WO2024142260A1 - 作業飛行体 - Google Patents

Abstract

本発明に係る作業飛行体１は、資材を付勢する付勢部と、付勢部に付勢された資材を機体下方の射出方向に案内する案内部３２と、を有する射出装置３を備え、射出方向Ｄを変更可能である。

Description

作業飛行体

　本発明は、作業飛行体に関する。

　播種作業などを効率化しうる手法の一つとして空中散布が挙げられ、これに関連する技術が種々提案されている。

　たとえば特表２０２０－５０８９２５号公報（特許文献１）には、無人航空機（ＵＡＶ）から散布される散布物質の漂流飛散を引き起こす風の風速を取得するステップと、前記取得された風速に基づいて前記ＵＡＶの１つ又は複数の構成要素を制御して、前記漂流飛散を少なくとも軽減させるステップと、を含む空中散布方法が開示されている。

　特開２０１２－５２１９８９号公報（特許文献２）には、空中散布に適した種子として、少なくとも１個の種子、および少なくとも１つの湿潤剤を含んでなる少なくとも１つのコーティングを含んでなる組成物が開示されている。

　特開２０１２－７０６８１号公報（特許文献３）には、飛来種子を捕捉して緑化対象地を緑化するため空中散布される航空実播緑化用の植生袋体であって、植生基材と、これが充填された袋体本体とを含み、平面視形状が環状に成形されていることを特徴とする航空実播緑化用の植生袋体が開示されている。

特表２０２０－５０８９２５号公報（または国際公開第２０１８／１５７３９３） 特開２０１２－５２１９８９号公報（または国際公開第２０１０／１１１３０９） 特開２０１２－７０６８１号公報

　従来の空中散布技術では、空中から散布される資材を意図通りの場所に留めることができない場合があった。また、地表における資材の分散状態を制御することが難しかった。そのため、たとえば、圃場において作物が整然と並んだ状態を実現しにくかった。

　上記の課題に鑑み、地表における資材の分散状態を制御しやすい作業飛行体の実現が求められる。

　本発明に係る作業飛行体は、資材を付勢する付勢部と、前記付勢部に付勢された前記資材を機体下方の射出方向に案内する案内部と、を有する射出装置を備え、前記射出方向を変更可能であることを特徴とする。

　この構成によれば、所望の場所を狙って資材を射出することができるので、地表における資材の分散状態を制御しやすい。

　以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。

　本発明に係る作業飛行体は、一態様として、前記案内部が揺動可能であることが好ましい。

　この構成によれば、資材の射出先を特に狙いやすい。また、単一の案内部によって様々な方向に資材を射出できる。

　本発明に係る作業飛行体は、一態様として、前記射出装置が複数の前記付勢部および複数の前記案内部を有し、複数の前記案内部のそれぞれが独立に揺動可能であることが好ましい。

　この構成によれば、複数の資材を同時に、かつ所望の場所を狙って射出できる。

　本発明に係る作業飛行体は、一態様として、前記射出装置が複数の前記付勢部を有し、複数の前記付勢部のそれぞれの動作を独立に制御可能であることが好ましい。

　この構成によれば、複数の資材を同時に射出できる。また、射出先の状況に応じて射出される資材の数を任意に変更できるため、資材を有効に使いやすい。

　本発明に係る作業飛行体は、一態様として、前記射出装置が、前記資材を案内する方向が異なる複数の前記案内部を有することが好ましい。

　この構成によれば、案内部に可動部を設ける必要がないため、射出先の狙いを定めやすい。

　本発明に係る作業飛行体は、一態様として、前記射出装置が、前記案内部を収納した姿勢である収納姿勢と、前記案内部を展開した姿勢である展開姿勢と、にわたって姿勢変更可能であることが好ましい。

　この構成によれば、資材を射出する必要がないときに収納姿勢を取ることで、空気抵抗が比較的小さくなるため作業飛行体の飛行を制御しやすい。

　本発明に係る作業飛行体は、一態様として、揚力を生じさせるロータを備え、前記ロータにより生じるダウンウォッシュの程度を特定するとともに、当該ダウンウォッシュの程度を考慮して前記射出方向および前記資材の射出速度の少なくとも一方を決定するであることが好ましい。

　この構成によれば、射出された資材を射出先に埋没させやすいので、資材を射出先に留めやすい。

　本発明に係る作業飛行体は、一態様として、前記射出装置と別体の飛行体を備え、当該飛行体に前記射出装置が連結されていることが好ましい。

　この構成によれば、飛行体部分を汎用化して、他の作業と共用できる。

　本発明に係る作業飛行体は、一態様として、前記資材を貯留し、前記射出装置に前記資材を供給する貯留部をさらに備えることが好ましい。

　この構成によれば、資材補給の頻度を減らすことができるため、作業効率が向上しやすい。

　本発明に係る作業飛行体は、一態様として、前記案内部を複数備え、複数の前記案内部による前記資材の射出方向を略平行に制御できることが好ましい。

　この構成によれば、資材を整列させやすいため、複数条の播種を行う等の作業を行いやすい。

　本発明に係る作業飛行体は、一態様として、前記資材の着地速度が所定の閾値以上となる領域である射程を特定するとともに、前記資材を着地させようとする地点が前記射程に含まれるように進路を制御することが好ましい。

　この構成によれば、資材を適切な状態で着地させやすい。

　本発明に係る作業飛行体は、一態様として、前記資材が農業用資材であることが好ましい。

　この構成によれば、本発明に係る作業飛行体を、種子、苗、肥料、薬剤、水、土などの農業用資材を圃場に供給する作業に好適に供することができる。

　本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。

第一の実施形態に係る作業飛行体の模式図である。 第一の実施形態に係る射出装置の機能構成図である。 第一の実施形態に係る作業飛行体における射出方法を説明する図である。 第一の実施形態に係る射出装置の変形例の機能構成図である。 第二の実施形態に係る作業飛行体の模式図である。 第二の実施形態に係る射出装置の機能構成図である。

　本発明に係る作業飛行体の実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、本発明に係る作業飛行体を、播種を行う作業飛行体１に適用した例について説明する。

〔第一の実施形態〕
　第一の実施形態に係る作業飛行体１は、飛行体２と射出装置３とを備え、射出装置３は、付勢部３１、案内部３２、および貯留部３３を有する（図１、図２）。飛行体２と射出装置３とは別体であり、飛行体２に対して射出装置３が着脱自在に連結されている。作業飛行体１は、概して、貯留部３３に貯留されている種子Ｓ（資材の一例であり、農業用資材の一例である。）を空中から圃場に向けて射出する装置である。

　付勢部３１は、圃場に向けて種子Ｓを射出する装置である。付勢部３１は、その駆動により種子Ｓに十分な運動エネルギーを与えて、射出された種子Ｓを圃場に埋没できるようにすることが好ましく、付勢部３１の機構や出力などはこの機能を実現できるように選択される。

　特に、種子Ｓの射出方向および射出速度の少なくとも一方が、飛行体２のロータにより生じるダウンウォッシュの程度を考慮して決定されることが好ましい。なお、ここでいう射出速度とは、種子Ｓが射出装置３から打ち出された瞬間の速度をいう。好ましくは、種子Ｓの進路がダウンウォッシュの影響を受けて変更されうるところ、一定の水準を超える射出速度で種子Ｓを射出することで、種子Ｓの進路がダウンウォッシュから受ける影響を少なくとも無視しうる水準に抑制する。また、射出速度は、種子Ｓの寸法や質量など、作業飛行体１の周囲の風向および風速など、も考慮して決定されてもよい。なお、射出速度の制御は、付勢部３１の出力を制御することによって実現されうる。

　ダウンウォッシュおよび風の影響を考慮する例を図３に示す。図３に示した状況では、射出装置３から射出された種子Ｓは、ダウンウォッシュＤＷによる下向きの力と、風Ｗによる紙面右向きの力と、を受ける。これらの影響により種子Ｓの進路が変更されるため、目標地点Ｔに対して直線的に向かう射出方向Ｄ（射出角度θ）に種子Ｓを射出すると、目標地点Ｔからずれた位置（図３の例では紙面右方向にずれた位置）に種子Ｓが着地してしまう。そこで、ダウンウォッシュＤＷおよび風Ｗの方向および程度を考慮して、これらの影響を受けて変更された進路による到達点が目標地点Ｔとなるように、仮想目標地点Ｔ’を算出し、この仮想目標地点Ｔ’に対して直線的に向かう射出方向Ｄ’（射出角度θ’）に種子Ｓを射出する。

　付勢部３１の具体的な実装形態としては、高速で回転する歯車によって種子Ｓを射出する機械式の装置や、圧縮流体（たとえば圧縮空気である。）を使用して種子Ｓを射出する加圧式の装置などが例示される。

　案内部３２は、付勢部３１に付勢された種子Ｓを案内するノズル状の部材である。付勢された種子Ｓは、筒状の案内部３２を通過することによって、作業飛行体１の機体下方の射出方向Ｄに案内され、圃場に向けて射出される。

　作業飛行体１が種子Ｓを射出する目的は、種子Ｓの着地点を制御することにある。すなわち、単に種子Ｓを高所から落下させるだけであると、風の影響で種子Ｓを狙った位置に着地させることが難しいところ、第一の実施形態に係る作業飛行体１では種子Ｓを付勢して射出するので、種子Ｓを狙った位置に着地させやすい。この目的を達成するため、種子Ｓの射出方向Ｄは作業飛行体１の機体の下方に向けられる（図１）。

　また、種子Ｓの着地点を制御する観点から、種子Ｓの着地速度が一定の水準以上となるように、作業飛行体１と着地点との位置関係を制御することが好ましい。具体的には、第一に、射出装置３の出力、種子Ｓの寸法および質量、作業飛行体１の周囲の風向および風速、ダウンウォッシュの影響、などの要素を考慮に入れて、種子Ｓの着地速度が所定の閾値以上となる領域を決定し、これを射出装置３の射程として特定する。次に、種子Ｓを着地させようとする地点（着地点）が、特定された射程に含まれるか否かを判断する。ここで、着地点が射程に含まれる場合は、種子Ｓの射出を実行する。一方、着地点が射程に含まれない場合は、着地点が射程に含まれるように作業飛行体１の進路を制御する。

　第一の実施形態では、案内部３２が揺動可能である。すなわち、ノズル状の部材である案内部３２の向きを、電気駆動や油圧駆動などの任意の駆動装置（不図示）によって変更することができる。これによって、種子Ｓの射出方向Ｄを変更できる。

　また、射出装置３は、案内部３２を収納した姿勢である収納姿勢と、案内部３２を展開した姿勢である展開姿勢と、にわたって姿勢変更可能である。収納姿勢では、空気抵抗が比較的小さくなるため作業飛行体１の飛行を制御しやすい。展開姿勢では、種子Ｓの射出が可能である。なお、姿勢変更を実現しうる案内部３２の具体的構成は特に限定されず、案内部３２が、伸縮、屈折、揺動などから選択される運動によって姿勢変更されうる。

　貯留部３３は、種子Ｓを貯留して射出装置３に供給する容器状の部材である。その構成は、使用される種子Ｓの性質や形状等に応じて適宜選択される。

　種子Ｓとしては、農作物の種子をそのまま用いてもよいし、農作物から採取される種子に対して何らかの加工が施されたものを用いてもよい。ここで施される加工としては、種子が鳥や獣などに食べられることを防ぐための被覆を加える加工、作物の病気を防ぐための薬剤や発芽を促すための肥料や養液などを種子に同伴させる加工、といった従来の加工に加え、種子Ｓが射出による衝撃によって破損することを防ぐための被覆を加える加工、射出された種子Ｓの指向性を高めるための被覆（球状、円筒状など）を加える加工、といった本実施形態に係る作業飛行体１を用いる播種を行いやすくするための特有の加工も含まれる。また、複数種類の加工が同時に、または順次行われた種子Ｓを用いてもよい。なお、種子Ｓとして、あらかじめ加工されたものを用いてもよいし、貯留部３３において何らかの加工が行われるようにしてもよい。

（変形例）
　本実施形態において、射出方向Ｄを変更可能とする手段は、案内部３２を揺動可能とする構成に限定されない。たとえば、案内部３２に替えて、種子Ｓを案内する方向がそれぞれ異なる複数の案内部３４を設け、これらを使い分けることによって射出方向Ｄを変更できるようにしてもよい（図４）。この場合、それぞれの案内部３４が揺動できない構成であってもよい。また、この場合であっても、案内部３２、３４のそれぞれを収納姿勢と展開姿勢とにわたって姿勢変更できる構成とすることは妨げられない。

〔第二の実施形態〕
　続いて、本発明の第二の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して示し、説明を省略または簡略化する。第二の実施形態に係る作業飛行体４は、飛行体２と射出装置５とを備え、射出装置５は、付勢部５１、案内部５２、および貯留部５３を有する（図５、図６）。

　第二の実施形態に係る射出装置５では、複数の付勢部５１が設けられ、それぞれの付勢部５１に対して一つずつの案内部５２が接続されている。複数の案内部５２は、それぞれ独立に揺動可能であり、これによって、複数の組の付勢部５１および案内部５２から射出される種子Ｓの射出方向Ｄを、それぞれ独立に変更できる。図４では二つの案内部５２ａ、５２ｂを代表して示し、それぞれ異なる射出方向Ｄａ、Ｄｂに種子Ｓを射出している状態を示している。

　また、複数の組の付勢部５１および案内部５２から射出される種子Ｓの射出方向Ｄ（Ｄａ、Ｄｂ）を、略平行に制御してもよい。この場合は、種子Ｓを整列させやすいので、たとえば複数条の播種を行う等の作業を行いやすい。なお、複数の種子Ｓを略平行に射出することは、少なくとも案内部が複数設けられていれば実現可能である。

　貯留部５３は複数の組の付勢部５１および案内部５２に共通である。すなわち、単一の貯留部５３から、それぞれの付勢部５１に種子Ｓが供給され、射出される。なお、貯留部５３が付勢部５１および案内部５２の組ごとに設けられていてもよい。この場合は、貯留部５３におけるブリッジを回避しやすい。

　複数の付勢部５１の動力は、飛行体２の駆動装置（不図示）から、動力伝達装置５４を介して供給されている。動力伝達装置５４は、複数の付勢部５１に対して一つずつ設けられており、かつ、それぞれ独立に接続状態と分離状態とを選択できる。これによって、複数の付勢部５１の動作をそれぞれ独立に制御できる。

　なお、付勢部５１、案内部５２、および貯留部５３のその他の構成は、第一の実施形態における付勢部３１、案内部３２、および貯留部３３の構成と、それぞれ同様である。

　第二の実施形態に係る作業飛行体４によれば、複数の種子Ｓを同時に、かつ、それぞれ異なる方向に射出できる。これによって、複数条の播種作業を同時に行うことができる。また、複数の付勢部５１の動作をそれぞれ独立に制御できるので、たとえば、圃場の中央部では全ての付勢部５１を駆動させて最大の条数で播種作業を行い、圃場の端部では一部の付勢部５１を停止して圃場の外に種子Ｓが打ち出されることを防ぐ、という運用が可能である。

〔その他の実施形態〕
　最後に、本発明に係る作業飛行体のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

　上記の各実施形態では、種子Ｓを射出する構成を例として説明したが、本発明に係る作業飛行体が射出する資材は種子に限定されない。なお、種子、苗、肥料、薬剤、水、土などの農業用資材であると好適である。また、本発明に係る作業飛行体を、空気などを射出して鳥獣を驚かせてこれを駆除する用途に供してもよい。

　上記の第一の実施形態について、射出装置３が収納姿勢と展開姿勢とにわたって姿勢変更可能である構成を例として説明した。しかし、本発明に係る作業飛行体において、射出装置が姿勢変更できない構成であってもよい。

　上記の第二の実施形態では、複数の付勢部５１の動作をそれぞれ独立に制御できる構成を例として説明した。しかし、本発明に係る作業飛行体において複数の付勢部を設ける場合、複数の付勢部の動作を一括に制御する構成も採用されうる。

　上記の実施形態では、作業飛行体が、飛行体と、飛行体とは別体の射出装置と、を備える構成を例として説明した。しかし、本発明に係る作業飛行体を、飛行体と射出装置とを一体に形成してもよい。

　その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

　本発明は、たとえば圃場における播種作業に利用できる。

〔第一の実施形態〕
　１　　　：作業飛行体
　２　　　：飛行体
　３　　　：射出装置
　３１　　：付勢部
　３２　　：案内部
　３３　　：貯留部
　３４　　：案内部（変形例）
〔第二の実施形態〕
　４　　　：作業飛行体
　５　　　：射出装置
　５１　　：付勢部
　５２　　：案内部
　５３　　：貯留部
　５４　　：動力伝達装置
 

Claims (12)

1. 　資材を付勢する付勢部と、前記付勢部に付勢された前記資材を機体下方の射出方向に案内する案内部と、を有する射出装置を備え、
   　前記射出方向を変更可能である作業飛行体。
2. 　前記案内部が揺動可能である請求項１に記載の作業飛行体。
3. 　前記射出装置が複数の前記付勢部および複数の前記案内部を有し、
   　複数の前記案内部のそれぞれが独立に揺動可能である請求項２に記載の作業飛行体。
4. 　前記射出装置が複数の前記付勢部を有し、
   　複数の前記付勢部のそれぞれの動作を独立に制御可能である請求項１に記載の作業飛行体。
5. 　前記射出装置が、前記資材を案内する方向が異なる複数の前記案内部を有する請求項１に記載の作業飛行体。
6. 　前記射出装置が、前記案内部を収納した姿勢である収納姿勢と、前記案内部を展開した姿勢である展開姿勢と、にわたって姿勢変更可能である請求項１～４のいずれか一項に記載の作業飛行体。
7. 　揚力を生じさせるロータを備え、
   　前記ロータにより生じるダウンウォッシュの程度を特定するとともに、当該ダウンウォッシュの程度を考慮して前記射出方向および前記資材の射出速度の少なくとも一方を決定する請求項１～４のいずれか一項に記載の作業飛行体。
8. 　前記射出装置と別体の飛行体を備え、当該飛行体に前記射出装置が連結されている請求項１～４のいずれか一項に記載の作業飛行体。
9. 　前記資材を貯留し、前記射出装置に前記資材を供給する貯留部をさらに備える請求項８に記載の作業飛行体。
10. 　前記案内部を複数備え、複数の前記案内部による前記資材の射出方向を略平行に制御できる請求項１～４のいずれか一項に記載の作業飛行体。
11. 　前記資材の着地速度が所定の閾値以上となる領域である射程を特定するとともに、前記資材を着地させようとする地点が前記射程に含まれるように進路を制御する請求項１～４のいずれか一項に記載の作業飛行体。
12. 　前記資材が農業用資材である請求項１～４のいずれか一項に記載の作業飛行体。
     

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