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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-21
(45)【発行日】2024-10-29
(54)【発明の名称】農業支援システム、方法、プログラム
(51)【国際特許分類】
A01G 7/00 20060101AFI20241022BHJP
【ＦＩ】
A01G7/00 603
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2024002130
(22)【出願日】2024-01-10
【審査請求日】2024-01-15
【早期審査対象出願】
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】520308732
【氏名又は名称】ＨａｒｖｅｓｔＸ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002815
【氏名又は名称】ＩＰＴｅｃｈ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】長田 知明
(72)【発明者】
【氏名】西本 容子
(72)【発明者】
【氏名】市川 友貴
(72)【発明者】
【氏名】半澤 誠規
【審査官】田辺 義拓
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２３－０５５１００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０５２６３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２２６０５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２２－００６７００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０２３１９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－２８７６２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１１３２０７６８０（ＣＮ，Ａ）
【文献】自動授粉・収穫ロボットXV3によるイチゴの授粉，2023年09月12日，インターネット＜ＵＲＬ：https://www.youtube.com/watch?v=VWFwXnBoh_w＞
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ０１Ｇ ７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の領域を囲むように配置された３以上の梵天からなる授粉部から構成される操作機構と、制御部と、を備える農業支援システムであって、前記制御部は、
所定の花の雌蕊を特定する箇所特定ステップと、
前記操作機構に、前記３以上の梵天が、前記箇所特定ステップにおいて特定した前記所定の花の雌蕊を囲むように接触させる操作ステップと、
を実行する、
農業支援システム。
【請求項2】
前記操作ステップは、前記１または複数の授粉部が前記所定の花の雌蕊に接触するまでは前記１または複数の授粉部を振動させないステップと、
前記１または複数の授粉部が前記所定の花の雌蕊に接触する際、または、接触した後に前記１または複数の授粉部を振動させるステップと、を含む、請求項１記載の農業支援システム。
【請求項3】
前記操作ステップは、前記授粉部を振動させる振動ステップを含み、前記操作ステップは、前記花に応じて、前記授粉部を振動させる際の振幅、周波数および振動方向の少なくともいずれか１つを制御する振動制御ステップを含む、請求項１記載の農業支援システム。
【請求項4】
前記授粉部は、第１梵天および第２梵天を含み、前記操作機構の延伸する方向において前記第１梵天の第１位置は、前記第２梵天の第２位置とは異なる位置に設けられている、請求項１記載の農業支援システム。
【請求項5】
前記第１梵天および前記第２梵天は、前記花に応じた前記第１位置および前記第２位置に設けられている、請求項４記載の農業支援システム。
【請求項6】
前記操作ステップは、前記３以上の梵天の少なくともいずれか２以上の梵天が前記所定の花の雌蕊に接触する際、または、接触した後に前記梵天を第１強度で振動させるステップを含む、請求項１記載の農業支援システム。
【請求項7】
前記操作ステップは、前記所定の花の雌蕊が前記所定の領域に含まれているときに、前記梵天を第１強度で振動させるステップを含む、請求項１記載の農業支援システム。
【請求項8】
前記操作ステップは、前記３以上の梵天のうち少なくともいずれか１つの梵天が前記所定の花の雌蕊に接触する際、または、接触した後に前記梵天を第２強度で振動させるステップを含み、前記操作ステップは、前記梵天を前記第１強度または前記第２強度のいずれかの強度で選択的に振動させるステップであり、前記第１強度は、前記第２強度よりも大きい、請求項６記載の農業支援システム。
【請求項9】
前記制御部は、前記３以上の梵天を帯電させる帯電ステップと、を実行し、前記操作ステップは、前記帯電ステップにおいて前記３以上の梵天を帯電させた後に、前記３以上の梵天を前記所定の花の雌蕊に接触させるステップである、請求項１記載の農業支援システム。
【請求項10】
前記箇所特定ステップは、第１の花のおしべ、および、第２の花の雌蕊を特定するステップであり、前記操作ステップは、前記３以上の梵天を前記第１の花のおしべを囲むように接触させた後に、前記３以上の梵天を前記第２の花の雌蕊を囲むように接触させるステップである、請求項１記載の農業支援システム。
【請求項11】
前記制御部は、前記操作ステップにおいて前記授粉部を前記所定の花の雌蕊に接触させる際に、前記所定の花の雌蕊以外の障害物を特定する障害物特定ステップと、
前記障害物特定ステップにおいて特定した前記障害物を除外する障害物除外ステップと、を実行し、
前記操作ステップは、前記障害物除外ステップにおいて前記障害物が除外された後に、前記授粉部を前記所定の花の雌蕊に接触させるステップである、請求項１記載の農業支援システム。
【請求項12】
前記授粉部を囲むように形成された抑制部を備え、
前記抑制部は、前記操作ステップにおいて前記授粉部を前記所定の花の雌蕊に接触させる際に、前記所定の花の雌蕊が、前記授粉部から離れる方向へ逃げることを抑制する、
請求項１記載の農業支援システム。
【請求項13】
前記抑制部は、筒状に形成されたガイド部材から構成される、請求項１２記載の農業支援システム。
【請求項14】
植物の画像を撮影する撮影機構と、を備え、前記箇所特定ステップは、前記撮影機構により撮影された前記植物の画像に基づき、前記所定の花の雌蕊を特定するステップである、請求項１から１３のいずれか記載の農業支援システム。
【請求項15】
前記授粉部は、羽毛素材等の柔らかな先端を有する３以上の梵天から構成される、請求項１から１３のいずれか記載の農業支援システム。
【請求項16】
プロセッサと、メモリとを備える農業支援システムに実行される方法であって、前記プロセッサが、請求項１から請求項１３のいずれかに係る発明において実行される全てのステップを実行する方法。
【請求項17】
プロセッサと、メモリとを備える農業支援システムに実行されるプログラムであって、前記プロセッサが、請求項１から請求項１３のいずれかに係る発明において実行される全てのステップを実行するプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、農業支援システム、方法、プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
イチゴなどの虫媒花は、自然界で昆虫（例えばミツバチ）を媒介して授粉が行われる。現在、植物工場のような閉鎖的または半閉鎖的な空間で植物を計画的に生産することが多い。しかし、このような植物工場では、昆虫を飛ばすために欠かせない太陽光、紫外線は足りないとともに、花粉交配用のハチの価格が高騰しているので、昆虫による自然の受粉は難しい。
【0003】
よって、イチゴを栽培する植物工場においては、作業者が筆や綿棒などを使って花をなぞって授粉させる作業が行われている。しかしながら、このような人工授粉の作業は、手間がかかるだけではなく、確実に授粉させるために十分な経験と熟練も必要であり、コストが高くなる。
【0004】
例えば特許文献１は、蜂と人手作業に頼らず、植物の花を自動的かつ確実に授粉させることができる技術を提供するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０２１－０５２６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
植物の所定の箇所に対する操作をより効果的に行うことができていないという課題がある。そこで、本開示は、上記課題を解決すべくなされたものであって、その目的は、植物の所定の箇所に対する操作をより効果的に行う技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
植物と接触して所定の操作を行う操作機構と、制御部と、を備える農業支援システムであって、制御部は、植物の所定の箇所を特定する箇所特定ステップと、操作機構に、箇所特定ステップにおいて特定した植物の所定の箇所に所定の操作を行う操作ステップと、を実行し、操作ステップは、操作機構が植物の所定の箇所を囲むように所定の操作を行うステップである、農業支援システム。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、植物の所定の箇所に対する操作をより効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の第１の実施形態に係る自動授粉装置の機能的な構成を示す図である。
【図2】第１の実施形態に係る自動授粉装置１の外観の例を示す図である。図２Ａは、自動授粉装置１の外観と、授粉部１００の構成を示す図であり、図２Ｂは、自動授粉装置１の別の構成にかかる外観の例を示す図である。
【図3】第１の実施形態に係る自動授粉装置を使用して花を授粉させる局面を示す外観図である。
【図5】授粉部１００に設けられたガイド部材１３１を示す図である。
【図7】第１の実施形態に係る自動授粉装置により、授粉処理を行う動作を示すフローチャートである。
【図8】本開示の第２の実施形態に係る自動授粉装置の機能的な構成を示す図である。
【図9】第２の実施の形態に係る自動授粉装置を使用して花を授粉させるときの花の上面概略図である。
【図10】第２の実施の形態に係る自動授粉装置の接触箇所情報３２０１のデータ構造を示す図である。
【図11】第２の実施形態に係る自動授粉装置により、授粉処理を行う動作を示すフローチャートである。
【図12】本開示の第３の実施形態に係る自動授粉システムの機能的な構成を示す図である。
【図13】第３の実施形態に係る自動授粉システムにより、植物工場内の花を授粉させる動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照しつつ、本開示の実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【0011】
本開示にかかる自動授粉装置１（農業支援システム）は、制御部と、植物と接触して所定の操作を行う操作機構と、操作ステップにおいて植物の所定の箇所に所定の操作を行う際に操作機構が、植物の所定の箇所から離れることを抑制するための離間抑制部と、植物の画像を撮影する撮影機構と、を備える。
操作機構は、１または複数の授粉部から構成される。
操作機構は、所定の領域を囲むように配置された３以上の授粉部から構成される。
授粉部は、羽毛、羊毛、人毛、動物等の毛、ナイロン、レーヨン、ポリエステル、植物等の繊維等の柔らかな先端を有する梵天から構成される。
操作機構は、第１授粉部および第２授粉部を含み、操作機構の延伸する方向において第１授粉部の第１位置は、第２授粉部の第２位置とは異なる位置に設けられている。
第１授粉部および第２授粉部は、植物に応じた第１位置および第２位置に設けられている。
操作機構の具体的な構成は以下の通り説明する。
操作機構は、１または複数の授粉部から構成される。
操作機構は、所定の領域を囲むように配置された３以上の授粉部から構成される。
授粉部は、羽毛、羊毛、人毛、動物等の毛、ナイロン、レーヨン、ポリエステル、植物等の繊維等の柔らかな先端を有する梵天から構成される。
操作機構は、第１授粉部および第２授粉部を含み、操作機構の延伸する方向において第１授粉部の第１位置は、第２授粉部の第２位置とは異なる位置に設けられている。
第１授粉部および第２授粉部は、植物に応じた第１位置および第２位置に設けられている。
操作機構の具体的な構成は以下の通り説明する。
【0012】
なお本開示においては、植物の所定の箇所に所定の操作を行う操作ステップとして、１または複数の授粉部が所定の花の雌蕊を囲むように１または複数の授粉部を所定の花の雌蕊に接触させる所定の操作を行う授粉処理を一例として開示するがこれに限られない。
例えば、操作ステップは、操作機構が植物の所定の箇所を囲むように所定の操作を行うものであっても良い。例えば、所定の操作は、花の授粉操作、果実の収穫操作、葉掻き操作、果実の間引き操作からなる群から選択される少なくとも１つを含んでも良い。
例えば、操作ステップは、操作機構が植物の所定の箇所を囲むように所定の操作を行うものであっても良い。例えば、所定の操作は、花の授粉操作、果実の収穫操作、葉掻き操作、果実の間引き操作からなる群から選択される少なくとも１つを含んでも良い。
【0013】
本開示の実施形態においては、花の雄蕊または雌蕊に対する操作を開示する。なお、操作ステップは、１または複数の授粉部を第１の花のおしべに接触させた後に、１または複数の授粉部を第２の花の雌蕊に接触させるように所定の操作を行うものとしても良い。
具体的に、第１の花に対する授粉処理を行った後に、異なる第２の花に対する授粉処理を実行しても良い。これにより、授粉部１００は第１の花の雄蕊から花粉を吸着するとともに、第２の花の雌蕊に対して吸着した花粉を授粉させることができる。また、授粉部を所定の花の雄蕊に接触させた後に、授粉部を当該所定の花（同じ花）の雌蕊に接触させるように移動させても良い。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
具体的に、第１の花に対する授粉処理を行った後に、異なる第２の花に対する授粉処理を実行しても良い。これにより、授粉部１００は第１の花の雄蕊から花粉を吸着するとともに、第２の花の雌蕊に対して吸着した花粉を授粉させることができる。また、授粉部を所定の花の雄蕊に接触させた後に、授粉部を当該所定の花（同じ花）の雌蕊に接触させるように移動させても良い。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
【0014】
＜第１の実施形態＞
＜構成＞
以下、図１及び図２を参照しながら、本開示の第１の実施形態に係る自動授粉装置１の構成について説明する。自動授粉装置１は、主に植物工場、温室やビニールハウスのように植物を計画的に生産するシステムにおいて、植物の花に対して自動的に授粉処理を行う装置である。具体的には、イチゴ及びトマトなど、花粉が同じ花の柱頭につく自家授粉の花に対し、自動的に授粉処理を行う装置である。
＜構成＞
以下、図１及び図２を参照しながら、本開示の第１の実施形態に係る自動授粉装置１の構成について説明する。自動授粉装置１は、主に植物工場、温室やビニールハウスのように植物を計画的に生産するシステムにおいて、植物の花に対して自動的に授粉処理を行う装置である。具体的には、イチゴ及びトマトなど、花粉が同じ花の柱頭につく自家授粉の花に対し、自動的に授粉処理を行う装置である。
【0015】
図１は第１の実施形態に係る自動授粉装置１を示す機能ブロック構成図である。図１に示すように、自動授粉装置１は、授粉部１００（操作機構）と、第１カメラ２０１、第２カメラ２０２（撮影機構）と、制御部３００とを有している。授粉部１００と、第１カメラ２０１、第２カメラ２０２と、制御部３００とは、ネットワークＮＷを介して相互に接続される。ネットワークＮＷは、通信を行うための通信網であり、例えば、インターネット、イントラネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）、ワイヤレスＬＡＮ（Wireless LAN:WLAN）、ワイヤレスＷＡＮ（Wireless WAN:WWAN）、仮想プライベートネットワーク（Virtual Private Network:VPN）等を含む通信網により構成されている。また、授粉部１００と、第１カメラ２０１、第２カメラ２０２と、制御部３００とは、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブル等により相互に直接接続してもよい。
【0016】
図２は第１の実施形態に係る自動授粉装置１の外観の例を示す図である。図２Ａに、自動授粉装置１の外観と、授粉部１００の構成を示す。なお、図２Ａにおいて、左図は自動授粉装置１の全体の外観を示し、右図は、授粉部１００の外観を示す。図２Ｂに、自動授粉装置１の別の構成にかかる外観の例を示す。
【0017】
図２Ａに示すように、自動授粉装置１は、本体部１０６と、授粉部１００（操作機構）と、本体部１０６に配置されるアーム１０２と、アームを移動可能に駆動する駆動部（図示しない）と、自動授粉装置１を走行させる走行部（図示しない）とを有している。走行部は、例えば、自動授粉装置１の下面に設置され、地面を走行するための車輪であるとしてもよく、レール上を移動可能な車輪であるとしてもよい。
【0018】
授粉部１００は、アーム１０２の先端に搭載される。第２カメラ２０２は、授粉部１００（つまり、アーム１０２の先端）に搭載されるが、アーム１０２に搭載されることとしてもよい。第１カメラ２０１は、本体部１０６に搭載される。つまり、第２カメラ２０２は、アーム１０２の動作と連動して移動する一方、第１カメラ２０１は、アーム１０２の動作に連動しないこととする。ただし、第１カメラ２０１が、アーム１０２に搭載されることとしてもよい。
【0019】
また、本開示においては授粉させる花、雄蕊および雌蕊等を第１カメラ２０１、第２カメラ２０２等の撮影データに基づき特定する構成を一例として開示するがこれに限られない。例えば、花、雄蕊および雌蕊等に設けられたＲＦＩＤタグ等に基づき、非光学的な手法により特定しても良い。その他、匂いセンサ、花粉センサ等に基づき授粉させる花、雄蕊および雌蕊等を特定しても良い。
【0020】
図２Ｂは、図２Ａに示す構成において、さらに、授粉部１００において、梵天１２の軸方向に移動可能な駆動機構１０１を有している例を示す。例えば、自動授粉装置１が、アーム１０２を駆動させることにより、授粉させる花の近傍まで授粉部１００を移動させたとする。花に対して授粉部１００を進入させる角度を定める場合、制御部３００は、アーム１０２を駆動させて、花に対して授粉部１００の梵天１２を所定の角度に傾けたとする。制御部３００は、駆動機構１０１を駆動させることにより、梵天１２の軸方向に沿って梵天１２を花に対して接触させることができる。これにより、花に対して、所望の角度で所望の位置に梵天１２を接触させることができる。
【0021】
授粉部１００は、図２Ａに示すように、移動可能なアーム１０２の先端部に設けられ、植物の花と接触して授粉処理を行うものである。授粉部１００は、植物の花と接触させるための先端部に、羽毛素材等の柔らかな先端を有する耳かきの先端に設けられるような繊維状の部材を有している。具体的に、授粉部１００は、梵天１２から構成される。
梵天１２は、図４Ａ、図４Ｂに示すように第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３の３つの梵天（第１授粉部、第２授粉部、第３授粉部）から構成される。なお、梵天（授粉部）の数は、３つである必要は必ずしもなく、３つよりも少なくとも構わないし、３つよりも多くても良い。梵天１２を、花の雄蕊や雌蕊等へ接触させることにより授粉処理が行われるが、授粉処理においては梵天１２が大きいと葉や花弁などの障害物と接触することにより、適切に梵天１２を雄蕊や雌蕊等へ接触させることが難しい場合がある。このような場合においても、比較的小さな複数の梵天を組み合わせて、梵天１２を形成することにより、葉や花弁等の障害物へ干渉することなく、より効果的に花の雄蕊や雌蕊に対して授粉部１００（梵天１２）を接触させることが可能となる。
第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３は、それぞれ、モータ１１３から伸びる第１アーム１２４、第２アーム１２５、第３アーム１２６により支持される。つまり、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３は、それぞれ、第１アーム１２４、第２アーム１２５、第３アーム１２６の先端に設けられ、第１アーム１２４、第２アーム１２５、第３アーム１２６の他端はモータ１１３に接続される。なお、第１アーム１２４、第２アーム１２５、第３アーム１２６の他端は一のモータ１１３に接続される必要は必ずしもなく、それぞれ異なるモータに接続されても良い。
本開示において、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３は、所定の領域１２７を囲むように互いに隣接して配置（円形状に並んで配置）される。所定の領域１２７は、梵天１２の授粉処理の際の進入方向（花、雄蕊、雌蕊等の方向、操作機構の延伸する方向）に対して、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３の先端面に比べて窪んだ空間として形成される。
また、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３は、アーム１０２の駆動により、授粉部１００の進入方向に対して異なる位置に設けられていても良い。例えば、アーム１０２の駆動による授粉部１００の進入方向は、第１アーム１２４、第２アーム１２５、第３アーム１２６の延伸方向と略同一であることが好適である。この場合において、第１アーム１２４、第２アーム１２５、第３アーム１２６の延伸方向において、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３は異なる位置に設けられる。例えば、第１アーム１２４、第２アーム１２５、第３アーム１２６の長さを互いに相違させることにより実現することができる。このように、梵天１２は、授粉部１００の進入方向に対して、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３の先端面は、それぞれ異なる位置となり、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３の先端面により段差が設けられた構成としても良い。これにより、梵天１２を花、雄蕊、雌蕊に対して、より効果的に接触させることが可能となり、授粉をより効果的に行うことができる。
例えば、本開示においては、第１梵天１２１は、第２梵天１２２および第３梵天１２３に比べて、アーム１０２から遠い位置に設けられる構成としても良い。これにより、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３の雌蕊に対する接触態様をより良好なものとすることができ、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
授粉部１００は、当該繊維状の部材としての梵天１２の繊維を植物の花と接触させることで授粉処理を行う。例えば、授粉部１００は、梵天１２と、モータ１１３と、発光部１１２と、第２カメラ２０２を有する。授粉部１００は、制御部３００の制御に従って、授粉すべき花の雌蕊及び雄蕊に、梵天１２を接触させる。
具体的に、所定の領域１２７に雌蕊が囲まれる（含まれる）ように第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３を移動させることにより、授粉すべき花の雌蕊に、梵天１２を接触させるように操作機構を制御する。
なお、モータ１１３とアーム１０２または本体部１０６との間にはモータ１１３の振動を抑制するためのダンパーが設けられても良い。これにより、モータ１１３の振動は、授粉部１００に伝わるのみで、アーム１０２または本体部１０６へ振動が伝わることを抑制することができる。モータ１１３の振動を授粉部１００へ効果的に伝えることにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
梵天１２は、図４Ａ、図４Ｂに示すように第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３の３つの梵天（第１授粉部、第２授粉部、第３授粉部）から構成される。なお、梵天（授粉部）の数は、３つである必要は必ずしもなく、３つよりも少なくとも構わないし、３つよりも多くても良い。梵天１２を、花の雄蕊や雌蕊等へ接触させることにより授粉処理が行われるが、授粉処理においては梵天１２が大きいと葉や花弁などの障害物と接触することにより、適切に梵天１２を雄蕊や雌蕊等へ接触させることが難しい場合がある。このような場合においても、比較的小さな複数の梵天を組み合わせて、梵天１２を形成することにより、葉や花弁等の障害物へ干渉することなく、より効果的に花の雄蕊や雌蕊に対して授粉部１００（梵天１２）を接触させることが可能となる。
第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３は、それぞれ、モータ１１３から伸びる第１アーム１２４、第２アーム１２５、第３アーム１２６により支持される。つまり、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３は、それぞれ、第１アーム１２４、第２アーム１２５、第３アーム１２６の先端に設けられ、第１アーム１２４、第２アーム１２５、第３アーム１２６の他端はモータ１１３に接続される。なお、第１アーム１２４、第２アーム１２５、第３アーム１２６の他端は一のモータ１１３に接続される必要は必ずしもなく、それぞれ異なるモータに接続されても良い。
本開示において、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３は、所定の領域１２７を囲むように互いに隣接して配置（円形状に並んで配置）される。所定の領域１２７は、梵天１２の授粉処理の際の進入方向（花、雄蕊、雌蕊等の方向、操作機構の延伸する方向）に対して、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３の先端面に比べて窪んだ空間として形成される。
また、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３は、アーム１０２の駆動により、授粉部１００の進入方向に対して異なる位置に設けられていても良い。例えば、アーム１０２の駆動による授粉部１００の進入方向は、第１アーム１２４、第２アーム１２５、第３アーム１２６の延伸方向と略同一であることが好適である。この場合において、第１アーム１２４、第２アーム１２５、第３アーム１２６の延伸方向において、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３は異なる位置に設けられる。例えば、第１アーム１２４、第２アーム１２５、第３アーム１２６の長さを互いに相違させることにより実現することができる。このように、梵天１２は、授粉部１００の進入方向に対して、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３の先端面は、それぞれ異なる位置となり、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３の先端面により段差が設けられた構成としても良い。これにより、梵天１２を花、雄蕊、雌蕊に対して、より効果的に接触させることが可能となり、授粉をより効果的に行うことができる。
例えば、本開示においては、第１梵天１２１は、第２梵天１２２および第３梵天１２３に比べて、アーム１０２から遠い位置に設けられる構成としても良い。これにより、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３の雌蕊に対する接触態様をより良好なものとすることができ、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
授粉部１００は、当該繊維状の部材としての梵天１２の繊維を植物の花と接触させることで授粉処理を行う。例えば、授粉部１００は、梵天１２と、モータ１１３と、発光部１１２と、第２カメラ２０２を有する。授粉部１００は、制御部３００の制御に従って、授粉すべき花の雌蕊及び雄蕊に、梵天１２を接触させる。
具体的に、所定の領域１２７に雌蕊が囲まれる（含まれる）ように第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３を移動させることにより、授粉すべき花の雌蕊に、梵天１２を接触させるように操作機構を制御する。
なお、モータ１１３とアーム１０２または本体部１０６との間にはモータ１１３の振動を抑制するためのダンパーが設けられても良い。これにより、モータ１１３の振動は、授粉部１００に伝わるのみで、アーム１０２または本体部１０６へ振動が伝わることを抑制することができる。モータ１１３の振動を授粉部１００へ効果的に伝えることにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
【0022】
梵天１２は、モータ１１３の軸の位置に基づいて、所定の形状に繊維を配置した構成としており、図示する例では、モータ１１３の軸に対し、円形状の部材と、当該部材に繊維を備え付けた構成としている。つまり、梵天１２は、軸の位置を原点とした円形状の外周に繊維を配置した構成を有している。すなわち、梵天１２は、軸と、軸の外周部に設けられる複数の繊維からなる。なお、軸の面積に対して、繊維を配置する面積を大きくしてもよいし、軸の面積と同程度、または、軸の面積よりも小さくしてもよい。なお、梵天１２において、繊維を円形状の外周に配置することの他に、円形に敷き詰めて配置することとしてもよい。また、梵天１２において、円形以外の形状（多角形等）に繊維を配置してもよい。制御部３００は、第２カメラ２０２の撮影画像に基づいて、撮影画像における蕊の位置を特定する。発光部１１２は、例えば、ＬＥＤ（light emitting diode）である。制御部３００は、第２カメラ２０２で撮影される撮影画像の明るさなどの情報に応じて発光部１１２を発光させるか否かを制御することとしてもよい。これにより、第２カメラで、より鮮明に撮影画像を得ることができる。そして、授粉部１００は、制御部３００の制御に従って、梵天１２の繊維の部分をモータ１１３で振動させながら、雄蕊にある花粉をなぞるように、花粉をまんべんなく均一に雌蕊に付着させる。また、授粉部１００を、花の蕊に接触させながら上下方向及び左右方向に動かすこともできる。
【0023】
好ましくは、授粉部１００のサイズ及び形状は、授粉の対象となる花の形態（構造、形状、大きさ、花の構造、形状、大きさ等）に応じて設計してよい。第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３の配置は、授粉の対象となる花の形態（構造、形状、大きさ、花の構造、形状、大きさ等）に応じて設計してよい。授粉部１００を振動させる際の振幅、周波数および振動方向の少なくともいずれか１つは、授粉の対象となる花の形態に応じて制御してよい。
操作機構のサイズ、形状、配置の少なくともいずれか１つは、対象となる植物の形態（構造、形状、大きさ、花の構造、形状、大きさ等）に応じて設計してよい。操作機構を振動させる際の振幅、周波数および振動方向の少なくともいずれか１つは、対象となる植物の形態（構造、形状、大きさ、花の構造、形状、大きさ等）に応じて制御してよい。
操作機構のサイズ、形状、配置の少なくともいずれか１つは、対象となる植物の形態（構造、形状、大きさ、花の構造、形状、大きさ等）に応じて設計してよい。操作機構を振動させる際の振幅、周波数および振動方向の少なくともいずれか１つは、対象となる植物の形態（構造、形状、大きさ、花の構造、形状、大きさ等）に応じて制御してよい。
【0024】
また、授粉部１００は、花に接触して回転すること、及び花をなぞることのほか、花に振動を与えることによって授粉処理を行うこととしてもよい。花を傷つけずに花粉を雌蕊に付着させることができる限り、授粉処理として、上記のうちの一つの動作のみを実行してもよいし、二つ以上の動作を同時に実行してもよいし、別の動作を実行してもよい。
【0025】
図２において、授粉部１００が梵天からなる例を示しているが、これに限らず、授粉部１００は軸と、軸部分よりも太い掻き出し部からなってもよい。例えば、授粉部１００は、上記の掻き出し部が、軸部分と同程度の弾性または剛性を有する部材により構成されており、例えば、綿棒のような素材により実現してもよい。また、授粉部１００は、例えば、例えば、上記の掻き出し部が、軸部分とは異なる弾性、剛性、密度を有する部材により構成されており、例えば、繊維状の部材を有する刷毛のような素材により構成されていてもよい。
また、授粉部１００を、上位の軸部分ではなく掻き出し部のみにより構成してもよい。制御部３００は、授粉処理として、授粉部１００の掻き出し部を花の蕊に接触しながら上下方向及び左右方向に動かす。つまり、授粉部１００の形態としては、花を傷つけずに花粉を雌蕊に付着させることができるものであればよい。
また、モータ１１３は、授粉部１００を回転可能な構成としても良い。具体的に、モータ１１３は、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３のそれぞれを回転させる制御を実行しても良いし、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３からなる梵天１２の全体を、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３が所定の領域１２７の周囲を回転させるように制御しても良い。なお、第２の実施形態、第３の実施形態においても同様である。
これにより、雌蕊に対して授粉部の先端が接触する場合に比べて、授粉部による雄蕊、雌蕊に対する接触が柔らかくなり、構造的に脆弱である雄蕊、雌蕊を傷めることを抑制できる。
また、授粉部１００を、上位の軸部分ではなく掻き出し部のみにより構成してもよい。制御部３００は、授粉処理として、授粉部１００の掻き出し部を花の蕊に接触しながら上下方向及び左右方向に動かす。つまり、授粉部１００の形態としては、花を傷つけずに花粉を雌蕊に付着させることができるものであればよい。
また、モータ１１３は、授粉部１００を回転可能な構成としても良い。具体的に、モータ１１３は、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３のそれぞれを回転させる制御を実行しても良いし、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３からなる梵天１２の全体を、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３が所定の領域１２７の周囲を回転させるように制御しても良い。なお、第２の実施形態、第３の実施形態においても同様である。
これにより、雌蕊に対して授粉部の先端が接触する場合に比べて、授粉部による雄蕊、雌蕊に対する接触が柔らかくなり、構造的に脆弱である雄蕊、雌蕊を傷めることを抑制できる。
【0026】
授粉部１００の掻き出し部を花の蕊に接触しながら動かすときは、雄蕊に接触している部分が雌蕊に接触するように動かすことにより、雄蕊の花粉が雌蕊に付着し、より効果的に授粉を行うことができる。
【0027】
移動可能なアーム１０２の先端部には、操作ステップにおいて植物の所定の箇所に所定の操作を行う際に、操作機構が、植物の所定の箇所から離れることを抑制するための離間抑制部が備えられる。離間抑制部は、筒状に形成されたガイド部材から構成される。
アーム１０２の先端部に離間抑制部を設けた場合には、梵天１２は複数の梵天から構成されるものではなく、単一の梵天から構成させるものとしても良い。離間抑制部を設けることにより、比較的大きな梵天１２において、梵天１２が葉や花弁等の障害物へ干渉する場合においても効果的に花の雄蕊や雌蕊に対して授粉部１００（梵天１２）を接触させることが可能であるからである。複数の梵天とガイド部材とを組み合わせると操作機構が大柄になってしまい、ガイド部材が植物や花弁と接触することにより、植物や花を傷つけてしまうことがある。ガイド部材と組み合わせる場合は、単一の梵天と組み合わせることが好適である。
具体的に、授粉部１００の梵天１２を雌蕊に接触させる際に、梵天１２が雌蕊周囲の花弁に接触することにより、花が授粉部１００から離れる方向へ逃げてしまう場合がある。ガイド部材１３１は筒状に形成されており、花を授粉部１００から離れる方向へ逃げることを抑制することができる。特に、本開示においては授粉部１００は、複数の第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３を、から構成されており、雌蕊に比べて大きな形状に形成されており、梵天１２を雌蕊に接触させる際に梵天１２が花弁に接触しやすくなる。そのため、花粉を雌蕊に付着させる際に、花が授粉部１００から離れる方向へ逃げないように離間抑制部を設けることにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
アーム１０２の先端部に離間抑制部を設けた場合には、梵天１２は複数の梵天から構成されるものではなく、単一の梵天から構成させるものとしても良い。離間抑制部を設けることにより、比較的大きな梵天１２において、梵天１２が葉や花弁等の障害物へ干渉する場合においても効果的に花の雄蕊や雌蕊に対して授粉部１００（梵天１２）を接触させることが可能であるからである。複数の梵天とガイド部材とを組み合わせると操作機構が大柄になってしまい、ガイド部材が植物や花弁と接触することにより、植物や花を傷つけてしまうことがある。ガイド部材と組み合わせる場合は、単一の梵天と組み合わせることが好適である。
具体的に、授粉部１００の梵天１２を雌蕊に接触させる際に、梵天１２が雌蕊周囲の花弁に接触することにより、花が授粉部１００から離れる方向へ逃げてしまう場合がある。ガイド部材１３１は筒状に形成されており、花を授粉部１００から離れる方向へ逃げることを抑制することができる。特に、本開示においては授粉部１００は、複数の第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３を、から構成されており、雌蕊に比べて大きな形状に形成されており、梵天１２を雌蕊に接触させる際に梵天１２が花弁に接触しやすくなる。そのため、花粉を雌蕊に付着させる際に、花が授粉部１００から離れる方向へ逃げないように離間抑制部を設けることにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
【0028】
ガイド部材１３１の構成について説明する。図５は、授粉部１００に設けられたガイド部材１３１を示す図である。図６Ａは、ガイド部材１３１の上面図を示す図であり、図６Ｂはガイド部材１３１の側面図を示す図である。
ガイド部材１３１は、モータ１１３に対して、梵天１２のアームを囲むように接続される。なお、ガイド部材１３１は、モータ１１３に設けられる必要はなく、アーム１０２先端部を含む、任意の位置に設けられていても良い。
ガイド部材１３１は、アーム１０２から、授粉部１００の先端に向かって広がるように円錐形状に形成されており、当該円錐の内側に梵天１２が位置するように形成されている。なお、ガイド部材１３１は円錐形状である必要はなく、梵天１２が内側に位置するように形成された円筒形状でも構わない。ガイド部材１３１は、授粉部１００の先端に向かって広がるような円錐形状で形成することにより、アーム１０２の先端部においてガイド部材１３１の大きさを、授粉部１００の先端におけるガイド部材１３１の大きさに比べて小さくすることができるため、他のガイド部材１３１の根元の部分（アーム１０２との接続部分）が他の植物や花などと干渉することを抑制できる。
ガイド部材１３１は、外周に空隙からなるスリット１３１１、１３１２、１３１３、１３１４が設けられている。これにより、ガイド部材１３１の重量を軽くすることができる。本開示においてガイド部材１３１は一例として、円錐および円筒形状で形成されたものを説明したがこれに限られない。ガイド部材１３１は、梵天１２が内側に位置するように形成され、かつ、花を授粉部１００から離れる方向へ逃げることを抑制可能な任意の形状で形成することが許される。
ガイド部材１３１は、モータ１１３に対して、梵天１２のアームを囲むように接続される。なお、ガイド部材１３１は、モータ１１３に設けられる必要はなく、アーム１０２先端部を含む、任意の位置に設けられていても良い。
ガイド部材１３１は、アーム１０２から、授粉部１００の先端に向かって広がるように円錐形状に形成されており、当該円錐の内側に梵天１２が位置するように形成されている。なお、ガイド部材１３１は円錐形状である必要はなく、梵天１２が内側に位置するように形成された円筒形状でも構わない。ガイド部材１３１は、授粉部１００の先端に向かって広がるような円錐形状で形成することにより、アーム１０２の先端部においてガイド部材１３１の大きさを、授粉部１００の先端におけるガイド部材１３１の大きさに比べて小さくすることができるため、他のガイド部材１３１の根元の部分（アーム１０２との接続部分）が他の植物や花などと干渉することを抑制できる。
ガイド部材１３１は、外周に空隙からなるスリット１３１１、１３１２、１３１３、１３１４が設けられている。これにより、ガイド部材１３１の重量を軽くすることができる。本開示においてガイド部材１３１は一例として、円錐および円筒形状で形成されたものを説明したがこれに限られない。ガイド部材１３１は、梵天１２が内側に位置するように形成され、かつ、花を授粉部１００から離れる方向へ逃げることを抑制可能な任意の形状で形成することが許される。
【0029】
第１カメラ２０１は、花を識別して花の位置を特定するためのものである。具体的には、第１カメラ２０１は、制御部３００の制御に従って、自動で花を判別し花の部分にピントを合わせて撮影し、画像データを生成する装置である。第１カメラ２０１は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮影装置と、撮影した画像を画像データに変換する変換装置とを備えるデジタルカメラ等により構成されている。また、第１カメラ２０１は、例えば赤外線センサ又は深度センサのようなセンサにより、撮影した花までの距離及び角度を検知して、さらに授粉部１００から花までの距離及び角度を算出する。第１カメラ２０１により取得したデータは、制御部３００で使用される。
【0030】
第１カメラ２０１は、図２に示すように、自動授粉装置１の本体部１０６に搭載されている。第１カメラ２０１は、アームの先端側にある植物の全体、及びそれぞれの花の画像を取得するように、上下方向、左右方向、前後方向の少なくともいずれかに動きながら撮影することができる。
【0031】
また、好ましくは、第１カメラ２０１が撮影した画像データから、深層学習の手法を用いて、花弁の開いている程度に基づき、花が咲いているか、満開しているか、すなわち、授粉に適しているかを認識することとしてもよい。この場合に、自動授粉装置１は、授粉に適している花のみに対して授粉処理を行う。
【0032】
第２カメラ２０２は、花と授粉部１００との接触状況を取得するためのものである。具体的には、第２カメラ２０２は、授粉部１００が授粉処理を行っているときに、少なくとも花、または、授粉部１００と花との両方を撮影して画像データを生成する装置である。制御部３００は、第２カメラ２０２の撮影画像に基づいて、授粉部１００と花との位置関係を検出する。第２カメラ２０２は、例えばＲＧＢカメラ等の撮影装置と、撮影した画像を画像データに変換する変換装置とを備えるデジタルカメラ等により構成されている。制御部３００は、第２カメラ２０２が生成した撮影データに基づき、授粉部１００と花とが接触しているか否か、すなわち、花が授粉したか否かを判定する。
【0033】
第２カメラ２０２は、図２に示すように、移動可能なアーム１０２の先端部において、授粉部１００の近傍に配置されている。このような配置にしているのは、授粉部１００が授粉処理を行っているときに、授粉部１００と花に近い位置に撮影して、精度の高い画像を取得するためである。
【0034】
また、好ましくは、第２カメラ２０２が撮影した画像データから、深層学習の手法を用いて、授粉部１００と花とが接触している時間（接触時間）を計測し、当該接触時間が所定時間以上である場合、花が授粉したと判定することとしてもよい。
【0035】
制御部３００は、授粉処理を制御するように、授粉部１００及び第１カメラ２０１、第２カメラ２０２の動作を制御する装置であり、例えば、各種コンピュータやサーバ装置を含む装置等により構成されている。具体的には、制御部３００は、第１カメラ２０１の撮影画像に基づき、授粉すべき花へ授粉部１００を移動させるようアーム１０２を駆動させるとともに、第２カメラ２０２の撮影画像に基づき、花と授粉部１００とが接触しているか否かを判定し、接触していないと判定した場合に、再び授粉部１００を花へ移動させて授粉処理を行うように制御する。なお、制御部３００をサーバ装置で構成する場合、単体で動作するサーバ装置に限られず、ネットワークＮＷを介して通信を行うことで協調動作する分散型サーバシステムや、クラウドサーバにより構成してもよい。
【0036】
制御部３００は、通信手段３１０と、記憶手段３２０と、制御手段３３０とを備える。
【0037】
通信手段３１０は、ネットワークＮＷを介して授粉部１００及び第１カメラ２０１、第２カメラ２０２と有線または無線で通信を行うための通信インタフェースであり、互いの通信が実行できるのであればどのような通信プロトコルを用いてもよい。この通信手段３１０は、例えば、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）等の通信プロトコルにより通信が行われる。
【0038】
記憶手段３２０は、各種制御処理や制御手段３３０内の各機能を実行するためのプログラム、入力データ等を記憶するものであり、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含むメモリや、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等を含むストレージから構成される。また、記憶手段３２０は、授粉部１００及び第１カメラ２０１、第２カメラ２０２と通信を行ったデータや、後述する各処理にて生成されたデータを一時的に記憶する。
【0039】
制御手段３３０は、記憶手段３２０に記憶されるプログラムを読み込んで、プログラムに含まれる命令を実行することにより、制御部３００の全体の動作を制御するものである。制御手段３３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、マイクロプロセッサ（Microprocessor）、プロセッサコア（Processor core）、マルチプロセッサ（Multiprocessor）、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を含む装置等から構成される。制御手段３３０の機能として、動作制御モジュール３３１と、接触判定モジュール３３２とを備えている。
【0040】
動作制御モジュール３３１は、第１カメラ２０１の撮影画像に基づき、授粉すべき花へ授粉部１００を移動させて授粉処理を行う。具体的には、動作制御モジュール３３１は、第１カメラ２０１により取得した花のデータに基づいて、授粉部１００を所定の角度で所定の距離を移動させ、花と接触するようにする。例えば、授粉部１００は梵天を有しており、動作制御モジュール３３１は、梵天の繊維の部分を振動させながら、雄蕊にある花粉をなぞるように、花粉をまんべんなく均一に雌蕊に付着させる。
【0041】
また、動作制御モジュール３３１は、後述する接触判定モジュール３３２が、授粉部１００と花とが接触していないと判定した場合に、再び授粉部１００を花へ移動させて授粉処理を行う。
【0042】
接触判定モジュール３３２は、第２カメラ２０２の撮影画像に基づき、花と授粉部１００とが接触しているか否かを判定する。具体的には、接触判定モジュール３３２は、第２カメラ２０２により検出した授粉部１００と花との位置関係に基づいて、授粉部１００が授粉処理を行っているときに、授粉部１００と花とが接触しているか否か、すなわち、花が授粉したか否かを判定する。
＜処理の流れ＞
＜処理の流れ＞
【0043】
以下、図３乃至図７を参照しながら、本開示の第１の実施形態に係る自動授粉装置１の処理の流れについて説明する。図３は、第１の実施形態に係る自動授粉装置１を使用して花を授粉させる局面を示す外観図であり、図７は、第１の実施形態に係る自動授粉装置１により、授粉処理を行う動作を示すフローチャートである。
【0044】
ステップＳ４０１において、制御部３００は、植物の所定の箇所を特定する箇所特定ステップを実行する。具体的に、制御部３００は、第１カメラ２０１の撮影画像に基づいて、花を識別して花の位置を特定する。第１カメラ２０１は、自動で花を判別し花の部分にピントを合わせて撮影するとともに、例えば赤外線センサ又は深度センサのようなセンサにより、撮影した花までの距離及び角度を検知して、さらに授粉部１００から花までの距離及び角度を算出する。
【0045】
箇所特定ステップは、所定の花の雌蕊を特定する。箇所特定ステップは、第１の花のおしべ、および、第２の花の雌蕊を特定するステップである。箇所特定ステップは、撮影機構により撮影された植物の画像に基づき、植物の所定の箇所を特定するステップである。
具体的に、制御部３００は、第１カメラ２０１により撮影した画像データに基づき、花の雄蕊、雌蕊を特定する。なお、制御部３００は、第１の花の雄蕊、第２の花の雌蕊、などの複数の花のそれぞれの雄蕊および雌蕊の位置を特定しても良い。
具体的に、制御部３００は、第１カメラ２０１により撮影した画像データに基づき、花の雄蕊、雌蕊を特定する。なお、制御部３００は、第１の花の雄蕊、第２の花の雌蕊、などの複数の花のそれぞれの雄蕊および雌蕊の位置を特定しても良い。
【0046】
＜障害物特定ステップ＞
制御部は、操作ステップにおいて操作機構が植物の所定の箇所に所定の操作を行う際の障害物を特定する障害物特定ステップを実行する。
具体的に、制御部３００は、授粉部１００の位置から、特定した雄蕊、雌蕊の位置に基づき、授粉部１００を雄蕊、雌蕊に接触させる際の経路（到達パス）を計算する。具体的に、制御部３００は、授粉部１００から雄蕊、雌蕊の位置の間に存在する枝や葉、花弁、その他、任意のオブジェクト等の障害物の形状、大きさ、位置、内容（枝、葉、その他、除外できる障害物か否か）などを特定する。制御部３００は、授粉部１００を、障害物を避けながら、雄蕊、雌蕊の位置まで移動させるための経路を計算する。なお、経路の計算は、機械学習、深層学習、その他、任意の人工知能技術を用いても良い。
制御部３００は、除外することができる障害物を無視して、除外することができない障害物のみを考慮して、授粉部１００を、障害物を避けながら、雄蕊、雌蕊の位置まで移動させるための経路を計算しても良い。後述する障害物除外ステップにより除外可能な障害物は除外することにより、到達パスを形成しても良い。
制御部は、操作ステップにおいて操作機構が植物の所定の箇所に所定の操作を行う際の障害物を特定する障害物特定ステップを実行する。
具体的に、制御部３００は、授粉部１００の位置から、特定した雄蕊、雌蕊の位置に基づき、授粉部１００を雄蕊、雌蕊に接触させる際の経路（到達パス）を計算する。具体的に、制御部３００は、授粉部１００から雄蕊、雌蕊の位置の間に存在する枝や葉、花弁、その他、任意のオブジェクト等の障害物の形状、大きさ、位置、内容（枝、葉、その他、除外できる障害物か否か）などを特定する。制御部３００は、授粉部１００を、障害物を避けながら、雄蕊、雌蕊の位置まで移動させるための経路を計算する。なお、経路の計算は、機械学習、深層学習、その他、任意の人工知能技術を用いても良い。
制御部３００は、除外することができる障害物を無視して、除外することができない障害物のみを考慮して、授粉部１００を、障害物を避けながら、雄蕊、雌蕊の位置まで移動させるための経路を計算しても良い。後述する障害物除外ステップにより除外可能な障害物は除外することにより、到達パスを形成しても良い。
【0047】
＜障害物除外ステップ＞
制御部は、障害物特定ステップにおいて特定した障害物を除外する障害物除外ステップを実行する。操作ステップは、障害物除外ステップにおいて障害物が除外された後に、植物の所定の箇所に所定の操作を行う。
具体的に、制御部３００は、アーム１０２により、または、不図示の他のアーム等を用いることにより、障害物特定ステップにおいて特定した障害物を除外する。例えば、アーム１０２を移動させることにより、アーム１０２の一部を雄蕊、雌蕊の周囲の障害物に接触させ移動させることにより障害物を除外しても良い。また、アーム１０２の一部を花に接触させ移動させることにより、授粉部１００を雄蕊、雌蕊に接触させる際の到達パスを新たに形成しても良い。
このように、制御部３００は、到達パスに含まれる障害物を除外したり、到達パスの経路を変更することにより、授粉部を雄蕊、雌蕊に接触させるための到達パスを形成する。なお、制御部３００は、到達パスを形成できなかった場合には、特定した雄蕊、雌蕊に対する授粉処理をスキップしても良い。この場合は、制御部３００は、他の花の雄蕊、雌蕊に対する授粉処理を引き続き行う。
また、ステップＳ４０２以降の操作ステップは、障害物除外ステップにおいて障害物が除外された後に実行しても良い。
制御部は、障害物特定ステップにおいて特定した障害物を除外する障害物除外ステップを実行する。操作ステップは、障害物除外ステップにおいて障害物が除外された後に、植物の所定の箇所に所定の操作を行う。
具体的に、制御部３００は、アーム１０２により、または、不図示の他のアーム等を用いることにより、障害物特定ステップにおいて特定した障害物を除外する。例えば、アーム１０２を移動させることにより、アーム１０２の一部を雄蕊、雌蕊の周囲の障害物に接触させ移動させることにより障害物を除外しても良い。また、アーム１０２の一部を花に接触させ移動させることにより、授粉部１００を雄蕊、雌蕊に接触させる際の到達パスを新たに形成しても良い。
このように、制御部３００は、到達パスに含まれる障害物を除外したり、到達パスの経路を変更することにより、授粉部を雄蕊、雌蕊に接触させるための到達パスを形成する。なお、制御部３００は、到達パスを形成できなかった場合には、特定した雄蕊、雌蕊に対する授粉処理をスキップしても良い。この場合は、制御部３００は、他の花の雄蕊、雌蕊に対する授粉処理を引き続き行う。
また、ステップＳ４０２以降の操作ステップは、障害物除外ステップにおいて障害物が除外された後に実行しても良い。
【0048】
また、第１カメラ２０１は、生成した各種データを制御部３００に送信する。
【0049】
＜帯電ステップ＞
制御部は、１または複数の授粉部を帯電させる帯電ステップを実行する。
具体的に、制御部３００は、アーム１０２を移動させ、梵天１２を、アーム１０２の近傍に設けられ梵天１２を接触可能な位置に設けられた不図示のフッ素樹脂板に擦り付けることにより、梵天１２をプラスに帯電させる。梵天１２を帯電させることにより、雄蕊の花粉をより吸い付けやすくすることができる。これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
なお、梵天１２をプラスに帯電させる素材としては、シリコン、テフロン（登録商標）、ポリ塩化ビニル、セロファン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリエステル、ポリウレタン、白金、ポリスチレン、ゴム、金、ニッケル、銀、銅、鉄、エボナイト、クロム等のマイナスに帯電しやすい任意の材料を用いることができる。同様に、梵天１２は、羽毛、羊毛、人毛、動物等の毛、ナイロン、レーヨン、ポリエステル、麻、絹、植物等の繊維等のプラスに帯電しやすい任意の材料を用いることができる。また、授粉部１００は、ガラス、雲母、鉛、木材等の繊維以外の材料を用いて構成しても構わない。
また、ステップＳ４０２以降の操作ステップは、帯電ステップにおいて１または複数の授粉部を帯電させた後に、１または複数の授粉部を所定の花の雌蕊に接触させる所定の操作を行っても良い。
制御部は、１または複数の授粉部を帯電させる帯電ステップを実行する。
具体的に、制御部３００は、アーム１０２を移動させ、梵天１２を、アーム１０２の近傍に設けられ梵天１２を接触可能な位置に設けられた不図示のフッ素樹脂板に擦り付けることにより、梵天１２をプラスに帯電させる。梵天１２を帯電させることにより、雄蕊の花粉をより吸い付けやすくすることができる。これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
なお、梵天１２をプラスに帯電させる素材としては、シリコン、テフロン（登録商標）、ポリ塩化ビニル、セロファン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリエステル、ポリウレタン、白金、ポリスチレン、ゴム、金、ニッケル、銀、銅、鉄、エボナイト、クロム等のマイナスに帯電しやすい任意の材料を用いることができる。同様に、梵天１２は、羽毛、羊毛、人毛、動物等の毛、ナイロン、レーヨン、ポリエステル、麻、絹、植物等の繊維等のプラスに帯電しやすい任意の材料を用いることができる。また、授粉部１００は、ガラス、雲母、鉛、木材等の繊維以外の材料を用いて構成しても構わない。
また、ステップＳ４０２以降の操作ステップは、帯電ステップにおいて１または複数の授粉部を帯電させた後に、１または複数の授粉部を所定の花の雌蕊に接触させる所定の操作を行っても良い。
【0050】
ステップＳ４０２において、制御部は、操作機構に、箇所特定ステップにおいて特定した植物の所定の箇所に所定の操作を行う操作ステップを実行する。操作ステップは、１または複数の授粉部が所定の花の雌蕊を囲むように１または複数の授粉部を所定の花の雌蕊に接触させる所定の操作を行う。操作ステップは、操作機構を振動させる振動ステップを含む。
具体的に、制御部３００は、第１カメラ２０１の撮影画像に基づき、授粉すべき花へ授粉部１００をアーム１０２等により移動させて授粉処理を行う。制御部３００は、第１カメラ２０１により取得した花のデータに基づいて、授粉部１００を所定の角度で所定の距離を移動させ、花と接触するようにする。例えば、授粉部１００は梵天１２を有している。制御部３００は、授粉処理として、モータ１１３を制御することにより、梵天１２の繊維の部分を振動させながら、雄蕊にある花粉をなぞるように、花粉をまんべんなく均一に雌蕊に付着させる。
具体的に、制御部３００は、第１カメラ２０１の撮影画像に基づき、授粉すべき花へ授粉部１００をアーム１０２等により移動させて授粉処理を行う。制御部３００は、第１カメラ２０１により取得した花のデータに基づいて、授粉部１００を所定の角度で所定の距離を移動させ、花と接触するようにする。例えば、授粉部１００は梵天１２を有している。制御部３００は、授粉処理として、モータ１１３を制御することにより、梵天１２の繊維の部分を振動させながら、雄蕊にある花粉をなぞるように、花粉をまんべんなく均一に雌蕊に付着させる。
【0051】
授粉処理の詳細を以下に詳しく説明する。
【0052】
＜授粉処理（第一実施例）＞
操作ステップは、１または複数の授粉部が所定の花の雌蕊に接触するまでは１または複数の授粉部を振動させないステップと、１または複数の授粉部が所定の花の雌蕊に接触する際、または、接触した後に１または複数の授粉部を振動させるステップと、を含む。
具体的に、制御部３００は、授粉部１００を花と接触させるまでは、モータ１１３を制御することにより、梵天１２の繊維の部分を振動させないように制御する。制御部３００は、アーム１０２を移動させることにより梵天１２を振動させないまま静かに花に接触させるように制御する。制御部３００は、ステップＳ４０１において特定した到達パスに沿って、アーム１０２を移動させることにより、梵天１２を花に接触させるように移動させる。制御部３００は、第１カメラ２０１または第２カメラ２０２の撮影画像に基づき、授粉部１００が花と接触していると判定した場合に、モータ１１３を制御することにより、梵天１２の繊維の部分を振動させるように制御する。
授粉部１００が花に接触する前に振動させてしまうと、花の周囲の葉や他の花などに接触してしまい、授粉処理の対象となる花を押しやってしまうことにより、授粉処理の対象となる花が授粉部１００から離れる方向へ逃げてしまう場合がある。また、授粉部１００が花に接触する前に振動させてしまうと、花の雄蕊などを損傷させてしまう場合がある。特に、授粉処理の対象となる花が授粉部１００に比べて小さい場合に、花が授粉部１００から離れる方向へ逃げてしまうことが多い。制御部３００は、授粉部１００を花に接触した際、または接触した後に振動させることにより、花が授粉部１００から離れる方向へ逃げることを抑制することができる。また、授粉部１００による雄蕊の損傷を抑制することができる。これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
操作ステップは、１または複数の授粉部が所定の花の雌蕊に接触するまでは１または複数の授粉部を振動させないステップと、１または複数の授粉部が所定の花の雌蕊に接触する際、または、接触した後に１または複数の授粉部を振動させるステップと、を含む。
具体的に、制御部３００は、授粉部１００を花と接触させるまでは、モータ１１３を制御することにより、梵天１２の繊維の部分を振動させないように制御する。制御部３００は、アーム１０２を移動させることにより梵天１２を振動させないまま静かに花に接触させるように制御する。制御部３００は、ステップＳ４０１において特定した到達パスに沿って、アーム１０２を移動させることにより、梵天１２を花に接触させるように移動させる。制御部３００は、第１カメラ２０１または第２カメラ２０２の撮影画像に基づき、授粉部１００が花と接触していると判定した場合に、モータ１１３を制御することにより、梵天１２の繊維の部分を振動させるように制御する。
授粉部１００が花に接触する前に振動させてしまうと、花の周囲の葉や他の花などに接触してしまい、授粉処理の対象となる花を押しやってしまうことにより、授粉処理の対象となる花が授粉部１００から離れる方向へ逃げてしまう場合がある。また、授粉部１００が花に接触する前に振動させてしまうと、花の雄蕊などを損傷させてしまう場合がある。特に、授粉処理の対象となる花が授粉部１００に比べて小さい場合に、花が授粉部１００から離れる方向へ逃げてしまうことが多い。制御部３００は、授粉部１００を花に接触した際、または接触した後に振動させることにより、花が授粉部１００から離れる方向へ逃げることを抑制することができる。また、授粉部１００による雄蕊の損傷を抑制することができる。これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
【0053】
＜授粉処理（第二実施例）＞
操作ステップは、３以上の授粉部のうち少なくともいずれか１つの授粉部が所定の花の雌蕊に接触する際、または、接触した後に授粉部を第２強度で振動させる。
具体的に、制御部３００は、アーム１０２を移動させることにより梵天１２を振動させないまま静かに花に接触させるように制御する。制御部３００は、第１カメラ２０１または第２カメラ２０２の撮影画像に基づき、複数の梵天１２のうち１の梵天（例えば、第１梵天１２１とする）が花と接触していると判定した場合（この場合、第２梵天１２２、第３梵天１２３は花に接触していない）に、モータ１１３を制御することにより、第１梵天１２１の繊維の部分を第２強度で振動させるように制御する。例えば、制御部３００は、第１梵天１２１が第２強度で振動するように、第２パラメータで、モータ１１３を制御する。制御部３００は、第１梵天１２１を、第２の振幅、第２の周波数および第２の振動方向で振動させるように制御しても良い。なお、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３を含む梵天１２を、第２強度で振動させても良い。
操作ステップは、３以上の授粉部の少なくともいずれか２以上の授粉部が所定の花の雌蕊に接触する際、または、接触した後に授粉部を第１強度で振動させる。操作ステップは、所定の花の雌蕊が所定の領域に含まれているときに、授粉部を第１強度で振動させる。
具体的に、制御部３００は、第１カメラ２０１または第２カメラ２０２の撮影画像に基づき、複数の梵天１２のうち２以上の梵天（例えば、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３とする）が花と接触していると判定した場合に、モータ１１３を制御することにより、梵天１２の繊維の部分を第１強度で振動させるように制御する。同様に、制御部３００は、第１カメラ２０１または第２カメラ２０２の撮影画像に基づき、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３により囲まれる所定の領域１２７に、花の雌蕊が囲まれている（含まれる）と判定した場合に、モータ１１３を制御することにより、梵天１２の繊維の部分を第１強度で振動させるように制御しても良い。この場合、第１強度は、第２強度よりも大きいものとする。具体的に、第１強度における振幅、周波数の少なくともいずれかは、第２強度における振幅、周波数よりも大きいものとする。
例えば、制御部３００は、梵天１２が第１強度で振動するように、第１パラメータで、モータ１１３を制御する。制御部３００は、梵天１２を、第１の振幅、第１の周波数および第１の振動方向で振動させるように制御しても良い。
なお、授粉処理（第二実施例）において、制御部３００は、操作ステップは、授粉部１００（梵天１２）を第１強度または第２強度のいずれかの強度で選択的に振動させる。具体的に、複数の梵天１２のうちすべての梵天が花に接触していない場合にはモータ１１３を制御することにより梵天１２を振動させないように制御し、複数の梵天１２のうち１の梵天が花に接触したと判定した場合にはモータ１１３を制御することにより梵天１２を第２強度で梵天１２を振動させるように制御し、複数の梵天１２のうち少なくとも２以上の梵天が花に接触したと判定した場合にはモータ１１３を制御することにより梵天１２を第１強度で梵天１２を振動させるように制御する。
これにより、花が授粉部１００から離れる方向へ逃げることを抑制しつつ、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
操作ステップは、３以上の授粉部のうち少なくともいずれか１つの授粉部が所定の花の雌蕊に接触する際、または、接触した後に授粉部を第２強度で振動させる。
具体的に、制御部３００は、アーム１０２を移動させることにより梵天１２を振動させないまま静かに花に接触させるように制御する。制御部３００は、第１カメラ２０１または第２カメラ２０２の撮影画像に基づき、複数の梵天１２のうち１の梵天（例えば、第１梵天１２１とする）が花と接触していると判定した場合（この場合、第２梵天１２２、第３梵天１２３は花に接触していない）に、モータ１１３を制御することにより、第１梵天１２１の繊維の部分を第２強度で振動させるように制御する。例えば、制御部３００は、第１梵天１２１が第２強度で振動するように、第２パラメータで、モータ１１３を制御する。制御部３００は、第１梵天１２１を、第２の振幅、第２の周波数および第２の振動方向で振動させるように制御しても良い。なお、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３を含む梵天１２を、第２強度で振動させても良い。
操作ステップは、３以上の授粉部の少なくともいずれか２以上の授粉部が所定の花の雌蕊に接触する際、または、接触した後に授粉部を第１強度で振動させる。操作ステップは、所定の花の雌蕊が所定の領域に含まれているときに、授粉部を第１強度で振動させる。
具体的に、制御部３００は、第１カメラ２０１または第２カメラ２０２の撮影画像に基づき、複数の梵天１２のうち２以上の梵天（例えば、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３とする）が花と接触していると判定した場合に、モータ１１３を制御することにより、梵天１２の繊維の部分を第１強度で振動させるように制御する。同様に、制御部３００は、第１カメラ２０１または第２カメラ２０２の撮影画像に基づき、第１梵天１２１、第２梵天１２２、第３梵天１２３により囲まれる所定の領域１２７に、花の雌蕊が囲まれている（含まれる）と判定した場合に、モータ１１３を制御することにより、梵天１２の繊維の部分を第１強度で振動させるように制御しても良い。この場合、第１強度は、第２強度よりも大きいものとする。具体的に、第１強度における振幅、周波数の少なくともいずれかは、第２強度における振幅、周波数よりも大きいものとする。
例えば、制御部３００は、梵天１２が第１強度で振動するように、第１パラメータで、モータ１１３を制御する。制御部３００は、梵天１２を、第１の振幅、第１の周波数および第１の振動方向で振動させるように制御しても良い。
なお、授粉処理（第二実施例）において、制御部３００は、操作ステップは、授粉部１００（梵天１２）を第１強度または第２強度のいずれかの強度で選択的に振動させる。具体的に、複数の梵天１２のうちすべての梵天が花に接触していない場合にはモータ１１３を制御することにより梵天１２を振動させないように制御し、複数の梵天１２のうち１の梵天が花に接触したと判定した場合にはモータ１１３を制御することにより梵天１２を第２強度で梵天１２を振動させるように制御し、複数の梵天１２のうち少なくとも２以上の梵天が花に接触したと判定した場合にはモータ１１３を制御することにより梵天１２を第１強度で梵天１２を振動させるように制御する。
これにより、花が授粉部１００から離れる方向へ逃げることを抑制しつつ、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
【0054】
また、授粉部１００が帯電している場合において、授粉部１００は雌蕊の周囲に配置された雄蕊の花粉をより吸い付けやすくすることができる。つまり、授粉部１００は、より効果的に雄蕊の花粉を吸着させる。そして、授粉部１００が、雌蕊に接触すると授粉部１００は放電し吸着した花粉を、雌蕊に対して放出する。これにより、授粉部１００による雌蕊に対する授粉ムラを軽減できるとともに、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
【0055】
ステップＳ４０３において、第２カメラ２０２は、花と授粉部との接触状況を取得する。具体的には、第２カメラ２０２は、授粉部１００が授粉処理を行っているときに、授粉部１００と花との両方を撮影して授粉部１００と花との位置関係を検出する。また、第２カメラ２０２は、生成した各種データを制御部３００に送信する。
【0056】
ステップＳ４０４において、制御部３００は、第２カメラの撮影画像に基づき、花と授粉部とが接触しているか否かを判定する。具体的には、制御部３００は、第２カメラ２０２により検出した授粉部１００と花との位置関係に基づいて、授粉部１００が授粉処理を行っているときに、授粉部１００と花とが接触しているか否か、すなわち、花が授粉したか否かを判定する。
【0057】
ステップＳ４０４において、授粉部１００と花とが接触していると判定された場合、この花の授粉が完了したとし、次の花の授粉処理へ移行する一方、授粉部１００と花とが接触していないと判定された場合、ステップＳ４０１の処理に戻り、再び授粉部１００をこの花へ移動させて授粉処理を行う。
【0058】
また、図示していないが、制御部３００は、接触していると判定した花の位置を、授粉済位置として記憶してよい。具体的には、授粉済位置は、自動授粉装置１の位置（例えば、ＧＰＳ位置）と授粉部１００の移動情報とに基づいて、三次元的な位置として記憶してよい。このように、自動授粉装置１は、記憶した授粉済位置情報に基づき、授粉済位置以外の花のみに対して、ステップＳ４０１からステップＳ４０４の授粉処理を行うことで、授粉処理の効率を向上させることができる。
＜効果＞
＜効果＞
【0059】
以上のように、本実施形態によると、制御部は、第１カメラの撮影画像に基づき、授粉すべき花へ授粉部を移動させて授粉処理を行うとともに、第２カメラの撮影画像に基づき、花と授粉部とが接触しているか否かを判定し、接触していないと判定した場合に、再び授粉部を花へ移動させて授粉処理を行う。
【0060】
これにより、蜂と人手作業に頼らず、植物の花を、自動的、かつ、より確実に授粉させることができるので、植物工場などで授粉作業の効率を向上させ、コストを低減することができる。
【0061】
また、花を、より確実に授粉させることができるので、授粉不良に起因する着果不良及び奇形果の発生を防止して、果実の生産量及び秀品率を向上させることができる。
【0062】
また、本実施形態のように、梵天１２を花に接触させるための機構である授粉部１００及びアーム１０２とは別に設置される第１カメラ２０１の撮影画像に基づいて、授粉をさせるべき花を特定しつつ、花に対して梵天１２が接触しているか否か（つまり、授粉を行わせることができているか）については、梵天１２に近い位置に設置される第２カメラ２０２の撮影画像に基づいて判定を行う。これにより、花に授粉をさせる精度を、よりいっそう向上させることができる。
【0063】
＜第２の実施形態＞
本開示の第２の実施形態は、作るべき果実の形状に応じて、授粉処理を制御する自動授粉装置に関する。
本開示の第２の実施形態は、作るべき果実の形状に応じて、授粉処理を制御する自動授粉装置に関する。
【0064】
【0065】
図８に示すように、第２の実施形態に係る自動授粉装置は、制御部３００の記憶手段３２０に接触箇所情報３２０１が記憶している以外、実施形態１に係る自動授粉装置と構成が同様である。
【0066】
接触箇所情報３２０１は、作るべき果実の形状に応じて、花の蕊のうち、授粉部１００を接触させる接触箇所を示す情報である。具体的には、接触箇所としては、例えば、花の中心にある雌蕊の頂点を原点とし、中心から最も離れている雌蕊を通る平面に平行している平面をＸＹ平面とする三次元座標系に基づいて、三次元的な位置として記憶してよい。
【0067】
図９は、第２の実施の形態に係る自動授粉装置を使用して花を授粉させるときの花の上面概略図である。図９において、外周にある大きめの円形の図形は、花粉を有する雄蕊６０１を示す。図９において、内周にある小さめの図形（点線で示す）は、雌蕊６０２である。
【0068】
制御部３００は、例えば、楕円形の果実を作るため、授粉時に花粉の付着先となる雌蕊の位置情報をあらかじめ特定し、接触箇所情報３２０１として記憶する。つまり、制御部３００は、接触箇所情報３２０１として、作るべき果実の形状と、授粉部１００により花粉を付着させる雌蕊の位置とを対応付けて記憶させている。作るべき果実の形状としては、例えば、楕円型、ハート型など対称的な形状のものがあるが、対称的ではない形状についても接触箇所情報３２０１において花粉の付着先となる雌蕊の位置情報を記憶することとしてもよい。
【0069】
図１０は、接触箇所情報３２０１のデータ構造を示す図である。図１０に示すように、接触箇所情報３２０１の各レコードは、項目「形状ＩＤ」、項目「形状の名称」、項目「授粉させる雌蕊の位置」、項目「売上金額・出荷数」、項目「人気度」等の情報を含む。
【0070】
項目「形状ＩＤ」は、作るべき果実の形状それぞれを識別するための情報である。
【0071】
項目「形状の名称」は、作るべき果実の形状の名称を示す。
【0072】
項目「授粉させる雌蕊の位置」は、作るべき果実の形状に応じて、花の蕊のうち、授粉させる位置（つまり、授粉部１００を接触させる接触箇所）を示す。接触箇所情報３２０１において、花の蕊のうち、授粉させる位置は、三次元座標系に基づく三次元的な位置として保持することとしてもよいし、花の中心にある雌蕊の頂点を原点とし、雌蕊を通る平面などの平面に基づく二次元的な位置として保持することとしてもよい。
【0073】
項目「売上金額・出荷数」は、果実の形状と、当該果実の形状を有する植物が出荷されることにより記録される売上金額及び出荷数の少なくともいずれかの情報を示す。つまり、項目「売上金額・出荷数」は、売上の実績を示す情報である。
【0074】
項目「人気度」は、果実の形状ごとの需要を見積もるために算出されるパラメータである。例えば、外部のコンピュータ装置が、果実の形状（楕円形、ハート型など）についてＳＮＳ（Social Networking Service）、インターネット等で投稿されている件数、画像としてアップロードされている数、これら果実の形状を示す画像に対してユーザが反応をした実績（例えば、コンバージョン率）等に基づいて、当該パラメータを算出することとしてもよい。
【0075】
第２の実施形態に係る自動授粉装置は、以上の構成およびデータに基づいて、特定の形状を有する果実を作るため、授粉部１００の梵天１２を花に接触させることによる授粉を制御する。制御部３００は、第２カメラ２０２の撮影画像、および、接触箇所情報３２０１に基づいて、例えば、図９に示す黒い領域を、花に授粉部１００を接触させる位置として特定し、当該黒い領域に授粉部１００を接触させるように授粉部１００を移動させる。
【0076】
好ましくは、授粉部１００のサイズ及び形状は、花の形態及び接触箇所に応じて設計してよい。
【0077】
＜処理の流れ＞
以下、図１１を参照しながら、本開示の第２の実施形態に係る自動授粉装置の処理の流れについて説明する。図１１は、第２の実施形態に係る自動授粉装置により、授粉処理を行う動作を示すフローチャートである。
以下、図１１を参照しながら、本開示の第２の実施形態に係る自動授粉装置の処理の流れについて説明する。図１１は、第２の実施形態に係る自動授粉装置により、授粉処理を行う動作を示すフローチャートである。
【0078】
ステップＳ８０１において、制御部３００は、作るべき果実の形状に応じて、花の蕊のうち、授粉部を接触させる接触箇所の情報をあらかじめ記憶部に記憶する。具体的には、例えば上記した三次元的な位置を接触箇所情報３２０１として記憶する。
【0079】
ステップＳ８０２において、制御部３００は、第２カメラ２０２の撮影画像および接触箇所の情報に基づいて、花に対して授粉部１００を接触させる位置を特定する。具体的には、第２カメラ２０２の撮影画像に基づいて、授粉すべき花ごとに三次元座標系を作成するとともに、接触箇所の情報に基づいて、当該三次元座標系における接触箇所を特定する。
【0080】
ステップＳ８０３において、制御部３００は、特定した位置に授粉部１００を接触させるように授粉部を移動させて、授粉処理を行う。ステップＳ８０２に特定した全ての接触箇所が接触されていると判定した場合に、当該花の授粉を完了とする。
【0081】
なお、説明を簡潔にするため図示していないが、第２の実施形態においては、第１の実施形態と同様に、花を識別して花の位置を特定する処理（障害物特定ステップ、障害物除外ステップ、帯電ステップを含む）、花へ授粉部１００を移動させる処理（授粉処理（第一実施例）、授粉処理（第二実施例））、及び花と授粉部１００とが接触しているか否かを判定する処理を行う。
【0082】
また、制御部３００は、果実の各形状の売上金額又は出荷数に基づいて、作るべき果実の形状を特定してもよい。例えば、制御部３００は、売上金額及び出荷数に基づいて、各形状の売上単価を算出する。例えば、楕円形の果実が、通常の形状の果実より売上単価が高い場合、制御部３００は、楕円形の果実に対応している接触箇所の情報を記憶手段に記憶する。
【0083】
また、実施形態の説明では、各形状の果実の売上金額又は出荷数に関する情報は、制御部３００に接触箇所情報３２０１として記憶させる構成について説明している。この他に、外部のコンピュータ装置によって、接触箇所情報３２０１を管理することとしてもよい。当該外部のコンピュータ装置が、制御部３００に接触箇所情報３２０１を送信して、制御部３００が接触箇所情報３２０１を使用することとしてもよい。つまり、作るべき形状を決定するのは、制御部３００であってもよいし、自動授粉装置１とは異なる別のコンピュータ装置であってもよい。
【0084】
＜効果＞
以上のように、本実施形態によると、作るべき果実の形状に応じて、授粉処理を行うことができるので、人気のある形状の果実を生産して、収益性を向上させることができる。
以上のように、本実施形態によると、作るべき果実の形状に応じて、授粉処理を行うことができるので、人気のある形状の果実を生産して、収益性を向上させることができる。
【0085】
また、図２等で説明したように、梵天１２に近い位置にある第２カメラ２０２の撮影画像に基づいて、蕊に対し、梵天１２を接触させるべき位置において梵天１２を接触させたか否かを判定しているため、所望の形状の果実を作る可能性を、よりいっそう高めることができる。
【0086】
＜第３の実施形態＞
本開示の第３の実施形態では、植物工場に用いられる自動授粉システムに関する。
本開示の第３の実施形態では、植物工場に用いられる自動授粉システムに関する。
【0087】
【0088】
図１２に示すように、第３の実施形態に係る自動授粉システム４は、自動授粉装置１と、識別装置２と、移動ルート生成装置３とを備える。自動授粉装置１と識別装置２とは、ネットワークＮＷを介して相互に接続される。
【0089】
自動授粉装置１は、本開示の第１の実施形態又は第２の実施形態に記載の自動授粉装置である。
【0090】
識別装置２は、例えば、植物の上方に設置され、植物工場内を撮影し、開花している花を識別する複数のカメラである。識別装置２は、植物工場全体の状況を把握するように、好ましくは、植物工場の天井に配置してよい。
【0091】
移動ルート生成装置３は、識別装置２によって識別される花の位置に基づき、自動授粉装置１の移動ルートを生成する。例えば、移動ルート生成装置３はコンピュータであり、開花している花を全て授粉させるための最短のルートを算出し、自動授粉装置１の移動ルートとして生成する。
＜処理の流れ＞
＜処理の流れ＞
【0092】
以下、図１３を参照しながら、本開示の第３の実施形態に係る自動授粉システム４の処理の流れについて説明する。図１２は、第３の実施形態に係る自動授粉システムにより、植物工場内の花を授粉させる動作を示すフローチャートである。
【0093】
ステップＳ１００１において、識別装置２は、植物工場内を撮影し、授粉すべき花の位置を特定する。例えば、識別装置２は、撮影した画像データを認識し、開花している花を、授粉すべき花として特定し、植物工場を基にする三次元座標系における花の三次元座標を特定する。
【0094】
ステップＳ１００２において、移動ルート生成装置３は、授粉すべき花の位置に基づき、自動授粉装置１の移動ルートを生成する。また、移動ルート生成装置３は、ネットワークＮＷを介して、生成した移動ルートを自動授粉装置１に送信する。
【0095】
ステップＳ１００３において、自動授粉装置１は、移動ルートに従って移動し、授粉処理を行う。具体的には、実施形態１又は実施形態２に記載の処理を行う。
【0096】
また、図示していないが、自動授粉システムは、果実の注文数に応じて、自動授粉装置１の移動ルート、授粉処理を行う日時、及び授粉させる花の数を制御することとしてもよい。これにより、注文数によって計画的に授粉処理を行い、果実を生産することができる。
【0097】
＜効果＞
以上のように、本実施形態の自動授粉システムによると、施設内の全体の状態を把握しながら、自動授粉装置を最適なルートに従って移動させて、授粉作業を効率的に行うことができるので、必要な自動授粉装置の台数を少なくして、授粉作業のコストをさらに低減することができる。
以上のように、本実施形態の自動授粉システムによると、施設内の全体の状態を把握しながら、自動授粉装置を最適なルートに従って移動させて、授粉作業を効率的に行うことができるので、必要な自動授粉装置の台数を少なくして、授粉作業のコストをさらに低減することができる。
【0098】
＜付記＞
以上の各実施形態で説明した事項を以下に付記する。
以上の各実施形態で説明した事項を以下に付記する。
【0099】
（付記１）
植物と接触して所定の操作を行う操作機構と、制御部と、を備える農業支援システムであって、制御部は、植物の所定の箇所を特定する箇所特定ステップと、操作機構に、箇所特定ステップにおいて特定した植物の所定の箇所に所定の操作を行う操作ステップと、を実行し、操作ステップは、操作機構が植物の所定の箇所を囲むように所定の操作を行うステップである、農業支援システム。
これにより、植物の所定の箇所に対する操作をより効果的に行うことができる。所定箇所に対して授粉部の先端が接触する場合に比べて、授粉部による所定の箇所に対する接触が柔らかくなり、植物の所定の箇所を傷めることを抑制できる。
植物と接触して所定の操作を行う操作機構と、制御部と、を備える農業支援システムであって、制御部は、植物の所定の箇所を特定する箇所特定ステップと、操作機構に、箇所特定ステップにおいて特定した植物の所定の箇所に所定の操作を行う操作ステップと、を実行し、操作ステップは、操作機構が植物の所定の箇所を囲むように所定の操作を行うステップである、農業支援システム。
これにより、植物の所定の箇所に対する操作をより効果的に行うことができる。所定箇所に対して授粉部の先端が接触する場合に比べて、授粉部による所定の箇所に対する接触が柔らかくなり、植物の所定の箇所を傷めることを抑制できる。
【0100】
（付記２）
操作機構は、１または複数の授粉部から構成され、箇所特定ステップは、所定の花の雌蕊を特定するステップであり、操作ステップは、１または複数の授粉部が所定の花の雌蕊を囲むように１または複数の授粉部を所定の花の雌蕊に接触させる所定の操作を行うステップである、付記１記載の農業支援システム。
これにより、花の雌蕊に対して花粉を一様に付着させることができる。植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
操作機構は、１または複数の授粉部から構成され、箇所特定ステップは、所定の花の雌蕊を特定するステップであり、操作ステップは、１または複数の授粉部が所定の花の雌蕊を囲むように１または複数の授粉部を所定の花の雌蕊に接触させる所定の操作を行うステップである、付記１記載の農業支援システム。
これにより、花の雌蕊に対して花粉を一様に付着させることができる。植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
【0101】
（付記３）
操作ステップは、１または複数の授粉部が所定の花の雌蕊に接触するまでは１または複数の授粉部を振動させないステップと、１または複数の授粉部が所定の花の雌蕊に接触する際、または、接触した後に１または複数の授粉部を振動させるステップと、を含む、付記２記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。植物や雄蕊に対する損傷を抑制することができる。
操作ステップは、１または複数の授粉部が所定の花の雌蕊に接触するまでは１または複数の授粉部を振動させないステップと、１または複数の授粉部が所定の花の雌蕊に接触する際、または、接触した後に１または複数の授粉部を振動させるステップと、を含む、付記２記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。植物や雄蕊に対する損傷を抑制することができる。
【0102】
（付記４）
操作ステップは、操作機構を振動させる振動ステップを含み、操作ステップは、植物に応じて、操作機構を振動させる際の振幅、周波数および振動方向の少なくともいずれか１つを制御する振動制御ステップを含む、付記１記載の農業支援システム。
これにより、植物の構造、形状、大きさ、花の構造、形状、大きさに応じて、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
操作ステップは、操作機構を振動させる振動ステップを含み、操作ステップは、植物に応じて、操作機構を振動させる際の振幅、周波数および振動方向の少なくともいずれか１つを制御する振動制御ステップを含む、付記１記載の農業支援システム。
これにより、植物の構造、形状、大きさ、花の構造、形状、大きさに応じて、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
【0103】
（付記５）
操作機構は、所定の領域を囲むように配置された３以上の授粉部から構成される、付記２記載の農業支援システム。
雌蕊を囲むように授粉部を操作することにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。雌蕊に対して授粉部の先端が接触する場合に比べて、授粉部による雌蕊に対する接触が柔らかくなり、構造的に脆弱であるおしべ、雌蕊を傷めることを抑制できる。
操作機構は、所定の領域を囲むように配置された３以上の授粉部から構成される、付記２記載の農業支援システム。
雌蕊を囲むように授粉部を操作することにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。雌蕊に対して授粉部の先端が接触する場合に比べて、授粉部による雌蕊に対する接触が柔らかくなり、構造的に脆弱であるおしべ、雌蕊を傷めることを抑制できる。
【0104】
（付記６）
操作機構は、第１授粉部および第２授粉部を含み、操作機構の延伸する方向において第１授粉部の第１位置は、第２授粉部の第２位置とは異なる位置に設けられている、付記５記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
操作機構は、第１授粉部および第２授粉部を含み、操作機構の延伸する方向において第１授粉部の第１位置は、第２授粉部の第２位置とは異なる位置に設けられている、付記５記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
【0105】
（付記７）
第１授粉部および第２授粉部は、植物に応じた第１位置および第２位置に設けられている、付記６記載の農業支援システム。
これにより、植物の構造、形状、大きさ、花の構造、形状、大きさに応じて、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
第１授粉部および第２授粉部は、植物に応じた第１位置および第２位置に設けられている、付記６記載の農業支援システム。
これにより、植物の構造、形状、大きさ、花の構造、形状、大きさに応じて、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
【0106】
（付記８）
操作ステップは、３以上の授粉部の少なくともいずれか２以上の授粉部が所定の花の雌蕊に接触する際、または、接触した後に授粉部を第１強度で振動させるステップを含む、付記５記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。植物や雄蕊に対する損傷を抑制することができる。
操作ステップは、３以上の授粉部の少なくともいずれか２以上の授粉部が所定の花の雌蕊に接触する際、または、接触した後に授粉部を第１強度で振動させるステップを含む、付記５記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。植物や雄蕊に対する損傷を抑制することができる。
【0107】
（付記９）
操作ステップは、所定の花の雌蕊が所定の領域に含まれているときに、授粉部を第１強度で振動させるステップを含む、付記５記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。植物や雄蕊に対する損傷を抑制することができる。
操作ステップは、所定の花の雌蕊が所定の領域に含まれているときに、授粉部を第１強度で振動させるステップを含む、付記５記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。植物や雄蕊に対する損傷を抑制することができる。
【0108】
（付記１０）
操作ステップは、３以上の授粉部のうち少なくともいずれか１つの授粉部が所定の花の雌蕊に接触する際、または、接触した後に授粉部を第２強度で振動させるステップを含み、操作ステップは、授粉部を第１強度または第２強度のいずれかの強度で選択的に振動させるステップであり、第１強度は、第２強度よりも大きい、付記８または９記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。植物や雄蕊に対する損傷を抑制することができる。
操作ステップは、３以上の授粉部のうち少なくともいずれか１つの授粉部が所定の花の雌蕊に接触する際、または、接触した後に授粉部を第２強度で振動させるステップを含み、操作ステップは、授粉部を第１強度または第２強度のいずれかの強度で選択的に振動させるステップであり、第１強度は、第２強度よりも大きい、付記８または９記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。植物や雄蕊に対する損傷を抑制することができる。
【0109】
（付記１１）
操作機構は、１または複数の授粉部から構成され、箇所特定ステップは、所定の花の雌蕊を特定するステップであり、制御部は、１または複数の授粉部を帯電させる帯電ステップと、を実行し、操作ステップは、帯電ステップにおいて１または複数の授粉部を帯電させた後に、１または複数の授粉部を所定の花の雌蕊に接触させる所定の操作を行うステップである、付記１記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
操作機構は、１または複数の授粉部から構成され、箇所特定ステップは、所定の花の雌蕊を特定するステップであり、制御部は、１または複数の授粉部を帯電させる帯電ステップと、を実行し、操作ステップは、帯電ステップにおいて１または複数の授粉部を帯電させた後に、１または複数の授粉部を所定の花の雌蕊に接触させる所定の操作を行うステップである、付記１記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
【0110】
（付記１２）
操作機構は、１または複数の授粉部から構成され、箇所特定ステップは、第１の花のおしべ、および、第２の花の雌蕊を特定するステップであり、操作ステップは、１または複数の授粉部を第１の花のおしべに接触させた後に、１または複数の授粉部を第２の花の雌蕊に接触させるように所定の操作を行うステップである、付記１記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
操作機構は、１または複数の授粉部から構成され、箇所特定ステップは、第１の花のおしべ、および、第２の花の雌蕊を特定するステップであり、操作ステップは、１または複数の授粉部を第１の花のおしべに接触させた後に、１または複数の授粉部を第２の花の雌蕊に接触させるように所定の操作を行うステップである、付記１記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
【0111】
（付記１３）
制御部は、操作ステップにおいて操作機構が植物の所定の箇所に所定の操作を行う際の障害物を特定する障害物特定ステップと、障害物特定ステップにおいて特定した障害物を除外する障害物除外ステップと、を実行し、操作ステップは、障害物除外ステップにおいて障害物が除外された後に、植物の所定の箇所に所定の操作を行うステップである、付記１記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
制御部は、操作ステップにおいて操作機構が植物の所定の箇所に所定の操作を行う際の障害物を特定する障害物特定ステップと、障害物特定ステップにおいて特定した障害物を除外する障害物除外ステップと、を実行し、操作ステップは、障害物除外ステップにおいて障害物が除外された後に、植物の所定の箇所に所定の操作を行うステップである、付記１記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
【0112】
（付記１４）
操作ステップにおいて植物の所定の箇所に所定の操作を行う際に、操作機構が、植物の所定の箇所から離れることを抑制するための離間抑制部を備える、付記１記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
操作ステップにおいて植物の所定の箇所に所定の操作を行う際に、操作機構が、植物の所定の箇所から離れることを抑制するための離間抑制部を備える、付記１記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
【0113】
（付記１５）
離間抑制部は、筒状に形成されたガイド部材から構成される、付記１４記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
離間抑制部は、筒状に形成されたガイド部材から構成される、付記１４記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
【0114】
（付記１６）
所定の操作は、花の授粉操作、果実の収穫操作、葉掻き操作、果実の間引き操作からなる群から選択される少なくとも１つである、付記１から１５のいずれかに記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する様々な操作を効果的に行うことができる。
所定の操作は、花の授粉操作、果実の収穫操作、葉掻き操作、果実の間引き操作からなる群から選択される少なくとも１つである、付記１から１５のいずれかに記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する様々な操作を効果的に行うことができる。
【0115】
（付記１７）
植物の画像を撮影する撮影機構と、を備え、箇所特定ステップは、撮影機構により撮影された植物の画像に基づき、植物の所定の箇所を特定するステップである、付記１から１６のいずれか記載の農業支援システム。
これにより、植物の所定の箇所に対する操作をより効果的に行うことができる。
植物の画像を撮影する撮影機構と、を備え、箇所特定ステップは、撮影機構により撮影された植物の画像に基づき、植物の所定の箇所を特定するステップである、付記１から１６のいずれか記載の農業支援システム。
これにより、植物の所定の箇所に対する操作をより効果的に行うことができる。
【0116】
（付記１８）
操作機構は、１または複数の授粉部から構成され、授粉部は、羽毛素材等の柔らかな先端を有する梵天から構成される、付記１から１７のいずれか記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
操作機構は、１または複数の授粉部から構成され、授粉部は、羽毛素材等の柔らかな先端を有する梵天から構成される、付記１から１７のいずれか記載の農業支援システム。
これにより、植物に対する授粉をより効果的に行うことができる。
【0117】
（付記１９）
プロセッサと、メモリとを備える農業支援システムに実行される方法であって、プロセッサが、付記１から付記１７のいずれかに係る発明において実行される全てのステップを実行する方法。
これにより、植物の所定の箇所に対する操作をより効果的に行うことができる。
プロセッサと、メモリとを備える農業支援システムに実行される方法であって、プロセッサが、付記１から付記１７のいずれかに係る発明において実行される全てのステップを実行する方法。
これにより、植物の所定の箇所に対する操作をより効果的に行うことができる。
【0118】
（付記２０）
プロセッサと、メモリとを備える農業支援システムに実行されるプログラムであって、プロセッサが、付記１から付記１７のいずれかに係る発明において実行される全てのステップを実行するプログラム。
これにより、植物の所定の箇所に対する操作をより効果的に行うことができる。
プロセッサと、メモリとを備える農業支援システムに実行されるプログラムであって、プロセッサが、付記１から付記１７のいずれかに係る発明において実行される全てのステップを実行するプログラム。
これにより、植物の所定の箇所に対する操作をより効果的に行うことができる。
【符号の説明】
【0119】
１ 自動授粉装置、１００ 授粉部、１２ 梵天、１２１ 第１梵天、１２２ 第２梵天、１２３ 第３梵天、１２４ 第１アーム、１２５ 第２アーム、１２６ 第３アーム、２０１ 第１カメラ、２０２ 第２カメラ、３００ 制御部、３１０ 通信手段、３２０ 記憶手段、３３０ 制御手段、２ 識別装置、３ 移動ルート生成装置、４ 自動授粉システム
【要約】
【課題】 蜂と人手作業に頼らず、植物の花を自動的かつ確実に授粉させることができる技術を提供する。
【解決手段】植物と接触して所定の操作を行う操作機構と、制御部と、を備える農業支援システムであって、制御部は、植物の所定の箇所を特定する箇所特定ステップと、操作機構に、箇所特定ステップにおいて特定した植物の所定の箇所に所定の操作を行う操作ステップと、を実行し、操作ステップは、操作機構が植物の所定の箇所を囲むように所定の操作を行うステップである、農業支援システム。
【選択図】 図１
【解決手段】植物と接触して所定の操作を行う操作機構と、制御部と、を備える農業支援システムであって、制御部は、植物の所定の箇所を特定する箇所特定ステップと、操作機構に、箇所特定ステップにおいて特定した植物の所定の箇所に所定の操作を行う操作ステップと、を実行し、操作ステップは、操作機構が植物の所定の箇所を囲むように所定の操作を行うステップである、農業支援システム。
【選択図】 図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
