収穫はロボットにおまかせ!?[動画あり]

引用元:<https://wired.jp/2018/12/10/robot-that-picks-peppers/

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パプリカの収穫にもロボット化の波? こうして複雑な作業が自動化された

 

朗報をお伝えしよう。近いうちに世界がマシンに征服されることはなさそうだ。ロボットたちはかなり単純な仕事にも、まだ苦労しているようだから。

 

何の話かというと、パプリカの収穫だ。熟したパプリカを選んで収穫するのがどんなに難しいか、考えてみたことがあるだろうか。

 

だが、イスラエルとヨーロッパの研究者たちはちゃんと考えていた。彼らは「スウィーパー(Sweeper)」という名のロボットを開発している。スウィーパーは自律的に農業用ハウスの中を歩き回り、パプリカが熟しているかどうかを厳しくチェックしてから切り取り、カゴに入れる。

 

スウィーパーは自律走行車に似ている。だが、違いは正面の“顔”にのこぎりが付いていて、パプリカを求めて動き回ることだ。レーザー光線を発射して対象物に当て、戻ってくる時間から距離を検出するセンシング技術「LiDAR」などのセンサーを使い、パプリカの畝が並ぶハウス内を動き回っている。スウィーパーは畝に沿ってゆっくり進み、約1mごとに止まって画像を取り込む。

 

色で収穫のタイミングを判断

「スウィーパーはパプリカらしい物を見つけるたびに、近づいていきます」と、イスラエルのネゲヴ・ベン=グリオン大学の生産技術学者ポーリーナ・クルツァーは言う。そこからスウィーパーはさらに詳細に観察して、カメラの付いた“頭”を前後に動かしながら、パプリカをさまざまな角度からよく調べる。自分でパプリカの株に照明を当てるので、昼でも夜でもハウスの中で働くことができる。

 

スウィーパーはここで、パプリカの色をじっくり調べる。パプリカが熟すとき、色はまだらに変わってゆく。一部が黄色になっても、緑のぶちが残っているといった具合だ。このように「熟しつつあるが、まだ完全に熟してはいない」という状態がロボットにとって収穫の目安となる。なぜなら、パプリカは市場へ輸送する途中でも熟成が進むからだ。

 

ここからが面白い。ロボットは頭の位置を動かして、自分の額の上に付いている小型ののこぎりが茎の上にくるように、そして自分の顎についている小さな「パプリカ受け」が実の下に来るようにする。それから、実を茎から切り離して「パプリカ受け」の上に落とし、向きを変えて集荷バスケットに入れる。

 

「最も単純な作業」が最大の難関に

この作業を1回行うのに24秒かかる。「いまのスピードでは遅いと言われるかもしれません。人間の労働者なら、同じことを3〜4秒でできるからです」とクルツァーは言う。しかし、人間は1日24時間働くわけにはいかない。

 

それに、研究者たちがロボットをゆっくり運転しているのは、周りで働く人間の安全を考えてのことだ。ロボットの1回あたりの収穫にかかる時間は、おそらく15秒程度まで短縮できるだろうと考えている。

 

奇妙なことに、最も単純な操作が最大の難関となっている。パプリカを集荷バスケットに落とすのに3〜4秒かかるのだ。作物の株のほうを向いていたロボットが向きを変え、丁寧に実を下ろす必要があるからである。

 

解決法としては、顎の下の「パプリカ受け」は使わず、チューブのようなものを付けて、実を切り口からまっすぐバスケットに入れる方法が考えられるだろう。

 

これだけのことができるようになっただけでも、スウィーパーはよく頑張っている。農業用ハウスの中は高温多湿で、ロボット用センサーにとっても好ましい環境ではない。だから、スウィーパーが問題なく動くよう、特別なケースや素材を注文する必要があった。クルツァーは言う。

 

「ハウスの中の暑さが嫌なのは人間だけではありません。センサーも暑いところが大嫌いなのです」

 

自動車工場のロボットとの大きな違い

ハウスの中がきちんと片づいた場所ではないことも、ロボットにとっては厳しい条件だ。作物はきちんと列をなして並んでいるが、その間隔は狭く、そこらじゅうに茎や葉が伸びている。スウィーパーは障害物をよける必要がある。

 

それだけではない。障害物であるパプリカの株はデリケートなものであり、折ってしまったらもうおしまいなのだ。クルツァーは次のように話す。

 

「ロボットを自動車工場に導入するのであれば、工場の環境をロボットの作業に適したものにすることができます。でも、農業の現場をロボットに適したように変えることはほとんどできません。ロボットを現場に合わせなければならないのです」

 

それに、別々の作物には別々のロボットが必要になる。スウィーパーをリンゴ農園で働かせて、リンゴを収穫させられるだろうと期待しても無駄だ。リンゴ収穫用のロボットは、掃除機のような真空技術を使っている。

 

別の作物には別のロボットが必要

それでも、ある特定の作物用につくられたロボットのアイデアを、似たような作物用のロボットに応用することは不可能ではない。例えば、スウィーパーを改造すれば、キュウリの収穫には使えそうだ。クルツァーは「キュウリの場合、障害物や作物の密度という点ではパプリカと共通の問題があり、栽培方法も同じです」と明かす。

 

パプリカとの主な違いは、成熟するときの色だ。キュウリの色はずっと緑のままである。「スウィーパーから応用できることもあると思いますが、熟しているかどうか調べるためには別のアルゴリズムが必要でしょう」とクルツァーは指摘する。

 

作物が違えば、梱包作業にも別のロボットが必要になる。ロボット化された農業用ハウスを開発しているアイアン・オックス(Iron Ox)の共同創業者で最高経営責任者(CEO)を務めるブランドン・アレクサンダーは次のように話す。

 

「イチゴの場合は果実が傷むのを避けるため、収穫後すぐにその場で上下を合わせて閉めるタイプの最終的なパッケージに入れられることが一般的です。一方、パプリカの場合は、一時的に大きな容器にまとめたり、3個入りのスリーヴ型の容器に入れたりします」

 

スウィーパーなどの収穫用ロボットは、まだ実用化が始まったばかりだ。車輪付きの巨大な蜂のようにブラックベリーの授粉をするロボットもある。だが、カリフォルニア州の農家だけでも、労働力はおよそ20パーセントも不足している。こうした現実に直面しているのだから、ロボットたちには頑張って技術を習得してもらいたいものだ。

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単純作業はどんどんロボットに代替してほしいですけど、現実的にはまだ難しい部分がありますね。

汎用性が乏しいと実用化も厳しい。

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