makiyama m1 gp

Autonomous Gathering of Livestock Using a Multi-functional Sensor

Network Platform

M1GP東京大学大学院　

瀬崎研究室　修士一年牧山　紘

Marek Doniec, Carrick Detweiler, Iuliu Vasilescu, Dean M. Anderson, and Daniela RusHotEmNets 2010

はじめに• Wireless Sensor Network (WSN) の家畜への応用

　　　　⇒　遠隔地での家畜のモニタリング，コントロール

従来…　牧場主による家畜の位置確認，　手作業での駆り集め　⇒　規模が大きい場合　　　　　　駆り集めのコストが多大　 WSN を用いた駆り集め　⇒　深慮されず…

土地管理の改善病気に関わる行動の特定動物の行動モデルの開発

家畜の駆り集め

amanaimages.com より

研究の目的

Beep!Beep!

無線遠隔操作（手動による音刺激）

自動的な音刺激（アルゴリズムで動作）

家畜（牛）を自動的に駆り集めるアルゴリズムとハードウェアを構築

WSN による駆り集めの実験

自動的に音刺激を与えるアルゴリズム

各家畜が goal に到着するまで

反復的に音を鳴らすシミュレーションでは45 分以内に駆り集め完

了

約 2100m

Algorithm 1 のシミュレーション結果（Schwager’s Model(2008)を用いる）

プラットフォーム

Sensor Board が合図を出したときのみ電源ON

電気刺激や音による合図を担当

3D サウンドサブシステム

電気刺激サブシステム

左右 2 つのスピーカーから発生する音のタイミングをずらす

⇒ 　音のなる方向を感知できる

自動駆り集めのセンサーノードを家畜に取り付ける

センサーボード

バッテリー

スピーカー

実験概要• 3 頭の家畜（牛）　⇒　センサーノード

• 毎回 7 時～ 13 時に実験開始

• 試験地　 ⇒　ジョルナダ実験区域（ USA ）

– Paddock 7B 　（ 2009 年 1 月 29 日～ 2 月 2 日）手動刺激　⇒　北端に家畜を駆り集める

– Paddock 10B 　（ 2009 年 8 月 11 日， 12 日）　自動刺激　⇒　南端に家畜を駆り集める家畜が動かない　⇒　手動による電気刺激（無線回線を利用）

http://newscenter.nmsu.edu/Articles/view/8821 より

実験結果

1 月 29 日30 秒間の音刺激（ 5 分間）

1 月 30 日30 秒間の音刺激（ 40 分間）

1 月 31 日30 秒間の音刺激（ 20 分間）毎回 5-30 秒の間隔を挟む

2 月 1 日30 秒間の音刺激（ 20 分間）毎回 60-90 秒の間隔を挟む

2 月 2 日20 分間ほぼ継続的な音刺激

無線遠隔操作（手動刺激）による実験の各家畜における GPS プロット（黄プロット：刺激を与えた地点，星：遠隔操作地点）

成功成功成功

失敗失敗

約 1300m

失敗の要因

• 刺激の回数不足

• 集まらないときに　　　刺激を出さなかった

約 700m 　誘導13 分で完了

刺激回数　 7回 / 匹





• 数 100m の範囲でしか通信不可能• 必要な時に刺激を与えられない場合あり• 刺激を与えても家畜が反応しない場合あり

自動駆り集め（自動の音刺激，アルゴリズムによる操作）

　　　⇒　問題解消

Too bad…

Algorithm 1 による自動的な音刺激（ + 手動による電気刺激）を与える実験の各家畜における GPS プロット

8 月 11 日1 回目の自動駆り集め実験　　⇒　実験中悪天候になる（雷，暴風）

8 月 12 日2 回目の自動駆り集め実験

失敗成功

約 2100m

実験結果

雷，暴風により　　　　　刺激に反応せず

• 音刺激 ⇒　静止する家畜　動かず• 電気刺激 ⇒　静止する家畜　動か

せた• 家畜が動けばそれ以降電気刺激は必要な

し

• 雷や暴風に対する家畜の反応• 家畜の静止に対する欲

　　　⇒　対策が必要

アルゴリズムの機能拡張Repetitive Cueing with Sound + Electric Stimuli

雷や嵐による家畜の行動　→　想定困難⇒ 　電気刺激　→　単なる家畜へのス

トレス

自動的な電気刺激

Come on! Move!

Beep♪Beep♪

アルゴリズムの機能拡張Adaptive Cueing with Sound + Electric Stimuli

①　家畜が静止する　　　⇒　音刺激

②　音刺激に反応しない　　　⇒　電気刺激　

③　最初の電気刺激は弱い　　　⇒　家畜が動くまで

　　徐々に強める

①

②

③

Algorithm 2

New!!

Point ・今後の課題• WSN の農業（畜産）への応用

⇒ 　 Precision Farming （精密農業）

• WSN の動物への応用⇒ 　適応させるための工夫

• WSN のインフラ環境が整わない場での応用⇒ 　 Delay-Tolerant Network (DTN)

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Science