JP6669612B2 - 農業用マルチコプター - Google Patents
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特許文献1には、農業タンクや肥料タンクを積載することが可能なマルチコプターが開示されている。このマルチコプターは、機枠本体と、機枠本体から水平放射状に伸びた複数のアームと、アームの先端に設けられたロータとを備え、機枠本体の下面にタンクを着脱可能に保持する保持機構を有している。
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであって、適用可能な作業の範囲を拡げることができる農業用マルチコプターを提供するものである。
図1は、本発明の一実施形態に係る農業用マルチコプター(以下、単に「マルチコプター」という)を示す斜視図である。
マルチコプター1は、複数の回転翼により無人で飛行可能な回転翼機であって、例えば、ドローンと呼ばれる飛行体である。マルチコプター1は、無線又は有線通信による遠隔操作により飛行するものであってもよいし、遠隔装置に依らずに自律制御により飛行するものであってもよい。
先ず、機体2について説明する。図1、図2に示すように、機体2は、本体3と、アーム4と、ロータ5とを有している。
図3〜図6に示すように、本体3は、第1プレート6、第2プレート7、接続部8、第1連結部9を有している。
図2に示すように、第1プレート6は、上面視において、第1縁部61と、第2縁部62と、第3縁部63と、第4縁部64とを有している。第1縁部61は、上面視において一方側に位置している。第2縁部62は、上面視において、第1縁部61と反対側(他方側)に位置している。第3縁部63は、第1縁部61と第2縁部62とを繋ぐ直線に対して直交する方向(前記一方側と前記他方側に直交する方向)の一端側に位置している。第4縁部64は、第3縁部63と反対側に位置している。
第1プレート6は、アーム4の基端部を上方から支持する支持部(以下、「上支持部」という)を有している。上支持部の数は、アーム4の本数に応じて設定される。本実施形態の場合、アーム4の本数が6本であるため、6つの上支持部(第1上支持部11〜第6上支持部16)が設けられている。
図6に示すように、第2プレート7は、第1プレート6と略同形状に形成されており、上面視において、第1縁部71、第2縁部72、第3縁部73、第4縁部74を有している。第1縁部71は、第1縁部61の下方に位置する。第2縁部72は、第2縁部62の下方に位置する。第3縁部73は、第3縁部63の下方に位置する。第4縁部74は、第4縁部64の下方に位置する。
縁部64,74が本体3の第4縁部を構成している。
第2プレート7は、アーム4の基端部を下方から支持する支持部(以下、「下支持部」という)を有している。下支持部の数は、上支持部の数と同数であり、本実施形態の場合、6つの下支持部(第1下支持部21〜第6下支持部26)が設けられている。
各第1連結部9は、第1縁部71側(前側)から第2縁部72側(後側)に向けて貫通する円形穴9aを有している。第1連結部9Aと第1連結部9Bに設けられた円形穴9aは、中心軸が同一直線上に位置している。第1連結部9Cと第1連結部9Dに設けられた円形穴9aは、中心軸が同一直線上に位置している。円形穴9aには後述する連結部材47が挿通される。
各支持部材80は、挿入部80aと取付部80bとを有している。挿入部80aは、円
筒状に形成されており、アーム4の基端部が挿入される。取付部80bは、第1プレート6の上支持部と第2プレート7の下支持部との間に取り付けられる。具体的には、第1支持部材80Aは、第1上支持部11と第1下支持部21との間に取り付けられる。第2支持部材80Bは、第2上支持部12と第2下支持部22との間に取り付けられる。第3支持部材80Cは、第3上支持部13と第3下支持部23との間に取り付けられる。第4支持部材80Dは、第4上支持部14と第4下支持部24との間に取り付けられる。第5支持部材80Eは、第5上支持部15と第5下支持部25との間に取り付けられる。第6支持部材80Fは、第6上支持部16と第6下支持部26との間に取り付けられる。
アーム4の基端部は、第1プレート6と第2プレート7との間において支持部材80により支持されている。具体的には、第1アーム41の基端部は、第1支持部材80Aに支持されている。第2アーム42の基端部は、第2支持部材80Bに支持されている。第3アーム43の基端部は、第3支持部材80Cに支持されている。第4アーム44の基端部は、第4支持部材80Dに支持されている。第5アーム45の基端部は、第5支持部材80Eに支持されている。第6アーム46の基端部は、第6支持部材80Fに支持されている。
図1に示すように、複数のアーム4には、夫々ロータ5が取り付けられている。各ロータ5は、第1アーム41〜第6アーム46の夫々の先端部に取り付けられている。ロータ5は、電動モータ(DCモータ等)から構成されている。ロータ5は、バッテリ20から供給される電力により駆動される。ロータ5の回転軸の上部には、ブレード(プロペラ)30が取り付けられている。ロータ5及びブレード30は、マルチコプター1が飛行するための揚力を発生させる回転翼を構成している。隣り合うロータ5は、互いに逆方向に回転する。ロータ5の数は、アーム4の本数と同じである。本実施形態では、アーム4の本数が6本であるため、6つのロータ5が設けられている。但し、ロータ5の数は、6つに限定はされず、必要な揚力等に応じて変更することができる。例えば、マルチコプター1
は、3つのロータ5を有するトリコプターであってもよいし、4つのロータ5を有するクアッドコプターであってもよいし、6つのロータ5を有するヘキサコプターであってもよいし、8つのロータを有するオクトコプターであってもよい。ロータ5の数を変更した場合、ロータ5の数に応じてアーム4の本数も変更される。
次に、作業装置10について説明する。
作業装置10は、農業に関する作業を行う装置である。作業装置10としては、例えば、農場に農薬や肥料を散布する散布装置、農場を撮影する撮像装置(カメラ)、農場の温度を検知する温度センサ(赤外線センサ等)、農場の色(農作物の色)を検知する色センサ等のセンサ装置等が例示できる。本実施形態の場合、作業装置10は散布装置である。
先ず、作業装置10のフレーム31について説明する。
フレーム31は、本体3の下部に着脱可能に装着されている。フレーム31には、作業具32が着脱可能に装着されている。
図7、図8に示すように、基板27は、上面視において、略矩形状の平板の一部を切り欠いた形状であって、4つの辺(第1辺271、第2辺272、第3辺273、第4辺274)を有している。第1辺271は、第1縁部61側(前側)に位置している。第2辺272は、第2縁部62側(後側)に位置している。第3辺273は、第3縁部63側(左側)に位置している。第4辺274は、第4縁部64側(右側)に位置している。
第2連結部28は、第1縁部71側(前側)から第2縁部72側(後側)に向けて貫通する円形穴28aを有している。第2連結部28A及び第2連結部28Bに設けられた円形穴28aは、中心軸が同一直線上に位置している。第2連結部28C及び第2連結部28Dに設けられた円形穴28aは、中心軸が同一直線上に位置している。
図5~図8に示すように、装着部29は、フレーム31の下部(第2連結部28と反対側)に設けられている。装着部29は、取付板90L,90Rと、ガイド部材91L,91Rと、連結杆92と、ブラケット93L,93Rと、を有している。
Rとを連結している。連結杆92の本数は限定されないが、本実施形態では、連結杆92は前後方向に間隔をあけて2つ設けられている。図18に示すように、2つの連結杆92の間には、ポンプ60が配置される。
次に、作業装置10の作業具32について説明する。
タンク32の材質は、特に限定されないが、金属に比べて軽量であるため合成樹脂から形成することが好ましい。また、透明又は半透明な合成樹脂から形成した場合、散布物の残量を外部から確認することができる点で好ましい。
以下、容器33の内面及び外面について説明する。
容器33の内面は、当該容器33に収容された散布物を受ける受け面36を有している。受け面36は、容器33に収容された散布物が接する面であり、容器33の内側の側面及び内側の底面を構成している。本実施形態の場合、これらの側面と底面がなだらかな曲面で連続しているため、側面と底面との間に明確な境界を有さない受け面36となっているが、側面と底面との間に明確な境界を有する受け面36であってもよい。
図13に示すように、受け面36は、第1湾曲部51と第2湾曲部52を有している。また、図11に示すように、受け面36は、第3湾曲部53と第4湾曲部54を有している。第1湾曲部51は、第1縁部61側(前側)から第2縁部62側(後側)に向かうにつれて本体3から離れる方向(下方)に湾曲しながら移行している。第2湾曲部52は、第2縁部62側(後側)から第1縁部61側(前側)に向かうにつれて本体3から離れる方向(下方)に湾曲しながら移行している。第3湾曲部53は、第3縁部63側(左側)から第4縁部64側(右側)に向かうにつれて本体3から離れる方向(下方)に湾曲しながら移行している。第4湾曲部54は、第4縁部64側(右側)から第3縁部63側(左
側)に向かうにつれて本体3から離れる方向(下方)に湾曲しながら移行している。
本実施形態では、容器33の外面136は、受け面(内面)36と対応する形状(受け面36の外側において当該受け面36に沿う形状)となっている。つまり、外面136は、受け面36と同様に、湾曲部、移行部、平面部、中間部を有している。以下、外面136の湾曲部を「外側湾曲部」、外面136の移行部を「外側移行部」、外面136の移行部を「外側移行部」、外面136の平面部を「外側平面部」と称する。外面136の中間部を「外側中間部」と称する。
図10〜図12、図14等に示すように、容器33は、受け面36の外側(外面136
)に凹部37を有している。凹部37の数は限定されないが、本実施形態では、凹部37は、受け面36の4箇所に、上下方向に延びる溝状に形成されている。以下、便宜上、4箇所の凹部37を、夫々第1凹部371、第2凹部372、第3凹部373、第4凹部374と称する。第1凹部371は、第1移行部56と第3中間部83との間に設けられている。第2凹部372は、第2移行部57と第4中間部84との間に設けられている。第3凹部373は、第3移行部58と第3中間部83との間に設けられている。第4凹部374は、第4移行部59と第4中間部84との間に設けられている。
図10〜図12、図15に示すように、凹部37には、装着体39を保持する保持部38が設けられている。保持部38は、凹部37の上端に設けられた板状部分であり、当該板状部分の上面は容器33の上面と連続している。保持部38には、貫通孔38aが形成されている。本実施形態では、保持部38が4つの凹部(第1凹部371、第2凹部372、第3凹部373、第4凹部374)に夫々設けられており、各保持部38に夫々貫通孔38aが形成されている。尚、保持部38の位置は、凹部37の上端に限定されず、例えば、凹部37の上下方向の中途部に設けてもよい。
装着体39をフレーム31の装着部29に対して装着する場合、予めガイド部材91L,91Rの貫通孔91bにピン94を挿通しておく。そして、図4、図5、図15〜図17に示すように、装着体39の突出部40を、ガイド部材91L,91Rの上板91Uと下板91Dの隙間に嵌め入れて、装着体39の突出部40がピン94に当接するまで、ガイド部材91L,91Rに沿って後方(第2縁部62側)にスライド移動させる。その後、ガイド部材91L,91Rの貫通孔91aにピン94を挿通することにより、タンク(作業具)32がフレーム31の装着部29に装着される。図5、図16に示すように、この状態(装着状態という)では、装着体39が前後からピン94に挟まれるため、タンク(作業具)32が装着部29から離脱することが防止される。また、図1、図2に示すように、装着状態では、上面視において、タンク32の供給口35は、本体3の切欠部3a,3bと重なる位置にあり、切欠部3a,3bから露出する。これにより、装着状態においても、供給口35からタンク32内に散布物を供給することができる。
タンク32を、装着部29から取り外すことにより、供給口35からタンク32内への散布物の供給を容易に行うことができる。また、タンク32内の洗浄も容易に行うことが
できる。また、タンク32の供給口35は、容器33のスライド移動方向の端部側(第1縁部61側)に設けられているため、タンク32を完全に取り外さずともスライド移動方向にずらすことで、タンク32内への散布物の供給を容易に行うことが可能となる。尚、「スライド移動方向」とは、タンク32が装着状態において移動可能な方向、言い換えれば、タンク32を離脱させるときの移動方向(図2、図5、図16の矢印A方向)を指す。
上述したように、本体3のフレーム31が、タンク(作業具)32がスライド移動可能に着脱される装着部29を有していることから、タンク32をスライド移動させることでフレーム31に対して容易に着脱することができる。
タンク32は、脚部95Lと脚部95Rの間に配置されている。タンク32の容器33の受け面36の最下部は、脚部95L,95Rの下端部よりも上方に位置している。また、脚部95L,95Rの下端部から受け面36の最下部までの高さH1は、当該最下部から装着板39までの垂直距離H2よりも大きい。これにより、マルチコプター1が着地した状態において、容器33と地面との間に広い空間が形成されるため、タンク32の着脱を容易に行うことができる。
3 本体
4 アーム
5 ロータ
9 第1連結部
10 作業装置
28 第2連結部
29 装着部
31 フレーム
32 作業具(タンク)
33 容器
35 供給口
37 凹部
47 連結部材
60 ポンプ
70 ノズル
95L,95R 脚部
Claims (8)
- 本体と、
前記本体に取り付けられた複数本のアームと、
前記アームに取り付けられ且つ揚力を発生させるロータと、
前記本体の下部に装着され且つ農業に関する作業を行う作業装置と、を備え、
前記作業装置は、前記本体に対して着脱可能に装着されるフレームと、前記フレームに対して着脱可能に装着される作業具とを有し、
前記本体は、前記フレーム側に設けられた第1連結部を有し、
前記フレームは、前記本体側に設けられた第2連結部を有し、
前記第1連結部と前記第2連結部は、着脱可能な連結部材により連結されている農業用マルチコプター。 - 前記フレームは、前記第2連結部と反対側に設けられ且つ前記作業具がスライド移動可能に装着される装着部を有している請求項1に記載の農業用マルチコプター。
- 前記作業具は、前記スライド移動時に手指を引っ掛けることができる凹部を有している請求項2に記載の農業用マルチコプター。
- 前記作業具は、農場に散布される散布物が収容されるタンクであり、
前記作業装置は、前記フレームに取り付けられ且つ前記タンク内の散布物を吸引するポンプを有している請求項1〜3のいずれか1項に記載の農業用マルチコプター。 - 前記タンクは、前記スライド移動方向の長さが当該スライド移動方向と直交する方向の長さよりも長く形成されており、且つ前記スライド移行方向の端部側に前記散布物を供給する供給口を有している請求項4に記載の農業用マルチコプター。
- 前記ポンプは、前記スライド移動方向と反対方向の端部側において前記フレームに取り付けられている請求項5に記載の農業用マルチコプター。
- 前記複数本のアームは、上面視において、前記本体から互いに異なる方向に放射状に延びる第1位置と、前記本体から離れる一方向である第1方向と当該第1方向と反対方向である第2方向に延びる第2位置とに変更可能であり、
前記作業具のスライド移動方向は、前記第1方向及び前記第2方向に直交する方向である請求項2に記載の農業用マルチコプター。 - 前記作業装置は、前記ポンプから送給される散布物を散布するノズルを有し、
前記フレームには、当該フレームを支持する脚部が設けられており、
前記ノズルは、前記脚部に対して上方及び下方に揺動可能に取り付けられている請求項4〜6のいずれか1項に記載の農業用マルチコプター。
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