(57)【要約】      （修正有）【課題】より自由度の高い自動走行を実現するための自動走行情報を管理できる自動走行情報管理システムを提供する。【解決手段】作業領域の外形マップと作業領域に点在する物体の配置情報とから算定される自動走行全領域を管理するとともに、ユーザによる操作入力情報に基づいて決定される自動走行全領域に対する自動走行要領を管理する自動走行要領管理部３１０と、作業領域の内部を物体に沿って自動走行する自動走行車両の走行制御部自動走行要領を含む自動走行情報を転送する自動走行情報転送部３２０とを備える。【選択図】図５
2016189171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業領域の外形マップと前記作業領域に点在する物体の配置情報とから算定される自動走行全領域を管理するとともに、ユーザによる操作入力情報に基づいて決定される前記自動走行全領域に対する自動走行要領を管理する自動走行要領管理部と、
前記作業領域の内部を前記物体に沿って自動走行する自動走行車両の走行制御部に前記自動走行要領を含む自動走行情報を転送する自動走行情報転送部と、
を備えた自動走行情報管理システム。
【請求項２】
前記操作入力情報には、前記自動走行全領域から自動走行させるべき自動走行領域を規定する自動走行領域規定情報が含まれ、前記自動走行要領管理部は、前記自動走行領域における自動走行開始点と自動走行開始方向とを管理する請求項１に記載の自動走行情報管理システム。
【請求項３】
前記自動走行要領管理部は、前記自動走行領域における複数の自動走行開始点と複数の自動走行開始方向とを算定し、前記複数の自動走行開始点と複数の自動走行開始方向とがユーザによる選択のためにモニタに表示され、
前記操作入力情報には、ユーザによって選択された自動走行開始点と自動走行開始方向とが含まれている請求項２に記載の自動走行情報管理システム。
【請求項４】
前記作業領域の外形マップは、前記自動走行車両が第１ティーチング走行として作業領域の周囲を周回走行する間に取得された周回走行結果に基づいて生成され、
前記物体の配置情報は、前記自動走行車両が第２ティーチング走行として前記作業領域に点在する物体の並びに沿った走行の間に、物体検出部の検出結果から算定された前記物体の位置から生成される請求項１から３のいずれか一項に記載の自動走行情報管理システム。
【請求項５】
前記自動走行要領に基づく自動走行に関する自動走行履歴が記録される請求項１から４のいずれか一項に記載の自動走行情報管理システム。
【請求項６】
前記自動走行要領管理部及び前記自動走行情報転送部が前記自動走行車両を操作するユーザの携帯通信端末に構築されている請求項１から５のいずれか一項に記載の自動走行情報管理システム。
【請求項７】
前記自動走行要領管理部及び前記自動走行情報転送部が前記自動走行車両の制御ユニットに構築されている請求項１から５のいずれか一項に記載の自動走行情報管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動で走行しながら作業を行う自動走行車両に必要な情報を管理する自動走行情報管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
果樹園管理作業や圃場農作業における省力化のため、トラクタ、田植機、草刈機などの無人走行技術が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、マニュアル運転により圃場の外周走行経路を一周走行する外周ティーチング、あるいは前回の作業時の記録により得られる圃場形状及び基準走行方位のデータから走行・作業経路が設定され、その経路上を時々刻々得られる圃場作業車両の圃場内位置情報と走行方位情報に基づき自動的に作業走行させることで圃場耕耘作業を無人で行う無人作業走行技術が開示されている。具体的な走行アルゴリズムでは、まず、圃場の中央付近から直進走行・作業と１８０度旋回とからなる往復作業走行が実施され、次いで圃場の最短辺方向の直進作業行程の作業行程長さが作業幅の２倍以上となる作業行程から、最後の作業行程で圃場のコーナ付近にて圃場の最外周を回ることで作業走行が終了するまでは、前記圃場の各辺に沿っての直進作業走行と次行程への任意角度旋回とからなる回り作業走行とが組み合わされる。そして、このような作業走行のための経路を逆算することで、作業走行経路の作業開始位置が決定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０６６４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような作業走行経路を含む自動走行情報の管理は、圃場の耕耘作業のように、圃場内に走行障害物が実質的に点在しないような作業領域の自動走行には適用できるが、果樹園などにおける草刈り作業や薬液散布作業などでは、果樹が点在するため、適用が困難である。
このため、より自由度の高い操作で自動走行車両を自動走行させるための自動走行情報の管理技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による自動走行情報管理システムは、自動走行要領管理部と自動走行情報転送部とを備えている。自動走行要領管理部は、作業領域の外形マップと前記作業領域に点在する物体の配置情報とから算定される自動走行全領域を管理するとともに、ユーザによる操作入力情報に基づいて決定される前記自動走行全領域に対する自動走行要領を管理する。自動走行情報転送部は、前記作業領域の内部を前記物体に沿って自動走行する自動走行車両の走行制御部に前記自動走行要領を含む自動走行情報を転送する。
【０００７】
この構成によれば、自動走行車両の自動走行を実行する前に、作業領域の外形を示す外形マップと作業領域内に点在する物体（作業領域が果樹園の場合果樹）の配置情報とが用意される。外形マップや配置情報が予め作成されている場合には、そのデータは自動走行要領管理部が処理可能な形態で格納される。未作成の場合には、ラジコン等によって作業領域を自動走行車両が走行する間に、作業領域の外形や作業領域内に点在する物体に関する情報をティーチング走行によって取得し、自動走行要領管理部が処理可能な形態（外形マップと配置情報）で格納される。自動走行要領管理部は、外形マップと配置情報とに基づいて自動走行車両が自動走行すべき自動走行全領域を管理することができる。ユーザ（操作員）は、この自動走行全領域に対して自動走行車両をどのように走行させるかを規定する自動走行要領（走行パターン）に関する情報を入力する。この操作入力情報に基づいて、自動走行要領管理部は、自動走行全領域に対する自動走行要領を確定する。自動走行要領は、作業領域の外形及び作業領域に点在する物体の配置情報を考慮したものであるので、この自動走行要領を自動走行車両の走行制御部に与えることで、自動走行車両はユーザの希望する自動走行を行う。
【０００８】
作業領域が広大である場合や、作業領域における作業が部分的に異なることから全領域の一括作業が困難な場合などでは、作業対象となっている作業領域の全てを網羅する自動走行全領域から部分的な区画だけを自動走行させる必要がある。また、自動走行すべき領域に対する好適な走行経路は、その走行経路の走行開始点と走行方向によって異なる。このため、好適な実施形態の１つでは、前記操作入力情報には、前記自動走行全領域から自動走行させるべき自動走行領域を規定する自動走行領域規定情報が含まれ、前記自動走行要領管理部は、前記自動走行領域における自動走行開始点と自動走行開始方向とを管理する。この自動走行開始点と自動走行開始方向は、ユーザによる入力によって決定してもよいし、最適走行経路の算定結果に好都合な自動走行開始点と自動走行開始方向とを自動決定してもよい。自動走行開始点と自動走行開始方向とに関するユーザフレンドリーなインターフェースを実現するために、好適な実施形態の１つでは、前記自動走行要領管理部は、前記自動走行領域における複数の自動走行開始点と複数の自動走行開始方向とを算定し、前記複数の自動走行開始点と複数の自動走行開始方向とがユーザによる選択のためにモニタに表示し、前記操作入力情報には、ユーザによって選択された自動走行開始点と自動走行開始方向とが含まれるように構成されている。
【０００９】
外形マップ及び配置情報に関して、好適な実施形態の１つでは、前記作業領域の外形マップは、前記自動走行車両が第１ティーチング走行として作業領域の周囲を周回走行する間に取得された周回走行結果に基づいて生成され、前記物体の配置情報は、前記自動走行車両が第２ティーチング走行として前記作業領域に点在する物体の並びに沿った走行の間に、物体検出部の検出結果から算定された前記物体の位置から生成される。この構成では、第１ティーチング走行（外周ティーチング走行）によって作業領域の外形マップを生成し、前記作業領域に点在する物体の並びに沿って走行する第２ティーチング走行（内部ティーチング走行）の間に物体（例えば樹木）の配置情報を取得することができる。この配置情報は、予め設定された範囲に存在する物体を検出する物体検出部の第２ティーチング走行中における検出結果に基づいて生成される。したがって、予め作業領域の外形マップや点在する物体の配置情報が用意されていなくとも、操作員がラジコン操作や乗り込み操縦によって、自動走行車両を手動走行させることで、自動走行に必要な外形マップと配置情報を得ることができる。
【００１０】
好適な実施形態の１つとして、前記自動走行要領に基づく自動走行に関する自動走行履歴が記録される構成を採用すれば、ユーザが作業領域のどの部分がいつ作業されたかどうかを記憶する必要がなく、より正確な作業領域の作業管理が実現する。
【００１１】
好適な実施形態の１つとでは、前記自動走行要領管理部及び前記自動走行情報転送部が前記自動走行車両を操作するユーザの携帯通信端末に構築されている。この構成は、複数の自動走行車両を保有するユーザにとっては、各自動走行車両に自動走行要領管理部及び自動走行情報転送部を搭載する必要がなくなるので、コスト削減に貢献する。また、ユーザの手元で、自動走行要領管理部に対する入力操作を行うことができるので、操作性が向上する。もちろん、自動走行車両で自動走行のための制御系が完結するという利点を得るために、前記自動走行要領管理部及び前記自動走行情報転送部が前記自動走行車両の制御ユニットに構築される構成を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】外形マップと物体配置情報とに基づいて自動走行要領を決定する際の処理の流れを説明する説明図である。
【図２】外形マップと物体配置情報とを取得するためのティーチング走行を説明するための模式図である。
【図３】自動走行作業車両の実施形態の１つである自動草刈機１の側面図である。
【図４】作業領域における自動草刈機１の走行経路を示す模式図である。
【図５】自動草刈機の自動走行に係る機能部を模式的に示したブロック図である。
【図６】物体検出部の検出範囲を示す図である。
【図７】自動草刈機の自動走行制御を示すフローチャートである。
【図８】自動草刈機の自動走行処理を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明で取り扱われる自動走行車両は、基本的には、作業を行いながら自動走行する自動走行作業車両である。この自動走行作業車両の具体的な実施形態を説明する前に、外形マップと物体配置情報とに基づいて自動走行要領を決定する際の処理の流れを、図１を用いて説明する。図１では、作業領域は単純な長方形で示されており、その作業領域に点在する物体は、白丸で示されている。例えば、作業領域が果樹園とすれば、この物体は果樹となる。
【００１４】
自動走行作業車両が自動走行をする作業領域の外形を示す外形マップと当該作業領域内に点在する物体の配置情報とによって作成される作業領域情報を可視化したものが、図１の（ａ）に示されている。この作業領域情報には、外形マップデータと、物体配置データとが含まれている。外形マップデータは、図１の例では、長方形状の作業領域の横方向の長さ：Ｌ１と縦方向の長さ：Ｌ２とである。もっと複雑な形状の場合には、境界線を規定する各点の座標値群となる。物体配置データは、図１の例では、物体の左右両端の列（縦列）の先頭の物体及び最後尾の物体の作業領域のコーナからの横方向距離と縦方向距離、いわゆるコーナからのオフセット量と、各列（縦列及び横列）の本数である。図１では（ｄ１１，ｄ１２）、（ｄ２１，ｄ２２）、（ｄ３１，ｄ３２）、（ｄ３１，ｄ３２）、のセットで示されている。このような外形マップ及び配置情報が予め与えられていない場合には、ラジコン等の遠隔操縦によって自動走行作業車両をティーチング走行させる。作業領域に対するティーチング走行を通じて、作業領域の外形に関する情報や作業領域内に点在する物体に関する情報を取得し、これらの情報から生成された外形マップや物体の配置情報は、適所に格納される。
【００１５】
図１の（ａ）に例示された作業領域に対して、自動走行作業車両が自動走行するための走行パターンは数多く存在するが、作業走行の効率化を考慮して、物体の並びに沿ってできるだけ直線走行を行うアルゴリズムが採用されている。まず、最初に、作業領域全体のどの区画を作業走行させるかを、つまり今回自動走行させるべき走行範囲である自動走行領域がユーザ入力を通じて決定される（＃Ａ）。その際、図１の例では、タッチパネル付きディスプレイによるタッチ操作入力が採用されている。ディスプレイ画面には、格納されている外形マップ及び配置情報に基づいて、物体列が配置された作業領域が表示されている。ユーザは、ドラッグ操作を通じて、これから自動走行作業車両を自動走行させる領域を設定する。選択されたエリアは選択されなかったエリアと異なる色で区分けされる。リセットボタンをクリックすれば入力操作を取り消すことができる。確定ボタンをクリックすれば選択範囲が確定され、自動走行領域決定処理が終了する。
【００１６】
次に、自動走行領域が決定すると、次に自動走行領域における自動走行開始点と自動走行開始方向とがユーザ入力を通じて決定される（＃Ｂ）。図１の例では、先に決定された自動走行領域における、好適な自動走行開始点がタッチパネル付きディスプレイに丸枠で表示されている。ユーザは実際の地形をチェックし、自動走行作業車両を手動走行で移動しやすい位置にある自動走行開始点をクリックして選択する。自動走行開始点が選択されると、その自動走行開始方向（図１の例では縦方向または横方向）を選択する進行方向選択画面がポップアップされるので、希望する方向を選択する。これにより、自動走行開始点及び自動走行開始方向の選択処理が終了する。
【００１７】
ユーザによって選択された自動走行領域及び自動走行開始点と自動走行開始方向とは、自動走行全領域に対して自動走行作業車両をどのように走行させるかを規定する自動走行要領となる。自動走行作業車両では、この自動走行要領を自動走行作業車両の走行制御部に与えることで、自動走行作業車両はユーザの希望通りの自動走行を自動走行アルゴリズムに基づいて実行する。この自動走行アルゴリズムの一例は後で説明される。
【００１８】
なお、自動走行要領に基づく自動走行に関する自動走行履歴が記録され機能が備えられており、同一作業領域において所定期間内で自動作業走行がなされている場合、走行範囲の決定画面において、当該作業走行済（図１の例では草刈作業走行）のエリアが表示される。したがって、ユーザは、この作業走行済のエリアを避けて、走行範囲の決定を行うことができる（＃Ｃ）。
【００１９】
自動走行作業車両が自動走行をする作業領域の外形を示す外形マップと当該作業領域内に点在する物体の配置情報は、当該作業領域にユーザが到着した後に、自動走行作業車両のティーチング走行によって取得することができる。この取得処理の基本的な処理の流れを、図２を用いて説明する。図２では、作業領域は、白丸で示された境界識別体によって規定された、単純な長方形で示されており、その領域内には、縦方向及び横方向に４つずつ並んだ１６の走行障害物としての物体が配置されている。例えば、作業領域が果樹園とすれば、この物体は果樹となる。
【００２０】
ティーチング走行は、ラジコン（無線リモコン）方式で行われる。この自動走行作業車両には、操作員によって操作される遠隔操作ユニットから出力される遠隔操縦信号を受信して、その遠隔操縦信号に基づいて車両を操舵する機能が備えられている。自動走行作業車両は、作業領域に存在する走行障害ないしは走行基準となる物体を検出する機能も有しており、この物体検出機能を利用して、自車と物体との距離や方向を算定することができる。
【００２１】
ティーチング走行は、作業領域の電子地図データである外形マップを生成するための第１ティーチング走行と、作業領域に点在する物体の基準点からの位置を含む物体の配置情報を生成するための第２ティーチング走行とに分かれている。
【００２２】
第１ティーチング走行では、操作員はラジコン操作を通じて、自動走行作業車両を境界識別体に沿って作業領域の周囲を周回走行させる。境界識別体としては、杭や垣根などが用いられる。この周回走行における走行軌跡が作業領域の外形に対応する。好適な形態として、外形マップは、走行中のＬＲＦ（レーザレンジファインダ）による境界識別体に対する測定結果の累積から生成することができる。あるいは、ＧＰＳ（全地球測位網）装置やＧＮＳＳ（汎地球航法衛星システム）装置を用いて、周回走行における自車位置から走行軌跡、結果的には作業領域の外形マップを生成することも可能である。
【００２３】
第２ティーチング走行では、操作員はラジコン操作を通じて、第１ティーチング走行によって得られた作業領域の外形マップ内に点在する物体の並びに沿って自動走行作業車両を走行させる。走行中の自動走行作業車両から各物体への方向と距離は、ＬＲＦを採用した物体検出部からの検出結果に基づいて算定される。この各物体への方向と距離を集積していくことで、作業領域における物体の存在数だけではなく、基準点に対する物体の相対位置や隣接する物体間の縦方向及び横方向の間隔位置などが物体の配置情報として得られる。例えば、物体を果樹園での果樹とすれば、配置情報には、果樹園の各コーナ部（基準点の一例）から最短の果樹までの距離、果樹間の距離、果樹の列当たりの本数、果樹の行当たりの本数などが含まれる。
【００２４】
第１ティーチング走行によって得られた外形マップと、第２ティーチング走行によって得られた配置情報とを対応付けるか、あるいは統合することにより、作業領域の外形、作業領域に存在する物体（果樹）の本数や作業領域からのオフセット量（基準点からの相対位置）を、自動走行作業車両に搭載された自動走行制御系に入力することができる。これにより、自動走行作業車両は作業領域内を物体に沿って自動走行することができ、例えば、農園の草刈、農作物への薬剤散布などの自動化が可能となる。
【００２５】
次に、図面を用いて、自動走行作業車両の具体的な実施形態の１つを説明する。図３は、自動走行作業車両の一例である自動草刈機１の側面図である。この実施形態では、自動草刈機１は、図２を用いて説明した、第１ティーチング走行と第２ティーチング走行とからなるラジコン方式のティーチング走行をそなえている。つまり、図４に示されるような果樹園（作業領域の一種）Ｐにてティーチング走行を実行する機能と、このティーチング走行で得られた情報に基づいて、果樹園Ｐに植えられている複数の樹木（果樹園Ｐに点在する物体の一種）Ｋの間に生えている草を刈り取りながら自動走行する機能が備えられている。
【００２６】
この自動草刈機１は、図４に示されるような果樹園Ｐに植えられている複数の果樹Ｋの間に生えている草を刈り取りながら自動走行する際、果樹園Ｐの中央部では図３において一点鎖線Ａで示されるように果樹Ｋに沿って走行し、果樹園Ｐの進行方向の両端部では破線Ｂで示されるように前後進を繰り返して、自動草刈機１の位置を側方にずらすようにスイッチバックを行う。したがって、自動草刈機１は、果樹園Ｐの一方の端部から他方の端部に向って走行する場合と、果樹園Ｐの他方の端部から一方の端部に向って走行する場合とで進行方向を向く側が異なることになる。
【００２７】
図３に示されるように、自動草刈機１は、車輪２と車体３とを備えて構成される。車輪２は、車体３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。車体３には、自動草刈機１の動力源であるエンジン４、エンジン４に供給する燃料が備蓄されている燃料タンク５、エンジン４により駆動される発電機６、発電機６により発電された電力を蓄電し、自動草刈機１が有する電気機器に電力供給するバッテリ７、自動草刈機１の自動走行を制御する制御ユニット１０、バッテリ７から供給される電力に基づき第１車輪２Ａの操向操作を行う第１車輪操向操作機構５１、バッテリ７から供給される電力に基づき第２車輪２Ｂの操向操作を行う第２車輪操向操作機構５２、エンジン４の回転力が入力され、草刈りに使用する刈り刃５４を有する草刈装置５３、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの少なくとも一方と草刈装置５３とへのエンジン４の回転力の断接を行う動力伝達機構５５を備えている。
【００２８】
さらに、自動草刈機１はラジコンでの遠隔操作も可能に構成されており、遠隔操作ユニット２００から出力される遠隔操縦信号を受信する通信装置２０のアンテナ２１が天井領域に配置されている。この天井領域には、後で詳しく説明する物体検出部１１のレーザ送信デバイス１１１も配置されている。遠隔操作ユニット２００は、自動草刈機１を前進又は後退させる第１操作レバー２１０と、操向輪の操舵を操作する第２操作レバー２２０とが設けられる。また、遠隔操作ユニット２００に対する通電を制御する電源スイッチ２３０も設けられる。第１操作レバー２１０及び第２操作レバー２２０による操作に基づく遠隔操縦信号は、アンテナ２１を通じて自動草刈機１に構築されている制御系に伝達される。
【００２９】
さらに、この実施形態では、図１を用いて説明した、作業領域の外形マップと作業領域に点在する物体の配置情報とから算定される自動走行全領域を管理するとともに、ユーザによる操作入力情報に基づいて決定される自動走行全領域に対する自動走行要領を管理する自動走行要領管理機能は、操作員が持参する携帯通信端末３００にアプリケーションプログラムとして構築されている。携帯通信端末３００は、ユーザによる操作入力を受け付けるタッチパネル付きディスプレイとしてタッチパネル付き液晶３０１を装備している。さらに、携帯通信端末３００は、自動走行要領を含む自動走行情報を自動草刈機１の通信装置２０に転送する無線伝送方式の自動走行情報転送機能も備えている。
【００３０】
図５には、自動草刈機１の走行制御系の中核構成要素である制御ユニット１０の走行のための機能部を示す機能ブロック、及び携帯通信端末３００の機能ブロックが示されている。携帯通信端末３００は、スマートフォンやタブレットコンピュータを流用して構成することができ、この実施形態では、タブレットコンピュータが流用されており、ユーザ操作入力は、タッチパネル付き液晶３０１を通じて行われる。図５では自動走行要領管理部３１０として示されている自動走行要領管理機能はタブレットコンピュータにインストールされたアプリケーションプログラムによって実現する。自動走行情報転送部３２０は、タブレットコンピュータの無線データ伝送部である。また、図１で示されたような操作画面の生成及び表示は、ユーザインターフェース部３３０によって実現する。
【００３１】
制御ユニット１０は、ＣＰＵを中核部材として構成されており、各機能部はハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。この実施形態では、制御ユニット１０には、物体検出部１１、検出物体演算モジュールＤＯＭ、ティーチング走行管理部１００、走行範囲設定部１５、走行制御部１６が構築されている。物体検出部１１からの物体検出信号を受け取る検出物体演算モジュールＤＯＭには、目標物設定部１２、基準線設定部１３、距離演算部１４、物体数設定部１７、物体計数部１８、判定部１９が含まれている。
【００３２】
走行制御部１６には、遠隔走行制御部１６１と自動走行制御部１６２とが含まれている。遠隔走行制御部１６１は、遠隔操作ユニット２００から送られてくる遠隔操縦信号に基づいて自動草刈機１を遠隔操縦走行させる。この遠隔操縦走行は、図２を用いて説明された第１ティーチング走行及び第２ティーチング走行以外にも、操作員の操縦によって自動草刈機１を手動走行させる際に用いられる。
【００３３】
ティーチング走行管理部１００には、外形マップ生成部１０１と物体配置情報生成部１０２とが含まれている。外形マップ生成部１０１は、遠隔操縦による第１ティーチング走行を通じて得られた果樹園Ｐの境界検出データを通じて外形マップを作成する。物体配置情報生成部１０２は、遠隔操縦による第２ティーチング走行を通じて得られた検出物体としての果樹Ｋの検出データを通じて果樹Ｋの配置情報を生成する。この実施形態では、配置情報には、果樹Ｋの本数及び果樹園Ｐの境界に最も近い果樹Ｋとの距離が含まれている。
【００３４】
自動走行制御部１６２は、外形マップと配置情報とを参照しながら、以下に説明する操縦アルゴリズムで、果樹園Ｐ内を果樹Ｋの列に沿って自動草刈機１を自動走行させる機能を有する。
【００３５】
物体検出部１１は、予め設定された範囲に向けて検出信号を送信し、当該検出信号に対する反射信号を取得して、当該予め設定された範囲に存在する物体を検出する。予め設定された範囲とは物体検出部１１の検出可能な範囲であり、本実施形態では、レーザレンジファインダとして構成されており、検出信号はレーザであり、図６に示されるような自動草刈機１を中心とする約２７０度のスキャニング範囲Ｒを有する。もちろん、レーザに代えてその他の光や超音波を用いたレンジファインダを利用してもよい。いずれにせよ、このような検出信号は回転ミラーを通じてスキャニング送信され、物体に衝突すると反射される。物体検出部１１は、検出信号を予め設定されたスキャニング範囲で送信し、衝突によって生じる反射信号を取得する。物体検出部１１は、検出信号の送信方向（送信時のスキャン角度：回転ミラーの角度に対応する）に基づいて物体検出部１１を基準とした物体が存在する方向（送信角度：θ１、θ
２）を示す情報と、検出信号を送信してから反射信号を取得するまでの時間に基づいて演算した物体検出部１１から物体までの距離を示す情報とを取得する。本実施形態では、物体検出部１１は水平方向に、且つ、上述したスキャニング範囲Ｒに対して例えば０．５度のスキャンピッチで検出信号を送信する。
【００３６】
車体３の車長方向とは、自動草刈機１の車体３の長さ方向である。したがって、車長延長線とは、自動草刈機１の長さ方向一端側の車幅方向中央部と、長さ方向他端側の車幅方向中央部とを結ぶ延長線にあたる。もちろん、自動草刈機１の長さ方向一端側の左端及び右端の一方と、長さ方向他端側の左端及び右端の一方とを結ぶ延長線であっても良い。車体３の両側方とは、車体３の進行方向前側を見て右側と左側である。したがって、一方の側とは、当該右側または左側が相当する。本実施形態では、図６に示されるように、物体検出部１１が検出するスキャニング範囲Ｒは自動草刈機１を中心とした全周囲のうち約２７０度の範囲である。このため、一方の側とは、全領域に亘って検出可能な側を意味し、具体的には図６に示されるように、自動草刈機１が紙面上側の方向に向って走行する場合には進行方向を見て左側が相当し、自動草刈機１が紙面下側の方向に向って走行する場合には進行方向を見て右側が相当する。このように物体検出部１１は、自動草刈機１の片側に存在する物体を検出する。
【００３７】
目標物設定部１２は、物体検出部１１により検出された物体のうち、少なくとも２つの物体の位置に基づいて、当該少なくとも２つの物体を目標物Ｏとして設定する。物体検出部１１は、５に示されるように所定の範囲（図６ではＲで示されている２７０度のスキャニング範囲）内に検出信号を送信する。このため、このスキャニング範囲Ｒ内に存在する物体を検出する。ここで、本実施形態では自動草刈機１は果樹Ｋが植えられている果樹園を自動走行する。このため、果樹園内の果樹Ｋや果樹Ｋを支持する支柱の中から目標物Ｏが設定される。また、本実施形態では、自動草刈機１は少なくとも２つの物体を検出できれば目標物Ｏを設定することができる。このため、本実施形態では、目標物設定部１２はスキャニング範囲Ｒ内において物体検出部１１により検出された物体から２つの物体を用いて目標物Ｏとして設定するとして説明する。
【００３８】
２つの目標物Ｏのうちの一方は、自動草刈機１から左側方を見て最も近い位置にある物体が選択される。図６の例では、符号Ｏ１を付したものが相当する。２つの目標物Ｏのうちの他方は、物体検出部１１により検出された物体のうち、進行方向に沿って並んだ物体を用いて設定される。進行方向に並んだ物体とは、先に設定された目標物Ｏ１から見て自動草刈機１の進行方向奥側に位置する物体である。ここで、進行方向奥側には、図４に示されるように複数並んでおり、物体検出部１１により複数検出されることもある。そこで、目標物設定部１２は、現在、設定されている目標物Ｏから車長方向に沿って予め設定された距離内において新たな目標物Ｏを設定する。これにより、現在、設定されている目標物Ｏに近い位置にある物体を目標物Ｏとして設定することができるので、物体が配置されている形態に応じて自動草刈機１を走行させることが可能となる。また、予め設定された範囲内をフィルタリングして目標物Ｏを設定するので、目標物Ｏの設定に係る演算処理を軽減できる。
【００３９】
本実施形態では、目標物設定部１２により、先に設定された目標物Ｏ１から見て自動草刈機１の進行方向において最も近い物体が選択される。図６の例では、符号Ｏ２を付したものが相当する。自動草刈機１に関する目標物Ｏ１及び目標物Ｏ２の座標位置は、目標物Ｏ１に係る物体検出部１１の検出結果から算定される自動草刈機１と目標物Ｏ１との間の距離及び自動草刈機１を中心とする目標物Ｏ１の角度：θ１と、目標物Ｏ２に係る物体検出部１１の検出結果から算定される自動草刈機１と目標物Ｏ２との間の距離及び自動草刈機１を中心とする目標物Ｏ２の角度：θ２とに基づき、三角関数の公式を用いて演算することができる。目標物Ｏ１及び目標物Ｏ２の座標位置から目標物Ｏ１と目標物Ｏ２との間の距離は算定される。
【００４０】
ここで、自動草刈機１は、進行方向がどの方位であるかを自ら認識することができないので、自動草刈機１に対して予めユーザが進行方向を設定しておくと好適である。もちろん、自動草刈機１の長さ方向両端のうち、最初に進行する側の端部を設定しておき、当該端部が向いている側を進行方向として設定しても良い。
【００４１】
基準線設定部１３は、目標物設定部１２により設定された少なくとも２つの目標物Ｏを通り、走行時の基準となる基準線ＳＬを設定する。目標物設定部１２により設定された少なくとも２つの目標物Ｏとは、本実施形態では上述した目標物Ｏ１及び目標物Ｏ２である。基準線設定部１３は、制御ユニット１０内で用いる座標系において、この目標物Ｏ１と目標物Ｏ２とを直線で繋いで基準線ＳＬを設定する。基準線ＳＬは後述するように自動草刈機１が自動走行する際に基準として利用される。
【００４２】
距離演算部１４は、基準線ＳＬから車体３までの距離（離間距離）を演算する。基準線ＳＬから車体３までの距離とは、上記座標系において基準線ＳＬと車体３とを最短で繋いだ距離である。このため、車体３を通るように引いた基準線ＳＬからの垂線上での距離にあたる。
【００４３】
走行範囲設定部１５は、自動草刈機１が自動走行する走行経路に対して許容される走行範囲を設定する。本実施形態では自動草刈機１は自動走行しながら草を刈り取る。このため、自動草刈機１が自動走行する走行経路は、草を刈り取る経路に相当する。詳細は省略するが、刈り刃５４は自動草刈機１の車体３の中央部の底面に車幅方向に亘って設けられる。自動草刈機１は果樹園の一方の端部から他方の端部まで自動走行する際に、先に走行した経路に対して刈り取る領域の一部（例えば２０〜３０ｃｍ）を重複させて自動走行する。上述した許容される走行範囲は、このような重複する幅の１／２〜１／３（例えば１０〜１５ｃｍ）程度に設定すると好適である。これにより、刈り取りムラの発生を防止できる。
【００４４】
走行制御部１６は、基準線ＳＬから車体３までの距離を予め設定された果樹園Ｐ内を往復走行する際の走行経路に応じて予め設定された範囲内に維持しつつ、予め設定された果樹園Ｐ内において基準線ＳＬに沿って走行させる。基準線ＳＬから車体３までの距離は、上述した距離演算部１４により演算され、順次、リアルタイムで走行制御部１６に伝達される。自動草刈機１は、果樹園Ｐ内を往復走行しながら、草刈りを行う。
【００４５】
上述したように、自動草刈機１はエンジン４を動力源として走行する。また、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂは、夫々操向操作可能に構成され、夫々第１車輪操向操作機構５１及び第２車輪操向操作機構５２により操向操作が行われる。また、エンジン４により発生された回転力は、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの少なくとも一方に動力伝達機構５５を介して伝達される。第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂに対する動力の伝達は、双方に行って自動草刈機１を４輪駆動としても良いし、一方に行って２輪駆動としても良い。また、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの夫々は、左右一対で構成されても良いし、少なくとも一方が１輪で構成されていても良い。走行制御部１６は、基準線ＳＬから自動草刈機１までの距離が予め設定された範囲内に収まるように、第１車輪操向操作機構５１、第２車輪操向操作機構５２、及び動力伝達機構５５を制御して、基準線ＳＬに沿って走行させる。
【００４６】
自動草刈機１は、基準線ＳＬに沿って走行しながら次の目標物Ｏとなる物体を検出する。現在の基準線ＳＬの設定に係る進行方向前側の目標物Ｏ２近傍に達すると、当該目標物Ｏ２を進行方向手前側の目標物Ｏ１とし、新たに設定した目標物Ｏを進行方向奥側の目標物Ｏ２として設定する。これらの目標物Ｏ１及び目標物Ｏ２により基準線ＳＬを設定し直して、当該基準線ＳＬに沿って果樹園Ｐの一方の端部から他方の端部まで走行する。
【００４７】
自動草刈機１は、果樹園Ｐの一方の端部から他方の端部まで基準線ＳＬに沿って走行し、端部においてはスイッチバックをして、そこで設定された基準線ＳＬに沿って走行する(図４参照)。スイッチバックとは、自車が果樹園Ｐの端部に達した際に前後進を繰り返して、自動草刈機１の位置を当該端部の位置から側方にずらすように移動する走行形態である。本実施形態では、自動草刈機１は自車が果樹園Ｐの端部に達した否かを果樹Ｋの数によって認識するよう構成されている。このため、物体配置情報生成部１０２が第２ティーチング走行を通じて生成した配置情報に含まれている物体総数が、果樹園Ｐ内において物体検出部１１が検出すべき果樹Ｋの数として、物体数設定部１７に設定されている。ここでは、果樹園Ｐ内において物体検出部１１が検出する果樹Ｋの数とは、自動草刈機１は、果樹園Ｐの一方の端部から他方の端部まで走行する際に検出された目標物Ｏの数である。なお、果樹園Ｐ内に存在する果樹Ｋの本数を物体数設定部１７に設定する場合には、果樹園Ｐ内に存在する物体の列数、及び夫々の列毎の物体の個数の形態で設定していてもよい。
【００４８】
物体計数部１８は、果樹園Ｐの一方の端部から他方の端部に向って走行する際に、基準線ＳＬの設定に用いた物体の数を計数する。物体計数部１８は目標物設定部１２が目標物Ｏを新たに設定した場合には、その旨を示す情報を取得し、当該新たに設定した目標物Ｏを用いて実際に基準線ＳＬを設定に用いた物体の数を計数する。ここで、元々、進行方向奥側の目標物Ｏ２として設定していたものを、自動草刈機１の走行に応じて進行方向手前側の目標物Ｏ１として設定した場合には、双方を計数すると、同一の物体に係る目標物Ｏであることから重複して計数することになる。このような重複して計数することを避けるために、物体計数部１８は、自動草刈機１が果樹園Ｐの一方の端部から他方の端部に向って走行する際に、予め決定された進行方向手前側に設定された目標物Ｏ１に係る物体及び進行方向奥側に設定された目標物Ｏ２に係る物体の何れか一方のみを計数し、当該計数結果に１を加えておくことで、果樹園Ｐの一方の端部から他方の端部に至るまで基準線ＳＬの設定に係る物体を計数することが可能となる。
【００４９】
判定部１９は、物体計数部１８の係数結果が、物体数設定部１７により設定された物体の数に達した場合に、自動草刈機１が果樹園Ｐの他方の端部に達したと判定する。これにより、走行制御部１６はその位置で自動草刈機１を一旦、停車させ、当該停車した位置から自動草刈機１をスイッチバックさせて次に草を刈り取る分だけ位置をずらし、その位置から再度、目標物Ｏに基づき基準線ＳＬを設定して自動走行しながら草を刈り取る。このようにして自動草刈機１は、自車で自動走行する際に基準となる基準線ＳＬを設定し、自動走行することが可能となる。
【００５０】
次に、自動草刈機１が果樹園で自動走行しながら草刈りを行う際の手順を、図７のフローチャートを用いて説明する。まず、操作員は、第１の前処理として、遠隔操作ユニット２００を用いて自動草刈機１を遠隔操縦し、果樹園Ｐの境界領域を周回走行する第１ティーチング走行（＃０１）及び果樹園Ｐの内部を果樹Ｋの並びに沿って走行する第２ティーチング走行（＃０２）を実行する。このティーチング走行は、既に図２を用いて説明している通りである。第１ティーチング走行によって果樹園Ｐの外形マップを作成するためのデータが取得され、第２ティーチング走行によって果樹園Ｐに植えられている果樹Ｋの本数や外形マップの特定位置からの距離などを含む配置情報が取得される。
【００５１】
果樹園Ｐの外形マップや果樹の配置情報がティーチング走行を通じて、あるいは前もって取得されていると、図１を用いて説明された自動走行要領を決定する処理が実行される。この処理では、まず、果樹園Ｐの全領域から今回草刈りを行う領域を選択する領域選択処理が実行される（＃０３）。この選択処理は、携帯通信端末３００のタッチパネル付き液晶３０１に表示される果樹Ｋの配置を含む果樹園Ｐのマップ画面に対するユーザ操作入力を通じて行われる。次いで、自動走行の開始位置と進行方向との選択処理が実行される（＃０４）。この処理も、携帯通信端末３００のタッチパネル付き液晶３０１に表示される、開始位置候補と進行方向候補とをユーザが選択することで完了する。自動走行要領である草刈り実施領域及び自動走行の開始位置と進行方向とが決定すると、当該自動走行要領は自動走行情報として、携帯通信端末３００から、自動草刈機１に転送される（＃０５）。
【００５２】
自動走行を開始するにあたって、自動草刈機１を、先に決定された自動走行の開始位置である果樹園Ｐの１つの端部に移動させる（＃１）。その際、自動草刈機１は、先に決定された自動走行を開始する際の進行方向に沿う姿勢となるように移動させられる。自動走行がスタートすると、物体検出部１１は、所定の範囲について物体の検出を開始する（ステップ＃２）。以後、物体検出部１１は、自動草刈機１が自動走行を終了するまで継続して物体の検出を行う。このように自動草刈機１の周囲において検出された物体が図８の＃１０１に示される。検出された物体が、目標物Ｏとしての所定の条件を満たす場合には（ステップ＃３：Ｙｅｓ）、当該物体を目標物Ｏとして設定する（ステップ＃４）。この目標物Ｏの検出は、少なくとも２つの目標物Ｏが設定されるまで行われる（ステップ＃５：Ｙｅｓ）。
【００５３】
図８の＃１０２には、このような２つの目標物Ｏとして、自動草刈機１の進行方向手前側にある目標物Ｏ１と、自動草刈機１の進行方向奥側にある目標物Ｏ２とが設定された例が示される。制御ユニット１０内では、物体検出部１１により取得された当該物体検出部１１を基準とした物体が存在する方向を示す情報と、物体検出部１１から物体までの距離を示す情報とに基づき、自動草刈機１を基準とした座標系において目標物Ｏ１及び目標物Ｏ２の座標が演算される。具体的には、図８の＃１０２に示されるように、自動草刈機１の座標が（０，０）として設定され、目標物Ｏ１の座標が（Ｘ１，Ｙ１）、目標物Ｏ２の座標が（Ｘ２，Ｙ２）として演算される。
【００５４】
基準線設定部１３は、２つの目標物Ｏ１及び目標物Ｏ２を基準に基準線ＳＬを設定する（ステップ＃６）。この基準線ＳＬは、図８の＃１０３に示されるように、物体検出部１１により検出された目標物Ｏ１と目標物Ｏ２との夫々の外縁部を繋いだ線で設定さる。
【００５５】
次に、自動草刈機１が走行する基準線ＳＬを基準とした走行経路を設定する。この設定は、基準線ＳＬから走行経路までの距離に応じて設定される（ステップ＃７）。この場合、当該距離の演算処理及び以降の処理を行い易くするために、制御ユニット１０では、自動草刈機１を基準とした座標系から基準線ＳＬをｙ軸とする座標系に座標変換が行われる。これにより、目標物Ｏ１の座標（Ｘ１，Ｙ１）、及び目標物Ｏ２の座標（Ｘ２）が座標変換され、図８の＃１０３に示されるように、目標物Ｏ１の座標（０，ｙ１）、及び目標物Ｏ２の座標（０，ｙ２）となる。このような座標変換後の座標系において、基準線ＳＬから走行経路までの距離がｍとして設定される。この場合、自動草刈機１の座標は（ｘ１，０）に変換される。また、この距離に対する許容範囲±ａが設定される（ステップ＃８）。
【００５６】
自動走行制御部１６２は、基準線ＳＬから自動草刈機１までの距離が、設定された「ｍ±ａ」に収まるように自動草刈機１を走行させる（ステップ＃９）。基準線ＳＬから自動草刈機１までの距離が、設定された「ｍ±ａ」に収まらない場合には（ステップ＃１０：Ｙｅｓ）、自動走行制御部１６２は許容範囲内に収まるようにステアリングを操作する（ステップ＃１１）。これにより、自動草刈機１は、図８の＃１０４に示されるように所期の走行経路に沿って走行することが可能となる。ステップ＃１０において、基準線ＳＬから自動草刈機１までの距離が、設定された「ｍ±ａ」に収まる場合には（ステップ＃１０：Ｎｏ）、自動走行制御部１６２はそのままの舵角で走行させる。なお、この場合、自動草刈機１の位置によって物体検出部１１により検出される物体の検出結果が異なるので、都度、目標物Ｏ１，Ｏ２の座標変換を行いつつ、基準線ＳＬを更新しながら自動走行が行われる。
【００５７】
自動草刈機１が図８の＃１０５に示されるように進行方向奥側の目標物Ｏ２に達し（ステップ＃１２：Ｙｅｓ）、且つ、当該目標物Ｏ２が果樹園Ｐの端部の目標物Ｏでなければ（ステップ＃１３：Ｙｅｓ）、目標物設定部１２はこれまでの進行方向奥側の目標物Ｏ２を進行方向手前側の目標物Ｏ１に設定し（ステップ＃１４）、ステップ＃３から処理が継続される。
【００５８】
ステップ＃１３において、目標物Ｏ２が果樹園Ｐの端部の目標物Ｏであれば（ステップ＃１３：Ｎｏ）、自動走行制御部１６２は自動草刈機１を停車させ（ステップ＃１５）、その位置からスイッチバックにより自動草刈機１の位置が変更される（ステップ＃１６）。スイッチバックについては、基準線ＳＬからの距離に拘らず一定の動作で行われることから予めプログラミングしておくと良い。
【００５９】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、自動走行要領管理部３１０が携帯通信端末３００に構築されており、自動走行情報転送部３２０を通じて自動草刈機１の走行制御部１６に自動走行要領を含む自動走行情報が転送される。これに代えて、自動走行要領管理部３１０を自動走行車両に構築してもよい。その際には、自動走行要領管理部３１０は、自動走行要領管理部３１０と車載ネットワークを介してデータ交換可能に接続され、タッチパネル付き液晶３０１は自動草刈機１に装備される。
【００６０】
上記実施形態では、携帯通信端末３００と遠隔操作ユニット２００が別体で構成されていたが、携帯通信端末３００に遠隔操作ユニット２００の機能を構築して、一体化させてもよい。
【００６１】
上記実施形態では、物体検出部１１が果樹園Ｐの果樹Ｋや果樹Ｋを支持する支柱等を検出するとして説明したが、果樹Ｋや支柱以外に、柵やフェンス等を検出するよう構成することも可能である。また、物体と、当該物体から予め設定された距離内にある他の物体とをグループ化して一つの物体として扱うように構成することも可能である。これにより、例えば果樹Ｋと当該果樹Ｋを支持する支柱とを一つの目標物Ｏとして設定することが可能となるので、目標物Ｏの設定に係る演算処理を軽減できる。
【００６２】
上記実施形態では、目標物設定部１２は２つの物体から２つの目標物Ｏを設定するとして説明したが、３つ以上の物体から３つ以上の目標物Ｏを設定する構成とすることも可能である。
【００６３】
上記実施形態では、自動草刈機１が草の刈り取りを行いながら自動走行するとして説明したが、自動草刈機１を例えば薬剤散布車など他の作業車両として用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、自動で走行する自動走行車両に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１        ：自動草刈機
１０      ：制御ユニット
１１      ：物体検出部
１２      ：目標物設定部
１３      ：基準線設定部
１４      ：距離演算部
１５      ：走行範囲設定部
１６      ：走行制御部
１７      ：物体数設定部
１８      ：物体計数部
１９      ：判定部
２０      ：通信装置
１００    ：ティーチング走行管理部
１０１    ：外形マップ生成部
１０２    ：物体配置情報生成部
１１１    ：レーザ送信デバイス
１６１    ：遠隔走行制御部
１６２    ：自動走行制御部
２００    ：遠隔操作ユニット
２１０    ：第１操作レバー
２２０    ：第２操作レバー
２３０    ：電源スイッチ
３００    ：携帯通信端末
３０１    ：タッチパネル付き液晶
３１０    ：自動走行要領管理部
３２０    ：自動走行情報転送部
３３０    ：ユーザインターフェース部
【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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