果樹園ロボットが農場の将来にとって重要な理由とは?

農家は果樹園ロボット技術が農業を変えるだろうと考えている。 果樹園ロボット コスト削減と作業効率向上に役立ちます。ロボットは果物を丁寧に収穫し、無駄を減らします。また、環境にも貢献します。果樹園ロボットシステムの仕組みを理解することで、生産者は農場に最適なシステムを選ぶことができます。

果樹園ロボットのメリット

効率

果樹園ロボットは、農場の果物収穫作業を効率化します。これらの機械は多くの場合、人間よりも速く作業できます。例えば、協働ロボットプラットフォームはリンゴの収穫を11～25%高速化します。桃の収穫は、収穫支援プラットフォームを使用することで59%の速度向上が期待できます。安価なリンゴ収穫支援ユニットの中には、高い枝での収穫速度をほぼ2倍に向上させるものもあります。以下の表は、各プラットフォームの性能を人間と比較したものです。

果樹園ロボットシステムは同じ作業を繰り返し行います。農場の円滑な運営を支え、長時間労働でも作業員の安全を確保します。この効率性の向上により、農場はコストを削減し、資材を賢く活用できるようになります。

労働力の節約

果樹園ロボットの導入により、農場では収穫作業に必要な人員が減ります。ロボットを導入している農場では、1エーカーあたりの作業時間が大幅に短縮されます。手作業での収穫は1エーカーあたり約120時間かかりますが、ロボットを導入すると、収穫と手作業による確認を合わせて1エーカーあたり約63.57時間かかります。これは、1エーカーあたり約64.43時間の節約になります。5年間で、農場は人件費を最大25%削減できます。この節約は、農場の力強い経営を維持し、人手不足に対処するのに役立ちます。

果物の品質

ロボットは果物を優しく丁寧に摘み取ります。多くの果樹園ロボットは、摘み取りの際に80%以上の精度を達成しています。リンゴロボットの中には、84.3%の精度とF1スコア0.81を達成するものもあります。ライチの摘み取りでは、良好な条件下ではロボットの精度は93.2%に達します。精度が高いということは、果物が傷ついたり無駄になったりする確率が低いことを意味します。また、ロボットは果物に触れる回数を減らすことで、果物を清潔に保ち、病気の蔓延を防ぐことができます。

データインサイト

果樹園ロボットは作業中に重要なデータを収集します。センサーとカメラを使って、植物の健康状態、土壌の湿り具合、光、温度をチェックします。ロボットは害虫や病気を発見し、成長を観察し、収穫量をマッピングします。ロボットが収集するデータの種類には、以下のようなものがあります。

• 植物の健康と成長率

• 土壌水分と温度

• 果樹園の光のレベル

• 病気や害虫の存在

• 灌漑のニーズ

• 収益マッピングとナビゲーションデータ

このデータは、農家が肥料、農薬散布、剪定、灌水時期を決定するのに役立ちます。これらのデータを活用することで、農場はより多くの作物を生産し、無駄を減らすことができます。

持続可能性

果樹園ロボットは、農場をより環境に優しいものにするのに役立ちます。スマートセンサーとAIを活用し、肥料や農薬を必要な場所にのみ散布します。これにより、過剰な使用を防ぎ、水を清潔に保ちます。また、ロボットは化学物質を扱うことで作業員の安全も確保します。果樹園ロボットは、化学物質の使用量を減らし、資材管理を改善することで、農場が自然を大切にし、作物を健全に保つのを支援します。これらの取り組みはコスト削減につながり、将来に向けてより良い農業を実現します。

果樹園ロボットの課題

初期費用

多くの生産者は、果樹園ロボットの初期費用が高額であることに気づいています。小規模農家にとって、これらの機械の購入と設置は高額です。この高額な価格が、ロボット導入をためらわせる生産者もいます。資金や人員が少ない農家は、より厳しい状況に陥ります。一部の報告によると、半自律型ロボットはコストが低く、操作も簡単とのことです。これは、小規模果樹園がロボットを導入する上で有利な点です。農家は、ロボット導入のためのより良い融資と支援を必要としています。後から費用を節約することは可能ですが、初期費用は依然として高額です。

注記： 新しいアイデアと低価格により、近い将来、より多くの農場でロボットが利用されるようになるでしょう。

技術的な障壁

果樹園ロボットは、実際の果樹園では多くの問題に直面します。樹冠が密集しているためGNSS信号が遮られ、ロボットは迷子になります。また、狭い果樹園のスペースと太い枝はロボットの移動を困難にします。ロボットはLiDARやカメラから大量のデータを処理する必要があります。これには高性能なコンピューターが必要です。太陽と日陰の変化はロボットの視覚を混乱させます。GNSSとIMUは位置の特定に役立ちますが、周囲のすべてを把握できるわけではありません。起伏のある地面や雑草は、ロボットが経路を見つけるのを困難にします。

• 樹冠により GNSS 信号が遮られることがよくあります。

• 太い枝があると、ロボットやセンサーの動きが妨げられます。

• 太陽と影の変化により、視覚センサーの鮮明度が低下します。

• LiDAR センサーは、凹凸のある地面では動作が悪くなります。

• ロボットは大量のデータを高速に処理する必要があります。

• 雑草や枯れ木があると、物体を見つけるのが難しくなります。

ロボットは、果物を最適な時期に収穫するのにまだ苦労しています。人間は熟した果物を目で見て触ることができますが、ロボットはそれを見逃してしまうことがあります。

統合の問題

果樹園ロボットを活用するには、農場の業務内容を変える必要があります。古いシステムに新しいロボットを追加するのは容易ではありません。ロボットの中には、古い道具や農場のレイアウトに適合しないものもあります。作業員はロボットの操作と修理のトレーニングを受ける必要があり、これには時間と費用がかかります。農場はロボット導入のための計画とスケジュールを変更する必要があります。収穫作業のコントロールを失うことを懸念する生産者もいます。ロボットを最大限に活用するには、農場はこれらの問題を解決する必要があります。

ヒント： 農場では、変更を容易にするために、まず半自律型ロボットを試すことができます。

労働力への影響

ロボットは農場に必要な労働者の数を変えます。多くの農場では、労働者が不足しているためロボットを導入しています。ロボットは果物をより長く収穫できるため、1ヘクタールあたり1人の労働者を代替できる可能性があります。これにより、農場はコストを削減し、収穫を完了することができます。しかし、ロボットの収穫量が増えるにつれて、一部の仕事はなくなる可能性があります。ロボットはまだ人間ほど速くないため、変化はゆっくりと進みます。農場は、ロボットがどのように仕事を置き換えるかを考え、ロボットケアや​​データ処理などの新しい仕事を計画する必要があります。

農場では、ロボットのケアやデータ作業に関する新しいスキルを労働者に教えることができます。

スマート果樹園における精密農業

データ収集

果樹園ロボットは精密農業において重要な役割を果たします。作業中にデータを収集します。ロボットはセンサーとカメラを使って作物の状態を確認します。植物の健康状態、土壌の湿り具合、害虫などを観察します。InDro RoboticsのCEO、フィリップ・リース氏は、ロボットとドローンは最新情報を迅速に提供できると述べています。この情報は、農家がより多くの作物を栽培し、コストを削減するのに役立ちます。ロボットはまた、LiDARと3Dマップを使用して果樹を見つけます。ロボットは移動や選択を支援する地図を作成します。これらのツールは、ロボットが優れたデータでスマート果樹園をサポートするのに役立ちます。

最適化された成長

ロボットは農家に詳細な情報を提供することで、植物の生育を促進します。移動ロボットはそれぞれの木に関する情報を収集します。これにより、農家はより適切な選択を行い、自然保護に役立てることができます。ロボットは人工知能（AI）とIoT（モノのインターネット）と連携し、害虫や病気をより慎重に防除します。研究によると、ロボットは農薬を効果的に使用し、様々な果樹園の形状に適合することが示されています。これらの対策により、植物は安全で汚染も低減されます。精密農業はより効率的に機能し、植物はより強く成長します。

入力管理

多機能oリチャードロボット センサーを使って圃場の土壌の湿潤状態、栄養分、pH値をスキャンし、必要な場所にのみ水と栄養分を与えます。これにより、無駄な水を削減できます。自動散水により、90%以上の節水が可能です。ロボットは、特定の場所に特殊な施肥を施します。また、地下灌水により、根に直接水を供給します。これらの方法により、農家は資材を節約し、より良い方法で農作業を行うことができます。

ヒント： ロボットは、作物の健全化とコスト削減のために投入物の管理を支援します。

採用手順

準備

農家は、自分の果樹園がロボット導入に適しているかどうかを確認する必要があります。果樹園の設計には、ロボットとの相性が良いものとそうでないものがあります。低木で覆われた樹木と垂直のトレリスのある果樹園は、ロボットが果物を収穫するのに役立ちます。これらの緑の壁は、機械の作業を容易にします。この設計はもともと人間向けに作られましたが、ロボットにも役立ちます。追加の剪定と間引きは、ロボットが果物を見つけやすくし、収穫するのに役立ちます。すでにこれらのレイアウトを採用している農場は、ロボット導入への準備がより整っています。しかし、ロボットは葉や枝に隠れた果物を見逃す可能性があります。農場は、収穫後の果物の動きも確認する必要があります。収穫機内のコンベアシステムは、果物の損傷を防ぐのに役立ちます。

ヒント： 高密度に植えられ、剪定が適切に行われている農場では、果樹園ロボットの導入が進んでいます。

ROI分析

農家は、ロボットがコスト削減につながり、事業の発展に繋がるかどうかを判断する必要があります。費用対効果分析は、この判断において重要です。具体的な手順は以下のとおりです。

1. さまざまな農場計画を立てて、ロボットが作業とコストをどのように変えるかを確認します。

2. 部分予算を使用して、人件費と設備費の変化を確認します。

3. 農場全体の予算をチェックして全体像を把握しましょう。

4. 手作業がどれだけ減るか、そしてどれだけのお金が節約されるかを測定します。

5. ロボットの購入、修理、トレーニングにかかる​​コストを合計します。

6. ロボットがデータ システムと連携して、よりよい選択を行う方法について考えてみましょう。

7. ロボットが農場の作業をより良く、より速くするのに役立つかどうかを確認します。

8. 利益を阻害する可能性のある問題を見つけます。

農家は研究において直接的な利益と間接的な利益の両方を考慮する必要があります。

実装

ロボットを効果的に活用するには、農場は「ロボット対応」である必要があります。高密度植栽と高い木々の壁は、ロボットの移動と収穫を助けます。農場ではスマートセンサー、マシンビジョン、ナビゲーションシステムを活用するべきです。ドローンやリモートセンサーは、より良い選択のためのより多くのデータを提供します。精密農業を活用する生産者は、より良い成果を上げています。ロボットの使用方法と修理方法を労働者に教えることも必要です。将来的には、ロボットは収穫、剪定、その他の作業においてより優れた能力を発揮するでしょう。

注記： ロボット向けに果樹園を計画し変更する農場は、最高の結果を得るでしょう。

農家は果樹園ロボットの良い点といくつかの問題点に気づいています。

• 精度の向上、迅速なデータ、そして地球に優しい行動がスマート果樹園に役立ちます。

• 高額な価格、荒れた土地、更新の必要性は、依然として農家を悩ませている。
  技術の進歩と政府の支援の拡大に伴い、ロボットを導入する農場が増えています。新しいことを学び、新しいアイデアを試すことは、農場の将来の成功につながります。