[今週の農機] 雑草4000本を1秒で“瞬殺”…「画素単位AI除草ロボット」登場

露地での除草作業の難しさを解決する知能型AI除草ロボットが登場した。全北大学知能型ロボット研究所のキム・ヒョンソク教授チームは、既存のグローバル技術の限界を超え、韓国型農家環境に最適化した精密除草ロボットのプロトタイプを開発し、デモ実演を終えた。

これまでドローン防除や自動運転は商用化されてきたが、作物と雑草をリアルタイムで見分ける除草技術は未踏の領域だった。研究チームは、電子工学と人工知能・ロボット技術を融合し、人間の視覚の限界を克服するソリューションを見いだした。

64ビットGPUとインクジェット原理を融合… 作業環境や形態が変わっても雑草を識別
このソリューションは、播種直後から37日後まで作物が成長して形が変わっても雑草を識別する。また、夏の梅雨時の強い日差しが作る真っ黒な影の中でも雑草を正確に見分け、夜間にはサーチライトを点けて昼夜を問わず作業できる。さらに、雑草を3種類（草の形態）に分類し、それに合った専用除草剤を選択処方できるほどの精密さを備えている。また、日照量が変化したり夕暮れになったりするなど周辺環境が変わっても、正確に識別できる。

キム・ヒョンソク教授は「人間の脳は1つの画素に対して約32段階（5～6ビット）の識別性しか持たないが、10ビットだけでもほぼ無限大の数字を表現できる。さらにAIシステムは、HBMメモリーと最新64ビットGPUの演算能力によって誤差がほとんどなく、画素単位で正確に領域を計算して識別する」とし、「実験結果を見ると、人よりも雑草の識別能力が優れていることが確認された」と述べた。

海外グローバル企業の「飛散式散布」方式は、風の強い露地の畑で薬剤が飛ばされて主作物まで枯らしてしまう薬害の問題があった。一方、代案として登場したグローバルの「レーザー除草機」は精密で環境にやさしいが、機器価格が20億ウォンに達する。また、可動部がロボットアームであるため速度に限界がある。実際、雑草除去速度は毎秒27.8本にすぎず、雑草が生い茂った現場では適用が難しい。

これに対し研究チームは、「インクジェットプリンターの原理」を大胆に導入した。ロボットが移動する過程でAIが薬剤の落下位置を計算し、雑草の中心部にだけ薬剤を精密噴射する。さらに、8mm間隔で配置された150個のノズルを通じて、毎秒なんと4000本の雑草を除去する。これは人が歩く速度で完全な除草が可能なレベルだ。現在は畑大豆に適用できるよう実証中で、果樹や他の作物へも活用範囲を広げていく予定だ。

草刈り機6台分の働きをする除草ロボット
研究チームの除草ロボットは人の監視なしでも運用でき、除草速度は1時間当たり0.09h（約272坪）で、8時間で0.72h（2178坪）の除草が可能だ。人1人が草刈り機で作業する場合の作業面積と比較すると、1時間当たり2.5～3倍、1日（8時間基準）では4～6倍まで作業できる。そして最近では、ロボットプラットフォームのノズルから除草剤を噴射するのではなく、草刈り機を装着した環境配慮型除草機も準備中だ。

しかし、技術的な成功にもかかわらず、商用化までにはまだ課題が残っている。
キム・ヒョンソク教授は「農家が荒っぽく扱う環境に耐えられる『機械的耐久性』は、まだ補完が必要な段階だ」と述べた。続けて「商用化のためには企業とつながらなければならない」とし、「政府が革新技術を持つ大学研究所やスタートアップと共同商用化を推進するオープンイノベーションによって、産業体質を改善していく過程が必要だ」と付け加えた。