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

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01440015
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 木谷 収 東京大学, 農学部, 教授 (00024539)
• 研究分担者: 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)
• キーワード: 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

研究概要

本年度は、人工知能を用いた耕うん、潅漑、移植・除草、組織培養などの新しい機械制御システム開発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で処理して、機械にフィ-ドバックするために、超音波によって圃場面形状を自動的に計測する必要がある。これまでは超音波センサの圃場に対する角度が一定であったため、斜面や曲面の形状測定が十分にできなかった。そこでセンサの方向を制御できるマニピュレ-タを試作して基礎試験を行い、測定精度の向上を図った。
(2)潅漑のAI制御の基礎として、植物体内水分の自己回帰モデルを求め、茎径および蒸散速度についてシミュレ-ションを行い、実験結果とかなり良い一致をみた。また、植物体内水分が超短波透過速度に及ぼす影響を、弾性波動方程式によって解析することを試みた。
(3)圃場にある植物の画像をAI処理して、移植・間引・除草などの機械の自動制御を行うための基礎として、2次元レベルの葉の形状特徴を、知識ベ-ス化する試みを行った。その結果、植物を識別できる画像解析パラメ-タの選択方法や生長にともなうパラメ-タの変化状況がわかった。また圃場管理作業車の試作を行い、操向のためのファジィ制御モデルの同定を行った。
(4)植物組織培養の自動化を目的として、生長点の切り出しをロボットで行うための基本装置の試作と生長点周辺の画像処理によるピンセット及び鉗子の制御を行い、形状が比較的単純なササゲについては自動化できる見通しをえた。またカルス植え継ぎのため、形状記憶合金アクチュエ-タを用いたソフトハンドリング用ロボットハンドのファジィ制御を行った。すなわち、ハンドの先に力が作用していないときのファジィル-ルを追加し、その結果、PID制御に較べて行き過ぎ量も少なく、良好な制御結果をうることができた。

研究成果

• [文献書誌] 木谷 収・岡本 嗣男・鳥居 徹・米川 智司・坂井 直樹・春原 亘: "キャリア駆動式ガントリ-システムの開発" 農業機械学会誌. 52. 27-34 (1990)
• [文献書誌] ラタナチャイ・パイリントラ,清水 浩,木谷 収: "Case Study on Control Conditions of UpーFlow Biomass Pyrolysis Gasification" Jour,Agr,Structure. 21. 13-21 (1990)
• [文献書誌] 岡本 嗣男,木谷 収: "バイオテクノロジ-作業の自動化に関する研究(第2報)" 農業機械学会誌. 52. 79-85 (1990)
• [文献書誌] 米川 智司: "インテリジェントビジョンによる植物形状認知におけるセンサ利用法" シンポジウム農業機械の知能化をめざして第1回. 27-32 (1990)
• [文献書誌] 柏嵜 勝,木谷 収,岡本 嗣男,鳥居 徹: "超音波によるほ場面プロフィ-ルの測定(第4報)" 第50回農業機械学会年次大会講演要旨. (1991)
• [文献書誌] 鳥居 徹,岡本 嗣男,木谷 収,落合 貴之: "植物生体計測の基礎的研究自己回帰モデルによるモデル化" 第50回農業機械学会年次大会講演要旨. (1991)
• [文献書誌] ロボット工学会編,木谷 収(分担執筆): "ロボット工学" コロナ, 812 (1990)