JP2510660B2 - 自動走行作業車の撮像式走行制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、走行前方側の作業地を二次元方向に亘って
撮像する撮像手段と、その撮像手段の撮像情報に基づい
て、車体進行方向に交差する方向での未処理作業地と処
理済作業地との第１境界を検出する第１境界検出手段
と、前記撮像手段の撮像情報に基づいて、車体進行方向
に沿う方向での未処理作業地と処理済作業地との第２境
界を検出する第２境界検出手段と、複数個の作業行程夫
々において車体が前記第１境界に沿って自動走行するよ
うに、前記第１境界検出手段の検出情報に基づいて操向
制御する操向制御手段と、前記車体を次の作業行程の始
端部に移動させるターン制御手段と、前記車体が各作業
行程の終端部に達するに伴って前記ターン制御手段が制
御作動し、且つ、前記車体が次の作業行程の始端部に達
するに伴って前記操向制御手段が制御作動するように、
前記第２境界検出手段の検出情報に基づいて、前記操向
制御手段と前記ターン制御手段とを択一的に作動状態に
切り換える制御切り換え手段とが設けられた自動走行作
業車の撮像式走行制御装置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種の自動走行作業車の撮像式走行制御装置
は、走行前方側の作業地を二次元方向に亘って撮像した
撮像情報に基づいて、車体進行方向に交差する方向での
第１境界と車体進行方向に沿う方向での第２境界の夫々
を検出して、各作業行程では車体が第１境界に沿って自
動走行し、且つ、各作業行程の終端部に達するに伴っ
て、次の作業行程の始端部に自動的に移動するように、
車体走行を自動制御するようにしたものである。

ところで、車体を次の作業行程の始端部に移動させる
ターンにおいては、第１境界及び第２境界に対する車体
の位置が大きく変わることから、ターン中においても撮
像情報に基づいて操向制御することは困難である。そこ
で、一般的には、予め設定記憶されたターンパターンを
再生するように操向操作して、ターンさせることにな
る。

そして、従来では、車体が第２境界検出手段にて検出
される第２境界に達するに伴って、操向制御手段からタ
ーン制御手段に切り換えると共に、予め設定記憶された
ターンパターンの再生が完了するに伴って、ターン制御
手段から操向制御手段に切り換えるように構成されてい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来構成では、ターン中においては、操向制御し
ないことから、例えば、スリップ等によって、実際の走
行軌跡が予め設定記憶させたターンパターンにて想定さ
れた軌跡からずれる虞れがある。

実際の走行軌跡が想定された軌跡からずれると、ター
ン完了時点において、第１境界に対する車体の位置が設
定適正状態から大きくずれた状態で次の作業行程に進入
することになり、その結果、第１境界が撮像手段の撮像
視野内から外れたり、第１境界の一部のみが撮像視野内
にある状態となる虞れがある。

第１境界が撮像手段の撮像視野内から外れたり、第１
境界の一部のみが撮像視野内にある状態で、第１境界の
検出を行うと、第１境界の位置検出を誤って、車体を適
正通りに第１境界に沿って自動走行させることができな
くなる虞れがる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、
その第１目的は、ターン中に車体の走行軌跡が予め設定
された軌跡からずれても、適正通りに車体を次の作業行
程の始端部に進入させることができるようにすることに
ある。

又、第２目的は、作業行程始端部への進入時に、第１
境界に対するずれ量が大きい場合にも、そのずれを迅速
に自動修正できるようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による自動走行作業車の撮像式走行制御装置の
第１の特徴構成は、以下の通りである。

すなわち、前記制御切り換え手段は、前記第２境界検
出手段の検出情報に基づいて、前記第２境界が前記撮像
手段の撮像視野内において車体進行方向に沿う方向の設
定位置よりも手前側箇所に位置する状態になるに伴っ
て、前記ターン制御手段から前記操向制御手段に切り換
えるように構成されている点にある。

又、第２の特徴構成は、以下の通りである。

すなわち、前記第１境界検出手段は、前記第１境界に
対する車体進行方向に交差する方向での前記車体の位置
のずれ量又は前記第１境界の長さ方向に対する前記車体
の傾きのずれ量を検出するように構成され、前記操向制
御手段は、その制御作動の開始時において第１境界検出
手段にて検出された前記第１境界に対する前記車体のず
れ量が設定値よりも大なる場合には、前記ずれ量が前記
設定値より小となるまで、前記ずれ量が小の場合よりも
大なる操向量で操向制御するように構成されている点に
ある。

〔作用〕

第１境界と第２境界とは互いに交差する状態で位置す
ることから、作業行程の始端部における第１境界は、撮
像視野内において、第２境界よりも遠方側に位置する状
態となる。

そこで、第１の特徴構成では、第２境界が前記撮像手
段の撮像視野内において車体進行方向に沿う方向の設定
位置よりも手前側箇所に位置する状態になるに伴って、
ターン制御手段から操向制御手段に切り換えるのであ
る。

又、第２の特徴構成では、操向制御手段の制御作動開
始時、つまり、前記第２境界が前記撮像手段の撮像視野
内において車体進行方向に沿う方向の設定位置よりも手
前側箇所に位置する状態となって、ターン制御手段から
操向制御手段に切り換えられた時点において検出された
第１境界に対する車体位置のずれ量が大なる場合には、
そのずれ量が小の場合よりも大なる操向量で操向制御さ
せるのである。

〔発明の効果〕

従って、第１の特徴構成によれば、例えば、設定され
たターン終了位置よりも手前側でターンを終了して、第
２境界が撮像手段の撮像視野内において車体進行方向に
沿う方向の設定位置よりも手前側箇所に位置する状態に
ない場合には、ターン制御から操向制御へ制御を切り換
えず、第２境界が上記設定位置よりも手前側箇所に位置
する状態になってから制御を切り換えるようにすること
により、第１境界を見失った状態で作業行程の始端部に
進入したり、撮像視野中における第１境界の長さが極端
に短い状態で作業行程の始端部に進入したりする虞れを
回避できるので、正確に第１境界を検出できる状態とな
った後に、操向制御を開始させることができる。

又、第２の特徴構成によれば、第１境界に対するずれ
量の大小に応じて、操向量を自動調節させるので、次の
作業行程への進入時における第１境界に対するずれ量に
拘らず、車体が第１境界に対して適正状態に沿う状態と
なるように、第１境界に対するずれを迅速に修正させる
ことができる。

もって、作業行程始端部への進入時点から、車体進行
方向に交差する方向での未処理作業地と処理済作業地と
の第１境界に対する車体位置のずれが少ない状態で、自
動走行を開始させることができるに至った。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第５図に示すように、周囲を処理済作業地としての既
刈地（Ｃ）で囲まれた四角状の未処理作業地としての未
刈地（Ｂ）が形成され、その未刈地（Ｂ）の一辺から対
辺に至る部分が一つの作業行程として設定され、そし
て、その一つの作業行程に隣接する未刈地（Ｂ）側に、
後述の芝刈り用の作業車の作業幅に対応した間隔で互い
に平行する複数個の作業行程が設定されている。

そして、第５図及び第６図に示すように、各作業行程
では、車体進行方向に交差する方向での前記未刈地
（Ｂ）と前記既刈地（Ｃ）との第１境界(L₁)が、車体
（Ｖ）の左右何れの側に位置する状態でも、その第１境
界(L₁)を撮像できるように、走行前方側の前記第１境界
(L₁)に対応する箇所を二次元方向に亘って撮像する撮像
手段としてのイメージセンサ(S₁)が、前記車体（Ｖ）の
前部の左右夫々に設けられている。

つまり、前記車体（Ｖ）は、各作業行程では、車体進
行方向に交差する方向での未刈地（Ｂ）と既刈地（Ｃ）
との第１境界(L₁)に沿って自動走行するように、前記第
１境界(L₁)側に位置する前記イメージセンサ(S₁)の撮像
情報に基づいて検出される前記第１境界(L₁)の位置情報
に基づいて操向制御されることになり、そして、前記第
１境界(L₁)側に位置しない前記イメージセンサ(S₁)の撮
像情報に基づいて検出される車体進行方向に沿う方向で
の未刈地（Ｂ）と既刈地（Ｃ）との第２境界(L₂)の位置
情報に基づいて、一つの作業行程の終端部となる前記未
刈地（Ｂ）の対辺に達するに伴って、その作業行程に隣
接する次の作業行程の始端部に向けて自動的に180度タ
ーンすることになる。

そして、前記既刈地（Ｃ）に隣接した未刈地（Ｂ）
を、その一辺から対辺に至る区間を往復走行することを
繰り返させることにより、いわゆる往復刈り形式で所定
範囲の芝刈り作業を自動的に行わせることになる。

尚、第６図中、（１）は前輪、（２）は後輪、（３）
はモーアである。

但し、前記前輪（１）及び前記後輪（２）は、その何
れもが操向輪としても駆動輪としても機能するように、
いわゆる４輪ステアリング形式で且つ４輪駆動式に構成
されている。

又、前記各作業行程では、前記前輪（１）のみを操向
する２輪ステアリング形式を用いて走行させると共に、
次の作業行程に向けてターンさせる時には、前記前後輪
（１），（２）を逆位相で操向する４輪ステアリング形
式と同位相で操向する平行ステアリング形式とを用いて
走行させるようにしてある。

前記イメージセンサ(S₁)の撮像視野（Ａ）について説
明すれば、第７図に示すように、前記車体（Ｖ）が、前
記第１境界(L₁)に対して適正状態に沿っている状態にお
いて、前記第１境界(L₁)が、前記イメージセンサ(S₁)の
地表面における撮像視野（Ａ）の横幅方向中央を、車体
進行方向に沿う方向に向けて通る基準線（La）に一致す
る状態となるように設定してある。

尚、前記第１境界(L₁)は、前記作業車が走行する往路
と復路とで、前記車体（Ｖ）の左側に位置する状態と、
右側に位置する状態とに切り換わることになる。

従って、前記車体（Ｖ）がターンして走行方向が180
度反転する毎に、前記第１境界(L₁)を撮像するために使
用する前記イメージセンサ(S₁)を、左右に切り換えるこ
とになる。

そして、詳しくは後述するが、非使用側となるイメー
ジセンサ(S₁)を利用して、前記第２境界(L₂)を検出させ
るようにしてある。

尚、以下の説明において、前記第１境界(L₁)を撮像す
る状態にある側のイメージセンサを第１イメージセンサ
（Sa）と呼称し、前記第２境界(L₂)を撮像するイメージ
センサを第２イメージセンサ（Sb）と呼称する。

但し、図中では、便宜上、右側のイメージセンサを前
記第１イメージセンサ（Sa）として表記すると共に、左
側のイメージセンサと前記第２イメージセンサ（Sb）と
して表記してあるが、これら第１イメージセンサ（Sa）
と第２イメージセンサ（Sb）とは、前記車体（Ｖ）がタ
ーンする毎に入れ換わることになる。

前記車体（Ｖ）を自動走行させるための制御構成につ
いて説明すれば、第１図に示すように、前記第１、第２
の両イメージセンサ（Sa），（Sb）の撮像情報を画像処
理して、前記第１境界(L₁)及び前記第２境界(L₂)夫々の
位置情報を検出すると共に、検出された境界位置情報に
基づいて、前記車体（Ｖ）の走行を制御するマイクロコ
ンピュータ利用の制御装置（10）が設けられている。

つまり、前記制御装置（10）を利用して、前記第１イ
メージセンサ（Sa）の撮像情報に基づいて前記第１境界
(L₁)を検出する第１境界検出手段（100）、前記第２イ
メージセンサ（Sb）の撮像情報に基づいて前記第２境界
(L₂)を検出する第２境界検出手段（101）、前記第１境
界検出手段（100）の検出情報に基づいて前記車体
（Ｖ）が前記第１境界(L₁)に沿って自動走行するように
操向制御する操向制御手段（102）、前記車体（Ｖ）を
次の作業行程始端部に移動させるターン制御手段（10
3）、及び、前記第２境界検出手段（101）の検出情報に
基づいて、前記操向制御手段（102）と前記ターン制御
手段（103）とを択一的に作動状態に切り換える制御切
り換え手段（104）の夫々が構成されることになる。

但し、前記第１境界(L₁)は、前記車体（Ｖ）が一つの
作業行程の長さに基づいて予め設定された行程端判定開
始距離（la）（第５図参照）に達するまで、設定距離を
走行する毎に繰り返し検出されることになり、そして、
その第１境界(L₁)を検出している間は、前記第２境界(L
₂)の検出は行わないようにしてある。つまり、前記第２
境界(L₂)は、前記車体（Ｖ）が前記行程端判定開始距離
（la）に達した後において、設定距離毎に繰り返し検出
されることになる。

そして、前記第２境界(L₂)を繰り返し検出するための
前記設定距離の長さは、前記イメージセンサ(S₁)の撮像
視野（Ａ）内において、今回の撮像地点における第２境
界(L₂)が前記撮像視野（Ａ）の前後方向中央を通る前記
基準線（Lb）（第８図参照）よりも遠方側にある場合に
は、前記車体（Ｖ）が次回の撮像地点に走行しても、次
回の撮像地点における前記第２境界(L₂)が前記撮像視野
（Ａ）内に位置する状態となるように設定してある。

尚、第１図中、（４）は前記前輪（１）の操向用油圧
シリンダ、（５）は前記後輪（２）の操向用油圧シリン
ダ、（６）はエンジン（Ｅ）の出力を変速して前記前後
輪（１），（２）を駆動する油圧式無段変速装置であっ
て、前後進切り換え自在で且つ前後進ともに変速自在に
構成されている。（７）は変速用モータ、（８）は前記
前輪用油圧シリンダ（４）の制御弁、（９）は前記後輪
用油圧シリンダ（５）の制御弁、(S₂)は前記変速装置
（６）の出力回転数に基づいて前記車体（Ｖ）の走行距
離を検出するための距離センサ、(R₁)は前輪用の操向角
検出用ポテンショメータ、(R₂)は後輪用の操向角検出用
ポテンショメータ、(R₃)は前記変速装置（６）の操作状
態に基づいて車速を間接的に検出する車速検出用ポテン
ショメータである。

次に、第２図に示すフローチャートに基づいて、前記
制御装置（10）の動作を説明する。

但し、前記左右のイメージセンサ(S₁)の何れによって
前記第１境界(L₁)を撮像させるかは、走行開始前に予め
設定しておくことになり、そして、ターンする毎に、左
右を切り換えることになる。

先ず、走行開始前に、前記作業行程の長さや走行する
作業行程数等の作業データ設定処理が行われることにな
り、その作業データ設定処理を行った後に、設定速度で
走行開始させることになる。

走行開始後は、前記第１イメージセンサ（Sa）の撮像
情報に基づいて、設定距離を走行する毎に、後述の境界
検出処理によって前記第１境界(L₁)が検出され、そし
て、その位置情報に基づいて操向制御が行われることに
なる。

但し、詳しくは後述するが、前記第１境界(L₁)の検出
情報による操向制御においては、前記前輪（１）のみを
操向することになる。

次に、車体（Ｖ）が作業行程の終端に接近したか否か
を判別して、前記第１境界(L₁)を検出する状態から、前
記第２境界(L₂)を検出する状態に切り換えるために、前
記距離センサ(S₂)の検出情報に基づいて、前記車体
（Ｖ）の走行距離（ｌ）が各作業行程の長さに基づいて
設定された行程端判定開始距離（la）（第５図参照）に
達したか否かを判別する。

前記走行距離（ｌ）は前記行程端判定開始距離（la）
に達した場合には、操向中立状態に維持して前記車体
（Ｖ）を作業行程終端部に向けて直進させながら、作業
行程終端部側の前記第２境界(L₂)を検出するために、後
述の行程端判別処理を実行して、行程終端を検出したか
否かを判別する。

行程終端を検出しなかった場合には、行程終端を検出
できなかった場合にも、前記車体（Ｖ）を次の作業行程
の始端部に移動させることができるようにするために、
前記走行距離（ｌ）が、作業行程の長さに基づいて予め
設定された強制ターン距離（lb）（第５図参照）に達し
たか否かを判別し、その強制ターン距離（lb）に達する
か、又は、前記行程終端を検出するまで、前記行程端判
別処理を繰り返すことになる。

行程終端を検出した場合、又は、前記強制ターン距離
（lb）に達した場合には、走行した行程数等に基づいて
作業終了か否かを判別して、作業終了である場合には、
走行停止して全処理を終了させることになる。

作業終了でない場合には、前記車体（Ｖ）を次の作業
行程の始端部に移動させるべく、前記前後輪（１），
（２）を逆位相で操向する４輪ステアリング形式にて、
前記車体（Ｖ）の向きが180度反転するに要する設定時
間の間、最大操向角に維持することにより、前記車体
（Ｖ）を次の作業行程側に180度旋回させて、ターンを
開始させることになる。

前記車体（Ｖ）を180度反転させた後は、前記４輪ス
テアリング形式から前記平行ステアリング形式に切り換
えて、前記車体（Ｖ）を次の作業行程における前記第１
境界(L₁)が位置する方向に向けて平行幅寄せさせなが
ら、前記行程端判別処理を実行して、作業行程始端部に
おける前記第２境界(L₂)を検出させることになる。

そして、前記行程端判別処理の処理結果に基づいて、
前記第２境界(L₂)つまり行程始端を検出したか否かを判
別し、行程始端を検出するに伴って、前記第２境界(L₂)
の検出を終了して、前記第１境界(L₁)の検出を開始する
と共に、その検出情報に基づいて、次の作業行程におけ
る第１境界(L₁)に対する前記車体（Ｖ）の進行方向に交
差する方向の位置を修正させる。

進入位置の修正について説明を加えれば、行程進入位
置が適正状態となるまで、前記平行ステアリング形式に
よる平行幅寄せ状態で、前記第１境界(L₁)に対する車体
進行方向に交差する方向の位置が、設定不感帯内となる
まで、操向操作することになる。

進入位置修正が完了した後は、走行した行程数等の行
程データを更新した後、前記第１境界(L₁)の検出、並び
に、その検出情報による操向制御を再開して、次の作業
行程での自動走行を開始させることになる。

つまり、前記作業行程終端側の第２境界(L₂)を検出す
るか、又は、強制ターン距離（lb）に達した後、前記車
体（Ｖ）の180度旋回を開始してから作業行程の始端部
側の第２境界(L₂)を検出するまでの処理が、ターン制御
手段（103）に対応することになり、行程始端を検出し
た後、平行ステアリング形式で第１境界(L₁)に対する進
行方向に交差する方向での進入位置を修正して、前記行
程終端を検出するまでの間、前記第１境界(L₁)の検出情
報に基づいて繰り返し操向制御する処理が、操向制御手
段（102）に対応することになる。

又、前記行程端判別処理による作業行程終端部及び作
業行程始端部の夫々における前記第２境界(L₂)の検出結
果に基づいて、操向制御とターン制御とを切り換える処
理が、制御切り換え手段（104）に対応することにな
る。

次に、各手段について詳述する。

先ず、第３図に示すフローチャートに基づいて、前記
第１境界(L₁)を検出するための境界検出処理について詳
述する。

但し、以下に説明する境界検出は、前記既刈地（Ｃ）
が前記未刈地（Ｂ）よりも明るく見えることから、前記
第１境界(L₁)又は前記第２境界(L₂)に対応する部分での
前記既刈地（Ｃ）と未刈地（Ｂ）との明るさの差が、前
記既刈地（Ｃ）内や前記未刈地（Ｂ）内における明るさ
の差よりも大きくなることを利用して行われるように構
成されている。

又、前記第２境界(L₂)は前記第１境界(L₁)に対して交
差する方向となる以外は、前記未刈地（Ｂ）と既刈地
（Ｃ）との同じ境界であり、この第１境界(L₁)を検出す
るため処理を利用して、後述の如く、前記第２境界(L₂)
の位置情報をも検出するようにしてある。

すなわち、前記車体（Ｖ）が設定距離を走行する毎
に、前記イメージセンサ(S₁)からの撮像情報が、前記制
御装置（10）に入力されて、二次元方向に並ぶ各画素夫
々の明るさが設定段階に量子化された濃度値に変換され
ると共に、各画素の周囲に隣接する８近傍画素夫々の濃
度値に基づいて、二次元方向に並ぶ各画素夫々の微分値
が求められる。

但し、前記第１境界(L₁)の位置を検出する場合には、
前記第１境界(L₁)は車体進行方向に交差する方向での未
刈地（Ｂ）と既刈地（Ｃ）との境界であることから、車
体進行方向に交差する方向に沿う方向となるｘ軸方向で
の微分値を求めることになり、前記第２境界(L₂)の位置
を検出する場合には、車体進行方向に沿う方向に沿う方
向となるｙ軸方向での微分値を求めることになる。

そして、求められた各画素の微分値が設定閾値よりも
大となる画素を抽出して、前記画像情報を２値化するこ
とになる。

２値化処理によって明るさ変化が大なる画素を抽出し
た後は、ハフ変換を利用して、抽出された画素を通り、
且つ、複数段階に設定された傾きとなる複数本の直線を
求め、その複数本の直線のうちで最大頻度となる一つの
直線を、前記第１境界(L₁)又は前記第２境界(L₂)に対応
する直線として抽出することになる。

説明を加えれば、ハフ変換においては、前記撮像視野
（Ａ）の中心を通るｘ軸を極座標系における基準線とし
て、抽出された画素を通る複数本の直線を、下記（ｉ）
式に基づいて、前記ｘ軸に対して０度〜180度の範囲に
おいて予め複数段階に設定された傾き（θ）と、原点つ
まり画面中央からの距離（ρ）との組み合わせとして求
めることになる（第９図参照）。

ρ＝ｘ・cosθ＋ｙ・sinθ ……（ｉ） そして、一つの画素について、前記複数段階に設定さ
れた傾き（θ）の値が180度に達するまで、求めた各直
線の頻度を計数するための二次元ヒストグラムを加算す
る処理を繰り返した後、抽出された全画素を通る複数種
の直線の頻度を、各抽出画素毎に計数することになる。

全抽出画素に対する直線の頻度の計数が完了した後
は、前記二次元ヒストグラムに加算された値から、最大
頻度となる前記傾き（θ）と前記距離（ρ）の組み合わ
せを求めることにより、最大頻度となる一つの直線（L
x）（第９図参照）を決定し、その直線（Lx）を、前記
イメージセンサ(S₁)の撮像面において境界に対応する直
線として求めることになる。

次に、前記撮像面における直線（Lx）を、予め実測し
た地表面での前記イメージセンサ(S₁)の撮像視野（Ａ）
の形状と大きさの記憶情報と、前記最大頻度の直線（L
x）が通る撮像面での画素の位置（a,b,c）（第９図参
照）とに基づいて、地表面における直線の情報に変換す
る。

すなわち、前記第１境界(L₁)を検出する場合には、第
７図に示すように、前記撮像視野（Ａ）の横幅方向中央
を前後方向に通る基準線（La）に対する傾き（）と横
幅方向での位置（δ）との値として設定される地表面上
における直線の情報に変換することになる。ここで、上
記位置（δ）が前記第１境界(L₁)に対する車体進行方向
に交差する方向での車体（Ｖ）の位置のずれ量に対応
し、傾き（φ）が前記第１境界(L₁)の長さ方向に対する
車体（Ｖ）の傾きのずれ量に対応する。

説明を加えれば、第７図にも示すように、前記第１境
界(L₁)に交差する方向となる前記撮像視野（Ａ）の前後
２辺の長さ(l₁),(l₃₂)、視野中央を撮像する画素の位置
（ｘ＝16,y＝０）における前記撮像視野（Ａ）の横幅方
向の長さ(l₁₆)、及び、前記前後２辺間の距離（ｈ）の
夫々を予め実測して、前記制御装置（10）に記憶させて
おくことになる。

そして、前記撮像面における直線（Lx）が前記撮像視
野（Ａ）の前後２辺に対応するｘ軸に交差する画素の位
置（a,b）（ｙ＝16,y＝−16となる位置）のｘ座標の値
(X₁,X₃₂)と、前記直線（Lx）が画面中央を通るｘ軸に交
差する画素のｘ座標の値X₁₆)とを、上記（ｉ）式を変形
した下記（ii）式から求める。

但し、Yiは、夫々16,0,−16を代入することになる。

そして、上記（ii）式にて求められたｘ軸での座標値
に基づいて、下記（iii）式及び（iv）式から、前記基
準線（La）に対する傾き（）と、横幅方向での距離
（δ）とを求め、求めた傾き（）と距離（δ）との値
を、地表面における補正された直線つまり前記第１境界
(L₁)に対応する直線の位置情報として算出することにな
る。

但し、 とする。

従って後述の操向制御においては、前記基準線（La）
に対する傾き（）と横幅方向での距離（δ）とを共に
零に近づけるように、操向操作することになる。

但し、前記第２境界(L₂)を検出する場合には、第８図
にも示すように、前記撮像視野（Ａ）の前後方向中央を
横幅方向に通る基準線（Lb）に対する撮像視野（Ａ）の
左右両端部夫々での距離(P₁),(P₂)を、前記車体（Ｖ）
から前記第２境界(L₂)までの距離に対応する位置情報と
して求めるようにしてある。

説明を加えれば前記第２境界(L₂)は、前記ｘ軸方向に
向かう直線として検出されることから、前記最大頻度の
直線（Lx）が画面の左右両端部を通る位置（ａ），
（ｂ）に基づいて、地表面における前記撮像視野（Ａ）
の前後方向中央を通る基準線（Lb）に対する左右両端部
での距離(P₁),(P₂)の夫々を求めるのである。

従って、詳しくは後述するが、行程端判別処理におい
ては、前記基準線（Lb）に対する左右両距離(P₁),(P₂)
の値に基づいて、前記車体（Ｖ）が作業行程の終端部又
は始端部に達したか否かを判別することになる。

つまり、以上説明した境界検出処理が、車体進行方向
に交差する方向での未処理作業地と処理済作業地との第
１境界(L₁)の位置を検出するための第１境界位置検出手
段（100）に対応することになる。又、この第１境界位
置検出手段（100）を利用して、前記第２境界(L₂)を検
出すると共に、その検出情報に基づいて行程端に達した
か否かを判別する後述の行程端判別処理が、第２境界検
出手段（101）に対応することになる。

次に、第４図に示すフローチャートに基づいて、前記
行程端部判別処理について説明する。

すなわち、前記走行距離（ｌ）が、前記行程端判定開
始距離(1_a)に達するに伴って、処理が開始され、先ず、
前記撮像視野（Ａ）内における車体進行方向に沿う方向
の設定位置としての行程端判定用の基準値（Ｓ）の値
を、前記第２境界(L₂)が前記撮像視野（Ａ）の前後方向
中央に位置する状態に対応する零に初期設定する。

前記基準値（Ｓ）を零に初期設定した後は、前記第１
イメージセンサ（Sa）の撮像情報から、前記第２イメー
ジセンサ（Sb）の撮像情報に切り換えて、前記第１境界
検出手段（100）を利用して前記第２境界(L₂)を検出す
る。

次に、検出された前記第２境界(L₂)の位置情報、つま
り、前記撮像視野（Ａ）の前後方向中央を通る基準線
（Lb）に対する左右両端での距離(P₁),(P₂)の値同士を
減算した値の絶対値が、第１設定値（10に設定してる）
より小であるか否かを判別することにより、前記基準線
（Lb）に対する前記第２境界(L₂)の傾きが設定許容値よ
り大であるか否かを判別する。

説明を加えれば、前記前記基準線（Lb）に対する前記
第２境界(L₂)の傾きが前記設定許容値より大である場合
には、前記第２境界(L₂)に対応する直線が前記撮像視野
（Ａ）内にあっても、その直線と前記撮像視野（Ａ）の
左右両側の辺とが交差する位置が、左右の辺から上下の
辺となって、前記基準線（Lb）に対する左右両距離
(P₁),(P₂)を正確に検出できなくなる虞れがあることか
ら、前記撮像視野（Ａ）の前後方向中央を通る基準線
（Lb）に対する前記第２境界(L₂)の傾きが設定許容値よ
り大である場合には、誤検出であると判断して、検出し
た第２境界の位置情報を無視するようにしているのであ
る。

前記両距離(P₁),(P₂)の値同士を減算した値の絶対値
が前記第１設定値より小である場合、つまり、前記基準
線（Lb）に対する前記第２境界(L₂)の傾きが設定許容値
より小である場合には、前記両距離(P₁),(P₂)の値を加
算した値が、第２設定値（20に設定してある）より小で
あるか否かを判別する。

つまり、前記車体（Ｖ）が今回の撮像地点から設定距
離を走行した次の撮像地点において、今回検出した第２
境界(L₂)の位置が前記撮像視野（Ａ）の外に外れる状態
となるか否かを判別するのである。

前記両距離(P₁),(P₂)の値を加算した値が前記第２設
定値より小である場合には、前記両距離(P₁),(P₂)の値
を加算した値が前記基準値（Ｓ）より小であるか否かを
判別する。

つまり、今回検出した第２境界(L₂)の位置が、前回検
出した第２境界(L₂)の位置よりも車体側に移動した位置
にあるか否かを判別するのである。

前記両距離(P₁),(P₂)の値を加算した値が前記基準値
（Ｓ）より小でない場合には、前記基準値（Ｓ）を、前
記両距離(P₁),(P₂)の値を加算した値、すなわち、今回
検出した位置に対応する値に更新する。

従って、前記基準値（Ｓ）が初期設定された零である
場合において、前記両距離(P₁),(P₂)の値を加算した値
が前記基準値（Ｓ）より小である場合には、今回検出し
た第２境界(L₂)が撮像視野（Ａ）の前後方向中央を通る
前記基準線（Lb）よりも車体側となり、次回の撮像地点
まで走行すると第２境界(L₂)が前記撮像視野（Ａ）の外
に外れる状態となる虞れがあると判別できるのである。
又、前記基準値（Ｓ）が前記両距離(P₁),(P₂)の値を加
算した値に更新されている場合において、前記両距離(P
₁),(P₂)の値を加算した値が前記基準値（Ｓ）より小で
ある場合には、次回の検出位置が今回の検出位置よりも
車体側に接近した状態にあり、前記第２境界(L₂)を適正
通りに検出したと判別できるのである。

つまり、検出した第２境界(L₂)の位置が、前記基準値
（Ｓ）よりも手前側になるに伴って、前記車体（Ｖ）が
作業行程の終端部又は始端部に達したと判別させるので
ある。

尚、前記両距離(P₁),(P₂)の値を加算した値が前記第
２設定値より小でない場合には、直進状態を維持させな
がら、前記両距離(P₁),(P₂)の値を加算した値が前記第
２設定値より小となるまで、又は、前記走行距離（ｌ）
が前記強制ターン距離（lb）に達するまで、この行程端
判別処理を繰り返すことになる。

前記操向制御について説明を加えれば、前記撮像視野
（Ａ）の横幅方向中央を通る基準線（La）に対する第１
境界(L₁)の横幅方向の位置（δ）と、長さ方向に対する
傾き（）と、前記前輪（１）の現在の操向角（θ）と
に基づいて、下記（ｖ）式によって、前記前輪（１）の
目標操向角（θｆ）を設定し、そして、前記前輪用の操
向角検出用ポテンショメータ(R₁)にて検出される前記前
輪（１）の操向角（θ）が、前記目標操向角（θｆ）に
対して設定不感帯内となるように前記操向用油圧シリン
ダ（４）の前記制御弁（８）を駆動することになる。

θｆ＝K₁・δ＋K₂・＋K₃・θ ……（ｖ） 〔別実施例〕 上記実施例では、作業行程始端部における進入位置の
修正を、平行ステアリング形式による平行幅寄せによっ
て行うようにした場合を例示したが、例えば、通常の走
行状態よりも操向量を増大させた状態で、２輪ステアリ
ング形式による操向制御によって行わせるようにしても
よい。

すなわち、第10図に示すように、作業データを設定し
て走行開始するに伴って、先ず、操向量を大に設定する
ための位置偏差大ゲインフラグをセット（“1"に設定）
した後に、前記第１境界(L₁)を検出し、その位置情報と
しての前記基準線（La）に対する横幅方向の位置（δ）
の絶対値が、ずれ量の大小を判別するための設定値
（ｄ）より小であるか否かを判別し、そして、前記設定
値（ｄ）より小である場合には、前記位置偏差大ゲイン
フラグをリセット（“0"に設定）した後に、前記位置偏
差大ゲインフラグがセット状態にあるかリセット状態に
あるかを判別する。

前記位置偏差大ゲインフラグがセット状態にある場合
には、前記目標操向角（θｆ）を設定するための上記
（ｖ）式を、下記（vi）式に示すように変形して、操向
量が前記位置偏差大ゲインフラグがリセット状態にある
場合に対して二倍の操向量となるように、前記目標操向
角（θｆ）を設定するのである。以上より、前記操向制
御手段（102）が、その制御作動の開始時において第１
境界検出手段（100）にて検出された第１境界(L₁)に対
する車体（Ｖ）のずれ量つまり位置（δ）が設定値
（ｄ）よりも大なる場合には、位置（δ）が設定値
（ｄ）よりも小となるまで、位置（δ）が設定値（ｄ）
よりも小の場合よりも大なる操作量で操向制御するよう
に構成されることになる。

但し、前記位置偏差大ゲインフラグがリセット状態に
ある場合には、前記目標操向角（θｆ）は上記（ｖ）式
に基づいて設定されることになる。

θｆ＝2K₁・δ＋K₂・＋K₃・θ ……（vi） 前記目標操向角（θｆ）を、前記位置偏差大ゲインフ
ラグに基づいて大小何れかに設定した後は、前記操向制
御と同様に前記前輪（１）を設定された目標操向角（θ
ｆ）に操向操作すると共に、前記行程端判別処理によっ
て行程終端を検出したか否かを判別し、そして、行程終
端を検出するに伴って、作業終了か否かを判別して、作
業終了の場合には、走行停止させて全処理を終了させる
ことになる。

作業終了でない場合には、上記実施例同様に、180度
旋回させて次の作業行程始端部に移動させるターン制御
を実行させた後、前記第１境界(L₁)の検出、並びに、そ
の検出情報に基づいて目標操向角（θｆ）を大小何れか
に設定しながら、操向制御する処理を繰り返すことにな
る。

尚、前記第１境界(L₁)に対する横幅方向の位置（δ）
に代えて、前記傾き（）の大小によって、前記目標操
向角（θｆ）を大小２段階に設定変更してもよい。又、
両方に基づいて大小２段階に設定してもよい。更には、
前記位置（δ）又は前記傾き（）が設定値より大の場
合には、上記（ｖ）式にて求められた目標操向角（θ
ｆ）の値を設定比率で増大させるようにしてもよく、操
向量を増大するための具体構成は各種変更できる。

又、上記実施例では、設定距離を走行して次に検出さ
れた第２境界(L₂)の位置が今回検出された第２境界(L₂)
の位置よりも車体側にあるか否かを判別させることによ
り、次の撮像地点における第２境界(L₂)の位置が、今回
の撮像地点における撮像情報に基づいて推定した位置に
あるか否かを判断させるようにした場合を例示したが、
今回の検出位置と次回の検出位置との差をチェックする
ように構成してもよく、行程終端や行程始端に達したか
否かを検出するための具体構成は各種変更できる。

又、上記実施例では、操向制御手段（102）を、前輪
（１）のみを操向する２輪ステアリング形式で行うよう
にした場合を例示したが、第１境界(L₁)に対する横幅方
向の位置（δ）の修正を平行ステアリング形式で行い、
且つ、傾き（）の修正を４輪ステアリング形式で行わ
せるようにしてもよく、具体構成は、各種変更できる。
同様に、ターン制御手段（103）の具体構成も各種変更
できる。例えば、走行方向を反転させないで一行程毎に
前後進を繰り返して往復走行させる形態や、略90度方向
転換させるいわゆる回り走行形式で走行させる形態で実
施してもよい。

又、上記実施例では、本発明を、芝刈り用の作業車に
適用して、第１境界検出手段（100）及び第２境界検出
手段（101）の夫々を、未刈地（Ｂ）と既刈地（Ｃ）と
の第１境界(L₁)や第２境界(L₂)に対応する地表面におけ
る直線を求めるように構成した場合を例示したが、前記
各境界(L₁),(L₂)を検出するための具体構成は、各種変
更できる。又、検出する境界や作業地の具体的な形態等
も、各種変更できる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る自動走行作業車の撮像式走行制御装
置の実施例を示し、第１図は制御構成のブロック図、第
２図は走行制御のフローチャート、第３図は境界検出処
理のフローチャート、第４図は行程端検出処理のフロー
チャート、第５図は作業地の平面図、第６図は撮像視野
の側面図、第７図は車体進行方向に交差する方向での境
界と撮像視野の関係を示す平面図、第８図は車体進行方
向に沿う方向での境界と撮像視野の関係を示す平面図、
第９図はハフ変換の説明図、第10図は別実施例の走行制
御のフローチャートである。 (S₁)……撮像手段、（Ａ）……撮像視野、（Ｂ）……未
処理作業地、（Ｃ）……処理済作業地、（Ｖ）……車
体、(L₁)……第１境界、(L₂)……第２境界、（100）…
…第１境界検出手段、（101）……第２境界検出手段、
（102）……操向制御手段、（103）……ターン制御手
段、（104）……制御切り換え手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 正彦 大阪府堺市石津北町64番地 久保田鉄工 株式会社堺製造所内

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行前方側の作業地を二次元方向に亘って
   撮像する撮像手段(S₁)と、その撮像手段(S₁)の撮像情報
   に基づいて、車体進行方向に交差する方向での未処理作
   業地（Ｂ）と処理済作業地（Ｃ）との第１境界(L₁)を検
   出する第１境界検出手段（100）と、前記撮像手段(S₁)
   の撮像情報に基づいて、車体進行に沿う方向での未処理
   作業地（Ｂ）と処理済作業地（Ｃ）との第２境界(L₂)を
   検出する第２境界検出手段（101）と、複数個の作業行
   程夫々において車体（Ｖ）が前記第１境界(L₁)に沿って
   自動走行するように、前記第１境界検出手段（100）の
   検出情報に基づいて操向制御する操向制御手段（102）
   と、前記車体（Ｖ）を次の作業行程の始端部に移動させ
   るターン制御手段（103）と、前記車体（Ｖ）が各作業
   行程の終端部に達するに伴って前記ターン制御手段（10
   3）が制御作動し、且つ、前記車体（Ｖ）が次の作業行
   程の始端部に達するに伴って前記操向制御手段（102）
   が制御作動するように、前記第２境界検出手段（101）
   の検出情報に基づいて、前記操向制御手段（102）と前
   記ターン制御手段（103）とを択一的に作動状態に切り
   換える制御切り換え手段（104）とが設けられた自動走
   行作業車の撮像式走行制御装置であって、前記制御切り
   換え手段（104）は、前記第２境界検出手段（101）の検
   出情報に基づいて、前記第２境界(L₂)が前記撮像手段(S
   ₁)の撮像視野（Ａ）内において車体進行方向に沿う方向
   の設定位置よりも手前側箇所に位置する状態になるに伴
   って、前記ターン制御手段（103）から前記操向制御手
   段（102）に切り換えるように構成されている自動走行
   作業車の撮像式走行制御装置。
2. 【請求項２】前記第１境界検出手段（100）は、前記第
   １境界(L₁)に対する車体進行方向に交差する方向での前
   記車体（Ｖ）の位置のずれ量又は前記第１境界(L₁)の長
   さ方向に対する前記車体（Ｖ）の傾きのずれ量を検出す
   るように構成され、前記操向制御手段（102）は、その
   制御作動の開始時において第１境界検出手段（100）に
   て検出された前記第１境界(L₁)に対する前記車体（Ｖ）
   のずれ量が設定値よりも大なる場合には、前記ずれ量が
   前記設定値よりも小となるまで、前記ずれ量が小の場合
   よりも大なる操作量で操向制御するように構成されてい
   る請求項１記載の自動走行作業車の撮像式走行制御装
   置。