トラクターは、農地の耕うんや肥料の散布などを行う農業機械です。近年、人が乗らずに作業できる「無人トラクター」と、その自動運転に関する技術が急速に進歩しています。
本記事では、無人トラクターの自動運転に使われるシステムの概要と、ディアやクボタなど主要メーカーの動向を解説します。後半では、日本のトップメーカーであるクボタの制御技術やAI（人工知能）技術を詳しく解説します。農業自動化の最前線をキャッチアップしたい方は是非ご参照ください。
※食料問題の解決や脱炭素化など、SDGs達成に向けたクボタの取り組みについては以下の記事で詳しく解説しています。
無人トラクターの自動運転システムの概要（ヤンマーの特許 JP6630298B2 の図に追記して作成）
まず、無人トラクターを制御するシステムの全体像を簡単に解説します。
上図のように、無人トラクターはタブレットなどから遠隔で操作することが可能です。無人トラクターにはカメラなどのセンサーが搭載されており、周囲の状況を把握して障害物との衝突を回避できます。
無人トラクターの位置は、衛星を使ったGPS技術により把握できるので、トラクターが計画通りに作業を進めているかどうかをリアルタイムで確認できます。また、農地の特定のポイントに「基準局」と呼ばれる測定装置を配置することで、衛星からの測定データを補正し、より正確な位置情報を得ることができます。
屋外でトラクターを長時間運転するのは大変ですが、上記のシステムにより少ない負担で農作業を進めることができます。また、1人の作業者が複数のトラクターを管理することもできるため、人件費削減にもつながります。
上記のように便利な無人トラクターですが、実用化においては以下のように複数の課題がありました。
このため、数十年前は無人トラクターの実現は不可能と考える人も多くいました。しかし、センサやGPS、機械学習などの技術が急速に進歩し、2010年代後半あたりから実用化が進んでいます。
続いて、上記の課題を解決し、無人トラクターを実用化を進める国内外のメーカーの動向を紹介します。
トラクターの世界市場では米国のディア（ディア・アンド・カンパニー；Deere ＆ Company）がダントツのトップシェアを持っており、無人トラクターの開発でも他社に先行しています。2022年1月のWIREDの記事によると、同社の新型トラクターは6対のカメラと人工知能（AI）により周囲の環境を認識するシステムを搭載しており、自律的に走行することが可能です。
日本でも、クボタやヤンマーなどのメーカーが農機の自動運転技術を開発しています。クボタは2021年に農機の自動運転技術を開発する米国スタートアップのアグジャンクション社を買収しており、無人トラクターの開発を加速しています（クボタの2021年12月のリリース参照）。
次項では、日本のトップメーカーであるクボタが開発する技術の詳細を解説します。
トラクターの傾きに対応するクボタの制御システム概要（クボタの特許 JP6837767B2 の図に追記して作成）
トラクターを使う農地は一般道のように整備されていないので、地面の凹凸などによる課題が生じます。
例えばクボタの特許 JP6837767B2 では、「傾斜が大きい農地では無人トラクターの自動運転が難しい」という課題を解決する技術が記載されています。クボタの無人トラクターには、車体の傾斜を検知するセンサーが搭載されており、上図のように一定以上の傾斜がある場所ではアラームを出し、手動操作に切り替えることができます。
さらに、傾斜センサーのデータはGPSを使った位置情報と紐づけて記録されます。「この農地のこの場所は傾斜が急である」という情報がマッピングされるので、2回目以降の作業は傾斜によるトラブルを予測し、事前に対策できます。
先述したように米国のディアは人工知能（AI）を使った自動運転システムを開発していますが、クボタもAI技術の開発を進めています。
例えば同社の特許出願 WO2023106158A1 には、運転計画をAIによって自動生成する技術が記載されています。この技術により、従来は人の手で行われていた「トラクターの走行ルートの計画」を自動的に作成でき、さらに省力化が進みます。
また、2021年5月のクボタのリリースによると、同社は米国の半導体メーカーであるNVIDIAと戦略的パートナーシップを提携しています。NVIDIAは高度な画像処理技術を保有しており、トラクターが周囲の環境を正確に把握するシステムにも同社の技術が使われています。
上記の事例から、クボタが無人トラクタの「作業計画の自動化」や「周囲の環境把握」など複数のテーマでAI開発を進めていることがわかります。2023年7月の日経新聞によると、クボタは世界トップメーカーのディアに負けない研究開発体制の構築を目指しており、今後の活躍に期待が集まっています。
以上、無人トラクターの自動運転技術について、米国のディアアンドカンパニーや日本のクボタの技術動向を中心に解説しました。クボタはセンサや衛星を使った制御技術に加え、AIを使ったシステムの開発にも積極的に取り組んでおり、今後の活躍が楽しみです。
今回ご紹介した内容は、弊社の無料メールマガジンで代表の楠浦がお送りした内容の一部を抜粋し、再編集したものです。メルマガではより幅広い情報や、技術的に踏み込んだ内容をご紹介しております。
また、弊社の調査レポート「イノベーション四季報」では、テーマごとのイノベーション情報を総括した資料を提供しています。クボタとディアアンドカンパニーの比較分析を盛り込んだレポートも後日リリース予定です。
コラムや調査レポートのリリース情報もメルマガで毎週お伝えしているので、最新情報を入手する無料ツールとして是非ご活用ください。
★セミナー動画リリースのご案内
発明塾®動画セミナー：電動化・自動運転普及に向けてデンソー・ボッシュはどう事業を変革するか？ ～成長戦略を特許・IRから比較分析～
2024年6月21日（金）に開催したセミナーを収録した動画セミナーです。
電気自動車への転換や自動運転技術の普及に向けたデンソーとボッシュの戦略を特許・IR情報を元に比較分析するセミナーです！
電動化による内燃機関からの脱却や、トヨタ依存からの脱却に向けた事業転換を急速に進めているデンソーと、人工知能の技術開発などによる事業転換を加速させているボッシュ。両社の戦略を、既存技術を市場に適合させ、新たな用途や需要を創出する戦略「技術マーケティング」の第一人者である弊社代表の楠浦が、「事業転換のキーパーソン」のレベルまで掘り下げて詳しく解説します。自動車業界の構造変革に乗り遅れたくない方は是非ご活用ください！
★本記事と関連した弊社サービス
①無料メールマガジン「e発明塾通信」
材料、医療、エネルギー、保険など幅広い業界の企業が取り組む、スジの良い新規事業をわかりやすく解説しています。半導体関連の技術に関する情報も多数発信しています。
「各企業がどんな未来に向かって進んでいるか」を具体例で理解できるので、新規事業のアイデアを出したい技術者の方だけでなく、優れた企業を見極めたい投資家の方にもご利用いただいております。週2回配信で最新情報をお届けしています。ぜひご活用ください。
②電動モビリティの最先端 ～「陸・海・空」の電動化をリードする企業の戦略を徹底分析～「【イノベーション四季報™・2023年夏・秋合併号】
内燃エンジンの時代が終わりを迎え、モビリティの電動化が車だけではなく海上・航空分野でも急速に進んでいます。
本調査レポートでは、トヨタ・テスラを始め、海上輸送を革新するシーグライダーや、
デンソーも取り組む最先端の電動航空機「eVTOL」など最新の電動モビリティ情報をまとめて解説します。
電動化シフトをチャンスとして自社の成長につなげたい方は、ぜひご活用ください！
★弊社書籍の紹介
弊社の新規事業創出に関するノウハウ・考え方を解説した書籍『新規事業を量産する知財戦略』を絶賛発売中です！新規事業や知財戦略の考え方と、実際に特許になる発明がどう生まれるかを詳しく解説しています。
※KindleはPCやスマートフォンでも閲覧可能です。ツールをお持ちでない方は以下、ご参照ください。
Windows用 Mac用 iPhone, iPad用 Android用
◇本コラムの内容にご興味をお持ちいただけましたら、関連する幅広い情報を盛り込んだ弊社の新刊書籍もぜひチェックしてみてください。本書籍特設サイトはこちら
畑田康司
TechnoProducer株式会社シニアリサーチャー
大阪大学大学院工学研究科 招へい教員
半導体装置の設備エンジニアとして台湾駐在、米国企業との共同開発などを経験した後、スタートアップでの事業開発を経て現職。個人発明家として「未解決の社会課題を解決する発明」を創出し、実用化・事業化する活動にも取り組んでおり、企業のアイデアコンテストでの受賞経験あり。
あらゆる業界の企業や新技術を徹底的に掘り下げたレポートの作成に定評があり、「テーマ別 深掘りコラム」と「イノベーション四季報」の執筆を担当。分野を問わずに使える発明塾の手法を駆使し、一例として以下のテーマで複数のレポートを出している。
IT / 半導体 / 脱炭素 / スマートホーム / メタバース / モビリティ / 医療 / ヘルスケア / フードテック / 航空宇宙 / スマートコンストラクション / 両利きの経営 / 知財戦略 / 知識創造理論 / アライアンス戦略
ここでしか読めない発明塾のノウハウの一部や最新情報を、無料で週2〜3回配信しております。
・あの会社はどうして不況にも強いのか？
・今、注目すべき狙い目の技術情報
・アイデア・発明を、「スジの良い」企画に仕上げる方法
・急成長企業のビジネスモデルと知財戦略
