水田除草ロボットの推進装置に関する研究

• Project/Area Number: 20658057
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Agricultural environmental engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 芋生 憲司 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (40184832)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横山 伸也 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (10358319)
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2010: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2009: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2008: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 農業工学 / 機械要素 / 制御工学 / 環境技術 / 農業機械

Research Abstract

本研究の目的は水田の条間(稲列間)を移動し,除草を行う小型ロボットを開発することであり,特にその推進装置の開発研究に重点を置く。湛水面上を土を撹拌しながら移動する装置として,回転するスクリュー状の推進装置を研究する。
21年度までに,回転に必要なトルクや移動速度等の基礎的なデータを取得するため,基礎実験装置を製作し,スクリューの回転速度,水深,沈下量,けん引負荷など各種の条件を変更できるようにして推進実験を行った。実験には各種の羽根形状,羽田高さ,および,ピッチを変更し,複数のパラメータを組み合わせて製作したスクリューを供試した。その結果,スクリュー型の推進装置により湛水面上を移動できることを確認したが,土を掻き出す作用が大きく,予想以上にエネルギーの損失があった。このためエネルギーロスのメカニズムを検討し,22年度には特に羽根の形状を大きく変更して実験を行った。その結果,速度の向上がみられたが,土壌条件の微少な変化によって走行状態が安定せず,結果のばらつきが大きかった。また,スクリューの素材を変えて土壌との摩擦の低減を目指したが,やはり実験結果のばらつきが大きく安定したデータを取得できなかった。今年度の研究により,条件がそろえば水田の条間を移動する除草ロボットに適用可能であることが分かったが,再現性に難があり微少な条件の違いが走行性能に大きくした。土壌条件によって種々のスクリューを取り替えるのは現実的ではないので,幅広い土壌条件に適合するスクリューの開発が課題として残った。