2019 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) |
吉野 正人 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (00324228)
飯塚 浩二郎 芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (10453672)
西村 秀和 慶應義塾大学, システムデザイン・マネジメント研究科(日吉), 教授 (70228229)
種村 昌也 信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (10846885)
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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 |
２０１９年度では，「(課題３) 土の挙動を考慮した制御用モデルの構築」，「(課題４) 土の作用を活用した経路追従制御系の設計方法の確立」，および「 (課題５) 自動収穫装置プロトタイプ試験装置を用いた圃場実験による検証」に取り組んだ．申請者が駆動原理を考案したホウレンソウ自動収穫装置を念頭に，それぞれの課題を進めた．（課題３）については，土中を進行する根切り刃が土から受ける反力を推定し，土中進行経路との関係の明確化に取り組んだ．個別要素法に基づいた汎用ソフトウエアを用いて解析モデルを構築し，実際のホウレンソウ自動収穫装置で活用している土中経路を進行させた際に根切り刃が受ける反力を解析した．（課題４）については，土からの反力によって発生する収穫装置本体の揺動を低減化する経路生成方法を開発し，その方法による効果を計算機シミュレーションによって評価した．さらに屋内に構築した実験装置を用いて，これまで実圃場で適用した２つの根切り刃経路に追従制御した場合との制御性能比較を行い，新たに提案した方法による効果が高いことを実験的に実証した．以上により，新たに提案した方法の効果が確認できたため，（課題５）として，提案した経路生成方法の有効性を，実際のホウレンソウ自動収穫装置に適用し，試験圃場において制御実験を行った．圃場試験は，実圃場を模擬した試験環境を用いて，実際の自動収穫動作を再現して実施した．まず，根切り刃が土中進行する際に鉛直方向に動作する運動モデルを同定し，そのモデルに基づいて適切に追従できる根切り刃経路を生成した．さらにその目標経路への追従実験を実施し，その際に発生する装置本体の揺動量を計測して効果を確認した．その結果，新たに提案した根切り刃経路生成の効果を実験検証することができた．
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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
当初計画であった「(課題３) 土の挙動を考慮した制御用モデルの構築」，「(課題４) 土の作用を活用した経路追従制御系の設計方法の確立」および「 (課題５) 自動収穫装置プロトタイプ試験装置を用いた圃場実験による検証」に取り組み，幾つかの成果を得ている．それらの成果は，学会にて成果発表している．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度までに，土中進行させた剛体が土から受ける反力の影響評価とその低減化方法について検討した．そこでは，剛体が土から受ける反力を測定できる屋内での実験システムを構築し，実験によって経路設定時の反力測定を行った．それにより，様々な設定経路とその追従制御における性能差を比較検証した．さらに，ホウレンソウ自動収穫装置を用いた屋外実験によって設定経路の違いによる効果を検証し，『 (課題5)自動収穫装置プロトタイプ試験装置を用いた圃場実験による検証』について，一定の成果を得た．しかしながら，汎用解析モデルと実験結果の整合性が必ずしも十分ではないなどの問題点も有るため，解析モデルのパラメータ調整等によって応答再現性能を高める．さらに，実圃場でのよりロバストな制御実現を目指し，当初の計画通りに『(課題6) 圃場の勾配の影響を考慮した姿勢／経路制御系の設計方法の確立』に取り組む．
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Research Products
(10 results)
