JP6967764B2 - 除草機 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の基本的な形態である第1の実施の形態に係る除草機1Aの概略説明図である。図1に示すように、除草機1Aは、動力源や翼部材といった各部材と、それらを制御する制御部等から構成される飛行体10と、当該飛行体10の中央下方に所定長さの支持部材14を介して支持される除草部20を有している。飛行体10は例えばモータ及びバッテリといった動力源により駆動する翼部材によって空中移動でき、任意の方向に移動自在に構成される。
図3は本発明の第2の実施の形態に係る除草機1Bの概略説明図である。図3に示すように、本実施の形態に係る除草機1Bには、除草部として地表面を掻いて除草を行ういわゆるクマデ型部材20aが取り付けられている。このクマデ型部材20aは、飛行体10の操縦により地表面に接地され、接地された状態で飛行体10が移動することによりクマデ型部材20aも併せて移動し、地表面を掻くことで除草を行うものである。
図4は本発明の第3の実施の形態に係る除草機1Cの概略説明図である。図4に示すように、本実施の形態に係る除草機1Cには、除草部としてレーザーの熱により除草を行うレーザー式除草部20bが取り付けられている。レーザー式除草部20bは、レーザー発光部22とレーザー受光部23から構成され、レーザー発光部22から発行されたレーザーLがレーザー受光部23において受光され、当該レーザーLの走査線上においてレーザー熱による除草が行われる。
図5は本発明の第4の実施の形態に係る除草機1Dの概略説明図である。図5に示すように、本実施の形態に係る除草機1Dには、除草部として通電に伴う電熱により除草を行う電熱式除草部20cが取り付けられている。電熱式除草部20cには、例えばニクロム線等からなる電熱線30が取り付けられ、当該電熱線30に電流を流すことで発熱する構成となっている。この電熱式除草部20cは、飛行体10の操縦により地表面に近接させられ、その状態で飛行体10が移動することにより電熱式除草部20cも併せて移動し、電熱線30が地表面の草等に接触することで除草を行うものである。
図6は本発明の第5の実施の形態に係る除草機1Eの概略説明図である。図6に示すように、本実施の形態に係る除草機1Eには、除草部として回転式の刈刃40と当該刈刃40を回転軸41を介して回転駆動させる駆動部42が備えられる。これら刈刃40、回転軸41及び駆動部42によって除草部20dが構成されている。刈刃40は例えば刃を周上に有する略円板形状のチップソーであり、駆動部42は例えばバッテリやガソリン等のエネルギー源によって動作するモータやエンジン等のアクチュエータである。
図6、7を参照して上述した回転駆動式の刈刃40を備えた除草機1Eの構成では、刈刃40の回転駆動に伴い、刈刃回転方向と逆方向のトルクが生じるといった事や、刈刃40に負荷がかかった際には反力が生じるといった事が懸念されるが、当該トルクや反力が所定値以下の範囲に収まる場合には、飛行体10(ドローン)の姿勢制御により適宜対応が可能である。しかしながら、上記トルクや反力が所定値を超えるような場合には、それらを軽減あるいは除去することが求められる。そこで、本発明者らは、このような除草部20dに発生する反力を軽減あるいは打ち消すための反力除去手段として、上記第5の実施の形態に係る構成に加え、フライホイール機構50を更に設ける構成を創案した。図8は本発明の第6の実施の形態に係る除草機1Fの概略説明図である。以下、このフライホイール機構50について説明する。
例えば、除草時等に刈刃40及びフライホイール52に外力がかかり、図17に示すy軸方向にモーメントがかかった場合、ジャイロ効果により、刈刃40とフライホイール52のそれぞれにx軸方向へのモーメントが生じる。図17では、刈刃40にx軸負方向へのモーメントが生じ、フライホイール52にx軸正方向へのモーメントが生じる。そのため、刈刃40とフライホイール52との間の距離Lに応じた「たわみP」が発生する。即ち、上下に位置する刈刃40とフライホイール52の回転軸がずれ、姿勢制御が困難となる。
このような事象に鑑み、刈刃40とフライホイール52との間の距離Lはなるべく短くすることが好ましく、短くすることで姿勢制御が容易となる。
図12は本発明の第7の実施の形態に係る除草機1Gの概略説明図であり、(a)は概略俯瞰図、(b)は接地時の概略断面図である。なお、(b)には後述する動力伝達部65の概略説明図も併せて図示している。
図6、7を参照して上述した回転駆動式の刈刃40を備えた除草機1Eの構成では、刈刃40の回転駆動に伴い、刈刃回転方向と逆方向のトルクが生じるといった事や、刈刃40に負荷がかかった際には反力が生じるといった事が懸念されるが、当該トルクや反力が所定値以下の範囲に収まる場合には、飛行体10(ドローン)の姿勢制御により適宜対応が可能である。しかしながら、上記トルクや反力が所定値を超えるような場合には、それらを軽減あるいは除去することが求められる。本実施の形態では、このような除草部20dに発生する反力を軽減あるいは打ち消すための反力除去手段として、上記第5の実施の形態に係る構成に加え、地表面に対する追従機構としての傾斜機構60を更に設ける構成を創案した。
図13は本発明の第8の実施の形態に係る除草機1Hの概略説明図である。上記第5の実施の形態で説明した回転駆動式の刈刃40を備えた構成では、除草部20dにおいて、刈刃40を回転させることによって生じる刈刃回転方向と逆方向のトルク(反力)が発生する。本実施の形態では、このような除草部20dに発生する刈刃40の回転による反力を軽減あるいは打ち消すための反力除去手段として、上記第5の実施の形態で説明した回転式の刈刃40に替えて、2枚一組の刈刃40a、40bからなるダブル刈刃機構70を備えた構成としている。
図15は本発明の第9の実施の形態に係る除草機1Iの概略説明図である。上記第1〜第8の実施の形態では、主に除草部20(20a〜20d)に関する種々の構成について説明したが、除草部20と地面Uとの距離を検出する距離センサ80を地表面に対する追従機構として備える構成としても良い。図15に示すように、距離センサ80は、発信部82と受信部83を備えている。発信部82から発信された信号を地面Uにおいて反射させ、反射した信号を受信部83において受信し、当該受信までの時間などを検出することで除草部20と地面Uとの距離が測定される。なお、距離センサ80で用いられる信号としては超音波やレーザー等が例示される。
また、除草部20を地面Uに対して追従させる構成(傾斜機構60や距離センサ80)を採用した場合、傾斜地や荒れた路面等を除草区とする場合であっても、除草部20と地面Uとの距離を常に一定の距離に保ち、地面Uに追従させた状態で除草を行うことができるため、除草時の作業速度の効率化や、除草後の刈取り高さを一定にするといった作用効果が得られる。
例えば、上記本発明の第1〜第9の実施の形態に係る構成では、除草部20の一例として、クマデ型部材20a、レーザー式除草部20b、電熱式除草部20c、回転式の刈刃40を備えた除草部20dなどを例示して説明したが、本発明における除草部の構成は任意であり、その他の構成についても本発明範囲に含まれる。以下、本発明の変形例として除草部の他の例について説明する。
10…飛行体
14…支持部材
20(20a〜20d)…除草部
22…レーザー発光部
23…レーザー受光部
30…電熱線
40…刈刃
41…回転軸
42…駆動部
50…フライホイール機構
51…フライホイール駆動軸
52…フライホイール
60…傾斜機構
61…保持部
62…車輪
65…動力伝達部
67…かさ歯車
70…ダブル刈刃機構
71…基部
80…距離センサ
82…発信部
83…受信部
U…地面
Claims (1)
- 除草区における除草作業を行う除草機であって、
前記除草区の地表面に接地又は近接して除草を行う除草部と、
前記除草部が取り付けられ、空中において任意の方向に移動自在に構成される飛行体と、を備え、
前記除草部は、草を刈り取る刈刃と、当該刈刃を駆動させる動力部と、を有し、
前記刈刃は前記動力部により駆動する回転式の刈刃であり、前記除草部には、前記回転式の刈刃によって当該除草部に生じる反力を打ち消すための反力除去手段が設けられ、
前記反力除去手段は前記動力部とは異なる動力部により独立して駆動し、
前記除草部には、当該除草部を前記飛行体の移動に合わせて前記地表面に対し追従させる追従機構が設けられ、当該追従機構は、前記除草部を進行方向に対して地表面に沿うように傾斜させる傾斜機構であり、
前記傾斜機構は、回転軸が固定された複数の車輪を有することを特徴とする、除草機。
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