作物列センサを用いた自動うね合わせ制御システムの開発

• Project/Area Number: 13760176
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 農業機械学
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 岡本 博史 (2002) 北海道大学, 大学院・農学研究科, 助手 (40322838); 岡本 博史 (2001) 北海道大学, 大学院・農学研究科, 助手 (11102062)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2002: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2001: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 画像処理 / 作物列 / うね合わせ / 農用車両 / 作業機 / 自動化

Research Abstract

本研究は,画像処理手法による作物列センサを用いて,農用車両の自動操舵や作業機の自動うね合わせを行うシステムを開発することである。本年度(平成14年度)は,前年度開発した作物列センサ部を組み込んだ,精密除草機のための自動うね追従制御システムを開発し,圃場での動作試験を行った。
作物列間(うね間)の雑草は,カルチベータによって機械除草が可能であるが,作物株周辺の雑草については,手作業によって除草を行わなければならない。一方,本研究で使用した精密除草機は,生育初期段階の雑草については,うね間だけでなく,株周辺の除草も行う機構を備えている。ただし,株周辺の除草という作業の性質上,トラクタ後方に取り付けた作業機を高精度でうねに追従させる必要がある。前方のみを向いてトラクタを操舵しただけでは,後方の作業機を高精度でうね合わせするのはきわめて困難なので,運転者は常に後方を見ながら作業機をうねに合わせる必要があり,肉体的精神的負担が大きい。作業機のうね合わせを自動で行うことができれば,運転者は前方のみを向いてトラクタの操舵に専念することができ,労働負担を軽減できる。
本システムは,作物列検出センサによって作物うねと精密除草機とのずれ幅を求め,このずれ幅に応じて油圧により除草機全体を側方に移動させることでずれ幅を減少させ,作物うねに追従させる。ただし,システムは走行しながら動作するので,制御遅れを考慮した制御アルゴリズムを採用した。大豆畑での動作試験の結果,うね合わせ制御を行わない場合に比べて,明らかに除草効果に違いが見られた。また,うね合わせ誤差が5cm以上となるのは5%以下となり,高いうね合わせ精度が得られた。