JP2023137436A - 操縦器及び散布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】片手で簡単に操作することが可能な操縦器を提供する。【解決手段】操縦器５０は、本体部５１と、操作者が操作する剛体である操作ハンドル５２と、本体部５１を操作者の身体に装着する装着体５３とを備える。本体部５１は、操作ハンドル５２の一端が接続される固定部５３と、固定部５３及び操作ハンドル５２の接続部分に設けられて操作ハンドル５２の変位を検知する検知部５５と、検知部５５で検知した変位に基づいて、客体である無人飛行体１０の動作を制御する主制御部５６と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、操縦器及びこの操縦器を備える散布装置に関するものである。

近年、ドローン（無人飛行体）の技術の進展により、様々な産業や分野で多大な恩恵をもたらしている。農業分野でもセンシング、運搬、散布作業などへのドローン技術の適用が試みられ、精密農業や省力化を達成してきている。ドローン技術は、引き続きスマート農業を担う主要な技術の一つとなっていくと考えられる。

このドローンを操作するための操縦器として、特許文献１には左右に並ぶ２つの操作スティックを有し両手で操作する操縦器と、本体部及び本体部と非接触（分離）で親指に装着して操作する操作部を有し片手で操作する客体コントローラ（操縦器）が開示されている。

両手で操作する操縦器は、操作者が操縦器を両手で挟むように持ち、左右の親指で２つのスティックを前後左右に移動させて操作する。このため、操作者は必ず、両手を操縦器に沿えて操作する必要があり、疲労し易く長時間の操作が困難であるし、操縦器の操作以外の作業を同時に行うことができなかった。

一方、片手で操作する操縦器は、親指を動かして操作部を上下左右方向へ移動させることで、本体部と操作部との相対的な位置に基づいてドローンの上下左右、前進後進の操作を可能としている。しかしながら、親指の動作だけでは、ヨーイング（ドローン中心の上下方向を軸とした回転の動き）の実現は困難であり、上下左右、前進後進以外の動きは、本体部に設けた複数の操作ボタンを操作する必要があり、操作方法も操縦器の構造も複雑となっていた。

特表２０１９－５１４０９３号

本開示は、上記の事情に鑑みて為されたもので、片手で簡単に操作することが可能な操縦器を提供すること目的とする。

上記目的を達成するため、本開示の操縦器は、客体の動作を操縦するための操縦器であって、本体部と、操作者が操作する剛体と、前記本体部を前記操作者の身体に装着する装着体と、を備える。前記本体部は、前記剛体の一端が接続される固定部と、前記固定部及び前記剛体の接続部分に設けられて前記剛体の変位を検知する検知部と、前記検知部で検知した前記変位に基づいて、前記客体の動作を制御する制御部と、を備える。

このように構成することで、片手で簡単に操作することが可能な操縦器を提供することができる。

第１実施形態に係る操縦器及びこの操縦器を備える無人飛行システムの概略構成を示す図である。 第１実施形態に係る操縦器及びこの操縦器を備える無人飛行システムの全体構成例を示すブロック図である。 操作ハンドルの基本操作と無人飛行体の動きとの関係を説明するための説明図であり、（ａ）は操作ハンドルの基本操作と無人飛行体の動きとを対応付けた図であり、（ｂ）は操作ハンドルの座標軸を示す図である。 無人飛行体の動き、従来の操縦器のスティック操作、及び第１実施形態に係る操縦器による操作と変位の関係を説明するための説明図である。 第２実施形態に係る操縦器を備える散布装置及びこの散布装置を備える散布システムの概略構成を示す図である。 第２実施形態に係る操縦器を備える散布装置及びこの散布装置を備える散布システムの全体構成例を示すブロック図である。

（第１実施形態）
以下、本開示の第１実施形態に係る操縦器５０及びこの操縦器５０を備える無人飛行体システム１００について、図面を参照しながら説明する。第１実施形態に係る操縦器５０は、客体である無人飛行体１０の動作（動き）を制御する（操縦する）ための機器である。無人飛行体システム１００は、無人飛行体１０と、第１実施形態に係る操縦器５０とを備えるシステムであり、操縦器５０による無人飛行体１０の飛行を可能とする。

無人飛行体１０は、無人航空機、ＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle）等とも呼ばれ、人が搭乗しない（無人の）飛行体である。無人飛行体１０は、例えば、ドローン、無人ヘリコプター、ラジオコントロール（ラジコン）等が挙げられるが、無人で飛行するものであればよく、これらに限定されない。第１実施形態の無人飛行体１０は、図１に示すように、複数（４つ）の回転翼１２を有する無人回転翼機としている。

無人飛行体１０は、図２に示すように、回転翼１２と、モータ１３と、撮像部１４と、各種センサ１５と、通信部１６と、制御部１７と、記憶部１８と、電源部１９とを備える。

回転翼１２は、ロータとも呼ばれ、無人飛行体１０を飛行させるための機器であり、飛行の安定性等を考慮して、複数（４つ）設けられている。各回転翼１２は、ボディ１０ａから延びるアーム１０ｃに取り付けられている。モータ１３は、回転翼１２に各々設けられ、制御部１７によって回転駆動され、回転翼１２を回転させることで、無人飛行体１０を飛行させる。

撮像部１４は、無人飛行体１０の周囲の画像を取得する機器である。撮像部１４は、例えば、静止画像や動画像を撮像するデジタルカメラ等から構成される。撮像部１４は、撮影した画像を制御部１７に出力する。

センサ１５は、各種情報を検出する機器であり、例えば、高度計、ジャイロセンサ、加速度センサ、超音波センサ、磁気方位センサ、ＧＰＳ（Global Positioning System）等が挙げられる。センサ１５は、取得した情報を制御部１７に出力する。これらの情報は、無人飛行体１０の位置や姿勢、飛行条件等を把握すること等に用いられる。

通信部１６は、信号やデータを送受信するべく、無人飛行体１０を遠隔操作する操縦器５０との間で無線通信を行う機器である。通信部１６は、無線機器、アンテナ等から構成される。なお、通信部１６と操縦器５０との通信が、無線によるものに限定されず、有線によって通信するものでもよい。

制御部１７は、いわゆるフライトコントローラであり、無人飛行体１０全体の動作を制御する。制御部１７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサから構成され、記憶部１８に記憶されたプログラムを実行することによって、無人飛行体１０を制御する制御装置として機能する。制御部１７は、操縦器５０から通信部１６を通じて受信した入力情報、各種センサ１５から入力される検知結果等に基づいて、モータ１３の回転数を制御することで、無人飛行体１０の飛行を制御する。また、制御部１７は、撮像部１４から入力される画像を、記憶部１８に記憶したり、通信部１６を通じて操縦器５０に送信したりする。

制御部１７は、予め設定された手順に従って、自律飛行を行なうように無人飛行体１０を制御するとともに、操縦器５０からの指示信号に従って、遠隔操作（マニュアル操作）による飛行を行うように無人飛行体１０を制御する。

記憶部１８は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリ、ハードディスクドライブ、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶媒体等から構成される記憶装置である。記憶部１８は、オペレーティングシステム、アプリケーションプログラムが格納されるとともに、無人飛行体１０を制御するためのパラメータ、撮像部１４で撮影された画像、センサ１５での検知結果等、各種情報が格納される。

電源部１９は、モータ１３、撮像部１４、センサ１５、通信部１６、制御部１７及び記憶部１８等の電気機器に、電力を供給するものであり、バッテリ、電池パック等から構成される。

なお、変形例として無人飛行体１０は、農薬等の被散布物を樹木Ｔ等の散布対象に散布するものであってもよい。具体的には、例えば、無人飛行体１０は、噴射ノズルと、被散布物を収納する収納タンク及び動力ポンプとからなる供給部を有する散布器（本開示の散布器本体）を備えていてもよい。このような無人飛行体１０でも、第１実施形態に係る操縦器５０により、片手で簡単に操作することができ、散布器で農薬等を適切に散布することができる。

次に、第１実施形態に係る操縦器５０について詳細に説明する。操縦器５０は、操作者Ｐからなされる操作に応じて、無人飛行体１０に飛行方向、高度、速度等の飛行に関する指示信号を送信し、無人飛行体１０の動作を制御する機器である。

図１に示すように、操縦器５０は、本体部５１と、剛体である操作ハンドル５２と、装着体５３とを備える。本体部５１は、装着体５３によって操作者Ｐに背負われる機器である。本体部５１は、図２に示すように、固定部５４と、検知部５５と、主制御部５６と、電源部５７と、通信部５８と、記憶部５９とを備える。これらは、樹脂製又は金属製の筐体５１ａ（図１参照）内に収容されている。

固定部５４は、本体部５１の側面であって筐体５１ａや図示しないベースに固定される。固定部５４は、金属製筐体等の変形しにくい硬質材料から構成される。なお、筐体５１ａやベースそのものを固定部５４とすることもできる。固定部５４には、剛体である操作ハンドル５２の一端（より詳細には、副軸５３ｃの一端）が接続される。

検知部５５は、固定部５４と操作ハンドル５２との接続部分に設けられる。検知部５５は、固定部５４に対する操作ハンドル５２の変位を検知する。検知部５５は、例えば、ひずみゲージが好適に用いられるが、これに限定されず、固定部５４に対する操作ハンドル５２の伸びや捻じれ等の変位を出力するものであればよく、圧電素子、レーザ変位計等であってもよい。検知部５５は、１つであってもよいが、操作ハンドル５２の様々な方向への変位を検知すべく、接続部分に所定間隔で複数（少なくとも２つ、好ましくは４つ、より好ましくは５つ以上）設けられている。

主制御部（制御部）５６は、操縦器５０全体の動作を制御する。主制御部５６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサから構成され、記憶部５９に記憶されたプログラムを実行することによって、操縦器５０を制御する制御装置として機能する。記憶部５９は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリ、ハードディスクドライブ、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶媒体等から構成される記憶装置である。記憶部５９は、操縦器５０を制御するためのアプリケーションプログラム、パラメータ等の各種情報が格納される。

主制御部５６は、検知部５５で検知した操作ハンドル５２の変位に基づいて、無人飛行体１０の動きを制御する。また、主制御部５６は、無人飛行体１０から、センサ１５で検知した検知結果等の各種情報を、通信部５８を通じて受信する。主制御部５６は、検知部５５での検知結果、さらにはセンサ１５での検知結果等に基づいて、無人飛行体１０の移動方向、移動距離、旋回角度、高度、速度等の飛行に関する指示信号を生成し、通信部５８を通じて無人飛行体１０に送信する。

通信部５８は、信号やデータを送受信するべく、無人飛行体１０の通信部１６と無線通信を行う機器である。通信部５８は、無線機、アンテナ等から構成される。

操作ハンドル５２は、操作者Ｐが把持して無人飛行体１０を操縦するための操作がなされる部材である。操作ハンドル５２は、剛体であれば特に限定されることはなく、直線的な棒材であってもよいし、Ｌ字状、クランク状等に屈曲された棒材であってもよい。操作者Ｐの上腕長等の対格差や、操作のし易さ、本体部５１が背中に配置されること等を考慮して、操作ハンドル５２は、Ｌ字状、クランク状であることがより好ましい。

第１実施形態及び後述する他の実施形態では、操作ハンドル５２は、本体部５１の左側面に設けられている。この構成により、操作者Ｐは左手で操作ハンドル５２を操作可能となり、右手で他の作業を行うことができる。操作ハンドル５２は、本体部５１を背負った操作者Ｐに対して前後方向に延在する第一アーム部５２ａ（主軸）と、この第一アーム部５２ａの一端（後端）から第一アーム部５２ａと交差する左右方向に延在する第二アーム部５２ｂ（副軸）とを有する。すなわち、第一アーム部５２ａと第二アーム部５２ｂは、操作者Ｐに対して、左後方から前方に向かって平面視Ｌ字状に延在している。第二アーム部５２ｂの一端は、本体部５１の左側面から筐体５１ａ内に挿入され、筐体５１ａ内の固定部５４に接続されている。

さらに、第１実施形態の操作ハンドル５２は、第一アーム部５２ａの他端（先端）から、第一アーム部５２ａ及び第二アーム部５２ｂと交差する上下方向に延在する第三の軸であるグリップ部５２ｃを有している。グリップ部５２ｃは、操作者Ｐが把持する部分であり、操作者Ｐが把持及び操作がし易いように、外周にカバー部材５２ｄが装着されている。このように、第一アーム部５２ａ、第二アーム部５２ｂ及びグリップ部５２ｃを有することで、操作ハンドル５２は、クランク状を呈している。

また、第１実施形態の操作ハンドル５２は、グリップ部５２ｃの天面に、親指で押し操作が可能な操作ボタン５２ｅを有している。この操作ボタン５２ｅは、無線通信又は有線通信により、主制御部５６にオン（押された）又はオフ（解除された）信号を送信する。主制御部５６は、例えば、オン信号を受信したときは、無人飛行体１０の撮像部１４に画像の撮影開始の指示信号を送信し、オフ信号を受信したときは、撮像部１４に画像の撮影終了の指示信号を送信する。また、変形例のように無人飛行体１０が散布器を備える場合は、主制御部５６は、操作ボタン５２ｅのオン又はオフ操作に対応して、散布器に被散布物の散布開始の指示信号又は散布終了の指示信号を送信してもよい。

装着体５３は、筐体５１ａに取り付けられており、操作者Ｐの背面（背中又は腰）に本体部５１を配置して固定するための部材である。装着体５３は、操作者Ｐが両腕を通して肩に配置する一対の肩紐５３ａを有している。なお、装着体５３は、肩紐５３ａに限定されず、ベルトであってもよいし、肩紐５３ａとベルトの双方を有してもよいし、ストラップ等であってもよい。また、装着体５３は、本体部５１を背面に配置する構成に限定されず、本体部５１を身体の前方（腹部側）や側方（脇）に配置する構成であってもよい。

次に、操作ハンドル５２の操作方法及び操作ハンドル５２の操作と無人飛行体１０の動きとの関係を、図３、図４を参照して説明する。なお、図３では、操作ボタン５２ｅを省略している。ところで左右２つの操作スティックを有する一般的な操縦器の操作モードには、モード１とモード２のような複数のモードがある。以下では、第１実施形態の操縦器５０は、モード１で操作されるものとして説明するが、モード２で操作されるものでもよい。

第１実施形態の操縦器５０は、操作ハンドル５２（グリップ部５２ｃ）を水平移動又は傾ける動きで、従来の２つのスティックの動きを代替することが可能である。図３（ａ）は操作ハンドル５２の基本操作と無人飛行体１０の動きとを対応付けた図である。この図３（ａ）に示すように、無人飛行体１０を前後左右に水平移動させるときは、操作者Ｐは、直線矢印で示すように、操作ハンドル５２全体を、前後左右方向に水平移動させる。無人飛行体１０を上昇又は下降させるとき、若しくは左旋回又は右旋回させるときは、操作者Ｐは、曲線矢印で示すように、操作ハンドル５２を前後方向又は左右方向に傾ける。これらの動作を行うときは、操作者Ｐは、操作ハンドル５２を押し出す動き、傾ける動き等を行うが、実際に操作ハンドル５２が延長したり、傾斜したりするだけではなく、剛体として伸びや捻じれの変化量を出力させるための動きである。

図３（ｂ）は操作ハンドル５２の座標軸を示す図である。図３（ｂ）中の「ｘ、ｙ、ｚ」は第一アーム部５２ａの座標軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）を示す。ｘ軸は第一アーム部５２ａの延在方向（前後方向）に平行な軸であり、ｙ軸は水平方向（左右方向）に平行な軸、ｚ軸は上下方向（鉛直方向）に平行な軸である。図３（ｂ）中の「ｘ’、ｙ’、ｚ’」は、第二アーム部５２ｂの座標軸（ｘ’軸、ｙ’軸、ｚ’軸）を示す。ｘ’軸、ｙ’軸、ｚ’軸は、それぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸と平行な軸である。

また、図３（ｂ）の「ｕ」はｘ軸を中心（回転軸）とした第一アーム部５２ａの可動範囲を示し、「ｖ」はy軸を中心（回転軸）とした第一アーム部５２ａの可動範囲を示し、「ｗ」はz軸を中心（回転軸）とした第一アーム部５２ａの可動範囲を示す。また、変化量の正負を図中に「＋」と「－」示した。なお、図３（ｂ）に図示はしていないが、以下、ｘ’軸を中心（回転軸）とした第二アーム部５２ｂの可動範囲を「ｕ’」とし、y’軸を中心（回転軸）とした第二アーム部５２ｂの可動範囲を「ｖ’」とし、z’軸を中心（回転軸）とした第二アーム部５２ｂの可動範囲を「ｗ’」として説明する。

図４は、無人飛行体１０の動き、従来の操縦器のスティック操作、及び第１実施形態に係る操縦器５０による操作と変位との関係を説明するための説明図である。この図４中の「無人飛行体の動き」の欄に記載の「Ｘ、Ｙ、Ｚ」は、無人飛行体１０が動く座標であり、Ｘ軸正方向は前進方向、Ｘ軸負方向は後退方向、Ｙ軸正方向は右移動、Ｙ軸負方向は左移動、Ｚ軸正方向は上昇方向、Ｚ軸負方向は下降方向である。また、「従来の操縦器のスティック操作」の欄に記載の「Ｌ」は左の操作スティックを示し、「Ｒ」は右の操作スティックを示し、黒矢印は各操作における操作スティックＬ、Ｒの操作（傾ける）方向を示す。「第１実施形態に係る操縦器による操作と変位」の欄には、操縦器５０の操作と第一アーム部５２ａ及び第二アーム部５２ｂの動きを示している。なお、図４に示す従来の操縦器の左右の操作スティックＬ、Ｒ及び第１実施形態の操縦器５０の第一アーム部５２ａ及び第二アーム部５２ｂの動きは一例であり、図４の動きに限定されない。

この図４に示すように、従来の操縦器では、例えば前進は左の操作スティックＬを前方へ傾け、後退させるには左の操作スティックＬを後方に傾ける等、操作スティックＬ、Ｒの操作と無人飛行体１０の動きとが、１対１に対応している。また、各操作スティックＬ、Ｒの倒す角度が大きければ、その大きさに応じて無人飛行体は素早く動く。また、例えば無人飛行体が前進しながら上昇する動きを指示するには、左右の操作スティックＬ、Ｒを前に倒す操作を行うため、両手での操作は不可欠である。

これに対して、第１実施形態の操縦器５０は、操作ハンドル５２の操作と、無人飛行体１０の動きとを、１対１に対応させておらず、操作ハンドル５２に対する主動作と主動作を補足する補助動作によって判断する。この判断は、検知部５５での検知結果等に基づいて、主制御部５６が行う。図４に示すような主動作及び補助動作による操作ハンドル５２（第一アーム部５２ａ及び第二アーム部５２ｂ）の変位の状態及び変位量等の変位情報と、無人飛行体１０の移動方向、移動量、旋回角度等の動きに関する移動情報とが対応付けられた対応情報又は計算式等が、予め記憶部５９に記憶されている。主制御部５６は、検知部５５での検知結果等に基づいて、記憶部５９から対応する無人飛行体１０の動きの情報（移動方向、移動量、旋回角度等）を取得し、この情報に応じた指示信号を、通信部５８を通じて無人飛行体１０に送信する。対応情報は、操縦器５０の製造時等に予め記憶部５９に記憶されていてもよいし、操作者Ｐが、予め操作ハンドル５２を操作し、その操作に応じた変位情報と移動情報とが対応付けられて記憶部５９に記憶されるものでもよい。

図４に示すように、操縦器５０では、例えば、「操作１」で無人飛行体１０を前進させる場合は、操作者Ｐはグリップ部５２ｃを前方へ押し出す操作を行う。この操作により、検知部５５は、主動作として第一アーム部５２ａのｘ軸正の向きの伸び（＋Δｘ）を検知する。また、検知部５５は、補助動作としてｚ軸及びｚ’軸を中心とした第一、第二アーム部５２ａ、５２ｂの回転量（＋Δｗ）及び（＋Δｗ’）を検知する。この検知結果に基づいて、主制御部５６は無人飛行体１０を回転量に応じた移動量で前進させるための指示信号を無人飛行体１０に送信する。また、例えば、無人飛行体１０に前進しながら上昇する動きを指示するには、操作者Ｐは、「操作１」と「操作５」の操作、つまりグリップ部５２ｃを前方へ押し出しつつ、前方へ倒す操作を行う。すると、検知部５５は、上記「操作１」での検知結果に加えて、主動作としてｙ軸を中心とした第一アーム部５２ａの前方へ傾斜の回転量（－Δｖ）を検知し、補助動作としてｙ’軸を中心とした第二アーム部５２ｂの下方へ傾斜の回転量（－Δｖ’）を検知する。この検知結果に基づいて、主制御部５６は無人飛行体１０に指示信号を送信する。このように、第１実施形態の操縦器５０は、一つの操作ハンドル５２の操作だけで、無人飛行体１０を、通常のドローンの動きと同様に制御することができる。

以下、第１実施形態に係る操縦器５０の作用を説明する。第１実施形態の操縦器５０は、客体（無人飛行体１０）の動きを制御するための操縦器であって、本体部５１と、操作者Ｐが操作する剛体（操作ハンドル５２）と、本体部５１を操作者Ｐに装着の身体に装着する装着体５３と、を備える。本体部５１は、剛体の一端が接続される固定部５４と、固定部５４と剛体との接続部分に設けられて剛体の変位を検知する検知部５５と、検知部５５で検知した剛体の変位に基づいて、客体の動きを制御する制御部（主制御部５６）とを備える。

このような構成の操縦器５０を用いて無人飛行体１０を操縦する際には、操作者Ｐは、図１に示すように、肩紐５３ａに両腕を通し、本体部５１（操縦器５０）を背負う。これにより、操縦器５０が操作者Ｐの身体に安定して装着され、操作者Ｐは、操縦器５０を手軽に携帯でき、手で把持する場合に比べて手の疲れ等の身体的な負担が軽減される。次いで、操作者Ｐは、左手で操作ハンドル５２を把持し、図４に示す操作１～操作８に対応した操作を行う。操作ハンドル５２が固定部５４に固定されて安定して支持されることから、操作者Ｐは片手で適切な操作が可能となる。

この操作によって、検知部５５は、操作ハンドル５２の変位を検知し、検知結果を主制御部５６に出力する。主制御部５６は、この検知結果等に基づいて、無人飛行体１０の移動量や移動方向等を求め、指示信号を生成して無人飛行体１０に送信する。この指示信号を受信した無人飛行体１０の制御部１７は、各モータ１３の回転数を制御することで、無人飛行体１０を、操作者Ｐの操作に応じた移動方向や移動量で飛行させることができる。

以上のように、操作者Ｐは、操作ハンドル５２を片手で操作するだけで、簡単に無人飛行体１０を操縦することができる。そして、例えば、操作者Ｐは、操縦器５０を片手で操作して、無人飛行体１０を果樹園Ｏで飛行させることで、撮像部１４で樹木Ｔや果実の写真等を撮影させることができる。また、無人飛行体１０が散布器を搭載していれば、操作者Ｐは、操縦器５０を片手で操作して、樹木Ｔへの農薬等の散布を容易に行うことができる。したがって、第１実施形態によれば、片手で簡単に操作することが可能な操縦器５０を提供することができる。また、この操縦器５０を備えることで、片手で簡単に操作することが可能な無人飛行体システム１００を提供することができる。

また、第１実施形態の操縦器５０において、剛体（操作ハンドル５２）は、操作者Ｐに対して前後方向に延在する主軸（第一アーム部５２ａ）と、主軸の一端から主軸と交差する方向に延在する副軸（第二アーム部５２ｂ）と、を有し、副軸の一端が、固定部５４に接続されている。このような二つの軸（第一アーム部５２ａ、第二アーム部５２ｂ）を有することで、操作者Ｐの上腕長等の個人の体格差によらず、操作者Ｐは、楽な姿勢で操作ハンドル５２を把持できるとともに、第一アーム部５２ａに腕を沿わせることで、第一アーム部５２ａによって腕が支持され、安定した操作が可能となる。さらには、グリップ部５２ｃを設けたことで、操作者Ｐは、グリップ部５２ｃを適切に把持して、少ない力で効率的かつ容易に操作ハンドル５２を操作することができる。

なお、第１実施形態では、客体が無人飛行体１０であり、操縦器５０は無人飛行体１０を操縦する操縦器としているが、客体が無人飛行体１０に限定されない。例えば、客体は、有人飛行体、ゲーム機、コンピュータプログラム内のオブジェクト、自動車、農業機械、ロボット等であってもよい。このような、客体であっても、操作者Ｐは、本開示の操縦器５０を片手で簡単に操作することによって、より簡単に客体を操縦することができる。

（第２実施形態）
以下、本開示の第２実施形態に係る操縦器５０を備える散布装置６０及びこの散布装置６０を備える散布システム２００について、図５及び図６を参照しながら説明する。第２実施形態に係る散布装置６０及び散布システム２００は、被散布物を散布対象である圃場又は圃場に生育する農産物に散布する装置である。圃場は、米、野菜、果物、牧草等の農産物を育てる場所であり、田、畑、果樹園、牧草地等が挙げられる。第２実施形態に係る散布装置６０及び散布システム２００は、比較的中規模、又は小規模な農場等での使用に好適である。第２実施形態における被散布物は、除草剤、殺虫剤等の液体状の農薬、肥料、活力剤等である。

なお、本開示の被散布物の形態は、液体に限定されることはなく、粒体、粉体等であってもよい。また、被散布物は、上記農薬、肥料、活力剤等に限定されず、種、水等、圃場に散布され得るものであればよい。また、被散布物の散布対象が、圃場や、圃場に生育する農産物に限定されることはなく、公園、庭園、庭、山林、道路端、空き地等であってもよいし、これらで生育する植物体等であってもよい。

図５及び図６に示すように、第２実施形態に係る散布システム２００は、無人飛行体１０と、散布装置６０とを備える。散布システム２００は、無人飛行体１０を用いた無人飛行システムの一例である。散布装置６０は、散布器本体２０と、給電線３０と、供給チューブ４０と、操縦器５０とを備える。散布器本体２０と操縦器５０の本体部５１とは、後述の装着体５３の取付部５３ｂに一体的に取り付けられ、装着体５３によって操作者Ｐの背中に装着される（図５参照）。

無人飛行体１０は、被散布物を散布するための散布部１１を備え、電力が散布器本体２０から供給されること以外は、第１実施形態の無人飛行体１０と同一の基本構成を備えている。このため、第１実施形態の無人飛行体１０と同一の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

すなわち、無人飛行体１０は、図６に示すように、散布部１１と、回転翼１２と、モータ１３と、撮像部１４と、各種センサ１５と、通信部１６と、制御部１７と、記憶部１８と、を備える。モータ１３、撮像部１４、センサ１５、通信部１６、制御部１７及び記憶部１８は、後述の電源部２１から供給される電力によって作動する電気機器である。

散布部１１は、被散布物を散布対象に散布する器具であり、第２実施形態では、液剤を噴射する噴射ノズルから構成される。散布部１１は、無人飛行体１０のボディ１０ａ又は脚部１０ｂに、その散布口を下方又は水平に向けた状態で固定されている。散布部１１は、液剤を狭い範囲に（ピンポイントで）散布する場合等は、所定の方向に向けて１つ設けられていてもよいし、広い範囲に散布する場合は、複数方向に向けて複数設けられていてもよい。また、散布部１１は、被散布物を噴射するための動力ポンプ等が設けられていてもよい。

通信部１６は、信号やデータを送受信するべく、無人飛行体１０を遠隔操作する操縦器５０との間で無線通信を行う機器である。なお、通信部１６と操縦器５０との通信が、無線によるものに限定されず、有線によって通信するものでもよい。

制御部１７は、予め設定された手順に従って、自律飛行を行なうように無人飛行体１０を制御するとともに、操縦器５０からの指示信号に従って、遠隔操作（マニュアル操作）による飛行を行うように無人飛行体１０を制御する。

散布器本体２０は、操作者Ｐに装着又は携帯される動力式の散布器である。第１実施形態の散布器本体２０は、エンジンを動力とし、操作者Ｐが背中に背負って持ち運ぶ（携帯する）ことが可能な背負い式のエンジン動力散布器である（図５参照）。

図６に示すように、散布器本体２０は、電源部２１と、供給部２２とを備える。電源部２１は、給電線３０経由で無人飛行体１０の電気機器に電力を供給するための電力源である。本実施形態の電源部２１は、動力ポンプ２４の動力源２５であるガソリンを用いて発電する発電機から構成される。なお、電源部２１は、発電機に限定されることはなく、バッテリや電池パック等であってもよい。また、動力源２５がバッテリ等であれば、動力源２５そのものを電源部２１とすることもできる。

供給部２２は、収容部２３と、動力ポンプ２４と、動力源２５とを備える。収容部２３は、被散布物である薬液を収容する薬剤タンクから構成される。収容部２３は、ポリエチレン等の樹脂から形成され、軽量で耐液性、耐薬剤性に優れる。動力ポンプ２４は、収容部２３に収容された被散布物を、供給チューブ４０経由で無人飛行体１０の散布部（噴射ノズル）１１から圧力によって噴射させるものである。動力ポンプ２４は、主制御部５６の制御の下、操作ハンドル５２の操作ボタン５２ｅの操作によって駆動される。第２実施形態の動力ポンプ２４は、動力源２５によって駆動するエンジン式の動力ポンプから構成されるが、これに限定されず、散布部１１まで薬液を供給して散布部１１から噴射させるものであればよい。動力ポンプ２４は、動力源２５をガソリンとするガソリンエンジン式の動力ポンプであるが、これに限定されず、ディーゼルエンジン式、ＬＰＧ（Liquefied Petroleum Gas）エンジン式、ＣＮＧ（Compressed Natural Gas）エンジン式の動力ポンプでもよい。また、動力源２５が、ガソリンに限定されず、バッテリ等であってもよい。

給電線３０は、散布器本体２０の電源部２１と無人飛行体１０の電気機器とを接続するものであり、電源部２１からの電力を電気機器に供給する。給電線３０の長さとしては、特に限定されないが、樹木等の散布対象に液剤を散布可能な高さまで無人飛行体１０が上昇したり、移動したりするのを妨げないような長さとすることが好ましい。

供給チューブ４０は、散布器本体２０の動力ポンプ２４及び収容部２３と無人飛行体１０の散布部１１とを接続するものであり、動力ポンプ２４により収容部２３から噴射される薬液を、散布部１１に供給する。供給チューブ４０は、例えば、ゴム製チューブ、ポリ塩化ビニルチューブ等の樹脂製チューブ（ホース、管、パイプ等も含む。）が挙げられる。供給チューブ４０の長さは、給電線３０と同様の長さとすることが好ましい。

操縦器５０は、本体部５１の上部に散布器本体２０が積載されていること以外は、第１実施形態の操縦器５０と同一の基本構成を備えている。このため、第１実施形態の操縦器５０と同一の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

すなわち、操縦器５０は、本体部５１と、剛体である操作ハンドル５２と、装着体５３とを備える。本体部５１は、筐体５１ａ内に、固定部５４と、検知部５５と、主制御部５６と、電源部５７と、通信部５８と、記憶部５９とを備える。操作ハンドル５２は、主軸である第一アーム部５２ａと、副軸である第二アーム部５２ｂと、第三の軸であるグリップ部５２ｃとを有する。操作ハンドル５２の操作と、この操作に対応した無人飛行体１０の動きは、第１実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

また、第２実施形態の操作ハンドル５２は、グリップ部５２ｃの天面に、親指で押し操作が可能な操作ボタン５２ｅを有している。この操作ボタン５２ｅは、無線通信又は有線通信により、主制御部５６にオン又はオフ信号を送信する。主制御部５６は、オン信号を受信したときは、散布器本体２０の動力ポンプ２４を駆動させ、収容部２３から供給チューブ４０を経由して無人飛行体１０の散布部１１に液剤を供給し、散布部１１による液剤の散布を開始する。一方、主制御部５６は、オフ信号を受信したときは、散布器本体２０の動力ポンプ２４を停止させることで、散布部１１への液剤の供給を停止する。

なお、操縦器５０は、電源部５７に代えて、散布器本体２０の電源部２１から電力を供給されるものとしてもよい。又は、動力源２５に代えて、操縦器５０の電源部５７が、動力ポンプ２４に電力を供給するものとしてもよい。このように操縦器５０と散布器本体２０とで、動力源を共有する（１つにする）ことで、散布装置６０の簡易化や軽量化を図ることができる。

装着体５３は、操縦器５０の本体部５１及び散布器本体２０が取り付けられる取付部５３ｂと、取付部５３ｂに連結された一対の肩紐５３ａとを備える。第２実施形態では、図５に示すように、本体部５１と散布器本体２０が取付部５３ｂに一体的に取り付けられ、本体部５１の上部に、散布器本体２０が積載されている。このため、操作者Ｐは、装着体５３によって操縦器５０及び散布器本体２０（散布装置６０）を一緒に背負うことができる。この結果、散布装置６０の携帯性や操作者Ｐの作業性が向上し、操作者Ｐは、移動や散布作業等を容易に行うことができる。また、操作者Ｐは、操縦器５０の操作ハンドル５２を左手で操作することで、無人飛行体１０及び散布器本体２０を操縦し、右手で他の作業（例えば、給電線３０や供給チューブ４０の動きを整える、荷物を持つ等）を行うことができる。

以下、第２実施形態に係る散布装置６０の作用を説明する。第２実施形態の散布装置６０は、被散布物（例えば液剤）を散布する散布部１１を備えた無人飛行体１０により所定の散布対象（例えば果樹園Ｏ等の圃場）に被散布物を散布するための散布装置であって、操縦器５０と、散布部１１に被散布物を供給する供給部２２を有する。

第２実施形態の散布器本体２０は、電源部２１と、被散布物の収容部２３及び動力ポンプ２４を有する供給部２２と、を有する動力式の散布器である。また、散布装置６０は、無人飛行体１０と電源部２１とを接続する給電線３０と、散布部１１と供給部２２とを接続する供給チューブ４０と、散布器本体２０を操作者Ｐの身体に装着する装着体５３とを備える。また、装着体５３は、操縦器５０及び散布器本体２０が取り付けられる取付部５３ｂと、取付部５３ｂに連結された一対の肩紐５３ａと、を備える。

第２実施形態の操縦器５０は、本体部５１と、操作者Ｐが操作する剛体（操作ハンドル５２）と、本体部５１を操作者Ｐに装着の身体に装着する装着体５３と、を備える。本体部５１は、剛体の一端が接続される固定部５４と、固定部５４と剛体との接続部分に設けられて剛体の変位を検知する検知部５５と、検知部５５で検知した剛体の変位に基づいて、客体の動きを制御する主制御部５６とを備える。

このような構成の散布装置６０を用いて、果樹園Ｏの樹木Ｔ等に液剤を散布する際には、操作者Ｐは、図５に示すように、肩紐５３ａに両腕を通して散布装置６０を背負う。散布器本体２０及び操縦器５０が取付部５３ｂに一体的に取り付けられているため、操作者Ｐは、これらを一緒に安定して背負うことができる。

次いで、操作者Ｐは、左手で操作ハンドル５２のグリップ部５２ｃを把持する。そして、操作者Ｐは、操作ハンドル５２に対して、図４に示す操作１～操作８に対応した何れかの操作を行う。この操作により、検知部５５が検知した操作ハンドル５２の変位に基づいて、主制御部５６が無人飛行体１０を飛行させるための指示信号を送信する。この指示信号を受信した制御部１７は、指示信号に基づいて各モータ１３を駆動制御し、無人飛行体１０を飛行させる。

無人飛行体１０が散布対象の樹木Ｔに近づいたタイミングで、操作者Ｐが操作ボタン５２ｅを押すと、この操作によって、主制御部５６の制御の下、動力ポンプ２４が駆動する。この動力ポンプ２４の圧力によって収容部２３から供給チューブ４０を経由して無人飛行体１０の散布部１１に液剤が連続的に供給され、散布部１１から樹木Ｔに噴射される。散布部１１の散布口が下方又は水平に向いていることから、液剤は、散布部１１を介して樹木Ｔ等の散布対象に上から又は横から的確に噴射される。操作者Ｐは、操作ハンドル５２を操作して、無人飛行体１０を上下左右の所望の方向へ移動させることで、１本の樹木Ｔ、さらには所定範囲の複数本の樹木Ｔや果実に満遍なく適切に液剤を散布することができる。

所定範囲の樹木Ｔへの散布が終了したら、操作者Ｐは、徒歩で別の場所に移動するが、散布装置６０を背負いつつ、容易に移動することができる。この移動先で、操作者Ｐは、同様の操作を行うことで、別の範囲の樹木Ｔへ液剤を適切に散布することができる。さらには、操作者Ｐは、移動しながら散布作業を続けることもでき、散布作業をより効率的に行うことができる。このとき、操作者Ｐは、操作ハンドル５２を操作していない他方の手で、給電線３０や供給チューブ４０の動きを整えることができ、給電線３０や供給チューブ４０によって歩行が妨げられることがなく、身体的負担も低減され、より円滑な移動が可能となり、作業性も向上する。したがって、第２実施形態によれば、無人飛行体１０を片手で簡単に操作して被散布物を適切に散布することが可能な散布装置６０及びこの散布装置６０を備える散布システム２００を提供することができる。

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また、第２実施形態の散布装置６０は、無人飛行体１０に、給電線３０から電力を常時供給し、供給部２２から常時液剤を供給することができる。このため、無人飛行体１０は、電力の容量や液剤の容量等の制約を受けることなく、長時間にわたる散布作業が可能となる。なお、散布装置６０を背負って片手で操作ハンドル５２を操作できることで、長時間の散布作業でも、操作者Ｐは、身体的負担が軽減される。

また、第２実施形態の散布装置６０は、無人飛行体１０によって、散布部１１であるノズルを散布対象により近づけることができ、散布対象に対して適切に散布部１１を向けることができる。これにより、不要な方向への薬液の散布を抑制することができ、農薬散布時に発生する目的外の作物への飛散を軽減させることができる。また、狙った位置への散布精度を向上できることは、狙った位置への散布を行わないことも可能とすることになり、散布の選択性が向上する。

以上、図面を参照して、本開示の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施形態に限らず、本開示の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本開示に含まれる。

例えば、操縦器５０は、液晶モニタ等の表示部を備え、無人飛行体１０から受信した撮像部１４で撮影した画像を表示部に表示する構成とすることができる。この表示部に表示された画像を視認することで、操作者Ｐは無人飛行体１０の飛行状態をより明確に把握することができ、操縦器５０で無人飛行体１０を、より適切に操縦することができる。また、散布装置６０が、このような表示部を有する操縦器５０を備えるものとすれば、操作者Ｐは、表示部に表示された画像を視認することで、被散布物の散布状態をより明確に把握することができ、被散布物の散布を、より適切に行うことができる。

なお、表示部は、例えば、ヘッドマウントディスプレイ等のウェアラブル端末から構成することが好ましい。または、本体部５１に設けた支持具で表示部を支持してもよい。このような構成では、表示部を手で保持する必要がないため、操作者Ｐは、操縦器５０の操作等が妨げられることなく、かつ容易に画像を視認することができる。

また、上記各実施形態では、剛体は、主軸（第一アーム部５２ａ）と副軸（第二アーム部５２ｂ）からなる二軸構成でＬ字型に屈曲した操作ハンドル５２としているが、剛体がこれに限定されない。例えば、剛体は、本体部５１から前方又は側方に突出する直線的な一本の棒（一軸）から構成されていてもよく、剛体をより簡素化できるとともに、その変位によって、客体の動きを適切に制御する情報を出力することができる。また、上記各実施形態では、操作ハンドル５２は、本体部５１の左側面に設けられているが、この構成に限定されず、操作者Ｐが右手で操作可能なように右側面に設けられてもよい。また、操作ハンドル５２は、右手及び左手の何れでも操作可能なように、本体部５１の左側面と右側面とで付け替え自在なものであってもよいし、両側面に設けられていてもよい。

また、上記第２実施形態の散布装置６０は、背負い式の散布器本体２０に設けられた電源部５７から給電線３０経由で無人飛行体１０に電力を供給し、供給部２２から供給チューブ４０経由で散布部１１に被散布物を供給している。しかし、本開示の散布装置が、この構成に限定されず、例えば、散布装置は、地上に設置された電源部から、給電線経由で無人飛行体１０に電力を供給したり、地上に設置された供給部から、供給チューブ経由で散布部に被散布物を供給したりする構成であってもよい。このような構成の散布装置でも、操作者Ｐは、背中に背負った操縦器５０を片手で簡単に操作して、無人飛行体１０を適切に飛行させ、被散布物を適切に散布させることができる。

また、上記第２実施形態の散布装置６０では、被散布物が、除草剤、殺虫剤等の農薬、肥料、活力剤、種、水等であり、散布装置が、これらを圃場、公園、庭園、庭、山林、道路端、空き地等の散布対象に散布するものとしているが、被散布物及び散布装置がこのようなものに限定されることはない。他の異なる例として、被散布物が塗料であり、散布装置が、塗料を建物等の散布対象に散布（塗布）する装置であってもよい。また、被散布物が洗剤であり、散布装置が、被洗浄物等の散布対象に洗浄のために散布する装置であってもよい。また、被散布物が殺菌剤や抗菌剤等の薬剤であり、散布対象の消毒や抗菌のために散布する装置であってもよい。このような散布装置でも、操作者Ｐは、背中に背負った操縦器５０を片手で操作して、さらには移動しながら、より簡易かつ効率的に散布作業をすることができる。

１０ ：無人飛行体（客体） １１ ：散布部
２０ ：散布器本体 ２１ ：電源部
２２ ：供給部 ２３ ：収容部
２４ ：動力ポンプ ３０ ：給電線
４０ ：供給チューブ ５０ ：操縦器
５０Ａ ：操縦器 ５１ ：本体部
５２ ：操作ハンドル（剛体） ５３ ：装着体
５３ａ ：肩紐 ５３ｂ ：取付部
５４ ：固定部 ５５ ：検知部
５６ ：主制御部（制御部） ５７ ：電源部
６０ ：散布装置 Ｏ ：果樹園（散布対象）
Ｐ ：操作者 Ｔ ：樹木（散布対象）

Claims (6)

1. 客体の動作を制御するための操縦器であって、
   本体部と、
   操作者が操作する剛体と、
   前記本体部を前記操作者の身体に装着する装着体と、を備え、
   前記本体部は、
   前記剛体の一端が接続される固定部と、
   前記固定部及び前記剛体の接続部分に設けられて前記剛体の変位を検知する検知部と、
   前記検知部で検知した前記変位に基づいて、前記客体の動作を制御する制御部と、を備える
   ことを特徴とする操縦器。
2. 前記剛体は、前記操作者に対して前後方向に延在する主軸と、前記主軸の一端から前記主軸と交差する方向に延在する副軸と、を有し、前記副軸の一端が、前記固定部に接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の操縦器。
3. 前記客体は、無人飛行体である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の操縦器。
4. 被散布物の散布部を備えた無人飛行体により、所定の散布対象に前記被散布物を散布するための散布装置であって、
   請求項１～３の何れか一項に記載の操縦器と、
   前記散布部に前記被散布物を供給する供給部を有する散布器本体と、を備える
   ことを特徴とする散布装置。
5. 前記散布器本体は、電源部と、前記被散布物の収容部及び動力ポンプを有する供給部と、を有する動力式の散布器であり、
   前記無人飛行体と前記電源部とを接続する給電線と、
   前記散布部と前記供給部とを接続する供給チューブと、
   前記散布器本体を前記操作者の身体に装着する装着体と、を備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の散布装置。
6. 前記装着体は、前記操縦器及び前記散布器本体が取り付けられる取付部と、前記取付部に連結された一対の肩紐と、を有する
   ことを特徴とする請求項５に記載の散布装置。