トマトの施設栽培では、スマート農業の導入により多くの作業において自動化が進められています。これまで機械化が難しかった収穫作業についても、AI（人工知能）を活用したロボットの開発が進んでいます。実用化が待たれるトマト収穫ロボット開発の現状を紹介します。

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施設園芸農業とスマート農業

施設園芸農業は、AI、IoTなどの先端テクノロジーと相性がよく、スマート農業が最も進んでいる分野といえます。主に温湿度・光の調整や灌水といった栽培管理の自動制御が進んでいます。一方、収穫作業は適期の見極めや判断、作物を傷つけないような力加減が必要なため機械化が難しく、これまで人手に委ねられてきました。

施設栽培における作業の中で最も多くの時間と労力を要する収穫作業には、自動化・機械化への高いニーズがあります。そのニーズに応えるため、さまざまな企業が施設園芸作物の収穫ロボット開発に取り組んでいます。最近ではAIの活用によってロボットの作業精度が向上し、実用化が現実味を帯びてきました。

ここでは、収穫ロボット開発の現状と展望について、取り組み事例の多いトマト栽培にスポットを当てて紹介します。

全自動でトマトを収穫。開発が進む収穫ロボットの基本的なしくみ

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施設栽培が盛んな果菜類の中でも、トマトは実が重なり、表皮が傷つきやすいことからロボットによる収穫が困難とされてきました。しかし、AIを搭載することで、機械学習による作業経験が蓄積され、収穫適期の判断や、力加減の精度が大きく上がると見られています。

そもそも、ロボットはどのように収穫適期を判断し、どのように摘果するのでしょうか。大手企業からスタートアップ（ベンチャー企業）まで、多くの企業が独自にトマト収穫ロボットの開発を手掛けていますが、いずれも基本的なしくみは共通しています。

まず、カメラによって撮影したトマトの実の画像を画像認識装置で処理し、そのロボットが持つ色などの情報と照合して収穫すべきかどうかを判断します。収穫する際は、距離センサーや３Dセンサーを使って距離を測りながら的確に対象の位置を捉え、それぞれ独自の方法で摘果します。

果実を摘み取る方法は、例えば農家が愛用する刃物のメーカーに特注した刃を使ったり、刃物を使わず実を引っ張りながら枝を押すことで手でもぎ取る状態を再現したり、各社で独自の工夫が施されています。

また、ロボットの移動は、開発初期ではレールや白線などの基準が必要でしたが、技術の向上により、ハウス内だけでなくハウス間の移動も自動走行が可能になっています。

トマト栽培における現状の課題と、収穫ロボットに期待される効果

トマトに限らず、施設栽培にかかるコストの多くは人件費といわれています。中でも人的負担が大きいのは収穫作業で、収穫にかかる労働時間は少なくとも全体の20%に及ぶともいわれます。

そのため、収穫作業がロボットによって自動化されれば、人的コストの大幅な削減や省力化による労働力不足の解消が期待できます。また、収穫作業に費やしていた人手をほかの作業に回せるようになるため、作付面積を増やして増収することもめざせるでしょう。

実用化に向けて実績を上げつつある各社のトマト収穫ロボットについて、それぞれのしくみや概要を紹介します。

既に試験稼働している農家も。パナソニックのトマト収穫ロボット

パナソニック株式会社が開発するトマト収穫ロボット＜トマトを収穫する様子＞
写真提供：パナソニック株式会社

パナソニック株式会社が開発するトマト収穫ロボットは、開発途上でありながらも、既に実際の農家で稼働しています。農家で実証を重ねることで、さらなる機能改善を図っています。

その特長の1つは、農家が自由に色見本を作成できることです。ロボットはその色見本を参照しながら、収穫適期の実を探します。

色見本の範囲の設定はいつでも変更可能で、例えば収量を確保するために少し熟度が低い実まで収穫したいといった場合、緑色に近い範囲まで設定を広げれば、意図した範囲の熟度の実を収穫できるのです。

また、特徴的な点として刃物を使わずにリングを使って手作業に近い収穫作業を再現していることが挙げられます。

実や茎を傷めることなく、6秒に1個という速さで収穫が可能です。手作業では2、3秒に1個収穫しますが、ロボットの場合は休みなく長時間収穫を続けられるので、半分以下のスピードでも十分な効率化が可能です。

パナソニックのロボット開発には、ロボットが人間を傷つけないような安全性への気配りや、技術を活用して人間が自分らしく活動できるようにとの願いが込められています。その理念は、施設栽培の未来にも明るい変化をもたらしてくれるかもしれません。

出典：パナソニック株式会社　「トマト収穫ソリューション～AIで農業の人手不足解消へ～トマトを自動で収穫するロボットが活躍」

自律走行型でレールの設置が不要。スマートロボティクスのミニトマト収穫ロボット

株式会社スマートロボティクスの「トマト自動収穫ロボット」
出典：株式会社 PR TIMES

株式会社スマートロボティクスでは、早くから野菜収穫ロボットの企画・設計開発に取り組み、2019年からはAI搭載の自律走行型アームロボットである「トマト自動収穫ロボット」の実証実験をスタートしました。実証の対象は、あえて収穫の難易度が高いと言われるミニトマトです。

同社が採用する自動走行の誘導技術は、家庭用清掃ロボットでおなじみのSLAM式です。タッチパネルで目的地を指定するだけで、障害物を感知し避けながら自動でマッピングし、自律走行します。

収穫の判断は、AIによるディープラーニング技術で、経験を積むほどに識別精度が向上します。また、扱いの難しいミニトマトの収穫をも可能にするロボットハンドは、自社で開発した技術を活用したもので、2019年3月時点の実験では15秒に1個の速さで収穫できます。

実証実験を通して自律走行機能や昼夜における認識機能の向上をめざしつつ、量産化に向けコストダウンを図っています。

出典：株式会社スマートロボティクス「ミニトマト収穫ロボット」

海外では、既に商品化されている製品もある

イスラエルの農業スタートアップ企業のMetoMotion社は、既に自律走行型トマト収穫ロボット「GRoW」を製品化し、北ヨーロッパに向けて販売しています。GRoWは、収穫だけでなく受粉や剪定作業にも応用できるように開発されており、広く温室栽培の省力化などに役立つロボットとして導入されています。

日本と同様に、ヨーロッパにおいても温室栽培の生産コストの30～50%を人件費が占めており、トマト収穫ロボットの導入によって農家はコストの削減と生産効率を大きく向上させることが期待されています。

MetoMotion社のホームページ内「GRoW」紹介ページ

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1日も早いトマト収穫ロボットの本格的な実用化が待たれるところですが、気になるのが初期費用や運用コストでしょう。大手メーカーでは従来通りの売り切りの方向で量産化されるようですが、スタートアップ企業では新たな動きが見られます。

既に実用化されているinaho株式会社のアスパラガスの収穫ロボットは、導入費用が高額になることや稼働時間の保証の設定が難しいことなどの理由から売り切り型ではなく、「RaaSモデル」という、売り上げの15%をサービス料（収穫手数料）として支払う方式を採用しています。

これは、商品に対して代金を支払い購入するのではなく、その商品を一定期間利用する権利を購入し、定期的に料金を支払う方式で、主にパソコンやスマホのアプリなどで使われています。この方式では、製品を自由に使いながら、メンテナンスや製品のアップデート、バージョンアップなどにも適宜対応が可能です。

前述のスマートロボティクスのミニトマト収穫ロボットも、売り切りではなく収穫期のみのレンタルによる提供が予定されています。トマト収穫ロボットの販売モデルが多様化することで初期費用が抑えられ、導入へのハードルも下がると予想されています。

出典：inaho株式会社　プレスリリース「国内初！inahoがRaaSモデルで自動野菜収穫ロボットのサービス提供を開始」

inaho株式会社の自動野菜収穫ロボット　従量課金型で提供される
出典：株式会社 PR TIMES

トマト収穫ロボットは、スマート農業の粋を集めたともいうべき多くの先端技術が集約されています。技術だけでなく販売にも、サブスクリプションやレンタル方式など、新たな方法が採用されると見られており、ロボット導入に伴う一連の動きが今後の農業を大きく変えるきっかけになるかもしれません。