屋内の3Dマップを基礎とした、AIとドローンを組み合わせた鳥獣被害対策ソリューションの開発に一歩前進

― ヤマサ・信州大学工学部・松本工業高校の産学連携プロジェクトにおいて、実験成功と特許取得の成果―



明治3年の創業以来、信州で建設関連事業、燃料事業、食糧事業など地域密着型の事業を手掛けてきた株式会社ヤマサ（本社：長野県松本市、代表取締役社長/北爪寛孝）は、信州大学 工学部 設計工学研究室・長野県松本工業高等学校と協同で開発してきた次世代鳥獣被害対策ソリューション（いたずらネズミとお手伝いドローンプロジェクト）の実証実験を行い、鳥獣被害抑止のための一連の飛行動作に成功しました。



[画像1: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/98456/9/98456-9-8bbd1ee57525c95737fa82d3a17cde0b-1534x937.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]




プロジェクト概要
ネズミによる経済的被害はイノシシやシカに比べ少ないですが、鳥インフルエンザなど家畜の伝染性疾病の媒介者ともいわれ、ペストコントロールの観点で対策が重要です。また、住居や建物など設備や機材に対する被害も広く知られているところです。

本プロジェクトは、AIとドローンを活用してネズミを「検知・測定・牽制」することで、主に食糧倉庫などでの被害低減を図る、これまでにない「次世代鳥獣被害対策ソリューション」の開発を目指すものです。株式会社ヤマサと信州大学 工学部 設計工学研究室が主体となり、長野県松本工業高等学校が協力する産学連携プロジェクトとして、2022年夏に始動しました。（正式名称：いたずらネズミとお手伝いドローンプロジェクト）


実証実験の内容

[画像2: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/98456/9/98456-9-88c105cb4c28c99e3db427b0da6a3ec0-1036x660.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]





・今回の実験は、「検知・測定・牽制」のうちの「牽制」パートを中心に行いました。事前に飛行テストの屋内現場を3Dマップ化し、人を仮想鳥獣と見立て、AIが検出して自動でドローンが飛行。ドローンがダミー障害物（画像1参照）の脇をすり抜けるような最適飛行経路を生成。
・目的地に到達したドローンは仮想鳥獣に対して、威嚇行動を実施。
・行きのコマンドを元に、スタート位置へ帰還する飛行コマンドを自動で作成して、実際に帰還飛行を行う。

[画像3: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/98456/9/98456-9-b273102c0a2ec38f42d3deafe9a7b79f-545x350.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
（画像1）飛行テストをする屋内現場を3Dマップ化。写真上部に伸びる4本線が仮想障害物。




結果
・三者それぞれで構築したシステムの結合および実行に成功。
・AIの検知座標を元に最適な飛行経路を決定し、ドローンを飛行させ、行きの飛行経路を元に帰還用の飛行経路を自動的に作成し実行するという一連の流れを実証することができた。
・今回の実験結果は「屋内において、AI物体検知をトリガーとし、事前に撮影した３次元点群データを元に計算された、最適経路を用いてドローンを飛行させる」というプロジェクトが実現可能であると確認された。
・ドローン到達点の精度や、到達スピードなどを高めることは、今後の課題。
・2024年2月29日付けで「特許第7445909号　害獣駆除システムおよび害獣駆除プログラム」として特許を取得。


[画像4: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/98456/9/98456-9-e24296fe429f1bc36a0221d63399fa87-3000x2000.jpg?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]

[画像5: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/98456/9/98456-9-9a92c3f428f09d965eefd5282b950566-3000x2000.jpg?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]






＜動画＞実証実験レポート＆研究・開発者のインタビュー
[画像6: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/98456/9/98456-9-df248d74c5adcdb766273abda859c311-1106x616.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]


動画をみる


各者の役割
◆ヤマサ
＜AIモデルの開発＞
・教師データ収集、データセット作成
・物体検出アルゴリズムを用いた独自モデルの開発
・特定の地点(画角)に映るネズミを検知できるモデルの開発


＜AIカメラシステムの開発＞
・長時間稼働できるリアルタイム検知処理の開発
・クラウドによるAI検知結果の配信

＜システムインテグレーション＞
・AI検知～ドローン飛行までの一連の処理を連携させるプログラムの開発
・異なる言語で開発されたアプリ、処理間の連携


◆松本工業高校
＜ドローン飛行プログラムの作成＞
・AIの検知信号をトリガーに発信し、3Dマップ上の目的地に向かって飛行し、帰還するプログラムの作成

＜ドローン基地の開発＞
・屋内で使用するドローン離着陸場の設計、開発


◆信州大学
＜3次元点群データ作成＞
・iPadを用いた低コストな点群データの作成方法の提案と実証
・実空間との誤差修正方法の提案

＜飛行経路最適化＞
・撮影した3次元点群データを元に、格子点を設定し、障害物や飛行可能範囲を設定する処理（ボクセル処理）
・遺伝的アルゴリズムを用いた最適飛行経路データ導出プログラムの開発
・AI検知座標(カメラ画角の2次元座標)から3次元点群データ座標(3次元座標)へと変換する方程式およびプログラムの作成と開発
・複数の最適飛行経路データからAI検知座標を元に1つを選択するプログラム（最適化経路決定プログラム)の開発

■今後の展望
株式会社ヤマサは、この実証実験結果を基にさらに高い汎用性を持ったソリューションの形を模索していきます。また、実証結果の実用化においても、鳥獣被害の悩みを抱えた事業者や、業界関係者の方々など、新しい協力先も探しながら、具体的な計画を進めていく予定です。


▶さらに詳しい実証実験レポートはこちら
https://www.itadoro.com/release202410/

　
　
■株式会社ヤマサ　代表取締役コメント

[画像7: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/98456/9/98456-9-128e79fcfb3ac3cb46379099001c8b5a-3000x2000.jpg?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]


農家さんのお悩みごとから、このような研究開発が産学官連携で実現したことを非常に喜ばしく思っております。今回は「検知・測定・牽制」の「牽制」パートの実験で、屋内での小型ドローンの自動飛行を検証いたしました。まだまだ課題は残っておりますが、引き続きこの研究で得た様々な技術を活用し、新しい用途も含め、広い視野で活用を推進してまいります。






会社概要
[画像8: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/98456/9/98456-9-34208d542186d4b1dc39e9a616301cea-683x230.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]





1870年（明治3年）開業。2024年で創業154年を迎えた。現在は建設関連事業・燃料事業・食糧事業・ドライアイス事業・通販事業を展開。2021年よりデジタル事業を本格的に展開。2023年10月デジタルシティ松本推進企業認定、2024年3月DXセレクション2024優良事例選定表彰など、各方面より取組に対し評価をいただいている。2022年1月、AIを活用した業務最適化システムで特許取得に続き、当研究開発も2024年2月に特許を取得。

株式会社ヤマサ　公式ホームページ
https://www.s-yamasa.co.jp/

参考情報
害獣駆除システムおよび害獣駆除プログラムで特許取得
https://www.s-yamasa.co.jp/case/829/

原石判別AIシステム並びに骨材生産管理システム特許取得
https://www.s-yamasa.co.jp/case/440/




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