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Construction of control technology considering the interaction between soil and rigid body and its application in agriculture

Research Project

Project/Area Number 16H02352
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Control engineering/System engineering
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

Chida Yuichi  信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (00345753)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉野 正人  信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (00324228)
飯塚 浩二郎  芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (10453672)
種村 昌也  信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (10846885)
西村 秀和  慶應義塾大学, システムデザイン・マネジメント研究科(日吉), 教授 (70228229)
成澤 慶宜  信州大学, 工学部, 研究員 (10804685)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥44,070,000 (Direct Cost: ¥33,900,000、Indirect Cost: ¥10,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Fiscal Year 2018: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2017: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
Fiscal Year 2016: ¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000)
Keywords制御工学 / 運動解析 / 個別要素法 / 農業機械 / モデル化
Outline of Final Research Achievements

This study aimed to construct a method to achieve efficient motion control by considering the interaction between rigid bodies moving in the soil and the soil with the automation of agricultural work in mind. Specifically, we clarified the relationship between the set path and soil reaction force, proposed a path generation method to reduce the reaction force, conducted an evaluation experiment using experimental equipment, and conducted an experimental verification of the oscillation suppression control using an actual automatic harvester. They are the core technologies of the automatic spinach harvesting system developed by the applicants. These results contribute to the development of automatic control technology for agricultural machinery involving the interaction of soil and rigid body motion.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

農業分野における自動制御技術の応用は,当該分野の技術の発展に寄与するものである.これまで,このような境界領域の課題に対するアプローチは非常に少ない状況であった.その一因は,土の条件が様々に変化すると共に,剛体運動時の土の動作解析が極めて難しいという背景が有った.これに対して,本研究はこの問題に正面からアプローチした.具体的には,土中における剛体運動の自動制御の高性能化を目的として,土と剛体の相互作用の解析,より適切な運動経路の生成やその考え方などを明確化した.これらの成果は,今後の農業分野における制御技術応用の基礎となり得る.

Report

(6 results)
  • 2021 Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (75 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (21 results) (of which Peer Reviewed: 21 results,  Open Access: 12 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (51 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 1 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] Improved tracking performance by H-infinity control for an automatic spinach harvester2022

    • Author(s)
      T.Fukumoto, Y. Chida and M. Tanemura
    • Journal Title

      IFAC Papers on line

      Volume: -

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    • Author(s)
      河野 文昭、西村 秀和
    • Journal Title

      Transactions of Society of Automotive Engineers of Japan

      Volume: 52 Issue: 2 Pages: 517-522

    • DOI

      10.11351/jsaeronbun.52.517

    • NAID

      130007996911

    • ISSN
      0287-8321, 1883-0811
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    • Author(s)
      藤原 大佑、岩片 洋人、飯塚 浩二郎
    • Journal Title

      システム/制御/情報

      Volume: 65 Pages: 495-498

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    • Author(s)
      Suzuki Kosuke, Ishizaki Kou, Yoshino Masato
    • Journal Title

      Physics of Fluids

      Volume: 33 Issue: 4 Pages: 047104-047104

    • DOI

      10.1063/5.0044268

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    • Author(s)
      Xie Suqiong, Yaji Kentaro, Takahashi Toru, Isakari Hiroshi, Yoshino Masato, Matsumoto Toshiro
    • Journal Title

      Computers and Mathematics with Applications

      Volume: 97 Pages: 251-266

    • DOI

      10.1016/j.camwa.2021.05.032

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      Naoto Takayama, Tatsuya Yamaguchi, Akihiro Fujisawa, Tomokazu Kamijo, Koki Nakajima, Yoshifumi Seki, Haruki Hayashi, Yuichi Chida
    • Journal Title

      IFAC Papers on line

      Volume: 53 Pages: 15816-15823

    • NAID

      120007184146

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      Sunkil Yun, Takaaki Teshima, Hidekazu Nishimura
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      Volume: 8-5 Pages: 92-98

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      Journal of Japan Society for Safety Enginennring

      Volume: 57 Issue: 3 Pages: 216-227

    • DOI

      10.18943/safety.57.3_216

    • NAID

      130007396832

    • ISSN
      0570-4480, 2424-0656
    • Year and Date
      2018-06-15
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      Kosuke Suzuki、Masato Yoshino
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      Communications in Computational Physics

      Volume: 23 Issue: 4 Pages: 1099-1117

    • DOI

      10.4208/cicp.oa-2016-0238

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      Masato Yoshino, Jumpei Sawada, Kosuke Suzuki
    • Journal Title

      Computers and Fluids

      Volume: 168 Pages: 304-317

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2018.03.060

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    • Author(s)
      Suzuki Kosuke、Kawasaki Tsuyoshi、Furumachi Naoki、Tai Youming、Yoshino Masato
    • Journal Title

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      Volume: 121 Pages: 1099-1117

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.01.033

    • NAID

      120007113468

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  • [Journal Article] A stress tensor discontinuity-based immersed boundary-lattice Boltzmann method2018

    • Author(s)
      Suzuki Kosuke、Yoshino Masato
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      Computers & Fluids

      Volume: 印刷中 Pages: 593-608

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2018.03.027

    • NAID

      120007113467

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    • Author(s)
      藤澤 彰宏, 千田 有一
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 83 Issue: 850 Pages: 16-00472-16-00472

    • DOI

      10.1299/transjsme.16-00472

    • NAID

      130006943563

    • ISSN
      2187-9761
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      畠山 貴充, 平野 幸助, 中村 雄太, 藤澤 彰宏, 土屋 貴司, 山口 達也, 千田 有一, 吉村 達也
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 83 Issue: 851 Pages: 16-00531-16-00531

    • DOI

      10.1299/transjsme.16-00531

    • NAID

      130005863525

    • ISSN
      2187-9761
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    • Author(s)
      Suzuki Kosuke、Yoshino Masato
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      Fluid Dynamics Research

      Volume: 49 Issue: 3 Pages: 035512-035512

    • DOI

      10.1088/1873-7005/aa6b78

    • NAID

      120007113450

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      Suzuki Kosuke、Aoki Takaaki、Yoshino Masato
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      Fluid Dynamics Research

      Volume: 49 Issue: 5 Pages: 055504-055504

    • DOI

      10.1088/1873-7005/aa7a9a

    • NAID

      120007113451

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      Volume: 17 Pages: 1-6

    • NAID

      40021430531

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      山口達也, 千田有一, 藤澤彰宏
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      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 83 Issue: 845 Pages: 16-00102-16-00102

    • DOI

      10.1299/transjsme.16-00102

    • NAID

      130005303744

    • ISSN
      2187-9761
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    • Author(s)
      Akihiro Fujisawa and Yuichi Chida
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      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 744-1 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1088/1742-6596/744/1/012135

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      Kosuke Suzuki, Iori Okada, and Masato Yoshino
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      Journal of Fluid Science and Technology

      Volume: 11 Issue: 3 Pages: JFST0017-JFST0017

    • DOI

      10.1299/jfst.2016jfst0017

    • NAID

      130005279609

    • ISSN
      1880-5558
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    • Author(s)
      吉野正人,白涵夫,鈴木康祐
    • Journal Title

      計算数理工学論文集

      Volume: 16 Pages: 31-36

    • NAID

      120007100024

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      27th International Conference on Discrete Simulation of Fluid Dynamics
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      鈴木康祐,吉野正人
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      第32回数値流体力学シンポジウム
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  • [Presentation] キャンバ角変更機構を有する畦畔除草ロボットに関する研究2018

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      伊東 紘幸, 岳 斉也, 渡邉 智洋, 伊藤 和寿, 飯塚 浩二郎
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      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
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      千田有一
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      千田有一
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      渡邉智洋, 飯塚浩二郎
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      伊東紘幸, 岳斉也, 渡邉智洋, 伊藤和寿, 飯塚浩二郎
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      日本機械学会関東学生会第57回学生員卒業研究発表講演会
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      Kosuke Suzuki, Tomohiro Katagiri, and Masato Yoshino
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      International Conference on Discrete Simulation of Fluid Dynamics
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      澤田純平,吉野正人,鈴木康祐
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      混相流シンポジウム2017
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      第15回日本流体力学会中部支部講演会
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      澤田純平,吉野正人,鈴木康祐
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      第15回日本流体力学会中部支部講演会
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  • [Presentation] 改良二相系格子ボルツマン法による雲内における異径微小水滴の挙動解析2017

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      澤田純平,吉野正人,鈴木康祐
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      飯田峻也,吉野正人,鈴木康祐,米倉一男,斉藤弘樹
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      鈴木康祐,吉野正人
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      第30回数値流体力学シンポジウム
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      タワーホール船堀,東京都
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      2016-12-12
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      第59回自動制御連合講演会
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      北九州国際会議場,福岡県
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      第37回テラメカニックス研究会
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      両津地区公民館, 新潟県
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      第37回テラメカニックス研究会
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      両津地区公民館, 新潟県
    • Year and Date
      2016-10-13
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      松永克樹,吉野正人,鈴木康祐
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      日本機械学会第29回計算力学講演会(CMD2016)
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      名古屋大学,愛知県
    • Year and Date
      2016-09-22
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      the 13th International Conference on Motion and Vibration Control(MoViC2016)
    • Place of Presentation
      University of Southampton, Southampton, United Kingdom
    • Year and Date
      2016-07-03
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      飯塚浩二郎, 小山創, 北島一輝, 藤原大佑, 河村隆, 鈴木智
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      ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜, 神奈川県
    • Year and Date
      2016-06-08
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    • Author(s)
      Takaji Inamuro, Masato Yoshino, Kosuke Suzuki
    • Total Pages
      172
    • Publisher
      World Scientific Publishing Co. Ltd.
    • ISBN
      9789811240515
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    • Author(s)
      千田有一(分担)
    • Total Pages
      357
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781315621
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      稲室隆二,吉野正人,鈴木康祐
    • Total Pages
      176
    • Publisher
      丸善出版株式会社
    • ISBN
      9784621304761
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Published: 2016-04-21   Modified: 2023-01-30  

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