(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空中にて薬剤を散布する無線操縦ヘリコプターの薬剤散布装置において、散布エリア７６と非散布エリア７７との境界線７５に到達した際に、該境界線７５から発信される信号をセンサーで検知することにより、散布エリア７６から外れると自動的に散布を中断し、該散布エリア７６内に復帰すると自動的に散布を再開する自動散布制御装置５０を有し、
該センサーが、発光部７３と受光部７４を有する光電スイッチ装置５１を、無線操縦ヘリコプターの機体１の表面に付設し、該発光部７３からの光が散布エリア７６の境界線７５に敷設した反射板７８により反射され、その反射光が前記受光部７４に検知されると自動的に散布を中断又は再開するように構成した光電スイッチセンサーであることを特徴とする無線操縦ヘリコプターの薬剤散布装置。
【請求項２】
請求項１記載の無線操縦ヘリコプターの薬剤散布装置において、散布エリア７６の内外に反射特性の異なる反射板７８を配置したことを特徴とする無線操縦ヘリコプターの薬剤散布装置。
【請求項３】
空中にて薬剤を散布する無線操縦ヘリコプターの薬剤散布装置において、散布エリア７６と非散布エリア７７との境界線７５に到達した際に該境界線７５から発信される信号をセンサーで検知することにより、散布エリア７６から外れると自動的に散布を中断し、該散布エリア７６内に復帰すると自動的に散布を再開する自動散布制御装置５０を有し、
該センサーが、散布エリア７６の境界線７５に設けた複数の超音波送受信機８８の間を流れる超音波が、無線操縦ヘリコプターの通過に伴う下方空気流により減衰されると、自動的に散布を中断又は再開するように構成した超音波スイッチセンサーであることを特徴とする無線操縦ヘリコプターの薬剤散布装置。
【請求項４】
請求項３記載の無線操縦ヘリコプターの薬剤散布装置において、散布エリア７６の内外位置に超音波特性の異なる複数組の送受信部を配置したことを特徴とする無線操縦ヘリコプターの薬剤散布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線操縦ヘリコプターの薬剤散布装置の稼動を、薬剤を散布する対象となる範囲（以下「散布エリア」とする）内のみに限定する制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から無線操縦ヘリコプターを利用して、薬剤の空中散布を行えるようにした技術は公知となっており、この無線操縦ヘリコプターの操縦は、通常、操縦者が離れた所からヘリコプターの様子を目で確認しながら、送信機を操作して行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような操縦方法では、たとえ無線操縦ヘリコプターが散布エリアから外に逸脱しても、遠目のために確認できずにそのまま散布を続けることがあった。
このため、散布対象外のエリア（以下「非散布エリア」とする）内を飛行するため、薬剤や燃料を浪費することとなるのはもちろんであるが、該非散布エリアの農作物にとって有害な薬剤の場合には、甚大な被害を引き起こす場合もあった。
本発明は、前記の点に鑑み、所定のエリア内でのみ薬剤を散布可能な装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
請求項１においては、空中にて薬剤を散布する無線操縦ヘリコプターの薬剤散布装置において、散布エリア７６と非散布エリア７７との境界線７５に到達した際に該境界線７５から発信される信号をセンサーで検知することにより、散布エリア７６から外れると自動的に散布を中断し、該散布エリア７６内に復帰すると自動的に散布を再開する自動散布制御装置５０を有し、該センサーが、発光部７３と受光部７４を有する光電スイッチ装置５１を無線操縦ヘリコプターの機体１の表面に付設し、該発光部７３からの光が散布エリア７６の境界線７５に敷設した反射板７８により反射され、その反射光が前記受光部７４に検知されると自動的に散布を中断又は再開するように構成した光電スイッチセンサーである。
【０００６】
請求項２においては、散布エリア７６の内外に反射特性の異なる反射板７８を配置したものである。
【０００７】
請求項３においては、空中にて薬剤を散布する無線操縦ヘリコプターの薬剤散布装置において、散布エリア７６と非散布エリア７７との境界線７５に到達した際に該境界線７５から発信される信号をセンサーで検知することにより、散布エリア７６から外れると自動的に散布を中断し、該散布エリア７６内に復帰すると自動的に散布を再開する自動散布制御装置５０を有し、該センサーが、散布エリア７６の境界線７５に設けた複数の超音波送受信機８８の間を流れる超音波が無線操縦ヘリコプターの通過に伴う下方空気流により減衰されると、自動的に散布を中断又は再開するように構成した超音波スイッチセンサーである。
【０００８】
請求項４においては、散布エリア７６の内外位置に超音波特性の異なる複数組の送受信部を配置したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係わる薬剤散布装置を搭載した無線操縦ヘリコプターの側面図、図２は同じく正面図、図３は本発明に係わる薬剤散布装置の散布量調節機構のブロック図、図４は衛星航法装置を用いた自動散布制御装置の制御機構のブロック図、図５は慣性航法装置を用いた自動散布制御装置の制御機構のブロック図、図６は光電スイッチ装置の側面図と底面図、図７は光電スイッチセンサーを用いた境界線認識状況の説明図、図８は光電スイッチセンサーを用いた自動散布制御装置の制御機構のブロック図、図９は超音波スイッチセンサーを用いた境界線認識状況の説明図、図１０は超音波スイッチセンサーを用いた自動散布制御装置の制御機構のブロック図である。
【００１０】
まず、本発明に係わる無線操縦ヘリコプターの薬剤散布装置を図１、図２により説明する。
無線操縦ヘリコプターの機体１の左右両側面にカバー１１・１１が装着されており、該機体１には薬液散布装置が装着され、該薬剤散布装置は、機体１下部から両側面に延設して着脱可能に搭載される薬液タンク２と、該薬液タンク２を支持するステー８と、機体下部において左右両方向に突出した支持アーム４と、この支持アーム４の左右両端部に懸架されたアトマイザー噴霧装置１６・１６と、該薬液タンク２からアトマイザー噴霧装置１６に接続する給液チューブ６等より構成される。
【００１１】
前記薬液タンク２は機体１の下部より正面視左右方向に、該機体１の側面に沿うように延設されており、左右端部より中央下方側に傾斜するように設け、薬液が中心部の底面に設けられた供給部３０に流入するように構成されている。該薬液タンク２は後述するポンプ３１を固設したステー８により機体１に固設されている。該ステー８の前部には正面視左右方向に支持アーム４・４の中央部が固設されており、該支持アーム４・４の両端にはアトマイザー噴霧装置１６・１６が下方に向け配設されている。
前記支持アーム４の機体中央部とアトマイザー噴霧装置１６の略中間部には回動部２７が設けられている。該アーム４は前記回動部２７において、図１に示す様に、後方に回動可能に構成されており、収納及び移動時に左右の幅を減少可能に構成されている。また、回動部２７の構成により、該アーム４を上方に回動し、収納及び移動時に左右の幅を減少させる事も可能である。
【００１２】
また、該機体１の内部には図示していないエンジンを搭載して、該エンジンに発電機を付設して、この発電機が発生する電力は図示していない整流回路を介して図示していないバッテリに充電される。一方、図３に示す送信器４３の無線操作により、機体１に搭載された機体制御用受信器を介して機体制御用のコントローラが作動し、該機体１内に配設されたエンジンやクラッチ等が制御される。
前記バッテリの電力もしくはエンジンに搭載された発電機の電力をモーターに給電して、前記ポンプ３１は駆動される。但し、該ポンプを（電磁）クラッチを介してエンジンからの動力によって駆動する構成も可能である。
【００１３】
前記機体１の中央部から左右方向には、機体制御用アンテナ１３が突出され、前記機体制御用受信機に接続されている。
更に該機体制御用アンテナ１３の前方には、薬液散布装置の受信用アンテナ１４が縣装され、該散布装置受信用アンテナ１４は後述する散布用受信機４２に接続されている。尚、この散布装置受信用アンテナ１４は、本発明に係わる散布エリアの識別情報を受信する役目も担っており、後述の散布エリア情報受信機５２に接続されている。
また、機体テール部にはＧＰＳアンテナ３９が配設されており、該ＧＰＳアンテナ３９は後述する衛星航法装置（以下「ＧＰＳ」とする）４０に接続されている。
後述する光電スイッチを用いて散布エリアを判別する場合には、機体１の前方下面に、後述する光電スイッチ装置５１が垂設され、該光電スイッチ装置５１から下方に放出されるレーザー光の反射光により境界線前後のエリアの識別ができる構成となっている。
【００１４】
次に、このような薬剤散布装置により薬液の散布量を調節する機構を図３により説明する。
前述の薬液タンク２に充填された薬液は、ポンプ３１・３１に送られる。該ポンプ３１・３１はモーター４６・４６によって駆動されて薬液をアトマイザー噴霧装置１６に供給する。該アトマイザー噴霧装置１６は、モータ２５によって駆動され、（なお、エンジンによりフレキシブルワイヤーを介して駆動する構成も可能である。）空中において薬液を散布する。
また、機体１内には、機体制御用の受信機とは別に、薬液散布機装置用の受信機４２及びコントローラ４１が設けられており、該コントローラ４１には前記受信機４２及びアトマイザー噴霧装置駆動用のモータ２５、アトマイザー噴霧装置１６の角度を変更するためのモーターからなる駆動装置４５及びポンプ３１駆動用のモーター４６に接続されており、送信機４３の無線操作により、アトマイザー噴霧装置１６の角度を変更可能に構成している。
さらに、機体１には位置センサーとしてＧＰＳ４０が装着されており、該ＧＰＳ４０から飛行時の機体１の飛行速度を認知可能に構成されている。即ち、該ＧＰＳ４０は、機体１の内部に設けられたコントローラ４１に接続され現在位置をメモリに記憶し、時間と飛行距離から飛行速度Ｖを演算している。
つまり、コントローラ４１に記憶された薬液ー飛行速度関係マップにより、飛行速度Ｖに対する薬液の散布量Ｍが演算されて決定され、前記コントローラ４１に接続した前記制御機構（モータ２５、モータ４５、ポンプ３１・３１）により、機体の飛行速度に対応した薬液の散布量が調整されるのである。
【００１５】
本発明に係わる、散布エリアを自動的に識別して薬剤散布を中断・再開する自動散布制御装置５０は、境界線の前後のエリアを識別して、前記アトマイザー噴霧装置１６の噴霧動作の中断・再開の指令を発する散布エリア識別制御部５０ａと、該散布エリア識別制御部５０ａでの判断基準となる散布予定エリアに関する情報を入力して処理する散布エリア情報制御部５０ｂとから構成される。
散布エリア識別制御部５０ａは前記コントローラ４１に接続され、散布エリア情報制御部５０ｂは前記送信機４３に接続されており、該送信機４３を操作することにより、散布に必要なエリアに関する情報が散布エリア識別制御部５０ａに伝達され、境界線前後で噴霧動作の中断・再開が実施される構成となっている。
【００１６】
以上のような全体構成から成る無線操縦ヘリコプターの薬剤散布自動制御装置において、本発明の要部である自動散布制御装置５０について詳述する。
自動散布制御装置５０には、飛行中の機体の絶対座標を常に把握しておき、散布エリアの境界線に対応する座標で噴霧の中断・再開を行えるようにした、特別な地上設備が不要な機体位置確認タイプと、境界線上通過時に該境界線に設けられた目印から発信された信号を受信して噴霧の中断・再開を行うようにした、地上設備は必要であるが境界線の識別精度の高い信号受信タイプとに大別される。
前者の機体位置確認タイプには、前記ＧＰＳや慣性航法装置（以下「ＩＮＳ」とする）を活用したものがある。又、後者の信号受信タイプには、検出スイッチの中で最も検知距離の長い、いわゆる光電スイッチを利用したもの（以下「光電スイッチセンサー」とする）や、ヘリコプターからの下向きの空気流による風圧による超音波の減衰を利用したもの（以下「超音波スイッチセンサー」とする）がある。
【００１７】
これらの中からＧＰＳを活用した場合について、図４により説明する。
前記散布エリア情報処理部５０ｂは、入力装置５３、情報処理装置５４、出力装置５５から構成される。キーボードやペン、あるいは境界線データを既に記憶させたメモリーカード等の入力装置５３により、散布予定エリアとその周囲のエリアとの境界線の位置座標等のデータが入力されると、該データは、データ処理装置５４により、ＧＰＳからの機体位置データと比較可能なデータ形式に変換され、出力装置５５を介して前記送信機４３に伝達される。
【００１８】
送信機４３から発信された散布予定エリア関連データは、前記散布装置受信用アンテナ１４で受信された後、前記散布エリア識別制御部５０ａに伝達される。  該データは、前記散布装置受信用アンテナ１４に接続された散布エリア情報受信機５２を介して、メモリーカード等のファイル装置５６に記憶され、一方、前記ＧＰＳ４０からは機体の位置データが刻々と受信され、両データは、中央処理装置やメインメモリからなる散布エリア識別指示装置５７に伝達される。該散布エリア識別指示装置５７においては、両データを比較して、現在の機体が散布エリアの内か外かを判断し、噴霧の要否を前記コントローラ４１に指示する構成となっている。
【００１９】
次に、ＩＮＳを活用した場合について、図５により説明する。
ＩＮＳでの散布エリア情報処理部５０ｂも、ＧＰＳと同様に、入力装置５８、情報処理装置５９、出力装置６０から構成され、キーボード等の入力装置５８により散布予定エリア関連のデータが入力され、該データは、データ処理装置５９でＩＮＳからの機体位置データと比較可能なデータ形式に変換され、出力装置６０を介して前記送信機４３に伝達されるのである。
【００２０】
送信機４３から発信された散布予定エリア関連データは、前記散布装置受信用アンテナ１４で受信された後、前記散布エリア識別制御部５０ａに伝達される。該データは、ＧＰＳの場合と同様に、前記散布装置受信用アンテナ１４に接続された散布エリア情報受信機６１を介して、メモリーカード等のファイル装置６２に記憶される。
一方、ＩＮＳでは、加速度の検出および速度、位置、移動距離などの算出をするジャイロ基準装置６３、航法データなど必要な情報をコンピューターに記憶させるためのモード選択器、必要な情報を取り出すための指示装置６５から構成される。該指示装置６５から選択された機体の位置データは、前記ファイル装置６２中の散布予定エリア関連データと共に、散布エリア識別指示装置６６に伝達される。該散布エリア識別指示装置６６では両データが比較され、現在の機体位置を判断し、噴霧の要否を前記コントローラ４１に指示するのである。
【００２１】
次に、光電スイッチセンサーを用いた場合について、図６乃至図８により説明する。
前記光電スイッチ装置５１は、図６に示すように、機体１の下面に固定された基部６７と該基部６７下に垂下された光電スイッチケース７２から成り、該基部６７の下面略中央部に形成したボール受け６９と、該光電スイッチケース７２の上面中央に立設された係止部材７０の頭部のボール６８とが可動自在に嵌合されており、機体が少し傾いた程度では、光電スイッチケース７２は傾かずに水平に維持される構成となっている。
また、該光電スイッチケース７２下面の略中央部には、下方に向かってレーザー光等を放射可能な発光部７３が固設され、該発光部７３の周囲にはトランジスタ、ホトダイオード等の光電素子からなる受光部７４が設けられている。
すなわち、図７に示すように、発光部７３から常にレーザー光７９ａを散布エリア７６にほぼ垂直に放射しておくと、散布中に境界線７５上を通過する際には、敷設されている反射板７８で該レーザー放射光７９ａが反射され、この反射されたレーザー反射光７９ｂが前記受光部７４に入射して電気信号に変換され、信号線１１を介して機体内にある前記散布エリア識別制御部５０ａに伝達される構成となっている。
【００２２】
一方、キーボードやペン、あるいは境界線データを既に記憶させたメモリーカード等の入力装置８５により、散布予定エリア及びその周囲のエリアとの境界線の各反射板７８における反射光の波長・波形・振幅等の光特性に関するデータが入力されると、該データは、データ処理装置８６により、光電スイッチ装置５１からの反射光データと比較可能なデータ形式に変換され、出力装置８７を介して前記送信機４３に伝達される。
このようにして、散布予定エリア関連データが送信機４３から散布エリア情報受信機８０を介してファイル装置８１に入力・記憶されると、前記光電スイッチ装置５１から伝達されたレーザー反射光７９ｂに関するデータと、散布エリア識別指示装置８４内で比較検討され、現在の機体が散布エリアの内か外かを判断して、噴霧の要否を前記コントローラ４１に指示するのである。
尚、本実施例ではレーザー光を用いたが、直進性と反射性を有する伝達媒体、例えばマイクロ波などの電磁波でも良く、特に限定はされない。
【００２３】
また、機体が散布エリアか否かの識別を一層確実なものとするには、反射特性の異なる反射板を境界線に沿って複数配置するとよい。例えば、レーザー反射光が長波長側にずれる反射板７８ａを散布エリア７６側に、短波長側にずれる７８ｂを非散布エリア７７側に配置した場合、前記光電スイッチ装置５１で受光したレーザー光が、長波長から短波長に変化した場合は散布エリア７６からはずれて非散布エリア７７に侵入したと判断して散布が中断され、逆の場合には、散布が再開されるのである。
【００２４】
超音波スイッチセンサーを用いた場合について、図９、図１０により説明する。
境界線７５上には複数の超音波送受信機８８・８８・・を散布エリア７６を囲むようにして配置し、該超音波送受信機８８・８８・・の発信部８９と受信部９０とは対向させておき、散布エリア７６を一種の超音波壁で取り巻くように構成する。該超音波壁上を無線操縦ヘリコプターが通過すると、その風圧で超音波の減衰が生じ、その減衰を超音波送受信機８８内の図示せぬ検出器がとらえて電波信号として無線操縦ヘリコプター発信するのである。発信された該超音波減衰信号は前記散布装置受信用アンテナ１４で受信された後、超音波情報受信装置９１を介して散布エリア識別指示装置９２に入力される。
【００２５】
一方、入力装置９３により、散布予定エリア及びその周囲のエリアの境界線上の超音波送受信機の配置位置データ、超音波減衰関連データ等が入力されると、該データは、データ処理装置９４により超音波送受信機８８からの超音波減衰データと比較可能なデータ形式に変換され、出力装置９５を介して前記送信機４３に伝達される。
これらのデータは、送信機４３から散布エリア情報受信機９６を介してファイル装置９７に記憶された後、前記超音波送受信機８８からの超音波減衰データと、散布エリア識別指示装置９２内で比較検討され、散布の要否が判断されるのである。この結果は、コントローラ４１に伝達され、噴霧の中断・開始が行われる。
【００２６】
また、機体が散布エリアか否かの識別を一層確実なものとするには、前記光電スイッチの場合と同様に、減衰特性の異なる超音波を発する超音波送受信機８８を境界線に沿って複数列配置するとよい。
例えば、減衰率の大きな超音波を発する超音波送受信機８８ａを散布エリア７６側に、減衰率の小さな超音波を発する超音波送受信機８８ａを散布エリア７７側に配置した場合、減衰率が減少した場合は散布エリア７６からはずれて非散布エリア７７に出たと判断して散布が中断され、逆の場合には、散布が再開されるのである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
請求項１の如く、空中にて薬剤を散布する無線操縦ヘリコプターの薬剤散布装置に、散布エリアと非散布エリアとの境界線に到達した際に該境界線から発信される信号をセンサーで検知することにより、散布エリアから外れると自動的に散布を中断し、該散布エリア内に復帰すると自動的に散布を再開する自動散布制御装置を設けたので、極めて高精度で境界線を認識できるようになり、散布エリア内に限定した散布作業がより確実なものとなった。
また、該センサーを、発光部と受光部を有する光電スイッチ装置を無線操縦ヘリコプターの機体表面に付設し、該発光部からの光が散布エリアの境界線に敷設した反射板により反射され、その反射光が前記受光部に検知されると自動的に散布を中断又は再開するように構成した光電スイッチセンサーとしたので、高度を飛行中においても、精度の高い境界線の認識が可能となった。
【００２８】
請求項２の如く、散布エリアの内外に反射特性の異なる反射板を配置したので、散布エリアか否かの光電スイッチセンサーによる識別が、より確実に行えるようになった。
【００２９】
請求項３の如く、無線操縦ヘリコプターの薬剤散布装置のセンサーを、散布エリアの境界線に設けた複数の超音波送受信機の間を流れる超音波が無線操縦ヘリコプターの通過に伴う下方空気流により減衰されると、自動的に散布を中断又は再開するように構成した超音波スイッチセンサーとしたので、機体外面に新たに信号発信装置等を付設する必要がなく、該設備による機体の空気抵抗が増加し燃費が悪化するといった不具合の回避が可能となった。
【００３０】
請求項４の如く、散布エリアの内外位置に超音波特性の異なる複数組の送受信部を配置したので、散布エリアか否かの超音波スイッチセンサーによる識別が、より確実に行えるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる薬剤散布装置を搭載した無線操縦ヘリコプターの側面図である。
【図２】  同じく正面図である。
【図３】  本発明に係わる薬剤散布装置の散布量調節機構のブロック図である。
【図４】  衛星航法装置を用いた自動散布制御装置の制御機構のブロック図である。
【図５】  慣性航法装置を用いた自動散布制御装置の制御機構のブロック図である。
【図６】  光電スイッチ装置の側面図と底面図である。
【図７】  光電スイッチセンサーを用いた境界線認識状況の説明図である。
【図８】  光電スイッチセンサーを用いた自動散布制御装置の制御機構のブロック図である。
【図９】  超音波スイッチセンサーを用いた境界線認識状況の説明図である。
【図１０】  超音波スイッチセンサーを用いた自動散布制御装置の制御機構のブロック図である。
【符号の説明】
１  機体
４０  衛星航法装置
５０  自動散布制御装置
５１  光電スイッチ装置
６３  ジャイロ基準装置
７３  発光部
７４  受光部
７５  境界線
７６  散布エリア
７７  非散布エリア
７８  反射板
８８  超音波送受信機
【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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