将来は知能ロボットが農業を担う

果物の収穫から雑草の除去まで、ロボットは精密農業で大きな成果を上げています。

農家は常に熱心なデータ収集者であり、1エーカーの土地からどれくらいの量を生産できるか、1頭の牛からどれくらいの量の牛乳が生産できるかを大まかに把握しています。しかし、今日の世界では高度なデータ収集機器の登場により、農業生産に関するデータ収集はこれまで以上に便利で、迅速かつ包括的になっています。現代の農業、特に精密農業の分野は、ハイテク革命の真っ只中にあります。

農家は、畑の上空を飛行しながら衛星とリアルタイムに通信し、畑のさまざまなデータを収集できるドローンなど、他産業と統合された「ビッグデータ」ツールを活用できる。モノのインターネット時代の到来は、農業生産を含め、私たちの生活のあらゆるものが WiFi に接続できることも意味します。たとえば、ワイヤレス ネットワークに接続された湿度センサーを使用すると、土地を洪水状態にするのではなく、水を必要とする部分にのみ水をまくことで、農家が水を節約できるようになります。牛に付けたバッジは、GPSやトレッドミル、モーショントラッカーなどのデバイスにリンクして、牛のバイタルサインを遠隔で追跡することができます。ほとんどのロボットは、自律的に学習する能力を持つようにプログラムできます。たとえば、肥料散布装置は、農地の実際の状況を「観察」し、施肥が必要な作物にのみ散布するように訓練できるため、農家はより多くの資材と費用を節約できます。

将来の農業の明るい展望はますます刺激的なものになってきています。デニムのオーバーオールを着てストローをくわえたアメリカの農夫のイメージは時代遅れです。ロボット技術は現代農業の重要な発展分野であり、広大な農地に精密農業技術をもたらす上で大きな影響力を持っています。

今日の農業生産は、労働力の高齢化、安価な労働力の不足、環境災害や気候変動など、多くの課題に直面しています。しかし、将来の農業生産において生じるあらゆる問題に対して、それを解決するロボットやロボット装置が登場し、高度な技術を習得した現代の農家が多数出現するだろう。

この急成長する農業革命では、刺激的で畏敬の念を抱かせるロボット装置が数多く登場するでしょう。次に挙げる 5 種類のロボットは、現在開発中またはすでに現場で精力的に稼働している数多くのロボットのうちのほんの一部です。

果物摘みロボット

ロボットは重くて扱いにくく、イチゴを優しく摘むほど柔軟に動かせないというのが一般的な認識です。しかし、現代のロボットの能力は私たちの想像を超えています。ベルギーの会社 Octinion の Rubion ロボットは、手作業によるイチゴ摘み取りを簡単かつ効率的に置き換えることができます。イチゴは生育期を通して熟し、実をつけ続けますが、現在、すべての植物で熟して実った果実を継続的に摘み取るのに十分な人手がありません。通常、農家は畑でイチゴを一度だけ摘むために労働者を雇いますが、その前または後にはイチゴは熟して地面に落ちて腐るまで放置されます。

ノースカロライナ州ローリーに拠点を置くPrecisionHawk Agricultureは、「タカのような視覚システムと高度なセンサーを備えたドローン1台で、1日もかからずに500〜1,000エーカーの畑のデータを収集できる」と約束している。

そのため、ベリーを連続的に収穫できるロボットは農家にとって非常に魅力的です。 Rubion ロボットには、熟した果物を検出し、柔らかい 3D プリント アームで収穫できる特殊な視覚システムが搭載されています。オクティニオン社はこのロボットを商品化し、現在は英国とオランダの温室で使用している。しかし、現在このようなロボットが直面している課題の一つは、伝統的な農場の屋外環境にどのように適応するかということだ。

除草ロボット

農家にとって、畑に雑草がない世界は夢です。 20 世紀以前、農家は雑草を除去するために機械を使って土地を耕すのが一般的でしたが、耕作の過程で二酸化炭素が大気中に放出され、土壌浸食が進むため、土地に栄養を与えるためにより多くの肥料が必要になりました。現在では、土壌を荒らさない不耕起農法が普及しつつあります。しかし、これは除草剤の使用が急増していることを意味します。除草剤の使用が増えるにつれて、除草剤に耐性を持つ雑草も増えるでしょう。

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これから起こる農業革命で登場する多くのロボット装置は、興奮と畏敬の念の源です。

今では、FarmWise 社が開発した大型除草ロボットという優れた解決策があります。この農業用ロボットは氷粉砕機に似ています。米国カリフォルニア州の研究チームは、数百万枚の画像を使用してロボットに作物と雑草を区別する方法を学習させ、雑草を除去する際に作物の正常な成長を妨げないように各作物を正確に見つけられるように訓練しました。 FarmWise除草ロボットの研究開発プロセスは、機械学習、ロボット工学、機械工学など複数の分野の専門知識を統合していると言えます。

農地巡回ロボット

小型ロボットは、家庭でのカーペット敷きや屋外の芝生管理など、さまざまな地形での作業を担当することが多い。今では、農地にもこのようなロボットが登場しています。 EarthSense が開発した TerraSense-tia パトロールロボットは芝刈りロボットとほぼ同じ大きさですが、NASA の月面探査車や火星探査車で使用される機械学習とビジュアルプログラミング技術を採用し、改良されています。

テラセンティア巡回ロボットは、米国エネルギー省高等研究計画局の支援を受けてイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校が開発した。これは、月や火星に着陸するためのNASAの探査車技術と、深海探査用の遠隔操作車両技術を簡略化したものだ。

EarthSense の Web サイトによると、TerraSentia は他の搭載技術システムと組み合わせることで、「植物の健康状態、生理学的特性、ストレス反応特性などに関するデータを収集」できるという。ウェブサイトによると、ロボットの設計者は、植物の苗の健康状態、トウモロコシの穂の高さ、大豆のさやの結実、植物バイオマスの測定、植物の病気や非生物的ストレスの検出と特定など、ロボットに関連する農地検査プログラムをできるだけ早く作成したいと考えている。これまでのところ、このロボットはトウモロコシ、大豆、小麦、モロコシ、野菜の栽培地、さらにブドウ園やその他の果樹園で使用されている。

農業用ドローン

農業を変える「破壊的技術」の領域において、ドローン技術は1918年に発明された「ウォータールーボーイ」トラクターと同じくらい重要です。農業の発展の歴史において、人間の労働を牛や馬に置き換えて鋤を引くことは大きな進歩でした。トラクターは、牛が鋤を引く時代から農業を解放しました。現在、ドローンと高度なロボット技術の組み合わせにより、農業生産の様相は根本的に変化しました。

ドローンは1980年代初頭から商業目的で使用されており、農業での使用は目新しいものではありません。長年にわたり、ドローンは畑の上空からの航空写真を撮影するために使用されてきました。農業は急速にドローンの新しい用途を開発する最前線となり、現在ドローンは3Dイメージング、マッピング、作物の監視などに使用されています。

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オクティニオン社の果物収穫ロボットは、温室内のイチゴの列を巡回し、熟した果物を収穫します。

デラウェア州ウィルミントンにある Cor-teva Agriscience の UAV 展開プログラムでは、広大な農地の上空にドローンの群れを送り、農業、病気、害虫の問題を診断して解決するための即時のアドバイスを提供します。ノースカロライナ州ローリーのプレシジョンホーク​​社の技術者によると、畑を歩いて1エーカーの作物を採取するには11時間かかるという。タカのような視覚システムと、空中を飛行する高度なセンサーを備えたドローンは、1日もかからずに500〜1,000エーカーの農地に関するデータを収集できます。

農業用ドローンの魅力は、1つの作物に至るまで、ある地域に関する正確なデータを取得できる可能性です。マサチューセッツ工科大学が予測した将来の発展の見通しによると、ドローンは土壌分析、植え付け、農作物の散布、灌漑、作物の健康分析にも使用されるようになるだろう。

農業用外骨格ロボット

米国農務省の2012年農業国勢調査によると、アメリカの農家の平均年齢は現在50歳から58歳です。労働力の高齢化は、特に中小規模の農場では大きな問題であり、農業労働力の後継者不足は、米国農業の発展に影響を与える大きな問題です。科学者たちはこの問題を解決する方法に取り組んでおり、その解決策の 1 つは、徐々に衰弱し高齢化しているかつての農業のスーパーヒーローたちのために、着用可能な外骨格 (または「スーパースーツ」) を設計することです。

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持ち上げ補助用外骨格ロボット装置

バージニア工科大学のエンジニアチームは、農作業中の農民の膝や背中への負担を軽減する軽量で使いやすい外骨格スーツの開発に取り組んでいる。同大学の別のグループは、関節炎に苦しむ農家を助けるロボット手袋の開発に取り組んでいる。研究チームは、50歳以上の農家がこの技術を利用して、加齢に伴う多くの病気に悩まされることなく60代で引退できるようになることを期待している。

21 世紀以降、新しい多機能農業ロボットがますます広く使用されるようになり、知能ロボットが人手に取って代わり、広大な畑でさまざまな農作業を完了するようになるでしょう。農業ロボットの普及により、伝統的な農業労働方法が変化し、労働力が向上し、近代農業の発展が促進されました。