JPH11235124A

JPH11235124A - 精密農法

Info

Publication number: JPH11235124A
Application number: JP5884998A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kita; 多毅喜; Masayuki Fujii; 井昌之藤; Yoshitaka Ichiba; 場芳隆市
Original assignee: Yanmar Agricultural Equipment Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 1999-08-31
Anticipated expiration: 2018-02-23
Also published as: JP3932222B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】施肥または防除効率の向上並びに収穫増量な
どを図ると共に、施肥量調節または防除量調節の自動制
御化による制御機能の向上及び省力化などを図る。【解決手段】作物の成育状況を検出して圃場の成育地
図を自動的に形成し、前記成育地図データと、ＧＰＳ
（全地球測位システム）衛星から受信入力した現在位置
方位検出データに基づいて、施肥及び防除量の少くとも
一方を自動的に局地対応させて高精度に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば作物を植付け
るとき、または作物成育途中に、施肥機または防除機を
用いて肥料及び薬剤の散布を行う精密農法に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来、前回の収穫量ま
たは作物成育状況並びに圃場の取水及び排水などを参考
にして施肥または防除作業を行っていたから、作業者の
経験または記憶による不安定な条件で施肥または防除作
業が行われ易く、施肥量調節または防除量調節を狭い範
囲に限定して局地的に対応させて適正に行い得ず、施肥
または防除効率の向上並びに収穫増量などを容易に図り
得ない等の問題がある。

【０００３】

【課題を解決するための手段】然るに、本発明は、作物
の成育状況を検出して圃場の成育地図を自動的に形成す
るもので、局地的に測定される作物成育状況が成育地図
として記録されることにより、前記成育地図データに基
づいて施肥または防除などを行い得、施肥量または防除
量の過不足を防止し得、施肥または防除効率の向上並び
に収穫増量などを容易に図り得ると共に、施肥量調節ま
たは防除量調節の自動制御化による制御機能の向上及び
省力化などを容易に図り得るものである。

【０００４】また、飛行体に搭載するカメラの空中撮像
によって作物の成育状況を検出するもので、成育状態の
検出精度向上並びに成育地図データの信頼性向上などを
容易に図り得るものである。

【０００５】また、作物の葉緑素含有量をカラーセンサ
によって検出するもので、作物の測定成育状況と実際の
成育状況の誤差を少なくして収穫量測定信頼性を容易に
向上させ得るものである。

【０００６】また、作物を光分析して病虫害発生状況を
測定するもので、作物成育状況の検出精度向上並びに成
育地図データの信頼性向上などを容易に図り得るもので
ある。

【０００７】また、成育地図に基づいて施肥及び防除量
の少なくとも一方を自動的に局地対応制御するもので、
成育地図のデータに基づいて狭い範囲に限定して施肥量
調節または防除量調節を高精度で行い得、施肥または防
除自動制御機能の向上などを容易に図り得るものであ
る。

【０００８】また、走行体に搭載するカメラによって作
物の成育状況を検出するもので、測定作物と実際の作物
位置の誤差を低減して、成育地図形成精度の向上などを
容易に図り得るものである。

【０００９】また、走行体の車速変化と連動してカメラ
の撮影姿勢を変更させるもので、作物の測定成育状況と
実際の成育状況を一致させて成育地図形成精度を容易に
向上させ得るものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて詳述する。図１は圃場の薬剤散布に使用する遠隔
操縦ヘリコプタの説明図であり、図中（Ａ）は遠隔操縦
によって無人飛行させるヘリコプタであり、メインロー
タ（１）及びスタビライザ（２）をヘリコプタ（Ａ）の
胴体（３）上側に設けると共に、脚体（４）を胴体
（３）下側に固定させる。また、胴体（３）後側のテー
ルブーム（５）後端にテールロータ（６）を設けると共
に、胴体（３）下側に施肥タンク（７）を固定させ、無
人飛行させ乍ら粒状肥料（Ｂ）を空中散布させるように
構成している。

【００１１】また、前記胴体（３）内部にメインフレー
ム（８）を介してエンジン（９）及びミッションケース
（１０）を取付け、マフラー（１１）及び燃料タンク
（１２）を配設させると共に、リコイルレバーを引張る
手動操作によってエンジン（９）を始動させ、前記メイ
ンロータ（１）及びテールロータ（６）をエンジン
（９）によって駆動し、無線操縦用の送信機（Ｂ）を操
縦者が手元操作してヘリコプタ（Ａ）を飛行させるよう
に構成している。なお、符号（１３）はヘリコプタ
（Ａ）制御用受信機、（１４）はモニタライトである。

【００１２】さらに、図２に示す如く、前記脚体（４）
を取付ける板バネ製支柱（１５）（１５）とメインフレ
ーム（８）の連結部に受フレーム（１６）（１７）をボ
ルト（１８）（１８）止め固定させ、受フレーム（１
６）（１７）にノブボルト（１９）（１９）を介して前
後受板（２０）（２１）を着脱自在に固定させる。ま
た、前受板（２０）に緩衝ゴム（２２）を介して施肥フ
レーム（２３）を連結させ、施肥フレーム（２３）上面
側に繰出ケース（２４）を介して施肥タンク（７）底部
中央を固定させると共に、後受板（２１）に緩衝ゴム
（２５）を介して施肥タンク（７）後部を連結させる。
また、開閉自在なキャップ（２６）（２６）を有する左
右投入口（２７）（２７）を施肥タンク（７）両側に左
右対称に連結させている。

【００１３】さらに、図６、図７、図８に示す如く、前
記施肥シャーシ（２３）に軸受（２９）を介して駆動軸
（３０）を軸支させ、円板形の拡散羽根（３１）を駆動
軸（３０）下端に固定させると共に、前記タンク（７）
前方の施肥シャーシ（２３）前部上面に電動拡散用施肥
モータ（３２）を固定させ、タイミングベルト及びプー
リ（３３）（３４）を介してモータ（３２）を駆動軸
（３０）に連結させ、モータ（３２）によって拡散羽根
（３１）を一方向に回転させるように構成している。ま
た、前記軸受（２９）に上面カバー板（３５）を固定さ
せ、羽根（３１）の上面側をカバー板（３５）によって
遮閉している。

【００１４】さらに、前記タンク（７）底面の繰出ケー
ス（２４）下端側に、垂直軸芯回りに回転自在な出口筒
（３６）を固定させると共に、繰出ケース（２４）と出
口筒（３６）の間にシャッタを出入自在に挿入させて開
閉するもので、施肥シャーシ（２３）に調量サーボ型散
布量モータ（３７）を取付け、該モータ（３７）の正逆
転制御によって出口筒（３６）の開口を開閉作動させ
る。また、前記出口筒（３６）を設ける拡散羽根（３
１）後側を遮閉する側面カバー（３８）を設け、該カバ
ー（３８）を前記上面カバー板（３５）に取付け、拡散
羽根（３１）の回転上手側または下手側に前記カバー
（３８）を移動させ、拡散羽根（３１）による肥料散布
方向及び散布幅を変更するように構成している。

【００１５】また、前記送信機（Ｂ）の四角箱形ケース
（３９）に左右スティック（４０）（４１）及び液晶デ
ィスプレイ（４２）などを設けると共に、図３に示す如
く、右スティック（４１）の縦方向操作量に基づきエン
ジン（９）出力並びにメインロータ（１）の集合ピッチ
調節を行う高度操作（垂直昇降）信号を出力させるエン
コンボリューム（４３）と、右スティック（４１）の横
方向操作量に基づきメインロータ（１）の横周期ピッチ
調節を行う左右方向飛行信号を出力させるエルロンボリ
ューム（４４）と、左スティック（４０）の縦方向操作
量に基づきメインロータ（１）の縦周期ピッチ調節を行
う前後方向飛行信号を出力させるエレベータボリューム
（４５）と、左スティック（４０）の横方向操作量に基
づきテールロータ（６）のピッチ調節を行う機体方向操
作信号を出力させるラダーボリューム（４６）を備え、
マイクロコンピュータで形成する送信機（Ｂ）の送信コ
ントローラ（４７）に前記各ボリューム（４３）〜（４
６）を接続させ、前記各ボリューム（４３）〜（４６）
出力をヘリコプタ（Ａ）の受信機（１３）に送信するよ
うに構成している。さらに、図３において、（４８）は
電源バッテリ、（４９）はメインスイッチ、（５０）は
電圧メータ、（５１）は送信用アンテナ、（５２）（５
３）（５４）（５５）（５６）はモード切換スイッチで
ある。

【００１６】また、図４は前記受信機（１３）の制御回
路図であり、３軸ジャイロで形成する飛行安定装置用セ
ンサであるエルロン用ジャイロ（５７）及びエレベータ
用ジャイロ（５８）及びラダー用ジャイロ（５９）をヘ
リコプタ（Ａ）に備え、前記各ジャイロ（５７）〜（５
９）を受信コントローラ（６０）に入力接続させると共
に、エンジン（９）出力並びにメインロータ（１）の集
合ピッチ調節を行ってヘリコプタ（Ａ）を垂直昇降させ
るエンコン用サーボモータ（６１）と、メインロータ
（１）の横周期ピッチ調節を行ってヘリコプタ（Ａ）を
左右方向に飛行させるエルロン用サーボモータ（６２）
と、メインロータ（１）の縦周期ピッチ調節を行ってヘ
リコプタ（Ａ）を前後方向に飛行させるエレベータ用サ
ーボモータ（６３）と、テールロータ（６）のピッチ調
節を行ってヘリコプタ（Ａ）の方向を変更させるラダー
用サーボモータ（６４）と、ピッチ用サーボモータ（６
５）と、前記施肥モータ（３２）と、散布量モータ（３
７）とに、受信コントローラ（６０）を出力接続させる
もので、前記送信コントローラ（４７）からの遠隔操縦
信号、並びに各ジャイロ（５７）〜（５９）入力によ
り、各サーボモータ（６１）〜（６５）を作動させ、送
信機（Ｂ）の制御信号に基づきヘリコプタ（Ａ）を遠隔
操縦するように構成している。

【００１７】さらに、図４において、（６６）は電源バ
ッテリ、（６７）はメインスイッチ、（６８）は受信用
アンテナ、（６９）はＧＰＳ（全地球測位システム）衛
星からの電波を受信入力してヘリコプタ（Ａ）の現在飛
行位置を方位検出するＧＰＳ受信機である。

【００１８】さらに、図２、図３、図４に示す如く、前
記ヘリコプタ（Ａ）のメインフレーム（８）前部下側に
成育地図作成カメラ（７０）を取付けると共に、前記施
肥モータ（３２）及び散布量モータ（３７）を遠隔操作
する施肥スイッチ（７１）と、前記カメラ（７０）を撮
像操作する成育地図スイッチ（７２）を、前記送信コン
トローラ（４７）に接続させる。また、前記成育地図作
成カメラ（７０）を受信コントローラ（６０）に接続さ
せ、作物のカラーセンサ分析による葉緑素含有量測定、
並びに作物の光分析による病虫害の発生状態測定を前記
カメラ（７０）入力に基づき行い、作物の成育状態を前
記カメラ（７０）によって測定させて受信コントローラ
（６０）に入力させるように構成している。

【００１９】また、前記ＧＰＳ受信機（６９）によって
検出される飛行位置である測定作物位置と、前記カメラ
（７０）によって測定される作物成育状態に基づき、圃
場の作物成育状態を表す成育地図を形成する成育地図作
成コントローラ（７３）を設け、該コントローラ（７
３）を受信コントローラ（６０）に接続させ、また互換
自在な磁気ディスク（７４）を装着して成育地図を記録
させるもので、図５に示す如く、畦（７５）で囲まれた
圃場（７６）の高位置側の水路（７７）の水を取水口
（７８）から導入し、圃場（７６）の水を低位置側の水
路（７９）に排水口（８０）から排出させ、水稲を育成
することにより、取水口（７８）付近では肥料が不足し
易く、収穫する穀稈量または穀粒量が少なくなり易く、
また圃場（７６）中央部の水溜り部で肥料が多くなり、
穀稈量が局部的に多くなったり、穀粒量が局部的に多く
なるが、作物を成育する実際の圃場（７６）形状を格子
形区分（８１）によって分割して対応した作物の成育状
態が表示された図６に示す成育地図（８２）が形成さ
れ、前記ディスク（７４）に記録される一方、図６の成
育地図（８２）データに基づき散布量モータ（３７）を
自動制御して施肥（または防除または除草など）を行
い、圃場（７６）全体の作物の成育を図り、かつ肥料
（または薬剤）の無駄な使用を防ぎ、肥培管理を適正に
行えるように構成している。

【００２０】上記から明らかなように、作物の成育状況
を検出して圃場（７６）の成育地図（８２）を自動的に
形成するもので、局地的に測定される作物成育状況が成
育地図（８２）として記録されることにより、前記成育
地図（８２）データに基づいて施肥または防除などを行
え、施肥量または防除量の過不足を防止し、施肥または
防除効率の向上並びに収穫増量などを図ると共に、施肥
量調節または防除量調節の自動制御化による制御機能の
向上及び省力化などを図れるように構成している。ま
た、飛行体であるヘリコプタ（Ａ）に搭載するカメラ
（７０）の空中撮像によって作物の成育状況を検出さ
せ、成育状態の検出精度向上並びに成育地図（８２）デ
ータの信頼性向上などを図ると共に、作物の葉緑素含有
量をカラーセンサであるカメラ（７０）の撮像によって
検出させ、作物の測定成育状況と実際の成育状況の誤差
を少なくして収穫量測定信頼性を向上させ、またカメラ
（７０）の撮像によって作物を光分析して病虫害発生状
況を測定させ、作物成育状況の検出精度向上並びに成育
地図（８２）データの信頼性向上などを図り、さらに、
成育地図（８２）に基づいて施肥及び防除量の少なくと
も一方を自動的に局地対応制御し、成育地図（８２）の
データに基づいて狭い範囲に限定して施肥量調節または
防除量調節を高精度で行え、施肥または防除自動制御機
能の向上などを図れるように構成している。

【００２１】さらに、図７は例えば稲を育成している水
田または畑を走行し乍ら薬剤または肥料の散布などを行
う乗用管理作業車の側面図、図８は同平面図であり、図
中（８３）は作業者が搭乗する走行車であり、エンジン
（８４）を車体フレーム（８５）前部上方に搭載させ、
ギヤ減速ケース（８６）前方に前アクスルケース（８
７）を介して前走行輪（８８）を支持させると共に、前
記ギヤ減速ケース（８６）の後部に後アクスルケース
（８９）を連設し、前記後アクスルケース（８９）に後
走行輪（９０）を支持させる。そして前記エンジン（８
４）等を覆うボンネット（９１）後部に操向ハンドル
（９２）を取付けると共に、ステップ（９３）を介して
作業者が搭乗する車体カバー（９４）によって前記ギヤ
減速ケース（８６）等を覆い、前記車体カバー（９４）
上部に運転席（９５）を取付ける。

【００２２】また、図中（９６）は液剤タンク、（９
７）は散布ブーム（９８）などを具備する散布作業機で
あり、トップリンク（９９）及びロワーリンク（１０
０）を含むリンク機構（１０１）を介して走行車（８
３）後側にヒッチフレーム（１０２）を連結させ、前記
リンク機構（１０１）を介して散布作業機（９７）を昇
降させる油圧昇降シリンダをロワーリンク（１００）に
連結させ、前後走行輪（８８）（９０）を走行駆動し、
水田内で作物である稲（１０３）の間を走行移動し乍ら
散布ブーム（９８）の散布ノズル（１０４）から連続的
に散布作業を行うように構成する。なお、図中（１０
５）は走行変速レバー、（１０６）は無段変速用副変速
レバー、（１０７）は主クラッチペダル、（１０８）
（１０８）は左右ブレーキペダルである。

【００２３】さらに、図９は前記走行車（８３）に搭載
する散布制御回路図であり、前記走行車（８３）の走行
速度を検出する車速センサ（１０９）と、圃場（７６）
内の施肥（または防除）作業位置を測定入力させるＧＰ
Ｓ受信機（６９）を、マイクロコンピュータで構成する
散布コントローラ（１１０）に接続させる。また、液剤
タンク（９６）の液肥または薬液を薬剤モータ（１１
１）から散布ノズル（１０４）に送給させる散布バルブ
（１１２）の開閉制御を行うバルブモータ（１１３）を
前記コントローラ（１１０）にドライバ（１１４）を介
して接続させると共に、前記ボンネット（９１）前部の
支柱（１１５）上端部に成育地図作成カメラ（７０）を
取付けると共に、前記車速センサ（１０９）によって検
出する走行車（８３）の車速と連動してカメラ（７０）
の角度を変更するカメラ角度モータ（１１６）を設け、
前記カメラ（７０）及びモータ（１１６）を前記散布コ
ントローラ（１１０）に接続させ、作物である稲（１０
３）のカラーセンサ分析による葉緑素含有量測定、並び
に稲（１０３）の光分析による病虫害の発生状態測定を
前記カメラ（７０）入力に基づき行い、稲（１０３）の
成育状態を前記カメラ（７０）によって測定させて散布
コントローラ（１１０）に入力させるように構成してい
る。

【００２４】また、前記ＧＰＳ受信機（６９）によって
検出される走行車（８３）移動位置である測定作物位置
と、前記カメラ（７０）によって測定される作物成育状
態に基づき、圃場の作物成育状態を表す成育地図を形成
する成育地図作成コントローラ（７３）を散布コントロ
ーラ（１１０）に接続させ、また互換自在な磁気ディス
ク（７４）を装着して成育地図を記録させるもので、図
５に示す如く、畦（７５）で囲まれた圃場（７６）の高
位置側の水路（７７）の水を取水口（７８）から導入
し、圃場（７６）の水を低位置側の水路（７９）に排水
口（８０）から排出させ、水稲を育成することにより、
取水口（７８）付近では肥料が不足し易く、収穫する穀
稈量または穀粒量が少なくなり易く、また圃場（７６）
中央部の水溜り部で肥料が多くなり、穀稈量が局部的に
多くなったり、穀粒量が局部的に多くなるが、作物を成
育する実際の圃場（７６）形状を格子形区分（８１）に
よって分割して対応した作物の成育状態が表示された図
６に示す成育地図（８２）が形成され、前記ディスク
（７４）に記録される一方、ＧＰＳ受信機（６９）入力
によって圃場（７６）内の施肥または防除作業位置を認
識させ、かつディスク（７４）に入力させる、成育地図
（８２）データに基づきバルブモータ（１１３）を正逆
転制御して散布バルブ（１１２）の開閉度を変更し、稲
（１０３）の成育が不良である地点での液肥散布量を自
動的に多くし、稲（１０３）の成育が良好な地点での液
肥散布量を自動的に少なくすると共に、稲（１０３）の
成育良好地点で、雑草が少ないから除草液散布量を少な
くし、また害虫が多く発生するから殺虫液散布量を多く
する一方、稲（１０３）の成育不良地点では前記と逆に
除草液散布量を多くしたり殺虫液散布量を少なくする制
御を自動的に行い、液肥または薬液を用いた施肥または
防除を効率良く行えるように構成している。

【００２５】上記から明らかなように、走行体である走
行車（８３）に搭載するカメラ（７０）によって作物で
ある稲（１０３）の成育状況を検出させ、測定稲（１０
３）と実際の稲（１０３）位置の誤差を低減して、成育
地図（８２）形成精度の向上などを図ると共に、走行車
（８３）の車速変化と連動してカメラ（７０）の撮影姿
勢を変更させ、稲（１０３）の測定成育状況と実際の成
育状況を一致させて成育地図（８２）形成精度を向上さ
せるように構成している。

【００２６】なお、図７に示す如く、前記カメラ（７
０）及びモータ（１１６）と略同一機能構造の成育地図
作成カメラ（１１７）及びカメラ角度モータ（１１８）
を車体フレーム（８５）前端部に取付け、稲（１０３）
先端部を略水平姿勢のカメラ（１１７）によって撮像さ
せ、稲（１０３）の成育高さを検出させ、稲（１０３）
を上方から撮像する前記カメラ（７０）と稲（１０３）
を水平方向から撮像する前記カメラ（１１７）の両方の
測定結果に基づき、図６の成育地図（８２）を形成して
地図（８２）形成精度をさらに向上させることも行え
る。

【００２７】

【発明の効果】以上実施例から明らかなように本発明
は、作物の成育状況を検出して圃場（７６）の成育地図
（８２）を自動的に形成するもので、局地的に測定され
る作物成育状況が成育地図（８２）として記録されるこ
とにより、前記成育地図（８２）データに基づいて施肥
または防除などを行うことができ、施肥量または防除量
の過不足を防止でき、施肥または防除効率の向上並びに
収穫増量などを容易に図ることができると共に、施肥量
調節または防除量調節の自動制御化による制御機能の向
上及び省力化などを容易に図ることができるものであ
る。

【００２８】また、飛行体（Ａ）に搭載するカメラ（７
０）の空中撮像によって作物の成育状況を検出するもの
で、成育状態の検出精度向上並びに成育地図（８２）デ
ータの信頼性向上などを容易に図ることができるもので
ある。

【００２９】また、作物の葉緑素含有量をカラーセンサ
（７０）によって検出するもので、作物の測定成育状況
と実際の成育状況の誤差を少なくして収穫量測定信頼性
を容易に向上させることができるものである。

【００３０】また、作物を光分析して病虫害発生状況を
測定するもので、作物成育状況の検出精度向上並びに成
育地図（８２）データの信頼性向上などを容易に図るこ
とができるものである。

【００３１】また、成育地図（８２）に基づいて施肥及
び防除量の少なくとも一方を自動的に局地対応制御する
もので、成育地図（８２）のデータに基づいて狭い範囲
に限定して施肥量調節または防除量調節を高精度で行う
ことができ、施肥または防除自動制御機能の向上などを
容易に図ることができるものである。

【００３２】また、走行体（８３）に搭載するカメラ
（７０）によって作物（１０３）の成育状況を検出する
もので、測定作物と実際の作物位置の誤差を低減して、
成育地図（８２）形成精度の向上などを容易に図ること
ができるものである。

【００３３】また、走行体（８３）の車速変化と連動し
てカメラ（７０）の撮影姿勢を変更させるもので、作物
の測定成育状況と実際の成育状況を一致させて成育地図
（８２）形成精度を容易に向上させることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ヘリコプタの側面図。

【図２】施肥タンクの説明図。

【図３】送信回路図。

【図４】受信回路図。

【図５】圃場の説明図。

【図６】成育地図の説明図。

【図７】乗用管理作業車の側面図。

【図８】同平面図。

【図９】散布制御回路図。

【符号の説明】

（Ａ）ヘリコプタ（飛行体）（７０）成育地図作成カメラ（７６）圃場（８２）成育地図（８３）走行車（走行体）（１０３）稲（作物）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作物の成育状況を検出して圃場の成育地
図を自動的に形成することを特徴とする精密農法。
【請求項２】飛行体に搭載するカメラの空中撮像によ
って作物の成育状況を検出することを特徴とする請求項
１に記載の精密農法。
【請求項３】作物の葉緑素含有量をカラーセンサによ
って検出することを特徴とする請求項１に記載の精密農
法。
【請求項４】作物を光分析して病虫害発生状況を測定
することを特徴とする請求項１に記載の精密農法。
【請求項５】成育地図に基づいて施肥及び防除量の少
なくとも一方を自動的に局地対応制御することを特徴と
する請求項１に記載の精密農法。
【請求項６】走行体に搭載するカメラによって作物の
成育状況を検出することを特徴とする請求項１に記載の
精密農法。
【請求項７】走行体の車速変化と連動してカメラの撮
影姿勢を変更させる請求項６に記載の精密農法。