[論文レビュー] Agricultural Robotics: The Future of Robotic Agriculture

Tom Duckett, Simon Pearson+28 more|arXiv (Cornell University)|Jun 18, 2018

Smart Agriculture and AI被引用数 36

ひとこと要約

このホワイトペーパーは、人口増加、気候変動、地方過疎化といった世界的な食料生産の課題に対処するため、農業ロボティクスおよび自律システム（RAS）分野における最新の動向をレビューする。本稿は、食料生産の農場から食卓までの変革を実現するためのデジタル技術の活用を重視し、RASの農業分野への導入を加速するための戦略的でイノベーション指向のロードマップを提言する。

ABSTRACT

Agri-Food is the largest manufacturing sector in the UK. It supports a food chain that generates over £108bn p.a., with 3.9m employees in a truly international industry and exports £20bn of UK manufactured goods. However, the global food chain is under pressure from population growth, climate change, political pressures affecting migration, population drift from rural to urban regions and the demographics of an aging global population. These challenges are recognised in the UK Industrial Strategy white paper and backed by significant investment via a Wave 2 Industrial Challenge Fund Investment ("Transforming Food Production: from Farm to Fork"). Robotics and Autonomous Systems (RAS) and associated digital technologies are now seen as enablers of this critical food chain transformation. To meet these challenges, this white paper reviews the state of the art in the application of RAS in Agri-Food production and explores research and innovation needs to ensure these technologies reach their full potential and deliver the necessary impacts in the Agri-Food sector.

研究の動機と目的

• 人口増加、気候変動、地方過疎化の影響により増大するグローバルな食料供給チェーンへの圧力を是正すること。
• 食料農業分野におけるロボティクスおよび自律システム（RAS）の応用における重要な格差を特定すること。
• 英国および世界的な農業分野におけるRASの導入を加速するための戦略的でイノベーション指向のロードマップを提供すること。
• 英国産業戦略の「食料生産の変革」チャレンジに貢献し、RASの開発を国家的および国際的な食料安全保障の目標と一致させること。
• 学術界、産業界、政府の連携を促進し、農業分野におけるロボットソリューションのスケーリングを実現すること。

提案手法

• 農業生産分野におけるセンシング、自律性、制御システムを含む、現在のRAS技術の包括的レビューを実施すること。
• 英国および国際的な研究・イノベーション活動のマップ作成を通じて、未開発または高いインパクトをもたらす応用分野を同定すること。
• 産業界、研究機関、政策立案者から構成されるステークホルダーと連携し、主要な技術的ニーズと導入の障壁を定義すること。
• スケーラブルな展開を可能にする、ロボティクス、AI、デジタル農業技術を統合した構造的なイノベーションパイプラインを提言すること。
• ホワイトペーパー形式を用いて、研究結果を統合し、的確なR&D投資と政策的措置を提言すること。
• 「農場から食卓へ：食料生産の変革」をテーマとする英国のWave 2産業チャレンジファンドと整合性を保つこと。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 農業分野におけるロボティクスおよび自律システムの現在の能力と限界は何か？
• RQ2 持続可能な形で食料生産システムを変革する可能性が最も高いRAS技術は何か？
• RQ3 ロボット農業のスケーリングを阻害する主な技術的、経済的、規制的障壁は何か？
• RQ4 食料農業バリューチェーン全体に影響を最大化するため、研究とイノベーションをどのように戦略的に誘導すべきか？
• RQ5 農業分野におけるRASの導入を加速するための、政策的および投資枠組みは何か？

主な発見

• 食料農業は英国で最大の製造業セクターであり、年間1080億ポンド以上の貢献を示し、390万人の雇用を生み出している。
• この分野は、気候変動、高齢化、都市化、移住の課題といった圧力が増大している。
• ロボティクスおよび自律システム（RAS）は、農場から食卓までの食料生産の変革を実現する上で不可欠なエンablerであると特定されている。
• 英国のWave 2産業チャレンジファンドを通じて、農業分野におけるRASイノベーションを支援する大規模な投資が行われている。
• スケーラブルなRAS展開を実現するための戦略的ロードマップが提言されている。
• 学術界、産業界、政府の連携が、ロボット農業における技術的および導入の障壁を克服するために不可欠である。