JP2018043696A - 空中散布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘリコプター３０の周囲にいる作業者等が、ヘリコプター３０の現在の散布の状態に関する情報を容易に知ることができるようにする。【解決手段】ヘリコプター３０は、飛行しながら圃場に粒子状の肥料を散布する。このヘリコプター３０は、機体と、散布部３３と、散布制御部５０と、散布表示部４１と、を備える。散布部３３は、散布を実行及び停止可能に、並びに単位時間当たりの散布量を変更可能に、肥料を散布する。散布制御部５０は、散布部３３における散布の実行及び停止、並びに単位時間当たりの散布量を制御する。散布表示部４１は、機体の背面側に配置され、散布部３３における現在の散布の状態に関する情報を表示する。【選択図】図４

Description

本発明は、主として、飛行しながら圃場に散布対象物を散布する空中散布装置に関する。

従来から、地上側から遠隔操作される無人ヘリコプター等の飛行体を用いて圃場に薬剤等を散布（空中散布）する空中散布装置が知られている。このような空中散布装置は、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１の空中散布装置（無人ヘリコプタ）は、データコレクタを搭載しており、上記のように空中散布を行う場合に、薬剤等の散布の結果としての散布領域や散布量等からなる薬剤等の散布に関する情報を、メモリに記録する構成になっている。そして、上記の空中散布が終了した後に、空中散布装置からメモリを取り外し、このメモリに記録された薬剤等の散布に関する情報を地上側のデータ管理装置に入力できるようになっている。当該データ管理装置に入力された薬剤等の散布に関する情報は、当該データ管理装置の表示画面上に表示させて、ユーザが確認することができる。

特許文献１は、この構成により、空中散布が終了した後に、ユーザが薬剤等の散布の状態を確認できるとする。

特開２００８−６８７１０号公報

しかし、上記特許文献１の構成では、空中散布が終了した後に薬剤等の散布の状態を事後的に確認することはできるが、空中散布を行っている間にその時点での薬剤等の散布の状態を知ることはできない。従って、現在の散布の状態を把握したいという作業者等の要望に応えられるものではなかった。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、空中散布装置の周囲にいる作業者等が、空中散布装置の現在の散布の状態に関する情報を容易に知ることができるようにすることにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成の空中散布装置が提供される。即ち、この空中散布装置は、飛行しながら圃場に散布対象物を散布する。この空中散布装置は、機体と、散布部と、散布制御部と、散布表示部と、を備える。前記散布部は、散布を実行及び停止可能に、並びに単位時間当たりの散布量を変更可能に、散布対象物を散布する。前記散布制御部は、前記散布部における散布の実行及び停止、並びに単位時間当たりの散布量を制御する。前記散布表示部は、前記機体の外側に配置され、前記散布部における現在の散布の状態に関する情報を表示する。

これにより、機体の周囲にいる作業者等が、散布表示部の表示を確認することにより、散布対象物の現在の散布の状態を容易に知ることができる。

前記の空中散布装置においては、前記散布表示部は、前記散布部における現在の単位面積当たりの散布量又は単位時間当たりの散布量に関する情報を表示することが好ましい。

これにより、機体の周囲にいる作業者等が、散布表示部の表示を確認することにより、散布が適切にされているか否かを容易に知ることができる。散布されている散布対象物が目視では確認しにくいような場合でも、散布が適切にされていない場合等に早期に気付いて作業者等が対処することができる。

前記の空中散布装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この空中散布装置は、散布に関する指示をする散布指示手段を備える。前記散布制御部は、前記散布指示手段からの指示に応じて、前記散布を実行若しくは停止し、又は単位面積当たりの散布量若しくは単位時間当たりの散布量を調整するように、前記散布部を制御する。

これにより、散布指示手段からの指示に応じて、散布を実行若しくは停止し、又は単位面積当たりの散布量若しくは単位時間当たりの散布量を調整することができる。

前記の空中散布装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記散布指示手段は、散布に関する指示を出力可能な無線端末である。前記散布制御部は、前記無線端末からの散布に関する指示を受け付けて、当該指示に応じて、前記散布を実行若しくは停止し、又は単位面積当たりの散布量若しくは単位時間当たりの散布量を調整するように、前記散布部を制御する。

これにより、作業者が無線端末を操作することにより、散布を実行若しくは停止し、又は単位面積当たりの散布量若しくは単位時間当たりの散布量を調整することができる。

前記の空中散布装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この空中散布装置は、必要散布量分布入力部と、位置情報取得部と、速度情報取得部と、を備える。前記必要散布量分布入力部は、散布対象の圃場を細分化したエリアごとに前記散布対象物を散布すべき量を定めた必要散布量分布情報を入力可能である。前記位置情報取得部は、自機の位置を取得する。前記速度情報取得部は、自機の飛行速度を取得する。前記散布指示手段は、前記必要散布量分布入力部である。前記散布制御部は、前記必要散布量分布情報と、前記自機の位置と、前記自機の飛行速度と、に基づいて、前記散布を実行若しくは停止し、又は単位時間当たりの散布量を調整するように、前記散布部を制御する。

これにより、自機の位置に基づいて必要散布量分布情報を参照しつつ、自機の飛行速度も考慮に入れて散布作業を行うことができ、散布量の調整が大幅に自動化される。

前記の空中散布装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この空中散布装置は、実散布量検出部と、比較部と、を備える。前記実散布量検出部は、前記散布部から機外に排出される散布対象物の量に応じた実散布量を出力する。前記比較部は、前記実散布量検出部から入力された前記実散布量と、前記散布制御部により散布量の目標値として計算された目標散布量と、を比較する。前記散布表示部は、前記比較部により得られた比較結果に応じて、前記散布部における散布の状態の異常の有無を表示する。

これにより、例えば目標散布量と実散布量との間に大きな隔たりがある場合等に、機体の周囲にいる作業者等が早期に気付くことができる。

施肥量マップを作成するためにマルチコプターで上空から圃場を撮影する様子を示す側面図。 施肥量マップを説明する図。 本発明の第１実施形態に係るヘリコプターが圃場の上空を飛行して肥料を散布する様子を示す側面図。 散布部の主要な構成及び当該散布部を制御するための制御系の構成を示すブロック図。 散布指示手段の指示に応じて肥料の散布の状態を制御するために散布制御部により行われる処理を示すフローチャート。 現在の必要散布量に応じて散布表示部の表示を切り換えるために表示制御部により行われる処理を示すフローチャート。 第２実施形態のヘリコプターを示すブロック図。 第３実施形態のヘリコプターを示すブロック図。 第３実施形態において、現在の散布量の状態を表示するために表示制御部により行われる処理を示すフローチャート。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。初めに、本実施形態の空中散布装置が散布量を制御するために用いる施肥量マップ（必要散布量分布情報）について説明する。

本実施形態の空中散布装置（後述のヘリコプター３０）は、圃場全体における作物（本実施形態においては、水稲）の生育を評価することにより作成された施肥量マップに基づいて施肥を行う施肥システムに用いられる。

上記の施肥量マップは、図１に示すように、マルチスペクトルカメラ２０を搭載したマルチコプター（飛行体）１０を用いて、対象の圃場１の上空をマルチコプター１０で飛行しながらマルチスペクトルカメラ２０で圃場１を撮影し、これに基づいて正規化差植生指数（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ、ＮＤＶＩ）の分布データを得ることにより作成することができる。

マルチコプター１０は、プロペラ（ロータ）１１を複数個（例えば、６つ）搭載する無人マルチコプターとして構成されており、無線による遠隔操縦が可能になっている。また、マルチコプター１０は、プロペラ１１を駆動するための駆動源（例えば、電動モータ）を備えており、これにより機体を飛行させることができる。

マルチスペクトルカメラ２０は、例えば２バンド（可視赤色光及び近赤外光）の画像を同時に撮影することができるデジタルカメラとして構成されている。このマルチスペクトルカメラ２０は、レンズを下に向けた状態でマルチコプター１０の下部に取り付けられ、上空から圃場１を撮影して画像を得ることができる。

マルチコプター１０には図示しないＧＰＳ等の測位装置が備えられており、マルチスペクトルカメラ２０で圃場１を撮影した場合に、当該撮影時における機体の位置を測位して記憶しておくことができる。これにより、後述の画像の合成や施肥量マップの作製が容易になる。

上述のＮＤＶＩについては公知であるが、以下、簡単に説明する。一般に、植物の緑葉は、可視赤色光の領域の波長を吸収し、近赤外光の領域の波長を強く反射する特性を有することが知られている。ＮＤＶＩはこれを利用した指数であり、植物の有無や量及び活性度を示す指標として、ＮＤＶＩ＝（ＩＲ−Ｒ）／（ＩＲ＋Ｒ）の式で計算される。ただし、Ｒは可視赤色光の観測値、ＩＲは近赤外光の観測値である。ＮＤＶＩの値は−１〜１の値をとるように正規化されており、この値に対して例えば黒〜白というように色を対応付けることで、ＮＤＶＩ画像を生成することができる。

作業者は、対象の圃場１の上空にマルチコプター１０を飛行させ、マルチスペクトルカメラ２０により当該圃場１を上空から撮影する。撮影により得られた複数のバンドの画像は、それぞれ、マルチスペクトルカメラ２０に装着されたリムーバブル外部メモリに保存される。この外部メモリに保存された画像は、画像処理用の適宜のコンピュータに読み込まれ、上記の計算式を用いて適宜処理することにより、ＮＤＶＩ画像を生成することができる。

なお、圃場１が大規模である場合は、マルチスペクトルカメラ２０の撮影可能範囲に圃場１の全体が入らない場合も考えられる。この場合には、マルチコプター１０の１回の飛行において、互いに異なる場所で複数回の撮影を行い、事後に画像を合成することとすれば良い。

ところで、上記のようにして得られたＮＤＶＩ画像は、当該圃場１内における作物２の生育の局所的な優劣の状況を表すものということができる。従って、この生育のバラツキを解消するために、生育が良好である場所では施肥量を相対的に少なくし、生育が良好でない場所では施肥量を相対的に多くするように、施肥量を場所的に変化させることが、収量及び品質の安定的な向上、及び、施肥の効率化の観点から好ましいと考えられる。上述の施肥量マップは、この考えに基づいて作成される。

以下、施肥量マップについて説明する。図２に示すように、この施肥量マップ５は、対象となる圃場１の圃場面を適宜の広さのエリア（例えば、単位区画）に分割し、この分割されたエリアごとに肥料を散布すべき量を定めたものである。本実施形態では、圃場１を、１メートル×１メートルの矩形のメッシュに分割している。また、図２では圃場１の形状が矩形である場合を示しているが、圃場１の形状が矩形以外（例えば、台形）であっても良い。

図２に示すように、メッシュごとの散布量は、ＮＶＤＩの値が変化するのに応じて様々に異なっている。なお、本実施形態において施肥量マップ５で定められる散布量は、図２に示すように単位面積当たりの散布量としているが、それぞれのメッシュに散布すべき肥料の総量を定めるようにしてもよい。

この施肥量マップ５は、上記のＮＤＶＩ画像に基づいて自動的に生成することもできるし、ディスプレイに表示されたＮＤＶＩ画像をオペレータが参考にしながら実際の圃場における作物２の生育の状況も考慮に入れて手作業で作成することもできる。作成された施肥量マップ５のデータは、リムーバブル外部メモリ等の適宜の記憶媒体に保存される。

＜第１実施形態＞
次に、本発明の第１実施形態に係る無人ヘリコプター（空中散布装置）３０について、図３を参照して説明する。ヘリコプター３０は、上記の施肥量マップ５を考慮に入れて施肥量を変化させながら肥料を空中散布する飛行体である。図３は、本実施形態に係るヘリコプター３０が圃場の上空を飛行して肥料を散布する様子を示す側面図である。

このヘリコプター３０は、プロペラ３２によって飛行可能な機体（飛行体）３１を備える。この機体３１は、地上の作業者が操作する送信機（無線端末、散布指示手段）６０によって、その飛行を無線により制御することができる。後述するように、この送信機６０は、空中散布を実行する（開始させる）ための指示、及び、空中散布を停止させるための指示を、ヘリコプター３０側に送信できる構成になっている。

ヘリコプター３０の機体３１には、粒子状の肥料（粒剤、散布対象物）を散布するための散布部３３が設けられている。散布部３３は、貯留タンク３４、案内路３５、及びインペラ３６等を備える。

貯留タンク３４は、肥料を貯留することができる中空状の容器として構成されている。容器の底部には開口が形成されており、この開口を通じて、案内路３５に肥料を供給することができる。

案内路３５は、貯留タンク３４の下部から下方に延びる筒状の部材として構成されている。案内路３５は、貯留タンク３４の内部の肥料を自重により下方へと供給することができる。

インペラ３６は、案内路３５の下端に形成された開口の近傍に配置されている。インペラ３６は、回転することにより、案内路３５から供給された肥料を広範囲に拡散するように撒く（散布する）ことができる。インペラ３６の外側には、散布される肥料の飛散方向を規制するための規制板４５が設けられている。

ヘリコプター３０の機体の外側（本実施形態では、背面側）には、散布部３３における現在の散布の状態に関する情報を表示する散布表示部４１が配置される。本実施形態の散布表示部４１は、表示色及び点滅の有無等により表示態様を変化させることができるＬＥＤランプにより構成される。散布表示部４１は、地上の作業者等が容易に見ることのできる位置に配置される。

本実施形態では、散布表示部４１は、ヘリコプター３０の機体の背面側に配置されるので、作業者等にとって容易に見ることができるレイアウトであると考えられる。即ち、ヘリコプター３０を圃場１の一端と他端の間で往復させて空中散布を行う場合、往路と復路でヘリコプター３０の左右方向が逆転すると操作がしづらいため、一般的に、ヘリコプター３０の背面側を常に作業者の側に向けてヘリコプター３０を往復させる操作が広く行われている。このような態様によりヘリコプター３０を操作する場合、常に作業者の側を向く面である背面側に散布表示部４１が配置されることにより、作業者にとって表示が見易くなる。機体３１の周囲の地上で送信機６０を操作している作業者や、作業者に様々な合図を送る共同作業者等は、散布表示部４１の表示を確認することにより、現在における肥料の散布の状態を知ることができる。

次に、図４を参照して、散布部３３による肥料の散布を制御するための構成について説明する。図４は、散布部３３の主要な構成及び当該散布部３３を制御するための制御系の構成を示すブロック図である。

図４に示すように、ヘリコプター３０の機体３１は、散布部３３に、上述の貯留タンク３４、案内路３５、及びインペラ３６に加えて、調量モータ３８、開閉モータ３９、インペラ駆動モータ４０等を備える。また、ヘリコプター３０は、散布部３３を制御するための制御系の構成として、散布制御部５０等を備える。ヘリコプター３０は図略のバッテリーを備えており、機体３１の各部に対して電力を供給することができる。

散布制御部５０は、散布に関する指示を行う散布指示手段（後述の施肥量マップ入力部５１、及び送信機６０）からの指示に応じて、散布を実行若しくは停止し、又は単位時間当たりの散布量を調整するように、散布部３３を制御する。なお、散布制御部５０及びこれに関連する制御系の構成の詳細については、後述する。

調量モータ３８は、貯留タンク３４に接続される案内路３５の中途部を開閉するための調量シャッター部材４８を駆動することができる。調量モータ３８は、調量シャッター部材４８の開度を無段階（又は、十分に多くの段階）で変更することで、案内路３５における肥料の流量を必要なだけ絞って、インペラ３６に供給される肥料の量（言い換えれば、単位時間当たりの肥料の散布量）を調整することができる。調量モータ３８による調量シャッター部材４８の開度の調整は、散布制御部５０から入力される開度信号に基づいて行われる。なお、調量モータ３８は、例えば公知のステッピングモータで構成してもよいし、あるいは公知のサーボモータにより構成してもよい。また、図４等においては、調量シャッター部材４８は案内路３５の中途部を開閉するものとしたが、これに限るものではなく、調量シャッター部材４８が案内路３５の上流側若しくは下流側の端部（出口）又はその近傍に備えられていてもよい。

開閉モータ３９は、案内路３５の中途部を開閉するための開閉シャッター部材４９を駆動することができる。開閉モータ３９は、開閉シャッター部材４９の開度を全開と全閉との間で切り換えることで、下流側への肥料の供給の有無を切り換えることができる。開閉モータ３９による開閉シャッター部材４９の開閉の切換えは、散布制御部５０から入力される開／閉信号に基づいて行われる。なお、開閉モータ３９は、例えば公知のステッピングモータにより構成してもよいし、あるいは公知のサーボモータにより構成してもよい。また、図４等においては、開閉シャッター部材４９は案内路３５の中途部を開閉するものとしたが、これに限るものではなく、開閉シャッター部材４９が案内路３５の上流側若しくは下流側の端部（出口）又はその近傍に備えられていてもよい。

インペラ駆動モータ４０は、肥料を広範囲に拡散させるためのインペラ３６を回転駆動する。

次に、散布制御部５０及びこれに関連する制御系の構成について、詳細に説明する。ヘリコプター３０は、散布部３３による肥料の散布を制御するための構成として、施肥量マップ入力部（必要散布量分布入力部）５１、肥料情報記憶部５７、位置情報取得部５２、時間情報取得部５６、及び速度情報取得部５３等を備える。また、散布制御部５０は、必要散布量取得部５４及び調量制御部５５により構成されている。更に、ヘリコプター３０は、散布表示部４１の表示を制御するための構成として、表示制御部５８を備える。

施肥量マップ入力部５１、肥料情報記憶部５７、位置情報取得部５２、時間情報取得部５６、速度情報取得部５３、必要散布量取得部５４、調量制御部５５、表示制御部５８等を合わせたものは、制御ユニットを構成している。この制御ユニットは、ＣＰＵからなる演算部と、ＲＯＭやＲＡＭ等を備える記憶部と、上記のリムーバブル外部メモリを装着可能なコネクタと、送信機６０からの散布に関する指示を受信する受信機３７と、を有するコンピュータとして構成されている。前記記憶部には、肥料の散布の実行及び停止、並びに単位時間当たりの散布量を制御するための制御プログラムが記憶されている。また、前記記憶部には、散布表示部４１における表示を切り換えるための制御プログラムが記憶されている。これらのソフトウェアとハードウェアの協働により、前記制御ユニットを、施肥量マップ入力部５１、肥料情報記憶部５７、位置情報取得部５２、時間情報取得部５６、速度情報取得部５３、必要散布量取得部５４、調量制御部５５、及び表示制御部５８等として動作させることができる。

施肥量マップ入力部（散布指示手段）５１は、上記のリムーバブル外部メモリから図２のような施肥量マップ５のデータを入力し、散布制御部５０が備えるＲＡＭ等の記憶部に読み込むことができる。

なお、施肥量マップ５が施肥量マップ入力部５１に読み込まれる際には、施肥量マップ５の矩形の隅の位置の位置情報（具体的には、緯度及び経度）についても、適宜の方法で入力される。これにより、前記制御ユニット（必要散布量取得部５４）は、機体３１の現在位置が施肥量マップ５におけるどのメッシュに対応しているのか、の情報を得ることができる。

肥料情報記憶部５７は、調量シャッター部材４８の開度と施肥量との関係のデータ（検量線のデータ）を記憶することができる。肥料の種類によって、調量シャッター部材４８の開度と施肥量（繰出し量）との関係が異なるので、例えば複数種類の肥料について、予め実験等により作成された検量線に基づく関係が肥料情報記憶部５７に入力され、記憶される。

位置情報取得部５２は、図略の測位部（例えば、ＧＰＳ受信機）から、機体（自機）３１の位置に関する情報（具体的には、緯度及び経度）を取得する。

時間情報取得部５６は、位置情報取得部５２で測位されたタイミングにおける時間に関する情報を取得する。

速度情報取得部５３は、上記の位置情報取得部５２で得られた機体３１の位置の変化と、時間情報取得部５６で得られた時間と、機体３１に備えられた図略の加速度センサの検出値と、に基づいて、機体（自機）３１の移動の速度（方位を含む）を取得する。

必要散布量取得部５４は、位置情報取得部５２により得られる機体３１の現在位置を、施肥量マップ入力部５１で入力された施肥量マップ５に当てはめることにより、機体３１の現在位置における肥料の必要散布量を求める。図２に示すように、機体３１が圃場のどの領域（エリア）を飛行しているかに応じて、散布すべき肥料の量は様々に異なる。必要散布量取得部５４が取得した肥料の必要散布量は、調量制御部５５に出力される。

調量制御部５５は、必要散布量取得部５４により得られた肥料の必要散布量と、速度情報取得部５３により得られた自機の速度と、を考慮に入れて、肥料の単位時間当たりの散布量の目標値（以下、「目標散布量」と称する場合がある。）を算出する。具体的には、例えば、目標散布量は、上記の肥料の必要散布量に比例し、かつ、速度情報取得部５３により得られた自機の速度に比例する値となるように算出される。これにより、自機の飛行速度の変動の影響を抑制して、施肥量マップ５に基づいた施肥量の調整を精度良く行うことができるように、目標散布量を決めることができる。調量制御部５５は、上記のようにして算出された目標散布量を実現するように、散布部３３を制御する。

具体的には、調量制御部５５は、肥料情報記憶部５７から得られた調量シャッター部材４８の開度と施肥量との関係に基づいて、目標散布量を実現するように、調量シャッター部材４８の開度に関する信号（開度信号）を生成して調量モータ３８に出力する。

また、本実施形態の調量制御部５５は、受信機３７で受信した散布に関する指示を受け付けることができるように構成されている。調量制御部５５は、送信機６０からの散布に関する指示の内容（受信機３７で受信した内容）によっては、目標散布量がどのような値であるかにかかわらず、肥料の散布を停止するように、散布部３３を制御することがある。

次に、散布指示手段（施肥量マップ入力部５１及び送信機６０）からの指示に応じて、散布部３３における肥料の散布を実行若しくは停止し、又は単位面積当たりの散布量若しくは単位時間当たりの散布量を調整するために、散布制御部５０が行う制御について、詳細に説明する。図５は、散布指示手段の指示に応じて肥料の散布の状態を制御するために散布制御部５０により行われる処理を示すフローチャートである。

図５に示す制御フローは、作業者が送信機６０を用いて肥料の散布を開始する旨の指示を出した場合に、この指示を受け付けた散布制御部５０により実行される。

初めに、散布制御部５０の調量制御部５５は、送信機６０から空中散布を停止する旨の指示があったか否かを判断する（ステップＳ１０１）。具体的には、例えば天候の急激な変化があった場合や、作業者が急に体調不良になった場合や、肥料切れが生じた場合等に、作業者が空中散布を停止するための操作を送信機６０で行うことが考えられる。

ステップＳ１０１の判断で、送信機６０から空中散布を停止する旨の指示があった場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、調量制御部５５は、空中散布を停止させるために開閉モータ３９に閉信号を送る（ステップＳ１０２）。これにより開閉シャッター部材４９が全閉となり、肥料が機外に排出されなくなる。

一方、ステップＳ１０１の判断で、送信機６０から空中散布を停止する旨の指示がなかった場合、調量制御部５５は、施肥量マップ５に基づいてきめ細かく施肥量を調整しながら空中散布をするために、後述のステップＳ１０４〜Ｓ１０６の処理を行う。

ステップＳ１０２で空中散布を停止させた後、調量制御部５５は、送信機６０から空中散布を再開する旨の指示があるまで、受信機３７で受信される内容の監視を継続する（ステップＳ１０３）。

一方、その後、送信機６０から空中散布を再開する旨の指示があった場合（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）、調量制御部５５は、施肥量マップ５に基づいてきめ細かく施肥量を調整しながら空中散布するために、ステップＳ１０４〜Ｓ１０６の処理を行う。

具体的には、調量制御部５５は、ステップＳ１０４において、必要散布量取得部５４から上述の必要散布量を取得する。

続いて、調量制御部５５は、ステップＳ１０５において、速度情報取得部５３から自機の飛行速度を取得して、自機の飛行速度を考慮に入れたときの目標散布量を算出する。即ち、仮に、案内路３５の下端の開口から機外に排出される肥料の単位時間当たりの量が一定であるとしたら、自機の飛行速度の増減に伴って圃場に撒かれる肥料の量がばらつくことになる。調量制御部５５は、自機の飛行速度の変動が施肥量に及ぼす上記のような影響を抑制しつつ、エリアごとの水稲の生育状況に応じてきめ細かく施肥量を調整するために、目標散布量を算出する。具体的には、調量制御部５５は、例えば、必要散布量に比例し、かつ、自機の速度に比例する値となるように、目標散布量を算出する。

続いて、調量制御部５５は、ステップＳ１０６において、算出された目標散布量を実現するように散布部３３を制御する。具体的には、ヘリコプター３０が圃場１の上空を飛行している場合においては、上述の開度信号を生成して調量モータ３８に出力する。なお、ヘリコプター３０が圃場１の外にはみ出たときには、開閉モータ３９に閉信号を出力する。ヘリコプター３０が圃場１の上空（内側）を飛行している場合には、開閉モータ３９に開信号を出力する。

その後、調量制御部５５はステップＳ１０１に戻って、上記の処理を反復する。

このような処理によって、散布制御部５０は、散布指示手段（施肥量マップ入力部５１及び送信機６０）からの指示に応じて、肥料の散布を実行若しくは停止し、又は単位時間当たりの散布量を調整するように、散布部３３を制御することができる。また、散布制御部５０は、自機の位置に基づいて施肥量マップ５を参照しつつ、自機の飛行速度も考慮に入れて目標散布量を算出して、これを実現するように散布部３３を制御するので、散布量の調整が大幅に自動化される。

次に、散布状態を散布表示部４１に表示するために表示制御部５８が行う制御について、図６を参照して説明する。図６は、現在の必要散布量に応じて散布表示部４１の表示を切り換えるために表示制御部５８により行われる処理を示すフローチャートである。

最初に、表示制御部５８は、上記のステップＳ１０４において取得された必要散布量Ｔを取得する（ステップＳ２０１）。

ステップＳ２０２において、表示制御部５８は、必要散布量ＴがＴ１以上かつＴ２以下（Ｔ１≦Ｔ≦Ｔ２）であるか否かを判断する。その結果、必要散布量ＴがＴ１以上かつＴ２以下であった場合（ステップＳ２０２、Ｙｅｓ）、表示制御部５８は、必要散布量Ｔが中程度である旨を知らせるための表示制御信号を生成し、散布表示部４１に出力する（ステップＳ２０３）。具体的には、散布表示部４１のＬＥＤランプのうち「中」の箇所の黄色のランプを点滅しない態様で光らせる。

必要散布量ＴがＴ１を下回るかＴ２を上回る場合（ステップＳ２０２、Ｎｏ）、表示制御部５８は、必要散布量ＴがＴ１を下回っているか否かを判断する（ステップＳ２０４）。必要散布量ＴがＴ１を下回っている場合（ステップＳ２０４、Ｙｅｓ）、表示制御部５８は、必要散布量Ｔが少量である旨を知らせるための表示制御信号を生成し、散布表示部４１に出力する（ステップＳ２０５）。具体的には、散布表示部４１のＬＥＤランプのうち「少」の箇所の緑色のランプを光らせる。

必要散布量がＴ１を下回っていない場合（ステップＳ２０４、Ｙｅｓ）、表示制御部５８は、必要散布量Ｔが多量である旨を知らせるための表示制御信号を生成し、散布表示部４１に出力する（ステップＳ２０６）。具体的には、散布表示部４１のＬＥＤランプのうち「多」の箇所の赤色のランプを光らせる。

何れのＬＥＤランプを光らせた場合も、表示制御部５８はステップＳ２０１に戻り、上記の処理を反復する。なお、上述のＴ１及びＴ２は適宜定めることができるが、例えば、図２の施肥量マップにおける単位面積当たりの散布量の最大値を予め求めておき、当該最大値の１／３の値をＴ１とし、２／３の値をＴ２とすることが考えられる。

以上の一連の処理により、表示制御部５８は、肥料の現在の散布の状態が分かるような表示を散布表示部４１にさせるように、当該散布表示部４１を制御する。これにより、ヘリコプター３０の周囲にいる作業者等は、ヘリコプター３０の背面側から散布表示部４１の表示を確認することにより、肥料の現在の散布の状態を容易に知ることができる。とりわけ、本実施形態のように、空中散布されている物質が目視では確認しにくい粒子状の肥料等である場合においても、散布が適切にされていないことを作業者等が早期に気付くことができる。

以上に説明したように、本実施形態のヘリコプター３０は、飛行しながら圃場に粒子状の肥料を散布する。このヘリコプター３０は、機体３１と、散布部３３と、散布制御部５０と、散布表示部４１と、を備える。散布部３３は、散布を実行及び停止可能に、並びに単位時間当たりの散布量を変更可能に、肥料を散布する。散布制御部５０は、散布部３３における散布の実行及び停止、並びに単位時間当たりの散布量を制御する。散布表示部４１は、機体３１の背面側に配置され、散布部３３における現在の散布の状態に関する情報を表示する。

これにより、機体３１の周囲にいる作業者等が、散布表示部４１の表示を確認することにより、肥料の現在の散布の状態を容易に知ることができる。

また、本実施形態のヘリコプター３０の散布表示部４１は、散布部３３における現在の単位面積当たりの散布量（必要散布量）に関する情報を表示する。

これにより、機体３１の周囲にいる作業者等が、散布表示部４１の表示を確認することにより、散布が適切にされているか否かを容易に知ることができる。散布されている肥料が例えば小さな粒子状で、目視では確認しにくいような場合でも、散布が適切にされていない場合等に早期に気付いて作業者等が対処することができる。

また、本実施形態のヘリコプター３０は、散布に関する指示をする散布指示手段として、施肥量マップ入力部５１及び送信機６０を備える。散布制御部５０は、施肥量マップ入力部５１又は送信機６０からの指示に応じて、散布を実行若しくは停止し、又は単位時間当たりの散布量を調整するように、散布部３３を制御する。

これにより、施肥量マップ入力部５１又は送信機６０からの指示に応じて、散布を実行若しくは停止し、又は単位時間当たりの散布量を調整することができる。

また、本実施形態のヘリコプター３０の前記散布指示手段は、散布に関する指示を出力可能な送信機６０である。散布制御部５０は、送信機６０からの散布に関する指示を受け付けて、当該指示に応じて、前記散布を実行又は停止するように、散布部３３を制御する。

これにより、作業者が送信機６０を操作することにより、散布を実行又は停止することができる。

また、本実施形態のヘリコプター３０は、施肥量マップ入力部５１と、位置情報取得部５２と、速度情報取得部５３と、を備える。施肥量マップ入力部５１は、散布対象の圃場１を細分化したエリアごとに肥料を散布すべき量を定めた施肥量マップ５を入力可能である。位置情報取得部５２は、自機の位置を取得する。速度情報取得部５３は、自機の飛行速度を取得する。前記散布指示手段は、施肥量マップ入力部５１である。散布制御部５０は、施肥量マップ５と、自機の位置と、自機の飛行速度と、に基づいて、前記散布を実行若しくは停止し、又は単位時間当たりの散布量を調整するように、散布部３３を制御する。

これにより、自機の位置に基づいて施肥量マップ５を参照しつつ、自機の飛行速度も考慮に入れて散布作業を行うことができ、散布量の調整が大幅に自動化される。

＜第１実施形態の変形例＞
上記の第１実施形態において、送信機６０が備える適宜の操作部材（例えば、ダイアル等）を作業者が操作することにより、必要散布量取得部５４に対して、施肥量マップ５で定められた施肥量より多く散布したり少なく散布したりする指令（散布量の補正の指令）を与えるように構成することもできる。この場合、施肥量マップ入力部５１と送信機６０の両方が、単位面積当たりの散布量又は単位時間当たりの散布量に関する指示を行うことになる。この構成は、例えば、実際に施肥が行われている圃場１の水稲の生育状態を現場で見て、施肥量を増やした方が良いと判断した場合に、柔軟に対応することができる点で有利である。

また、施肥量マップ入力部５１、位置情報取得部５２、速度情報取得部５３及び必要散布量取得部５４を省略して、送信機６０のみが散布量の指示を行うように構成しても良い。

以上に説明したように、本変形例のヘリコプター３０の前記散布指示手段は、散布に関する指示を出力可能な送信機６０である。散布制御部５０は、送信機６０からの散布に関する指示を受け付けて、当該指示に応じて、単位面積当たりの散布量又は単位時間当たりの散布量を調整するように、散布部３３を制御する。

これにより、作業者が送信機６０を操作することにより、肥料の単位面積当たりの散布量又は単位時間当たりの散布量を調整することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について、図７を参照して説明する。図７は、第２実施形態のヘリコプターを示すブロック図である。なお、本実施形態以降の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

図７に示す第２実施形態のヘリコプター３０は、第１実施形態に加えて、調量シャッター部材４８の開度を検出するための開度検出センサ４７を備える。開度検出センサ４７の検出結果は、表示制御部５８に出力される。

本実施形態において、表示制御部５８は、上述の必要散布量Ｔではなく、調量シャッター部材４８の開度の検出結果に応じて、散布表示部４１の表示を「少」、「中」、及び「多」の間で切り換える。処理は、図６のフローチャートにおいて判断基準を、必要散布量から、調量シャッター部材４８の開度（厳密に言えば、当該開度を単位面積当たりの肥料散布量に換算した値）に変更するだけであるので、具体的な説明は省略する。これによっても、作業者等は、ヘリコプター３０の背面側から散布表示部４１の表示を確認することにより、肥料の現在の散布の状態を容易に知ることができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について、図８及び図９を参照して説明する。図８は、第３実施形態のヘリコプター３０を示すブロック図である。図９は、第３実施形態において、現在の散布量の状態を表示するために表示制御部５８により行われる処理を示すフローチャートである。

図８に示す第３実施形態のヘリコプター３０は、第１実施形態に加えて、実散布量検出センサ４２を備える。また、散布表示部４１は、「少」「中」「多」のランプに加えて、「異常」のランプを備える構成になっている。

実散布量検出センサ４２は、散布部３３から機外に排出される肥料の単位時間当たりの量に応じた実散布量（以下、「実散布量」と称する場合がある。）を出力するセンサである。本実施形態の実散布量検出センサ４２は、具体的には、規制板４５に取り付けられる圧電センサである。この実散布量検出センサ４２は、肥料の衝突により生じる圧力を検出することにより、インペラ３６によって実際に散布される肥料の量を反映する出力値を求め、これを表示制御部５８に出力する。

更に、本実施形態のヘリコプター３０において、表示制御部５８は、比較部４３を備える。表示制御部５８は、上記の実散布量（厳密には、これを単位面積当たりの実散布量に換算した値）と、上記の必要散布量Ｔと、を比較部４３により比較して、差が所定値以上である場合に、散布の状態が異常である旨の情報を散布表示部４１に表示するための表示制御信号を生成し、当該散布表示部４１に出力する。

本実施形態において、表示制御部５８は、実散布量検出センサ４２の検出結果と必要散布量Ｔとに応じて、散布表示部４１の表示を「少」、「中」、「多」、及び「異常」の間で切り換える。これによって、作業者等は、ヘリコプター３０の背面側から散布表示部４１の表示を確認することにより、肥料の現在の散布の状態を容易に知ることができる。

次に、上記の必要散布量Ｔと、上記の実散布量と、の比較結果に応じて、散布表示部４１での表示の態様を異ならせるために表示制御部５８が行う制御について、詳細に説明する。図９は、実散布量の検出結果と必要散布量Ｔとに応じて散布表示部４１の表示を切り換えるために比較部４３により行われる処理を示すフローチャートである。

初めに、比較部４３は、上記のステップＳ１０４において取得された必要散布量Ｔを取得する（ステップＳ３０１）。

続いて、比較部４３は、実散布量Ｓを取得して、これを単位面積当たりの実散布量Ｓ１に換算する（ステップＳ３０２）。具体的には、例えば速度情報取得部５３から取得した自機の速度の情報を用いて、単位時間当たりの実散布量Ｓを、単位面積当たりの実散布量Ｓ１に換算する。

続いて、比較部４３は、単位面積当たりの必要散布量Ｔと単位面積当たりの実散布量Ｓ１とを比較して、差が所定値未満であるか否かの判断をする（ステップＳ３０３）。

ステップＳ３０３の判断の結果、必要散布量Ｔと単位面積当たりの実散布量Ｓ１との差が所定値以上である場合、実際に散布されている散布量と、施肥量マップ５から読み取られる必要散布量Ｔとの間に大きな隔たりがあることを意味する。その場合、表示制御部５８は、現在の散布量が異常である旨を知らせるための表示制御信号を生成し、散布表示部４１に出力する（ステップＳ３０４）。具体的には、例えば現在の実散布量Ｓ１が異常でありかつ必要散布量Ｔを上回っている場合には、散布表示部４１のＬＥＤランプのうち「異常」の箇所のランプを赤色かつ点滅する態様で光らせることとすることができる。また、例えば現在の実散布量Ｓ１が異常でありかつ必要散布量Ｔを下回っている場合には、散布表示部４１のＬＥＤランプのうち「異常」の箇所のランプを青色かつ点滅する態様で光らせることとすることができる。

ステップＳ３０３の判断の結果、必要散布量Ｔと単位面積当たりの実散布量Ｓ１との差が所定値未満である場合、実際に散布されている散布量と、施肥量マップ５から読み取られる必要散布量Ｔとの間にそれ程隔たりがないことを意味する。その場合、表示制御部５８は、現在の散布の状態を表す情報として、現在の必要散布量Ｔの程度（多いか少ないか）を表すために、ステップＳ３０５からステップＳ３０９までの処理を行う。なお、ステップＳ３０５からステップＳ３０９までの処理は、上述したステップＳ２０２からステップＳ２０６までの処理と同様であるため、ここでは説明を省略する。

散布表示部４１の「少」、「中」、「多」、及び「異常」の表示のうち該当するランプを光らせた後、表示制御部５８はステップＳ３０１に戻り、上記の処理を反復する。

なお、図９に示した処理を行った結果、現在の散布の状態が異常であったり、又は理想的な量よりも多かったり若しくは少なかったりした場合に、上記のステップＳ１０６と同様の処理を行うことにより散布量を調整するものとしてもよい。

本実施形態では、以上の制御により、散布量が異常である場合（実散布量が目標散布量から大きく離れている場合）には、散布表示部４１のＬＥＤランプを点滅させて目立つ態様で表示する。そのため、作業者は、散布の異常に早期に気付いて、空中散布を取り止めたり、あるいは肥料を貯留タンク３４に補充したりする等の対処をすることができる。

以上に示すように、本実施形態のヘリコプター３０は、実散布量検出センサ４２と、比較部４３と、を備える。実散布量検出センサ４２は、散布部３３から機外に排出される肥料の量に応じた実散布量を出力する。比較部４３は、実散布量検出センサ４２から入力された実散布量と、散布制御部５０により散布量の目標値として計算された目標散布量と、を比較する。散布表示部４１は、比較部４３により得られた比較結果に応じて、散布部３３における散布の状態の異常の有無等の情報を表示する。

これにより、例えば目標散布量と実散布量との間に大きな隔たりがある場合等に、機体３１の周囲にいる作業者等が早期に気付くことができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記の実施形態においては、空中散布装置は、無人ヘリコプター３０の機体３１に散布部３３を搭載して構成されるものとしたが、これに限るものではない。即ち、空中散布装置は、散布部を搭載して飛行できるものであればよく、例えば、マルチコプター１０のような公知の別の飛行体に散布部を搭載することにより構成しても良い。

上記の実施形態の空中散布装置であるヘリコプター３０は、散布対象物として、粒子状の肥料を空中散布するものとしたが、これに限るものではない。例えば、散布対象物として、液体状若しくは粉状の薬剤、作物の種子、又は水等を空中散布するものとしても良い。

散布表示部４１の「少」、「中」、及び「多」等のランプは、単位面積当たりの散布量に代えて、単位時間当たりの散布量を表示するものであっても良い。また、散布表示部４１が、単位面積当たりの散布量と、単位時間当たりの散布量と、の両方を表示可能に構成しても良い。

上記の実施形態においては、散布表示部４１は、赤色、緑糸、黄色、又は青色に光らせることのできる複数のＬＥＤランプであるものとし、光らせるランプを変えることにより単位面積当たりの散布量の違いや異常の有無を表現するものとした。しかしながら、必ずしもこれに限るものではなく、例えばこれに代えて、点滅の間隔を異ならせることにより単位時間当たりの散布量の違いを表現するものとしても良い。また、散布表示部４１を、複数の異なる数字や、複数の異なる図形の形に光らせることのできるＬＥＤランプにより構成し、表示させる数字又は図形を変えることにより、単位面積当たりの散布量の違いや、単位時間当たり散布量の違いや、散布状態の異常の有無を表現するものとしても良い。

上記の実施形態においては、散布表示部４１は機体３１の背面側に配置されるものとしたが、これに限るものではなく、例えばこれに代えて、機体３１の側面側や正面側に配置しても良い。また、機体３１の正面側と背面側の両方に配置して良い。ただし、ヘリコプター３０を遠隔操作する作業者や、作業者に様々な合図を送る共同作業者や、空中散布作業を傍らで見守る散布作業の依頼人等が、容易に表示内容を確認できるような位置に配置することが好ましい。

上記の実施形態においては、散布表示部４１に、散布部３３における現在の散布の状態に関する情報が表示されるものとした。しかしながら、これとあわせて、又はこれに代えて、作業者が操作する送信機６０の表示画面に、散布部３３における現在の散布の状態に関する情報が表示されるものとしても良い。

第３実施形態では、実散布量検出センサ４２は、規制板４５に衝突する肥料の量を検出することができる圧電センサにより構成されている。しかしながら、実散布量検出センサ４２は、圧電センサに限るものではなく、例えば、レーザーセンサ、フォトセンサ、静電容量センサ等の公知の他のセンサにより構成しても良い。その場合、例えば実散布量検出センサ４２を、案内路３５の中途部の、調量シャッター部材４８や開閉シャッター部材４９が配置される位置よりもインペラ３６に近い側に配置しても良い。

上記の実施形態においては、速度情報取得部５３は、機体３１の位置の変化と、機体３１の加速度と、の両方に基づいて、機体３１の移動の速度を取得するものとしたが、必ずしもこれに限るものではなく、例えばこれに代えて、機体３１の位置の変化のみに基づいて機体３１の移動の速度を取得するものとしても良い。

上記の実施形態においては、散布制御部は、必要散布量分布情報と、自機の位置と、自機の飛行速度と、に基づいて、散布を実行若しくは停止し、又は単位時間当たりの散布量を調整するように、散布部を制御するものとした。しかしながら、必要散布量分布情報と、自機の位置と、自機の飛行速度と、に加えて、自機の高度や前後進等の他の情報も考慮に入れて、散布を実行若しくは停止し、又は単位面積当たりの散布量若しくは単位時間当たりの散布量を調整するように、散布部を制御するものとしてもよい。

上記の実施形態では特に触れなかったが、開度検出センサ４７の検出結果が調量制御部５５に入力（フィードバック）される構成とし、入力された検出結果に応じて開閉シャッター部材４９に開信号が更に送信されて開閉シャッター部材４９の開度がフィードバック制御されるものとすることが好ましい。同様に、調量シャッター部材４８の開度もフィードバック制御されるものとすることが好ましい。

第２実施形態において、目標散布量（散布量の制御値）と、開度検出センサ４７の検出結果から推定される散布量と、の間に大きな隔たりがある場合には、散布表示部４１にエラーを示す表示がされるものとしても良い。

目標散布量（散布量の制御値）と、第２実施形態の開度検出センサ４７の検出結果から推定される散布量又は第３実施形態の実散布量検出センサ４２から得られる実散布量と、の間に大きな隔たりがある場合に、調量制御部５５から閉信号を出力して開閉シャッター部材４９を全閉とし、空中散布を自動的に中止することとしても良い。その場合、この空中散布を中止したときの位置情報（具体的には、緯度及び経度）が、適宜の記憶部（例えば、上記のリムーバブル外部メモリ）に記憶されるものとすることが好ましい。この位置情報は、例えばヘリコプター３０の不具合等を修理した後に、圃場１の中途部から空中散布の作業を再開するときの位置の目安に用いることができる。

３０ ヘリコプター（空中散布装置）
３１ 機体
３３ 散布部
４１ 散布表示部
４２ 実散布量検出センサ（実散布量検出部）
４３ 比較部
５０ 散布制御部
５１ 施肥量マップ入力部（必要散布量分布入力部、散布指示手段）
５２ 位置情報取得部
５３ 速度情報取得部
５４ 必要散布量取得部
５５ 調量制御部
５８ 表示制御部
６０ 送信機（無線端末、散布指示手段）

Claims (6)

1. 飛行しながら圃場に散布対象物を散布する空中散布装置であって、
   機体と、
   散布を実行及び停止可能に、並びに単位時間当たりの散布量を変更可能に、散布対象物を散布する散布部と、
   前記散布部における散布の実行及び停止、並びに単位時間当たりの散布量を制御する散布制御部と、
   前記機体の外側に配置され、前記散布部における現在の散布の状態に関する情報を表示する散布表示部と、
   を備えることを特徴とする空中散布装置。
2. 請求項１に記載の空中散布装置であって、
   前記散布表示部は、前記散布部における現在の単位面積当たりの散布量又は単位時間当たりの散布量の少なくとも一方に関する情報を表示することを特徴とする空中散布装置。
3. 請求項１又は２に記載の空中散布装置であって、
   散布に関する指示をする散布指示手段を備え、
   前記散布制御部は、前記散布指示手段からの指示に応じて、前記散布を実行若しくは停止し、又は単位面積当たりの散布量若しくは単位時間当たりの散布量を調整するように、前記散布部を制御することを特徴とする空中散布装置。
4. 請求項３に記載の空中散布装置であって、
   前記散布指示手段は、散布に関する指示を出力可能な無線端末であり、
   前記散布制御部は、前記無線端末からの散布に関する指示を受け付けて、当該指示に応じて、前記散布を実行若しくは停止し、又は単位面積当たりの散布量若しくは単位時間当たりの散布量を調整するように、前記散布部を制御することを特徴とする空中散布装置。
5. 請求項３に記載の空中散布装置であって、
   散布対象の圃場を細分化したエリアごとに前記散布対象物を散布すべき量を定めた必要散布量分布情報を入力可能な必要散布量分布入力部と、
   自機の位置を取得する位置情報取得部と、
   自機の飛行速度を取得する速度情報取得部と、
   を備え、
   前記散布指示手段は、前記必要散布量分布入力部であり、
   前記散布制御部は、前記必要散布量分布情報と、前記自機の位置と、前記自機の飛行速度と、に基づいて、前記散布を実行若しくは停止し、又は単位時間当たりの散布量を調整するように、前記散布部を制御することを特徴とする空中散布装置。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載の空中散布装置であって、
   前記散布部から機外に排出される散布対象物の量に応じた実散布量を出力する実散布量検出部と、
   前記実散布量検出部から入力された前記実散布量と、前記散布制御部により散布量の目標値として計算された目標散布量と、を比較する比較部と、
   を備え、
   前記散布表示部は、前記比較部により得られた比較結果に応じて、前記散布部における散布の状態の異常の有無を表示することを特徴とする空中散布装置。

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