(57)【要約】      （修正有）【課題】斜面で安全に自動走行させることが可能な斜面作業車両用走行制御装置を提供する。【解決手段】草刈機の進行方向を検出する方位計１と、草刈機の走行速度を検出する車速計２と、２本のワイヤを独立して巻き取り及び繰り出し可能なワイヤドラムと、を備え、各ワイヤドラムの各ワイヤ引き出し口には、車体に対するワイヤの繰り出し方向角度を検出するワイヤ角度エンコーダ５ａ、５ｂを備え、ワイヤドラムには、各ワイヤの繰り出し量を検出するワイヤ繰出量検出部６ａ、６ｂを備え、各ワイヤの先端には作業予定斜面の幅の両端部に固定するワイヤ固定アンカーを備え、草刈機の進行方位と、２本のワイヤの繰り出し角度と繰り出し量から、草刈機と両ワイヤ固定アンカーとの相対位置を把握し、草刈機の走行速度に同期して両ワイヤの巻き取り及び繰り出しを行うことで作業斜面に沿って草刈機のジグザグ走行制御を行う制御部１３を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動走行及び自動操舵可能な４輪駆動４輪同位相操舵車両に搭載されるものであって、
前記車両の進行方向を検出する方位計と、車両の走行速度を検出する車速計と、２本のワイヤを独立して巻き取り及び繰り出し可能なワイヤドラムと、を備え、
前記各ワイヤドラムの各ワイヤ引き出し口には、車体に対するワイヤの繰り出し方向角度を検出するワイヤ角度検出部を備え、
前記ワイヤドラムには、各ワイヤの繰り出し量を検出するワイヤ繰出量検出部を備え、
前記各ワイヤの先端には作業予定斜面の幅の両端部に固定するワイヤ固定アンカーを備え、
車両の進行方位と、２本のワイヤの繰り出し角度と繰り出し量から、車両と両ワイヤ固定アンカーとの相対位置を把握し、車両の走行速度に同期して両ワイヤの巻き取り及び繰り出しを行うことで作業斜面に沿って車両のジグザグ走行制御を行う制御部を備えることを特徴とする斜面作業車両用走行制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の斜面作業車両用走行制御装置において、
前記ワイヤドラムには、各ワイヤドラムへのワイヤの巻き取りを整列する整列巻き機構を備えることを特徴とする斜面作業車両用走行制御装置。
【請求項３】
請求１又は２記載の斜面作業車両用走行制御装置において、
前記ワイヤドラムには、両ワイヤの張り具合を制御するテンション制御装置を備えることを特徴とする斜面作業車両用走行制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の斜面作業車両用走行制御装置において、
前記車両の車輪は、その外周面に地面に食い込む複数本の突起を備えることを特徴とする斜面作業車両用走行制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の斜面作業車両用走行制御装置において、
前記車両には、該車両の傾きを検出する傾斜計を備えることを特徴とする斜面作業車両用走行制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の斜面作業車両用走行制御装置において、
前記車両には、方位計用ジャイロセンサを備えることを特徴とする斜面作業車両用走行制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の斜面作業車両用走行制御装置において、
前記車両の操舵が、４輪同位相操舵と前後輪逆位相操舵との切り替えが可能であることを特徴とする斜面作業車両用走行制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の斜面作業車両用走行制御装置において、
前記車両が草刈機であることを特徴とする斜面作業車両用走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜面の草刈作業等に用いられる斜面作業車両用走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道沿線、道路周辺の草刈は、斜面での作業が多いが、従来このような斜面作業に適用できる機械が無いため、刈払機による人力が主体である。
このため、転落の危険性がある。刈刃が石や岩に接触しその反動で怪我をしたり、飛散した異物により周囲の人や物を傷付ける、等の問題がある。
また、斜面作業車両用車輪として、走行車輪の外周に地面に食い込む爪、スパイク等の突起を配設した車輪が知られている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４２０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、走行車輪の外周に地面に食い込む爪、スパイク等の突起を配設した車輪を用いた車両であっても、急な斜面での作業はきわめて危険である。
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は、斜面で安全に自動走行させることが可能な斜面作業車両用走行制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため請求項１記載の斜面作業車両用走行制御装置は、自動走行及び自動操舵可能な４輪駆動４輪同位相操舵車両に搭載されるものであって、
前記車両の進行方向を検出する方位計と、車両の走行速度を検出する車速計と、２本のワイヤを独立して巻き取り及び繰り出し可能なワイヤドラムと、を備え、
前記各ワイヤドラムの各ワイヤ引き出し口には、車体に対するワイヤの繰り出し方向角度を検出するワイヤ角度検出部を備え、
前記ワイヤドラムには、各ワイヤの繰り出し量を検出するワイヤ繰出量検出部を備え、
前記各ワイヤの先端には作業予定斜面の幅の両端部に固定するワイヤ固定アンカーを備え、
車両の進行方位と、２本のワイヤの繰り出し角度と繰り出し量から、車両と両ワイヤ固定アンカーとの相対位置を把握し、車両の走行速度に同期して両ワイヤの巻き取り及び繰り出しを行うことで作業斜面に沿って車両のジグザグ走行制御を行う制御部を備えることを特徴とする手段とした。
【０００７】
また、請求項２記載の斜面作業車両用走行制御装置は、請求項１記載の斜面作業車両用走行制御装置において、
前記ワイヤドラムには、各ワイヤドラムへのワイヤの巻き取りを整列する整列巻き機構を備えることを特徴とする手段とした。
【０００８】
また、請求項３記載の斜面作業車両用走行制御装置は、請求１又は２記載の斜面作業車両用走行制御装置において、
前記ワイヤドラムには、両ワイヤの張り具合を制御するテンション制御装置を備えることを特徴とする手段とした。
【０００９】
また、請求項４記載の斜面作業車両用走行制御装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の斜面作業車両用走行制御装置において、
前記車両の車輪は、その外周面に地面に食い込む複数本の突起を備えることを特徴とする手段とした。
【００１０】
また、請求項５記載の斜面作業車両用走行制御装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の斜面作業車両用走行制御装置において、
前記車両には、該車両の傾きを検出する傾斜計を備えることを特徴とする手段とした。
【００１１】
また、請求項６記載の斜面作業車両用走行制御装置は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の斜面作業車両用走行制御装置において、
前記車両には、方位計用ジャイロセンサを備えることを特徴とする手段とした。
【００１２】
また、請求項７記載の斜面作業車両用走行制御装置は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の斜面作業車両用走行制御装置において、
前記車両の操舵が、４輪同位相操舵と前後輪逆位相操舵との切り替えが可能であることを特徴とする手段とした。
【００１３】
また、請求項８記載の斜面作業車両用走行制御装置は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の斜面作業車両用走行制御装置において、
前記車両が草刈機であることを特徴とする手段とした。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の斜面作業車両用走行制御装置では、上述のように、車両の進行方位と、２本のワイヤの繰り出し角度と繰り出し量から、車両と両ワイヤ固定アンカーとの相対位置を把握し、車両の走行速度に同期して両ワイヤの巻き取り及び繰り出しを行うことで作業斜面に沿って車両のジグザグ走行制御を行う制御部を備えることで、斜面で安全に自動走行させることが可能になるという効果が得られる。
また、２本のワイヤで支持されることで、車両の滑落を防止することができる。
【００１５】
請求項２記載の斜面作業車両用走行制御装置では、上述のように、ワイヤドラムには、各ワイヤドラムへのワイヤの巻き取りを整列する整列巻き機構を備えることで、自動走行の正確性を確保することができるようになる。
【００１６】
請求項３記載の斜面作業車両用走行制御装置では、上述のように、ワイヤドラムには、両ワイヤの張り具合を制御するテンション制御装置を備えることで、自動走行の正確性を確保することができるようになる。
【００１７】
請求項４記載の斜面作業車両用走行制御装置では、上述のように、車両の車輪は、その外周面に地面に食い込む複数本の突起を備えることで車輪スリップによる走行制御誤差の発生を防止することができるようになる。
【００１８】
請求項５記載の斜面作業車両用走行制御装置では、上述のように、車両には、該車両の傾きを検出する傾斜計を備えることで、現在の車両の傾き具合に応じてその他の制御を補完することができる。
【００１９】
請求項６記載の斜面作業車両用走行制御装置では、上述のように、車両には、方位計用ジャイロセンサを備えることで、車両の向きの変化を検出し、方位計の精度を補完することができる。
【００２０】
請求項７記載の斜面作業車両用走行制御装置では、上述のように、車両の操舵が、４輪同位相操舵と前後輪逆位相操舵との切り替えが可能な構成としたことで、直線で構成されるジグザグ走行以外にカーブで構成されるスラローム走行等、自由な走行が可能になる。
【００２１】
請求項８記載の斜面作業車両用走行制御装置では、上述のように、車両が草刈機の場合、斜面の草刈作業を自動で安全かつ能率的に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１の斜面作業車両用走行制御装置を適用した草刈機を示す斜視図である。
【図２】実施例１の斜面作業車両用走行制御装置の要部を示す斜視図である。
【図３】実施例１の斜面作業車両用走行制御装置を示すブロック図である。
【図４】実施例１の斜面作業車両用走行制御装置を適用した草刈機の走行制御の仕組みを示す説明図である。
【図５】実施例１の斜面作業車両用走行制御装置の作動説明図である。
【図６】実施例１の斜面作業車両用走行制御装置の作動説明図である。
【図７】実施例１の斜面作業車両用走行制御装置の作動説明図である。
【図８】実施例１の斜面作業車両用走行制御装置の作動説明図である。
【図９】実施例１の斜面作業車両用走行制御装置の制御内容を示す制御フロー図である。
【図１０】実施例１の斜面作業車両用走行制御装置の制御内容を示す制御フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２４】
まず、この実施例１の斜面作業車両用走行制御装置を図面に基づいて説明する。
【００２５】
この実施例１の斜面作業車両用走行制御装置は、図１〜３に示すように、自動走行及び自動操舵可能な、４輪駆動で、４輪同位相操舵と前後輪逆位相操舵の切り替えが可能な車両に搭載されるものであって、車両の進行方向を検出する方位計１と、車両の走行速度を検出する車速計２と、２本のワイヤ３ａ、３ｂを独立して巻き取り及び繰り出し可能なワイヤドラム４ａ、４ｂと、を主な構成として備えている。
【００２６】
さらに詳述すると、各ワイヤドラム４ａ、４ｂの各ワイヤ３ａ、３ｂの引き出し口には、車体に対する各ワイヤ３ａ、３ｂの繰り出し方向角度を検出するワイヤ角度エコーダ（ワイヤ角度検出部）５ａ、５ｂを備えている。
【００２７】
また、ワイヤドラム４ａ、４ｂには、各ワイヤ３ａ、３ｂの繰り出し量を検出するワイヤ繰出量検出部６ａ、６ｂを備えている。
【００２８】
また、図４に示すように、各ワイヤ３ａ、３ｂの先端には作業予定斜面の幅Ｗの両端部に固定するワイヤ固定アンカー７ａ、７ｂを備えている。
【００２９】
次に、この実施例１の斜面作業車両用走行制御装置の詳細を図３のブロック図に基づいて説明する。
前記ワイヤドラム４ａ、４ｂには、各ワイヤドラムへのワイヤ３ａ、３ｂの巻き取りを整列させるための整列機構用モータ（整列巻き機構８ａ、８ｂと、各ワイヤ３ａ、３ｂの張り具合を制御するテンションセンサ９ａ、９ｂ及びテンション制御用モータ（１０ａ、１０ｂ）テンション制御装置）を備えている。
【００３０】
また、前記車両には、該車両の傾きを検出する傾斜計１１と、方位計用ジャイロセンサ１２と、備えている。
【００３１】
そして、車両の進行方位と、２本のワイヤ３ａ、３ｂの繰り出し角度α、βと繰り出し量Ｌ１、Ｌ２から、車両と両ワイヤ固定アンカー７ａ、７ｂとの相対位置を把握し、車両の走行速度に同期して両ワイヤ３ａ、３ｂの巻き取り及び繰り出しを行うことで作業斜面に沿って車両のジグザグ走行制御、又は、スラローム走行制御を行う制御部１３を備えている。
【００３２】
なお、図３において、１４は車輪駆動用モータ、１５はステアリング駆動用モータ、１６、１７は、ドラム駆動モータを示す。
【００３３】
また、この実施例１の斜面作業車両用走行制御装置が搭載される車両は、草刈機１８であり、その車輪１９の外周面には地面に食い込む複数本の突起２０を備えた構成となっている。
【００３４】
次に、この実施例１の作用を図４〜１０に基づいて説明する。
まず草刈機１８による除草作業の準備作業として、図５に示すように、操作者が作業エリアの上面２ヶ所にワイヤ固定アンカー７ａ、７ｂを設置し、遠隔操作により開始側（右側）アンカー７ｂの真下に草刈機１８を配置し、進行方向（左方向）に草刈機１８の向きを整える。
【００３５】
次に、操作内容を図９、１０のフローチャートに基づいて説明する。
まず、図９のフローチャートにおいて、ステップＳ１０では、制御部１３において、イニシャライズ処理として以下の処理が行われる。
車両方位取得では、草刈機１８に搭載している方位計１から方位の値を取得する。
ワイヤテンション適正化では、ワイヤ整列機構内にあるテンションセンサ９ａ、９ｂにより、テンション値が適性値になるように各ワイヤドラム４ａ、４ｂを回転制御する。
ワイヤ角度値取得では、ワイヤ角度エンコーダ５ａ、５ｂより、左右のワイヤ角度値α、β値を得る。
そして、草刈機１８の除草装置を起動させる。
【００３６】
続くステップＳ１１では、ループＡをスタートさせる（図５参照）。
【００３７】
続くステップＳ１２では、草刈機１８を前進（左方向）させる（図６参照）
続くステップＳ１３では、車両定速度・方位制御を行う。
車両定速度位制御では、設定により、時速最小０．９km〜最大３．６kmで定速度位制御を行う。
方位制御では、準備作業で設定された方位、又は走行パターンによる転舵方向に草刈機１８の進行方向を制御する。
続くステップＳ１４、１５では、ワイヤ左巻き取り・ワイヤ右繰り出しを行う。すなわち、草刈機１８の進行方向及び走行速度に同期して、かつ、ワイヤテンションの適正化を保持するワイヤドラム４ａ、４ｂの回転を制御する。
続くステップＳ１６では、ワイヤ右角度βが０度＜９０度か否かが判定され、ＮＯであればステップＳ１７に進んで走行を停止する。
また、ＹＥＳであればステップＳ１８に進んでワイヤ左角度αが０度か否かを判定し、ＮＯであればステップＳ１２に戻る。
【００３８】
また、ＹＥＳであればステップＳ１９に進み、草刈機１８を左９０度転舵させる（図７参照）。
続くステップＳ２０では、草刈機１８を前進（下方向）させる。
続くステップＳ２１では、所定の距離を進んだか否かを判定し、ＮＯであればステップＳ２０に戻る。
また、ＹＥＳであればＢのフローチャート（図１０）のステップＳ２２に進む。
【００３９】
図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ２２では、草刈機１８を左９０度転舵させる（図８参照）。
続くステップＳ２３では、草刈機１８を前進（右方向）させる。
続くステップＳ２４では、車両定速度・方位制御を行う。
車両定速度位制御では、設定により、時速最小０．９km〜最大３．６kmで定速度位制御を行う。
方位制御では、準備作業で設定された方位、又は走行パターンによる転舵方向に草刈機１８の進行方向を制御する。
続くステップＳ２５、２６では、ワイヤ右巻き取り・ワイヤ左繰り出しを行う。すなわち、草刈機１８の進行方向及び走行速度に同期して、かつ、ワイヤテンションの適正化を保持するワイヤドラム４ａ、４ｂの回転を制御する。
続くステップＳ２７では、ワイヤ左角度βが０度＜９０度か否かが判定され、ＮＯであればステップＳ２８に進んで走行を停止する。
また、ＹＥＳであればステップＳ２９に進んでワイヤ右角度αが０度か否かを判定し、ＮＯであればステップＳ２３に戻る。
【００４０】
また、ＹＥＳであればステップＳ３０に進み、草刈機１８を右９０度転舵させる。
続くステップＳ３１では、草刈機１８を前進（下方向）させる。
続くステップＳ３２では、所定の距離を進んだか否かを判定し、ＮＯであればステップＳ３１に戻る。
また、ＹＥＳであればステップＳ３３に進み、ループ回数に１をプラスする。
続くステップＳ３４では、所定のループ回数か否かを判定し、ＮＯであれば、ループスタートＡに戻り、ＹＥＳであれば、ステップＳ３６に進んで草刈機１８の走行を停止させる。
【００４１】
次に、この実施例１の効果を説明する。
この実施例１の斜面作業車両用走行制御装置では、上述のように、草刈機１８の進行方位と、２本のワイヤ３ａ、３ｂの繰り出し角度と繰り出し量から、草刈機１８と両ワイヤ固定アンカー７ａ、７ｂとの相対位置を把握し、草刈機１８の走行速度に同期して両ワイヤ３ａ、３ｂの巻き取り及び繰り出しを行うことで作業斜面に沿って草刈機１８のジグザグ走行制御を行う制御部１３を備えることで、斜面で安全に自動走行させることが可能になるという効果が得られる。
また、２本のワイヤ３ａ、３ｂで支持されることで、草刈機１８の滑落を防止することができる。
【００４２】
また、ワイヤドラム４ａ、４ｂには、各ワイヤドラム４ａ、４ｂへのワイヤ３ａ、３ｂの巻き取りを整列する整列巻き機構８ａ、８ｂを備えることで、自動走行の正確性を確保することができるようになる。
【００４３】
また、ワイヤドラム４ａ、４ｂには、両ワイヤ３ａ、３ｂの張り具合を制御するテンションセンサ９ａ、９ｂ及びテンション制御用モータ１０ａ、１０ｂを備えることで、自動走行の正確性を確保することができるようになる。
【００４４】
また、草刈機１８の車輪１９は、その外周面に地面に食い込む複数本の突起２０を備えることで車輪１９のスリップによる走行制御誤差の発生を防止することができるようになる。
【００４５】
また、草刈機１８には、該草刈機１８の傾きを検出する傾斜計１１を備えることで、現在の草刈機１８の傾き具合に応じてその他の制御を補完することができる。
【００４６】
また、草刈機１８には、方位計１用ジャイロセンサ１２を備えることで、草刈機１８の向きの変化を検出し、方位計１の精度を補完することができる。
【００４７】
また、草刈機１８の操舵が、４輪同位相操舵と前後輪逆位相操舵との切り替えが可能な構成としたことで、直線で構成されるジグザグ走行以外にカーブで構成されるスラローム走行等、自由な走行が可能になる。
【００４８】
また、車両が草刈機１８の場合、斜面の草刈作業を自動で安全かつ能率的に行うことができるようになる。
【００４９】
以上本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【００５０】
例えば、実施例では、車両として草刈機を例にとって説明したが、その他全ての作業車両に適用することができる。
【００５１】
また、実施例では、草刈機の操舵が、４輪同位相操舵と前後輪逆位相操舵との切り替えが可能な構成としたが。いずれか一方のみであってもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１  方位計
２  車速計
３ａ  ワイヤ
３ｂ  ワイヤ
４ａ  ワイヤドラム
４ｂ  ワイヤドラム
５ａ  ワイヤ角度エンコーダ
５ｂ  ワイヤ角度エンコーダ
６ａ  ワイヤ繰出量検出部
６ｂ  ワイヤ繰出量検出部
７ａ  ワイヤ固定用アンカー
７ｂ  ワイヤ固定用アンカー
８ａ  整列機構用モータ
８ｂ  整列機構用モータ
９ａ  テンションセンサ
９ｂ  テンションセンサ
１０ａ  テンション制御用モータ
１０ｂ  テンション制御用モータ
１１  傾斜計
１２  方位計用ジャイロセンサ
１３  制御部
１４  車輪駆動用モータ
１５  ステアリング駆動用モータ
１６  ドラム駆動モータ
１７  ドラム駆動モータ
１８  草刈機（車両）
１９  車輪
２０  突起
Ｌ１  繰り出し量
Ｌ２  繰り出し量
α  繰り出し角度
β  繰り出し角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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