最適採餌理論とアリの分業行動モデルを用いた群ロボットのタスク分配

摘要

日本の農業の課題として，農業事業者の減少や新規参入が困難であることなどが挙げられる(1)．この要因として，高齢化による労働力不足や農作業現場での大きい作業負担などがある．また，農業機械の操作など経験や特別な知識が必要な作業が多いため若者や女性の参入が難しいことも指摘されている．これらの課題に対して，日本政府は「スマート農業」を掲げ，近年様々な企業や大学が農業ロボットやシステムを開発している(2) (3)．しかし，従来のシステムは，大規模で導入コストが高いものが多く，中小規模の農家など大型機械が入れない狭い農地での利用が困難である一方，小型農業ロボット1 台だけを導入しても作業対効果が低いなどの課題がある(4)．したがって，環境規模に関わらず運用できる複数の低コストロボットによる農業ロボットシステムが必要であると考える．特に，本研究は農作業の中でも重労働かつ，汎用的な農作業として農作物を搬送するロボットシステムを考える．上記より，複数の搬送ロボットを自律かつ効率的に作業させるために，群ロボットシステムに着目する．群ロボットシステムはロボット間の相互作用，群と環境の相互作用に基づき制御され，単独のロボットでは実現不可能な作業やコストが増大する作業であっても，複数台のロボットの協調行動と相互作用によって達成することができる．そこで，本研究では農作物の搬送を一般化した搬送作業に着目し，群ロボットシステムにより複数台の搬送ロボットによる並列搬送手法を提案する．