(57)【要約】【課題】ドローン（無人飛行体）を活用した長時間稼働可能な薬剤散布装置を提供する。【解決策】相互位置を協調制御された複数のドローンにより給電ケーブル、薬剤パイプ、制御ケーブル等を支持した上で、別の薬剤散布専用ドローンによる薬剤散布を行なうことで、ケーブル等の取り回しの問題を解決し、ドローン上のバッテリー容量や薬剤タンクの容量に制約されない、効率的で長時間の安定した薬剤散布を可能にする。【選択図】図１
2017094842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と給電線と電源を含む薬剤散布装置であって、
前記給電線は、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記電源とに接続されており、
前記第一の無人飛行体は、薬剤散布手段を備えており、
前記電源は、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体の外部に設置されており、前記給電線を介して前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体とに電力を供給する、
薬剤散布装置。
【請求項２】
第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と薬剤ホースと薬剤タンクとポンプとを含む薬剤散布装置であって、
前記薬剤ホースは、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記薬剤タンクと前記ポンプとに接続されており、
前記第一の無人飛行体は、薬剤散布手段を備えており、
前記薬剤タンクは前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体の外部に設置されており、
前記ポンプは、前記薬剤ホースを介して前記薬剤タンクの薬剤を前記第一の無人飛行体に供給する、
薬剤散布装置。
【請求項３】
第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と制御ケーブルと操縦器とを含む薬剤散布装置であって、
前記制御ケーブルは、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記操縦器とに接続されており、
前記第一の無人飛行体は、薬剤散布手段を備えており、
前記操縦器は、前記制御ケーブルを介して、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体とを制御する、
薬剤散布装置。
【請求項４】
さらに、前記第二の無人飛行体の位置が前記第一の無人飛行体の位置に応じて制御される、
請求項１，請求項２，または、請求項３に記載の薬剤散布装置。
【請求項５】
第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と給電線と電源とを含み、
前記給電線が前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記電源とに接続されており、
前記第一の無人飛行体は薬剤散布手段を備えており、
前記電源は、前記給電線を介して前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体とに電力を供給する薬剤散布装置で実行される無人飛行体制御方法であって、
前記第一の無人飛行体の位置を取得するステップと、
前記第一の無人飛行体の前記位置に応じて前記第二の無人飛行体の所定の位置を計算するステップと、
前記第二の無人飛行体に前記所定の位置を飛行するよう指令を与えるステップとを含む、
無人飛行体制御方法。
【請求項６】
第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と薬剤ホースと薬剤タンクととポンプとを含み、
前記薬剤ホースは、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記薬剤タンク前記ポンプとに接続されており、
前記第一の無人飛行体は、薬剤散布手段を備えており、
前記ポンプは、前記薬剤ホースを介して前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体とに薬剤を供給する薬剤散布装置で実行される無人飛行体制御方法であって、
前記第一の無人飛行体の位置を取得するステップと、
前記第一の無人飛行体の前記位置に応じて前記第二の無人飛行体の所定の位置を計算するステップと、
前記第二の無人飛行体に前記所定の位置を飛行するよう指令を与えるステップとを含む、
無人飛行体制御方法。
【請求項７】
第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と制御ケーブルと操縦器とを含み、
前記制御ケーブルは、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記操縦器とに接続されており、
前記第一の無人飛行体は薬剤散布手段を備えており、
前記操縦器は、前記制御ケーブルを介して前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体とを制御する薬剤散布装置で実行される無人飛行体制御方法であって、
前記第一の無人飛行体の位置を取得するステップと、
前記第一の無人飛行体の前記位置に応じて前記第二の無人飛行体の所定の位置を計算するステップと、
前記第二の無人飛行体に前記所定の位置を飛行するよう指令を与えるステップとを含む、
無人飛行体制御方法。
【請求項８】
第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と給電線と電源とを含み、
前記給電線が前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記電源とに接続されており、
前記第一の無人飛行体は薬剤散布手段を備えており、
前記電源は、前記給電線を介して前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体とに電力を供給する薬剤散布装置で実行される無人飛行体制御プログラムであって、
前記第一の無人飛行体の位置を取得する手順と、
前記第一の無人飛行体の前記位置に応じて前記第二の無人飛行体の所定の位置を計算する手順と、
前記第二の無人飛行体に前記所定の位置を飛行するよう指令を与える手順とをコンピューターに実行させる、
無人飛行体制御プログラム。
【請求項９】
第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と薬剤ホースと薬剤タンクととポンプとを含み、
前記薬剤ホースは、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記薬剤タンクと前記ポンプとに接続されており、
前記第一の無人飛行体は薬剤散布手段を備えており、
前記ポンプは、前記薬剤ホースを介して前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体とに薬剤を供給する薬剤散布装置で実行される無人飛行体制御プログラムであって、
前記第一の無人飛行体の位置を取得する手順と、
前記第一の無人飛行体の前記位置に応じて前記第二の無人飛行体の所定の位置を計算する手順と、
前記第二の無人飛行体に前記所定の位置を飛行するよう指令を与える手順とをコンピューターに実行させる、
無人飛行体制御プログラム。
【請求項１０】
第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と制御ケーブルと操縦器とを含み、
前記制御ケーブルは、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記操縦器とに接続されており、
前記第一の無人飛行体は薬剤散布手段を備えており、
前記操縦器は、前記制御ケーブルを介して前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体とを制御する薬剤散布装置で実行される無人飛行体制御プログラムであって、
前記第一の無人飛行体の位置を取得する手順と、
前記第一の無人飛行体の前記位置に応じて前記第二の無人飛行体の所定の位置を計算する手順と、
前記第二の無人飛行体に前記所定の位置を飛行するよう指令を与える手順とをコンピューターに実行させる、
無人飛行体制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、複数の無人飛行体（ドローン）を用いた農薬などの薬剤散布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にドローンと呼ばれる遠隔操縦型小型無人ヘリコプターの応用が進んでいる。その応用分野のひとつとして農地への農薬や液肥などの薬剤散布が挙げられる（たとえば、特許文献１）。【０００３】
ドローンによる薬剤散布は、日本において典型的な狭く、非整形で、高低差がある農地でも効率的かつ均質に薬剤散布を行なえるという長所がある。【０００４】
一般に、薬剤散布をはじめとするドローンの産業利用においては、機体のバッテリーの持続時間が重要な課題となる。バッテリーの持続時間の制限を回避するために、有線による給電を行なうこともあるが、給電線の取り回し上の制限により、ドローンの飛行範囲がほとんど上下の動きに限定されるという課題があった。有線給電のドローンにより、農地上を水平方向に飛行しつつ、広い範囲に薬剤散布を行なうことは不可能であった。【０００５】
また、ドローンの積載重量上の制限により、大量の薬剤をドローンのタンクで運ぶことができず、薬剤の補給のために効率性が低下するという課題もあった。【０００６】
さらに、ドローンの一般的課題として、故障等により無線による操縦が不可能になった際に、ドローンが想定された地域の外に落下し、重大事故の原因となるリスクがあった。無線操縦によるドローンを使用する限り、このリスクを完全に回避することは不可能であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許公開公報  特願平１０−１８１０９５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ドローン（無人飛行体）による効率性が高い薬剤散布装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と給電線と電源を含む薬剤散布装置であって、前記給電線は、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記電源とに接続されており、前記第一の無人飛行体は、薬剤散布手段を備えており、前記電源は、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体の外部に設置されており、前記給電線を介して前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体とに電力を供給する、薬剤散布装置を提供することで上記課題を解決する。【００１０】
また、本願発明は、第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と薬剤ホースと薬剤タンクとポンプとを含む薬剤散布装置であって、前記薬剤ホースは、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記薬剤タンクと前記ポンプとに接続されており、前記第一の無人飛行体は、薬剤散布手段を備えており、前記薬剤タンクは前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体の外部に設置されており、前記ポンプは、前記薬剤タンクの薬剤を前記薬剤ホースを介して、前記第一の無人飛行体に供給する、薬剤散布装置を提供することで上記課題を解決する。【００１１】
また、本願発明は、第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と制御ケーブルと操縦器とを含む薬剤散布装置であって、前記制御ケーブルは、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記操縦器とに接続されており、前記第一の無人飛行体は、薬剤散布手段を備えており、前記操縦器は、前記制御ケーブルを介して、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体とを制御する、薬剤散布装置を提供することで上記課題を解決する。【００１２】
また、本願発明は、さらに、前記第二の無人飛行体の位置が前記第一の無人飛行体の位置に応じて制御される、段落０００９、段落００１０、または、段落００１１に記載の薬剤散布装置を提供することで上記課題を解決する。【００１３】
また、本願発明は、第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と給電線と電源とを含み、前記給電線が前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記電源とに接続されており、前記第一の無人飛行体は薬剤散布手段を備えており、前記電源は、前記給電線を介して前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体とに電力を供給する薬剤散布装置で実行される無人飛行体制御方法であって、前記第一の無人飛行体の位置を得るステップと、前記第一の無人飛行体の前記位置に応じて前記第二の無人飛行体の所定の位置を計算するステップと、前記第二の無人飛行体に前記所定の位置を飛行するよう指令を与えるステップとを含む、無人飛行体制御方法を提供することで上記課題を解決する。【００１４】
また、本願発明は、第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と薬剤ホースと薬剤タンクとポンプとを含み、前記薬剤ホースは、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記薬剤タンクと前記ポンプとに接続されており、前記第一の無人飛行体は薬剤散布手段を備えており、前記ポンプは、前記薬剤ホースを介して前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体とに薬剤を供給する薬剤散布装置で実行される無人飛行体制御方法であって、前記第一の無人飛行体の位置を得るステップと、前記第一の無人飛行体の前記位置に応じて前記第二の無人飛行体の所定の位置を計算するステップと、前記第二の無人飛行体に前記所定の位置を飛行するよう指令を与えるステップとを含む、無人飛行体制御方法を提供することで上記課題を解決する。【００１５】
また、本願発明は、第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と制御ケーブルと操縦器とを含み、前記制御ケーブルは、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記操縦器とに接続されており、前記第一の無人飛行体は薬剤散布手段を備えており、前記操縦器は、前記制御ケーブルを介して前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体とを制御する薬剤散布装置で実行される無人飛行体制御方法であって、前記第一の無人飛行体の位置を得るステップと、前記第一の無人飛行体の前記位置に応じて前記第二の無人飛行体の所定の位置を計算するステップと、前記第二の無人飛行体に前記所定の位置を飛行するよう指令を与えるステップとを含む、無人飛行体制御方法を提供することで上記課題を解決する。【００１６】
また、本願発明は、第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と給電線と電源とを含み、前記給電線が前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記電源とに接続されており、前記第一の無人飛行体は薬剤散布手段を備えており、前記電源は、前記給電線を介して前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体とに電力を供給する薬剤散布装置で実行される無人飛行体制御プログラムであって、前記第一の無人飛行体の位置を得る手順と、前記第一の無人飛行体の前記位置に応じて前記第二の無人飛行体の所定の位置を計算する手順と、前記第二の無人飛行体に前記所定の位置を飛行するよう指令を与える手順とをコンピューターに実行させる、無人飛行体制御プログラムを提供することで上記課題を解決する。【００１７】
また、本願発明は、第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と薬剤ホースと薬剤タンクととポンプとを含み、前記薬剤ホースは、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記薬剤タンクと前記ポンプに接続されており、前記第一の無人飛行体は薬剤散布手段を備えており、前記ポンプは、前記薬剤ホースを介して前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体とに薬剤を供給する薬剤散布装置で実行される無人飛行体制御プログラムであって、前記第一の無人飛行体の位置を得る手順と、前記第一の無人飛行体の前記位置に応じて前記第二の無人飛行体の所定の位置を計算する手順と、前記第二の無人飛行体に前記所定の位置を飛行するよう指令を与える手順とをコンピューターに実行させる、無人飛行体制御プログラムを提供することで上記課題を解決する。【００１８】
また、本願発明は、第一の無人飛行体と第二の無人飛行体と制御ケーブルと操縦器とを含み、前記制御ケーブルは、前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体と前記操縦器とに接続されており、前記第一の無人飛行体は薬剤散布手段を備えており、前記操縦器は、前記制御ケーブルを介して前記第一の無人飛行体と前記第二の無人飛行体とを制御する薬剤散布装置で実行される無人飛行体制御プログラムであって、前記第一の無人飛行体の位置を得る手順と、前記第一の無人飛行体の前記位置に応じて前記第二の無人飛行体の所定の位置を計算する手順と、前記第二の無人飛行体に前記所定の位置を飛行するよう指令を与える手順とをコンピューターに実行させる、無人飛行体制御プログラムを提供することにより上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００１９】
有線方式で給電可能、有線方式で薬剤供給可能、または、有線方式で制御可能なドローン（無人飛行体）による薬剤散布装置が提供され、効率的かつ長時間にわたる薬剤散布が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本願発明に係る第一の実施例の全体図である。
【図２】本願発明に係る第二の実施例の全体図である。
【図３】本願発明に係る第三の実施例の全体図である。
【図４】本願発明に係るドローンとホースまたは給電線等との接続部の機構の例である。
【図５】本願発明に係る操縦器の操作画面の例である。
【図６】本願発明に係る複数のドローンの高度調整ロジックの例を説明した図である。
【図７】本願発明に係る複数のドローンの飛行開始時の航路制御方法の第一の例を説明した図である。
【図８】本願発明に係る複数のドローンの飛行開始時の航路制御方法を第二の例説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に図を参照しながら本願発明の実施例について説明する。なお、本願明細書では、ドローンとはという用語を、複数の回転翼を持つ無線操縦型の小型無人ヘリコプター（マルチコプター）に限定せず、無人の飛行体の総称として使用する。すなわち、機体の大きさ、回転翼の数、飛行方式（プロペラかジェットエンジンか）、自律型であるか遠隔操縦型であるか、有線操縦であるか無線操縦であるか等にかかわらず、無人の飛行体（無人航空機、UAV（Unmanned Aerial Vehicle）とも呼ばれる）にドローンという名称を使用することとする。また、散布の対象となる薬剤は農薬、液肥等、任意の液体または粉体であってよい。
【００２２】
本願発明に係る薬剤散布装置では、有線で給電される薬剤撒布用のドローン（以下、主ドローンと呼ぶ）と給電ケーブル等を支持する別の１台以上のドローン（以下、副ドローンと呼ぶ）の組み合わせにより、給電ケーブル等の取り回しに制約されることなく広範囲での薬剤散布が実現される。図１に本願発明に係る薬剤散布装置の第一の実施例の概念図を示す。
【００２３】
給電ケーブル（１０１）の端に位置する主ドローン（１０２）は薬剤散布を行なうドローンであり、タンク、ノズル、および、ポンプ等から成る薬剤散布機構を備える。給電ケーブル（１０１）の中間位置に位置する１台以上の副ドローン（１０３）は給電ケーブル（１０１）の空中支持を行なうドローンである。副ドローン（１０３）の台数は、給電ケーブル（１０１）の長さや剛性、および、薬剤散布対象の農地に応じた、主ドローン（１０２）の飛行範囲や飛行航路の複雑性等に応じて決定される設計事項である。また、後述のとおり、副ドローン（１０３）はそれぞれ個別の役割を担うことが望ましい。
【００２４】
主ドローン（１０２）と副ドローン（１０３）は、ＧＰＳや高度計などの計器を備え、無線操縦器（１０５）によって遠隔操縦されることで、所定の高さと位置を維持されることが望ましい。主ドローン（１０２）は、遠隔操縦に加えて、自律制御により飛行できる機能を備えていることが望ましい。たとえば、主ドローン（１０２）に内蔵されたＧＰＳと事前に保存された農地の地図情報をマッチングさせることで、主ドローン（１０２）の最適な薬剤散布の航路を決定することができる。副ドローン（１０３）は、主ドローン（１０２）の航路に応じて自動的に位置を決定し、給電ケーブル（１０１）等が邪魔にならないよう支持する役割を果たすことが望ましい（副ドローン（１０３）の位置決定の方法については後述する）。
【００２５】
地上電源（１０４）は主ドローン（１０２）および１台以上の副ドローン（１０３）に対して給電ケーブル（１０１）経由で電力を供給するための電力源であり、バッテリー、商用電源、または、発電機等である。地上電源（１０５）は地上に設置されていることが望ましい。
【００２６】
地上電源（１０５）の障害（たとえば、商用電源を使用していた場合の停電）や給電ケーブル（１０１）の切断等の不測の事態に備えるために、主ドローン（１０２）と副ドローン（１０３）は予備バッテリーを備えていてもよい。予備バッテリーの電源により、障害時に地上電源（１０５）からの電力供給なしに、ドローンの格納場所に復帰できるような自動制御機能を備えていてもよい。
【００２７】
無線操縦器（１０４）は、主ドローン（１０２）と副ドローン（１０３）に対して位置や高度を指示する、主ドローン（１０２）と副ドローン（１０３）の位置、高度、稼働状況を監視する、主ドローン（１０２）に薬剤散布を指示する、および、薬剤散布の状況を監視する等の機能を提供する機器である。無線操縦器（１０４）は、無線通信機能を備えたスマートフォンやタブレット端末によって実現することが望ましい。
【００２８】
図２に本願発明に係る薬剤散布装置の第二の実施例の全体図を示す。第一の実施例との相違点は、薬剤を主ドローン（１０１）に供給するための薬剤ホース（２０１）、及び、地上薬剤タンク（２０２）をさらに備える点である。薬剤ホース（２０１）は給電ケーブル（１０１）と一体化していることが望ましい。地上薬剤タンク（２０２）は地上に設置されていることが望ましい。薬剤ホース（２０１）を備えることにより、主ドローン（１０１）のタンク容量の制約を受けることなく、薬剤散布を長時間にわたり継続することができる。薬剤タンク（２０２）の薬剤は、地上に設置されたポンプにより主ドローン（１０１）に供給する構成としても、主ドローン（１０１）が備えたポンプにより地上薬剤タンク（２０７）内の薬剤を吸い上げる構成としてもよい。
【００２９】
図３に本願発明に係る薬剤散布装置の第三の実施例の全体図を示す。第一の実施例との相違点は、主ドローン（１０２）および１台以上の副ドローン（１０３）の飛行制御を有線操縦器（３０２）で行なうための制御ケーブル（３０１）を備えることにある（したがって、無線操縦器（１０５）は不要である）。制御ケーブル（３０１）は給電ケーブル（１０１）と一体化していることが望ましい。有線による操縦を行なうことで、無線による操縦の場合と比較して安定した制御が行なえる。また、電波法等の無線操縦に特有の規制を受けないという利点もある。有線操縦器（３０２）はスマートフォンやタブレット端末によって実現することもできるが、無線通信機能を備えたパーソナルコンピューターを同じく無線通信機能を備えたスマートフォンやタブレット端末から捜査することで実現することが望ましい。
【００３０】
第二の実施例と第三の実施例を組み合わせた第四の実施形態、すなわち、給電、地上からの薬剤供給、及び、ドローンの遠隔制御をすべて有線で行なう形態も当然に可能である。さらに、薬剤供給のみを地上から行ない、各ドローンはバッテリーで稼働する形態、遠隔制御のみをケーブル経由で行なう形態等の組み合わせも可能である。
【００３１】
図４に副ドローン（１０３）とケーブル類（４０１）（ここでは、電源ケーブル（１０１）、薬剤パイプ（２０１）、若しくは、制御ケーブル（３０１）、または、それらの任意の組み合わせを指す）との接続部の機構の構造を示す。副ドローン（１０３）が複雑な飛行経路をとった場合にケーブル類（４０１）がよじれたり、ケーブル類（４０１）の剛性により副ドローン（１０３）の飛行を阻害することがないよう、接続部は少なくとも２方向（垂直軸方向、ケーブル類（１０３）の軸方向）において自在に回転できることが望ましい。また、副ドローン（１０３）はケーブル類（４０１）のコネクタ部（４０２）を２機ずつ備え、ケーブル類（４０１）の中継機能を提供できることが望ましい。このような構成を取ることで、使用条件に合わせて副ドローン（１０３）の台数や各副ドローン（１０３）間のケーブル類（４０１）の長さを柔軟に選択できるようになる。たとえば、狭い農地用の短いケーブル類（４０１）と広い農地用の長いケーブル類（４０１）を用意することで、同じ副ドローン（１０３）を狭い農地にも広い農地にも容易に転用することができるようになる。
【００３２】
図５に本願発明に係る無線操縦器（１０５）、または、有線操縦器（３０２）の画面例を示す。操縦器の画面では、少なくとも、主ドローン（１０２）の水平方向と垂直方向の位置、及び、各副ドローン（１０３）の水平方向と垂直方向の位置、バッテリー残量、薬液残量が表示されることが望ましい。また、主ドローン（１０１）による薬剤散布の飛行経路、および、それに伴う副ドローン（１０３）の飛行経路は、操縦器（１０５、または、３０２）等上で稼働するコンピューター・プログラムのアルゴリズムによって可能な限り自動化されていることが望ましいが、手動操作によるオーバライドが行なえるようになっていることが望ましい。また、主ドローン（１０２）または副ドローン（１０３）に備えられたカメラの映像を画面上に表示できるようにし、薬剤散布が適切に行なわれているか目視で確認できるようにしてもよい。
【００３３】
図６に、本願発明に係る主ドローン（１０２）および副ドローン（１０３）によるケーブル類（４０１）取り回しの例を示す。単に複数の副ドローン（１０３）でケーブル類（４０１）を支持するだけでは、垂れ下がったケーブルが地表近くに垂れ下がり農地の作物を傷めてしまったり、ケーブルの張力や重量が邪魔になって主ドローン（１０２）の動きが阻害されてしまったりする等の問題が生じるが、本願発明では、副ドローン（１０３）の役割分担を行ない、高度と水平位置を役割に合わせて制御することで、主ドローン（１０２）の動きを阻害することなく、効率的な薬剤散布が達成可能である。なお、この例は上述の第一の実施例に基づいているが、同じ考え方は第二の実施例、第三の実施例、及び、第四の実施例等にも当然に適用可能である。
【００３４】
この例では、主ドローン（１０２）と５台の副ドローン（１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ）を使用する。主ドローン（１０２）は農地上を薬剤散布に適した高度で飛行し、薬剤散布を行なう。主ドローン（１０２）に最も近い位置にある第一の副ドローン（１０３ａ）は追尾ドローンとして機能し、主ドローン（１０２）の真上近くを飛行するよう制御される。これにより、主ドローン（１０２）はケーブル類（４０１）の張力と重力に邪魔されることなく最適な薬剤散布のための経路を飛行することができる。第二の副ドローン（１０３ｂ）およびと第三の副ドローン（１０３ｃ）はケーブル弛み調整ドローンとして機能し、ケーブル類（４０１）に適度な張力を与えることで弛みを解消し、他のドローンが自在に飛行できるように制御される。第四の副ドローン（１０３ｄ）および第五の副ドローン（１０３ｅ）は、高度維持ドローンとして機能し、地上バッテリー（１０４）の上空近くを飛行し、他のドローンがケーブル重の大きな負担なしに、飛行できるようにする役割を果たすよう制御される。図６の構成は一例であり、副ドローン（１０３）の台数、および、各副ドローン（１０３）への役割分担は農地の形状や広さに応じて自由に決定できるようにすることが望ましい。また、各副ドローン（１０３）の高度は所定のアルゴリズムに基づき自動的に決定されることが望ましい。たとえば、主ドローン（１０２）と副ドローン（１０３ａ）の間のケーブル類の長さが２メートルであるとすると、副ドローン（１０３ａ）は、主ドローン（１０２）の上方１．５メートルから１．８メートルの高度であって水平位置主ドローン（１０２）から半径０．２メートルの円内に収まるような制御を行なうことができる。その他、任意の計算ロジックに基づいて主ドローン（１０２）の高度と水平位置から各副ドローン（１０３）の高度と水平位置を決定できるようにしてよい。ケーブル類（４０１）がドローンに与える張力をセンサーで測定し、張力が閾値をの範囲外になった場合には高度を調整するようにしてよい。また、各ドローンに風力計を設けて、風の強さに応じて高度を調整するようにしてよい。
【００３５】
図７に、本願発明に係るドローンの飛行開始時の水平位置の航路制御の例を示す。図７は上空から見た図である。図７は第一の実施例に基づいているが、考え方は、第二の実施例、第三の実施例、及び、第四の実施例等にも適用可能である。図７の各ドローンの役割は図６におけるものと同じにしている。図７−ａは、薬剤散布開始直後の状態であり、農地（７０１）上の薬剤タンク（１０４）に近い位置に各ドローンが飛行している。高度維持ドローンとして機能する第四の副ドローン（１０３ｄ）および第五の副ドローン（１０３ｅ）は、地上バッテリー（１０４）上で十分な高度を維持する。他の副ドローン（１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ）はケーブルが弛まないような位置を維持するよう制御される。図７−ｂは、薬剤散布中の状態であり、主ドローン（１０２）が農地上に薬剤を散布し、副ドローン（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅ）はケーブル類（４０１）に無駄な張力を与えないよう、また、ケーブル類（４０１）を必要以上に弛ませないように水平と垂直の位置を制御される。これは、主ドローン（１０２）の水平・垂直位置をＧＰＳや高度計により読み取り、その位置情報に基づいて所定のアルゴリズムにより他のドローンが飛行すべき水平・垂直位置を演算し、その所定位置に各ドローンを位置させる制御を行なうことで実現できる。ドローンの飛行終了時には、飛行開始時と逆の手順で、ドローンを制御することで、スムーズにケーブル類（４０１）を収納することができる。
【００３６】
図８に、本願発明に係るドローンの飛行開始時の航路制御の別の例を示す。図８は上方から見た図である。バッテリー（１０４）と追尾ドローンである副ドローン（１０３ａ）を直線で結び、副ドローンの台数に応じて直線を分割する。図示したように、分割した点上（図８のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに相当する位置）でその直線と垂直に交差する直線上の位置に他の副ドローンを配置するように位置制御することで、ケーブル類の弛みを最小化することができる。この場合において、高度維持ドローンである副ドローン（１０３ｄ、１０３ｅ）は高度維持のために調整された水平位置を維持するよう制御されるようにすることが望ましい。
【００３７】
（本願発明による技術的に顕著な効果）
本願発明により、従来の単独のドローンで薬剤散布を行なう場合と比較して、有線給電によるバッテリー持続時間に制約されない長時間の稼働、薬剤パイプを介した薬剤供給によるドローン上のタンク容量に制約されない長時間の稼働、そして、制御ケーブルを介した制御による安定したドローン飛行制御といった技術的に顕著な効果が得られる。また、単にドローンにケーブルを接続しただけでは、ドローンの動きがケーブルの自重で制約されたり、垂れ下がったケーブルが作物を傷つけたりといった問題が生じるが、位置を協調制御される複数のドローンでケーブルを支える本願発明の方式ではそのような問題は生じない。さらに、ドローンが給電線等で地上と接続されていることにより、ケーブルの長さを越える範囲にドローンが飛行しないという副次的利点も得られる。無線操縦のドローンでは電波状態の悪化や機器の故障による誤作動あるいは操縦不能のリスクがあり、その結果、ドローンが想定された飛行区域外で飛ぶことによる事故も社会問題化している。本願発明による構成ではそのような事故は起こり得ない。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【国際調査報告】
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