知の拠点あいち重点研究プロジェクト（第Ⅳ期）□プロジェクト名: プロジェクトDX1

令和6年3月7日□分野テーマ名: ロボティクス□研究テーマ名: D7 愛知農業を維持継続するための作業軽労化汎用機械の開発と普及□研究リーダー名: 愛知工業大学 教授 塚田敏彦
□事業化リーダー名: （株）マックシステムズ 吉田正博
個人農家 柴田隆夫（株）戸倉トラクター 横井千広
□参画機関: (株)マックシステムズ、イーブイ愛知（株）、【７機関】 （株）戸倉トラクター、愛知県農業総合試験場、個人農家、名古屋大学、愛知工業大学

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１．研究テーマの概要１
背景と課題
・愛知県：キャベツ生産
全国 1or2 位 シェア約20%

課題解決策 ＝ 研究テーマ
広大な畑の生育状況把握と管理

重い荷物の持ち運びヒトによる作業車の細かい運転操作

・ 地域特有 『拾い採り』
一定の大きさを収穫拾い採り （単価 100円/kg）
基準の大きさで収穫一斉収穫 （単価 50円/kg）
一度ですべて収穫

ＩＴ・機械化・自動運転技術の開発・導入
・高齢化・後継者不足
身体的負荷低減⇒ IT・機械化で軽労化生育を揃える⇒ 生育管理 （把握・挽回）
複数回収穫⇒ 収穫支援

生育把握

生育挽回（施肥管理）
ドローンによる生育把握と自動施肥による生育挽回

制御知能化により運転から解放、収穫へ

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キャベツ栽培フェーズと開発項目

播種 発芽

定植活着期 （追肥） 葉枚数展開期 （追肥）

生育把握・管理・アドバイス

結球期

自動施肥制御/除草

収穫

収穫判断/支援

空撮画像から開帳測定
圧力ｾﾝｻ
収穫判断（緊度推定）作業車による生育把握と施肥制御

生育判断アドバイスシステムの構成

バリカン 横回転刃
除草ユニット試作と雑草認識

収穫支援（自動運転）

１．研究テーマの概要２

参画機関の役割◆ 工学と農学の分野を融合 ⇒ 生産者を加えた実証評価
EVあいち

農家 柴田氏・ システム製作（ハード）・キャベツ生産者（ユーザ）

マックシステムズ・システム構築（ソフト）

事業化目標
軽労化機械を① 製造・販売② 農家で活用③ 使い作業請負（新ビジネス）

・ 愛工大 工・情報

戸倉トラクター
・実証評価
・請負ビジネス化検討

農業総合試験場
名大 農学部・ メカ機構・制御・ 生育状況の可視化技術
・ 経路計画・ 画像センシング・認識 ・ 生育コントロール技術
・ 高速画像伝送・ 県内農家実情把握
・ 農業戦略立案
・ 軽労化評価・ 生育コントロール

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5２．年次ロードマップ
R4年度（R4.8-R5.3）

生育管理

R5年度（R5.4-R6.3）

・ 生育評価軸の探索

評価軸候補絞込み

開帳、球形を選抜

・ 形質・収量推定技術開発

空撮/近接画像処理

開帳推定実現・ 結球緊度推定推定手法検討実施

緊度推定センサ試作

・ 生育診断ｱﾄﾞﾊﾞｲｽｼｽﾃﾑ開発

システム仕様検討

ひな形試作完了

・ 追肥効果検証

追肥量vs生育の把握

追肥効果検証実験

・ 追肥制御技術開発

同上

追肥制御実験計画

・ 電動化作業車試作

制御/駆動電動 試作

制御電動車現場適用

・ 知能化制御技術開発

ｸﾛｰﾗ制御技術把握

駆動電動車制御開発

・ 付加機能追加

付加機能仕様検討

除草機能試作設計

・ 自動施肥技術開発

施肥ｺﾝﾄﾛｰﾗ改造

自動施肥試作/特許

軽労化 ・ 収穫作業現場評価
評価 ・ 生産者ニーズ調査

負荷計測方法検討

収穫作業負荷計測実験

アンケート作成

アンケート実施集計

他作物 ・ 梨収穫支援技術開発
展開 ・ 展開作物ニーズ調査

課題抽出実験

課題対策検証実験

県内状況把握

県内状況把握収穫支援

6３．研究開発の実施状況① 生育把握
◆ 画像処理（AI）による生育状況の診断
空撮画像から圃場のすべてのキャベツを計測

開張の計測

開張サイズ（生育状況）

圃場空撮画像球径の計測

生育状況表示◆ 生育状況診断に基づく施肥量アドバイス

空撮画像

生育診断

列検知

領域分割

施肥量提示

３．研究開発の実施状況② 生育把握
◆収穫時形質の推定技術（接触）
収穫時形質として結球緊度（つまり具合）を測定するセンサー試作完了⇒ 評価を行い、非接触化へ◆フリーソフトを用いた生育診断アドバイスシステムの試作
AWS CloudEC2 instance contents

WebODMとGeoServerをAWS上で稼動し
1．ドローン画像をアップロード

2．オルソモザイク画像の生成Elastic Load Balancing
Amazon Route 53Client

3．オルソモザイク画像の閲覧を可能なプラットフォームを試作した。

複数プラットフォームの利用により、高速処理（処理速度3000株/時）を達成できる見込み

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３．研究開発の実施状況③ 生育挽回
◆ 追肥制御による生育の斉一性向上効果を検証
生育把握

令和4年：追肥量に応じてキャベツの生育が向上することを確認

令和5年：キャベツの生育に応じて追肥量施肥管理を変える試験を実施
令和5年の試験内容
追肥制御による斉一性が生育程度別の追肥量（10a当たり）向上することを確認
令和4年度の成果

生育程度

慣行区

追肥制御区

小さい

60kg

100kg

平均60kg

60kg

大きい

60kg

20kg

確率密度

― 慣行区
― 追肥制御区

追肥量と追肥５週間後の生育の関係
追肥の制御により生育の遅れを挽回できる見込みを得た

結球重(g)

３．研究開発の実施状況④ 収穫支援
◆ 令和5年度 試作野菜作業車の活用
制御電動化（リモコンガソリン車）

エンジン電動化

現場収穫作業で知能化
機能をリモコン代用⇒ 必要・効果的な機能/課題を抽出

モータ パワーアップ⇒始動/低速 安定化

500kg搭載軟砂地

リモコン操作実現◆ 令和5年度 電動化野菜作業車（自動施肥）試作
システム構成PC

カメラ

動作アルゴリズム

リアルタイム生育把握システム構築

制御
BOX
施肥機

低コストPC

葉領域抽出結果

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３．研究開発の実施状況⑤ 軽労化評価◆キャベツ生産者ニーズ （N＝31）① 安全性② 収穫に合わせた速度◆ 作業車知能化による軽労化評価
収穫作業で知能化機能をリモコン代用で実現

評価項目

省力化

軽労化
実験風景：ジェスチャで操作

調査項目

知能化

従来

作業効率（個/分）

6.1

5.8

うち車両操作者

6.2

5.0

作業者歩数（歩/分）

118

121

うち車両操作者124

136

自覚疲労度 *腰1.3

1.6

心拍（bpm）

114

110

すべての項目で軽労化指標が向上

３．研究開発の実施状況⑥ 知能化要素技術

11◆ 作業者追従技術（個人追跡）【実験室 カメラ固定】
複数人/重なり/消失 ⇒ 安定して追跡【模擬農地 カメラ移動台車搭載】
ジンバル画像安定化 ⇒ 複雑背景でミス◆ キャベツ畑の３D-CG作成
生育状況の提示
施肥量制御効果の提示
手段としての活用を検討中

複数撮影画像を合成して３D-CGを作成

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４．研究実績
〇特許出願 0件
（作業車直進技術のアイデアを創出、特許調査実施中）〇論文等発表書籍・雑誌掲載 0件
論文投稿 0件
学会発表 9件 （IAIP、SSII、ViEW、電気学会など）
〇情報発信
展示会出展
5件
セミナー開催
2件
新聞掲載
3件
公開実証実験 2件
12/14､21 公開実証実験風景〇会議の開催件数 6件（研究開発会議）+ 61件（定例会議）
2回（研究懇親会 延べ 23名）

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５．事業化の見通し
野菜作業車市販へ向けた知能化STEPを設定
Step1： 超低速移動機能（収穫速度に合わせた）
Step2： ハンズフリーな操作機能（ワンボタン、音声、ジェスチャ）Step3： 作業者認識 速度追従機能（知能化最終形態）

製造販売

成果
活用
作業請負

令和8年3月（2026年）

令和10年3月（2028年）

令和12年3月（2030年）

参画企業

役割分担

EVあいち

移動台車の個別農作業向け改造マックシステムズ

システム制御ソフト
ウェア開発

↑↑

↑

農家 柴田氏キャベツ生産農家

軽労化によるキャベツ生産の維持←

愛知県キャベツ生産額
連続全国1位達成

新規ベンチャー立上げ
キャベツ収穫請負

キャベツ収穫請負+キャベツ以外作物・果樹園作業請負

他県への進出戸倉トラクタ

開発機械を使った請負事業立上げ①キャベツ搬送機 10台 ①キャベツ搬送機 20台 ①キャベツ搬送機 50台②キャベツ以外作物・ ②キャベツ以外作物・ ②キャベツ以外作物・果樹園への展開
果樹園用機械 10台
果樹園用機械 20台

６．県産業への貢献度・人材育成等① 愛知県のキャベツ生産農家の維持継続へ貢献◆ 生産出荷額の維持向上◆ 他作物への展開により 『農業王国』へ② 新たなビジネスの創出◆ 参画企業の製造販売によるビジネス拡大◆ 農作業請負ビジネスの起業③ 育成人材の県内企業への供給◆ 工学と農学の両方をカバーする工農学人材の輩出◆ 学生人材への実践教育実施◆ 大学発ベンチャー企業の創設

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