(57)【要約】【課題】円滑に作業を行うことが可能な作業車両を提供する。【解決手段】自律走行しながら作業を行う作業車両１は、車体３に搭載され、作業を行う作業ユニット５３を備え、作業ユニット５３は、作業のうち、予め設定された負荷より大きい負荷の作業を軽減する作業を行う負荷軽減部５８と、作業のうち、負荷軽減部５８により負荷が軽減された残りの作業を行う作業完了部５９と、を備えている。【選択図】図１
2019216671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律走行しながら作業を行う作業車両であって、
車体に搭載され、前記作業を行う作業ユニットを備え、
前記作業ユニットは、前記作業のうち、予め設定された負荷より大きい負荷の作業を軽減する作業を行う負荷軽減部と、前記作業のうち、前記負荷軽減部により前記負荷が軽減された残りの作業を行う作業完了部と、を備えている作業車両。
【請求項２】
前記負荷軽減部は、前記車体の進行方向前側部に設けられ、前記作業完了部は、前記車体の進行方向後側部に設けられている請求項１に記載の作業車両。
【請求項３】
前記作業完了部は、前記車体の上面視における中央部に設けられ、前記負荷軽減部は、前記車体の上面視において前記作業完了部を囲むように設けられる請求項１に記載の作業車両。
【請求項４】
前記車体における前記作業ユニットよりも進行方向前側に前記作業の負荷を算定する負荷算定部と、
前記負荷算定部の算定結果に基づいて、前記負荷軽減部及び前記作業完了部の双方を駆動させるか、前記作業完了部のみを駆動させるかを決定する決定部と、
を更に備える請求項１から３のいずれか一項に記載の作業車両。
【請求項５】
前記作業ユニットは、前記車体に搭載されるバッテリから電力供給が行われるモータにより駆動され、
前記決定部は、前回同じ作業地に対して行った作業に要した時間、前記バッテリの充電回数、及び前記作業に要した電力消費量のうち少なくともいずれか１つに基づいて算定された前記作業の完了に要するコストも用いて前記作業ユニットの運転状態を決定する請求項４に記載の作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律走行しながら作業を行う作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両を自律走行させる技術が利用されてきた。このような自律走行する車両の一例として、例えば広大な圃場で所定の作業（例えば芝刈り）を行いながら無人で走行する作業車両がある。このような作業車両に関する技術として例えば特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１に記載の無人走行作業車は、車体に搭載されてバッテリから通電される電動モータと、車体に搭載される原動機とを備えて構成され、原動機で車輪を駆動して作業エリアを走行しつつ、電動モータで車体に搭載される作業機を駆動して作業を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１６４７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように特許文献１に記載の技術は、車体に搭載される作業機を駆動して作業を行っている。しかしながら、例えば特許文献１に記載のように作業が草刈り作業である場合には、一つの作業地においても草の成長度合いが異なり、草丈や密生度が均一であるとは限らない。このため、特許文献１に記載の技術にあっては、草丈や密生度が均一でない場合には円滑に作業を行うことができない可能性がある。
【０００６】
そこで、円滑に作業を行うことが可能な作業車両が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る作業車両の特徴構成は、自律走行しながら作業を行う作業車両であって、車体に搭載され、前記作業を行う作業ユニットを備え、前記作業ユニットは、前記作業のうち、予め設定された負荷より大きい負荷の作業を軽減する作業を行う負荷軽減部と、前記作業のうち、前記負荷軽減部により前記負荷が軽減された残りの作業を行う作業完了部と、を備えている点にある。
【０００８】
このような特徴構成とすれば、最初に負荷軽減部で作業を行って負荷を軽減し、次に作業完了部で残りの作業を行うことで、作業を完了することができる。したがって、一度に作業を行う場合に比べて、作業ユニットに対する負荷を軽くすることができるので、結果的に作業に要する時間を短縮し、円滑に作業を行うことが可能となる。また、作業ユニットの劣化や損傷を防止することも可能となる。
【０００９】
また、前記負荷軽減部は、前記車体の進行方向前側部に設けられ、前記作業完了部は、前記車体の進行方向後側部に設けられていると好適である。
【００１０】
このような構成とすれば、作業車両の走行に合わせて、自動的に負荷軽減部と負荷完了部とで負荷を分担することが可能となる。
【００１１】
また、前記作業完了部は、前記車体の上面視における中央部に設けられ、前記負荷軽減部は、前記車体の上面視において前記作業完了部を囲むように設けられると好適である。
【００１２】
このような構成であっても、適切に作業車両が自律走行を行いながら、作業を完了することが可能となる。
【００１３】
また、前記作業車両は、前記車体における前記作業ユニットよりも進行方向前側に前記作業の負荷を算定する負荷算定部と、前記負荷算定部の算定結果に基づいて、前記負荷軽減部及び前記作業完了部の双方を駆動させるか、前記作業完了部のみを駆動させるかを決定する決定部と、を更に備えると好適である。
【００１４】
このような構成とすれば、負荷に応じて作業ユニットの駆動を制御することができるので、省エネルギー化を実現できる。
【００１５】
また、前記作業ユニットは、前記車体に搭載されるバッテリから電力供給が行われるモータにより駆動され、前記決定部は、前回同じ作業地に対して行った作業に要した時間、前記バッテリの充電回数、及び前記作業に要した電力消費量のうち少なくともいずれか１つに基づいて算定された前記作業の完了に要するコストも用いて前記作業ユニットの運転状態を決定すると好適である。
【００１６】
このような構成とすれば、作業を最適化し、ランニングコストを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】作業車両の側面図である。
【図２】作業車両の平面図である。
【図３】その他の実施形態に係る作業車両の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る作業車両は、円滑に作業を行うことができるように構成されている。作業車両は、自律走行しながら作業を行うが、以下では、作業車両が行う作業として、芝刈り作業を例に挙げて説明する。ここで、本実施形態に係る「自律走行」とは、作業車両に搭載されるデバイスの出力（例えばセンサの出力やカメラによる撮像画像等）に基づいて設定された走行経路に沿って、物体（例えば障害物等）を避けながら走行することを言う。このような作業車両は、所謂自律型ロボットに相当する。
【００１９】
図１には、本実施形態に係る作業車両１の側面図が示され、図２には、作業車両１の平面図が示される。図１及び図２に示されるように、作業車両１は、車輪２と機体３（車体の一例）とを備えて構成される。車輪２は、車体の車長方向の一端側の第１車輪２Ａ、及び車長方向の他端側の第２車輪２Ｂから構成される。第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂは、夫々、車体の幅方向に沿って左右一対で設けられる。本実施形態では、第１車輪２Ａが作業車両１の進行方向後側に設けられる駆動輪且つ操舵輪として構成され、後述する走行制御装置１０によって駆動される。第２車輪２Ｂは作業車両１の進行方向前側に設けられる所謂キャスター輪として構成される。したがって、第１車輪２Ａの左右の車輪が等速で同一方向に回転している場合には直進走行を行い、第１車輪２Ａの左右の車輪が互いに異なる速度で同一方向に回転している場合には、第１車輪２Ａの左右の車輪のうち速度が遅い側に操舵されている状態となる。更には、第１車輪２Ａの左右の車輪が等速で互いに異なる方向に回転している場合には、作業車両１はその場で回転することが可能となる。なお、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂは車体の幅方向に沿って左右一対で設けられるとして説明したが、これは一例であり、例えば車体の大きさに応じて、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの夫々の数が異なるように構成することも可能であるし、夫々１つ或いは３つ以上で構成することも可能である。
【００２０】
機体３には、第１車輪２Ａの動力源である一対のモータ４、モータ４及び作業車両１が有する電気機器に電力供給する電力が蓄電されるバッテリ５、作業車両１の走行を制御する走行制御装置１０、バッテリ５から供給される電力に基づき駆動され、芝刈りに使用する刈り刃５４を有する芝刈装置５３（作業ユニットの一例）を駆動するモータ６を備えている。
【００２１】
また、機体３には、ＧＮＳＳモジュールとして構成されている衛星測位モジュール９９が設けられている。この衛星測位モジュール９９は、ＧＰＳ信号やＧＮＳＳ信号（本実施形態では「ＧＰＳ信号」とする）を受信するための衛星用アンテナを有している。なお、衛星測位モジュール９９には、衛星航法を補完するために、ジャイロ加速度センサや磁気方位センサを組み込んだ慣性航法モジュールを含めることができる。もちろん、慣性航法モジュールは、衛星測位モジュール９９とは別の場所に設けてもよい。衛星測位モジュール９９により取得されたＧＰＳ信号は、上述した作業車両１の自律走行に利用される。
【００２２】
芝刈装置５３は、負荷軽減部５８と作業完了部５９とを備えている。負荷軽減部５８は、作業のうち、予め設定された負荷より大きい負荷の作業を軽減する作業を行う。例えば、芝刈り作業においては、芝の草丈を一度で所期の草丈まで刈ることは容易ではなく、芝刈装置５３の刈り刃５４の寿命も短くなり易い。このため、一旦、所期の草丈よりも高い草丈まで芝を刈り込み、その後、所期の草丈に刈り込むようにすると良い。本実施形態では、作業の負荷を容易に把握し易くするために、負荷は草丈で判定される。このため、「作業のうち、予め設定された負荷より大きい負荷の作業を軽減する作業」とは、芝の草丈が予め設定された草丈より大きい場合に所定の草丈まで刈り込む作業を意味する。したがって、負荷軽減部５８は、芝の草丈が予め設定された草丈より大きい場合には、所定の草丈まで刈り込む作業を行う。
【００２３】
具体的には、本実施形態では、負荷軽減部５８は、車体の進行方向前側部に設けられる前側刈り刃が相当する。この前側刈り刃は、後述する作業完了部５９の後側刈り刃よりも高い位置に設けられる。これにより、徒長した芝の草丈を一旦、所定の草丈まで刈ることができ、その後の芝刈り作業を軽減することが可能となる。
【００２４】
作業完了部５９は、作業のうち、負荷軽減部５８により負荷が軽減された残りの作業を行う。上述したように、本実施形態では、作業完了部５９が芝刈り作業を行う前に負荷軽減部５８が所定の草丈まで刈り込む作業を行っている。このため、「作業のうち、負荷軽減部５８により負荷が軽減された残りの作業」とは、芝刈り作業のうち、前側刈り刃により所定の草丈まで刈り込まれた芝の草丈を所期の草丈に刈り込む作業を意味する。したがって、作業完了部５９は、芝刈り作業のうち、前側刈り刃により所定の草丈まで刈り込まれた芝の草丈を所期の草丈に刈り込む作業を行う。これにより、作業車両１が芝刈り作業を完了することが可能となる。
【００２５】
具体的には、本実施形態では、作業完了部５９は、車体の進行方向後側部に設けられる後側刈り刃が相当する。この後側刈り刃は、負荷軽減部５８の前側刈り刃よりも低い位置に設けられる。これにより、前側刈り刃で所定の高さまで刈り込まれた芝の草丈を、所期の草丈まで刈り込むことが可能となる。
【００２６】
このように作業車両１は、芝を複数回に分けて刈り込むことにより、円滑に芝刈り作業を行うことが可能となる。また、見栄え良く芝を刈ることが可能となる。
【００２７】
ここで、本実施形態では、作業車両１は、車体における芝刈装置５３よりも進行方向前側に作業の負荷を算定する負荷算定部７１を備えている。作業の負荷は、本実施形態では刈り取り対象の芝の草丈が相当する。このため、負荷算定部７１は、作業車両１の刈り取り対象の芝の草丈を算定する。このような草丈の算定は、例えば荷重センサにより算定することが可能であるし、或いは赤外線センサや、カメラで取得した撮像画像を用いて算定することが可能である。ここで、芝の草丈は、作業車両１の車輪２に踏みつけられることで適切に算定することができなくなる可能性がある。そこで、適切に算定することができるように、本実施形態では負荷算定部７１は、作業車両１の進行方向前側に設けられた第２車輪２Ｂの更に進行方向前側に設けられる。したがって、負荷算定部７１は、作業車両１の進行方向前側に設けられた第２車輪２Ｂよりも更に進行方向前側に設けられ、刈り取り対象の芝の草丈を算定する。負荷算定部７１の算定結果は後述する決定部７２に伝達される。
【００２８】
決定部７２は、負荷算定部７１の算定結果に基づいて、負荷軽減部５８及び作業完了部５９の双方を駆動させるか、作業完了部５９のみを駆動させるかを決定する。決定部７２には、負荷算定部７１から算定結果が伝達される。例えば刈り取り対象の芝の草丈が、所定の値（例えば前側刈り刃の高さ）を超える場合には、一旦、負荷軽減部５８の前側刈り刃で芝の草丈を所定値まで刈り込み、その後、作業完了部５９の後側刈り刃で所期の草丈まで刈り込んだ方が円滑に芝刈り作業を行うことができる。このため、決定部７２は、負荷算定部７１から伝達された算定結果、すなわち刈り取り対象の芝の草丈が、所定の値（例えば前側刈り刃の高さ）を超える場合には、負荷軽減部５８の前側刈り刃及び作業完了部５９の後側刈り刃の双方を駆動させるように決定する。
【００２９】
一方、例えば刈り取り対象の芝の草丈が、所定の値（例えば前側刈り刃の高さ）以下である場合には、負荷軽減部５８の前側刈り刃を駆動させても芝を刈り込むことができないので、作業完了部５９の後側刈り刃のみで所期の草丈まで芝刈作業を行う。このため、決定部７２は、負荷算定部７１から伝達された算定結果、すなわち刈り取り対象の芝の草丈が、所定の値（例えば前側刈り刃の高さ）以下である場合には、作業完了部５９の後側刈り刃のみを駆動させるように決定する。決定部７２の決定結果は、芝刈装置５３に伝達され、芝刈装置５３は決定部７２の決定結果に基づき対象の刈り刃を駆動する。なお、負荷軽減部５８の前側刈り刃及び作業完了部５９の後側刈り刃の夫々が刈る芝の草丈は、ユーザが端末で希望刈高さとして入力するように構成することが可能である。
【００３０】
また、このような作業を鑑みた場合、作業を完了するにはコストを要することになる。そこで、決定部７２は、前回同じ作業地に対して行った作業に要した時間、バッテリ５の充電回数、及び作業に要した電力消費量のうち少なくともいずれか１つに基づいて作業の完了に要するコストを算定し、算定されたコストも用いて芝刈装置５３の運転状態を決定すると好適である。前回同じ作業地に対して行った作業とは、作業車両１が今回、芝刈り作業を行う作業地に対して前回行った芝刈り作業である。バッテリ５の充電回数とは、当該作業地に対して前回芝刈り作業を行った際にバッテリ５を充電した回数である。このバッテリ５に蓄電されている電力は、作業車両１の走行にも用いられるので、充電回数には作業車両１の走行距離にも比例する。作業に要した電力消費量とは、バッテリ５の出力電力に基づき算定すると良い。これにより芝刈装置５３のみの消費電力だけでなく、作業車両１の走行に要する消費電力も考慮することが可能となる。
【００３１】
したがって、決定部７２は、作業車両１が今回、芝刈り作業を行う作業地に対して前回行った芝刈り作業に要した時間、当該作業地に対して前回芝刈り作業を行った際にバッテリ５を充電した回数、及びバッテリ５の出力電力の少なくともいずれか１つを用いて今回の芝刈り作業に必要なコストを算定し、このコストも考慮して負荷軽減部５８の前側刈り刃及び作業完了部５９の後側刈り刃の双方を駆動させるか、或いは、作業完了部５９の後側刈り刃のみを駆動させるかを決定する。これにより、効率良く芝刈り作業を行うことが可能となる。
【００３２】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、負荷軽減部５８は、車体の進行方向前側部に設けられ、作業完了部５９は、車体の進行方向後側部に設けられているとして説明したが、図３に示されるように、作業完了部５９は、車体の上面視における中央部に設けられ、負荷軽減部５８は、車体の上面視において作業完了部５９を囲むように設けることも可能である。係る場合には、中央部に設けられる作業完了部５９は精度が必要なファインカット用のリールやロータリーブレードとし、周囲に設けられる負荷軽減部５８はフレールモアやバリカンとすると良い。このような構成であっても、上述した実施形態と同様に、負荷軽減部５８で作業完了部５９の負荷を軽減し、円滑に作業を行うことが可能となる。
【００３３】
上記実施形態では、作業車両１は、車体における芝刈装置５３よりも進行方向前側に作業の負荷を算定する負荷算定部７１と、負荷算定部７１の算定結果に基づいて、負荷軽減部５８及び作業完了部５９の双方を駆動させるか、作業完了部５９のみを駆動させるかを決定する決定部７２と、を備えるとして説明したが、作業車両１は、負荷算定部７１及び決定部７２を備えずに構成することも可能である。この場合、常時、負荷軽減部５８及び作業完了部５９の双方を駆動して作業を行うと良い。また、負荷算定部７１は、芝刈装置５３よりも進行方向前側であって、第２車輪２Ｂよりも後側に設けることも可能である。この場合、第２車輪２Ｂにより芝が踏みつけられない位置（例えば作業車両１の車幅方向中央部）に設けると良い。
【００３４】
上記実施形態では、決定部７２は、作業の完了に要するコストも用いて芝刈装置５３の運転状態を決定するとして説明したが、決定部７２は、作業の完了に要するコストを用いずに芝刈装置５３の運転状態を決定するように構成することも可能である。
【００３５】
上記実施形態では、作業が芝刈り作業であるとして説明したが、他の作業であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、自律走行しながら作業を行う作業車両に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１：作業車両
３：機体（車体）
５：バッテリ
６：モータ
５３：芝刈装置（作業ユニット）
５８：負荷軽減部
５９：作業完了部
７１：負荷算定部
７２：決定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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