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

1992 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: 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) ; 春原 亘 新潟大学, 農学部, 教授 (60011954) ; 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: 自動制御 / 人工知能 / 生物生産 / 耕うん / 播種 / 除草 / かんがい / 組織培養

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、機械にフィー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による距離計測を中心としてきたが、今回反射波の強度測定から圃場面の粒度を測定することを試みた。
(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による最適制御を試み、最適レギュレータによる動的制御を行い、シミュレーションと実験から、入力側の状態変数に対して出力側の重み関数を1:10の範囲で変化させると良い制御結果が得られることを確認した。
(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ース化し、それを用いて、植物を識別できる画像解析システムを構築した。また除草作業車操向のためのファジィ制御モデルの同定を行った。
(4)植物組識培養の自動化を目的として、0.5mm程度のランの微小プロトコーム植え継ぎのため、形状記憶合金アクチュエー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。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。そして、プロコームを一つずつ新鮮な培地上に7mm間隔の格子上に着床させるのに一個当り約8秒で作業を行うことができる制御アルゴリズムを開発した。

研究成果

• [文献書誌] 申 順男,木谷 収他: "ミニマムティレッジツールに関する研究(第2報)" 農業機械学会誌. 55(1). 23-31 (1993)
• [文献書誌] 申 順男,木谷 収他: "ミニマムティレッジツールに関する研究(第1報)" 農業機械学会誌. 54(6). 21-29 (1992)
• [文献書誌] Pairintra.R. O,Kitani et.al.: "Case Stndy on Pyrokysis Products from up-Flow Biomass Gasitier." Jourual of the Souiety of Agricultural. Structures. 22(2). 103-110 (1992)
• [文献書誌] 鳥居 徹,岡本 嗣男他: "植物体内水分状態の計測・制御に関する研究(第2報)" 農業機械学会誌. 54(6). 73-79 (1992)
• [文献書誌] D,Kitaui, T.Kashiwazaki et.al: "Uttrasonic Sensing System to Measure Fields." American Souety of Aguecultural Engineevs,Paper. No.923007. 1-19 (1992)
• [文献書誌] Sakai,N.Yonekawa.S.: "Three-Dimensional Image Analysis of the Shape of Soybean. Seed." Jourual of Food Engineering. 15(3). 221-234 (1992)
• [文献書誌] 岡本 嗣男他: "知能ロボット工学" 実教出版株式会社, 215 (1992)
• [文献書誌] 木谷 収他: "ロボット工学ハンドブック" コロナ, 800 (1990)