JP2018130064A - マルチコプター搭載粒剤散布装置及び空中粒剤散布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチコプターに散布装置を搭載して粒剤を空中散布するに際して、圃場の外に散布範囲が拡がるのを抑止しながら、良好な作業性を得る。【解決手段】マルチコプターＭの下部に装着したフレームＦに搭載される散布装置１は、粒剤が収容されるとタンク２と、回転駆動されることでタンク２から落下する粒剤を拡散する拡散羽根４と、拡散羽根４を囲い粒剤の拡散方向を制限する散布カバー５とを備え、散布カバー５は、マルチコプターＭの進行方向に対して交差する左右方向に粒剤の散布方向を制限する。【選択図】図１

Description

本発明は、無人マルチコプターに搭載される粒剤散布装置及びこれを用いた空中粒剤散布方法に関するものである。

遠隔操縦される飛行体に散布装置を搭載させて、粒状の薬剤等を空中散布することは、従来から知られている。例えば、遠隔操縦ヘリコプターに施肥タンクを搭載させ、粒状肥料を空中散布する施肥装置において、一方向に回転させる拡散羽根に施肥タンクの粒状肥料を送出させる吐出口を位置調整自在に設けたものや（下記特許文献１参照）、ヘリコプターの機体に着脱自在に搭載される散布装置であって、粒状の散布物を収容するタンクと、回転駆動されるインペラと、インペラの上側を覆うインペラカバーとを備え、タンク内の散布物をインペラの上面に吐出させて散布するもの（下記特許文献２参照）などがある。

また、近年、「ドローン」と呼ばれる安定した自立飛行が可能な無人のマルチコプターが開発されたことで、これを遠隔操縦して薬剤（液剤）を散布することも提案されている（下記特許文献３参照）。

特開平９−２７１２２８号公報 特開２００３−２３９４９号公報 特許第５８９０５６９号公報

粒剤を散布する前述した従来技術では、回転駆動される拡散羽根（インペラ）上に粒剤を吐出させ、拡散羽根の遠心力で粒剤を周囲に拡散させている。このような散布装置をマルチコプターに搭載させる場合、拡散羽根に対してマルチコプターの後進方向又は前進方向を覆うカバーを設けて、マルチコプターの前方又は後方側に粒剤を拡散しながら、マルチコプターを前進又は後進させることが考えられる。

しかしながら、マルチコプターの前方又は後方側に粒剤を散布させる場合、拡散がどの程度までなされているのかを正確に把握することができないため、マルチコプターを圃場の端から端まで移動させて空中散布を行うと、圃場の外に散布範囲が拡がってしまう可能性がある。また、マルチコプターの前方又は後方への散布領域を見込んで、圃場の内側で空中散布を行うと、圃場の端には十分に散布がなされていない箇所が生じてしまうことになる。

マルチコプターで粒剤の空中散布を行う場合には、作業者の安全等を考慮して以下に示すルールが決められている。（１）作業は２名（オペレータとナビゲータ）以上で行うこと、（２）作業者から２０ｍ以内ではマルチコプターを飛行させず、オペレータはマルチコプターの後方に位置すること。（３）圃場が通行量の多い道路に沿っている場合は、道路に沿って枕地散布を行って、圃場内ではできる限り平行散布に努めること（マルチコプターを旋回させず、前進→横移動→後進で散布することを平行散布という）。

上記のルールでは、圃場が通行量の多い道路に沿っていない場合、枕地散布を行うことなく平行散布を行うことが可能であるが、マルチコプターの進行方向の前方に粒剤を拡散する従来技術では、圃場の端部に粒剤を散布する際にはマルチコプターを圃場の外から移動させる必要がある。このため、圃場の外に位置するマルチコプターから更に離れた後方にオペレータが位置することになり、圃場の外に大きな作業領域が必要になる。

そのため、圃場が通行量の多い道路に沿っていない場合であっても、大きな作業領域が確保できない場合には、枕地散布を行わざるを得なくなる。この場合には、作業者の移動量が増え、平行散布のみでの効率的な散布を行うことができない問題が生じる。

本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、本発明は、マルチコプターに散布装置を搭載して粒剤を空中散布するに際して、圃場の外に散布範囲が拡がるのを抑止しながら、良好な作業性を得ること、特に、圃場が通行量の多い道路に沿っていない場合には、枕地散布を行うこと無く平行散布のみを行って、効率的に散布作業を行うことができるようにすること、などを課題としている。

このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。

マルチコプターの下部に装着したフレームに搭載される粒剤散布装置であって、粒剤が収容されるとタンクと、回転駆動されることで前記タンクから落下する粒剤を拡散する拡散羽根と、該拡散羽根を囲い粒剤の拡散方向を制限する散布カバーとを備え、前記散布カバーは、マルチコプターの進行方向に対して交差する左右方向に粒剤の散布方向を制限することを特徴とするマルチコプター搭載粒剤散布装置。

マルチコプターに粒剤散布装置を搭載させ、飛行しながら粒剤散布を行う空中粒剤散布方法であって、マルチコプターの進行方向に対して交差する左右方向に拡散方向を制限することを特徴とする空中粒剤散布方法。

このような特徴を有する本発明によると、マルチコプターの進行方向に対して左右方向に粒剤の拡散方向が制限されるので、拡散幅を作業者が認識しやすくなり、また、拡散幅×マルチコプターの移動範囲が散布された領域になることで、マルチコプターを圃場の中で端から端まで移動させて散布を行うことで、圃場外への散布を効果的に抑止することができる。

そして、圃場が通行量の多い道路に沿っていない場合には、圃場の中で平行散布を行って、枕地散布を省くことができるので、作業者の移動が少ない効率的な作業が可能になる。また、マルチコプターを常に圃場内で移動させることができるので、圃場の外に大きな作業領域が無い場合にも、作業者の立ち位置を散布領域から離して安全に散布作業を行うことができる。

本発明の実施形態に係るマルチコプター搭載粒剤散布装置の全体構成を示した説明図である。 マルチコプター搭載粒剤散布装置の要部を示した説明図である。 マルチコプター搭載粒剤散布装置の散布カバーと拡散羽根を示した背面図である。 マルチコプター搭載粒剤散布装置の散布状況を示した説明図である（（ａ）が平面的な図であり、（ｂ）側面視の図である）。 本発明の実施形態に係るマルチコプター搭載粒剤散布装置を用いた空中粒剤散布方法を示した説明図である。 従来技術の説明図である。 従来技術の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

図１において、マルチコプター搭載粒剤散布装置（以下、散布装置）１は、ドローンなどと呼ばれる遠隔操作で無人飛行可能なマルチコプターＭの下部に、フレームＦを介して搭載される。フレームＦは上部がマルチコプターＭの下面に接続され、下部には接地用の補助フレームＦ１が必要に応じて取り付けられる。

散布装置１は、図１及び図２に示すように、タンク２と、装置本体３と、拡散羽根４と、散布カバー５を備えている。タンク２は、薬剤や肥料など、圃場等に散布する粒剤を貯留する容器であり、上部には投入口２Ａが設けられ、下部の開口２Ｂには落下管６などが接続されている。そして、落下管６の粒剤落下口６Ａが、拡散羽根４の上に配置されている。

装置本体３には、図示省略した駆動装置で開閉駆動する開度調整シャッター７や、拡散羽根駆動モータ８などが設けられる。開度調整シャッター７は、落下管６の落下流路に進入して、落下流路の開度を調整することで、落下する粒剤の流量を調整するものあり、図示省略した駆動装置で遠隔操作可能になっている。拡散羽根駆動モータ８は、回転軸（出力軸）８Ａに拡散羽根４を装着することで、拡散羽根４を回転駆動する。拡散羽根駆動モータ８も遠隔操作で駆動のオン・オフや回転数が制御できるようになっている。なお、拡散羽根駆動モータ８は、開度調整シャッター７の開閉に連動して作動するようにしてもよい。

拡散羽根４は、粒剤散布に一般に用いられるもので、図２及び図３に示すように、円盤体４Ａと円盤体４Ａの上面に設けた羽根４Ｂとを備えている。回転する円盤体４Ａ上に落下した粒剤は、円盤体４Ａの回転中心から放射状に設けられた複数の羽根４Ｂによって周囲に拡散される。

散布カバー５は、拡散羽根４を囲い粒剤の拡散方向を制限する。具体的には、散布カバー５は、図２及び図３に示すように、一対の拡散制限枠５０が、拡散羽根４を挟んでマルチコプターＭの進行方向ｍに対して交差する左右方向に直線的に延設されている。また、散布カバー５は、拡散制限枠５０内に、粒剤の拡散方向を左右方向に案内する案内部材５１を備えている。

案内部材５１は、拡散羽根４の左右両側に、拡散制限枠５０に沿って延設されている。図示の例では、案内部材５１は、２つのガイド面５１Ａ，５１Ｂを有しており、一方のガイド面５１Ａは、拡散制限枠５０と略平行であり、もう一方のガイド面５１Ｂは、拡散制限枠５０に対して所定の角度が設定されている。

また、散布カバー５における拡散制限枠５０の間には、拡散羽根４の外周の一部に対向して、湾曲案内板５２が設けられている。湾曲案内板５２は、拡散羽根４の回転中心に対する粒剤落下口６Ａの逆側に設けられており、図示の例では、拡散羽根４の回転方向下流端に、内向きの折り返し部５２Ａが設けられている。ここで、粒剤落下口６Ａは、拡散羽根４上であって、拡散羽根４の回転中心に対してマルチコプターＭの進行方向ｍの前方又は後方に配置されている。

このような散布カバー５は、マルチコプターＭの進行方向ｍに対して交差する左右方向に粒剤の散布方向を制限する。図示の例では、拡散制限枠５０と案内部材５１によって、拡散羽根４の左右両側に粒剤の拡散流路が形成される。図３における矢印は拡散される粒剤の流れを示しており、拡散流路の入口５Ａ，５Ｂは、拡散羽根４の回転中心に対して軸対象位置に設けられ、案内部材５１のガイド面５１Ａ，５１Ｂは、拡散流路を拡散制限枠５０に沿った複数の流路に分流している。

このような散布カバーの構造では、回転する拡散羽根４上に粒剤落下口６Ａから粒剤が落下すると、拡散羽根４によって拡散される粒剤の一部は、先ず、拡散羽根４の回転方向直近の入口５Ａに流入し、他の一部は、湾曲案内板５２の内側を経由して反対側の入口５Ｂに流入する。この際、湾曲案内板５２の端部に形成されている折り返し部５２Ａによって、一部の拡散が制限されて拡散羽根４の直下に粒剤が落下する。このような散布カバー５の構造は、一例であるが、マルチコプターＭの進行方向ｍに対して交差する左右方向に粒剤の散布方向を制限し、更に、粒剤の散布分布を均一にする上で有効である。

図４は、マルチコプターＭに散布装置１を搭載して、粒剤を散布する状況を示している。平面的にみると、図４（ａ）に示すように、散布方向がマルチコプターＭの進行方向に対して交差する左右方向に制限された状態で幅広く散布されており、側方からみると、図４（ｂ）に示すように、進行方向に沿った散布幅Ｐは狭い幅になっている。

散布装置１によって粒剤の空中散布を行うと、飛行しているマルチコプターＭの直下に狭い散布幅Ｐで粒剤が散布されるので、作業者は粒剤が何処に散布されているかを認識しやすい。また、左右に延びる散布領域を圃場の一辺に沿わせることで、圃場の外に散布される粒剤の量を減らすことができると共に、圃場の端部においても確実に粒剤の散布を行うことができる。

図５は、矩形の圃場Ｇに対して、圃場Ｇが通行量の多い道路に沿っていないことを前提として、散布装置１をマルチコプターＭに搭載して粒剤の空中散布を行う作業工程の一例を示している。図示のように、圃場Ｇが通行量の多い道路に沿っていない場合には、平行散布のみで圃場Ｇ全体に効率的な散布作業を行うことができる。すなわち、圃場Ｇの端から散布を開始して、圃場Ｇの長手方向に沿って平行にマルチコプターＭを進行させることで、圃場外に粒剤を飛散させることを抑止して、圃場内に均一に粒剤を散布することが可能になる。

図５には、散布作業時の作業者ＯＰの位置とナビゲータＮＢの位置を示している。作業者ＯＰは、最もマルチコプターＭが近づく位置から２０ｍ離れて、矩形の圃場Ｇの短辺に沿って移動しながら作業を行い、ナビゲータＮＢは、圃場Ｇの長辺の端付近に位置して、マルチコプターＭが圃場Ｇの端付近に到達したことを作業者ＯＰに伝える。この際、ナビゲータＮＢの移動は無く、作業者ＯＰの移動は、圃場Ｇの短辺方向の移動のみになるので、作業者ＯＰとナビゲータＮＢの移動を最小限に抑えて効率的な作業が可能になる。

また、圃場Ｇの端から圃場Ｇ内で散布作業を開始できることで、圃場の外に大きな作業領域が無い場合にも、作業者ＯＰの立ち位置を散布領域から２０ｍ離して安全に散布作業を行うことができる。

これに対して、図６及び図７は、マルチコプターＭの前方に向けて粒剤を散布する従来技術の散布作業を示している。これによると、平行散布のみで圃場Ｇ内に粒剤を散布しようとすると、図６に示すように、マルチコプターＭを圃場Ｇの外から進行させる必要がある。このため、安全性を考慮して２０ｍ以上離れた位置にオペレータＯＰを立たせるためには、圃場Ｇの外の道路に広い作業領域が必要になる。

このため、圃場Ｇが通行量の多い道路に沿っていない場合であっても、広い作業領域が確保できない場合には、図７に示すように、枕地散布を行わざるを得なくなる。図７には、この際の作業者ＯＰの位置とナビゲータＮＢの位置を示している。

この場合、作業者ＯＰは、枕地散布を行う際には、その後方に位置することが必要になり、枕地散布を終えて、圃場Ｇの長辺に沿って平行散布を行う際には、その後方に移動することが必要になる。また、ナビゲータＮＢは、枕地散布を行っているときには、圃場Ｇの短辺の端付近に位置して、マルチコプターＭが圃場Ｇの短辺の端付近に到達するのを作業者ＯＰに伝える必要があり、その後平行散布を行う際には、圃場Ｇの長辺の端付近に移動して、マルチコプターＭが圃場Ｇの長辺の端付近に到達するのを作業者ＯＰに伝える必要がある。このため、作業者ＯＰとナビゲータＮＢは共に大きな移動が必要になり、平行散布のみの場合と比較すると、効率的な散布を行うことができない。

このように、本発明の実施形態に係る散布方法のように、マルチコプターＭの進行方向に対して交差する左右方向に粒剤の散布方向を制限することで、従来の前方に向けて粒剤を散布する方法と比較して、圃場外に大きな作業領域が無い場合に、効率的に散布作業を行うことができると共に、圃場の外へ散布領域が拡がるのを抑止した精度の高い散布作業が可能になる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：マルチコプター搭載粒剤散布装置（散布装置），
２：タンク，２Ａ：投入口，２Ｂ：開口，
３：装置本体，４：拡散羽根，４Ａ：円盤体，４Ｂ：羽根，
５：散布カバー，
６：落下管，６Ａ：粒剤落下口，
７：開度調整シャッター，８：拡散羽根駆動モータ，８Ａ：回転軸，
５０：拡散制限枠，５１：案内部材，５１Ａ，５１Ｂ：ガイド面，
５２：湾曲案内板，５２Ａ：折り返し部，Ｍ：マルチコプター，
ＯＰ：作業者，ＮＢ：ナビゲータ

Claims (9)

1. マルチコプターの下部に装着したフレームに搭載される粒剤散布装置であって、
   粒剤が収容されるとタンクと、
   回転駆動されることで前記タンクから落下する粒剤を拡散する拡散羽根と、
   該拡散羽根を囲い粒剤の拡散方向を制限する散布カバーとを備え、
   前記散布カバーは、マルチコプターの進行方向に対して交差する左右方向に粒剤の散布方向を制限することを特徴とするマルチコプター搭載粒剤散布装置。
2. 前記散布カバーは、
   前記拡散羽根を挟んでマルチコプターの進行方向に対して交差する左右方向に直線的に延設される一対の拡散制限枠を備えると共に、前記拡散制限枠内に、粒剤の拡散方向を前記左右方向に案内する案内部材を備えることを特徴とする請求項１記載のマルチコプター搭載粒剤散布装置。
3. 前記案内部材は、前記拡散羽根の左右両側に前記拡散制限枠に沿って延設されることを特徴とする請求項２に記載されたマルチコプター搭載粒剤散布装置。
4. 前記拡散制限枠と前記案内部材によって、前記拡散羽根の左右両側に粒剤の拡散流路が形成され、前記拡散流路の入口は、前記拡散羽根の回転中心に対して軸対象位置に設けられることを特徴とする請求項３記載されたマルチコプター搭載粒剤散布装置。
5. 前記案内部材は、前記拡散流路を前記拡散制限枠に沿った複数の流路に分流していることを特徴とする請求項４に記載されたマルチコプター搭載粒剤散布装置。
6. 前記拡散羽根上であって、前記拡散羽根の回転中心に対してマルチコプターの進行方向前方又は後方に粒剤落下口が設けられ、
   前記拡散羽根の回転中心に対する前記粒剤落下口の逆側には、前記拡散羽根の外周の一部に対向して湾曲案内板が設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載されたマルチコプター搭載粒剤散布装置。
7. 前記湾曲案内板の前記拡散羽根の回転方向下流端に、内向きの折り返し部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載されたマルチコプター搭載粒剤散布装置。
8. マルチコプターに粒剤散布装置を搭載させ、飛行しながら粒剤散布を行う空中粒剤散布方法であって、
   マルチコプターの進行方向に対して交差する左右方向に拡散方向を制限することを特徴とする空中粒剤散布方法。
9. 圃場の長辺に沿ってマルチコプターを前進及び／又は後進させながら散布を行う平行散布を行うことを特徴とする請求項８記載の空中粒剤散布方法。

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