植物環境工学

葉菜類や花壇苗,鉢花を対象として,LEDを用いて光質が成長に与える影響,昼夜温度較差の効果などを定量的に解析しています.

テラメカニックス

テラメカニックスの主要な課題である土と機械の接触相互作用について,計算力学の手法,すなわち離散要素法(DEM),有限要素法(FEM)とDEMの結合解析を剛性車輪,タイヤ,履板を主な対象として,土の変形と車輪や履帯の性能解析,さらに将来の月惑星探査車両の走行性能予測法の研究を行ってます.

システム工学

日本の農業はさまざまな問題点を抱えています.たとえば,後継者不足に伴う農業人口の減少や農業従事者の高齢化や,諸外国と比べて生産コストが高いといった点が挙げられます.こういった問題をシステム工学的なアプローチで解決する研究に取り組んでいます.

農業システム工学分野の研究概要

農業は環境問題,エネルギー問題,農産物の自由化,農業後継者の減少など様々な課題に直面しています.これらの問題を解 決するためには農業の効率化・最適化が必要となります.しかし農業は多くの要素が複雑に絡まり合っており,単純に個々の要素を最適化すればよいというもの ではありません,それぞれの部分が有機的に結びついて一つの大きなシステムを構成しているからです.本分野では農業をシステムとしてとらえ,どのように効 率化・最適化をすればよいかを以下の4つのテーマから精力的に研究を進めております.

PlantFactory

植物環境工学

terramechanics

テラメカニックス

システム工学

システム工学

energy

エネルギー

植物環境工学では,農業生産における植物の環境を対象として,環境の刺激、特に光環境(強度お よびスペクトル,日長,パルス)や温度(昼夜温度,昼夜間温度差,温度ドロップなど),およびこれらの組合せに対する植物の反応を定量的 に把握し,その知見をもとに植物の成長をコントロールするための最適な環境条件を追究しております,この研究成果は植物工場などの施設生産での効率的な生産に応用できます。

オフロードタイヤの走行性能は,路面の土とタイヤの接触状態に左右されます.したがって,性能予測は典型的な非線形問題となり,数値解析を援用する必要があります.テラメカニックス研究領域では,タイヤと深層土を有限要素モデル,表層土を離散要素モデルとしたタイヤ性能の有限要素—離散要素法解析手法を開発しており,現在低圧タイヤや弾性車輪の解析への適用を研究しています.また,高精度な土の切削実験についても研究を開始しました.

システム工学研究領域では,システム工学的手法を用いて最適化を行っています.再生可能エネルギーとして注目されているメタン発酵において,発生する消化液を液体肥料として農地に還元する窒素循環型農業が各地で取り組まれています.消化液中の肥料成分は非常に薄く,また肥料として散布できる適期は限られているため,消化液の運搬,貯蔵を効率よく行う手法を構築しています.この手法は収穫作業時の運搬車の配車にも応用されています.また,みずなの作付計画の最適化やその作付計画の地域での共有にも取り組んでいます.

環境,資源枯渇などエネルギー問題への農業の対応としてマイクロ波送電技術を応用した農用電気駆動車両の研究,さらに,マイクロ波が植物の生長に与える研究も行っています.

その他,耕うん状態などの土壌環境の違いが作物の根の伸長に与える影響のシミュレーションも行っています.