農業機械学会誌６３(5)：８０～85,2001
研究論文
RTK-GPSとＦＯＧを使用したほ場作業ロボット（第２紗
一一作業計画マップによるほ場作業の自律化
木瀬道夫*'・野口伸*'・石井一暢窯'・寺尾日出男*’
要
ﾋー
ロ
ロボットトラクタが通年でほ場作業を行うには，作業に応じて経路，走行速度，PTO，３点ピッチの操
作などを設定・変更しなくてはならない。このような軌道生成と作業計画の２つの問題を解決するため
に，経路情報のみならずＰＴＯのオン・オフ，変速段数などのロボットへのコマンド情報を含んだ，「作業
計画マップ」を考案した。
開発したシステムはナビゲーションセンサにRTK-GPSと光ファイバージャイロスコープ（FiberOp‐
ticalGyroscope；FOG）を採用した。無人ロータリ耕うん作業を行った結果，1.5ｍ/ｓの作業速度で目標
経路からの偏差が６cｍ（ｒｍ.s・値）で作業することができた。
キーワードユ作業計画マップ，（急場作業ロ宗ツト，RTK-GPS，ＦＯＧ
FieldMobileRobotnavigateｄｂｙＲＴＫ－ＧＰＳａｎｄＦＯＧ(Part２)＊
Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｏｐｅｒａｔｉｏｎｂｙａｐｐｌｙｉｎｇｎavigationmap-
ＭｉｃｈｉｏＫＩＳＥＭ，ＮｏｂｏｒｕＮＯＧＵＣＨＩ*'，ＫａｚｕｎｏｂｕｌＳＨＩＩ鑿１，ＨｉｄｅｏＴＥＲＡＯ*’
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ＡｎＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓｔｒａｃｔｏｒｔｈａｔｉｓａｂｌｅｔｏｕｔｉｌｉｚｅｆｏｒａｌｌｔｙｐｅｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎｓonficldsrequirestravel
inarelativelywidespeedrange,ａｎｄｈａｓｔｏｈａｖｅａｍｉｓｓｉｏｎｐｌａｎｎｅｒｔｈａｔｃｏｎｔｒｏｌｓＰＴＯ,transmis‐
sion,ａｎｄｅｎｇｉｎｅｓｐｅｅｄａｓｗｅｌｌａｓｐａｔｈｐｌａｎｎｅｎｌｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ,theNavigationmap,ｗｈｉｃｈｈａｓｎｏｔ
ｏｎｌｙｄｅｓｉｒｅｄｐａｔｈｂｕｔａｌｓｏｓｅｔｔｉｎｇｓｏｆＰＴＯ，transmission，enginespeed，ａｎｄｏｔｈｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｓａｓ
ｃｏｍｍａｎｄｓｔｏｔｈｅｔｒａｃｔｏｒｗａｓｉｎｖｅｎｔｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｗｏｒｋｏｕｔｂｏｔｈｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｌａｎｎｉｎｇ
ａｎｄｐａｔｈｃｏｎｔｒｏＬ
ＴｈｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｓｖｓｔｅｍａｄｏｐｔｅｄａｎＲＴＫ－ＧＰＳａｎｄａＦＯＧａｓｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒｓｌｔｃｏｕｌｄ
ａｕtonomouslyperformrotarytillａｇｅｗｉｔｈ６ｃｍｅｒｒｏｒｆｒｏｍｓｃｈｅｄｕｌｅｄｐａｔｈａｔＬ５ｍ/ｓｂｙａｐｐｌｙｉｎｇ
ｔｈｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｍａｐ．
［Keywords］Navigationmap,autonomoustractorRTK-GPS,ＦＯＧ
》畑
Ｉ緒
本研究は畑作・水田作・粗飼料生産におけるすべての
トラクタ作業に対応できる汎用性の高いほ場作業ロボッ
トの開発が最終目的である。既に農用移動ロボットの研
＊2000年４月第59回農業機械学会年次大会（新潟大学）にて
－部講演
＊ｌ会員，北海道大学大学院農学研究科（〒060-8589札幌市北区北
９条西９丁目TELOll-706-3884）
GraduateSchoolofAgriculture,ＨｏｋｋａｉｄｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Kita‐
９，Nishi-9,Kita-ku,Sapporo,Japan’060-8589
究開発は国内外を問わず盛んに行われてきた。幾つか例
を挙げると，行本らｎによる耕うんロボットの開発，井
上ら2)によるＧＰＳとジャイロのセンサフュージョン，
長坂ら3)による自動走行田植機の開発などがある。行本
らの耕うんロボットはナビゲーションセンサに自動追尾
式トータルステーションと地磁気方位センサを用いて，
矩形区画のほ場をロータリ耕うんするものであり，ほ場
の区画データをロボットに与えることによって自ら経路
計画を行い，往復耕と回り耕を行うシステムである。こ
れらの作業を0.5ｍ/ｓの走行速度，目標経路に対して５
木瀬・野口・石ﾌﾟ|:・寺尾：ＲＴＫ－ＧＰＳとＦＯＧを使用したほ場作業ロボット（第２報）
８１
cｍ以下の誤差で走行できる自律走行システムである＝
井上らのシステムはＤＧＰＳと光ファイバージャイロの
霞測データにカルマンフィルタを通11]してil1ll位精度の向
上を図り，目標経路に対して１０ｃｍ以下の誤差でロータ
リ圧復耕を実現している。反坂らはＲＴＫ－ＧＰＳとＦＯＧ
を航法センサにH1い，水田というiilI進性の維持が困難で
あるほ場において．目標直線経路からの偏差が10ｃｍ以
下と高い直進'性を有した'二|動走行''''1111機を開発した。こ
の他にもマシンビジョンによる作物列追従')や，草地
における自動走行車両の開発月〕などの試みがなされてい
反｜］ｌＬｌｒＭｌ業システム概略図
ＦｉｇⅢＳｃｈｅｍ〔IticdiagriII1］ｏｆｔｈｅｒｏ１)oｔｓｙｓｔｅｍ
る戸
しかしこれらのロボット・目(11走行ZlrlTliiはいずれもあ
度（最大，もしくは手釛設定値の２段階)．ＰＴＯのオ
る特定の作業を対象に開発されたものであり，このまま
ン・オフ，ブレーキのオン・オフがコンピュータでコン
他の作業に転用することは困難である。例えばロータリ
耕うんは区画を塗りつぶせばどのような径路を走行しよ
うとも基本的に自由であるが，薬剤散布作業など作物列
が存在する作業では作物列によって走行経路が制限され
トロール可能である。またこれらの制御項目はすべて観
測でき，その他にミッション油圧異常の警告，燃料が
13％以下になると残量警告を発することができる≦さら
に安全対策として車体外部にエンジン非常停止ボタンを
る．目標経路の生成のみならず，走行速度，３点リンク
配し，またリモコンでもエンジンを停止することができ
ヒッチやＰＴＯの操作も作業に合わせて設定・変更する
る。これらの機能はトラクタに搭載された車両コント
必要があり，耕うんロボットをそのまま薬剤散布作業に
ローラが制御する。ll1l1hiコントローラはCAN-BCS'に
適用することはできない。逆にマシンビジョンを用いた
よって外部機器と通信されるため，制御コンピュータだ
ナビゲーションシステムを作物ﾀﾞ|]のない耕うんや播種な
けでなく，他のＥＣＵによっても制御することができる。
どの作業に適用できないことは｢lIU1である。
２．航法センサ
そこで本研究は作業の種類ごとに［|標経路や変速段
ＲＴＫ－ＧＰＳには()株）トリンブル製卯1ｓ750を採用した。
数などの情報を持つ，「作業計山マップ」をGIS〔;)によっ
MS750の計il1ll精度は２ｃｍ、サンプリング周波数は２０
て作成することによって，軌道と|｛成と作業司I11Llの２つの
Ｈｚである。ＲＴＫ－ＧＰＳで取得したデータは，緯度，経
問題を解決することを試みた。’二1標経路を点列を１１]いて
度シ位置データの質（得られた解がＦＩＸ解（リアルタイ
表現し，それぞれの点に変速段数や３点リンクヒッチ，
ムキネマティックiH'|位による解）かどうかを表わす)，走
ＰＴＯ操作などを属'性として付加することで，作業計画
行速度である。
マップの変更によって様々な作業を行うことを可能にし
ＧＰＳから得られた位置情報はWGS-848)系の緯度・
た。さらに目標経路が点列で構成されていることから，
経度で表されるため，恒両制御に利用するためにはこれ
曲がった経路を表現することも可能である。これによ
らを距離系座標に変換する必要がある。本研究では緯
り，矩形ほ場以外での作業や格納Ｉ１ｌｉ－Ｉま場間の移動など
度・経度座標をＮＩＭＡ（NationallmageryandMapp‐
任意経路の走行も可能となる。また播種時の走行軌跡を
ingAgency）によって定義されたＣＴＭ（Universal
次回以降の目標経路とすることによって，さらに精度の
TransverseMercalorGrid)ﾖ)に変換することで、単位
高い自律走行も実現できる。本研究では開発したシステ
によって：表現された絶対座標を得た。ＵＴＭではメルカ
ムのアルゴリズムと無人耕うん作業の結果について報告
トル図法に基づいて平而に投影された世界地図を，緯度
方向に８度経度方向に６度のグリッドに分割し，それ
する。
Ⅱ自律作業システム
ぞれのグリッド『'１位で座標変換を行う。
車両方位の計il1llにはＦＯＧ（JAE,JG-35FD）を採用し
１．システム構成
た。JG35-FDは時'''1ドリフト(15./h，0.01二の分解能で
図１に本研究で構築した自律作業システムの概略を示
車両の相対方位を計il1'|することができる。
した。自律作業システムはロボットトラクタ，航法セン
またＧＰＳアンテナをキャビンヒ部に取りつけたこと
サであるＲＴＫ－ＧＰＳとＦＯＧ，傾斜lWi正用の姿勢角計測
からＧＰＳデータの傾斜補正を行う必要かある'''１唇この
センサIMC，さらにこれらを統括する制御コンピュー
ため姿勢角装置IＭＵ（JAEJCS-7401A）をキャビン内
タによって構成されるｃ
部に装着したｃ
ロボットトラクタは市販車（(株)クボタＭＤ７７）を
ベースに(株)クポタがロボット車ITIji用に改造を加えたも
ｌｌｌ作業計画マップとロボット制御アルゴリズム
のである。制御項目として，操舵，ｉiii進・停止・後退の
１．作業計画マップの構成
切り替え，変速，３点リンクヒッチの昇降，スロットル開
図２に作業計画マップの,概念図を示した。作業計画
農業機械学会誌第６３巻第５号（2001）
8２
ピゲーションポイント
●
codeの内■
●
３
“
区間
作 巣区間
７
ラＴｎＰｌＵ【
PTOPTOのオン･オフ
０
声蓮田使月ﾖ声迺■
４
●
■
鶴彊瀞認）
蹄
、
作栗状皿
(作乗中,
行程番号ﾎﾟｲﾝﾄｶ咽する行租の缶 号
エンジン回転数丘大値か手動放定ｌＥ
--111鶏:詩
０
●
作乗状伍
個
●
［・］ハごａｐｑＨ
名三一一コ
●
●
●
43.0748
項目脱明
ＩＦ
ｏｒ
●
●
43.075
／:； =OIA,/゜",,c･血,）
（ら
ロ
●
IDngtudc３点ﾘンクヒツチピッチの上下位矼
ナビゲーションマップ
43.0742
図２作業計画マップ概念図
Fｉｇ２ＣｏｎｃｅｐｔｏｆＮａｖｉｇａｔｉｏｎｍａｐ
マップは３次元ユークリッド空間Ｅ３の部分集合Ｑとし
て定義される。
Ｑ＝{助|(CieE3,0＜i＜｣v｝（１）
43.074
141.3352141.3356141.336l4L3364
Longituder］
図３耕うん作業の作業計画マップ
Fig3ANavigationmapforautonomousrotarvtillage
ただしCUi＝(JaA,Jwzj,ＣＯ`ei）は緯度，経度，コードを
要素とする点であり，またＮはその個数である。
コードは６４ビット整数で表わされる。コードには図
中の表に示される６種類のデータがビット単位で記号化
されている。･作業状態，行程番号といった作業内容に関
センサフュージョン初期化
一一
する情報は旋回位置の検出と作業計画マップの抽出に用
いられている。またスロットル開度,変速段，ＰＴＯ，３点
作業計画マップ抽出’
二可云壹扇下＝
計測
ピッチはロボットへの動作命令を表わし作業に応じて
これらを設定・変更することで多様な作業に対応でき
車両 停止
る。
作業計画マップの生成法は２つの方法がある。一つは
ＧＩＳソフトウェアを用いる手法である。これはほ場に作
業幅に応じて平行な経路をコンピュータ上で生成するこ
とによって行う。本手法は耕うん，施肥，播種・移植な
Ｙｅｓ
方．操
絶対
もう一つは実際の走行軌跡を目標経路とする方法であ
る。播種以降の作業は播種時の軌跡を記録して作業計画
Ｃｌｏｓｅ
CIosegtPoint
ロボットを使用する場合にも有効である。
れるナビゲーションポイントのコードの作業状態データ
ｺード の
NＣ
亟瘤
の
の検索
ことができる。また播種を有人で行い，その後の作業に
ぞれの行程の始点から７ｍ，終点から７ｍの部分に含ま
舵
幽祠
マップとすることで，さらに精度の高い目標経路を得る
耕うん作業である。本図からも明らかなように，作業計
画マップには旋回のための目標経路が存在しない。それ
NＣ
両
両停止中？
車両莞 進
どの目標経路があらかじめ存在しない作業時に使う。
図３に耕うん作業用に生成した作業計画マップを示し
た。一番右が第一経路であり，全部で４行程のロータリ
し晦職 乢螂
ＲＸ？
２．作業計画マップの生成
Ｔ了う>』(２
行程終了？
Ｓ
#塑」
、ＮＣ
旋回？
ＮＣ
廻旦塗ｴｰﾄﾞｰﾏ扇
行程終了？
には旋回を表わすフラグが記号化されており，この旋回
フラグを復号したときロボットは旋回ルーチンに移行す
る。本作業計画マップは自作したＧＩＳソフトウェアに
図４マップベースガイダンスのフローチャート
よって生成した。これは第１行程の始点と終点を与える
後，外部I/Oスイッチの合図によりロボットは発進す
ことによって，その経路に等間隔で平行な経路を生成す
る。ロボット発進後すぐにセンサフュージョンのための
ることができる．
初期化を行う。これは本研究がRTK-GPSとＦＯＧのセ
Ｆｉｇ４Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｍａｐｂａｓｅｇｕｉｄａｎｃｅ
３．自律作業アルゴリズム
ンサフュージョンによって絶対方位を算出しているため
図４に本システムによる自律作業のフローチャートを
である。この手法については第１報で既述した。次にこ
示した。作業計画マップや作業内容の初期設定を行った
れから作業する行程の作業計画マップを，全行程作業計
木瀬・野口・石井・寺尾：RTK-GPSとＦＯＧを使用したほ場作業ロボット（第２報）
画マップから抽出する。その後制御ルーチンに移行す
る。ＲＴＫ－ＧＰＳとＦＯＧによって車両位置と相対方位を
計測する。このときRTK-GPSから高精度測位を表わす
F'Ｘ解が得られなければ、ロボットはＦ,Ｘ解が得られ
るまで作業を停止する。Ｆ,Ｘ解が得られれば車両の絶対
方位を算出し，後述の方法により目標操舵角を決定，操
舵を行う。次に作業計画マップＱの巾から現在位置に最
も近いナビゲーションポイント（C1osestPoint）を:検索
する。そのナビゲーションポイントのコードを復号し
復号されたデータに基づいて変速段数，３点リンクの操
作などロボットの動作を決定する。さらに現行程の終端
位置に到達したかどうかを作業状態フラグによって
チェックする。現行程の終了ならば，総行程数と比較し
て全行程を完了したかどうかを調べる。次行程のある場
合は旋回動作に，全行程を完了した場合はロボットは停
止，作業を終了する。
8３
１Ｖ
“芒1={⑪ｻﾞ|艸（|`Uﾄﾞｰﾜ||ルザニQ鑿,`J津`･（;'｝（４）
ただし１．||はベクトルのノルムを表わす。
すると閉空間［u)ａ,Ｃｕ団は以下の式で表わされる。
［CJ8,,⑩82]＝{ごﾋｰｽ①8,＋(１－ｽ)①＆’
０ニスニＬｒＥＥ２｝（５）
ここでとは①:]と①:2問の内分点を表わす。以上から横
方向偏差ｄは以下の式で求められる。
α=ｍｉｎ｛|ﾋｰﾜ||｝（６）
ｋｊｆｕ,`jf糊］
２）方位偏差
方位偏差△①はＨ標方位と車両の絶対方位の差で定義
され
△｡＝｡－の‘（７）
で与えられる。よって△のを得るためにはまずロボット
の目標方位の。を求めなくてはならない。今作業計画
マップの方向が①：→LUZ2にあると仮定する。式(6)を満
４.ステアリングコントローラ
車両の操舵制御において、操舵角を目標径路に対する
車両の横方向偏差と方位偏差の関数として表わすことが
一般的であるⅡ)。以下に本研究における横方向偏差と方
位偏差の定義とその算出アルゴリズムについて記述す
る。
たすどをこ'…とし，さらに制御パラメータとなる前方
注視距離Ｌをある既知量として導入して，以下の２式を
満たすナビゲーションポイント①漣Ｑ＊から検索する。
Ｌ,＝||⑳t懲一`…||＋±||②ﾅｰ⑳Ｍ|≦し(8)
ｊ妄｡＋Ｉ
Ｌ２=ⅢＨ〃"J'十螢||`０Ｍき,|ごＬ（９）
１）横方向偏差
先に定義したナビゲーションポイント①,から，コー
ド（code『）を省いた⑩ヅー(ｌａｌｉ,/０，町）をfLl定義し２次元
ユークリッド空間Ｅ２の部分集合である作業計画マップ
Ｑ＊を以下のように定義する。
Ｑ拳＝(①了①？＝E`'０＜i＜』V｝（２）
図５にステアリングコントローラのアルゴリズムを示
した。本図はRTK-GPSによるＵＴＭ座標系であり，Ｙ
軸方向が北を指している。のはＹ軸に対するロボットの
絶対方位，｡‘は目標方位，そして。，△｡がそれぞれ本
研究で定義する横方向偏差と方位偏差である。
現在のロボットの位置ベクトルを刀ＥＥ２とすると，刀
からＱ案の中の最も近い点u）:!と次に近い点CUZ2は以下
のように求められる。
⑭t,＝(のﾌﾞ'mli,(|,"r-刀||地にQ鯵｝（３）
ｉ＝１
ノーＣ２＋l
すると２点LUjfとＬｕハを結ぶ線分｣この位置ベクトルＥの
動く範囲は，以下の式で表わされるＥ２の部分空間三と
なる。
己＝{ＥｌｆＥ圧,ﾋﾞｰｽＣｕ汗(１－１ｍ向,’０ニス≦l）（1O
ここで△Ｌ＝Ｌ－Ｌｌとおくと，以下の式を満たすベクト
ル員二二が，前方注視距離Ｌを考慮した目標点である。
｜晶一Lqj11|＝△Ｌ（11）
したがって、’三|標方位のばば，
…=(荒告f」噸
…蔦-((詣芋｝’Ⅷ
ただし。'はＹ軸方向の単位ベクトルである。
以上から方位偏差“は式(7)によって求めることがで
きる。
３）操舵角
操舵角６は横方lt1Iliiii差αと方位偏差△○を用いて以下
Ｎｏｎｈ
の式によって決定される。
ｙ
６＝α,。＋ＱｇＡｄ（M)
ここで，α”α2は制御ゲインである。Ｌ，α,，α2を走行
ＯＰｍＩ[MｍｎｎｂＤＴ
速度別に適したルックアップテーブルを用意すること
で，様々な作業速度に対応できるようにした。今回は1.5
ｍ/ｓ（作業中）と0.2ｍ/ｓ（旋回後の幅寄せ）の２つの走
Ｘ
図５ステアリングコントローラのアルゴリズム
Ｆｉｇ．５Algorithmofthestceringcontroller
行速度に対して，それぞれ，Ｌ，α,，α2の組を用意した。
これらの値は走行試験によって試行錯誤的に決定した。
本手法は従来の手法とは異なり，逐次目標点を更新す
農業機械学会誌第６３巻第５号（2001）
8４
６
43.0748
step２
Stepl
43.0746
￣
｡
：：０００：０：：。００：：。０６８，８
ユ）
で
己
圖43.07“
43.0742
43.074
141.3354141.3358l413362
Longitude[｡］
図７耕うん作業走行軌跡
ｍ
『ノ
Ⅶ
ホ‐ｌＩ－－Ｉ－土
７
這且ご●揖盟〕ご旨⑪ト曰Ｕ
…．………………’ｉ
ｓ且つ：８つ：庭
step３
￣
Fig7Aguidancetrajectoryofautonomousrotarv
tillage
図６旋回アルゴリズム
Ｆｉｇ６Ｔｕｒｎｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ
５．旋回アルゴリズム
図６に旋回アルゴリズムを示した。本手法は切り返し
■■
左旋回の場合を示している。旋回アルゴリズムは以下の
００
動作を有した前進と後退を併用した方式であり，本図は
－００
る。
５０５２１０１２
目標経路が直線でなくても操舵角を計算することができ
・｝』Ｃ■□唾ｃ一℃８霞［員］【『。旨』シロつ一旬』。】３
ることによって目標方位を修正しながら走行するため，
’八
－－￣
＝＝
￣
ニーニー:--ノミ-.--
し､_ﾉＪｖ~ｖ､ヘヘ/'二Ｖ〕、ハニヱZ二一三三
、
＿＝当＝
－￣－－－
/、囚一へ_＝竜一三
～－－'－－－、■'==
ニーーヱ庁一一一一
ＯＩＯ２０３０４０
５０６０７０
T1avﾋﾞltinlC[sec］
３つのステップで構成される。
１）旋回速度まで減速し，７ｍ戒進したあと最大舵角
￣
一一一
図８自律耕うん作業|}寺の横方向偏差と方位偏差
Ｆｉｇ．８ＡＩａｔｃｒａｌｄｅｖｉａｔｉｏｎａｎｄａｈｅａｄｉｎｇｅｒrｏｒｉｎ
で車両方位が90度変化するまで左旋回する。
ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｒｏｔａｒｙｔｉｌｌａｇｅ
２）以下の式で計算される距離後進する。
ｕD
６＝２γ－２(）
ここでγはステップ１）で観ｉｌ１１ｌされる実際の旋回半径,ｚｃ
PTOのオン・オフが作業計画通りに動作し，作業計画
は行程幅である。
マップの有効性が確認できた。
３）最大舵角で車両方位が90度変化するまで左旋回
する。
以上の３ステップで旋回行程は完了し，ｌ）と３）の旋
図８は第３行程における旋回終了直後からの横方向偏
差と方位偏差の推移である。横軸が走行時間，縦軸が偏
差であり，着色部分は作業中であることを表わす。旋回
回半径が等しければ理論上は旋回終了位置が次行程の目
終了直後の偏差は］８ｃｍと大きい。この偏差は作業を開
標経路上の点となる。本方式では実際の旋回半径を再計
始する７ｍ地点までに完全には収束せず，作業開始地点
算し，後退距離を路面変化に応じて修正している。これ
で８ｃｍの偏差が存在した。しかしその後は偏差が収束
により，傾斜や路面状態による最小旋回半径の空間的変
し安定して走行できた。また車両方位偏差は旋回終了
化を補籔債できる。さらに作業終了から７ｍ直進する間に
後100.と大きかったが，作業中のｒ,、.s・値は1.0゜と
目標経路に対してフィードバック制御により幅寄せを行
なった。以上のことから作業中の直進'性は維持できたこ
う。
とがわかった。
１Ｖ自律作業試験
表ｌに各行程の走行精度を示した。一番左の値が目標
経路に対する車両の横方向偏差のr､、.s・値，２列目がそ
北海道大学農学部附属農場において，図３で示した作
の最大値，３列目が目標経路に対する車両の方位偏差の
業計画マップを適用した無人ロータリ耕うん作業を行っ
ｒｍ.s､値を表わしている。これらは旋回後7ｍを除いた
た。その作業軌跡を図７に示した。このとき設定走行速
作業中の値を用いて算出した。横方向偏差に関してどの
度は汀作業中が1.5ｍ/s，旋回中が0.2ｍ/ｓとし，これら
行程もｒｍ.s・で８ｃｍ以下の偏差で走行した。これは従
の速度変更は作業計画マップに基づく変速と機関回転数
来の有人耕うん作業と比較しても遜色ない精度である。
の制御によって実現される。本図から的確な位置で旋回
方位偏差に関してもｒｍｓ・で20.以下で走行することが
を行ったことが分かる。また変速や作業機の昇降，
でき，高い直進性を得た。しかし横方向偏差の最大値は
木瀬・野口・石井・寺尾：RTK-GPSとＦＯＧを使用したほ場作業ロボット（第２報）
表ｌ自律耕うん作業走行結果
路からの偏差がr・ｍｓ・値６ｃｍと高い直進'性を得た。し
ＴａｂｌｅｌＲｅｓｕｌｔｓｏＩａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｒｏｔarytillage
Ｐａｔｈ＃
ｒｎＬｓ､of
mteral
deviation
に、。
ｈｃａｄｉｎｇｅｒｒｏｒ
［cｍ］
●●●●
Ｉ１１１
1５
ｒ]
２００９
１１１
８７，
６
ｒｍ.s,ｏｆ
２４８５
１２３４
Ｔｏｔａｌ
Ｍａｘｉｍｌｌｍ
ｌａｔｃｒｍｌ
ｄｅｖｉａｔｉｏｎ
8５
1.3
かし旋回終了後の偏差が大きく，作業開始までにこの偏
差を収束させることができなかった。この問題を解決す
るには，オンラインで幅寄せ経路を生成するといった新
たな旋回法，’幅寄せ法を考案する必要がある。
参考文献
]）Yukumoto，０，１１atsuo，Ｙ､：Navigationtechnologyfor
tillingrob()1s，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆｍｏｂｉｌｅｌｎｔ､ｓｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎ
ｉｌｇｒｉｃｕｌｕＩｒＫＩＩＢｕｓ－ｓｙｓｌｅｍＬＢＳａｎｄＰＡ,59-94,1997
2）井上慶一，大塚寛治，杉本光穂，村上則幸，黎文：自律
すべて作業開始地点で記録されたものであり．図８で明
らかとなった旋回とその後の幅寄せの精度の問題を裏づ
ける結果がここでも得られた。
本試験はロータリ耕うん作業の速度としては速い１．５
ｍ/ｓに設定した。これは本システムが耕うん以外の農作
業にも応用できる可能性を示すものである。
Ｖ摘要
本研究は畑作・水田作・粗飼料生産作業におけるすべ
てのトラクタ作業に対応できる汎用性の高いほ場作業ロ
ボットシステムの開発を最終目的としたＣ
ｌ）航法センサとしてＲＴＫ－ＧＰＳとＦＯＧを用いた。
また供試ロボットトラクタはほとんどの機能をコン
ピュータで制御することができる。
２）￣作業計iiliiマップ」と呼ぶ||標経路や変速段数な
どの情報を持つ作業マップをＧＩＳによって作成した。こ
のシステムによって異なった作業に対しても対応できる
と考えられる。
３）作業計画マップは緯度，経度，コードを要素とす
るナビゲーションポイントの集合で構成される。コード
には各ナビゲーションポイントにおけるエンジン回転
数，変速段，PTO，ピッチ操作といったロボットへの動
作命令や，行程番号などの作業内容に関する情報が記号
化されている。
４）構築したシステムの検証実験を行った。ロータリ
耕うん作業を行った結果、1.5ｍ/ｓの作業速度で目標経
走行のためのＧＰＳとジャイロのカルマンフィルタによるセ
ンサフユージヨン技術（第１報)，農機誌６１(4),103-114，
’９９９
３）長坂善禎，谷脇篝，大谷隆二，飯田一人，佐々木泰弘：自
動走行田械機の開発（第１報)，農機誌６１(6),179-186,1999
4）Ｐinto,Ｆ､,Reid,LHeadingang]eandoffsetdetermina‐
ｌｉｏｎｕｓｉｎｇＩ〕ｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｌｌｔａＩ１ａｌｙｓｉｓ，１９９８America】１
SocietvofAgriculluralEngineersMeeting，PaperＮｏ．
983113,1998
5）木瀬道夫，野l」伸，石)'二‐暢，寺尾日出男：ＤＧＰＳを利用
した農用移動ロボットのナビゲーション，農機誌62(6),１４５－
１５３，２０００
６）碓井照子：ＧＩＳの現状と農学の課題，システム農学会誌１６
(2),89-96,2000
７）FreimaI1n，Ｒ､：AutonavigationandlmpIememtCont‐
ｒｏｌｌｅｄＰｒｏｃｅｓｓＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｎｌＳＯ－ＣＡＮＢａｓｉｓ，Ｐｒｏｃｅｅｄ－
ｉｎｇｓｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＦａｒｍCommllnicationwithLBS,65-87.
2000
８）NationallmageryandMappingAgency（ＮＩＭＡ)：Ｄｅ
ｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＤｅｆｅｎｓｅＷｏｒｌｄＧｅｏｄｅｔicSysteml984,ＮＩＭＡ
ＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔＴＲ８３５０２ＴｈｉｒｄＥｄｉｔｉｏｎ,２０００
９）DefenseMapl)ingAgency(ＤＭＡ)：TheuI1iversalgrids：
Universa］TransverseMercatorにＴＭ）andUniversal
PolarStereographic（UPSLDMATechnicalManual
DMATM8358.2,1989
10）水島晃，野口伸，石井一暢，寺尾日出男；自律走行Zli両
のＧＰＳ位置計測に関わる傾斜補正，農機誌62(4),146-153,
2000
11）行本修，松尾1湯介，野口伸，鈴木正肚：耕うんロボット
システムの開発，農業機械学会誌，６０(4),29-36,1998
（原稿受理：２００１年６月１日・質問期限：2001年１１月３０
日）
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