果樹園用知能化除草ロボットの開発

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K07674
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: 武田 純一 岩手大学, 農学部, 教授 (80133908)
• Project Period (FY): 2015-10-21 – 2018-03-31
• Keywords: 果樹園 / 除草 / ロボット / 自律走行

Outline of Annual Research Achievements

本年度の実施計画は，１）ベース車両の改造，２）各センサの設置条件とデータ取得状況の分析と制御用情報の抽出法の検討，３）センサ情報による経路生成法の開発の3点であった。
1）については，平成27年度一般公費で購入した乗用小型モーアの改造を行い，車体前部へのレーザスキャナ（LS）の設置，ハンドルを自動操舵するためのDCモータ，モータドライバ，制御用FAコンピュータの設置を行った。歩行型芝刈り機については，機種を選定・購入し車体の改造を行う予定であった。しかし，上記の乗用モーアの機器を利用して稼働する予定であったが，種々検討した結果，現状では機械そのものが小さいことから，全てのセンサ，制御器，アクチュエータを積載するスペースが十分には取れないことが判明したので，やむをえず本研究での試験は，乗用小型モーアのみにて行うことに変更することにした。
２）については，各部品の接続テストを行い，LSによる樹木列のデータ取得，コンピュータによる制御が出来るようにした。LSと全方位カメラのマッチングについては時間の関係で取り組めなかったので，次年度の課題とする。
３）については，まず果樹の樹幹をLSでセンシングして，樹列間の中央部を直線走行出来るかについて1月末に屋外のアスファルト路面上で実験を行った。結果については一部ソフトウエア修正の必要を認めたが，ほぼ所期の目的を達成することが出来た。圃場端での旋回については，次年度以降検討することとした。全方位カメラによる車両周囲の樹木データ取得については，カメラによる基礎的な情報取得状況を把握したのみであったため，次年度以降本格的に画像処理方法の開発を行って行く予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

乗用小型モーアの改造等に予想以上に時間を取られたことから，本年度の実施計画の一部が予定よりも遅れたり実施できなかった。また，2台の異なる機種を改造する予定であったが，歩行型芝刈り機については，制御機器やセンサを設置するスペースが予想以上に必要なことが分かり，購入を断念して乗用小型モーアを用いて，研究開発せざるを得ない状況になった。歩行型芝刈り機の購入予定費については，今後，センサや制御器の購入に充てることにしたい。
現場でのセンサのセンシング状況の把握については，冬期間であったことからほとんど出来なかったので，次年度の課題とする。また，走行理論及びソフトウエアの開発についても，基本的な直進走行のみを確認するのみであったので，今後基本と応用の試験を行っていく必要がある。

Strategy for Future Research Activity

平成28年度の実施計画については，平成27年度の実施結果を基に以下の通りとする。
１）ベース車両の改造と不具合の検討については，当面一定速度での前進作業を想定して実験を行う予定であるが，圃場の枕地が大きく取れない場合は，必然的に前後進を切り替えながら機体を制御しなければならないので，電動アクチュエータを設置して前後進の油圧変速レバーを制御できるように改造する。なお，車両周囲情報の取得については，更に情報収集して，利用できる可能性のあるセンサを抽出・供試してみることとする。
２）平成27年度の走行実験では，LSを路面に水平に設置し樹幹をセンシングし，直進の制御は出来るようになったので，本年度は更にソフトウエアを改良して，樹列間を往復走行出来るように経路計画を立案し，車両の制御実験を行い方法の評価を行う。また，樹列間の移動方策についても立案・検討し，実車実験を行いながら制御方法を評価することとする。
３）現場の作業環境に適したLSや全方位カメラの設置位置や設置方法について検討し，最適な設置となるような条件を見出すこととする。
４）平成29年度実施予定の障害物認識・回避理論の構築に向け，センシング及び制御システムの予備試験を行う。