最適制御理論によるノンホロノミック車両系の軌道計画

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08660309
• Research Institution: IWATE UNIVERSITY
• Principal Investigator: 鳥巣 諒 岩手大学, 農学部, 教授 (70038264)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 武田 純一 岩手大学, 農学部, 助教授 (80133908) ; 井前 譲 岩手大学, 工学部, 助教授 (30184807)
• Keywords: 非ホロノミック系 / トラクタ / 移動ロボット / 枕地 / 自律走行 / 軌道計画 / 最短時間制御

Research Abstract

本研究は農作業車両の運動を非ホロノミック車輪型移動ロボットの運動としてとらえ,主に,軌道生成問題を検討した。
枕地でトラクタは次の畝に入る場合,作業効率を高めるためには最短軌道とそのときの最適操作量(ハンドル操作)を求める必要がある。この枕地での最短時間旋回問題は,ロボット工学における移動ロボットの軌道計画問題と等価であることが知られている。
今年度は,前年度に引続き数値解法を積極的に採用し,枕地問題を一般的な軌道生成問題に拡張し農用車両の自律走行問題の基礎を検討した【文献1と2】。
この枕地問題を研究する過程で,非ホロノミック車両の運動特性が横並び二輪車と縦並び二輪車で本質的に異なることに興味を持ち,その違いに制御方式がどのように係わりあいをもつかという新しい問題が浮かび上がってきた。特に文献1と2では開ループ制御であるが,障害物や外乱を考慮したフィードバック制御を適用することを試みた。
文献3では,その具体例として,トラクタ(縦並び2輪車)に作業機を装着する場合を取り上げ,そのときのフィードバック軌道生成問題を解いた。すなわち,自動的に位置決めを行うための自動操縦問題の一つの方法を示した【文献3】。
文献4では,横並び二輪車(耕うん機や2輪ロボット)をモデル化し,障害物を回避しながら目的地に到達するフィードバック軌道の生成を行える一つの方式を提案した。この問題は農業機械ばかりでなく広く移動ロボットの軌道生成問題にも適用出来る【文献4】。

Research Products

• [Publications] 鳥巣・田中・井前・石川: "最適制御理論による枕地最短旋回時間問題(第1報)" 農業機械学会誌. 59・4. 3-10 (1997)
• [Publications] 鳥巣・田中・井前: "最適制御理論による枕地最短旋回時間問題(第2報)" 農業機械学会誌(審査済み). 60. (1998)
• [Publications] 井前・結城・鳥巣: "トラクタ作業機系の自動装着のための誘導装置設計" 日本シミュレーション学会誌(審査済み). (1998)
• [Publications] 井前・森・鳥巣: "障害物のある非ホロノミックシステムのフィードバック制御系設計" システム制御情報学会論文誌(審査済み). (1998)