2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of transporting vehicle for supporting of harvest and management
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21K05858
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| Research Institution | Nara National College of Technology |
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Principal Investigator |
飯田 賢一 奈良工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (70290773)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 農業ロボティクス / 農業支援 / 運搬台車 / 収穫作業 / 管理作業 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在の日本の農業は，農業就業者の高齢化が問題となっており，2000年から2016年までに，農業就業人口のうち65歳以上の割合は52.9%から65.2%に増加している．我が国の農業現場では就農者の高齢化が急速に進んでいることから，農工連携による農作業の省力化や軽労化が求められているとともに，新規就農者への栽培・収穫スキルの継承や農業経営の効率化が喫緊の課題となっている．
本課題では，施設園芸における省力・軽労化とストレス解消，および熟練者技術の継承を実現する収穫・管理支援用運搬台車の開発を試みる．開発する運搬台車では，現在多くの施設園芸にて広く用いられている手押し型の運搬台車を電動化し，操作する際の煩わしさから派生するストレスを解消するために，ハンズフリーでの操作を可能とすることで課題を解決する．さらに，熟練者技術の継承では，運搬台車に利用時に熟練者の収穫技術を収集し，収穫技術を“見える化”し，“見える化”された収穫技術は，運搬台車を介して誰でも利用できるものとして実現する．
開発する運搬台車に求められることは主に次の２つの要素に分けられる．①運搬台車と収穫作業を同時に行えること，②台車の進行方向は常に一定であることに加えて，③熟練者の収穫技術を搭載することである．これらの実現するために，収穫・管理支援用運搬台車の設計・製作を第1フェーズ，収穫スキル提示システムの開発を第2フェーズとし，これらの統合を第3フェーズとして，本研究課題を遂行する．
令和３年度は，第1フェーズと第2フェーズの実施期間とし，①と②を実現可能な運搬台車を試作し，簡易フィールドにて走行テストを実施した．その結果，ハンズフリーで運搬台車を操作できることを確かめ，問題点や改良点の洗い出しを行った．また，③に関しては，機械学習を用いて収穫技術の一つである農作物の熟度判別が可能なことを確かめた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和３年度は，第1フェーズと第2フェーズの実施期間とし，①運搬台車と収穫作業を同時に行えることと②台車の進行方向は常に一定であることを実現可能な運搬台車を試作し，簡易フィールドにて走行テストを実施した．走行テストは作業形態により3つのモード（セミオート，オート，マニュアル）を設けた．セミオートモードでは，就農者の腰・腹部付近に，上下移動可能なアーチ状の操縦バーを設置し，この操縦バーを腰・腹部で押すことで，ハンズフリーで運搬台車の操作が可能となった．オートモードでは，深度カメラを用いて就農者との距離を一定に保つよう制御することで，ハンズフリーで操作を可能とした．マニュアルモードでは，運搬台車の速度は操縦バーを押込み量，進行方向は操縦バーの傾き量で決定することができ，手動にて直感的な操作を行うことが可能であることを確かめた．また，深度カメラを用いて進行方向を補正することで，運搬台車を指定した進行方向を維持できることを確かめた．③熟練者の収穫技術を搭載することの一部として，農作物の熟度判別を機械学習にて行った．その結果，農作物の熟度を定量化できることを確かめた．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和３年度は，第1フェーズと第2フェーズの実施期間とし，運搬台車を試作し，簡易フィールドにて走行テストを実施し，さらに，機械学習を用いて収穫技術の一つである農作物の熟度判別が可能なことを確かめた．令和4年度は第1フェーズの続きとして，走行テストの結果から得られた試作した運搬台車の操作性・機動性などの問題点の改良を図る．さらに，第2フェーズの続きとして，農作物の熟度判別においては，様々な農作物への対応，屋外環境における光の影響の改善，運搬台車への実装など実施する．
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| Causes of Carryover |
（理由） 予定していた学会発表や情報収集のための学会に参加できなかったことと，運搬台車の改良期間が取れなかったため．
（使用計画） 繰り越した次年度使用額は旅費および運搬台車の材料費に充て，積極的な学会発表と早期の設計・製作などに努め，予算執行計画に沿った予算執行を行う．
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