JP2021145586A

JP2021145586A - 花粉散布用ドローン

Info

Publication number: JP2021145586A
Application number: JP2020047129A
Authority: JP
Inventors: 理祐松本; Masahiro Matsumoto; 麻紘小泉; Mahiro Koizumi; 與明鳥潟; Tomoaki Torigata
Original assignee: Toko Tekko KK
Current assignee: Toko Tekko KK
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2021-09-27

Abstract

【課題】受粉率を向上させ、延いては結実率を向上させることができる花粉散布用ドローンを提供する。【解決手段】花粉散布用ドローン１は、機体本体２と、機体本体２から延びる複数のアーム３と、アーム先端に配置されたプロペラ４とを備える。アーム３は左右方向２２にそれぞれ延びる一対の第１アーム３１及び第２アーム３２と、左右方向２２に交差する方向にそれぞれ延びる一対の第３アーム３３及び第４アーム３４、一対の第５アーム３５及び第６アーム３６とを備える。機体本体２の下方には、花粉散布用ユニット６をさらに設ける。花粉散布用ユニット６は、花粉溶液を保持する花粉収容タンク６１と、花粉収容タンク６１から花粉溶液を散布するノズル６２と、花粉収容タンク６１の花粉溶液をノズル６２に圧送するポンプ６３とを備える。ノズル６２は第１アーム３１及び第２アーム３２のそれぞれの先端から下方に延びる取付部材７に固定される。【選択図】図１

Description

本発明は、花粉を空中から散布する花粉散布用ドローンに関し、より詳細には果実の結実率を向上させることができる花粉散布用ドローンに関するものである。

従来、ドローンによって果樹に花粉を散布して人工授粉をおこなうことが知られている。ドローンで花粉散布をすることによって、人手による作業に比べて作業労力を軽減し、作業時間の短縮を図ることができる。

例えば、特許文献１には、花粉を散布して人工授粉をおこなうドローンが記載される。このドローンは、花粉を収容する花粉収容部と花粉排出部とを備え、受粉対象となる果樹の上方で花粉を散布することによって広範囲での受粉を可能としている。

特開２０１８−０１４９２９

しかしながら、特許文献１によれば、花粉排出部をプロペラの下方に位置させ、プロペラの回転で発生した風によって花粉を散布するようにしているから、十分な風量が得られず、特に果樹の下方においては十分に受粉させることができないという問題があった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、受粉率を向上させ、延いては結実率を向上させることができる花粉散布用ドローンを提供することである。

リモートコントローラによって制御されるとともに、機体本体と、前記機体本体から延びるアームと、前記アーム先端に配置されたプロペラとを備える花粉散布用ドローンであって、前記機体本体には、花粉散布用ユニットをさらに設け、前記花粉散布用ユニットは、花粉溶液を保持する花粉収容タンクと、前記花粉収容タンクから前記花粉溶液を散布するノズルと、前記花粉収容タンクの前記花粉溶液を前記ノズルに圧送するポンプと、を備え、前記ノズルは、前記プロペラの下方に位置することを特徴とする。
この発明によれば、花粉溶液をノズルに圧送するポンプを備え、さらに、ノズルをプロペラの下方に配置しているので、ポンプの圧力とプロペラによって発生する風力によって花粉溶液を果樹の下部まで吹き付けることができ、受粉率を向上させることが可能である。

前記花粉溶液は、ホウ素を含むことを特徴とする。花粉溶液にホウ素を添加することによって、これを含まない場合に比べて受粉率を向上させることができる。

前記機体本体は、前後方向及びこれに直交する左右方向を有し、前記アームは、前記左右方向に位置する一対の第１及び第２アームと、前記左右方向に交差する少なくとも一対の第３及び第４アームとを備え、前記ノズルは、前記第３及び第４アームに設けられることを特徴とする。
ドローンを前後方向に進行させた場合、第３及び第４アームの下方にノズルを配置することによって、より狭い幅でかつ高密度で花粉溶液を散布することができる。

本発明により、受粉率を向上させ、延いては結実率を向上させることができる花粉散布用ドローンを提供することができる。

花粉散布用ドローンの斜視図花粉散布用ドローンの正面図実験例１の結果を示したグラフ

（第１の実施形態）
図１はこの発明の第１の実施形態にかかる花粉散布用ドローン１の斜視図であり、図２は図１の正面図である。ただし、図１において、後述するホース６４を省略している。花粉散布用ドローン１は、機体本体２と、機体本体２から延びる複数のアーム３と、アーム先端に配置されたプロペラ４とを備える。機体本体２は、前後方向２１及びこれに直交する左右方向２２を有するとともに、この実施形態ではアーム３を６本備える、いわゆる６発機と呼ばれるドローンを用いている。すなわち、アーム３は左右方向２２にそれぞれ延びる一対の第１アーム３１及び第２アーム３２と、左右方向２２に交差する方向にそれぞれ延びる一対の第３アーム３３及び第４アーム３４、一対の第５アーム３５及び第６アーム３６とを備える。第３〜第６アーム３３〜３６は、いずれも前後方向２１とは一致せず、すべてのアーム３は約６０度の角度をなして放射線状に配置される。

第１アーム３１及び第２アーム３２の先端には、第１プロペラ４１及び第２プロペラ４２が設けられ、第３アーム３３及び第４アーム３４の先端には第３プロペラ４３及び第４プロペラ４４が設けられ、第５アーム３５及び第６アーム３６の先端には第５プロペラ４５及び第６プロペラ４６が設けられる。

第１〜第６プロペラ４１〜４６には、その下方にそれぞれプロペラ用モータ４１ａ〜４６ａが設けられ、図示しないリモートコントローラによって各プロペラ用モータ４１ａ〜４６ａの回転を制御することによって花粉散布用ドローン１の飛行をコントロールしている。

機体本体２の下方には、脚５が設けられる。脚５はドローン１を地上に安定して載置するためのものである。また、機体本体２の下方には、花粉散布用ユニット６をさらに設ける。花粉散布用ユニット６は、花粉溶液を保持する花粉収容タンク６１と、花粉収容タンク６１から花粉溶液を散布するノズル６２と、花粉収容タンク６１の花粉溶液をノズル６２に圧送するポンプ６３とを備える。花粉収容タンク６１とノズル６２とはポンプ６３を介してホース６４で接続される。

この実施形態において、ノズル６２は第１アーム３１及び第２アーム３２のそれぞれの先端から下方に延びる取付部材７に固定される。すなわち、ノズル６２は第１プロペラ４１及び第２プロペラ４２の下方に位置する。さらにノズル６２は、下方に向かって花粉溶液を噴出する向きに配置される。

このような花粉散布用ドローン１は、果樹の上方を移動しながらノズル６２から花粉溶液を散布する。ノズル６２からはポンプ６３によって圧送された花粉溶液が噴射される。ノズル６２は、第１プロペラ４１及び第２プロペラ４２の下方に位置するから、これらプロペラの回転によって生じた風圧によってノズル６２から噴射された花粉溶液がさらに加速されて、下方に位置する果樹へと吹き付けられる。したがって、花粉溶液は果樹の上部だけでなく、下部にも到達し、受粉を促すことができる。

また、プロペラの回転によって生じた風の一部は、地面へとぶつかり舞い上がるように上方へと吹き付け、いわゆるダウンウォッシュを生じる。このダウンウォッシュによって花粉溶液の一部が果樹下方に吹き付けられ、下部での受粉を促すことができる。したがって、この実施形態によれば、果樹の上部だけでなく、下部でも受粉が行われ、全体として受粉率を向上させ、延いては結実率を向上させることができる。

この実施形態では、左右方向２２に延びる第１アーム３１及び第２アーム３２にそれぞれノズル６２を設けている。花粉散布用ドローン１は、主に前後方向２１に進行するから、ドローンの進行方向に対して幅方向に広範囲で花粉溶液の散布をおこなうことができる。このような花粉散布用ドローン１は、例えば樹が大きいサクランボやマルバカイドウ台木のリンゴに対する受粉作業に適している。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、ノズル６２を第３アーム３３及び第４アーム３４に設置したことを特徴とする。すなわち、第３アーム３３及び第４アーム３４の下方に延びる取付部材７を介して、ノズル６２をそれぞれ取り付ける。これにより第３プロペラ４３及び第４プロペラ４４の下方にノズル６２を位置させることができる。その他の構成については第１の実施形態と同様であり、その詳細な説明を省略する。

この第２の実施形態における花粉散布用ドローン１では、第１の実施形態に比べてノズル６２の左右方向２２における離間寸法が小さくなる。したがって、進行方向すなわち前後方向２１にドローンが進行した場合、比較的狭い幅で花粉溶液を散布することができる。このような花粉散布用ドローン１は、樹木が小さいわい性台木のリンゴに対する受粉作業に適している。また、高密度で散布することができるので、受粉率を向上させるという効果が期待できる。

（実験例）
わい性台木のリンゴの樹に花粉散布用ドローン１を用いて花粉溶液を散布した。花粉散布用ドローン１は、樹木の約１メートル上方で約０．５〜１．０ｍ／ｓのスピードで飛行させた。飛行速度は、樹木における花芽の数、ノズルからの飛散状況によって変更させることが望ましい。ノズル６２からの花粉溶液の吐出圧が約０．１５ＭＰａとなるように、ポンプ６３の圧力及びノズル６２の口径を調整した。

花粉は、葯から採取した。より詳細には、開花前の風船状の蕾を採取し、採葯機にかけて葯を採取した。採取した葯を開葯機で２３℃の条件下３６時間、開葯した。開葯後、葯をふるいにかけて除去して花粉を採取し、花粉はビンに入れて冷蔵保存した。
花粉溶液として、蒸留水に花粉、砂糖、寒天、及びホウ素を添加したものを用いる。花粉溶液は、事前溶液として花粉以外のものを混合及び煮沸により溶解し、これを冷蔵保存した。ホウ素としてホウ酸を用い、規定の濃度となるように調整した。花粉は、実験直前に事前溶液に添加しよく撹拌した後、花粉散布用ドローン１の花粉収容タンク６１に注入した。

この実験において蒸留水１リットル、砂糖１０重量％、寒天０．１重量％となるように調整した。また、この実施例では、散布状況が視認しやすいように食用色素0.2ｇを添加した。各実験区における花粉、ホウ素の添加量及び散布方法を表１に示す。

表１に示したとおり、実験区１は０．３重量％の花粉を含む花粉溶液を花粉散布用ドローン１で散布し、実験区２は０．３重量％の花粉を含む花粉溶液をハンドスプレーで作業者が直接樹木にスプレーした場合であり、実験時期はいずれも２０１７年である。実験区３は実験区１と同様の条件、実験区４は１．０重量％の花粉を含む花粉溶液を花粉散布用ドローン１で散布し、実験区５は人工的な受粉作業を行わなかった場合であり、実験時期はいずれも２０１８年である。実験区６は実験区１及び実験区３と同様の条件、実験区７は花粉０．３％及びホウ素１３０ｐｐｍを含む花粉溶液を花粉散布用ドローン１で散布した場合であり、いずれも実験時期は２０１９年である。
また、実験区１に用いた花粉散布用ドローン１は、プロペラを４個備えるいわゆる４発機であり、実験区３，４，６，７は、プロペラを６個備えるいわゆる６発機を用い、それぞれ第１アーム３１及び第２アーム３２にノズル２６を設置した。

上記の条件で花粉を散布した時の結実率の結果を表２に示す。
結実率は花芽の数に対して結実した中心果の数を数えた。実験区１、実験区３及び実験区６は、いずれも０．３重量％の花粉を含む花粉溶液を花粉散布用ドローン１で散布した場合であって、実験時期が異なる。これらを比較してみると、実験時期が異なっていても結果として、約４０％程度の結実率を示し、同様の傾向を示すことが理解される。

実験区４は１．０重量％の花粉を含む花粉溶液を花粉散布用ドローン１で散布した場合であるが、実験区１，３，６に比べて１０ポイント以上高くなった。したがって、花粉濃度を高くすることによって、結実量を向上させることが示唆される。
また、ホウ素を添加しない実験区６と、ホウ素を添加した実験区７とを比較すると結実率が約１．６倍となり、実験区２と同程度の結実率を示した。したがって、受粉率の向上のために、ホウ素は有効な手段であることが判明した。

図３は、上記の条件で花粉を散布した時の、樹木の各位置における結実量を測定した結果を示す。
実験に用いた樹木の樹高は約３ｍであり、地面から地上約１５０ｃｍまでを下部、約１５０ｃｍ〜約２３０ｃｍを中部、約２３０ｃｍ以上を上部とし、それぞれの側枝に結実した中心果の数を数え、結実数とした。

図３に示したとおり、いわゆる４発機を用いた実験区１は、他の実験区に比べて、下部における結実率が低いものであった。これは、６発機に比べてダウンウォッシュが弱くなった結果、下から舞い上がる花粉量が少なくなったものと示唆される。実験区３，４，６，７では、下部、中部、上部において均等に結実していることが理解できる。すなわち、特に６発機の花粉散布用ドローン１を用いることによって、上部だけでなく、下部にも花粉を散布することができることが示唆される。一般的にハンドスプレーによる散布の場合、人が樹木の下方から散布するため、下部の結実量が多くなる傾向があるが、花粉散布用ドローンによる散布であっても同様の結果を得ることができた。

この実施形態において、花粉散布ユニット６としてポンプ６３を備え、加圧された花粉溶液がノズル６２から散布されることによって、果樹へ確実に花粉を到達させることができる。また、ノズル６２を第１プロペラ４１及び第２プロペラ４２の下方に配置することによって、プロペラの回転による風圧によってさらに花粉溶液が果樹の下方へと噴射される。さらに、プロペラの風によって生じるダウンウォッシュによって花粉溶液も下方から上方へと舞い上がり、より一層果樹の下部における散布を可能にすることができる。

この実施形態において、種々の数値はその一例を示したものであり、各条件に応じて適宜選択可能である。また、ドローンとして６つのプロペラを有するいわゆる６発機を用いて説明したが、これに限定されるものではない。

１花粉散布用ドローン
２機体本体
３アーム
４プロペラ
５脚
６花粉散布用ユニット
２１前後方向
２２左右方向
３１第１アーム
３２第２アーム
３３第３アーム
３４第４アーム
３５第５アーム
３６第６アーム
４１第１プロペラ
４２第２プロペラ
４３第３プロペラ
４４第４プロペラ
４５第５プロペラ
４６第６プロペラ
６１花粉収容タンク
６２ノズル
６３ポンプ

Claims

リモートコントローラによって制御されるとともに、機体本体と、前記機体本体から延びるアームと、前記アーム先端に配置されたプロペラとを備える花粉散布用ドローンであって、
前記機体本体には、花粉散布用ユニットをさらに設け、前記花粉散布用ユニットは、花粉溶液を保持する花粉収容タンクと、前記花粉収容タンクから前記花粉溶液を散布するノズルと、前記花粉収容タンクの前記花粉溶液を前記ノズルに圧送するポンプと、を備え、
前記ノズルは、前記プロペラの下方に位置することを特徴とする花粉散布用ドローン。
前記花粉溶液は、ホウ素を含むことを特徴とする請求項１の花粉散布用ドローン。
前記機体本体は、前後方向及びこれに直交する左右方向を有し、前記アームは、前記左右方向に位置する一対の第１及び第２アームと、前記左右方向に交差する少なくとも一対の第３及び第４アームとを備え、
前記ノズルは、前記第３及び第４アームに設けられることを特徴とする請求項１記載の花粉散布用ドローン。