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» 2022年03月15日 08時00分 公開

ヤンマーの大玉トマト収穫ロボット、2段階認識と独自吸着ハンドで実用化へ2022国際ロボット展

ヤンマーは、「2022国際ロボット展(iREX2022)」のNEDOブースにおいて、開発中の大玉トマト収穫ロボットの試作機を披露した。

[朴尚洙,MONOist]

 ヤンマーは、「2022国際ロボット展(iREX2022)」(リアル展、東京ビッグサイト、2022年3月9〜12日)のNEDO(新エネルギー・産業技術総合開発機構)ブースにおいて、開発中の大玉トマト収穫ロボットの試作機を披露した。

大玉トマト収穫ロボットの試作機 大玉トマト収穫ロボットの試作機[クリックで拡大]
大玉トマト収穫ロボットの収穫の様子[クリックで再生] 出所:ヤンマー

 さまざまな自動化が進む農作業の中でも、実現が難しいといわれているのが果実や野菜の収穫作業である。中でも、国内における野菜や果物の生産額で最も大きい大玉トマトについては、実が密着して房になっている上に、各トマトの実が成っている方向が異なることもあり、単純な機械で自動収穫するのが難しいとされている。

 そこで、NEDOの「革新的ロボット研究開発基盤構築事業」の下で、ヤンマーが持つ農業関連のノウハウやソフトウェア技術などを生かし、2020年11月から開発が進められてきたのが今回披露した大玉トマト収穫ロボットだ。特徴は「収穫するトマトの形状/姿勢認識」と「吸着切断ハンド」の2つである。

協働ロボットの先端に装着された「収穫するトマトの形状/姿勢認識」を行うカメラと「吸着切断ハンド」 協働ロボットの先端に装着された「収穫するトマトの形状/姿勢認識」を行うカメラと「吸着切断ハンド」[クリックで拡大]

 「収穫するトマトの形状/姿勢認識」は、収穫対象となるトマトがどこにあるかの位置認識と、トマトの形状やそのトマトの実が付け根の果梗(かこう)から成っている状態を含めた姿勢の認識という2段階で行う。トマトの位置認識は機械学習ベースで、形状と姿勢の認識は機械学習+ルールベースの組み合わせでアルゴリズムを構築した。これにより、次に説明する「吸着切断ハンド」にとって、吸着しやすく、果梗を切断しやすいトマトの表面部位を検出できる。

 大玉トマトの形状は完全な球体ではなく、表面もでこぼこがあるため、一般的な球体物の把持に用いられる吸盤で安定的に吸着することは難しい。そこで「吸着切断ハンド」では、ヤンマーが新たに独自開発した「Trun-cone pad(トランコーンパッド)」を採用した。トランコーンパッドは、穴の開いたスポンジ素材を吸着機構の先に装着した構造で、でこぼこのトマトの表面に開口部を中心にしてスポンジ素材が吸い付くようになっている。これでさまざまな表面形状を持つトマトをしっかりと把持してから、トランコーンパッド上部に組み込まれた小さなハサミを使って果梗を根元から切断し、多関節ロボットを使ってトマトを収穫かごに収めれば収穫作業は完了する。なお、トランコーンパッドについては特許申請中である。

トランコーンパッドとトマト(の模型) トランコーンパッドとトマト(の模型)[クリックで拡大]
トランコーンパッドによるトマト表面の吸着トランコーンパッドによるトマト表面の吸着 トランコーンパッドの開口部が、でこぼこのトマトの表面にくっついてしっかりと吸着する[クリックで拡大]

 これら2つの特徴に関わる技術開発について一定のめどが立ったこともあり、今後は実用化に向けた開発の段階に入ることになる。「今回披露した試作機は認識アルゴリズムを一般的なPCで動作させているが、それを含めた制御システムの小型化が求められるだろう」(ヤンマーの説明員)としている。

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