| 研究課題/領域番号 |
19J11183
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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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 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
渡辺 将央 東京農工大学, 大学院生物システム応用科学府, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | トラクタ / 横転事故 / ドライビングシミュレータ / 非線形力学 / 農作業安全 / シミュレーション / 計算力学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
我が国の農業において、トラクタの横転や転倒・転落に起因する死亡事故が多発している。トラクタは、通常の乗用車と比較して、車軸サスペンションを具備せず、不整地走行を行うため、その動的及び静的な安定性が低い。本研究では、このようなトラクタの特性を組み入れたドライブシミュレータを開発し、事故のメカニズムの解明、防止方策の検討を行う。トラクタ事故は農業者の生命・安全の脅威になるのみならず、トラクタ自律走行開発の障害ともなり得る問題であり、本研究は農作業安全・農業自動化の基礎研究として位置づけられる。
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| 研究実績の概要 |
2020年度は、トラクタ・ドライブシミュレータの開発要素のうち、非線形パワーホップモデルの開発及びドライブシミュレータのモーションプラットフォームとの接続を行った。
農用トラクタの非線形力学特性をドライブシミュレータ上で表現するため、非線形パワーホップモデルの開発を行った。前年度までに、農用トラクタの代表的な非線形特性である衝突振動・横滑りの力学的な定式化を行っているが、今回はこれらを組み合わせることで自励振動であるパワーホップ現象の定式化を行った。パワーホップとは、乾燥地・高重量けん引作業時に発生する自励振動のことであり、明確な振動源がないにも関わらず、動的不安定性が顕在化する。このような現象は、振動によるオペレータ・機体への損傷発生、地面へのタイヤ衝突による土壌圧縮、動的不安定性による事故発生につながりうる。そこで力学モデルによる定式化を行った。非線形要素として、衝突振動、横滑り（スティックスリップ）、インプルメントー機体間のフリープレイを組み込み、３自由度非線形モデルを開発した。本モデルを用いた、数値シミュレーション結果から、パワーホップが前輪スティックスリップの発生に起因し、前後方向、鉛直方向、ピッチ方向が連成し、後輪車軸荷重が瞬間的に低下することで、後輪スティックスリップに至る、という力学的プロセスを解明することができた。
パワーホップモデル開発に加えて、CarSim(Mechanical Simulation社）ベースのドライブシミュレータとモーションプラットフォームを接続した。モーションプラットフォームは、東京都小金井市ソルーション株式会社提供のものを利用し、トラクタ横転事故発生時の力学的な挙動を物理空間上に疑似的に再現した。本ドライビングシミュレータを利用した事故シナリオ抽出が今後期待される。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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