自律走行トラクタのための超音波ドップラーベクトル速度計の開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09556052
• 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, 助教授 (40184832)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柏嵜 勝 宇都宮大学, 農学部, 助手 (00282385) ; 竹永 博 宇都宮大学, 農学部, 教授 (30007992) ; 鳥居 徹 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (60172227) ; 岡本 嗣男 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (40031215)
• Keywords: 自律走行 / トラクタ / 速度計 / 超音波 / 超音波ドップラー速度計

Research Abstract

自律走行トラクタ用の高性能超音波ドップラー速度計を開発することが本研究の目的である。昨年度までの研究で、高分解能の速度計を開発したものの、超音波の反射角の変動による測定誤差が大きな問題となっていた。今年度はこれに対処するため、(1)超音波ドップラー速度計における反射角の影響についての理論的および実験的検討、(2)GPSによる超音波速度計の累積誤差補正の検討を行った。主な結果は以下の通りである。
(1) リニアアクチュエータを用いた測定試験装置により、超音波ドップラー速度計の特性を調べた結果、出力と移動速度は線形の関係にあるものの、その係数は路面の状態に影響された。これは超音波の反射角の影響によるものと推測されたため、反射角の影響をキャンセルする方法について理論的に検討した。その結果、多数の受信センサを用い音波の反射方向を測定する、フェイズドアレイセンサを開発することが有効であると判断された。
(3) 飼料生産圃場において内界センサとGPSを併用した自律走行トラクタの試験を行った。平坦な牧草刈り後地において、速度約0.8m/sで270mの距離を自律走行させた結果、最大誤差は約50cmであった。またGPSでの位置測定におよぼす防風林の影響を実験的にしらべた。その結果、防風林の近くではGPSでの位置測定後差が大きくなり、GPSのみによる自律走行は不可能であった。GPSを用いる場合は内界センサとのセンサフージョンが不可欠である。

Research Products

• [Publications] 石田 ほか: "飼料生産圃場における自律走行トラクタに関する研究" 農学機械学会誌. 60(2). 59-66 (1998)
• [Publications] 芋生 ほか: "Autonomous Tractor for Forage Production" Proceedings of 13th International Congress on Agricultural Engineering. Vol.3. 361-368 (1998)