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公開番号2025016099
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-31
出願番号2023119148
出願日2023-07-21
発明の名称無人作業システム
出願人個人
代理人個人
主分類G05D 1/43 20240101AFI20250124BHJP(制御;調整)
要約【課題】簡易な構成で、作業エリアに対して所定の作業を満遍なく行うことができる無人作業システムを提供することを目的とする。
【解決手段】移動体1の前進・停止処理において、撮像部2で取得した画像中のマーカーMの画像に占める高さを画素数で取得し、この画素数と、移動体1の移動を停止させる基準値である移動停止基準値とを比較し、画素数<移動停止基準値の場合は、移動体1を前進させ、画素数≧移動停止基準値の場合は、移動体1を停止させ、さらに、移動体1が転向する毎に、停止位置補正処理及び移動方向補正処理を行い移動体1が作業エリアA内を外側から徐々に内側に向かって旋回移動しながら所定の作業を行う無人作業システム。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数のマーカーを各コーナーに配置して区画した作業エリア内を、移動体を自律移動させて所定の作業を行う無人作業システムであって、前記移動体は、前方を撮像する撮像部と、この撮像部により取得した画像に基づき前記移動体の移動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記撮像部により取得した前記画像中のマーカーを認識するマーカー認識処理と、前記画像中に認識したマーカーの該画像に占める大きさを数値で取得し、この取得した数値と、前記移動体の移動を停止させる基準値となる移動停止基準値とを比較し、前記取得した数値が前記移動停止基準値よりも小さい値の場合、前記移動体を前進させ、前記取得した数値が前記移動停止基準値以上の場合、前記移動体を停止させる前進・停止処理と、前記移動体の前進動作が停止した場合、前記移動体を所定方向に回転させて次の移動先となるマーカーを捜索し、発見したマーカーの方向に前記移動体を転向させる転向処理と、前記移動体が転向する毎に、前記前進・停止処理における前記移動停止基準値を減算し、転向後の前記移動体を、移動先マーカーに対して、一つ前の移動先マーカーに対する停止位置よりも手前で停止させる停止位置補正処理とを実行し、前記移動体が前進と転向を繰り返しながら前記作業エリア内を外側から内側に向かって旋回移動するように構成されていることを特徴とする無人作業システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１記載の無人作業システムにおいて、前記制御部は、前記移動体が転向する毎に、前記移動体の移動方向を該移動方向に存する移動先マーカーに対して所定量内側に補正する移動方向補正処理を実行し、さらに、この移動方向補正処理においては、前記移動体が転向する毎に前記所定量が増加していくように構成されていることを特徴とする無人作業システム。
【請求項３】
請求項１記載の無人作業システムにおいて、前記前進・停止処理における前記取得した数値は、前記撮像部により取得した画像中のマーカーの高さが占める画素数であり、また、前記移動停止基準値は、前記撮像部により取得した画像全体の縦画素数に所定係数を乗した値であることを特徴とする無人作業システム。
【請求項４】
請求項２記載の無人作業システムにおいて、前記前進・停止処理における前記取得した数値は、前記撮像部により取得した画像中のマーカーの高さが占める画素数であり、また、前記移動停止基準値は、前記撮像部により取得した画像全体の縦画素数に所定係数を乗した値であることを特徴とする無人作業システム。
【請求項５】
請求項１～４いずれか１項に記載の無人作業システムにおいて、前記制御部は、前記作業エリアの最長辺の長さを推定し、この最長辺の長さに基づき、前記移動体の前記作業エリアにおける前記旋回移動に要する転向回数を目標転向回数として設定する目標転向回数設定処理を実行し、前記移動体の転向回数が前記目標転向回数に到達した場合、前記移動体の移動を終了するように構成されていることを特徴とする無人作業システム。
【請求項６】
請求項５記載の無人作業システムにおいて、前記制御部は、前記移動体が左回りに旋回移動しながら前記所定の作業を行う左旋回移動処理と、前記移動体が右回りに旋回移動しながら前記所定の作業を行う右旋回移動処理とを実行し、一回目の旋回移動処理において前記移動体の転向回数が前記目標転向回数に到達した場合、前記移動体を任意のマーカー近傍に移動させ、この移動位置から前記一回目と逆回りに該一回目と同様の旋回移動処理を実行するように構成されていることを特徴とする無人作業システム。
【請求項７】
請求項１～４いずれか１項に記載の無人作業システムにおいて、前記移動体が行う前記所定の作業は、草刈り作業であることを特徴とする無人作業システム。
【請求項８】
請求項５記載の無人作業システムにおいて、前記移動体が行う前記所定の作業は、草刈り作業であることを特徴とする無人作業システム。
【請求項９】
請求項６記載の無人作業システムにおいて、前記移動体が行う前記所定の作業は、草刈り作業であることを特徴とする無人作業システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のマーカーで区画した作業エリア内を、移動体を自律移動させて所定の作業を行う無人作業システムに関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、複数のマーカーで区画した作業エリア内を、移動体を自律移動させて所定の作業を行う無人作業システムとして、特許文献１，２に開示されるシステムが提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示されるシステム（以下、「従来例１」という。）は、作業エリアの各コーナーに設置する複数のマーカーと、作業エリア内を移動する草刈機とを備え、マーカーは、波長の長い電磁波を発信する電磁波発信手段を備え、草刈機は、各電磁波発信手段から発信される電磁波を回転型アンテナで受信し、草刈機の基準線と各マーカーの角度から草刈機の位置を割り出す演算手段を備えるものであり、天気や障害物に影響を受けることなく、高い精度で作業エリア内における走行エリアを認識することができる点を特徴とするものである。
【０００４】
また、特許文献２に開示されるシステム（以下、「従来例２」という。）は、進行方向の前方に配置される２つの標識を検出する検出装置と、検出装置の検出結果に基づいて、現在位置を原点とする前記２つの標識の座標を算出し、この座標から自律移動ロボットの目標経路を設定する目標経路設定装置とを備える自律移動ロボットを備えるものであり、標識をおくだけで、この標識によって囲まれた作業エリアにおいて自律移動ロボットが自律して移動しながら所定の作業を行うことを特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１４－１４９６８２号公報
特開２０２１－１７０２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来例１のシステムに用いられるマーカーは、電磁波発信手段を備えるものであり、また、従来例２のシステムに用いられるマーカーは、距離測定部と方位測定部を備えるものであり、いずれのシステムも専用マーカーを用いるため、設備コストがかかり、また、マーカーの入手も容易でなく、簡易にマーカーを増設して作業エリアの区画変更を行うことができなかった。
【０００７】
本発明は、このような従来例の問題点に鑑みなされたものであり、専用マーカーを必要とせず、たとえば市販のパイロン（三角コーン）などの安価で入手が容易なマーカーを用いて、移動体の作業エリア内の自律移動を制御し、作業エリアに対して所定の作業を満遍なく行うことができる無人作業システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００９】
複数のマーカーＭを各コーナーに配置して区画した作業エリアＡ内を、移動体１を自律移動させて所定の作業を行う無人作業システムであって、前記移動体１は、前方を撮像する撮像部２と、この撮像部２により取得した画像に基づき前記移動体１の移動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記撮像部２により取得した前記画像中のマーカーＭを認識するマーカー認識処理と、前記画像中に認識したマーカーＭの該画像に占める大きさを数値で取得し、この取得した数値と、前記移動体１の移動を停止させる基準値となる移動停止基準値とを比較し、前記取得した数値が前記移動停止基準値よりも小さい値の場合、前記移動体１を前進させ、前記取得した数値が前記移動停止基準値以上の場合、前記移動体１を停止させる前進・停止処理と、前記移動体１の前進動作が停止した場合、前記移動体１を所定方向に回転させて次の移動先となるマーカーＭを捜索し、発見したマーカーＭの方向に前記移動体１を転向させる転向処理と、前記移動体１が転向する毎に、前記前進・停止処理における前記移動停止基準値を減算し、転向後の前記移動体１を、移動先マーカーＭに対して、一つ前の移動先マーカーＭに対する停止位置よりも手前で停止させる停止位置補正処理とを実行し、前記移動体１が前進と転向を繰り返しながら前記作業エリアＡ内を外側から内側に向かって旋回移動するように構成されていることを特徴とする無人作業システムに係るものである。
【００１０】
また、請求項１記載の無人作業システムにおいて、前記制御部は、前記移動体１が転向する毎に、前記移動体１の移動方向を該移動方向に存する移動先マーカーＭに対して所定量内側に補正する移動方向補正処理を実行し、さらに、この移動方向補正処理においては、前記移動体１が転向する毎に前記所定量が増加していくように構成されていることを特徴とする無人作業システムに係るものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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