2019 Fiscal Year Annual Research Report
路面情報に基づく車輪・作業機制御によるトラクタの転倒防止システムの開発
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19H03082
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
井上 英二 九州大学, 農学研究院, 教授 (00184739)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松井 正実 宇都宮大学, 農学部, 教授 (10603425)
光岡 宗司 九州大学, 農学研究院, 助教 (60437770)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 転倒・転落死亡事故 / トラクタの力学モデル / 3次元路面再構成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度ではまず、トラクタの前面に設置したステレオカメラから路面の3次元情報の再構築を行った。カメラの設置位置および取り付け角度が路面再構成精度に与える影響を把握するため、条件を変更してカメラを設置した。計測された画像データはMatlabを用いた画像処理により、3次元空間情報に変換した。トラクタの左右のタイヤが通過する0.5m毎の路面高さの実測値と再構成値を比較することで路面再構成精度を評価した。その結果、RMSEは約1.3～2.1cmであった。傾斜角20度で機体前方のウェイトの上面にカメラを設置した場合が最も高い再構成精度を示した。
しかしながら、起伏乗り越し時において計測精度が著しく低下すること結果となり、次年度へ向けて改善が求められる。
また、走行中の作業機の位置変化がトラクタの挙動に与える影響と安全性向上への可能性の検討を目的として、既往のトラクタの力学モデルを基に作業機の位置変化を伴うトラクタの挙動予測モデルを導出した。本モデルより作業機の重心位置と慣性モーメントの変化を考慮した作業機の上下動を伴うトラクタの機体振動を解析し、検討を行った。
その結果、作業機の位置変化に伴う機体重心、トラクタ全体慣性モーメントの変動を取り込んだ本モデルでは解析精度は不十分であり、更なるモデルの改良が必要となった。
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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
令和元年度では、ステレオカメラの設置位置および取り付け角度が路面再構成精度に与える影響を把握するため、条件を変更して路面の3次元再構成を行った。トラクタの左右のタイヤが通過する0.5m毎の路面高さの実測値と再構成値を比較することで路面再構成精度を評価した。その結果、傾斜角20度で機体前方のウェイトの上面にカメラを設置した場合が最も高い再構成精度を示した。
また、トラクタの力学モデルを基に作業機の位置変化を伴うトラクタの挙動予測モデルを導出し、作業機の重心位置と慣性モーメントの変化を考慮したトラクタの機体振動の解析を行った。
その結果、作業機の位置変化に伴う機体重心、トラクタ全体慣性モーメントの変動を取り込んだ本モデルでは解析精度は不十分であり、更なるモデルの改良が必要であることが明らかとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初研究計画に沿って順調に推移しており、来年度についても計画通り推進する。
本年では、前年度の研究結果を踏まえ、ビジョンセンサによる路面の３次元情報計測および再構築に関しては、起伏に富む路面においても計測精度を保つため、ジバルシステムとビジョンセンサとを組み合わせた計測システムの構築を行う。
さらに、ステレオカメラ以外のラインスキャンセンサや超音波センサとの融合した高精度な３次元路面再構成システムの構築を目指す。
トラクタの挙動予測モデルについては、より厳密に作業機の動きを機体振動に考慮するため、作業機位置の昇降に伴う慣性力やPTO軸への衝突の影響をモデルへの導入を図る。
また、ビジョンセンサより計測され再構築された3次元路面情報を入力としてトラクタの挙動予測シミュレーションに組み込む。さらに、拡張カルマンフィルタを用いた実際の慣性センサからの観測値の間でフィルタリングを行い，トラクタの挙動予測精度の向上を目指す。
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Research Products
(5 results)
