農業従事者の減少、特に技術を有した人材の不足が問題になっており、国際的にロボット化はニーズが高い。現在ロボットは米国・欧州・中国・韓国・ブラジルなど世界各国で研究開発中である。
我が国の農業の自動化・ロボット化は2015年1月23日に発出された報告書「ロボット新戦略」に基づいて進められている。ロボット新戦略では農林水産業・食品産業分野のロボット導入について、ロボット技術を積極的に活用することで作業を機械化・自動化し、労働力を補うとともに、センシング技術等を活用した省力・高品質生産により、大幅な生産性向上を図ることを目指すことになっている。また、多くの作業が炎天下や急斜面等の厳しい労働環境で行われている中、依然として人手に頼っている分野において重労働を軽労化するとともに、ICTと一体的にロボット技術を活用することでノウハウが必要とされる作業を経験が少ない者でも可能にし、若者・女性等多様な人材の農林水産業への就業を促す環境を整えることを基本的考え方にしている。
目次
【第Ⅰ編 総論】
第1章 ロボット農機の開発動向 ―機能性・安全性・経済性の課題と展望―
1 はじめに
2 農業機械の自動化・高度化のステップ
3 ロボット農機の機能—トラクタと田植機のロボット化
3.1 標準区画向けマルチロボット作業システム
3.2 自動運転田植機
4 車両系ロボット農機の安全性確保
5 土地利用型経営におけるロボット農機の経営的評価
6 ロボット農機の高度運用における課題
7 ロボット農機への展望—知能化とシステム化
8 おわりに
第2章 ロボット農機の開発動向と今後の課題
1 はじめに
2 ロボット農機の現状
2.1 目視監視型ロボット農機(自動化レベル2)
2.2 遠隔監視型ロボット農機(自動化レベル3)
3 ロボット農機の将来像
3.1 マルチロボット
3.2 スマートロボット
4 おわりに
第3章 露地野菜生産の集荷までのロボット化・自動化システムの構築と課題
1 はじめに
2 キャベツ自動収穫機
3 コンテナ自動運搬車
4 自動フォークリフト
5 タマネギ自動収穫機
6 おわりに
第4章 果樹生産の機械化・ロボット化と課題
1 はじめに
2 これまでの問題点
3 求められる樹形とその効果
4 果樹の機械化・ロボット化開発の現状
4.1 国内の状況
4.2 海外の状況
5 今後の課題
第5章 植物工場の開発動向と自動化に向けた課題
1 はじめに
2 植物工場の種類
3 植物工場の特徴
4 植物工場を構成する環境素要とその制御
4.1 光環境
4.2 空気環境(温湿度,CO2施用,気流)
4.3 養液栽培
4.4 栽培管理
5.栽培工程と機械化の現状
5.1 播種～育苗
5.2 定植～収穫
5.3 選別～出荷
6 自動化・ロボットの導入場面と課題
6.1 生産工程
6.2 自動化・ロボットのメリット
6.3 自動化・ロボットの普及と輸出
第6章 土壌センシング技術とスマート農業
1 はじめに
2 土壌センシング
2.1 拡散反射スペクトル測定
2.2 トラクタ搭載型土壌分析システム
2.3 回帰モデル推定と結果
3 土壌マップとスマート農業
3.1 土壌マップの種類
3.2 土壌マップによる生産者判断と活用事例
3.3 スマート土壌センシング技術普及の課題
第7章 作物・圃場のリモートセンシングと農業管理のスマート化・自動化
1 作物・圃場管理のスマート化・自動化のためのG空間情報
2 リモートセンシングによる作物・圃場のG空間情報計測
2.1 測定原理とセンサ,プラットフォーム
2.2 計測法と画像データ処理法
3 人工衛星リモートセンシング
3.1 最新衛星センサの能力
3.2 データ処理と情報化アルゴリズム
3.3 衛星リモートセンシングの営農における利用
4 ドローンリモートセンシング
4.1 最新ドローンセンシングシステムの性能
4.2 スマート化・自動化のためのデータ処理法とアルゴリズム
4.3 確かな使い方のためのガイドライン
4.4 ドローンによるリモートセンシングと空中作業の自動化・ロボット化
5 農機リモートセンシング
5.1 計測システムとデータ処理
5.2 農作業機によるデータ収集とリモートセンシング・G空間情報
6 おわりに
第8章 収穫ロボットおよび選別ロボットのためのセンシング技術
1 はじめに
2 収穫ロボット
3 選果ロボット
4 蛍光画像システムと農作物,農産物の検査
5 おわりに
第9章 情報通信とスマート農業(5G,AI利用)
1 農業を取り巻く状況
2 NTTグループの農林水産業×ICTの取り組み概要
3 5G等を活用した取り組み
4 AI等を活用した取り組み
5 さいごに
【第Ⅱ編 自動運転農機】
第1章 畑作用ロボットトラクタの開発と現状の課題
1 はじめに
2 畑作と稲作でのトラクタ作業
3 畑作用ロボットトラクタとしての開発改良点
4 ロボットトラクタの概要
5 畑作用ロボットトラクタの開発
5.1 ロボットトラクタによるリバーシブルプラウの自動反転とプラウ耕への挑戦
5.2 ブームスプレーヤの無人防除作業への対応
5.3 オフセット式ポテトハーベスタ対応の作業経路の生成
6 畑作用ロボットトラクタのバレイショ栽培での実証試験
6.1 耕うん砕土整地作業
6.2 バレイショの播種作業
6.3 培土作業
6.4 ブームスプレーヤによる防除作業
6.5 オフセット式ポテトハーベスタによる収穫作業
6.6 ロボットトラクタによる耕うんから収穫に至る一連の畑作作業への対応
7 畑作用ロボットトラクタの展望
第2章 穀物収穫コンバインによる刈取りと積卸しに関する自動運転技術
1 はじめに
2 ロボットコンバインの概要
3 自動運転による収穫作業
4 ステレオカメラを用いた物体検出と衝突回避
5 おわりに
第3章 自動運転田植機の開発と課題・展望
1 コンセプト
2 システム構成
3 安全性に関する検討
4 性能評価
5 現地実証と改良
第4章 自動運転・無人化農機「アグリロボ」および営農支援システム「KSAS」
1 はじめに
2 クボタがスマート農業に取り組む意義
2.1 日本農業の現状と課題
3 データ活用による精密化
3.1 営農支援システム KSAS(Kubota Smart Agri System)
3.2 日本型精密農業の進化
4 自動化による超省力化
4.1 自動・無人化農機
4.2 自動・無人化農機の進化の方向性
4.3 農作業の更なる省力化・軽労化
5 おわりに
第5章 自動運転農機SMART PILOTシリーズ
1 はじめに
2 オートトラクター・ロボットトラクターの概要
3 オートトラクター・ロボットトラクターの特徴
4 オート田植機・直進アシスト田植機の特徴
5 SMART PILOTシリーズの測位,通信システムの概要
6 おわりに
第6章 有人監視型ROBOT TRACTORとスマート農機群
1 はじめに
2 有人監視型ROBOT TRACTOR(ロボットトラクタ)
3 直進&旋回アシスト田植機
4 土壌センサ搭載型可変施肥田植機
5 収量コンバイン
6 スマート追肥システム
7 おわりに
第7章 果樹園自動走行システム
1 はじめに
2 開発の経緯(GNSSに依存しない手法の提案)
2.1 使用するLiDARについて
2.2 自動走行の仕組みと手順
3 自動走行スピードスプレーヤの開発
4 AIプロジェクトについて
4.1 自動走行の仕組み
4.2 自動走行の手順
4.3 実地試験事例
5 北米での2台散布試験
6 おわりに
【第Ⅲ編 農業用ドローン・除草ロボット】
第1章 ドローンを用いた農薬散布,生育管理
1 農薬散布
1.1 目覚ましいドローンの台頭
1.2 農薬空中散布の歴史
1.3 無人ヘリからドローンへ
1.4 ドローン専用の農薬も登場
1.5 ドローン改良最前線
2 生育管理
2.1 正規化植生指数(NDVI)
2.2 イネの生育とNDVI値の関連性
2.3 新しい生育指数の可能性
2.4 ドローンによる追肥散布
第2章 ドローンを用いた獣害対策
1 獣害および獣害対策の現状
2 ドローンによる獣害対策の可能性
3 追い払い検証用システムの概略
3.1 オープンソースによるドローンプラットフォームの開発
3.2 ドローンプラットフォーム
3.3 サルの位置情報取得を想定したGNSS発信機
3.4 熱源検知のための焦電センサユニット
3.5 基地局
4 基本的な追い払い方法
4.1 GNSS発信機の位置情報による追い払い動作の検証
4.2 焦電センサを用いた追い払い動作の検証
5 実用化に向けての課題
第3章 ドローンを用いた果樹授粉 (リンゴ栽培を中心として)
1 果樹農家の現状
2 果樹の種類と受粉のメカニズム
3 これまでの果樹(リンゴ)受粉の取り組み方法
4 ドローン活用によるサクランボ,リンゴの人工授粉実証実験
5 果樹へのドローン活用(摘花へのドローン適用の可能性)
6 農業分野における今後のドローン活用可能性
6.1 農業散布分野におけるこれからのドローン
6.2 果樹,畑作等におけるこれからのドローン
6.3 農林水産省のドローン活用に係る普及促進策
第4章 傾斜地対応草刈りロボット
1 試作した草刈りロボットの仕様と計測システム
2 草刈りロボットの走行経路生成
3 傾斜地での自律走行
第5章 自律走行ロボット草刈機
1 はじめに
2 芝刈機と草刈機の違い
3 ロボット草刈機開発
4 運用方法
5 実証試験
6 おわりに
第6章 水田用除草ロボット
1 はじめに
2 除草ロボットのコンセプト
3 研究開発中の除草ロボット
3.1 車輪型の水田用除草ロボット
3.2 クローラ型の水田用除草ロボット
4 その他の除草ロボット
5 まとめ
【第Ⅳ編 収穫ロボット・運搬ロボット】
第1章 イチゴ収穫ロボットの開発
1 はじめに
2 生産現場の視察と要求仕様設計
3 イチゴ収穫ロボット1号機の開発
3.1 マニピュレータ部の開発
3.2 視覚部の開発
3.3 移動部
4 実証試験
5 要素技術の確立
6 おわりに
第2章 トマト自動収穫ロボット
1 はじめに
2 トマト自動収穫ロボットのシステム構成
3 収穫ロボットのハードウェア
4 収穫ロボットのソフトウェア
5 テスト結果
6 今後の展望
第3章 AIを活用した吊り下げ式の自動収穫ロボット
1 農家と一緒にロボットを創る
2 世界の農業課題を解決するロボット
3 アグリストの収穫ロボットが注目される理由
4 世界展開を目指したオープンイノベーション
4.1 自治体連携
4.2 JAグループと連携
4.3 スマート農業実証プロジェクトに採択
5 国内のビジネスコンテストの賞を多数受賞。更なる連携強化へ
6 地方で活躍するエンジニアを100人雇用
第4章 植物工場用マルチオペレーションロボット
1 ロボットによる情報化農業の展開
2 植物工場用マルチオペレーションロボット
2.1 走行ユニット
2.2 生育診断ユニット
2.3 害虫検知ユニットと害虫発生モニタリングシステム
2.4 防除ユニット
2.5 受粉ユニット
2.6 収穫ユニット
第5章 生食用軟弱野菜(ホウレンソウ)・結球葉菜類(レタス)の自動収穫装置
1 ホウレンソウ自動収穫装置
1.1 ホウレンソウ自動収穫装置開発の概要
1.2 ホウレンソウ自動収穫装置の開発背景と設定目標
1.3 自動収穫装置の収穫原理と構成概要
1.4 自動収穫装置プロトタイプ機の開発
2 レタス自動収穫装置
2.1 レタス自動収穫装置の概要
2.2 レタス自動収穫装置の開発目標
2.3 畝上のレタスの自動収穫
2.4 茎切断位置の推定と切断制御
2.5 乳液停止技術
2.6 総合性能評価試験の実施
3 まとめ
第6章 ブロッコリー選別自動収穫機
1 はじめに
2 収穫機開発を手掛けたきっかけ
2.1 開発着手
2.2 開発の進め方
3 収穫機の開発状況
3.1 試作1号機の開発
3.2 試作2号機～4号機の開発
4 収穫試験の結果とその対応
4.1 収穫作業試験
5 今後の課題と展開
6 おわりに
第7章 自動野菜収穫ロボットとRaaSモデルによる次世代農業パートナーシップ
1 はじめに
2 農家が抱える課題
3 具体的な取り組み内容
3.1 自動野菜収穫ロボットの特徴
3.2 対象作物は「選択収穫野菜」
3.3 ロボットの基本情報(2020年8月時点)
3.4 使い方と貸し出しシステム(RaaS)
4 今後の課題と展望
第8章 大葉収穫作業支援ロボット
1 はじめに
2 ロボットの構成
3 深層学習を利用した画像判別
4 おわりに
【第Ⅴ編 多機能ロボット・アシストスーツ】
第1章 agbee号出発
1 はじめに
2 中西金属工業デザイン思考スタジオ
3 デザイン思考
4 おわりに
第2章 農業向けパワーアシストスーツ
1 はじめに
2 開発の経緯
3 開発したモータ式パワーアシストスーツ
4 モータ式パワーアシストスーツの効果検証
5 モータ式パワーアシストスーツの普及活動
6 おわりに
第3章 空気圧により駆動するマッスルスーツ®
1 はじめに
2 マッスルスーツの変遷
3 腰補助用マッスルスーツの動作原理
4 能動から受動へ
5 普及モデル: マッスルスーツ Every
6 農業分野での活用
7 おわりに
第4章 腕上げ作業をサポートするラクベスト
1 果樹農家の棚下作業における軽労化のニーズ
2 開発の狙いとコンセプト
3 主な開発技術
3.1 基本構成とアシスト方式
3.2 本体フレーム構造
3.3 アームの固定機構
4 軽労効果の評価
4.1 ブドウ農家の実作業での感応評価
4.2 筋硬度測定とVASを用いた定量評価
5 農業以外の分野への展開
