人工知能による生物生産機械・装置の制御システムの研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01440015
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 木谷 収 東京大学, 農学部, 教授 (00024539)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 春原 亘 東京大学, 農学部, 教授 (60011954) ; 米川 智司 東京大学, 農学部, 助手 (70191658) ; 坂井 直樹 東京大学, 農学部, 助教授 (00092213) ; 鳥居 徹 東京大学, 農学部, 助手 (60172227) ; 岡本 嗣男 東京大学, 農学部, 助教授 (40031215)
• Keywords: 人工知能 / 生物生産 / 制御 / 耕うん / かんがい / 植物体 / 組織培養 / AI

Research Abstract

本年度は、人工知能(AI)を用いた耕うん,潅漑、移植、組織培養などの新しい制御システムの基礎として、次のような研究を行った。
(1)耕うん作業の結果をAIで処理し、機械にフィ-ドバックするには、耕うん前後の圃場面の状態を素早く自動的に計測する必要がある。発信周波数150kHzの超音波モジュ-ルを用いて、地面からの微弱な反射波の波形を解析して、畦形状を測定することができた。またAIによって、ミニマムティレッジの各種方式を自動的に選択できるシステムを作ることに着手した。
(2)潅漑のAI制御の基礎として、超音波によって植物体の水分状態を計測する実験を行った。植物は光の強度に応じて蒸散量、水分吸収量が変化し、また茎の直径も変化するが、これらの反応は一様でなく、それぞれ時定数がことなる。これらの応答を信号処理の手法を用いて解析した。この結果、茎径変化と蒸散量は放射量とほぼ同時に変化が生じるが、吸収量は数時間の時間遅れがあることが分かった。
(3)圃場にある作物の画像から、AIを応用して植物の3次元状態をコンピュ-タが自動的に判断できるシステムを作って、移植、間引きなど植物を対象とした機械作業の自動化に結びつける。このためイメ-ジスキャンナ-を用いて得られた植物の2次元画像から、コンピュ-タに茎と葉の区別や、枝分かれ構造、葉の形状の特徴等を抽出させ、学習させる試みを行った。
(4)植物組織培養のカルス植え継ぎのため、形状記憶合金を用いたロボット用アクチュエ-タを試作し、ファジイ制御によって不整形で軟弱なカルスを熟練者と同じようにソフトにハンドリングできる方法を開発した。すなわち、速度アルゴリズムによるファジィ制御を試み、ONーOFF制御では不可能であったスム-ズな制御を行うことができた。

Research Products

• [Publications] 岡本嗣男,木谷収,鳥居徹: "ロボットによる植物組織培養移植操作の自動化に関する研究一形状記憶合金アクチュエ-タのファジィ制御ー" 第49回農業機械学会年次大会講演要旨. (1990)
• [Publications] 鳥居徹,岡本嗣男,木谷収: "植物生体計測の基礎的研究(第2報)放射量と体内水分量との相関について" 第49回農業機械学会年次大会講演要旨. (1990)
• [Publications] 鳥居徹,岡本嗣男,木谷収: "超音波センサによる植物生体計測の基礎的研究" 計測自動制御学会第28回学術講演会予稿集. 1. 769-770 (1989)
• [Publications] 米川智司: "植物形態情報計測のためのAI指向の2次元画像解析方法" 第49回農業機械学会年次大会講演要旨. (1990)
• [Publications] 柏嵜勝,鳥居徹,岡本嗣男,木谷収: "超音波による圃場面プロフィ-ルの測定(第3報)" 第49回農業機械学会年次大会講演要旨. (1990)
• [Publications] 申順男,木谷収,岡本嗣男,鳥居徹,米川智司: "AIによるミニマムティレッジ用機械の設計" 第49回農業機械学会年次大会講演要旨. (1990)