研究室

農業機械学・農業情報工学研究室

研究内容

ICT（情報通信技術）などの先端技術を農業に応用し，知的農業生産を進めよう！

教員名	鹿内健志
所属	地域農業⼯学科バイオシステム工学
専門分野	農業情報工学／農業環境工学

主な研究内容

農業へのICT（情報通信技術）などの先端技術を用いた研究で，沖縄の「スマート農業」の展開に貢献します。

先端技術の農業への応用を目指して研究を進めています。持続続的で安定な地域農業を確立するには、農家経営において効率的な計画を立て、計画を円滑に実施するよう管理することが重要です。これまでの農家は長年の勘と経験で経営の最適化を行ってきたと言えます。しかし、後継者不足による智恵の継承が途絶え、また、国際競争に耐えうる農家育成が求められる今、先端技術を用い科学的手法で分析と意志決定を行う「スマート農業」の研究が、地域農業発展のために必要と言えます。

研究者データはこちら（https://kenkyushadb.lab.u-ryukyu.ac.jp/html/100000167_ja.html?k=shikanai+）

＜具体的研究事例＞

GNSS（GPSなど）およびUSBカメラを利用した農作業記録システムの開発

農作業の内容の詳細まで計測、データ化することは困難ですが、GPSなどの人工衛星からの情報を記録する装置（GNSSロガー）とUSBカメラを車載カメラとして作業機に取り付け、各ほ場での作業情報を記録することは可能です。地理情報システム（GIS）を用いてGNSSからの位置情報とカメラからのほ場の画像データをコンピュータ画面上に表示することでほ場での作業状況をより詳細にデータ化、分析することができます。その上で、農作業実態を調査し、ほ場での作業量および有効作業量などの作業能率の調査を行っています。

USBカメラを利用した農作業記録システム

（動画の説明）収穫機と作業機の軌跡を同時に追跡することで、両者が並走して収穫作業を行っているのか、収穫物をほ場外に持ち出しているのかなど詳細な作業状況が分析できます。

UAVからのRGB画像によるサトウキビの三次元化

高画質カメラが搭載されたUAV（Unmanned Aerial Vehicle；ドローン）を利用し空撮を行い、様々な位置から撮影した多視点画像から三次元モデリングソフトウェアを用いてほ場内のサトウキビの茎や個々の枝葉が空間を立体的に占有している空間部分（キャノピー）を3次元情報として再現します。サトウキビの形状を把握することで生育状態を把握し、生育に基づいた、最適な栽培管理を行うことが可能になります。

多視点画像

空撮画像からサトウキビの三次元モデル構築

UAV（Unmanned Aerial Vehicle；ドローン）の空撮

UAVによるサトウキビほ場調査

農作業モデルの開発

サトウキビの生産性を向上するため、サトウキビ栽培の作業をコンピュータでシミュレーションしています。これにより農業機械を効率的に稼働し低コストな生産が可能になります。農作業の体系と作業に利用される資源（機械、資材、労働力など）の関係を一つのモデルとしてグラフィカルに表現できるペトリネットを用いて、農業法人など複数のほ場の作業順序や農作業資源の計画的な配分をシミュレーションできる農作業モデルを開発しています。

携帯電話を用いた農作業データベースの構築

農作業のコンピュータシミュレーション

人工知能（AI）を用いた沖縄県産オクラの等級判別手法の開発

Convolutional Neural Network (CNN)を使用し，学習用データの画像を用い深層学習を行い外観判別により等級判別を行い、A品、B品の予測を行った。人工知能を用いた分類における判断根拠は曲がりの大きいもの、白果色のもの、ヘタが黒ずんでいるものに注目しており人間の分類における判断根拠と類似していると考えられる。

台風に強いハウスの研究・開発

沖縄県は強大な台風が襲来します。台風の風圧による荷重をコンピュータでシミュレーションすることで、大型台風でも十分持ちこたえることができる構造を決定することができます。マンゴーなどの果樹も十分栽培できる大型ハウスをトラス構造を用いて開発しています。これは沖縄県と県内企業との共同研究の成果です。

台風に強い大型農業用ハウスの開発

画像によるニガウリの品質判別

ニガウリは沖縄を代表する野菜です。中が赤くなった過熟果を市場に出荷すると、消費者の信用を失います。しかし、熟度の程度は外から一見しただけではわかりません。デジタル画像を用いてコンピュータ処理することでニガウリの熟度を判定することが可能なことがわかりました。この方法を用いると、過熟果をあらかじめ取り除くことができ、市場からの信頼性をたかめることができます。

デジタル画像によるニガウリの熟度の判定

＜授業風景＞

「ちょっと大変だけど実力がつく研究室です」

バイオシステム工学分野関連の卒業論文等テーマ一覧　http://www.cc.u-ryukyu.ac.jp/~tshikana/system/Kouseiin.html
バイオシステム工学コース紹介動画　　　https://youtu.be/Jp22IWvrDzE
地域農業工学学科紹介動画　　https://youtu.be/2bBY0aIT3Jo