(57)【要約】  充電ステーションと、複数の自律作業機と、前記複数の自律作業機を制御する制御装置とを備える制御システムであって、前記制御装置は、各自律作業機の電力情報を取得する取得手段と、前記電力情報に基づいて、各自律作業機の前記充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する制御手段とを備える。
2020110247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電ステーションと、複数の自律作業機と、前記複数の自律作業機を制御する制御装置とを備える制御システムであって、
前記制御装置は、
各自律作業機の電力情報を取得する取得手段と、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の前記充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように各自律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制御システム。
【請求項２】
各自律作業機は、
バッテリ残量が閾値以下であるか否かを判定する判定手段と、
前記バッテリ残量が前記閾値以下であると判定された場合に、前記充電ステーションでの充電タイミングが到来したと判定するタイミング判定手段と、
前記充電タイミングが到来したと判定された場合に、前記充電ステーションへ帰還するように前記自律作業機を制御する帰還制御手段と、を備え、
前記制御装置は、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の充電タイミングの到来を推測する推測手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記推測された各充電タイミングが一致する場合、前記閾値を自律作業機ごとに異なる値に変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御することを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の充電タイミングの到来を推測する推測手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記推測された各充電タイミングが一致する場合、各自律作業機の消費電力を変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御することを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項４】
前記制御手段は、各自律作業機の走行速度を変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更することを特徴とする請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
各自律作業機は、作業用のブレードを備えており、
前記制御手段は、自律作業機ごとにブレードの高さを変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更することを特徴とする請求項３又は４に記載の制御システム。
【請求項６】
各自律作業機は、作業用のブレードを備えており、
前記制御手段は、自律作業機ごとにブレードの回転速度を変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更することを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の制御システム。
【請求項７】
前記制御手段は、各自律作業機のバッテリ残量が等間隔になるように、各自律作業機の消費電力を変更することを特徴とする請求項３乃至６の何れか１項に記載の制御システム。
【請求項８】
前記制御手段は、各自律作業機に割り当てられる作業面積を、自律作業機ごとに異なる面積に変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更することを特徴とする請求項３乃至７の何れか１項に記載の制御システム。
【請求項９】
前記制御装置は、
作業エリアごとの作業負荷の情報を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記制御手段は、各自律作業機に割り当てられる作業エリアを、前記作業負荷に応じて変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更することを特徴とする請求項３乃至７の何れか１項に記載の制御システム。
【請求項１０】
複数の自律作業機を制御する制御装置であって、
各自律作業機の電力情報を取得する取得手段と、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように各自律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制御装置。
【請求項１１】
他の自律作業機と通信可能な自律作業機であって、
前記自律作業機の電力情報及び前記他の自律作業機の電力情報を取得する取得手段と、
前記自律作業機の電力情報及び前記他の自律作業機の電力情報に基づいて、各自律作業機の充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように、前記自律作業機及び前記他の自律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作業機。
【請求項１２】
複数の自律作業機を制御する制御装置の動作方法であって、
各自律作業機の電力情報を取得する取得工程と、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する制御工程と、
を有することを特徴とする制御装置の動作方法。
【請求項１３】
他の自律作業機と通信可能な自律作業機の制御方法であって、
前記自律作業機の電力情報及び前記他の自律作業機の電力情報を取得する取得工程と、
前記自律作業機の電力情報及び前記他の自律作業機の電力情報に基づいて、各自律作業機の充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように、前記自律作業機及び前記他の自律作業機を制御する制御工程と、
を有することを特徴とする自律作業機の制御方法。
【請求項１４】
コンピュータを、請求項１０に記載の制御装置として機能させるためのプログラム。
【請求項１５】
コンピュータを、請求項１１に記載の自律作業機として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御システム、制御装置、自律作業機、制御装置の動作方法、自律作業機の制御方法及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一台の自律作業機（例えば芝刈機、除雪機など）に対して一台の充電ステーションの組み合わせで運用されている。特許文献１は、作業機の電力残量が減少した際、作業機が充電ステーションに自動帰還して作業機の搭載バッテリに充電を行うことを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−４００７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、同一の作業エリアにおいて複数台の自律作業機を稼働して、一台の充電ステーションを共有する場合、充電が必要となるタイミングが重なってしまうことがある。その結果、一部の自律作業機が充電待機状態となり、作業効率が低下してしまうという課題がある。【０００５】
本発明の目的は、自律作業機の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させるための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る制御システムは、
充電ステーションと、複数の自律作業機と、前記複数の自律作業機を制御する制御装置とを備える制御システムであって、
前記制御装置は、
各自律作業機の電力情報を取得する取得手段と、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の前記充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように各自律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。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、自律作業機の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させることが可能となる。【０００８】
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
【図１】本発明の一実施形態に係る自律走行可能な作業機の外観図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る作業機を側方から観察した図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る制御システムの構成例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る制御装置が実施する処理手順を示すフローチャート。
【図５】実施形態１に係る制御処理の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図６】実施形態２に係る制御処理の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る制御の説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る制御の説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る制御の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、各図面を通じて同一の構成要素に対しては同一の参照符号を付している。
【００１１】
（実施形態１）
図１は、本発明の一実施形態に係る自律走行可能な自律作業機の外観図である。以下では側面視における自律作業機の進行方向（車長方向）と、進行方向に直交する横方向（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。
【００１２】
図１において、符号１０は自律作業機（以下「作業車」という）を示す。作業車１０は、具体的には自律走行する芝刈機として機能する。但し、芝刈機は一例であり、他の種類の作業機械にも本発明を適用することができる。作業車１０は、複数のカメラ（第１のカメラ１１ａ、第２のカメラ１１ｂ）を含むカメラユニット１１を備えており、視差がある第１のカメラ１１ａ、第２のカメラ１１ｂにより撮影された画像を用いて、前方に存在する物体と、作業車１０との距離情報を算出して取得する。そして、撮影された画像と、予め保持されている物体認識モデルとに基づいて、作業車１０の動作を制御する。
【００１３】
図２は、該作業車１０を横方向（車幅方向）から観察した図である。図２に示されるように、作業車１０は、カメラユニット１１、車体１２、ステー１３、前輪１４、後輪１６、ブレード２０、作業モータ２２、モータ保持部材２３、ブレード高さ調節モータ１００、及び並進機構１０１を備えている。また、作業車１０は、走行モータ２６、各種のセンサ群Ｓ、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）４４、充電ユニット３０、電池（バッテリ）３２、充電端子３４、通信部３５を備えている。
【００１４】
作業車１０の車体１２は、シャーシ１２ａと、該シャーシ１２ａに取り付けられるフレーム１２ｂとを有する。前輪１４は、前後方向においてシャーシ１２ａの前側にステー１３を介して固定される小径の左右２個の車輪である。後輪１６は、シャーシ１２ａの後側に取り付けられる大径の左右２個の車輪である。
【００１５】
ブレード２０は、シャーシ１２ａの中央位置付近に取り付けられる芝刈り作業用のロータリブレードである。作業モータ２２は、ブレード２０の上方に配置された電動モータである。ブレード２０は、作業モータ２２と接続されており、作業モータ２２によって回転駆動される。モータ保持部材２３は、作業モータ２２を保持する。モータ保持部材２３は、シャーシ１２ａに対して回転が規制されると共に、例えば、ガイドレールと、ガイドレールに案内されて上下に移動可能なスライダとの組み合せにより、上下方向の移動が許容されている。
【００１６】
ブレード高さ調節モータ１００は、接地面ＧＲに対するブレード２０の上下方向の高さを調節するためのモータである。並進機構１０１は、ブレード高さ調節モータ１００と接続されており、ブレード高さ調節モータ１００の回転を上下方向の並進移動に変換するための機構である。当該並進機構１０１は、作業モータ２２を保持するモータ保持部材２３とも接続されている。
【００１７】
ブレード高さ調節モータ１００の回転が並進機構１０１により並進移動（上下方向の移動）に変換され、並進移動はモータ保持部材２３に伝達される。モータ保持部材２３の並進移動（上下方向の移動）により、モータ保持部材２３に保持されている作業モータ２２も並進移動（上下方向の移動）する。作業モータ２２の上下方向の移動により、接地面ＧＲに対するブレード２０の高さを調節することができる。
【００１８】
走行モータ２６は、作業車１０のシャーシ１２ａに取り付けられている２個の電動モータ（原動機）である。２個の電動モータは、左右の後輪１６とそれぞれ接続されている。前輪１４を従動輪、後輪１６を駆動輪として左右の車輪を独立に正転（前進方向への回転）あるいは逆転（後進方向への回転）させることで、作業車１０を種々の方向に移動させることができる。
【００１９】
充電端子３４は、フレーム１２ｂの前後方向の前端位置に設けられた充電端子であり、充電ステーション（図３を参照して後述する充電ステーション３００）の対応する端子と接続することで、充電ステーションからの給電を受けることができる。充電端子３４は、配線を介して充電ユニット３０と接続されており、当該充電ユニット３０は電池（バッテリ）３２と接続されている。また、作業モータ２２、走行モータ２６、ブレード高さ調節モータ１００も電池３２と接続されており、電池３２から給電されるように構成されている。
【００２０】
ＥＣＵ４４は、回路基板上に構成されたマイクロコンピュータを含む電子制御ユニットであり、作業車１０の動作を制御する。ＥＣＵ４４の詳細は後述する。通信部３５は、作業車１０と有線又は無線で接続された外部機器（例えば、後述する他の作業車、制御装置、充電ステーションなど）に対して情報を送受信することができる。
【００２１】
図３は、本発明の一実施形態に係る制御システムの構成例を示す図である。制御システム１は、複数台の作業車（図３では一台の作業車１０を図示している）と、制御装置（サーバ）２００と、充電ステーション３００とを含んで構成されている。他の作業車も作業車１０と同様の構成であるものとする。
【００２２】
図３に示されるように、作業車１０が備えるＥＣＵ４４は、ＣＰＵ４４ａと、Ｉ／Ｏ４４ｂと、メモリ４４ｃとを備えている。Ｉ／Ｏ４４ｂは、各種情報の入出力を行う。メモリ４４ｃは、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒy）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等である。メモリ４４ｃには、作業車１０の作業日程、作業エリアに関する情報や、作業車１０の動作を制御するための各種プログラムが記憶されている。ＥＣＵ４４は、メモリ４４ｃに格納されているプログラムを読み出して実行することにより、本発明を実現するための各処理部として動作することができる。
【００２３】
ＥＣＵ４４は各種のセンサ群Ｓと接続されている。センサ群Ｓは、方位センサ４６、ＧＰＳセンサ４８、車輪速センサ５０、角速度センサ５２、加速度センサ５４、電流センサ６２、及びブレード高さセンサ６４を含んで構成されている。
【００２４】
方位センサ４６及びＧＰＳセンサ４８は、作業車１０の位置や向きの情報を取得するためのセンサである。方位センサ４６は、地磁気に応じた方位を検出する。ＧＰＳセンサ４８は、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）を示す情報を検出する。
【００２５】
車輪速センサ５０、角速度センサ５２、及び加速度センサ５４は、作業車１０の移動状態に関する情報を取得するためのセンサである。車輪速センサ５０は、左右の後輪１６の車輪速を検出する。角速度センサ５２は、作業車１０の重心位置の上下方向の軸（鉛直方向のｚ軸）回りの角速度を検出する。加速度センサ５４は、作業車１０に作用するｘ，ｙ，ｚ軸の直交３軸方向の加速度を検出する。
【００２６】
電流センサ６２は、電池３２の消費電流（消費電力量）を検出する。消費電流（消費電力量）の検出結果はＥＣＵ４４のメモリ４４ｃに保存される。予め定められた電力量が消費され、電池３２に蓄積されている電力量が閾値以下になった場合、ＥＣＵ４４は、充電のために作業車１０を充電ステーション３００へ帰還させる帰還制御を行う。
【００２７】
ブレード高さセンサ６４は、接地面ＧＲに対するブレード２０の高さを検出する。ブレード高さセンサ６４の検出結果はＥＣＵ４４へ出力される。ＥＣＵ４４の制御に基づいて、ブレード高さ調節モータ１００が駆動され、ブレード２０が上下方向に上下して接地面ＧＲからの高さが調節される。
【００２８】
各種センサ群Ｓの出力は、Ｉ／Ｏ４４ｂを介してＥＣＵ４４へ入力される。ＥＣＵ４４は、各種センサ群Ｓの出力に基づいて、走行モータ２６、作業モータ２２、高さ調節モータ１００に対して電池３２から電力を供給する。ＥＣＵ４４は、Ｉ／Ｏ４４ｂを介して制御値を出力して走行モータ２６を制御することで、作業車１０の走行を制御する。また、Ｉ／Ｏ４４ｂを介して制御値を出力して高さ調節モータ１００を制御することで、ブレード２０の高さを調節する。さらに、Ｉ／Ｏ４４ｂを介して制御値を出力して作業モータ２２を制御することで、ブレード２０の回転を制御する。ここで、Ｉ／Ｏ４４ｂは、通信インタフェースとして機能することができ、ネットワーク１５０を介して有線又は無線で制御装置２００又は他の装置と接続することが可能である。
【００２９】
制御装置２００は、各作業車を制御するためのサーバとして機能する。制御装置２００は、ＣＰＵ２００ａ、Ｉ／Ｏ２００ｂ、メモリ２００ｃ、及び通信部２００ｄを備えている。メモリ２００ｃは、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒy）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等である。Ｉ／Ｏ２００ｂは、各種情報の入出力を行う。メモリ２００ｃには、各作業車の作業日程、作業エリアに関する情報、各作業車のバッテリ残量などの電力情報、各作業車の動作を制御するための各種プログラムが記憶されている。また、メモリ２００ｃは、作業エリアごとの作業負荷の情報を記憶してもよい。例えば、作業負荷が大きい作業エリア（凹凸の差が大きい場所や、草が生い茂っている場所など）では消費電力が大きくなるので、そのような作業エリアには大きな消費電力を対応付けて記憶する。ＣＰＵ２００ａは、メモリ２００ｃに格納されているプログラムを読み出して実行することにより、本発明を実現するための各処理部として動作することができる。通信部２００ｄは、制御装置２００の外部に存在する装置（例えば、作業車１０や充電ステーション３００）と通信して各種情報を送受信する。
【００３０】
充電ステーション３００は、作業車１０のバッテリ（電池３２）を充電するための充電装置として機能する。作業エリアに設置されており、作業車１０は、充電ステーション３００へ帰還して、充電端子３４を充電ステーション３００と接続することにより充電を行うことができる。なお、充電ステーション３００は一度に一台の作業車しか充電できないものとする。
【００３１】
＜処理＞
続いて、図４のフローチャートを参照しながら、本実施形態に係る制御システム１の制御装置２００が実施する処理の手順を説明する。ステップＳ４０１において、ＣＰＵ２００ａは、通信部２００ｄを制御して各作業車と通信し、各作業車の電力情報を取得する。電力情報は、例えば各作業車のバッテリ残量の情報である。ここで、図７は、作業エリア７００内での作業車１０ａ、１０ｂと、作業車１０ａのバッテリ情報７０１、作業車１０ｂのバッテリ情報７０２とを示した模式図である。作業車１０ａ、作業車１０ｂの構成は図３を参照して説明した作業車１０と同様の構成である。作業エリア７００は、例えば芝生において芝刈作業を実施するエリアである。各作業車１０ａ、１０ｂは作業エリア７００内で自律走行しながら作業を行う。制御装置２００は、各作業車１０ａ、１０ｂと無線で通信して、各作業車１０ａ、１０ｂのバッテリ残量の情報を取得する。なお、図７の例では２台の作業車が描写されているが、３台以上の作業車が存在していてもよい。
【００３２】
ステップＳ４０２において、ＣＰＵ２００ａは、ステップＳ４０１で取得された電力情報に基づいて、各作業車の充電ステーション３００での充電タイミングが一致しないように各作業車を制御する。本処理の詳細は後述する。以上で図４の一連の処理が終了する。
【００３３】
次に、図５のフローチャートを参照して、本実施形態に係る図４のＳ４０２の処理の詳細を説明する。ステップＳ５０１において、ＣＰＵ２００ａは、ステップＳ４０１で取得された電力情報に基づいて、各作業車の充電タイミングの到来を推測する。例えば、作業車１０ａは１４時に充電タイミングが到来し、作業車１０ｂは１４時半に充電タイミングが到来することが推測される。なお、各作業車１０ａ、１０ｂは、自車のバッテリ残量が閾値以下であるか否かを判定し、バッテリ残量が閾値以下であると判定された場合に、充電ステーション３００での充電タイミングが到来したと判定するように構成されているものとする。そして、充電タイミングが到来したと判定された場合に、充電ステーション３００へ帰還するように自車を制御するように構成されているものとする。
【００３４】
ステップＳ５０２において、ＣＰＵ２００ａは、推測された各作業車の充電タイミングが一致するか否かを判定する。ここで、充電タイミングが一致する状態とは、複数台の作業車が同時に充電ステーション３００へ帰還してしまう状態に加えて、例えば、充電ステーション３００において他の作業車が充電中であり、その充電が終了するまでの間、充電待機状態が生じてしまう状態を含む。作業車は充電を開始してから充電が完了して充電ステーション３００を離脱するまでに一定時間が必要となる。例えば、満充電になるまで１時間かかる場合、作業車１０ａが１４時に充電タイミングが到来し、作業車１０ｂが１４時半に充電タイミングが到来すると推測されている場合、作業車１０ａが１４時に充電を開始すると１５時までは充電中となることから、作業車１０ｂは１４時半から１５時までの間、充電ステーション３００で充電を行うことができず、充電待機状態が発生してしまうことになる。このような場合も、充電タイミングが一致するものと判定できる。従って、バッテリ残量の差が所定範囲内である場合に、充電タイミングが一致すると判定することができる。バッテリ残量の差がゼロである場合には、同じような充電タイミングで充電ステーション３００へ帰還することになる。
【００３５】
各作業車の充電タイミングが一致すると判定された場合、ステップＳ５０３へ進む。一方、各作業車の充電タイミングが一致しないと判定された場合、処理を終了する。なお、図７の例では、作業車１０ａのバッテリ残量７０１が１００％、作業車１０ｂのバッテリ残量７０２も１００％であり、作業車１０ａ及び作業車１０ｂが同時に充電が減少していくため、充電タイミングが一致することになる。
【００３６】
ステップＳ５０３において、ＣＰＵ２００ａは、各作業車に設定されている閾値を作業車ごとに異なる値に変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように各作業車を制御する。例えば、作業車１０ａに対してはバッテリ残量の閾値を初期値の２０％から５０％に変更し、作業車１０ｂについてはバッテリ残量の閾値を初期値の２０％から１０％に変更してもよい。これにより、作業車１０ａの充電タイミングの到来を早めると共に、作業車１０ｂの充電タイミングの到来を遅らせることが可能となり、充電タイミングの一致を回避することが可能となる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態では、各作業車から電力情報を取得し、取得した電力情報に基づいて、各作業車の充電ステーションでの充電タイミングが一致しないように制御を行う。これにより、作業車の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させることが可能となる。
【００３８】
（実施形態２）
実施形態１では、各作業車に設定されている充電ステーションへの帰還のための閾値を、作業車ごとに異なる値に変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように制御する例を説明した。これに対して、実施形態２では、各作業車の消費電力を変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように制御する例を説明する。
【００３９】
なお、本実施形態に係る制御システムの構成は実施形態１で説明した制御システム１の構成と同様であるため説明を省略する。本実施形態の処理は、図４のステップＳ４０２の処理の詳細が実施形態１と異なっている。以下、図６のフローチャートを参照しながら、本実施形態に係る図４のＳ４０２の処理の詳細を説明する。但し、ステップＳ６０１、ステップＳ６０２の処理は、それぞれ図５のステップＳ５０１、ステップＳ５０２と同様であるため、説明を省略する。
【００４０】
ステップＳ６０３において、ＣＰＵ２００ａは、通信部２００ｄを制御して各作業車と通信し、各作業車の消費電力を変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように各作業車を制御する。消費電力を異ならせることにより、各作業車のバッテリ残量の減少速度が変わるため、充電タイミングの一致を回避することができる。
【００４１】
例えば、ＣＰＵ２００ａは、各作業車の走行モータ２６を制御して走行速度を変更することにより、各作業車の消費電力を変更することができる。走行速度を速くすることにより、消費電力が増大するため、バッテリ残量の減少を早めることができる。一方、走行速度を遅くすることにより、消費電力が減少するため、バッテリ残量の減少を遅くすることができる。一例として、走行速度を０．５５ｍ／ｓ、０．４５ｍ／ｓ、０．３５ｍ／ｓの３つのパターンから選択して設定することで、各作業車の走行速度を変更してもよい。
【００４２】
また、ＣＰＵ２００ａは、各作業車のブレード高さ調節モータ１００を制御して、各作業車が備えるブレード２０の高さを変更することにより、各作業車の消費電力を変更することができる。ブレード２０の高さを低くすることにより、ブレード２０と、芝や草とが接触しやすくなり、負荷が増大するため、消費電力が増大する。これにより、バッテリ残量の減少を早めることができる。一方、ブレード２０の高さを高くすることにより、ブレード２０と、芝や草とが接触しにくくなり、負荷が減少するため、消費電力が減少する。これにより、バッテリ残量の減少を遅くすることができる。一例として、ブレード高さを、８ｃｍ、７ｃｍ、６ｃｍの３つのパターンから選択して設定することで、各作業車のブレード高さを変更してもよい。
【００４３】
或いは、ＣＰＵ２００ａは、各作業車が備える作業モータ２２を制御して、各作業車が備えるブレード２０の回転速度を変更することにより、各作業車の消費電力を変更することができる。ブレード２０の回転速度を速くすることにより消費電力が増大するため、バッテリ残量の減少を早めることができる。一方、ブレード２０の回転速度を遅くすることにより消費電力が減少するため、バッテリ残量の減少を遅くすることができる。
【００４４】
以上で図６の処理が終了する。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態では、各作業車の消費電力を変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように制御を行う。これにより、作業車の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させることが可能となる。
【００４６】
なお、ステップＳ６０３において、ＣＰＵ２００ａは、各作業車のバッテリ残量が等間隔になるように、各作業車の消費電力を変更してもよい。ここで、図８は、作業エリア８００内での作業車１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、作業車１０ａのバッテリ情報８０１、作業車１０ｂのバッテリ情報８０２、作業車１０ｃのバッテリ情報８０３とを示した模式図である。作業車１０ａ、作業車１０ｂ、作業車１０ｃの構成は図３を参照して説明した作業車１０と同様の構成である。作業エリア８００は、例えば芝生において芝刈作業を実施するエリアである。各作業車１０ａ、１０ｂ、１０ｃは作業エリア８００内で自律走行しながら作業を行う。
【００４７】
例えば、図８に示されるように、作業車１０ａのバッテリ残量８０１の割合が満充電の９０％、作業車１０ｂのバッテリ残量８０２の割合が満充電の６０％、作業車１０ｃのバッテリ残量８０３の割合が満充電の３０％となるように、すなわち、バッテリ残量の割合が３０％の等間隔となるように、各作業車の消費電力を変更してもよい。
【００４８】
例えば、本発明に係る制御処理を実施する前において、作業車１０ａのバッテリ残量が９５％、作業車１０ｂのバッテリ残量が９２％、作業車１０ｃのバッテリ残量が９０％であり、消費電力を変更しなければ、３台の作業車の充電タイミングが一致すると判定される場合を考える。その場合、例えば、ＣＰＵ２００ａは、作業車１０ａの消費電力を減少させ、作業車１０ｂの消費電力を増大させ、作業車１０ｃの消費電力を作業車１０ｂよりも更に増大させることで、各作業車のバッテリ残量の割合が９０％、６０％、３０％と等間隔になるように制御する。なお、間隔は３０％に限定されるものではなく、充電タイミングの一致を回避できれば他の間隔（２０％や４０％など）であってもよいことは言うまでもない。また、等間隔に限らず、作業車１０ａと作業車１０ｂとの間隔を３０％とし、作業車１０ｂと作業車１０ｃとの間隔を３５％となるように、異なる間隔になるように制御してもよい。
【００４９】
また、ステップＳ６０３において、ＣＰＵ２００ａは、各作業車に割り当てられる作業面積を、作業車ごとに異なる面積に変更することにより、各作業車の消費電力を変更することができる。例えば、消費電力を増大させたい作業車には広い作業面積を割り当て、消費電力を減少させたい作業車には狭い作業面積を割り当てる。
【００５０】
広い面積の作業エリアを割り当てられた作業車は、直進できる距離が長くなり、作業エリア周縁での減速制御や旋回動作の発生が少なくなるため、減速や旋回による時間ロスが少なくなる。従って、単位時間当たりの作業量（例えば、刈れる芝や草の量）が増えて負荷が高くなり、結果として、消費電力が増大することになる。
【００５１】
一方、狭い面積の作業エリアを割り当てられた作業車は、直進できる距離が短くなり、作業エリア周縁での減速制御や旋回動作の発生が多くなるため、減速や旋回による時間ロスが多くなる。走行速度が遅い間や、旋回動作を行っている間は、芝や草に対するブレード２０による作業負荷が少なくなる。すなわち、ブレード２０を回転させても芝や草が刈られない。従って、単位時間当たりの作業量（例えば、刈れる芝や草の量）が減って負荷が低くなり、結果として、消費電力が減少することになる。
【００５２】
ここで、図９は、作業エリア９００内での作業車１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、作業車１０ａのバッテリ情報９０１、作業車１０ｂのバッテリ情報９０２、作業車１０ｃのバッテリ情報９０３とを示した模式図である。作業エリア９００は、例えば芝生において芝刈作業を実施するエリアである。例えば、作業車１０ａに対して作業エリア９５１を割り当て、作業車１０ｂに対して作業エリア９５２を割り当て、作業車１０ｃに対して作業エリア９５３を割り当てる。当初、各作業車のバッテリ残量が同じくらいであり、充電タイミングが一致すると判定された場合に、異なる面積の作業エリアを各作業車に割り当てることで、各作業車の消費電力を異ならせることができる。そのため、充電タイミングの一致を回避することが可能となる。
【００５３】
また、ＣＰＵ２００ａは、各作業車に割り当てられる作業エリアを、メモリ２００ｃに予め記憶されている作業エリアごとの作業負荷の情報に応じて変更することにより、各作業車の消費電力を変更してもよい。例えば作業負荷の大きい領域（凹凸の差が大きい場所や、草が生い茂っている場所など）では消費電力が大きくなることを利用して、作業負荷を増やしたい作業車を、作業負荷の大きい作業エリアに割り当てることで、消費電力を調整することができる。
【００５４】
[変形例]
上述した各実施形態では、制御装置２００が本発明の処理を実施するものとして説明を行ったが、例えば、充電ステーション３００に制御装置２００の機能を持たせ、充電ステーション３００が本発明の処理を実施するように構成してもよい。これにより、制御装置２００を設けることなく充電タイミングの一致を回避することができることから、製品コストを低減することができる。
【００５５】
また、上述した各実施形態では、制御装置２００が本発明の処理を実施するものとして説明を行ったが、各作業車の何れかに制御装置２００の機能を持たせ、作業車が本発明の処理を実施するように構成してもよい。その場合、ＥＣＵ４４が、他の作業車と通信部３５を用いて通信し、他の作業車の電力情報を取得する。そして、自車の電力情報と、取得した他の作業車の電力情報とに基づいて、各作業車の充電ステーション３００での充電タイミングが相互に一致しないように、自車及び他の作業車を制御する。これにより、制御装置２００を設けることなく充電タイミングの一致を回避することができることから、製品コストを低減することができる。
【００５６】
また、上述した各実施形態では、複数台の作業車と一台の充電ステーションとの組み合わせを例に説明を行ったが、複数台の作業車と、複数台の充電ステーションとの組み合わせにも本発明を適用することができる。また、上述した各実施形態では、作業車の数が２台又は３台である場合を例に説明を行ったが、４台以上の作業車がある場合にも本発明を適用することができる。
【００５７】
また、上述した各実施形態では、自律作業機の一例として、芝刈機を例に説明を行ったが、芝刈機に限定されるものではない。例えば、自律型の除雪機、ゴルフボールの回収機など、他の種類の自律作業機に対しても本発明を適用することができる。また、上述した各実施形態では、複数のカメラから取得した画像に基づいて作業機を自律制御する例を説明したが、本発明を適用できる作業機はカメラ画像を用いる場合に限定されるものではない。例えば、超音波センサや赤外線センサなどの障害物センサ（距離計測センサ）を用いて自律制御を行う作業機にも本発明を適用することができる。
【００５８】
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。
【００５９】
＜実施形態のまとめ＞
１．上記実施形態の制御システム（例えば１）は、
充電ステーション（例えば３００）と、複数の自律作業機（例えば１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）と、前記複数の自律作業機を制御する制御装置（例えば２００）とを備える制御システム（例えば１）であって、
前記制御装置（例えば２００）は、
各自律作業機（例えば１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の電力情報を取得する取得手段（例えば２００ａ）と、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の前記充電ステーション（例えば３００）での充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する制御手段（例えば２００ａ）と、
を備える。
【００６０】
この実施形態によれば、自律作業機の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させることが可能となる。
【００６１】
２．上記実施形態の制御システム（例えば１）では、
各自律作業機（例えば１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）は、
バッテリ残量が閾値以下であるか否かを判定する判定手段（例えば４４）と、
前記バッテリ残量が前記閾値以下であると判定された場合に、前記充電ステーションでの充電タイミングが到来したと判定するタイミング判定手段（例えば４４）と、
前記充電タイミングが到来したと判定された場合に、前記充電ステーションへ帰還するように前記自律作業機を制御する帰還制御手段（例えば４４）と、を備え、
前記制御装置（例えば２００）は、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の充電タイミングの到来を推測する推測手段（例えば２００ａ）をさらに備え、
前記制御手段（例えば２００ａ）は、前記推測された各充電タイミングが一致する場合、前記閾値を自律作業機ごとに異なる値に変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する。
【００６２】
この実施形態によれば、充電タイミングの一致を簡易に実現することができる。
【００６３】
３．上記実施形態の制御システム（例えば１）では、
前記制御装置（例えば２００）は、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の充電タイミングの到来を推測する推測手段（例えば２００ａ）をさらに備え、
前記制御手段（例えば２００ａ）は、前記推測された各充電タイミングが一致する場合、各自律作業機の消費電力を変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する。
【００６４】
この実施形態によれば、充電タイミングの一致を簡易に防止することができる。
【００６５】
４．上記実施形態の制御システム（例えば１）では、
前記制御手段（例えば２００ａ）は、各自律作業機の走行速度を変更することにより、各自律作業機（例えば１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の消費電力を変更する。
【００６６】
この実施形態によれば、消費電力を増大させたい自律作業機は走行速度を速くし、消費電力を減少させたい自律作業機は走行速度を遅くするといった簡易な制御で、充電タイミングの一致を防止することができる。
【００６７】
５．上記実施形態の制御システム（例えば１）では、
各自律作業機（例えば１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）は、作業用のブレード（例えば２０）を備えており、
前記制御手段（例えば２００ａ）は、自律作業機ごとにブレードの高さを変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更する。
【００６８】
この実施形態によれば、作業用のブレード（例えば芝刈用のブレード）の高さを低くすることでブレードと芝との接触を多くして負荷を増大させて、バッテリ残量の減少を早めることができる。一方、ブレードの高さを高くすることでブレードと芝との接触を少なくして負荷を減少させて、バッテリ残量の減少を遅くすることができる。これにより、充電タイミングの一致を簡易に防止することができる。
【００６９】
６．上記実施形態の制御システム（例えば１）では、
各自律作業機（例えば１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）は、作業用のブレード（例えば２０）を備えており、
前記制御手段（例えば２００ａ）は、自律作業機ごとにブレードの回転速度を変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更する。
【００７０】
この実施形態によれば、作業用のブレード（例えば芝刈用のブレード）の回転速度を速くすることでバッテリ残量の減少を早めることができる。一方、ブレードの回転速度を遅くすることでバッテリ残量の減少を遅くすることができる。これにより、充電タイミングの一致を簡易に防止することができる。
【００７１】
７．上記実施形態の制御システム（例えば１）では、
前記制御手段（例えば２００ａ）は、各自律作業機のバッテリ残量が等間隔になるように、各自律作業機の消費電力を変更する。
【００７２】
この実施形態によれば、バッテリ残量に等間隔に差を設けることで、充電タイミングに十分な差を設けることができる。これにより、充電タイミングの一致を防止することができる。
【００７３】
８．上記実施形態の制御システム（例えば１）では、
前記制御手段（例えば２００ａ）は、各自律作業機に割り当てられる作業面積を、自律作業機ごとに異なる面積に変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更する。
【００７４】
この実施形態によれば、作業面積が広い場合、直進できる距離が長くなり、減速制御や旋回動作の発生が少なくなるため、単位時間当たりの作業量が増えて負荷が高くなり、消費電力が増大する。反対に、作業面積が狭い場合、走行速度が遅い間や、旋回動作を行っている間は、ブレードの空振りの発生により単位時間当たりの作業量が減って負荷が低くなり、消費電力が減少する。これにより、充電タイミングの一致を防止することができる。
【００７５】
９．上記実施形態の制御システム（例えば１）では、
前記制御装置（例えば２００）は、
作業エリアごとの作業負荷の情報を記憶する記憶手段（例えば２００ｃ）をさらに備え、
前記制御手段（例えば２００ａ）は、各自律作業機に割り当てられる作業エリアを、前記作業負荷に応じて変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更する。
【００７６】
この実施形態によれば、例えば作業負荷の大きい領域（凹凸の差が大きい場所や、草が生い茂っている場所など）では消費電力が大きくなることを利用して、消費電力を調整することができる。
【００７７】
１０．上記実施形態の制御装置（例えば２００）は、
複数の自律作業機を制御する制御装置であって、
各自律作業機の電力情報を取得する取得手段と、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する制御手段と、
を備える。
【００７８】
この実施形態によれば、サーバとして機能する制御装置により、自律作業機の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させることが可能となる。
【００７９】
１１．上記実施形態の自律作業機（例えば１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）は、
他の自律作業機と通信可能な自律作業機であって、
前記自律作業機の電力情報及び前記他の自律作業機の電力情報を取得する取得手段（例えば４４）と、
前記自律作業機の電力情報及び前記他の自律作業機の電力情報に基づいて、各自律作業機の充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように、前記自律作業機及び前記他の自律作業機を制御する制御手段（例えば４４）と、
を備える。
【００８０】
この実施形態によれば、自律作業機自身が他の自律作業機と通信することで、自律作業機の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させることが可能となる。従って、サーバなどの他の装置が不要となる。
【００８１】
１２．上記実施形態の制御装置（例えば２００）の動作方法は、
複数の自律作業機を制御する制御装置の動作方法であって、
各自律作業機の電力情報を取得する取得工程と、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する制御工程と、
を有する。
【００８２】
この実施形態によれば、サーバとして機能する制御装置が実施する方法により、自律作業機の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させることが可能となる。
【００８３】
１３．上記実施形態の自律作業機（例えば１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の制御方法は、
他の自律作業機と通信可能な自律作業機の制御方法であって、
前記自律作業機の電力情報及び前記他の自律作業機の電力情報を取得する取得工程と、
前記自律作業機の電力情報及び前記他の自律作業機の電力情報に基づいて、各自律作業機の充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように、前記自律作業機及び前記他の自律作業機を制御する制御工程と、
を有する。
【００８４】
この実施形態によれば、自律作業機自身が他の自律作業機と通信する方法により、自律作業機の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させることが可能となる。
【００８５】
１４．上記実施形態のプログラムは、
コンピュータを、本発明に係る制御装置として機能させるためのプログラムである。
【００８６】
この実施形態によれば、本発明に係る制御装置をコンピュータにより実現することができる。
【００８７】
１５．上記実施形態のプログラムは、
コンピュータを、本発明に係る自律作業機として機能させるためのプログラムである。
【００８８】
この実施形態によれば、本発明に係る自律作業機をコンピュータにより実現することができる。
【図１】
2020110247.tif 000003
【図２】
2020110247.tif 000004
【図３】
2020110247.tif 000005
【図４】
2020110247.tif 000006
【図５】
2020110247.tif 000007
【図６】
2020110247.tif 000008
【図７】
2020110247.tif 000009
【図８】
2020110247.tif 000010
【図９】
2020110247.tif 000011
【国際調査報告】
2020110247.tif 000012
2020110247.tif 000013
2020110247.tif 000014
2020110247.tif 000015