JP2017036011A - マルチロータ型ヘリコプター及びこれを使用した薬剤の空中散布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構造がシンプルなマルチコプターを使用して、農薬などの薬剤を所定の散布領域内にムラなく一様に、且つ効率的に散布することができるようにする。【解決手段】薬剤貯留タンク７とノズルを機体３に装備してマルチコプター１を構成する。ノズル８は、マルチコプター１のローター４の直下に配置し、ローター４の回転により生ずる吹き下ろしの気流の中にノズルから薬剤を噴出させて薬剤を散布する。【選択図】図１

Description

本発明は、三つ以上のローターを有するマルチロータ型ヘリコプター（以下、「マルチコプター」という。）を使用して農薬などの薬剤を空中散布する方法と、この方法の実施に用いるマルチコプターの構造に関する。

電動型のマルチコプターは、シングルロータ型のヘリコプターと比較して機構が簡単でローターを駆動するモータの回転数制御のみで飛行が可能であることから製作が容易であり、例えば空撮や、人が立ち入ることのできない海辺や火口の調査、災害時の上空からの情報収集などの主として上空から地上の情報を収集する利用分野に、シングルロータ型のヘリコプターに代えて、カメラを搭載したマルチコプターが広く利用されてきている（例えば特許文献１，２参照）。

特開２０１４−２２７０１６号公報 特開２０１４−２４０２４２号公報

上空から情報を収集する利用分野以外のマルチコプターの用途として、農薬を散布する無人ヘリコプターとしての利用が検討されている。
この場合の農薬散布用の無人ヘリコプターは、通常、図５に示されるように、複数のローター１０２を備えたマルチヘリコプター１００の機体１０１の中央下部或いは中央上部に、薬剤が貯留されたタンク１０３を取り付けるとともに、シングルロータ式のヘリコプターを農薬の散布に用いるときと同様に（図６参照）、機体１０１の下方でアーム１０４を左右に張り出して固定し、このアーム１０４の下側にタンク１０３に貯留された薬剤を噴出するノズル１０５を複数個取り付けて、各ノズル１０５から噴出される薬剤がアーム１０４の両端部間の幅で帯状に散布されるように構成される。かかる構成のマルチヘリコプター１００を用いて農薬の散布が試験的に行なわれている。

ヘリコプターの機体の左右にノズル付きのアームを張り出して農薬を散布する場合、図６に示されるように、シングルロータ式のヘリコプターではローター径Ｄが大きいため、ローター１０２の回転による吹き下ろしの気流がアーム１０４の略全体に亘ってムラなく当たり、ノズル１０５から噴出される薬剤を一様に下向きに散布することが可能である。

しかし、前記図５に示されたマルチヘリコプター１００の構成では、アーム１０４の端部側に取り付けられたノズル１０５にはローター１０２の吹き下ろしの気流が十分に当たらず、同図中に破線で示されるように、ノズル１０５から噴出された薬剤は周辺に飛散したり地表に当たって吹き上がった気流や風に乗ってローター１０２に吸い込まれたりするなどして、薬剤を均一に散布することは困難である。
マルチヘリコプター１００の同一円周上に配置されるローター１０２の下側にノズル１０５を配置すれば薬剤を均等に散布することが可能であるが、それでは薬剤が散布される幅が狭くなり、広い農地に農薬を散布するのには著しく時間がかかってしまう。

本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑み、構造がシンプルなマルチコプターを使用して、農薬などの薬剤を所定の散布領域内にムラなく一様に、且つ効率的に散布することができるようにすることを課題とする。

前記課題を解決するため本発明は、薬剤貯留タンクが装備されたマルチコプターで薬剤を空中散布する方法であって、
前記タンクに貯留された薬剤を噴出するノズルがローターの直下、つまり、ローターの回転により生ずる吹き下ろしの気流の中に位置するように配置され、前記吹き下ろしの気流の中にノズルから薬剤を噴出させて薬剤を散布することを特徴とする。

前記方法を実施するためのマルチコプターは、薬剤貯留タンクと貯留された薬剤を噴出するノズルを備え、一つ以上のローターの直下に前記ノズルを配置して構成することができる。
すなわち、マルチコプターは、平面視における機体の中心を通って機体の左右に延びた仮想線上に沿って、機体の正面から見て左右それぞれに同数の複数のローターが並設され、少なくとも当該機体の左右に並設された各ローターの直下であり、各々のローターの回転により生ずる吹き下ろしの気流の中にノズルが各々配置された構成とすることができる。

本発明によれば、マルチコプターのローターの直下に薬剤を噴出するノズルを配置することで、ローターが回転することで生ずる吹き下ろしの気流の中にノズルから噴出された薬剤が混ざって、ローターの真下に向けて薬剤を一様に散布することができる。ノズルをローターの直下に配置することで、噴出される薬剤の殆どが吹き下ろしの気流に混じって下向きに散布され、ローターの周辺に向けて飛散する薬剤の量が少なくなり、下方に向けて散布される薬剤の散布密度を一定に維持することができる。
機体の左右に複数のローターを配置し、各ローターの直下に薬剤を噴出するノズルを配置することで、マルチコプターで薬剤を散布することができる幅が広がり、広い農地に農薬を散布する場合であっても一様な散布密度で効率的に薬剤を散布することが可能となる。

本発明のマルチコプターの一実施形態の平面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。 本発明のマルチコプターの他の実施形態の平面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。 本発明のマルチコプターのさらに他の実施形態の平面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。 本発明のマルチコプター用いて薬剤を散布する形態の一例を示した図である。 従来の農薬散布用に構成されたマルチコプターの平面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。 従来の農薬散布用に構成されたシングルロータ式ヘリコプターの平面である。

本発明の好適な実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態のマルチコプターを示しており、このマルチコプター１は、平面視十字形に形成されたフレーム２の四箇所の端部に、回転軸にローター４を固着した電動モータ５を各々取り付け、フレーム２の中央部に各モータ５を制御する制御部６を設置して機体３を構成し、この機体３の下側に農薬である薬剤を貯留するタンク７とノズル８を設置して、上空を飛行しながらタンク６に貯留した薬剤を散布することができるように構成してある。

詳しくは、マルチコプター１の四つのローター４は、フレーム２の各端部に取り付けられたモータ５の回転軸に軸支されて同一円周上に配置されており、図示されないプロポからの操縦信号を制御部６で受信し、操縦信号に基づいて制御部６が各モータ５を駆動し、機体３の正面側と背面側に配置された前側ローター４ａと後側ローター４ｂ及び左右両側に配置された左側ローター４ｃと右側ローター４ｄの各ローター４の回転数を制御することで、機体３を上昇及び下降させるとともに前後及び左右方向へ飛行させることができるように構成してある。モータ５を駆動するバッテリーは制御部６に一体に設けてある。

マルチコプター１の下部に装備された薬剤を貯留するタンク７は、その内部に液状、粉状又は粒状の薬剤を適宜な容量で貯留する薬剤貯留領域を有するとともに、貯留した薬剤をノズル８へと送出する薬剤送出機構とプロポからの制御信号を受信して薬剤送出機構の動作を制御する制御部を備えて形成されており、機体３の中央下側に一体に取り付けてある。
ノズル８は、タンク７の側方から左右両側へ張り出したフレーム９の下側であって、前記マルチコプター１の左側ローター４ｃと右側ローター４ｄの直下に配置され、前記タンク７から送出された薬剤を下方へ噴出するように取り付けてある。

図２は本発明の他の実施形態のマルチコプターを示しており、このマルチコプター１は、前記図１に示された形態に対応する左右のローター４ｃ，４ｄの外側にそれぞれローター４ｅ，４ｆを配置し、これら四つのローター４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆの直下に薬剤を散布するノズル８を各々配置して、薬剤が幅広な面状に散布されるように構成したものである。

詳しくは、図２に示されるように、本形態のマルチコプター１のフレーム２は、平面視における機体３の中心Ｏを通って機体３の左右に延びた仮想線Ｌ上に沿って左右に長い十字形に形成されており、左右のローター４ｃ，４ｄの外側のフレーム２上にそれぞれローター４ｅ，４ｆが軸着されたモータ５，５を取り付けて、機体３の正面から見て左側にローター４ｃ、４ｅ、右側にローター４ｄ，４ｆが並設された構成とし、これら各ローター４の直下にノズル８を各々配置して、薬剤を散布することができるように構成してある。
なお、機体３の正面側と背面側に配置された前側ローター４ａと後側ローター４ｂ及び左右両側に配置されたローター４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆの各ローター４の回転数を各ローター４毎に制御可能であることは前記形態と同じある。

図３は本発明のさらに他の実施形態のマルチコプターを示しており、このマルチコプター１は、それぞれ二つの前側ローター４１ａ，４ａ２と後側ローター４ｂ１，４ｂ２を同一円周上に配置するとともに、前記形態と同様に、平面視における機体３の中心Ｏを通って機体３の左右に延びた仮想線Ｌ上に沿って左右に延びたフレーム２上に等間隔を空けて四つのモータ５を取り付け、各モータに左右のローター４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆを軸着するとともに、フレーム２の中央下側に配置されたタンク７の側方から左右両側に張り出したフレーム９の下側であって前記左右のローター４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆの直下にノズル８を各々配置し、左右のローター４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆの回転により生ずる吹き下ろしの気流の中に各ノズル８から噴出される薬剤を混ぜて散布することができるように構成してある。
本形態においても機体３の正面側と背面側に配置された前側ローター４ａ１．４ａ２と後側ローター４ｂ１，４ｂ２及び左右両側に配置されたローター４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆの各ローター４の回転数を各ローター４毎に制御可能に設けてある。

本発明によれば、マルチコプター１のローター４の直下に薬剤を噴出するノズル８を配置することで、ローター４の回転により生ずる吹き下ろしの気流の中にノズル８から噴出された薬剤が混ざって、ローター４の真下に向けて薬剤を一様に散布することが可能である。
また、機体３の左右に複数のローター４を配置し、各ローター４の直下にノズル８を配置することで、マルチコプター１で薬剤を散布することができる幅が広がり、広い農地に対して効率的に農薬を散布することが可能となる。

すなわち、図２、図３に示された、機体２の左右に張り出したフレーム３に四つのモータ５を取り付け、それぞれにローター４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆを軸着するとともに各ローター４の直下にノズル８を配置した形態のマルチコプター１を用いて、図４に示される、平面視矩形の散布領域１０に薬剤を散布する場合、四つのローター４の配置がマルチコプター１の進行方向と直交する向きとなるように機体２を制御し、散布領域１０の一側の端部に沿ってマルチコプター１を飛行させつつ薬剤を散布し（図４中の矢符（１））、散布領域１０の他端まで薬剤を散布したならば、散布領域１０の中央にマルチコプター１を移動させ、手前側の端部までマルチコプター１を飛行させつつ薬剤を散布することで（矢符（２））、散布領域１０内の広い面積内に薬剤を散布することが可能である。
そして、散布領域１０の他側の端部に残った薬剤未散布の領域には、四つのローター４の配置がマルチコプター１の進行方向と同じ向きとなるように機体２を制御し、マルチコプター１の飛行の向きを変えて、薬剤未散布の領域に沿って飛行させつつ薬剤を散布することで（矢符（３））、散布領域１０に隣接する田畑や民家、道路といった薬剤散布が不要な領域に薬剤が誤って散布されることを防止しつつ、広い散布領域１０に対して短時間で効率的に薬剤を散布することができる。

また、マルチコプター１を飛行させて薬剤を散布するときに、ノズル８が直下に配置された各ローター４の回転数を上げることで、薬剤の農作物への付着性が向上し、散布品質を上げることが可能である。各ローター４を可変ピッチ構造とした場合は、ノズル８が直下に配置された各ローター４のピッチが高くなるように制御して薬剤を散布することで散布品質を向上させることが可能である。

なお、図示した形態は一例であり、本発明のマルチコプター１は、三つ以上のローターを装備するものであれば、ローターの配置を適宜に設定して他の適宜な形態で構成することが可能である。薬剤貯留タンク７は、機体３の中央下側に一体に取り付けたが、機体３の中央上側に設置されていてもよい。また、二つ以上の薬剤貯留タンク７を機体３に装備し、各タンクから各ノズルに薬剤が送出されるようにしてもよい。

１ マルチコプター、２ フレーム、３ 機体、４（４ａ〜４ｆ） ローター、５ モータ、６ 制御部、７ 薬剤貯留タンク、８ ノズル、９ フレーム、１０ 散布領域

本発明は、三つ以上のローターを有するマルチロータ型ヘリコプター（以下、「マルチヘリコプター」又は「マルチコプター」という。）を使用して農薬などの薬剤を空中散布する方法と、この方法の実施に用いるマルチコプターの構造に関する。

前記課題を解決するため本発明は、薬剤貯留タンクと貯留された薬剤を噴出するノズルを備えたマルチコプターであって、
機体の平面視における機体中心を通って機体の左右に延びた一本の仮想線上に、機体の正面から見て左右それぞれに同数の複数のローターが並設された構成を有するとともに、
少なくとも当該機体の左右に並設された各ローターの、各々のローターの回転により生ずる吹き下ろしの気流の中に前記ノズルが各々配置された構成を有することを特徴とする。

本発明は、前記構成のマルチコプターを用いて薬剤を空中散布する方法において、
機体の左右にそれぞれ並設された複数のローターの配置方向が当該マルチコプターの進行方向と直交する向きとなるように機体を制御して、薬剤の散布領域上を飛行させつつローターの回転により生ずる吹き下ろしの気流の中にノズルから薬剤を噴出させて薬剤を散布することを特徴とする。

すなわち、図２、図３に示された、機体３の左右に張り出したフレーム２に四つのモータ５を取り付け、それぞれにローター４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆを軸着するとともに各ローター４の直下にノズル８を配置した形態のマルチコプター１を用いて、図４に示される、平面視矩形の散布領域１０に薬剤を散布する場合、四つのローター４の配置方向がマルチコプター１の進行方向と直交する向きとなるように機体３を制御し、散布領域１０の一側の端部に沿ってマルチコプター１を飛行させつつ薬剤を散布し（図４中の矢符（１））、散布領域１０の他端まで薬剤を散布したならば、散布領域１０の中央にマルチコプター１を移動させ、手前側の端部までマルチコプター１を飛行させつつ薬剤を散布することで（矢符（２））、散布領域１０内の広い面積内に薬剤を散布することが可能である。
そして、散布領域１０の他側の端部に残った薬剤未散布の領域には、四つのローター４の配置がマルチコプター１の進行方向と同じ向きとなるように機体３を制御し、マルチコプター１の飛行の向きを変えて、薬剤未散布の領域に沿って飛行させつつ薬剤を散布することで（矢符（３））、散布領域１０に隣接する田畑や民家、道路といった薬剤散布が不要な領域に薬剤が誤って散布されることを防止しつつ、広い散布領域１０に対して短時間で効率的に薬剤を散布することができる。

Claims (2)

1. 薬剤貯留タンクが装備されたマルチロータ型ヘリコプターで薬剤を空中散布する方法であって、
   前記タンクに貯留された薬剤を噴出するノズルが前記ローターの回転により生ずる吹き下ろしの気流の中に位置するように設けられ、前記吹き下ろしの気流の中にノズルから薬剤を噴出させて薬剤を散布することを特徴とするマルチロータ型ヘリコプターを使用した薬剤の空中散布方法。
2. 薬剤貯留タンクと貯留された薬剤を噴出するノズルを備えたマルチロータ型ヘリコプターであって、その機体の平面視における機体中心を通って機体の左右に延びた仮想線上に沿って、機体の正面から見て左右それぞれに同数の複数のローターが並設され、少なくとも当該機体の左右に並設された各ローターの、各々のロータの回転により生ずる吹き下ろしの気流の中に前記ノズルが各々配置された構成を有することを特徴とするマルチロータ型ヘリコプター。
   

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