JP5657826B1 - 水田除草用無人運転ボート、浮遊物回収用無人運転ボート及び水田除草方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無人運転ボートを用いて水田の除草をする技術であって、方向転換の制御性に優れた水田除草用無人運転ボート等を提供する。【解決手段】水田の水面を走行する無人運転ボートにおいて、船首と船尾を有するボート本体と、船尾近傍に配置されたボート本体を方向変更させる舵と、推進装置と、水田の地面に接地するように垂下される除草器具と、を備え、除草器具は、上面視したときに除草器具を装着する前の重心位置よりも船首側になる位置で固定、好ましくは船首近傍に固定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、遠隔操作によって水田の雑草を除草するために用いられる水田除草用無人運転ボート、浮遊物回収用無人運転ボート及び水田除草方法に関する。

我が国においては、高齢化する農業従事者の負担を軽減するために、農作業の省力化が種々検討されている。水田における稲作においては、農薬や肥料の散布、田植え、稲刈りの工程は、機械化による省力化が実用化されている。しかしながら、雑草の除草に関しては、未だ、充分に満足される手段が得られておらず、多くは、除草効果のある草取器具等の除草器具を手作業で引き摺って除草するような方法が用いられている。

水田の除草の省力化に関しては、除草器具を備えた乗用タイプや手押し車タイプの機械を水田内で作業者が運転して除草作業を行う方法が広く知られている。例えば、下記特許文献１は、水田に乗用田植機を走行させながら、多数の金属チェーンを引きずることにより、チェーンの揺動により、育成中の稲苗間の雑草を除去する除草装置を開示する。しかしながら、このような水田内で作業者が運転する乗り物を用いた場合、車輪等が水田の地面を踏みつけるために、水田の地面に凹凸が形成されてしまうという問題があった。このような凹凸の形成は稲の根の生長に悪影響を与える。また、このような方法によれば、水田内で運転する必要があるために、気温の高いときや雨天のときには作業者にとって過酷な労働になる。

上述したような問題を解決する手段として、水田に小型のボートを走行させながら水田内の雑草を除草する技術も提案されている。例えば、下記特許文献２は、雑草の発生防止用攪拌機を装備した小型のエアーボートを各種モーター、センサーをコンピュータで制御し、障害物（稲）を避けて水田内を自由に、くまなく移動することにより水田内の雑草の発生を防止するロボットを開示する。また、下記特許文献３は、遊泳するフロート後部に軟質形状除草ロータを使用した構造の除草装置に、水位よって上下調整できる一体構造にしたフロート除草機構を複数用いてフレーム及びフレーム間隔調整具と連結した上部に、エンジンを搭載して動力を伝達させてする条間除草を装備する水田除草機を開示する。

また、除草に関するものではないがラジコンボートを用いた農作業の省力化方法として、下記特許文献４は、ホバークラフト本体に液剤農薬等を充填するための農薬用タンクと当該農薬を散布するための散布装置を装着し、遠隔操作によって上記散布装置及びホバークラフト本体を操作可能とした農薬散布用ラジコンホバークラフトを開示する。

特開２０００−３２８０４号公報 特開２０１１−２０５９６７号公報 特開２００２−３４３０５号公報 特開２００９−２４０２４２号公報

田植えの後に、水田に作業者が入って手作業で除草したり、水田内で乗り物を運転して除草したりするような方法の場合、地面を踏みつけてしまうことにより稲の根を断根したり、地面が荒れることにより稲の根の良好な生長を阻害するという問題があった。

本発明は、無人運転ボートを用いて水田の除草をする技術であって、方向転換の制御性に優れた水田除草用無人運転ボートを提供することを目的とする。

本発明者らは、上述したような問題を解決すべく、作業者が水田内で除草器具を引き摺る過酷な労働を機械化することを試みて、ラジコンボートのような無人運転ボートで除草器具を引き摺ることを試みた。一般的に船舶で貨物等を曳航する場合には、船舶の船尾にロープを固定して他の船や貨物を水面に浮かべたまま曳航する。同様の方法で無人運転ボートの船尾に重い除草器具を固定して引き摺った場合、方向転換が非常に難しく実用的ではなかった。このような問題を解決すべく鋭意検討することにより、本発明に想到するに至った。

すなわち本発明に係る水田除草用無人運転ボートは、水田の水面を走行する無人運転ボートにおいて、船首と船尾を有するボート本体と、船尾側に配置されたボート本体を方向変更させる舵と、推進装置と、走行時に水田の地面で引き摺られるように垂下されるチェーンを含む除草器具とを備え、除草器具は、上面視したときに除草器具を装着する前の重心位置よりも船首側になる位置に配置、好ましくは船首近傍に固定されている。このような構成によれば、比較的重いチェーンを含む除草器具を引き摺るような場合であっても、優れた方向制御性を実現できる。ボートの方向を制御する舵は船尾側に配置される。すなわち、重い除草器具を船尾側に固定するのではなく、重心位置よりも船首側に固定して重心位置を船首側に移動させ、重心から舵までの距離を長くすることにより、舵によって生み出される回転モーメントを大きくすることができる。その結果、重い除草器具を引き摺っても高い操舵性を実現できる。

推進装置は、ダクテッドファンであることが、馬力が大きい点から好ましい。

また、無人運転ボートは、発信機から発信された指令を受信機で受信して、該指令に従って水面を走行するラジコンボートであることが、水田において、目的とする場所まで自由に操縦することができる点から好ましい。

また、除草器具は、チェーンを含むために除草効率が高く、また、除草と同時に地面をかき混ぜて平坦化することができる点から好ましい。具体的には、ボート本体の進行方向に対する垂直方向に広がるように配列された複数のチェーンを含むこと、さらに具体的には、進行方向に対する垂直方向のボート本体の幅をＷ１、複数のチェーンのうち最も遠いチェーン間の幅をＷ２とした場合、水量にもよるが、Ｗ２/Ｗ１が１〜５倍であることが、一度の走行で広い範囲の除草処理を行うことができる点から好ましい。

また、ボート本体を載置する発泡性樹脂の成形体である台船をさらに含むことが、喫水を容易に調整することができる点から好ましい。このとき、除草器具は、台船の船首に配置されていてもよい。

また、本発明に係る水田除草方法は、上述した何れかの水田除草用無人運転ボートを遠隔操作して水面を走行させることにより、水田の雑草を除草する方法である。

また、本発明に係る水田浮遊物回収用無人運転ボートは、水田の水面を走行する無人運転ボートにおいて、船首と船尾を有するボート本体と、ボート本体を方向変更させるための船尾側に配置された舵と、推進装置と、水面を浮遊する浮遊物を回収する、ちりとり状の浮遊物回収器具とを備え、浮遊物回収器具は、船首に配置されている浮遊物回収用無人運転ボートである。このような構成によれば、水面上で浮遊物を回収して重くなった場合であっても、優れた方向制御性を実現できる。

本発明によれば、方向転換の制御性に優れた水田除草用無人運転ボートが提供される。

図１は、本実施形態の水田除草用ラジコンボート１０を側面上方から見たときの斜視模式図である。 図２は、ラジコンボート１０を前方上方から見たときの斜視模式図である。 図３はラジコンボート１０を遠隔操作するためのコントローラ２０の模式図である。 図４は、ラジコンボート１０に固定される除草器具６の正面模式図である。 図５は、ラジコンボート１０を水田で走行させることにより、水田の雑草を除草するときの様子を説明するための説明図である。 図６は、ラジコンボート１０の優れた操舵性を発現するメカニズムを説明するための説明図である。 図７は、本実施形態の浮遊物回収用ラジコンボート３０を前方上方から見たときの斜視模式図である。 図８は、ラジコンボート４０を前方上方から見たときの斜視模式図である。 図９は、ラジコンボート１０にフロート２２を装着したときの前方上方から見たときの斜視模式図である。 図１０は、台船２２を用いたラジコンボートの例を説明する斜視模式図である。 図１１は、ラジコンボート４１を前方上方から見たときの斜視模式図である。

以下に本発明に係る水田除草用無人運転ボート、浮遊物回収用無人運転ボート及び水田除草方法の一実施形態として、水田除草用ラジコンボート１０、浮遊物回収用無人運転ボート３０及びこれらを用いた水田除草方法について説明する。

図１は、本実施形態の水田除草用ラジコンボート（以下、単にラジコンボートとも称する）１０を側面上方から見たときの斜視模式図であり、図２は、ラジコンボート１０を前方上方から見たときの斜視模式図であり、図３は、ラジコンボート１０を遠隔操作するための送信機であるコントローラ２０の模式図である。

図１及び図２に示すように、ラジコンボート１０は、ボート本体１と、プロペラファン２ａ及びプロペラファン２ａを回転させる動力装置２ｂを備える推進装置３と、ラジコンボート１０を左右に旋回させるラダー（舵）４と、図３に示すようなコントローラ２０からの指令を受信する受信機５と、除草器具であるチェーン７と、チェーン７を固定する固定治具６と、を備える。ラジコンボート１０は、図１及び図２中の白矢印で示した方向にコントローラ２０からの指令を受信機５で受信し、その指令に従って走行する。

ボート本体１は軽量材質の構造浮力体である。また、プロペラファン２ａ及び動力装置２ｂはファンダクト８に収容されてプロペラ推進式のダクテッドファンを構成し、ボート本体１の上部に固定されている。また、ボート本体１を方向変更させるラダー４は、船尾側に配置されている。チェーン７を固定する固定治具６は、進行方向である船首付近に、例えば、ボルト締め等による締結手段により固定されている。動力装置２ｂとしてはエンジンが好ましく用いられる。また、ラダー４は、例えば、ラダー軸を動かす図略のモーター等を駆動させることにより向きが変えられる。

ラジコンボート１０は、図３に示すようなコントローラ２０により遠隔操作される。具体的には、図３中、１１はメインスイッチ、１２はアンテナ、１３はラジコンボート１０のラダー４の方向を右（Ｒ）方向、または左（Ｌ）方向に制御するための方向制御スティック、１４はラジコンボート１０の動力装置２ｂの出力を増加（Ｉ）または減少（Ｄ）させて速度を制御するための速度制御スティックである。

図４は、ラジコンボート１０に固定された除草器具であるチェーン７と、チェーン７を固定する固定治具６の正面模式図である。図４に示すように、固定治具６はボート本体１の進行方向に垂直な方向である幅方向に広がるように配置され、複数のチェーン７を、ボルトナット構造６ａ等の締結手段により固定する。後述するように、チェーン７はラジコンボート１０により水田の地面を這うように引き摺られる。従って、チェーン７の長さは、水田の地面からの水面の高さ（水深）を考慮して、地面に充分に引きずられるような長さに調整されている。具体的には、例えば、水深が５０ｍｍ、水面から固定治具６までの距離が１００ｍｍの場合、それらを考慮して、２００〜５００ｍｍ程度の長さが選ばれる。また、図４に示すように、固定治具６には、４本のチェーン７が進行方向に略垂直に一列に配列されている。このように、複数本のチェーン７を一列に配列することにより、広い範囲を一度に処理することができる。チェーンの本数は特に限定されないが、２〜４０本、さらには、３〜２０本、とくには、５〜１０本程度であることが好ましい。また、複数本のチェーン７を一列に配列する場合の間隔は、ラジコンボート１０の走行時に、互いに絡み合わないような間隔であれば特に限定されず、例えば、５０〜２００ｍｍ程度の間隔を保持して配置されることが好ましい。

ラジコンボート１０は、コントローラ２０から発信された操作者の指令を受信機５で受信して、その指令に従って水田を走行する。具体的には、操作者は、コントローラ２０により、ラジコンボート１０の速度及び進行方向を指令する。ラジコンボート１０は、コントローラ２０からの信号を受信機５で受信して、その信号による指令に従って、動力装置２ｂがプロペラファン２を回転させてその前方に進行するとともに、ラダー４を動かすことにより、目的とする方向に進行する。

図５は、ラジコンボート１０を水田で走行させることにより、水田の雑草を除草するときの様子を説明するための模式説明図である。図５に示すように、ラジコンボート１０は、水田を走行する場合、船首近傍の固定治具６で固定されたチェーン７を水田の地面に這わせるように引き摺りながら走行する。このとき、チェーン７が水田の地面で引き摺られることにより、水と泥がかきまぜられて、地中に根を張っている雑草９が浮いてくる。そして、浮いた雑草９は水面を浮遊する。水面を浮遊する雑草は、例えば、風で一ヶ所に集まり、必要に応じて後に回収される。なお、除草作業は、田植えの前に行うか、稲の成長の初期に行われる。稲が成長した後は、稲が地面に影を作るために雑草が生育しにくくなる。また、田植え後の除草作業においては、雑草の根の張り方は、稲の根の張り方よりも浅いために、雑草のみが優先的に抜かれることになる。また、浮かなかった雑草の上には泥が堆積することにより、成長できなくなって枯れる。

図６は、ラジコンボートを上面視したときの模式図である。図６（ａ）は、チェーン７を装着していないとき、図６（ｂ）は、チェーン７を重心位置よりも後方である船尾Ｂの近傍に装着したとき、図６（ｃ）は、本発明に係る、チェーン７を重心位置よりも前方である船首Ａの近傍に装着したラジコンボート１０をそれぞれ示す。図６（ａ）中、Ｐ1はチェーン７を装着していないときのラジコンボート１０の重心位置を示す。また、Ｐ２は、チェーン７を船尾Ｂの近傍に装着したときのラジコンボート１０の重心位置を示す。また、Ｐ３は、チェーン７を船首Ａの近傍に装着したときのラジコンボート１０の重心位置を示す。

図６（ａ）に示すように、チェーン７を装着していないラジコンボートの重心がＰ１の場合において、重心Ｐ１からラダー４までの距離をＬ０とする。このようなラジコンボートの船尾Ｂの近傍にチェーン７を固定した場合、船尾Ｂ近傍が重くなることにより重心が後方の点Ｐ２に移動する。この場合、重心Ｐ２からラダー４までの距離Ｌ１は、Ｌ０より短くなるために、ラダー４によって生み出される回転モーメントが小さくなり、操舵性が低下する。一方、本発明に係る、チェーン７を重心Ｐ１よりも船首側になる船首Ａの近傍に装着したラジコンボート１０の場合、船首Ａ近傍が重くなることにより重心が前方の点Ｐ３に移動する。この場合、重心Ｐ３からラダー４までの距離Ｌ２は、Ｌ０より長くなるために、ラダー４によって生み出される回転モーメントが大きくなり、優れた操舵性が実現される。このように、除草器具であるチェーン７を、それを装着する前の重心Ｐ１よりも船首側に固定したラジコンボート１０によれば、重心から舵までの距離を長くなることにより、舵によって生み出される回転モーメントを大きくすることができる。その結果、重い除草器具を引き摺っても高い操舵性が実現される。

なお、図５に示したように、水田除草用ラジコンボート１０で抜かれた雑草９は水面を浮遊する。このような水面を浮遊する雑草９を回収する手段として用いられる浮遊物回収用ラジコンボート３０を図７を参照して説明する。浮遊物回収用ラジコンボート３０は、チェーン７の代わりに、チリ取り状の浮遊物回収器具１７を船首近傍に固定した以外は、その構成は水田除草用ラジコンボート１０と同様である。このような浮遊物回収用ラジコンボート３０においては、重心位置よりも船首側に浮遊物回収具１７を配置しているために、重心から舵までの距離を長くすることができる。従って、水面を浮遊する雑草のようなゴミを回収した重い浮遊物回収器具１７を備えても、高い操舵性が実現される。従って、このような浮遊物回収用ラジコンボート３０を用いることにより、水田内に作業者が入らなくても浮遊物を容易に回収できる。

以上、本発明に係る水田除草用無人運転ボート、浮遊物回収用ラジコンボート及び水田除草方法の一実施形態を詳しく説明したが、本発明に係る水田除草用無人運転ボート、浮遊物回収用ラジコンボート及び水田除草方法は上述したような形態に限られず、本発明の効果を損なわない限り、目的や状況に応じて変更して適宜、使用できる。具体的な一例としては、以下のような態様が例示される。

上述した実施形態においては、図１に示すように、ボート本体１の幅よりも狭い範囲に複数のチェーン７を配列する固定治具６を装着したラジコンボート１０を示した。図８に示すラジコンボート４０のように、ボート本体１の幅よりも広い幅の固定治具１６をボート本体１に装着して複数のチェーン７をより広い幅の配列になるように装着した場合には、より広い範囲を一度に処理させることができる。具体的には、例えば、ボート本体１の幅Ｗ１に対する複数本のチェーン７のうち最も遠いチェーン間の距離を有する配列の始端から終端までの幅Ｗ２の比である、Ｗ２/Ｗ１が１〜５倍、さらには１．５〜２．５倍である場合には、一度の走行でより広い範囲の除草処理を行うことができる点から好ましい。Ｗ２/Ｗ１が小さい場合には一度に処理できる幅が小さくなる。

また、水田の水位が低い場合には、土壌が全く平らになっていないために船底が水田の底に接触する場合がある。船底が水田の底に接触した場合、操舵性が低下するおそれがある。このような問題は、浮力を高めてボートの喫水を小さくすることにより解決される。具体的には、例えば、図９に示すように、ボート本体１の底面に、例えば発泡性樹脂の成形体のフロート２１を装着することにより、浮力を高めて喫水を小さくすることができる。また、別の方法としては、例えば、図１０に示すように、ボート本体１を発泡性樹脂の成形体であるフロートである台船２２に載置して走行させることにより、喫水を大幅に小さくすることができる。図１０に示した台船２２には、台船２２の船首から離されて、複数のチェーン７を広げるように配列する固定する固定治具２６で複数のチェーン７を固定している。このような形態によれば、複数のチェーン７が台船２２の船首から離れているために、船底にチェーン７が巻き込まれることを抑制できる。船底にチェーン７が巻き込まれた場合には、チェーン７が水田の底に擦り付けられて、操舵性が低下するおそれがある。このような台船２２はボート本体１と一体化されていても互いに独立した別個の構成体であってもよい。台船２２とボート本体１とが互いに独立した別個の構成体である場合には、それぞれ別個に運搬することができるために運搬性に優れる。なお、このような実施形態においては、台船２２とボート本体１とを合わせて本発明におけるボート本体を構成する。

また、上述した実施形態においては、複数のチェーン７を上面視したときに船首側に固定することにより、重心を前方に移動させることにより旋回のための回転モーメントを大きくするようにした。回転モーメントを大きくする方法としては、例えば、図１１のラジコンボート４１のように、ファンダクト８に整流板２２を設けることにより、空気を下方に排出するように気流の流れを調整することにより、矢印Ｕで示したように、前方に傾斜する力を付与することができる。その結果、重心位置を船首側に移動させることができる。また、複数のチェーン７は船首側に重心を移動させる重りのような役割を有するために、前方に重りを載せることによっても重心位置を船首側に移動させることもできる。

また、上述した実施形態においては、水田除草用無人運転ボートとして、操作者のコントローラの操作により遠隔操作されるラジコンボートを代表例として例示したが、その代わりに、無人運転ボートとして、ＧＰＳ等を具備させ、予め設定された経路を走行するような無人運転ボートを用いてもよい。

また、上述した実施形態においては、推進装置３としてダクテッドファンを構成した例を代表例として例示したが、その代わりに、ホバークラフトタイプのボートや、ジェット推進型のボート、水中プロペラタイプのボート等、推進機構は特に限定されない。

さらに、浮遊物回収用無人運転ボートは、水田の雑草の回収に用いられるだけでなく、川、池、湖、海等の水面を走行しながら浮遊する一般ごみを回収することにも用いられる。

本発明の水田除草用無人運転ボート、浮遊物回収用無人運転ボート及び水田除草方法によれば、水田の雑草の除草や水面に浮くごみの回収を効率化できる。特に、ボートの操作性に優れるために特別な技量がなくとも、一般的な農業従事者でも容易に操縦できる。

１ ボート本体
２ａ プロペラファン
２ｂ 動力装置
３ 推進装置
４ ラダー
５ 受信機
６，１６，２６ 固定治具
７ チェーン（除草器具）
８ ファンダクト
９ 雑草
１０，４０，４１ 水田除草用ラジコンボート
１１ メインスイッチ
１２ アンテナ
１３ 方向制御スティック
１４ 速度制御スティック
１７ 浮遊物回収器具
２０ コントローラ（送信機）
２１ フロート
２２ 台船
３０ 浮遊物回収用ラジコンボート

Claims (10)

1. 水田の水面を走行する無人運転ボートにおいて、
   船首と船尾を有するボート本体と、前記ボート本体を方向変更させるための前記船尾側に配置された舵と、推進装置と、走行時に前記水田の地面で引き摺られるように垂下されるチェーンを含む除草器具と、を備え、
   前記除草器具は、上面視したときに前記除草器具を装着する前の重心位置よりも前記船首側になる位置に配置されていることを特徴とする水田除草用無人運転ボート。
2. 前記重心位置よりも前記船首側になる位置が、前記船首または前記船首よりも前方の位置である請求項１に記載の水田除草用無人運転ボート。
3. 前記推進装置は、ダクテッドファンである請求項１または２に記載の水田除草用無人運転ボート。
4. 前記無人運転ボートは、発信機から発信された指令を受信機で受信して、該指令に従って水面を走行するラジコンボートである請求項１〜３の何れか１項に記載の水田除草用無人運転ボート。
5. 前記除草器具は、前記ボート本体の進行方向に対する垂直方向に広がるように配列された、複数の前記チェーンを含む請求項１〜４の何れか１項に記載の水田除草用無人運転ボート。
6. 前記進行方向に対する前記ボート本体の垂直方向の幅をＷ１、前記複数のチェーンのうち最も遠いチェーン間の幅をＷ２とした場合、Ｗ２/Ｗ１が１〜５倍である請求項５に記載の水田除草用無人運転ボート。
7. 前記ボート本体を載置する発泡性樹脂の成形体である台船をさらに含む請求項１〜６の何れか１項に記載の水田除草用無人運転ボート。
8. 前記除草器具が、前記台船の船首に配置されている請求項７に記載の水田除草用無人運転ボート。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載の水田除草用無人運転ボートを遠隔操作して前記水面を走行させることにより雑草を除草することを特徴とする水田除草方法。
10. 水田の水面を走行する無人運転ボートにおいて、
    船首と船尾を有するボート本体と、前記ボート本体を方向変更させるための前記船尾側に配置された舵と、推進装置と、前記水面を浮遊する浮遊物を回収する、ちりとり状の浮遊物回収器具と、を備え、
    前記浮遊物回収器具は、前記船首に配置されていることを特徴とする水田浮遊物回収用無人運転ボート。
    

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