2022 Fiscal Year Final Research Report

Development of a driving support system for preventing overtunrning accidents of farm tractor utilizing controlling chaos

Research Project

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Project/Area Number	19H00959
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 41:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
Research Institution	Tokyo University of Agriculture and Technology
Principal Investigator	Kenshi Sakai 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 特任教授 (40192083)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松井正実宇都宮大学, 農学部, 教授 (10603425) 田村孝浩宇都宮大学, 農学部, 准教授 (20341729) 青柳悠也信州大学, 先鋭領域融合研究群社会基盤研究所, 助教(特定雇用) (20882195) 風間恵介日本大学, 生産工学部, 助教 (30813422) 山下恵東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (70523596) 中島正裕東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (80436675) 武田純一岩手大学, 農学部, 嘱託教授 (80133908)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	農作業事故 / 仮想テストドライブ / カオス / 非線形力学 / 共振ジャンプ / パワーホップ / ドライビングシミュレータ / 農作業安全
Outline of Final Research Achievements	Tractor overturning are the major cause of agricultural fatalities worldwide. In Japan, small tractors are used for farming in rough road surface, such as slippery rice paddies and steep slopes. Tractor overturning accidents are caused by steering instability due to bouncing and sliding. In this project, the mechanisms of resonance jumps and power hops observed in agricultural tractors were clarified. The mechanism of tractor overturning in inclined filed were elucidated. The instability of tractor-trailer systems was also identified. These results provide a theoretical basis for elucidating tractor overturning accident scenarios. Delayed feedback control and Lyapunov exponents were investigated as a possible control and evaluation methods. 6 DOF motion platform tractor driving simulator was developed combining with CarSim and MATLAB /Simulink. Based on a study of fatal accidents during agricultural work, a tractor rollover accident scenario was reproduced in a virtual test drive.
Free Research Field	農業機械学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究で得られたトラクタ非線形動力学に関する知見は、トラクタ転倒・転落事故防止のための設計論、制御論、動的安定性試験法さらには道路設計基準策定の理論的根拠として活用できる。また、作物，作業機，圃場や道路環境，気象条件などの多様な組み合わせにより，作業者ごと・作業ごとに現場ごとにリスク要因が異なり一元的にリスク要因を列記できない。そのため、農作業のリスクマネージメントの観点から、多彩な事故シナリオを可視化・共有化が求められていた。本研究で提示した仮想テストドライブ手法やドライビングシミュレータは、安全研修教材や体験型の安全啓発に活用でき、トラクタ事故低減に向けて社会的意義が大きい。