WO2024171293A1 - 無人航空機の経路生成システムおよび経路生成方法 - Google Patents

無人航空機の経路生成システムおよび経路生成方法 Download PDF

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WO2024171293A1
WO2024171293A1 PCT/JP2023/004973 JP2023004973W WO2024171293A1 WO 2024171293 A1 WO2024171293 A1 WO 2024171293A1 JP 2023004973 W JP2023004973 W JP 2023004973W WO 2024171293 A1 WO2024171293 A1 WO 2024171293A1
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WO
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work
route
flight
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PCT/JP2023/004973
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English (en)
French (fr)
Inventor
祐介 ▲高▼橋
Original Assignee
株式会社クボタ
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Publication date
Application filed by 株式会社クボタ filed Critical 株式会社クボタ
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B64C27/08—Helicopters with two or more rotors

Definitions

  • This disclosure relates to a route generation system and a route generation method for an unmanned aerial vehicle.
  • Unmanned aerial vehicles are aircraft that cannot accommodate people due to their structure, but can fly remotely or automatically.
  • Rotary-wing unmanned aerial vehicles are unmanned aerial vehicles that obtain lift using propellers that rotate around an axis, i.e. rotors.
  • Small unmanned aerial vehicles equipped with multiple rotors are also called “drones,” “multirotors,” or “multicopters,” and are widely used for aerial photography, surveying, logistics, and pesticide spraying.
  • Patent documents 1 and 2 describe examples of route generation methods for agricultural unmanned aerial vehicles that fly automatically along a preset flight path.
  • the present disclosure provides a route generation system and a route generation method that enable unmanned aerial vehicles to perform agricultural work more efficiently in multiple fields.
  • the unmanned aerial vehicle route generation system disclosed herein is a route generation system for an agricultural unmanned aerial vehicle that automatically flies along a set flight path.
  • the route generation system includes a storage device that stores a field map including position information of multiple fields, and a processing device that generates a flight path for the unmanned aerial vehicle to perform agricultural work by traveling back and forth across two or more target fields among the multiple fields based on the field map.
  • the route generation system for an unmanned aerial vehicle disclosed herein is a route generation system for an agricultural unmanned aerial vehicle that automatically flies along a set flight path.
  • the route generation system includes a storage device that stores a field map including position information of the field, and a processing device that divides the field into multiple partial fields based on the field map and generates a flight path for the unmanned aerial vehicle to perform agricultural work while flying back and forth above each of the multiple partial fields.
  • a flight path can be generated for an unmanned aerial vehicle to perform agricultural work more efficiently in multiple fields.
  • a flight path can be generated for an unmanned aerial vehicle to perform agricultural work more efficiently in large fields.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating schematic examples of rotary drive devices that rotate rotors in an unmanned aerial vehicle having multiple rotors.
  • 1 is a plan view showing a schematic diagram of one basic configuration example of an unmanned aerial vehicle equipped with multiple rotors.
  • 1 is a side view showing a schematic diagram of one basic configuration example of an unmanned aerial vehicle equipped with multiple rotors.
  • FIG. 13 is a plan view showing a schematic diagram of another basic configuration example of an unmanned aerial vehicle having multiple rotors.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a basic configuration of a battery-powered multicopter.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the basic configuration of a series hybrid drive type multicopter.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a basic configuration of a parallel hybrid drive type multicopter.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a system including a multicopter, a path generating device, and a terminal device.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of a more detailed configuration of the system shown in FIG. 3 .
  • 1 is a flowchart showing an overview of a multicopter path generation method.
  • 13 is a flowchart showing a more specific example of a method for generating a path for a multicopter.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a flight path generated for each group of farm fields.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a flight path generated for each farm field.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a flight path generated for each farm field.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a flight path in a comparative example.
  • FIG. 13 is a diagram showing another example of a flight path of a multicopter.
  • FIG. 13 is a diagram showing yet another example of a flight path of a multicopter.
  • FIG. 13 is a diagram showing yet another example of a flight path of a multicopter.
  • FIG. 13 is a diagram showing yet another example of a flight path of a multicopter.
  • FIG. 13 is a diagram showing yet another example of a flight path of a multicopter.
  • FIG. 13 is a diagram showing yet another example of a flight path of a multicopter.
  • 13 is a flowchart showing another example of a route generation method.
  • 13 is a flowchart showing yet another example of a route generating method.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a work plan.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a setting screen displayed on a display device of the terminal device.
  • 11 is a diagram showing an example of a method for dividing one field into a plurality of partial fields and generating a work path for each partial field.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of a method for dividing one field into a plurality of partial fields and generating a work path for each partial field.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a control device for a multicopter.
  • An unmanned aerial vehicle with multiple rotors includes a rotary drive device that rotates the rotors (hereinafter, sometimes referred to as "propellers").
  • a rotary drive device that rotates the rotors (hereinafter, sometimes referred to as "propellers").
  • such an unmanned aerial vehicle will be referred to as a “multicopters.”
  • Figure 1A is a block diagram showing four examples of the rotary drive device 3 in this disclosure.
  • the first rotary drive device 3A shown in FIG. 1A has a plurality of electric motors (hereinafter referred to as "motors") 14 that rotate a plurality of rotors 2, and a battery 52 that stores power to be supplied to each motor 14.
  • the battery 52 is, for example, a secondary battery such as a polymer-type lithium-ion battery.
  • Each rotor 2 is connected to the output shaft of the corresponding motor 14 and rotated by the motor 14.
  • the storage capacity of the battery 52 can be increased by making the battery 52 larger, but making the battery 52 larger results in an increase in weight.
  • the second rotary drive device 3B shown in FIG. 1A has a power transmission system 23 mechanically connected to the rotor 2, and an internal combustion engine 7a that provides a driving force (torque) to the power transmission system 23.
  • the power transmission system 23 includes mechanical components such as gears or belts, and transmits the torque of the output shaft of the internal combustion engine 7a to the rotor 2.
  • the internal combustion engine 7a can efficiently generate mechanical energy by burning fuel. Examples of the internal combustion engine 7a may include a gasoline engine, a diesel engine, and a hydrogen engine. Furthermore, the number of internal combustion engines 7a included in the rotary drive device 3B is not limited to one.
  • the third rotary drive device 3C shown in FIG. 1A has multiple motors 14, a power buffer 9 that stores power to be supplied to each motor 14, a power generator 8 such as an alternator that generates power, and an internal combustion engine 7a that provides mechanical energy for power generation to the power generator 8.
  • a typical example of the power buffer 9 is a battery such as a secondary battery, but it may also be a capacitor.
  • the power generator 8 generates power using the driving force (mechanical energy) of the internal combustion engine 7a, making it possible to increase the payload and/or flight time.
  • This type of drive is called “series hybrid drive”.
  • the power generator 8 and internal combustion engine 7a in series hybrid drive are called “range extenders" because they extend the flight distance of the multicopter.
  • the fourth rotary drive device 3D shown in FIG. 1A has multiple motors 14, a power buffer 9 that stores the power to be supplied to each motor 14, a power generation device 8 such as an alternator that generates power, an internal combustion engine 7a that provides the driving force for generating power to the power generation device 8, and a power transmission system 23 that transmits the driving force generated by the internal combustion engine 7a to the rotor 2 to rotate the rotor 2. At least one of the multiple rotors 2 is rotated by the internal combustion engine 7a, and the other rotors 2 are rotated by the motor 14.
  • the mechanical energy generated by the internal combustion engine 7a can also be used to rotate the rotor 2 without being converted into electric power, making it possible to increase the efficiency of energy utilization.
  • This type of drive is called a "parallel hybrid drive.”
  • FIG. 1B is a plan view that shows a schematic example of one basic configuration of multicopter 10.
  • the configuration example of FIG. 1B includes a first rotation drive device 3A shown in FIG. 1A as the rotation drive device 3. That is, the rotation drive device 3 (3A) in this example includes a motor 14 and a battery 52.
  • FIG. 1C is a side view that shows a schematic example of multicopter 10.
  • the multicopter 10 shown in Figures 1B and 1C comprises multiple rotors 2, an aircraft body 4, and an aircraft frame 5 that supports the rotors 2 and the aircraft body 4.
  • the aircraft frame 5 supports the aircraft body 4 at its center, and rotatably supports the multiple rotors 2 with multiple arms 5A extending outward from the center.
  • a motor 14 that rotates the rotors 2 is provided near the tip of each arm 5A.
  • the aircraft body 4 and the aircraft frame 5 are sometimes collectively referred to as the "aircraft 11.”
  • the multicopter 10 is a quad-type multicopter (quadcopter) equipped with four rotors 2.
  • the rotors 2 located on one diagonal line rotate in the same direction (clockwise or counterclockwise), but the rotors 2 located on different diagonals rotate in the opposite direction.
  • the aircraft body 4 includes a control device 4a that controls the operation of the devices and components mounted on the multicopter 10, a group of sensors 4b connected to the control device 4a, a communication device 4c connected to the control device 4a, and a battery 52.
  • the control device 4a may include, for example, a flight control device such as a flight controller, and a higher-level computer (companion computer).
  • the companion computer can perform advanced computational processing such as image processing, obstacle detection, and obstacle avoidance based on the sensor data acquired by the sensor group 4b.
  • the sensor group 4b may include an acceleration sensor, an angular velocity sensor, a geomagnetic sensor, an air pressure sensor, an altitude sensor, a temperature sensor, a flow rate sensor, an imaging device, a laser sensor, an ultrasonic sensor, an obstacle contact sensor, and a GNSS (Global Navigation Satellite System) receiver.
  • the acceleration sensor and the angular velocity sensor may be mounted on the aircraft body 4 as components of an IMU (Inertial Measurement Unit), for example.
  • IMU Inertial Measurement Unit
  • laser sensors may include a laser range finder used to measure the distance to the ground, and a two-dimensional or three-dimensional LiDAR (light detection and ranging).
  • the communication device 4c may include a wireless communication module for transmitting and receiving signals via an antenna between a transmitter on the ground or a ground station (Ground Control Station: GCS), a mobile communication module using a cellular communication network, and the like.
  • the communication device 4c may receive signals such as control commands transmitted from the ground, and transmit sensor data such as image data acquired by the sensor group 4b as telemetry information.
  • the communication device 4c may have a function for communicating between multicopters, and a function for satellite communication.
  • the control device 4a can be connected to a computer on the cloud via the communication device 4c. Some or all of the functions of the companion computer may be executed by a computer on the cloud.
  • the battery 52 is a secondary battery that can store power by charging and supply power to the motors 14 by discharging.
  • the battery 52 and the multiple motors 14 operate to rotate the multiple rotors 2, making it possible to generate the desired thrust.
  • Each of the multiple rotors 2 generally has multiple blades with a fixed pitch angle, and generates thrust by rotation.
  • the pitch angle may be variable. It is not necessary for all of the multiple rotors 2 to have the same diameter (propeller diameter), and one or more rotors 2 may have a diameter larger than the other rotors 2.
  • the thrust (static thrust) generated by the rotating rotor 2 is generally proportional to the cube of the diameter of the rotor 2. For this reason, when rotors 2 with different diameters are provided, the rotor 2 with a relatively large diameter may be referred to as the "main rotor" and the rotor 2 with a relatively small diameter may be referred to as the "sub rotor".
  • the configuration of the rotation drive device 3 may include a rotor 2 with a relatively large thrust that can be generated and a rotor 2 with a relatively small thrust.
  • the rotor 2 with a relatively large thrust that can be generated may be referred to as the "main rotor” and the rotor 2 with a relatively small thrust may be referred to as the "sub rotor”.
  • the rotor 2 that generates a relatively large thrust per rotation may be called the "main rotor”
  • the rotor 2 that generates a relatively small thrust per rotation may be called the "sub-rotor.”
  • the main rotor may be positioned more inward than the sub-rotor.
  • each rotor 2 may be positioned so that the distance from the center of the aircraft to the rotation axis of each main rotor is shorter than the distance from the center of the aircraft to the rotation axis of each sub-rotor.
  • the rotary drive device 3 has multiple motors 14.
  • the rotary drive device 3 may include an internal combustion engine 7a.
  • the diameter of one or more rotors 2 rotated by the internal combustion engine 7a may be made larger than the diameter of the other rotors 2 rotated by the motor 14.
  • the internal combustion engine 7a may be used to rotate the main rotor, and the motor 14 may be used to rotate the sub-rotor.
  • the main rotor is primarily used to generate thrust, and the sub-rotor is used to generate thrust and control attitude.
  • the main rotor may be called the "booster rotor" and the sub-rotor may be called the "attitude control rotor.”
  • the internal combustion engine is used to both generate thrust and generate electricity.
  • the driving force (torque) generated by the internal combustion engine to either the rotor or the generator, or both, it is possible to achieve a good balance between generating thrust and generating electricity.
  • Equipping a multicopter with an internal combustion engine and using the engine to generate thrust and/or electricity contributes to an increase in payload and flight time. It is desirable to control the attitude of a multicopter by rotating the propellers with a motor, which has better response characteristics than an internal combustion engine. For this reason, in applications where the attitude of the multicopter needs to be precisely controlled, it is desirable to employ a parallel hybrid drive or series hybrid drive in order to increase the payload and flight time. Note that if the rotary drive device 3 is equipped with a mechanism for changing the pitch angle of each of the blades of the multiple rotors 2, the attitude can also be adjusted by changing the pitch angle of each blade.
  • multicopters are currently being used for spraying pesticides or monitoring crop growth conditions, but by connecting a variety of ground working machines (hereinafter sometimes simply referred to as "working machines") to a multicopter, it becomes possible to perform various agricultural tasks from the air.
  • Working machines for agricultural use are sometimes called "implements.” Examples of working machines may include sprayers that spray pesticides on crops, mowers, seeders, spreaders, rakes, balers, harvesters, plows, harrows, or rotary machines.
  • Work vehicles such as tractors are not included in the "working machines” in this disclosure.
  • the multicopter 10 is connected to a working machine 200 that can, for example, spray pesticides or fertilizers on a field or crops in the field.
  • a working machine 200 that can, for example, spray pesticides or fertilizers on a field or crops in the field.
  • the increase in payload and flight time makes it possible to realize a larger and/or more multifunctional working machine 200.
  • ground tasks agricultural tasks
  • the working machine 200 may be equipped with a mechanism such as a robot hand. In that case, one working machine 200 can perform a variety of ground tasks.
  • the working machine 200 can also transport agricultural materials or harvested products over a wide area.
  • the multicopter 10 may suspend and tow the work machine 200 by a cable.
  • the work machine 200 towed by the multicopter 10 may perform ground work while being towed while the multicopter 10 is flying or hovering.
  • the work machine 200 during work may be in the air or on the ground.
  • the multicopter 10 is equipped with a power supply device 76.
  • the power supply device 76 is a device that supplies power to the work machine 200 from a driving energy source such as the battery 52 or the power generation device 8 equipped in the multicopter 10. Various functions of the work machine 200 can be performed by this power.
  • the work machine 200 is equipped with actuators such as motors that operate with power obtained from the power supply device 76 of the multicopter 10. It is preferable that the work machine 200 is equipped with a battery that stores power.
  • the ESC 16 may be included in the control device 4a.
  • FIG. 2A is a block diagram showing an example of the basic configuration of a battery-powered multicopter 10.
  • the battery-powered multicopter 10 includes a plurality of rotors 12, a plurality of motors 14 for rotating the rotors 12, a plurality of ESCs (Electric Speed Controllers) 16 each having a motor drive circuit for driving the motors 14, a battery 52 for supplying power to the corresponding motors 14 via each ESC 16, a control device 4a for controlling the plurality of ESCs 16 to fly while controlling the attitude, a sensor group 4b, a communication device 4c, and a power supply device 76 electrically connected to the battery 52.
  • the rotors 12, motors 14, and ESCs 16 are each shown as one block in FIG. 2A, but the number of the rotors 12, motors 14, and ESCs 16 is multiple. This is also true for FIG. 2B and FIG. 2C.
  • the control device 4a can receive control commands wirelessly from, for example, a ground station 6 on the ground via the communication device 4c.
  • the number of ground stations 6 is not limited to one, and may be distributed in multiple locations.
  • the communication device 4c can also receive control commands wirelessly from a control device of a pilot on the ground.
  • the control device 4a may have a function to automatically or autonomously perform each operation of takeoff, flight, obstacle avoidance, and landing based on sensor data obtained from the sensor group 4b.
  • the control device 4a may be configured to communicate with the work machine 200 connected to the power supply device 76 and obtain a signal indicating the state of the work machine 200 from the work machine 200.
  • the control device 4a may also provide the work machine 200 with a signal that controls the operation of the work machine 200.
  • the work machine 200 may generate a signal instructing the operation of the multicopter 10 and transmit it to the control device 4a.
  • Such communication between the control device 4a and the work machine 200 may be performed by wire or wirelessly.
  • the series hybrid drive type multicopter 10 like the battery drive type multicopter 10, includes multiple rotors 12, multiple motors 14, multiple ESCs 16, a control device 4a, a sensor group 4b, and a communication device 4c.
  • the illustrated series hybrid drive type multicopter 10 further includes an internal combustion engine 7a, a fuel tank 7b that stores fuel for the internal combustion engine 7a, a power generation device 8 that is driven by the internal combustion engine 7a to generate electric power, a power buffer 9 that temporarily stores the electric power generated by the power generation device 8, and a power supply device 76 that is electrically connected to the power buffer 9.
  • the power buffer 9 is, for example, a battery such as a secondary battery.
  • the electric power generated by the power generation device 8 is supplied to the motor 14 via the power buffer 9 and the ESC 16.
  • the electric power generated by the power generation device 8 can also be supplied to the work machine 200 via the power supply device 76.
  • FIG. 2C is a block diagram showing an example of the basic configuration of a parallel hybrid drive type multicopter 10.
  • the parallel hybrid drive type multicopter 10 like the series hybrid drive type multicopter 10, includes a plurality of rotors 12, a plurality of motors 14 for driving the rotors 12, a plurality of ESCs 16, a control device 4a, a group of sensors 4b, a communication device 4c, an internal combustion engine 7a, a fuel tank 7b, a power generation device 8, a power buffer 9, and a power supply device 76.
  • the parallel hybrid drive type multicopter 10 further includes a drive train 27 for transmitting the driving force of the internal combustion engine 7a, and a rotor 22 that rotates by receiving the driving force of the internal combustion engine 7a from the drive train 27.
  • a drive train 27 for transmitting the driving force of the internal combustion engine 7a
  • a rotor 22 that rotates by receiving the driving force of the internal combustion engine 7a from the drive train 27.
  • One of the rotor 12 and the rotor 22 may be called the “first rotor” and the other may be called the “second rotor” to distinguish them from each other.
  • the number of rotors 22 connected to the drive train 27 and rotating may be one or more.
  • the internal combustion engine 7a In a parallel hybrid drive type multicopter 10, the internal combustion engine 7a not only drives the power generation device 8 to generate electricity, but also mechanically transmits energy to the rotor 22 to rotate the rotor 22. On the other hand, in a series hybrid drive type multicopter 10, all of the rotors 12 rotate using the electricity generated by the power generation device 8. For this reason, in a series hybrid drive type multicopter 10, if the power generation device 8 is, for example, a fuel cell, the internal combustion engine 7a is not an essential component.
  • the multicopter 10 can have a variety of configurations.
  • the multicopter 10 can spray pesticides, fertilizer, or seeds, or suspend a ground work machine to perform ground work such as mowing.
  • Ground work is work performed on the ground, and includes any agricultural work such as sowing, pest control, fertilizing, mowing, plowing, planting crops, or harvesting.
  • the term "multicopter 10 performs agricultural work” is used to refer to the case where a work machine connected to (or suspended from) the multicopter 10 performs agricultural work instead of the multicopter 10 itself performing the agricultural work.
  • the multicopter 10 in this embodiment can operate in an automatic driving mode.
  • the multicopter 10 automatically flies along a preset flight path.
  • flight in the automatic driving mode may be referred to as "automatic flight”.
  • the flight path is generated by a path generation system of the multicopter 10.
  • the path generation system may be a computer system provided inside or outside the multicopter 10. Below, the configuration and operation of the path generation system will be described using an example in which the path generation system is implemented in a computer outside the multicopter 10.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a system including a multicopter 10 and a server 300 that functions as a route generation system.
  • FIG. 3 also shows a terminal device 400 that communicates with the server 300.
  • the server 300 may be a server computer on a cloud installed in a data center or the like.
  • the server 300 can communicate with the multicopter 10 and the terminal device 400 via a network 90 such as the Internet.
  • the terminal device 400 may be a computer such as a personal computer (PC), a laptop computer, a tablet computer, or a smartphone.
  • the terminal device 400 may be used, for example, by a user of the multicopter 10 or an agricultural manager.
  • FIG. 3 shows one multicopter 10 as an example, but the number of multicopters 10 may be two or more.
  • the system may include a type of agricultural machinery different from the multicopter 10.
  • Such agricultural machinery may include, for example, a work vehicle such as a tractor, a transplanter, or a harvester.
  • a work vehicle such as a tractor, a transplanter, or a harvester.
  • the multicopter 10 shown in FIG. 3 has eight rotors, unlike the examples shown in FIG. 1B and FIG. 1D, but the number of rotors and their structure are optional.
  • the multicopter 10 includes, as in the example shown in FIG. 2A, a plurality of rotors 12, a plurality of motors 14 for driving the rotors 12, a battery 52 for storing power, a control device 4a for controlling the flight of the multicopter 10, a communication device 4c, and a sensor group 4b.
  • the power supply device 76 and the work machine 200 shown in FIG. 2A are omitted in FIG. 4.
  • the rotors 12, the motors 14, and the ESC 16 are each shown as one block in FIG. 4, but the number of the rotors 12, the motors 14, and the ESC 16 is multiple.
  • the multicopter 10 may include at least one second rotor 22 driven by the internal combustion engine 7a, as shown in FIG. 2B or FIG. 2C. In that case, either a "series hybrid” or a “parallel hybrid” drive system may be adopted.
  • the GNSS receiver 41 and the IMU 42 function as positioning devices that measure the position and attitude (pose) of the multicopter 10.
  • the altitude sensor 43 measures the altitude of the multicopter 10 and outputs a signal indicating the altitude.
  • the altitude refers to the vertical distance between a reference plane (e.g., the ground surface) and the aircraft.
  • the altitude sensor 46 can be realized, for example, by a barometer, or a distance measuring device that measures the distance from the aircraft to the ground, or a combination of these.
  • the imaging device 44 generates and outputs image data by photographing the surroundings of the multicopter 10.
  • the LiDAR sensor 45 generates and outputs point cloud data that indicates the distribution of features present around the multicopter 10.
  • the imaging device 44 and the LiDAR sensor 45 can be used, for example, to detect obstacles or other agricultural machinery in the field, or to estimate the vehicle's position by matching it with an environmental map.
  • the control device 4a controls the flight and communication of the multicopter 10.
  • the communication device 4c is a communication module that communicates with external devices such as the work vehicle 100 and the server 300.
  • the communication device 4c may be configured to perform wireless communication using, for example, Wi-Fi (Wireless Fidelity, registered trademark), BLE (Bluetooth Low Energy), LPWA (Low Power Wide Area), specific low-power radio, or a cellular communication network such as 4G or 5G.
  • the communication device 4c may also be configured to perform wired communication in accordance with a communication standard such as IEEE 1394 (registered trademark) or Ethernet (registered trademark).
  • the communication device 4c can communicate with the communication device 310 in the server 300 via multiple network devices such as routers and switches included in the network 90.
  • the server 300 includes a communication device 310, a storage device 350, a processing device 360, a ROM (Read Only Memory) 370, and a RAM (Random Access Memory) 380. These components are connected to each other via a bus so that they can communicate with each other.
  • the server 300 manages the schedule of agricultural work in the field performed by the multicopter 10, and supports agriculture by utilizing the data it manages.
  • the server 300 creates a work plan for agricultural work performed by agricultural machinery such as the multicopter 10.
  • the work plan can be created based on input from a user using the terminal device 400. For example, the user can input information necessary for creating the work plan using the terminal device 400 and upload the input information to the server 300 via the network 90.
  • the server 300 can create a work plan including information on the schedule of agricultural work based on the information.
  • the work plan may include, for example, information that identifies the date and time when the work will be performed, the field on which the work will be performed, the agricultural machine that will perform the work, and the content of the work.
  • the server 300 can generate a flight path for the multicopter 10 for each time period on each work day.
  • the server 300 transmits route data indicating the generated flight path to the multicopter 10.
  • the communication device 310 is a communication module for communicating with the multicopter 10 and the terminal device 400 via the network 90.
  • the communication device 310 can perform wired communication conforming to a communication standard such as IEEE 1394 (registered trademark) or Ethernet (registered trademark).
  • the communication device 310 may perform wireless communication conforming to the Bluetooth (registered trademark) standard or the Wi-Fi standard, or cellular mobile communication such as 3G, 4G, or 5G.
  • the processing device 360 may be, for example, a semiconductor integrated circuit including a central processing unit (CPU).
  • the processing device 360 may be realized by a microprocessor or a microcontroller.
  • the processing device 360 may be realized by a field programmable gate array (FPGA) equipped with a CPU, a graphics processing unit (GPU), an application specific integrated circuit (ASIC), an application specific standard product (ASSP), or a combination of two or more circuits selected from these circuits.
  • FPGA field programmable gate array
  • the processing device 360 sequentially executes a computer program stored in the ROM 370, which describes a group of instructions for executing at least one process, to realize the desired process.
  • the processing device 360 performs processes such as creating a work plan and generating a flight path for the multicopter 10.
  • ROM 370 is, for example, a writable memory (e.g., a PROM), a rewritable memory (e.g., a flash memory), or a read-only memory.
  • ROM 370 stores a program that controls the operation of processing device 360.
  • ROM 370 does not have to be a single storage medium, but may be a collection of multiple storage media. Part of the collection of multiple storage media may be a removable memory.
  • RAM 380 provides a working area for loading the control programs stored in ROM 370 at boot time.
  • RAM 380 does not have to be a single storage medium, but may be a collection of multiple storage media.
  • the storage device 350 mainly functions as a database storage.
  • the storage device 350 may be, for example, a magnetic storage device or a semiconductor storage device.
  • An example of a magnetic storage device is a hard disk drive (HDD).
  • An example of a semiconductor storage device is a solid state drive (SSD).
  • the storage device 350 may be a device independent of the server 300.
  • the storage device 350 may be a storage device connected to the server 300 via a network 90, such as a cloud storage.
  • the storage device 350 stores map data (hereinafter also referred to as a "field map") including position information of multiple fields, and data such as a work plan and a flight path generated by the processing device 360.
  • map data hereinafter also referred to as a "field map"
  • the terminal device 400 comprises a communication device 410, an input device 420, a display device 430, a storage device 450, a processing device 460, a ROM 470, and a RAM 480. These components are connected to each other via a bus so that they can communicate with each other.
  • the input device 420 is a device for converting instructions from a user into data and inputting the data to the processing device 460.
  • the input device 420 may be, for example, a keyboard, a mouse, or a touch panel.
  • the display device 430 may be, for example, a liquid crystal display or an organic EL display.
  • the communication device 410, the processing device 460, the ROM 470, the RAM 480, and the storage device 450 are described for the corresponding components of the server 300, and their description will be omitted.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an overview of a route generation method for the multicopter 10 executed by the processing device 360.
  • the processing device 360 executes the processes of steps S10 to S16 shown in FIG. 5.
  • the processing device 360 acquires from the storage device 350 a field map, which is map data of an area including multiple fields where agricultural work can be performed by the multicopter 10.
  • the field map may include position information of each point, such as the multiple fields and the farm roads around them.
  • the field map may also include information on the height (e.g., altitude) of each point. Based on the field map, the processing device 360 can grasp the position and shape of each of the multiple fields.
  • step S12 the processing device 360 acquires information identifying the two or more fields to be worked on.
  • the information identifying the two or more fields to be worked on may be included in a work plan for the multicopter 10 that has been created in advance, for example. Alternatively, the information may be input by the user via the terminal device 400.
  • step S14 the processing device 360 generates a flight path for the multicopter 10 to perform agricultural work by traveling back and forth across two or more target fields.
  • the processing device 360 groups the two or more target fields into a single field group, and generates a flight path that passes through the boundaries between the fields in the field group, turns at the end of the field group, and repeats a round trip.
  • “Grouping” refers to the process of combining two or more fields into a single virtual field.
  • the processing device 360 can be configured to generate an optimal flight path for the grouped field group as a single virtual field, for example, one that minimizes work time.
  • step S16 the processing device 360 transmits data indicating the generated flight path to the multicopter 10 via the communication device 310.
  • the multicopter 10 flies along the flight path based on the transmitted flight path data and performs the specified agricultural work.
  • step S14 an optimal flight path is generated for each group of fields, not for each field.
  • This allows the number of turns of the multicopter 10 to be reduced compared to when an optimal flight path is generated for each field. Reducing the number of turns not only reduces the travel time lost during turns, but also reduces the time lost, for example, when raising and lowering a ground work machine attached to the multicopter 10. This improves the time efficiency of work and reduces fuel consumption. Furthermore, reducing the number of turns makes it less likely that the soil will be disturbed during turns, for example, when the ground work machine is on the ground during turns to perform work such as mowing or plowing. Specific examples of flight paths generated for each group of fields will be described later.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a more specific example of a path generation method for the multicopter 10 executed by the processing device 360.
  • the processing device 360 generates a flight path for the multicopter 10 to perform agricultural work using a method that differs depending on whether there are two or more farm fields to be worked on, and transmits data on the generated flight path to the multicopter 10 via the communication device 310. The operation of each step is explained below.
  • step S101 the processing device 360 acquires from the storage device 350 a field map, which is map data of an area including multiple fields where agricultural work can be performed by the multicopter 10.
  • the field map can include information such as the position and altitude of each point of the multiple fields and the surrounding farm roads.
  • step S102 the processing device 360 determines one or more fields to be worked on.
  • the fields to be worked on may be determined, for example, based on a work plan for the multicopter 10 that has been created in advance.
  • the user may individually specify one or more fields to be worked on using the terminal device 400. In that case, the processing device 360 determines the one or more fields specified by the user as the fields to be worked on.
  • step S103 the processing device 360 determines whether there are two or more fields to be worked on. If there are two or more fields to be worked on, the process proceeds to step S104. If there is one field to be worked on, the process proceeds to step S105.
  • step S104 the processing device 360 groups two or more fields to be worked on as one virtual field and generates a work path that is a flight path for work.
  • the processing device 360 can be configured to generate a flight path that passes through the boundaries of those fields (e.g., ridges, waterways, passageways, etc.) and circles around both ends of those fields to make a round trip.
  • step S105 the processing device 360 generates a work path in the air above one of the fields to be worked on.
  • the processing device 360 can be configured to generate a work path that repeats going straight and turning in the air above the field.
  • the flight path may be defined, for example, by the coordinate values of multiple points through which the multicopter 10 must pass.
  • the points through which the multicopter 10 must pass are called "waypoints.”
  • Each waypoint may be specified, for example, by two-dimensional coordinate values such as latitude and longitude, or three-dimensional coordinate values such as latitude, longitude, and altitude.
  • the waypoints may be set at predetermined intervals, for example, intervals of several tens of centimeters (cm) to several meters (m).
  • the flight path includes a "work path" set above the field to be worked on and a "non-work path” set above the area other than the field to be worked on.
  • the work path is a path along which the multicopter 10 flies while performing agricultural work above each field to be worked on.
  • the non-work path is a path along which the multicopter 10 flies without performing agricultural work.
  • the non-work path can be set, for example, above farm roads around the field to be worked on, a field where no work is scheduled to be performed during that time period, a field where agricultural machinery other than the multicopter 10 (e.g., a tractor, transplanter, or harvester) is performing other work during that time period, a field managed by someone else, or a pre-set no-entry area (e.g., around high-voltage power lines, etc.).
  • the multicopter 10 drives the work machine 200 to perform a specified agricultural work.
  • the multicopter 10 flies without driving the work machine 200.
  • the processing device 360 may set the altitude on the non-work path higher than that on the work path. For example, the altitude on the non-work path may be set to at least twice or three times the altitude on the work path.
  • the processing device 360 may determine the altitude on the non-work path based on, for example, terrain data of an area including a farm field that has been acquired in advance.
  • the terrain data may be acquired by a sensing device such as the imaging device 44 and the LiDAR sensor 45 provided in the multicopter 10.
  • the processing device 360 may set the altitude on the non-work path so as not to collide with the structures, etc., based on the slope or height information. In this way, the multicopter 10 can be controlled to fly at a higher altitude when flying along the non-work path than when flying along the work path. This makes it possible to avoid the multicopter 10 colliding with obstacles such as trees, utility poles, or power lines while flying along the non-work route, or interfering with other agricultural work being carried out in fields that are not the subject of work (e.g., other people's fields).
  • a non-work route may be set above farm roads, waterways, ridges, etc. surrounding the field that is the subject of work, so as to bypass fields that are not the subject of work or no-entry areas.
  • the multicopter 10 moves to the next work route along the non-work route above farm roads, waterways, ridges, etc.
  • step S106 the multicopter 10 generates a non-work route.
  • a non-work route can be generated, for example, between the flight start position of the multicopter 10 and the work start position in the first field to be worked on, between the fields to be worked on, or between the work end position in the last field to be worked on and the flight end position of the multicopter 10.
  • step S107 the processing device 360 connects the work path generated in step S104 or step S105 with the non-work path generated in step S106 to generate a final flight path.
  • step S108 the processing device 360 transmits the generated flight path data to the multicopter 10.
  • the flight path data may be transmitted immediately after step S107, at a predetermined timing before the scheduled work time, or in response to a user operation using the terminal device 400.
  • the processing device 360 transmits data indicating the flight path to the multicopter 10 via the communication device 310.
  • the data indicating the flight path may include, for example, coordinate values (e.g., latitude, longitude, altitude) of multiple waypoints and information indicating whether or not work is to be performed by the work machine 200 at each waypoint.
  • a section of the flight path that connects waypoints at multiple positions where work is to be performed corresponds to a work path, and a section that connects waypoints at multiple positions where work is not to be performed corresponds to a non-work path.
  • FIG. 7 is a diagram showing a schematic example of a flight path generated in step S104.
  • FIG. 8 is a diagram showing a schematic example of a flight path generated in step S105.
  • Two adjacent fields 70A and 70B are illustrated in FIGS. 7 and 8. The arrows in the diagram indicate the flight path of the multicopter 10.
  • fields 70A and 70B are the work targets, and in the example of FIG. 8, only field 70A is the work target.
  • the processing device 360 generates a flight path in the air above the fields 70A and 70B.
  • the processing device 360 processes the two fields 70A and 70B as if they were one virtual field and determines the optimal flight path in the air above the fields 70A and 70B.
  • the flight path can be determined, for example, so that agricultural work in the fields 70A and 70B is completed in the shortest time.
  • the flight path shown in FIG. 7 includes multiple linear main paths P1 and multiple turning paths P2 connecting the multiple main paths P1. In this way, a flight path can be generated in which the multicopter 10 goes straight without turning near the boundary between the fields 70A and 70B, turns near both ends of the section that combines the fields 70A and 70B, and repeats a round trip.
  • the flight path may be generated so that the multicopter 10 flies while working in the entire fields 70A and 70B by repeatedly moving straight and turning.
  • the multicopter 10 may be controlled to drive the working machine to work when flying along the main path P1, and to stop the working machine and turn without working when turning along the turning path P2.
  • the altitude of the multicopter 10 does not need to be high.
  • the multicopter 10 may raise the working machine when turning along the turning path P2, and after turning, lower the working machine to return it to the original altitude. Such an operation can prevent the working machine from disturbing the ground when turning.
  • the processing device 360 since the work target is only the field 70A, the processing device 360 generates a flight path above the field 70A.
  • the flight path shown in FIG. 8 also includes multiple linear main paths P1 and multiple turning paths P2 connecting the multiple main paths P1. In this manner, the flight path can be generated so that the multicopter 10 flies over the entire field 70A by repeatedly moving straight and turning.
  • an optimal flight path is generated for that field alone, as in the conventional method.
  • a flight path is generated that connects a path (dotted arrow) from a preset flight start position of the multicopter 10 to a work start position above the field 70A, a work path (solid arrow) that repeatedly goes back and forth above the field 70A, and a path (dotted arrow) from the end point of the work path to a flight end position.
  • the flight start position and flight end position of the multicopter 10 are the same, but the flight start position and flight end position may be different.
  • FIG. 9 is a diagram showing a schematic diagram of a flight path in a comparative example.
  • a flight path similar to the example shown in FIG. 8 is generated for each of fields 70A and 70B, and these flight paths are connected.
  • the number of turns increases, and the time loss due to the turns increases.
  • a flight path such as that shown in FIG. 7 is generated instead of the flight path shown in FIG. 9.
  • the number of turns can be reduced, and the time required for work can be shortened.
  • by reducing the number of turns for example, when work such as mowing or plowing is performed, the soil is less likely to be disturbed even if the work implement is not raised or lowered during the turn.
  • FIGS. 10 to 12 are diagrams showing other examples of flight paths generated by the processing device 360.
  • Four fields 70A, 70B, 70C, and 70D are shown in a row in Figs. 10 to 12.
  • the second field from the left, 70B is not the field to be worked on, and the remaining three fields 70A, 70C, and 70D are the fields to be worked on.
  • Field 70B may be, for example, a field where work is carried out at a different time from the time period, a field where work is carried out by agricultural machinery other than the multicopter 10 at that time, or a field managed by a farmer other than the manager of fields 70A, 70B, and 70C.
  • the processing device 360 processes the four fields 70A, 70B, 70C, and 70D, including the field 70B that is not the target of work, as if they were one virtual field to generate a flight path.
  • This flight path includes a work path (solid arrow) set above the fields 70A, 70C, and 70D that are the target of work, and a non-work path (dotted line) set above the field 70B that is not the target of work.
  • the non-work path the operation of the work machine 200 is stopped, and the altitude is set to a value higher than the altitude on the work path.
  • the multicopter 10 does not turn at any of the boundaries of the fields 70A, 70B, 70C, and 70D, and passes above each boundary and the field 70B that is not the target of work with the work machine 200 stopped.
  • the multicopter 10 enters the airspace above the field 70B, it turns off the work machine 200 and increases the rotational speed of each rotor to increase its altitude. This allows it to pass through the field 70B without interfering with other agricultural work being performed by people or agricultural machinery in the field 70B.
  • the processing device 360 generates a flight path for the field 70A alone, as in the example of FIG. 8, generates flight paths for the fields 70C and 70D together, and connects these flight paths with a non-work path that passes above the field 70B.
  • the path in FIG. 11 may be more efficient than the path in FIG. 10.
  • the processing device 360 may generate a flight path for the two fields 70C and 70D, which are part of the group of fields to be worked on, as a single virtual field, as shown in FIG. 11.
  • the processing device 360 may calculate the flight time when the flight path shown in FIG. 10 is adopted and the flight time when the flight path shown in FIG. 11 is adopted, and adopt the flight path with the shorter flight time.
  • the multicopter 10 flies over the field 70B where no work is being performed. However, it may not be desirable for the multicopter 10 to pass over the field 70B, for example, when the field 70B is managed by someone else. In such a case, a flight path as shown in FIG. 12 may be adopted.
  • the processing device 360 connects the work path over the field 70A and the work path over the field 70C by a non-work path that bypasses the field 70B.
  • the non-work path that bypasses the field 70B is set, for example, above a farm road, a waterway, or a ridge.
  • FIG. 13 is a diagram showing yet another example of the flight path of the multicopter 10.
  • FIG. 13 shows eight fields 70A, 70B, 70C, 70D, 70E, 70F, 70G, and 70H arranged in two rows and four columns.
  • the two adjacent fields 70A and 70B at the top left and the two adjacent fields 70G and 70H at the bottom right are the work targets, and the rest are not the work targets.
  • the group of fields 70A and 70B and the group of fields 70G and 70H are each treated as a virtual single field, and an optimal work path is generated for each group.
  • These work paths are connected by a non-work path P3 that connects the end point of the work path above field 70B to the start point of the work path above field 70G.
  • the flight start point (S) of the multicopter 10 and the start point of the work path in the air above the field 70A are connected by a non-work path Ps
  • the end point of the work path in the air above the field 70H and the flight end point (G) of the multicopter 10 are connected by a non-work path Pg.
  • the positions of the flight start point (S) and the flight end point (G) can be set in advance and stored in the storage device 350.
  • the non-work path Pg passes over the air above the fields 70E and 70F, but the non-work path Pg may be set to bypass the fields 70E and 70F.
  • the multicopter 10 does not need to go through the entrance/exit of a field when entering the field. Therefore, unlike when generating a driving path for an autonomously driven work vehicle, the processing device 360 can flexibly set the start and end points of the flight path and work path of the multicopter 10 regardless of the location of the entrance/exit of each field.
  • FIG. 14 and 15 are diagrams showing further examples of flight paths.
  • the processing device 360 may generate a flight path that goes back and forth between fields 70A and 70H, straddling multiple fields 70B, 70C, 70F, and 70G between fields 70A and 70H.
  • a flight path may not be efficient.
  • the processing device 360 may generate a flight path spanning multiple fields as shown in FIG. 14 and a flight path for each field as shown in FIG. 15, calculate the flight time for both, and adopt the flight path with the shorter flight time.
  • FIG. 16 is a flowchart showing an example of a process for selecting a flight path generated for each field and a flight path that spans multiple fields according to flight time. The process shown in FIG. 16 can be executed, for example, in step S104 shown in FIG. 6.
  • the processing device 360 acquires data on the group of fields to be worked on from the field map stored in the storage device 350.
  • the data on the group of fields may include, for example, information such as the position, shape, and altitude of each field.
  • the processing device 360 In step S112, the processing device 360 generates a first route generated by combining two or more fields into one virtual field, and a second route connecting multiple routes generated individually for each field.
  • the first route may be a route that passes through the boundaries between fields in the group of fields to be worked on, turns at the end of the group of fields, and repeats round trips.
  • the second route may be a route that makes repeated turns for each field, as shown in FIG. 15.
  • Each of the first route and the second route may be generated, for example, so as to minimize the flight time.
  • step S113 the processing device 360 calculates a first flight time T1 when the multicopter 10 flies along the first path, and a second flight time T2 when the multicopter 10 flies along the second path.
  • the processing device 360 can calculate the first flight time T1 and the second flight time T2 based on, for example, the expected flight speed of the multicopter 10, the time required for a turning operation, and the length of each flight path.
  • Information indicating the expected flight speed of the multicopter 10 and the time required for a turning operation can be stored in advance in, for example, the storage device 350.
  • step S114 the processing device 360 compares the flight time T1 with the flight time T2. If the flight time T1 is shorter than the flight time T2, the processing device 360 adopts the first route as the flight path of the multicopter 10. Conversely, if the flight time T1 is longer than or equal to the flight time T2, the processing device 360 adopts the second flight path as the flight path of the multicopter 10.
  • the route with the shorter flight time is adopted as the flight route of the multicopter 10 from the first route that travels back and forth across two or more fields, and the second route that connects multiple routes generated individually for each of the two or more fields.
  • This makes it possible to select the optimal flight route, which may differ depending on various conditions such as the relative positions of the fields, the shape of each field, and the size of each field, thereby improving the efficiency of work performed by the multicopter 10.
  • a first route spanning two or more of the fields may be used in combination with a second route generated individually for the remaining fields.
  • the route shown in FIG. 11 is more efficient than the route shown in FIG. 10, the route shown in FIG. 11 is adopted.
  • the total work time is the combination of the time required for work in field 70A and the time required for work spanning fields 70C and 70D.
  • the processing device 360 may perform processing to generate a flight path for two or more fields together only when the group of fields to be worked on includes two adjacent fields.
  • Figure 17 shows an example of such processing.
  • step S121 the processing device 360 acquires data on the group of fields to be worked on from the field map stored in the storage device 350.
  • step S122 the processing device 360 determines whether the group of fields to be worked on includes two adjacent fields. If the group of fields to be worked on includes two adjacent fields, the process proceeds to step S123. If the group of fields to be worked on does not include two adjacent fields, the process proceeds to step S124.
  • step S123 the processing device 360 generates a flight path that combines two or more adjacent fields into a single virtual field. In this case, the processing device 360 generates a flight path that includes a portion that goes back and forth across the two fields, as shown in FIG. 7.
  • step S124 the processing device 360 generates a flight path that connects the paths generated individually for each of the two fields, as shown in FIG. 9.
  • the processing device 360 generates a flight path for the multicopter 10 to perform agricultural work in each of the two fields in turn.
  • step S123 if the field to be worked on includes three or more fields lined up in a row, the processing device 360 may generate a flight path that passes through each boundary of the three or more fields, turns at the ends of the three or more fields, and repeats a round trip, as shown in FIG. 10.
  • the boundaries of the three or more fields refer to the boundary between field 70A and field 70B, the boundary between field 70B and field 70C, and the boundary between field 70C and field 70D.
  • the ends of the three or more fields refer to the left end of field 70A and the right end of field 70D.
  • the processing device 360 may be configured to generate a flight path, for example, to minimize flight time, taking into account the shape and size of each field.
  • the flight path is not limited to a path including multiple linear main paths and multiple turning paths connecting the multiple main paths as described above, but may be, for example, a spiral path.
  • a spiral flight path also includes a portion that passes through the boundary between the fields and goes back and forth, and therefore corresponds to a flight path for the multicopter 10 to perform agricultural work while going back and forth across two or more target fields.
  • the processing device 360 may be configured to determine the field to be worked on based on information input by the user via the terminal device 400, or a work plan for the multicopter 10 created in advance. For example, the processing device 360 may determine a group of fields including two or more fields to be worked on based on information input by the user, and create a work plan for the multicopter 10. The processing device 360 can determine two or more fields to be worked on from the group of fields based on the created work plan.
  • the work plan includes information about one or more agricultural tasks to be performed by the multicopter 10.
  • the work plan includes one or more agricultural tasks to be performed by the multicopter 10 and information about the field on which each agricultural task is performed.
  • the work plan may include multiple agricultural tasks to be performed by the multicopter 10 over multiple work days and information about the field on which each agricultural task is performed.
  • the work plan may be a database that includes information about a work schedule that indicates which agricultural task is to be performed at what time and in which field for each work day. Below, an example in which the work plan is data about such a work schedule will be described.
  • the processing device 360 may create work plans not only for the multicopter 10 but also for other agricultural machines in a similar manner.
  • the work plan in this example includes information indicating the date and time when the agricultural work will be performed, the field, the work content, and the working machine to be used for each registered multicopter 10 or other agricultural machine.
  • the work plan is not limited to the format shown in FIG. 18 and may include other information related to the work. For example, information such as the type of fertilizer or pesticide or the amount of application may be included in the work plan.
  • the processing device 360 According to such a work plan, the processing device 360 generates a route for the multicopter 10 on each work day and issues instructions for the agricultural work to each multicopter 10.
  • the work plan may be downloaded by the control device 4a of the multicopter 10 and may also be stored in the storage device of the multicopter 10. In that case, the control device 4a may autonomously start operating according to the schedule indicated by the work plan stored in the storage device.
  • the processing device 360 may be configured to register a field and create a work plan based on information input by a user via a graphical user interface (GUI) displayed on the terminal device 400.
  • GUI graphical user interface
  • FIG. 19 is a diagram showing an example of a setting screen 760 displayed on the display device 430 of the terminal device 400.
  • the processing device 460 of the terminal device 400 starts up application software for creating a work plan, and causes the display device 430 to display a setting screen 760 such as that shown in FIG. 19.
  • the user inputs the information required to create a work plan on this setting screen 760.
  • FIG. 19 shows an example of a setting screen 760 when fertilizer is spread in a rice field as an agricultural task.
  • the setting screen 760 is not limited to the one shown in the figure, and can be modified as appropriate.
  • the setting screen 760 in the example of FIG. 19 includes a date setting section 761, a time setting section 762, a crop variety selection section 763, a field selection section 764, a work selection section 765, a machine selection section 766, a fertilizer selection section 767, and a spread amount setting section 768.
  • the date setting section 761 displays the date entered by the user. The user enters the date on which the farm work is planned to be performed. The entered date is set as the date on which the farm work will be performed.
  • the time setting section 762 displays the work time input by the user.
  • the user inputs the work time for which the user wishes to perform the farm work.
  • the work time is specified by a start time and an end time.
  • the input work time is set as the time when the farm work is scheduled to be performed.
  • the crop variety selection section 763 displays a list of crop varieties to be cultivated (i.e., planted). The user can select the desired variety from the list. In the example of Figure 19, the rice variety "Koshiibuki" has been selected.
  • the field selection section 764 displays the fields in the map.
  • the user can select any field from the multiple fields displayed.
  • the user can first specify an area including multiple fields by dragging and dropping or other operations, and register the fields included in the specified area as one group (field group).
  • field group eight fields A to H surrounded by a dashed frame are registered as one group.
  • This group may include not only fields managed by the user, but also fields managed by other agricultural workers.
  • the group may be registered in advance.
  • the user specifies one or more fields on which agricultural work should be performed during the work time from among the registered fields by clicking or tapping or other operations.
  • four fields A, B, G, and H are specified in the example of FIG. 19.
  • the specified fields A, B, G, and H are set as the fields on which agricultural work will be performed. In this way, the user can specify multiple fields as fields to work on at the same time.
  • the task selection section 765 displays multiple agricultural tasks required to cultivate the selected crop.
  • the user can select one of the multiple agricultural tasks.
  • "fertilizer spreading" has been selected from the multiple agricultural tasks.
  • the selected “fertilizer spreading” is set as the agricultural task to be performed.
  • the machine selection section 766 is a section for setting the agricultural machinery to be used in the agricultural work.
  • the type, name, or model of the agricultural machinery registered in advance by the processing device 360 may be displayed in the machine selection section 766.
  • the user can select a specific machine from the displayed machines. In the example of FIG. 19, "drone #1", which is an example of the name of the multicopter 10, is selected.
  • a section for selecting the type, name, or model of an implement to be connected to the multicopter 10 or other agricultural machinery may be provided.
  • the names of multiple fertilizers that have been registered in advance are displayed in the fertilizer selection section 767.
  • the user can select a specific fertilizer from the multiple fertilizers displayed.
  • the selected fertilizer is set as the fertilizer to be used in the farm work.
  • the spray amount setting section 770 displays the numerical value input from the input device 420.
  • the input numerical value is set as the spray amount.
  • the communication device 490 of the terminal device 400 transmits the entered information to the processing device 360.
  • the processing device 360 of the server 300 creates a work plan, for example as shown in FIG. 18, based on the received information and stores the work plan in the storage device 350.
  • the information on agricultural work managed by the processing device 360 is not limited to the above.
  • the selected work is spraying pesticides
  • the type of pesticide to be used and the amount to be sprayed may be set on the setting screen 760.
  • the setting screen 760 may change depending on the type of work selected.
  • the processing device 360 of the server 300 processes the field specified by the user in the field selection unit 764 as the field to be worked on at that work date and time. For example, in the example of FIG. 18, during the work time slot from 12:00 to 17:00 on April 20, 2023, the four fields A, B, G, and H are the targets for fertilizer spreading work by the multicopter 10 named "drone #1", and the above-mentioned path generation process is performed. When the fields A, B, G, and H are arranged as shown in FIG. 19, the processing device 360 generates a flight path such as that shown in FIG. 13, for example.
  • the processing device 360 may modify the work plan based on information indicating the changes, and modify the flight path based on the modified work plan.
  • the control device 4a of the multicopter 10 or the processing device 360 of the server 300 may perform processing to detect other agricultural machinery based on data acquired by external sensors such as the imaging device 44 or LiDAR sensor 45 mounted on the multicopter 10.
  • the processing device 360 may exclude the field in which such agricultural machinery is detected from the work target, modify the flight path, and fly the multicopter 10 along the modified flight path.
  • the multicopter 10 performs a flight involving agricultural work in the field to be worked on without interruption along the way.
  • the multicopter 10 may need to interrupt the work and land at a predetermined location in order to charge, refuel, or replenish agricultural materials such as fertilizer or chemicals.
  • the processing device 360 may be configured to generate a flight path taking into account landings for charging or refueling.
  • “agricultural materials” refers to materials used in the agricultural work performed by the multicopter 10.
  • Agricultural materials include materials consumed by agricultural work, such as fertilizer, chemicals, seeds, or seedlings. In the following description, agricultural materials may be simply referred to as "materials.”
  • the processing device 360 generates a flight path for the multicopter 10 to perform agricultural work by traveling back and forth across two or more target fields among the multiple fields, based on the field map.
  • the processing device 360 may divide at least one field included in the field map into multiple partial fields, and generate a flight path for the multicopter 10 to perform agricultural work by traveling back and forth above each of the multiple partial fields. An example of such operations is described below.
  • FIG. 20 is a diagram showing an example of a flight path for the multicopter 10 to perform agricultural work while traveling back and forth in the air above each of a plurality of partial fields.
  • the storage device 350 stores a field map including the position information of the field 70.
  • the processing device 360 divides the field 70 into a plurality of partial fields 70a, 70b, 70c, and 70d based on the field map. In the example of FIG. 20, the field 70 is divided into four, but the number of divisions is arbitrary.
  • the processing device 360 generates a flight path for the multicopter 10 to perform agricultural work while traveling back and forth in the air above each of the plurality of partial fields 70a, 70b, 70c, and 70d.
  • the processing device 360 may divide the field 70 into a plurality of partial fields 70a, 70b, 70c, and 70d, for example, based on the amount of agricultural materials, batteries, or fuel carried by the multicopter 10, and/or the distance over which the multicopter 10 can work continuously.
  • the amount of agricultural materials, batteries, or fuel carried (for example, the maximum amount carried) is determined by the specifications of the multicopter 10 and is stored in advance, for example, in the storage device 350.
  • the processing device 360 may calculate the distance over which the multicopter 10 can work continuously, based on the amount of materials, batteries, or fuel carried and the type of work to be performed.
  • the distance over which work can be continued refers to the distance over which flight involving work can be continued without replenishing materials or fuel, or charging or replacing batteries.
  • the partial fields 70a, 70b, 70c, and 70d each include a work area 74a, 74b, 74c, and 74d where agricultural work is performed by the multicopter 10, and a non-work area 76a, 76b, 76c, and 76d where agricultural work is not performed.
  • the non-work areas 76a, 76b, 76c, and 76d may be set on the periphery of the partial fields 70a, 70b, 70c, and 70d, respectively.
  • Supply points 72a, 72b, 72c, and 72d for replenishing agricultural materials or fuel, or charging or replacing batteries are included within the non-work areas 76a, 76b, 76c, and 76d.
  • each partial field includes one supply point.
  • the number of supply points included in each partial field may be any number greater than or equal to 1.
  • the processing device 360 generates a route as the flight route, which includes a work route for the multicopter 10 to fly above the work areas 74a, 74b, 74c, and 74d while performing agricultural work, and a non-work route for the multicopter 10 to fly above the non-work areas 76a, 76b, 76c, and 76d without performing agricultural work.
  • the non-work route passes through the supply points 72a, 72b, 72c, and 72d.
  • the multicopter 10 lands at the supply points 72a, 72b, 72c, and 72d along the flight route, where materials or fuel are replenished, or the battery is charged or replaced.
  • FIG. 21 is a flowchart showing the flow of the route generation method in the example of FIG. 20.
  • the processing device 360 executes the processes from steps S20 to S26.
  • step S20 the processing device 360 acquires from the storage device 350 a field map including location information of at least one field where agricultural work is to be performed by the multicopter 10.
  • step S22 the processing device 360 divides the field into multiple partial fields based on the field map.
  • the processing device 360 comprehensively assesses various information, such as the maximum load of materials, fuel, or batteries that can be loaded onto the multicopter 10, the size of the field, and the location of the resupply point, to determine whether or not division is necessary, the number of divisions, and how to divide the field. Note that if the processing device 360 determines that division is not necessary, it may process the field without dividing it.
  • step S24 the processing device 360 generates a flight path for the multicopter 10 to perform agricultural work while flying back and forth in the air above each partial field. For example, as shown in FIG. 20, a work path including multiple straight paths and multiple turning paths may be generated in the air above each partial field.
  • the processing device 360 generates a final flight path by connecting the multiple work paths generated in the air above the multiple partial fields with a non-work path that passes through one or more supply points.
  • step S26 the processing device 360 transmits data indicating the generated flight path to the multicopter 10 via the communication device 310.
  • the multicopter 10 flies along the flight path based on the transmitted flight path data and performs the specified agricultural work.
  • the large field can be divided into multiple partial fields and an appropriate flight path can be set for each partial field. This makes it possible to carry out agricultural work efficiently even in large fields.
  • the processing device 360 of the server 300 functions as a route generation system for the multicopter 10, but the terminal device 400 may also have the function of the route generation system.
  • the processing device 460 in the terminal device 400 performs the above-mentioned route generation process.
  • the generated flight route data can be stored in the storage device 450 and transmitted from the communication device 410 to the multicopter 10.
  • the storage device 450 is a removable storage medium such as a memory card
  • the flight route data can be transferred to the multicopter 10 by inserting the storage device 450 into an interface such as a card slot of the multicopter 10.
  • the flight route can be stored in the multicopter 10 even if the multicopter 10 is in an environment where it cannot communicate with the server 300.
  • the multicopter 10 itself may have the functionality of a path generation system.
  • the above-mentioned path generation process is performed by a processing device included in the control device 4a in the multicopter 10.
  • the control device 4a may be realized by a digital computer system programmed to execute each of the above-mentioned processes.
  • FIG. 22 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the control device 4a.
  • the control device 4a includes a processing device 34, a ROM (Read Only Memory) 35, a RAM (Random Access Memory) 36, a storage device 37, and a communication I/F 38. These components are interconnected via a bus 39.
  • the processing device 34 is a device that includes one or more semiconductor integrated circuits (e.g., a processor).
  • the processor is also called a central processing unit (CPU) or a microprocessor.
  • the processor sequentially executes computer programs stored in the ROM 35 to realize the above-mentioned path generation process.
  • the term processor is broadly interpreted as including an FPGA, GPU, ASIC, or ASSP equipped with a CPU.
  • ROM 35 is, for example, a writable memory (e.g., a PROM), a rewritable memory (e.g., a flash memory), or a read-only memory.
  • ROM 35 stores a program that controls the operation of the processor.
  • ROM 35 does not have to be a single recording medium, but can be a collection of multiple recording media. Part of the collection of multiple recording media may be removable memory.
  • RAM 36 provides a working area for loading the programs stored in ROM 35 at boot time.
  • RAM 36 does not have to be a single recording medium, but can be a collection of multiple recording media.
  • the communication I/F 38 is an interface for communicating between the control device 4a and other electronic components or electronic control units (ECUs).
  • the communication I/F 38 can perform wired communication conforming to various protocols.
  • the communication I/F 38 may also perform wireless communication conforming to the Bluetooth (registered trademark) standard and/or the Wi-Fi (registered trademark) standard. Both standards include wireless communication standards that utilize frequencies in the 2.4 GHz band.
  • the storage device 37 may be, for example, a semiconductor memory, a magnetic storage device, or an optical storage device, or a combination thereof.
  • the storage device 37 may store, for example, map data useful for the autonomous flight of the multicopter 10, and various sensor data acquired by the multicopter 10 during flight.
  • the storage device 37 may be a removable storage medium such as a memory card.
  • control device 4a may include, for example, a flight control device such as a flight controller, and a higher-level computer (companion computer).
  • the companion computer may execute the above-mentioned route generation process, and give flight-related commands based on the results of that process to the flight controller.
  • a route generation system for an agricultural unmanned aerial vehicle that automatically flies along a set flight route, a storage device that stores a farm field map including position information of a plurality of farm fields; a processing device that generates a flight path for the unmanned aerial vehicle to perform agricultural work by traveling back and forth across two or more work target fields among the plurality of farm fields based on the farm field map;
  • a route generation system comprising:
  • the processing device includes: The two or more fields to be worked on are grouped as one field group; generating, as the flight path, a route that passes through boundaries between fields in the group of fields, turns at an end of the group of fields, and repeats a round trip; 2.
  • the route generation system according to item 1.
  • the processing device includes: The two or more fields to be worked on are grouped as one field group; generating a first route that passes through boundaries between fields in the group of fields and turns around at an end of the group of fields to repeatedly travel back and forth, and a second route that connects a plurality of routes generated for each field in the group of fields; calculating a first flight time when the unmanned aerial vehicle flies along the first route and a second flight time when the unmanned aerial vehicle flies along the second route; If the first flight time is shorter than the second flight time, determining the first route as the flight route; If the first flight time is equal to or greater than the second flight time, determining the second route as the flight route. 2.
  • the route generation system according to item 1.
  • the processing device acquires information indicating the flight speed and time required for turning of the unmanned aerial vehicle, and calculates the first flight time and the second flight time based on the information.
  • the processing device generates data for the flight path including altitude information;
  • the flight path includes a work path along which the unmanned aerial vehicle flies while performing the agricultural work in the airspace above the two or more fields that are the work targets, and a non-work path along which the unmanned aerial vehicle flies without performing the agricultural work in the airspace above fields other than the two or more fields that are the work targets, Making the altitude of the unmanned aerial vehicle on the non-work route higher than the altitude of the unmanned aerial vehicle on the work route; 5.
  • a route generation system according to any one of items 1 to 4.
  • a route generation system according to any one of items 1 to 5, wherein the processing device identifies two or more fields to be worked on based on information input by a user or a work plan for the agricultural machine that has been created in advance.
  • the processing device includes: When the two or more fields to be worked on include two adjacent fields, a route including a portion traveling back and forth across the two fields is generated as the flight route; When the two or more fields to be worked on do not include two adjacent fields, a flight path is generated for the unmanned aerial vehicle to perform agricultural work in each of the two or more fields in sequence. 7. A route generation system according to any one of items 1 to 6.
  • a route generation system according to any one of items 1 to 7, wherein when the two or more fields to be worked on include three or more fields lined up in a row, a route that passes through each boundary of the three or more fields, turns at the ends of the three or more fields, and repeats a round trip, is generated as the flight route.
  • the processing device includes: determining a group of fields including two or more fields to be worked on based on information input by a user; When the group of fields includes a field that is not a target field for work, the flight path is generated so as to bypass the field that is not a target field for work. 9.
  • a route generation system according to any one of items 1 to 8.
  • the processing device includes: Based on information input by a user, a region surrounding a plurality of fields including the two or more fields to be worked on is set; If the region includes a no-fly zone, generating the flight path for the unmanned aerial vehicle to circumvent the no-fly zone. 10.
  • a route generation system according to any one of items 1 to 9.
  • a route generation system for an agricultural unmanned aerial vehicle that automatically flies along a set flight route, a storage device that stores a farm field map including location information of the farm field; a processing device that divides the farm field into a plurality of partial fields based on the farm field map and generates a flight path for the unmanned aerial vehicle to fly back and forth above each of the plurality of partial fields to perform agricultural work;
  • a route generation system comprising:
  • Each of the plurality of partial fields includes a work area where the agricultural work is performed and a non-work area where the agricultural work is not performed, at least one resupply point for replenishing the agricultural materials or the fuel, or for charging or replacing the battery, is included within the non-work area;
  • the processing device generates, as the flight path, a path including a work path along which the unmanned aerial vehicle flies while performing the agricultural work in the airspace above the work area, and a non-work path along which the unmanned aerial vehicle flies without performing the agricultural work in the airspace above the non-work area; the non-work route passes through the at least one resupply point; Item 14.
  • the route generation system according to item 13.
  • a route generation method for an agricultural unmanned aerial vehicle that automatically flies along a set flight route comprising: Obtaining a field map including location information of a plurality of fields; Obtaining information identifying two or more fields to be worked on among the plurality of fields; generating a flight path for the unmanned aerial vehicle to perform agricultural work while traveling back and forth across two or more fields that are the work targets, based on the field map and the information;
  • a route generation method comprising:
  • a route generation method for an agricultural unmanned aerial vehicle that automatically flies along a set flight route comprising: Obtaining a field map including location information of the field; Dividing the field into a plurality of partial fields based on the field map; generating a flight path for the unmanned aerial vehicle to perform agricultural work while traveling back and forth above each of the plurality of partial fields;
  • a route generation method comprising:
  • the unmanned aerial vehicle disclosed herein can be widely used not only for aerial photography, surveying, logistics, and pesticide spraying, but also for ground work related to agricultural work, transporting harvested products and agricultural materials, etc.

Landscapes

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Abstract

設定された飛行経路に沿って自動で飛行する農業用の無人航空機の経路生成システムが開示される。前記経路生成システムは、複数の圃場の位置情報を含む圃場マップを記憶する記憶装置と、前記圃場マップに基づいて、前記無人航空機が前記複数の圃場のうちの作業対象の２つ以上の圃場に跨って往復しながら農作業を行うための飛行経路を生成する処理装置と、を備える。

Description

無人航空機の経路生成システムおよび経路生成方法
　本開示は、無人航空機の経路生成システムおよび経路生成方法に関する。
　無人航空機（Ｕｎｍａｎｎｅｄ　Ａｅｒｉａｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅ：　ＵＡＶ）は、構造上、人が乗ることができない航空機であって、遠隔操作または自動操縦により飛行することができる航空機である。回転翼型の無人航空機は、軸のまわりを回転するプロペラ、すなわち回転翼を利用して揚力を得る無人航空機である。複数の回転翼を備える小型の無人航空機（Ｍｕｌｔｉ－Ｒｏｔｏｒ　ＵＡＶ）は、「ドローン」、「マルチロータ」、または「マルチコプタ」とも呼ばれ、空撮、測量、物流、および農薬散布などの用途で広く利用されている。
　特許文献１および２には、予め設定された飛行経路に沿って自動で飛行する農業用の無人航空機のための経路生成方法の例が記載されている。
特開２０２１－３３４８２号公報 特開２０１９－１２０９８６号公報
　農業用の無人航空機のための従来の経路生成方法では、一般的に、圃場ごとに最適な飛行経路が生成される。しかし、複数の圃場が作業対象である場合、または圃場が広大である場合、必ずしも従来のように圃場ごとに生成した飛行経路が最適であるとは限らない。
　本開示は、無人航空機が複数の圃場でより効率的に農作業を行うことを可能にする経路生成システムおよび経路生成方法を提供する。
　本開示の無人航空機の経路生成システムは、例示的かつ非限定的な実施形態において、設定された飛行経路に沿って自動で飛行する農業用の無人航空機の経路生成システムである。前記経路生成システムは、複数の圃場の位置情報を含む圃場マップを記憶する記憶装置と、前記圃場マップに基づいて、前記無人航空機が前記複数の圃場のうちの作業対象の２つ以上の圃場に跨って往復しながら農作業を行うための飛行経路を生成する処理装置と、を備える。
　本開示の無人航空機の経路生成システムは、例示的かつ非限定的な他の実施形態において、設定された飛行経路に沿って自動で飛行する農業用の無人航空機の経路生成システムである。前記経路生成システムは、圃場の位置情報を含む圃場マップを記憶する記憶装置と、前記圃場マップに基づいて、前記圃場を複数の部分圃場に分割し、前記無人航空機が前記複数の部分圃場の各々の上空で往復しながら農作業を行うための飛行経路を生成する処理装置と、を備える。
　本開示の一実施形態によれば、無人航空機が複数の圃場でより効率的に農作業を行うための飛行経路を生成することができる。
　本開示の他の実施形態によれば、無人航空機が面積の広い圃場でより効率的に農作業を行うための飛行経路を生成することができる。
複数のロータを備える無人航空機においてロータを回転させる回転駆動装置の幾つかの例を模式的に示すブロック図である。 複数のロータを備える無人航空機の基本的な構成例のひとつを模式的に示す平面図である。 複数のロータを備える無人航空機の基本的な構成例のひとつを模式的に示す側面図である。 複数のロータを備える無人航空機の基本的な他の構成例を模式的に示す平面図である。 バッテリ駆動型のマルチコプタの基本構成例を示すブロック図である。 シリーズハイブリッド駆動型のマルチコプタの基本構成例を示すブロック図である。 パラレルハイブリッド駆動型のマルチコプタの基本構成例を示すブロック図である。 マルチコプタと、経路生成装置と、端末装置とを含むシステムの構成例を示す図である。 図３に示すシステムのより詳細な構成の例を示すブロック図である。 マルチコプタの経路生成方法の概要を示すフローチャートである。 マルチコプタの経路生成方法のより具体的な例を示すフローチャートである。 圃場群ごとに生成される飛行経路の一例を模式的に示す図である。 圃場ごとに生成される飛行経路の一例を模式的に示す図である。 比較例における飛行経路を模式的に示す図である。 マルチコプタの飛行経路の他の例を示す図である。 マルチコプタの飛行経路のさらに他の例を示す図である。 マルチコプタの飛行経路のさらに他の例を示す図である。 マルチコプタの飛行経路のさらに他の例を示す図である。 マルチコプタの飛行経路のさらに他の例を示す図である。 マルチコプタの飛行経路のさらに他の例を示す図である。 経路生成方法の他の例を示すフローチャートである。 経路生成方法のさらに他の例を示すフローチャートである。 作業計画の一例を示す図である。 端末装置の表示装置に表示される設定画面の一例を示す図である。 １つの圃場を複数の部分圃場に分割し、部分圃場ごとに作業経路を生成する方法の例を示す図である。 １つの圃場を複数の部分圃場に分割し、部分圃場ごとに作業経路を生成する方法の例を示すフローチャートである。 マルチコプタの制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。
　＜無人航空機の構成例＞
　複数のロータを備える無人航空機は、ロータ（以下、「プロペラ」と称する場合がある。）を回転させる回転駆動装置を備えている。以下、このような無人航空機を「マルチコプタ」と称する。
　マルチコプタが備える回転駆動装置の構成には多様な形態が存在している。図１Ａは、本開示における回転駆動装置３の４つの例を模式的に示すブロック図である。
　図１Ａに示される第１の回転駆動装置３Ａは、複数のロータ２を回転させる複数の電動モータ（以下、「モータ」と称する。）１４と、各モータ１４に供給する電力を蓄えるバッテリ５２とを有している。バッテリ５２は、例えば、ポリマー型リチウムイオン電池などの二次電池である。各ロータ２は、対応するモータ１４の出力軸に連結され、モータ１４によって回転させられる。ペイロードおよび／または飛行時間を増加させるには、バッテリ５２の蓄電容量を増加させることが必要である。バッテリ５２の蓄電容量は、バッテリ５２を大型化することによって可能であるが、バッテリ５２の大型化は重量の増加を招く。
　図１Ａに示される第２の回転駆動装置３Ｂは、ロータ２に機械的に接続される動力伝達系２３と、動力伝達系２３に駆動力（トルク）を与える内燃機関７ａとを有している。動力伝達系２３は、例えばギアまたはベルトなどの機械的部品を含み、内燃機関７ａの出力軸のトルクをロータ２に伝達する。内燃機関７ａは、燃料の燃焼によって効率よく機械的エネルギを発生させることができる。内燃機関７ａの例は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、水素エンジンを含み得る。また、回転駆動装置３Ｂに含まれる内燃機関７ａの個数は１個に限定されない。
　図１Ａに示される第３の回転駆動装置３Ｃは、複数のモータ１４と、各モータ１４に供給する電力を蓄える電力バッファ９と、電力を発生させるオルタネータなどの発電装置８と、発電装置８に発電のための機械的エネルギを与える内燃機関７ａとを有している。電力バッファ９の典型例は、二次電池などのバッテリであるが、キャパシタであってもよい。第３の回転駆動装置３Ｃでは、電力バッファ９の蓄電容量が大きくない場合でも、内燃機関７ａの駆動力（機械的エネルギ）を利用して発電装置８が電力を生成するため、ペイロードおよび／または飛行時間を増加させることが可能になる。このような形式の駆動は、「シリーズハイブリッド駆動」と呼ばれる。シリーズハイブリッド駆動における発電装置８および内燃機関７ａは、マルチコプタの飛行距離を延ばすため、「レンジエクステンダ」と呼ばれる。
　図１Ａに示される第４の回転駆動装置３Ｄは、複数のモータ１４と、各モータ１４に供給する電力を蓄える電力バッファ９と、電力を発生させるオルタネータなどの発電装置８と、発電装置８に発電のための駆動力を与える内燃機関７ａと、内燃機関７ａが生成する駆動力をロータ２に伝達してロータ２を回転させる動力伝達系２３とを有している。複数のロータ２の少なくとも１つのロータ２が内燃機関７ａによって回転させられ、他のロータ２がモータ１４によって回転させられる。第４の回転駆動装置３Ｄでは、内燃機関７ａが生成する機械的エネルギを電力に変換することなく、ロータ２の回転にも利用できるため、エネルギの利用効率を高めることが可能になる。このような形式の駆動は、「パラレルハイブリッド駆動」と呼ばれる。
　図１Ｂは、マルチコプタ１０の基本的な構成例のひとつを模式的に示す平面図である。図１Ｂの構成例は、回転駆動装置３として、図１Ａに示される第１の回転駆動装置３Ａを備えている。すなわち、この例における回転駆動装置３（３Ａ）は、モータ１４と、バッテリ５２とを有している。図１Ｃは、マルチコプタ１０を模式的に示す側面図である。
　図１Ｂおよび図１Ｃに示されるマルチコプタ１０は、複数のロータ２と、機体本体４と、ロータ２および機体本体４を支持する機体フレーム５とを備える。機体フレーム５は、中央部で機体本体４を支持し、中央部から外側に延びる複数のアーム５Ａで複数のロータ２を回転可能に支持している。各アーム５Ａの先端付近にはロータ２を回転させるモータ１４が設けられている。機体本体４と機体フレーム５とを総称して「機体１１」ということがある。
　図１Ｂの例において、マルチコプタ１０は、４個のロータ２を備えるクワッド型のマルチコプタ（クワッドコプタ）である。ひとつの対角線上に位置するロータ２は同一方向（時計回りまたは反時計回り）に回転するが、異なる対角線上に位置するロータ２は反対方向に回転する。
　機体本体４は、マルチコプタ１０に搭載された装置および部品の動作を制御する制御装置４ａと、制御装置４ａに接続されたセンサ群４ｂと、制御装置４ａに接続された通信装置４ｃと、バッテリ５２と、を含む。
　制御装置４ａは、例えば、フライトコントローラなどの飛行制御装置と、上位のコンピュータ（コンパニオンコンピュータ）とを含み得る。コンパニオンコンピュータは、センサ群４ｂによって取得したセンサデータに基づいて、画像処理、障害物検出、障害物回避などの高度な演算処理を実行することができる。
　センサ群４ｂは、加速度センサ、角速度センサ、地磁気センサ、気圧センサ、高度センサ、温度センサ、流量センサ、撮像装置、レーザセンサ、超音波センサ、障害物接触センサ、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）レシーバを含み得る。加速度センサおよび角速度センサは、例えばＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ）の構成部品として機体本体４に搭載されていてもよい。レーザセンサの例は、例えば地上までの距離の計測に用いられるレーザレンジファインダ、および、２次元または３次元のＬｉＤＡＲ（ｌｉｇｈｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒａｎｇｉｎｇ）を含み得る。
　通信装置４ｃは、アンテナを介して、地上にある送信機または地上局（Ｇｒｏｕｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｔａｔｉｏｎ：ＧＣＳ）との間で信号の送受信を行うための無線通信モジュール、セルラー通信網を利用する移動体通信モジュールなどを含み得る。通信装置４ｃは、地上から送信された制御コマンドなどの信号を受信し、センサ群４ｂによって取得した画像データなどのセンサデータをテレメトリ情報として送信し得る。通信装置４ｃは、マルチコプタ同士で通信を行う機能、および衛星通信の機能を有していてもよい。制御装置４ａは、通信装置４ｃによってクラウド上のコンピュータと接続することが可能である。コンパニオンコンピュータの機能の一部または全部が、クラウド上のコンピュータによって実行されてもよい。
　バッテリ５２は、充電によって電力を蓄え、放電によって電力をモータ１４に供給することができる二次電池である。バッテリ５２および複数のモータ１４の働きにより、複数のロータ２が回転駆動され、所望の推力を発生することが可能になる。
　複数のロータ２のそれぞれは、一般には、固定されたピッチ角を有する複数枚の羽根（ブレード）を有し、回転によって推力を発生する。ピッチ角は可変であってもよい。複数のロータ２の全てが同一の直径（プロペラ径）を有する必要はなく、１または複数のロータ２が、他のロータ２よりも大きな直径を有していてもよい。回転するロータ２によって生じる推力（静止推力）は、一般に、ロータ２の直径の３乗に比例する。このため、直径が異なるロータ２を備える場合、直径が相対的に大きなロータ２を「メインロータ」と称し、相対的に小さなロータ２を「サブロータ」と称する場合がある。なお、直径の大小によらず、回転駆動装置３の構成により、発生可能な推力が相対的に大きなロータ２と、その推力が相対的な小さなロータ２とを含んでいてもよい。その場合、発生可能な推力が相対的に大きなロータ２を「メインロータ」と称し、相対的に小さなロータ２を「サブロータ」と称してもよい。例えば、１回転あたりに発生する推力が相対的に大きなロータ２を「メインロータ」と称し、１回転あたりに発生する推力が相対的に小さなロータ２を「サブロータ」と称してもよい。ある例において、メインロータは、サブロータよりも内側に配置され得る。言い換えれば、機体の中心から各メインロータの回転軸までの距離が、機体の中心から各サブロータの回転軸までの距離よりも短くなるように、各ロータ２が配置され得る。
　この例において、回転駆動装置３は、複数のモータ１４を有している。前述したように、回転駆動装置３は、内燃機関７ａを含んでいてもよい。
　図１Ｄは、回転駆動装置３として第２の回転駆動装置３Ｂを備えるマルチコプタ１０の基本的な構成例を模式的に示す平面図である。図１Ｄに示される例において、内燃機関７ａは、機体本体４によって支持されている。この例において、内燃機関７ａによって生成される駆動力は、複数の動力伝達系２３によって複数のロータ２に伝達され、それぞれのロータ２を回転させる。制御装置４ａは、各動力伝達系２３を制御することにより、個々のロータ２の回転速度を変化させることができる。回転駆動装置３Ｂは、複数のロータ２のそれぞれのブレードのピッチ角を変更する機構を備えていてもよい。その場合、制御装置４ａは、その機構を制御してブレードのピッチ角を変更することで、各ロータ２に発生させる揚力を調整してもよい。
　なお、複数のロータ２の一部が内燃機関７ａによって回転させられ、他のロータ２がモータ１４によって回転させられる「パラレルハイブリッド駆動」では、機体本体４に内燃機関７ａおよびバッテリ５２が支持される。複数のロータ２の少なくとも１つのロータ２が動力伝達系２３を介して内燃機関７ａに連結され、他のロータ２がモータ１４に連結される。
　このようなパラレルハイブリッド駆動では、内燃機関７ａによって回転させられる１または複数のロータ２の直径を、モータ１４によって回転させられる他のロータ２の直径よりも大きくする場合がある。言い換えると、内燃機関７ａがメインロータの回転に用いられ、モータ１４がサブロータの回転に用いられる場合がある。このような場合、メインロータは主に推力の生成に用いられ、サブロータは推力の生成および姿勢制御に用いられる。メインロータを「ブースタロータ」、サブロータを「姿勢制御ロータ」と呼んでもよい。
　パラレルハイブリッド駆動の場合、内燃機関は、推力の生成および発電の両方に用いられる。内燃機関が生成する駆動力（トルク）を、ロータおよび発電装置の一方または両方に選択的に伝達することにより、推力の生成および発電をバランスよく行うことも可能である。
　マルチコプタが内燃機関を搭載し、内燃機関によって推力の生成および発電の少なくとも一方を行うことは、ペイロードおよび飛行時間の増加に寄与する。マルチコプタの姿勢制御は、応答特性が内燃機関よりも優れるモータによってプロペラを回転させて行うことが望ましい。このため、マルチコプタの姿勢を正確に制御する必要がある用途において、ペイロードおよび飛行時間を増加させるためには、パラレルハイブリッド駆動またはシリーズハイブリッド駆動を採用することが望ましい。なお、回転駆動装置３が複数のロータ２のそれぞれのブレードのピッチ角を変更する機構を備えている場合は、各ブレードのピッチ角を変更することによって姿勢を調整することもできる。
　ペイロードおよび飛行時間の増加により、マルチコプタの用途は更に拡大し得る。例えば、農業分野では、現在、マルチコプタが農薬散布または作物生育状況のモニタリングなどに利用されつつあるが、多様な対地作業機（以下、単に「作業機」と称することがある。）をマルチコプタに連結することにより、様々な農作業を空中から実行することが可能になる。農業用途の作業機は、「インプルメント」と呼ばれることがある。作業機の例は、作物に薬剤を噴霧するスプレイヤ、モーア（草刈機）、シーダ（播種機）、スプレッダ（施肥機）、レーキ、ベーラ（集草機）、ハーベスタ（収穫機）、プラウ、ハロー、またはロータリなどを含み得る。トラクタなどの作業車両は、本開示における「作業機」には含まれない。
　図１Ｃに示される例において、マルチコプタ１０には、例えば農薬または肥料を圃場または圃場内の作物に対して散布することができる作業機２００が連結されている。ペイロードおよび飛行時間の増加により、作業機２００の大型化および／または多機能化を実現することが可能になる。例えば、マルチコプタ１０に連結する作業機２００を交換することにより、液状施薬、粒状施薬、施肥、間引き、除草、移植、種子の直播、および収穫を含む、多様な対地作業（農作業）を実行することが可能になる。作業機２００は、ロボットハンドなどの機構を備えていてもよい。その場合、１つの作業機２００が多様な対地作業を実行することが可能になる。作業機２００が物資を収容する十分な大きさのスペースを備えていれば、そのような作業機２００によって広い範囲にわたって農業資材または収穫物を運搬することも可能になる。作業機２００をマルチコプタ１０に連結する形態は多様である。マルチコプタ１０は、ケーブルによって作業機２００を吊り下げ、牽引してもよい。マルチコプタ１０によって牽引された作業機２００は、マルチコプタ１０が飛行またはホバリングしている間、牽引された状態で対地作業を行うことも可能である。作業中の作業機２００は空中にあってもよいし、地上にあってもよい。
　図１Ｃに示される例において、マルチコプタ１０は給電装置７６を備えている。給電装置７６は、マルチコプタ１０が備えるバッテリ５２または発電装置８などの駆動エネルギ源から、作業機２００に電力を供給する装置である。作業機２００の種々の機能は、この電力によって実行され得る。作業機２００は、マルチコプタ１０の給電装置７６から得た電力によって動作するモータなどのアクチュエータを備えている。作業機２００は、電力を蓄えるバッテリを備えていることが好ましい。ＥＳＣ１６は制御装置４ａに含まれていてもよい。
　図２Ａは、バッテリ駆動型のマルチコプタ１０の基本構成例を示すブロック図である。バッテリ駆動型のマルチコプタ１０は、複数のロータ１２と、複数のロータ１２をそれぞれ回転させる複数のモータ１４と、複数のモータ１４をそれぞれ駆動するモータ駆動回路を有する複数のＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｓｐｅｅｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１６と、各ＥＳＣ１６を介して対応するモータ１４に電力を供給するバッテリ５２と、複数のＥＳＣ１６を制御して姿勢を制御しながら飛行を行うための制御装置４ａと、センサ群４ｂと、通信装置４ｃと、バッテリ５２に電気的に接続される給電装置７６と、を備えている。図２Ａでは、簡単のため、ロータ１２、モータ１４、およびＥＳＣ１６がそれぞれ１個のブロックによって示されているが、ロータ１２、モータ１４、およびＥＳＣ１６の個数は、それぞれ、複数である。この点は、図２Ｂ、図２Ｃについても同様である。
　制御装置４ａは、通信装置４ｃを介して、例えば、地上にある地上局６からの制御指令を無線で受け取ることが可能である。地上局６の個数は、１個に限定されず、複数の場所に分散配置されていてもよい。通信装置４ｃは、地上にいる操縦者の操縦装置から制御指令を無線で受け取ることも可能である。制御装置４ａは、センサ群４ｂから得られるセンサデータに基づいて、離陸、飛行、障害物回避、および着陸の各動作を自動的または自律的に実行する機能を有していてもよい。制御装置４ａは、給電装置７６に接続された作業機２００との間で通信を行い、作業機２００の状態を示す信号を作業機２００から取得するように構成されていてもよい。また、制御装置４ａは、作業機２００の動作を制御する信号を作業機２００に与えてもよい。更に、作業機２００がマルチコプタ１０の動作を指示する信号を生成して、制御装置４ａに送信してもよい。このような制御装置４ａと作業機２００との間の通信は、有線または無線で行われ得る。
　図２Ｂは、シリーズハイブリッド駆動型のマルチコプタ１０の基本構成例を示すブロック図である。シリーズハイブリッド駆動型のマルチコプタ１０は、バッテリ駆動型のマルチコプタ１０と同様に、複数のロータ１２と、複数のモータ１４と、複数のＥＳＣ１６と、制御装置４ａと、センサ群４ｂと、通信装置４ｃとを備えている。図示されるシリーズハイブリッド駆動型のマルチコプタ１０は、更に、内燃機関７ａと、内燃機関７ａの燃料を蓄える燃料タンク７ｂと、内燃機関７ａによって駆動されて電力を生成する発電装置８と、発電装置８が生成した電力を一時的に貯蔵する電力バッファ９と、電力バッファ９に電気的に接続される給電装置７６と、を備えている。電力バッファ９は、例えば二次電池などのバッテリである。発電装置８によって生成された電力は、電力バッファ９およびＥＳＣ１６を介してモータ１４に供給される。また、発電装置８によって生成された電力は、給電装置７６を介して作業機２００にも供給され得る。
　図２Ｃは、パラレルハイブリッド駆動型のマルチコプタ１０の基本構成例を示すブロック図である。パラレルハイブリッド駆動型のマルチコプタ１０は、シリーズハイブリッド駆動型のマルチコプタ１０と同様に、複数のロータ１２と、複数のロータ１２をそれぞれ駆動する複数のモータ１４と、複数のＥＳＣ１６と、制御装置４ａと、センサ群４ｂと、通信装置４ｃと、内燃機関７ａと、燃料タンク７ｂと、発電装置８と、電力バッファ９と、給電装置７６と、を備えている。パラレルハイブリッド駆動型のマルチコプタ１０は、更に、内燃機関７ａの駆動力を伝達するドライブトレイン２７と、ドライブトレイン２７から内燃機関７ａの駆動力を受けて回転するロータ２２と、を備える。ロータ１２およびロータ２２の一方を「第１ロータ」と呼び、他方を「第２ロータ」と呼んで、互いを区別する場合がある。ドライブトレイン２７に接続されて回転するロータ２２は、１個であってもよいし、２個以上であってもよい。
　パラレルハイブリッド駆動型のマルチコプタ１０では、内燃機関７ａは、発電装置８を駆動して発電を行うだけではなく、ロータ２２を回転させるためのエネルギを機械的にロータ２２に伝達する。一方、シリーズハイブリッド駆動型のマルチコプタ１０では、発電装置８が生成する電力によって全てのロータ１２が回転する。このため、シリーズハイブリッド駆動型のマルチコプタ１０では、発電装置８が例えば燃料電池であれば、内燃機関７ａは必須の構成要素ではない。
　上記のように、マルチコプタ１０の構成は多様である。マルチコプタ１０は、例えば圃場において、薬剤、肥料、もしくは種子の散布を行ったり、対地作業機を吊り下げて草刈りなどの対地作業を行ったりすることができる。対地作業は、地面に対する作業であり、例えば、播種、防除、施肥、草刈り、耕耘、作物の植え付け、または収穫などの任意の農作業を含む。マルチコプタ１０自身が農作業を行う代わりに、マルチコプタ１０に連結された（または吊り下げられた）作業機が農作業を行う場合も、本明細書において「マルチコプタ１０が農作業を実行する」と表現する。
　＜経路生成システムの例＞
　本実施形態におけるマルチコプタ１０は、自動運転モードで動作することができる。自動運転モードにおいて、マルチコプタ１０は、予め設定された飛行経路に沿って自動で飛行する。以下、自動運転モードにおける飛行を「自動飛行」と称することがある。飛行経路は、マルチコプタ１０の経路生成システムによって生成される。経路生成システムは、マルチコプタ１０の内部または外部に設けられるコンピュータシステムであり得る。以下、経路生成システムがマルチコプタ１０の外部のコンピュータに実装される場合を例に、経路生成システムの構成および動作を説明する。
　図３は、マルチコプタ１０と、経路生成システムとして機能するサーバ３００とを含むシステムの一例を示す図である。図３には、サーバ３００と通信を行う端末装置４００も示されている。サーバ３００は、例えばデータセンタ等に設置されるクラウド上のサーバコンピュータであり得る。サーバ３００は、インターネットなどのネットワーク９０を介してマルチコプタ１０および端末装置４００と通信することがきる。端末装置４００は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、またはスマートフォンなどのコンピュータであり得る。端末装置４００は、例えばマルチコプタ１０のユーザまたは営農管理者によって使用され得る。図３には、１台のマルチコプタ１０が例示されているが、マルチコプタ１０の台数は２台以上であってもよい。また、本システムには、マルチコプタ１０とは異なる種類の農業機械が含まれていてもよい。そのような農業機械は、例えば、トラクタ、移植機、または収穫機などの作業車両を含み得る。なお、図３に示すマルチコプタ１０は、図１Ｂおよび図１Ｄに示す例とは異なり、８個のロータを有しているが、ロータの個数およびその構造は任意である。
　図４は、図３に示すシステムのより詳細な構成例を示すブロック図である。図４の例において、マルチコプタ１０は、図２Ａに示す例と同様、複数のロータ１２と、複数のロータ１２をそれぞれ駆動する複数のモータ１４と、電力を蓄えるバッテリ５２と、マルチコプタ１０の飛行を制御する制御装置４ａと、通信装置４ｃと、センサ群４ｂとを備える。なお、図４には、図２Ａに示す給電装置７６および作業機２００の図示は省略されている。図４では、簡単のため、ロータ１２、モータ１４、およびＥＳＣ１６がそれぞれ１個のブロックによって示されているが、ロータ１２、モータ１４、およびＥＳＣ１６の個数は、それぞれ、複数である。また、マルチコプタ１０は、図２Ｂまたは図２Ｃに示されるように、内燃機関７ａによって駆動される少なくとも１つの第２ロータ２２を備えていてもよい。その場合、「シリーズハイブリッド」および「パラレルハイブリッド」のいずれの駆動形式を採用していてもよい。
　図４には、センサ群４ｂの例として、ＧＮＳＳレシーバ４１と、ＩＭＵ４２と、高度センサ４３と、撮像装置４４と、ＬｉＤＡＲセンサ４５とが示されている。ＧＮＳＳレシーバ４１およびＩＭＵ４２は、マルチコプタ１０の位置姿勢（ｐｏｓｅ）を計測する測位装置としての役割を果たす。高度センサ４３は、マルチコプタ１０の機体の高度を計測し、当該高度を示す信号を出力する。高度は、基準面（例えば地表面）と機体との鉛直方向の距離を指す。高度センサ４６は、例えば、気圧計、もしくは機体から地面までの距離を計測する測距装置、またはこれらの組み合わせによって実現され得る。撮像装置４４は、マルチコプタ１０の周囲を撮影することによって画像データを生成して出力する。ＬｉＤＡＲセンサ４５は、マルチコプタ１０の周囲に存在する地物の分布を示す点群データを生成して出力する。撮像装置４４およびＬｉＤＡＲセンサ４５は、例えば障害物または圃場内の他の農業機械の検出、または環境地図とのマッチングによる自己位置推定に利用され得る。
　制御装置４ａは、マルチコプタ１０の飛行および通信などの動作を制御する。通信装置４ｃは、作業車両１００およびサーバ３００等の外部機器と通信を行う通信モジュールである。通信装置４ｃは、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｆｉｄｅｌｉｔｙ、登録商標）、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　Ｌｏｗ　Ｅｎｅｒｇｙ）、ＬＰＷＡ（Ｌｏｗ　Ｐｏｗｅｒ　Ｗｉｄｅ　Ａｒｅａ）、特定小電力無線、または４Ｇもしくは５Ｇ等のセルラー通信網を利用する無線通信を行うように構成され得る。通信装置４ｃはまた、ＩＥＥＥ１３９４（登録商標）またはイーサネット（登録商標）などの通信規格に準拠した有線通信を行うように構成されていてもよい。通信装置４ｃは、ネットワーク９０に含まれる複数のルータおよびスイッチ等のネットワーク機器を介してサーバ３００における通信装置３１０と通信することができる。
　サーバ３００は、通信装置３１０と、記憶装置３５０と、処理装置３６０と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）３７０と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）３８０とを備える。これらの構成要素は、バスを介して相互に通信可能に接続される。サーバ３００は、マルチコプタ１０が実行する圃場における農作業のスケジュール管理を行い、管理するデータを活用して農業を支援する。サーバ３００は、マルチコプタ１０などの農業機械によって実行される農作業の作業計画を作成する。作業計画は、端末装置４００を用いたユーザからの入力に基づいて作成され得る。例えば、ユーザは、端末装置４００を用いて作業計画の作成に必要な情報を入力し、入力した情報を、ネットワーク９０を介してサーバ３００にアップロードすることが可能である。サーバ３００は、その情報に基づき、農作業のスケジュールの情報を含む作業計画を作成することができる。作業計画は、例えば、作業が行われる日時、作業が行われる圃場、作業を行う農業機械、および作業の内容を特定する情報を含み得る。サーバ３００は、そのような作業計画に基づいて、各作業日の各時間帯におけるマルチコプタ１０の飛行経路を生成することができる。サーバ３００は、生成した飛行経路を示す経路データを、マルチコプタ１０に送信する。
　通信装置３１０は、ネットワーク９０を介してマルチコプタ１０および端末装置４００と通信するための通信モジュールである。通信装置３１０は、例えば、ＩＥＥＥ１３９４（登録商標）またはイーサネット（登録商標）などの通信規格に準拠した有線通信を行うことができる。通信装置３１０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格もしくはＷｉ－Ｆｉ規格に準拠した無線通信、または、３Ｇ、４Ｇもしくは５Ｇなどのセルラー移動体通信を行ってもよい。
　処理装置３６０は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路であり得る。処理装置３６０は、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラによって実現され得る。あるいは、処理装置３６０は、ＣＰＵを搭載したＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＡＳＳＰ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔ）、または、これらの回路の中から選択される２つ以上の回路の組み合わせによっても実現され得る。処理装置３６０は、ＲＯＭ３７０に格納された、少なくとも１つの処理を実行するための命令群を記述したコンピュータプログラムを逐次実行し、所望の処理を実現する。処理装置３６０は、作業計画の作成、およびマルチコプタ１０の飛行経路の生成などの処理を実行する。
　ＲＯＭ３７０は、例えば、書き込み可能なメモリ（例えばＰＲＯＭ）、書き換え可能なメモリ（例えばフラッシュメモリ）、または読み出し専用のメモリである。ＲＯＭ３７０は、処理装置３６０の動作を制御するプログラムを記憶する。ＲＯＭ３７０は、単一の記憶媒体である必要はなく、複数の記憶媒体の集合体であってもよい。複数の記憶媒体の集合体の一部は、取り外し可能なメモリであってもよい。
　ＲＡＭ３８０は、ＲＯＭ３７０に格納された制御プログラムをブート時に一旦展開するための作業領域を提供する。ＲＡＭ３８０は、単一の記憶媒体である必要はなく、複数の記憶媒体の集合体であってもよい。
　記憶装置３５０は、主としてデータベースのストレージとして機能する。記憶装置３５０は、例えば、磁気記憶装置または半導体記憶装置であり得る。磁気記憶装置の例は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）である。半導体記憶装置の例は、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）である。記憶装置３５０は、サーバ３００とは独立した装置であってもよい。例えば、記憶装置３５０は、サーバ３００にネットワーク９０を介して接続される記憶装置、例えばクラウドストレージであってもよい。記憶装置３５０は、複数の圃場の位置情報を含む地図データ（以下、「圃場マップ」とも称する。）、および処理装置３６０によって生成された作業計画および飛行経路などのデータを記憶する。
　端末装置４００は、通信装置４１０と、入力装置４２０と、表示装置４３０と、記憶装置４５０と、処理装置４６０と、ＲＯＭ４７０と、ＲＡＭ４８０とを備える。これらの構成要素は、バスを介して相互に通信可能に接続される。入力装置４２０は、ユーザからの指示をデータに変換して処理装置４６０に入力するための装置である。入力装置４２０は、例えば、キーボード、マウス、またはタッチパネルであり得る。表示装置４３０は、例えば液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイであり得る。通信装置４１０、処理装置４６０、ＲＯＭ４７０、ＲＡＭ４８０、および記憶装置４５０のそれぞれに関する説明は、サーバ３００の対応する構成要素について記載したとおりであり、それらの説明を省略する。
　以下、サーバ３００の処理装置３６０によるマルチコプタ１０の経路生成方法の例を説明する。
　図５は、処理装置３６０によって実行されるマルチコプタ１０の経路生成方法の概要を示すフローチャートである。処理装置３６０は、図５に示すステップＳ１０からＳ１６の処理を実行する。
　まずステップＳ１０において、処理装置３６０は、マルチコプタ１０によって農作業が実行され得る複数の圃場を含むエリアの地図データである圃場マップを記憶装置３５０から取得する。圃場マップには、複数の圃場およびその周囲の農道などの各地点の位置情報が含まれ得る。圃場マップは、各地点の高さ（例えば標高）の情報が含まれていてもよい。圃場マップに基づき、処理装置３６０は、複数の圃場の各々の位置および形状を把握することができる。
　ステップＳ１２において、処理装置３６０は、作業対象の２つ以上の圃場を特定する情報を取得する。作業対象の２つ以上の圃場を特定する情報は、例えば予め作成されたマルチコプタ１０の作業計画に含まれ得る。あるいは、当該情報は、端末装置４００を介してユーザから入力されてもよい。
　ステップＳ１４において、処理装置３６０は、マルチコプタ１０が作業対象の２つ以上の圃場に跨って往復しながら農作業を行うための飛行経路を生成する。例えば、処理装置３６０は、作業対象の２つ以上の圃場を１つの圃場群としてグルーピングし、当該圃場群における圃場間の境界を通過し当該圃場群の端部で旋回して往復を繰り返す経路を飛経路として生成する。「グルーピング」は、２つ以上の圃場を１つの仮想的な圃場としてまとめる処理を指す。処理装置３６０は、グルーピングされた圃場群を１つの仮想的な圃場として、例えば作業時間が最短になるような最適な飛行経路を生成するように構成され得る。
　ステップＳ１６において、処理装置３６０は、生成した飛行経路を示すデータを、通信装置３１０を介してマルチコプタ１０に送信する。マルチコプタ１０は、送信された飛行経路のデータに基づき、当該飛行経路に沿って飛行し、所定の農作業を実行する。
　以上のように、本実施形態では、ステップＳ１４において、圃場ごとではなく、圃場群の単位で最適な飛行経路が生成される。これにより、圃場ごとに最適な飛行経路を生成した場合と比較して、マルチコプタ１０の旋回の回数を低減させることができる。旋回の回数が低減することにより、旋回に伴う移動時間のロスのみならず、例えばマルチコプタ１０に装着された対地作業機の上げ下げに伴う時間のロスも削減できる。これにより、作業の時間効率が向上し、燃料の消費量を減少させることができる。また、旋回の回数が低減することにより、例えば旋回時にも対地作業機が接地して草刈りまたは耕耘などの作業が行われる場合に、旋回時に土を荒らしにくくなる。圃場群の単位で生成される飛行経路の具体例については後述する。
　図６は、処理装置３６０によって実行されるマルチコプタ１０の経路生成方法のより具体的な例を示すフローチャートである。この例における処理装置３６０は、作業対象の圃場が２つ以上であるか否かによって異なる方法で、マルチコプタ１０に農作業を実行させるための飛行経路を生成し、生成した飛行経路のデータを、通信装置３１０を介してマルチコプタ１０に送信する。以下、各ステップの動作を説明する。
　ステップＳ１０１において、処理装置３６０は、マルチコプタ１０によって農作業が実行され得る複数の圃場を含むエリアの地図データである圃場マップを記憶装置３５０から取得する。圃場マップには、複数の圃場およびその周囲の農道などの各地点の位置および標高などの情報が含まれ得る。
　ステップＳ１０２において、処理装置３６０は、作業対象の１つ以上の圃場を決定する。作業対象の圃場は、例えば予め作成されたマルチコプタ１０の作業計画に基づいて決定され得る。あるいは、ユーザが端末装置４００を用いて作業対象の１つ以上の圃場を個別に指定することも可能である。その場合、処理装置３６０は、ユーザによって指定された１つ以上の圃場を作業対象の圃場として決定する。
　ステップＳ１０３において、処理装置３６０は、作業対象の圃場が２つ以上であるか否かを判定する。作業対象の圃場が２つ以上である場合、ステップＳ１０４に進む。作業対象の圃場が１つである場合、ステップＳ１０５に進む。
　ステップＳ１０４において、処理装置３６０は、作業対象の２つ以上の圃場を、１つの仮想的な圃場としてグルーピングして作業用の飛行経路である作業経路を生成する。例えば、処理装置３６０は、隣接する２つの圃場が作業対象の圃場に含まれる場合、それらの圃場の境界（例えば畦、水路、通路等）を通過し、それらの圃場の両端で旋回して往復する飛行経路を生成するように構成され得る。
　ステップＳ１０５において、処理装置３６０は、作業対象の１つの圃場の上空に作業経路を生成する。例えば、処理装置３６０は、当該圃場の上空で直進と旋回を繰り返す作業経路を生成するように構成され得る。
　飛行経路は、例えば、マルチコプタ１０が通過すべき複数の点の座標値によって規定され得る。マルチコプタ１０が通過すべき点を「ウェイポイント」と称する。各ウェイポイントは、例えば、緯度および経度などの二次元座標値、または、緯度、経度、および高度などの三次元座標値によって指定され得る。ウェイポイントは、所定の間隔、例えば数十センチメートル（ｃｍ）から数メートル（ｍ）程度の間隔で設定され得る。
　飛行経路は、作業対象の圃場の上空に設定される「作業経路」と、作業対象の圃場以外のエリアの上空に設定される「非作業経路」とを含む。作業経路は、マルチコプタ１０が作業対象の各圃場の上空で農作業を行いながら飛行するための経路である。非作業経路は、マルチコプタ１０が農作業を行わずに飛行するための経路である。非作業経路は、例えば、作業対象の圃場の周囲の農道、その時間帯に作業が予定されていない圃場、その時間帯にマルチコプタ１０とは異なる農業機械（例えばトラクタ、移植機、または収穫機など）が他の作業を行う圃場、他人が管理する圃場、または予め設定された進入禁止区域（例えば、高圧電線の周囲等）の上空に設定され得る。マルチコプタ１０は、作業経路に沿って飛行するとき、作業機２００を駆動して所定の農作業を実行する。一方、マルチコプタ１０は、非作業経路に沿って飛行するとき、作業機２００を駆動させずに飛行する。飛行経路のデータが高度の情報を含む場合、処理装置３６０は、作業経路よりも非作業経路における高度を高く設定してもよい。例えば、非作業経路における高度を作業経路における高度の２倍以上、または３倍以上に設定してもよい。処理装置３６０は、非作業経路における高度は、例えば、予め取得された圃場を含むエリアの地形データに基づいて決定してもよい。地形データは、マルチコプタ１０が備える撮像装置４４およびＬｉＤＡＲセンサ４５などのセンシング装置によって取得されてもよい。地形データが、地面の傾斜、または樹木、建造物、電柱、もしくは電線などの構造物の高さの情報を含む場合、処理装置３６０は、それらの傾斜または高さの情報に基づいて、構造物などに衝突しないように非作業経路における高度を設定してもよい。このように、マルチコプタ１０は、非作業経路に沿って飛行するとき、作業経路に沿って飛行するときよりも、高い高度で飛行するように制御され得る。これにより、マルチコプタ１０が非作業経路に沿って飛行しているときに、樹木、電柱、または電線などの障害物に衝突したり、作業対象ではない圃場（例えば他人の圃場）で行われている他の農作業を妨げたりすることを回避できる。なお、非作業経路における高度を高くする代わりに、作業対象ではない圃場または進入禁止区域を迂回するように、作業対象の圃場の周囲の農道、水路、または畦などの上空に非作業経路が設定されてもよい。その場合、マルチコプタ１０は、農道、水路、または畦などの上空の非作業経路に沿って次の作業経路まで移動する。
　ステップＳ１０６において、マルチコプタ１０は、非作業経路を生成する。非作業経路は、例えば、マルチコプタ１０の飛行開始位置と作業対象の最初の圃場における作業開始位置との間、作業対象の圃場間、作業対象の最後の圃場における作業終了位置とマルチコプタ１０の飛行終了位置との間に生成され得る。
　ステップＳ１０７において、処理装置３６０は、ステップＳ１０４またはステップＳ１０５で生成した作業経路と、ステップＳ１０６で生成した非作業経路とを接続して最終的な飛行経路を生成する。
　ステップＳ１０８において、処理装置３６０は、生成した飛行経路のデータをマルチコプタ１０に送信する。飛行経路のデータの送信は、ステップＳ１０７の直後に行ってもよいし、作業予定時刻よりも前の所定のタイミングで行ってもよいし、端末装置４００を用いたユーザの操作に応答して行ってもよい。処理装置３６０は、飛行経路を示すデータを、通信装置３１０を介してマルチコプタ１０に送信する。飛行経路を示すデータは、例えば、複数のウェイポイントの座標値（例えば、緯度、経度、高度）と、各ウェイポイントで作業機２００による作業を実行するか否かを示す情報を含み得る。飛行経路のうち、作業が実行される複数の位置でのウェイポイントを繋いだ区間が作業経路に該当し、作業が実行されない複数の位置でのウェイポイントを繋いだ区間が非作業経路に該当する。
　次に、図７および図８を参照しながら、マルチコプタ１０の飛行経路の例を説明する。
　図７は、ステップＳ１０４において生成される飛行経路の一例を模式的に示す図である。図８は、ステップＳ１０５において生成される飛行経路の一例を模式的に示す図である。図７および図８には、隣り合う２つの圃場７０Ａおよび７０Ｂが例示されている。図中の矢印は、マルチコプタ１０の飛行経路を示している。図７の例では、圃場７０Ａおよび７０Ｂが作業対象であり、図８の例では、圃場７０Ａのみが作業対象である。
　図７の例では、処理装置３６０は、圃場７０Ａ、７０Ｂの上空に飛行経路を生成する。処理装置３６０は、２つの圃場７０Ａ、７０Ｂを１つの仮想的な圃場であるかのように処理して圃場７０Ａ、７０Ｂの上空に最適な飛行経路を決定する。飛行経路は、例えば圃場７０Ａ、７０Ｂでの農作業が最短の時間で終了するように決定され得る。図７に示す飛行経路は、直線状の複数の主経路Ｐ１と、複数の主経路Ｐ１を接続する複数の旋回経路Ｐ２とを含む。このように、マルチコプタ１０が、圃場７０Ａ、７０Ｂの境界付近で旋回することなく直進し、圃場７０Ａ、７０Ｂをまとめた区画の両端付近で旋回して往復を繰り返す飛行経路が生成され得る。飛行経路は、マルチコプタ１０が直進と旋回とを繰り返して圃場７０Ａ、７０Ｂの全域で作業を行いながら飛行するように生成され得る。マルチコプタ１０は、主経路Ｐ１に沿って飛行しているときに作業機を駆動して作業を行い、旋回経路Ｐ２に沿って旋回しているときには作業機を停止させて作業を行わずに旋回するように制御され得る。旋回時には、圃場外を飛行しているときとは異なり、マルチコプタ１０の高度を高くしなくてもよい。マルチコプタ１０が、草刈り機または耕耘機のような、接地した状態で作業を行う作業機を吊り下げて飛行する場合、マルチコプタ１０は、旋回経路Ｐ２に沿って旋回するとき、作業機を上昇させ、旋回後、作業機を下降させて元の高度に戻してもよい。そのような動作により、旋回時に作業機によって地面が荒れることを回避することができる。
　図８の例では、作業対象が圃場７０Ａのみであるため、処理装置３６０は、圃場７０Ａの上空に飛行経路を生成する。図８に示す飛行経路も、直線状の複数の主経路Ｐ１と、複数の主経路Ｐ１を接続する複数の旋回経路Ｐ２とを含む。このように、飛行経路は、マルチコプタ１０が直進と旋回とを繰り返して圃場７０Ａの全域を飛行するように生成され得る。図８に示すように、作業対象が１つの圃場のみである場合は、従来の方法と同様に、その圃場単独で最適な飛行経路が生成される。
　図７および図８の例では、予め設定されたマルチコプタ１０の飛行開始位置から圃場７０Ａの上空の作業開始位置まで至る経路（点線矢印）と、圃場７０Ａの上空で往復を繰り返す作業経路（実線矢印）と、作業経路の終点から飛行終了位置まで至る経路（点線矢印）とを接続した飛行経路が生成される。この例ではマルチコプタ１０の飛行開始位置と飛行終了位置とが共通であるが、飛行開始位置と飛行終了位置とが異なっていてもよい。
　図９は、比較例における飛行経路を模式的に示す図である。図９の例では、圃場７０Ａ、７０Ｂのそれぞれにおいて、図８に示す例と同様の飛行経路が生成され、それらの飛行経路が接続されている。この場合、旋回の回数が多くなるため、旋回に伴う時間のロスが大きくなる。これに対し、本実施形態では、隣り合う２つの圃場が作業対象の圃場に含まれる場合に、図９に示す飛行経路に代えて、図７に示すような飛行経路が生成される。このような飛行経路を生成することにより、旋回の回数を低減させ、作業に要する時間を短縮することができる。また、旋回の回数が低減することにより、例えば草刈りまたは耕耘などの作業が行われる場合に、旋回時に作業機の上げ下げを行わない場合であっても土を荒らしにくくなる。
　次に、図１０から図１２を参照しながら、飛行経路の他の例を説明する。
　図１０から図１２は、処理装置３６０によって生成される飛行経路の他の例を示す図である。図１０から図１２には、一列に並ぶ４つの圃場７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄが示されている。これらの例では、左から２つ目の圃場７０Ｂは作業対象の圃場ではなく、残りの３つの圃場７０Ａ、７０Ｃ、７０Ｄが作業対象の圃場である。圃場７０Ｂは、例えば、その時間帯とは異なる時間帯に作業が行われる圃場、その時間帯にマルチコプタ１０とは異なる農業機械によって作業が行われる圃場、または圃場７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃの管理者とは異なる農業従事者が管理する圃場であり得る。
　図１０の例では、処理装置３６０は、作業対象外の圃場７０Ｂを含め、４つの圃場７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄの全体を１つの仮想的な圃場であるかのように処理して飛行経路を生成する。この飛行経路は、作業対象の圃場７０Ａ、７０Ｃ、７０Ｄの上空に設定される作業経路（実線矢印）と、作業対象でない圃場７０Ｂの上空に設定される非作業経路（点線）とを含む。非作業経路においては、作業機２００の駆動が停止され、高度が作業経路における高度よりも高い値に設定される。図１０の例では、マルチコプタ１０は、圃場７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄのいずれの境界でも旋回を行わず、各境界および作業対象でない圃場７０Ｂの上空を、作業機２００を停止した状態で通過する。マルチコプタ１０は、圃場７０Ｂの上空に進入する度に、作業機２００をオフにし、各ロータの回転速度を増加させることによって高度を増加させる。これにより、圃場７０Ｂにおいて人または農業機械による他の農作業が実行されている場合であっても、その農作業を妨げることなく圃場７０Ｂを通過できる。
　図１１の例では、処理装置３６０は、圃場７０Ａについては図８の例と同様に単独で飛行経路を生成し、圃場７０Ｃ、７０Ｄについてはまとめて飛行経路を生成し、それらの飛行経路を圃場７０Ｂの上空を通過する非作業経路で連結する。各圃場の広さ、形状、配置関係、マルチコプタ１０の旋回性能によっては、図１１の経路の方が図１０の経路よりも効率的である場合がある。その場合、処理装置３６０は、図１１のように、作業対象の圃場群の一部である２つの圃場７０Ｃ、７０Ｄを仮想的な１つの圃場として飛行経路を生成してもよい。処理装置３６０は、図１０に示すような飛行経路を採用した場合の飛行時間と、図１１に示すような飛行経路を採用した場合の飛行時間とを計算し、飛行時間が短い方の飛行経路を採用してもよい。
　図１１の例では、作業が行われない圃場７０Ｂの上空をマルチコプタ１０が飛行することになる。しかし、圃場７０Ｂが例えば他人が管理する圃場である場合のように、圃場７０Ｂの上空をマルチコプタ１０が通過することが好ましくない場合がある。その場合には、図１２に示すような飛行経路を採用してもよい。図１２の例では、処理装置３６０は、圃場７０Ｂを迂回する非作業経路によって圃場７０Ａの上空の作業経路と圃場７０Ｃの上空の作業経路とを連結する。圃場７０Ｂを迂回する非作業経路は、例えば農道、水路、または畦などの上空に設定される。このような飛行経路を生成することにより、作業対象でない圃場７０Ｂの上空をマルチコプタ１０が通過することを回避することができる。なお、圃場７０Ｂの代わりに、飛行禁止区域が作業対象の圃場７０Ａ、７０Ｃの間に設定されている場合も、同様に迂回する経路が採用され得る。
　図１３は、マルチコプタ１０の飛行経路のさらに他の例を示す図である。図１３には、２行４列に配置された８つの圃場７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ、７０Ｅ、７０Ｆ、７０Ｇ、７０Ｈが例示されている。これらのうち、左上の隣り合う２つの圃場７０Ａ、７０Ｂと、右下の隣り合う２つの圃場７０Ｇ、７０Ｈとが作業対象であり、残りは作業対象ではない。この例では、圃場７０Ａ、７０Ｂのグループと、圃場７０Ｇ、７０Ｈのグループのそれぞれが、仮想的に１つの圃場であるものとして処理され、グループごとに最適な作業経路が生成される。それらの作業経路は、圃場７０Ｂの上空の作業経路の終点と、圃場７０Ｇの上空の作業経路の始点とを繋ぐ非作業経路Ｐ３によって連結される。また、マルチコプタ１０の飛行開始点（Ｓ）と、圃場７０Ａの上空の作業経路の始点とが非作業経路Ｐｓによって連結され、圃場７０Ｈの上空の作業経路の終点と、マルチコプタ１０の飛行終了点（Ｇ）とが非作業経路Ｐｇによって連結される。飛行開始点（Ｓ）および飛行終了点（Ｇ）の位置は、予め設定され、記憶装置３５０に記憶され得る。なお、この例において、非作業経路Ｐｇは、圃場７０Ｅ、７０Ｆの上空を通過するが、圃場７０Ｅ、７０Ｆを迂回するように非作業経路Ｐｇが設定されてもよい。
　マルチコプタ１０は、トラクタなどの作業車両とは異なり、圃場に進入するときに、その圃場の出入口を経由する必要がない。このため、処理装置３６０は、自動運転を行う作業車両の走行経路を生成する場合とは異なり、各圃場の出入口の位置によらず、マルチコプタ１０の飛行経路や作業経路の始点および終点を柔軟に設定することができる。
　図１４および図１５は、飛行経路のさらに他の例を示す図である。これらの例では、８つの圃場のうち、左上の圃場７０Ａと、右下の圃場７０Ｈとが作業対象であり、残りの圃場は作業対象ではない。この場合、図１４に示すように、処理装置３６０は、圃場７０Ａと圃場７０Ｈとの間の複数の圃場７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｆ、７０Ｇを跨いで圃場７０Ａ、７０Ｈにわたって往復する飛行経路を生成してもよい。しかし、圃場７０Ａと圃場７０Ｈとの距離が比較的長いため、そのような飛行経路は効率的ではない場合がある。そのような場合には、例えば図１５に示すように、圃場７０Ａと圃場７０Ｈとで個別に作業経路を生成し、両者を接続することにより、より効率的な飛行経路を生成してもよい。処理装置３６０は、図１４に示すような複数の圃場に跨る飛行経路と、図１５に示すような圃場ごとの飛行経路とをそれぞれ生成し、両者の飛行時間を計算し、飛行時間が短い方の飛行経路を採用してもよい。
　図１６は、圃場ごとに生成した飛行経路と、複数の圃場に跨る飛行経路とを、飛行時間に応じて選択する処理の一例を示すフローチャートである。図１６に示す処理は、例えば図６に示すステップＳ１０４において実行され得る。
　図１５の例では、まずステップＳ１１１において、処理装置３６０は、記憶装置３５０に記憶された圃場マップから、作業対象の圃場群のデータを取得する。圃場群のデータは、例えば、各圃場の位置、形状、標高などの情報を含み得る。
　ステップＳ１１２において、処理装置３６０は、２つ以上の圃場を仮想的な１つの圃場としてまとめて生成した第１の経路と、圃場ごとに個別に生成した複数の経路を繋げた第２の経路とを生成する。第１の経路は、図１４に例示するように、作業対象の圃場群における圃場間の境界を通過し圃場群の端部で旋回して往復を繰り返す経路であり得る。第２の経路は、図１５に示すように、圃場ごとに旋回を繰り返す経路であり得る。第１の経路および第２の経路の各々は、例えば飛行時間が最短になるように生成され得る。
　ステップＳ１１３において、処理装置３６０は、第１の経路に沿ってマルチコプタ１０が飛行した場合の第１の飛行時間Ｔ１と、第２の経路に沿ってマルチコプタ１０が飛行した場合の第２の飛行時間Ｔ２とを計算する。処理装置３６０は、例えば、マルチコプタ１０の想定される飛行速度と、旋回動作に要する時間と、それぞれの飛行経路の長さとに基づいて、第１の飛行時間Ｔ１と第２の飛行時間Ｔ２とを計算することができる。マルチコプタ１０の想定される飛行速度および旋回に要する時間を示す情報は、例えば記憶装置３５０に予め記憶され得る。
　ステップＳ１１４において、処理装置３６０は、飛行時間Ｔ１と飛行時間Ｔ２とを比較する。飛行時間Ｔ１が飛行時間Ｔ２よりも短い場合、処理装置３６０は、第１の経路をマルチコプタ１０の飛行経路として採用する。反対に、飛行時間Ｔ１が飛行時間Ｔ２以上である場合、処理装置３６０は、第２の飛行経路をマルチコプタ１０の飛行経路として採用する。
　以上の処理により、２つ以上の圃場に跨って往復する第１の経路と、２つ以上の圃場の各々について個別に生成した複数の経路を繋げた第２の経路のうち、より飛行時間の短い経路がマルチコプタ１０の飛行経路として採用される。これにより、圃場の位置関係、各圃場の形状、各圃場の大きさなどの種々の条件に応じて異なり得る最適な飛行経路を選択してマルチコプタ１０による作業の効率を向上させることができる。
　なお、３つ以上の圃場で作業が計画される場合、そのうちの２つ以上の圃場に跨る第１の経路と、残りの圃場について個別に生成した第２の経路とを併用してもよい。例えば、図１０に示す経路よりも、図１１に示す経路の方が効率的である場合、図１１に示す経路が採用される。その場合の総作業時間は、圃場７０Ａ内の作業に要する時間と、圃場７０Ｃ、７０Ｄに跨る作業に要する時間とを組み合わせた時間である。
　処理装置３６０は、作業対象の圃場群が、隣接する２つの圃場を含む場合にのみ、２つ以上の圃場をまとめて飛行経路を生成する処理を行ってもよい。図１７は、そのような処理の一例を示している。
　図１７に示す例では、まずステップＳ１２１において、処理装置３６０は、記憶装置３５０に記憶された圃場マップから、作業対象の圃場群のデータを取得する。次に、ステップＳ１２２において、処理装置３６０は、作業対象の圃場群が、隣接する２つの圃場を含むか否かを判定する。作業対象の圃場群が、隣接する２つの圃場を含む場合、ステップＳ１２３に進む。作業対象の圃場群が、隣接する２つの圃場を含まない場合、ステップＳ１２４に進む。ステップＳ１２３において、処理装置３６０は、隣接する２つ以上の圃場を１つの仮想的な圃場としてまとめて飛行経路を生成する。この場合、処理装置３６０は、図７に示すように、当該２つの圃場に跨って往復する部分を含む経路を飛行経路として生成する。ステップＳ１２４において、処理装置３６０は、図９に示すように、当該２つの圃場の各々について個別に生成した経路を繋げた経路を飛行経路として生成する。この場合、処理装置３６０は、マルチコプタ１０が当該２つの圃場における農作業を圃場ごとに順に行うための飛行経路を生成する。
　なお、ステップＳ１２３において、作業対象の圃場が、一列に並ぶ３つ以上の圃場を含む場合、処理装置３６０は、図１０に示すように、当該３つ以上の圃場の各境界を通過し当該３つ以上の圃場の端部で旋回して往復を繰り返す経路を飛行経路として生成してもよい。３つ以上の圃場の各境界は、図１０の例においては、圃場７０Ａと圃場７０Ｂとの境界、圃場７０Ｂと圃場７０Ｃとの境界、および圃場７０Ｃと圃場７０Ｄとの境界を指す。また、３つ以上の圃場の端部は、図１０の例においては、圃場７０Ａの左側の端部と、圃場７０Ｄの右側の端部を指す。
　なお、前述の各例においては、簡単のため、各圃場の形状および大きさはいずれも同一であるものとしたが、各圃場の形状および大きさは多様であり得る。処理装置３６０は、各圃場の形状および大きさを考慮して、例えば飛行時間が最小になるように飛行経路を生成するように構成され得る。飛行経路は、前述のような直線状の複数の主経路と、複数の主経路を接続する複数の旋回経路を含む経路に限定されず、例えば渦巻き状の経路であってもよい。渦巻き状の飛行経路も、圃場間の境界を通過して往復する部分を含むため、マルチコプタ１０が作業対象の２つ以上の圃場に跨って往復しながら農作業を行うための飛行経路に該当する。
　次に、作業対象の圃場を決定する方法の例をより詳細に説明する。処理装置３６０は、ユーザから端末装置４００を介して入力された情報、または予め作成されたマルチコプタ１０の作業計画に基づいて作業対象の圃場を決定するように構成され得る。例えば、処理装置３６０は、ユーザから入力された情報に基づいて、作業対象の２つ以上の圃場を含む圃場群を決定し、マルチコプタ１０の作業計画を作成してもよい。処理装置３６０は、作成した作業計画に基づいて、圃場群の中から、作業対象の２つ以上の圃場を決定することができる。
　作業計画は、マルチコプタ１０によって実行される１以上の農作業に関する情報を含む。例えば、作業計画は、マルチコプタ１０によって実行される１以上の農作業、および各農作業が行われる圃場の情報を含む。作業計画は、複数の作業日にわたってマルチコプタ１０が実行する複数の農作業、および各農作業が行われる圃場の情報を含んでいてもよい。より具体的には、作業計画は、作業日ごとに、どの時刻に、どの圃場で、どの農作業を行うかを示す作業スケジュールの情報を含むデータベースであり得る。以下、作業計画がそのような作業スケジュールのデータである場合の例を説明する。処理装置３６０は、マルチコプタ１０だけでなく、他の農業機械についても同様に作業計画を作成してもよい。
　図１８は、作業計画の一例を示す図である。この例における作業計画は、登録されたマルチコプタ１０または他の農業機械ごとに、農作業が行われる日および時間、圃場、作業内容、および使用される作業機を示す情報を含む。作業計画は、図１８に示す形式に限らず、作業に関連する他の情報を含んでいてもよい。例えば、肥料または農薬の種類または散布量などの情報が作業計画に含まれていてもよい。このような作業計画に従い、処理装置３６０は、マルチコプタ１０の各作業日における経路を生成し、各マルチコプタ１０に農作業の指示を出す。作業計画は、マルチコプタ１０の制御装置４ａによってダウンロードされ、マルチコプタ１０の記憶装置にも格納され得る。その場合、制御装置４ａは、記憶装置に格納された作業計画が示すスケジュールに従って自発的に動作を開始してもよい。
　処理装置３６０は、ユーザが端末装置４００に表示されたグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を介して入力した情報に基づいて、圃場の登録および作業計画の作成を行うように構成され得る。以下、圃場の登録および作業計画の作成のためのＧＵＩの一例を説明する。
　図１９は、端末装置４００の表示装置４３０に表示される設定画面７６０の一例を示す図である。端末装置４００の処理装置４６０は、ユーザによる入力装置４２０を用いた操作に応答して、作業計画作成のためのアプリケーションソフトウェアを起動して、図１９に示すような設定画面７６０を表示装置４３０に表示させる。ユーザは、この設定画面７６０上で、作業計画の作成に必要な情報を入力する。
　図１９は、農作業として、稲作用の圃場において肥料の散布が行われる場合の設定画面７６０の一例を示している。設定画面７６０は、図示されるものに限定されず、適宜変更が可能である。図１９の例における設定画面７６０は、日付設定部７６１、時間設定部７６２、作付品種選択部７６３、圃場選択部７６４、作業選択部７６５、機械選択部７６６、肥料選択部７６７、および散布量設定部７６８を含む。
　日付設定部７６１には、ユーザが入力した日付が表示される。ユーザは、農作業を行う予定の日を入力する。入力された日が農作業の実施日として設定される。
　時間設定部７６２には、ユーザが入力した作業時間が表示される。ユーザは、農作業の実施を希望する作業時間を入力する。作業時間は、開始時刻および終了時刻によって指定される。入力された作業時間が、農作業が実行される予定の時間として設定される。
　作付品種選択部７６３には、作付けされる（すなわち植え付けられる）作物の品種の一覧が表示される。一覧の中から所望の品種をユーザが選択することが可能である。図１９の例では、稲の品種「こしいぶき」が選択されている。
　圃場選択部７６４には、地図中の圃場が表示される。ユーザは、表示された複数の圃場の中から任意の圃場を選択できる。図１９の例では、ユーザは、まず、ドラッグアンドドロップ等の操作により、複数の圃場を含む領域を指定することで、指定された領域に含まれる圃場を１つのグループ（圃場群）として登録することができる。図１９の例では、破線枠で囲まれた８つの圃場ＡからＨが１つのグループとして登録されている。このグループには、ユーザが管理する圃場だけでなく、他の農業従事者が管理する圃場が含まれていてもよい。グループの登録は、予め行われていてもよい。ユーザは、登録された圃場の中から、その作業時間帯に農作業を行うべき１つ以上の圃場を、クリックまたはタップなどの操作によって指定する。例えば、図１９の例では、４つの圃場Ａ、Ｂ、Ｇ、Ｈが指定されている。この場合、指定された圃場Ａ、Ｂ、Ｇ、Ｈが、農作業が行われる圃場として設定される。このように、ユーザは複数の圃場を同時に作業対象の圃場として指定することができる。
　作業選択部７６５には、選択された作物を栽培するために必要な複数の農作業が表示される。ユーザは、複数の農作業の中から１つの農作業を選択することができる。図１９の例では、複数の農作業の中から「肥料散布」が選択されている。この場合、選択された「肥料散布」が、実施される農作業として設定される。
　機械選択部７６６は、その農作業において使用される農業機械を設定する部分である。機械選択部７６６には、例えば、予め処理装置３６０によって登録された農業機械の種類、名称、または型式等が表示され得る。ユーザは、表示された機械の中から、特定の機械を選択することができる。図１９の例では、マルチコプタ１０の名称の一例である「ドローン＃１」が選択されている。機械選択部７６６に加えて、マルチコプタ１０または他の農業機械に連結される作業機（インプルメント）の種類、名称、または形式を選択するための部分が設けられていてもよい。
　肥料選択部７６７には、予め登録された複数の肥料の名称が表示される。ユーザは、表示された複数の肥料の中から特定の肥料を選択することができる。選択された肥料が当該農作業において使用される肥料として設定される。
　散布量設定部７７０には、入力装置４２０から入力された数値が表示される。入力された数値が散布量として設定される。
　設定画面７６０において、日付、作業時間、作付品種、圃場、作業、肥料、散布量が入力され、「登録」が選択されると、端末装置４００の通信装置４９０は、入力された情報を処理装置３６０に送信する。サーバ３００の処理装置３６０は、受信した情報に基づいて、例えば図１８に示すような作業計画を作成し、当該作業計画を記憶装置３５０に記憶させる。
　なお、処理装置３６０によって管理される農作業の情報は上述したものに限定されない。例えば、選択された作業が農薬散布である場合には、使用される農薬の種類および散布量を設定画面７６０で設定できるようにしてもよい。設定画面７６０は、選択された作業の種類に応じて変化してもよい。
　サーバ３００の処理装置３６０は、圃場選択部７６４においてユーザが指定した圃場を、その作業日時における作業対象の圃場として処理する。例えば図１８の例において、２０２３年４月２０日の１２：００から１７：００の作業時間帯においては、４つの圃場Ａ、Ｂ、Ｇ、Ｈを、名称が「ドローン＃１」であるマルチコプタ１０による肥料散布作業の対象として、前述の経路生成処理を行う。圃場Ａ、Ｂ、Ｇ、Ｈが図１９に示すように配置されている場合、処理装置３６０は、例えば図１３に示すような飛行経路を生成する。
　なお、上記の処理によって飛行経路が生成された後、作業対象の圃場が変更される場合があり得る。その場合、処理装置３６０は、変更内容を示す情報に基づいて、作業計画を修正し、修正後の作業計画に基づいて飛行経路を修正してもよい。また、設定された飛行経路に沿ってマルチコプタ１０が飛行しているときに、何らかの事情により、作業対象の圃場で、他の農業機械が作業を行っている場合があり得る。その場合、マルチコプタ１０の制御装置４ａまたはサーバ３００の処理装置３６０は、マルチコプタ１０に搭載された撮像装置４４またはＬｉＤＡＲセンサ４５などの外界センサによって取得されたデータに基づいて、他の農業機械を検出する処理を行ってもよい。処理装置３６０は、そのような農業機械が検出された圃場を作業対象から除外し、飛行経路を修正し、修正後の飛行経路に沿ってマルチコプタ１０を飛行させてもよい。
　図７から図１５に示す各例では、マルチコプタ１０は、途中で中断せずに作業対象の圃場での農作業を伴う飛行を実行する。しかし、マルチコプタ１０は、充電、燃料の補給、または肥料もしくは薬剤などの農業資材の補給のために、作業を中断して、所定の場所に着陸することが必要になる場合がある。そのような場合には、処理装置３６０は、充電または補給のための着陸も考慮して、飛行経路を生成するように構成され得る。ここで「農業資材」とは、マルチコプタ１０が行う農作業で使用される物資を意味する。農業資材は、例えば肥料、薬剤、種、または苗などの、農作業によって消費される物資を含む。以下の説明において、農業資材を単に「資材」ということがある。
　上記の各例では、処理装置３６０は、圃場マップに基づいて、マルチコプタ１０が複数の圃場のうちの作業対象の２つ以上の圃場に跨って往復しながら農作業を行うための飛行経路を生成する。このような動作の代わりに、処理装置３６０は、圃場マップに含まれる少なくとも１つの圃場を複数の部分圃場に分割し、マルチコプタ１０が複数の部分圃場の各々の上空で往復しながら農作業を行うための飛行経路を生成してもよい。以下、そのような動作の例を説明する。
　図２０は、マルチコプタ１０が複数の部分圃場の各々の上空で往復しながら農作業を行うための飛行経路の一例を示す図である。この例では、記憶装置３５０は、圃場７０の位置情報を含む圃場マップを記憶する。処理装置３６０は、圃場マップに基づいて、圃場７０を複数の部分圃場７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄに分割する。図２０の例では、圃場７０が４分割されるが、分割数は任意である。処理装置３６０は、マルチコプタ１０が複数の部分圃場７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの各々の上空で往復しながら農作業を行うための飛行経路を生成する。
　処理装置３６０は、例えば、マルチコプタ１０に搭載される農業資材、バッテリ、もしくは燃料の搭載量、および／またはマルチコプタ１０が連続して作業可能な距離に基づいて、圃場７０を複数の部分圃場７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄに分割してもよい。農業資材、バッテリ、もしくは燃料の搭載量（例えば最大搭載量）は、マルチコプタ１０の仕様で定められ、例えば記憶装置３５０に予め記憶されている。処理装置３６０は、資材、バッテリ、もしくは燃料の搭載量、および、行われる作業の内容に基づいて、マルチコプタ１０が連続して作業可能な距離を算出してもよい。連続して作業可能な距離とは、資材もしくは燃料の補給、またはバッテリの充電もしくは交換を行うことなく、作業を伴う飛行を継続できる距離を指す。
　複数の部分圃場７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄは、マルチコプタ１０によって農作業が行われる作業エリア７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄと、農作業が行われない非作業エリア７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、７６ｄとをそれぞれ含む。非作業エリア７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、７６ｄは、それぞれ、部分圃場７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの外周部に設定され得る。非作業エリア７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、７６ｄ内に、農業資材もしくは燃料の補給、またはバッテリの充電もしくは交換を行うための補給地点７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄが含まれる。図２０の例では、各部分圃場は１つの補給地点を含む。各部分圃場に含まれる補給地点の数は１以上の任意の数であり得る。
　図２０の例では、処理装置３６０は、マルチコプタ１０が作業エリア７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄの上空で農作業を行いながら飛行するための作業経路と、マルチコプタ１０が非作業エリア７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、７６ｄの上空で農作業を行わずに飛行するための非作業経路とを含む経路を、上記飛行経路として生成する。非作業経路は、補給地点７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄを経由する。マルチコプタ１０は、飛行経路の途中にある補給地点７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄに着陸し、そこで資材もしくは燃料の補給、またはバッテリの充電もしくは交換が行われる。
　図２１は、図２０の例における経路生成方法の流れを示すフローチャートである。図２１の例において、処理装置３６０は、ステップＳ２０からＳ２６の処理を実行する。
　まずステップＳ２０において、処理装置３６０は、マルチコプタ１０によって農作業が実行される少なくとも１つの圃場の位置情報を含む圃場マップを記憶装置３５０から取得する。
　ステップＳ２２において、処理装置３６０は、圃場マップに基づいて、圃場を複数の部分圃場に分割する。処理装置３６０は、例えばマルチコプタ１０に搭載される資材、燃料、またはバッテリの最大搭載量、圃場の広さ、および補給地点の位置などの種々の情報を総合的に判断して、分割の要否、分割数、およびどのように分割するかを決定する。なお、処理装置３６０は、分割が必要でないと判断した場合、圃場を分割することなく処理してもよい。
　ステップＳ２４において、処理装置３６０は、マルチコプタ１０が各部分圃場の上空で往復しながら農作業を行うための飛行経路を生成する。例えば、図２０に示すように、各部分圃場の上空に、複数の直線経路と、複数の旋回経路とを含む作業経路を生成してもよい。処理装置３６０は、複数の部分圃場の上空に生成した複数の作業経路と、１つまたは複数の補給地点を経由する非作業経路とを接続することにより、最終的な飛行経路を生成する。
　ステップＳ２６において、処理装置３６０は、生成した飛行経路を示すデータを、通信装置３１０を介してマルチコプタ１０に送信する。マルチコプタ１０は、送信された飛行経路のデータに基づき、当該飛行経路に沿って飛行し、所定の農作業を実行する。
　以上の動作によれば、例えば圃場が広大で、資材もしくは燃料の補給、またはバッテリの充電もしくは交換を行うことなく作業を完了できない場合に、広大な圃場を複数の部分圃場に分割し、部分圃場ごとに適切な飛行経路を設定できる。これにより、圃場が広大であっても効率的に農作業を行うことができる。
　以上の各実施形態では、サーバ３００の処理装置３６０がマルチコプタ１０の経路生成システムとして機能するが、端末装置４００が経路生成システムの機能を備えていてもよい。その場合、端末装置４００における処理装置４６０によって前述の経路生成処理が行われる。処理装置４６０が前述の経路生成処理を行う場合、生成された飛行経路のデータは、記憶装置４５０に格納され、通信装置４１０からマルチコプタ１０に送信され得る。あるいは、記憶装置４５０がメモリカードなどの抜き差し可能な記憶媒体である場合、記憶装置４５０をマルチコプタ１０のカードスロット等のインタフェースに挿すことにより、飛行経路のデータをマルチコプタ１０に転送することができる。そのような可搬型の記憶媒体を用いることにより、マルチコプタ１０がサーバ３００と通信できない環境にある場合であっても、飛行経路をマルチコプタ１０に記憶させることができる。
　あるいは、マルチコプタ１０自身が経路生成システムの機能を備えていてもよい。その場合、マルチコプタ１０における制御装置４ａに含まれる処理装置によって前述の経路生成処理が行われる。制御装置４ａは、前述の各処理を実行するようにプログラムされたデジタルコンピュータシステムによって実現され得る。
　図２２は、制御装置４ａのハードウェア構成例を示すブロック図である。制御装置４ａは、処理装置３４、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）３５、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）３６、記憶装置３７、および通信Ｉ／Ｆ３８を備える。これらの構成要素は、バス３９を介して相互に接続される。
　処理装置３４は、１または複数の半導体集積回路（例えばプロセッサ）を備える装置である。プロセッサは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）またはマイクロプロセッサとも称される。プロセッサは、ＲＯＭ３５に格納された、コンピュータプログラムを逐次実行し、前述した経路生成処理を実現する。プロセッサは、ＣＰＵを搭載したＦＰＧＡ、ＧＰＵ、ＡＳＩＣ、またはＡＳＳＰを含む用語として広く解釈される。
　ＲＯＭ３５は、例えば、書き込み可能なメモリ（例えばＰＲＯＭ）、書き換え可能なメモリ（例えばフラッシュメモリ）、または読み出し専用のメモリである。ＲＯＭ３５は、プロセッサの動作を制御するプログラムを記憶している。ＲＯＭ３５は、単一の記録媒体である必要はなく、複数の記録媒体の集合であり得る。複数の集合体の一部は取り外し可能なメモリであってもよい。
　ＲＡＭ３６は、ＲＯＭ３５に格納されたプログラムをブート時に一旦展開するための作業領域を提供する。ＲＡＭ３６は、単一の記録媒体である必要はなく、複数の記録媒体の集合であり得る。
　通信Ｉ／Ｆ３８は、制御装置４ａと他の電子部品または電子制御ユニット（ＥＣＵ）との間で通信を行うためのインタフェースである。例えば、通信Ｉ／Ｆ３８は、種々のプロトコルに準拠した有線通信を行うことができる。通信Ｉ／Ｆ３８は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格および／またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）規格に準拠した無線通信を行ってもよい。いずれの規格も、２．４ＧＨｚ帯の周波数を利用した無線通信規格を含む。
　記憶装置３７は、例えば、半導体メモリ、磁気記憶装置、または光学記憶装置、またはそれらの組合せであり得る。記憶装置３７は、例えば、マルチコプタ１０の自律的な飛行に有用な地図データ、および、マルチコプタ１０が飛行中に取得した種々のセンサデータを記憶することができる。記憶装置３７は、メモリカードなどの抜き差しが可能な記憶媒体であってもよい。
　なお、制御装置４ａは、前述したように、例えば、フライトコントローラなどの飛行制御装置と、上位のコンピュータ（コンパニオンコンピュータ）とを含み得る。コンパニオンコンピュータが前述の経路生成処理を実行し、その処理の結果に基づく飛行に関する指令をコンパニオンコンピュータからフライトコントローラに与えてもよい。
　本明細書は、以下の項目に記載の解決手段を開示している。
　［項目１］
　設定された飛行経路に沿って自動で飛行する農業用の無人航空機の経路生成システムであって、
　複数の圃場の位置情報を含む圃場マップを記憶する記憶装置と、
　前記圃場マップに基づいて、前記無人航空機が前記複数の圃場のうちの作業対象の２つ以上の圃場に跨って往復しながら農作業を行うための飛行経路を生成する処理装置と、
を備える経路生成システム。
　［項目２］
　前記処理装置は、
　前記作業対象の２つ以上の圃場を１つの圃場群としてグルーピングし、
　前記圃場群における圃場間の境界を通過し前記圃場群の端部で旋回して往復を繰り返す経路を前記飛行経路として生成する、
項目１に記載の経路生成システム。
　［項目３］
　前記処理装置は、
　前記作業対象の２つ以上の圃場を１つの圃場群としてグルーピングし、
　前記圃場群における圃場間の境界を通過し前記圃場群の端部で旋回して往復を繰り返す第１の経路と、前記圃場群における圃場ごとに生成した複数の経路を繋げた第２の経路とを生成し、
　前記第１の経路に沿って前記無人航空機が飛行した場合の第１の飛行時間と、前記第２の経路に沿って前記無人航空機が飛行した場合の第２の飛行時間とを計算し、
　前記第１の飛行時間が前記第２の飛行時間よりも短い場合、前記第１の経路を前記飛行経路として決定し、
　前記第１の飛行時間が前記第２の飛行時間以上である場合、前記第２の経路を前記飛行経路として決定する、
項目１に記載の経路生成システム。
　［項目４］
　前記処理装置は、前記無人航空機の飛行速度および旋回に要する時間を示す情報を取得し、前記情報に基づいて、前記第１の飛行時間と前記第２の飛行時間とを計算する、項目３に記載の経路生成システム。
　［項目５］
　前記処理装置は、高度の情報を含む前記飛行経路のデータを生成し、
　前記飛行経路が、前記無人航空機が前記作業対象の２つ以上の圃場の上空で前記農作業を行いながら飛行するための作業経路と、前記無人航空機が前記作業対象の２つ以上の圃場以外の圃場の上空で前記農作業を行わずに飛行するための非作業経路とを含む場合、
　前記非作業経路における前記無人航空機の高度を、前記作業経路における前記無人航空機の高度よりも高くする、
項目１から４のいずれかに記載の経路生成システム。
　［項目６］
　前記処理装置は、ユーザから入力された情報、または予め作成された前記農業機械の作業計画に基づいて、前記作業対象の２つ以上の圃場を特定する、項目１から５のいずれかに記載の経路生成システム。
　［項目７］
　前記処理装置は、
　前記作業対象の２つ以上の圃場が、隣り合う２つの圃場を含む場合、前記２つの圃場に跨って往復する部分を含む経路を前記飛行経路として生成し、
　前記作業対象の２つ以上の圃場が、隣り合う２つの圃場を含まない場合、前記無人航空機が前記２つ以上の圃場における農作業を圃場ごとに順に行うための飛行経路を生成する、
項目１から６のいずれかに記載の経路生成システム。
　［項目８］
　前記作業対象の２つ以上の圃場が、一列に並ぶ３つ以上の圃場を含む場合、前記３つ以上の圃場の各境界を通過し前記３つ以上の圃場の端部で旋回して往復を繰り返す経路を前記飛行経路として生成する、項目１から７のいずれかに記載の経路生成システム。
　［項目９］
　前記処理装置は、
　ユーザから入力された情報に基づいて、前記作業対象の２つ以上の圃場を含む圃場群を決定し、
　前記圃場群が、作業対象でない圃場を含む場合、前記作業対象でない圃場を迂回するように前記飛行経路を生成する、
項目１から８のいずれかに記載の経路生成システム。
　［項目１０］
　前記処理装置は、
　ユーザから入力された情報に基づいて、前記作業対象の２つ以上の圃場を含む複数の圃場を囲む領域を設定し、
　前記領域が、飛行禁止区域を含む場合、前記無人航空機が前記飛行禁止区域を迂回するように前記飛行経路を生成する、
項目１から９のいずれかに記載の経路生成システム。
　［項目１１］
　前記無人航空機に、前記飛行経路を示すデータを送信する通信装置をさらに備える、項目１から１０のいずれかに記載の経路生成システム。
　［項目１２］
　設定された飛行経路に沿って自動で飛行する農業用の無人航空機の経路生成システムであって、
　圃場の位置情報を含む圃場マップを記憶する記憶装置と、
　前記圃場マップに基づいて、前記圃場を複数の部分圃場に分割し、前記無人航空機が前記複数の部分圃場の各々の上空で往復しながら農作業を行うための飛行経路を生成する処理装置と、
を備える経路生成システム。
　［項目１３］
　前記処理装置は、前記無人航空機に搭載される農業資材、バッテリ、もしくは燃料の搭載量、および／または前記無人航空機が連続して作業可能な距離に基づいて、前記圃場を前記複数の部分圃場に分割する、項目１２に記載の経路生成システム。
　［項目１４］
　前記複数の部分圃場の各々は、前記農作業が行われる作業エリアと、前記農作業が行われない非作業エリアとを含み、
　前記非作業エリア内に、前記農業資材もしくは前記燃料の補給、または前記バッテリの充電もしくは交換を行うための少なくとも１つの補給地点が含まれ、
　前記処理装置は、前記無人航空機が前記作業エリアの上空で前記農作業を行いながら飛行するための作業経路と、前記無人航空機が前記非作業エリアの上空で前記農作業を行わずに飛行するための非作業経路とを含む経路を、前記飛行経路として生成し、
　前記非作業経路は、前記少なくとも１つの補給地点を経由する、
項目１３に記載の経路生成システム。
　［項目１５］
　項目１から１４のいずれかに記載の経路生成システムを備える無人航空機。
　［項目１６］
　設定された飛行経路に沿って自動で飛行する農業用の無人航空機の経路生成方法であって、
　複数の圃場の位置情報を含む圃場マップを取得することと、
　前記複数の圃場のうちの作業対象の２つ以上の圃場を特定する情報を取得することと、
　前記圃場マップおよび前記情報に基づいて、前記無人航空機が前記作業対象の２つ以上の圃場に跨って往復しながら農作業を行うための飛行経路を生成することと、
を含む経路生成方法。
　［項目１７］
　設定された飛行経路に沿って自動で飛行する農業用の無人航空機の経路生成方法であって、
　圃場の位置情報を含む圃場マップを取得することと、
　前記圃場マップに基づいて、前記圃場を複数の部分圃場に分割することと、
　前記無人航空機が前記複数の部分圃場の各々の上空で往復しながら農作業を行うための飛行経路を生成することと、
を含む経路生成方法。
　本開示の無人航空機は、空撮、測量、物流、および農薬散布の用途だけではなく、農作業に関わる対地作業、収穫物および農業資材の運搬などの用途にも広く利用され得る。
　２・・・ロータ（プロペラ）、３・・・回転駆動装置、４・・・機体本体、４ａ・・・制御装置、４ｂ・・・センサ群、４ｃ・・・通信装置、５・・・機体フレーム、１０・・・マルチコプタ、１２・・・ロータ、１４・・・モータ、１６・・・ＥＳＣ、２２・・・ロータ、３４・・・処理装置、３７・・・記憶装置、４４・・・撮像装置、４５・・・ＬｉＤＡＲセンサ、５２・・・バッテリ、２００・・・作業機、３００・・・サーバ、３１０・・・通信装置、３５０・・・記憶装置、３６０・・・処理装置、４００・・・端末装置、４１０・・・通信装置、４５０・・・記憶装置、４６０・・・処理装置

Claims (17)

  1. 　設定された飛行経路に沿って自動で飛行する農業用の無人航空機の経路生成システムであって、
    　複数の圃場の位置情報を含む圃場マップを記憶する記憶装置と、
    　前記圃場マップに基づいて、前記無人航空機が前記複数の圃場のうちの作業対象の２つ以上の圃場に跨って往復しながら農作業を行うための飛行経路を生成する処理装置と、
    を備える経路生成システム。
  2. 　前記処理装置は、
    　前記作業対象の２つ以上の圃場を１つの圃場群としてグルーピングし、
    　前記圃場群における圃場間の境界を通過し前記圃場群の端部で旋回して往復を繰り返す経路を前記飛行経路として生成する、
    請求項１に記載の経路生成システム。
  3. 　前記処理装置は、
    　前記作業対象の２つ以上の圃場を１つの圃場群としてグルーピングし、
    　前記圃場群における圃場間の境界を通過し前記圃場群の端部で旋回して往復を繰り返す第１の経路と、前記圃場群における圃場ごとに生成した複数の経路を繋げた第２の経路とを生成し、
    　前記第１の経路に沿って前記無人航空機が飛行した場合の第１の飛行時間と、前記第２の経路に沿って前記無人航空機が飛行した場合の第２の飛行時間とを計算し、
    　前記第１の飛行時間が前記第２の飛行時間よりも短い場合、前記第１の経路を前記飛行経路として決定し、
    　前記第１の飛行時間が前記第２の飛行時間以上である場合、前記第２の経路を前記飛行経路として決定する、
    請求項１に記載の経路生成システム。
  4. 　前記処理装置は、前記無人航空機の飛行速度および旋回に要する時間を示す情報を取得し、前記情報に基づいて、前記第１の飛行時間と前記第２の飛行時間とを計算する、請求項３に記載の経路生成システム。
  5. 　前記処理装置は、高度の情報を含む前記飛行経路のデータを生成し、
    　前記飛行経路が、前記無人航空機が前記作業対象の２つ以上の圃場の上空で前記農作業を行いながら飛行するための作業経路と、前記無人航空機が前記作業対象の２つ以上の圃場以外の圃場の上空で前記農作業を行わずに飛行するための非作業経路とを含む場合、
    　前記非作業経路における前記無人航空機の高度を、前記作業経路における前記無人航空機の高度よりも高くする、
    請求項１から４のいずれかに記載の経路生成システム。
  6. 　前記処理装置は、ユーザから入力された情報、または予め作成された前記農業機械の作業計画に基づいて、前記作業対象の２つ以上の圃場を特定する、請求項１から５のいずれかに記載の経路生成システム。
  7. 　前記処理装置は、
    　前記作業対象の２つ以上の圃場が、隣り合う２つの圃場を含む場合、前記２つの圃場に跨って往復する部分を含む経路を前記飛行経路として生成し、
    　前記作業対象の２つ以上の圃場が、隣り合う２つの圃場を含まない場合、前記無人航空機が前記２つ以上の圃場における農作業を圃場ごとに順に行うための飛行経路を生成する、
    請求項１から６のいずれかに記載の経路生成システム。
  8. 　前記作業対象の２つ以上の圃場が、一列に並ぶ３つ以上の圃場を含む場合、前記３つ以上の圃場の各境界を通過し前記３つ以上の圃場の端部で旋回して往復を繰り返す経路を前記飛行経路として生成する、請求項１から７のいずれかに記載の経路生成システム。
  9. 　前記処理装置は、
    　ユーザから入力された情報に基づいて、前記作業対象の２つ以上の圃場を含む圃場群を決定し、
    　前記圃場群が、作業対象でない圃場を含む場合、前記作業対象でない圃場を迂回するように前記飛行経路を生成する、
    請求項１から８のいずれかに記載の経路生成システム。
  10. 　前記処理装置は、
    　ユーザから入力された情報に基づいて、前記作業対象の２つ以上の圃場を含む複数の圃場を囲む領域を設定し、
    　前記領域が、飛行禁止区域を含む場合、前記無人航空機が前記飛行禁止区域を迂回するように前記飛行経路を生成する、
    請求項１から９のいずれかに記載の経路生成システム。
  11. 　前記無人航空機に、前記飛行経路を示すデータを送信する通信装置をさらに備える、請求項１から１０のいずれかに記載の経路生成システム。
  12. 　設定された飛行経路に沿って自動で飛行する農業用の無人航空機の経路生成システムであって、
    　圃場の位置情報を含む圃場マップを記憶する記憶装置と、
    　前記圃場マップに基づいて、前記圃場を複数の部分圃場に分割し、前記無人航空機が前記複数の部分圃場の各々の上空で往復しながら農作業を行うための飛行経路を生成する処理装置と、
    を備える経路生成システム。
  13. 　前記処理装置は、前記無人航空機に搭載される農業資材、バッテリ、もしくは燃料の搭載量、および／または前記無人航空機が連続して作業可能な距離に基づいて、前記圃場を前記複数の部分圃場に分割する、請求項１２に記載の経路生成システム。
  14. 　前記複数の部分圃場の各々は、前記農作業が行われる作業エリアと、前記農作業が行われない非作業エリアとを含み、
    　前記非作業エリア内に、前記農業資材もしくは前記燃料の補給、または前記バッテリの充電もしくは交換を行うための少なくとも１つの補給地点が含まれ、
    　前記処理装置は、前記無人航空機が前記作業エリアの上空で前記農作業を行いながら飛行するための作業経路と、前記無人航空機が前記非作業エリアの上空で前記農作業を行わずに飛行するための非作業経路とを含む経路を、前記飛行経路として生成し、
    　前記非作業経路は、前記少なくとも１つの補給地点を経由する、
    請求項１３に記載の経路生成システム。
  15. 　請求項１から１０、１２から１４のいずれかに記載の経路生成システムを備える無人航空機。
  16. 　設定された飛行経路に沿って自動で飛行する農業用の無人航空機の経路生成方法であって、
    　複数の圃場の位置情報を含む圃場マップを取得することと、
    　前記複数の圃場のうちの作業対象の２つ以上の圃場を特定する情報を取得することと、
    　前記圃場マップおよび前記情報に基づいて、前記無人航空機が前記作業対象の２つ以上の圃場に跨って往復しながら農作業を行うための飛行経路を生成することと、
    を含む経路生成方法。
  17. 　設定された飛行経路に沿って自動で飛行する農業用の無人航空機の経路生成方法であって、
    　圃場の位置情報を含む圃場マップを取得することと、
    　前記圃場マップに基づいて、前記圃場を複数の部分圃場に分割することと、
    　前記無人航空機が前記複数の部分圃場の各々の上空で往復しながら農作業を行うための飛行経路を生成することと、
    を含む経路生成方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018164420A (ja) * 2017-03-28 2018-10-25 井関農機株式会社 作業車両の作業管理システム
JP2019175262A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 ヤンマー株式会社 自動走行システム及び状況報知装置
JP2021043916A (ja) * 2019-09-13 2021-03-18 株式会社クボタ 農作業支援システム
JP2021121931A (ja) * 2019-01-23 2021-08-26 株式会社ナイルワークス ドローンシステム、ドローン、工程管理装置、ドローンシステムの工程管理方法、および、ドローンシステムの工程管理プログラム
JP2022127308A (ja) * 2021-02-19 2022-08-31 ヤンマーホールディングス株式会社 圃場管理方法、圃場管理装置、圃場管理システム、及びプログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018164420A (ja) * 2017-03-28 2018-10-25 井関農機株式会社 作業車両の作業管理システム
JP2019175262A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 ヤンマー株式会社 自動走行システム及び状況報知装置
JP2021121931A (ja) * 2019-01-23 2021-08-26 株式会社ナイルワークス ドローンシステム、ドローン、工程管理装置、ドローンシステムの工程管理方法、および、ドローンシステムの工程管理プログラム
JP2021043916A (ja) * 2019-09-13 2021-03-18 株式会社クボタ 農作業支援システム
JP2022127308A (ja) * 2021-02-19 2022-08-31 ヤンマーホールディングス株式会社 圃場管理方法、圃場管理装置、圃場管理システム、及びプログラム

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