JP2018130064A - マルチコプター搭載粒剤散布装置及び空中粒剤散布方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】マルチコプターに散布装置を搭載して粒剤を空中散布するに際して、圃場の外に散布範囲が拡がるのを抑止しながら、良好な作業性を得る。【解決手段】マルチコプターMの下部に装着したフレームFに搭載される散布装置1は、粒剤が収容されるとタンク2と、回転駆動されることでタンク2から落下する粒剤を拡散する拡散羽根4と、拡散羽根4を囲い粒剤の拡散方向を制限する散布カバー5とを備え、散布カバー5は、マルチコプターMの進行方向に対して交差する左右方向に粒剤の散布方向を制限する。【選択図】図1
Description
本発明は、無人マルチコプターに搭載される粒剤散布装置及びこれを用いた空中粒剤散布方法に関するものである。
遠隔操縦される飛行体に散布装置を搭載させて、粒状の薬剤等を空中散布することは、従来から知られている。例えば、遠隔操縦ヘリコプターに施肥タンクを搭載させ、粒状肥料を空中散布する施肥装置において、一方向に回転させる拡散羽根に施肥タンクの粒状肥料を送出させる吐出口を位置調整自在に設けたものや(下記特許文献1参照)、ヘリコプターの機体に着脱自在に搭載される散布装置であって、粒状の散布物を収容するタンクと、回転駆動されるインペラと、インペラの上側を覆うインペラカバーとを備え、タンク内の散布物をインペラの上面に吐出させて散布するもの(下記特許文献2参照)などがある。
また、近年、「ドローン」と呼ばれる安定した自立飛行が可能な無人のマルチコプターが開発されたことで、これを遠隔操縦して薬剤(液剤)を散布することも提案されている(下記特許文献3参照)。
粒剤を散布する前述した従来技術では、回転駆動される拡散羽根(インペラ)上に粒剤を吐出させ、拡散羽根の遠心力で粒剤を周囲に拡散させている。このような散布装置をマルチコプターに搭載させる場合、拡散羽根に対してマルチコプターの後進方向又は前進方向を覆うカバーを設けて、マルチコプターの前方又は後方側に粒剤を拡散しながら、マルチコプターを前進又は後進させることが考えられる。
しかしながら、マルチコプターの前方又は後方側に粒剤を散布させる場合、拡散がどの程度までなされているのかを正確に把握することができないため、マルチコプターを圃場の端から端まで移動させて空中散布を行うと、圃場の外に散布範囲が拡がってしまう可能性がある。また、マルチコプターの前方又は後方への散布領域を見込んで、圃場の内側で空中散布を行うと、圃場の端には十分に散布がなされていない箇所が生じてしまうことになる。
マルチコプターで粒剤の空中散布を行う場合には、作業者の安全等を考慮して以下に示すルールが決められている。(1)作業は2名(オペレータとナビゲータ)以上で行うこと、(2)作業者から20m以内ではマルチコプターを飛行させず、オペレータはマルチコプターの後方に位置すること。(3)圃場が通行量の多い道路に沿っている場合は、道路に沿って枕地散布を行って、圃場内ではできる限り平行散布に努めること(マルチコプターを旋回させず、前進→横移動→後進で散布することを平行散布という)。
上記のルールでは、圃場が通行量の多い道路に沿っていない場合、枕地散布を行うことなく平行散布を行うことが可能であるが、マルチコプターの進行方向の前方に粒剤を拡散する従来技術では、圃場の端部に粒剤を散布する際にはマルチコプターを圃場の外から移動させる必要がある。このため、圃場の外に位置するマルチコプターから更に離れた後方にオペレータが位置することになり、圃場の外に大きな作業領域が必要になる。
そのため、圃場が通行量の多い道路に沿っていない場合であっても、大きな作業領域が確保できない場合には、枕地散布を行わざるを得なくなる。この場合には、作業者の移動量が増え、平行散布のみでの効率的な散布を行うことができない問題が生じる。
本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、本発明は、マルチコプターに散布装置を搭載して粒剤を空中散布するに際して、圃場の外に散布範囲が拡がるのを抑止しながら、良好な作業性を得ること、特に、圃場が通行量の多い道路に沿っていない場合には、枕地散布を行うこと無く平行散布のみを行って、効率的に散布作業を行うことができるようにすること、などを課題としている。
このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
マルチコプターの下部に装着したフレームに搭載される粒剤散布装置であって、粒剤が収容されるとタンクと、回転駆動されることで前記タンクから落下する粒剤を拡散する拡散羽根と、該拡散羽根を囲い粒剤の拡散方向を制限する散布カバーとを備え、前記散布カバーは、マルチコプターの進行方向に対して交差する左右方向に粒剤の散布方向を制限することを特徴とするマルチコプター搭載粒剤散布装置。
マルチコプターに粒剤散布装置を搭載させ、飛行しながら粒剤散布を行う空中粒剤散布方法であって、マルチコプターの進行方向に対して交差する左右方向に拡散方向を制限することを特徴とする空中粒剤散布方法。
このような特徴を有する本発明によると、マルチコプターの進行方向に対して左右方向に粒剤の拡散方向が制限されるので、拡散幅を作業者が認識しやすくなり、また、拡散幅×マルチコプターの移動範囲が散布された領域になることで、マルチコプターを圃場の中で端から端まで移動させて散布を行うことで、圃場外への散布を効果的に抑止することができる。
そして、圃場が通行量の多い道路に沿っていない場合には、圃場の中で平行散布を行って、枕地散布を省くことができるので、作業者の移動が少ない効率的な作業が可能になる。また、マルチコプターを常に圃場内で移動させることができるので、圃場の外に大きな作業領域が無い場合にも、作業者の立ち位置を散布領域から離して安全に散布作業を行うことができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。
図1において、マルチコプター搭載粒剤散布装置(以下、散布装置)1は、ドローンなどと呼ばれる遠隔操作で無人飛行可能なマルチコプターMの下部に、フレームFを介して搭載される。フレームFは上部がマルチコプターMの下面に接続され、下部には接地用の補助フレームF1が必要に応じて取り付けられる。
散布装置1は、図1及び図2に示すように、タンク2と、装置本体3と、拡散羽根4と、散布カバー5を備えている。タンク2は、薬剤や肥料など、圃場等に散布する粒剤を貯留する容器であり、上部には投入口2Aが設けられ、下部の開口2Bには落下管6などが接続されている。そして、落下管6の粒剤落下口6Aが、拡散羽根4の上に配置されている。
装置本体3には、図示省略した駆動装置で開閉駆動する開度調整シャッター7や、拡散羽根駆動モータ8などが設けられる。開度調整シャッター7は、落下管6の落下流路に進入して、落下流路の開度を調整することで、落下する粒剤の流量を調整するものあり、図示省略した駆動装置で遠隔操作可能になっている。拡散羽根駆動モータ8は、回転軸(出力軸)8Aに拡散羽根4を装着することで、拡散羽根4を回転駆動する。拡散羽根駆動モータ8も遠隔操作で駆動のオン・オフや回転数が制御できるようになっている。なお、拡散羽根駆動モータ8は、開度調整シャッター7の開閉に連動して作動するようにしてもよい。
拡散羽根4は、粒剤散布に一般に用いられるもので、図2及び図3に示すように、円盤体4Aと円盤体4Aの上面に設けた羽根4Bとを備えている。回転する円盤体4A上に落下した粒剤は、円盤体4Aの回転中心から放射状に設けられた複数の羽根4Bによって周囲に拡散される。
散布カバー5は、拡散羽根4を囲い粒剤の拡散方向を制限する。具体的には、散布カバー5は、図2及び図3に示すように、一対の拡散制限枠50が、拡散羽根4を挟んでマルチコプターMの進行方向mに対して交差する左右方向に直線的に延設されている。また、散布カバー5は、拡散制限枠50内に、粒剤の拡散方向を左右方向に案内する案内部材51を備えている。
案内部材51は、拡散羽根4の左右両側に、拡散制限枠50に沿って延設されている。図示の例では、案内部材51は、2つのガイド面51A,51Bを有しており、一方のガイド面51Aは、拡散制限枠50と略平行であり、もう一方のガイド面51Bは、拡散制限枠50に対して所定の角度が設定されている。
また、散布カバー5における拡散制限枠50の間には、拡散羽根4の外周の一部に対向して、湾曲案内板52が設けられている。湾曲案内板52は、拡散羽根4の回転中心に対する粒剤落下口6Aの逆側に設けられており、図示の例では、拡散羽根4の回転方向下流端に、内向きの折り返し部52Aが設けられている。ここで、粒剤落下口6Aは、拡散羽根4上であって、拡散羽根4の回転中心に対してマルチコプターMの進行方向mの前方又は後方に配置されている。
このような散布カバー5は、マルチコプターMの進行方向mに対して交差する左右方向に粒剤の散布方向を制限する。図示の例では、拡散制限枠50と案内部材51によって、拡散羽根4の左右両側に粒剤の拡散流路が形成される。図3における矢印は拡散される粒剤の流れを示しており、拡散流路の入口5A,5Bは、拡散羽根4の回転中心に対して軸対象位置に設けられ、案内部材51のガイド面51A,51Bは、拡散流路を拡散制限枠50に沿った複数の流路に分流している。
このような散布カバーの構造では、回転する拡散羽根4上に粒剤落下口6Aから粒剤が落下すると、拡散羽根4によって拡散される粒剤の一部は、先ず、拡散羽根4の回転方向直近の入口5Aに流入し、他の一部は、湾曲案内板52の内側を経由して反対側の入口5Bに流入する。この際、湾曲案内板52の端部に形成されている折り返し部52Aによって、一部の拡散が制限されて拡散羽根4の直下に粒剤が落下する。このような散布カバー5の構造は、一例であるが、マルチコプターMの進行方向mに対して交差する左右方向に粒剤の散布方向を制限し、更に、粒剤の散布分布を均一にする上で有効である。
図4は、マルチコプターMに散布装置1を搭載して、粒剤を散布する状況を示している。平面的にみると、図4(a)に示すように、散布方向がマルチコプターMの進行方向に対して交差する左右方向に制限された状態で幅広く散布されており、側方からみると、図4(b)に示すように、進行方向に沿った散布幅Pは狭い幅になっている。
散布装置1によって粒剤の空中散布を行うと、飛行しているマルチコプターMの直下に狭い散布幅Pで粒剤が散布されるので、作業者は粒剤が何処に散布されているかを認識しやすい。また、左右に延びる散布領域を圃場の一辺に沿わせることで、圃場の外に散布される粒剤の量を減らすことができると共に、圃場の端部においても確実に粒剤の散布を行うことができる。
図5は、矩形の圃場Gに対して、圃場Gが通行量の多い道路に沿っていないことを前提として、散布装置1をマルチコプターMに搭載して粒剤の空中散布を行う作業工程の一例を示している。図示のように、圃場Gが通行量の多い道路に沿っていない場合には、平行散布のみで圃場G全体に効率的な散布作業を行うことができる。すなわち、圃場Gの端から散布を開始して、圃場Gの長手方向に沿って平行にマルチコプターMを進行させることで、圃場外に粒剤を飛散させることを抑止して、圃場内に均一に粒剤を散布することが可能になる。
図5には、散布作業時の作業者OPの位置とナビゲータNBの位置を示している。作業者OPは、最もマルチコプターMが近づく位置から20m離れて、矩形の圃場Gの短辺に沿って移動しながら作業を行い、ナビゲータNBは、圃場Gの長辺の端付近に位置して、マルチコプターMが圃場Gの端付近に到達したことを作業者OPに伝える。この際、ナビゲータNBの移動は無く、作業者OPの移動は、圃場Gの短辺方向の移動のみになるので、作業者OPとナビゲータNBの移動を最小限に抑えて効率的な作業が可能になる。
また、圃場Gの端から圃場G内で散布作業を開始できることで、圃場の外に大きな作業領域が無い場合にも、作業者OPの立ち位置を散布領域から20m離して安全に散布作業を行うことができる。
これに対して、図6及び図7は、マルチコプターMの前方に向けて粒剤を散布する従来技術の散布作業を示している。これによると、平行散布のみで圃場G内に粒剤を散布しようとすると、図6に示すように、マルチコプターMを圃場Gの外から進行させる必要がある。このため、安全性を考慮して20m以上離れた位置にオペレータOPを立たせるためには、圃場Gの外の道路に広い作業領域が必要になる。
このため、圃場Gが通行量の多い道路に沿っていない場合であっても、広い作業領域が確保できない場合には、図7に示すように、枕地散布を行わざるを得なくなる。図7には、この際の作業者OPの位置とナビゲータNBの位置を示している。
この場合、作業者OPは、枕地散布を行う際には、その後方に位置することが必要になり、枕地散布を終えて、圃場Gの長辺に沿って平行散布を行う際には、その後方に移動することが必要になる。また、ナビゲータNBは、枕地散布を行っているときには、圃場Gの短辺の端付近に位置して、マルチコプターMが圃場Gの短辺の端付近に到達するのを作業者OPに伝える必要があり、その後平行散布を行う際には、圃場Gの長辺の端付近に移動して、マルチコプターMが圃場Gの長辺の端付近に到達するのを作業者OPに伝える必要がある。このため、作業者OPとナビゲータNBは共に大きな移動が必要になり、平行散布のみの場合と比較すると、効率的な散布を行うことができない。
このように、本発明の実施形態に係る散布方法のように、マルチコプターMの進行方向に対して交差する左右方向に粒剤の散布方向を制限することで、従来の前方に向けて粒剤を散布する方法と比較して、圃場外に大きな作業領域が無い場合に、効率的に散布作業を行うことができると共に、圃場の外へ散布領域が拡がるのを抑止した精度の高い散布作業が可能になる。
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
1:マルチコプター搭載粒剤散布装置(散布装置),
2:タンク,2A:投入口,2B:開口,
3:装置本体,4:拡散羽根,4A:円盤体,4B:羽根,
5:散布カバー,
6:落下管,6A:粒剤落下口,
7:開度調整シャッター,8:拡散羽根駆動モータ,8A:回転軸,
50:拡散制限枠,51:案内部材,51A,51B:ガイド面,
52:湾曲案内板,52A:折り返し部,M:マルチコプター,
OP:作業者,NB:ナビゲータ
2:タンク,2A:投入口,2B:開口,
3:装置本体,4:拡散羽根,4A:円盤体,4B:羽根,
5:散布カバー,
6:落下管,6A:粒剤落下口,
7:開度調整シャッター,8:拡散羽根駆動モータ,8A:回転軸,
50:拡散制限枠,51:案内部材,51A,51B:ガイド面,
52:湾曲案内板,52A:折り返し部,M:マルチコプター,
OP:作業者,NB:ナビゲータ
Claims (9)
- マルチコプターの下部に装着したフレームに搭載される粒剤散布装置であって、
粒剤が収容されるとタンクと、
回転駆動されることで前記タンクから落下する粒剤を拡散する拡散羽根と、
該拡散羽根を囲い粒剤の拡散方向を制限する散布カバーとを備え、
前記散布カバーは、マルチコプターの進行方向に対して交差する左右方向に粒剤の散布方向を制限することを特徴とするマルチコプター搭載粒剤散布装置。 - 前記散布カバーは、
前記拡散羽根を挟んでマルチコプターの進行方向に対して交差する左右方向に直線的に延設される一対の拡散制限枠を備えると共に、前記拡散制限枠内に、粒剤の拡散方向を前記左右方向に案内する案内部材を備えることを特徴とする請求項1記載のマルチコプター搭載粒剤散布装置。 - 前記案内部材は、前記拡散羽根の左右両側に前記拡散制限枠に沿って延設されることを特徴とする請求項2に記載されたマルチコプター搭載粒剤散布装置。
- 前記拡散制限枠と前記案内部材によって、前記拡散羽根の左右両側に粒剤の拡散流路が形成され、前記拡散流路の入口は、前記拡散羽根の回転中心に対して軸対象位置に設けられることを特徴とする請求項3記載されたマルチコプター搭載粒剤散布装置。
- 前記案内部材は、前記拡散流路を前記拡散制限枠に沿った複数の流路に分流していることを特徴とする請求項4に記載されたマルチコプター搭載粒剤散布装置。
- 前記拡散羽根上であって、前記拡散羽根の回転中心に対してマルチコプターの進行方向前方又は後方に粒剤落下口が設けられ、
前記拡散羽根の回転中心に対する前記粒剤落下口の逆側には、前記拡散羽根の外周の一部に対向して湾曲案内板が設けられることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載されたマルチコプター搭載粒剤散布装置。 - 前記湾曲案内板の前記拡散羽根の回転方向下流端に、内向きの折り返し部が設けられていることを特徴とする請求項6に記載されたマルチコプター搭載粒剤散布装置。
- マルチコプターに粒剤散布装置を搭載させ、飛行しながら粒剤散布を行う空中粒剤散布方法であって、
マルチコプターの進行方向に対して交差する左右方向に拡散方向を制限することを特徴とする空中粒剤散布方法。 - 圃場の長辺に沿ってマルチコプターを前進及び/又は後進させながら散布を行う平行散布を行うことを特徴とする請求項8記載の空中粒剤散布方法。
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2017
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