どこまで進化する？　農業ロボット研究最前線を北海道からレポート！

野口伸
1961年北海道三笠市生。北海道大学大学院 農学研究院 教授。専門は農業情報工学、農業ロボット工学。内閣府戦略的イノベーション創造プログラム(SIP)「次世代農林水産業創造技術」プログラムディレクター。日本学術会議連携会員、日本生物環境工学会理事長。

このように、協調して編隊を組むロボットトラクターを無人化する技術は世界初です。無人で作業をするプログラムに加えて、各ロボットが通信して協調しあうシステムを搭載しています。理論上は何台でも協調可能です。

今日はデモンストレーションのため誰も乗っていませんが、通常は数台のうち一台にオペレーターが乗り込み、各ロボットの作業を監視、必要あれば操作します。一番難しい技術はぶつからずに旋回させること。現段階では、スムーズな旋回が難しいと判断したらいったん停止して、順番に旋回するためのロスが生まれています。この停止時間を減らすのが目下の課題ですね。

自ら畑まで行って、作業して戻ってくる。ここまでの自律・自動走行能力のあるロボットトラクターは、現状世界中のどのメーカーも発売していません。夜間作業が必要な農繁期に役立ちますから、農家の関心は高いですね。一般化が見えてきたほ場での自動化に加え、ほ場間移動の自動化も目指すところ。これもまた未来の農業の一つのかたちと言えるでしょう。

前後左右に障害物発見センサーを搭載。設定した距離内に障害物を発見するとアラートが鳴り、速度を落としたのちに停止するなど安全装置の実装は済んでいますが、実用化するには、多様な形状の農道への対応や道路交通法の問題をクリアするなど、まだまだハードルがありますね。

あらかじめ、飛行速度や高度、コースをプログラムしてドローンにインストールし、完全に自動で飛行させています。ドローンは手動だと操縦が不安定になりやすい。もちろん風の影響を受けるのでコンディション次第ですが、自動の方が高精度で定められたコースを飛行することができるというメリットもあります。

高齢化、担い手不足による大規模化の一方で“見回り”しなければいけない面積が増えている問題は、空から解決できると考えています。

現在防除用のラジコンボートが使われているのは、主に大きな水田です。コンクリートの畦畔にぶつかって壊れるトラブルなどを防ぐために、オペレーターがボートと一緒に歩いて操縦しなければいけない。

すると、ボートはもっとスピードを出せるのに、人間の歩く速度に合わせて動かさなければいけないんです。無人で自律航行できれば、ボートのスピードも生かせますし、農家さんは畦畔でボートの作業を見守りながら草刈りなど他の作業もできるというわけです。テクノロジーが持つ本来の力を引き出すためにも、人と協調しながらではありますが、自律化、自動化が役立ちます。

我々の農業ロボットは今はまだ単純作業しかできませんから、次はAIを使って農業ロボット自体をスマートロボットにすることですね。たとえば、今回お見せしたドローンを使った、作物の生育情報の把握から、最適な施肥やスポット農薬散布を実現させる仕組み。こういったロボットで集めたデータを、さらには地球観測衛星で取得する気象データなどと掛け合わせてIoT（Internet of Things）によってスマート化していく。つまりはこれまで農家が独力で培ってきた知識を体系化して、ロボットに移していく。これも一つの未来の姿だと思います。

もちろん。ロボット技術とビッグデータを使ったIoTは親和性が非常に高いです。ロボット自体が情報収集に使えますし、集めてきたデータに基づいた作業をする中で成長することもできます。ただ、農業は１年に1〜2作しかできませんから、ノウハウのすべてをビッグデータ化するには非常に長い時間が必要です。短期的にAIを実用化するには、かなり絞り込んだ内容を形式知化して、最適な作業管理をする必要があるでしょうね。

その他、ロボット農機の多機能化も課題です。耕うんする、種を蒔く、施肥をするというトラクター本来の機能に、重量物の収穫や運搬も追加していく考え方もあります。現状のロボットトラクターを足として、手となるアタッチメントもロボット化してデータでつなぎ、賢く器用にしていくんですね。たとえば、ドローンのような技術を使って、すでに作物の状態は画像から認識できますから、選別しながらの作業にもAIは非常に有効です。

センシングやデータ解析技術が発達すれば、ほ場内の生育状態の違いを精密に調べたり、人間の目では見逃してしまう病害虫の兆候を発見することも可能になります。すると、一人当たりの生産性、単位面積あたりの収量が上がると同時に、肥料などの資材投入も節減でき、効率的になるでしょう。労働力不足を補い、熟練農家の知恵をデータで継承することによって、ロボット技術は農業の持続可能性、そして自給率の低下に歯止めをかけることにも大きく貢献します。

現在、道内において自治体と連携して、無人農業の実証実験を行えるフィールドづくりを検討しています。閉鎖空間があれば、ほ場間移動や遠隔監視ロボット開発の実証実験が自由にできます。農機メーカーはもちろん、自動車メーカーなど異業種も巻き込んで、可能な限り制約のない条件化で試験を行えれば、開発スピードは今よりもっと速くなると思います。

我々、いま日本でこの研究に関わるものにとっては、非常に大きなチャンスだとも捉えています。どの国でも就農者の数は減少し、農家は規模拡大の傾向にあります。しかし、トラクターを大きくしようとすると、作業機をすべて買い替えなければいけないので、すごくお金がかかってしまう。大型トラクターは安全性の問題から、無人化が厳しいですし、いたずらに大型化すると土壌が耐え切れない問題もある。そうなると、小型トラクターを無人化、協調させて動かす技術が現実的なプランになります。将来的には、海外の大規模農業の営農スタイルも大きく変わる可能性がありますし、日本の小型ロボットトラクター技術は世界を席巻できるかもしれませんね。