JP6746126B2 - 薬剤の漏出防止システム及び方法 - Google Patents
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- A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
- A01M7/00—Special adaptations or arrangements of liquid-spraying apparatus for purposes covered by this subclass
Description
本願発明に係るドローン100は複数のセンサーを使用して機体高度を測定することが望ましい。高度の測定には、GPS504、6軸ジャイロセンサー505、気圧センサー507、ソナー509、レーザーセンサー508の組み合わせを使用してよい。また、マルチスペクトルカメラ512、または、障害物検知カメラ513にパッシブ方式のオートフォーカス機能を備えることで対地距離を測定してもよい。この場合に、測定器やセンサーは故障に備えて二重化または多重化することが望ましい。二重化・多重化は同種のセンサーを複数使用することで行なってもよく、複数方式のセンサーを併用することで行なってもよく、その両方によって行なってもよい。
本願発明に係るドローン100は、複数のセンサーを使用して機体速度を測定してよい。速度の測定には、6軸ジャイロセンサー505(加速度の積分により速度が得られる)、GPSドップラー504-3(複数のGPS基地局からの電波の位相差をソフトウェアで処理することで機体速度を測定できる)、または、GPS504が測定した絶対座標の変化等を使用してよい。この場合に、測定器やセンサーは故障に備えて、二重化または多重化することが望ましい。二重化または多重化は同一方式内で行なうと共に、異なる方式間で行なうことが好ましい。たとえば、GPSが電波外乱や測位衛星の障害により利用できない場合には、GPSのみを二重化していた場合に全体障害となってしまうからである。
典型的なドローン100による農薬散布のケースでは、薬剤の重量は10キログラム以上となる。機体部分のみの重量は典型的には25キログラム程度であるため、散布開始時と散布終了間近の時では全体重量には大きな差が生じる。全体重量の変化に応じて、ドローン100の高度および速度を調整してもよい。たとえば、安全基準により、ドローン100の自然落下時の地表での衝撃力が規定されているのであれば、衝撃力は高度と速度と重量により決まる(速度の二乗に比例し、高度と重量に比例する)ため、機体重量が軽い時には制限高度を高くしてもよい。同様に、機体重量が軽い時には制限速度を速くしてもよい。また、飛行速度が速い時には制限高度を低く設定し、飛行高度が高い時には制限速度を遅く設定してもよい。
本実施形態に係る薬剤の漏出防止システムは、薬剤を散布する農業用機械、特に本例では薬剤散布用ドローン100に備えられ、薬剤の漏出を防止する。なお、本実施形態において、「薬剤が漏出している状態」といった場合、農業用機械内において薬剤が漏出している状態や、薬剤が農業用機械外へ漏出している場合を含むほか、広く、薬剤が正常に管理された経路から漏出している状態を含む。
なお、この薬剤タンク104には、薬剤を充填したり、保管している薬剤を出したりするための開閉可能な蓋が取り付けられている。この開閉可能な蓋には、開閉状態を検知可能な開閉センサー104aが取り付けられている。この開閉センサー104aは例えば、蓋に取り付けられたマグネットと、本体に取り付けられて、このマグネットの磁力や接触を感知する感知器によって構成することができる。これにより蓋の開閉状態を判別して、使用者に蓋の開閉状態を認識可能とし、蓋が開いたまま薬剤の散布が行われるといった事態を防ぐことができる。
この薬剤種別判別センサー104bは例えば、薬剤タンク104内の薬剤の粘度や導電率、あるいはpHを測定することのできる装置によって構成され、測定された各項目の値と、薬剤ごとの基準となる値とを対比し、薬剤の種別を判別することができる。
なお、薬剤は薬剤タンク104から薬剤ノズル103-1、103-2、103-3、103-4へ送出されるところ、本実施形態の説明では、この送出経路に沿って薬剤が送出される方向を下流方向と称し、これとは逆の方向を上流方向と称することがある。なお、薬剤は一部、薬剤タンク104から三方弁122を介して再び薬剤タンク104へ送出されるが、この経路に関しては、三方弁122側を下流方向、薬剤タンク104側を上流方向と称している。
三方弁122から拡張タンク141を介して薬剤タンク104に至る経路は、薬剤中の気泡を除去(脱泡)するための経路である。この経路を循環させると共に、拡張タンク141に一時的に貯留させることで薬剤の脱泡を行うことができる。
ここで、ポンプ106から薬剤ノズル103-1、103-2、103-3、103-4へつながる経路は、薬剤を薬剤ノズル103-1、103-2、103-3、103-4から吐出させ、薬剤を散布させるための経路である。
また、ポンプ106から拡張タンク141を介して薬剤タンク104へつながる経路は上述の通り、薬剤中の気泡を除去(脱泡)するための経路である。
圧力センサー111-1は、ポンプ106の下流側であって、逆止弁121-2及び三方弁122の上流側に取り付けられ、下流へ吐き出される薬剤の吐出圧を測定する。
圧力センサー111-2は、逆止弁121-2の下流側であって、薬剤ノズル103-1、103-2、103-3、103-4の上流側に取り付けられ、下流へ吐き出される薬剤の吐出圧を測定する。
このポンプ用センサー106aによってポンプ106の回転子の回転数を測定した上、圧力センサー111-1、111-2によって測定された薬剤の吐出圧と対比し、正常時の比率と一致するか否かを判別することで、薬剤の漏出異常を検知することができる。即ち、正常時に比して、ポンプ106の回転数に応じた薬剤の吐出圧が得られていない場合には、薬剤の漏出が発生して、吐出圧が減少していると推測される。
散布される薬剤ごとの粒子径の違いから、薬剤ノズル103-1、103-2、103-3、103-4は通常、薬剤に応じて用いられるものが異なっている。そのため、薬剤ノズル103-1、103-2、103-3、103-4の種別が適切か否かを判別することで、誤った薬剤の散布を防ぐことができる。
これにより、とりわけ使用予定の薬剤よりも粒子径の小さい薬剤が用いられることで、薬剤のドリフトが引き起こされるのを防ぐことができる。
なお、図7においては、フライトコントローラー501が備える機能として、本実施形態における薬剤の漏出防止に必要な機能のみを示している。
ここで、所定の安全行動とは、飛行中であれば退避行動、飛行前の準備状態であれば飛行規制措置である。
また、退避行動は、最適化されたルートで所定の帰還地点まで移動する「通常帰還」であってもよい。最適化されたルートとは、例えば、通常帰還指令を受信する前に薬剤散布したルートを参照して算出されるルートである。例えば、ドローン100は、まだ薬剤を散布していないルートを経由して、薬剤を散布しながら所定の帰還地点まで移動する。
さらに、退避行動は、すべての回転翼を停止させてドローン100をその場から下方に落下させる「緊急停止」も含む。
飛行規制措置がとられた場合には、異常の確認や整備がなされない限り、飛行できないように制御されてもよい。
本願発明により、薬剤の散布を行なう農業用機械において、薬剤の漏出を確実に検知し、安全性を高めることができる。特に、センサーによって自動的且つ即座に検知することができる。また、万が一、薬剤が漏出したとしても、隣り合う逆止弁121-1、121-2、121-3、121-4、121-5、121-6、121-7間の経路における薬剤の容量は、漏出許容量以下であることから安全であるし、異常の検知に応じて逆止弁121-1、121-2、121-3、121-4、121-5、121-6、121-7を自動的に閉弁させるので薬剤の漏出の影響を最小限にとどめることができる。
また、薬剤を散布する各種の農業用機械に広く適用することができる。
Claims (15)
- 薬剤を保管する薬剤タンクと、当該薬剤を外部へ吐出する吐出口と、を有し、薬剤を散布するドローンに備えられ、当該薬剤の漏出を防止するシステムであって、
前記薬剤タンクから前記吐出口に至る経路を遮断する複数の遮断機構を備え、
前記複数の遮断機構は、各遮断機構の間の経路の容積が所定の漏出許容量以下となる位置に設けられており、
前記ドローンが薬剤を吐出させない動作状態のときに、前記薬剤タンクから前記吐出口に至る経路が前記遮断機構により遮断される、
薬剤の漏出防止システム。 - 前記遮断機構は、逆止弁であり、常時閉弁すると共に、前記薬剤タンクから吐き出された吐出圧に応じて開弁する、
請求項1記載の薬剤の漏出防止システム。 - 前記遮断機構は、電磁弁である、
請求項1記載の薬剤の漏出防止システム。 - 前記遮断機構は少なくとも、前記薬剤を外部へ吐出する吐出口に設けられている、
請求項1乃至3いずれかの項に記載の薬剤の漏出防止システム。 - 前記遮断機構は少なくとも、前記薬剤タンクの吐出口に設けられている、
請求項1乃至4いずれかの項に記載の薬剤の漏出防止システム。 - 前記薬剤タンクから前記薬剤の外部への吐出口に至る経路において、
前記複数の遮断機構は、所定の漏出許容量ごとに設けられている、
請求項4又は5記載の薬剤の漏出防止システム。 - 薬剤を保管する薬剤タンクと、当該薬剤を外部へ吐出する吐出口と、を有し、薬剤を散布する農業用機械に備えられ、当該薬剤の漏出を防止するシステムであって、
前記薬剤タンクから前記吐出口に至る経路を遮断する遮断機構と、
前記遮断機構を制御して、前記農業用機械が薬剤を吐出させない動作状態のときに、前記薬剤タンクから前記吐出口に至る経路を遮断する制御手段と、
前記薬剤タンクから前記薬剤の前記吐出口に至る経路に設けられた圧力センサーと、
前記薬剤の漏出異常検知手段と、を有し、
前記漏出異常検知手段は、前記圧力センサーによって測定された薬剤の吐出圧の経時的変化を取得し、当該取得した薬剤の吐出圧の経時的変化に基づき、異常を検知する、
薬剤の漏出防止システム。 - 前記農業用機械は、前記薬剤タンク内に貯留された前記薬剤を下流へ吐き出すポンプ、を有し、
前記ポンプ内において前記薬剤を前記薬剤タンクから吸い込むと共に下流へ吐き出す回転子の回転数を測定するポンプ用センサー、をさらに有し、
前記漏出異常検知手段はさらに、前記圧力センサーによって測定された薬剤の吐出圧に基づき、異常を検知する、
請求項7記載の薬剤の漏出防止システム。 - 前記漏出異常検知手段により異常が検知された場合、前記遮断機構を制御して、前記薬剤タンクから前記吐出口に至る経路を遮断させ、前記農業用機械による前記薬剤の散布を規制する、
請求項7又は8記載の薬剤の漏出防止システム。 - 前記漏出異常検知手段により異常が検知された場合、前記農業用機械の駆動を規制する、
請求項7又は8記載の薬剤の漏出防止システム。 - 前記薬剤タンクの蓋に取り付けられ、開閉状態を検知可能な開閉センサー、を有し、
前記漏出異常検知手段はさらに、前記開閉センサーからの情報に基づき、蓋が開放された状態を異常状態とみなしてこれを検知する、
請求項7乃至10いずれかの項に記載の薬剤の漏出防止システム。 - 前記農業用機械の衝突又は墜落を検知する衝撃センサー、をさらに有し、
前記衝撃センサーにより前記農業用機械の衝突又は墜落を検知したときに、前記遮断機構を制御して、強制的に前記薬剤タンクから前記吐出口に至る経路を遮断する、
請求項7乃至11いずれかの項に記載の薬剤の漏出防止システム。 - 前記農業用機械はドローンである、
請求項7乃至12いずれかの項に記載の薬剤の漏出防止システム。 - 前記遮断機構を制御して、主電源の停止時に前記薬剤タンクから前記吐出口に至る経路を遮断すると共に、遮断状態を維持する、
請求項1乃至13いずれかの項に記載の薬剤の漏出防止システム。 - 薬剤を保管する薬剤タンクと、当該薬剤を外部へ吐出する吐出口と、を有し、薬剤を散布するドローンに備えられ、当該薬剤の漏出を防止するシステムによって実行される方法であって、
前記薬剤タンクから前記吐出口に至る経路を遮断する複数の遮断機構と、
前記薬剤タンク内に貯留された前記薬剤を下流へ吐き出すポンプと、を備え、
前記複数の遮断機構が、各遮断機構の間の経路の容積が所定の漏出許容量以下となる位置に設けられているシステムが、
前記ドローンが薬剤を吐出させない動作状態のときに、前記薬剤タンクから前記吐出口に至る経路を前記複数の遮断機構により遮断する、
薬剤の漏出防止方法。
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