(57)【要約】      （修正有）【課題】散布ノズルから吐出される薬剤の吐出制御方法を改善することにより、高精度の均一な散布特性を有する薬剤散布用無人航空機を提供する事により散布作業の精度向上や経費削減を行う。【解決手段】従来の方式の散布装置に新たにバイパス回路１０とプログラムシーケンス制御された開閉弁１１，１２を追加する。また、無人航空機の移動開始点をずらすプログラムシーケンスを新たに作成して追加する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人航空機に薬剤タンクとポンプとスプレーノズルをスプレーバーに取り付けたものを用いて薬剤の散布を行う事を特徴とする散布方法。
【請求項２】
無人航空機にGPS制御による自動操縦プログラムを導入して自動散布を行う事を特徴とする散布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人航空機による高精度散布方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薬剤の散布装置の中で無人航空機による散布方法は、有人航空機に比べて小規模面積での利用が容易で、低空飛行（約２ｍ）からの薬剤散布のため周囲への薬剤飛散リスクが少なく、軽トラックにも簡単に積込移動が可能など低コストでかつ効率で散布できる利点があるので、農業分野においてとくに圃場等への薬剤の散布方法として実用に供されている。
【０００３】
無人航空機による散布方法は、主として薬剤のタンクとポンプとスプレーノズルをスプレーバーに取り付けたものが用いられており、人手による無線式リモコンで操作して散布しているが、人手による無線式リモコンで操作する方式は、熟練と経験を有した特殊な技能を必要とし、また技能習得に多大な時間と経費を必要としている。
【０００４】
このため近年、GPS制御による自動操縦プログラムを導入して自動散布を行う方式が検討されてきた。
図１は、薬剤散布用無人航空機の概略図であるが、１は飛行プログラム制御部であるが、図４に模式的に示された散布対象領域Sに対してｐ１からｐ８までの飛行点を順に折り返し飛行するようにプログラム設定された飛行経路上を飛行するように制御する飛行制御部であり、これに飛行位置を検出するGPSセンサー２と飛行のためのモーター３とプロペラ４を具備している。また散布装置として薬剤タンク８と薬剤を吐出するためポンプ７とスプレーノズル６及びスプレーバー５がこれに付加されている。
図２は、薬剤散布装置のブロックごとの概略図であるが、飛行プログラム制御部１でプログラムされた飛行経路と同期してポンプ７を制御するためのスプレー制御部９を有している。
【０００５】
図３は、散布開始時間に対して薬剤がスプレーノズルから吐出される吐出量を相対的に０〜１００％で示したものであるが、スプレー制御部９は、図３に示す如くポンプ７の起動時点ｔ０や終了時点ｔ２を指示してポンプ出力を０％から１００％まで制御する事により薬剤の吐出を制御している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】特願2016-98246(P2016-98246)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
散布ノズルから吐出される薬剤の吐出制御方法を改善することにより、高精度の均一な散布特性を有する薬剤散布用無人航空機を提供する事により、散布作業の精度向上や経費削減を行う。
一般的なポンプの薬剤の吐出量は、特性としてポンプの種類や大きさごとに時間的な応答速度の遅れを有し均一な散布を実施するための大きな障害となっている。とくにGPS制御による自動操縦プログラムを導入して自動散布を行う方式は、ポンプ７の応答速度の遅れにより不均一な散布領域が発生する。
【０００８】
すなわち、図３でポンプが起動信号を受けた時点t0で無人航空機がｐ１から移動を開始すると同時にポンプ７が起動を始めるが、１００％の吐出域ｔ１に達するまでにポンプ７を駆動するモーターの回転制御方式やモーターのトルク特性等による応答速度の遅れにより時間の遅れｔｄ１（ｔｄ１＝ｔ１−ｔ０）が生じる。図５は、この状態で散布を行った通常の散布結果状況の概略図であるが、散布された領域S1と吐出時間の遅れｔｄ１による散布されていない領域S２が生じるため、追加的措置としてS2の部分に再度散布を行う必要が生じるため、余分な散布時間と労力や経費がかかるなどの問題があった。S2の面積は、無人航空機の移動速度V0（m/秒）Xポンプの時間の遅れｔｄ１（秒）X散布幅Wによるが、２０平方メートル〜４０平方メートルにもなることがあり無視できない状況である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
散布を均一に行うために、ポンプの種類や大きさや特性のばらつきによる最大吐出量に達するまでの時間の遅れｔｄ１自体を少なくする吐出方式を達成する方法や、最大吐出量に達するまでの時間の遅れｔｄ１を生じたとしてもその影響を受けない散布方式を確立することで目標を達成できる。
【発明の効果】
【００１０】
ポンプごとの応答時間の遅れの影響を受けずに、高い精度で均一に散布することが可能となり、１回で均一な散布が行われ追加的散布を行う必要が無くなり、余分な散布時間や経費および労力に要する経費が不要となり、作業の精度や効率の向上及び経費削減の利点がある。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
最大吐出量に達するまでの時間の遅れｔｄ１自体を縮小する方式として、無人航空機が散布飛行中にはポンプを１００％の吐出量で休止することなく連続運転するバイパス回路とプログラムシーケンスで制御された開閉弁をポンプの流路に付加してタイミングよくスプレーを制御することで時間の遅れｔｄ１自体を少なくすることができる。
【００１２】
またポンプの吐出量の時間的遅れｔｄ１自体の短縮化を行う事なく、その影響を受けずに均一な散布を行う方式として、ポンプの起動時点と無人飛行機の散布飛行開始時点をポンプの遅れ時間ｔｄ１だけずらすことのできるプログラムシーケンスを制御部に付加することで、ポンプの時間の遅れｔｄ１自体の影響を相対的に無くすことができる。
【実施例１】
【００１３】
最大吐出量に達するまでの時間の遅れｔｄ１自体を縮小する方式として、図６に示す如くポンプの流路にバイパス回路１０と流路を薬剤散布プログラム制御部９のシーケンスで開閉できる電磁弁１１及び１２を付加する。ここで電磁弁の操作としては、図７に電磁弁のシーケンスとして示す如く、ポンプ７が起動信号を受ける時点t0までは、電磁弁１１は開（ON）でかつ電磁弁１２は閉（OFF）の閉ループ状態からシーケンスがスタートし、このループ内を薬剤は、タンク８→ポンプ７→電磁弁１２→電磁弁１１→タンク８と１００％の吐出量で循環して待機している。この時のポンプの時出力状態を図７で示すが、本実施例前のポンプを出力Ａとすると、図４のｐ２〜ｐ３の地点に相当する時点ｔ２〜ｔ３では停止している。一方本実施例後のポンプを出力Ｂで示すと、散布が終了するまでの間、ポンプは１００％の出力（ON状態）を保持した状態で続いてｔ２の時点からｔ３の時点まで電磁弁１１は閉で電磁弁１２は開（ON）となりノズル６から薬剤が瞬時に加圧されて吐出されるために時間の遅れｔｄ１は、電磁弁の応答速度とほぼ同等となり改善が可能となる。この時の、ポンプ出力を図８に示すが、実施例を用いる前のポンプ出力はポンプ出力Aで示すようにｔ２〜ｔ３のタイミングで間欠的な停止時間があるのに対し、バイパス回路を導入した実施例後のポンプ出力Bは散布中には停止することなく連続で動作している。この結果、スプレーノズル６から吐出される吐出量は、図９に示されるように、本実施例を適用する前の吐出量Aに時間的な立ち上がりの遅れが生じる状態に対し、本実施例を適用した後の吐出量Bでは時間的な立ち上がりの遅れが大きく改善され減少する。通常の電磁弁の応答時間は、0.1秒以下に設定が可能であり、ポンプの応答時間は通常１〜２秒であるので、これに対して無視できるほど０に近づけることが可能となり、スプレーノズルから吐出される吐出量の時間的遅れが無視できる程度に大幅に改善できる。
【実施例２】
【００１４】
ポンプの時間の遅れｔｄ１を減少させなくてもその影響自体を無くす方式を図１０に示す。通常のポンプの吐出量の特性を示す時間軸において、機体移動Ａは本実施例を適用する前の機体を動かす指示を出すタイミングを示しているが、ポンプの起動時点ｔ０と無人飛行機の散布飛行移動開始時点を同じｔ０としてスタート（ON）し同停止時点ｔ２も同じタイミングで停止している状態を示す。一方、本実施例を適用した後の機体移動Ｂは、ポンプの時間の遅れ時間ｔｄ１を事前に計測しておいて、この数値分だけ無人航空機の散布飛行開始時点としてずらして移動を開始（ON）することのできるプログラムシーケンスを制御部に付加することで、ポンプの時間の遅れｔｄ１自体の影響を相対的に無くし均一な散布を行うことができるようするものである。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明は、農業の分野でとくに必要とされているが、稲作の圃場や畑の穀類に肥料や除草剤や殺虫剤を自動散布方式で散布する分野で広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は薬剤散布用無人航空機の概略図。
【図２】図２は散布装置の概略図である。
【図３】図３は薬剤の吐出量に関する概略図である。
【図４】図４は散布対象領域の概略図である。
【図５】図５は散布後の結果の概略図である。
【図６】図６はバイパス回路の概略図である。（実施例１）
【図７】図７は電磁弁のシーケンス概略図である。（実施例１）
【図８】図８はポンプ出力に関する概略図である。（実施例１）
【図９】図９は吐出量の概略図である。（実施例１）
【図１０】図１０はプログラムシーケンスの概略図である。（実施例２）
【符号の説明】
【００１７】
１    飛行プログラム制御部
２    GPSセンサー
３    モーター
４    プロペラ
５    スプレーバー
６    スプレーノズル
７    ポンプ
８    薬剤タンク
９    薬剤散布プログラム制御部
１０    バイパス回路
１１    電磁弁
１２    電磁弁
【図１】
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【図２】
2020039307.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020039307.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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