特開 2023-152854 脱柵前行動の検出装置、検出プログラムおよび検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023152854

(43)【公開日】2023-10-17

(54)【発明の名称】脱柵前行動の検出装置、検出プログラムおよび検出方法

(51)【国際特許分類】

   A01K 29/00 20060101AFI20231005BHJP

【ＦＩ】

A01K29/00 D

A01K29/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023045975

(22)【出願日】2023-03-22

(31)【優先権主張番号】P 2022057430

(32)【優先日】2022-03-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】501203344

【氏名又は名称】国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】平野 清

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 也恭

(72)【発明者】

【氏名】柿原 秀俊

(57)【要約】

【課題】家畜の脱柵前行動を検出可能な検出装置等を実現する。
【解決手段】家畜に装着可能な、少なくとも１つの加速度センサ（１１）を含む行動センサと、制御装置（１２）とを備えた脱柵前行動の検出装置（１０）であって、制御装置（１２）は、行動センサ（１１）から取得した検知結果が、家畜の脱柵前行動を示すかを判定する判定部（１３）を含み、判定部（１３）は、家畜の前屈行動を含む検知結果を、脱柵前行動を示すものと判定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

家畜に装着可能な、少なくとも１つの加速度センサを含む行動センサと、制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記行動センサから取得した検知結果が、前記家畜の脱柵前行動を示すものか否かを判定する判定部を含み、
前記判定部は、前記家畜の前屈行動を含む前記検知結果を、前記脱柵前行動を示すものと判定する、脱柵前行動の検出装置。

【請求項2】

前記判定部は、前記前屈行動と、前記家畜の採食行動との組み合わせを含む前記検知結果を、前記脱柵前行動を示すものと判定する、請求項１に記載の検出装置。

【請求項3】

前記行動センサは、３軸の前記加速度センサを含む、請求項１に記載の検出装置。

【請求項4】

前記行動センサは、１軸の前記加速度センサと、複数の気圧センサとを含み、
前記判定部は、前記検知結果のうち前記加速度センサの出力が前記採食行動を示すものか否かを判定し、前記気圧センサの出力が前記前屈行動を示すものか否かを判定する、請求項２に記載の検出装置。

【請求項5】

通知を受信する受信装置と通信可能な通信装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記判定部が、前記検知結果が前記脱柵前行動を示すものと判定した場合にのみ、前記通信装置から前記受信装置に前記通知を送信する通知部をさらに含む、請求項１から４の何れか１項に記載の検出装置。

【請求項6】

請求項１に記載の検出装置が備える前記制御装置としてコンピュータを機能させるための検出プログラムであって、前記判定部としてコンピュータを機能させるための検出プログラム。

【請求項7】

家畜に装着された、少なくとも１つの加速度センサを含む行動センサから取得した検知結果が、前記家畜の脱柵前行動を示すものか否かを判定する判定工程を含み、
前記判定工程では、前記家畜の前屈行動を含む前記検知結果を、前記脱柵前行動を示すものと判定する、脱柵前行動の検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、脱柵前行動の検出装置、検出プログラムおよび検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

家畜の放牧地は通常、電気牧柵等の牧柵により囲むことで、家畜が放牧地外に出ることを防止する。しかしながら、例えば放牧地内に生える摂食可能な草等の可食物が不足すると、家畜は、放牧地外の可食物を求めて脱柵を試みる場合がある。放牧地内に生えている草が摂食可能か否かは一見して判断しづらい場合があるため、放牧地内の草の残存量を確認するだけでは、脱柵の防止策としては不十分であるといえる。

【0003】

非特許文献１には、家畜が電気牧柵から脱柵するまでの行動過程が示されている。また、家畜の行動を監視する観点からは、特許文献１には、ＧＰＳ（Global Positioning System）センサを利用した、家畜の放牧管理システムが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－９９０９８号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】黒毛和種繁殖雌牛が電気牧柵から脱柵するまでの行動過程、日畜会報、79(4),535-541,2008

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

非特許文献１には、家畜が脱柵するまでの行動過程は記載されているが、当該行動過程を行動センサによりモニタリングすることおよびその具体的な方法については、何ら開示されていない。また、特許文献１に記載の放牧管理システムでは、ＧＰＳセンサにより脱柵後の家畜の位置を把握することは可能と考えられるが、家畜の脱柵を予防することは困難である。

【0007】

本発明の一態様は、家畜の脱柵前行動を検出可能な検出装置等を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記の課題を解決するために、本発明の態様１に係る脱柵前行動の検出装置は、家畜に装着可能な、少なくとも１つの加速度センサを含む行動センサと、制御装置とを備え、前記制御装置は、前記行動センサから取得した検知結果が、前記家畜の脱柵前行動を示すものか否かを判定する判定部を含み、前記判定部は、前記家畜の前屈行動を含む前記検知結果を、前記脱柵前行動を示すものと判定する。

【0009】

本発明の態様２に係る脱柵前行動の検出装置は、前記態様１において、前記判定部は、前記前屈行動と、前記家畜の採食行動との組み合わせを含む前記検知結果を、前記脱柵前行動を示すものと判定してもよい。

【0010】

本発明の態様３に係る脱柵前行動の検出装置は、前記態様１または２において、前記行動センサは、３軸の前記加速度センサを含んでもよい。

【0011】

本発明の態様４に係る脱柵前行動の検出装置は、前記態様２において、前記行動センサは、１軸の前記加速度センサと、複数の気圧センサとを含み、前記判定部は、前記検知結果のうち前記加速度センサの出力が前記採食行動を示すものか否かを判定し、前記気圧センサの出力が前記前屈行動を示すものか否かを判定してもよい。

【0012】

本発明の態様５に係る脱柵前行動の検出装置は、前記態様１から４のいずれかにおいて、通知を受信する受信装置と通信可能な通信装置をさらに備え、前記制御装置は、前記判定部が、前記検知結果が前記脱柵前行動を示すものと判定した場合にのみ、前記通信装置から前記受信装置に前記通知を送信する通知部をさらに含んでいてもよい。

【0013】

本発明の各態様に係る脱柵前行動の検出装置が備える制御装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記制御装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記制御装置をコンピュータにて実現させる検出装置の制御プログラム（検出プログラム）、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

【0014】

前記の課題を解決するために、本発明の態様６に係る脱柵前行動の検出方法は、家畜に装着された、少なくとも１つの加速度センサを含む行動センサから取得した検知結果が、前記家畜の脱柵前行動を示すものか否かを判定する判定工程を含み、前記判定工程では、前記家畜の前屈行動を含む前記検知結果を、前記脱柵前行動を示すものと判定する。

【発明の効果】

【0015】

本発明の一態様によれば、家畜の脱柵前行動を検出可能な検出装置等を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態１に係る第１検出装置および受信装置の機能ブロック構成を示すブロック図である。

【図2】実施形態１に係る第１検出装置が備える制御装置の処理フローを示すフロー図である。

【図3】実施形態１に係る第１検出装置が判定する、脱柵前行動を示す検知結果の一例を示す図である。

【図4】実施形態１の変形例に係る第１検出装置が判定する、脱柵前行動を示す検知結果の一例を示す図である。

【図5】実施形態１の他の変形例に係る第１検出装置が判定する、脱柵前行動を示す検知結果の一例を示す図である。

【図6】実施形態２に係る第１検出装置、第２検出装置および受信装置の機能ブロック構成を示すブロック図である。

【図7】実施形態２に係る第１検出装置が備える制御装置の処理フローを示すフロー図である。

【図8】実施形態２に係る第１検出装置が判定する、脱柵前行動を示す検知結果の一例を示す図である。

【図9】実施形態２の変形例に係る第１検出装置が判定する、脱柵前行動を示す検知結果の一例を示す図である。

【図10】実施形態２の他の変形例に係る第１検出装置、第２検出装置および受信装置の機能ブロック構成を示すブロック図である。

【図11】実施形態２の他の変形例に係る第１検出装置が判定する、脱柵前行動を示す検知結果の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について、図１～３を参照して以下に説明する。

【0018】

（第１検出装置の構成）
本発明の一実施形態に係る脱柵前行動の検出装置である第１検出装置１０は、家畜に装着可能に構成される。本実施形態では、第１検出装置１０が、家畜の頸部に装着可能な首輪の一部として構成される例について説明する。第１検出装置１０を装着する家畜は、放牧により飼育される動物であればよく、例えば、牛が好適に挙げられる。本明細書では、牛に第１検出装置１０を装着する場合を例として説明する。

【0019】

図１に示すように、第１検出装置１０は、牛の行動を検知する行動センサである３軸加速度センサ１１と、制御装置１２と、記憶装置１５と、第１通信装置１６とを備えている。第１検出装置１０は、３軸加速度センサ１１の出力を行動センサの検知結果として取得し、当該検知結果に基づいて、牛の脱柵前行動を検出する。

【0020】

３軸加速度センサ１１は、互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）それぞれの方向の加速度を検知可能な加速度センサ（３軸の加速度センサ）である。３軸加速度センサ１１は、検知した各軸の加速度を出力する。第１検出装置１０は、３軸加速度センサ１１により牛の行動を３次元的に検知できる。

【0021】

第１検出装置１０が備える行動センサは、加速度センサとしての機能を含んでいればよく、３軸加速度センサ１１以外のセンサを含むものであってもよい。第１検出装置１０が備える行動センサは、例えば９軸センサであってもよい。９軸センサは、３軸の加速度センサに加え、３軸の角速度センサ（ジャイロセンサともいう）および３軸の方位センサ（磁力センサ、地磁気センサまたはコンパスセンサ等ともいう）を含むセンサである。

【0022】

制御装置１２は、判定部１３と、通知部１４とを含む。制御装置１２は、第１検出装置１０の各部の動作を統括して制御する部材である。制御装置１２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であってよい。

【0023】

判定部１３は、３軸加速度センサ１１から取得した検知結果が、牛の脱柵前行動を示すものか否かを判定する機能ブロックである。判定部１３は、牛の前屈行動を含む前記検知結果を、脱柵前行動を示すものと判定する。また、判定部１３は、前屈行動と、牛の採食行動との組み合わせを含む前記検知結果を、脱柵前行動を示すものと判定してもよい。判定部１３による脱柵前行動の具体的な判定方法について、詳細は後述する。

【0024】

通知部１４は、判定部１３の検知結果が脱柵前行動を示すものと判定した場合、すなわち第１検出装置１０が脱柵前行動を検出した場合にのみ、第１通信装置１６から受信装置３０に通知を送信してもよい。ここで、受信装置３０は、第１検出装置１０から通知を受信する装置であり、第３通信装置３１と、通知装置３２とを備える。第３通信装置３１は、第１検出装置１０が備える第１通信装置１６と通信可能な通信装置であれば、特に限定されない。

【0025】

受信装置３０は、第１検出装置１０および／または受信装置３０のユーザに対して、第１検出装置１０が送信した通知を伝達可能な通知装置３２を備える電子機器であれば、特に限定されない。受信装置３０は、例えば、スマートフォン等の携帯端末であってもよく、ＰＣ（Personal Computer）等の備え付けの電子機器であってもよく、通知専用の警報装置であってもよい。受信装置３０が備える通知装置３２は、受信装置３０の態様により、画像表示装置、振動装置、スピーカおよび発光装置等の何れか、またはこれらの組み合わせであってよいが、これに限定されない。

【0026】

このように、通知部１４は、第１検出装置１０が脱柵前行動を検出した場合にのみ、通知のための通信を行うことができる。そうすると、第１検出装置１０は、脱柵前行動が検出されない限りは通信を行わないため、例えば従来技術が備えるＧＰＳセンサ等により常時位置を把握する場合と比較して、大きく省電力化できる。したがって、第１検出装置１０は、バッテリの大型化等をせずとも、長期間メンテナンスフリーでの安定した運用が容易となる。

【0027】

また、第１検出装置１０が脱柵前行動を検出した場合の通知は、通信により受信装置３０に送信される態様に限定されない。通知部１４は、例えば、第１検出装置１０が発光装置等の通知装置（不図示）を備えている場合には、受信装置３０との通信を行わず、当該通知装置に通知を実行させてもよい。

【0028】

記憶装置１５は、第１検出装置１０が取得または生成した情報を記憶する部材である。記憶装置１５としては、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）またはＲＯＭ（Read Only Memory）等が挙げられる。

【0029】

第１通信装置１６は、受信装置３０と通信可能な通信装置である。また、第１通信装置１６は、受信装置３０以外の装置とも通信可能に構成されてもよい。第１通信装置１６は、ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）方式での無線通信が可能であることが、広大な放牧地で好適に利用できるため好ましい。

【0030】

（脱柵前行動の検出方法の一例）
本発明の一実施形態に係る脱柵前行動の検出方法の一例について、図２および図３を参照して説明する。ここでは、３軸加速度センサ１１の検知結果が、前屈行動と採食行動との組み合わせを含む場合に、当該検知結果が脱柵前行動を示すと判定する場合の検出方法を例示する。

【0031】

図２に示すように、まず判定部１３は、３軸加速度センサ１１の出力を行動センサの検知結果として取得する（Ｓ１）。そして、判定部１３は、取得した検知結果が牛の採食行動を示す出力を含むか否かを判定する（Ｓ２）。

【0032】

ここで、採食行動を示す出力とは、例えば図３に示すように、牛の頸部に装着された３軸加速度センサ１１が小刻みな振動を検知することによる、振動波形を示す出力であってよい。このような出力は、牛が摂食している場合の咀嚼等の動きを反映するものであり、摂食行動を示すものといえる。なお、図３の左図は、牛が頭部を下げて摂食行動を行っているが、脱柵前行動ではない場合の例を示しており、図３の右図は、牛の行動が脱柵前行動である場合の例を示している。このような左右の図の対応関係は、図４、５、８～１０についても同様である。

【0033】

判定部１３は、取得した検知結果が採食行動を示す出力を含まないと判定した場合（Ｓ２でＮｏ）、当該検知結果が脱柵前行動を示すものではないと判定し（Ｓ３）、処理をＳ１に戻す。一方、判定部１３は、取得した検知結果が採食行動を示す出力を含むと判定した場合（Ｓ２でＹｅｓ）、さらに、当該検知結果が、牛の前屈行動を示す出力についても含むか否かを判定する（Ｓ４）。

【0034】

図３に示すように、牛は、採食行動を行っているときは頭部を下げているが、前屈行動は取らず、起立した状態である。一方で、脱柵前行動では、牧柵Ｆを潜り抜けるために、前脚を折りたたんだ前屈行動を見せる。したがって、脱柵前行動の検出には、前屈行動の有無を判定することが重要な要素となる。

【0035】

また、牛が脱柵を行う場合、牧柵Ｆの内側の可食物が少ないことが原因である場合が多い。すなわち、牛は脱柵前行動において、牧柵Ｆの周辺に生えている草を食べる採食行動を、前屈行動と共に行う場合が多い。したがって、本実施形態に係る脱柵前行動の検出方法では、採食行動と前屈行動との組み合わせを用いて脱柵前行動の検出を行うことで、検出精度の向上を達成している。これにより、脱柵以外の目的で牛が前屈行動を行った場合に、誤って脱柵前行動であると判定してしまう偽陽性判定を防止できる。

【0036】

判定部１３は、前屈行動を示す出力について、例えば、牛の頸部の状態を、３軸加速度センサ１１が検知する少なくとも２軸の加速度の比較により判定してよい。当該２軸は、牛の前後方向（頭尾方向）と、上下方向（背腹方向）とに対応する軸であることが好ましい。なお、本実施形態のように第１検出装置１０が牛の頸部に装着される場合、３軸加速度センサ１１は、Ｘ軸が牛の前後方向に、Ｙ軸が牛の上下方向に、Ｚ軸が牛の左右方向にそれぞれ対応する方向に装着されていると仮定して説明する。ただし、３軸加速度センサ１１の牛への装着方向は、特に限定されない。

【0037】

図３の左図に示すように、牛が採食行動を行っているが前屈行動は取っていない状態では、頸部が重力方向に対して斜めに傾く状態となる。この場合、３軸加速度センサ１１の出力では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の加速度の大きさが同程度となる。一方で、図３の右図に示すように、牛が前屈行動を取る場合頸部は水平に近い状態となるため、Ｙ軸方向の加速度が大きくなる一方で、Ｘ軸方向の加速度は非常に小さくなる。

【0038】

判定部１３は、Ｙ軸方向の加速度が、Ｘ軸方向の加速度との比較において所定の閾値を超えていれば、牛が前屈行動を取っていると判定してよい。牛が前屈行動を取っていると判定する場合のＹ軸方向の加速度の閾値は、例えば、Ｘ軸方向の加速度に対して等倍以上としてよい。牛が前屈行動を取っていると判定する場合のＹ軸方向の加速度の閾値は、これに限られず、例えば、牛の頚部における３軸加速度センサ１１の装着位置、または放牧地の地形の影響等を考慮して、適宜調整されてよい。

【0039】

以上に例示するように、牛が頸部を下げた場合に、その行動が前屈行動かそれ以外かについて、判定部１３は、３軸加速度センサ１１の検知結果から判定できる。

【0040】

判定部１３は、取得した検知結果が牛の前屈行動を示す出力を含まないと判定した場合（Ｓ４でＮｏ）、当該検知結果が脱柵前行動を示すものではないと判定し（Ｓ３）、処理をＳ１に戻す。一方、判定部１３は、取得した検知結果が前屈行動を示す出力を含むと判定した場合（Ｓ４でＹｅｓ）、当該検知結果が脱柵前行動を示すものであると判定する（Ｓ５、判定工程）。

【0041】

判定部１３が脱柵前行動を検出した場合、通知部１４は、受信装置３０のユーザに、脱柵前行動を検出したことを伝えるための通知を生成する。当該通知の内容は、受信装置３０が備える通知装置３２の種類によって適切な内容が選択されてよい。例えば、受信装置３０がスマートフォンであり、通知装置３２が画像表示装置であれば、通知部１４は、「牛（管理番号ＸＸ）の脱柵前行動が検出されました」という内容を含むショートメッセージまたは電子メールを生成してよい。また、通知部１４は脱柵前行動が検出されたことを示す情報のみを通知として生成し、ユーザに対する具体的な通知内容は受信装置３０が適宜生成してもよい。

【0042】

通知部１４は、生成した通知を、第１通信装置１６と第３通信装置３１との間の通信を介して、受信装置３０に送信する（Ｓ６）。受信装置３０は、受信した通知に基づいて、通知装置３２によりユーザに対して通知を行う。これによりユーザは、第１検出装置１０が脱柵前行動を検出した場合、速やかにその旨を把握して対応することができる。

【0043】

以上に示すように、本実施形態に係る脱柵前行動の検出方法によれば、少なくとも加速度センサを含む簡易的な行動センサを備えた第１検出装置１０により、精度よく脱柵前行動を検出できる。ＧＰＳセンサ等を利用した従来の放牧管理システムと比較して、比較的安価な第１検出装置１０を利用しながら、従来では困難だった脱柵の未然防止が可能となる。

【0044】

また、本発明の一実施形態に係る脱柵前行動の検出装置および検出方法によれば、放牧地の全体において可食物の残量を把握しきれていなくても、家畜の脱柵を未然に防止した上で、問題の発見および対応が可能である。例えば、耕作放棄地での放牧は、省力的であり、耕作放棄地の解消および農地保全にとっても優れた方法であるが、その面積または植生によっては家畜の可食物の管理が困難な場合がある。本発明の一実施形態によれば、家畜の脱柵を効果的に防止できるため、耕作放棄地での放牧が容易となり、耕作放棄地の活用等を進めることができる。これにより、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の、例えば目標１５「陸の豊かさも守ろう」等の達成に貢献できる。

【0045】

〔実施形態１の変形例〕
本発明の一実施形態は上述の構成に限定されず、様々なバリエーションが想定される。例えば図４に示すように、本発明の一実施形態に係る脱柵前行動の検出装置は、牛の頸部に装着される第１検出装置１０ではなく、牛の前脚に装着される第１検出装置１０ａであってもよい。第１検出装置１０ａは、牛の前脚に装着される点以外については、第１検出装置１０と同様の構成を有するものであってよい。

【0046】

この場合、判定部１３は、第１検出装置１０ａが備える３軸加速度センサ１１が検知する前脚の状態の検知結果から牛の前屈行動を検出した場合に、当該検知結果が脱柵前行動を示すと判定できる。

【0047】

判定部１３は、前屈行動を示す出力について、例えば、牛の前脚の状態を、３軸加速度センサ１１が検知する少なくとも２軸の加速度の比較により判定してよい。当該２軸は、牛の前後方向（頭尾方向）と、上下方向（背腹方向）とに対応する軸であることが好ましい。なお、本変形例のように第１検出装置１０ａが前脚に装着される場合、３軸加速度センサ１１は、Ｘ軸が前脚の延伸方向（牛の上下方向）に、Ｙ軸が牛の前後方向に、Ｚ軸が牛の左右方向にそれぞれ対応する方向に装着されていると仮定して説明する。

【0048】

図４の左図に示すように、牛が前屈行動を取っていない状態では、前脚は牛の上下方向に延びた状態となるため、３軸加速度センサ１１においてＸ軸方向の加速度が重力とほぼ釣り合う一方、Ｙ軸方向の加速度はほぼ検知されないか、非常に小さい。一方で、図４の右図に示すように、牛が前屈行動を取る場合、前脚を折りたたむため、Ｙ軸の下方向の加速度が重力とほぼ釣り合う一方、Ｘ軸方向の加速度がほぼ検知されないか、非常に小さくなる。

【0049】

判定部１３は、Ｙ軸方向の加速度が、Ｘ軸方向の加速度との比較において所定の閾値を超えていれば、牛が前屈行動を取っていると判定してよい。牛が前屈行動を取っていると判定する場合のＹ軸方向の加速度の閾値は、例えば、Ｘ軸方向の加速度に対して、絶対値において３倍以上としてもよく、６倍以上としてもよい。ここで、牛の前脚が９０°以上曲がりＸ軸方向の加速度がマイナスになる可能性があるため、Ｙ軸方向の加速度の閾値については、Ｘ軸方向の加速度に対しての比率の絶対値を用いて設定することが好ましい。

【0050】

牛が前屈行動を取っていると判定する場合のＹ軸方向の加速度の閾値は、上述に限られず、例えば、牛の前脚における３軸加速度センサ１１の装着位置、または放牧地の地形の影響等を考慮して、適宜調整されてよい。

【0051】

本変形例に示すように、判定部１３は、図２に示す検出方法において、Ｓ２の採食行動の有無を判定する工程をスキップしてもよい。すなわち、判定部１３は、取得した検知結果が前屈行動を示す出力を含むか否かのみにより、脱柵前行動の検出を行ってもよい。これは本変形例に限られず、頸部に装着される第１検出装置１０を用いる場合も同様である。

【0052】

この場合、横伏行動等を誤って脱柵前行動として検出してしまう偽陽性判定が生じ得る。しかしながら、採食行動を伴わない脱柵前行動についても検出できるため、偽陽性判定よりもはるかに問題の大きい、牛が脱柵前行動を取っているにも関わらず検出しない偽陰性判定の可能性を低減できる。

【0053】

また、図５に示すように、本発明の一実施形態に係る脱柵前行動の検出装置は、牛の腰部に装着される第１検出装置１０ｂであってもよい。第１検出装置１０ｂは、牛の腰部に装着される点以外については、第１検出装置１０と同様の構成を有するものであってよい。

【0054】

この場合、判定部１３は、第１検出装置１０ｂが備える３軸加速度センサ１１が検知する腰部の動きの検知結果から牛の前屈行動を検出した場合に、当該検知結果が脱柵前行動を示すと判定できる。

【0055】

判定部１３は、前屈行動を示す出力について、例えば、牛の腰部の状態を、３軸加速度センサ１１が検知する少なくとも２軸の加速度の比較により判定してよい。当該２軸は、牛の前後方向（頭尾方向）と、上下方向（背腹方向）とに対応する軸であることが好ましい。なお、本変形例のように第１検出装置１０ｂが腰部に装着される場合、３軸加速度センサ１１は、Ｘ軸が牛の前後方向に、Ｙ軸が牛の上下方向に、Ｚ軸が牛の左右方向にそれぞれ対応する方向に装着されていると仮定して説明する。

【0056】

図５の左図に示すように、牛が前屈行動を取っていない状態では、牛の腰部は地面に対して略平行な状態となる。そのため、３軸加速度センサ１１においてＸ軸方向の加速度の大きさが重力の大きさとほぼ釣り合う一方、Ｙ軸方向の加速度はほぼ検知されないか、非常に小さい。一方で、図５の右図に示すように、牛が前屈行動を取る場合、体躯が前方に傾くため、３軸加速度センサ１１の出力では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の加速度の大きさが同程度となる。

【0057】

判定部１３は、Ｙ軸方向の加速度が、Ｘ軸方向の加速度との比較において所定の閾値を超えていれば、牛が前屈行動を取っていると判定してよい。牛が前屈行動を取っていると判定する場合のＹ軸方向の加速度の閾値は、例えば、Ｘ軸方向の加速度に対して２倍以下としてよい。牛が前屈行動を取っていると判定する場合のＹ軸方向の加速度の閾値は、これに限られず、例えば、牛の腰部における３軸加速度センサ１１の装着位置、または放牧地の地形の影響等を考慮して、適宜調整されてよい。

【0058】

以上に例示するように、判定部１３は、牛の腰部に装着した第１検出装置１０ｂが備える３軸加速度センサ１１の検知結果によっても、牛の前屈行動の有無を判定できる。

【0059】

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図６～８を参照して以下に説明する。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0060】

図６に示すように、本実施形態に係る脱柵前行動の検出装置は、第１検出装置１０ｃおよび第２検出装置２０により構成されている。このように、本発明の一実施形態に係る脱柵前行動の検出装置は、複数の装置により構成されていてもよい。

【0061】

第１検出装置１０ｃは、牛の頸部に装着される点では第１検出装置１０と同様であるが、３軸加速度センサ１１ではなく１軸加速度センサ１１ａを備えている点において、第１検出装置１０と異なっている。また、第１検出装置１０ｃは、第１通信装置１６を介して、受信装置３０に加えて第２検出装置２０とも通信可能に構成されている。

【0062】

１軸加速度センサ１１ａは、３軸加速度センサ１１と異なり、単一方向の加速度を検知可能な１軸の加速度センサである。なお、第１検出装置１０ｃが備える加速度センサは１軸以上の加速度を検知可能であればよく、３軸の加速度センサであってもよい。

【0063】

第２検出装置２０は、３軸加速度センサ２１と、第２通信装置２２とを備えており、牛の前脚に装着される。３軸加速度センサ２１は、実施形態１に係る第１検出装置１０が備える３軸加速度センサ１１と同様の加速度センサであってよい。このように、本実施形態に係る脱柵前行動の検出装置は、１軸加速度センサ１１ａと、３軸加速度センサ２１との２つのセンサを、行動センサとして備えている。すなわち、本発明の一実施形態に係る脱柵前行動の検出装置が備える行動センサは、２つ以上の加速度センサを含んでいてもよい。

【0064】

第２通信装置２２は、第１検出装置１０ｃが備える第１通信装置１６と通信可能な通信装置である。第２通信装置２２は、第１通信装置１６とは異なり、受信装置３０が備える第３通信装置３１と通信可能に構成されていることを要さない。そのため、第２通信装置２２は、同一個体の牛に装着される第１通信装置１６との間でのみ通信可能であればよいため、例えば、第１通信装置１６よりも通信可能範囲が狭いが消費電力が小さい通信装置であってもよい。

【0065】

第１検出装置１０ｃが備える制御装置１２は、判定部１３により、１軸加速度センサ１１ａからの出力と、３軸加速度センサ２１からの出力との両方を牛の行動センサの検知結果として取得し、脱柵前行動の有無の判定を行ってよい。

【0066】

図７および図８に示すように、本実施形態に係る脱柵前行動の検出方法では、まず判定部１３が、１軸加速度センサ１１ａの出力を取得する（Ｓ１１）。当該出力は、第１検出装置１０ｃが装着された牛の頸部の状態を示す。そして、判定部１３は、１軸加速度センサ１１ａの出力が採食行動を示すものであるか否かを判定する（Ｓ１２）。

【0067】

ここで、採食行動を示す出力とは、実施形態１にて上述の通り振動波形を示す出力であってよい。このような振動波形は、３軸加速度センサ１１ではなく、１軸加速度センサ１１ａでも問題なく検知可能である。

【0068】

判定部１３は、取得した１軸加速度センサ１１ａの出力が採食行動を示すものではないと判定した場合（Ｓ１２でＮｏ）、行動センサの検知結果が脱柵前行動を示すものではないと判定し（Ｓ１３）、処理をＳ１１に戻す。一方、判定部１３は、取得した１軸加速度センサ１１ａの出力が採食行動を示すものであると判定した場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、続けて、３軸加速度センサ２１の出力を取得する（Ｓ１４）。３軸加速度センサ２１の出力は、第２検出装置２０が装着された牛の前脚の状態を示す。

【0069】

判定部１３は、３軸加速度センサ２１の出力が、牛の前屈行動を示すものであるか否かを判定する（Ｓ１５）。判定部１３による牛の前屈行動の有無の判定方法は、実施形態１の変形例に係る第１検出装置１０ａの場合と同様であってよいため、ここでは説明を省略する。

【0070】

なお、判定部１３は、１軸加速度センサ１１ａおよび３軸加速度センサ２１の出力をまとめて取得した後、それぞれの出力を用いた判定（Ｓ１２、Ｓ１５）を行ってもよい。しかしながら、判定部１３が、Ｓ１２でＹｅｓだった場合にのみ３軸加速度センサ２１の出力を取得する構成によれば、第１検出装置１０ｃと第２検出装置２０との間の通信頻度を大きく低減できる。これにより、第１検出装置１０ｃおよび第２検出装置２０の省電力化が可能である。

【0071】

判定部１３は、取得した３軸加速度センサ２１の出力が牛の前屈行動を示すものではないと判定した場合（Ｓ１５でＮｏ）、行動センサの検知結果が脱柵前行動を示すものではないと判定し（Ｓ１３）、処理をＳ１１に戻す。一方、判定部１３は、取得した３軸加速度センサ２１の出力が前屈行動を示すものであると判定した場合（Ｓ１５でＹｅｓ）、行動センサの検知結果が脱柵前行動を示すものであると判定する（Ｓ１６、判定工程）。

【0072】

判定部１３が脱柵前行動を検出した場合、通知部１４は、受信装置３０のユーザに、脱柵前行動を検出したことを伝えるための通知を生成し、当該通知を受信装置３０に送信する（Ｓ１７）。受信装置３０は、受信した通知に基づいて、通知装置３２によりユーザに対して通知を行う。

【0073】

以上に示すように、本実施形態に係る脱柵前行動の検出方法によれば、頸部に装着された１軸加速度センサ１１ａと、前脚に装着された３軸加速度センサ２１との両方からの出力を行動センサの検知結果として用い、精度よく脱柵前行動を検出できる。

【0074】

なお、本実施形態のように、脱柵前行動の検出装置が複数の装置により構成されている場合、判定部１３および通知部１４の各機能は、第１検出装置１０ｃが備える制御装置１２に集約されていなくてもよい。これらの機能は、第２検出装置２０が備える制御装置（不図示）により実現してもよく、第１検出装置１０ｃが備える制御装置１２および第２検出装置２０が備える制御装置の両方により実現してもよい。

【0075】

〔実施形態２の変形例〕
本発明の一実施形態は上述の構成に限定されず、様々なバリエーションが想定される。例えば図９に示すように、本発明の一実施形態に係る脱柵前行動の検出装置の一つは、牛の前脚に装着される第２検出装置２０ではなく、牛の腰部に装着される第２検出装置２０ａであってもよい。第２検出装置２０ａは、牛の腰部に装着される点以外については、第２検出装置２０と同様の構成を有するものであってよい。

【0076】

この場合、判定部１３は、第１検出装置１０ｃが備える１軸加速度センサ１１ａの出力から牛の採食行動を検出すると共に、第２検出装置２０ａが備える３軸加速度センサ２１の出力から牛の前屈行動を検出する。判定部１３による、腰部の状態を示す３軸加速度センサ２１の出力から牛の前屈行動の有無を判定する方法は、実施形態１の変形例に係る第１検出装置１０ｂの場合と同様であってよいため、ここでは説明を省略する。

【0077】

また、図１０および図１１に示すように、第１検出装置１０ｄは、行動センサとして、１軸加速度センサ１１ａに加え、第１気圧センサ１１ｂを含んでいてもよい。また、第２検出装置２０ｂは、行動センサとして、３軸加速度センサ２１ではなく第２気圧センサ２１ａを含んでいてもよい。本変形例のように、本発明の一実施形態に係る脱柵前行動の検出装置は、行動センサとして３軸ではなく１軸の加速度センサと、複数の気圧センサとを含んでいるものであってもよい。

【0078】

本変形例では、第１検出装置１０ｄは牛の頸部に装着され、第２検出装置２０ｂは牛の腰部に装着される。判定部１３は、行動センサの検知結果のうち、１軸加速度センサ１１ａの出力が採食行動を示すものか否かを判定し、第１気圧センサ１１ｂおよび第２気圧センサ２１ａの出力が前屈行動を示すものか否かを判定する。

【0079】

牛の採食行動の有無の判定方法については実施形態１にて説明済みのため、ここでは説明を省略する。以下に、第１気圧センサ１１ｂおよび第２気圧センサ２１ａの出力に、牛の前屈行動が含まれているか否かを判定する方法の一例について説明する。

【0080】

判定部１３は、牛の前屈行動について、第１気圧センサ１１ｂと第２気圧センサ２１ａとの間の気圧差により判定できる。図１１の左図に示すように、牛が前屈行動を取っていない状態では、頸部が下方に下がるが、腰部の位置は通常の起立時と変わらない。図１１の右図に示すように、牛が前屈行動を取る場合、頸部は下方にさらに下がる一方、腰部は上方に突き上がる体勢となる。したがって、牛が前屈行動を取る場合、第１気圧センサ１１ｂと第２気圧センサ２１ａとの間の気圧差は、例えば起立して採食行動を行っている場合と比較して大きくなる。

【0081】

したがって、判定部１３は、第１気圧センサ１１ｂの出力が示す気圧と、第２気圧センサ２１ａの出力が示す気圧との差分値が所定の値以上となった場合に、牛が前屈行動を取っていると判定してよい。ここでの「所定の値」は、牛の各個体の大きさによって適宜最適な値を設定してもよいし、起立して採食行動を行っている場合の前記気圧差を基準として、適宜最適な値を設定してもよい。

【0082】

〔ソフトウェアによる実現例〕
第１検出装置１０（以下、「装置」と呼ぶ）の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロック（特に、制御装置１２の各機能ブロック）としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。

【0083】

この場合、前記装置は、前記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により前記プログラムを実行することにより、前記各実施形態で説明した各機能が実現される。

【0084】

前記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、前記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、前記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して前記装置に供給されてもよい。

【0085】

また、前記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、前記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより前記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。

【0086】

また、前記各実施形態で説明した各処理は、ＡＩ（Artificial Intelligence：人工知能）に実行させてもよい。この場合、ＡＩは前記制御装置で動作するものであってもよいし、他の装置（例えばエッジコンピュータまたはクラウドサーバ等）で動作するものであってもよい。

【0087】

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0088】

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 第１検出装置（検出装置）
１１ ３軸加速度センサ（行動センサ、加速度センサ）
１１ａ １軸加速度センサ（行動センサ、加速度センサ）
１１ｂ 第１気圧センサ（行動センサ、気圧センサ）
１２ 制御装置
１３ 判定部
１４ 通知部
２０、２０ａ、２０ｂ 第２検出装置（検出装置）
２１ ３軸加速度センサ（行動センサ、加速度センサ）
２１ａ 第２気圧センサ（行動センサ、気圧センサ）
３０ 受信装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】