(57)【要約】【課題】粒状物質を所定範囲に均一に散布することができる農業用無人船舶を提供すること。【解決手段】船体と、モーターの軸に接続されたプロペラ１８から構成される推進手段と、粒状物質を格納する格納手段１４と、粒状物質を吐出する吐出手段３０と、を有する農業用無人船舶１であって、吐出手段３０は、粒状物質の吐出方向及び吐出速度を規制する形状に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体と、
モーターの軸に接続されたプロペラから構成される推進手段と、
粒状物質を格納する格納手段と、
粒状物質を吐出する吐出手段と、
を有する農業用無人船舶であって、
前記吐出手段の内面形状は、
前記粒状物質の吐出方向及び吐出速度を規制する形状に形成されている、農業用無人船舶。
【請求項２】
前記吐出手段は、
天井部と底板部とを有し、
前記天井部と前記底板部の間の空間から前記粒状物質が外部に吐出されるように構成されており、
前記天井部の内側面は後方から前方に向かって低くなる上部曲面として形成されており、
前記粒状物質は、前記天井部の内側面に接触し、吐出方向が制御されるように構成されている、
請求項１に記載されている農業用無人船舶。
【請求項３】
前記底板部の内側面は後方から前方に向かって高くなる下部曲面として形成されており、
前記底板部に接触した前記粒状物質の吐出方向が上方に制御されるように構成されている、
請求項２に記載されている農業用無人船舶。
【請求項４】
前記天井部の内側面は側方から中央に向かって高くなる凹面として形成され、かつ、後方から前方に向かうほど幅が狭くなる曲面として形成されており、
前記粒状物質は、前記天井部の内側面に接触し、吐出方向が中央方向に制御されるように構成されている、
請求項２または請求項３に記載の農業用無人船舶。
【請求項５】
前記天井部に連続し、前記底板部の方向に延伸する一対の袖部を有し、
前記袖部の内側面は、後方から前方に向かうほど中央に向かう傾斜面として形成されており、
前記袖部に接触した前記粒状物質の吐出方向は中央方向に制御されるように構成されている、
請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の農業用無人船舶。
【請求項６】
前記天井部の後方から前方へ向かう方向の長さは、前記天井部の中央方向ほど長く形成されている、
請求項４または請求項５に記載の農業用無人船舶。
【請求項７】
前記吐出手段は、前記農業用無人船舶の前方部に配置されており、
液状物質を吐出する液状物質吐出手段が、前記農業用無人船舶の後方部に配置されている、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の農業用無人船舶。
【請求項８】
前記船体は、一対のフロートと、一対の前記フロートに接続された構造物から構成されており、
前記フロートの内側に前記液状物質を格納する格納手段が配置されている、
請求項７に記載の農業用無人船舶。
【請求項９】
前記農業用無人船舶は、進行方向を変更している間は、前記粒状物質の吐出を停止する、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の農業用無人船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農業用無人船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゴムボートで構成され、プロペラとエンジンを推進手段とする薬剤散布用ボートが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７―２９０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の技術においては、薬剤の散布濃度のバラつきを低減するために、移動速度に応じて薬剤の吐出量を調整している。ところで、移動速度に応じて薬剤の吐出量を調整しても、そもそも、薬剤が吐出される方向及び速度が制御されていなければ、薬剤散布の均一化の程度は不十分である。
【０００５】
本発明はかかる問題の解決を試みたものであり、粒状物質を所定範囲に均一に散布することができる農業用無人船舶を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第一の発明は、モーターの軸に接続されたプロペラから構成される推進手段と、粒状物質を格納する格納手段と、粒状物質を吐出する吐出手段と、を有する農業用無人船舶であって、前記吐出手段の内面形状は、前記粒状物質の吐出方向及び吐出速度を規制する形状に形成されている、農業用無人船舶である。
【０００７】
第一の発明の構成によれば、農業用無人船舶は、吐出手段によって、粒状物質の吐出方向及び吐出速度を規制することができる。これにより、粒状物質を所定範囲に均一に散布するができる。
【０００８】
第二の発明は、第一の発明の構成において、前記吐出手段は、天井部と底板部とを有し、前記天井部と前記底板部の間の空間から前記粒状物質が外部に吐出されるように構成されており、前記天井部の内側面は後方から前方に向かって低くなる上部曲面として形成されており、前記粒状物質は、前記天井部の内側面に接触し、吐出方向が制御されるように構成されている、農業用無人船舶である。
【０００９】
第三の発明は、第二の発明の構成において、前記底板部の内側面は後方から前方に向かって高くなる下部曲面として形成されており、前記底板部に接触した前記粒状物質の吐出方向が上方に制御されるように構成されている、農業用無人船舶である。
【００１０】
第四の発明は、第二の発明または第三の発明の構成において、前記天井部の内側面は側方から中央に向かって高くなる凹面として形成され、かつ、後方から前方に向かうほど幅が狭くなる曲面として形成されており、前記粒状物質は、前記天井部の内側面に接触し、吐出方向が中央方向に制御されるように構成されている、農業用無人船舶である。
【００１１】
第五の発明は、第二の発明乃至第四の発明のいずれかの構成において、前記天井部に連続し、前記底板部の方向に延伸する一対の袖部を有し、前記袖部の内側面は、後方から前方に向かうほど中央に向かう傾斜面として形成されており、前記袖部に接触した前記粒状物質の吐出方向は中央方向に制御されるように構成されている、農業用無人船舶である。
【００１２】
第六の発明は、第二の発明乃至第五の発明のいずれかの構成において、前記天井部の後方から前方へ向かう長さは、前記天井部の中央方向ほど長く形成されている、農業用無人船舶である。
【００１３】
第七の発明は、第一の発明乃至第六の発明のいずれかの構成において、前記吐出手段は、前記農業用無人船舶の前方部に配置されており、液状物質を吐出する液状物質吐出手段が、前記農業用無人船舶の後方部に配置されている、農業用無人船舶である。
【００１４】
第八の発明は、第七の発明の構成において、前記船体は、一対のフロートと、一対の前記フロートに接続された構造物から構成されており、前記フロートの内側に前記液状物質を格納する格納手段が配置されている、農業用無人船舶である。
【００１５】
第九の発明は、第一の発明乃至第八の発明のいずれかの構成において、前記農業用無人船舶は、進行方向を変更している間は、前記粒状物質の吐出を停止する、農業用無人船舶である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、粒状物質の吐出方向を制御することができる農業用無人船舶を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態における農業用無人船舶の作用を示す概略図である。
【図２】農業用無人船舶の外面を示す概略斜視図である。
【図３】農業用無人船舶の機能構成を側面視で示す概念図である。
【図４】農業用無人船舶の機能構成を平面視で示す概念図である。
【図５】粒状物質の流れを示す概略図である。
【図６】送出部の構成を示す概略図である。
【図７】送出部の構成を示す概略図である。
【図８】送出部の構成を示す概略図である。
【図９】送出部が粒状物質を加速する様子を示す概略図である。
【図１０】送出部が粒状物質を加速する様子を示す概略図である。
【図１１】送出部が粒状物質を加速する様子を示す概略図である。
【図１２】送出部が粒状物質を加速する様子を示す概略図である。
【図１３】吐出部における粒状物質の流れを示す概念図である。
【図１４】吐出部の構成を示す概念図である。
【図１５】吐出部における粒状物質の流れを示す概念図である。
【図１６】吐出部における粒状物質の流れを示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。以下の説明においては、同様の構成には同じ符号を付し、その説明を省略又は簡略する。なお、当業者が適宜実施できる構成については説明を省略し、本発明の基本的な構成についてのみ説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の農業用無人船舶１（以下、「船舶１」という。）は、例えば、田圃に張られた水に浮かびつつ、矢印ｘ１方向に移動し、農作物２００に粒状の肥料を散布する。肥料は、粒状物質の一例である。粒状物質は、肥料に限定されず、農薬等の薬剤でもよいし、籾などの種子でもよい。船舶１は、矢印Ｂ３に示すように、前方部から肥料を吐出し、農作物２００が位置する領域Ｓ１に均一に肥料を散布する。船舶１は、また、矢印Ｄ１に示すように、後方部から液肥を吐出し、農作物２００が位置する領域Ｓ１に液肥を散布する。液肥は液状物質の一例である。液状物質は、液肥に限定されず、農薬等の薬剤でもよい。領域Ｓ１は、肥料が農作物２００に有効に作用する所定範囲の領域として規定されている。
【００２０】
図２に示すように、船舶１は、一対のフロート１０Ａ及び１０Ｂを有する双胴船である。このため、例えば、フロート１０Ａ及び１０Ｂの間に稲の苗を挟んだ状態で、肥料を散布することができる。しかも、苗は筐体１２の下を通過させることができるから、田植えの後、１か月後まで、肥料を散布することが可能である（上述の従来技術においては、田植え後１０日である）。このため、除草剤のみならず、従来、空中散布されていた病害虫防除剤などの薬剤を散布することもできる。しかも、空中散布ではなく、船舶１によって薬剤を散布することにより、薬剤のドリフトを軽減することもできる。
【００２１】
図２に示すように、フロート１０Ａ及び１０Ｂには、筐体１２が配置されている。フロート１０Ａ及び１０Ｂは船体の一例である。筐体１２の上部には粒状の肥料を格納するタンク１４が配置されている。タンク１４は、格納手段の一例である。筐体１２の後方部には、モーター格納部１６が形成されており、モーター格納部１６に航行動力用のモーター（図示せず）が格納されている。モーターの回転軸にプロペラ１８が接続されている。プロペラ１８は、推進手段の一例である。
【００２２】
プロペラ１８の後方には、方向舵２０Ａ及び２０Ｂと、軌道安定板２２が配置されている。方向舵２０Ａ及び２０Ｂが水平方向に回動することによって、プロペラ１８から生じる気流の方向を制御し、船舶１の進行方向を制御することができる。軌道安定板２２によって、プロペラ１８から生じる気流を効率的に利用し、船舶１の進行方向を安定化させることができる。
【００２３】
筐体１２の先方部には吐出部３０が形成されている。吐出部３０は吐出手段の一例である。筐体１２の後方には、液肥を吐出するためのチューブ４６が配置されている。チューブ４６は液状物質吐出手段の一例である。上述の筐体１２、タンク１４、方向舵２０Ａ及び２０Ｂ、軌道安定板２２は、構造物の一例である。
【００２４】
図３及び図４は、船舶１の機能構成を示す概念図であり、内部に格納されている構成も実線で示している。図４においては、タンク１４の一部やモーター格納部１６等を省略している。フロート１０Ａ及び１０Ｂの内側には、それぞれ、液肥タンク４０Ａ及び４０Ｂが配置されている。液肥タンク４０Ａ及び４０Ｂは、液状物質を格納する格納手段の一例である。液肥タンク４０Ａ及び４０Ｂには、それぞれ、チューブ４４Ａ及び４４Ｂが接続され、チューブ４４Ａ及び４４Ｂは、ポンプ４２に接続されている。ポンプ４２には、液肥を外部へ吐出するためのチューブ４６が接続されている。液肥タンク４０Ａ及び４０Ｂに格納された液肥は、チューブ４４Ａ及び４４Ｂを介してポンプ４２によって吸引され、チューブ４６から外部に吐出されるようになっている。
【００２５】
フロート１０Ａ及び１０Ｂの上部には、筐体１２の内部に格納されて、制御ユニット５０、バッテリー５２が配置されている。制御ユニット５０は、プロペラ１８に接続されたモーター、方向舵２０Ａ及び２０Ｂなどの各部の動作を制御する。バッテリー５２は、各部に電力を供給するための電池であり、例えば、リチウムイオン電池である。タンク１４は、タンク本体１４ａ、バッファー部１４ｂ及び出口部１４ｃから構成される。バッファー部１４ｂには開閉部（図示せず）が配置されており、開閉の程度を制御することで、タンク本体１４ａから出口部１４ｃに供給される粒状の肥料の量を調節する。制御ユニット５０によって、船舶１が進行方向を変更している間は、粒状物質及び液状物質の吐出を停止するように制御される。
【００２６】
出口部１４ｃと吐出部３０との間に、送出部３２が配置されている。送出部３２は、モーター（図示せず）に接続された回転板を主な構成要素とする。肥料は、出口部１４ｃの傾斜面から送出部３２に供給され、送出部３２よって加速された肥料が、吐出部３０に送られる。
【００２７】
図５（ａ）に示すように、吐出部３０の天井部３０ａ（図１３参照）の内側面は、後方から前方に向かうほど（矢印ｙ１に示す方向）低くなる上部曲面として形成されている。矢印Ｃ１に示すようにタンク１４から肥料が送出部３２に落下し、送出部３２が矢印Ａ１方向（図５（ｂ）参照）に回転すると、肥料は加速され、矢印Ｂ１に示すように送出部３２を離れ、天井部３０ａの内側面に接して、所定の運動エネルギーを失うとともに、吐出方向が下方（図５（ａ）の矢印Ｂ２方向）に制御（変更）される。なお、肥料は、多数の粒状の肥料から構成されるから、本明細書において、肥料や個々の粒子の動きを説明するときには、そのような動きをする可能性について説明しているものとする。
【００２８】
図６に示すように、送出部３２は、円板状の回転板３２ａと、モーター（図示せず）に接続された軸部３２ｂと、回転板３２ａ状に配置された板状の羽根部３２ｃ１，３２ｃ２，３２ｃ３から構成される。回転板３２ａは軸部３２ｂを回転軸として回転する。
【００２９】
図７（ａ）は、送出部３２とカバー３４を前方（図５（ａ）の矢印ｙ１方向と反対方向）から視た図である。図７（ａ）に示すように、送出部３２は、カバー３４に覆われている。カバー３４は、天井部３４ａ及び周壁部３４ｂから構成される。カバー３４において、天井部３４ａと対向する部分は開口しており、また、紙面手前方向も開口している。
【００３０】
図７（ｂ）は、送出部３２とカバー３４の平面図である。カバー３４に覆われた送出部３２は点線で示している。カバー３４の天井部３４ａには、肥料を導入するための開口部３４ａａが形成されている。
【００３１】
図８は、送出部３２とカバー３４の周壁部３４ｂを示す図である。周壁部３４ｂは、円状部３４ｂ１と、左右の直線部３４ｂ２Ｌ及び３４ｂ２Ｒ（図８の点線で囲んだ部分）から構成される。
【００３２】
図９乃至図１２を参照して、肥料１００が送出部３２に加速され、送出部３２から送出される状態を説明する。肥料１００を構成する粒状物質は、実際には多数であるが、説明の便宜のため、３つのみ示す。図９（ａ）等に示すように、回転板３２ａは矢印Ａ１方向に所定の回転速度で回転している。開口部３４ａａから回転板３２ａ上に肥料１００が導入されると（図９（ａ）参照）、回転板３２ａの回転によって、肥料１００は羽根部３２ｃ１に接する（図９（ｂ）参照）。肥料１００は、羽根部３２ｃ１等に接することによって、運動エネルギーを与えられ、加速される。回転板３２ａの回転速度を制御することによって、肥料１００を加速する程度、すなわち、肥料１００が送出部３２から送出される速度を調整する。
【００３３】
回転板３２ａがさらに回転すると（図１０（ａ））、肥料１００は遠心力によって外側に向かうのであるが、周壁部３４ｂの円状部３４ｂ１（図８参照）によって、外側への動きが制限されている。回転板３２ａがさらに回転し、羽根部３２ｃ１が周壁部３４ｂの直線部３４ｂ２Ｌ（図８参照）に達すると（図１０（ｂ））、肥料１００にかかる遠心力を妨げる構造はなくなるから、肥料１００は遠心力の方向へ飛び出す（図１１（ａ））。肥料１００が飛び出す方向（例えば、矢印Ｂ０に示す方向）によっては、肥料１００は直線部３４ｂ２Ｌと衝突し、方向を変える（例えば、矢印Ｂ１ａに示す方向に変える）。この場合、肥料１００が回転板３２ａを飛び出したときの運動エネルギーは、直線部３４ｂ２Ｌへの衝突によって一部が失われ、速度が低下する。
【００３４】
回転板３２ａがさらに回転すると、肥料１００は、順次、遠心力の方向へ飛び出す（図１１（ｂ）、図１２）。肥料１００が飛び出す方向（例えば、図１１（ｂ）の矢印Ｂ１ｂに示す方向）によっては、肥料１００は直線部３４ｂ２Ｌと衝突せず、運動エネルギーを失わない。このため、回転板３２ａから送出される肥料１００の速度は一様ではない。
【００３５】
また、図１３に示すように、肥料１００は矢印Ｂ１方向に飛び出すのであるが、肥料１００は多数の粒状物質であるから、回転板３２ａ上において粒状物質同士が衝突する結果、すべての肥料１００が水平方向に送出されるとは限らず、他の肥料１００よりも大きい運動エネルギーを持って鉛直上方の方向成分を有する方向（つまり、斜め上方）に送出される場合もある。肥料１００は、天井部３０ａに接触し、運動エネルギーの一部を失うとともに、飛翔方向が下方に制御され、吐出部３０から矢印Ｂ３に示す角度（鉛直方向の角度）で吐出される。そして、鉛直上方の方向成分が大きいほど、天井部３０ａと接することが可能な距離が長く、天井部３０ａと接することが可能な時間ｔｍが長いから、多くの運動エネルギーを失う。これにより、肥料１００の速度は平均化される。なお、時間ｔｍは、必ずしも継続的に接触する時間を意味するものではなく、断続的な接触の場合には、合計の接触時間を意味する。矢印Ｂ３に示す角度は、所定範囲の角度を意味する。所定範囲の角度は、例えば、水平方向を基準として、上下１０度の範囲である。
【００３６】
図１３に示すように、底板部３０ｂの内側面は、後方から前方に向かって高くなる下部曲面として形成されている。送出部３２から送出された肥料１００は、多数の粒状物質からなるため、互いの衝突によって方向を下方に変える場合もあるが、底板部３０ｂに接触すると、所定の運動エネルギーを失うとともに、飛翔方向が上方（矢印Ｂ２ｄに示す方向）に制御（変更）される。そして、矢印Ｂ３に示す方向及び速度において吐出部３０から吐出される。
【００３７】
図１４は、吐出部３０を示す平面図である。吐出部３０は、天井部３０ａ、底板部３０ｂ、及び、一対の袖部３０ａ２Ａ及び３０ａ２Ｂから構成される。一対の袖部３０ａ２Ａ及び３０ａ２Ｂは、天井部３０ａの突出部３０ａ１に連続して一体に形成され、底板部３０ｂの方向に延伸している。天井部３０ａと底板部３０ｂの間の空間から、肥料１００が外部に吐出されるように構成されている。
【００３８】
袖部３０ａ２Ａ及び３０ａ２Ｂは、後方から前方に向かうほど中央に向かう傾斜面として形成されている。例えば、図１６に示すように、肥料１００が矢印Ｂ３ａに示す方向に飛び出し、袖部３０ａ２Ａに接触すると、所定の運動エネルギーを失うとともに、進行方向が矢印Ｂ３ｂに示す中央方向に制御（変更）される。これにより、肥料１００が、領域Ｓ１の範囲を超えて拡散することを防止している。
【００３９】
吐出部３０における水平方向の方向の調整を図１５及び図１６を参照して説明する。天井部３０ａの突出部３０ａ１の内側面は、側方から中央に向かって高くなる凹面として形成され、かつ、後方から前方に向かうほど幅が狭くなる曲面として形成されている。肥料１００は、突出部３０ａ１の内側面に接触すると、所定の運動エネルギーを失うと共に、飛翔方向が中央方向に制御（変更）される。これにより、肥料１００は、中央方向に向かうのであるが、個々の粒子ごとに、飛翔方向は異なる方向成分を有する。このため、肥料１００が吐出される方向は、拡散することはなく、かつ、特定の方向に集中しすぎることもなく、所定範囲の領域Ｓ１に均一に散布される（図１５参照）。
【００４０】
図１５及び図１６に示すように、天井部３０ａの後方から前方へ向かう長さは、中央部ほど長く形成されている。すなわち、突出部３０ａ１の形状は、平面視において、中央が突出している。領域Ｕ１に着目すると、頂角が鈍角の二等辺三角形の形状に形成されている。天井部３０ａの中央部における長さは長さＬ１であり、側方部における長さは長さＬ２である。Ｌ１＞Ｌ２である。
【００４１】
送出部３２から天井部３０ａの中央部の上部に飛び出した肥料１００は、長さＬ１にわたって天井部３０ａと接触する可能性があり、鉛直方向の飛翔方向が下方に制御され、水平方向の飛翔方向は維持される。ここで、天井部３０ａの中央部の下部近傍に飛び出した肥料１００は、長さＬ１にわたって天井部３０ａと接触するわけではなく、長さＬ１よりも短い距離において天井部３０ａと接触する。天井部３０ａの中央部の下部近傍に飛び出した肥料１００は、もともと、運動エネルギーが相対的に小さい。このような肥料１００は、例えば、送出部３２の直線状部３４ｂ２Ｌまたは３４ｂ２Ｒに衝突して方向を中央方向へ変更した粒子である。天井部３０ａの中央部の上部に飛び出した肥料１００と下部近傍に飛び出した肥料１００において、吐出部３０を離れるときには、速度差は小さくなるようになっている。
【００４２】
送出部３２から天井部３０ａの側方部に飛び出した肥料１００は、直進せず、飛翔方向が中央方向に制御（変更）される。このため、最も側方に飛び出した肥料１００であっても、天井部３０ａと接触する距離（時間）は、長さＬ２よりも長い。送出部３２から天井部３０ａの中央部の上部に飛び出した肥料１００は、長さＬ１にわたって天井部３０ａと接して所定の運動エネルギーを喪失して外部への飛び出し速度ｖ１が制御される。そして、送出部３２から天井部３０ａの側方部の上部に飛び出した肥料１００は、天井部３０ａと接して飛翔方向を中央方向に制御されつつ運動エネルギーを喪失して外部への飛び出し速度ｖ２が制御される。ここで、速度ｖ１と速度ｖ２の相違は、所定範囲に制御される。所定範囲は、例えば、平均速度の１０％以内である。仮に、天井部３０ａが突出部３０ａ１を有さず、長さＬ２が長さＬ１と同じ長さであれば、天井部３０ａの側方部に飛び出した肥料１００は、運動エネルギーを過度に喪失し、速度ｖ１と速度ｖ２の相違が所定範囲に制御できなくなる。この点、天井部３０ａの突出部３０ａ１は、平面視において、頂角が鈍角の二等辺三角形に形成されているから、天井部３０ａの側方部に飛び出した肥料１００が飛翔方向を中央方向に変更しても、過度に運動エネルギーを失うことはないようになっている。
【００４３】
船舶１は、図１６の矢印ｙ１方向に進行しつつ、肥料１００を吐出する。船舶１は、連続的に肥料１００を吐出するのであるが、例えば、時間間隔Δｔずつ間隔をあけた時刻を時刻ｔ１〜ｔ５とすれば、それぞれの時刻において、領域Ｓ１ａ〜領域Ｓ１ｅに肥料１００を吐出する。領域Ｓ１ａ〜領域Ｓ１ｅによって領域Ｓ（図１参照）が構成されるとすれば、各領域Ｓ１ａ等において肥料１００が均一に吐出されるから、領域Ｓ１においても肥料１００が均一に吐出されている。
【００４４】
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１  農業用無人船舶
１０Ａ，１０Ｂ  フロート
１２  筐体
１４  タンク
１６  モーター格納部
２０Ａ，２０Ｂ  方向舵
２２  軌道安定板
３０  吐出部
３２  送出部
３４  カバー
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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