JP2020117203A - ドローンの重量測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、ドローンに搭載されたタンクの重量を測定することで、液剤農薬散布中のタンク内の液剤残量を予測するドローンの重量測定装置を提供する。【解決手段】本発明のドローンの重量測定装置は、機体４の中心部と付属タンク７を接続している両者間に重量測定装置、例えばロードセル１１を設置し、該ロードセル１１を使用することで空のタンクの重量との重量差を測定することができ、農薬散布中の前記付属タンク７の残量を検出することができて、残りの散布時間も正確に予測することができる。また、前記付属タンク７の単位時間当たりの重量変化量を測定することが可能であるため、ノズル９から散布される重量を、流量計を用いずに検出することが可能となる。【選択図】図３
Description
本発明は、ドローンに付属するタンクの正味重量を測定し、残量時間を予測することができるドローンの重量測定装置に関する。
従来、農薬の散布には無人ヘリコプターが利用されていた。このような無人ヘリコプターの農薬散布装置には、液体状の薬剤を貯留するタンクと、該タンクからの薬剤を圧送するポンプと、該ポンプからの薬剤を散布するノズルと、から構成されている（特許文献１，２を参照）。
最近では、無人ヘリコプターに代わってドローンが利用されている。
最近では、無人ヘリコプターに代わってドローンが利用されている。
ドローンは、ジャイロセンサーや加速度センサーによって機体の状態を検知して制御するフライトコントローラが機体の中央に配置されている。
フライトコントローラは、複数のアーム端部にプロペラを配置した複数のモーターに回転数を制御する信号を送っている。
さらに機体の中央部にバッテリーを配置して、その下部に液剤農薬タンクが配置されている。
タンク下部にはポンプが配置されており、アーム端部のモーターの下に配置されたノズルに液剤農薬を送っている。
フライトコントローラは、複数のアーム端部にプロペラを配置した複数のモーターに回転数を制御する信号を送っている。
さらに機体の中央部にバッテリーを配置して、その下部に液剤農薬タンクが配置されている。
タンク下部にはポンプが配置されており、アーム端部のモーターの下に配置されたノズルに液剤農薬を送っている。
このようなドローン構造の場合、流量計を搭載すれば散布している液剤農薬の流量を測定することは可能だが、初めにタンクに投入された液量を測定していないため、液剤農薬散布中のタンク内の液剤残量を予測することはできない。
そこで、ドローンに付属されたタンクの正味重量を測定することで、タンク内の液剤残量を予測することに着想した。
そこで、ドローンに付属されたタンクの正味重量を測定することで、タンク内の液剤残量を予測することに着想した。
本発明は、ドローンに付属されたタンクの重量を測定することで、タンク内の正味重量を測定し、残量時間を予測するドローンの重量測定装置を提供することを目的とする。
本発明のドローンの重量測定装置は、複数のアームの端部にプロペラを設置したモーターを設け、ジャイロセンサーや加速度センサーによって機体の状態を検知して前記モーターを制御するフライトコントローラが機体に配置されているドローンにおいて、前記機体とタンクを接続している両者間に重量測定装置を設置し、該重量測定装置を使用することで前記タンクの正味重量を測定することができ、残量時間を予測する。
本発明のドローンの重量測定方法は、機体と付属タンクを連結している重量測定装置からの測定データをデータロガーに取り込むデータ収集過程と、解析装置により解析して単位時間当たりの流量を検知する流量検知過程と、流量制御装置により流量をコントロールする流量制御過程と、からなる。
本発明のドローンの重量測定方法は、機体と付属タンクを連結している重量測定装置からの測定データをデータロガーに取り込むデータ収集過程と、解析装置により解析して単位時間当たりの流量を検知する流量検知過程と、流量制御装置により流量をコントロールする流量制御過程と、からなる。
本発明のドローンの重量測定装置は、重量測定装置を使用することで空のタンクの重量との重量差を測定することができ、前記タンクの残量を検出することができて、残量時間も正確に予測することができる。
前記重量測定装置により、タンクの単位時間当たりの重量変化量を測定することが可能であるため、流量計を用いずに流量を検出することが可能となる。
前記重量測定装置により、タンクの単位時間当たりの重量変化量を測定することが可能であるため、流量計を用いずに流量を検出することが可能となる。
ドローンの農薬散布装置の実施例を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図１の平面図、図２の正面図に示すように、ドローンは、複数、例えば４本のアーム１の端部にプロペラ２を設置したモーター３を設け、ジャイロセンサーや加速度センサーによって機体４の状態を検知して前記モーター３を制御するフライトコントローラ５が機体の中央に配置されている。
前記フライトコントローラ５は、複数、例えば４個のモーター３に回転数を制御する信号を送っている。
前記機体４の中央部にバッテリー６を配置して、その下部に液剤（農薬）タンク７が配置される。
さらに、前記液剤（農薬）タンク７の下部には、ポンプ８が配置されており、前記アーム１の端部のモーター３の下に配置されたノズル９に液剤（農薬）１０を圧送している。
図１の平面図、図２の正面図に示すように、ドローンは、複数、例えば４本のアーム１の端部にプロペラ２を設置したモーター３を設け、ジャイロセンサーや加速度センサーによって機体４の状態を検知して前記モーター３を制御するフライトコントローラ５が機体の中央に配置されている。
前記フライトコントローラ５は、複数、例えば４個のモーター３に回転数を制御する信号を送っている。
前記機体４の中央部にバッテリー６を配置して、その下部に液剤（農薬）タンク７が配置される。
さらに、前記液剤（農薬）タンク７の下部には、ポンプ８が配置されており、前記アーム１の端部のモーター３の下に配置されたノズル９に液剤（農薬）１０を圧送している。
本発明のドローンの重量測定装置の実施例１を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図３の正面図に示すように、前記機体４の中心部と付属タンク７を接続している両者間に重量測定装置、例えばロードセル１１を設置し、該ロードセル１１を使用することで空のタンクの重量との重量差、即ち正味重量を測定することができ、農薬散布中の前記付属タンク７の残量を検出することができて、残りの散布時間も正確に予測することができる。
また、前記付属タンク７の単位時間当たりの重量変化量を測定することが可能であるため、前記ノズル９から散布される重量を、流量計を用いずに検出することが可能となる。
図３の正面図に示すように、前記機体４の中心部と付属タンク７を接続している両者間に重量測定装置、例えばロードセル１１を設置し、該ロードセル１１を使用することで空のタンクの重量との重量差、即ち正味重量を測定することができ、農薬散布中の前記付属タンク７の残量を検出することができて、残りの散布時間も正確に予測することができる。
また、前記付属タンク７の単位時間当たりの重量変化量を測定することが可能であるため、前記ノズル９から散布される重量を、流量計を用いずに検出することが可能となる。
本発明のドローンの重量測定装置の実施例２を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図４の正面図に示すように、前記重量測定装置、例えばロードセル１１を前記機体４に設置する以外にも、着陸用のスキッド１２に取付部材１３を介して配置することも可能である。
図４の正面図に示すように、前記重量測定装置、例えばロードセル１１を前記機体４に設置する以外にも、着陸用のスキッド１２に取付部材１３を介して配置することも可能である。
本発明のドローンの重量測定装置の実施例３を添付図面に基づいて、以下に説明する。
また、図５の正面図に示すように、肥料のような固体粒剤を散布する粒剤散布装置１４を付属タンク７に搭載することもできる。
このような粒剤の場合においても、同様な構造で重量を測定することが可能であり、重量測定装置の図示は省略している。
さらに、液剤散布装置と粒剤散布装置のタンクを交換して汎用するような一体のドローンでの場合においても用いることができる。
また、図５の正面図に示すように、肥料のような固体粒剤を散布する粒剤散布装置１４を付属タンク７に搭載することもできる。
このような粒剤の場合においても、同様な構造で重量を測定することが可能であり、重量測定装置の図示は省略している。
さらに、液剤散布装置と粒剤散布装置のタンクを交換して汎用するような一体のドローンでの場合においても用いることができる。
本発明のドローンの重量測定装置の実施例４を添付図面に基づいて、以下に説明する。
例えば、ガソリンを燃料としてエンジンで発電させて飛行するようなドローンにおいて、ガソリンの残量を測定する。
図６の正面図に示すように、機体４の下部にガソリンタンク１５を配置し、前記機体４とガソリンタンク１５との両者間にロードセル１１を設置し、燃料パイプ１６を介して機体４の上部に設けた発電用エンジン１７に燃料を供給する。
これにより前記発電用エンジン１７により発電した電気をモーター３に送電することができる。
このように農業用としてだけでなく重量変化があって、その変化量を測定するメリットがあるドローンに活用可能である。
また、ドローンの機体下部に重量測定対象物を配置しているが、機体上部に重量測定対象物を配置してロードセル(圧縮)で重量を測定することも実現可能である。
例えば、ガソリンを燃料としてエンジンで発電させて飛行するようなドローンにおいて、ガソリンの残量を測定する。
図６の正面図に示すように、機体４の下部にガソリンタンク１５を配置し、前記機体４とガソリンタンク１５との両者間にロードセル１１を設置し、燃料パイプ１６を介して機体４の上部に設けた発電用エンジン１７に燃料を供給する。
これにより前記発電用エンジン１７により発電した電気をモーター３に送電することができる。
このように農業用としてだけでなく重量変化があって、その変化量を測定するメリットがあるドローンに活用可能である。
また、ドローンの機体下部に重量測定対象物を配置しているが、機体上部に重量測定対象物を配置してロードセル(圧縮)で重量を測定することも実現可能である。
次に、本発明のドローンの重量測定装置の操作動作を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図７のフロー図に示すように、機体の中心部と前記付属タンクを連結している重量測定装置からの測定データをデータロガーに取り込み、解析装置により解析して単位時間当たりの流量を検知して、流量制御装置により散布装置の流量をコントロールする。
図７のフロー図に示すように、機体の中心部と前記付属タンクを連結している重量測定装置からの測定データをデータロガーに取り込み、解析装置により解析して単位時間当たりの流量を検知して、流量制御装置により散布装置の流量をコントロールする。
このように、重量測定装置の単位時間当たりの変化量を測定することで、液剤散布装置や粒剤散布装置の流量を測定することも可能であり、制御装置でその流量を常に適切な値に制御することも可能となる。
本発明の重量測定方法とは別の重量検出方法として、以下の検知方法も考えられる。
タンク内に液剤がある場合、機体の重量が重く、機体を空中でホバリングさせるためにはモーターの回転数が大きくなければならない。
よって、図８のグラフ図に示すように、モーター回転数を測定することでもタンク内の重量を予測することができる。
また、フライトコントローラから各モーターへ送られる制御信号を読み取ることでも、タンク内の残量を予測することができる。
また、タンクを搭載した場所や、アームに係る負荷の各部のひずみを測定することでタンク内の重量を予測することも可能である。
タンク内に液剤がある場合、機体の重量が重く、機体を空中でホバリングさせるためにはモーターの回転数が大きくなければならない。
よって、図８のグラフ図に示すように、モーター回転数を測定することでもタンク内の重量を予測することができる。
また、フライトコントローラから各モーターへ送られる制御信号を読み取ることでも、タンク内の残量を予測することができる。
また、タンクを搭載した場所や、アームに係る負荷の各部のひずみを測定することでタンク内の重量を予測することも可能である。
１ アーム
２ プロペラ
３ モーター
４ 機体
５ フライトコントローラ
６ バッテリー
７ 付属タンク
８ ポンプ
９ ノズル
１０ 液剤（農薬）
１１ ロードセル
１２ スキッド
１３ 取付部材
１４ 粒剤散布装置
１５ ガソリンタンク
１６ 燃料パイプ
１７ 発電用エンジン
２ プロペラ
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４ 機体
５ フライトコントローラ
６ バッテリー
７ 付属タンク
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９ ノズル
１０ 液剤（農薬）
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１２ スキッド
１３ 取付部材
１４ 粒剤散布装置
１５ ガソリンタンク
１６ 燃料パイプ
１７ 発電用エンジン
Claims (5)
- 複数のアームの端部にプロペラを設置したモーターを設け、ジャイロセンサーや加速度センサーによって機体の状態を検知して前記モーターを制御するフライトコントローラが機体に配置されているドローンにおいて、前記機体と付属タンクを接続している両者間に重量測定装置を設置し、該重量測定装置を使用することで前記タンクの正味重量を測定することができ、残量時間を予測することができることを特徴とするドローンの重量測定装置。
- 前記重量測定装置を着陸用のスキッドに取付部材を介して配置することを特徴とする請求項１記載のドローンの重量測定装置。
- 前記付属タンクからポンプを介してモーター下部のノズルに液剤を圧送することを特徴とする請求項１記載のドローンの重量測定方法。
- 前記付属タンクから燃料パイプを介して機体の上部に設けた発電用エンジンに燃料を供給することを特徴とする請求項１記載のドローンの重量測定装置。
- 機体と付属タンクを連結している重量測定装置からの測定データをデータロガーに取り込むデータ収集過程と、解析装置により解析して単位時間当たりの流量を検知する流量検知過程と、流量制御装置により流量をコントロールする流量制御過程と、からなることを特徴とするドローンの重量測定方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019009116 | 2019-01-23 | ||
| JP2019009116 | 2019-01-23 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020117203A true JP2020117203A (ja) | 2020-08-06 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019031345A Pending JP2020117203A (ja) | 2019-01-23 | 2019-02-25 | ドローンの重量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2020117203A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022095225A1 (zh) * | 2020-11-09 | 2022-05-12 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 多旋翼无人飞行器的机架及农业植保无人机 |
| CN114674405A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-06-28 | 广州极飞科技股份有限公司 | 重力测量方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质 |
| CN115014489A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-09-06 | 杭州沛澜航空科技有限公司 | 无人直升机飞行重量测量方法及装置 |
| WO2022210691A1 (ja) | 2021-04-02 | 2022-10-06 | 株式会社石川エナジーリサーチ | 飛行装置 |
| WO2023077949A1 (zh) * | 2021-11-03 | 2023-05-11 | 安徽科技学院 | 一种基于无人机遥感的冬小麦追肥装置 |
| WO2024053327A1 (ja) * | 2022-09-08 | 2024-03-14 | 株式会社石川エナジーリサーチ | 飛行装置およびその制御方法 |
-
2019
- 2019-02-25 JP JP2019031345A patent/JP2020117203A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022095225A1 (zh) * | 2020-11-09 | 2022-05-12 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 多旋翼无人飞行器的机架及农业植保无人机 |
| WO2022210691A1 (ja) | 2021-04-02 | 2022-10-06 | 株式会社石川エナジーリサーチ | 飛行装置 |
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| CN114674405A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-06-28 | 广州极飞科技股份有限公司 | 重力测量方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质 |
| CN114674405B (zh) * | 2022-03-21 | 2024-03-01 | 广州极飞科技股份有限公司 | 重力测量方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质 |
| CN115014489A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-09-06 | 杭州沛澜航空科技有限公司 | 无人直升机飞行重量测量方法及装置 |
| CN115014489B (zh) * | 2022-05-18 | 2024-03-19 | 杭州沛澜航空科技有限公司 | 无人直升机飞行重量测量方法及装置 |
| WO2024053327A1 (ja) * | 2022-09-08 | 2024-03-14 | 株式会社石川エナジーリサーチ | 飛行装置およびその制御方法 |
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