リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

大学・研究所にある論文を検索できる 「乗用管理機型ブームスプレーヤのブーム振動抑制装置の開発」の論文概要。リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

コピーが完了しました

URLをコピーしました

論文の公開元へ論文の公開元へ
書き出し

乗用管理機型ブームスプレーヤのブーム振動抑制装置の開発

水上, 智道 ミズカミ, トモミチ 東京農工大学

2022.05.18

概要

食料の安定的供給を図るうえで、農作物の病害虫防除は重要な課題である。近年、耕種的防除、生物的防除および物理的防除が導入され始めているが、省力化と安定した防除効果が得られることから農薬を用いた化学的防除が主に利用されている。農薬を用いた化学的防除において、液剤を散布する動力噴霧機が最も広く利用されている。その中でも乗用可能な自走式タイプである乗用管理機型ブームスプレーヤが国内で普及しつつある。

生産現場では大規模ほ場に対応するため機械の大型化が進んでおり、乗用管理機型ブームスプレーヤにおいても同様に大型化が求められている。地表面に凹凸や傾斜がある農地では、高速作業を行うとブームが垂直方向に激しく振動するため、ブーム先端が地面に衝突して破損する事故を誘発し、ブームの振動による不均一な農薬散布およびドリフトを発生させることが懸念されている。手動でブーム高さを調節できる操作レバーが備わっているが、その操作による高さ調節の精度が低く、また、その操作を散布作業中に行い続ける煩雑さがある。そのため、実際の作業ではブームが作物や地面に接触することを回避するために、過度にブーム先端を上げた状態で作業する場面が多く見られる。このような現状を改善するために、ブーム高さの自動制御が強く望まれている。

そこで、本研究では高能率な乗用管理機型ブームスプレーヤを対象に、高速作業による散布作業の省力化および農薬の散布精度の向上を実現するため、ブーム振動を抑制する装置を開発した。さらに、開発機による散布性能試験を行い、実作業への適応性について検討することを目的とした。開発した装置は、油空圧技術による振動伝達の遮断を目指し、機体の挙動が異なる路面状況へ対応できるように2種類のブーム垂直振動抑制装置を開発した。さらに、ブーム構造を再考し、垂直および水平振動が小さい高剛性ブームを開発し、慣行の散布作業速度の2倍である1.0m/sで散布作業を行っても、慣行作業と同等となる農薬の付着程度を目指した。

第1章では緒論として、研究背景に基づいて先行研究の報告等をレビューし、本研究の目的を述べる。第2章では、乗用管理機型ブームスプレーヤのブーム高さが薬液の落下量および付着むらに及ぼす影響を調査した。これにより、乗用管理機型ブームスプレーヤの挙動に応じたブーム振動抑制装置を用いることで現行の防除作業よりも、さらに散布むらおよびドリフトの少ない防除作業の実現に寄与できることを明らかにした。また、振動系のなかでも基本的な系である「減衰のある1自由度の振動モデル」を用いて、機体の振動に起因するブーム振動とそのモデル化について検討し、シミュレーションによってモデルの実務的な有効性を確認した。第3章では、油空圧技術を用いて振動伝達を遮断する方法を用いて、車体の垂直変位により生じるブーム垂直振動を抑制する装置(以下、HPS)を開発した。既存の昇降用油圧シリンダの代替として用いることで、障害物走行試験において、車体の垂直変位により生じるブームの垂直変位を約65%低減した。一方、車体のロールにより生じるブームの垂直振動を抑制しないことを確認した。第4章では、車体のロールにより生じるブームの垂直振動抑制を目指し、油空圧技術を用いて振動の伝達を遮断する方法を用いて、ロールダンパを開発した。障害物走行試験において、車体のロールにより生じるブームの垂直変位を約45%低減した。さらに、車体の垂直変位により生じるブームの垂直振動を抑制しないことを明らかにするとともに、実際のほ場ではランダムな起伏が生じることからHPSとロールダンパの併用が必須であることを確認した。第5章では、油空圧技術を用いた振動の伝達を遮断する方法とは異なり、ブーム構造の再考による振動の少ない高剛性なスライドブームを開発し、ブームの水平変位を約16%低減することを確認した。第6章では、3種類のブーム振動抑制装置(HPS、ロールダンパ、高剛性なスライドブーム)を全て搭載した乗用管理機型ブームスプレーヤを用いて、ブームの振動抑制効果試験および薬液の付着試験を行った結果、実作業への適応性を確認した。

以上のように、本研究で開発したブーム振動抑制装置により、不整地の凹凸に起因するブーム振幅を大幅に低減でき、適切なブーム高さを保持しながら適量の農薬を散布し、作物にむらなく付着できることが実証された。より幅広のブームを使用して高速で作業でき、散布作業のほ場作業効率を大きく向上させた。振動抑制装置を付加することで、不規則なブームの変位によるブームの破損を回避できるので、ブームの耐久性も増大する。本研究のブーム振動抑制装置は既往の市販機種にも適用できることから、多くのほ場でドリフトの少ない高効率な防除作業の実現が期待される。

この論文で使われている画像

参考文献

安部正⼈(2012): 自動車の運動と制御車両運動力学の理論形成と応用(第 2 版).東京電気大学出版局、東京、172-205.

東恵一(2011):飛散低減ノズルの開発と普及状況.シンポジウム「ポジティブリスト制度後の5年間」、日本物防疫協会、45-50.

Balsari, P., Herbst, A., Langenakens, J. (2015) : Advice for field crop sprayer adjustments. https://spise.julius-kuehn.de/dokumente/upload/f308a_spise-advice_05-2015.pdf (2016年4月12日閲覧).CAE技術者のための情報サイト(2019):振動特性を考慮した構造設計の考え方.http://jikosoft.com/cae/engineering/vibration07.htm(l 8月15日閲覧).

2019 年Clijmans, L., Ramon, H., Sas, P., Swevers, J.(2000b):Sprayer Boom Motion Part 2 Validation of the Model and Effect of Boom Vibration on Spray. Journal of Agricultural Engineering Research, 76(2), 121-128.

Clijmans L., Swevers J., De Baerdemaeker J., Ramon H.(2000a):Sprayer Boom Motion, Part 1: Derivation of the Mathematical Model using Experimental System Identification Theory. Journal of Agricultural Engineering Research,76(1), 61-69.

Cohen, J. (1988):Statistical power analysis for the behavioral sciences. Lawrence Erlbaum associates.

Deprez, K., Anthonis, J., Ramon, H., Van Brussel, H.( 2002 ): PM ‐ Power and Machinery Development of a Slow Active Suspension for Stabilizing the Roll of Spray Booms. Part 2 Controller Design. Biosystems Engineering, 81(3), 273-279.

Frost. A.R ( 1984 ): Simulation of an active spray boom suspension. Journal of Agricultural Engineering Research, 30, 313-325.

Frost. A.R(1987):A design procedure for twin universal link spray boom suspensions.

Journal of Agricultural Engineering Research, 37(3-4), 179-189.

Frost. A.R, O’Sullivan, J.A.(1986):Verification of a mathematical model for a passive spray boom suspension. Journal of Agricultural Engineering Research, 34(3), 245- 255.

Frost. A.R, O’Sullivan, J.A.(1988):Verification and use of a mathematical model of an active twin link boom suspension. Journal of Agricultural Engineering Research, 40(4), 259-274.

藤井良宜、竹内光悦、後藤智弘(2012):日本統計学会公式認定統計検定3 級対応データの分析.東京図書株式会社、東京、60.

藤田茂樹(2011):水稲用微粒剤Fの開発.シンポジウム「ポジティブリスト制度後の5年間」、日本植物防疫協会、51-57.

藤田俊一(2002):畑作等における地上液剤少量散布技術開発の現状.シンポジウム「農薬の新しい実践的利用技術」.日本植物防疫協会、27-39.

藤田俊一(2007):病害虫による農作物の経済的損失.シンポジウム「病害虫と雑草による影響を考える」.日本物防疫協会、1-14.

古畑徹(2017):農薬行政の現状と課題.植物防疫年刊2017、日本植物防疫協会、16.原令幸(2000):慣行散布の現状と問題点.シンポジウム「21 世紀の農薬散布技術の展開」.日本物防疫協会、6-11.

原令幸(2011):ブームスプレーヤ事故原因と今後の改良.農業機械学会北海道支部報51、 19-25.

原令幸、竹中秀行、野⼝伸、石井一暢(2006):ブームスプレーヤによる無⼈防除作業システムの開発.農業機械農機誌、68(2) 88〜93.

服部光雄(2011):残留農薬ポジティブリスト制度導入も伴って発生した農薬リスク評価上の課題と対応状況.シンポジウム「ポジティブリスト制度後の5年間」、日本植物防疫協会、11-18.

早川尚男(2020):Runge-Kutta法についてのノート.https://ocw.kyoto-u.ac.jp/ja/01- faculty-of-integrated-human-studies-jp/introduction-to- simulation/pdf/rk.pdf#search='%E3%83%AB%E3%83%B3%E3%82%B2%E3%82% AF%E3%83%83%E3%82%BF%E6%B3%95%E3%81%A8%E3%81%AF(' 15日閲覧).

2020 年9月ホクレン(2016):農薬のドリフト防⽌と適正使用.http://www.megumi.hokuren.or.jp/ files/library/25_File3.pdf(2016年7月5日閲覧).

星野敏明(2014):食料安全基本法.日本農薬学会誌、39(2)、195-201.

星野洋平、安藤恭平、鈴木聡一郎(2016):柔軟構造物用回転型アクティブ除振装置の動的 量子化器による低コスト高性能化.

https://www.jstage.jst.go.jp/article/transjsme/advpub/0/advpub_15-00652/_pdf/- char/ja(2020年9月12日閲覧).

今井正信(1962):最新防除機.株式会社新農林社、東京、106-107.

今泉忠、田村義保、中⻄寛子、美添泰⼈(2012):日本統計学会公式認定統計検定2 級対応統計学基礎.東京図書株式会社、東京、29.

ISO 14131(2005):Agricultural sprayers -Boom steadiness- Test methods.

ISO 16122-2(2015):Agricultural and forestry machinery - Inspection of sprayers in use – Part 2 Horizontal boom sprayers.

ISO 22763(2006):Equipment for crop protection -Sprayers- Demonstration track for field crop sprayers.

Kennes P., Ramon H., De Baerdemaeker J.(1999):Modelling the effect of passive vertical suspensions on the dynamic behaviour of sprayer booms. Journal of Agricultural Engineering Research, 72, 217-229.

Kennes P., Anthonis J., Ramon H.( 1998a): Modelling and Optimization of the Dynamic Behaviour of Sprayer Booms. IFAC Proceedings Volumes, 31(2), 321-325.

Kennes P., Vermeulen K., Clijmans L, Ramon H.(1998c):Comparison of Different Passive Horizontal Sprayer Boom Suspension Set-Ups, IFAC Proceedings Volumes, 31(12), 307-311 Kennes P., Vermeulen K., Ramon H.(1998b):Evaluation of a Non-Linear Finite Element Model to Simulate Vibrations of a Small Sized Sprayer Boom. IFAC Proceedings Volumes, 31(12), 295-299.

国際 連合食 糧 農業機関 ( 2020 ): 世 界の食 糧安全保障と栄養の現 状 . http://www.fao.org/publications/sofi/2020/en/(2020年9月12日閲覧).

久保拓弥(2012):データ解析のための統計モデリング入門.株式会社岩波書店、東京、 138-141.

Langenakens J, Ramon H, De Baerdemaeker J(1999):The Effects of Vertical Sprayer Boom Movements on the Uniformity of Spray Distribution. Journal of Agricultural Engineering Research, 74(3), 281-291.

Marchant, J.A., Frost, A.R.(1989):Simulation of the performance of state feedback controllers for an active spray boom suspension. Journal of Agricultural Engineering Research, 43, 77-91.

松原望、縄田和満、中井検裕(1994):統計学入門.財団法⼈東京大学出版会、東京、91.

三木豊、⼩嶋昭雄、藤巻雄一、金子均(1993):水田用ブームスプレーヤによる水稲病害虫の防除.北陸病害虫研究会報、41、45-51.

宮原佳彦(2003a):農薬散布時のドリフト防⽌対策.シンポジウム「防除と農薬をめぐる最近の話題」、日本物防疫協会、56-62.

宮原佳彦(2003b):農薬施用技術-地上散布技術について-.日本農薬学会誌 28、386-391.宮原佳彦(2007):防除機の現状と課題.シンポジウム「散布技術を考える」、日本植物防疫協会、8-21宮原佳彦(2017):農薬散布機と散布技術の現状と展望.植物防疫年刊2017、日本植物防 疫協会、76-77.

宮崎昌宏(1998):農薬散布技術.農薬散布技術編集委員会編、社団法⼈日本植物防疫協会、東京、104.

水上智道・吉田隆延・宮原佳彦・太田淳・森励輝・柴崎大樹・伊藤達夫・稲田隆則・田中保雄・徳田宏紀(2018):乗用管理機搭載型ブームスプレーヤの高剛性ブームの開発、 農業食料工学会誌 80(5);307-319.

水上智道、吉田隆延、田中庸之、宮原佳彦、伊藤達夫、稲田隆則、田中保雄、徳田宏紀、太田淳、柴崎大樹、森励輝(2016):乗用管理機型ブームスプレーヤの機体の垂直変位に起因するブーム垂直変位低減装置の開発、農業食料工学会誌 78(1)、54-63.

Moor A, Langenakens J, Vereecke E, Jaeken P, Lootens P, Vandecasteele P (2000): Image analysis of water sensitive paper as a tool for the evaluation of spray distribution of orchard sprayers. Aspects of Applied Biology, No.57, 329-341.

守谷茂雄(1998):農薬散布技術、農薬散布技術編集委員会編、社団法⼈日本植物防疫協会、東京、52.

中⻄洋介、浦池隆文,⼩林幸徳、星野洋平(2009):軽量型農薬散布機作業アームの安定化制御技術.農業環境工学関連学会2009年合同大会講演要旨集、CD-ROM.

中⻄洋介、浦池隆文、吉川毅、鈴木慎一、澤山一博(2010):大規模農業に向けた走行安定化機能を搭載した高 速 農作業機械の開 発 .

https://staff.aist.go.jp/t.kotoku/mechatronics/events/2010/AM1_nakanishi.pd(f年9月12日閲覧).

2020 Nation, H. J. (1982): The dynamic behaviour of field sprayer booms. Journal of Agricultural Engineering Research, 27(1), 61-70.

Nation, H. J. (1987a): The Design and Performance of a Gimbal-type Mounting for Sprayer Booms 1 Development Procedure. Journal of Agricultural Engineering Research, 36(4), 233-246.

Nation, H. J. (1987b): The Design and Performance of a Gimbal-type Mounting for Sprayer Booms 2. Optimization Model and Validation. Journal of Agricultural Engineering Research, 36(4), 247-260.

日本植物防疫協会(2010):飛散低減ノズルの防除効果等に関する調査結果.農薬飛散対策技術マニュアル、日本植物防疫協会, 23 農林水産 省 ( 2020a ) :日本の食料自 給 率 . https://www.maff.go.jp/j/zyukyu/zikyu_ritu/012.html(2020年9月12日閲覧).

農林水産省(2020b):平成30年度農薬の使用に伴う事故及び被害の発生状況について. https://www.maff.go.jp/j/press/syouan/nouyaku/200529.html(2020年9月14日閲覧).

O’Sullivan, J.A.(1986):Simulation of the behaviour of a spray boom with an active and passive pendulum suspension. Journal of Agricultural Engineering Research, 35(3), 157-173.

O’Sullivan, J.A.(1988):Verification of passive and active versions of a mathematical model of a pendulum spray boom suspension. Journal of Agricultural Engineering Research, 40(2), 89-101.

Ramon, H., Anthonis J., Moshou D., De Baerdemaeker J.(1998):Evaluation of a Cascade Compensator for Horizontal Vibrations of a Flexible Spray Boom. Journal of Agricultural Engineering Research,71(1), 81-92.

Ramon, H., De Baerdemaeker, J.(1996a): A modelling procedure for linearized motions of tree structured multibodies-2 Design of an active spray boom suspension on a spraying-machine. Computers & Structures, 59(2)、361-375.

Ramon, H., De Baerdemaeker, J., van Brussel, H.(1996b): Design of a cascade controller for a flexible spray boom. Mechanical Systems and Signal Processing, 10 (2)、197-210.

Ramon, H., Langenakens J.(1996c):Model-based improvement of spray distribution by optimal positioning of spray nozzles. Crop Protection 15(2), 153-158.

Ramon, H., Langenakens J.(1997):Spray Boom Motions and Spray Distribution: Part 1, Derivation of a Mathematical Relation. Journal of Agricultural Engineering Research, 66(1), 23-29.

佐藤禎稔(1992):トラクタ直装式スプレーヤのブーム高さ制御に関する研究.帯広畜産大学、93.

佐藤禎稔、宮本啓二、松田清明(1984):超音波のよる農業機械の地上高検出.帯大研報Ⅰ、3、281-286.

佐藤禎稔、宮本啓二、松田清明(2002):十勝地方の大規模畑作地帯における防除作業の実態調査.農作業研究、37(3)、153-160.

佐藤禎稔、宮本啓二、松田清明(1991):ブームスプレーヤの噴霧高さの実態.帯広畜産大学学術研究報告Ⅰ、17、289-297.

佐藤禎稔、宮本啓二、松田清明(1994):超音波センサによるブームスプレーヤの噴霧高さ制御(第 2報)噴霧高さ自動制御装置の開発.農業機械学会誌, 56(6), 59-67.

島田和彦(2017):植物防疫行政の現状と課題.植物防疫年刊2017、日本植物防疫協会、 12-15.

清水基滋(2007):水稲・畑作の少量散布技術の展開.シンポジウム「散布技術を考える」.日本物防疫協会、31-38.

高田一、永井健一、吉村卓也、成田吉弘、池田隆、吉沢正紹、⻘木繁、井上喜雄、木村康治(2009):振動学.社団法⼈日本機械学会、東京、7 田中彰一(1971):農薬要論.株式会社養賢堂、東京、 31.

梅田遼平、星野洋平、⼩林幸徳、江丸貴紀、中⻄洋介(2010):適応アクティブ制振ユニットの開発とブームスプレーヤへの適応.計測自動制御学会北海道支部学術講演会論文集 42nd、27-30 臼井善彦、宮原佳彦、水上智道、林和信、猪之奥康治、太田智彦、山田祐一、牧野英二、安食惠治、窪田陽介、中野和弘(2009):感水紙面に付着した液班の被覆面積率を迅速に算出する画像処理ソフト.http://www.naro.affrc.go.jp/project/results/laboratory/brain/2009/brain09-05.html (2016年3月15日閲覧).

Wegener J K, Rautmann D, Palyi B, Laszlo A (2014): Testing of weed seeking systems for spray trains - development of a test procedure. http://www.researchgate.net/publication/283291401(2015年12月25日閲覧).

八木宏典(2010):プロが教える農業のすべてがわかる本.株式会社ナツメ社、東京、227.山田剛史、杉澤武俊、村井潤一郎(2010a):Rによるやさしい統計学.株式会社オーム社、東京、85.

山田剛史・杉澤武俊・村井潤一郎(2010b):Rによるやさしい統計学.株式会社オーム社、東京、364-367.

湯浅一康(2014):特集 防除・管理作業用機械.農業食料工学会誌 76巻第 6号455 〜458

参考文献をもっと見る

全国の大学の
卒論・修論・学位論文

一発検索!

この論文の関連論文を見る