共生栽培是一种新的耕作方法，将多种植物高密度地种植在一起。但是，由于在同一块土地上种植不同生长季节和生长速度的不同品种，操作复杂。为了满足这一需求，研究人员开发了一种机器人，可以在茂密的植被中播种、修剪和收获植物。它小巧而灵活的身体将有助于大规模的共生文化。这是实现可持续农业和碳中和的重要一步。
Synecoculture是索尼计算机科学实验室(Sony Computer Science Laboratories, Inc.，索尼CSL)高级研究员船桥正聪(Masatoshi Funabashi)博士倡导的一种新型农业方法，将各种植物混合高密度生长，在建立丰富生物多样性的同时，受益于生态系统的自组织能力。然而，如此密集的植被需要频繁的维护——种子需要播种，杂草需要修剪，庄稼需要收割。因此，共生文化需要高水平的生态素养和复杂的决策。虽然使用农业机器人可以解决与Synecoculture相关的操作问题，但现有的大多数机器人只能在简单的农田环境中自动化上述三项任务中的一项，因此不具备执行Synecoculture所需的读写能力和决策技能。此外，机器人可能会与植物产生不必要的接触并损坏它们，影响它们的生长和收获。
随着人们对环境问题的意识不断提高，人类与传统机器人之间的这种差距刺激了创新，以改善后者。
早稻田大学助理教授Takuya Otani领导的一组研究人员与Sustainergy公司和索尼CSL合作，设计了一种可以有效执行synecculture的新型机器人。这款机器人名为SynRobo，其中“syn”的意思是“与人类在一起”。它管理着各种混合植物，这些植物生长在太阳能电池板的阴影下，这是一个没有被利用的空间。一篇描述他们研究的文章第13卷第1期农业， 2022年12月21日．本文由同样来自早稻田大学的Atsuo Takanishi教授、索尼CSL的其他研究人员以及早稻田大学的学生共同撰写。
大谷简单地解释了这款新型机器人的设计。“它有一个四轮机构，可以在不平坦的土地上移动，还有一个可以伸缩的机械臂，帮助克服障碍。机器人可以在斜坡上移动，避免小步。该系统还采用了360度o相机来识别和操纵它的周围环境。此外，它还装载了各种农具——锚(用于打孔)、剪枝剪刀和收割装置。机器人使用机械臂和一个可以水平移动的正交轴台来调整自己的位置。”
除了这些固有的特性，研究人员还发明了高效播种的技术。他们用土壤包裹不同植物的种子，制成大小相同的球。这使得它们的形状和大小保持一致，因此机器人可以轻松地从多种植物中播种。此外，还开发了一种易于使用的人控机动系统，以促进机器人的功能。该系统实现了农具操作、自动播种、任务切换等功能。
这种新型机器人可以成功地在茂密的植被中播种、修剪和收获，由于其小巧灵活的身体，在执行任务期间与环境的接触最小。此外，与简单的控制器相比，新的机动系统使机器人避开障碍物的能力提高了50%，同时将操作时间缩短了49%。
“这项研究开发了一种农业机器人，可以在多种植物密集混合生长的环境中工作。”大谷告诉我们。“它可以广泛应用于普通农业和人工栽培，只是在处理不同植物时需要更换工具。该机器人将有助于提高单位面积产量，提高农业效率。此外，其农业操作数据将有助于自动化操作系统。因此，机器人可以在大量的环境中协助农业。事实上，Sustainergy公司目前正准备在日本的废弃油田和肯尼亚的荒漠化地区等地将这一创新商业化。”
这些进步将促进可再生能源的结合，并有助于解决各种紧迫的问题，包括气候变化和能源危机。目前的研究是实现可持续农业和碳中和的关键一步。这里希望一个聪明和熟练的机器人，有效地支持大规模的synecculture !
参考
作者:大谷拓哉1伊藤明2，水神秀树2，村上春树2吉田俊也2， Kota Terae2，田中泰加2， Koki Masaya2，青竹俊太郎2、3船桥正敏3.以及高西敦夫2
原论文题目:太阳能电池板下的农业机器人，用于在共生环境中播种、修剪和收获
日报:农业
DOI:https://doi.org/10.3390/agriculture13010018
社会兼职:
1早稻田大学科学工程研究所
2早稻田大学理工科学院
3.索尼计算机科学实验室，东京
关于早稻田科学工程研究所的大谷拓哉教授
大谷拓哉是一名助理教授年代或在的科学与工程学院在早稻田科学工程研究所。他收到了他的2016年获早稻田大学博士学位。他是……的成员t日本虚拟现实学会、日本IFToMM理事会、日本机械工程师学会、日本机器人学会和IEEE。他获得早稻田电子教学良好实践奖在2021年。主要研究方向为机器人与智能系统、智能机器人、触觉学、类人机器人、机械与机电一体化。他最近的工作包括开发高效的机器人年代ynecoculture农业。
早稻田大学简介
早稻田大学位于东京市中心，是一所领先的私立研究型大学，自1882年以来一直致力于学术卓越、创新研究和地方和全球层面的公民参与。这所大学在历史上培养了许多变革者，包括9位首相和许多商业、科学、技术、文学、体育和电影领域的领袖。早稻田大学与海外研究机构有着紧密的合作关系，致力于推进前沿研究，培养能够为解决复杂的全球社会问题做出贡献的领导者。该大学制定了到2032年实现零碳校园的目标，与联合国2015年通过的可持续发展目标(SDGs)一致。
欲了解早稻田大学更多信息，请访问https://www.waseda.jp/top/en
关于Synecoculture
共生文化是一种种植方法，生产有用的植物，同时多方面利用地球生态系统的自组织能力。它由索尼计算机科学实验室的船桥正敏博士倡导，其特点是综合生态系统利用方法，不仅考虑粮食生产，还考虑对环境和健康的影响。
“Synecoculture”是Sony Group Corporation的注册商标或商标。
关于Sustainergy公司
Sustainergy公司是一家总部位于东京的可再生能源初创公司，其管理理念是“通过能源让世界可持续发展”，该公司一直在日本开发和运营太阳能发电项目，包括大规模的农场太阳能发电一代(Agrivoltaics)。该公司注意到，许多太阳能发电厂的太阳能电池板下的空间未得到充分利用，并认为如果索尼CSL的在太阳能板下的半阴影区域，可以采用共生栽培的耕作方法，使退化的土壤得以恢复，土地可以变成绿色和农田，从而在同一块土地上实现粮食生产和可再生能源生产。可持续能源公司正准备将该项目商业化日本被遗弃的农田，肯尼亚的沙化地区，以及其他国家。了解更多可持续能源公司，请访问https://sustainergy.co.jp/．
