| 研究課題/領域番号 |
21K14944
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 帯広畜産大学 |
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研究代表者 |
藤本 与 帯広畜産大学, 畜産学部, 助教 (00895386)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | ブームスプレーヤ / 大規模畑作 / 散布高さ / 無人作業 / ドリフト |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，大規模畑作における労働力不足を解決するために，ブームスプレーヤの散布高さ制御システムを開発する。ブームと作物までの散布高さを検出するために，安価な赤外線距離センサを用いた小型の検出装置を開発する。また，種々の作物を安定して検出するアルゴリズムと油圧制御システムを開発する。本システムは，繰り返し行う防除作業を無人化する要素技術であり，労働力削減と食の安心と安全に貢献できる。
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| 研究実績の概要 |
北海道の大規模畑作地帯で利用される大型のブームスプレーヤを対象として、農薬の均一散布を実現するための散布高さ自動制御システムの開発を行った。本研究課題で開発した光位置検出素子（PSD：Position Sensitive Detector）を利用した散布高さ検出装置を作物とブームまでの距離検出に用いた。令和４年度の研究実績を以下に示す。
１）自動散布高さ制御システムの開発：令和４年までに開発した散布高さ検出装置と自動化した油圧システムを用いて、ブームから作物までの距離を一定に保つ自動システムを開発した。制御対象のブームは全長約20ｍと長大であるため、油圧シリンダの細かな制御が必要である。そのため，比例弁を利用した制御システムを開発した。油圧制御用のECU（Electronic Control Unit）は比例弁にプログラミングで指定の電流を出力することで，電流に応じた流量を調整することができる。検出した散布高さと目標値の誤差を制御に利用する比例制御を用いた。
２）精密散布システムとの連携：無人防除の実現には、二重散布を防止する精密散布が重要である。そこで、セクションコントロールを利用したシステムを構築する。既存の散布システムと本研究で開発するシステムを連携するシステムを開発した。本システムはロボットトラクタとの連携を想定したもので、セクションコントロールを行う既存の散布制御コントローラのトグルスイッチをサーボモータによって操作する仕組みを構築した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和5年度の計画に記した開発項目を実施できたため、おおむね順調に進展している。無人散布の実現に向けた自動化技術の各要素の開発が完了したため、最終年度はそのシステムを評価する実験を行い，研究課題のまとめと論文発表を行う。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和6年度は以下の項目を実施する予定である。
①自動散布高さ制御システムの評価実験：散布高さ制御の精度を評価するための屋外で実験を行う。太陽光のもとで動作確認を行うことと，実際の屋外圃場で雑草を含めた作物列に対する散布高さを計測して評価する。
②ロボットトラクタへの適用：トラクタの作業状態をCANやRS232Cなどによって受信し，ブームスプレーヤに搭載されているECUが作業状態に応じてブームや散布の自動制御を行うアルゴリズムを考案する。実装にはトラクタメーカの技術提供が必要であるため，スプレーヤ単体の動作確認を行う。具体的には，作業領域や枕地領域にいるトラクタの作業状態を表した疑似信号をスプレーヤのECUに送信して自動動作の確認を行う。
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