水田除草

水田除草に興味を持ち「ブラシローラー型水田除草ロボット」の試作と実験を行っています。   農業経験の無い素人の私が見聞きした田圃の話も書いてみます。

RTK-GPS

条に対して45度

除草試験のため、ラジコン操作をしていると稲列(条)に沿って起伏があるように感じることがあります。 条に沿って残草が見られる所もあります。 目視で走らせる以上、稲列(条)がたよりですから、往路復路の間に走行していない場所があるからかも知れません。

一方で田植え機等の走行跡が轍状になっている可能性を考えれば、稲列(条)に対して平行または直角に走行するだけでなく、斜めに走らせての除草試験もしてみたいと思います。 斜めの場合、目視でムラ無く走らせることが困難なので、自律走行が必須条件です。

ブラシローラーと言え、旋回場所では稲のダメージが認められます。 ブラシローラーを前にして走行する方が安定しますが、逆向きにも走れますからスイッチバックによって稲に対するダメージを抑えられるように思います。 

RTK-GPSの自律走行試験を行いながら、下図のように条に対して45度斜めに除草していみたいと考えています。

45deg
 
条に沿って走る機会が少ない方が、株元の除草効果が高まるように思います。

週に2回の除草であれば、1回目を上図のように除草し、2回目は上図に対して直角方向に除草するという具合に交互に走行すれば、もう少し除草効果が高まるのではないかと期待しています。




ブログ「水田除草」はブラシローラー型水田除草ロボット開発に挑戦しています。



この記事は「攻めの農林水産業の実現に向けた革新的技術緊急展開事業(うち産学の英知を結集した革新的な技術体系の確立)」に採択された「秋田式水田ロボット除草機の実用化と実証試験」に係る活動又は成果についてお知らせしています。


 
 

2015 自律走行試験 2

 用水の供給が止まり、田んぼで実験が出来なくなったこともあり、圃場での自律走行試験を終了しました。 現在は自律走行車を作って実験を行っています。

安定したRTK-GPS測位が必要で、出来るだけ凸凹の少ない周囲が開けた場所を探し、広い緑地の中にある野球練習場の内野で実験を行っています。 子供を乗せて走行可能なRCカーを改造して自律走行車を作りました。

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ラジコン受信部にRCサーボ入力信号を見つけられず、結局モーターと減速機以外の制御回路は全て置き換えることにしました。 ハンドルの舵角を検出するセンサーも追加しました。 付加が軽いせいか速過ぎるため、調速回路(キット)も追加です。

自前の基準局(Base)をセカンドベースに設置し、自律走行車に搭載した移動極(Rover)とRTK-GPSを行います。

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この日は、最初の自律走行試験でしたが、予定した走行経路を走らず、次回に向けて修正が必要です。 走行ベクトルを次々と更新して進む部分にバグがあるようです。

田んぼでの実験と違い、機材が軽くて持ち運びが容易です。 水濡れの心配も少なく、実験が容易になりました。 日程の都合で困難だったとは言え、最初からこのような方法を考えるべきだったと思います。



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2015 自律走行試験 1

 遅れていた自律走行試験の様子を紹介します。

自律走行は東京海洋大学の高須先生を初めとする皆さんが、オープンソースで公開している測位系高精度解析ソフトウェア群であるRTKLIBを使わせていただきました。 優れたソフトウェアを公開してくれている皆様に感謝申し上げます。

除草ロボットに組み込むために Raspberry Pi B+ 上でRTKLIBをコンパイルし、RTKLIBの一部でCUI環境で使うリアルタイム測位ソフトである RTKRCV を使っています。 Raspberry Pi の使い方について秋田県産業技術センターの技術指導を受けて実現しています。 ありがとうございます。

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デッキの上に立てた三脚に1周波GPSアンテナを設置し、圃場の近くに基準点となる1周波GPSアンテナを設置(固定)して、無線(ZigBee)で除草ロボットの Raspberry Pi にデータを送っています。 2つのアンテナと受信機から送られるデータを基にRTKRCVが1周波のRTK-GPS(リアルタイムキネマティックGPS測量)を実現しています。 測位精度は数cmと言われています。

IMG_6741-1

まだまだ、制御定数の調整などが必要ですが、除草ロボットを構成する基本的な技術が揃ったと考えています。


 
予定を大幅に遅れてしまった為、走行試験圃場表面の土が硬く雑草があってブラシローラーによる推進力が不足して速度低下と旋回半径拡大が認められます。

この先は試験圃場での試験は困難と考え、別途試験方法を検討しています。

自律走行試験の日程遅延により、多くの皆さんにご迷惑をお掛けしていることを、お詫び申し上げます。

写真と動画は秋田県立大学の保田先生に提供していただきました。 ありがとうございます。

 

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展示 松風祭

毎年、秋田県立大学 秋田キャンパスで行われる「松風祭」(しょうふうさい)に、ロボット除草機の試作機を展示しました。

今年の日程は以下の通りでした。

10月18日(土),19日(日)
AM10:00〜
秋田県立大学 秋田キャンパス

フィールド教育研究センターの展示の一部としての参加です。

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私は日曜日に出掛けましたが、お天気にも恵まれ、無料で配られたお餅や学生さん手作りの焼きうどん、焼きそばを食べたり、カヌー試乗の様子を見ながら、のんびり過ごしてきました。

試作機の前で足を止め、ブラシに触れて行かれる方も多く、時折電源を入れてブラシを回転させてご覧いただきました。
「どうやって進行方向を変えるのか?」と言う質問には、4つのブラシローラーが、少しづつ異なる速度で回転する様子をご覧いただくと納得してくれます。 プロポを手渡すと、右に左にステアリングを回して、確かめてくれます。

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お天気が良いので、奥の駐車場でRTK−GPSの実験も出来ました。
勿論、撤収のお手伝いをして帰宅しました。

ご来場の皆さん、ありがとうございます。
スタッフの皆さん、お疲れ様でした。


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RTK-GPSを搭載して走行試験

 ロボット除草機のノイズや振動の影響を確かめるために、機材を載せて走行しました。 GPS受信機や基準局との交信、測位精度に対する影響は小さいようで、ホッとしました。

以前、このブログの記事にコメントを頂いた神戸大学の井澗様を訪問し、いろいろ教えてもらった上に1周波RTK-GPSの機材をお借りすることが出来ました。 コストを抑えたロボット除草機自律走行実現の可能性が高いと感じています。

詳しくは以下のブログをご覧ください。
GPS-Lab
http://keikilabgps.blog120.fc2.com/


DSC00653-1

自前の基準局を使うので、思う存分使えると思います。 低コストと引き換えに少々の手間も必要なのですが、工夫して実用的な機材に作り上げたいと思います。

DSC00654-1

今回の実験では、写真右上の車のルーフに基準局を置いています。

実験の前後に移動局を所定の位置に置いて測位結果を確認したところ、いずれも直径2cm程度の円内におさまっていました。

下図は、走行経路をプロットした図です。 クネクネと曲がって走行していますが、自律走行を実現すれば綺麗な平行線を引いてくれると思います。

140801fig2

下は、終了間際に撮影した動画です。




本格的に自律走行に取り組むのは来年度なのですが、事前調査と方針決定の為の実験です。
「ラジコンで良いから早く完成させてくれ!」と言う方も多いのですが、予定した調査ですからご容赦ください。



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