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2020 年度 実績報告書

土と剛体の相互作用を考慮した制御技術の構築と農業分野への応用展開

研究課題

研究課題/領域番号 16H02352
研究機関信州大学

研究代表者

千田 有一  信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (00345753)

研究分担者 吉野 正人  信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (00324228)
飯塚 浩二郎  芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (10453672)
種村 昌也  信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (10846885)
西村 秀和  慶應義塾大学, システムデザイン・マネジメント研究科(日吉), 教授 (70228229)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
キーワード制御工学
研究実績の概要

2020年度では,「(課題4) 土の作用を活用した経路追従制御系の設計方法の確立」および「 (課題5) 自動収穫装置プロトタイプ試験装置を用いた圃場実験による検証」に取り組んだ.(課題4)については,実際のホウレンソウ自動収穫装置を模擬した実験装置を活用し,土中を進行させる根切り刃の設定経路の違いによって発生する土からの反力を計測し,収穫時の経路追従性能について考察した.すなわち,2019年度までに見出した土からの反力を受けにくい経路生成方法を用いた場合と従前の経路を用いた場合の実験結果を比較することで,提案経路の有効性を確認した.一方,(課題5)については,ホウレンソウ自動収穫装置を圃場で用いた時に発生するピッチ角揺動に注目し,その低減化による収穫性能向上可能性について検討した.まず,根切り刃を土中進行させた場合に発生するピッチ角揺動の大きさを計測して検証した.さらに,その揺動を抑えるための生成経路の補正方法およびその経路への追従制御について検討を行った.その結果,ピッチ角揺動の大きさを検出し,適切に経路変更することが効果的であることを確認した.しかしながら,その効果が限定的であったことから,さらにその原因を調査したところ,経路追従制御のためのフィードバック制御器の高精度化が必要であることを確認した.そこで,H∞制御理論を応用して高精度化を図り,制御装置を用いてその効果を検証した.その結果,ピッチ角揺動を抑制させ,より精度良く追従制御が可能であることを検証した.以上の結果については,自動制御連合講演会等で研究発表を行ったほか,10th IFAC Symposium on Robust Control Designに論文投稿し,採択に至っている.

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。

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。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Improved tracking performance by H-infinity control for an automatic spinach harvester2022

    • 著者名/発表者名
      T.Fukumoto, Y. Chida and M. Tanemura
    • 雑誌名

      IFAC Papers on line

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 自動車搭載製品のための振る舞いモデルの相互作用に基づく安全分析アプローチの提案2021

    • 著者名/発表者名
      河野 文昭、西村 秀和
    • 雑誌名

      自動車技術会論文集

      巻: 52 ページ: 517~522

    • DOI

      10.11351/jsaeronbun.52.517

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ホウレンソウ自動収穫装置における根切り刃-土壌間の相互作用2021

    • 著者名/発表者名
      藤原 大佑、岩片 洋人、飯塚 浩二郎
    • 雑誌名

      システム/制御/情報

      巻: 65 ページ: 495-498

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local force calculations by an improved stress tensor discontinuity-based immersed boundary?lattice Boltzmann method2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Kosuke、Ishizaki Kou、Yoshino Masato
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 33 ページ: 047104~047104

    • DOI

      10.1063/5.0044268

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topology optimization for incompressible viscous fluid flow using the lattice kinetic scheme2021

    • 著者名/発表者名
      Xie Suqiong、Yaji Kentaro、Takahashi Toru、Isakari Hiroshi、Yoshino Masato、Matsumoto Toshiro
    • 雑誌名

      Computers & Mathematics with Applications

      巻: 97 ページ: 251~266

    • DOI

      10.1016/j.camwa.2021.05.032

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improved Path Planning of the Blade for an Automatic Spinach Harvester2020

    • 著者名/発表者名
      Naoto Takayama, Tatsuya Yamaguchi, Akihiro Fujisawa, Tomokazu Kamijo, Koki Nakajima, Yoshifumi Seki, Haruki Hayashi, Yuichi Chida
    • 雑誌名

      IFAC Papers on line

      巻: 53 ページ: 15816-15823

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] RFTモデルを利用したホウレンソウ自動収穫機の 根切り刃に作用する土壌反力の推定2022

    • 著者名/発表者名
      岩片洋人, 藤原大佑, 飯塚浩二郎
    • 学会等名
      第9回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • [学会発表] ホウレンソウ自動収穫装置における収穫精度劣化要因の考察2021

    • 著者名/発表者名
      福本拓哉,千田有一
    • 学会等名
      計測自動制御学会第8回制御部門マルチシンポジウム(MSCS2021)
  • [学会発表] ホウレンソウ自動収穫装置における経路変動補正方法の改良と実験検証2021

    • 著者名/発表者名
      福本拓哉,千田有一,種村昌也
    • 学会等名
      第64回自動制御連合講演会
  • [学会発表] ホウレンソウ自動収穫機の根切り刃が土壌から受ける反力の推定2021

    • 著者名/発表者名
      岩片洋人, 飯塚浩二郎, 藤原大佑
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • [学会発表] ホウレンソウ自動収穫機用根切り刃と土壌間に作用する力学的モデルに関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      岩片洋人, 藤原大佑, 飯塚浩二郎
    • 学会等名
      第64回自動制御連合講演会
  • [学会発表] ホウレンソウ自動収穫装置におけるピッチ角揺動抑制経路の実験検証2020

    • 著者名/発表者名
      福本拓哉,柳澤曙太,前垣誉吉,千田有一,種村昌也
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2020 in Kanazawa
  • [学会発表] Improved Path Planning of the Blade for an Automatic Spinach Harvester2020

    • 著者名/発表者名
      Naoto Takayama, Tatsuya Yamaguchi, Akihiro Fujisawa, Tomokazu Kamijo, Koki Nakajima, Yoshifumi Seki, Haruki Hayashi, Yuichi Chida
    • 学会等名
      21st IFAC World Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of an automatic lettuce harvester2020

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Chida, Yutaka Okamiya, Masayoshi Tamura, Yoshimasa Takahashi, Takumi Usui, Tatsuya Yoshimura, Tadao Fushiki, Takayuki Nakai ,Yoshinori Narisawa, Tomoyuki Usami, Takeshi Nishizawa, Kanemi Hirata, Eiji Netsu, Kazuhiko Uehara
    • 学会等名
      the 15th International Conference on Motion and Vibration Control
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental evaluation of reaction force from soil caused by root-cut blade motion of an automatic spinach harvester2020

    • 著者名/発表者名
      Takuya Fukumoto, Syouta Yanagisawa, Yuichi Chida
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] 動的ハンドリングを使用したホウレンソウ自動収穫機用根切り刃と土壌間に生じる相互作用に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      岩片洋人、飯塚浩二郎、藤原大佑
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • [学会発表] 畦畔除草ロボットのための揺動運動を用いた横滑り抑制手法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      根木彰大,飯塚浩二郎
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • [学会発表] 畦畔除草ロボットのためのキャンバ-ステアリングを利用した横滑り抑制に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      橋本穂高,飯塚浩二郎,伊東紘幸
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • [図書] An Introduction to the Lattice Boltzmann Method: A Numerical Method for Complex Boundary and Moving Boundary Flows2021

    • 著者名/発表者名
      Takaji Inamuro, Masato Yoshino, Kosuke Suzuki
    • 総ページ数
      172
    • 出版者
      World Scientific Publishing Co. Ltd.
    • ISBN
      978-981-124-051-5
  • [図書] 農業ロボットの最前線2020

    • 著者名/発表者名
      千田有一(分担)
    • 総ページ数
      357
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1562-1

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公開日: 2022-12-28  

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