津山工業高等専門学校 機械システム系

井上研究室

研究室紹介

 井上研究室では、スマート農業に対応するために、水稲栽培や果樹栽培に費やされる作業の省力化や軽労化を図るため、様々なロボットの研究をしています。

 

研究内容

水田用除草ロボットに関する研究

 いろいろな推進機構を有する水田用除草ロボットの研究を行っています。

〇2輪型

2輪型水田用除草ロボット

 このロボットの特徴は、ロボット本体に配置されているフロートにより水面に浮いた状態で、ロボット本体に4節リンク機構を介して取り付けられている車輪により走行するところである。ロボット本体と車輪とを4節リンク機構を介して取り付けることで、土壌表面と水面までの距離が変化しても車輪の自重で常に土壌に接することで走行が可能である。また、水位管理においても4節リンク機構の可動範囲内であれば走行可能である。稲列の検出は、静電タッチセンサの原理を応用したセンサ板を用いており、ロボット本体の外側左右に配置されているセンサ板により稲苗の有無を検出しながら稲列をまたいで走行する。このセンサ板が一定時間稲苗を検出しなければ稲列の終端に達したと判断して旋回して新たな稲列に侵入する。なお、ロボットの後方には、方位センサが配置されている。

〇外輪型

外輪型水田用除草ロボット

 このロボットの特徴は,ロボット本体が水面に浮いた状態で、左右に取り付けられている外輪により走行するところである。そして、ロボット本体の後部には土壌を攪拌する機構が取り付けられている。攪拌機構は、軸に直径120 mmの回転物を10枚取り付け、回転によって突起部で土壌表面を掘り起こすことで攪拌する。また、攪拌機構の取り付けにボールチェーンを用いることで、土壌表面の凹凸によって生じる攪拌機構の挙動変化の影響をロボット本体が受けないようにしている。

〇球体型

球型水田用除草ロボット

 このロボットの特徴は,直径150 mmの球体表面に攪拌機構を備えており、内部に球体を回転させる駆動源を配置しているところである。なお、駆動源としては市販されている玩具SPRK+を用いることで開発コストを抑えている。球体は2つの半球からなり、球体内部に玩具を配置した後、水が浸入しないように半球の接合面に防水加工を施している。 外輪型と球型の除草ロボットは水位管理が必要であり,中山間地域の棚田などの比較的小さな水田での使用を想定している。


パワーアシスト装置に関する研究

上肢の動きを補助するパワーアシスト装置の研究を行っています。

〇上肢用パワーアシスト装置

上肢用パワーアシストリンクモデル 上肢用パワーアシスト装置

 この装具の特徴は、リンク機構を用いることで一つのリニアアクチュエータで使用者の肩関節、肘関節、手関節の屈曲伸展動作を補助するところである。リンクモデルを図に示す。固定軸Pを回転中心,リンクL7を回転半径として時計方向にリニアアクチュエータで関節J5を円弧状に動かすと、肘関節に相当する関節J1はリンクL1の肩関節に相当するOを回転中心として円弧状に動く。また、リンクL3の手関節に相当する関節J10は関節J1を回転中心として円弧状に右方向に動き、関節J10とJ8に連結されているリンクL8とL9は、関節J9に連結された状態で右上方向に動く。このとき、γの角度がほぼ一定であることから、手関節を補助するリンクL9の姿勢をほぼ一定に保ったまま上昇させることが可能であり、果樹の収穫作業での補助効果が期待できる。

 

受託研究

2輪型除草ロボット

 井上研究室は、生研支援センター「戦略的スマート農業技術の開発・改良」事業による 「棚田・小水田の除草労働を省力化する球体ロボットの開発(課題番号SA1-412G1)」に取り組んでいます。

 上の写真は、校内の模擬水田を球体ロボットが回転しながら除草作業を行っている様子です。

新聞記事

 以下のリンクから日刊工業新聞のページにアクセスできます。

共同研究

 井上研究室では、地元企業と水田用除草ロボットの研究を行っています。

 

メンバー紹介

教員

井上教授

井上浩行 教授

専門分野: 制御工学、ロボティクス

学生

本科5年生

4名

本科4年生

5名

専攻科2年生

0名

専攻科1年生

3名

 

 

連絡先

 住所: 708-8509 岡山県津山市沼624-1