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公開番号2020194249
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201203
出願番号2019098182
出願日20190527
発明の名称無人作業設備
出願人和同産業株式会社
代理人個人
主分類G05D 1/02 20200101AFI20201106BHJP(制御;調整)
要約【課題】商用電源が準備できない作業場であっても、草刈り等の作業を無人で行うことができる無人作業設備を提供する。
【解決手段】無人作業設備40は、作業場41に設置される定置給電部50と、この定置給電部50から給電され自律走行しつつ自律的に作業を行う自律制御型作業機10とからなる。定置給電部50は、ソーラーパネル51と、このソーラーパネル51で供給される電気エネルギーを蓄える定置バッテリ52と、定置バッテリ52の電圧を監視する定置制御部54と、この定置制御部54に備えられ無線信号を発する送信部55と、定置バッテリ52に蓄えられている電気エネルギーを車載バッテリへ充填する充電ステーション56とを備えている。ソーラーパネル51で電気エネルギーが得られるため、商用電源は不要である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
地面又は固定物に設置される定置給電部と、この定置給電部から給電され自律走行しつつ自律的に作業を行う自律制御型作業機とからなり、無人での作業が可能な無人作業設備であって、
前記自律制御型作業機は、電気エネルギーを蓄える車載バッテリと、自律走行及び自律的な作業を制御する車載制御部とを備え、
前記定置給電部は、太陽光を電気エネルギーに変換するソーラーパネルと、このソーラーパネルで供給される前記電気エネルギーを蓄える定置バッテリと、この定置バッテリの電圧を監視する定置制御部と、前記定置バッテリに蓄えられている電気エネルギーを前記車載バッテリへ充填する充電ステーションとを備え、
前記定置制御部は、前記定置バッテリの電圧が一定値以上であるときに、運転許可信号を発信する送信部を更に備え、前記自律制御型作業機は、前記送信部が発した信号を受信する受信部を更に備え、
前記車載制御部は、運転許可信号が受信できなくなったら前記自律制御型作業機の走行及び作業を停止し、運転許可信号が受信できたら前記自律制御型作業機の走行及び作業を行う制御を実施することを特徴とする無人作業設備。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、無人で草刈り等の作業を行わせることができる無人作業設備に関する。
続きを表示(約 4,800 文字)【背景技術】
【0002】
従来、芝刈りを含む草刈り作業は、有人草刈機で実施されてきた。人件費の高騰もあり、作業の無人化が求められ、草刈機が自律的に走向しつつ草刈りを行う自律制御型草刈機が各種提案されてきた(例えば、特許文献1(図5、図6)参照)。
【0003】
特許文献1の充電技術を、図6に基づいて説明する。
図6(a)に示すように、自律制御型草刈機100は、ワイヤ101で囲われた作業域内を自律走行しつつ自律的に草刈り作業を行う。自律制御型草刈機100は適宜充電ステーション102に帰還して、電気エネルギーの供給を受ける。
そのために、自律制御型草刈機100に、充電端子103を備え、充電ステーション102に給電端子104を備える。
【0004】
図6(b)に示すように、商用電源105から供給される電気エネルギーが給電端子104を介して充電端子103へ供給される。
ところで、草刈り等の作業を行う作業場は、人家から離れた山間部や、無人島に存在することがある。山間部や無人島では、商用電源105が準備できないため、これに代わる手段が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2012−94123号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、商用電源が準備できない作業場であっても、草刈り等の作業を無人で行うことができる無人作業設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1に係る発明は、地面又は固定物に設置される定置給電部と、この定置給電部から給電され自律走行しつつ自律的に作業を行う自律制御型作業機とからなり、無人での作業が可能な無人作業設備であって、
前記自律制御型作業機は、電気エネルギーを蓄える車載バッテリと、自律走行及び自律的な作業を制御する車載制御部とを備え、
前記定置給電部は、太陽光を電気エネルギーに変換するソーラーパネルと、このソーラーパネルで供給される前記電気エネルギーを蓄える定置バッテリと、この定置バッテリの電圧を監視する定置制御部と、前記定置バッテリに蓄えられている電気エネルギーを前記車載バッテリへ充填する充電ステーションとを備え、
前記定置制御部は、前記定置バッテリの電圧が一定値以上であるときに、運転許可信号を発信する送信部を更に備え、前記自律制御型作業機は、前記送信部が発した信号を受信する受信部を更に備え、
前記車載制御部は、運転許可信号が受信できなくなったら前記自律制御型作業機の走行及び作業を停止し、運転許可信号が受信できたら前記自律制御型作業機の走行及び作業を行う制御を実施することを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
請求項1に係る発明では、電気エネルギーは、ソーラーパネル→定置バッテリ→車載バッテリの順で移動し、車載バッテリにより自律制御型作業機を走行させる。ソーラーパネルで電気エネルギーが得られるため、商用電源は不要である。
【0009】
ただし、定置バッテリは、車載バッテリの充電の他、定置制御部へも電気エネルギーを供給する。曇天や雨天でソーラーパネルの発電量が小さくなると、定置バッテリにおける入力より出力が大きくなり、定置バッテリの電圧が低下する。この低下が著しいときには定置制御部の健全な制御が維持できなくなる。
【0010】
対策として、本発明は、定置バッテリの電圧が一定値以上であるときに、自律制御型作業機の走行及び作業を許可させるようにし、定置バッテリの電圧が一定値を下回ったときに、自律制御型作業機の走行及び作業を停止するようにした。
以上の対策を講じたことにより、商用電源が準備できない作業場であっても、草刈り等の作業を無人で行うことができる無人作業設備が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
本発明に係る無人作業設備の平面図である。
自律制御型作業機の正面図である。
自律制御型作業機の右側面図である。
自律制御型作業機の底面図である。
自律制御型作業機の平面視構成図である。
従来の技術を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【0013】
図1に示すように、無人作業設備40は、草場(芝場を含む。)などの作業場41又は作業場41の周辺に設置される定置給電部50と、この定置給電部50から給電され自律走行しつつ自律的に作業を行う自律制御型作業機10とからなる。
【0014】
自律制御型作業機10は移動体であり、定置給電部50は地面又は固定物に設置される非移動体である。バッテリや制御部は、移動体と非移動体の両方に、各々搭載もしくは設置される。便宜的に、移動体に搭載されるものを、車載バッテリ、車載制御部とし、非移動体に設置されるものを、定置バッテリ、定置制御部とする。
【0015】
また、自律制御型作業機10の走行範囲は、作業場41に環状に敷設されるワイヤ42で規定される。このワイヤ42に通電することにより、自律制御型作業機10は電気的にワイヤ42を検出し、ワイヤ42の外へは出ないように走行が制御される。
【0016】
定置給電部50は、太陽光などの光エネルギーを電気エネルギーに変換するソーラーパネル51と、このソーラーパネル51で供給される電気エネルギーを蓄える定置バッテリ52と、この定置バッテリ52の電圧を検出するバッテリ電圧計53と、このバッテリ電圧計53の情報に基づいて定置バッテリ52の電圧を監視する定置制御部54と、この定置制御部54に備えられ無線信号を発する送信部55と、定置バッテリ52に蓄えられている電気エネルギーを車載バッテリへ充填する充電ステーション56とを備えている。
【0017】
定置バッテリ52は、充電ステーション56へ給電する他、ワイヤ42及び定置制御部54へも給電する。定置制御部54は、所定の給電がなされることで、健全な制御を実施する。
【0018】
なお、ソーラーパネル51と定置バッテリ52との間の回路に、第1サブ制御部58を介在させ、この第1サブ制御部58に変圧回路を内蔵し、ソーラーパネル51の出力電圧を定置バッテリ52に適合した電圧に変圧するようにすることは差し支えない。
【0019】
同様に、定置バッテリ52とワイヤ42との間に、第2サブ制御部59を介在させ、この第2サブ制御部59に変圧回路を内蔵し、ワイヤ42に適合した電圧に変圧するようにしてもよい。
また、定置バッテリ52と充電ステーション56との間に、第3サブ制御部61を介在させ、この第3サブ制御部61に変圧回路を内蔵し、充電ステーション56に適合した電圧に変圧するようにしてもよい。
【0020】
また、第1〜第3サブ制御部58、59、61にスイッチング回路を内蔵し、定置制御部54により回路を、適宜断接制御するようにしてもよい。
次に、図2〜図5に基づいて、自律制御型作業機10の具体的な構造の例を説明する。
【0021】
図2に示すように、自律制御型作業機(以下、作業機という)10は、前輪11と、左後輪12Lと、右後輪12Rを備えている。また、作業機10は、カバー13の前面中央に横長矩形の開口部14を有している。この開口部14の奥に、作業機側結合部材(図5、符号36)が配置される。
図3に示すように、前輪11と、後輪車軸15との間に、カッターハウジング16を有する。
【0022】
図4に示すように、底面視で、機体18に、旋回する刈刃19と、この刈刃19より前に配置される前輪11と、刈刃19より後に配置される後輪12L、12Rとを備える作業機10において、この作業機10は、刈刃19より前輪11側に配置される左ワイヤセンサ21L及び右ワイヤセンサ21Rを備えている。
【0023】
左ワイヤセンサ21L及び右ワイヤセンサ21Rは、刈刃19の旋回円22より外であれば、任意の位置に配置することができる。旋回円22から前にαだけ離れた位置で、且つ旋回円22から左に(図では右へ)βだけ離れた位置に左ワイヤセンサ21Lを配置する。同様に、旋回円22から前にαだけ離れた位置で、且つ旋回円22から右にβだけ離れた位置に右ワイヤセンサ21Rを配置する。βはαと同じであっても異なっていても差し支えない。
【0024】
図5は、図4を反転した平面図である。
図5に示すように、車載制御部27は、送信部(図1、符号55)が発した無線信号を受信する受信部35を備えている。また、車載バッテリ25の残電圧を車載電圧計38で検出し、この掲出情報が車載制御部27に送られる。
【0025】
刈刃19は刈刃モータ24で駆動される。この刈刃モータ24は車載バッテリ25から給電されると共にドライバ26を介して、車載制御部27で回転速度及び正転、停止、逆転が制御される。刈刃モータ24が過負荷状態になったときには逆転制御される。
【0026】
前輪11は前輪モータ28で駆動される。この前輪モータ28は車載バッテリ25から給電されると共にドライバ29を介して、車載制御部27で回転速度及び正転、停止、逆転が制御される。
前輪11は操舵輪であり、操舵モータ31で操舵される。この操舵モータ31は、車載バッテリ25から給電されると共にドライバ32を介して、車載制御部27で直進、左操舵、右操舵の制御がなされる。
【0027】
左後輪12Lは左後輪モータ33Lで駆動される。この左後輪モータ33Lは車載バッテリ25から給電されると共にドライバ34Lを介して、車載制御部27で回転速度及び正転、停止、逆転が制御される。
同様に、右後輪12Rは右後輪モータ33Rで駆動される。この右後輪モータ33Rは車載バッテリ25から給電されると共にドライバ34Rを介して、車載制御部27で回転速度及び正転、停止、逆転が制御される。
【0028】
ところで、従来の多くの作業車は、全輪駆動車ではない。そのため、何らかの理由(例えば、刈刃を囲うカッターハウジングが瘤に乗り上げるなど)で、駆動輪である後輪が地面から浮き上がると、走行不能となる。この場合、管理者が作業車まで走っていって、瘤から作業車を離脱させる。これでは管理者の負担が大きくなる。
【0029】
対して、図5に示す本発明の作業機10は、全輪駆動車であるため、前輪11が地面に接していれば、後輪12L、12Rが浮いたとしても、自力での離脱が可能となり、走行が継続される。結果、管理者の負担が大幅に軽減される。
【0030】
また、本発明の作業機10では、前輪11は、左右2輪であってもよいが、実施例では、1輪とした。1輪であれば、前輪モータ28、ドライバ29、操舵モータ31及びドライバ32の数が半分になり、コストダウンが図れる。
(【0031】以降は省略されています)

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