顔でピーマンを拾う、ちょっと不気味だけどかわいいロボット

喜んでください！機械がすぐに世界を征服する日が来るわけではありません。なぜなら、最も基本的な作業でさえ、機械にとってはまだ理解しがたいからです。最近、熟したピーマンを選ぶのがどれほど難しいか、考えたことはありますか？

まあ、私もそうだけど。でも、イスラエルとヨーロッパの研究者たちは確かにそうしている。彼らは「スイーパー」というロボットを開発している。温室の中を自律的に歩き回り、ピーマンが十分に熟しているかどうかを目視で判断してから株から切り離し、バスケットに入れることができる。

スイーパーロボットによるビデオ

スイーパーは自動運転車のようなもので、顔にノコギリがついていて、ピーマンを貪欲に追い求めている。温室の列の間を進むために、ライダー（レーザーを照射して距離を測定する装置）などのセンサーを使っている。植物の間をゆっくりと進みながら、数フィートごとに停止して画像を撮影する。

「ピーマンのようなものを見つけると、すぐに近づこうとします」と、イスラエルのネゲブ・ベングリオン大学の工業エンジニア、ポリーナ・クルツァー氏は語る。その後、ロボットはより詳細な観察を行い、頭（カメラ付き）を前後に動かして、果物を複数の角度から観察する。ロボットは独自のライトで植物を照らすため、温室内で昼夜を問わず作業できる。

スイーパーロボットによるビデオ

この時点で、スイーパーは色を注意深く観察します。ピーマンは成熟すると色が不均一に変化します。一部は黄色くなり、一部は緑色のままです。これは、ピーマンが成熟に向かっているものの、まだ完全には熟していないことを示しています。これはまさにロボットが求めている状態です。なぜなら、ピーマンは市場へ向かう途中でさらに熟成していくからです。

さて、いよいよ面白い部分です。ロボットは頭の位置を調整し、額の小さなノコギリが茎の上に、顎のスコップがピーマンの下に垂れ下がるようにします。そして、果実を切り離してスコップに落とし、向きを変えてピーマンを収集バスケットに入れます。

ロボットは24秒ごとにこれを繰り返します。「人間の作業員なら3～4秒でできるので、現状では少し長いと感じるかもしれません」とカートサー氏は言います。「とはいえ、作業員は24時間働いているわけではありません。」さらに、研究者たちはロボットの周囲で作業する人間の安全を考慮し、低速モードで動作させています。彼らは、ピッキング時間を15秒まで短縮できると見込んでいます。

画像には植物、コショウ、食べ物、野菜、ピーマン、車輪、機械、輸送手段、自転車などが含まれている可能性があります

奇妙なことに、最大の問題は最も簡単な操作にある。唐辛子を収集バスケットに落とすのに3～4秒もかかる。バスケットを植物から離し、果実を慎重に下ろす必要があるのだ。そこで、あごのスプーンを使わずに果実がカットからバスケットに直接落ちるように、何らかのチューブを通すという裏技があるかもしれない。

スイーパーがここまで到達できたのは幸運だった。温室は高温多湿で、ロボットセンサーにとってはあまり快適な場所ではないため、エンジニアたちは動作を維持するために特別なケースと資材を注文しなければならなかった。「温室の暑さが苦手なのは私たちだけではありません」とカートサー氏は言う。「センサーたちもかなり不快だったのです。」

温室はロボットにとって、構造化されていない環境であるため、課題となる。植物は整然と並んでいるものの、隙間は狭く、植物は至る所に生い茂っている。そのため、スイーパーは障害物を避けるだけでなく、繊細な障害物も避けなければならない。植物を潰してしまうと、その季節の作業が終わってしまうかもしれないのだ。「ロボットをBMWの工場に持ち込むということは、ロボットが稼働できる環境を作るということです」とカートサー氏は言う。「農業的な環境にロボットを持ち込むと、あまり設計の余地がなくなり、そこにあるものに合わせるしかありません。」

さらに、作物ごとに異なる種類のロボットが必要になる場合もあります。Sweeperをリンゴ園に放して、果物を持って帰ってくることを期待することはできません（ちなみに、リンゴ収穫ロボットは真空吸引の原理で動作します）。しかし、エンジニアが特定の作物向けに設計されたロボットのアイデアを借りて、似たような用途に応用できないというわけではありません。例えば、Sweeperの改良版はキュウリの収穫にも使えるかもしれません。

「障害物や密度、そして栽培システムという点では、似たような問題を抱えています」とカートサー氏は言う。大きな違いは、キュウリは成熟するにつれて色彩が変化するということだ。ほとんどが緑の上に緑、そして緑の上に緑が重なる。「収穫機から何かを取り出すことはできますが、検出には別のアルゴリズムが必要になるでしょう。」

作物の種類によって、必要な梱包ロボットも異なります。「イチゴは、傷みを防ぐために、収穫後すぐに畑でクラムシェルに詰められることが多いです」と、ロボット温室を開発しているアイアン・オックスの共同創業者兼CEO、ブランドン・アレクサンダー氏は言います。「一方、ピーマンは、まずバルクビンのような中間段階を経るか、3個入りのスリーブのような容器に詰められることもあります。」

スイーパーをはじめとする収穫ロボット（そして巨大な車輪のついた蜂のようにブラックベリーの受粉を行うロボットも）は、ようやく形になり始めたばかりだ。しかし、カリフォルニア州の農場だけでも約20%の労働力不足に直面している今こそ、ロボットが実用化に向けて学習する絶好の機会と言えるだろう。

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