(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物体の畝の両端部近傍に設けられた脚部と、
該脚部に架設されたレールと、
該レールを移動可能に設けられた音波照射部と、
該音波照射部を移動させる駆動機構と、
該音波照射部から照射され、前記植物体で反射された音波を検知するセンサーと、
該センサーからの信号から、前記植物体と前記音波照射部との距離を測定する距離測定部と、
該距離測定部からの信号により、前記植物体と前記音波照射部との距離を一定にする距離調整機構を備えた
ことを特徴とする農業用音波照射システム。
【請求項２】
前記レールは、前記脚部の代わりに吊架部材により吊架されている
ことを特徴とする請求項１に記載の農業用音波照射システム。
【請求項３】
前記脚部は、地上レールに沿って前記植物体の配置方向の対向方向に移動可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の農業用音波照射システム。
【請求項４】
前記音波照射部の高さが変更可能である
ことを特徴とする請求項１又は３に記載の農業用音波照射システム。
【請求項５】
前記距離測定部により測定されたそれぞれの前記植物体への前記距離を経時的に記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されたそれぞれの前記植物体への前記距離から、音波の照射の効果を判定する効果判定部とを更に備えた
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の農業用音波照射システム。
【請求項６】
前記植物体が配置された位置を認識する位置認識部と、
前記位置認識部により認識された前記位置に対応して前記音波照射部から音波を照射させる照射制御部とを更に備えた
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の農業用音波照射システム。
【請求項７】
前記音波照射部は、照射する音波の周波数を変更可能に構成される
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の農業用音波照射システム。
【請求項８】
前記音波照射部は、単周波数発信、パルス発信、及び／又はスイープ発信が可能に構成される
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の農業用音波照射システム。
【請求項９】
請求項１乃至８に記載の農業用音波照射システムを用いた植物育成方法であって、
前記距離調整機構を用いて、前記植物体と前記音波照射部との距離を一定にすることにより植物を育成する
ことを特徴とする植物育成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農業用音波照射システム及び植物育成方法に係り、特に病原菌に対して病害抵抗性を誘導する農業用音波照射システム及び植物育成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、栽培対象の植物に対して音波を照射して刺激を与えることで、植物の細胞壁等を強靱化させて、病原菌に対して抵抗性を誘導させる音波照射装置が存在する。
【０００３】
たとえば、特許文献１を参照すると、農作物の育成農地や畜舎全体に音波発生されるよう設置され、可聴周波数から超音波周波数まで発音発生できる圧電素子をセラミックス若しくは金属板材に接合させた圧電音波発生器と、その周波数が２９０Ｈｚ〜８００Ｈｚの可聴周波数領域の適宜周波数と、その周波数が４１．３７９ＫＨｚ〜４８．３３３ＫＨｚの超音波領域の適宜周波数の出力電流を、０．５秒〜１．５秒間隔で間欠的に出力付加させる発振器とを備える装置が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２を参照すると、栽培対象の植物に対して超音波を照射することを特徴とする栽培方法とこれを実現する装置が記載されている。この際、超音波を照射する期間は、生育期間である。また、超音波を照射する期間は、育苗期間である。
特許文献２の技術により、超音波を栽培対象の植物に照射することで、植物に対して病害抵抗性を誘導し、病害を防除する、あるいは、病害に強い植物体や苗を製造する技術を提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２０３４４号公報
【特許文献２】特開２０１４−１９３１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、植物に病害抵抗性を誘導する超音波帯域又は可聴帯域の音波は、指向性が非常に高く、特許文献１に記載の装置では、農作物に均一に照射することは困難であった。
また、特許文献２に記載の装置では、圃場に広範囲に超音波を照射することが困難であった。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、上述の問題点を解消する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の農業用音波照射システムは、植物体の畝の両端部近傍に設けられた脚部と、該脚部に架設されたレールと、該レールを移動可能に設けられた音波照射部と、該音波照射部を移動させる駆動機構と、該音波照射部から照射され、前記植物体で反射された音波を検知するセンサーと、該センサーからの信号から、前記植物体と前記音波照射部との距離を測定する距離測定部と、該距離測定部からの信号により、前記植物体と前記音波照射部との距離を一定にする距離調整機構を備えたことを特徴とする農業用音波照射システム。
本発明の農業用音波照射システムは、前記レールは、前記脚部の代わりに吊架部材により吊架されていることを特徴とする。
本発明の農業用音波照射システムは、前記脚部は、地上レールに沿って前記植物体の配置方向の対向方向に移動可能であることを特徴とする。
本発明の農業用音波照射システムは、前記音波照射部の高さが変更可能であることを特徴とする。
本発明の農業用音波照射システムは、前記距離測定部により測定されたそれぞれの前記植物体への前記距離を経時的に記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶されたそれぞれの前記植物体への前記距離から、音波の照射の効果を判定する効果判定部とを更に備えたことを特徴とする。
本発明の農業用音波照射システムは、前記植物体が配置された位置を認識する位置認識部と、前記位置認識部により認識された前記位置に対応して前記音波照射部から音波を照射させる照射制御部とを更に備えたことを特徴とする。
本発明の農業用音波照射システムは、前記音波照射部は、照射する音波の周波数を変更可能に構成されることを特徴とする。
本発明の農業用音波照射システムは、前記音波照射部は、単周波数発信、パルス発信、及び／又はスイープ発信が可能に構成されることを特徴とする。
本発明の植物育成方法は、前記農業用音波照射システムを用いた植物育成方法であって、前記距離調整機構を用いて、前記植物体と前記音波照射部との距離を一定にすることにより植物を育成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、超音波帯域又は可聴帯域の音波を照射する音波照射部と、栽培対象となる複数の植物体のそれぞれに対して音波が照射されるよう、音波照射部の位置を移動させる駆動機構とを備えることで、圃場に広範囲に植えられた農作物に対して、均一に音波を照射する農業用音波照射システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る農業用音波照射システムの側面図である。
【図２】図１に示す農業用音波照射システムの音波照射部、駆動機構、及びガイドの（ａ）詳細正面図、（ｂ）詳細側面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る農業用音波照射システムの斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る農業用音波照射システムの制御構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る音波照射処理のフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る農業用音波照射システムの斜視図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る農業用音波照射システムの斜視図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る農業用音波照射システムの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１の実施の形態＞
図１、図２により、本発明の第１の実施の形態に係る農業用音波照射システムＸについて説明する。
まず、図１によると、本実施形態の農業用音波照射システムＸは、音波照射部１、駆動機構２、レール３、脚部４を備えている。本実施形態の農業用音波照射システムＸは、植物体５が配置された畝等の配置方向の上方に固定されたレール３上を、音波照射部１が往復走行しつつ、植物体５のそれぞれに対して音波を照射する。
【００１２】
具体的には、音波照射部１は、特に病原菌や虫害等に対して植物体５に病害抵抗性を誘導させる超音波帯域又は可聴帯域の音波を照射する。
音波照射部１は、照射する音波の周波数を変更可能に構成される。また、音波照射部１は、周波数が異なる複数の音波を、本実施形態では下方に位置する植物体５に対して照射させる。また、音波照射部１は、単周波数発信、パルス発信、及び／又はスイープ発信が可能に構成されている。
これにより、対象作物に応じた、効果的な音波照射が可能となる。
【００１３】
駆動機構２は、本実施形態の育成方法を実行する育成（栽培）対象となる複数の植物体５のそれぞれに対して音波が照射されるよう、音波照射部１の位置を移動させる。具体的には、駆動機構２は、音波照射部１を植物体５に対して相対的に移動させつつ、植物体５に対して音波を照射させる。
このように、植物体５に対して相対的に移動しながら音波を照射することで、容易に、複数の植物体５に対して均一に音波を照射することが可能となる。
【００１４】
レール３は、植物体５の上方から音波が照射される状態で、植物体５の配置方向に沿って音波照射部１を移動可能に架設されている、配置方向保持手段である。具体的には、本実施形態において、レール３は、植物体５が栽培される畝等に沿うよう配置されたステンレスや樹脂製のパイプ等である。レール３は、植物体５を配置する畝の長さ等に合わせて、数十ｃｍ〜数ｍ間隔で分解、結合可能に構成されていてもよい。
【００１５】
脚部４は、植物体５が配置された畝の両端部近傍に設けられている。脚部４は、音波照射部１が植物体５から特定の高さに調整可能に保持されるようレール３を架設させる。これにより、脚部４は、植物体との距離調整機構として機能する。具体的に、本実施形態に係る脚部４は、レール３が固定された一対の脚立等である。この脚立等の高さは、圃場の農作業員等のユーザー（管理者）により変更され、植物体５の成長度合いに合わせて、最適な高さに調整された音波照射部１により音波を照射することが可能となる。これにより、簡単な構造で、均一照射が可能となる。
【００１６】
植物体５は、圃場に植えられた各種栽培植物である。この栽培植物として、各種の穀物（作物）、野菜、果樹、花卉園芸植物、地衣類、広義の植物である担子菌等に適用することが可能である。このうち、稲のように音波照射を受けた刺激により矮小化する作物については、音波照射の効果を目視で把握することも可能である。
【００１７】
次に、図２により、本発明の実施の形態に係る農業用音波照射システムＸにおける、主要なものについての詳細構成の具体例を説明する。
図２では、駆動機構２として、レール３に沿わせたワイヤーロープ２３により音波照射部１を駆動させる具体例を記載している。この例では、二本のレール３がワイヤー取付部２２に挿通される。この上で、音波照射部１は、レール３のうち一本を上下に挟み込むような位置でホーン取付部１１に配設された回動自在な三つのプーリー１２により、レール３に沿って移動可能な状態で固定される。音波照射部１は、レール３上で、それぞれのジョイント部２１に設けられたリミットスイッチ２１０に挟まれた区間を移動される。
また、ホーン取付部１１には、駆動用のワイヤーロープ２３が取り付けられている。また、ホーン取付部１１の下部には、ピエゾ素子やダイナミックスピーカー等の音波ホーン１０が、ネジ等で取り付けられている。この音波ホーン１０からは、上述の超音波帯域又は可聴帯域の音波が、各植物体５（図１）に向かって照射される。
【００１８】
また、駆動機構２のワイヤー取付部２２のそれぞれには、ワイヤーロープ２３を駆動するプーリー２４が備えられる。一方のプーリー２４には、駆動モーター２５が軸着されている。また、他方のプーリー２４には、板バネ等を用いた引張バネ部２６が持着されており、テンションプーリーとして機能する。駆動モーター２５は、駆動スピードを制御可能なＡＣモーター等であり、ワイヤー取付部２２の一方に取り付けられた電装ボックス２０から供給される電源により、特定の回転数で正転又は逆転するように駆動される。これにより、プーリー２４が回転し、ワイヤーロープ２３が駆動され、音波照射部１がレール３に沿って移動される。そして、ジョイント部２１のリミットスイッチ２１０のいずれかに音波照射部１が接触したことが検知されると、駆動モーター２５の回転方向が逆転され、音波照射部１が、それまでの進行方向とは反対方向へ移動される。
これを繰り返すことで、圃場の畝に沿って植えられたそれぞれの植物体５に対して、均一に音波を照射することが可能となる。
【００１９】
なお、レール３は、脚部４の代わりに吊架部材により吊架されていてもよい。この場合には、例えば、圃場を覆う栽培ハウスの天井等の構造材から吊架されたワイヤーロープ等の吊架部材により、レール３が吊架される。
また、レール３には、特定間隔でワイヤーロープ２３を保持するためのロープサポート等が取り付けられていてもよい。
また、駆動機構２として、ワイヤー取付部２２が駆動モーター２５を備える構成について説明したものの、音波照射部１が駆動モーター２５を備えて自走させる構成であってもよい。この場合、ワイヤーロープ２３は備えなくてもよく、レール３も一本だけ設けてもよい。または、ワイヤーロープ２３だけを支柱等の脚部４に渡して、これを介して音波照射部１が移動するような構成であってもよい。
また、電装ボックス２０内には、駆動モーター２５を制御するためのＣＰＵ等の制御部やＲＡＭやＲＯＭ等の記憶部が備えられていてもよい。
【００２０】
＜第２の実施の形態＞
次に、図３〜図５により、本発明の第２の実施の形態に係る農業用音波照射システムＹについて説明する。
本実施形態の農業用音波照射システムＹは、第１の実施形態に係る農業用音波照射システムＸと同様の構成と、音波照射部１ｂ、脚部４ｂ、及び地上レール６とを備えている。これにより、二次元的に、圃場全体の植物体５に対して音波を照射し、音波照射の効果を判定する。
図３によると、本実施形態の農業用音波照射システムＹでは、第１の実施形態に係る農業用音波照射システムＸのように、音波照射部１ｂがレール３上を往復走行しつつ音波を照射するのに加えて、畝等の植物体５の配置方向の対向方向（垂直方向）の地面に配設された地上レール６上を脚部４ｂが移動される。これにより、圃場全体の植物体５に音波が照射される。また、本実施形態では、音波照射部１ｂと、駆動機構２内のソフトウェアによる制御により、それぞれの植物体５にのみ音波を照射したり、植物体５への音波照射の効果を把握したりすることが可能である。
【００２１】
具体的には、音波照射部１ｂは、第１の実施の形態に係る音波照射部１の構成に加えて、音波ホーン１０脇等にセンサー１３を備えている。
センサー１３は、音波照射部１から対象物までの距離を測定するために用いられる。本実施形態において、センサー１３は、例えば、超音波センサーを用いる。センサー１３により、対象物として地面からの高さ及び植物体５との間の距離等について測定することが可能となる。
【００２２】
地上レール６は、本実施形態において、植物体５の配置面に対して、植物体５の配置方向に対向する方向に脚部４ｂを移動可能に保持させる対向方向保持部として機能する。具体的に、本実施形態において、地上レール６は、例えば、畝の両端部に、畝に対して対向方向に配設される。
これにより、地上レール６上を脚部４ｂが往復走行することが可能となり、圃場全体に音波を均一に照射することができる。
【００２３】
また、脚部４ｂは、本実施形態ではポール状に構成されており、図示しない車輪を地上レール６との接触位置に複数備えている。これに加え、脚部４ｂは、伸縮機構４１を備えている。
伸縮機構４１は、駆動機構２の電装ボックス２０からの制御により、脚部４ｂの高さを調整する。伸縮機構４１により、測定された植物体５の一つと音波照射部１との距離（高さ）を調整可能となる。つまり、本実施形態では、音波の照射高さが変更されることで、伸縮機構４１は、植物体５との距離調整機構として機能する。
伸縮機構４１としては、例えば、脚部４ｂの下側に配置されたモータと、モータに取り付けられたボールねじと、脚部４ｂに固定されボールねじが挿通されたナットとを用いることができる。この例では、電装ボックス２０からの制御信号により、モータを駆動させてボールねじを回転させることで、ナットが押し上げられ又は押し下げられ、脚部４１の高さを変更することができる。
これにより、音波照射部１は、センサー１３を用いて測定された距離に対応して、植物体５の生育高さに対応した適切な高さから、音波を照射することが可能となる。
なお、伸縮機構４１として、ボールねじを用いて脚部４ｂの高さを調節する構成の例について説明したものの、これに限られない。たとえば、ラック機構や、油圧、水圧、空圧を用いたピストン等、二つの脚部４ｂを均等に伸縮できるものであれば、どのようなものを用いてもよい。
【００２４】
次に、図４により、本実施形態の電装ボックス２０の概略システム構成について説明する。
電装ボックス２０は、制御部２００、記憶部２２０、発振器２３０、増幅部２４０、及びＩ／Ｆ部２５０を含んでいる。
【００２５】
制御部２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央処理装置）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、特定用途向けプロセッサー）等の情報処理手段である。
制御部２００は、記憶部２２０の制御プログラムを実行することで、後述する機能ブロックの各手段として動作させられる。
【００２６】
記憶部２２０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）、産業用フラッシュメモリーカード等の半導体メモリー記録媒体、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記録媒体である。記憶部２２０には、装置全体の動作制御を行うための制御プログラムとデータとが記憶されている。
また、記憶部２２０には、距離測定部２０１により測定されたそれぞれの植物体５への距離を経時的に記憶されている。本実施形態では、記憶部２２０には、音波照射時における照射対象となる植物体５の高さ情報が記録される。これにより、記憶部２２０は、植物体５の成長を記憶するデータメモリーとして機能する。
【００２７】
発振器２３０は、音波照射部１から照射される超音波帯域又は可聴帯域の音波に対応した信号を発振することが可能な周波数可変発振器等である。発振器２３０は、例えば、音波照射部１から単周波数発信をさせる場合は、１５ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の周波数から選択された周波数で連続発信させることが可能である。また、発振器２３０は、パルス発信させる場合、例えば、１５ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の周波数を５ｍｓ〜１０ｍｓのパルスとして出力させることが可能である。また、発振器２３０は、スイープ発信させる場合には、発振周波数１５ｋＨｚ〜６０ｋＨｚでスィープ発振させることが可能である。発振器２３０は、例えば、ヤガ類防除用に用いる場合、超音波帯域の音波をパルス成形し、７ｍｓ／パルスにて、１６０ｍｓ間隔で１１パルス、３６ｍｓ間隔で２０パルス程度発振させる。また、発振周波数は、４０ｋＨｚ〜４３ｋＨｚ程度でスイープ発振させる。
【００２８】
増幅部２４０は、発振器２３０で発振された信号を増幅するアンプ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）等である。増幅部２４０の出力は、音波照射部１の音波ホーン１０へ、図示しないコード等で接続されている。
【００２９】
Ｉ／Ｆ部２５０は、シリアル、パラレル、ＬＡＮ、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＵＳＢ、ＧＰＩＯ等の各種インターフェイスである。Ｉ／Ｆ部２５０は、センサー１３、伸縮機構４１、駆動モーター２５（図２）、脚部４ｂ内の地上レール走行用モーター（図示せず）、外部ネットワーク（図示せず）等に接続されている。
【００３０】
次に、図４により、制御部２００のシステム構成について説明する。
制御部２００は、距離測定部２０１、位置認識部２０２、照射制御部２０３、及び効果判定部２０４を備えている。
【００３１】
距離測定部２０１は、音波照射部１から植物体５の一つへの距離を測定する。距離測定部２０１は、例えば、音波ホーン１０（図２）から照射されたパルス波の反射波をセンサー１３で検知し、この間の時間遅れから距離を測定することが可能である。
【００３２】
位置認識部２０２は、植物体５が配置された位置を認識する。具体的には、例えば、位置認識部２０２は、距離測定部２０１により測定された圃場内の高さのマップから、高さの変化を検出して畝を判別する。また、位置認識部２０２は、この畝の上で高くなっている箇所（スポット）を植物体５であると判別して、植物体５の位置として認識することが可能である。
また、位置認識部２０２は、認識した植物体５や畝の位置、音波照射時における照射対象となる植物体５の高さ等を高さ情報として、経時的に記憶部２２０に記憶させる。
なお、位置認識部２０２は、先に記憶部２２０にさせておいた圃場内の畝の位置、高さ情報等を基に、植物体５の位置を認識してもよい。
また、農業用音波照射システムＹの管理者等が圃場内の畝や植物体５の栽培座標等を図示しない表示部で確認したり、修正したり、記憶部２２０に記憶させたりすることも可能である。
【００３３】
照射制御部２０３は、位置認識部２０２により認識された位置に対応して音波照射部１から音波を照射させる。
具体的には、照射制御部２０３は、位置認識部２０２により判別された畝や植物体５の位置に対応するよう、脚部４ｂ内の地上レール走行用モーターを駆動して、地上レール６上を走行、停止させる。また、照射制御部２０３は、駆動機構２を駆動させて、音波照射部１ｂを植物体５の概直上に移動させ、音波ホーン１０から音波を照射させる。
このように、位置認識部２０２により判別された植物体５の位置から音波を照射させることが可能になるため、畝の位置のバラツキに影響されなくなる。また、適切な位置から音波を照射できるので、精密に均一照射を行うことが可能となる。また、制御も簡単になる。
【００３４】
効果判定部２０４は、記憶部２２０に記憶されたそれぞれの植物体５への距離から、音波の照射の効果を判定する。具体的には、効果判定部２０４は、経時的に記憶された高さ情報から、植物体５の高さの変位の平均等を算出して、この変位の平均等が統計的に有意であるか否かを判別する。効果判定部２０４は、例えば、稲や麦のように音波照射を受けた刺激により矮小化する作物において、変位の平均等が統計的に有意であった場合、効果ありと判定することが可能である。これにより、目視に頼らずに、客観的に音波照射の効果を判定できる。
また、効果判定部２０４は、照射の効果を確認するだけでなく、農作物の生育状況自体を監視することも可能である。
【００３５】
ここで、制御部２００は、記憶部２２０に記憶された制御プログラムを実行することで、距離測定部２０１、位置認識部２０２、照射制御部２０３、効果判定部２０４として機能させられる。
また、本実施形態の農業用音波照射システムＹの各部は、本発明の画像形成方法を実行するハードウェア資源となる。
【００３６】
次に、図５により、本発明の実施の形態に係る農業用音波照射システムＸによる音波照射処理の説明を行う。
本実施形態の音波照射処理は、主に制御部２００が、記憶部２２０に記憶されたプログラムを、各部と協働し、ハードウェア資源を用いて実行する。
以下で、図５のフローチャートを参照して、音波照射処理の詳細をステップ毎に説明する。
【００３７】
（ステップＳ１０１）
まず、距離測定部２０１が、距離測定処理を行う。
本実施形態において、距離測定部２０１は、例えば、伸縮機構１４を特定の高さに固定した上で、まず、脚部４ｂ及び音波照射部１ｂを、地上レール６及びレール３上の一方の端部（以下、「ホームポジション」という。）に移動させる。このホームポジションは、例えば、概略長方形の圃場の頂点の一つとなる。この上で、距離測定部２０１は、脚部４ｂを地上レール６上の対向方向に特定距離ずつ走行して停止させる。なお、この特定距離は、畝を検出可能な距離を基準として算出されてもよい。また、この際に、距離測定部２０１は、駆動機構２により、音波照射部１ｂをレール３上で配置方向に例えば一往復、移動させる。この間、距離測定部２０１は、音波ホーン１０から特定間隔でパルス波の音波を照射させ、センサー１３で反射波を取得して、圃場の畝、轍、及び植物体５との距離を測定する。この距離は、本実施形態では、例えば、地上レール６を基準とする高さに対応した値となる。以下、このような処理を、圃場の「スキャン」という。
圃場のスキャンにより、距離測定部２０１は、圃場の全面の高さのマップを作成して、記憶部２２０に保存する。
【００３８】
（ステップＳ１０２）
次に、位置認識部２０２が、位置認識記憶処理を行う。
位置認識部２０２は、例えば、距離測定部２０１により算出された高さのマップを微分処理等して畝を認識する。この場合、位置認識部２０２は、この微分処理における各点で変位が特定閾値を超えた位置を、「畝の上で高くなっている箇所（スポット）」として判別する。そして、位置認識部２０２は、この位置を植物体５の位置と認識し、記憶部２２０に保存する。この際、位置認識部２０２は、それぞれの位置の植物体５の高さについて、例えば、測定した時間を含めた「高さ情報」として、データベースのレコードに追記する。これにより、それぞれの位置について、時間的な高さの変化を取得することができ、データメモリー機能を実現できる。
【００３９】
（ステップＳ１０３）
次に、照射制御部２０３が、個別音波照射処理を行う。
照射制御部２０３は、一旦、脚部４ｂ及び音波照射部１ｂをホームポジションに移動させる。また、照射制御部２０３は、例えば、上述の位置認識記憶処理で認識された、それぞれの植物体５の位置へ移動させる最短距離となる軌跡を算出する。そして、照射制御部２０３は、この算出された軌跡に沿って、一筆書きのように、脚部４ｂと音波照射部１ｂとを移動させる。また、照射制御部２０３は、植物体５のそれぞれの位置に到着した際に、移動先の植物体５に対して最適な高さ（距離）で音波を照射可能になるような高さに伸縮機構１４を駆動させて調整する。この調整後に、照射制御部２０３は、植物体５に対して音波照射部１により音波を照射させる。
なお、この際に、距離測定部２０１及び位置認識部２０２により、それぞれの植物体５の高さを再度算出してもよい。
【００４０】
（ステップＳ１０４）
次に、効果判定部２０４が、効果判定処理を行う。
植物体５が稲のような作物であった場合、音波照射を受けた刺激により矮小化する。このため、効果判定部２０４は、経時的な植物体５の高さの変位から、音波照射の効果を判定することが可能である。具体的には、効果判定部２０４は、例えば、圃場の全ての植物体５について高さの変位を算出して、この平均値及び標準偏差等を算出し、これらを基に、音波を照射しない植物体５の高さの平均値及び標準偏差等と統計検定して有意であるか否かを判定する。これにより、例えば、Ｐ＜０．１０等の特定の割合で統計的に有意であった場合、効果ありと判定する。また、効果判定部２０４は、それぞれの植物体５について、音波照射の効果を判定してもよい。
また、効果判定部２０４は、圃場の全ての植物体５について高さの変位から、農作物の生育状況をグラフ化等して圃場の管理者等に示すことも可能である。また、それぞれの植物体５について、高さの変位から生育状況を監視することも可能である。効果判定部２０４は、生育状況が悪かった場合は、電子メール等で管理者等に連絡することも可能である。
以上により、本発明の実施の形態に係る音波照射処理を終了する。
【００４１】
なお、上述の実施の形態では、距離測定処理及び位置認識記憶処理、個別音波照射処理及び効果判定処理についての組み合わせで処理を実行する例について説明したものの、これに限られない。つまり、各処理はそれぞれ同時に実行されてもよく、又は別の組み合わせで実行されてもよい。
また、脚部４ｂの地上レール６上の移動及び音波照射部１ｂの移動についての上述の制御は例であり、他順序や移動方向で制御されてもよい。また、必ずしもホームポジションから、配置方向及び対向方向にスキャンして高さのマップを作成しなくてもよい。
【００４２】
また、センサー１３として、レーザーセンサー、ミリ波レーダー、赤外線センサー、ステレオカメラ等を用いることも可能である。センサー１３としてレーザーやミリ波レーダーを用いる場合には、レーザーやミリ波の反射時間から距離を測定することが可能である。また、赤外線センサーの場合は、図示しない赤外線ＬＥＤ等から照射される赤外線の反射波の強度から、距離を測定することが可能である。また、ステレオカメラの場合には、画像処理により距離を測定することが可能である。また、センサー１３がステレオカメラであった場合、位置認識部２０２は、畝や植物体５を認識する等の各種画像処理を行ってもよい。
また、センサー１３は、必ずしも音波照射部１に取り付けられている必要はなく、圃場でそれぞれの植物体５の高さや畝の高さ等を測定可能であればよい。たとえば、圃場の屋根の骨組みの左右にステレオカメラを備えて、画像処理で各植物体の高さや畝の高さ等を認識するような構成も可能である。
また、脚部４ｂに伸縮機構４１を備えない構成も可能である。この場合でも、音波照射部１ｂに伸縮機構を備えて、高さを調整可能であってもよい。
【００４３】
＜第３の実施の形態＞
次に、図６により、本発明の第３の実施の形態に係る農業用音波照射システムＺについて説明する。
本実施形態の農業用音波照射システムＺは、植物体５が栽培される移動栽培ベッド７を搬送方向に搬送させて音波を照射する、主に、植物工場等で用いられる構成である。農業用音波照射システムＺは、第１の実施の形態に係る農業用音波照射システムＸ、第２の実施の形態に係る農業用音波照射システムＹの構成と同様の構成も備えている。この上で、農業用音波照射システムＺは、移動栽培ベッド７が圃場内を巡回するに従って音波が照射され、病原菌に対して植物体５に病害抵抗性を持たせる。以下では、これらとの差異点に注目して説明する。
【００４４】
具体的には、農業用音波照射システムＺは、一般的な野菜工場等で用いられるベルトコンベアー等の駆動機構２ｃにより、移動栽培ベッド７が搬送方向に駆動される。そして、地面に固定された一組の支柱等の脚部４ｃに掛け渡されているレール３ｃから吊された音波照射部１ｃにより、音波を照射される。
【００４５】
より具体的に説明すると、本実施形態において、音波照射部１ｃは、ワイヤーロープ２３ｃ（吊架部材）等でレール３ｃに吊架されている。また、ワイヤーロープ２３ｃの長さは、伸縮機構１４により伸縮される。これにより、音波照射部１ｃは、圃場からの高さが調整可能となる。
伸縮機構１４の構成は、軽量な音波照射部１ｃのみを上下させればよいことから、例えば、音波照射部１ｃを吊り下げるワイヤをドラムに播き付け、モータでドラムを回転させてワイヤを巻だしあるいは巻き戻して上下させるように構成してもよい。なお、伸縮機構１４の構成として、上述の伸縮機構４１と同様の構成を用いることも可能である。
【００４６】
駆動機構２ｃは、移動栽培ベッド７を搬送方向に移動させるように駆動される。このため、駆動機構２ｃは、レール３ｃ上で音波照射部１を搬送、移動させる機構を備えていなくてもよい。また、レール３ｃは１本のみ備えられていてもよい。なお、図示しないものの、駆動機構２ｃは、植物工場内で移動栽培ベッド７を、栽培される位置から音波照射部１で音波照射させる位置まで巡回又は搬送させる機構等も備えている。
【００４７】
移動栽培ベッド７は、栽培対象となる複数の植物体５が特定本数、特定間隔で植えられて配置されている。移動栽培ベッド７は、これらの植えられた植物体５を、圃場内で移動可能に保持する。
【００４８】
また、本実施形態の音波照射の具体例について説明すると、音波照射部１ｃは、駆動機構２ｃにより移動された移動栽培ベッド７に配置された植物体５のそれぞれに対して、上方から音波を照射する。音波照射部１ｃは、第２の実施の形態に係る農業用音波照射システムＹと同様にセンサー１３を備えており、伸縮機構１４により高さを調整可能である。この構成においては、農業用音波照射システムＹの音波照射処理（図５）と同様に、音波照射と反射波の時間差から距離（高さ）を測定し、ベルトコンベアー等上の移動栽培ベッド７が検出され、移動栽培ベッド７上の植物体５の位置及び生育高さが認識される。そして、測定された各植物体５までの距離（高さ）に対応して、伸縮機構１４で音波照射部１ｃの高さが調整される。
このような構成により、植物体５の生育高さに対応した適切な高さから、音波を照射することが可能となる。
【００４９】
なお、音波照射部１ｃは、レール３ｃの長手方向に位置を移動可能であってもよい。
また、移動栽培ベッド７自体に駆動機構が備えられており、自走するような構成であってもよい。
また、伸縮機構１４の代わりに、第２の実施の形態の伸縮機構４１（図３）と同様の機構を備えて、音波照射部１ｃの高さを変更可能に構成してもよい。
また、移動栽培ベッド７毎に備えられた図示しないＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）等を検知するセンサーを別途備えて、移動栽培ベッド７を認識し、植物体５別にデータメモリーを実現してもよい。
【００５０】
＜第４の実施の形態＞
次に、図７により、本発明の第４の実施の形態に係る農業用音波照射システムＷについて説明する。
本実施形態の農業用音波照射システムＷは、第３の実施の形態に係る農業用音波照射システムＺの構成と同様の植物工場等において、複数の音波照射部１ｄが備えられている。また、農業用音波照射システムＷでは、それぞれの複数の音波照射部１ｄに、移動栽培ベッド７に保持された植物体５の移動方向に対してそれぞれ異なる一方向から音波を照射させる。
【００５１】
より具体的に説明すると、図７に示す本実施形態の具体例では、音波照射部１ｄは、移動栽培ベッド７の搬送方向と対向する方向の両側（側方）に配置されている。本実施形態では、それぞれの音波照射部１ｄから、移動栽培ベッド７の植物体５に対して、音波を集中して照射させる。
【００５２】
駆動機構２ｄは、駆動機構２ｃ（図６）と同様のベルトコンベアー等であり、移動栽培ベッド７を搬送する。ここで、本実施形態においては、ベルトコンベアー等の上での移動栽培ベッド７の位置や向きが、特定範囲でバラついていてもよい。
【００５３】
脚部４ｄは、脚部４ｃと同様の支柱である。脚部４ｄには、センサー１３ｄと摺動部８とが取り付けられている。
センサー１３ｄは、センサー１３（図３、図６）と同様に、ベルトコンベアー等上で搬送される移動栽培ベッド７とこれに配置されたそれぞれの植物体５の位置を検知する。センサー１３ｄとして、音波照射部１ｄと反射波取得部とが一体化された超音波センサー、レーザーセンサー、ミリ波レーダー、赤外線センサー、ステレオカメラ等を用いることが可能である。
【００５４】
摺動部８は、サーボモータ等により駆動されるロボットアーム等である。摺動部８により、それぞれの音波照射部１ｄは、摺動部８により音波の照射角度を調整可能に保持される。
【００５５】
また、本実施形態の音波照射の具体例について説明すると、第２の実施の形態に係る農業用音波照射システムＹの照射制御部２０３（図４）と同様の制御により、摺動部８を駆動して角度を調整し、音波照射部１ｄからの音波の照射の向きを植物体５の一つに指向させる。より具体的には、センサー１３ｄで各植物体５の位置を認識し、摺動部８で、音波照射部１ｄの角度を変更して音波の照射の向きを調整する。これにより、植物体５に対して、異なる向きから音波を照射することで、照射の効果を高めることができる。つまり、植物体５の生育高さに対応した適切な位置で、音波を照射することが可能となる。
【００５６】
なお、本実施形態でも、農業用音波照射システムＹの音波照射処理（図５）と同様に、各植物体５の生育高さを測定し、音波照射の効果を判定することも可能である。
また、照射制御部２０３は、音波を照射する植物体５の距離に対応して、音波の発振周波数を調整することで、照射位置における各音波の位相を調整し振幅を大きくし、例えば音波の節の箇所が当該植物体５に位置するようにしてもよい。また、照射制御部２０３は、植物体５の商品価値がある部位、例えば、花弁や葉等の位置にこの振幅が高まるように調整してもよい。
【００５７】
また、本実施形態の図７においては、脚部４ｄのそれぞれにセンサー１３ｄが設けられている例の構成について記載したものの、これに限られず、音波照射部１ｄや圃場内のその他の位置にセンサー１３が備えられていてもよい。
また、摺動部８は、照射角度を搬送方向の上下角だけでなく、左右角についても変更可能に構成してもよい。これにより、ベルトコンベアー等で搬送される移動栽培ベッド７上を追従して音波を照射することが可能となる。
【００５８】
また、本実施形態において、摺動部８を用いないような構成も可能である。この場合、支柱等である左右の脚部４ｄに、音波を照射する高さを調整する伸縮機構を備えているような構成であってもよい。また、それぞれの脚部４ｄの複数の音波照射部１ｄを備えており、各音波照射部１ｄの音波の位相を調整して、植物体５への照射位置や角度を変更するような構成であってもよい。
また、本実施形態においても、第３の農業用音波照射システムＺと同様にレール３ｃ及び音波照射部１ｃ（図６）を追加で備えていてもよい。この場合は、三方向から音波を照射可能となる。
また、脚部４ｄのような支柱ではなく、ベルトコンベアー等の上下を囲むような保持部を備えていてもよい。特に、箱状の保持部に音波照射部１ｄを配置することで、箱状の壁面に反射した音波が植物体５に照射されることが期待できる。
【００５９】
＜第５の実施の形態＞
次に、図８により本発明の第５の実施の形態に係る農業用音波照射システムＶについて説明する。
本実施形態の農業用音波照射システムＶは、電動式等のマルチコプター（Ｍｕｌｔｉｃｏｐｔｅｒ）等の飛行機械により音波を照射する。
図８は、自律式のクアッドローター（Ｑｕａｄｒｏｔｏｒ）である駆動機構２ｅを備えたドローン（Ｄｒｏｎｅ）の本体部９の下部に、音波照射部１ｅを垂設した例を示している。音波照射部１ｅは、第２、第３実施形態のセンサー１３（図３、図６）と同様のセンサー１３ｅを備えていてもよい。これにより、ドローンの本体部９に内蔵されたジャイロや気圧センサー等を用いて、特定高度で、圃場の上空をスキャンするように移動し、第２の実施の形態に係る農業用音波照射システムＹと同様に高さのマップを作成し、同様の処理を実行することが可能である。
このように構成することで、音波照射の設備にかかるコストを低減することが可能となる。また、複数の農業用音波照射システムＶを制御して、一度に多くの面積又は短時間で複数の植物体５に音波を照射することができる。
【００６０】
なお、上記の各実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
１、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ  音波照射部
２、２ｃ、２ｄ、２ｅ  駆動機構
３、３ｃ  レール
４、４ｂ、４ｃ、４ｄ  脚部
５  植物体
６  地上レール
７  移動栽培ベッド
８  摺動部
９  本体部
１０  音波ホーン
１１  ホーン取付部
１２、２４  プーリー
１３、１３ｄ、１３ｅ  センサー
１４、４１  伸縮機構
２０  電装ボックス
２１  ジョイント部
２２  ワイヤー取付部
２３、２３ｃ  ワイヤーロープ
２５  駆動モーター
２６  引張バネ部
２００  制御部
２０１  距離測定部
２０２  位置認識部
２０３  照射制御部
２０４  効果判定部
２１０  リミットスイッチ
２２０  記憶部
２３０  発振器
２４０  増幅部
２５０  Ｉ／Ｆ部
Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｗ、Ｖ  農業用音波照射システム
【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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