| 研究課題/領域番号 |
19H03082
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分41040:農業環境工学および農業情報工学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
井上 英二 九州大学, 農学研究院, 教授 (00184739)
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| 研究分担者 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
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| キーワード | 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 / トラクタの力学モデル / 転倒・転落事故 / カオス時系列解析 / 転倒安全指標 / 転倒安全性 / 再構成3次元路面 / 転倒防止システム / 車輪・作業機制御 / ジンバルシステム / 転倒・転落死亡事故 / 転倒防止 / 3次元路面情報 / トラクタ挙動力学モデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、「３次元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を開発する」ことである。
本研究の目的の達成には、トラクタが作業・走行する路面の３次元情報の把握と３次元路面情報を入力としたトラクタの挙動の把握と転倒に対する安定性を確保する制御を可能とするトラクタの挙動予測・制御モデルが必要となる。
そこで、本研究では、ステレオカメラ、赤外線センサ、超音波センサ等を組みわせた高精度な路面の３次元情報の計測と再構築を行うシステムの開発を行う。得られた路面の３次元情報を入力としたトラクタの挙動予測シミュレーションを構築し、車輪・作業機を制御した転倒防止システムの開発を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、トラクタの転倒事故の低減化を図るため、ジンバル搭載型ステレオビジョンカメラより計測・再構築された路面の３次元情報を入力とした時のトラクタの挙動を予測可能な力学モデルの構築を行った。
さらに、転倒リスクが高い傾斜路面走行時の機体の安定性をより詳細に評価するために，マルチボディダイナミクス解析を用いてトラクタの走行モデルを構築し、路面傾斜角と転倒に至らしめるロール角速度の関係を定式化することで、乗用トラクタの転倒危険度の評価指標を提案した。最後に模型車両を用いて、転倒評価指標に基づくステアリング制御により転倒回避を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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。
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