JP2021101670A - 家畜自動管理装置及び家畜自動管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】畜産農家の労力及び飼料費の削減、地球温暖化に伴う家畜の食欲、繁殖性、品質の低下を抑制する家畜自動管理装置を提供する。【解決手段】家畜自動管理装置は、自動管理機能部１１と、肉質コントロール機能部１２とを備える。自動管理機能部は、家畜の基礎データ、家畜体調情報、飼育環境情報を入力して蓄積し、蓄積した情報を解析して飼育データを生成し、家畜の体調不良判定、環境異常判定を自動的に実行して家畜体調データ、環境データの情報を生成し、生成した情報に基づいて少なくとも環境設備、飼育機器を駆動制御する。肉質コントロール機能部は、肉質情報を入力して蓄積し、自動管理機能部から飼育データ、基礎データ、家畜体調データ、飼育環境データの情報を収集し、蓄積情報に基づいて収集情報の評価を行い、その評価に基づいて肉質を最適に調整するための育成支援データを生成して、評価結果と共に出力情報とする。【選択図】図１

Description

この発明の実施形態は、家畜自動管理装置及び家畜自動管理方法に関する。

国内では高齢化・後継ぎ不足により畜産農家が減少傾向にあり、肉用牛に関しては、平成２５年度に６．１万戸あった飼養戸数が平成３０年度には４．８万戸に減少している。一方で、飼養頭数は平成２５年度が２６４万頭に対して平成３０年度は２５１万頭とほぼ横ばいのため、一戸あたりの飼養頭数が年間約１０頭ずつ増加している。これに伴い、畜産農家の労働時間が増加傾向にあり、労力削減が求められている。

一方、家畜の飼料である穀物は輸入に頼っており、肉用牛に関しては、１頭あたりの生産コストの約６０％を飼料費が占めている。この飼料費の国際価格の高騰が畜産農家の経営を圧迫する要因の一つである。

また、地球温暖化により国内の平均気温が上昇傾向にあり、２０３０年は２０１７年より気温が１．５度上昇すると予測されている。これにより、２０３０年には、１年の約半分が牛の適温上限である２０度を超えてしまい、牛の食欲、繁殖性、品質が低下する恐れがある。

特開２０１７−８５９４１号公報 特許第６４０９０２８号公報

以上のように、従来の畜産業では、畜産農家の飼養頭数増加による労力増大及び飼料費の高騰、地球温暖化に伴う家畜の食欲、繁殖性、品質低下が課題となっている。

この発明の実施形態の課題は、畜産農家の労力及び飼料費の削減、地球温暖化に伴う家畜の食欲、繁殖性、品質の低下を抑制することのできる家畜自動管理装置及び家畜自動管理方法を提供することにある。

実施形態によれば、家畜自動管理装置は、自動管理機能部と、肉質コントロール機能部とを備える。自動管理機能部は、家畜の基礎データ、家畜体調情報、飼育環境情報を入力して蓄積し、蓄積した情報を解析して飼育データを生成し、家畜の体調不良判定、環境異常判定を自動的に実行して家畜体調データ、環境データの情報を生成し、生成した情報に基づいて少なくとも環境設備、飼育機器を駆動制御する。肉質コントロール機能部は、肉質情報を入力して蓄積し、前記自動管理機能部から飼育データ、基礎データ、家畜体調データ、飼育環境データの情報を収集し、蓄積情報に基づいて収集情報の評価を行い、その評価に基づいて肉質を最適に調整するための育成支援データを生成して、評価結果と共に出力情報とする。

図１は、実施形態に係る家畜（牛）自動管理装置の概略構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示す家畜（牛）自動管理装置に用いられる行動制御機能部（リーダー牛ロボット）の主な機能を示す概念図である。 図３は、図２に示すリーダー牛ロボットに搭載される主な技術要素を示す概念図である。 図４は、図１に示す家畜（牛）自動管理装置に用いられる自動管理機能部の構成を示すブロック図である。 図５は、図１に示す家畜（牛）自動管理装置に用いられる肉質コントロール機能部の第１の実施例の構成を示すブロック図である。 図６は、図１に示す家畜（牛）自動管理装置に用いられる肉質コントロール機能部の第２の実施例の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら、本実施形態について説明する。なお、以下の説明では、家畜として牛の場合を想定するが、他の家畜（豚、鶏、羊、山羊等）の場合にも適宜応用が可能である。本ロボット（システム）は、牛１頭に対して、１ロボット又は1システムでも可であるが、1つの群れ、あるいは一つの牧場に対して1ロボット又は1システムでもよい。

＜第１の実施形態＞
図１は、実施形態に係る家畜（牛）自動管理装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示す家畜（牛）自動管理装置は、自動管理機能部１１、肉質コントロール機能部１２、行動制御機能部１３を備え、据付型（システム）または自律型（ロボット）で実現する。据付型のシステムの場合は、自動管理機能部１１、肉質コントロール機能部１２のみでもよいし、移動体（図示せず）を通じて行動制御機能部１３を実現する構成でもよい。また、自律型のロボットの場合は、自動管理機能部１１、肉質コントロール機能部１２、行動制御機能部１３を併せ持ち、管理対象の牛あるいは牛の群れを認識し、追跡しながら管理をするものとする。

上記自動管理機能部１１は、家畜の識別番号、遺伝情報等の基礎データ、家畜体調情報、飼育環境情報を入力して蓄積し、ＡＩ（Artificial Intelligence：人工知能）や画像処理、データ解析等により、家畜の体調不良判定、環境異常判定等を自動的に実行し、判定結果を出力情報とする。また、自動管理機能部１１は、解析結果に基づいて温度調整、威嚇、給餌等の機器を駆動制御する。

上記肉質コントロール機能部１２は、子牛、枝肉格付け等の卸値、肉質データ等の情報を入力して蓄積し、自動管理機能部１１から飼育データ、基礎データ、家畜体調データ、飼育環境データの情報を収集し、蓄積情報に基づいて収集情報の評価を行い、その評価に基づいて肉質を最適に調整する、あるいは肉質の個体差や牧場間の差をなくすための育成支援データを生成して、評価結果と共に出力情報とする。

上記行動制御機能部１３は、肉質コントロール機能部１２で生成された育成支援データに基づいて、牛の群れの誘導、体調管理、寒暖対策等を自動的に処理する。
図２は、図1における上記行動制御機能部１３をリーダー牛ロボットで実現する主な機能を示す概念図で、（ａ）はロボットの行動制御、（ｂ）は画像センシング、（ｃ）は水撒きの様子を示している。

すなわち、牛は群れをなして行動するため、暑いときや外敵が接近しているときに、群れ全体を統率するリーダー牛が存在すると、管理が飛躍的に容易になる。そこで、上記行動制御機能を搭載したリーダー牛ロボットを群れの中に配置する。なお、リーダー牛の資質としては、知能が高い、角が大きい、体付きが丈夫で強い、比較的年をとって落ち着いている等が考えられるため、ロボットの容姿をできるだけ資質を考慮してリアルに仕上げるとよい。

リーダー牛ロボットには、図２に示すような放牧の自動化が求められる。まず、図２（ａ）に示すロボットの行動制御として、牛の群れを誘導して牧場内を移動させ、スムーズな水分補給や牧草の散食予防を行う。また、図２（ｂ）に示す画像センシングにより、個々の牛について仕草や体温を監視し、食べた草量や天候・気温をチェックして、体調管理が必要な牛を発見し、管理者に報告する。さらに、図２（ｃ）に示す水撒きは、気温が適正温度を超えた場合に、自動で牛に向けて散水し、暑さのストレスを解放させる。

図３は、図２に示すリーダー牛ロボットに搭載される主な技術要素を示す概念図である。すなわち、リーダー牛ロボットは、群れの統率、害獣威嚇などを行う発声・発音用の拡声機器１３１、牛の識別、体調、食草量、天候などを識別する画像を取得する画像センシング機器１３２、行動スケジュール、放牧適正診断、各種データ分析を行う機械学習・ＡＩ機器１３３、四つ足歩行等を行うロボット駆動機構１３４、水撒き用の散水機器１３５、管理者・管理サーバ等と情報交換して、国内／海外の遠方管理、一括管理を行うための通信機器１３６、搭載機器の駆動源となる蓄電池機器１３７等を搭載するとよい。

上記機能を搭載したリーダー牛ロボットを牛の群れに溶け込ませることで、牛の群れの習性を利用して群れ全体を誘導することができ、効率よく自動的に行動を制御することができる。

以下、上記家畜（牛）自動管理装置を実現する具体的な構成を説明する。
図４は、上記自動管理機能部１１の具体的な構成を示すブロック図である。図４において、自動管理機能部１１は、体調管理部、環境管理部、基礎データ管理部、設備制御部に大別される。

上記体調管理部は、通信部１１１、体調情報取得部１１２、体調情報記憶部１１３、体調不良判定部１１４、体調不良通知部１１５、通信部１１６とを備える。通信部１１１は、カメラ、サーモグラフィ、臭気センサ等の体調に関係する観測機器（図示せず）に無線または有線により接続される。体調情報取得部１１２は、通信部１１１を通じて、上記体調に関する観測機器で観測されるカメラ映像、温度分布、臭い等の体調情報を家畜の個体（識別番号等）毎に定期的に取り込む。体調情報記憶部１１３は、体調情報取得部１１２で得られた体調情報を順次記憶する。体調不良判定部１１４は、体調情報記憶部１１３に記憶された体調情報の変化、傾向を求め、標準値と比較して体調不良発生の有無を判定する。体調不良通知部１１５は、体調不良判定部１１４で体調不良発生と判定された場合に、体調不良発生について通信部１１６を通じて管理者端末（図示せず）へメールまたはＳＮＳ（Social Networking Service）等で通知する。

すなわち、体調管理部では、家畜データ収集として、画像センシングによる牛の個体識別、鼻の渇き、餌の食いつき、顔つき（表情）、糞の状態等の把握、サーモグラフィによる体温測定、臭気センサによる臭気測定を行う。また、体調不良判定として、家畜データの値が異常値の場合に、体調不良と判定する。また、体調不良があった場合には、体調不良と判断された家畜の情報をメールやＳＮＳ等で管理者へ通知する。

上記環境管理部は、通信部１１７、環境情報取得部１１８、環境情報記憶部１１９、環境異常判定部１１Ａ、環境異常通知部１１Ｂ、通信部１１Ｃを備える。通信部１１７は、カメラ、温度・湿度センサ、騒音センサ、照度センサ、生物的環境センサ（微生物・寄生虫等の検出センサ）等の環境に関係する観測機器（図示せず）に無線または有線により接続される。環境情報取得部１１８は、通信部１１７を通じて、上記環境に関する観測機器で観測されるカメラ映像、温度・湿度、騒音、照度、生物的環境、微生物、寄生虫等を取得する。環境情報記憶部１１９は、環境情報取得部１１８で得られた環境情報を順次記憶する。環境異常判定部１１Ａは、環境情報記憶部１１９に記憶された環境情報の変化、傾向を求め、標準値と比較して環境異常発生の有無を判定する。環境異常通知部１１Ｂは、環境異常判定部１１Ａで環境異常発生と判定された場合に、環境異常発生について通信部１１Ｃを通じて管理者端末（図示せず）へメールまたはＳＮＳ等で通知する。

すなわち、上記環境管理部では、飼育環境データ収集として、画像センシングによる牛の個体識別あるいは牛群識別、画像センシングによる害獣の有無判定、気温、湿度（牛舎の温度湿度含む）、騒音、照度、牧草の草量（飼料の量含む）等のデータを収集する。また、環境異常判定として、環境データの値が異常値の場合に、異常と判定する。また、異常と判定された環境情報をスマホアプリやメール等で管理者へ通知する。

上記基礎データ管理部は、入力部１１Ｄ、基礎データ登録部１１Ｅ、データ記憶部１１Ｆを備える。入力部１１Ｄは、情報入力機器（図示せず）を通じて個体識別番号、遺伝情報、生年月日、体重、骨格、病歴、群の大きさ、社会的順位等の基礎データを入力する。基礎データ登録部１１Ｅは、入力部１１Ｄを通じて得られた基礎データを順次登録する。データ記憶部１１Ｆは、体調不良判定部１１４の判定結果、環境異常判定部１１Ａの判定結果を取り込み、基礎データ登録部１１Ｅに登録されたデータに体調不良判定結果、環境異常判定結果を対応付けて記憶する。

上記設備制御部は、温度制御部１１Ｇ、環境系駆動部１１Ｈ、音声制御部１１Ｉ、音声系駆動部１１Ｊ、給餌制御部１１Ｋ、給餌機駆動部１１Ｌを備える。
上記温度制御部１１Ｇは、データ記憶部１１Ｆに記憶された基礎データ、体調不良、環境異常の判定結果に基づいて放牧地、牛舎内の温度・湿度の状況を把握し、環境系駆動部１１Ｈを通じて散水機、扇風機、パラソル（日陰形成）等の環境系機器（図示せず）を駆動制御して、放牧地、牛舎内の温度の最適化を図る。

上記音声制御部１１Ｉは、データ記憶部１１Ｆに記憶された基礎データ、体調不良、環境異常の判定結果に基づいて、放牧散開、集合の時間、興奮状態、害獣侵入盗を判断し、音声系駆動部１１Ｈを通じて音声スピーカ等の音声系機器（図示せず）を駆動制御して、放牧散開、集合の合図、興奮を宥める音楽、威嚇音等を発する。

上記給餌制御部１１Ｋは、データ記憶部１１Ｆに記憶された基礎データ、体調不良、環境異常の判定結果に基づいて、給餌内容の適合状態を判断し、給餌機駆動部１１Ｌを通じて給餌機（図示せず）の飼料配合のバランス調整等を行う。

図５は、上記肉質コントロール機能部１２の第１の実施例の構成を示すブロック図である。本実施例は、牧場ごとの管理を想定している。
図５において、通信部１２１は、自動管理機能部１１と有線または無線により通信回線が確保される。飼育データ取得部１２２は、通信部１２１を通じて自動管理機能部１１から飼育データ（遺伝情報含む）を受け取る。

一方、入力部１２３は、情報入力機器（図示せず）を通じて、卸値、格付け結果、肉質データ（赤身の色と脂肪の色、霜降り等級、キメ・サシ、粗脂肪含量、オレイン酸含量）を含む取引データを取り込む。取引データ登録部１２４は、入力部１２３を通じて取り込んだ取引データを登録する。データ記憶部１２５は、登録された取引データを飼育データと結び付けて記憶する。育成支援データ生成部１２６は、データ記憶部１２５に記憶された「飼育データ（遺伝情報含む）」「取引データ」をノウハウとして蓄積・分析し、求める肉質に育てるための育成支援データを生成し、データ記憶部１２５に記憶しておく。育成支援データとは、例えば月齢ごとの推奨飼育環境データや給餌量データ、最適な体重・骨格データなどであり、管理対象の家畜がその推奨値におさまっているか否か等の情報を提示する。表示制御部１２７は、データ記憶部１２５から育成支援データと、要求に応じて飼育データ、取引データを読み出して表示部１２８に表示し、必要に応じて育成処理機器（図示せず）に出力する。

＜第２の実施形態＞
図６は、上記肉質コントロール機能部１２の第２の実施例の構成を示すブロック図である。本実施例は、ブランド牛を育成する複数の牧場の管理を想定している。図６において、図５と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分を説明する。

図６に示す肉質コントロール機能部１２は、牧場毎に配備される肉質コントロール用データ収集部と管理センタに配備される育成支援データ生成処理部に大別される。
上記肉質コントロール用データ収集部において、通信部１２１、飼育データ取得部１２２、入力部１２３、取引データ登録部１２４、データ記憶部１２５は、第１の実施例と同様である。データ送信制御部１２９は、データ記憶部１２５に記憶された飼育データ及び取引データを逐次または定期的に送信する制御を行う。通信部１２Ａは、データ送信制御部１２９で指定されたデータを、通信回線を介して育成支援データ生成処理部に送信する。

上記育成支援データ生成処理部において、通信部１２Ｂは、データ収集部側の通信部１２Ａから送信されるデータを受信する。データ取得部１２Ｃは、通信部１２Ｂで受信された各牧場からの飼育データ及び取引データを取得する。データ記憶部１２Ｄは、データ取得部１２Ｃで取得された各牧場からの飼育データ及び取引データを記憶する。育成支援データ生成部１２６は、第１の実施例と同様に、データ記憶部１２Ｄに記憶された飼育データ、取引データをノウハウとして蓄積・分析し、求める肉質に育てるための育成支援データを生成し、データ記憶部１２Ｄに記憶しておく。以後、第１の実施例と同様に、表示制御部１２７で、データ記憶部１２Ｄから育成支援データと、要求に応じて飼育データ、取引データを読み出して表示部１２８に表示し、必要に応じて育成処理機器（図示せず）に出力する。

なお、上記第１、第２の実施例では、いずれも据付型（システム）の場合を想定したが、自立型（ロボット）の場合には、育成支援データの提供に加えて、さらに、育成管理（ロボットの行動スケジューリングやロボット制御）を行う。育成管理では、推奨値に収まるようにロボットの各種行動をスケジューリングして駆動制御する。

以上のように、本実施形態に係る家畜（牛）自動管理装置によれば、多頭牛の育成を自動的に、適切に行うことが可能となり、これによって畜産農家の労力及び飼料費の削減、地球温暖化に伴う家畜の食欲、繁殖性、品質の低下を抑制することができる。前述したように、本実施形態は、牛に限定されず、他の家畜（豚、鶏、羊、山羊等）の場合にも適宜応用が可能である。

特に、上記実施形態では、舎畜と放牧の両方での使用を想定するが、一人で管理できる頭数が少ないというデメリットがある放牧の方が導入効果は大きい。その理由は、放牧は舎畜と比較して、飼料コストが５０％低減、餌やりや糞の処理の手間が７０％低減（※H18年度 畜産物生産費）、ストレスフリーであり、飼料費の国際価格の高騰が畜産農家の経営を圧迫する要因に対して、より大きな効果が期待できる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１１…自動管理機能部、１１１…通信部、１１２…体調情報取得部、１１３…体調情報記憶部、１１４…体調不良判定部、１１５…体調不良通知部、１１６…通信部、１１７…通信部、１１８…環境情報取得部、１１９…環境情報記憶部、１１Ａ…環境異常判定部、１１Ｂ…環境異常通知部、１１Ｃ…通信部、１１Ｄ…入力部、１１Ｅ…基礎データ登録部、１１Ｆ…データ記憶部、１１Ｇ…温度制御部、１１Ｈ…環境系駆動部、１１Ｉ…音声制御部、１１Ｊ…音声系駆動部、１１Ｋ…給餌制御部、１１Ｌ…給餌機駆動部、
１２…肉質コントロール機能部、１２１…通信部、１２２…飼育データ取得部、１２３…入力部、１２４…取引データ登録部、１２５…データ記憶部、１２６…育成支援データ生成部、１２７…表示制御部、１２８…表示部、１２９…データ送信制御部、１２Ａ…通信部、１２Ｂ…通信部、１２Ｃ…データ取得部、１２Ｄ…データ記憶部、
１３…行動制御機能部、１３１…拡声機器、１３２…画像センシング機器、１３３…機械学習・ＡＩ機器、１３４…ロボット駆動機構、１３５…散水機器、１３６…通信機器、１３７…蓄電池機器。

Claims (5)

1. 家畜の基礎データ、家畜体調情報、飼育環境情報を入力して蓄積し、蓄積した情報を解析して飼育データを生成し、家畜の体調不良判定、環境異常判定を自動的に実行して家畜体調データ、環境データの情報を生成し、生成した情報に基づいて少なくとも環境設備、飼育機器を駆動制御する自動管理機能部と、
   肉質情報を入力して蓄積し、前記自動管理機能部から飼育データ、基礎データ、家畜体調データ、飼育環境データの情報を収集し、蓄積情報に基づいて収集情報の評価を行い、その評価に基づいて肉質を最適に調整するための育成支援データを生成して、評価結果と共に出力情報とする肉質コントロール機能部と
   を具備する家畜自動管理装置。
2. 前記肉質コントロール機能部は、複数の飼育地の飼育データ、基礎データ、家畜体調データ、飼育環境データの情報を収集し、前記育成支援データを生成することで、複数の飼育地の家畜を同一の肉質となるように制御する請求項１記載の家畜自動管理装置。
3. さらに、前記肉質コントロール機能部で生成された育成支援データに基づいて、牛の群れの誘導、体調管理、寒暖対策を自動的に処理する行動制御機能部を備える請求項１記載の家畜自動管理装置。
4. 前記行動制御機能部として、群れの統率、害獣威嚇などを行う発声・発音用の拡声機器、識別、体調、食草量、天候などを識別する画像を取得する画像センシング機器、行動スケジュール、放牧適正診断、各種データ分析を行う情報処理機器、四つ足歩行等を行うロボット駆動機構、情報交換を行う通信機器、搭載機器の駆動源となる蓄電池機器を搭載し、家畜のリーダーとして機能するロボットで自立管理する請求項３記載の家畜自動管理装置。
5. 自動管理機能として、家畜の基礎データ、家畜体調情報、飼育環境情報を入力して蓄積し、蓄積した情報を解析して飼育データを生成し、家畜の体調不良判定、環境異常判定を自動的に実行して家畜体調データ、環境データの情報を生成し、生成した情報に基づいて少なくとも環境設備、飼育機器を駆動制御し、
   肉質コントロール機能として、肉質情報を入力して蓄積し、前記自動管理機能から飼育データ、基礎データ、家畜体調データ、飼育環境データの情報を収集し、蓄積情報に基づいて収集情報の評価を行い、その評価に基づいて肉質を最適に調整するための育成支援データを生成して、評価結果と共に出力情報とする
   家畜自動管理方法。

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