日本農業自動化機器人的未來與現況發展趨勢
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文章來源 : 農業科技決策資訊平台 2024-07-03
自從日本知名久保田農機製造商2017年首次推出有人操控的無人駕駛自動農機，以及有人與無人的2台共同協作的智慧曳引機之後，帶動更多日本國內農機企業研發更多具有魅力且多功能的新智慧型農業機械。
智慧農機最新開發動向
關於日本智慧農機的研發現況，根據曾擔任日本國家型研發計畫SIP（戰略性創新創造計畫）第一期「次世代農林水産業創造技術」的計畫主持人－野口伸教授指出，現階段智慧農業機械在研發上強調機台本身效能。主要朝向兩大研發方向邁進。其一，高難度的遠距操作與監控。意旨機台不只可自動行駛，更可在遠處監控下，多台農機運作。其二，高挑戰的農機導入智慧型手臂功能。
另外，從日本農林水產省設置「實現智慧農業研究會」所制訂的農業機械自動化安全階段來看，已實現第二階段在操作者監視下，可無人自動化行駛之目標。目前日本國內已有四家製造廠商推出相關產品。關於第三階段完全無人操作自動行駛則尚在研發階段。
遠距操作與監視飛耀式提升農業機械效率化
關於遠距操作與監視的驗證現況，目前由北海道大學偕同NTT通訊團隊與地方一同合作，該計畫從2019年至2024年為期五年，以朝向世界最高等級的智慧型農業之目標邁進，過程不斷進行研發與反覆驗證。對此，負責此項目的野口教授也指出執行中高速傳輸與低延遲應用的重要關鍵因素。針對此，目前與NTT通訊團隊反覆研發驗證中，嘗試進一步改善農業機械的網絡技術。另一方面，為了確保其安全性，除裝載了2D-LiDAR感測器之外，也在機台前後裝置Full HD高畫質攝影機。影像現階段可在5G的高速傳輸下，達地面解析度（GSD）達2mm左右，以及延遲約300ms之效能。因此，藉由影像傳輸，操作員可一邊在監控室遠端操作與監控。
關於農機實驗階段，目前在北海道大學研究農場和岩見澤西谷內農場兩個場域，皆各有設置兩台遠端監控的自動化曳引機。監控室雖位於岩見澤市，離農場的距離分別為37公里及7公里的距離，但監控室扮演角色如同「鐵路的指揮室」，不斷地監控著目前在運作的機器，觀看是否有任何問題發生。
另一方面，為了提高機台在較偏遠地區的實用性，機台不僅有自動行駛模式，同時也裝載其他遠端操作模式。例如，農地邊緣運作、公共道路安全行駛、小範圍區域的不規則農地作業，皆可以透過監控室的螢幕遠端控制。針對此，野口教授認為一人操作員在遠處可同時操作多台的農業機械時代已來臨，一旦實現於此將為農業帶來不僅從未想像的高效能，甚至有利於農事作業共享服務，創造出新農事商機。同時也可透過螢幕操作，讓休閒農場或休耕地增加農事耕作的可能性。野口教授更進一步指出目前研發團隊不僅在北海道浦臼町設置監控室，在其他縣市包括石川縣葡萄農園，以及高知縣柚子農園等三處所皆已設置此項設備。該場域所使用的農事作業車則是由北海道大學開發電動車，該馬達和電池是從豐田汽車的回收品。
對此，印證野口教授長期提出的理論「除非能開發出價格合理且具有足夠性能的農事作業車型，否則難以推行實際的田間應用」，以及體現他對於農事電動車未來可以在遠距操作與監控下，肩負鋤草、施肥、噴灑農藥、搬運農產品等其他功能的深切期盼。
導入智慧型手臂農機，加乘解決勞動力問題
北海道是日本國內知名南瓜產地，佔國內47%的高產量。然而，在人力短缺下，自2006年到2020年15年間產量大幅下降15%。針對此，野口教授認為遠距操作與監控的農家，若再加上智慧型手臂能進一步解決勞動力問題，尤其是重量較重的蔬果類，例如南瓜、西瓜。
目前，應用攝影機+AI技術篩選可採收的南瓜，再加上智慧手臂自動採收功能，可每31秒採收一顆，包括夜間採收都不是問題。現階段採收成功率已達93.8%，成功握持率達83.3%，未來持續提升其成功率的話，西瓜自動化採收則指日可待。【延伸閱讀】- 久保田農機實現智慧農業，創造農業經濟價值
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