農業
農業の革命: 生産性と持続可能性を高めるロボティクスの役割
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農業産業は常に効率を向上させ、産出量を増やし、廃棄物を削減する方法を探しています。その方法の一つがロボットです。
ロボティクスは実際に農業と食品生産プロセスの不可欠な部分となりつつあります。農業におけるロボティクスの目的は、セクターが生産性と環境持続可能性を向上させるのを支援することです。
農業産業におけるロボティクス
ロボットを使用しない従来の農業は時間がかかり、さまざまな農業プロセスを処理するために多くの人的資源が必要です。さらに、天候、土壌状態、肥料使用に関する正確な情報が不足しています。現在の農業活動の大部分が従来の方法で行われているため、利益が出ず経済的でない農業になることが多いです。
その結果、センサー技術、IoT、データ管理技術、インテリジェントな意思決定アルゴリズム、ロボティクス、ドローン、先進的なメカニズムなどの高度なAIベースシステムが従来の農業システムに取って代わっています。
これらのシステムは農業プロセスを手間なく、時間効率的に、コスト効果が高く、非常に生産的で持続可能なものにします。
この農業革命は、著しく生産量を増やす必要性に駆られています。国連が世界人口が2050年に8億から9.7億に増加すると予測していることから、農家はこの需要に対応する大きなプレッシャーに直面します。
そのため、農業ロボット市場は2023年の135億ドルから2028年には400億ドル以上に成長すると見込まれています（MarketsandMarketsによる）。また、北米はeコマース、食品・飲料、自動車、医薬品などの産業で自動化が広く採用されているため、農業ロボット産業において主要な市場シェアを占めています。
農業分野におけるロボティクスの応用
農業ロボット市場は巨大な可能性に満ちたダイナミックな領域です。では、ロボットが農業産業で果たす幅広い応用例を見てみましょう。
比較的単純な作業から始め、無人トラクターやロボットは種まきのための有人機械に徐々に取って代わっています。ここでは、機械ビジョンと動きセンサーが連携し、障害物を回避しながら畑を走行します。例えば、自律走行トラクターは自動運転技術をGPSベースで使用し、機械学習を統合して新たな障害物や動物を検知できるようにしています。
ロボットが農場で最もよく見られる用途の一つは、果物や野菜の収穫・梱包です。ロボットが実現できる正確さと速度により、収量の向上と廃棄物の削減が可能になるため、収穫は最も人気のあるロボティクス応用の一つです。
家畜農業に関わる繰り返し作業、例えば牛の搾乳、飼料の散布、放牧地の監視なども自動化できます。単調で繰り返しの作業を自動化することで、農家は全体的な収量向上により多くの時間を割くことができます。
さらに、ロボットは作物のモニタリングや土壌のpH測定といった複雑な作業にも利用されています。ロボットは剪定、除草、農薬散布、灌漑といった作物のメンテナンス作業をプログラムで実行できます。
雑草対策として、企業はコンピュータビジョンと様々な機械ツールを組み合わせ、化学薬品を使用せずに雑草を除去するロボットを開発しています。同様に、スマートスプレーヤーはコンピュータビジョンカメラと連携し、雑草を特定して標的除草剤を散布します。
農業ロボティクスのイノベーション
イノベーションはどのセクターでも不可欠であり、農業においてはロボティクスなどの新技術の導入が農業の姿を変える重要な要因となります。世界人口が驚異的な速度で増加している中、農業における新たなイノベーションは必要不可欠です。
最初の産業用ロボットが1950年代に発明されてから長い道のりを歩んできましたが、ここ数年で農業ロボティクスの応用におけるイノベーションは大きく前進しています。では、農業ロボティクスにおける重要なイノベーションを見てみましょう。
農場自動化
農場自動化は以下を組み合わせることで人間の入力とエラーを削減します:
- 農業機械
- コンピュータシステム
- エレクトロニクス
- 化学センサー
- データ管理
自動収穫機や自律トラクターを使用することで、農家は資源を効率的に活用し、より高い収量を生み出しています。
自動化はすでに農業プロセスの主要な部分ですが、今後数年でさらに重要性が増すにつれ、より高度な自動化により農家は創造的で複雑、かつ重要なビジネス側面に集中できるようになります。また、自動化のおかげで、多くの農家が以前よりも家族と過ごす時間が増えています。
GIS in Agriculture
農業における地理情報システム（GIS）は、衛星などの技術を利用して作物の種類と位置、肥料レベル、土壌状態、関連情報を把握します。GISのリモートセンシングデバイスとソフトウェアから生成されたデータを活用することで、農家は情報に基づいた意思決定が可能になります。
作物の最適な植え付け位置や土壌栄養の改善を判断するだけでなく、GISソフトウェアは動物の移動をモニタリングすることで家畜の健康、繁殖、栄養管理にも役立ちます。
垂直農法
近年人気が高まっている農業形態は、垂直農法または屋内農法で、完全に管理された環境で植物を栽培します。ここでは、ハイドロポニック、アクアポニック、エアロポニック技術を用いて、水、光、栄養素を人工的に供給し、植物のすべてのニーズを満たします。
制御環境農業（CEA）は水の使用量を大幅に削減し、悪天候から植物を保護し、スペース利用を最大化して信頼性の高い高収量を実現します。また、ロボットを用いた収穫や植付けにより、資源の効率的活用と労働コストの削減が可能です。
ドローン
無人航空機（ドローン）は作物のモニタリングにますます有用になっています。高度なセンサーを使用することで、ドローンは植物の成長状況、病害ストレス、畑の温度を監視し、必要な場所に農薬や水、肥料を散布できます。また、画像取得や土地の肥沃度評価、土壌品質の監視にも利用され、乾燥や洪水といった環境要因の影響を受けないようにします。
家畜管理においては、ドローンが広大な草原を観察し、動物の移動を追跡します。一部のドローンはサーマルカメラを搭載し、体温が高い病んだ動物を検出します。これにより、農家は包括的なデータを取得し、タイムリーな判断が可能になります。
人工受粉者
受粉は受精と種子生産を可能にするプロセスで、多くの作物の生存に不可欠です。しかし、受粉は生息地の喪失、農薬使用、ミツバチの減少といった課題に直面しています。
その結果、自然受粉者の行動と外観を模倣したロボット昆虫など、革新的な取り組みが進んでいます。これらの小型機械はセンサー、カメラ、人工知能（AI）、マイクロアクチュエータを搭載し、自律的に飛行・ナビゲート・花粉付与が可能です。
手動受粉と比較して、AIロボット昆虫は正確性、柔軟性、スケーラビリティ、コスト効率に優れ、あらゆる天候や環境で作業できます。また、特定の作物や植物を対象にプログラムでき、不要な交配や汚染を防ぎます。
自然受粉者への圧力を軽減することで、AIロボット昆虫は生態系と生物多様性の回復に貢献し、ロボティクスとバイオテクノロジーの分野で教育、研究、イノベーションの新たな機会を創出します。
レーザーかかし
過去、農家は伝統的なかかしで鳥やげっ歯類を追い払っていましたが、現在は動きセンサーを備えたハイテク装置で作物への被害を防いでいます。
ロードアイランド大学の研究者が設計したレーザーかかしは、鳥が感知しやすい緑色レーザー光を投射します。人間の目には見えないこの光は、太陽光の下でも600フィート（約180メートル）先までビームを放ち、鳥を追い払います。レーザーかかしはプラスチックバケツの中に入れ、可変ポールに取り付けて天候から保護しています。
家畜農業技術
新興の家畜技術は、農家が農場管理を効率化し、動物のケアを向上させ、生産性を高めることを可能にします。例えば、ロボティクス、ビッグデータ、AIを活用して、乳牛の搾乳を人手なしで自動化したり、個々のニーズに合わせた餌を適切な量で供給する給餌システムや、廃棄物を除去し清潔で病原体のない環境を作る清掃システムを実装しています。
乳製品業界では、リアルタイムの牛乳生産量・品質・健康・妊娠ホルモンをモニタリングするセンサーが開発されており、現在12％の酪農場がロボットを導入しており、今後5年で20％に増加すると予測されています。一方、バーチャルフェンスはセンサーを装着した動物を遠隔で移動させることができます。
企業
農業ロボット産業で多くのイノベーションが進む中、主要なプレイヤーを見てみましょう。
1. FarmWise
農業技術とロボティクス分野のリーディングイノベーターであるFarmWiseは、9回の資金調達で7,390万ドルを調達したとCB Insightsが報じています。同社はAI、コンピュータビジョン、ロボティクスを組み合わせ、化学薬品を使用せずに雑草除去し、野菜農場でデータ収集を行う製品を開発しています。
同社は最近、World Ag Expo 2023で新しい除草実装「Vulcan」を発表しました。これはコンピュータビジョンとディープラーニングモデルを用いて高精度で雑草を除去します。
2. Deere & Company
この上場企業は従来の農業機械で知られ、AI、IoT、ロボット、機械学習、ビッグデータなどの技術を導入し、データ駆動型の意思決定を行っています。株価は382.20ドルで、年初来（YTD）で10.86％下落しています。
DE 価格チャート
DE 価格チャート
同社の時価総額は1,100.7億ドルで、配当利回りは1.41％、P/E（TTM）は11.30、ROE（TTM）は47.73％です。2023年7月30日締めの第3四半期の純利益は29億7800万ドルでした。
3. Carbon Robotics
農業ロボティクス分野のリーディングイノベーターであるCarbon Roboticsは、AI、コンピュータビジョン、ロボティクス、レーザーを活用し、農家が雑草管理プロセスを効率化できるよう支援しています。同社は商業農業向けに自律レーザー除草機を提供しており、ディープラーニングで不要な植物を識別・除去します。
同社は現在、米国17州とカナダ3州にLaserWeederを提供する計画で、今年4月に3,000万ドルの資金調達を実施し、総額6,700万ドルの資金で製造と国際展開を加速させています。
4. Trimble
農業機器向けにロボティクスと自律技術を構築するTrimble（TRMB）の株価は今年16.12％下落し、現在42.41ドルで取引されています。P/E（TTM）は31.61、ROE（TTM）は8.16％です。2023年第3四半期の売上高は9億5730万ドルで、前年同期比8.2％増、非GAAP利益は1株当たり68セントでした。
四半期末時点でTrimbleは現金・現金等で2億1680万ドル、総負債は30億5,000万ドルを保有しています。農業機器企業間の自動化競争が加速する中、AGCO Corp（AGCO.N）は最近、Trimbleの農業事業の85％株式を20億ドルで取得すると発表しました。
5. AgEagle Aerial Systems Inc.
従業員約150人の同社は、ドローンベースのデータソリューションを提供し、農家が作物管理を改善できるよう支援しています。農業以外にも、エネルギー、建設、政府分野でフルスタックのドローンソリューションを提供しています。
UAVS 価格チャート
UAVS 価格チャート
9月にAgEagleは固定翼無人航空システム「eBee VISION」ドローンを発売しました。時価総額は1,583万ドルで、株価は0.13ドル、P/E（TTM）は-0.22です。8月には、前年の95.62％の売上成長にもかかわらず、第2四半期の売上が328万ドルに減少したことを報告しました。
農業ロボティクスの長所と短所
農業システムを自動化することには多くの利点があります:
- 人間と異なり、ロボットは疲れや退屈を感じることなく、休憩が不要で、長時間高速で作業でき、生産性の低下や怪我のリスクがありません。
- 廃棄物と労働コスト、農場運営費用を削減することで、農業ロボティクスはコスト効果の高い手法となります。
- ロボットは人間のミスに左右されないため、繰り返し作業から複雑なタスクまで、プロセス全体で正確かつ精密に実行できます。
- ロボットを使用すれば、季節的な作業の労働力不足や、作物が地面に残って適時にパレット化されないことを心配する必要がありません。
- 高度な知覚能力、自律的な意思決定、正確な実行能力により、ロボットは複雑で過酷かつ危険な環境下でも正確かつ効率的に生産目標を達成できます。
しかし、農業システムの自動化には欠点もあります:
- ロボットの最大の懸念はコストが高いことです。コストは効率向上や収量増加で相殺できますが、依然として大きな初期投資となります。ただし、技術が進むにつれてコストは低下すると見込まれます。
- ロボットは電力と定期的なメンテナンスが必要であり、運用コストがさらに増加します。
- 農業ロボットはあらゆるタスクに対応するために複雑なアルゴリズムが必要であり、使用前に農家がトレーニングを受ける必要があります。
結論
したがって、ロボットは研究と産業の両方でますます注目を集めており、その結果、農業ロボットは急速に進化しています。知覚、意思決定、制御、実行技術を統合することで、重要な改良も実現されています。
これは、人口増加と土地・水資源の不足が深刻化する中で、農業ロボットがよりスマートで安全、かつ生産的な農業を提供するという、独自かつ不可欠な役割を果たしていることを意味します！
