(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業エリアの周縁に配置されると共に、電源に接続されるエリアワイヤの通電時に生じる磁界を検出し、前記検出された磁界に基づいて前記作業エリアを電動モータで駆動されて自律走行する自律走行作業車の搭載電池を充電する充電ステーションにおいて、
前記作業エリアの内側と外側のいずれかに配置されて前記作業車を保持可能であると共に、前記作業車の搭載電池の電池充電端子に接続可能な一対の充電端子が設けられるベースプレートと、
前記ベースプレートまたはその付近に配置されて前記電源に前記エリアワイヤと独立に接続されると共に、上面視において径ｄ１でループするループ部と、前記ループ部に連続すると共に、前記ベースプレートの前記充電端子が設けられる部位に向けて突出しつつ、前記ベースプレートの一対の充電端子の中間点と前記ループ部の中心とを結ぶ軸線に対して対称形状を呈する突出部とを有する第１ワイヤと、
前記ベースプレートの下部に配置されて前記電源に前記エリアワイヤと第１ワイヤと独立に接続されると共に、上面視において前記第１ワイヤのループ部の径ｄ１より大きい径ｄ２でループするループ部と、前記ループ部に連続すると共に、前記第１ワイヤの突出部に対して対称形状を呈する突出部とを有する第２ワイヤと、
を備えることを特徴とする充電ステーション。
【請求項２】
請求項１記載の充電ステーションにおいて、
前記第１ワイヤのループ部の中心は、前記第２ワイヤのループ部の中心と一致するように位置させられることを特徴とする充電ステーション。
【請求項３】
請求項１または２記載の充電ステーションにおいて、
前記第２ワイヤのループ部の径ｄ２は、前記作業車の車幅を超える値に設定されることを特徴とする充電ステーション。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の充電ステーションにおいて、
前記作業車は車体の前後方向に延びる車体中心線に対して対称となる左右位置に配置される第１、第２磁気センサを備えると共に、前記第２ワイヤの突出部の幅は、前記第１、第２磁気センサの離間距離を超える値に設定されることを特徴とする充電ステーション。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の充電ステーションにおいて、
前記第２ワイヤは前記突出部に連続し、前記突出部の幅よりも小さい幅を有すると共に、前記第１ワイヤの突出部に対して対称形状を呈する第２突出部を有することを特徴とする充電ステーション。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の充電ステーションにおいて、
前記作業車は、
前記エリアワイヤと第１ワイヤと第２ワイヤに生じた磁界の強度を示す出力を生じると共に、車体の前後方向の前側において前後方向に延びる車体中心線に対して対称となる左右位置に配置される第１、第２磁気センサと、前記車体の前後方向の後側において前記前後方向に延びる車体中心線上に配置される第３磁気センサとからなる少なくとも３個の磁気センサと、
前記第１、第２、第３磁気センサの出力に基づき、前記第３磁気センサが前記第１ワイヤのループ部内に位置すると共に、前記第１、第２磁気センサが前記第２ワイヤの突出部の内側に位置するように前記電動モータの動作を介して前記作業車の走行を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする自律走行作業車の充電ステーション誘導装置。
【請求項７】
請求項６記載の自律走行作業車の充電ステーション誘導装置において、
前記制御部は、前記第１、第２、第３磁気センサの出力に基づき、前記車体の前後方向に延びる車体中心線が前記ベースプレートの一対の充電端子の中間点と前記第１ワイヤのループ部の中心とを結ぶ軸線と一致し、よって前記第３磁気センサが前記第１ワイヤのループ部内に位置すると共に、前記第１、第２磁気センサが前記第２ワイヤの突出部の内側に位置するように前記作業車の走行を制御することを特徴とする自律走行作業車の充電ステーション誘導装置。
【請求項８】
請求項６または７記載の自律走行作業車の充電ステーション誘導装置において、
前記制御部は、前記第２ワイヤを検出し、次いで前記第１ワイヤを検出するように前記作業車の走行を制御することを特徴とする自律走行作業車の充電ステーション誘導装置。
【請求項９】
請求項８記載の自律走行作業車の充電ステーション誘導装置において、
前記制御部は、前記第２ワイヤを検出できないときは前記エリアワイヤを検出し、次いで前記第２ワイヤを検出するように前記作業車の走行を制御することを特徴とする自律走行作業車の充電ステーション誘導装置。
【請求項１０】
請求項８または９記載の自律走行作業車の充電ステーション誘導装置において、
前記制御部は、前記第２ワイヤを検出したとき、前記第１、第２磁気センサの出力に基づき、前記車体の前後方向に延びる車体中心線の延長上に前記第１ワイヤのループ部の中心が位置するように前記作業車の走行を制御することを特徴とする自律走行作業車の充電ステーション誘導装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の自律走行作業車の充電ステーション誘導装置において、
前記制御部は、前記第１、第２磁気センサの出力に基づき、前記車体の前後方向に延びる車体中心線の延長上に前記第１ワイヤのループ部が位置したとき、前記第３磁気センサを前記第１ワイヤのループ部の中心に位置させ、次いで前記車体を上面視において左右に旋回させ、よって前記第１、第２磁気センサが前記第２ワイヤの突出部の内側に位置するように前記作業車の走行を制御することを特徴とする自律走行作業車の充電ステーション誘導装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータで駆動される自律走行作業車の搭載電池を充電するための充電ステーションおよび自律走行作業車を充電ステーションに誘導する自律走行作業車の充電ステーション誘導装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エリアワイヤによって区画された作業エリアを電動モータで駆動されて自律走行しつつ作業を行う自律走行作業車を制御する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置は、搭載電池の充電が必要になると、磁気センサの検出値に基づいてエリアワイヤに沿って作業車を走行させ、エリアワイヤ上に配置された充電ステーションまで帰還させるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の装置は、充電ステーションをエリアワイヤ上で、かつエリアワイヤに平行な向きに配置する必要があるため、充電ステーションの配置の自由度が制約される不都合があった。
【０００５】
従って、この発明の課題は、作業エリアを電動モータで駆動されて自律走行する自律走行作業車の搭載電池を充電する充電ステーションにおいて配置の自由度を上げるようにした充電ステーションを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するため、この発明は、作業エリアの周縁に配置されると共に、電源に接続されるエリアワイヤの通電時に生じる磁界を検出し、前記検出された磁界に基づいて前記作業エリアを電動モータで駆動されて自律走行する自律走行作業車の搭載電池を充電する充電ステーションにおいて、前記作業エリアの内側と外側のいずれか、より具体的には外側に配置されて前記作業車を保持可能であると共に、前記作業車の搭載電池の電池充電端子に接続可能な一対の充電端子が設けられるベースプレートと、前記ベースプレートまたはその付近に配置されて前記電源に前記エリアワイヤと独立に接続されると共に、上面視において径ｄ１でループするループ部と、前記ループ部に連続すると共に、前記ベースプレートの前記充電端子が設けられる部位に向けて突出しつつ、前記ベースプレートの一対の充電端子の中間点と前記ループ部の中心とを結ぶ軸線に対して対称形状を呈する突出部とを有する第１ワイヤと、前記ベースプレートまたはその付近に配置されて前記電源に前記エリアワイヤと第１ワイヤと独立に接続されると共に、上面視において前記第１ワイヤのループ部の径より大きい径でループするループ部と、前記ループ部に連続すると共に、前記第１ワイヤの突出部に対して対称形状を呈する突出部とを有する第２ワイヤとを備える如く構成した。
【発明の効果】
【０００７】
これにより充電ステーションを任意の位置に配置することができ、配置の自由度を上げることができる。第１ワイヤと第２ワイヤにそれぞれループ部を備えることで、第１ワイヤと第２ワイヤへの通電によって生じた磁界を検出して充電ステーションの位置を検出するときの精度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施形態に係る自律走行作業車を全体的に示す概念図である。
【図２】図１の自律走行作業車の上面図である。
【図３】図１のＥＣＵ（電子制御ユニット）の入出力関係を示すブロック図である。
【図４】図１の自律走行作業車の作業エリアなどの説明図である。
【図５】図４の充電ステーションの電気的な構成を示すブロック図である。
【図６】図５の充電ステーションからエリアワイヤに通電される交流電流信号を示す波形図である。
【図７】図４のエリアワイヤからの離間距離と磁界強度との関係を示す図である。
【図８】図１の作業車のトレース走行時の動作を示す図である。
【図９】図５の充電ステーションのベースプレートなどの物理的な構成を示す斜視図である。
【図１０】充電ステーションのドッキングワイヤなどを示すベースプレートの裏面図である。
【図１１】同様に充電ステーションのドッキングワイヤなどを示すベースプレートの裏面図である。
【図１２】充電ステーションのドッキングワイヤ上での作業車を示す説明図である。
【図１３】この実施形態に係る自律走行作業車の充電ステーション誘導装置の前半の動作を示すフロー・チャートである。
【図１４】図１３と同様のフロー・チャートである。
【図１５】図１３と図１４フロー・チャートの動作の後半の動作を示すフロー・チャートである。
【図１６】図１３と図１４フロー・チャートの動作を説明する説明図である。
【図１７】図１３から図１５フロー・チャートの動作を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１はこの発明の実施形態に係る自律走行作業車を全体的に示す概念図、図２は図１の自律走行作業車の上面図、図３は図１のＥＣＵ（電子制御ユニット）の入出力関係を示すブロック図である。
【００１０】
以下では上面視における作業車１０の進行方向（車長方向）と、それに直交する横方向（車幅方向）と、進行方向と横方向に直交する鉛直方向とをそれぞれ前後方向、左右方向、上下方向と定義し、それに従って各部の構成を説明する。
【００１１】
図１において符号１０は自律走行作業車（以下「作業車」という）を示す。作業車１０は具体的には芝刈り機からなる。作業車１０の車体１２はシャシ１２ａとそれに取り付けられるフレーム１２ｂとからなる。
【００１２】
作業車１０は、前後方向においてシャシ１２ａの前側にステー１２ａ１を介して固定される比較的小径の左右２個の前輪１４を備えると共に、後側にシャシ１２ａに直接取り付けられる比較的大径の左右の後輪１６を備える。
【００１３】
作業車１０のシャシ１２ａの中央位置付近には作業機、具体的には芝刈り作業用のブレード（ロータリブレード）２０が取り付けられると共に、その上部には電動モータ（以下「作業モータ」という）２２が配置される。ブレード２０は作業モータ２２に接続され、作業モータ２２によって回転駆動される。
【００１４】
ブレード２０にはユーザの手動操作自在なブレード高さ調整機構２４が接続される。ブレード高さ調整機構２４はネジ（図示せず）を備え、そのネジをユーザが手で廻すことでブレード２０の接地面ＧＲからの上下方向の高さが調整可能に構成される。
【００１５】
作業車１０のシャシ１２ａには、ブレード２０の後端側で２個の電動モータ（以下「走行モータ」という）２６Ｌ，２６Ｒが取り付けられる。走行モータ２６Ｌ，２６Ｒは左右の後輪１６に接続され、前輪１４を従動輪、後輪１６を駆動輪として左右独立に正転（前進方向への回転）あるいは逆転（後進方向への回転）させる。ブレード２０と作業モータ２２と走行モータ２６などはフレーム１２ｂで被覆される。
【００１６】
この実施形態において、作業車１０はユーザが運搬可能な重量と寸法を有し、例えば全長（前後方向長さ）７１ｃｍ程度、全幅５５ｃｍ程度、高さ３０ｃｍ程度の寸法を有する。
【００１７】
作業車１０の後部には搭載充電ユニット３０と搭載電池（バッテリ）３２とが格納されると共に、フレーム１２ｂには一対の電池充電端子３４が前進方向の前端位置に前方に突出するように取り付けられる。搭載電池３２は例えばリチウムイオン電池からなる。
【００１８】
電池充電端子３４は搭載充電ユニット３０に配線を介して接続されると共に、搭載充電ユニット３０は搭載電池３２に接続される。また、作業モータ２２と走行モータ２６も搭載電池３２に接続され、搭載電池３２から通電されるように構成される。尚、図１では配線の図示を省略する。
【００１９】
作業車１０において車体１２の前側には左右２個の磁気センサ、即ち、第１磁気センサ３６Ｌ、第２磁気センサ３６Ｒが配置されると共に、後側には１個の磁気センサ（第３磁気センサ）３６Ｃが配置され、それぞれ磁界の大きさ（磁界強度）を示す信号を出力する。
【００２０】
具体的には、図２に示す如く、第１、第２磁気センサ３６Ｌ，３６Ｒは作業車１０の車体１２の前後方向において前側に前後方向に延びる車体中心線ＣＬ１に対して左右方向に対称となる位置に配置されると共に、第３磁気センサ３６Ｃは車体１２の前後方向において後側に前後方向に延びる車体中心線ＣＬ１上に配置される。  
【００２１】
また、車体１２のフレーム１２ｂには、障害物や異物との接触によってフレーム１２ｂがシャシ１２ａから外れるとき、オン信号を出力する接触センサ４０が取り付けられる。
【００２２】
作業車１０の中央位置付近には収納ボックス（図示せず）が設けられると共に、その内部に収納された回路基板４２上にはマイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（Electronic Control Unit。制御装置。以下「ＥＣＵ」という）４４が搭載される。図３に示す如く、ＥＣＵ４４は、ＣＰＵ４４ａと、Ｉ／Ｏ４４ｂと、メモリ（ＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ，ＲＡＭ）４４ｃを備える。
【００２３】
また、回路基板４２上には、ＥＣＵ４４に近接して作業車１０の重心位置のｚ軸（鉛直軸）回りの角速度（ヨーレート）を示す出力を生じる角速度センサ４６と、作業車１０に作用するｘ，ｙ，ｚ軸の直交３軸方向の加速度を示す出力を生じる加速度センサ５０と、地磁気に応じた絶対方位を示す出力を生じる方位センサ５２と、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して作業車１０の現在位置（緯度、経度）を示す出力を生じるＧＰＳセンサ５４が設けられる。
【００２４】
また、作業車１０の左右の後輪１６の付近には左右の後輪１６の車輪速を示す出力を生じる車輪速センサ５６が配置されると共に、シャシ１２ａとフレーム１２ｂの間には、ユーザなどによってフレーム１２ｂがシャシ１２ａからリフトされた（持ち上げられた）とき、オン信号を出力するリフトセンサ６０が配置される。搭載電池３２には搭載電池３２の消費電流を示す出力を生じる電流センサ６２が配置される。
【００２５】
また、作業車１０には、作業の動作開始などを指令するメインスイッチ６４と非常停止を指令する非常停止スイッチ６６とがユーザの操作自在に設けられる。さらに、作業車１０のフレーム１２ｂは上面で大きく切り欠かれてそこにユーザの指令などの入力のためのキーボードやタッチパネルなどの入力機器６８が設けられると共に、それに隣接してディスプレイ７０が設けられる。入力機器６８とディスプレイ７０はＥＣＵ４４に接続され、ディスプレイ７０にはＥＣＵ４４の指令に応じて作業モードなどの各種の情報が表示される。
【００２６】
図３に示す如く、磁気センサ３６、接触センサ４０、角速度センサ４６などのセンサ類の出力とメインスイッチ６４などのスイッチ類の出力はＥＣＵ４４に送られ、Ｉ／Ｏ４４ｂを介して入力される。ＥＣＵ４４は、それらの出力に基づき、搭載電池３２から走行モータ２６に通電すると共に、Ｉ／Ｏ４４ｂを介して制御値を出力して走行モータ２６の動作を制御することで作業車１０の走行を制御する。
【００２７】
走行モータ２６Ｌ，２６Ｒは左右の後輪１６を互いに独立に正転（前進方向への回転）あるいは逆転（後進方向への回転）可能に構成され、左右の後輪１６の回転に速度差を生じさせて作業車１０を任意の方向に旋回させるように構成される。
【００２８】
例えば、左右の後輪１６をそれぞれ正転させる際、右後輪１６の回転速度を左後輪１６の回転速度よりも速くすると、その速度差に応じた旋回角度で作業車１０を左方に旋回させる一方、左後輪１６の回転速度を右後輪１６の回転速度よりも速くすると、その速度差に応じた旋回角度で作業車１０を右方に旋回させることができる。また、左右の後輪１６を互いに同一速度で一方を正転、他方を逆転させると、作業車１０はその場で旋回させることができる。
【００２９】
また、ＥＣＵ４４はセンサ類の出力、特に磁気センサ３６の出力から作業エリア（作業領域）ＡＲを検出（認識）し、それに基づいて作業モータ２２に通電して作業エリアＡＲで作業する。
【００３０】
その作業エリアＡＲの検出（認識）とそこでの作業について図４を参照して説明する。
【００３１】
作業エリアＡＲは、その周縁（境界）に配置される、より具体的にはその周縁の地中に埋設されるなどして配置されるエリアワイヤ（電線）７２によって区画される。作業エリアＡＲの内側と外側のいずれか、具体的には内側に作業車１０の搭載電池３２を充電するための充電ステーション（以下「充電ＳＴ」という）７６が配置される。なお、図４では作業車１０や充電ＳＴ７６の大きさなどを誇張して示す。
【００３２】
図５は充電ＳＴ７６の電気的な構成を示すブロック図である。
【００３３】
同図に示す如く、充電ＳＴ７６は、電源（商用電源）８０にコンセント８２を介して接続される充電器８４と、充電器８４に接続される一対の充電端子８６とを備える。充電端子８６は、作業車１０に搭載される一対の電池充電端子３４にその接点３４ａ（図２に示す）を介して接続自在に構成される。
【００３４】
充電器８４は、ＡＣ／ＤＣ変換器８４ａと、ＡＣ／ＤＣ変換器８４ａの動作を制御するマイクロコンピュータからなる充電用ＥＣＵ（電子制御ユニット）８４ｂと、２基の信号発生器８４ｃとを備える。
【００３５】
充電ＳＴ７６において電源８０からコンセント８２を通じて送られる交流は、充電器８４のＡＣ／ＤＣ変換器８４ａで適宜な電圧に降圧されつつ直流に変換されて充電端子８６に送られ、帰還した作業車１０が充電端子８６と電池充電端子３４とを介して接続（ドッキング）されたとき、作業車１０の搭載電池３２を充電するように構成される。
【００３６】
また、ＡＣ／ＤＣ変換器８４ａの出力は信号発生器８４ｃと充電用ＥＣＵ８４ｂに供給される。充電用ＥＣＵ８４ｂはＥＣＵ４４と通信自在に構成され、ＥＣＵ４４の指令に応じて信号発生器８４ｃの動作を制御する。
【００３７】
２基の信号発生器８４ｃは、ＥＣＵ４４の指令に応じた充電用ＥＣＵ８４ｂの指令に従ってＡＣ／ＤＣ変換器８４ａで適宜な電圧に降圧された直流電流を所定の信号に変換し、前記したエリアワイヤ７２とドッキングワイヤ（電線。第１ワイヤ）９０とステーションワイヤ（電線。第２ワイヤ。以下「ＳＴワイヤ」という）９２に通電する。
【００３８】
図６に、第１の信号発生器８４ｃからエリアワイヤ７２に通電される電流波形を示す。電流波形は信号長Ｌを有し、任意な周期Ｔｎで通電される。尚。図示は省略するが、第２の信号発生器８４ｃもドッキングワイヤ９０とＳＴワイヤ９２に同種の電流波形（位相において異なる）を通電する。
【００３９】
図４に戻って作業エリアＡＲの検出について説明すると、信号発生器８４ｃによってエリアワイヤ７２に図６に示されるような電流が流されると、アンペアの右ねじの法則に従ってエリアワイヤ７２を中心として右巻き同心円状の磁界が発生するが、このときの磁界強度はエリアワイヤ７２の全長によって相違すると共に、エリアワイヤ７２からの離間距離によっても相違する。
【００４０】
図７は、エリアワイヤ７２からの離間距離ｄと磁界強度Ｈとの関係を示す図である。同図に示すように、磁界強度Ｈはエリアワイヤ７２からの離間距離ｄに応じて変化し、エリアワイヤ７２上において０となり、作業エリアＡＲの内側でプラス、外側でマイナスの値となる。
【００４１】
ＥＣＵ４４はエリアワイヤ７２への通電によって発生する磁界強度を作業車１０に搭載した磁気センサ３６で検出することによって作業エリアＡＲ内における作業車（自車）１０の位置、即ち、作業車１０が作業エリアＡＲの内側／外側のいずれにいるかを判断すると共に、作業車１０とエリアワイヤ７２との離間距離を検出（算出）する。
【００４２】
具体的には、ＥＣＵ４４は磁気センサ３６Ｌ，３６Ｒの検出値を読み込み、検出値がマイナスになると、例えば角速度センサ４６の検出値に基づいて作業車１０を作業エリアＡＲの内側に向けて所定角度だけ旋回させ、よって作業エリアＡＲの内側で作業車１０を走行（例えばランダムに直進走行）させる。
【００４３】
この実施形態では、ＥＣＵ４４は、作業車１０を作業モードと帰還モードとのうちのいずれかで動作させる。作業モードは作業車１０が作業エリアＡＲ内を自律走行しながら作業を行うモードであり、帰還モードは搭載電池３２への充電が必要になったときに作業車１０を充電ＳＴ７６まで帰還させるモードである。尚、作業モードと帰還モードの一つとしてエリアワイヤ７２上をトレースするように作業車１０を走行させるトレース走行も行われる。ＥＣＵ４４は作業モードを実行する前にトレース走行させることで作業エリアＡＲ、より具体的にはその境界を認識（把握）する。
【００４４】
図８は、トレース走行時の作業車１０の動作を示す図である。同図に示すように、トレース走行時には、左右一対の磁気センサ３６Ｌ，３６Ｒのうち一方の磁気センサ（例えば３６Ｌ）をエリアワイヤ７２の内側に位置させつつ、他方の磁気センサ（例えば３６Ｒ）がエリアワイヤ７２上を矢印Ａ方向に移動するように作業車１０を周回走行させる。
【００４５】
具体的には、ＥＣＵ４４は磁気センサ３６Ｒの出力を監視し、それによって検出される磁界強度Ｈが０となるように走行モータ２６Ｌ，２６Ｒを制御する。例えば、磁気センサ３６Ｒによって検出される磁界強度Ｈがプラスになると、右側の走行モータ２６Ｒを減速かつ左側の走行モータ２６Ｌを増速させ、作業車１０を右側に旋回させる一方、磁気センサ３６Ｒによって検出される磁界強度Ｈがマイナスになると、右側の走行モータ２６Ｒを増速かつ左側の走行モータ２６Ｌを減速させ、作業車１０を左側に旋回させる。
【００４６】
これにより、磁気センサ３６Ｒをエリアワイヤ７２に近づけ、磁気センサ３６Ｒにより検出される磁界強度Ｈを０に維持しつつ、エリアワイヤ７２上を走行することができる。
【００４７】
ここで、この発明の課題を再説すると、例えば図４に想像線で示すようにエリアワイヤ７２上に充電ＳＴ７６を配置すると、帰還モード時に上記のように磁気センサ３６の検出値に基づいてエリアワイヤ７２に沿って作業車１０を走行（トレース走行）させることで、作業車１０を充電ＳＴ７６まで容易に帰還させることができる。
【００４８】
しかし、そのためには充電ＳＴ７６をエリアワイヤ７２上に平行な向きで配置する必要があり、充電ＳＴ７６の配置に対する制約が大きい。そこで、この実施形態は充電ＳＴ７６の配置の自由度を上げることを課題とする。
【００４９】
図９は、この実施形態に係る充電ＳＴ７６の物理的な構成を示す斜視図である。尚、以下では便宜上直交３軸方向を充電ＳＴ７６の前後方向（長さ方向）、左右方向（幅方向）および上下方向（高さ方向）と定義する。
【００５０】
図９に示すように、充電ＳＴ７６は、充電時に作業車１０を保持するための作業車１０とほぼ同大のベースプレート７６ａと、ベースプレート７６ａの前端部から立設し、充電時の作業車１０の位置を規制するガイド７６ｂと、ガイド７６ｂの上端部かつ左右方向中央部から後方に向けて突出する略三角形状の端子部７６ｃとを有する。
【００５１】
端子部７６ｃは作業車１０の左右一対の電池充電端子３４の間に挿入可能に構成され、充電ＳＴ７６の左右一対の端子８６は充電ＳＴ７６の中心を通る長手方向の軸線ＣＬ２に対して対称に設けられ、よって端子８６，３４を介して搭載電池３２に充電可能に構成される。
【００５２】
この実施形態では、充電ＳＴ７６は、図４に示すように作業エリアＡＲの内側と外側のいずれか、具体的には内側で、かつエリアワイヤ７２と直交する向きに配置される。
【００５３】
充電ＳＴ７６においてガイド７６ｂの内部には回路基板（図示せず）が収納され、その上に前記した充電器８４が搭載されると共に、充電器８４には作業車１０を充電端子８６とのドッキング位置に案内するための案内用のドッキングワイヤ９０とそれに先立って作業車１０に充電ＳＴ７６の位置を認識・接近させるための案内用のＳＴワイヤ９２とが接続される。
【００５４】
図１０から図１２は充電ＳＴ７６のベースプレート７６ａの上面図である。尚、図１０と図１１でベースプレート７６ａは外形線のみで示す。
【００５５】
図示の如く、充電ＳＴは、ベースプレート７６ａに加え、ドッキングワイヤ９０と、ＳＴワイヤ９２が配置される。
【００５６】
以下説明すると、ドッキングワイヤ９０は、ベースプレート７６ａまたはその付近に配置、より具体的にはベースプレート７６ａの裏面に爪などで係止されつつ配置（配線）されて電源８０にエリアワイヤ７２と独立に接続されると共に、上面視において径ｄ１でループするループ部９０ａと、ループ部９０ａに連続すると共に、ベースプレート７６ａの一端に向けて突出しつつ、ベースプレート７６ａに取り付けられた一対の充電端子８６の中間点８６ｃ（図１２）とループ部９０ａの中心とを結ぶ軸線ＣＬ２に対して対称形状を呈する突出部９０ｂとを有する。
【００５７】
即ち、ドッキングワイヤ９０は、ベースプレート７６ａの一端（前端部）側のガイド７６ｂ内に収容された回路基板からベースプレート７６ａの他端に向けて直線状に延びた後、径ｄ１でループを描いてループ部９０ａを形成し、次いで再び直線状に延びて突出部９０ｂを形成するように構成される。突出部９０ｂにおけるドッキングワイヤ９０同士の離間間隔は微小な値にされる。
【００５８】
ＳＴワイヤ９２は、ベースプレート７６ａまたはその付近に配置、より具体的にはベースプレート７６ａの裏面に爪などで係止されつつ配置（配線）されて電源８０にエリアワイヤ７２とドッキングワイヤ９０と独立に接続されると共に、上面視においてドッキングワイヤ９０の径ｄ１より大きい径ｄ２でループするループ部９２ａと、ループ部９２ａに連続すると共に、ドッキングワイヤ９０の突出部９０ｂに対して対称形状を呈する方形の突出部９２ｂとを有し、さらに突出部９２ｂに連続し、突出部９２ｂの幅９２ｂｗよりも小さい幅９２ｃｗを有すると共に、ドッキングワイヤ９０の突出部９０ｂに対して対称形状を呈する第２突出部９２ｃを有する。
【００５９】
即ち、ＳＴワイヤ９２も、ベースプレート７６ａの一端側のガイド７６ｂ内に収容された回路基板からベースプレート７６ａの他端に向けて直線状に延びてから直角に折曲がり、径ｄ２でループしてループ部９２ａを形成し、次いで再び直線状に延びて突出部９２ｂを形成した後、再び直角に折れ曲がって第２突出部９２ｃを形成するように構成される。
【００６０】
また、図示の如く、ドッキングワイヤ９０のループ部９０ａの中心９０ａｃは、ＳＴワイヤ９２のループ部９２ａの中心９２ａｃと一致、より具体的にはほぼ一致するように位置させられる如く構成される。
【００６１】
ＳＴワイヤ９２のループ部９２ａの径ｄ２は、作業車１０の車幅（例えば５５ｃｍ）を超える値（例えば６０ｃｍ）に設定されると共に、突出部９２ｂの幅９２ｂｗは、第１、第２磁気センサ３６Ｌ，３６Ｒの離間距離（例えば１８ｃｍ）を超える値に設定される。
【００６２】
ドッキングワイヤ９０のループ部９０ａの径ｄ１も、第３磁気センサ３６Ｃの直径を超える値（例えば１０ｃｍ）に設定される。
【００６３】
次いで、図１３以降を参照してこの実施形態にかかる自律走行車両の充電ステーション誘導装置の動作を説明する。
【００６４】
図１３はこの実施形態に係る自律走行作業車の充電ステーション誘導装置の動作の前半部を示すフロー・チャート、図１４はそれと同様の動作を示すフロー・チャート、図１５はその後半部の動作を示すフロー・チャート、図１６と図１７はそのときの動作を説明する説明図である。
【００６５】
図１３から図１５のフロー・チャートは、ＥＣＵ４４によって実行される。尚、ＥＣＵ４４、より具体的にはそのＣＰＵ４４ａは図３に記載されるように制御部（あるいは制御手段）４４ａ１を備え、具体的には制御部４４ａ１が図１３から図１５の処理を実行する。
【００６６】
まず図１３に従って説明すると、Ｓ１０において作業車１０を走行（直進させて充電ＳＴ７６をサーチさせ、次いでＳ１２に進み、磁気センサ３６の出力からＳＴＯＮ／ＯＦＦ検出可能領域（図１６に示す）に到達したか否か判断する。ＳＴＯＮ／ＯＦＦ検出可能領域は例えば半径２．５ｍとする。尚、図１６で作業車１０の経時的な位置を１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅなどと添え字を付して示す。
【００６７】
図１６で作業車が１０ａから１０ｂに移動したときは図１３フロー・チャートのＳ１２の判断は肯定される。一方、１０ａから１０ｇ，１０ｈと移動したときなどはＳ１２の判断は否定され、Ｓ１４に進み、作業車１０がエリアワイヤ７２の外に出たか否か判断する。Ｓ１４で否定されるときはＳ１０に戻る一方、肯定されるときは図１４フロー・チャートに進む。
【００６８】
即ち、その場合には図１６に示すように作業車１０が充電ＳＴ７６を逸れていることから、後述する図１４フロー・チャートに従ってエリアワイヤ７２を検出させて充電ＳＴサーチ動作を行うように制御する。  
【００６９】
図１３フロー・チャートのＳ１２で肯定されるときはＳ１６に進み、作業車１０の走行速度を低下させ、次いでＳ１８に進み、ＳＴ強度検出可能領域（図１６）に到達したか否か判断する。ＳＴ強度検出可能領域は例えば半径０．７から１．４ｍとする。
【００７０】
Ｓ１８で否定されるときはＳ２０に進んでＳ１４と同様の処理を行う一方、肯定されるときはＳ２２に進み、ＳＴ強度検出可能領域の外延をトレースするように作業車１０の走行を制御する。
【００７１】
図１６において作業車１０を位置１０ａから１０ｂを経て１０ｃに前進させた後、さらにＳ２２の処理によって作業車１０を１０ｄと進ませて作業車１０をＳＴ強度検出可能領域の外延をトレースするように走行させるのは、作業車がこの領域に到達していることを確認するためである。
【００７２】
図１３フロー・チャートにあっては次いでＳ２４に進み、トレースするときの制御値（強度）の目標値を増加させ、次いでＳ２６に進み、ドッキング強度検出可能領域（図１８）に接近したか否か判断する。Ｓ２６で否定される度にＳ２４に戻って上記の処理を繰り返す。
【００７３】
これは図１６において作業車１０を位置１０ｄから位置１０ｅ，１０ｆと徐々に前進させ、ドッキング強度検出可能領域（図１６）の付近に到達したか否か判断することを意味する。ドッキング強度検出可能領域は例えば半径０．３ｍとする。
【００７４】
図１７は図１６と同様の説明図であり、図１３フロー・チャートの上記した処理は図１７において（ａ）（ｂ）（ｃ）までの動作に相当する。
【００７５】
ここで、図１４フロー・チャートを説明すると、同図は図１３フロー・チャートをＳ１４あるいはＳ２０から抜けた後の動作を示すフロー・チャートである。
【００７６】
以下説明すると、Ｓ１００においてエリアワイヤ７２をトレースさせる。即ち、まずＧＰＳセンサ５４の出力などに基づき、エリアワイヤ７２を検出させ、次いで先に述べたトレース走行時の動作と同様、エリアワイヤ７２に沿って走行するように作業車１０の動作を制御する。
【００７７】
次いでＳ１０２に進み、図１５フロー・チャートのＳ１２と同様、ＳＴＯＮ／ＯＦＦ検出可能領域に到達したか否か判断する。Ｓ１０２で否定されるときはＳ１００に戻って上記した処理を繰り返す一方、肯定されるときはＳ１０４以降に進んで図示の処理を実行する。尚、これらの処理は図１５フロー・チャートと同様であるので、説明は省略する。
【００７８】
続いて、図１５のドッキング動作を示すフロー・チャートの処理を説明する。同図は図１３または図１４フロー・チャートのＳ２６あるいはＳ１１２で肯定されるとき、実行される。
【００７９】
まずＳ２００において左右の第１、第２磁気センサ３６Ｌ，３６Ｒの検出磁界強度を合わせるように走行し、Ｓ２０２に進んでドッキングワイヤ９０のドッキング強度検出可能領域に車体１２の先端が侵入したか否か判断し、否定されるときはＳ２００に戻る一方、肯定されるときはＳ２０４に進み、作業車１０を停止させる。
【００８０】
即ち、図１７（ｃ）に示す状態にあるか否か判断し、肯定されるときは作業車１０を一旦停止させる。
【００８１】
次いでＳ２０６に進み、作業車１０をその場で右側（上面視において）に旋回させ、Ｓ２０８に進み、左側の第１磁気センサ３６Ｌがドッキング強度検出可能領域の外側を検出したか、換言すれば車体１２が左前部が領域の外側に出たか否か判断する。Ｓ２０８で否定されるときはＳ２０６に戻り、上記の処理を継続する。
【００８２】
次いでＳ２１０に進んで作業車１０を一旦停止させ、次いでＳ２１２に進み、その場で左側（上面視において）に旋回させ、Ｓ２１４に進み、旋回角度を検出した後、Ｓ２１６に進み、右側の第２磁気センサ３６Ｒがドッキング強度検出可能領域の外側を検出したか否か、即ち、車体１２の右前部が領域の外側に出たか否判断する。
【００８３】
Ｓ２１６で否定されるときはＳ２１２に戻り、上記の処理を継続する一方、Ｓ２１６で肯定されるときはＳ２１８に進み、作業車１０を一旦停止させる。次いでＳ２２０に進み、Ｓ２１４で検出された旋回角度の１／２だけ右側に旋回させ、Ｓ２２２に進んで一旦停止させる。
【００８４】
Ｓ２０６からＳ２２２までの処理は、図１７（ｃ）において車体１２の先端がドッキング強度検出可能領域を左右で完全に外れる角度を求め、その半分の角度を求めることで、車体１２がドッキング強度検出可能領域に正対する、換言すれば作業車１０の向きをドッキングワイヤ９０のループ部９０ａの中心に一致させるように動作させ、よって作業車１０をそのまま前進させた場合、車体１２の前後方向に延びる車体中心線ＣＬ１をドッキングワイヤ９０のループ部９０ａの中心に一致させるための処理を意味する。
【００８５】
図１５フロー・チャートにあっては、次いでＳ２２４に進み、作業車１０を前進させ、Ｓ２２６に進み、後側の第３磁気センサ３６Ｃがドッキングワイヤ９０内に位置、より詳しくはそのループ部９０ａ内に位置したか否か判断する。これは第３磁気センサ３６Ｃの出力を所定値と比較することで判断する。Ｓ２２６で否定されるときはＳ２２４に戻る一方、肯定されるときはＳ２２８に進み、作業車１０を一旦停止させる。
【００８６】
次いでＳ２３０に進み、作業車１０を第３磁気センサ３６Ｃ（換言すればドッキングワイヤ９０のループ部９０ａの中心９０ａｃ））を中心としてその場で旋回させ、Ｓ２３２に進み、前側の第１、第２磁気センサ３６Ｌ，３６Ｒが共にＳＴワイヤ９２の突出部９２ｂの内側に入ったか否か判断する。Ｓ２３２で否定されるときはＳ２３０に戻って検出強度が増加する側に作業車１０を旋回させると共に、肯定されるときはＳ２３４に進み、作業車１０を一旦停止させる。
【００８７】
これは図１７において（ｄ）の状態に相当する。。
【００８８】
次いでＳ２３６に進み、作業車１０を前進させ、充電ＳＴ７６の充電端子８６と作業車１０の電池充電端子３４とがドッキングしたか否か電流センサ６２の出力から判断する。
【００８９】
Ｓ２３８で否定されるときはＳ２３６に戻る一方、肯定されるときは充電状態になったと判断し、以降の処理をスキップする。これは図１７において（ｅ）の状態に相当する。
【００９０】
このように、図１３から図１５の処理においてＥＣＵ４４、より詳しくはその制御部４４ａ１は、第１、第２、第３磁気センサ３６Ｌ，３６Ｒ，３６Ｃの出力に基づき、第３磁気センサ３６Ｃがドッキングワイヤ９０のループ部９０ａ内に位置すると共に、第１、第２磁気センサ３６Ｌ，３６ＲがＳＴワイヤ９２の突出部９２ｂの内側に位置するように走行モータ２６の動作を介して作業車１０の走行を制御する。
【００９１】
より具体的には、制御部４４ａ１は、第１、第２、第３磁気センサ３６Ｌ，３６Ｒ，３６Ｃの出力に基づき、車体１２の前後方向に延びる車体中心線ＣＬ１が、充電端子８６の中間点８６ｃとループ部９０ａの中心とを結ぶ軸線ＣＬ２と一致し、よって第３磁気センサ３６Ｃがドッキングワイヤ９０のループ部９０ａ内に位置すると共に、第１、第２磁気センサ３６Ｌ，３６ＲがＳＴワイヤ９２の突出部９２ｂの内側に位置するように作業車１０の走行を制御する。
【００９２】
上記した如く、この実施形態にあっては、作業エリアＡＲの周縁に配置されると共に、電源８０に接続されるエリアワイヤ７２の通電時に生じる磁界を検出し、前記検出された磁界に基づいて前記作業エリアを電動モータ（走行モータ）２６で駆動されて自律走行する自律走行作業車１０の搭載電池３２を充電する充電ステーション（ＳＴ）７６において、前記作業エリアの内側と外側のいずれか、より具体的には外側に配置されて前記作業車１０を保持可能であると共に、前記作業車の搭載電池３２の電池充電端子３４に接続可能な一対の充電端子８６が設けられるベースプレート７６ａと、前記ベースプレート７６ａまたはその付近に配置、より具体的にはベースプレート７６ａの表面付近あるいはその内部に配置されて前記電源８０に前記エリアワイヤ７２と独立に接続されると共に、上面視において径ｄ１でループするループ部９０ａと、前記ループ部に連続すると共に、前記ベースプレート７６ａの前記充電端子８６が設けられる部位に向けて突出しつつ、前記ベースプレート７６ａの一対の充電端子８６の中間点と前記ループ部９０ａの中心とを結ぶ軸線ＣＬ２に対して対称形状を呈する突出部９０ｂとを有する第１ワイヤ（ドッキングワイヤ）９０と、前記ベースプレート７６ａまたはその付近に配置、より具体的にはベースプレート７６ａの表面付近あるいはその内部に配置されて前記電源８０に前記エリアワイヤ７２と第１ワイヤ９０と独立に接続されると共に、上面視において前記第１ワイヤ９０のループ部の径ｄ１より大きい径ｄ２でループするループ部９２ａと、前記ループ部９２ａに連続すると共に、前記第１ワイヤ９０の突出部９０ｂに対して対称形状を呈する突出部９２ｂとを有する第２ワイヤ（ステーション（ＳＴ）ワイヤ）９２とを備える如く構成した。
【００９３】
これにより充電ステーション（ＳＴ）７６を任意の位置に配置することができ、配置の自由度を上げることができる。また、第１ワイヤ９０と第２ワイヤ９２にそれぞれループ部９０ａ，９２ａを設けることで、第１ワイヤ９０と第２ワイヤ９２への通電によって生じた磁界を検出して充電ステーション７６の位置を検出しようとするときの精度を上げることができる。
【００９４】
また、前記第１ワイヤ９０のループ部９０ａの中心９０ａｃは、前記第２ワイヤ９２のループ部９２ａの中心９２ａｃと一致、より具体的にはほぼ一致するように位置させられる如く構成したので、上記した効果に加え、充電ステーションの構成をコンパクトにすることができる。
【００９５】
また、前記第２ワイヤ９２のループ部９２ａの径ｄ２は、前記作業車１０の車体１２の車幅を超える値に設定される如く構成したので、上記した効果に加え、遠方からの充電ステーションの検出精度を上げることができる。
【００９６】
また、前記作業車１０は車体１２の前後方向に延びる車体中心線ＣＬ１に対して対称となる左右位置に配置される第１、第２磁気センサ３６Ｌ，３６Ｒを備えると共に、前記第２ワイヤ９２の突出部９２ｂの幅９２ｂｗは、前記第１、第２磁気センサの離間距離を超える値に設定される如く構成したので、上記した効果に加え、通電によって第１ワイヤ９０と第２ワイヤ９２に生じた磁界を検出して充電ステーション７６の位置を検出しようとするときの精度を一層上げることができる。
【００９７】
また、前記第２ワイヤ９２は前記突出部９２ｂに連続し、前記突出部９２ｂの幅９２ｂｗよりも小さい幅９２ｃｗを有すると共に、前記第１ワイヤ９０の突出部９０ｂに対して対称形状を呈する第２突出部９２ｃを有する如く構成したので、上記した効果に加え、通電によって第１ワイヤ９０と第２ワイヤ９２に生じた磁界を検出して充電ステーション７６の位置を検出しようとするときの精度を一層上げることができる。
【００９８】
また、上記した充電ステーション７６において、前記作業車１０は、前記エリアワイヤ７２と第１ワイヤ９０と第２ワイヤ９２に生じた磁界の強度を示す出力を生じると共に、車体１２の前後方向の前側において前記前後方向に延びる車体中心線ＣＬ１に対して対称となる左右位置に配置される第１、第２磁気センサ３６Ｌ，３６Ｒと、前記車体の前後方向の後側において前記前後方向に延びる車体中心線上に配置される第３磁気センサ３６Ｃとからなる少なくとも３個の磁気センサ３６と、前記第１、第２、第３磁気センサ３６の出力に基づき、前記第３磁気センサ３６Ｃが（上下方向において）前記第１ワイヤ９０のループ部９０ａ内に位置すると共に、前記第１、第２磁気センサ３６Ｌ，３６Ｒが（上下方向において）前記第２ワイヤ９２の突出部９２ｂの内側に位置するように前記電動モータ２６の動作を介して前記作業車１０の走行を制御する制御部（そう（４４ａ１，Ｓ１０からＳ２６，Ｓ１００からＳ１１２，Ｓ２００からＳ２３８）を備える如く構成した。
【００９９】
これにより充電ステーション７６を任意の位置に配置することができ、配置の自由度を上げることができると共に、第１ワイヤ９０と第２ワイヤ９２への通電によって生じた磁界を検出して上記のように作業車の走行を制御することで、作業車１０を充電ステーション７６に精度良く誘導することができる。
【０１００】
また、前記制御部は、前記第１、第２、第３磁気センサ３６の出力に基づき、前記車体１２の前後方向に延びる車体中心線ＣＬ１が前記ベースプレート７６ａの一対の充電端子８６の中間点８６ｃと前記第１ワイヤ９０のループ部９０ａの中心９０ａｃとを結ぶ軸線ＣＬ２と（上下方向において）一致し、よって前記第３磁気センサ３６Ｃが（上下方向において）前記第１ワイヤ９０のループ部９０ａ内に位置すると共に、前記第１、第２磁気センサ３６Ｌ，３６Ｒが（上下方向において）前記第２ワイヤ９２の突出部９２ｂの内側に位置するように前記作業車１０の走行を制御する（Ｓ２００からＳ２３８）如く構成したので、上記した効果に加え、作業車１０を充電ステーション７６に一層精度良く誘導することができる。
【０１０１】
また、前記制御部は、前記第２ワイヤ９２を検出し、次いで前記第１ワイヤ９０を検出するように前記作業車１０の走行を制御する（Ｓ１０からＳ２６）如く構成したので、上記した効果に加え、作業車１０を充電ステーション７６に誤りなく誘導することができる。
【０１０２】
また、前記制御部は、前記第２ワイヤ９２を検出できないときは前記エリアワイヤ７２を検出し、次いで前記第２ワイヤ９２を検出するように前記作業車１０の走行を制御する（Ｓ１００からＳ１１２）如く構成したので、上記した効果に加え、作業車１０を充電ステーション７６に誤りなく誘導することができる。
【０１０３】
また、前記制御部は、前記第２ワイヤ９２を検出したとき、前記第１、第２磁気センサ３６Ｌ，３６Ｒの出力に基づき、前記車体１２の前後方向に延びる車体中心線ＣＬ１の延長上に前記第１ワイヤ９０のループ部９０ａの中心９０ａｃが（上下方向において）位置するように前記作業車１０の走行を制御する（Ｓ２２４からＳ２３８）如く構成したので、上記した効果に加え、作業車１０を充電ステーション７６に一層精度良く誘導することができる。
【０１０４】
また、前記制御部は、前記第１、第２磁気センサ３６Ｌ，３６Ｒの出力に基づき、前記車体１２の前後方向に延びる車体中心線ＣＬ１の延長上に前記第１ワイヤ９０のループ部９０ａが位置したとき、前記第３磁気センサ３６Ｃを前記第１ワイヤ９０のループ部９０ａの中心（より具体的には上下方向における対応位置）９０ａｃに位置させ、次いで前記車体１２を上面視において左右に旋回させ、よって前記第１、第２磁気センサ３６Ｌ，３６Ｒが前記第２ワイヤ９２の突出部９２ｂの内側に位置するように前記作業車１０の走行を制御する（Ｓ２３０からＳ２３４）如く構成したので、上記した効果に加え、作業車１０を充電ステーション７６に一層精度良く誘導することができる。
【０１０５】
尚、上記において充電ステーション（ＳＴ）７６の充電器８４あるいはベースプレート７６ａ、あるいはドッキングワイヤ９０とステーション（ＳＴ）ワイヤ９２との接続などの構成は図示のものに限られるものではない。
【０１０６】
また、ドッキングワイヤ９０あるいはステーション（ＳＴ）ワイヤ９２のループ部９０ａ，９２ａの大きさなどの数値は例示であって、それに限定されるものではない。
【０１０７】
また、作業車１０を芝刈り作業車に適用したが、この発明はそれに限られるものではなく、他の自律走行可能な自律走行作業車に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  自律走行作業車（作業車）、１２  車体、１４  前輪、１６  後輪、２０  ブレード（作業機）、２２  電動モータ（作業モータ）、２４  ブレード高さ調節機構、２６  電動モータ（走行モータ）、３０  搭載充電ユニット、３２  搭載電池、３４  電池充電端子、３６  磁気センサ（３６Ｌ  第１磁気センサ，３６Ｒ  第２磁気センサ，３６Ｃ  第３磁気センサ）、４４  電子制御ユニット（ＥＣＵ）、４４ａ１  制御部、４６  角速度センサ、５０  加速度センサ、５２  方位センサ、５４  ＧＰＳセンサ、５６  車輪速センサ、６２  電流センサ、６８  入力機器、７０  ディスプレイ、７２  エリアワイヤ、７６  充電ステーション（ＳＴ）、８４  充電器、８６  充電端子、９０  ドッキングワイヤ（第１ワイヤ）、９２  ステーション（ＳＴ）ワイヤ（第２ワイヤ）、ＡＲ  作業エリア
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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