Kobe
University Repository : Kernel
Title
田植機の操向制御(第1報) : 苗の電気抵抗の測定と接触型
苗検出機構
Author(s)
川村, 恒夫 / 西村, 功 / 岡本, 嗣男 / 星沢, 明
Citation
神戸大学農学部研究報告, 14(1): 165-170
Issue date
1980
Resource Type
Departmental Bulletin Paper / 紀要論文
Resource Version
publisher
URL
http://www.lib.kobe-u.ac.jp/handle_kernel/81006446
Create Date: 2015-02-01
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田 植 機 の 操 向 制 御 ( 第 1報〉
一苗の電気抵抗の測定と接触型苗検出機構川村恒夫九西村
功*・岡本嗣男*・星沢
明料
(昭和5
4年 8月1
0日受理)
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川 村 恒 夫 ・西村
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トラクタ ， 田植機，自脱型コンパイン等の農業機械は
作業能率の向上を目的として大型化，高速化の研究が，
また，操作の簡素化を目的として各種自動化の研究が行
われている。回値機は多条化，乗用化の研究が行われて
乗用型で 5 ~8 条植，
明
実験台の電気的リーク等を測定しないよう，苗とクリ ッ
1 . 緒 言
おり，歩行型で 2~4 条植 ，
功 ・岡本嗣男・足沢
ト
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2
条績の機械が開発されてい
クタ ・マウ γ ト型で10-1
3
年 1月現在で 1
4
7
万 8
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0台普及し
る。国楠機は昭和 5
5
1万 4
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aの85.5%に当たる
ており，水稲作付面積 2
2
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5
万 0，
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aで機械移植が行われている 2
)。 一方，農
3年 1
業機械を操作する作業者のうち，兼業農家は昭和 5
月現在で全農家戸数 4
7
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万 8
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2
0戸の87%に 相 当 す る
41
6
万 8，
4
印戸を占めており，しかも ，農 業 就 業 人 口
7
0
5
万 6，
0
ω人の約 62%が女性である。これは熟練した
作業者が減少することを示している 1)。
1
田植機の操縦は，前に糠えられた苗 7
J
と条聞を一定に保
って平行かつ直線的に移植作業を行い，さらに酋の補給
プを乾いたガラス板の上に置いて測定した。供試蕗は日
本晴と中生新千本の 2品種で，育菌箱 1枚当たり籾 1
2
0
機種後 1
8
，2
5
. 3
5日の苗の抵抗を測定し
gを播種し，
た。これと同時に，苗の生育過程を知るため，業令，草
定した。第 1図に播種後日数と草丈及び
丈，含水率を狽u
0日から 2
5
禁令の関係を示す。第 1図において，播種後 1
日までの業数及び草丈の増加速度はそれぞれ 0
.
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薬/1
3.
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/ l週間とほぼ一定であるが. 2
5日以降は
週間
徐々に減少して L、く。また，苗の含水率も熔種後 3
5日ご
ろまでは82~85% 左ほぼ一定値を示すが.
4
0日以降は減
少する。これらのことから，抵抗測定に用いた商は若干
徒長ぎみであるが，稚首，中首段階では合水率，生長速
度ともほぼ一定であるため，水分の電気抵抗への影響は
少ないと思われる。しかし生長するに従 って乾物重量
が増加することから，抵抗値は相対的に高くなると考え
られる 。
と欠株の有無を監視する必要がある 。従って，熟練した
，
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軒
『
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作業者が減少していく現状では，操作の簡素化， フーノレ
4
・プルーフ化を進めることが必要となってくる。
1
匹丈
本研究は，田植機操作の簡易化の一方向として，既に
3
御を行っ
植え付けられた苗列を検出し，田植機の操向銅l
とを目的とし，そのための基礎実験として，箇の電気的
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試作，開発を行ったものである。
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特性，特に苗の電気的抵抗の測定と，接触型菌検出器の
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て，直線走行とすぐ隣りの列に対するならい走行するこ
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1
. 首の電気抵抗の測定
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植物体，特に稚菌を検出した研究としては，てんさい
1
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る検出法的，
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400
矯種後 日数(日 1
の間引き及び追従制御のための検出法3)， 電気容量によ
流体素子の利用による田植機の連続欠株検
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1
1
苅矯種後日数と禁令及び草丈の関係
出装置の， 接触式検出器による田槌機の連続欠株警報装
置6)等の研究が行われている。
本研究は，既に植え付けられた苗列の位置を検出し，
操向制御を行おうとするものである。酋の検出は，接触
端子を用いて苗の有無をオン ・オフ信号に変換すること
により行う。そのための基礎実験として ，根洗苗の稚苗
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1
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と中苗の直流電気主主抗を測定した。
∞M.Qまで測定可能なディジタノレ ・テスタ
測定には 2
0
7
) を用い，一株 3本
〈
岩崎通信機(株)製 VOAC 7
の苗の合成紙抗を，苗の根元より上部まで 2c
m刻みで測
定した。この際に，箇とテスタ接触子聞の接触抵抗が問
題になると考えられるので
2枚のアルミ板の間に酋を
はさみ， クリップで押えて接触を確実に行った。また，
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← ーー ー
悶植機の操向制御(第 1報)
第 1 表に抵抗を測定 した苗の条件を示す。実験区 (1)~
(
5
)の結果をそれぞれ第 2図から第 6図に示す。結果はす
1%の信頼限界を求め
べて回帰分析を行い，回帰曲線と
た。各実験区(1)~(5) の回帰式は次のようになる。図中，
実線が回帰曲線，破線が 1%
の信頼限界である 。
1
6
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(
1
) y= 0.10975X2ー0.5125X+ 1
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(
2
) Y= 0.
0
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8X章 一 0.
38X+ 1
.2
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(
3
) Y =0
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苗の板元から測定点までの長さ {酬)
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)
首 の 視 元 か ら 測 定 点 ま で の 畏 さ (c
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)
前の電気抵抗 (
第 2関
3
)
第 4図 苗の電気抵抗 (
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実 験区
1
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.32X+1
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qαさ)援組駁幽'G畑
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実験区
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21
2
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)
首の根元から測定点までの長さ (c
~3図
1
1
iの電気低抗
(
2
)
x
o
2
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1
0
8
筒の根元か ら測定点までの長さ
( c~ )
4
)
第 5図 首の電気抵 抗 (
x
1
6
8
川村
恒夫 ・西村
功 ・岡本 綱男 ・星沢
明
2
，
方法
首の電気抵抗は 1株 3本当たりの合成主主抗として測定
検出
本研究では，土中に交流を流し，接触型検出器で既に
した。ここで各菌の抵抗値に大きな個体差がないとすれ
8日商で27-30M
ば，苗 1本の全長の抵抗値は，日 本晴 1
植えられた苗列を検出する。この装震の概要を第 7図に
0， 2
5日商で 30-36MD， 3
5日・
筒で 50MD以上の値を，
8日商で 24-27MD， 2
3日苗で 25-30MDの
中生新千本 1
示 す。苗の検出は次のようにして行われる。セン十板表
値をとる。しかしこれらの値には，首をはさんでいる
流電流が苗に流れ，センサ板を通って検出回路に入る 。
アルミ板との接触抵抗を含んでいるため，実際の苗のみ
検出回路は単安定マノレチパイプレー タで構 成 さ れ て お
面と箇の接触により，発振器から土中に流された微少交
り，商があれば一定幅のパルスを出力するようにした。
では，もう少し低い値を示すと思われる 。
苗の抵抗変化の割合を見ると，茎部(根元から節ま
第 8図に発振回路を，第 9図に検出回路を示す。雨回路
1C (
NE 5
5
5
V
)を用い，発振回路は;J1o
で〉と薬部によってかなり異なる 。苗 1本当たりの単位
ともタイマ用
長さの抵抗値を第 2表に示す。第 2表において，苗の抵
安定モードで，検出回路は単安定モードで作動させた。
2SC 3
7
3によるダーリントン回路
抗は品種間に大きな差はなかっ たが，業部は茎部の 3倍
第 9図において，
近い値を商品種とも 示した。
は， センサ板によって検出された交流成分を増幅，微分
し
，
実験 区
NE 5
5
5
Vをトリガする 。 これは筒の抵抗が高く ，
[
5)
J
・
'
.
j検 出装置概嬰凶
加 7s
<
1 I
!//
ノ
ノ
ー/
8
/
ノ
ノ
メf
//
6
・
+9V
αMFAV
づ/ノ
;
ノ
ノノ
〆シ
r
.ノ
o1μF
;
ノ ノ
，
1
'/ /
〆 ノ
4
〆
... ~ .....
，
〆
/
/' ノ
/
/ /"
2
4
2
6
8
x
1
0
ミ -.
0
箇の線元力、ら測 定 点 までの 長さ (
o
m)
H
。
ト--0出力
α 出町h
宵 円¥α44) 録制再医師 Fnb
悶
(M
，
Y=O0
8
3
2
5
X'
-0
.
D45X+l 3
3
9 '
/)
5
)
I
i
'
1
6図 首の電気抵抗 (
第 2表
実験区
穐
"
日
"
f
苗の単位長さ 当りの抵抗値
)
1
(
日 本
約 8閃 発J
反同 係
茎部抵抗
妖抗値
￨脳 後 ￨
日数(日)1CMQ
/c
m)1(
MQ
/ω〉
1
8
0.
9
3.
2
(
2
)
1
1
2
5
1
.3
3.
8
(
3
)
1
/
3
5
1
.7
4.
9
(
4)
中生新千本
1
8
0
.
9
32
(
5
)
1
1
2
3
1
.4
2
.
6
目
0，， 0ι:1
N4448
T
r，
.
T
r1 ・25C373
t
l
'
l
'9図 検出 向勝
1
6
9
問繕機の操向制御(第 l報)
また，交流電圧も余り高い値はかけられないので，入力
による検出限界の差はほとんどなかった。
インピーダンスの高いダーリントン回路により，微小電
(
3
) 走行装置による検出実験
流で測定可能にするためである。
(
1
)
.(
2
)で静止状態での検出能力を調べたが，実際に田
実際に阻植機を用いた場合に，菌を検出する時間間隔
は回継機の植付株間距離 (l) が 1
2
.1
4
.1
6
.1
8
ω，作
業速度(りが 0.3~
0.6m/secの範囲をとるため，
植犠に検出器を搭載することを考えて，
センサ板の形
状，材質，土壌条件，走行速度等の変化により，検出能
力がどのように変化するかを調査しておく必要がある。
かなり変化する。この時間間隔の最大値は l=0.18m，
本実験では，センサ板を一定速度で走行させ，苗に接
v= 0
.
3m/se
cの時で 0
.
6秒
， 最小値は l
=
0
.
1
2
m
.
触させる走行装置を試作し，走行速度とセンサ板を変え
v= 0.
6m/secの時で 0
.
2秒である 。 このことから検
た時の検出能力を調べた。苗は日本靖3
5日奮を供試し，
出回路の作動時間(菌検出設定時間)は 0
.
1秒に設定し
I株 5本を 1
5佃間隔で走行装置下部の土槽に移植した。
センサ板には平絞の先の 5種類にアルミ板で作った断
た。また，発振回路の発振周波数は，周期をこの値より
0
H
zとした。
も短かく設定する必要があるため， 6
面が双曲線状のものと放物線状のもの〈投影面積は先の
5種類とほぼ同じ大きさを有する〉の 2つを加え， 7種
皿.実験結果及び考察
類とした。走行速度は 0
.
2
. 0.
4
，
1
)苗を用いた場合， (
2
)固定低抗
検出削路の検出能力を (
階，接触位置はセンサ板下端が茎部に接触する場合と業
を用いた場合， (
3
)
苗を用い，走行装置で走行速度を変え
部に接触する場合の 2段階とし
0
c
m，
た場合の 3通りについて調べた。センサ板は，縦 1
り返して実験した。
トタン絞，真銭製金網の 5種類
1つの組合せを 1
0
回繰
この実験で業部を接触させた場合はほとんど検出でき
横 3cmの枠状に世1.8の銅線を曲げたもの，及びこれと
同面積を有する真鎗板，
0.6m/secの 3段
なかったが，茎部の場合は各セ γサ，各速度とも 90%
以
を供試し，センサ板の材質，形状による差を調査した。
上の検出率であった。これは酋の条件，接触抵抗，植付
(
1
) 萄を用いた場合
1
)
，(
2
)の実験より 検
深さ等を一定に出来なかったため. (
水と土を入れた容器に日本晴3
0日衝を挿し，茎部と業
出率が低下したものと思われる。
部の一定位置にセン+板を接触させた時に回路が作動す
るかどうか，及び作動した時の出力回数を数えた。苗の
Q(板元より 4ω の位置)，
茎部の抵抗は0.98M.
業部は
∞
1
.85M.
Q (根元から 7c
皿の位置〕であった。 この実験で
1
は，各センサ板とも茎部で 1
∞%.業部で98%の商を検
ι
7
出できた。
(
2
) 国定抵抗を用いた場合
(
1
)では抵抗値が一定の場合の検出能力を調査したが，
苗の抵抗は 1~20M .Q/3 本の値をとることが E で判っ
ている。そこで試作検出回路の検出限界抵抗値を見出す
ために. 1M.
Q(
誤差 1
0%)の抵抗を 2
0
本直列にし
1
M.
Qずつ各センサを 2
∞回接触させて出力回数を調べ
た。この時，初段トランクスタのベースにかかる電圧も
〉
言
史
5
0冊
ヨ
~
I¥
W
凶
¥
暗
~ .
J
告
~
~
同
で
4
e
(
0
¥
測定した。
同
第1
0図に測定結果の 1例を示す。第 1
0図において， 1
5
M.
Q近辺で念、に検出率(検出回数と接触回数 =2
∞固と
の割合〕が低下しており，この値が検出限界抵抗値と考
;
:
、
3
，
¥
1
1
'
.L
e
2
S
E
E
3
守守
えられる 。 この時のトランジスタのベースにかかる電圧
は約 3Vである。これはダーリントン接続されたトラン
ジスタのベースとアース間の電圧が約 3Vであり， この
値以上の高抵抗の場合，ベースにかかる電圧の方が低く
。
5
1
0
1
5
1Cを トリガすることが
固定j
f
t銚 (MQ)
できなくなるためである。なお，センサ板の材質の違い
第1
0図 検 出 回 路 の 特 性
なり， コレクタ電流が流れず，
2
0
0
川村恒夫・西村
1
7
0
功・岡本岡男・星沢
N
.摘 ! 要
田植機の操作の簡易化のために既に植え付けられた苗
列を検出し，直線走行と前の苗列に対するならい制御を
目的とし，検出回路の試作と苗の電気抵抗の測定を行っ
た
。
8日商で約 30M
，
Q
. 2
5
1)苗 1本の全長の抵抗は播種後 1
明
の変化に対しても差は見られなかった。ここで検出可能
であったのはセンサ板の接触位置が茎部の場合で，薬部
ではほとんど不可能であった。
5) この検出回路により苗を検出できることが判ったの
で，今後は，若干の改良と論理回路等により，実際に操
向制御することを目標とする。
参考文献
日苗で35M
，
Q
. 3
5日苗で 50M.
Q以上の値を示す。また，
築部と茎部の単位長さ当たりの抵抗は各々 4.9M.Q/ω ，
1
.7M.
Q
/c
血であった。これらの値は品種， 合水率によ
ってほとんど変化しなかった。
1)，機械化農業，
N
.
o
2
7
3
2
.
6
0
6
1， 1
9
7
9
.
2)，農業機械化広報， N
.
o
1
0
7
. 8，1
9
7
9
.
3) ，HESSE，H. a
ndvonZABELTITZ，CHR. ;U
n
t
e
-
2)検出回路は土中を流れる交流成分(発振器より供
r
s
u
c
h
u
n
gvono
p
t
i
s
c
h
e
n und e
l
e
k
t
r
i
s
c
h
e
n Fu
給)をダーリント γ接続したトランジスタで増幅，微分
h
l
e
r
nf
u
r a
u
t
o
m
a
t
i
s
c
h
e V
e
r
e
i
n
z
e
l
u
n
g
s
-und
し，タイマ用 1C (NE 555V) による単安定マルチパ
Nachfuhrungssysteme Grund
l
. L
a
n
d
t
e
c
h
n
i
k，
イプレータをトリガして一定幅のパノレスを出力する接触
型である。
1
8
(
3
)
.1
0
7
1
1
2，1
9
6
8
.
Untersuchung e
i
n
e
sV
e
r
e
i
n
z
e
-
4) ，HESSE，H.
2)検出回路の特性として，首及び固定主主抗を用いて，
l
u
n
g
s
s
y
s
t
e
m
sm
i
tk
a
p
a
z
i
t
i
r
e
n Fuhlern Grun-
検出能力を調査した。首(1株 5本)の場合はセンサ板
9
(
5
)
.1
5
8
1
6
3，1
9
6
9
.
d
l
.Landtechnik，1
の接触を芸部，薬部のどちらにしても検出可能であっ
5) ，堀尾尚宏、，川村登:回植機欠株警報装置への純流
た。固定抵抗の場合は，検出限界は約 15M
.
Qであった。
体素子の適用について，
なお，センサ板は材質を変えて同じ大きさのもの 5穫を
.
1
9
71
供試したが差は見られなかった。
疫機学会講演要旨 8
3
6)，並河清， J
I
I村登:田植機における連続欠株検出警
4)走行装置による苗の検出実験では，走行速度の変化
9
7
3
.N
.
o
3
4
.5
1
.
報装置について，農機関西支報 1
に対する検出能力の差は見られなかった。またセンサ板
1
9
7
3
.
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