(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人ヘリコプターの機体本体に薬剤散布装置を取り付け、遠隔操作装置から与えられる各種の指令に基づき制御装置によって前記無人ヘリコプターを飛行させるとともに、前記薬剤散布装置から薬剤を空中散布する薬剤散布システムにおいて、
前記薬剤散布装置は、回転駆動手段に駆動されて遠心力により薬剤を外周方向に拡散散布する回転部を備え、
前記制御装置は、前記無人ヘリコプターの動作状況を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づき、無人ヘリコプターが地上を離れて空中にあると判断される動作状況では前記回転駆動手段により前記回転部を自動的に回転させ、地上では前記回転部を自動的に停止させる制御部とを備えることを特徴とする薬剤散布システム。
【請求項２】
前記検出手段は前記無人ヘリコプターのエンジン回転数を検出し、前記制御部は、前記エンジン回転数が所定回転数以上となったときは前記回転駆動手段により前記回転部を自動的に回転させ、所定回転数未満となったときは前記回転部を自動的に停止させるようになっていることを特徴とする請求項１記載の薬剤散布システム。
【請求項３】
前記薬剤散布装置として、互いに異なる種類の薬剤を散布するための複数の薬剤散布装置を有し、選択的にいずれかの薬剤散布装置を前記機体本体に取付可能とし、前記制御装置としては各薬剤散布装置に対して共通のものが前記機体本体に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の薬剤散布システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠隔繰作によって操縦される無人ヘリコプターにより農薬のような薬剤を空中散布するための薬剤散布システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
広い面積の森林や農地に対して害虫駆除用薬剤のような農薬を大規模に散布する場合、操縦者が搭乗する小型飛行機や無人ヘリコプターを使って薬剤を空中散布するということが行われている。しかしながら、このような有人の飛行体による薬剤の空中散布は、小規模な面積に対しては適用し難く、飛行機等のチャーター料金も高価なものとなるという問題を有していた。そこで、このような問題を解消すべく、例えば図１２に示すように、無線により遠隔操縦できるラジコンヘリコプター（無人ヘリコプター）１に薬剤散布装置２を取り付け、作業者が遠隔操作装置を用いてラジコンヘリコプター１を遠隔操作しながら薬剤散布装置２から薬剤を空中散布する薬剤散布システムが従来より提案されている（特開平８−１６３９４６号公報など参照）。
【０００３】
この薬剤散布システムでは、薬剤を散布すべき散布対象領域１００の上空をラジコンヘリコプター１が移動経路Ｒ1、Ｒ2、…に沿って移動するごとに、薬剤散布装置２から散布幅Ｗ0で薬剤が散布対象領域１００に向けて散布される。そして、作業者が予め計画した飛行ルート（例えば、同図の白太矢印）にしたがってラジコンヘリコプター１を散布対象領域１００の上空を遠隔操作することで、散布対象領域１００の全体に薬剤を散布することができるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特開平８−１６３９４６号公報に記載された薬剤散布システムでは、薬剤散布装置として薬剤タンク内の薬剤をポンプによって回転駆動しているアトマイザーに送り込み、薬剤を空中散布するものが使用されている。この薬剤散布装置によって良好な薬剤散布を行うためには、薬剤の空中散布に先立ってアトマイザーを回転駆動させてアトマイザーの回転が安定した状態（薬剤散布準備が完了した状態）で、ポンプを作動させて薬剤をアトマイザーに送り込む必要がある。そこで、ポンプのモータと、アトマイザーを回転駆動するモータとを同期して制御する必要があり、このモータ制御を作業者による遠隔操作によって行っていた。このため、作業者は薬剤散布を行う毎にこれら２つのモータの同期制御を気にかけながら作業を行う必要があり、この同期制御が作業効率の向上を図る上での弊害のひとつとなっていた。
【０００５】
また、無人ヘリコプターを飛行させる前に予めアトマイザーの回転駆動を開始して薬剤散布準備を完了させておき、常時アトマイザーを安定して回転している状態（薬剤散布準備状態）でポンプのモータのみを遠隔操作により制御するようにすれば、作業効率は向上するものの、電力ロスが大きくなり、エネルギー効率の低減を招く。しかも、地上でアトマイザーを回転させるために無人ヘリコプターの発進および帰還場所が制限されてしまう。というのも、無人ヘリコプターの発進あるいは帰還場所が、例えば草むらである場合には、回転駆動するアトマイザーに草が巻き込まれてしまい、薬剤散布装置の故障を引き起こすことがある。
【０００６】
この発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、薬剤の空中散布に先立って薬剤散布準備を必要とする薬剤散布装置を備えた薬剤散布システムにおいて、作業およびエネルギー効率を向上させ、しかも無人ヘリコプターの発進および帰還場所の自由度を高めることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、無人ヘリコプターの機体本体に薬剤散布装置を取り付け、遠隔操作装置から与えられる各種の指令に基づき制御装置によって前記無人ヘリコプターを飛行させるとともに、前記薬剤散布装置から薬剤を空中散布する薬剤散布システムにおいて、前記薬剤散布装置は、回転駆動手段に駆動されて遠心力により薬剤を外周方向に拡散散布する回転部を備え、前記制御装置は、前記無人ヘリコプターの動作状況を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づき、無人ヘリコプターが地上を離れて空中にあると判断される動作状況では前記回転駆動手段により前記回転部を自動的に回転させ、地上では前記回転部を自動的に停止させる制御部とを備えるものである。
【０００８】
この発明では、検出手段が無人ヘリコプターの動作状況を検出し、その検出結果を制御部に出力する。そして、薬剤散布装置に設けられている回転部の駆動、停止が当該検出結果に基づき制御される。
【０００９】
請求項２の発明は、前記検出手段が前記無人ヘリコプターのエンジン回転数を検出し、前記制御部が、前記エンジン回転数が所定回転数以上となったときは前記回転駆動手段により前記回転部を自動的に回転させ、所定回転数未満となったときは前記回転部を自動的に停止させるようになっている。
【００１０】
この発明では、検出手段により無人ヘリコプターのエンジン回転数が検出されて無人ヘリコプターの動作状況が検出され、それに基づき、薬剤散布装置に設けられている回転部の駆動、停止が自動的に制御される。
【００１１】
請求項３の発明は、前記薬剤散布装置として、互いに異なる種類の薬剤を散布するための複数の薬剤散布装置を有し、選択的にいずれかの薬剤散布装置を前記機体本体に取付可能とし、前記制御装置としては各薬剤散布装置に対して共通のものが前記機体本体に設けられている。
【００１２】
この発明では、複数の薬剤散布装置の中から選択された薬剤散布装置が前記機体本体に取り付けられ、制御装置としては共通のものが用いられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明にかかる薬剤散布システムは、主遠隔操作装置によって遠隔操作可能な無人ヘリコプターの機体本体に、２種類の薬剤散布装置のうちの一方を選択的に取り付け、主遠隔操作装置によって無人ヘリコプターを遠隔操作しながら薬剤散布装置から薬剤を空中散布するものである。なお、この実施の形態では、薬剤散布装置として、液体状の薬剤（以下「液剤」という）を散布するための液剤散布装置と、粒状の薬剤（以下「粒剤」という）を散布するための粒剤散布装置とを備えている。以下、液剤散布装置を無人ヘリコプターに取り付けて液剤を散布する場合（液剤散布処理）の構成と、粒剤散布装置を無人ヘリコプターに取り付けて液剤を散布する場合（粒剤散布処理）の構成とに分けて説明した後、システム全体の電気的構成について説明し、さらに具体的手順の一例を示して詳述する。
【００１６】
図１は、この発明にかかる薬剤散布システムの一の実施の形態を示す図であり、液剤散布装置の無人ヘリコプターへの装着状態を示す図である。同図に示すように、無人ヘリコプターの機体本体１０（同図中の１点鎖線）は、無線で遠隔操作によって操縦される従来の模型のラジコンヘリコプター或いはそれに近いものであって、機体本体１０内には、機体を飛行させるためのエンジン等とともに、機体全体、液剤散布装置２０および粒剤散布装置３０（後で説明する図４など）を制御するための制御装置が配設されており、この制御装置が地上からの主遠隔操作装置の誘導によって機体を自在にコントロールして飛行させながら、機体本体１０に付設されている液剤散布装置２０を地上からの主遠隔操作装置あるいは補助遠隔装置の誘導によって作動させて液剤を散布する。なお、制御装置は液剤の散布制御のみならず、粒剤散布装置３０が取り付けられた場合には、地上からの４０（図９）あるいは補助遠隔装置５０（図９）の誘導によって粒剤散布装置３０を作動させて粒剤を散布する。
【００１７】
図２は液剤散布装置２０の側面図であり、図３は液剤散布装置２０を上方より見た平面図である。液剤散布装置２０は液剤を貯留しておくための一対の薬剤タンク２１，２１を有し、取付用ブラケット２２によって無人ヘリコプターの機体本体１０に取り付け可能となっている。そして、取付用ブラケット２２を機体本体１０に装着すると、図１に示すように、薬剤タンク２１，２１が機体本体１０の両側に位置するようになっている。また、液剤散布装置２０は、取付用ステー２３によって水平方向に延設された水平バー２４を機体本体１０に取り付け可能となっている。このように、この実施の形態では取付用ブラケット２２および水平バー２４を機体本体１０に取り付けたり取外したりすることで液剤散布装置２０を無人ヘリコプターの機体本体１０に着脱自在となっているが、液剤散布装置２０を無人ヘリコプターの機体本体１０に着脱する構成については任意である。
【００１８】
また、上記のように機体本体１０に対して取付可能となっている水平バー２４の両端の各々には、３個のノズル２５，２５，２５が一定間隔で連設されている。そして、これら合計６個のノズル２５は圧送機構２６を介して薬剤タンク２１，２１と接続されている。この圧送機構２６は、薬剤タンク２１，２１から液剤を各ノズル２５に導くための配管系２６１と、当該配管系２６１の中間部に設けられ、液剤をノズル２５に向けて送り込むポンプ２６２とで構成されており、ポンプ２６２のモータ２６３を作動させると、薬剤タンク２１，２１に貯留されている液剤が各ノズル２５側に供給され、各ノズル２５から下方に向けて液剤が吐出される。こうして、液剤散布装置２０によって液剤を散布可能となっている。
【００１９】
図４は、粒剤散布装置の無人ヘリコプターへの装着状態を示す図である。また、図５は粒剤散布装置の側面図であり、図６は粒剤散布装置を上方より見た平面図である。粒剤散布装置３０は取付用ブラケット３１を有し、この取付用ブラケット３１により無人ヘリコプターの機体本体１０に着脱可能に構成されている。そして、この粒剤散布装置３０では、この取付用ブラケット３１に粒剤を貯留しておくための一対の薬剤タンク３２，３２が固定され、取付用ブラケット３１を機体本体１０に装着すると、図４に示すように、薬剤タンク３２，３２が機体本体１０の両側に位置するようになっている。また、この装着状態で無人ヘリコプターの機体本体１０の直下位置に回転部（インペラ）３３が設けられている。
【００２０】
図７および図８はそれぞれ回転部３３の拡大平面図および拡大側面図である。これらの図に示すように、回転部３３は鉛直方向とほぼ平行に延設された回転軸３３１回りに回転自在に設けられている。また、この回転部３３の上面側には３枚の羽根部材３３２が回転軸３３１を中心として略放射状に立設されている。このため、回転軸３３１に連結されたモータ３４を駆動させると、その回転軸３３１回りに回転部３３が回転し、さらに回転状態で回転部３３の上面側に薬剤タンク３２，３２に貯留されている粒剤を供給すると、羽根部材３３２が粒剤を外周方向に押しやり、しかも回転部３３の回転運動に伴う遠心力で回転部３３から外周方向に拡散飛散させる。このように、この実施の形態では、回転部３３によって粒剤を散布するように構成されている。
【００２１】
なお、この実施の形態では、薬剤タンク３２，３２に貯留されている粒剤を供給するための薬剤供給手段として、図４に示すように、正面から見ると略Ｖ字形状をなす薬剤供給管３５を設けており、薬剤タンク３２，３２内の粒剤は薬剤供給管３５の長手方向（薬剤供給経路）に沿って滑り落ちて薬剤供給管３５の最下部３５１に集まる。また、この最下部３５１には、開口３５２が設けられており、当該開口３５２を介して粒剤を回転部３３に供給可能となっている。
【００２２】
しかも、この開口３５２に対応してシャッタ３６１が配置されており、サーボモータ３６２によってシャッタ３６１を開閉制御することで開口３５２を介して回転部３３に供給される粒剤の量を制御することができるようになっている。すなわち、この実施の形態では、シャッタ３６１とサーボモータ３６２とで回転部３３への粒剤の供給量を調整する供給量調整手段が構成されている。
【００２３】
次に、上記のように構成された薬剤散布システムの電気的構成について図９を参照しつつ説明する。
【００２４】
主遠隔操作装置４０には、無人ヘリコプターを遠隔コントロールするための機体操作関係の機体操作部４１が設けられており、この機体操作部４１を作業者が操作することで無人ヘリコプターを遠隔制御し、所望の飛行ルートで無人ヘリコプターを飛行させることができる。また、この主遠隔操作装置４０には、作業者が薬剤散布を制御するためのスイッチとして、作業者が散布処理を行うか否かを指示する散布メインスイッチ４２と、散布幅を２段階で切り換えるための散布切換スイッチ４３と、散布量を調整するための散布調整（ＷF，ＷH）スイッチ４４とが設けられている。したがって、作業者は無人ヘリコプターを遠隔操作しながら、適宜必要に応じてこれらのスイッチ群４２〜４４を操作して薬剤を散布することができるようになっている。なお、作業者によって与えられた操作指令については、機体操作部４１、散布メインスイッチ４２、散布切換スイッチ４３および散布調整スイッチ４４と電気的に接続された送信機４５によって機体本体１０側に無線で送信される。
【００２５】
ところで、上記のように無人ヘリコプターを遠隔操作しながら、同時に薬剤散布装置２０，３０を遠隔操作するには熟練を要するため、薬剤散布装置２０，３０の遠隔操作のみを行うための補助遠隔操作装置５０が別途設けられている。この補助遠隔操作装置５０は、機体操作部４１および散布調整スイッチ４４を除いて主遠隔操作装置４０と同一であり、補助作業者は散布メインスイッチ５１で散布処理を行うか否かを指示し、また散布切換スイッチ５２で２段階（ＷF，ＷH）に切り換えることができるようになっており、こうして補助作業者によって与えられた薬剤散布に関する薬剤散布指令は送信機５４によって無線で機体本体１０側に送信される。
【００２６】
無人ヘリコプターの機体本体１０内には、機体本体１０、および機体本体１０に装着された薬剤散布装置２０，３０を制御するための制御装置６０が配設されている。この制御装置６０は、送信機４５から送信されてきた電波を受信して主遠隔操作装置４０を通じて作業者が与えた機体操作指令および薬剤散布に関する薬剤散布指令を電気信号に変換する受信機６１と、送信機５４から送信されてきた電波を受信して補助遠隔操作装置５０を通じて作業者が与えた薬剤散布に関する薬剤散布指令を電気信号に変換する受信機６２とを備えている。そして、制御装置６０は、受信機６１から出力される操作指令信号に基づき機体本体１０の各部を制御して機体本体１０を飛行させる。なお、機体本体１０の制御については、既に周知であるため、ここではそれらの説明を省略する。
【００２７】
一方、制御装置６０は、受信機６１、６２から出力される薬剤散布指令に基づき薬剤散布装置２０，３０を制御する。ここで、受信機６１で受信される指令のうち薬剤散布指令は、散布メインスイッチ４２を通じて与えられる指令（薬剤を散布するか否かの指令；以下「ＯＮ／ＯＦＦ指令」という）、散布切換スイッチ４３を通じて与えられる指令（散布幅を最大（ＷF）にするか狭める（ＷH）かの指令；以下「ＦＵＬＬ／ＨＡＬＦ指令」という）、および散布調整スイッチ４４を通じて与えられる指令（散布量に関する指令；以下「散布量指令」という）である。一方、受信機６２で受信される薬剤散布指令は、散布メインスイッチ５１を通じて与えられるＯＮ／ＯＦＦ指令と、散布切換スイッチ５２を通じて与えられるＦＵＬＬ／ＨＡＬＦ指令とである。
【００２８】
制御装置６０は、同図に示すように、ＣＰＵ６３および記憶部６４を備えており、ＣＰＵ６３は、記憶部６４に予め記憶されているプログラムやデータ等と、次の入力信号、
・受信機６１、６２から出力される上記薬剤散布指令に関する信号、
・薬剤種切換スイッチ６５からの信号、
・エンジンの回転数に関する信号、
・クリーンスイッチ６６からの信号、
とに基づき種々の演算を行い、モータ２６３，３４の回転駆動に関する制御信号をモータ駆動制御回路６７に与えて散布幅を変更し、またノズル径に関する制御信号をノズル径調整制御回路６８に与えてノズル２５のノズル径を調整し、さらにシャッタ位置に関する制御信号をシャッタ駆動制御回路６９に与えてシャッタ３６１の位置を制御する。すなわち、ＣＰＵ６３は、ノズル径演算部６３１、回転数演算部６３２、散布幅演算部６３３、薬剤種判定部６３４およびシャッタ位置演算部６３５としての制御機能を有しており、これらの制御機能を組み合わせて、散布幅制御、ノズル径制御およびシャッタ制御などを行っている。
【００２９】
ノズル径演算部６３１は、受信機６１、６２から出力されるＦＵＬＬ／ＨＡＬＦ指令に関する信号（以下「ＦＵＬＬ／ＨＡＬＦ指令信号」という）に基づきノズル２５の最適ノズル径を演算するものであり、散布幅に応じたノズル径を演算し、その最適値をノズル径調整制御回路６８に出力する。そして、このようにして最適ノズル径に関する信号を受けたノズル径調整制御回路６８は液剤散布装置２０に設けられたノズル径変更機構２７（図１ないし図３への図示を省略している）に駆動制御信号を与えて各ノズル２５のノズル径を最適ノズル径に変更する。
【００３０】
回転数演算部６３２は、波形整形回路７０から出力されるエンジンの回転数に関する信号を受けて無人ヘリコプターのエンジンの回転数を演算し、その演算結果を散布幅演算部３６３に出力する。なお、波形整形回路７０は機体本体１０内の収められた点火パルサーコイル１１に電気的に接続され、この点火パルサーコイル１１によって検出される信号を整形する回路である。
【００３１】
散布幅演算部６３３は、受信機６１、６２から出力されるＯＮ／ＯＦＦ指令に関する信号（以下「ＯＮ／ＯＦＦ指令信号」という）およびＦＵＬＬ／ＨＡＬＦ指令信号、クリーンスイッチ６６からの信号、および次に説明する薬剤種判定部６３４からの出力信号（薬剤種に関する信号）に基づきモータ２６３、３４の制御信号をモータ駆動制御回路６７に出力するものである。なお、モータ２６３、３４の制御態様は散布する薬剤種などにより相違するため、後の具体的散布手順の説明において詳述する。
【００３２】
薬剤種判定部６３４は、薬剤種切換スイッチ６５からの信号に基づき機体本体１０に装着されている薬剤散布装置が液剤散布装置２０であるのか粒剤散布装置３０であるのかを判定し、その判定結果を薬剤種に関する信号（以下「薬剤種信号」という）として散布幅演算部６３３およびシャッタ位置演算部６３５に出力する。なお、薬剤種切換スイッチ６５は機体本体１０に取り付けられており、作業者が薬剤散布装置を機体本体１０に取り付けた後、装着した薬剤散布装置の種類に応じて切り換えるためのものである。
【００３３】
シャッタ位置演算部６３５は、受信機６１、６２から出力される信号および薬剤種判定部６３４から出力される薬剤種信号に基づきシャッタ３６１の最適な位置を演算し、その演算結果をシャッタ駆動制御回路６９に出力するものである。そして、シャッタ位置演算部６３５からの信号を受けたシャッタ駆動制御回路６９はサーボモータ３６２を駆動制御してシャッタ３６１を最適位置に位置決めする。
【００３４】
次に、上記のように構成された薬剤散布システムによる具体的な手順について▲１▼液剤を散布する場合と、▲２▼粒剤を散布する場合と、▲３▼薬剤散布装置に残存する薬剤を除去する処理（クリーン処理）を行う場合に分けて説明する。
【００３５】
▲１▼液剤を散布する場合（図１０）
作業者はまず無人ヘリコプターの機体本体１０に液剤散布装置２０を装着して液剤散布準備を完了する（図１）。このとき、機体本体１０側では薬剤種切換スイッチ６５を「液剤」側に切り換えておく。これによって、制御装置６０は、散布する薬剤が「液剤」であると判定し、この判定結果に基づき薬剤散布システムを制御する。一方、主遠隔操作装置４０および補助遠隔操作装置５０側では、両装置とも散布メインスイッチ４２、５１をＯＦＦ状態に設定しておくとともに、散布切換スイッチ４３、５２をＦＵＬＬ状態（散布幅ＷFで散布可能な状態）に設定しておく。
【００３６】
上記準備完了後、作業者は主遠隔操作装置４０の機体操作部４１を操作して無人ヘリコプターを散布対象領域１００の近傍位置Ｐ１まで移動させる。そして、予め計画した飛行ルート（図１０の白太矢印）にしたがって遠隔操作しながら、無人ヘリコプターが散布対象領域１００に差し掛ると、散布メインスイッチ４２をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えて液剤を散布する一方、散布対象領域１００から離れると、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換えて液剤散布を中止する。
【００３７】
このように散布切換スイッチ４３、５２をＦＵＬＬ状態に設定したままで適宜散布メインスイッチ４２のみをＯＮ状態に切り換えると、主遠隔操作装置４０から散布メインスイッチ「ＯＮ」、散布切換スイッチ「ＦＵＬＬ」の旨が送信される一方、補助遠隔操作装置５０から散布メインスイッチ「ＯＦＦ」、散布切換スイッチ「ＦＵＬＬ」の旨が送信される。そして、制御装置６０によって液剤散布装置２０が制御されて散布幅ＷFで液剤が散布対象領域１００に向けて散布される。
【００３８】
すなわち、制御装置６０では、主遠隔操作装置４０および補助遠隔操作装置５０からの電波を受信した受信機６１、６２から対応するＯＮ／ＯＦＦ指令信号およびＦＵＬＬ／ＨＡＬＦ指令信号が散布幅演算部６３３に出力される。そして、当該散布幅演算部６３３では、これらの出力および薬剤種判定部６３４からの薬剤種信号に基づきモータ２６３を高速回転させる旨の制御信号をモータ駆動制御回路６７に出力する。この制御信号を受けたモータ駆動制御回路６７は高いＤＵＴＹ（例えば、１００％）でモータ２６３をＰＷＭ制御してポンプ２６２によって高い圧力で液剤をノズル２５側に圧送する。その結果、図１の破線で示すようにノズル２５から吐出する液剤の吐出角度２θは広くなり、比較的広い散布幅ＷFが得られる。
【００３９】
上記のようにして散布幅ＷFでの液剤散布を順次行っていき、適当な位置（ここでは一例として最終散布を行う直前位置ＰFとする）で、主遠隔操作装置４０の散布切換スイッチ４３を「ＦＵＬＬ」から「ＨＡＬＦ」に切り換え、さらに無人ヘリコプターが散布対象領域１００に差し掛ると、散布メインスイッチ４２をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えて液剤を散布する。このように散布切換スイッチ４３を「ＨＡＬＦ」に切り換えることで、主遠隔操作装置４０から散布メインスイッチ「ＯＮ」、散布切換スイッチ「ＨＡＬＦ」の旨が送信される一方、補助遠隔操作装置５０から散布メインスイッチ「ＯＦＦ」、散布切換スイッチ「ＦＵＬＬ」の旨が送信される。そして、制御装置６０によって液剤散布装置２０が制御されて散布幅ＷH（＜ＷF）で液剤が散布対象領域１００に向けて散布される。
【００４０】
すなわち、制御装置６０では、主遠隔操作装置４０および補助遠隔操作装置５０からの電波を受信した受信機６１、６２から対応するＯＮ／ＯＦＦ指令信号およびＦＵＬＬ／ＨＡＬＦ指令信号が散布幅演算部６３３に出力される。そして、当該散布幅演算部６３３では、これらの出力および薬剤種判定部６３４からの薬剤種信号に基づきモータ２６３を低速回転させる旨の制御信号をモータ駆動制御回路６７に出力する。この制御信号を受けたモータ駆動制御回路６７は低いＤＵＴＹ（例えば、５０％）でモータ２６３をＰＷＭ制御してポンプ２６２による液剤の圧送圧力を低くする。その結果、図１の２点鎖線で示すようにノズル２５から吐出する液剤の吐出角度２θ′（＜２θ）と狭くなり、比較的狭い散布幅ＷHが得られる。
【００４１】
このように、この実施の形態によれば、液剤散布装置２０による液剤の散布幅を散布途中で随時変更することができるため、散布対象領域１００の形状やサイズなどに応じて散布幅を変更することで、散布領域を大幅に重ね合わせることなく、しかも散布対象領域１００からはみ出ることなく、液剤を散布対象領域１００に全面に均一に散布することができる。
【００４２】
なお、上記のようにして散布対象領域１００への液剤散布が完了すると、主遠隔操作装置４０の散布メインスイッチ４２をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換えて液剤散布を停止する。その後で、無人ヘリコプターを作業者の元に帰還させる。
【００４３】
ところで、液剤を散布する場合、ノズルから散布された薬剤の粒径を所定の範囲に収める必要があるが、上記のようにポンプ２６２によってノズル２５側に圧送される液剤の圧力を変化させると、粒径も変化する。その粒径変化がわずかであり、上記範囲から外れるおそれがない場合には特段問題とならないが、粒径変化は大きい場合には重大な問題を引き起こす。そこで、この実施の形態にかかる薬剤散布システムでは、散布幅に応じてノズル２５のノズル径が変化するように構成している。
【００４４】
すなわち、従来より知られているように、圧力を一定に保った状態ではノズル径が大きくなるにしたがって粒径は大きくなる。また、ノズル径を一定に保った状態では圧力が大きくなるにしたがって粒径は小さくなる。このような圧力、ノズル径および粒径の相互関係から、この実施の形態では、受信機６１、６２から出力されるＦＵＬＬ／ＨＡＬＦ指令信号に基づきノズル径演算部６３１が記憶部６４から散布幅に対応するノズル径を求め、ノズル径調整制御回路６８およびノズル径変更機構２７を介してノズル径を調整している。具体的には、散布幅を幅ＷFから幅ＷHに狭めるために圧送圧力を低下させると同時に、ノズル２５のノズル径を小さくしている。逆に、散布幅を幅ＷHから幅ＷFに広めるために圧送圧力を高めると同時に、ノズル２５のノズル径を大きくしている。したがって、この実施の形態にかかる薬剤散布システムによれば、散布幅を変更することによる上記効果に加え、散布幅を変更したとしても常にノズルから吐出される薬剤の粒径をほぼ一定に維持することができ、良好な薬剤散布作業を行うことができるという効果を有している。
【００４５】
▲２▼粒剤を散布する場合（図１１）
作業者はまず無人ヘリコプターの機体本体１０に粒剤散布装置３０を装着して粒剤散布準備を完了する（図４）。このとき、機体本体１０側では、薬剤種切換スイッチ６５を「粒剤」側に切り換えておく。これによって、制御装置６０は、散布する薬剤が「粒剤」であると判定し、この判定結果に基づき薬剤散布システムを制御する。一方、主遠隔操作装置４０および補助遠隔操作装置５０側では、両装置とも散布メインスイッチ４２、５１をＯＦＦ状態に設定しておくとともに、散布切換スイッチ４３、５２をＦＵＬＬ状態（散布幅ＷFで散布可能な状態）に設定しておく。このように散布メインスイッチ４２、５１をＯＦＦ状態に設定しておくことで、シャッタ３６１を閉じて粒剤が開口３５２を介して回転部３３側に供給されるのを防止している。
【００４６】
上記準備完了後、作業者は主遠隔操作装置４０の機体操作部４１を操作して無人ヘリコプターを散布対象領域１００の近傍位置Ｐ１まで移動させる。このとき、無人ヘリコプターのエンジン回転数はゼロから徐々に上昇し、近傍位置Ｐ１に移動してきた時点では既に高回転となっているが、この実施の形態ではエンジン回転数が中回転数（例えば、４０００ｒｐｍ）以上となると、回転部３３を回転駆動するように構成されている。すなわち、点火パルサーコイル１１によって点火タイミングを検出し、この点火パルサーコイル１１に接続された波形整形回路７０から出力されるエンジンの回転数に関する信号を受けて回転数演算部６３２が無人ヘリコプターのエンジンの回転数を演算し、その演算結果が散布幅演算部３６３に出力される。それとともに、主遠隔操作装置４０および補助遠隔操作装置５０からの電波を受信した受信機６１、６２から対応するＦＵＬＬ／ＨＡＬＦ指令信号が散布幅演算部６３３に出力される。そして、当該散布幅演算部６３３では、エンジンの回転数が中回転数以上であるか否かを判断し、中回転数以上であると判断すると、さらに上記出力および薬剤種判定部６３４からの薬剤種信号に基づきモータ２６３を高速回転させる旨の制御信号をモータ駆動制御回路６７に出力する。この制御信号を受けたモータ駆動制御回路６７は高いＤＵＴＹ（例えば、１００％）でモータ３４をＰＷＭ制御して回転部３３を高速回転駆動する。なお、この時点では、散布メインスイッチ４２、５１はＯＦＦ状態となっているので、シャッタ３６１は閉じたままであり、回転部３３が回転していても、シャッタ３６１によって回転部３３への粒剤供給はなく、粒剤散布は行われない。
【００４７】
このように、この実施の形態にかかる薬剤散布システムによれば、無人ヘリコプターのエンジン回転数が一定以上となった時点、つまり無人ヘリコプターが地上を離れて空中に上昇した時点で回転部３３を自動的に回転させるように構成しているので、作業者は回転部３３の回転制御動作を気にせずに作業を行うことができ、作業の効率化を図ることができるとともに、電力ロスも低減でき、エネルギー効率を向上させることができる。また、地上で回転部３３を回転させずにすむため、例えば草むらの中に無人ヘリコプターを停止させておき、そこから無人ヘリコプターを発進させることも可能となり、無人ヘリコプターの発進位置を高い自由度で選択することができる。なお、後述するように、薬剤散布後無人ヘリコプターを帰還させる場合も同様の効果が得られる。
【００４８】
また、上記近傍位置Ｐ１への無人ヘリコプターの移動が完了した時点では、既にモータ３４による回転部３３の回転動作は安定している。そこで、この状態で次に予め計画した飛行ルート（図１１の白太矢印）にしたがって遠隔操作しながら、無人ヘリコプターが散布対象領域１００に差し掛ると、散布メインスイッチ４２をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えて粒剤を散布する一方、散布対象領域１００から離れると、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換えて粒剤散布を中止する。このように散布切換スイッチ４３、５２をＦＵＬＬ状態に設定したままで適宜散布メインスイッチ４２のみをＯＮ状態に切り換えると、主遠隔操作装置４０から散布メインスイッチ「ＯＮ」、散布切換スイッチ「ＦＵＬＬ」の旨が送信される一方、補助遠隔操作装置５０から散布メインスイッチ「ＯＦＦ」、散布切換スイッチ「ＦＵＬＬ」の旨が送信される。そして、制御装置６０によって粒剤散布装置３０が制御されて散布幅ＷFで粒剤が散布対象領域１００に向けて散布される。
【００４９】
すなわち、制御装置６０では、主遠隔操作装置４０および補助遠隔操作装置５０からの電波を受信した受信機６１、６２から対応するＯＮ／ＯＦＦ指令信号およびＦＵＬＬ／ＨＡＬＦ指令信号が散布幅演算部６３３に出力される。そして、当該散布幅演算部６３３では、これらの出力および薬剤種判定部６３４からの出力に基づきモータ３４を高速回転させたままに維持するように制御する一方、受信機６１、６２から出力されるＯＮ／ＯＦＦ指令信号がシャッタ位置演算部６３５に与えられ、このシャッタ位置演算部６３５ではＯＮ／ＯＦＦ指令信号に基づきシャッタ３６１を全開する旨の制御信号をシャッタ駆動制御回路６９に出力する。これに応じて、シャッタ駆動制御回路６９はサーボモータ３６２を駆動してシャッタ３６１を全開し、薬剤タンク３２、３２から薬剤供給管３５に沿って送られてきた粒剤を開口３５２を介して高速回転している回転部３３に供給する。その結果、図４の破線で示すように回転部３３から吐出する粒剤は広い範囲に拡散飛散し、比較的広い散布幅ＷFが得られる。
【００５０】
上記のようにして散布幅ＷFでの粒剤散布を順次行っていき、適当な位置（ここでは一例として最終散布を行う直前位置ＰFとする）で、主遠隔操作装置４０の散布切換スイッチ４３を「ＦＵＬＬ」から「ＨＡＬＦ」に切り換え、さらに無人ヘリコプターが散布対象領域１００に差し掛ると、散布メインスイッチ４２をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えて粒剤を散布する。このように散布切換スイッチ４３を「ＨＡＬＦ」に切り換えることで、主遠隔操作装置４０から散布メインスイッチ「ＯＮ」、散布切換スイッチ「ＨＡＬＦ」の旨が送信される一方、補助遠隔操作装置５０から散布メインスイッチ「ＯＦＦ」、散布切換スイッチ「ＦＵＬＬ」の旨が送信される。そして、制御装置６０によって粒剤散布装置３０が制御されて散布幅ＷH（＜ＷF）で粒剤が散布対象領域１００に向けて散布される。
【００５１】
すなわち、制御装置６０では、主遠隔操作装置４０および補助遠隔操作装置５０からの電波を受信した受信機６１、６２から対応するＯＮ／ＯＦＦ指令信号およびＦＵＬＬ／ＨＡＬＦ指令信号が散布幅演算部６３３に出力される。そして、当該散布幅演算部６３３では、これらの出力および薬剤種判定部６３４からの薬剤種信号に基づきモータ３４を低速回転させる旨の制御信号をモータ駆動制御回路６７に出力する。この制御信号を受けたモータ駆動制御回路６７は低いＤＵＴＹ（例えば、５０％）でモータ３４をＰＷＭ制御して回転部３３を低速回転させる。その結果、図４の２点鎖線で示すように回転部３３から吐出する粒剤の飛散範囲は狭まられ、比較的狭い散布幅ＷHが得られる。
【００５２】
このように、この実施の形態によれば、粒剤散布装置３０による粒剤の散布幅を散布途中で随時変更することができるため、上記液剤散布の場合と同様に、散布対象領域１００の形状やサイズなどに応じて散布幅を変更することで、散布領域を大幅に重ね合わせることなく、しかも散布対象領域１００からはみ出ることなく、粒剤を散布対象領域１００に全面に均一に散布することができる。
【００５３】
なお、上記のようにして散布対象領域１００への粒剤散布が完了すると、主遠隔操作装置４０の散布メインスイッチ４２をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換えて粒剤散布を停止する。その後で、無人ヘリコプターを作業者の元に帰還させる。このとき、無人ヘリコプターのエンジンの回転数は徐々に落ちてきて、中回転数未満となった時点で、回転部３３の回転駆動は自動的に中止されており、無人ヘリコプターを地上に着陸させる際には既に回転部３３は停止している。したがって、無人ヘリコプターを発進させる時と同様に、作業者は回転部３３の回転制御動作を気にせずに作業を行うことができ、作業の効率化を図ることができるとともに、無人ヘリコプターの着陸位置を高い自由度で選択することができる。
【００５４】
▲３▼クリーン処理
この実施の形態にかかる薬剤散布システムでは、機体本体１０にクリーンスイッチ６６が設けられており、このクリーンスイッチ６６を操作することで無人ヘリコプターを地上に待機させた状態のままで薬剤散布装置２０，３０に残存する薬剤を排出することができる。
【００５５】
例えば、液剤散布装置２０を機体本体１０に装着した状態（図１参照）で、作業者が機体本体１０に取り付けられたクリーンスイッチ６６を操作すると、このクリーンスイッチ６６からクリーン処理を行う旨の信号が散布幅演算部６３３に出力される。すると、散布幅演算部６３３では、この出力信号と薬剤種判定部６３４からの薬剤種信号とに基づき液剤のクリーン処理に適したモータ制御条件を記憶部６４から読み出し、モータ駆動制御回路６７に与えてモータ２６３を駆動する。これによって、モータ２６３が回転してポンプ２６２が作動し、薬剤タンク２１や配管系２６１などに残存している液剤がノズル２５から吐出される。
【００５６】
また、粒剤散布装置３０が機体本体１０に装着された状態で、クリーンスイッチ６６を操作した場合には、次にようにして回転部３３に残存する粒剤が除去される。すなわち、クリーンスイッチ６６からクリーン処理を行う旨の信号が薬剤種判定部６３４からの薬剤種信号とともに散布幅演算部６３３に出力される。そして、この散布幅演算部６３３では、粒剤のクリーン処理に適したモータ制御条件を記憶部６４から読み出し、モータ駆動制御回路６７に与えてモータ３４を駆動する。これによって、モータ３４が回転して回転部３３が回転し、回転部３３に残存している粒剤が装置外部に拡散排出される。
【００５７】
このように、この実施の形態によれば、クリーンスイッチ６６を設け、このクリーンスイッチ６６を操作することで残存する薬剤を装置外部に排出することができる。特に、無人ヘリコプターを飛行させることなく、地上で、しかも任意の場所で薬剤を排出することができるため、手軽にクリーン処理を行うことができるという優れた効果を有している。
【００５８】
以上のように、この実施の形態にかかる薬剤散布システムによれば、次のような効果が得られる。
【００５９】
(1)  無人ヘリコプターを遠隔操作しながら適宜散布切換スイッチ４３を操作して散布幅を変更することができるように構成しているため、散布対象領域１００の形状やサイズなどに応じて散布幅を変更することで、散布領域を大幅に重ね合わせることなく、しかも散布対象領域１００からはみ出ることなく、薬剤（液剤および粒剤）を散布対象領域１００に全面に均一に散布することができる。
【００６０】
(2)  散布幅を変更したとしても常にノズルから吐出される薬剤の粒径をほぼ一定に維持することができ、良好な薬剤散布作業を行うことができる。
【００６１】
(3)  無人ヘリコプターのエンジン回転数に基づき回転部３３の回転開始・停止制御を行っているので、作業者はかかる回転開始・停止制御を気にせずに作業を行うことができ、作業の効率化を図ることができる。また、地上で回転部３３を回転させる必要がなくなるため、電力ロスを低減してエネルギー効率を高めることができるとともに、無人ヘリコプターの発進・帰還位置を高い自由度で選択することができる。
【００６２】
(4)  クリーンスイッチ６６を設け、このクリーンスイッチ６６を操作することで残存する薬剤を装置外部に排出することができるように構成しているため、無人ヘリコプターを飛行させることなく、地上で、しかも任意の場所で薬剤を排出することができるため、手軽でクリーン処理を行うことができる。
【００６３】
(5)  機体本体１０に対して液剤散布装置２０および粒剤散布装置３０を選択的に着脱可能となっており、しかも主遠隔操作装置４０、補助遠隔操作装置５０および制御装置６０を液剤散布処理および粒剤散布処理のいずれの場合にも共通使用することができるように構成されており、汎用性の高い薬剤散布システムを低コストで提供することができる。
【００６４】
(6)  上記具体的散布手順では、無人ヘリコプターを遠隔操作しながら適宜散布切換スイッチ４３を操作して散布幅を変更しているが、さらに散布調整スイッチ４４を操作して散布量を変更することも可能である。すなわち、散布調整スイッチ４４を目的散布量に設定すると、それに応じた信号が制御装置６０側に送信され、受信機６１で受信される。そして、受信機６１から出力される信号が散布幅演算部６３３およびシャッタ位置演算部６３５に与えられる。また、薬剤種判定部６３４によって薬剤が「液剤」であると判定されている場合には、散布幅演算部６３３は目的散布量に応じた制御信号をモータ駆動制御回路６７に出力し、その目的散布量に応じたＤＵＴＹでモータ２６３をＰＷＭ制御してポンプ２６２による液剤の圧送圧力を調整する。一方、薬剤種判定部６３４によって薬剤が「粒剤」であると判定されている場合には、シャッタ位置演算部６３５は目的散布量に応じたシャッタ位置を演算し、その演算結果をシャッタ駆動制御回路６９に与えてシャッタ３６１の開き具合を調整して回転部３３に供給される粒剤供給量を制御する。
【００６５】
なお、上記効果(3)は、上記粒剤散布装置３０を備えた薬剤散布システムの固有の効果ではなく、液剤の空中散布に先立って液剤散布準備を必要とする薬剤散布装置を備えた薬剤散布システムにおいても、得られる効果であり、本発明の適用対象は上記実施の形態で説明した薬剤散布システムに限定されるものではなく、薬剤の空中散布に先立って薬剤散布準備を必要とする薬剤散布装置を備えた薬剤散布システム全般に適用することができる。
【００６６】
また、上記実施の形態では、点火パルサーコイル１１によってエンジン回転数を検出し、これによって無人ヘリコプターの動作状況を検出しているが、かかる動作状況を検出する検出手段としては、点火パルサーコイル１１に限定されるものではなく任意であり、例えばメインロータ・ブレードの回転数を検出するようにしてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、検出手段により無人ヘリコプターの動作状況を検出し、その検出結果に基づき、無人ヘリコプターが地上を離れて空中にあると判断される動作状況では前記回転駆動手段により前記回転部を自動的に回転させ、地上では前記回転部を自動的に停止させるようにしているので、薬剤を拡散散布するための回転部の駆動および停止が自動的に行われて作業の効率を向上させることができる。また、無人ヘリコプターの動作状況に応じて上記のように回転部の駆動、停止を制御しているので、無人ヘリコプターを地上に停止させている段階で薬剤散布準備のため回転部を駆動するようにした場合と比べてエネルギー効率の面でも有利であり、さらに無人ヘリコプターの発進および帰還場所を任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる薬剤散布システムの一の実施の形態を示す図である。
【図２】液剤散布装置の側面図である。
【図３】液剤散布装置を上方より見た平面図である。
【図４】粒剤散布装置の無人ヘリコプターへの装着状態を示す図である。
【図５】粒剤散布装置の側面図である。
【図６】粒剤散布装置を上方より見た平面図である。
【図７】図４の粒剤散布装置における回転部の拡大平面図である。
【図８】図４の粒剤散布装置における回転部の拡大側面図である。
【図９】図１の薬剤散布システムの電気的構成を示す図である。
【図１０】液剤散布処理の具体的手順の一例を示す模式図である。
【図１１】粒剤散布処理の具体的手順の一例を示す模式図である。
【図１２】従来の薬剤散布手順を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  （無人ヘリコプターの）機体本体
１１  点火パルサーコイル
３０  粒剤散布装置
３３  回転部（インペラ）
３４  モータ（回転駆動手段）
４０  主遠隔操作装置
５０  補助遠隔操作装置
６０  制御装置
３３１  回転軸
【図１】
0003813303.tif 000002
【図２】
0003813303.tif 000003
【図３】
0003813303.tif 000004
【図４】
0003813303.tif 000005
【図５】
0003813303.tif 000006
【図６】
0003813303.tif 000007
【図７】
0003813303.tif 000008
【図８】
0003813303.tif 000009
【図９】
0003813303.tif 000010
【図１０】
0003813303.tif 000011
【図１１】
0003813303.tif 000012
【図１２】
0003813303.tif 000013