Development of autonomous construction system of scattering work by wheel loader

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04287
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: Imanishi Etsujiro 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (00804600)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹囲 年延 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (60517712)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: マルチボディダイナミクス / DEM / まき出し作業 / 自律施工 / ホイールローダー

Outline of Final Research Achievements

This paper presents a dynamics simulation technique of the scattering operation for the wheel loader taking into consideration of both digging the soil and travelling on the soil, in which the multibody dynamics analysis is coupled with the Discreate Element Method(DEM). The dynamic behavior of the wheel loader in the scattering operation is demonstrated by using this technique, and the basic control technique of the bucket is presented for the autonomous scattering operation of the wheel loader. It is presented that the scattering operation is successfully conducted by controlling the bucket height according to the height of the soil pile. This analysis is useful for the autonomous scattering operation of the wheel loader.

Free Research Field

マルチボディダイナミクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

DEMを用いた土砂反力を解析した経験に加え、マルチボディダイナミクス（多リンク機構を有するシステムの動力学解析手法）と連成させることによって、排土作業を考慮したホイールローダー車両のダイナミクス解析技術を新たに確立する。本技術を用いることによって、排土作業時のホイールローダー挙動を明らかにし、まき出し可能な排土板高さを解明する。この結果をホイールローダーロボット（まき出し作業の自律施工システムを搭載したホイールローダー）による、まき出し作業の自律施工システムに活用することによって、自律施工が可能であることを明らかにする。