| 研究課題/領域番号 |
17K06220
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| 研究機関 | 北見工業大学 |
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研究代表者 |
星野 洋平 北見工業大学, 工学部, 准教授 (90374579)
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| 研究分担者 |
鈴木 聡一郎 北見工業大学, その他部局等, 学長 (30250541) [辞退]
羽二生 博之 北見工業大学, 工学部, 教授 (70172955)
高井 和紀 北見工業大学, 工学部, 准教授 (50271755)
楊 亮亮 北見工業大学, 工学部, 助教 (90773739)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ブームスプレーヤ / 回転型アクティブ動吸振器 / 小型低出力除振装置 / 定常加振 / 流体加振 |
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| 研究実績の概要 |
この研究の目的は、農業用ブームスプレーヤに小型低出力のアクティブ動吸振器を多数配置してマイクロ動吸振器アレイを形成することで単位時間あたりに入力される振動エネルギーの吸収に必要なエネルギー吸収能力をアレイ全体で確保し、低振動で安定かつ超大型なブームスプレーヤの実現を可能とし、大規模農業において問題となる農薬散布作業を格段に効率化することである。平成３０年度は、ブームスプレーヤのブームが農薬散布作業時に風により加振される場合を想定し、風による流体力により定常加振される片持ちはりに小型軽量化を実現した回転型アクティブ動吸振器（Active Wheel Damper）ＡＷＤを適用した場合の除振性能の評価を行った。この実験によりＡＷＤのトラクター走行時の地面の凹凸により定常的に入力される加振力ならびに風による流体力に起因する流体関連振動に対する振動抑制性能を評価することが可能である。この実験により小型軽量化されたＡＷＤは定常加振力に対しても十分な除振性能を発揮することが示された。得られた成果は、除振装置として実用化を目指すうえで重要な成果である。また、この研究の特性上、多数の小型低出力ＡＷＤをすべて同型でそろえて構築する必要があるが、当初計画より遅れているものの、平成３０年度内に十分な数量のセンサー、アクチュエーターとマイコンを準備できた。当初の計画からの遅れにより小規模動吸振器アレイによる振動制御実験の実施および複数ＡＷＤの最適取り付け位置の検討には至らなかったが、これについてはこの研究課題の最重要の項目であり、次年度に確実に実施する計画である。これまでの研究成果については、日本機械学会北海道学生会 第48回学生員卒業研究発表講演会で発表だけでなく、地域の技術展示会への出展、北見工業大学に設置されているオホーツク農林水産工学連携研究推進センター主催のシンポジウムで発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成２９年度には回転型アクティブ動吸振器（Active Wheel Damper）ＡＷＤの小型化・高性能化を実施し、平成３０年度にはブームスプレーヤのブームが農薬散布作業時に風により加振される場合を想定し、小型軽量化したＡＷＤを風による流体力により定常加振される片持ちはりに適用して除振性能の評価を行った。この実験では定常加振力に対する振動抑制性能の評価が可能である。したがってＡＷＤのトラクター走行時の地面の凹凸による定常加振力ならびに風による流体力に起因する流体関連振動に対する除振性能を評価することが可能であり、小型軽量化されたＡＷＤは定常加振力に対しても十分な除振性能を発揮することがこの実験により示された。したがって、ＡＷＤ単体の小型化・軽量化・高性能化についての進捗は順調に進展しているといえる。しかしながら、この研究課題全体中の主要な課題の一つである、多数の小型低出力ＡＷＤによる除振装置アレイの構築と除振制御の実現についての進捗は遅れている。この研究の特性上すべて同型で十分な数量のセンサーやアクチュエーターならびにマイコンの準備に時間を要したためであり、平成３０年度中にこれらの部品の調達と基板製作の回路の設計は完了したものの、複数台の小型ＡＷＤを用いた小規模動吸振器アレイによる振動制御実験の実施および小型ＡＷＤアレイの最適取り付け位置の検討には至らなかったことから「やや遅れている」と評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
同型で十分な数量のセンサーやアクチュエーターならびにマイコンの確保は完了し、回路のプリント基板化のための回路図の設計についてもすでに完了している。複数台の小型ＡＷＤを用いた小規模動吸振器アレイによる振動制御実験の実施および小型ＡＷＤアレイの最適取り付け位置の検討を確実に実施する計画である。プリント基板の製作会社に基板の製作を依頼することで、次年度当初に複数台のＡＷＤ装置を構築できる見込みであり、複数台の小型ＡＷＤを用いた小規模動吸振器アレイによる振動制御実験、および実際のブームスプレーヤのブームにＡＷＤを取り付けて除振性能評価実験を行い、当初計画の研究項目のうち、現在までに実施が遅れていた小規模動吸振器アレイによるブームスプレーヤのブームの除振についての研究を進める。複数のＡＷＤの製作に時間を要することも想定し、数学モデルを用いた理論解析ならびに数値シミュレーションについても並行して実施することで、計画より遅れている複数の小型低出力ＡＷＤによる除振制御の実現について複数ＡＷＤ間の調整に必要な情報や方法について前もって検討を行い、実験装置が揃い次第、制御系に検討した手法を実装して実験を実施できる状態とする。そして、ブームスプレーヤに適用した場合の実走時の除振性能評価を実施する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じた理由は、この研究の特性上、多数の小型低出力ＡＷＤをすべて同型でそろえて構築する必要があり、十分な数量のセンサーやアクチュエーターならびにマイコンの確保が当初の計画より遅れたことにより、実機による実験が当初の計画どおり行えず次年度の実施に計画を変更したことによるものである。
同型で十分な数量のセンサーやアクチュエーターならびにマイコンの確保は完了し、回路のプリント基板化のための回路図の設計についてもすでに完了したため、次年度当初にプリント基板の製作会社等に複数の基板の製作を依頼する計画であり、次年度使用額は複数台のＡＷＤ装置を早急に構築することに加え、ＡＷＤを実際のブームスプレーヤに取り付けるためのマウントの製作ならびにトラクターの実走行試験のために使用する。
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