タワーとロボット車両の組み合わせにより、植物の3Dモデルを正確に作成し、作物群落と個々の植物の両方に関するデータを収集できる。
移動式センサータワーと、3段階のセンサーおよび追加のロボットアームを備えた自律走行ロボット車両は、植物フェノタイピングと呼ばれる複雑なプロセスを支援する。このプロセスでは、植物の生理機能や形状と照らし合わせながら、生育、発達、収量に加え、環境ストレス要因への耐性や抵抗性を評価する。
「Vinobotは多種多様なデータを収集します」と、ミズーリ大学の電気工学・コンピューターサイエンス准教授、Gui DeSouza氏は語る。「例えば、3組のセンサーを使って、複数の波長で温度、湿度、光の強さを測定し、作物の高さの異なる3地点でデータを収集します。」
タワーは圃場の半径60フィートの範囲を調べ、環境ストレスの影響を受けた場所を特定する一方、車両は個々の植物に関するデータを収集する。さらに車両にはロボットアームがあり、植物の周囲を移動して一株ごとの3Dモデルを作成する。
「タワーを使えば、植物が暑さや干ばつなどのストレスを受けているかどうかを測定できます」とDeSouza氏は言う。同氏が所属するビジョン誘導・知能ロボティクス研究室（ViGIR）が、ロボットの名前であるVinobot（車両）とVinoculer（タワー）の由来となった。「その後、タワーから移動ロボットに圃場内の特定の場所へ行くよう指示し、個々の植物のデータを収集させることができます。」
タワーがカバーする範囲は比較的狭いものの、簡単に移動させて圃場全体をカバーできる。タワーは費用対効果が高いため、複数台を同時に稼働させても費用はかさまない。
クアッドコプターなどの無人航空機は、圃場上空で運用する際に連邦航空局の許可や経験豊富な操縦者が必要となることが多く、準備に時間がかかる場合がある。また、こうした機体は高価なこともあり、価格は16,000～80,000ドルに達するのに対し、Vinoculerの推定価格は5,000ドルだ。研究者らは、これらの数値を学術誌Sensorsに掲載している。
「安価なだけでなく、24時間365日利用でき、どの航空機よりもはるかに多くのデータを生成できます」とDeSouza氏は語る。
DeSouza氏は、ミズーリ州の作物に対する気候変動の影響を調べるため、農業・食品・天然資源学部の研究者らと協力した。この取り組みは、ミズーリ州における気候変動の全体的な影響を把握するため、全米科学財団の資金提供を受けて行われている大規模研究の一環である。
