JP2021049875A - Fertilizer or the like spray system, unmanned flight device, fertilizer or the like spraying method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、肥料等散布システム、無人飛行装置、肥料等散布方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a fertilizer spraying system, an unmanned aerial vehicle, a fertilizer spraying method and a program.
従来、小型無人ヘリコプター(ドローンとも呼ばれる)の利用が提案されている。 Conventionally, the use of a small unmanned helicopter (also called a drone) has been proposed.
近年、肥料や農薬など(以下、「肥料等」という。)を散布するために、小型無人ヘリコプターが利用されている。ところで、小型無人ヘリコプターは、空中を飛行するものであるから、肥料等の搭載重量には制限がある。このため、肥料等を有効に活用しなければ、効率的な作業を実施することができない。また、肥料等を散布する領域の外に肥料等が飛散する、いわゆる、「ドリフト」によって、周辺の環境問題や健康問題が生じている。 In recent years, small unmanned helicopters have been used to spray fertilizers, pesticides, etc. (hereinafter referred to as "fertilizers, etc."). By the way, since a small unmanned helicopter flies in the air, there is a limit to the weight of fertilizer and the like. Therefore, efficient work cannot be carried out unless fertilizers and the like are effectively used. In addition, the so-called "drift" in which fertilizer or the like is scattered outside the area where the fertilizer or the like is sprayed causes environmental problems and health problems in the surrounding area.
本発明はかかる問題の解決を試みたものであり、肥料等を散布するときに、肥料等を目的の位置に効果的に散布することができ、かつ、ドリフトの問題を低減することができる肥料等散布システム、無人飛行装置、肥料等散布方法及びプログラムの提供を目的とする。 The present invention has attempted to solve such a problem, and when spraying fertilizer or the like, fertilizer or the like can be effectively sprayed at a target position and the problem of drift can be reduced. The purpose is to provide equal spraying systems, unmanned flight equipment, fertilizer spraying methods and programs.
第一の発明は、複数のプロペラの回転によって推力を得て、所定の吐出方向に肥料または農薬を含む対象物を吐出可能な無人飛行装置を有する肥料等散布システムであって、前記対象物を散布する条件を示す基本情報の入力を受け付ける入力受付手段と、前記基本情報に基づいて、前記対象物を散布する位置である散布位置、前記無人飛行装置の飛行経路、前記散布位置において前記無人飛行装置が旋回しつつ前記対象物を吐出するための旋回速度、及び各前記散布位置における旋回回数を含む散布条件を決定する散布条件決定手段と、を有し、前記無人飛行装置は、前記散布位置において、水平方向及び鉛直方向の位置を維持した状態において、前記旋回速度で旋回しつつ、前記対象物を吐出する吐出制御手段を有する、肥料等散布システムである。 The first invention is a fertilizer or the like spraying system having an unmanned flight device capable of obtaining thrust by rotating a plurality of propellers and discharging an object containing fertilizer or pesticide in a predetermined discharge direction. An input receiving means for receiving input of basic information indicating a spraying condition, a spraying position at which the object is sprayed based on the basic information, a flight path of the unmanned flight device, and the unmanned flight at the spraying position. The unmanned flight device includes a turning speed for discharging the object while the device is turning, and a spraying condition determining means for determining a spraying condition including the number of turns at each spraying position, and the unmanned flight device has the spraying position. A fertilizer or the like spraying system having a discharge control means for discharging an object while turning at the turning speed while maintaining positions in the horizontal direction and the vertical direction.
第一の発明の構成によれば、肥料等散布システムは、基本情報に基づいて、対象物の散布位置、飛行経路、旋回速度及び各散布位置における旋回回数を決定することができる。そして、無人飛行装置は、散布位置において、水平方向及び鉛直方向の位置を維持した状態において、旋回しつつ対象物を所定の吐出方向に吐出することができる。単位面積当たりに必要な対象物の量が多い場合には、旋回速度及び吐出量を一定に維持する信頼性の高い吐出制御を採用しつつ、旋回回数を多くすることによって、散布する対象物の量を増やすことができる。また、無人飛行装置は、対象物を吐出するときに、水平方向及び鉛直方向の位置を維持するから、吐出された対象物は、無人飛行装置の水平方向または鉛直方向の移動速度の影響を受けず、対象物を目的の位置に精度良く散布することができる。これにより、ドリフトの問題を低減することができる。 According to the configuration of the first invention, the fertilizer spraying system can determine the spraying position, the flight path, the turning speed, and the number of turns at each spraying position based on the basic information. Then, the unmanned aerial vehicle can discharge the object in a predetermined discharge direction while turning while maintaining the horizontal and vertical positions at the spraying position. When the amount of the object required per unit area is large, the object to be sprayed is sprayed by increasing the number of turns while adopting highly reliable discharge control that keeps the turning speed and the discharge amount constant. The amount can be increased. In addition, since the unmanned flight device maintains the horizontal and vertical positions when ejecting the object, the ejected object is affected by the horizontal or vertical movement speed of the unmanned flight device. Instead, the object can be sprayed at the desired position with high accuracy. This can reduce the problem of drift.
第二の発明は、第一の発明の構成において、前記基本情報には、前記圃場の構成領域ごとの状態、及び/または、前記圃場の前記構成領域ごとに栽培されている作物の状態を示す状態情報を含み、前記散布条件決定手段は、前記状態情報に基づいて、前記圃場の前記構成領域ごとに、前記散布条件を決定するように構成されている、肥料等散布システムである。 In the second invention, in the configuration of the first invention, the basic information indicates the state of each constituent area of the field and / or the state of the crop cultivated for each constituent area of the field. The spraying condition determining means including the state information is a fertilizer or the like spraying system configured to determine the spraying conditions for each of the constituent areas of the field based on the state information.
圃場において、栄養状態は一様ではない場合があり、作物の生育状況が一様ではない場合がある。そして、栄養状態や生育状況が良好な領域と不良な領域とでは、必用な肥料等の量が異なる。この点、第二の発明の構成によれば、圃場の構成領域ごとに、適切な散布条件によって、対象物を散布することができる。 In the field, nutritional status may not be uniform, and crop growth may not be uniform. The amount of fertilizer required differs between the area where the nutritional status and the growth condition are good and the area where the growth condition is poor. In this regard, according to the configuration of the second invention, the object can be sprayed under appropriate spraying conditions for each constituent area of the field.
第三の発明は、第一の発明または第二の発明の構成において、前記散布条件決定手段は、一つの前記散布位置において、前記旋回速度を切り替えて吐出を行う旋回速度切り替えモードを有する、肥料等散布システムである。 A third invention is a fertilizer according to the first invention or the second invention, wherein the spraying condition determining means has a swirling speed switching mode in which the swirling speed is switched and discharged at one of the spraying positions. It is an equal spraying system.
第三の発明の構成によれば、一つの散布位置において、例えば、相対的に遅い旋回速度で無人飛行装置から近い位置に対象物を散布し、相対的に速い旋回速度で無人飛行装置から遠い位置において対象物を散布することができる。すなわち、無人飛行装置が水平方向または鉛直方向へ移動することなく、旋回速度を変更することによって、無人飛行装置を基準とする任意の距離に対象物を散布することができる。 According to the configuration of the third invention, in one spraying position, for example, the object is sprayed at a position close to the unmanned aerial vehicle at a relatively slow turning speed, and is far from the unmanned aerial vehicle at a relatively fast turning speed. The object can be sprayed at the position. That is, the object can be sprayed at an arbitrary distance with respect to the unmanned aerial vehicle by changing the turning speed without the unmanned aerial vehicle moving in the horizontal direction or the vertical direction.
第四の発明は、第一の発明乃至第三の発明のいずれかの構成において、前記散布条件決定手段は、前記圃場の形状に応じて、前記圃場の長さ方向を示す軸線に対する飛行角度を決定するように構成されている、
肥料等散布システムである。
In the fourth invention, in any of the configurations of the first invention to the third invention, the spraying condition determining means determines a flight angle with respect to an axis indicating the length direction of the field according to the shape of the field. Configured to determine,
It is a fertilizer spraying system.
第五の発明は、複数のプロペラの回転によって推力を得て、所定の吐出方向に肥料または農薬を含む対象物を吐出可能な無人飛行装置であって、前記対象物を散布する条件を示す情報を含む基本情報に基づいて決定された、前記対象物を散布する位置である散布位置、前記飛行装置が飛行する飛行経路、前記散布位置において旋回しつつ前記対象物を吐出するための旋回速度、及び各前記散布位置における旋回回数を含む散布条件を記憶する散布条件記憶手段と、前記散布位置において、水平方向及び鉛直方向の位置を維持した状態において、前記旋回速度で旋回しつつ、前記対象物を吐出するための吐出制御手段と、を有する無人飛行装置である。 The fifth invention is an unmanned flight apparatus capable of obtaining thrust by rotating a plurality of propellers and discharging an object containing fertilizer or pesticide in a predetermined discharge direction, and information indicating conditions for spraying the object. The spraying position, which is the position where the object is sprayed, the flight path through which the flight device flies, and the turning speed for discharging the object while turning at the spraying position, which are determined based on the basic information including. And the spraying condition storage means for storing the spraying conditions including the number of turns at each of the spraying positions, and the object while turning at the turning speed while maintaining the horizontal and vertical positions at the spraying position. It is an unmanned flight device having a discharge control means for discharging.
第六の発明は、複数のプロペラの回転によって推力を得て、所定の吐出方向に肥料または農薬を含む対象物を吐出可能な無人飛行装置によって前記対象物を散布する肥料等散布方法であって、前記対象物を散布する条件を示す情報含む基本情報の入力を受け付ける入力受付ステップと、前記基本情報に基づいて、前記対象物を散布する位置である散布位置、前記無人飛行装置が飛行する飛行経路、及び、前記無人飛行装置が前記散布位置において旋回しつつ前記対象物を吐出するための旋回速度、及び各前記散布位置における旋回回数を含む散布条件を決定する散布条件決定ステップと、前記散布条件に基づいて、前記無人飛行装置を飛行させ、前記対象物の散布を実施する散布実施ステップと、を有する肥料等散布方法である。 The sixth invention is a method for spraying fertilizer or the like by obtaining thrust by rotating a plurality of propellers and spraying the target object by an unmanned flight device capable of discharging the target object containing fertilizer or pesticide in a predetermined discharge direction. , An input reception step that accepts input of basic information including information indicating conditions for spraying the object, a spraying position that is a position to spray the object based on the basic information, and a flight in which the unmanned flight device flies. A spraying condition determination step for determining a path, a turning speed for discharging the object while the unmanned flight device is turning at the spraying position, and a spraying condition including the number of turns at each spraying position, and the spraying. It is a method of spraying fertilizer or the like, which comprises a spraying implementation step of flying the unmanned flight device and spraying the object based on the conditions.
第七の発明は、複数のプロペラの回転によって推力を得て、所定の吐出方向に肥料または農薬を含む対象物を吐出可能な無人飛行装置を有する肥料等散布システムを制御するコンピュータを、前記対象物を散布する条件を示す基本情報の入力を受け付ける入力受付手段、及び、前記基本情報に基づいて、前記対象物を散布する位置である散布位置、前記無人飛行装置の飛行経路、前記散布位置において前記無人飛行装置が旋回しつつ前記対象物を吐出するための旋回速度、及び各前記散布位置における旋回回数を含む散布条件を決定する散布条件決定手段、として機能させるためのプログラムである。 The seventh invention relates to a computer for controlling a fertilizer spraying system having an unmanned flight device capable of obtaining thrust by rotating a plurality of propellers and discharging an object containing fertilizer or pesticide in a predetermined discharge direction. An input receiving means for receiving input of basic information indicating a condition for spraying an object, a spraying position at which the object is sprayed based on the basic information, a flight path of the unmanned flight device, and a spraying position. This is a program for functioning as a spraying condition determining means for determining a spraying condition including a turning speed for discharging the object while turning the unmanned flight apparatus and the number of turns at each of the spraying positions.
以上のように、本発明によれば、肥料等を散布するときに、肥料等を目的の位置に効果的に散布することができ、かつ、ドリフトの問題を低減することができる。 As described above, according to the present invention, when fertilizer or the like is sprayed, the fertilizer or the like can be effectively sprayed at a target position, and the problem of drift can be reduced.
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、当業者が適宜実施できる構成については説明を省略し、本発明の基本的な構成についてのみ説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The description of the configuration that can be appropriately implemented by those skilled in the art will be omitted, and only the basic configuration of the present invention will be described.
<第一の実施形態>
図1の肥料等散布システム100(以下、「システム100」という。)は、無人飛行装置1(以下、「無人機1」という。)とコンピュータ80を有する。無人機1は、いわゆる、ドローン、あるいは、マルチコプターであり、複数の回転翼を有する。無人機1は、複数のプロペラの回転によって推力を得る。具体的には、無人機1のプロペラの数は6である。無人機1は、所定の吐出方向に肥料または農薬等を吐出可能に構成されている。本実施形態において、所定の吐出方向は機首方向である。機首方向は、無人機1においてカメラ16(図2参照)が位置する方向である。本明細書において、肥料または農薬等を総称して「対象物」という。対象物は、肥料及び農薬に限らず、圃場の地質改良剤等、圃場に散布する物質をすべて含む。システム100は肥料等散布システムの一例であり、無人機1は無人飛行装置の一例である。コンピュータ80は管理装置の一例である。本実施形態においては、無人機1は、粒状の肥料を吐出するものとして、以下、説明する。
<First Embodiment>
The fertilizer spraying system 100 (hereinafter referred to as “
無人機1は、地上に設置されるコンピュータ80からの信号を受信して、飛行を開始する。
The unmanned
無人機1は、航法衛星システムを構成する航法衛星から送信される測位用電波を受信して、現在位置を測位することができる。後方衛星システムは、例えば、GPS(Global Positioning System)である。
無人機1は、例えば、航法衛星202A乃至202Dから送信される測位用電波を受信して、現在位置を測位しつつ、飛行することができる。
The unmanned
The unmanned
無人機1は、圃場AG1の上空を飛行する。飛行高度は、例えば、2.5メートル(meter)である。飛行経路は、例えば、経路R1乃至R13である。無人機1は、位置P1乃至P14において、水平方向及び鉛直方向の位置を維持し、旋回しつつ、肥料を吐出するように構成されている。位置P1等は散布位置の一例であり、経路R1等は飛行経路の一例である。
The
図2に示すように、無人機1は、筐体2を有する。筐体2には、丸棒状のアーム8が接続されている。各アーム8のモーター固定部8aにはモーター10が接続されている。各モーター10には、プロペラ12が接続されている。各モーター10は、筐体2内のコンピュータによってそれぞれ独立して制御され、無人機1を水平方向及び鉛直方向の移動や方向転換、空中での停止(ホバリング)、及び、水平方向及び鉛直方向の位置を維持した状態における旋回を自在に行うほか、姿勢制御を行うことができるようになっている。
As shown in FIG. 2, the unmanned
アーム8には脚14が接続されている。筐体2には、キャノピー4が配置され筐体2に配置されているコンピュータ等の構成を保護している。筐体2には、カメラ16が配置され、キャノピー4から露出し、外部の画像を取得することができるように構成されている。
A
筐体2には、無人機1の各部を制御するコンピュータ、無線通信装置、GPS(Global Positioning System)等の航法衛星システムを利用した測位装置、自律飛行制御装置、バッテリー等が配置されている。自律飛行制御装置は、加速度センサー及びジャイロセンサー等の慣性センサー、磁気センサー、気圧センサー、温度センサーを含む。
A computer for controlling each part of the
筐体2の下部には、吐出装置20が接続されている。吐出装置20は、肥料を格納する容器部40、肥料の吐出のための構成である吐出部30を有する。吐出部30の前方は開口している。また、図3に示すように、吐出装置20は、容器部40と吐出部30を連絡する連絡部36を有する。連絡部36は傾斜板部38を有し、上方は開口している。
A
図3に示すように、容器部40の内側の底面40aは、開閉部40bに向かって下方に傾斜する傾斜面として構成されている。開閉部40bが開状態になることによって、容器部40と吐出部30は連通する。
As shown in FIG. 3, the
図3に示すように、吐出部30には、送出部32が配置されている。送出部32は、モーター(図示せず)に接続された回転板を主な構成要素とする。肥料は、連絡部36の傾斜板部38から送出部32に送られ、送出部32よって所定方向に加速された肥料が、吐出部30から吐出される。
As shown in FIG. 3, a
肥料は、矢印C1(図4(a)参照)に示すように容器部40から連絡部36を介して送出部32に送られる。送出部32が矢印A1方向(図4(b)参照)に回転すると、肥料は加速され、矢印B1に示すように送出部32から送り出される。なお、肥料は、多数の粒状の肥料から構成されるから、本明細書において、肥料や個々の粒子の動きを説明するときには、そのような動きをする可能性について説明しているものとする。
The fertilizer is sent from the
図5に示すように、送出部32は、円板状の回転板32aと、モーター(図示せず)に接続された軸部32bと、回転板32a上に配置された板状の羽根部32c1,32c2,32c3から構成される。回転板32aは軸部32bを回転軸として回転する。
As shown in FIG. 5, the
図6(a)は、吐出部30と送出部32を前方から視た図である。図6(a)に示すように、送出部32は、吐出部30の内部に配置されている。吐出部30は、外郭30a及び周壁部30bから構成される。吐出部30の前方は開放している。吐出部30の前方は、図6(a)における紙面手前方向であり、図6(b)における下方である。
FIG. 6A is a view of the
図6(b)は、送出部32と吐出部30の平面図である。送出部30の内部に配置されている送出部32は点線で示している。送出部30の外郭30aには、肥料を導入するための開口部30aaが形成されている。
FIG. 6B is a plan view of the
図7は、送出部32と吐出部30の周壁部30bを示す図である。周壁部30bは、円弧状部30b1と、左右の直線部30b2L及び30b2Rから構成される。
FIG. 7 is a diagram showing a
図8乃至図11を参照して、肥料Fが送出部32に加速され、送出部32から送り出される状態を説明する。肥料Fを構成する粒状物質は、実際には多数であるが、説明の便宜のため、3つのみ示す。図8(a)等に示すように、回転板32aは矢印D1方向に所定の回転速度で回転している。開口部30aaから回転板32a上に肥料Fが導入されると(図8(a)参照)、回転板32aの回転によって、肥料Fは羽根部32c1に接する(図8(b)参照)。肥料Fは、羽根部32c1等に接することによって、運動エネルギーを与えられ、加速される。回転板32aの回転速度を制御することによって、肥料Fを加速する程度、すなわち、肥料Fが送出部32から送り出される速度を調整する。
A state in which the fertilizer F is accelerated to the
回転板32aがさらに回転すると(図9(a))、肥料Fは遠心力によって外側に向かうのであるが、周壁部30bの円弧状部30b1(図7参照)によって、外側への動きが制限されている。回転板32aがさらに回転し、羽根部32c1が周壁部30bの直線部30b2L(図7参照)に達すると(図9(b)参照)、肥料Fにかかる遠心力を妨げる構造はなくなるから、肥料Fは遠心力の方向へ飛び出す(図10(a)参照)。肥料Fが飛び出す方向が前方以外の方向(例えば、矢印B0に示す方向)の場合には、肥料Fは直線部30b2Lと接触し、前方(例えば、矢印X1aに示す方向)へ方向を変える。
When the
回転板32aがさらに回転すると、肥料Fは、順次、遠心力の方向(例えば、図10(b)及び図11の矢印X1aまたはX1bに示す方向)に飛び出す。
When the
図12及び図13を参照して、無人機1の旋回について説明する。本明細書において旋回とは、無人機1が水平方向及び鉛直方向の位置を維持しつつ、機首方向を水平面において回転することを意味する。機首方向は、矢印X1に示す方向であるとして、以下説明する。
The turning of the unmanned
図12(a)に示すように、無人機1が空中停止(ホバリング)しているときには、隣り合うプロペラ12A等は互いに反対向きに同一速度で回転する。プロペラ12A、12C及び12E(以下、「プロペラA群」という。)は矢印A1に示す時計方向に回転し、プロペラ12B,12D及び12F(以下、「プロペラB群」という。)は矢印A2に示す反時計方向に回転する。プロペラA群を構成するプロペラ12A等とプロペラB群を構成するプロペラ12B等は同一速度で回転する。これにより、プロペラ12A等の回転による反力を相殺し、機首方向X1が変動しないように制御されている。
As shown in FIG. 12A, when the unmanned
無人機1が、水平方向の位置及び鉛直方向の位置を維持しつつ、旋回する場合には、プロペラA群を構成するプロペラ12A等の回転速度と、プロペラB群を構成するプロペラ12B等の回転速度を異なるようにすればよい。ここで、すべてのプロペラ12A等による推力は維持する必要があるから、例えば、プロペラA群を構成するプロペラ12A等の回転速度を増加した場合、プロペラB群を構成するプロペラ12B等の回転速度を減少させることによって、推力を維持する。また、水平方向の位置を維持する必要があるから、プロペラA群を構成するプロペラ12A等の回転速度は同一に制御し、プロペラB群を構成するプロペラ12B等の回転速度は同一に制御する。
When the
プロペラA群を構成するプロペラ12A等の回転速度を増加し、プロペラB群を構成するプロペラ12B等の回転速度を減少することによって、反力の相殺は不完全になり、無人機1は旋回する。例えば、図12(b)及び12(c)、図13(a)乃至13(c)に示すように、無人機1は水平方向及び鉛直方向における位置を維持しつつ、旋回する。
By increasing the rotational speed of the
図14(a)に示すように、肥料Fの効果が及ぶ範囲は、肥料Fを中心とする半径r1の範囲である。半径r1は、例えば、15メートル(meter)である。そうすると、無人機1の位置Pcにおいて、半径r1の位置に肥料Fを散布すると、肥料Fの効果は、半径2r1の範囲に及ぶ(図14(b)参照)。システム100は、このことを踏まえて、無人機1による肥料の散布を制御するように構成されている。
As shown in FIG. 14A, the range covered by the fertilizer F is the range of the radius r1 centered on the fertilizer F. The radius r1 is, for example, 15 meters (meter). Then, when the fertilizer F is sprayed at the position of the radius r1 at the position Pc of the unmanned
次に、図15を参照して、コンピュータ80の機能構成を説明する。図15に示すように、コンピュータ80は、CPU(Central Processing Unit)82、記憶部84、無線通信部86、及び、電源部88を有する。
Next, the functional configuration of the
コンピュータ80は、無線通信部86によって、無人機1と通信可能になっている。コンピュータ80は、無人機1に対して、離陸及び着陸等、飛行に関する指示を与えるようになっている。
The
記憶部84には、コンピュータとしての基本的な機能を実行するためのプログラムのほか、入力受付プログラム及び散布条件決定プログラムが格納されている。CPU82と入力受付プログラムは、入力受付手段の一例である。CPU82と散布条件決定プログラムは、散布条件決定手段の一例である。
In the
コンピュータ80は、入力受付プログラムによって、圃場AG1に肥料を散布する条件を示す基本条件の入力を受け付ける。基本条件は、例えば、圃場AG1の領域を確定するための座標、単位面積当たりの肥料の散布量を含む。圃場AG1の領域を確定するための座標は、例えば、図1の座標Q0乃至Q3である。基本条件は、コンピュータ80の使用者によって入力される。
The
コンピュータ80は、散布条件決定プログラムによって、基本条件に基づいて、肥料を散布する散布位置、無人機1の飛行経路、散布位置において無人機1が旋回しつつ肥料を吐出するための旋回速度、及び、各散布位置における旋回回数を含む散布条件を決定する。
Based on the basic conditions, the
散布位置は、例えば、図1の位置P1乃至P14である。飛行経路は、散布位置P1乃至P14を効率よく結ぶ経路であり、例えば、経路R1乃至R13である。旋回速度は、例えば、無人機1が旋回する速度であり、角速度ωで規定される。角速度ωによって、肥料に作用する遠心力が規定され、無人機1を基準として肥料が到達する距離が規定される。旋回回数は、無人機1が旋回する回数である。旋回回数が多いほど、同じ位置に多くの肥料が散布される。
The spraying positions are, for example, positions P1 to P14 in FIG. The flight path is a path that efficiently connects the spraying positions P1 to P14, and is, for example, routes R1 to R13. The turning speed is, for example, the speed at which the unmanned
次に、図16を参照して、無人機1の機能構成を説明する。図16に示すように、無人機1は、CPU50、記憶部52、無線通信部54、衛星測位部56、駆動制御部58、画像処理部60、電源部62を有する。
Next, the functional configuration of the unmanned
無線通信部54によって、無人機1はコンピュータ80と通信可能になっている。
The
衛星測位部56によって、無人機1は機体の現在位置を測定することができる。衛星測位部56は、基本的に、4つ以上の航法衛星からの電波を受信して無人機1の位置を測位する。
The
駆動制御部58によって、無人機1は、6つのモーター10をそれぞれ制御する。
The unmanned
画像処理部60によって、無人機1は、カメラ16を作動させて外部の画像を取得することができる。
The
電源部62は、例えば、交換可能な可充電電池であり、無人機1の各部に電力を供給するようになっている。
The
記憶部52には、出発点から目的位置まで自律飛行するための飛行計画を示すデータ等の無人飛行に必要な各種データ及びプログラム、自律飛行に必要な自律制御プログラムに加えて、吐出制御プログラムが格納されている。CPU50と吐出制御プログラムは、吐出制御手段の一例である。
In the
以下、図17を参照して、システム100の動作の一例を説明する。コンピュータ80は、基本情報の入力を受信すると(図17のステップST1)、無人機1による肥料Fの散布位置、飛行経路、旋回速度及び旋回回数を決定する(ステップST2)。ステップST1は入力受付ステップの一例であり、ステップST2は散布条件決定ステップの一例である。
Hereinafter, an example of the operation of the
続いて、コンピュータ80は、無人機1に発進指示を送信し、無人機1を発進させる(ステップST3)。無人機1は、発進し、旋回位置の近傍に到達したと判断すると(ステップST4)、速度を低下し(ステップST5)、旋回位置に到達したと判断すると(ステップST6)、旋回及び肥料Fの吐出を開始する(ステップST7)。ステップST7は散布実施ステップの一例である。
無人機1は、作業が終了したと判断すると(ステップST8)、旋回及び肥料の吐出を停止し(ステップST9)、全作業が終了していないと判断すると、次の作業位置へ移動する(ステップST11)。これに対して、無人機1は、全作業が終了したと判断すると(ステップST10)、所定位置へ帰還する(ステップST12)。
Subsequently, the
When the unmanned
<第二の実施形態>
次に、主に図18及び図19を参照して、第二の実施形態を説明する。第一の実施形態と共通する事項は説明を省略し、第一の実施形態との相違点を中心に説明する。第二の実施形態においては、コンピュータ80が受信する基本情報には、第一の実施形態における基本情報の内容に加えて、圃場AG1を構成する構成領域ごとの状態、及び/または、栽培されている作物の状態を示す状態情報を含む。
<Second embodiment>
Next, the second embodiment will be described mainly with reference to FIGS. 18 and 19. The matters common to the first embodiment will be omitted, and the differences from the first embodiment will be mainly described. In the second embodiment, the basic information received by the
状態情報は、例えば、図18に示すように、圃場AG1の領域S1及びS2において土地の栄養状態が不十分であることを示す情報、あるいは、作物の生育状態が不良であることを示す情報である。状態情報には、領域S1及びS2においては、肥料Fの散布が必要であるが、領域S1及びS2以外においては肥料の散布が不要であることを示しているとする。 The state information is, for example, as shown in FIG. 18, information indicating that the nutritional state of the land is insufficient in the regions S1 and S2 of the field AG1, or information indicating that the growing state of the crop is poor. is there. It is assumed that the state information indicates that the fertilizer F needs to be sprayed in the areas S1 and S2, but the fertilizer does not need to be sprayed in the areas other than the areas S1 and S2.
状態情報として、システム100の管理者が圃場AG1を観察して生成したものを使用してもよいし、無人機1や他のドローンから圃場AG1を撮影して取得した植生指数(NDVI)を利用してもよい。ドローンを利用する場合は、例えば、特定の波長域のみを抽出する分光撮影デジタルカメラ(作物生育量測定装置)によって植生指数をリモートセンシングして取得する。植生指数によって、草丈、茎数、葉面積指数、乾物重を評価することが可能である。
As the state information, the one generated by observing the field AG1 by the administrator of the
コンピュータ80は、状態情報を含む基本情報に基づいて、圃場AG1の構成領域ごとに散布条件を決定する。例えば、コンピュータ80は、図19に示すように、領域S1及びS2のみに肥料を散布するための散布位置と飛行経路を算出する。
The
無人機1は、コンピュータ80から散布条件を受信すると、図19に示す飛行経路FR3に従って飛行し、散布位置P201等において水平方向及び鉛直方向の位置を維持しつつ旋回し、肥料Fを吐出する。
When the unmanned
<第三実施形態>
次に、主に図20乃至図22を参照して、第三の実施形態を説明する。第一の実施形態または第二の実施形態と共通する事項は説明を省略し、第一の実施形態及び第二の実施形態との相違点を中心に説明する。第三の実施形態においては、コンピュータ80の散布条件決定プログラムは、一つの散布位置において、無人機1の旋回速度を切り変えて吐出を行う旋回速度切り替えモードを有する。なお、一つの散布位置において、無人機1の旋回速度を同一に維持して吐出を行う動作モードを通常モードと呼ぶ。コンピュータ80は、コンピュータ80の管理者によって、通常モードと旋回速度切り替えモードのいずれかを使用して、散布条件を決定する。
<Third Embodiment>
Next, the third embodiment will be described mainly with reference to FIGS. 20 to 22. The matters common to the first embodiment or the second embodiment will be omitted, and the differences between the first embodiment and the second embodiment will be mainly described. In the third embodiment, the spraying condition determination program of the
無人機1は、コンピュータ80から散布条件を受信すると、例えば、図20に示すように、散布位置P101乃至P108において、それぞれ、円W1及びW2の軌跡において肥料を散布する。
When the unmanned
図21に示すように、例えば、無人機1が、プロペラA群に属するプロペラ12A、12C及び12Eの回転速度を早くし、プロペラB群に属するプロペラ12B,12D及び12Fの回転速度を遅くすると、反力A21が生じて旋回し、肥料は、半径r21の円e1の軌跡において散布される。これに対して、プロペラA群の回転速度をさらに早くし、プロペラB群の回転速度をさらに遅くすると、反力A22が生じて旋回し、肥料は、半径r22の円e2の軌跡において散布される。そして、プロペラA群の回転速度をさらに早くし、プロペラB群の回転速度をさらに遅くすると、反力A23が生じて旋回し、肥料は、半径r23の円e3の軌跡において散布される。半径r22は半径r21よりも大きく、半径r23は半径r22よりも大きい。このように、無人機1は、水平方向及び鉛直方向における位置を維持しつつ、反力を大きくし、旋回速度を速くすることによって、肥料に作用する遠心力を大きくし、より大きな半径の軌跡において肥料を散布することができる。
As shown in FIG. 21, for example, when the
図22に、到達距離r、旋回速度ω、及び、1回の旋回における単位面積当たりの散布量uwの関係の概念を示す。図22(a)に示すように、到達距離r1が定まると、旋回速度ω1が定まる。そして、旋回速度ω1が定まると、散布量uw1が定まる。そして、図22(b)に示す式1によって、旋回回数cが定まる。すなわち、旋回回数cは、単位面積当たりに必要な総散布量twを1回の旋回における単位面積当たりの散布量uwで除することによって得られる。
FIG. 22 shows the concept of the relationship between the reach distance r, the turning speed ω, and the amount of spraying uu per unit area in one turning. As shown in FIG. 22A, when the reachable distance r1 is determined, the turning speed ω1 is determined. Then, when the turning speed ω1 is determined, the spray amount uw1 is determined. Then, the number of turns c is determined by the
散布条件には、各散布位置P101等(図20参照)における旋回速度ω及び旋回回数cが含まれる。図20には、いずれの散布位置P101等においても、円W1及びW2の軌跡によって肥料Fを散布するように表現しているが、各散布位置P101によって、異なる旋回速度ω(つまり、円の軌跡)を採用してもよい。また、各散布位置P101等によって、異なる旋回回数cを採用し、単位面積当たりに散布する肥料Fの量を異なるようにしてもよい。 The spraying conditions include the turning speed ω and the number of turns c at each spraying position P101 and the like (see FIG. 20). In FIG. 20, it is expressed that the fertilizer F is sprayed according to the loci of the circles W1 and W2 at any of the spraying positions P101 and the like, but the turning speed ω (that is, the locus of the circle) differs depending on each spraying position P101. ) May be adopted. Further, a different number of turns c may be adopted depending on each spraying position P101 or the like, and the amount of fertilizer F to be sprayed per unit area may be different.
無人機1は、コンピュータ80から散布条件を受信すると、飛行経路FR2(図20参照)を飛行し、各散布位置P101において水平方向及び鉛直方向の位置を維持し、所定の旋回速度で所定の旋回回数cにおいて旋回しつつ、肥料Fを吐出する。
Upon receiving the spraying conditions from the
<第四実施形態>
次に、主に図23を参照して、第四の実施形態を説明する。第一の実施形態乃至第三の実施形態のいずれかと共通する事項は説明を省略し、第一の実施形態乃至第三の実施形態との相違点を中心に説明する。第四の実施形態においては、コンピュータ80は、散布条件決定プログラムによって、圃場の形状に応じて、平面視において、圃場の長さ方向を示す軸線に対する飛行角度を決定するように構成されている。
<Fourth Embodiment>
Next, a fourth embodiment will be described mainly with reference to FIG. 23. The matters common to any one of the first to third embodiments will be omitted, and the differences from the first to third embodiments will be mainly described. In the fourth embodiment, the
例えば、図23に示すように、圃場AG2の形状が縦長の形状であれば、圃場AG2の長さ方向を示す軸線Zcに対して所定の角度θ1を有する飛行経路を決定する。これにより、圃場の形状に応じて、肥料を効果的に散布することができる飛行経路を決定することができる。 For example, as shown in FIG. 23, if the shape of the field AG2 is a vertically long shape, a flight path having a predetermined angle θ1 with respect to the axis Zc indicating the length direction of the field AG2 is determined. This makes it possible to determine the flight path through which fertilizer can be effectively applied, depending on the shape of the field.
無人機1は、コンピュータ80から散布条件を受信すると、経路FR4(図23参照)を飛行し、散布位置P301において水平方向及び鉛直方向の位置を維持し、所定の旋回速度ωで所定の旋回回数cにおいて旋回しつつ、肥料Fを吐出する。経路FR4は、圃場AG2の長さ方向を示す軸線Zcに対して所定の角度θ1を有する。
Upon receiving the spraying condition from the
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。肥料の吐出は無人機1が実施する必要があるが、基本条件の受信、散布条件の決定及び無人機1へ送信は、コンピュータ80以外の構成が実施してもよい。例えば、基本条件の受信と散布条件の決定及び肥料の吐出をすべて無人機1が実施するようにしてもよい。また、コンピュータ80は基本条件の受信と散布条件の決定と散布条件の無人機1への送信を行い、無人機1の動作は別の操縦装置によって行ってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Fertilizer discharge needs to be carried out by the unmanned
1 無人飛行装置(無人機)
50 CPU
52 記憶部
54 無線通信部
56 衛星測位部
58 駆動制御部
60 画像処理部
62 電源部
80 コンピュータ
1 Unmanned aerial vehicle (unmanned aerial vehicle)
50 CPU
52
Claims (7)
前記対象物を散布する条件を示す基本情報の入力を受け付ける入力受付手段と、
前記基本情報に基づいて、前記対象物を散布する位置である散布位置、前記無人飛行装置の飛行経路、前記散布位置において前記無人飛行装置が旋回しつつ前記対象物を吐出するための旋回速度、及び各前記散布位置における旋回回数を含む散布条件を決定する散布条件決定手段と、
を有し、
前記無人飛行装置は、前記散布位置において、水平方向及び鉛直方向の位置を維持した状態において、前記旋回速度で旋回しつつ、前記対象物を吐出する吐出制御手段を有する、
肥料等散布システム。 A fertilizer spraying system having an unmanned aerial vehicle capable of obtaining thrust by rotating a plurality of propellers and discharging an object containing fertilizer or pesticide in a predetermined discharge direction.
An input receiving means for accepting input of basic information indicating conditions for spraying the object, and
Based on the basic information, the spraying position which is the position where the object is sprayed, the flight path of the unmanned aerial vehicle, and the turning speed for discharging the object while the unmanned aerial vehicle is turning at the spraying position. And the spraying condition determining means for determining the spraying condition including the number of turns at each of the spraying positions.
Have,
The unmanned aerial vehicle has a discharge control means for discharging an object while turning at the turning speed while maintaining horizontal and vertical positions at the spraying position.
Fertilizer spraying system.
前記散布条件決定手段は、前記状態情報に基づいて、前記圃場の前記構成領域ごとに、前記散布条件を決定するように構成されている、
請求項1に記載の肥料等散布システム。 The basic information includes state information indicating the state of each constituent area of the field and / or the state of the crop cultivated in each of the constituent areas of the field.
The spraying condition determining means is configured to determine the spraying condition for each of the constituent regions of the field based on the state information.
The fertilizer spraying system according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載の肥料等散布システム。 The spraying condition determining means has a swirling speed switching mode in which the swirling speed is switched to discharge at one of the spraying positions.
The fertilizer spraying system according to claim 1 or 2.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の肥料等散布システム。 The spraying condition determining means is configured to determine a flight angle with respect to an axis indicating the length direction of the field according to the shape of the field.
The fertilizer or the like spraying system according to any one of claims 1 to 3.
前記対象物を散布する条件を示す情報を含む基本情報に基づいて決定された、前記対象物を散布する位置である散布位置、前記飛行装置が飛行する飛行経路、前記散布位置において旋回しつつ前記対象物を吐出するための旋回速度、及び各前記散布位置における旋回回数を含む散布条件を記憶する散布条件記憶手段と、
前記散布位置において、水平方向及び鉛直方向の位置を維持した状態において、前記旋回速度で旋回しつつ、前記対象物を吐出するための吐出制御手段と、
を有する無人飛行装置。 An unmanned aerial vehicle capable of obtaining thrust by rotating multiple propellers and discharging an object containing fertilizer or pesticide in a predetermined discharge direction.
The spraying position, which is the position where the object is sprayed, the flight path where the flight device flies, and the spraying position while turning at the spraying position, which are determined based on the basic information including the information indicating the conditions for spraying the object. A spraying condition storage means for storing a swirling speed for discharging an object and a spraying condition including the number of swirls at each of the spraying positions, and a spraying condition storage means.
Discharge control means for discharging the object while turning at the turning speed while maintaining the horizontal and vertical positions at the spraying position.
Unmanned aerial vehicle with.
前記対象物を散布する条件を示す情報含む基本情報の入力を受け付ける入力受付ステップと、
前記基本情報に基づいて、前記対象物を散布する位置である散布位置、前記無人飛行装置が飛行する飛行経路、及び、前記無人飛行装置が前記散布位置において旋回しつつ前記対象物を吐出するための旋回速度、及び各前記散布位置における旋回回数を含む散布条件を決定する散布条件決定ステップと、
前記散布条件に基づいて、前記無人飛行装置を飛行させ、前記対象物の散布を実施する散布実施ステップと、
を有する肥料等散布方法。 A fertilizer or the like spraying method in which thrust is obtained by rotating a plurality of propellers and the target is sprayed by an unmanned aerial vehicle capable of discharging the target containing fertilizer or pesticide in a predetermined discharge direction.
An input reception step that accepts input of basic information including information indicating conditions for spraying the object, and
Based on the basic information, the spraying position which is the position where the object is sprayed, the flight path where the unmanned aerial vehicle flies, and the unmanned aerial vehicle for discharging the object while turning at the spraying position. And the spraying condition determination step for determining the spraying condition including the swirling speed of the
Based on the spraying conditions, the spraying implementation step of flying the unmanned aerial vehicle and spraying the object, and
Fertilizer etc. spraying method.
前記対象物を散布する条件を示す基本情報の入力を受け付ける入力受付手段、及び、
前記基本情報に基づいて、前記対象物を散布する位置である散布位置、前記無人飛行装置の飛行経路、前記散布位置において前記無人飛行装置が旋回しつつ前記対象物を吐出するための旋回速度、及び各前記散布位置における旋回回数を含む散布条件を決定する散布条件決定手段、
として機能させるためのプログラム。
A computer that controls a fertilizer application system with an unmanned aerial vehicle capable of obtaining thrust by rotating multiple propellers and discharging an object containing fertilizer or pesticide in a predetermined discharge direction.
An input receiving means that accepts input of basic information indicating conditions for spraying the object, and
Based on the basic information, the spraying position which is the position where the object is sprayed, the flight path of the unmanned aerial vehicle, and the turning speed for discharging the object while the unmanned aerial vehicle is turning at the spraying position. And the spraying condition determining means for determining the spraying condition including the number of turns at each of the spraying positions,
A program to function as.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019174231A JP2021049875A (en) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | Fertilizer or the like spray system, unmanned flight device, fertilizer or the like spraying method and program |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113057004A (en) * | 2021-04-16 | 2021-07-02 | 张伟民 | Agricultural environment-friendly fertilizer application equipment with adjustable spraying range |
JP7090361B1 (en) | 2021-04-16 | 2022-06-24 | 株式会社マゼックス | Unmanned aircraft including spreaders and spreaders |
-
2019
- 2019-09-25 JP JP2019174231A patent/JP2021049875A/en active Pending
Cited By (4)
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CN113057004A (en) * | 2021-04-16 | 2021-07-02 | 张伟民 | Agricultural environment-friendly fertilizer application equipment with adjustable spraying range |
JP7090361B1 (en) | 2021-04-16 | 2022-06-24 | 株式会社マゼックス | Unmanned aircraft including spreaders and spreaders |
JP2022164511A (en) * | 2021-04-16 | 2022-10-27 | 株式会社マゼックス | Spreader and unmanned flight body including spreader |
CN113057004B (en) * | 2021-04-16 | 2024-01-26 | 张伟民 | Environment-friendly fertilization equipment with adjustable spraying range for agriculture |
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