提高日本粮食自给率的目标与务农者的高龄化及减少的现实情况大相径庭。要想打破这种状况，必须实现农活的省力化。这就需要农业机器人大展身手。
＊1 涩谷精机是静冈涩谷精机与SI精工于2011年4月1日合并成立的公司。草莓采摘机器人由SI精工负责开发。 选择采摘目标 采摘草莓作业的流程如下：先寻找成熟的草莓，在不碰坏果实的前提下将其与枝丫分离，然后放到托盘中。要让机器人来实现这一作业，需要以下要素技术：① 根据草莓的成熟度判断是否可以采摘；②判断采摘草莓的位置；③切断草莓的果梗（从蒂延伸出来的茎的部分），并由采果手接住草莓；④将采果手移动到草莓放置 目标位置。
＊2 此外，还包括放草莓的托盘收纳部、在大棚内移动机器人的行驶部。
图像分两阶段拍摄（图3）。第一阶段，大范围拍摄机器人机身正面的栽培床。这个拍摄范围是无需整体移动机器人，只移动机械臂即可采摘草莓的范围。当然，图像中拍到了一些草莓。
从该图像中选择满足以下两个条件的草莓：草莓的成熟情况（熟度）、位置适合采果手采摘。熟度根据颜色（一般为表面80％以上着色）判断，不过用户可自 己调整这一标准。“标准因品种和采摘时间而异，因此采用了农户可根据经验自行调整的设计”（西村）。关于采摘位置，只要草莓之间没有重叠或者没有隐藏在叶 子和茎等的后面就“可以采摘”。 抓住后切断 通过上述方法确定采摘目标后，利用第二阶段的图像处理来获得详细信息＊3。这个步骤相当于上述②的草莓位置判断，具体就是指对准果梗的位置。这样才能利用采果手准确抓住草莓并切断果梗。 ＊3 在3个CCD摄像头中，利用两边的2个测量果实的三维位置，利用中间的一个计算果梗的切断位置和倾斜度。LED照明灯只在获取图像时用来照射。 其实，草莓采摘机器人主要在夜间工作。因为夜间没有阳光照射，能够将照明条件设定在一定范围，便于图像处理。另外，夜间作业还具有因果实硬度较高而不容易碰坏，以及能有效利用农户的非工作时间等优点。 之后，根据握住的果梗的位置和角度，用机械臂移动采果手。也就是上述③的技术。采果手可根据具有3个自由度的圆柱坐标系（水平面的旋转角度与上下方向 和半径方向的距离）确定位置。另外，能以15°为单位分3个阶段改变手的张开方向。目的是通过使采果手手尖的张开方向与果梗的生长方向接近直角，防止二者 相互干扰。 机器人在大棚内以200mm为单位横向移动采摘果实。从通道的一端移动到另一端后，机器人会180°旋转，朝向通道对面（相邻的一列）的栽培床，然后以相同的方式移动采摘草莓。 移动机构当初还考虑过自走式和悬挂式，因为“如果利用软胎，存在机器人停稳需要一定的时间等问题，因此采用了像XY绘图仪一样利用轨道行驶的方式”（西村）。 采用上述技术开发出来的草莓采摘机器人的技术水平已经“接近完成”（西村）。采摘一个草莓所需的时间约为9秒，一晚上能采摘全部成熟果实的60～65％。剩余部分第二天早上人工采摘即可。 生研中心和涩谷精机目前正对全年草莓栽培机器人进行实证试验。草莓采摘机器人的价格方面，估计“包括在30a的占地内铺设轨道的费用等在内为700万～800万日元左右”（西村）。 开发栽培系统 草莓采摘机器人不仅能实现省力化，还有望为草莓栽培带来附加值＊4。比如可以收集采摘时的各种数据、积累栽培经验。 ＊4 例如，可以在进行图像处理时测量果实的大小，只采摘一定大小的草莓。 另外，今后“需要考虑包括大棚在内全部实现机器人化”（西村）。其中之一就是目前正在开发的“草莓高密植移动栽培系统”（图4）。原来的大棚中，在两 列固定栽培床之间留有通道。而在草莓高密植移动栽培系统中，栽培床可以移动，无需留出通道空间，因此单位面积的栽培量能增加至约2倍。
如果利用该系统，可以固定采摘场所。也就是说，无需移动采摘机器人。“能够将测量场所设置在暗室中进行24小时采摘，或者提高稳定性从而提高采摘的准确性”（西村）。 课题是确保在开放空间使用的安全性 农业机器人方面，除了草莓采摘机器人外，还在开发无人驾驶拖拉机及插秧机器人等。这些机器人全部利用激光定位传感器和全球定位系统 （GPS：Global Positioning System）等来掌握自己的位置以便于行走。在自动行走这一点上，技术开发已经有了眉目，问题在于安全性。 草莓采摘机器人在大棚内使用时，即机器人在工作时能够确保周围无人。但在稻田和旱田等开放空间中，无人操控农业机器人难以准确区分作物和人。 非常遗憾，解决这个问题的技术目前还没有眉目。“相比于追求完全无人化，作为现实方案，开发辅助农业机械操作者的机器人更为重要”（西村）。 |
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