(57)【要約】  作業地を移動しながら該作業地に対する作業を自動的に行う自律式作業機が提供される。前記自律式作業機は、前記作業地を撮影する撮影手段と、前記撮影手段による前記作業地の撮影画像に基づいて前記作業地に発生している不具合の内容を特定し、特定した不具合の内容に基づいて前記自律式作業機を制御する制御手段と、を備える。
2020090038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業地を移動しながら該作業地に対する作業を自動的に行う自律式作業機であって、
前記作業地を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段による前記作業地の撮影画像に基づいて前記作業地に発生している不具合の内容を特定し、特定した不具合の内容に基づいて前記自律式作業機を制御する制御手段と、を備える、
ことを特徴とする自律式作業機。
【請求項２】
請求項１に記載の自律式作業機であって、
前記制御手段は、不具合が発生している発生位置を特定し、該発生位置と不具合の内容とに基づいて前記自律式作業機を制御する、
ことを特徴とする自律式作業機。
【請求項３】
請求項２に記載の自律式作業機であって、
前記制御手段は、特定した不具合の内容が予め定めた内容である場合、前記発生位置の手前で旋回するように前記自律式作業機の移動を制御する、
ことを特徴とする自律式作業機。
【請求項４】
請求項２に記載の自律式作業機であって、
前記制御手段は、特定した不具合の内容が予め定めた内容である場合、前記発生位置を迂回するように前記自律式作業機の移動を制御する、
ことを特徴とする自律式作業機。
【請求項５】
請求項２に記載の自律式作業機であって、
前記発生位置と不具合の内容とを示す情報を送信する送信手段を更に備える、
ことを特徴とする自律式作業機。
【請求項６】
請求項２に記載の自律式作業機であって、
前記制御手段は、特定した不具合の内容に基づいて前記発生位置における前記自律式作業機の作業時間を制御する、
ことを特徴とする自律式作業機。
【請求項７】
請求項６に記載の自律式作業機であって、
前記作業地に対する作業とは、芝刈り作業であり、
前記制御手段は、特定した不具合の内容が第一の内容である場合に、前記発生位置における前記自律式作業機の作業時間を増加し、
前記第一の内容は、刈芝の塊の存在又は雑草の存在の少なくともいずれか一つを含む、
ことを特徴とする自律式作業機。
【請求項８】
請求項６に記載の自律式作業機であって、
前記作業地に対する作業とは、芝刈り作業であり、
前記制御手段は、特定した不具合の内容が第二の内容である場合に、前記発生位置における前記自律式作業機の作業時間を減少し、
前記第二の内容は、病気の芝の存在又は芝剥がれの存在の少なくともいずれか一つを含む、
ことを特徴とする自律式作業機。
【請求項９】
請求項１に記載の自律式作業機であって、
前記作業地に対する作業とは、芝刈り作業であり、
前記制御手段は、特定した不具合の内容が第一の内容である場合に、当該不具合の発生位置へ前記自律式作業機を移動して前記芝刈り作業を行い、
前記第一の内容は、刈芝の塊の存在又は雑草の存在の少なくともいずれか一つを含む、
ことを特徴とする自律式作業機。
【請求項１０】
請求項１に記載の自律式作業機であって、
前記作業地に対する作業とは、回転カッタによる芝刈り作業であり、
前記制御手段は、特定した不具合の内容が芝の葉先の白化である場合に、前記回転カッタを逆回転した芝刈り作業を行う、
ことを特徴とする自律式作業機。
【請求項１１】
請求項１に記載の自律式作業機であって、
前記作業地に対する作業とは、回転カッタによる芝刈り作業であり、
前記制御手段は、特定した不具合の内容が芝の葉先の白化である場合に、前記回転カッタの回転速度を上昇した芝刈り作業を行う、
ことを特徴とする自律式作業機。
【請求項１２】
請求項１に記載の自律式作業機であって、
前記作業地に対する作業とは、回転カッタによる芝刈り作業であり、
前記制御手段は、特定した不具合の内容が芝の葉先の白化である場合に、前記回転カッタを逆回転した芝刈り作業を行い、
前記制御手段は、前記回転カッタを逆回転した芝刈り作業を行った後、芝の葉先の白化の不具合を特定した場合には、前記回転カッタの回転速度を上昇した芝刈り作業を行う、
ことを特徴とする自律式作業機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律式作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
芝刈り作業等の作業地に対する作業を自動的に行う自律式作業機が提案されている。例えば、特許文献１には、草刈り作業を自動的に行う作業機が開示されている。特許文献１の作業機は、センサにより異物との接触を検知し、接触した場合に回避動作や復帰動作を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−３９４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の作業機のように異物との接触を検知する方式では、作業地に動物が掘った穴等、接触を伴わないが作業機の動作に影響する障害に対応が困難である。また、接触しなければ異物を検知できないため、その対応が遅れる場合もある。【０００５】
本発明の目的は、作業地に生じている様々な事象に対応可能な自律式作業機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、
作業地を移動しながら該作業地に対する作業を自動的に行う自律式作業機であって、
前記作業地を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段による前記作業地の撮影画像に基づいて前記作業地に発生している不具合の内容を特定し、特定した不具合の内容に基づいて前記自律式作業機を制御する制御手段と、を備える、
ことを特徴とする自律式作業機が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、作業地に生じている様々な事象に対応可能な自律式作業機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る自律式作業機の側面図。
【図２】図１の自律式作業機の制御部を示すブロック図。
【図３】図１の自律式作業機の使用例を示す模式図。
【図４】図１の自律式作業機の作業情報の例を示す模式図。
【図５】図２の制御部が実行する処理例を示すフローチャート。
【図６】図１の自律式作業機の制御例を示す説明図。
【図７】図１の自律式作業機の制御例を示す説明図。
【図８】図１の自律式作業機の制御例を示す説明図。
【図９】図１の自律式作業機の制御例を示す説明図。
【図１０】図１の自律式作業機の制御例を示す説明図。
【図１１】図１の自律式作業機の制御例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜自律式作業機の概要＞
図１は、本発明の一実施形態に係る自律式作業機１の側面図である。本実施形態の作業機１は、作業地（芝地）を移動しながら芝刈り作業を行う芝刈り機である。しかし、本発明は、除雪機、耕運機、道路舗装機等、他の種類の作業機にも適用可能である。
【００１０】
作業機１は、左右の前輪３と、左右の後輪４とが車体２に支持された四輪車である。左右の後輪４は駆動輪であり、作業機１を作業地上で移動させる。各後輪４には、モータ４ａを駆動源とした駆動機構が設けられ、左右の後輪４は独立して回転制御が行われる。左右の後輪４を独立して回転制御することにより、作業機１の進行方向を制御することができる。左右の前輪３は自由回転自在に設けられている。
【００１１】
作業機１は作業部５を備える。作業部５は作業地の芝刈り作業を行う機構である。作業部５は、回転カッタ５ａと、モータ５ｃを駆動源として回転カッタ５ａを略鉛直方向の軸５ｂ回りに回転させる駆動機構とを含む。回転カッタ５ａは、作業機１の前後方向で中央部（前輪３と後輪４との間）において車体２の下方に配置されている。本実施形態の回転カッタ５ａは、回転方向が正回転、逆回転いずれの場合も芝を切断できるようにブレード（刃）が設けられている。作業部５は回転カッタ５ｃの上下方向の位置を変化させる昇降機構を備えていてもよい。以上の構成により、前輪３及び後輪４で作業機１を移動させつつ、作業部５により芝刈り作業を行うことができる。
【００１２】
車体２の前部には撮影装置９が設けられている。撮影装置９は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像センサ、レンズ等の光学系を含むカメラである。本実施形態の場合、撮像装置９の撮影範囲９ａは作業機１の前方である。しかし、撮影範囲９ａはこれに限られず、撮影装置９として３６０度カメラを採用してもよい。
【００１３】
車体２の頂部には、ユーザの操作入力を受け付ける操作パネル８が設けられている。操作パネル８には表示部を設けてもよく、操作パネル８としてタッチパネル式ディスプレイを採用してもよい。ユーザは操作パネル８から作業機１の各種の情報の入力を行うことが可能である。
【００１４】
作業機１は、その電源としてバッテリ６を備える。バッテリ６はモータ４ａ及び５ｃ、撮影装置９等、作業機１が備える電気負荷に電力を供給する。バッテリ６は充電ステーション１００においてその充電が可能であり、車体２には充電ステーション１００と作業機１とを電気的に接続するためのコネクタ７が設けられている。
【００１５】
作業機１は、その動作を制御する制御部１０を備える。図２は制御部１０及び周辺の構成を示したブロック図である。
【００１６】
制御部１０は、処理部１１と、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶部１１と、外部デバイスと処理部１１との信号の送受信を中継するインタフェース部（Ｉ／Ｆ部）１３と、を含む。処理部１１は、ＣＰＵに代表されるプロセッサであり、記憶部１２に記憶されたプログラムを実行し、センサ２１の検知結果や、操作パネル８に対する入力等に基づいて、アクチュエータ２０や撮影装置９を制御する。アクチュエータには、モータ４ａ及び５ｃが含まれ、処理部１１は駆動回路１６を介してこれらのモータの駆動制御を行う。
【００１７】
センサ２１には位置センサ２１ａが含まれる。位置センサ２１ａは作業機１の現在の位置を特定するためのセンサであり、例えば、左右の後輪４の回転量を検知するセンサ、ＧＰＳセンサのいずれか、或いは、双方を挙げることができる。左右の後輪４の回転量を検知するセンサは、例えばロータリエンコーダであり、後輪４の駆動軸の回転量を直接検知するものでもよいし、モータ４ａの出力軸の回転量を検知するものであってもよい。
【００１８】
また、作業機１の現在の位置は、この他に、作業地内に配置したマーカを撮像装置９で撮影し、その撮影画像から特定してもよいし、或いは、作業地内に配置したビーコンから無線通信により取得した情報から特定してもよい。
【００１９】
制御部１０は、また、撮影装置９が撮影した画像の内容を認識する画像認識部１４を含む。画像認識部１４は、例えば画像処理プロセッサであり、撮影画像を解析して撮影画像中に含まれる物体の種類を特定する。画像認識部１４は、画像認識に特化して機械学習された人工知能として機能するものであってもよい。処理部１１は、画像認識部１４の認識結果に基づいて作業機１の動作を制御する。
【００２０】
なお、処理部１１が画像認識部１４として機能する構成も採用可能であるが、本実施形態のように処理部１１とは別に画像認識部１４を備えることにより、処理部１１の処理負担を軽減することができる。
【００２１】
制御部１０は、また、バッテリ６を充電する充電回路１５を含む。充電回路１５はコネクタ７を介して充電ステーション１００から供給される電力により、バッテリ６を充電可能である。
【００２２】
制御部１０は、また、通信部１７を含む。通信部１７は、通信ネットワーク２００を介して、管理サーバ２０１と無線通信が可能である。管理サーバ２０１は作業機１の状態を管理するサーバであり、例えば、複数の作業機１の情報を管理可能である。管理サーバ２０１は、通信ネットワーク２００を介してスマートフォン等の携帯端末２０２と無線通信が可能である。携帯端末２０２は、例えば、作業機１の管理者の端末であり、作業機１の情報を管理サーバ２０１から受信することができる。これにより、管理者は、作業機１から離れた場所でも作業機１を監視することができる。
【００２３】
＜作業機の使用例＞
図３は作業機１の使用例を示す模式図である。同図において作業機１は、家屋に隣接した作業地（芝地）ＷＡの芝刈り作業を行う。本実施形態の作業機１は、刈り取った芝を回収する機能を有しておらず、刈り取った芝は作業地ＷＡ上に放置されて肥料とされる。なお、作業機１は刈り取った芝を回収する機能を有していてもよく、例えば、回収袋に刈り取った芝を送り出す機構を有していてもよい。
【００２４】
作業地ＷＡには家屋から電力が供給される充電ステーション１００が設置されている。作業機１は充電ステーション１００から発進して作業地ＷＡの芝刈り作業を行い、また、充電ステーション１００に戻る。作業地ＷＡには、その区画を示す複数のマーカ１０１が設けられている。マーカ１０１は例えば柱状の部材である。作業地ＷＡの区画は、作業地ＷＡを囲むように敷設され、磁界は発するエリアワイヤで行ってもよい。
【００２５】
作業地ＷＡには様々な不具合が発生し得る。不具合とは、例えば、作業地ＷＡから除去すべき物体、作業地ＷＡにおいて修復すべき事象、作業機１の動作に支障を与える物体であり、通常時或いは正常時には存在しないものである。
【００２６】
図３には一例として、刈り芝の塊１０２、雑草１０３、芝剥がれ１０４、うさぎやもぐら等の動物が掘った穴１０５、轍１０６が図示されている。刈り芝の塊１０２は、例えば、雨で濡れた刈り芝が玉になることで発生し得る。こうした刈り芝の塊１０２は見た目が悪いため、散乱させることが望ましい。芝剥がれ１０４は、芝が剥がれて地面が大きく露出した部分である。これも見た目が悪いため、芝の生育を促進することが望ましい。穴１０５や轍１０６は、作業機１の移動の支障になる場合がある。本実施形態では、撮影装置９が撮影した画像からこうした不具合の存在と内容を認識して作業機１の制御に反映することが可能である。
【００２７】
＜制御例＞
制御部１０による作業機１の制御例について説明する。制御部１０が実行する制御内容としては、任意に作業地ＷＡの芝刈り作業を行う自由制御や、予め定めた作業スケジュールに従って作業地ＷＡの芝刈り作業を行うスケジュール制御を挙げることができる。自由制御は、作業機１を直進させつつ芝刈り作業を行い、作業地ＷＡの境界において進行方向を順次切り替えていく制御である。進行方向はランダムに決定してもよいし、一定の規則に従って決定してもよい。
【００２８】
スケジュール制御は、作業機１を基本的に予め定めた経路に従って移動させつつ芝刈り作業を行う制御である。この制御の場合、記憶部１２に作業地ＷＡの座標情報や作業計画情報が予め格納される。制御部１０は位置センサ２１ａの検知結果に基づき作業機１の現在位置を確認しつつ、予め定めた経路を移動させて芝刈り作業を行う。作業計画情報は、当該経路の情報の他、作業時間の情報等を含む。作業時間は、例えば、単位面積当たりの芝刈り作業の時間であり、作業機１の移動速度によって定義することが可能である。
【００２９】
図４は作業地ＷＡの座標情報を模式的に示している。同図の例では、互いに直交する水平方向であるＸ方向及びＹ方向により作業地ＷＡの二次元座標が定義され、その原点（０、０）は充電ステーション１００の位置に設定されている。経路ＲＴは、作業機１を移動させるべき移動経路を示しており、制御部１０は作業機１に経路ＲＴを移動させつつ芝刈り作業を行わせる。経路ＲＴは基本的に作業機１を直進させ、境界において進路を変更するものである。作業地ＷＡの座標情報や作業機１の現在位置情報は、管理サーバ２０１においても共有するようにしてもよく、これにより管理サーバ２００において作業機１の現在位置の特定が可能となり、こうした情報を携帯端末２００に対して作業状況の情報として提供することができる。
【００３０】
次に、撮影装置９の撮影画像を利用した作業機１の制御について説明する。図５は制御部１０の処理部１１が実行する制御例を示すフローチャートである。撮影装置９は、例えば、所定の周期で画像を撮影し、画像認識部１４が当該周期で撮影画像中の物体を認識する。
【００３１】
Ｓ１では画像認識部１４から撮影画像の認識結果を取得する。Ｓ２ではＳ１で取得した認識結果がマーカ１０１であるか否かを判定する。マーカ１０１である場合はＳ３へ進み、折り返し制御を実行する。折り返し制御とは、作業地ＷＡの境界で作業機１の進路を変更して作業地ＷＡから外に作業機１が出てしまわないようにする制御である。具体例は後述する。進路の変更は、自由制御の場合、任意に設定してもよいし、予め定めた角度分だけ変更するものであってもよい。スケジュール制御の場合、経路ＲＴに従って変更する。
【００３２】
Ｓ４ではＳ１で取得した認識結果が、作業地ＷＡ上の不具合か否かを判定する。不具合である場合はＳ５へ進み、不具合の内容に応じた制御を実行する。具体例は後述する。
【００３３】
＜画像認識結果に基づく制御例＞
画像認識部１４の認識結果に基づく制御例について説明する。
【００３４】
＜マーカの検知＞
図６はマーカ１０１の存在が認識された場合の制御例を示している。状態ＳＴ１では、撮影範囲９ａ内にマーカ１０１が存在し、撮影画像ＩＭ中にマーカ１０１の画像が含まれている例を示している。画像認識部１４は撮影画像ＩＭ中からマーカ１０１の存在を認識する。
【００３５】
処理部１１は、画像認識部１４がマーカ１０１の存在を認識したことを受けて、作業地ＷＡの境界付近において作業機１の進路を変更する。状態ＳＴ２は作業機１がその進路を変更した例を示している。作業地ＷＡの境界の位置は、例えば、画像認識部１４がマーカ１０１の画像から演算してもよい。この演算を採用する場合、撮影装置９を車幅方向に離間して２つ設け、２つの撮影画像の視差を利用して作業機１に対するマーカ１０１の位置をより正確に推定することも可能である。また、作業地ＷＡの境界の位置は、位置センサ２１ａの検知結果による現在位置の認識結果と作業地ＷＡの座標情報におけるマーカ１０１の座標とから処理部１１が推定することもできる。
【００３６】
＜不具合の検知＞
図７は不具合の存在が認識された場合の制御例を示している。状態ＳＴ３は、撮影範囲９ａ内に刈り芝の塊１０２が存在し、撮影画像ＩＭ中に刈り芝の塊１０２の画像が含まれている状態を示している。画像認識部１４は撮影画像ＩＭから刈り芝の塊１０２の存在を認識する。
【００３７】
処理部１１は、画像認識部１４が刈り芝の塊１０２の存在を認識したことを受けて、不具合が発生していること、及び、その不具合の内容が刈り芝の塊１０２であると特定し、対応する制御を実行する。本実施形態の場合、刈り芝の塊１０２に対応する制御として、塊を解消して平坦化する。このため、処理部１１は刈り芝の塊１０２の位置を特定し、状態ＳＴ４に示すように刈り芝の塊１０２を通過するように作業機１の進路を変更する。更に、作業時間を増加させる。作業時間の増加は、例えば、作業機１の移動速度の減速や、刈り芝の塊１０２の位置の通過回数の増加により行うことができる。上記のスケジュール制御においては、作業計画を修正することになる。このような制御によって、刈り芝の塊１０２を解消することができ、作業地ＷＡの外観を向上することができる。
【００３８】
なお、刈り芝の塊１０２を通過する際には、作業部５を停止（回転カッタ５ａの回転を停止）してもよい。刈り芝の塊１０２を通過するだけでも、これを踏みしめて平坦化したり、周囲に散乱させて塊１０２を解消でき、また、回転カッタ５ａに刈り芝の塊１０２を巻き込んでロックさせてしまう事態を回避できる。
【００３９】
刈り芝の塊１０２の位置は、例えば、画像中の刈り芝の塊１０２の画像の位置から作業機１に対する刈り芝の塊１０２の実際の位置の方位を特定し、作業機１の現在位置から予め定めた距離だけその方位で前方の位置と特定してもよい。また、画像認識部１４が刈り芝の塊１０２の画像から作業機１との距離を演算してもよい。この演算を採用する場合、撮影装置９を車幅方向に離間して２つ設け、２つの撮影画像の視差を利用して作業機１に対する刈り芝の塊１０２の位置をより正確に推定することも可能である。或いは、作業機１に測距センサを設けて作業機１に対するマーカ１０１の距離を計測し、その位置を特定してもよい。こうした刈り芝の塊１０２の位置の特定方法は、後述する他の不具合の発生個所の位置の特定についても同様である。
【００４０】
図８は別の不具合の存在が認識された場合の制御例を示している。状態ＳＴ５は、撮影範囲９ａ内に、目立つ雑草１０３が存在し、撮影画像ＩＭ中に雑草１０３の画像が含まれている状態を示している。画像認識部１４は撮影画像ＩＭから雑草１０３の存在を認識する。
【００４１】
処理部１１は、画像認識部１４が雑草１０３の存在を認識したことを受けて、不具合が発生していること、及び、その不具合の内容が雑草１０３であると特定し、対応する制御を実行する。本実施形態の場合、雑草１０３に対応する制御として、これを刈り取る。このため、処理部１１は雑草１０３の位置を特定し、状態ＳＴ６に示すように雑草１０３を通過するように作業機１の進路を変更する。更に、作業時間を増加させる。作業時間の増加は、図７の例と同様に、例えば、作業機１の移動速度の減速や、刈り芝の塊１０２の位置の通過回数の増加により行うことができる。上記のスケジュール制御においては、作業計画を修正することになる。このような制御によって、雑草１０３を刈り取ることができ、作業地ＷＡの外観を向上することができる。
【００４２】
なお、刈り芝の塊１０２の場合と同様、雑草１０３を通過する際には、作業部５を停止（回転カッタ５ａの回転を停止）してもよい。雑草１０３を通過するだけでも、これを踏みしめて平坦化したり、周囲に散乱させて塊１０２を解消でき、また、回転カッタ５ａに雑草１０３を巻き込んでロックさせてしまう事態を回避できる。
【００４３】
図９は別の不具合の存在が認識された場合の制御例を示している。状態ＳＴ７は、撮影範囲９ａ内に、芝剥がれ１０４が存在し、撮影画像ＩＭ中に芝剥がれ１０４の画像が含まれている状態を示している。画像認識部１４は撮影画像ＩＭから芝剥がれ１０４の存在を認識する。
【００４４】
処理部１１は、画像認識部１４が芝剥がれ１０４の存在を認識したことを受けて、不具合が発生していること、及び、その不具合の内容が芝剥がれ１０４であると特定し、対応する制御を実行する。本実施形態の場合、芝剥がれ１０４に対応する制御として、芝が剥がれている箇所の作業時間の減少又は回避を行い、芝の育成を促進する。
【００４５】
状態ＳＴ８の例では、処理部１１は、芝剥がれ１０４の箇所を通過するものの、その作業時間を減少させる。作業時間の減少は、例えば、作業機１の移動速度の増速や、芝剥がれ１０４の位置の通過回数の低減により行うことができる。上記のスケジュール制御においては、作業計画を修正することになる。このような制御によって、芝剥がれ１０４が生じている箇所において、芝の生育が更に悪化することを回避でき、作業地ＷＡの外観を向上することができる。
【００４６】
また、芝剥がれ１０４の解消は作業機１では困難である。このため、状態ＳＴ７において、芝剥がれ１０４の位置を記録すると共に、通信部１７を介して管理サーバ２０１へ芝剥がれ１０４の位置の情報を送信する。芝剥がれ１０４の位置の情報は、管理サーバ２０１から携帯端末２０２へ送信可能であり、携帯端末２０２のユーザは芝剥がれ１０４の位置を認識し、必要な修復作業を行うことが可能となる。芝剥がれ１０４以外にも、病気の芝の存在が認識された場合も、芝剥がれ１０４の場合と同様の制御を行うことができる。
【００４７】
なお、不具合箇所の位置の情報の送信は、図７、図８の例のように作業機１によって回復が可能な不具合についても行ってもよいが、図９の例のように作業機１では回復が困難な不具合についてのみ行ってもよい。その場合、不具合の内容によって作業機１によって回復可能か否かを判定し、回復不能であると判定した場合に、或いは、不具合の内容が予め定めた内容である場合に、不具合箇所の位置の情報の送信を行う処理であってもよい。
【００４８】
図１０は別の不具合の存在が認識された場合の制御例を示している。状態ＳＴ９は、撮影範囲９ａ内に、比較的大きな穴１０５が存在し、撮影画像ＩＭ中に穴１０５の画像が含まれている状態を示している。穴１０５は、例えば、うさぎやもぐらといった動物が掘った穴である。画像認識部１４は撮影画像ＩＭから穴１０５の存在を認識する。
【００４９】
処理部１１は、画像認識部１４が穴１０５の存在を認識したことを受けて、不具合が発生していること、及び、その不具合の内容が穴１０５であると特定し、対応する制御を実行する。本実施形態の場合、穴１０５に対応する制御として、その手前で旋回する移動制御を行い、作業機１が穴１０５に嵌って移動不能となる事態を回避する。
【００５０】
状態ＳＴ１０の例では、処理部１１は穴１０５の位置を特定し、穴１０５の手前で旋回して、穴１０５を迂回するようにその進路を変更する。旋回後の作業機１の進路は、穴１０５の迂回以外に、左右いずれかに曲がるものであってもよいし、進行してきた方向に戻るものであってもよい。このような制御によって、作業機１の移動や作業に支障を与える物体を回避でき、作業の中断を免れることができる。物体を回避した場合、上記のスケジュール制御においては、作業計画を修正することになるが、迂回して当初予定していた経路に戻る制御とした場合には、作業計画の修正が少ない場合がある。
【００５１】
また、穴１０５を埋めることは作業機１では困難である。このため、状態ＳＴ９において、穴１０５の位置を記録すると共に、通信部１７を介して管理サーバ２０１へ穴１０５の位置の情報を送信する。穴１０５の位置の情報は、管理サーバ２０１から携帯端末２０２へ送信可能であり、携帯端末２０２のユーザは穴１０５の位置を認識し、必要な穴埋め作業を行うことが可能となる。穴１０５以外にも、轍１０６の存在が認識された場合も、穴１０５の場合と同様の制御を行うことができる。
【００５２】
図１１は別の不具合の存在が認識された場合の制御例を示している。状態ＳＴ１１は、撮影範囲９ａ内に、葉先が白化した芝１０７が多数混在し、撮影画像ＩＭ中に芝１０７の画像が含まれている例を示している。葉先が白化した芝１０７は、過去の芝刈りの際にその切断の切れが悪かったことを示しており、回転カッタ５ａの切断能力の低下（摩耗）を意味している。葉先が白化した芝１０７が混在していると、作業地ＷＡの外観が悪化する。
【００５３】
処理部１１は、画像認識部１４が芝１０７の存在を認識したことを受けて、不具合が発生していること、及び、その不具合の内容が芝１０７（換言すると回転カッタ５ａの切断能力の低下）であると特定し、対応する制御を実行する。本実施形態の場合、芝１０７に対応する制御として、回転カッタ５ａの切断能力を向上する制御を行う。これにより、作業地ＷＡの外観悪化を改善できる。
【００５４】
回転カッタ５ａの切断能力の向上制御として、本実施形態の場合、回転方向の切り替え（逆回転）、又は、定速回転される回転カッタ５ａの回転速度の上昇、を行う。回転方向を切り替えることにより、これまで芝刈りに用いていなかった刃の部分を用いて芝を刈ることができ、その切断能力が向上する。また、回転速度の上昇により、刃と芝の接触回数が増えるため、その切断能力が向上する。
【００５５】
２つの向上制御は、一方のみを実行してもよいし、双方を同時に実行してもよいが、本実施形態ではこれら２つを段階的に実行する。まず、状態ＳＴ１２に示すように回転方向の切り替えを行い、芝刈り作業を行う。その後に再び先端が白化した芝１０７が検知されると、今度は状態ＳＴ１３に示すように回転速度の上昇を行う。回転速度の増速はモータ５ｃの電力消費を増加させるため、回転方向の切り替えを優先して段階的に対応することで、電力消費の増加を抑えつつ、芝刈り性能を維持することができる。
【００５６】
状態ＳＴ１３の段階では回転カッタ５ａがその交換時期に来ていると言える。このため、状態ＳＴ１３では、通信部１７を介して管理サーバ２０１へ、回転カッタ５ａの寿命を通知するメンテナンス情報を送信する。メンテナンス情報は、管理サーバ２０１から携帯端末２０２へ送信可能であり、携帯端末２０２のユーザは回転カッタ５ａの寿命を認識し、その交換作業を行うことが可能となる。
【００５７】
以上の通り、本実施形態の作業機１によれば、撮影装置９の撮影画像から不具合の発生と内容を特定することで、不具合の対象と非接触でその存在と内容を特定でき、作業地に生じている様々な事象に迅速に対応することができる。不具合の内容に対応した作業機１の制御を予め定めておくことで、最適な対応をとることが可能である。
【００５８】
＜実施形態のまとめ＞
上記実施形態は以下の作業機を少なくとも開示する。
１．上記実施形態の作業機(例えば作業機1)は、
作業地(例えば作業地WA)を移動しながら該作業地に対する作業を自動的に行う自律式作業機であって、
前記作業地を撮影する撮影手段(例えば撮影装置9)と、
前記撮影手段による前記作業地の撮影画像に基づいて前記作業地に発生している不具合の内容を特定し、特定した不具合の内容に基づいて前記自律式作業機を制御する制御手段(例えば制御部10)と、を備える。
【００５９】
この実施形態によれば、撮影画像から不具合の発生と内容を特定することで、不具合の対象と非接触でその存在と内容を特定でき、作業地に生じている様々な事象に迅速に対応することができる。
【００６０】
２．上記実施形態では、
前記制御手段は、不具合が発生している発生位置を特定し、該発生位置と不具合の内容とに基づいて前記自律式作業機を制御する。
【００６１】
この実施形態によれば、不具合の発生位置を迂回したり、逆に、通過させるといった制御が可能となる。
【００６２】
３．上記実施形態では、
前記制御手段は、特定した不具合の内容が予め定めた内容である場合、前記発生位置の手前で旋回するように前記自律式作業機の移動を制御する。
【００６３】
この実施形態によれば、自律式作業機の移動や動作に支障が生じる事態を回避できる。
【００６４】
４．上記実施形態では、
前記制御手段は、特定した不具合の内容が予め定めた内容である場合、前記発生位置を迂回するように前記自律式作業機の移動を制御する。
【００６５】
この実施形態によれば、自律式作業機の移動や動作に支障が生じる事態を回避できる。
【００６６】
５．上記実施形態の自律式作業機は、
前記発生位置と不具合の内容とを示す情報を送信する送信手段(例えば通信部17)を更に備える。
【００６７】
この実施形態によれば、不具合の発生をサーバで管理したり、ユーザに通知することが可能となる。
【００６８】
６．上記実施形態では、
前記制御手段は、特定した不具合の内容に基づいて前記発生位置における前記自律式作業機の作業時間を制御する。
【００６９】
この実施形態によれば、不具合の解消やその拡大防止を図ることが可能となる。
【００７０】
７．上記実施形態では、
前記作業地に対する作業とは、芝刈り作業であり、
前記制御手段は、特定した不具合の内容が第一の内容である場合に、前記発生位置における前記自律式作業機の作業時間を増加し、
前記第一の内容は、刈芝の塊の存在又は雑草の存在の少なくともいずれか一つを含む。
【００７１】
この実施形態によれば、刈り芝の塊や雑草を消失させることができる。
【００７２】
８．上記実施形態では、
前記作業地に対する作業とは、芝刈り作業であり、
前記制御手段は、特定した不具合の内容が第二の内容である場合に、前記発生位置における前記自律式作業機の作業時間を減少し、
前記第二の内容は、病気の芝の存在又は芝剥がれの存在の少なくともいずれか一つを含む。
【００７３】
この実施形態によれば、作業に起因した芝の病気や芝剥がれの拡大を防止することができる。
【００７４】
９．上記実施形態では、
前記作業地に対する作業とは、芝刈り作業であり、
前記制御手段は、特定した不具合の内容が第一の内容である場合に、当該不具合の発生位置へ前記自律式作業機を移動して前記芝刈り作業を行い、
前記第一の内容は、刈芝の塊の存在又は雑草の存在の少なくともいずれか一つを含む。
【００７５】
この実施形態によれば、刈り芝の塊を消失させたり、雑草を刈り取ることができる。
【００７６】
１０．上記実施形態では、
前記作業地に対する作業とは、回転カッタによる芝刈り作業であり、
前記制御手段は、特定した不具合の内容が芝の葉先の白化である場合に、前記回転カッタを逆回転した芝刈り作業を行う。
【００７７】
この実施形態によれば、回転カッタの切断能力を維持して、葉先の白化した芝を刈りこむことができる。
【００７８】
１１．上記実施形態では、
前記作業地に対する作業とは、回転カッタによる芝刈り作業であり、
前記制御手段は、特定した不具合の内容が芝の葉先の白化である場合に、前記回転カッタの回転速度を上昇した芝刈り作業を行う。
【００７９】
この実施形態によれば、回転カッタの切断能力を維持して、葉先の白化した芝を刈りこむことができる。
【００８０】
１２．上記実施形態では、
前記作業地に対する作業とは、回転カッタによる芝刈り作業であり、
前記制御手段は、特定した不具合の内容が芝の葉先の白化である場合に、前記回転カッタを逆回転した芝刈り作業を行い、
前記制御手段は、前記回転カッタを逆回転した芝刈り作業を行った後、芝の葉先の白化の不具合を特定した場合には、前記回転カッタの回転速度を上昇した芝刈り作業を行う。
【００８１】
この実施形態によれば、回転カッタの切断能力を維持して、葉先の白化した芝を刈りこむことができる。
【００８２】
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
【図１】
2020090038.tif 000003
【図２】
2020090038.tif 000004
【図３】
2020090038.tif 000005
【図４】
2020090038.tif 000006
【図５】
2020090038.tif 000007
【図６】
2020090038.tif 000008
【図７】
2020090038.tif 000009
【図８】
2020090038.tif 000010
【図９】
2020090038.tif 000011
【図１０】
2020090038.tif 000012
【図１１】
2020090038.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和3年4月28日(2021.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１４９６３号公報
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
作業機１は作業部５を備える。作業部５は作業地の芝刈り作業を行う機構である。作業部５は、回転カッタ５ａと、モータ５ｃを駆動源として回転カッタ５ａを略鉛直方向の軸５ｂ回りに回転させる駆動機構とを含む。回転カッタ５ａは、作業機１の前後方向で中央部（前輪３と後輪４との間）において車体２の下方に配置されている。本実施形態の回転カッタ５ａは、回転方向が正回転、逆回転いずれの場合も芝を切断できるようにブレード（刃）が設けられている。作業部５は回転カッタ５ａの上下方向の位置を変化させる昇降機構を備えていてもよい。以上の構成により、前輪３及び後輪４で作業機１を移動させつつ、作業部５により芝刈り作業を行うことができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
制御部１０は、処理部１１と、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶部１２と、外部デバイスと処理部１１との信号の送受信を中継するインタフェース部（Ｉ／Ｆ部）１３と、を含む。処理部１１は、ＣＰＵに代表されるプロセッサであり、記憶部１２に記憶されたプログラムを実行し、センサ２１の検知結果や、操作パネル８に対する入力等に基づいて、アクチュエータ２０や撮影装置９を制御する。アクチュエータには、モータ４ａ及び５ｃが含まれ、処理部１１は駆動回路１６を介してこれらのモータの駆動制御を行う。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
図４は作業地ＷＡの座標情報を模式的に示している。同図の例では、互いに直交する水平方向であるＸ方向及びＹ方向により作業地ＷＡの二次元座標が定義され、その原点（０、０）は充電ステーション１００の位置に設定されている。経路ＲＴは、作業機１を移動させるべき移動経路を示しており、制御部１０は作業機１に経路ＲＴを移動させつつ芝刈り作業を行わせる。経路ＲＴは基本的に作業機１を直進させ、境界において進路を変更するものである。作業地ＷＡの座標情報や作業機１の現在位置情報は、管理サーバ２０１においても共有するようにしてもよく、これにより管理サーバ２０１において作業機１の現在位置の特定が可能となり、こうした情報を携帯端末２０２に対して作業状況の情報として提供することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
処理部１１は、画像認識部１４が雑草１０３の存在を認識したことを受けて、不具合が発生していること、及び、その不具合の内容が雑草１０３であると特定し、対応する制御を実行する。本実施形態の場合、雑草１０３に対応する制御として、これを刈り取る。このため、処理部１１は雑草１０３の位置を特定し、状態ＳＴ６に示すように雑草１０３を通過するように作業機１の進路を変更する。更に、作業時間を増加させる。作業時間の増加は、図７の例と同様に、例えば、作業機１の移動速度の減速や、雑草１０３の位置の通過回数の増加により行うことができる。上記のスケジュール制御においては、作業計画を修正することになる。このような制御によって、雑草１０３を刈り取ることができ、作業地ＷＡの外観を向上することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
なお、刈り芝の塊１０２の場合と同様、雑草１０３を通過する際には、作業部５を停止（回転カッタ５ａの回転を停止）してもよい。雑草１０３を通過するだけでも、これを踏みしめて平坦化したり、周囲に散乱させて雑草１０３を除去でき、また、回転カッタ５ａに雑草１０３を巻き込んでロックさせてしまう事態を回避できる。
【国際調査報告】
2020090038.tif 000014
2020090038.tif 000015
2020090038.tif 000016
2020090038.tif 000017