Development of a tractor rollover prevention system by controlling wheel and work equipment based on road surface information f

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03082
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: INOUE EIJI 九州大学, 農学研究院, 教授 (00184739)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松井 正実 宇都宮大学, 農学部, 教授 (10603425) ; 光岡 宗司 琉球大学, 農学部, 准教授 (60437770)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: トラクタ力学モデル / 転倒・転落事故防止 / 3次元路面再構成 / マルチボディダイナミクス / 転倒安全指数 / ステアリング制御 / ステレオビジョン / 拡張カルマンフィルタ

Outline of Final Research Achievements

In this study, in order to reduce the tractor rollover accidents, we developed a prediction model of tractor behavior. Reconstructed 3-D road profiles data obtained by the stereo-vision camera installed a gimbal system were input to the simulation. Furthermore, in order to evaluate the rollover stability of tractor when traveling on a sloped road, we developed a tractor driving model using a multibody dynamics analysis, and examined the rollover index by formulating the relationship between the road slope angle and the roll angular velocity of a tractor. Finally, using a model experiment tractor, we demonstrated the rollover prevention by steering control based on the rollover index.

Free Research Field

農業機械学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

死亡事故が多いトラクタの転倒防止・回避には、実走行現場における路面の傾斜・起伏の情報の把握が必要不可欠であり,リアルタイムに計測された路面情報に基づく機体の挙動予測モデルから転倒を回避する制御システムに関する研究報告は少ない。
本研究は、実際の走行路面の3次元的な幾何学情報に基づくトラクタの挙動予測モデルから車輪や作業機を制御し、転倒そのものを回避する制御システムの構築を目指すもので、トラクタの転倒・転落事故の飛躍的な低減に高く貢献できる学術的課題である。また、農作業中の死亡・重大事故の低減化だけでなく、今後のロボット農機の安全性向上においても大きく寄与することから、その研究意義は極めて高い。