• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2013 年度 実績報告書

土壌‐機構‐油圧連成モデルによる油圧ショベルの自動掘削システムのモデルベース開発

研究課題

研究課題/領域番号 13J02307
研究機関同志社大学

研究代表者

吉田 達哉  同志社大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

キーワード油圧ショベル / 土壌モデル / 動力学解析 / モデルベース開発 / 掘削
研究概要

本研究では, 熟練作業者と同等あるいはそれ以上の生産性を実現するための自動掘削システムの構築を目的とした. そして, シミュレーションにより自動掘削における生産性向上のための制御方策を構築・評価した. 土壌モデルと油圧ショベルの機構モデルで構成される生産性評価シミュレーション用いて単位エネルギあたりの掘削した土の量を掘削効率として評価した. そして掘削効率が最大となる最適軌道を生成した. 軌道の生成では, 掘削軌道の深さ・バケット角度・軌道形状などを軌道生成のためのパラメータとし, このパラメータに基づき掘削軌道を生成した. 各パラメータを変化させて掘削シミュレーションを行い, 掘削効率が最大となる掘削軌跡とパラメータの組み合わせを特定した. 熟練オペレータの掘削軌跡をシミュレーション上で再現し, 生成した軌跡と掘削効率を比較すると, 生成した軌道の生産性が熟練者を上回ることを確認した. その後, 作成した軌道の有効性を検証するために, 実機による制御試験を実施した. この試験では20トンクラスの油圧ショベルをDSPからの制御信号により各油圧シリンダを制御し, 生成した軌道に追従させる制御実験を行った. 実験時の計測データより, 生成した軌跡で掘削することで, 小さい掘削抵抗でバケットの容量に対して十分な量の土を掘削できることを確認した. これと同時に, 3次元距離計測カメラを用いた掘削面の形状計測システムを構築した. この計測システムによって掘削面の形状を計測できることを確認した. また, 計測結果をもとに複数回掘削を行う場合には, カメラの計測値をもとに掘削開始位置を決定できることを確認した.

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Dynamic Analysis of an Excavator during Digging Operation2013

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshida, T. Koizumi, N. Tsujiuchi, Z. Jiang and Y. Nakamoto
    • 雑誌名

      SAE International Journal of Commercial Vehicles

      巻: Vol.6 No.2 ページ: 419-428

    • DOI

      10.4271/2013-01-2410

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Digging Trajectory Optimization by Soil model and Dynamics Model of Excavator2013

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshida, T. Koizumi, N. Tsujiuchi, Z. Jiang, Y. Nakamoto
    • 雑誌名

      SAE International Journal of Commercial Vehicles

      巻: Vol.6No.2 ページ: 429-440

    • DOI

      10.4271/2013-01-2411

    • 査読あり
  • [学会発表] Dynamic Analysis of an Excavator during Digging Operation2013

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshida, T. Koizumi, N. Tsujiuchi, Z. Jiang, Y. Nakamoto
    • 学会等名
      SAE 2013 Commercial Vehicle Engineering Congress
    • 発表場所
      Illinois, USA
    • 年月日
      2013-10-01
  • [学会発表] Digging Trajectory Optimization by Soil model and Dynamics Model of Excavator2013

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshida, T. Koizumi, N. Tsujiuchi, Z. Jiang, Y. Nakamoto
    • 学会等名
      SAE 2013 Commercial Vehicle Engineering Congress
    • 発表場所
      Illinois, USA
    • 年月日
      2013-10-01
  • [学会発表] 動力学モデルを用いた油圧ショベルの掘削作業解析2013

    • 著者名/発表者名
      吉田達哉、小泉孝之、辻内伸好、陳侃、中本洋造
    • 学会等名
      第13回「運動と振動の制御」シンポジウム
    • 発表場所
      九州産業大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2013-08-28
  • [産業財産権] 積載部の外力算出方法およびその装置2014

    • 発明者名
      辻内伸好, 小泉孝之, 吉田達哉, 中本洋造
    • 権利者名
      同志社大学, キャタピラージヤパン株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-032033
    • 出願年月日
      2014-02-21

URL: 

公開日: 2015-07-15  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi