JP6891102B2 - 農業用マルチコプター - Google Patents

Description

本発明は、農業用マルチコプターに関する。

従来、特許文献１には、薬剤貯留タンクと貯留された薬剤を噴出するノズルを備えたマルチロータ型ヘリコプターであって、その機体の平面視における機体中心を通って機体の左右に延びた仮想線上に沿って、機体の正面から見て左右それぞれに同数の複数のロータが並設され、少なくとも当該機体の左右に並設された各ロータの、各々のロータの回転により生ずる吹き下ろしの気流の中に前記ノズルが各々配置された構成を有するものが開示されている。

特開２０１７−０３６０１１号公報

特許文献１のマルチロータ型ヘリコプターでは、マルチコプターのロータの直下に薬剤を噴出するノズルを配置することで、ロータが回転することで生ずる吹き下ろしの気流の中にノズルから噴出された薬剤が混ざって、ロータの真下に向けて薬剤を一様に散布することができる。しかしながら、揚力を発生させ、マルチロータ型ヘリコプターをホバリンクさせるためにはロータを回転させる必要がある。ロータを回転させるモータは、バッテリにより駆動するため、バッテリの容量により当該マルチロータ型ヘリコプターは稼働時間が制限される。つまり、薬剤を散布する時間が制限され、圃場が広大である場合には、複数回に分けて作業を行う必要があるという問題があった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、容易に作業を行うことができる農業用マルチコプターの提供を目的とする。

本発明の一態様に係る農業用マルチコプターは、本体と、本体に取り付けられた複数本のアームと、アームに取り付けられ且つ揚力を発生させる回転翼と、回転翼にエネルギーを供給するエネルギー供給部と、を有する機体と、本体の下方に設けられ、且つ、農業に関する作業を行う作業装置と、本体の上部に取り付けられ、且つ、内部に浮揚ガスが充填された浮力発生部と、を備え、浮力発生部は、当該浮力発生部の周囲とアームの中途部とを連結する連結部によって、本体の上部に取り付けられている。

また、作業装置は、農場に散布される散布物を収容するタンクを有している。
また、作業装置は、画像を撮像する撮像装置であり、撮像装置が撮像した画像は、有線通信又は無線通信を介して外部に出力される。
また、農業用マルチコプターは、作業装置の重量と、浮力発生部が発生する浮力と、に基づいて、回転翼の回転を制御する制御装置を備えている。

また、浮力発生部は、機体と、作業装置とに発生する重力の和よりも小さい浮力を設定する。
また、浮力発生部は、機体と、作業装置とに発生する重力の和よりも大きい浮力を設定する。
また、制御装置は、重力方向に向かう負の揚力を発生するよう回転翼を制御し、且つ、重力と負の揚力の和が、浮力よりも大きくなるよう回転翼の回転を制御する。

また、エネルギー供給部は、バッテリである。
また、浮力発生部は、開放部が形成されたリング体であって、開放部は、当該開放部から、外部の空気を回転翼に向けて通過させる。

上記農業用マルチコプターによれば、容易に農薬を散布することができる。

第１実施形態に係る農業用マルチコプターの前方斜視図である。 第１実施形態に係る農業用マルチコプターの前方斜視図である。 第１実施形態に係る農業用マルチコプターの機体の前方斜視図である。 第１実施形態に係る農業用マルチコプターの要部の正面図である。 第１実施形態に係る農業用マルチコプターの要部の側面図である。 第１実施形態に係る農業用マルチコプターの要部の平面図である。 第１実施形態に係る農業用マルチコプターの制御フローである。 第２実施形態に係る農業用マルチコプターの前方斜視図である。 第２実施形態に係る農業用マルチコプターの前方斜視図である。 第２実施形態に係る農業用マルチコプターの制御フローである。 第３実施形態に係る農業用マルチコプターのシステム図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１〜図３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。

マルチコプター１は、機体２と、作業装置７とを備えている。
先ず、機体２について説明する。図１〜図５に示すように、機体２は、本体３と、アーム４と、回転翼５と、スキッド（脚）６を有している。
図６に示すように、本体３は、第１縁部３１と、第２縁部３２と、第３縁部３３と、第４縁部３４とを有している。第１縁部３１は、上面視において一方側に位置している。第２縁部３２は、上面視において、第１縁部３１と反対側（他方側）に位置している。第３縁部３３は、第１縁部３１と第２縁部３２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３４は、第３縁部３３と反対側に位置している。

以下、説明の便宜上、第１縁部３１が位置する方向を前方、第２縁部３２が位置する方向を後方、第３縁部３３が位置する方向を左方、第４縁部３４が位置する方向を右方という。また、第１縁部３１側から第２縁部３２側或いは第２縁部３２側から第１縁部３１側に向かう方向を前後方向といい、当該前後方向に直交する方向を幅方向という。また、幅方向であって本体３の幅方向中心に近づく方向を幅方向内方といい、幅方向であって本体３の幅方向中心から離れる方向を幅方向外方という。

尚、本体３の形状（外形）は、本実施形態の場合、略直方体形であるが、円板形等の他の形状であってもよい。第１縁部３１〜第３縁部３４の形状は、本体３の形状に応じて変化する。そのため、第１縁部３１〜第３縁部３４の形状は、直線状であってもよいし、一部又は全部が曲線状であってもよい。
図４に示すように、本体３は、ケース３５（以下、「第１ケース３５」という）と、電装品３６（以下、「第１電装品３６」という）と、を備えている。

第１ケース３５は、本体３の外殻を構成する箱体であって、密閉可能な内部空間を有している。第１ケース３５の内部空間には、第１電装品３６が収容されている。つまり、第１電装品３６の周囲は、第１ケース３５により覆われている。
第１電装品３６は、マルチコプター１の飛行に関する制御を行う電装品であって、例えば、ＧＰＳアンテナ、制御装置７０、各種センサ（ジャイロセンサ、加速度センサ等）等である。

図１、図２に示すように、本体３には、複数本のアーム４が取り付けられている。本実施形態の場合、４本のアーム４が本体３に取り付けられている。４本のアーム４は、本体３の中心から水平面（着地状態で地面と平行な面）内で放射状に延びている。但し、アーム４の本数は、４本に限定されず、５本以上であってもよいし、３本以下であってもよい
。また、アーム４は、本体３側に向けて折り畳み可能な構造としてもよい。

アーム４の基端側は、本体３に取り付けられている。アーム４の先端側は、中途部４ａで二股状（Ｙ字状）に分岐している。複数のアーム４の先端側には、夫々回転翼５が取り付けられている。本実施形態の場合、４本のアーム４の先端側が夫々二股状に分岐し、各分岐端に回転翼５が取り付けられているため、回転翼５の数は８つである。
回転翼５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５は、ロータ５１及びブレード（プロペラ）５２から構成されている。ロータ５１は、電動モータ（ＤＣモータ等）から構成されている。ロータ５１は、後述するバッテリ１３ａから供給される電力により駆動される。ロータ５１の回転軸の上部には、ブレード５２が取り付けられている。隣り合う回転翼５は、互いに逆方向に回転する。回転翼が一方に向かって回転して正の揚力を発生させる場合、回転翼は他方に向かって回転すると、負の揚力を発生させる。つまり、回転翼が一方に向かって回転すると、マルチコプターは、上昇する。また、回転翼が他方に向かって回転すると、マルチコプターは、下降する。なお、正の揚力とは重力方向の揚力であり、負の揚力とは重力方向と逆方向の揚力をいう。

回転翼５の数は、特に限定はされず、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つの回転翼５を有するトリコプターであってもよいし、４つの回転翼５を有するクアッドコプターであってもよいし、６つの回転翼５を有するヘキサコプターであってもよいし、８つの回転翼５を有するオクトコプターであってもよい。
スキッド６は、マルチコプター１が着地したときに接地して本体３を地面上に支持する。図１〜図６等に示すように、スキッド６は、本体３の第３縁部３３側（左側）に設けられたスキッド６Ｌと、第４縁部３４側（右側）に設けられたスキッド６Ｒと、を有している。

図６に示すように、スキッド６Ｌは、前部材６Ｌ１と、後部材６Ｌ２と、下部材６Ｌ３と、を有している。前部材６Ｌ１は、第１縁部３１側（前側）に配置されて本体３から下方に延びている。後部材６Ｌ２は、第２縁部３２側（後側）に配置されて本体３から下方に延びている。下部材６Ｌ３は、前部材６Ｌ１の下端部と後部材６Ｌ２の下端部とを連結している。

スキッド６Ｒは、前部材６Ｒ１と、後部材６Ｒ２と、下部材６Ｒ３と、を有している。前部材６Ｒ１は、第１縁部３１側（前側）に配置されて本体３から下方に延びている。後部材６Ｒ２は、第２縁部３２側（後側）に配置されて本体３から下方に延びている。下部材６Ｒ３は、前部材６Ｒ１の下端部と後部材６Ｒ２の下端部とを連結している。
図５に示すように、スキッド６Ｌの前部材６Ｌ１及び後部材６Ｌ２と、スキッド６Ｒの前部材６Ｒ１及び後部材６Ｒ２とは、本体３から離れる方向（下方）に向かうにつれて互いの距離が次第に広がるように傾斜している。

図１〜図６に示すように、本体３の下方には装着部１５が設けられている。装着部１５は、作業装置７をスキッド６Ｌとスキッド６Ｒの間で着脱可能に支持する。
次に、作業装置７について説明する。
作業装置７は、農業に関する作業を行う装置である。作業装置７としては、例えば、農場に農薬や肥料等の散布物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７は、散布装置であって、散布物を収容するタンク８を有している。
図１〜図６等に示すように、タンク８は、本体３の下方に設けられた装着部１５に装着される。タンク８は、装着部１５に対して着脱可能である。なお、タンク８は、装着部１５に対して一体成形されていてもよい。装着部１５は、断面Ｌ字形状のレールである。装着部１５には、タンク８の側方から幅方向外方に向かって夫々突出した非装着部８ａが懸架される。図５及び図６において、タンク８の装着状態を実線で示し、タンク８を装着部１５から離脱させる方向（矢印Ａで示す）にスライド移動させた状態を仮想線で示している。以下の説明において、タンク８に関する方向については、装着状態を基準とする。

タンク８は、容器８１と、蓋体８２と、を有している。
容器８１は、農場に散布される散布物が収容される内部空間を形成している。散布物は、例えば、肥料、水、農薬等である。容器８１は、当該容器８１の上面に、散布物を内部空間に供給するための供給部８３を有している。供給部８３は、容器８１の上面から円筒状に突出する筒状部８４を有している。筒状部８４には、蓋体８２がネジ等により着脱可能に装着される。なお、タンク８に収容されている肥料、水、農薬等はタンクからポンプ１０に供給される。

図５に示すように、機体２には、第１電装品３６とは別の電装品１３（以下、「第２電装品１３」という）が装着されている。第２電装品１３は、本体３の下方であって且つ回転翼５の下方に着脱可能に配置されている。第２電装品１３は、回転翼５のロータ５１にエネルギーを供給するエネルギー供給部１３ａを含む。本実施形態において、エネルギー供給部１３ａは、電力を供給するバッテリ１３ａを含んでいる。なお、回転翼５のロータ５１の代わりにエンジンでブレード５２を回転させる場合には、エネルギー供給部１３ａは、ガソリンを収納したガソリンタンクである。

第２電装品１３は、第１ケース３５とは別のケース１４（以下、「第２ケース１４」という）に収容されている。
図４〜図６に示すように、第２ケース１４は、本体３の下方に設けられた取付部１１に取り付けられている。取付部１１は、第１取付部１１Ｌと、第２取付部１１Ｒとを有している。第１取付部１１Ｌは、本体３の第３縁部３３側（左側）に設けられ、スキッド６Ｌの前部材６Ｌ１と後部材６Ｌ２とを連結している。第２取付部１１Ｒは、本体３の第４縁部３４側（右側）に設けられ、スキッド６Ｒの前部材６Ｒ１と後部材６Ｒ２とを連結している。

本実施形態の場合、ポンプ１０を、第２電装品１３と同様に、本体３の下方であって且つ回転翼５の下方に配置しているが、第２電装品１３の下方に配置してもよい。
さて、マルチコプター１は、浮力発生部６０を備えている。浮力発生部は、気嚢６０であって、内部に浮揚ガスが充填されている。気嚢６０は、アラミド繊維等の空気や水素等の機体２を通過させない素材で構成されている。なお、浮力発生部は、気嚢６０がアラミド繊維等の素材で構成される軟式の気嚢６０に限定されず、気嚢６０の下側にキールが取り付けられた半硬式であってもよく、気嚢６０が骨格を有する硬式のものでもなんでもよい。本実施形態において、気嚢６０は、水平方向が長尺のバルーン形状である。言い換えれば、気嚢６０は、平面視で円状であって、且つ、断面形状が紡錘体状である。なお、気嚢６０の形状は、砲丸形状であってもよいし、トーラス体のリング形状であってもよく、何でもよい。気嚢６０の内部は、例えば、夫々分離された複数のセルが分割されている。これによって、複数のセルのうち、一のセルから充填されたガスが漏れたとしても、他のセルで当該一のセルを補完することができる。また、気嚢６０は、複数の気嚢６０を有する構成であってもよく、何でもよい。

気嚢６０の内部には、水素やヘリウム等の浮揚ガスが充填されている。これによって、気嚢６０は浮力を発生させる。具体的に説明すると、本実施形態において気嚢６０は、本体３や回転翼５を含むマルチコプター１の総重量に対する重力以下の浮力を設定する。即ち、気嚢６０は、マルチコプター１の回転翼５が発生させる揚力を補助する。言い換えれば、マルチコプター１は、気嚢６０が設定した浮力と、回転翼５が発生させた揚力によって空中を飛行する。これによって、回転翼５だけでなく、気嚢６０が設定した浮力によりマルチコプター１は上昇することができる。このため、マルチコプター１の上昇に必要となるエネルギーの浪費を低減することができる。それゆえ、マルチコプター１は、従来のマルチコプターよりも稼働時間を延長することができる。

気嚢６０は、本体３と連結されている。例えば、気嚢６０は、アーム４の中途部４ａの上部に設けられた取付部６１と、気嚢６０の周囲に設けられた取付部６３と、を連結部６２で連結して本体３と連結されている。具体的に説明すると、取付部６１は、アーム４の中途部４ａの上部に設けられたリング状の部材である。また、取付部６３は、気嚢６０の周囲に設けられたリング状の部材である。当該取付部６３は、気嚢６０において平面視で
等間隔に配置されている。連結部６２は、ワイヤーを有している。当該ワイヤーの一方端と他方端にはフック６２ａが設けられている。フック６２ａは、リングに取り付け及び取外しが可能な部材である。なお、連結部６２は、本体３と、気嚢６０とを連結できればよく、ワイヤーの代わりに棒部材を用いても良い。また、取付部６１は、本体３と、気嚢６０とを連結できればよく、アーム４の中途部４ａではなく、スキッド６に設けられていても良い。

図３に示すように、マルチコプター１は制御装置７０と、高度検出装置７１と、を有している。制御装置７０は、ＣＰＵや記憶部７０ａに記憶（保存）されているプログラム等から構成され、マルチコプター１に関する様々な制御を行う。具体的には、制御装置７０は、例えば、ロータ５１の回転を制御する。制御装置７０は、記憶部７０ａを有している。記憶部７０ａは、不揮発性のメモリ等であって、マルチコプター１の情報を含む様々な情報を記憶する。記憶部７０ａは、例えば、農場のマップや当該農場における指示情報等を記憶する。指示情報には、マルチコプター１が圃場で行う作業内容や、マルチコプター１の進行ルート等が含まれる。つまり、マルチコプター１は、指示情報に基づいて圃場を移動し、且つ、作業を行う。なお、指示情報は、予め記憶部７０ａに記憶されているものであってもよいし、マルチコプター１に外部との通信を行う通信装置が設けられている場合には、通信装置が外部サーバから受信した指示情報を記憶部７０ａに記憶するものであってもなんでもよい。

高度検出装置７１は、衛星測位システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ，Ｇａｌｉｌｅｏ、ＧＬＯＮＡＳＳなど）によって自己の位置（緯度、経度、高度を含む測位情報）を検出する装置である。この高度検出装置７１は、測位衛星（例えば、ＧＰＳ衛星）Ｇから送信された信号（ＧＰＳ衛星の位置、送信時刻、補正情報等）を受信し、受信した信号に基づいて高度を含む自己の位置（位置情報）を検出する。高度検出装置７１が検出した高度は、制御装置７０に出力される。制御装置７０は、当該高度に基づいて、ロータ５１の回転を制御する。言い換えれば、作業装置７の重量と、気嚢６０が発生する浮力と、に基づいて回転翼５を制御する。これによって、マルチコプター１は、回転翼５の回転数を変更することで、揚力を制御することができる。このため、マルチコプター１は、散布物を散布して、タンク８に収容された散布物が減少した場合であっても、上昇、下降、及び所定の高度を維持することができる。例えば、マルチコプター１が圃場において、農薬を散布した場合、当該散布に応じてタンク８の内部に収納された内容物の重量が減少する。係る場合、制御装置７０は、マルチコプター１を所定の高度に維持するため、ロータ５１の回転を制御する。具体的には、制御装置７０は、回転翼５が発生させる揚力を減少させるため、ロータ５１の回転数を減少させる。なお、高度検出装置７１は、マルチコプター１の高度を検出できればよく、衛星測位システムではなく、超音波センサを有する構成であっても何でもよい。マルチコプター１が超音波センサを備え、自己の高度を検出する場合、超音波センサは、例えばアーム４の中途部４ａの下部に設けられる。超音波センサは、送波器と受波器とを有する。送波器は、超音波を圃場内の物体に向け発信する。受波器は、当該物体に反射された超音波である反射波を受信する。高度検出装置７１は、超音波の発信から受信までに要した時間や音速等を演算し、センサから対象物までの距離を算出する。これによって、高度検出装置７１は、マルチコプター１の高度を検出する。

以下、図７に基づいて、第１実施形態における制御装置７０の回転翼５の制御の一連の流れを説明する。
制御装置７０が記憶部７０ａから指示情報を取得する（Ｓ１）。制御装置７０は、記憶部７０ａから取得した指示情報に基づいて、当該指示情報に指定されている高度（指示高度）を取得する。

高度検出装置７１がマルチコプター１の高度を検出する（Ｓ２）。具体的には、高度検出装置７１は、衛星測位システムによって自己の高度を検出する装置である。高度検出装置７１は、測位衛星Ｇから送信された信号を受信し、受信した信号に基づいて自己の位置を検出する。
制御装置７０が、高度検出装置７１が検出した高度を取得する（Ｓ３）。制御装置７０は、高度検出装置７１が検出した位置情報のうち、自己の高度に関する情報を取得する。

制御装置７０は、当該自己の高度が、指示高度と一致するかを確認する（Ｓ４）。制御装置７０は、記憶部７０ａから取得した指示高度と、高度検出装置７１が検出した高度との一致又は不一致の確認を行う。
制御装置７０が、自己の高度と指示高度とが一致したと判断した場合（Ｓ４，Ｙｅｓ）、制御装置７０は、回転翼５の回転数を維持する（Ｓ５）。これによって、回転翼５から発生される揚力が維持される。このため、マルチコプター１の高度が維持される。

制御装置７０が、自己の高度と指示高度とが一致しないと判断した場合（Ｓ４，Ｎｏ）、当該高度が指示よりも低いかを確認する（Ｓ６）。
制御装置７０が、自己の高度は指示高度よりも低いと判断した場合（Ｓ６，Ｙｅｓ）、制御装置７０は、回転翼５の回転数を増加させる（Ｓ７）。これによって、回転翼５が発生させる揚力が増加する。このため、マルチコプター１に加わる上方向の力の合計が増加して、マルチコプター１は上昇する。

一方、制御装置７０が、自己の高度は指示高度よりも高いと判断した場合（Ｓ６，Ｎｏ）、制御装置７０は、回転翼５の回転数を減少させる（Ｓ８）。これによって、回転翼５が発生させる揚力が減少する。このため、マルチコプター１に加わる上方向の力の合計が減少して、マルチコプター１は下降する。
本発明の一態様に係る農業用マルチコプター１は、本体３と、本体３に取り付けられた複数本のアーム４と、アーム４に取り付けられ且つ揚力を発生させる回転翼５と、回転翼５にエネルギーを供給するエネルギー供給部１３ａと、を有する機体２とを備えている。また、農業用マルチコプター１は、本体３の下方に設けられ、且つ、運搬する資材を収容する作業装置７と、本体３の上部に取り付けられ、且つ、内部に浮揚ガスが充填された浮力発生部６０と、を備えている。これによって、回転翼５だけでなく、浮力発生部６０が設定した浮力によりマルチコプター１は上昇することができる。このため、マルチコプター１の上昇に必要となるエネルギーの浪費を低減することができる。それゆえ、マルチコプター１は、従来のマルチコプターよりも稼働時間を延長することができる。

また、作業装置７は、農場に散布される散布物を収容するタンク８を有している。これによって、マルチコプター１は、回転翼５が発生させた揚力と、浮力発生部６０が設定した浮力とで上昇するため、従来のマルチコプター１が運搬できる重量以上の散布物を散布することができる。そのため、マルチコプター１は、農場において、一度に広範囲に亘って散布物を散布することができる。

また、農業用マルチコプター１は、作業装置７の重量と、浮力発生部６０が発生する浮力と、に基づいて、回転翼５の回転を制御する制御装置７０を備えている。これによって、マルチコプター１は、回転翼５の回転数を変更することで、揚力を制御することができる。このため、マルチコプター１は、散布物を散布して、タンク８に収容された散布物が減少した場合であっても、上昇、下降、及び所定の高度を維持することができる。

また、浮力発生部６０は、機体２と、作業装置７とに発生する重力の和よりも小さい浮力を設定する。これによって、浮力発生部６０は、マルチコプター１の上昇を補助することができる。このため、マルチコプター１は、回転翼５の回転数を減少させ、回転翼５が発生させる揚力を減少させることで下降することができる。
また、エネルギー供給部１３ａは、バッテリ１３ａである。これによって、電力を浪費したバッテリ１３ａを、充電されたバッテリ１３ａに交換すれば、マルチコプター１は、飛行を継続することができる。このため、マルチコプター１は、バッテリ１３ａの電力を浪費して飛行を継続できなくなった場合であっても、容易に作業に復帰することができる。
［第２実施形態］
図８及び図９は、マルチコプター１の別の実施形態（第１実施形態）を示す。

以下、第２実施形態のマルチコプター１について、上述した実施形態（第１実施形態）と異なる構成を中心に説明し、第１実施形態と共通する構成については同じ符号を付して
詳しい説明を省略する。
さて、第２実施形態に係る気嚢６０は、中央が上下方向に向かって貫通している開放部６０ａが形成されている。言い換えれば、平面視でドーナツ形状である。さらに言い換えれば、気嚢６０は、トーラス体のリング形状である。図９の矢印Ｒに示すように、気嚢６０上方の空気が開放部６０ａから回転翼５に導入される。つまり、気嚢６０が空気の流れＲを妨げることなく、回転翼５に導入される空気を十分に確保することができる。気嚢６０の内部は、例えば、夫々分離された複数のセルが分割されている。これによって、複数のセルのうち、一のセルから充填されたガスが漏れたとしても、他のセルで当該一のセルを補完することができる。また、気嚢６０は、複数の気嚢６０を有する構成であってもよく、何でもよい。

気嚢６０の内部には、水素やヘリウム等の浮揚ガスが充填されている。これによって、気嚢６０は浮力を発生させる。具体的に説明すると、本実施形態において気嚢６０は、本体３や回転翼５を含むマルチコプター１の総重量に対する重力以上の浮力を設定する。即ち、気嚢６０は、所定の高度までマルチコプター１を上昇させる。これによって、マルチコプター１は、回転翼５が揚力を発生させずとも上昇することができる。このため、所定の高度に上昇するまでマルチコプター１は、上昇にエネルギーを浪費する必要がない。つまり、従来のマルチコプター１よりも移動距離を延長することができる。また、回転翼５が発生させる揚力は、当該浮力を補助する。言い換えれば、マルチコプター１は、気嚢６０が設定した浮力と、回転翼５が発生させた揚力によって空中を飛行する。例えば、気嚢６０が設定した浮力により上昇したマルチコプター１の高度が、目的の高度よりも低い場合、制御装置７０は、回転翼５の回転数を増加する。これによって、回転翼５が発生させた重力方向の揚力である正の揚力は増加し、マルチコプター１は上昇する。一方、気嚢６０が設定した浮力により上昇したマルチコプター１の高度が、目的の高度よりも高い場合、制御装置７０は、回転翼５を制御して、負の揚力を発生させる。詳しく説明すると、制御装置７０は、回転翼５を制御して、重力方向とは逆方向の揚力を発生させる。このため、回転翼５が負の揚力を発生した場合、マルチコプター１は下降する。これによって、マルチコプター１の高度が指示情報の高度よりも高い場合、回転翼５が発生させる揚力と、気嚢６０が設定した浮力との和を減少させることができる。このため、気嚢６０が設定した浮力が、機体２と、作業装置７とに発生する重力の和よりも大きい場合でも、制御装置７０が回転翼５を制御することでマルチコプター１を着陸させることができる。

以下、図１０に基づいて、第２実施形態における制御装置７０の回転翼５の制御の一連の流れを説明する。
制御装置７０が記憶部７０ａから指示情報を取得する（Ｓ１１）。制御装置７０は、記憶部７０ａから取得した指示情報に基づいて、指示情報によって指定されている高度（指示高度）を取得する。

高度検出装置７１がマルチコプター１の高度を検出する（Ｓ１２）高度検出装置７１は、測位衛星Ｇから送信された信号を受信し、受信した信号に基づいて自己の位置を検出する。
制御装置７０が、高度検出装置７１が検出した高度を取得する（Ｓ１３）。制御装置７０は、高度検出装置７１が検出した位置情報のうち、自己の高度に関する情報を取得する。

制御装置７０は、当該マルチコプター１の高度が指示高度と一致するかを確認する（Ｓ１４）。制御装置７０は、記憶部７０ａから取得した指示高度と、高度検出装置７１が検出した高度との一致又は不一致の確認を行う。
制御装置７０が、マルチコプター１の高度と、指示高度とが一致したと判断した場合（Ｓ１４，Ｙｅｓ）、制御装置７０は、回転翼５の回転数を維持する（Ｓ１５）。これによって、回転翼５から発生される揚力が維持される。このため、マルチコプター１の高度が維持される。

制御装置７０が、マルチコプター１の高度と、指示高度とが一致しないと判断した場合（Ｓ１４，Ｎｏ）、当該高度が指示よりも低いかを確認する（Ｓ１６）。
制御装置７０が、マルチコプター１の高度は、指示高度よりも低いと判断した場合（Ｓ１６，Ｙｅｓ）、制御装置７０は、回転翼５が発生させる揚力を正の方向に増加させる（Ｓ１７）。つまり、回転翼５が正の揚力を発生させている場合、回転翼５の回転数を増加させ、正の揚力を増加させる。また、回転翼５が負の揚力を発生させている場合であって、且つ、指示情報の高度が、回転翼５が揚力を発生させていない場合の高度よりも高い場合、ブレード５２の向きを反転させ、正の揚力を発生させる。これによって、マルチコプター１の高度が指示情報の高度よりも低い場合、回転翼５が発生させる揚力と、気嚢６０が設定した浮力との和を増加させる。このため、マルチコプター１に加わる上方向の力の合計が増加して、マルチコプター１は上昇する。

一方、指示情報の高度よりも高い場合（Ｓ１６，Ｎｏ）、制御装置７０は、回転翼５が発生させる揚力を負の方向に増加させる（Ｓ１８）。つまり、回転翼５が正の揚力を発生させている場合であって、且つ、指示情報の高度が、回転翼５が揚力を発生させていない場合の高度よりも高い場合、回転翼の回転数を減少させ、正の揚力を減少させる。また、回転翼５が正の揚力を発生させている場合であって、且つ、指示情報の高度が、回転翼５が揚力を発生させていない場合の高度よりも低い場合、ブレード５２の向きを反転させ、負の揚力を発生させる。これによって、マルチコプター１の高度が指示情報の高度よりも高い場合、回転翼５が発生させる揚力と、気嚢６０が設定した浮力との和を減少させる。このため、マルチコプター１に加わる重力方向の力の合計が増加して、マルチコプター１は下降する。

本発明の一態様に係る農業用マルチコプター１の浮力発生部６０は、機体２と、作業装置７とに発生する重力の和よりも大きい浮力を設定する。これによって、マルチコプター１は、回転翼５が揚力を発生させずとも上昇することができる。このため、所定の高度に上昇するまでマルチコプター１は、上昇にエネルギーを浪費する必要がない。つまり、従来のマルチコプター１よりも移動距離を延長することができる。

また、制御装置７０は、重力方向に向かう負の揚力を発生するよう回転翼５を制御し、且つ、重力と負の揚力の和が、浮力よりも大きくなるよう回転翼５の回転を制御する。つまり、回転翼５が正の揚力を発生させている場合であって、且つ、指示情報の高度が、回転翼５が揚力を発生させていない場合の高度よりも低い場合、ブレード５２の向きを反転させ、負の揚力を発生させる。これによって、マルチコプター１の高度が指示情報の高度よりも高い場合、回転翼５が発生させる揚力と、浮力発生部６０が設定した浮力との和を減少させることができる。このため、浮力発生部６０が設定した浮力が、機体２と、作業装置７とに発生する重力の和よりも大きい場合でも、制御装置７０が回転翼５を制御することでマルチコプター１を着陸させることができる。

また、浮力発生部６０は、開放部６０ａが形成されたリング体であって、開放部６０ａは、当該開放部６０ａから、外部の空気を回転翼５に向けて通過させる。これによって、図９の矢印に示すように、気嚢６０上方の空気が開放部６０ａから回転翼５に導入される。このため、浮力発生部６０が空気の流れを妨げることなく、回転翼５に導入される空気を十分に確保することができる。
［第３実施形態］
図１１は、マルチコプター１の別の実施形態（第３実施形態）のシステム図を示す。

以下、第３実施形態のマルチコプター１について、上述した実施形態（第１実施形態及び第２実施形態）と異なる構成を中心に説明し、第１実施形態又は第２実施形態と共通する構成については同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
第３実施形態に係るマルチコプター１は、作物の生育を示す生育データを取得することが可能である。マルチコプター１は、撮像装置９を有している。撮像装置９は、赤外線カメラ等で構成され、圃場の作物を撮像可能な装置である。マルチコプター１は、圃場上を飛行して、圃場上の作物を空撮し、撮像装置９で撮像した画像（撮像画像）に、高度検出装置７１で検出された位置を対応付けて撮像データとする。

撮像データは、マルチコプター１に設けられた記憶部７０ａに記憶される。マルチコプター１の記憶部７０ａに記憶された撮像データは、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード等の電子記
憶媒体９４に転送され、当該電子記憶媒体９４に記憶される。電子記憶媒体９４に記憶された撮像データは、管理コンピュータ９５ａ、又は、管理コンピュータ９５ａとは別に空撮サービス会社等に設置された固定型の管理コンピュータ９５ｂに転送される。転送された撮像データは管理コンピュータ９５ａ又は管理コンピュータ９５ｂに記憶される。また、管理コンピュータ９５ａ又は管理コンピュータ９５ｂがサーバ９６にログイン後、当該管理コンピュータ９５ａ又は管理コンピュータ９５ｂに記憶された撮像データは、当該サーバ９６に送信される。サーバ９６は、撮像データを受信すると、受信した撮像データを記憶部７０ａ（データベース）に記憶する。サーバ９６は、撮像データ（撮像画像）を解析することで、ＤＶＩ、ＲＶＩ、ＮＤＶＩ、ＧＮＤＶＩ、ＳＡＶＩ、ＴＳＡＶＩ、ＣＡＩ、ＭＴＣＩ、ＲＥＰ、ＰＲＩ、ＲＳＩ等の植生指標などにより生育データを生成する。サーバ９６によって生成した生育データは記憶部７０ａに記憶する。上述した植生指数は一例であり、限定されない。なお、マルチコプター１の記憶部７０ａに記憶された撮像データは、外部に出力できればよく、撮像データは、無線通信を介してサーバ９６に送信されるものであってもなんでもよい。

本発明の一態様に係る農業用マルチコプター１の作業装置７は、画像を撮像する撮像装置９であり、撮像装置９が撮像した画像は、電子機構媒体９４を介して外部に出力される。これによって、マルチコプター１は、回転翼５が発生させた揚力と、浮力発生部６０が設定した浮力とで上昇するため、従来のマルチコプター１よりも長時間滞空することができる。そのため、マルチコプター１は、農場において、一度に広範囲に亘って圃場の撮像をすることができる。それゆえ、マルチコプター１は、エネルギー供給部１３ａのエネルギーを補給するために作業を中断する回数を減少させ、短時間で生育マップ等の作成が可能となる。

以上、本発明について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ マルチコプター
２ 機体
３ 本体
４ アーム
５ 回転翼
７ 作業装置
８ タンク
９ 撮像装置
１３ａ エネルギー供給部
５１ ロータ
５２ ブレード
６０ 浮力発生部（気嚢）
６０ａ 開放部
７０ 制御装置
７０ａ 記憶部
７１ 高度検出装置

Claims (9)

1. 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回転翼と、前記回転翼にエネルギーを供給するエネルギー供給部と、を有する機体と、
   前記本体の下方に設けられ、且つ、農業に関する作業を行う作業装置と、
   前記本体の上部に取り付けられ、且つ、内部に浮揚ガスが充填された浮力発生部と、
   を備え、
   前記浮力発生部は、当該浮力発生部の周囲と前記アームの中途部とを連結する連結部によって、前記本体の上部に取り付けられている農業用マルチコプター。
2. 前記作業装置は、農場に散布される散布物を収容するタンクを有している請求項１に記載の農業用マルチコプター。
3. 前記作業装置は、画像を撮像する撮像装置であり、
   前記撮像装置が撮像した画像は、有線通信又は無線通信を介して外部に出力される請求項１に記載の農業用マルチコプター。
4. 前記作業装置の重量と、前記浮力発生部が発生する浮力と、に基づいて、前記回転翼の回転を制御する制御装置を備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載の農業用マルチコプター。
5. 前記浮力発生部は、前記機体と、前記作業装置とに発生する重力の和よりも小さい浮力を設定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の農業用マルチコプター。
6. 前記浮力発生部は、前記機体と、前記作業装置とに発生する重力の和よりも大きい浮力を設定する請求項１〜５のいずれか１項に記載の農業用マルチコプター。
7. 前記制御装置は、重力方向に向かう負の揚力を発生するよう前記回転翼を制御し、且つ、前記重力と前記負の揚力の和が、前記浮力よりも大きくなるよう前記回転翼の回転を制御する請求項６に記載の農業用マルチコプター。
8. 前記エネルギー供給部は、バッテリである請求項１〜７のいずれか１項に記載の農業用マルチコプター。
9. 前記浮力発生部は、開放部が形成されたリング体であって、
   前記開放部は、当該開放部から、外部の空気を前記回転翼に向けて通過させる請求項１〜８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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