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公開番号2025059239
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2023169199
出願日2023-09-29
発明の名称作業機制御システム及び作業指示装置
出願人本田技研工業株式会社
代理人弁理士法人クシブチ国際特許事務所
主分類H02J 7/00 20060101AFI20250403BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】自動作業機に充電する給電装置が、発電電力が天候に依存する自然エネルギー発電装置により充電される二次電池を用いる場合でも、自動作業機の電源喪失状態を回避する。
【解決手段】作業機制御システム(1)は、第1の二次電池(9)を備える自動作業機(2)と、自然エネルギー発電装置(11)により給電される第2の二次電池(12)から第1の二次電池に充電する給電装置(3)と、自動作業機に作業指示を送信する作業指示装置(4)と、を有し、作業指示装置は、作業予定期間における稼働時間帯の指定を含む作業指示を作成する作業計画部(75)を備え、作業計画部は、自動作業機の消費電力の時間推移である消費電力予測と、作業予定期間における自然エネルギーの発生量の時間推移であるエネルギー発生予測と、に基づいて、第2の二次電池の充電残量が第1所定値以上の範囲で推移するように稼働時間帯を決定する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
所定の作業を行う自動作業機（２）を制御する作業機制御システム（１）であって、
第１の二次電池（９）を備えた前記自動作業機と、
第２の二次電池（１２）を備え、自然エネルギー発電装置（１１）からの電力を前記第２の二次電池に充電し、前記第２の二次電池から前記自動作業機の前記第１の二次電池に充電する給電装置（３）と、
前記自動作業機に作業指示を送信する作業指示装置（４）と、
を有し、
前記作業指示装置は、前記自動作業機の作業予定期間における前記自動作業機の稼働時間帯の指定を含む前記作業指示を作成する作業計画部（７５）を備え、
前記作業計画部は、
少なくとも、前記自動作業機の過去の前記作業における消費電力の情報（８１）と、前記自然エネルギー発電装置に用いられる自然エネルギーの、前記作業予定期間における発生量の時間推移の予測であるエネルギー発生予測（８３）と、に基づいて、前記第２の二次電池の充電残量が予め定めた第１所定値以上の範囲で推移するように、前記作業予定期間における前記稼働時間帯を決定する、
作業機制御システム。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記作業計画部は、
前記作業予定期間内において、前記稼働時間帯の候補である候補時間帯を設定し、
前記自動作業機の過去の前記作業における消費電力の情報に基づいて、前記候補時間帯における前記自動作業機の消費電力の時間推移の予測である消費電力予測（ＧＰ）を算出し、
前記消費電力予測と前記エネルギー発生予測とに基づいて、前記第２の二次電池の充電残量が予め定めた第１所定値以上の範囲で推移するように、前記候補時間帯を調整し、
前記調整した候補時間帯を、前記作業予定期間における前記稼働時間帯として決定する、
請求項１に記載の作業機制御システム。
【請求項３】
前記作業計画部は、
前記エネルギー発生予測に基づき、前記作業予定期間における前記自然エネルギー発電装置の発電量の時間推移の予測である発電量予測（ＧＧ）を算出し、
前記消費電力予測及び前記発電量予測に基づき、前記第２の二次電池の充電残量の時間推移の予測である充電残量予測（ＧＣ）を算出し、
前記充電残量予測において前記第２の二次電池の充電残量が前記第１所定値以上の範囲で推移するように前記候補時間帯を調整し、
前記調整した候補時間帯を、前記作業予定期間における前記稼働時間帯として決定する、
請求項２に記載の作業機制御システム。
【請求項４】
前記作業計画部は、
前記充電残量予測において、前記第２の二次電池の充電残量が前記第１所定値未満となる電力不足の時間帯が生じるときは、前記電力不足の時間帯が生じないように前記候補時間帯の時間長さを短縮し、
前記短縮した候補時間帯を、前記作業予定期間における前記稼働時間帯として決定する、
請求項３に記載の作業機制御システム。
【請求項５】
前記作業計画部は、
前記充電残量予測において、前記第２の二次電池の充電残量が前記第１所定値未満となる電力不足の時間帯が生じない場合において、前記作業予定期間の前に既に完了している前記所定の作業の作業量が、予め定めた目標作業量未満であるときは、前記電力不足の時間帯が生じない範囲で前記候補時間帯の時間長さを延長し、
前記延長した候補時間帯を、前記作業予定期間における前記稼働時間帯として決定する、
請求項３に記載の作業機制御システム。
【請求項６】
前記作業計画部は、
前記充電残量予測において前記第２の二次電池の充電残量が予め定めた第２所定値を超える電力余剰の時間帯が生じるときは、前記電力余剰の時間帯が生じなくなるまで前記候補時間帯の開始時刻を、より早い時刻に調整し、
前記開始時刻をより早い時刻に調整した候補時間帯を、前記作業予定期間における前記稼働時間帯として決定する、
請求項３に記載の作業機制御システム。
【請求項７】
前記作業計画部は、
前記自動作業機の過去の作業における作業開始時刻の平均時刻である平均開始時刻及び作業終了時刻の平均時刻である平均終了時刻を算出し、前記候補時間帯を、前記算出した平均開始時刻を開始時刻とし且つ前記算出した平均終了時刻を終了時刻とする時間帯に設定する、
請求項２に記載の作業機制御システム。
【請求項８】
前記自然エネルギー発電装置は、太陽光発電装置又は風力発電装置であって、
前記自然エネルギーの調達可能量についての情報は、前記自然エネルギー発電装置が設置されている地域における日照量の時間推移又は風速の時間推移の情報である、
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の作業機制御システム。
【請求項９】
第１の二次電池（９）を備えて所定の作業を行う自動作業機（２）と、第２の二次電池（１２）を備えて、自然エネルギー発電装置（１１）からの電力を前記第２の二次電池に充電し、前記第２の二次電池から前記自動作業機の前記第１の二次電池に充電する給電装置（３）と、を含む作業機制御システム（１）において前記自動作業機に作業指示を送信する作業指示装置（４）であって、
前記自動作業機の作業予定期間における前記自動作業機の稼働時間帯の指定を含む前記作業指示を作成する作業計画部（７５）を備え、
前記作業計画部は、
少なくとも、前記自動作業機の過去の前記作業における消費電力の情報（８１）と、前記自然エネルギー発電装置に用いられる自然エネルギーの、前記作業予定期間における発生量の時間推移の予測であるエネルギー発生予測（８３）と、に基づいて、前記第２の二次電池の充電残量が予め定めた第１所定値以上の範囲で推移するように、前記作業予定期間における前記稼働時間帯を決定する、
作業指示装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機制御システム及び作業指示装置に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
所定の作業を行う自動作業機の一つとして、芝地領域を自律走行して芝刈り作業を行う芝刈機が知られている。例えば、特許文献１には、内蔵バッテリにより駆動される自律走行型の芝刈機が開示されている。この芝刈機は、自律走行して充電ステーションに接続することにより、充電ステーションから内蔵バッテリへの充電を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２０／１９４３８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
充電ステーションに電力を供給し得る電力系統のない地域で自動作業機を用いる場合、自然エネルギー発電装置（例えば、ソーラーパネル）の発電電力により充電されるバッテリを用いて充電ステーションを構成することが考えられる。しかし、天候状況によっては、自然エネルギー発電装置の発電量が自動作業機の消費電力を下回り、自動作業機は、充電ステーションからの充電が受けられなくなって動作停止に陥ってしまうことがあり得る。
【０００５】
本発明の目的は、自動作業機に充電する給電装置が、天候に依存して発電電力が変動する自然エネルギー発電装置からの給電により充電される二次電池を用いる場合でも、自動作業機が電源喪失状態となるのを回避することのできる、作業機制御システム及び作業指示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の態様は、所定の作業を行う自動作業機を制御する作業機制御システムであって、第１の二次電池を備えた前記自動作業機と、第２の二次電池を備え、自然エネルギー発電装置からの電力を前記第２の二次電池に充電し、前記第２の二次電池から前記自動作業機の前記第１の二次電池に充電する給電装置と、前記自動作業機に作業指示を送信する作業指示装置と、を有し、前記作業指示装置は、前記自動作業機の作業予定期間における前記自動作業機の稼働時間帯の指定を含む前記作業指示を作成する作業計画部を備え、前記作業計画部は、少なくとも、前記自動作業機の過去の前記作業における消費電力の情報と、前記自然エネルギー発電装置に用いられる自然エネルギーの、前記作業予定期間における発生量の時間推移の予測であるエネルギー発生予測と、に基づいて、前記第２の二次電池の充電残量が予め定めた第１所定値以上の範囲で推移するように、前記作業予定期間における前記稼働時間帯を決定する、作業機制御システムである。
本発明の他の態様は、第１の二次電池を備えて所定の作業を行う自動作業機と、第２の二次電池を備えて、自然エネルギー発電装置からの電力を前記第２の二次電池に充電し、前記第２の二次電池から前記自動作業機の前記第１の二次電池に充電する給電装置と、を含む作業機制御システムにおいて前記自動作業機に作業指示を送信する作業指示装置であって、前記自動作業機の作業予定期間における前記自動作業機の稼働時間帯の指定を含む前記作業指示を作成する作業計画部を備え、前記作業計画部は、少なくとも、前記自動作業機の過去の前記作業における消費電力の情報と、前記自然エネルギー発電装置に用いられる自然エネルギーの、前記作業予定期間における発生量の時間推移の予測であるエネルギー発生予測と、に基づいて、前記第２の二次電池の充電残量が予め定めた第１所定値以上の範囲で推移するように、前記作業予定期間における前記稼働時間帯を決定する、作業指示装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、自動作業機に充電する給電装置が、天候に依存して発電電力が変動する自然エネルギー発電装置からの給電により充電される二次電池を用いる場合でも、自動作業機が電源喪失状態となるのを回避し得る、作業機制御システム及び作業指示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態に係る作業機制御システムの構成を示す図である。
図２は、自動作業機であるロボット芝刈機の構成を示す図である。
図３は、充電ステーションとロボット芝刈機とが接続した状態を示す図である。
図４は、ロボット芝刈機の作業制御装置の構成を示す図である。
図５は、給電装置の構成を示す図である。
図６は、作業指示装置の構成を示す図である。
図７は、作業機制御システムの動作の手順を示すフロー図である。
図８は、図７に示すフロー図における計画作成処理の手順を示すフロー図である。
図９は、基本指示の一例を示す図である。
図１０は、ロボット芝刈機が送信する作業記録の一例を示す図である。
図１１は、給電装置が送信する給電記録の一例を示す図である。
図１２は、作業指示装置が気象情報サーバから取得する自然エネルギー情報の一例を示す図である。
図１３は、作業指示装置が算出するロボット芝刈機の消費電力予測ＧＰの一例を示す図である。
図１４は、自然エネルギー情報である日照量予測から算出されるソーラーパネルの発電量予測ＧＧの一例を示す図である。
図１５は、第１バッテリへの充電を行わないと仮定した場合の第２バッテリの充電残量の予測である仮想充電残量ＳＶの一例を示す図である。
図１６は、消費電力予測ＧＰから算出される消費電力量予測ＧＷの一例を示す図である。
図１７は、第１バッテリへの充電を行う場合の第２バッテリの充電残量予測ＧＣの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
［１．作業機制御システムの構成］
［１．１作業機制御システムの全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る作業機制御システム１の構成を示す図である。作業機制御システム１は、所定の作業を行う自動作業機を制御する。本実施形態では、自動作業機は、所定の作業として自律走行により芝刈り作業を行うロボット芝刈機２である。なお、自動作業機は、ロボット芝刈機２に限らず、走行しない自動作業機（例えば、工事現場の投光器など）であってもよい。
【００１０】
作業機制御システム１は、ロボット芝刈機２と、給電装置３と、作業指示装置４と、を備える。
ロボット芝刈機２は、第１の二次電池である第１バッテリ９を備える。ロボット芝刈機２は、第１バッテリ９の電力により芝刈りエリアＡＲの中を無人で自律走行しながら芝草を刈る自律走行型の作業機である。芝刈りエリアＡＲの境界（又は、外縁）にはエリアワイヤ８が敷設されている。エリアワイヤ８は、本実施形態では、磁性を帯びたワイヤである。ロボット芝刈機２は、エリアワイヤ８の磁気により芝刈りエリアＡＲの境界を検知する。
（【００１１】以降は省略されています）

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