空中撒布装置的制作方法

本发明涉及一种主要是一边飞行、一边将肥料、药剂等撒布对象物撒布于田地的空中撒布装置。

背景技术：

以往，已知：利用从地面上进行远程操作的无人直升机等来撒布药剂等的空中撒布装置。例如专利文献1中公开有这种空中撒布装置。

专利文献1的空中撒布装置形成为如下结构，当如上所述那样进行空中撒布时，基于以下述方式设定的速度-撒布量特性来对撒布量进行计算而进行撒布，该方式为：在速度为零时具有规定的最小撒布量，随着速度从零增大，撒布量例如与速度成正比地增大。另外，在专利文献1中，形成为如下结构：以通常飞行时的标准速度为基准速度，将该基准速度下的撒布量作为基准撒布量，能够根据设置于发信机的撒布量调整量(volume)而在飞行前或者飞行中对基准撒布量进行调整，并根据基准撒布量而使得整个撒布量-速度特性上下偏移。

根据专利文献1的该结构，能够与使用者的操纵喜好或者倾向、习惯相应地实现针对撒布量的准确的速度联动控制。

专利文献

专利文献1：日本特开2007-30544号公报

技术实现要素：

但是，伴随着近年来的田地的大规模化等，1片田地中的作物的生长、产量的偏差的问题变得严重，从而利用与以往一致的管理方法就会受到局限。因此，能够想到与生长的偏差等对应地对撒布对象物的撒布量进行局部的变更。

关于这一点，在专利文献1的结构中，其认为：根据撒布量调整量而在飞行中对基准撒布量进行调整，由此能够使得撒布量在局部发生变化。然而，由于直升机等飞行体以较高的速度飞行，因此，地面上的操作人员根据生长等方面的局部的偏差而精细且准确地通过手动操作使得撒布量增大或减小则变得极其困难，在这一点上，还有改善的余地。

本发明是鉴于以上情形而完成的，其目的在于提供一种空中撒布装置，该空中撒布装置能够一边以高速移动、一边高效地进行撒布，并且能够与作物的生长等方面的偏差对应地使得撒布量在局部自动地发生变化。

本发明所欲解决的课题如上所述，接下来，对用于解决该课题的手段及其效果进行说明。

根据本发明的观点，提供以下结构的空中撒布装置。即，空中撒布装置一边飞行、一边将撒布对象物撒布于田地。该空中撒布装置具备撒布部、所需撒布量分布信息输入部、位置信息获取部、所需撒布量获取部以及撒布量控制部。所述撒布部能够对撒布对象物进行撒布，并且能够对每单位时间的撒布量进行变更。所述所需撒布量分布信息输入部能够将所需撒布量分布信息输入，其中，所述所需撒布量分布信息是针对作为撒布对象的田地被细分化之后的每个单位而确定应当撒布所述撒布对象物的量的信息。所述位置信息获取部获取空中撒布装置本身的位置。所述所需撒布量获取部基于所述所需撒布量分布信息来获取：由所述位置信息获取部获取到的空中撒布装置本身的位置处的撒布对象物的所需撒布量。所述撒布量控制部基于所述所需撒布量来对所述撒布部的每单位时间的撒布量进行控制。

由此，一边在田地的上空以高速飞行，一边基于预先输入的所需撒布量分布信息而与作物的生长等的偏差对应地使得撒布量在局部正确地变化，从而能够对撒布对象物进行撒布。因此，能够容易且准确地进行对田地的局部的管理。

对于所述空中撒布装置而言，优选形成为以下结构。即，该空中撒布装置具备：获取空中撒布装置本身的飞行速度的速度信息获取部。所述撒布量控制部进行如下控制：若利用所述速度信息获取部而获得的飞行速度增大，则使得所述撒布部的每单位时间的撒布量增大，若所述飞行速度减小，则使得所述撒布部的每单位时间的撒布量减小。

由此，由于能够抑制飞行速度的变动的影响，因此，能够正确地实现由所需撒布量分布信息所确定的所需撒布量。

在所述空中撒布装置中，优选为，所述撒布量控制部对所述撒布部的每单位时间的撒布量进行控制，以使得该撒布量实质上与所述所需撒布量、以及利用所述速度信息获取部而获得的飞行速度均成正比。

由此，能够通过简单的控制而更加准确地实现由所需撒布量分布信息所确定的所需撒布量。

附图说明

图1是表示为了制作施肥量图表而由多旋翼直升机(muticopter)从上空对田地进行拍摄的情形的侧视图。

图2是对施肥量图表进行说明的图。

图3是表示本发明的一个实施方式所涉及的直升机在田地的上空飞行且撒布肥料的情形的侧视图。

图4是表示直升机的电气构成的框图。

图5是表示施肥量图表中的肥料的所需撒布量与撒布肥料时的田地上空的直升机的飞行路径相对应的俯视图。

具体实施方式

接下来，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。首先，对本实施方式的空中撒布装置控制撒布量所需的施肥量图表(所需撒布量分布信息)进行说明。

本实施方式的空中撒布装置(后述的直升机30)用于如下施肥系统，该施肥系统是：基于通过对整片田地中的作物(在本实施方式中为水稻)的生长进行评价而制作出来的施肥量图表，来进行施肥。

如图1所示，利用搭载有多光谱照相机20的多旋翼直升机(飞行体)10，一边使多旋翼直升机10在作为对象的田地1飞行，一边利用多光谱照相机20对田地1进行拍摄，并据此而获得归一化差值植被指数(normalizeddifferencevegetationindex、ndvi)的分布数据，由此能够制作上述的施肥量图表。

多旋翼直升机10构成为搭载有多个(例如6个)螺旋桨(旋翼)11的无人多旋翼直升机，能够以无线方式对其进行远程操纵。另外，多旋翼直升机10具备用于对螺旋桨11进行驱动的驱动源(例如电动马达)，由此能够使机体飞行。此外，多旋翼直升机10构成为：不仅能够通过操作人员的手动操作(远程操纵)而飞行，而且还能够自动地飞行。

多光谱照相机20构成为能够同时拍摄例如2个光带(band)(可视红光以及近红外光)的图像的数码照相机。该多光谱照相机20以使透镜朝向下方的状态安装于多旋翼直升机10的下部，并能够从上空对田地1进行拍摄而获得图像。

在多旋翼直升机10具备未图示的gps等测位装置，在利用多光谱照相机20对田地1进行拍摄的情况下，能够测量并存储该拍摄时的机体的位置。由此，后述的图像的合成、施肥量图表的制作变得容易。

关于上述的ndvi是公知的，以下简单地进行说明。一般情况下，已知植物的绿叶具有如下特性：吸收可视红光区域的波长的光，并强烈地反射近红外光区域的波长的光。ndvi是利用了该特性的指数，通过ndvi＝(ir-r)/(ir+r)的算式而对表示植物的有无、数量以及活性度的指标亦即ndvi进行计算。其中，r为可视红光的观测值，ir为近红外光的观测值。对于ndvi的值，取-1～1的值而进行归一化，对于该值，例如使黑色～白色这样的颜色与之建立关联，由此能够生成ndvi图像。

操作人员使多旋翼直升机10在作为对象的田地1的上空飞行，并利用多光谱照相机20从上空对该田地1进行拍摄。通过拍摄而获得的多个光带的图像分别保存于：装配在多光谱照相机20的可移动式外部存储器。将保存于该外部存储器的图像读入至用于图像处理的适当的计算机，并利用上述计算式适当地进行处理，由此能够生成ndvi图像。

此外，在田地1的规模较大的情况下，还能够想到：整片田地1未进入多光谱照相机20的可拍摄范围的情况。在该情况下，在多旋翼直升机10的1次飞行的过程中，只要在互不相同的场所进行多次拍摄、且在事后对图像进行合成即可。

可是，以上述方式获得的ndvi图像能够表示出：该田地1内的作物2在局部的生长的优劣状况。因此，能够想到：为了消除该生长的偏差，根据产量及品质的稳定的提高、以及施肥的高效化的观点，最好是在生长良好的场所相对地减少施肥量，且在生长不良的场所相对地增多施肥量地根据场所的不同来改变施肥量。基于该想法而制作了上述的施肥量图表。

以下，对施肥量图表进行详细说明。如图2所示，在该施肥量图表5中，以适当大小的划分单位(网格)，对作为对象的田地1的田地地面进行分割，并针对该分割后的每个划分单位来确定肥料的应当撒布的量。在本实施方式中，以10米×7.5米的矩形的网格，对田地1进行分割。另外，虽然图2中示出了田地1的形状为矩形的情况，但田地1的形状也可以是矩形以外的形状(例如梯形)。

如图2所示，每个网格中的撒布量根据ndvi的值的变化而各不相同。此外，在本实施方式中，如图2所示，将施肥量图表5中确定的撒布量设为每单位面积的撒布量，但也可以针对各网格来确定应当撒布的肥料的总量。

能够基于上述的ndvi图像而自动地生成该施肥量图表5，还能够由操作人员一边参考在显示器所显示的ndvi图像，一边通过手动作业而制作该施肥量图表5。制成的施肥量图表5的数据保存于可移动式外部存储器等适当的存储介质。

接下来，参照图3，对一边基于上述施肥量图表5而改变施肥量、一边撒布肥料的直升机(空中撒布装置)30进行说明。图3是表示出本发明的一个实施方式所涉及的直升机30在田地的上空飞行并撒布肥料的情形的侧视图。

该直升机30具备能够借助螺旋桨32而飞行的机体31。能够利用由地面上的操作人员操作的发信机60通过无线方式而对该机体31的飞行进行控制。

在直升机30的机体31设置有用于撒布粒状的肥料(颗粒剂、撒布对象物)的撒布部33。撒布部33具备贮存箱34、引导路35以及叶轮36。

贮存箱34构成为：能够供规定量的肥料贮存的中空状的容器。在容器的底部形成有开口，通过该开口而能够向引导路35供给肥料。

引导路35构成为：从贮存箱34的下部朝下方延伸的筒状部件。引导路35能够使贮存箱34的内部的肥料借助自重而向下方供给。

叶轮36配置于在引导路35的下端形成的开口的附近。叶轮36通过旋转而能够以扩散至广阔的范围的方式对从引导路35供给的肥料进行撒布。

接下来，参照图4及图5，说明用于控制撒布部33对肥料的撒布的结构。图4是示出直升机30的电气结构的框图。图5是表示施肥量图表5中的肥料的所需撒布量与撒布肥料时的田地上空的直升机30的飞行路径相对应的俯视图。

如图4所示，直升机30的机体31具备电池41、dc-dc转换器42、43、收信机37以及撒布量调整单元50。另外，撒布部33具备计量马达38、开闭马达39以及叶轮驱动马达40。

电池41构成为：针对机体31的各部分的电力供给源。dc-dc转换器42将电池41的直流电压转换为不同的直流电压，并能够对收信机37、计量马达38、开闭马达39以及叶轮驱动马达40供给该直流电压。另外，dc-dc转换器43将电池41的直流电压转换为不同的直流电压，并能够对撒布量调整单元50供给该直流电压。

收信机37基于来自所述发信机60的操纵指令而对机体31的各部分进行控制。由此，能够实现与机体31的飞行以及肥料的撒布相关的控制。

撒布量调整单元50根据机体31的位置等而进行如下控制：基于施肥量图表5而自动地调整撒布部33中的肥料的撒布量。此外，后文中对撒布量调整单元50进行详细叙述。

计量马达38能够借助省略图示的驱动机构而对计量闸门部件48进行驱动，其中，该计量闸门部件48用于对与贮存箱34连接的引导路35的中途部进行开闭。计量马达38以无等级差(或者分为足够多的等级)的方式对计量闸门部件48的开度进行变更，由此能够将引导路35中的肥料的流量限制为所需的量，从而能够调整对叶轮36供给的肥料的量(换言之，为每单位时间的肥料的撒布量)。基于从撒布量调整单元50输入的开度信号，来控制计量马达38对计量闸门部件48的开度变更。

开闭马达39能够借助省略图示的驱动机构而对开闭闸门部件49进行驱动，其中，该开闭闸门部件49用于对引导路35的中途部进行开闭。开闭马达39通过在完全打开和完全关闭的状态之间对开闭闸门部件49的开度进行切换，从而能够对肥料向下游侧的供给的有无进行切换。

发信机60具备未图示的主撒布开关，操作人员对该开关进行操作，由此接收到来自发信机60的无线信号的收信机37借助开闭马达39而对闭闸门部件49的开闭进行控制。由此，能够根据操作人员的指示而开始撒布肥料或者停止撒布肥料。

叶轮驱动马达40供给驱使叶轮36旋转的驱动力，该叶轮36用于使肥料扩散至广阔的范围。

接下来，对撒布量调整单元50进行详细说明。撒布量调整单元50构成为计算机，其中，该计算机具有：由cpu构成的运算部、具备rom、ram等的存储部、以及能够供上述的可移动式外部存储器装配的连接器，将用于对肥料的每单位时间的撒布量进行调整的撒布量调整程序存储于所述存储部。通过上述硬件和软件的协作，能够使得撒布量调整单元50作为施肥量图表输入部(所需撒布量分布信息输入部)51、位置信息获取部52、速度信息获取部53、所需撒布量获取部54、以及计量控制部(撒布量控制部)55等而进行动作。

施肥量图表输入部51能够从上述的可移动式外部存储器将图2那样的施肥量图表5的数据输入，并能够将该数据读入至撒布量调整单元50所具备的ram等存储部。

此外，当将施肥量图表5读入至撒布量调整单元50时，关于施肥量图表5的矩形的角落的位置的位置信息(具体而言，为纬度及经度)，通过适当的方法而进行输入。由此，撒布量调整单元50能够获得机体31当前的位置与施肥量图表5中的哪个网格对应之类的信息。

位置信息获取部52从未图示的测位部(例如gps收信机)获取与机体31的位置相关的信息(具体而言，为纬度以及经度)。

速度信息获取部53基于利用上述的位置信息获取部52而获得的机体31的位置的变化、以及机体31所具备的省略图示的加速度传感器的检测值，来获取机体31的移动速度(包括方位)。

所需撒布量获取部54将利用位置信息获取部52而获得的机体31的当前位置对照于利用施肥量图表输入部51而输入的施肥量图表5，由此求出机体31的当前位置处的肥料的所需撒布量。如图2所示，根据机体31是在田地的哪个区域(网格)飞行的信息，应当撒布的肥料量各不相同。将所需撒布量获取部54获取到的肥料的所需撒布量输出至计量控制部55。

计量控制部55基于利用所需撒布量获取部54而获得的肥料的所需撒布量、以及利用速度信息获取部53而获得的直升机本身的速度，来生成与撒布部33所具备的计量闸门部件48的开度相关的信号，并将该信号输出至计量马达38。

计量控制部55对撒布部33进行控制，以实现利用所需撒布量获取部54而获得的肥料的所需撒布量。因此，将撒布部33的每单位时间的肥料的撒布量控制为：与上述的肥料的所需撒布量成正比、且与利用速度信息获取部53而获得的直升机本身的速度成正比。

即，通过计量控制部55的控制，使得撒布部33的每单位时间的肥料的撒布量随着直升机本身的飞行速度的增大而增大，且随着飞行速度的减小而减小。由此，能够抑制直升机本身的飞行速度的变动的影响，从而能够基于施肥量图表5而高精度地进行对施肥量的调整。

图5中示出了利用本实施方式的直升机30将肥料撒布于田地1的情况下的飞行路径的例子。此外，在图5中，以与田地1重叠的方式由虚线虚拟地描绘上述施肥量图表5的各网格，并且由数值表示各网格中所确定的所需撒布量。

如图5所示，由操作人员对直升机30进行远程操纵，使得该直升机30按照从施肥量图表5中的各网格的中央通过的撒布飞行模式而在田地1的上空飞行。而且，每当直升机30从各网格通过时，基于该网格中的所需撒布量而使得撒布部33自动地对肥料的每单位时间的撒布量进行变更。由此，能够充分灵活地运用高效的空中撒布的优点，并且无需繁琐的操作便能够实现如施肥量图表5中确定的分布那样的肥料的撒布。

如以上说明，本实施方式的直升机30一边飞行、一边将粒状的肥料撒布于田地1。该直升机30具备：撒布部33、施肥量图表输入部51、位置信息获取部52、所需撒布量获取部54以及计量控制部55。撒布部363能够撒布肥料，并且能够对每单位时间的撒布量进行变更。施肥量图表输入部51能够将施肥量图表5输入，在该施肥量图表5中，针对作为施肥对象的田地1被细分化后的每个单位而确定应当撒布肥料的的量。位置信息获取部52获取直升机本身(机体31)的位置。所需撒布量获取部54基于施肥量图表5而获取：利用位置信息获取部52所获取到的机体31的位置处的肥料的所需撒布量。计量控制部55基于所需撒布量而对撒布部33的每单位时间的撒布量进行控制。

由此，一边在田地1的上空以高速飞行，一边基于预先输入的施肥量图表5而与作物2的生长等的偏差对应地使得撒布量在局部正确地变化，从而能够对肥料进行撒布。因此，能够容易且准确地进行对田地1的局部的管理。

另外，本实施方式的直升机30具备：获取直升机本身(机体31)的飞行速度的速度信息获取部53。计量控制部55进行如下控制：若利用速度信息获取部53而获得的飞行速度增大，则使得撒布部33的每单位时间的撒布量增大，若飞行速度减小，则使得撒布部33的每单位时间的撒布量减小。

由此，由于能够抑制飞行速度的变动的影响，因此能够正确地实现由施肥量图表所确定的所需撒布量。

另外，在本实施方式的直升机30中，计量控制部55对撒布部33的每单位时间的撒布量进行控制，以使得该撒布量实质上与根据施肥量图表5而获得的所需撒布量、以及利用速度信息获取部53而获得的飞行速度均成正比。

由此，能够通过简单的控制而更加准确地实现由施肥量图表所确定的所需撒布量。

以上虽然对本发明的优选实施方式进行了说明，但上述结构例如能够进行如下变更。

上述实施方式的直升机30并不局限于撒布粒状的肥料的情况，还可以应用于撒布其他粒状体、粉体或者液体的情况。另外，直升机30还能够应用于撒布肥料以外的药剂等的情况。

作为施肥量图表5的单位的网格的大小及形状并不限定于上述的大小及形状，可以考虑实际情形而任意地规定。但是，若将矩形的网格的至少1条边的长度设定为：与利用直升机30而能够撒布肥料的宽度相等、或者为该宽度的整数倍，则飞行路径的规划变得容易，另外，基于计量控制部55的控制变得简单，因此该方式为优选方式。

空中撒布装置的飞行方式可以是任意方式。例如，撒布部33以及撒布量调整单元50并不限定于设置于直升机30，还可以设置于例如图1所示的多旋翼直升机10。

由于直升机30等在田地的上空飞行，因此，还能够想到如下情况：当机体31位于某网格的位置时在上空撒布的肥料落到其他网格(例如相邻的网格)。考虑到这一点，为了按照施肥量图表5而准确地撒布肥料，计量控制部55可以构成为：基于直升机本身的飞行速度、方位、高度等而预测当前正从空中撒布的肥料能落到田地1的哪个网格，并基于该预测结果而对每单位时间的撒布量进行控制。

在直升机30的机体31偏离于与施肥量图表5对应的区域的情况下，可以进行自动控制，以使得开闭闸门部件49自动地关闭。

撒布量调整单元50构成为：能够存储针对施肥量图表5的各网格是否完成了肥料的撒布的信息，当机体31再次从完成了肥料的撒布的网格通过时，可以进行自动控制，以使得计量闸门部件48自动地完全关闭、或者使得开闭闸门部件49自动地关闭。

可以构成为能够对如下模式进行切换：基于施肥量图表5而进行使撒布量在局部变化的控制的模式(基于图表的撒布模式)；以及不基于施肥量图表5而进行撒布的模式(通常撒布模式)。

计量闸门部件48以及开闭闸门部件49可以由电动马达以外的适当的致动器驱动。

在上述实施方式中，在将施肥量图表5的数据从制成了该图表的pc保存于可移动式外部存储器之后，通过将该存储器装配于直升机30(撒布量调整单元50)而将所述施肥量图表5的数据输入。然而，取而代之地，直升机30也可以利用通信部(例如基于无线方式的通信部)从该pc接收并输入施肥量图表5的数据。

附图标记说明

1田地

5施肥量图表(所需撒布量分布信息)

30直升机(空中撒布装置)

33撒布部

51施肥量图表输入部(所需撒布量分布信息输入部)

52位置信息获取部

53速度信息获取部

54所需撒布量获取部

55计量控制部(撒布量控制部)