2020 Fiscal Year Annual Research Report
Research on sliding model and anti-sliding control of wheel-type vehicles for agriculture in mountain region
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18K14551
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
楊 亮亮 北見工業大学, 工学部, 助教 (90773739)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 駆動輪荷重 / 中山間地 / 偏角走行制御 / GNSS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年農用車両の自動操舵システムが平地で普及し始めたが、傾斜地では車輪式車両が横滑りはよく発生するので、作業精度が低下する現象がある。日本の4割耕地は傾斜地を含む中山間地に位置するので、傾斜地で自動操舵システムを高精度作業できるためには、横滑り防止システムを開発することが必要である。
傾斜地で自動走行時の精度が低下する原因が二つがあると考えられる。原因１：斜面では重力によって斜面下方向に分力が発生し、斜面下方向の車輪の荷重が大きくなる。荷重が大きい方の車輪は走行時の摩擦抵抗も大きくなる。その結果、車体が徐々に斜面下方向にずれる。原因２：車両の後輪を旋回中心と考えると、重力の分力は旋回トルクを発生させ、このトルクの影響で、操舵角度が0度だとしても、車体は斜面下方向に進んでしまう。二つの原因を明確にするため、平地片側荷重定常円旋回と傾斜地定常円旋回の二つの実験を実施した。実験の結果は原因１の影響は無視できるレベルである。原因２は傾斜地の横滑り発生の主な原因と考えられる。
傾斜地での走行時に発生するトラクタの横滑りを防ぐため、本研究では操舵車輪を傾斜上方向に向け、エンジンから出力した駆動力を操舵車輪に経由し、重力が発生した旋回トルクと抵抗できるトルクを強制的に発生させることで、車両方向は走行経路と並行とはならないが、走行軌跡は走行経路と並行になるように補正する。傾斜地の横滑りを補正するため、自動走行時には車両の傾き（IMUで計測したロール角度）に応じて操舵角度の補正量を調節する方法を提案した。提案した制御手法を検証するため、アスファルト舗装した斜面と玉ねぎ移植時の畑で実施した。アスファルト斜面では平地と比較すると、走行誤差のRMS値はとなっている。傾斜地でも、経路中心からずれることなく自動走行できた。玉ねぎ畑では走行誤差のRMS値は3㎝となった。本研究手法の有効性を確認できた。
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