2016 Fiscal Year Annual Research Report
土と剛体の相互作用を考慮した制御技術の構築と農業分野への応用展開
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16H02352
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
千田 有一 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (00345753)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯塚 浩二郎 芝浦工業大学, システム理工学部, 准教授 (10453672)
吉野 正人 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (00324228)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 制御工学 / 運動解析 / 個別要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は，『(課題1) 土と剛体の相互作用の評価が可能な解析モデル構築』について検討を行った．これまでの研究において，Particleworks(R)のDEM機能を活用して剛体の土中運動に伴う土の挙動の解析を行ってきた．しかしながら，この方法では土の動作解析は可能であるものの，剛体が土から受ける外力を解析することが出来ないため，剛体運動の制御モデルとして活用出来なかった．そこで，剛体と土の相互作用が解析可能なRecurDyne/Particles(R)を導入し，土と剛体の相互作用についての解析を可能とする環境を整えた．ただし，設定すべき粒子モデルパラメータがParticleworks(R)とは異なるため，同様の解析結果が得られるように等価パラメータの設定を行うことで解析結果の整合を取った．しかしながら，そのパラメータ調整は必ずしも容易ではない面があるため，付加的な要素試験を追加実施することでより合理的なパラメータ設定について今後も継続して検討する．また，年度途中においてRecurDyne/Particles(R)の保守サービスが平成29年度で終了することが発覚したため，それに対応するためにParticleworks(R)の新しいパッケージを利用するなどの計画の見直しを行い，研究計画への影響を避けることができた．一方，野菜の自動収穫への応用展開を想定した場合，土の粒子の挙動に着目することで，収穫に適した土中運動経路を考察できるため，その考察に基づいて剛体運動の解析的な拘束条件を求め，その土中運動に伴う土の粒子運動の定量的解析を行うことでその有効性を明確化した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度の当初計画は，『(課題1) 土と剛体の相互作用の評価が可能な解析モデル構築』について検討を行うことであった．そのため，剛体と土の相互作用が解析可能なRecurDyne/Particles(R)を導入し，相互作用についての解析を可能とする環境を整えると共に，設定すべき粒子モデルパラメータの適切な調整を行うことで土と剛体の運動解析を可能とするモデル構築に活用する計画としていた．これについては，当初の計画通りRecurDyne/Particles(R)を導入し，これまで活用してきたParticleworks(R)を用いた土の粒子運動に関する解析結果と同様の結果が得られるように等価パラメータの設定を行った．その意味において，計画通りに進展できている．ただし，合理的なパラメータ調整は必ずしも容易ではない面があるため，必要な要素試験結果等を追加実施することで，より合理的なパラメータ設定について今後も継続して検討する．また，年度途中において，RecurDyne/Particles(R)の保守サービスが平成29年度で終了することが発覚したため，それに対応するためにParticleworks(R)の新しいパッケージを利用するなどの計画の見直しを行い，研究計画への影響を避けることができた．一方，野菜の自動収穫への応用の観点からは，より収穫に適した土中運動経路生成のための基礎的な成果を得ることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度に導入したRecurDyne/Particles(R)に基づいて，土と剛体の相互作用の解析を可能とする解析モデルの精度を向上させる．そのため，設定すべき粒子モデルパラメータの一部を見直すため，付加的な要素試験を追加実施することでより合理的なパラメータ設定を行う．また，年度途中において発覚したRecurDyne/Particles(R)の保守サービス停止の問題に対応するため，平成29年度においてParticleworks(R)の新しいパッケージを導入し，解析可能な環境を維持する．その上で，剛体運動と土の粒子の相互作用が検証可能なモデルとして確立させる．さらに，平成29年度は当初の計画である『(課題2) 評価用実験装置を用いた実験による解析モデルの検証』を実施する．すなわち，(課題1)で求めた解析モデルの検証用実験装置を構築し，実験結果との比較検討によって解析モデルの妥当性を検証する．そのため，サーボモータを活用した根切り刃運動を模擬する検証用機構に加え，フォースセンサを活用した土の抵抗力計測システムを構成する．その上で，実験結果と解析結果の比較検証を行い，モデルの検証と相互作用を考慮した制御用モデルの構築につなげる．
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Research Products
(11 results)
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[Presentation] ホウレンソウ自動収穫装置の根切り刃経路設定について2016
Author(s)
高山直人, 藤澤彰宏, 上條友和, 中島弘喜, 関圭文, 林晴貴, 上原和彦, 祢津栄治, 千田有一, 大峽慎二, 天白久司
Organizer
第59回自動制御連合講演会
Place of Presentation
北九州国際会議場，福岡県
Year and Date
2016-11-10 – 2016-11-12
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