Proposal of Growth State Map for Tomato Fruit Yield Prediction and Management and Development of Harvesting Robot

番茄果实产量预测管理生长状态图的提出及采收机器人的开发

基本信息

批准号：
19J10900
负责人：
藤永拓矢
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

採用第2年度は，生育状態マップとトマト収穫ロボットの統合を目指して研究に取り組んだ．トマト菜園に生育状態マップを導入することで，収穫ロボットを活用した場合の出荷可能なトマト果実の個数や収穫に要する総収穫時間を推定することが可能になる．また，収穫ロボットは生育状態マップを用いて収穫戦略を構築することで，より効率的な収穫が実現できる．さらに，生産管理者は菜園内のトマト果実の生育状態や収量，収穫時期などの情報を得ることで，栽培環境（温度や湿度など）の制御や出荷計画の調整に役立てることができる．第2年度では，（Ａ）生育状態の推定手法と（Ｂ）収穫しやすさの評価手法を提案し，それらとこれまでに提案した栽培領域のモザイク画像の生成手法とトマト果実の検出手法を統合して，（Ｃ）生育状態マップを生成し評価した．（A）に関して，農業従事者のノウハウを定量化するためにアンケート調査を実施し，その結果をもとに生育状態（成熟段階と収穫時期）を推定する手法を提案した．推定された果実の収穫時期と実際に収穫された時期を比較し，短期的な推定において本手法が有効であることを示した．（B）に関して，本研究で開発したトマト収穫ロボットにおける収穫しやすさを定義し，その評価手法を提案した．本ロボットにおいて，収穫対象とするトマト果実の前面に対する障害物の遮蔽率が，収穫成功または失敗に支配的な要因であることを定量的に明らかにした．（C）に関して，検証実験の結果から，生育状態マップが収穫可能な果実の個数や総収穫時間の推定という観点で収穫ロボットを導入する際のその効果を評価できること，生産管理者がトマト果実の生育情報を把握するのに役立つことを示した．今後は，効率的な自動収穫を目指して，本マップを活用して収穫戦略を構築することが課題の1つである．

入职第二年，我们进行了旨在整合生长状态图和番茄收获机器人的研究。通过在番茄菜园中引入生长状态图，可以估计使用收割机器人时可运输的番茄果实数量以及收割所需的总收割时间。此外，收割机器人可以通过使用生长状态图构建收割策略来实现更高效的收割。此外，通过获取菜园番茄果实的生长状况、产量和收获时间等信息，生产管理人员可以利用这些信息来控制栽培环境（温度、湿度等）并调整运输计划。第二年，我们提出了（A）估计生长条件的方法和（B）评估收获难易程度的方法，并且我们还应用了之前提出的生成栽培区域马赛克图像和检测番茄果实的方法（C. ) 生成并评估生长状态图。关于（A），我们进行了问卷调查，量化了农民的专业知识，并根据结果提出了估计生长状况（成熟阶段和收获时间）的方法。通过将估计的果实收获时间与实际的果实收获时间进行比较，我们表明我们的方法在短期估计方面是有效的。关于（B），我们定义了本研究开发的番茄收获机器人的收获难易度，并提出了评估方法。通过该机器人，我们定量地明确了待采收番茄果实前方障碍物的遮挡程度是采收成败的主导因素。关于（C），验证实验的结果表明，生长状态图可以用于评估引入收获机器人在估计可收获的水果数量和总收获时间以及产量方面的有效性。事实证明，这种方法对于管理者掌握增长信息很有用。未来的挑战之一将是利用这张地图来制定收割策略，以实现高效的自动收割。