研究者詳細 - 門田　充司

CO₂濃度が植物気孔開度に与える影響の顕微画像計測査読

難波和彦, 近藤直, 門田充司, 笹尾彰

植物工場学会誌 16 ( 2 ) 41 - 49 2004年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：日本生物環境工学会

The objective of this study was to create a model of the plant stoma response process under CO₂ conditions (100 to 3000ppm) after lighting. In this study, a real-time measurement system was developed to observe living plant stomas continuously for a long period in a growth chamber using a microscope and a color TV camera. Six treatments were conducted by changing the CO₂ density, ranging from 100 to 3000ppm, under the conditions of a 2-hour on/off light cycle. From the experimental results, it was observed that the pore size was drastically changed in response to the CO₂ conditions. Lower CO₂ density caused larger-size pores under conditions of less than 1000ppm CO₂ density, while the pore size was almost constant under conditions of greater density. With CO₂ density of over 2000ppm, pores continued opening after 60 minutes had elapsed. The transient response with the 1 st-order lag element could well express the stoma response, and its desired value had a high correlation with CO₂ density.

DOI： 10.2525/jshita.16.41

顕微鏡画像による植物気孔の環境応答の計測査読

難波和彦, 近藤直, 門田充司, 笹尾彰

農業機械学会誌 66 ( 5 ) 63 - 73 2004年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：農業食料工学会

本研究は, 植物の成長制御を行うシステムを想定し, 環境条件を入力に, 気孔の開度を出力とするプロセスをモデル化することを目的としている。そこで, 環境制御室に入れられた植物の気孔を, 光学顕微鏡に装着されたTVカメラを用いて連続的かつリアルタイムで計測するシステムを開発した。環境制御室において, 温度, 湿度, CO₂濃度及び光量を変化させた16種類の実験区を設け, 明期, 暗期共6hの環境下でポトスの葉の気孔開度を計測したところ, 環境条件によって大きく変化した。さらに開度を1次遅れ系で表現したところ, 高光強度, 高温度の環境条件において予測が可能であり, CO₂濃度が低いときには目標値 (開度) が大きくなることが計測された。

DOI： 10.11357/jsam1937.66.5_63

Machine vision systems of eggplant grading system

K. Ninomiya, N. Kondo, V. K. Chong, M. Monta

Proceedings of the International Conference on Automation Technology for Off-road Equipment, ATOE 2004 399 - 404 2004年

記述言語：英語掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

An automated eggplant grading system was introduced in the last paper. The system had three machine vision systems by use of NIR-color camera, 6 normal color cameras and 4 monochrome cameras. The first machine vision system was installed for checking fruits position and orientation on rotary trays, in which a fruit was put between two plates and was turned over, and which made all side fruit inspection possible. If fruit was not in center of the tray, it was necessary to return it back and to put it on the tray again. A CCD camera whose sensitivity was not only visible region but also infrared region was used in this system, because it was easy for infrared camera to detect black color eggplant fruit to discriminate from dark background. The second machine vision system consisted of 6 color CCD cameras to inspect fruit color, size, shape, bruise and disease. The 3 color CCD cameras each were installed before and after turning over in a lane and connected to 2 PCs through 6 image grabber boards. Fruit length, average, max, and min diameters, area, apparent volume, fruit color, calyx color, fruit shape, degree of fruit bend, bruise number, bruise area, and so on were extracted from the images. The third machine vision system consisted of 4 monochrome CCD cameras to check dullness of fruit surface, because dullness was an important index to evaluate fruit internal quality. 4 monochrome cameras were connected to a PC through 2 image grabber boards by occupying two channels each. From working results during a year of 2002-2003, it was observed that it was possible to detect many kinds of defects on eggplant fruit.

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V字型整枝されたナスを対象としたロボット収穫システム (第2報) －ナスの収穫実験－査読

林茂彦, 雁野勝宣, 黒崎秀仁, 有馬誠一, 門田充司

植物工場学会誌 15 ( 4 ) 211 - 216 2003年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：JAPANESE SOCIETY OF AGRICULTURAL, BIOLOGICAL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERS AND SCIENTISTS

施設内の栽培環境下でナスの選択収穫の自動化を実現するため, ロボット収穫システムの視覚センサと距離センサを融合させ収穫適否を判定したのち, 果柄を挟持して採果する収穫処理手法を開発した.そして, ロボット収穫システムの性能を評価するため, V字型整枝されたナスの収穫実験を行った結果, 以下の知見が得られた. 1) ロボット収穫システムは, V字型整枝されたナスの畝間を走行し両側にある果実を選択的に収穫でき, その収穫成功割合は29.1%であった.収穫できない主な原因は果実が茎葉に隠れ畝間から見えないことであった.また, ローカルセンシングにおいて収穫適否を誤判定することがあった. 2) 採果動作でエンドエフェクタが果実に接触して果皮に損傷を与えることはなく, 果柄挟持用下刃は有効であった.しかし, 果柄挟持用下刃の隙間より細い部位を挟持した場合には, 収穫箱への搬送途中に果実を落下させることがあり, 改良の必要性が認められた. 3) ロボット収穫システムによる1果あたりの収穫処理時間は43.2s/果であり, 作業能率は14.9m/hであった.今後, 実用化に向けては収穫適否の処理時間の短縮, 隣接する畝間への移動方法, 収穫果実の運搬方法を検討する必要がある.

DOI： 10.2525/jshita.15.211

い草挿し苗装置の開発（第1報）―苗の物性の測定および機械化の検討― 査読

その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00234496532?from=CiNii

門田充司, 陶山純

農業機械学会誌 16 ( 2 ) 106 - 112 2003年

担当区分：筆頭著者記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：The Japanese Society of Agricultural Machinery and Food Engineers

い草栽培において, セルトレイを用いた苗生産が注目されているが, 親株から主茎が2～3本と新芽が付いた苗を採取してトレイに植え付ける挿し苗作業には多大な労力と時間を要しており, 機械化が望まれる作業の一つである。そこで本研究は, い草の挿し苗作業の機械化を目的とし, 本報では装置設計のための基礎データを得るために, 苗の物性の測定を行った。さらに, その結果を基に装置の仕様, 構造を検討した。

DOI： 10.11357/jsam1937.65.2_106

い草挿し苗装置の開発（第2報）―装置の試作と性能試験― 査読

その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00163982410?from=CiNii

門田充司, 陶山純

農業機械学会誌 16 ( 2 ) 113 - 119 2003年

担当区分：筆頭著者記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：The Japanese Society of Agricultural Machinery and Food Engineers

い草の挿し苗作業を機械化する目的で, 第1報ではい草苗の物性の測定と機械化の検討を行った。本報ではその検討結果を基に挿し苗装置を試作し, 性能試験を行った。装置は投入された苗を把持し, 上下移動してトレイに苗を植え付ける機構と, トレイを移動させる機構および制御部などから構成される。試験の結果, 約90%の成功率で苗をトレイに植え付けることができた。

DOI： 10.11357/jsam1937.65.2_113

高設栽培用イチゴ収穫ロボット (第2報) －つり下げ型マニピュレータを有する収穫ロボット－査読

その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00163982427?from=CiNii

Robotic Vision for Bioproduction Systems 査読

Mitsuji Monta, Naoshi Kondo, Seiichi Arima, Kazuhiko Namba

Journal of Robotics and Mechatronics 15 ( 3 ) 341 - 348 2003年

有馬誠一, 門田充司, 難波和彦, 吉田裕一, 近藤直

植物工場学会誌 15 ( 3 ) 162 - 168 2003年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：日本生物環境工学会

高設栽培されたイチゴを対象に, 実用化を睨んだシステムの開発を目標に, 栽培ベッドつり下げ型マニピュレータ, 改良を加えた吸引式エンドエフェクタ, 視覚センサから構成される収穫ロボットを試作した.本システムによる収穫基礎実験の結果, 以下の知見を得た. 1) 考案した栽培ベッドつり下げ型マニピュレータは, 機構, 制御共に簡素で, 軽量コンパクト化が図られた実用的なシステム構成であった。また, 栽培ベッド下面に設置することで, 果実とロボットの位置関係がほぼ一定に保たれ, 果実の位置検出方法の簡素化も図られた. 2) 収穫時間に関しては大きな改善が見られた.しかし, 収穫対象果実に隣接する未熟果等が同時に収穫されること, 果柄切断時に果柄を長く残すなどの問題については, 改善できなかった. 3) 傷の経時変化の観察では, 14%にエンドエフェクタ内での果実搬送中のものと思われる傷が見られた.前項の問題と併せて, 最適なソフトハンドリング方法を開発する必要がある.

DOI： 10.2525/jshita.15.162

V字型整枝されたナスを対象としたロボット収穫システム (第1報) －システム構成と果実検出－査読

林茂彦, 雁野勝宣, 黒崎秀仁, 有馬誠一, 門田充司

植物工場学会誌 15 ( 4 ) 205 - 210 2003年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：JAPANESE SOCIETY OF AGRICULTURAL, BIOLOGICAL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERS AND SCIENTISTS

施設内の栽培環境下でナスの選択収穫の自動化を実現するため, V字型整枝されたナスを対象にロボット収穫システムの開発を行った.また, 果実から離れた畝間位置において果実の検出と果実方向の推定を行うグローバルセンシングの性能を評価するため, 画像走査実験を行った結果, 以下の知見が得られた. 1) 開発したロボット収穫システムは, 制御部, センシング部, マニピュレータ部, エンドエフェクタ部および走行車両から構成され, V字型整枝されたナスの畝間を自動走行できた.畝間内に定めた原点を出発して, 左右両側にあるナスの画像を順次撮影したのち原点に復帰することが可能であった. 2) 画像走査処理時間のうち, マニピュレータの移動時間が大半を占め, 処理の高速化のためにはマニピュレータの制御方法の検討が必要であった. 3) 栽培管理者が目視により判定した収穫適期果実のうち, グローバルセンシングにより検出できた割合は69.3%であった.誤って検出した場合として, 隣接株の果実, 収穫適期前の果実, および陰を誤検出する場合や一つの果実を分離して検出する場合があった.また, 検出画像の重心位置から果実の方向を推定でき, マニピュレータによる収穫制御に利用できる.

DOI： 10.2525/jshita.15.205

人間協調型農業用ロボットの外界センシングシステム（第1報） ―レーザ距離計を用いた検出基礎実験― 査読

その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00234496525?from=CiNii

1P1-2F-A1 テレロボティクス農業 : トマト収穫基礎実験

門田充司, 難波和彦, 西卓郎

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2003 43 - 43 2003年

門田充司, 鐘ケ江修司, 毛利建太郎, 難波和彦, 近藤直

植物工場学会誌 14 ( 1 ) 49 - 55 2002年

担当区分：筆頭著者記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：日本生物環境工学会

人間協調型農業用ロボットのためのセンシングシステムの開発を目的に, レーザ距離計を距離センサに用いたセンシングシステムを構築し, 実験を行った結果, 以下の知見を得た. 1) レーザ距離計を用いた物体の検出実験においては, 距離3m以内では平均±5mm程度の精度で物体の幅を検出できた. 2) レーザ距離計を上下移動させて三次元距離情報を得ることにより, 物体までの距離だけでなく, 大きさや主幹の枝分かれした部分や葉の形状も良好に検出することができた. 2) レーザ距離計と赤外線センサの情報を融合することで, 人間と背景とを識別し, 人間の動きだけを検出することができた.

DOI： 10.2525/jshita.14.49

人間協調型農業用ロボットの外界センシングシステム（第2報） ―人間の識別とマニピュレータの障害物回避制御― 査読

門田充司, 鐘ケ江修司, 毛利建太郎, 難波和彦, 近藤直

植物工場学会誌 14 ( 2 ) 104 - 111 2002年

担当区分：筆頭著者記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：日本生物環境工学会

人間協調型農業用ロボットのためのセンシングシステムの開発を目的に, 複数の人間を識別するアルゴリズムを検討した.また, センシングシステムをロボットに搭載し, マニピュレータの障害物回避実験を行った.その結果, 以下の知見を得た. 1) 人間同士の距離をパラメータに含む識別アルゴリズムでは, ある程度距離が大きい場合には良好に識別できたが, 人間が隣接した場合には対応付けできないときがあった. 2) レーザ距離計を上下移動させることで, マニピュレータが通過する高さの障害物の位置および大きさが検出され, マニピュレータは物体に接触することなく回避動作を行った. 3) レーザ距離計と赤外線センサから構成されるセンシングシステムを用いることで, 人間と背景との識別ならびに人間の移動の検出が良好に行われ, その情報をマニピュレータの情報と融合することで, 人間を含む物体に対してマニピュレータの回避制御が行われた.

DOI： 10.2525/jshita.14.104

内成り栽培用イチゴ収穫ロボットの研究(第2報) －2号機の試作と収穫基礎実験－査読

近藤直, 門田充司, 久枝和昇

植物工場学会誌 13 ( 4 ) 231 - 236 2001年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：JAPANESE SOCIETY OF AGRICULTURAL, BIOLOGICAL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERS AND SCIENTISTS

内成り栽培されたイチゴをロボット収穫することを目的とし, 1号機の問題点を解決するため, 2号機を試作し, 収穫実験を行った.その結果, 以下の知見が得られた. 1) 1号機に見られた4つの問題点は解決され, 対象とした成熟果12個はすべて損傷なく収穫可能であった. 2) 本実験で用いた視覚センサのアルゴリズムは, 成熟果を識別し, 位置検出するために有効で, 目的果実の近隣にある果実を誤って収穫した場合にも対処可能であること, 実際に計測したZ座標の平均値を用いることで, 正確に果実の三次元位置が計測可能であること, 収穫時に位置が移動した果実にも対処可能であること等の利点があった. 3) 本エンドエフェクタの問題点として, 未熟果を成熟果と同時に吸い込むことがあること, エンドエフェクタの接地位置を判断する必要があること, 開閉部が他の果実に接触することがあることがあげられた.

DOI： 10.2525/jshita.13.231

高設栽培用イチゴ収穫ロボット (第1報) －5自由度マニピュレータを用いた収穫ロボット－査読

その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00124121612?from=CiNii

有馬誠一, 近藤直, 八木洋介, 門田充司, 吉田裕一

植物工場学会誌 13 ( 3 ) 159 - 166 2001年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：JAPANESE SOCIETY OF AGRICULTURAL, BIOLOGICAL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERS AND SCIENTISTS

マニピュレータ, エンドエフェクタ, 視覚センサおよび移動機構から構成される高設栽培用イチゴ収穫ロボットを試作し, 基本性能実験および収穫実験を行った結果, 以下の知見を得た. 1) 高設栽培されたイチゴは, 栽培ベッド下方からアプローチした場合, 障害物も少なく, 収穫作業のロボット化に適した栽培様式であった. 2) 吸引式エンドエフェクタを採用することにより, 果実に損傷を与えることなく収穫でき, 視覚センサによる果実の位置検出誤差を吸収することが可能であった. 3) 今後は, 高速な収穫作業, 収穫果実に残る果柄をなくすこと, および目的果実周辺の未熟果の吸引をなくすこと等の検討が望まれる.

DOI： 10.2525/jshita.13.159