Development of Tractor Driving Simulator for Reduction of Fatal Farm Accidents
| Project/Area Number |
19J11183
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
渡辺 将央 東京農工大学, 大学院生物システム応用科学府, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | トラクタ / 横転事故 / ドライビングシミュレータ / 非線形力学 / 農作業安全 / シミュレーション / 計算力学 |
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| Outline of Research at the Start |
我が国の農業において、トラクタの横転や転倒・転落に起因する死亡事故が多発している。トラクタは、通常の乗用車と比較して、車軸サスペンションを具備せず、不整地走行を行うため、その動的及び静的な安定性が低い。本研究では、このようなトラクタの特性を組み入れたドライブシミュレータを開発し、事故のメカニズムの解明、防止方策の検討を行う。トラクタ事故は農業者の生命・安全の脅威になるのみならず、トラクタ自律走行開発の障害ともなり得る問題であり、本研究は農作業安全・農業自動化の基礎研究として位置づけられる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は、トラクタ・ドライブシミュレータの開発要素のうち、非線形パワーホップモデルの開発及びドライブシミュレータのモーションプラットフォームとの接続を行った。
農用トラクタの非線形力学特性をドライブシミュレータ上で表現するため、非線形パワーホップモデルの開発を行った。前年度までに、農用トラクタの代表的な非線形特性である衝突振動・横滑りの力学的な定式化を行っているが、今回はこれらを組み合わせることで自励振動であるパワーホップ現象の定式化を行った。パワーホップとは、乾燥地・高重量けん引作業時に発生する自励振動のことであり、明確な振動源がないにも関わらず、動的不安定性が顕在化する。このような現象は、振動によるオペレータ・機体への損傷発生、地面へのタイヤ衝突による土壌圧縮、動的不安定性による事故発生につながりうる。そこで力学モデルによる定式化を行った。非線形要素として、衝突振動、横滑り（スティックスリップ）、インプルメントー機体間のフリープレイを組み込み、３自由度非線形モデルを開発した。本モデルを用いた、数値シミュレーション結果から、パワーホップが前輪スティックスリップの発生に起因し、前後方向、鉛直方向、ピッチ方向が連成し、後輪車軸荷重が瞬間的に低下することで、後輪スティックスリップに至る、という力学的プロセスを解明することができた。
パワーホップモデル開発に加えて、CarSim(Mechanical Simulation社）ベースのドライブシミュレータとモーションプラットフォームを接続した。モーションプラットフォームは、東京都小金井市ソルーション株式会社提供のものを利用し、トラクタ横転事故発生時の力学的な挙動を物理空間上に疑似的に再現した。本ドライビングシミュレータを利用した事故シナリオ抽出が今後期待される。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
