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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-07-08
(54)【発明の名称】無人航空機
(51)【国際特許分類】
   A01M 7/00 20060101AFI20220701BHJP
   B64C 27/08 20060101ALI20220701BHJP
   B64C 39/02 20060101ALI20220701BHJP
   B64D 47/08 20060101ALI20220701BHJP
   B64D 1/16 20060101ALI20220701BHJP
   G05D 1/10 20060101ALI20220701BHJP
【FI】
A01M7/00 E
B64C27/08
B64C39/02
B64D47/08
B64D1/16
G05D1/10
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021565955
(86)(22)【出願日】2020-05-06
(85)【翻訳文提出日】2021-12-24
(86)【国際出願番号】 EP2020062513
(87)【国際公開番号】W WO2020225278
(87)【国際公開日】2020-11-12
(31)【優先権主張番号】19173404.5
(32)【優先日】2019-05-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】313006625
【氏名又は名称】バイエル・アクチエンゲゼルシヤフト
(74)【代理人】
【識別番号】100114188
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100119253
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 賢教
(74)【代理人】
【識別番号】100124855
【弁理士】
【氏名又は名称】坪倉 道明
(74)【代理人】
【識別番号】100129713
【弁理士】
【氏名又は名称】重森 一輝
(74)【代理人】
【識別番号】100137213
【弁理士】
【氏名又は名称】安藤 健司
(74)【代理人】
【識別番号】100143823
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 英彦
(74)【代理人】
【識別番号】100183519
【弁理士】
【氏名又は名称】櫻田 芳恵
(74)【代理人】
【識別番号】100196483
【弁理士】
【氏名又は名称】川嵜 洋祐
(74)【代理人】
【識別番号】100160749
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 陽一
(74)【代理人】
【識別番号】100160255
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 祐輔
(74)【代理人】
【識別番号】100202267
【弁理士】
【氏名又は名称】森山 正浩
(74)【代理人】
【識別番号】100182132
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 隆
(74)【代理人】
【識別番号】100146318
【弁理士】
【氏名又は名称】岩瀬 吉和
(74)【代理人】
【識別番号】100127812
【弁理士】
【氏名又は名称】城山 康文
(72)【発明者】
【氏名】フィアース,マルコム
(72)【発明者】
【氏名】チャプル,アンドリュー・チャールズ
【テーマコード(参考)】
2B121
5H301
【Fターム(参考)】
2B121AA11
2B121AA19
2B121AA20
2B121CB35
2B121CB47
2B121CB61
2B121CC02
2B121CC03
2B121CC05
2B121DA63
2B121EA21
2B121FA04
2B121FA14
2B121FA20
5H301AA06
5H301BB01
5H301CC04
5H301CC10
5H301GG09
(57)【要約】
本発明は、農作物に有効成分を施用するための無人航空機に関する。前記無人航空機の本体内に収容された、または本体に取り付けられた液体リザーバ内に有効成分を含む液体を保持する(310)と記載されている。液体施用ユニットは、前記無人航空機の本体に取り付けられており、前記液体施用ユニットは前記液体リザーバと液体連通している。前記液体施用ユニットは処理ユニットからの少なくとも1つの入力を受け取る(320)。前記少なくとも1つの入力は、前記液体施用ユニットを作動させるために使用することができる。前記無人航空機は、前記液体を少なくとも1つの植物に施用するために環境中に着陸する(330)。前記液体施用ユニットは、カメラによって取得された前記環境の少なくとも1つの画像の画像分析に基づいて、前記処理ユニットによって決定された位置で作動される(340)。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
農作物に有効成分を施用するための無人航空機(10)であって:
・ 液体リザーバ(20)(ここで、前記液体リザーバは、有効成分を含む液体を保持するように構成されている);および
・ 少なくとも1つの液体施用ユニット(30);
を備え、
ここで、前記少なくとも1つの液体施用ユニットは、前記液体リザーバと流体連通しており;
前記少なくとも1つの液体施用ユニットは、処理ユニットから少なくとも1つの入力を受け取るように構成されており、前記少なくとも1つの入力は前記少なくとも1つの液体施用ユニットを作動させるために使用可能であり;
前記無人航空機は、前記液体を少なくとも1つの植物に施用するために環境内に着陸するように構成されており;および
前記少なくとも1つの液体施用ユニットは、カメラによって取得された前記環境の少なくとも1つの画像の画像解析に基づいて、前記処理ユニットによって決定された位置で作動されるように構成されている、前記無人航空機。
【請求項2】
請求項1に記載の無人航空機であって、前記無人航空機がカメラ(40)を備え、前記カメラが前記少なくとも1つの画像を取得するように構成されている、前記無人航空機。
【請求項3】
請求項1~2のいずれかに記載の無人航空機であって、前記無人航空機が処理ユニット(50)を備え、前記処理ユニットが、前記少なくとも1つの画像の分析を実行して、前記少なくとも1つの液体施用ユニットを作動させるための位置を決定するように構成されている、前記無人航空機。
【請求項4】
請求項1~3のいずれかに記載の無人航空機であって、前記少なくとも1つの液体適用ユニットを作動させるための前記少なくとも1つの位置を決定するための前記少なくとも1つの画像の分析が、少なくとも1つの種類の雑草の決定を含み、および/または少なくとも1つの種類の病気の決定を含み、および/または少なくとも1つの種類の有害生物の決定を含み、および/または少なくとも1つの種類の昆虫の決定を含み、および/または少なくとも1つの種類の栄養欠乏の決定を含む、前記無人航空機。
【請求項5】
請求項1~4のいずれかに記載の無人航空機であって、前記少なくとも1つの液体施用ユニットを作動させるための前記少なくとも1つの位置を決定するための前記少なくとも1つの画像の分析が、前記無人航空機が着陸する場所の決定を含む、前記無人航空機。
【請求項6】
請求項1~5のいずれかに記載の無人航空機であって、前記無人航空機が、前記無人航空機の本体に取り付けられた少なくとも1つの伸縮可能な脚部(60)で着陸するように構成されている、前記無人航空機。
【請求項7】
請求項6に記載の無人航空機であって、前記無人航空機の前記本体に取り付けられた前記少なくとも1つの伸縮可能な脚部の少なくとも1つの端部の遠位にある前記少なくとも1つの伸縮可能な脚部の端部が、少なくとも1つの安定構造(70)を備える、前記無人航空機。
【請求項8】
請求項1~7のいずれかに記載の無人航空機であって、前記少なくとも1つの液体施用ユニットが、前記無人航空機の本体に対して移動可能であり、前記無人航空機のプロセッサは、前記少なくとも1つの液体施用ユニットを移動させるように構成されている、前記無人航空機。
【請求項9】
請求項8に記載の無人航空機であって、前記少なくとも1つの液体施用ユニットが、少なくとも1つの伸縮可能なアーム(80)に取り付けられている、前記無人航空機。
【請求項10】
請求項8~9のいずれかに記載の無人航空機であって、前記無人航空機が前記環境内に着陸した場合に、前記プロセッサが、前記環境の前記少なくとも1つの画像の前記画像分析に基づいて、前記少なくとも1つの液体施用ユニットを前記少なくとも1つの液体施用ユニットを作動させるための位置に移動させるように構成されている、前記無人航空機。
【請求項11】
請求項1~10のいずれかに記載の無人航空機であって、前記無人航空機がカメラを備える場合に、前記カメラが、前記無人航空機の本体に対して移動するように構成されており、前記無人航空機のプロセッサが前記カメラを移動するように構成されている、前記無人航空機。
【請求項12】
請求項1~11のいずれかに記載の無人航空機であって、前記無人航空機が前記環境内に着陸した後に、前記無人航空機が前記少なくとも1つの液体施用ユニットを作動させるための位置を決定するように構成されている、前記無人航空機。
【請求項13】
請求項1~12のいずれかに記載の無人航空機であって、前記無人航空機が、位置決定手段(100)を備える、前記無人航空機。
【請求項14】
農作物に有効成分を施用するためのシステム(200)であって:
・ 請求項1~13のいずれかに記載の少なくとも1つの無人航空機(10);
・ 少なくとも1つのカメラ(40);および
・ 少なくとも1つの処理ユニット(50);
を備え、
ここで、前記少なくとも1つの無人航空機の無人航空機(12)について:
前記少なくとも1つの処理ユニットの処理ユニット(52)が、前記無人空中ユニットの前記少なくとも1つの液体施用ユニットを作動させるために使用可能なデータを送信するように構成されており;
前記少なくとも1つのカメラのカメラ(42)が、前記環境の少なくとも1つの画像を取得するように構成されており;
ここで、前記カメラが、前記少なくとも1つの画像を前記処理ユニットに送信するように構成されており;および
前記処理ユニットが、前記少なくとも1つの画像を解析して、前記無人航空機の前記液体リザーバ(22)と流体連通している前記無人航空機の前記少なくとも1つの液体施用ユニット(32)を作動させるための少なくとも1つの位置を決定するように構成されている、前記システム。
【請求項15】
無人航空機による農作物への有効成分の施用方法(300)であって:
a) 無人航空機の本体内に収容された、またはその本体に取り付けられた液体リザーバ内に有効成分を含む液体を保持すること(310)(ここで、液体施用ユニットは、前記無人航空機の本体に取り付けられており、前記液体施用ユニットは、前記液体リザーバと流体連通している);
b) 処理ユニットから少なくとも1つの入力を液体施用ユニットによって受け取ること(320)(ここで、前記少なくとも1つの入力は、前記液体施用ユニットを作動させるために使用可能である);
c) 少なくとも1つの植物に前記液体を施用するために環境内に前記無人航空機を着陸させること(330);および
d) カメラによって取得された前記環境の少なくとも1つの画像の画像分析に基づいて、前記処理ユニットによって決定された位置において前記液体施用ユニットを作動させること(340)
を含む、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
発明の分野
本発明は、農作物への有効成分の施用のための無人航空機、農作物への有効成分の施用のためのシステム、および無人航空機による農作物への有効成分の施用のための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
発明の背景
本発明の一般的な背景は、例えばブーム噴霧器を用いて車両によって施用される、液体形態の有効成分の葉への施用である。除草剤、殺虫剤、殺菌剤、有害生物防除剤(pesticides)、農薬および栄養補給剤のような有効成分は、農業環境において施用されることが要求される。作物における雑草、昆虫および病気の防除は、農業における損失を減少させるための重要な要件である。これは、トラクター、バックパック噴霧器およびドローンやラジコンヘリコプターのような無人航空機(UAV)からの噴霧施用による作物の葉面噴霧によって一般的に達成される。これら全ての施用技術の欠点は、典型的には圃場全体が噴霧されることである。さらに、噴霧のドリフトが起こり、意図された目標の噴霧領域の外側で不要な目標外の損失をもたらす可能性がある。新しい方法での施用を容易にし、そのような施用のコストを低減する必要がある。また、一般大衆は、このような施用に関連する環境への影響を減少させることをますます望んでいる。
【発明の概要】
【0003】
発明の概要
農業環境において有効成分を施用する改善された手段を有することは有益であろう。
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、さらなる実施形態が従属請求項に組み込まれる。本発明の以下に記載される態様および実施例は、農作物への有効成分の施用のための無人航空輸送手段、農作物への有効成分の施用のためのシステム、および無人航空輸送手段による農作物への有効成分の施用のための方法にも適用されることに留意されたい。
【課題を解決するための手段】
【0005】
第1の態様によれば、農作物に有効成分を施用するための無人航空機が提供され、以下を含む:
・ 液体リザーバ。前記リザーバは、有効成分を含む液体を保持するように構成されている;および
・ 少なくとも1つの液体施用ユニット。
【発明を実施するための形態】
【0006】
少なくとも1つの液体塗布ユニットは、液体リザーバと流体連通している。少なくとも1つの液体施用ユニットは、処理ユニットから少なくとも1つの入力を受け取るように構成されている。少なくとも1つの入力は、少なくとも1つの液体施用ユニットを作動させるために使用可能である。無人航空機は、少なくとも1つの植物に液体を施用するために環境内に着陸するように構成されている。少なくとも1つの液体施用ユニットは、カメラによって取得された環境の少なくとも1つの画像の画像分析に基づいて、処理ユニットによって決定された位置で作動されるように構成されている。
【0007】
換言すれば、ドローンのような無人航空機(UAV)は、着陸し、液体中に含まれる有効成分を植物に施用することができる。このようにして、UAVは揚力に使用されるロータブレードの回転を停止またはフェザリングすることができ、これは、ロータブレードからの下降気流によって生じる葉の動きを緩和する。このような葉の動きは有効成分を正確および効率的に施用することを困難にし、それによって、活性液体を施用するための着陸時のUAVは、有効成分を正確および効率的に植物に施用することができる。UAVは異なる有効成分を有する液体を保持する多数の液体リザーバを有することができ、これは、異なる液体施用ユニットを介して施用することができる。
【0008】
さらに、着地させて、有効成分を含有する液体を植物に施用することによって、噴霧形態で施用される液体のドリフトにつながるロータブレードの下降気流の影響を軽減することができる。
【0009】
さらに、UAVを着陸させることにより、液体が散布されたときにUAVは静止しており、これにより、動かないプラットフォームから施用された結果として、より正確に植物に施用することができる。
【0010】
したがって、環境の画像はドローンによって取得することができ、または実際に、画像を以前に取得した可能性がある異なるプラットフォームによって取得することができる。画像は処理ユニットに送信され、処理ユニットは再度ドローン内にあってもよいし、ドローンの外部にあってもよい。処理ユニットは、画像を分析して、ドローンによって運ばれる液体施用ユニットの作動のための位置を決定する。このようにして、例えば、圃場で取得された画像の農家のオフィスなどのコンピュータでのオフライン処理を使用して、液体内の特定の有効成分がその圃場のUAV(例えば、ドローン)によって施用されるべき位置のマップを実際に決定することができる。
【0011】
このようにして、一例では、ドローンは、処理ユニットを有することができ、異なるプラットフォームによって取得された画像を提供されることができる。次いで、ドローンは、画像を分析して、その液体施用ユニットを作動させる位置を決定する。これを着陸前または着陸後に行うことができる。したがって、ドローンは、飛行中であり、その液体施用ユニットを作動させるための位置を決定し、適切な場所に飛行し、そこに着陸し、次いでその位置に液体を施用することができる。あるいは、ドローンが現場に着陸し、その現場の近傍の領域に関連する画像を分析し、液体を施用するための位置を決定することができる。
【0012】
したがって、一例では、ドローンは、カメラを有することができ、画像を取得することができ、それは無人機の外部にある処理ユニット、例えば、圃場の横にある農家のラップトップ内の処理ユニットに中継される。処理ユニットは、画像処理を用いて画像を分析し、液体施用ユニットを作動させるための位置を決定する。これを着陸前または着陸後に行うことができる。こうして、ドローンは飛行中であり、飛行中に画像を取得することができ、これは、ドローンに中継して戻されるその液体施用ユニットの作動のための位置を決定する処理ユニットに中継される。次いで、ドローンは適切な場所に飛行し、そこに着陸し、次いで、その場所に液体を施用する。あるいは、ドローンは現場に着陸し、近傍の画像を取得することができる。その画像は外部処理ユニットに中継して戻されまたは進められ、外部処理ユニットはその現場の近傍の領域に関連する画像を分析して、液体を施用するための位置を決定する。次に、ドローンは、その位置に液体を施用する。
【0013】
このようにして、一例では、ドローンは、カメラを有し、画像を取得することができ、画像処理を使用して画像を分析し、液体施用ユニットを作動させるための位置を決定する処理ユニットを有することができる。これは着陸前または着陸後に行うことができる。このように、ドローンは飛行中であり、飛行中に画像を取得することができ、これは、その液体施用ユニットを作動させるための位置を決定するために、その処理ユニットによって分析される。次いで、ドローンは適切な場所に飛行し、そこに着陸し、次いで、その位置に液体を施用する。あるいは、ドローンは、現場に着陸することができ、近傍の画像を取得する。この画像は、処理ユニットによって分析されて、液体を施用するための位置を決定する。次に、ドローンは、その位置に液体を施用する。
【0014】
この方法では、作物全体の代わりに標的となる雑草、昆虫、病気を直接処理することができるので、必要な有効成分が少なくて済む。また、液体をより効率的に植物に施用することができるので、必要な量が少なくて済み、ドローンが、より少量の液体でより広い領域を処理することを可能にする。
【0015】
別の言い方をすれば、無人航空機によって運ばれる液体は無差別に施用されるのではなく、環境上に、例えば雑草および/または有害生物の防除のためにより効率的に施用されることができ、液体は、取得された画像の分析に基づいて、必要とされる場所のみに、効率的および効果的にその位置に施用され得る。このように、無人航空機、液体を少量施用のために製剤化することができ、処理する必要がある環境の領域のみが処理されるので、より大きな環境を処理することができる。このようにして、より少ない液体および有効成分が使用されるので、コストが節約され、環境のより少ない領域が処理され、これらの領域がより効率的および効果的に処理されるので、時間が節約され、関連する環境上の利点がある。
【0016】
一例では、無人航空機は、カメラを備え、カメラは、少なくとも1つの画像を取得するように構成されている。
【0017】
一例では、無人航空機は、処理ユニットを備える。処理ユニットは、少なくとも1つの画像の分析を実行して、少なくとも1つの液体施用ユニットの作動のための位置を決定するように構成されている。
【0018】
一例では、少なくとも1つの液体施用ユニットの作動のための少なくとも1つの位置を決定するための少なくとも1つの画像の分析は、少なくとも1つの種類の雑草の決定を含む。一例では、少なくとも1つの液体施用ユニットの作動のための少なくとも1つの位置を決定するための少なくとも1つの画像の分析は、少なくとも1つの種類の病気の決定を含み、および/または少なくとも1つの種類の有害生物(pest)の決定を含む。一例では、少なくとも1つの液体施用ユニットの作動のための少なくとも1つの位置を決定するための少なくとも1つの画像の分析は、少なくとも1つの種類の昆虫の決定を含む。一例では、少なくとも1つの液体施用ユニットを作動させるための少なくとも1つの位置を決定するための少なくとも1つの画像の分析は、少なくとも1つの種類の栄養欠乏の決定を含む。
【0019】
換言すれば、ある位置で防除されるべき雑草が存在することを考慮し、および、防除されるべき雑草の種類を考慮することができ、および/またはある位置で防除されるべき病気が存在することを考慮し、および、防除されるべき病気の種類を考慮することができ、および/またはある位置で防除されるべき有害生物が存在することを考慮し、および、防除されるべき有害生物の種類を考慮することができ、および/またはある位置で防除されるべき昆虫が存在することを考慮し、および、防除されるべき昆虫の種類を考慮することができ、および/またはある位置で軽減されるべき栄養欠乏が存在することを考慮し、および、軽減されるべき栄養欠乏の種類を考慮することができる方法で、液体施用ユニットは作動され、および液体が施用され得る。
【0020】
したがって、ドローンのような無人航空機は、圃場のような環境の周りを飛行することができ、圃場の取得された画像の画像処理と、雑草が存在すること、雑草がどの種類なのかおよび雑草がどこに所在しているかの決定に基づいて、雑草および/または雑草の種類を防除するために必要な有効成分を含有する液体を雑草の位置に施用することができる。ドローンは異なる有効成分を有する異なる液体を収容する多数の異なるリザーバを有することができ、識別された雑草に基づいて、適切な液体を雑草の上に施用することができる。また、圃場周辺を飛行する多数の異なるドローンが存在することができ、それぞれのドローンは異なる有効成分を含む液体をその液体リザーバ内に有し、異なるドローンは、必要な場合にそれらが運ぶ液体を施用することができる。
【0021】
一例では、少なくとも1つの液体施用ユニットの作動のための少なくとも1つの位置を決定するための少なくとも1つの画像の分析は、無人航空機が着陸するための場所の決定を含む。
【0022】
したがって、無人航空機は飛行中であり、着陸するための場所を提供されるか、または着陸するための場所を決定することができる。着陸する場所は、液体を施用するための位置が既に作成された後に決定することができる。したがって、例えば、圃場の雑草を識別し、その位置を決定することができる。次いで、ドローンの着陸のための適切な場所が決定され、これは、例えば雑草の上または雑草に隣接する可能性がある。次いで、ドローンは、必要に応じて液体を施用する。あるいは、液体を施用するための位置が決定される前に、その場所が決定され得る。したがって、ドローンは圃場内に1つまたは複数の着陸場所を提供されることができ、またはドローンは、着陸場所自体を決定することができる。それは、これらの場所に着地し、液体の施用のためにその近傍の場所を決定するために処理されるその場所で画像自体を獲得するか、または異なるプラットフォームによって獲得された画像に基づいてその近傍に液体を施用する。
【0023】
一例では、無人航空機は、無人航空機の本体に取り付けられた少なくとも1つの伸縮可能な脚部で着陸するように構成されている。
【0024】
このようにして、無人航空機は有効成分を含有する液体を1つ以上の植物に施用するために、必ずしも植生がない領域に着陸することができる。ドローンのようなUAVはその脚部を陸地まで伸ばすことができ、これは、液体を施用するプラントの上にあることができ、またはそのような植物に隣接して、または近傍にあることができ、およびドローン本体およびロータブレードが通常の着陸高さよりも高く上昇するので、安全および安定した方法でこれを行うことができる。脚部が伸縮可能であるということは、脚部を格納できることも意味し、通常の飛行で脚部を格納できるようにして、燃料またはバッテリーの電力経済性と飛行の安定性を向上させる。
【0025】
一例では、無人航空機の本体に取り付けられた少なくとも1つの伸縮可能な脚部の端部の遠位にある少なくとも1つの伸縮可能な脚部の端部は、少なくとも1つの安定構造を備える。
【0026】
このようにして、ドローンのようなUAVは、乾燥した硬い地面、または軟らかい地面、湿地の地面、さらには水田など、様々な地面に安全に着陸することができる。
【0027】
一例では、少なくとも1つの液体施用ユニットは、無人航空機の本体に対して移動可能である。無人航空機のプロセッサは、少なくとも液体施用ユニットを移動させるように構成されている。
【0028】
このようにして、UAVは、必要に応じて、非常に標的化された様式で個々の植物に液体を施用することができる。これは、固定された液体施用ユニットに必要とされるように、UAVは植物に対して正確な位置に着地する必要がないので、適切な位置に着地し、次いで、必要に応じて液体施用ユニットを移動させることができる。このことはまた、液体を標的化する方法で施用することに加えて、適切な着陸場所が、液体が施用される植物からある程度離れて位置することができるので、UAVはより容易に着陸することができることを意味する。また、UAVは必要に応じて、液体が施用される場所が決定される前に、現場に着陸することができる。次いで、周囲領域を画像化することができ、画像分析により、液体の施用位置が決定され、これは以前に取得された画像に基づくことができ、次いで、液体施用ユニットは、必要な位置に移動される。
【0029】
一例では、少なくとも1つの液体施用ユニットは、少なくとも1つの伸縮可能なアームに取り付けられる。
【0030】
一例では、無人航空機が環境内に着陸したとき、プロセッサは、環境の少なくとも1つの画像の画像分析に基づいて、少なくとも1つの液体施用ユニットを少なくとも1つの液体施用ユニットの作動位置に移動させるように構成されている。
【0031】
このように、画像処理は、環境内のどこに液体を施用するかを決定するためだけでなく、UAVが液体を施用するために着地することを可能にするために使用されている。したがって、人間による入力または制御を必要としない完全に自動化されたシステムが提供される。
【0032】
一例では、無人航空機がカメラを備える場合、カメラは、無人航空機の本体に対して移動するように構成することができる。無人航空機のプロセッサは、カメラを移動させるように構成されている。
【0033】
このようにして、UAVが周囲を飛行するとき、カメラが固定位置にあった場合に必要とされるように、UAVの向きを変更することなく、環境の異なる部分を画像化するために、カメラを移動させることができる。また、UAVは、適切な場所に着陸することができ、次いで、液体の施用のための場所を決定するために、その場所における植生を画像化することができる。
【0034】
一例では、無人航空機は、無人航空機が環境内に着陸した後に、少なくとも1つの液体施用ユニットを作動させるための位置を決定するように構成されている。
【0035】
一例では、無人航空機は、位置決定手段を備える。
【0036】
第2の態様によれば、農作物に有効成分を施用するためのシステムが提供され、以下を備える:
・ 第1の態様および関連するいずれかの例に記載の少なくとも1つの無人航空機;
・ 少なくとも1つのカメラ;および
・ 少なくとも1つの処理ユニット。
【0037】
少なくとも1つの無人航空機の無人航空機の場合:
少なくとも1つの処理ユニットの処理ユニットは、無人航空機の少なくとも1つの液体施用ユニットを作動するために使用可能なデータを送信するように構成されており;
少なくとも1つのカメラのカメラは、環境の少なくとも1つの画像を取得するように構成されている。
【0038】
カメラは、少なくとも1つの画像を処理ユニットに送信するように構成されている。処理ユニットはまた、少なくとも1つの画像を分析して、無人航空機の液体リザーバと流体連通している無人航空機の少なくとも1つの液体施用ユニットを作動させるための少なくとも1つの位置を決定するように構成されている。
【0039】
第3の態様によれば、無人航空機による農作物への有効成分の施用方法が提供され、以下を含む:
a) 無人航空機の本体内に収容された、または取り付けられた液体リザーバ内に有効成分を含む液体を保持し、ここで、液体施用ユニットは無人航空機の本体に取り付けられ、および液体施用ユニットは液体リザーバと流体連通しており;
b) 処理ユニットから少なくとも1つの入力を液体施用ユニットによって受け取り、ここで、少なくとも1つの入力は、液体施用ユニットを作動させるために使用可能であり;
c) 少なくとも1つの植物に液体を施用するために、環境内に無人航空機を着陸させ;および
d) カメラによって取得された環境の少なくとも1つの画像の画像分析に基づいて、処理ユニットによって決定された位置で液体施用ユニットを作動させること。
【0040】
有利なことに、上記の態様のいずれかによって提供される利点は、他の態様のすべてに等しく適用され、その逆も同様である。
【0041】
上記の態様および例は、以下に記載される実施形態から明らかになり、そしてそれを参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【0042】
図面の簡単な説明
以下、添付図面を参照して、例示的な実施形態について説明する:
図1図1は、農作物に有効成分を施用するための無人航空機の一例の概略構成を示す;
図2図2は、農作物に有効成分を施用するためのシステムの一例の概略構成を示す;
図3図3は、無人航空機による農作物への有効成分の施用方法を示す;
図4図4aおよび4bは、図1の無人航空機の詳細な例を示す;
図5図5は、イネ、ダイズ、トウモロコシの葉への噴霧付着物を示す;および
図6図6は、種々の噴霧量におけるイネの葉への噴霧被覆率と噴霧付着物の大きさを示す。
【0043】
実施形態の詳細な説明
図1は、農作物に有効成分を施用するための無人航空機10の一例を示す。無人航空機(UAV)10は、液体リザーバ20を備える。液体リザーバ20は、有効成分を含む液体を保持するように構成されている。UAV10はまた、少なくとも1つの液体施用ユニット30を備える。少なくとも1つの液体施用ユニット30は、液体リザーバ20と流体連通している。少なくとも1つの液体施用ユニット30は、処理ユニットから少なくとも1つの入力を受け取るように構成されている。少なくとも1つの入力は、少なくとも1つの液体施用ユニット30を作動させるために使用可能である。無人航空機10は、少なくとも1つの植物に液体を施用するために環境内に着陸するように構成されている。少なくとも1つの液体施用ユニット30は、カメラによって取得された環境の少なくとも1つの画像の画像分析に基づいて、処理ユニットによって決定された位置で作動されるように構成されている。
【0044】
一例では、液体施用ユニットは、液体を噴霧するように構成されたスプレーガンまたはスプレーノズルを備える。液体の噴霧は、噴霧プロセスの一部として、その液体の霧化を含むことができる。
【0045】
一例では、液体施用ユニットは、液体の施用中に植生と接触するように構成された施用装置を備える。そのような施用装置の例は、刷毛タイプの装置であり、刷毛塗り方式で葉に施用される刷毛のブラシに液体を分配する。
【0046】
一例では、無人航空機は、可動植生保持手段を備え、無人航空機が環境内に着陸したとき、プロセッサは環境の少なくとも1つの画像の画像解析に基づいて、少なくとも1つの植物を保持するために植生保持手段を移動させるように構成されている。したがって、液体が施用されている植物は、施用中、安定して保持することができる。一例では、可動植物保持手段が可動アームを備える。一例では、可動アームは伸縮可能である。
【0047】
一例では、無人航空機を鉄道線路沿いや周辺地域の雑草防除に使用している。
【0048】
一例によれば、無人航空機は、カメラ40を備える。カメラ40は、少なくとも1つの画像を取得するように構成されている。
【0049】
一例によれば、無人航空機は、処理ユニット50を備える。処理ユニット50は、少なくとも1つの画像の分析を実行して、少なくとも1つの液体施用ユニットの作動位置を決定するように構成されている。
【0050】
一例では、液体施用ユニットを作動させるための少なくとも1つの位置を決定するための少なくとも1つの画像の分析は、少なくとも1つの雑草の決定を含み、および/または少なくとも1つの病気の決定を含み、および/または少なくとも1つの害虫の決定を含み、および/または少なくとも1つの昆虫の決定を含み、および/または少なくとも1つの栄養欠乏の決定を含む。
【0051】
一例によれば、少なくとも1つの液体施用ユニットを作動させるための少なくとも1つの位置を決定するための少なくとも1つの画像の分析は、少なくとも1つの種類の雑草の決定を含み、および/または少なくとも1つの種類の病気の決定を含み、および/または少なくとも1つの種類の有害生物の決定を含み、および/または少なくとも1つの種類の昆虫の決定を含み、および/または少なくとも1つの種類の栄養欠乏の決定を含む。
【0052】
例えば、ドローンのようなUAVがカメラを有する特定の例では、そのドローンが、それが運ぶ液体での施用を必要とする雑草を画像化する場合、その液体をその雑草に直ちに施用することができる。しかしながら、雑草が異なる液体によって防除されるべきであると判定された場合、この情報、雑草の位置、およびその位置で施用される液体の種類は異なるドローンに通信されることができ、その情報は第1のドローンから、または第1のドローンの外部にある処理ユニットを介して、正しい液体を搬送する第2のドローンに通信されることができる。次に、この第2のドローンは雑草に飛び、雑草の上に正しい液体を施用することができる。無人航空機または車両は、病気、有害生物、昆虫を防除し、栄養不足を軽減することに関して同様に動作する。
【0053】
このようにして、正しい化学物質が各位置で使用され、施用の有効性を増大させ、最も攻撃的な化学物質が必要な場合にのみ使用されるので、関連する環境上の利点がある。
【0054】
一例では、少なくとも1つの画像の分析は、機械学習アルゴリズムの利用を含む。
【0055】
一例では、機械学習アルゴリズムは、決定木アルゴリズムを含む。
【0056】
一例では、機械学習アルゴリズムは、人工ニューラルネットワークを含む。
【0057】
一例では、機械学習アルゴリズムは、複数の画像に基づいて教示されている。一例では、機械学習アルゴリズムは、少なくとも1つの種類の雑草の画像、および/または1つ以上の病気に苦しんでいる少なくとも1つの種類の植物、および/または1つ以上の種類の昆虫からの昆虫の蔓延に苦しんでいる少なくとも1つの種類の植物、および/または少なくとも1つの種類の昆虫(画像が十分な解像度を有する場合)、および/または1つ以上の有害生物の蔓延に苦しんでいる少なくとも1つの種類の植物、および/または1つ以上の種類の栄養欠乏に苦しんでいる少なくとも1つの種類の植物の画像を含む複数の画像に基づいて教示されている。一例では、機械学習アルゴリズムがこのような画像を含む複数の画像に基づいて教示されている。
【0058】
したがって、UAV10は、1つのカメラ40と、カメラによって取得された画像を使用して液体施用ユニット30を作動させる処理ユニット50とを有することができる。カメラ40は、圃場の環境の画像を取得する。画像はドローン10によって取得される必要はないが、異なるドローンによって取得され、次いで、処理のためにドローン10に渡され得る。カメラ40によって取得される画像は植生が植生として識別されることを可能にする解像度であり、実際に、1つの種類の雑草が別の種類の雑草と区別されることを可能にする解像度であり得る。画像は作物自体の画像から、または例えば昆虫自体の獲得からのいずれかで、有害生物または昆虫が寄生した作物を決定することを可能にする解像度であり得る。ドローン10は、全地球測位システム(GPS)102を有することができ、これにより取得された画像の位置を決定することができる。例えば、画像が取得されたときのカメラ40の方向およびドローン10の位置を使用して、地面における画像の地理的フットプリントを決定することができる。また、ドローン10は、例えばレーザージャイロスコープに基づく慣性航法システム104を有することができる。ドローン10の向き、したがってカメラ40の向きを決定するために使用されることに加えて、地上のどこで画像が取得されたかの決定を容易にするために、慣性航法システム104は、GPS102なしで単独で機能して、充填/充電ステーションなどの既知の位置またはいくつかの既知の位置から離れる移動を決定することによって、ドローンの位置を決定するためにすることができる。カメラ40は、取得した画像を処理ユニット50に渡す。画像解析ソフトウェアは、処理ユニット50上で動作する。画像解析ソフトウェアは例えば、建物、道路、フェンス、ヘッジ等のような圃場内およびその周辺の構造を識別することができるエッジ検出およびオブジェクト検出解析のような特徴抽出を使用することができる。したがって、そのような物体の既知の位置に基づいて、処理ユニットは、取得された画像をパッチして、事実上、環境の地理的地図上に事実上重ね合わせることができる環境の合成表現を作成することができる。したがって、各画像の地理的位置を決定することができ、取得された画像に関連するGPSおよび/または慣性航法に基づく情報を関連付ける必要はない
。換言すれば、画像ベースの位置特定システム106を使用して、ドローン10の位置を特定することができる。しかし、利用可能なGPSおよび/または慣性航法情報がある場合には、画像に基づいてのみ特定の地理的位置に特定の画像を配置することができるそのような画像解析は必要ではない。しかし、GPSおよび/または慣性航法に基づく情報が利用可能である場合には、そのような画像解析を用いて、画像に関連する地理的位置を補強することができる。
【0059】
処理ユニット50は、さらなる画像処理ソフトウェアを実行する。このソフトウェアは画像を分析して、植生が見つけられる画像内の領域を決定し、また、画像を分析して、植生が見つけられない所を決定する(例えば、圃場を横切る経路、圃場の境界の周り、および圃場を横切るトラクタホイール軌道でさえ)。この後者の情報は、液体を施用する必要がない場所を決定するために使用することができる。
【0060】
植生は、取得された画像内の特徴の形状に基づいて検出することができ、ここでは、例えば、エッジ検出ソフトウェアを用いて、物体の外周および物体自体の外周内の特徴の外周を描出する;無人航空機が鉄道軌道環境に沿った雑草防除に使用される場合、バラスト間の有機物を同様の方法で検出することができる。植生画像のデータベースは例えば、人工ニューラルネットワークまたは決定木解析のような訓練された機械学習アルゴリズムを使用して、画像内の特徴が植生に関連するか否かを決定するのを助けるのに使用することができる。カメラは、画像内の色に関する情報を有する画像とともに、マルチスペクトル画像を取得することができ、これは、単独で、または特徴検出と組み合わせて、画像内のどこに植生が見つけられるかを決定するために使用することができる。上述のように、画像の地理的位置は、地上の画像のサイズの知識から決定することができるので、位置または植生の位置、および/または液体が施用される他の領域は、画像内で見つけることができ、次いで、地上のその植生(領域)の正確な位置にマッピングすることができる。
【0061】
次いで、処理ユニット50は、特徴抽出が使用される場合には特徴抽出に基づいて植生位置を決定する画像処理の一部とすることができるさらなる画像処理ソフトウェアを実行する。このソフトウェアは、機械学習アナライザを含む。特定の雑草のイメージが取得され、雑草のサイズに関する情報も使用される。当該雑草が発見される世界の地理的位置に関する情報、および当該雑草が発見される年の時期に関する情報(花の場合を含む)に画像をタグ付けすることができる。雑草の名前は、雑草の画像でタグ付けすることもできる。機械学習アナライザは人工ニューラルネットワークまたは決定木アナライザに基づくことができ、次いで、このグランドトゥルース取得画像上でトレーニングされる。このようにして、植生の新しい画像がアナライザに提示され、そのような画像が年の時期のような関連するタイムスタンプと、それにタグ付けされたドイツまたは南アフリカのような地理的位置とを有することができる場合、アナライザは新しい画像内に見出された雑草の画像と、それが訓練された異なる雑草の画像とを比較することによって、雑草のサイズ、および雑草がどこで、いつ成長するかも考慮に入れて、画像内にある雑草の特定の種類を決定することができる。したがって、環境内の地上におけるその雑草の種類の特定の位置、およびそのサイズを決定することができる。
【0062】
処理ユニット50は、異なる雑草の種類と、その雑草に施用される最適な液体とを含むデータベースにアクセスすることができる。このデータベースは、実験的に決定されたデータからコンパイルされている。機械学習アルゴリズムを使用する画像処理ソフトウェアはまた、昆虫、昆虫が寄生した植物、有害生物に苦しむ植物、および栄養不足に苦しむ植物を認識するように教示されている。これは、以前に取得された画像に基づくトレーニングを通じて、上述したのと同じ方法で行われる。データベースはまた、どのような状況においてどのような液体が施用されるべきかを含む。
【0063】
一例によれば、少なくとも1つの液体施用ユニットの作動のための少なくとも1つの位置を決定するための少なくとも1つの画像の分析は、無人航空機が着陸するための場所の決定を含む。
【0064】
一例によれば、無人航空機は、無人航空機の本体に取り付けられた少なくとも1つの伸縮可能な脚部60で着陸するように構成されている。
【0065】
一例では、少なくとも1つの伸縮可能な脚部は、少なくとも3つの脚部を含む。
【0066】
一例では、無人航空機は、少なくとも1つの伸縮可能な脚部が伸縮された構成にあるときに、少なくとも1つの伸縮可能な脚部で着陸するように構成されている。
【0067】
一例によれば、無人航空機の本体に取り付けられた少なくとも1つの伸縮可能な脚の端部の遠位にある少なくとも1つの伸縮可能な脚の端部は、少なくとも1つの安定構造70を備える。
【0068】
一例では、少なくとも1つの安定構造は、スパイク、ディスク、ボール、コーン、メッシュのうちの1つまたは複数を含む。
【0069】
一例では、少なくとも1つの伸縮可能な脚部は、可変長に伸縮して、無人航空機が転倒することなく平坦でない表面または傾斜した表面上に着陸することを可能にすることができる。
【0070】
一例によれば、少なくとも1つの液体施用ユニットは、無人航空機の本体に対して移動可能である。無人航空機のプロセッサは、少なくとも液体施用ユニットを移動させるように構成されている。UAV10がプロセッサ50を有し、画像解析がUAVの外部で実行されない場合、プロセッサは画像を解析するプロセッサ50とすることができる。
【0071】
一例によれば、少なくとも1つの液体施用ユニットは、少なくとも1つの伸縮可能なアーム80に取り付けられる。
【0072】
一例によれば、無人航空機が環境内に着陸したとき、プロセッサは、環境の少なくとも1つの画像の画像分析に基づいて、少なくとも1つの液体施用ユニットを少なくとも1つの液体施用ユニットの作動のための位置に移動させるように構成されている。
【0073】
一例では、液体施用ユニットを移動させるように構成された無人航空機のプロセッサは、環境の画像を分析するように構成された処理ユニットである。
【0074】
一例によれば、無人航空機がカメラを備える場合、カメラは、無人航空機の本体に対して移動するように構成することができる。無人航空機のプロセッサは、カメラを移動させるように構成されている。UAV10がプロセッサ50を有し、画像解析がUAVの外部で実行されない場合、プロセッサは画像を解析するプロセッサ50とすることができる。
【0075】
一例では、カメラは、伸縮可能なアーム90上に取り付けられる。
【0076】
一例では、カメラが取り付けられている伸縮可能なアームは、液体施用ユニットが取り付けられているのと同じ伸縮可能なアームである。
【0077】
一例では、液体施用ユニットの作動位置の決定は、カメラの移動を含む。
【0078】
一例では、カメラを移動させるように構成された無人航空機のプロセッサは、環境の画像を分析するように構成された処理ユニットである。
【0079】
一例によれば、無人航空機は無人航空機が環境内に着陸した後に、少なくとも1つの液体施用ユニットを作動させるための位置を決定するように構成されている。
【0080】
一例によれば、無人航空機は、位置決定手段100を備える。
【0081】
一例では、少なくとも1つのイメージが取得されたときに、位置決定手段は、処理ユニットに、カメラに関連する少なくとも1つの位置を提供するように構成されている。
【0082】
前記位置は、地上の正確な位置に関して、地理的な位置とすることができ、または圃場の境界または無人ドッキングステーションまたは充電ステーションの位置など、地上の1つまたは複数の別の位置を基準とする地上の位置とすることができる。言い換えれば、絶対的な地理的な位置を利用することができ、または絶対的な用語で知られる必要はないが、知られている位置を参照する地上の位置を使用することができる。したがって、画像を、画像が取得された位置と相関させることによって、液体施用ユニットは、その位置で正確に作動させることができる。したがって、例えば、ドローンが液体を使い果たし、より大きなリザーバに飛び戻って液体で満たされている場合であっても、特定の位置で液体施用ユニットを作動させるために使用される画像を、たとえその位置が直ちにアドレス指定されず、ドローンが再充電されたときに液体が後に施用される場合であっても、取得し続けることができる。また、ドローンが運んでいない液体をある位置に液体を施用すべきであるとドローンが判断した場合、その情報は、後で必要な液体を搬送するときに、ドローンによって記録および使用することができ、またはその液体を搬送する別のドローンに送信され、その他のドローンはその位置に飛行し、その位置にその液体を施用することができる。
【0083】
一例では、位置は、絶対的な地理的な位置である。
【0084】
一例では、位置は、1つまたは複数の既知の位置を参照して決定される位置である。換言すれば、画像は、その正確な地理的な位置を知ることなく、地上の既知の位置に対して画像が取得された場所を知ることによって、地上の特定の場所に関連付けられるように決定することができるが、液体施用ユニットは、その後、その位置に液体施用ユニットを移動させることによって、または別の無人航空機がその位置でその液体施用ユニットを作動させる場所に移動することを可能にすることによって、その位置で作動させることができる。
【0085】
一例では、GPSユニット102は、特定の画像が取得されたときのカメラの位置などの位置を決定するために使用され、および/または決定する際に使用される。
【0086】
一例では、慣性航法ユニット104は、単独で、またはGPSユニットと組み合わせて使用され、特定の画像が取得されたときのカメラの位置などの位置を決定する。したがって、例えば、1つまたは複数のレーザージャイロスコープを備える慣性航法ユニットは、既知の位置(ドローンのドッキングまたは充電ステーションなど)で較正またはゼロ調整され、少なくとも1つのカメラと共に移動することにつれて、x、y、およびz座標でその既知の位置から離れた移動を決定することができ、そこから画像が取得されたときの少なくとも1つのカメラの位置を決定することができる。
【0087】
一例では、取得された画像106の画像処理は、単独で、またはGPSユニットと組み合わせて、またはGPSユニットおよび慣性航法ユニットと組み合わせて使用され、特定の画像が取得されたときのカメラの位置のような位置を決定する。言い換えると、車両が移動すると、環境の合成表現をレンダリングするために使用される画像を取得することができ、また、樹木、圃場の境界、道路などの位置のような特定のマーカーから、車両が取得した画像からその合成環境内の位置を決定することができる。
【0088】
図2は、農作物に有効成分を施用するためのシステム200の一例を示す。システム200は、図1および関連する例のいずれかに関して説明したような少なくとも1つの無人航空機10を備える。また、システム200は、少なくとも1つのカメラ40と、少なくとも1つの処理ユニット50とを備える。少なくとも1つの無人航空機10の無人航空機12について、以下のことが適用される:少なくとも1つの処理ユニット50の処理ユニット52は、無人航空機の少なくとも1つの液体適用ユニットを作動するために使用可能なデータを送信するように構成されている;少なくとも1つのカメラ40のカメラ42は、環境の少なくとも1つの画像を取得するように構成されている。カメラ42は、少なくとも1つの画像を処理ユニット52に送信するように構成されている。処理ユニット52は、少なくとも1つの画像を分析して、無人航空機12の液体リザーバ22と流体連通している無人航空機12の少なくとも1つの液体施用ユニット32を作動させるための少なくとも1つの位置を決定するように構成されている。
【0089】
一例では、各無人航空機は、カメラを備える。
【0090】
一例では、各無人航空機は、処理ユニットを備える。
【0091】
図3は、その基本なステップにおいて、無人航空機による農作物への有効成分の施用のための方法300を示す。前記方法300は以下を含む:
ステップa)とも呼ばれる保持ステップ310において、無人航空機の本体内に収容された、または取り付けられた液体リザーバ内に有効成分を含む液体を保持し、ここで、液体施用ユニットは、無人航空機の本体に取り付けられ、液体施用ユニットは、液体リザーバと流体連通しており;
ステップb)とも呼ばれる受信ステップ320において、処理ユニットから少なくとも1つの入力を液体施用ユニットによって受信し、ここで、少なくとも1つの入力は、液体施用ユニットを作動させるために使用可能であり;
ステップc)とも呼ばれる着陸ステップ330において、少なくとも1つの植物に液体を施用するために環境内に無人航空機を着陸させ;および
ステップd)とも呼ばれる作動ステップ340において、カメラによって取得された環境の少なくとも1つの画像の画像解析に基づいて、処理ユニットによって決定された位置で液体施用ユニットを作動させる。
【0092】
一例では、無人航空機は、無人航空機の本体に取り付けられたカメラを備える。この方法は、次いで、無人航空機のカメラによって少なくとも1つの画像を取得することを含むことができる。
【0093】
一例では、無人航空機は、無人航空機の本体内に収容された、またはそれに取り付けられた処理ユニットを備える。この方法は、次いで、無人航空機の処理ユニットによる液体施用ユニットの作動のための位置を決定するための少なくとも1つのイメージを分析を含むことができる。
【0094】
一例では、ステップd)において、少なくとも1つの液体施用ユニットを作動させるための少なくとも1つの位置を決定するために少なくとも1つの画像を分析することは、少なくとも1つの種類の雑草を決定することを含み、および/または少なくとも1つの種類の病気を決定することを含み、および/または少なくとも1つの種類の有害生物を決定することを含み、および/または少なくとも1つの種類の昆虫を決定することを含み、および/または少なくとも1つの種類の栄養欠乏を決定することを含む。
【0095】
一例では、ステップd)において、少なくとも1つの液体施用ユニットの作動のための少なくとも1つの位置を決定するために少なくとも1つの画像を分析することは、無人航空機が着陸するための場所を決定することを含む。
【0096】
一例では、ステップc)は、無人航空機の本体に取り付けられた少なくとも1つの伸縮可能な脚部で着陸することを含む。
【0097】
一例では、無人航空機の本体に取り付けられた少なくとも1つの伸縮可能な脚部の端部の遠位にある少なくとも1つの伸縮可能な脚部の端部は、少なくとも1つの安定構造を備える。
【0098】
一例では、液体施用ユニットは、無人航空機の本体に対して移動可能であり、ここで、ステップd)は、処理ユニットの制御下で液体施用ユニットを移動させることを含む。
【0099】
一例では、液体施用ユニットは、伸縮可能なアーム上に取り付けられる。
【0100】
一例では、ステップd)は、環境の少なくとも1つの画像の画像分析に基づいて、液体施用ユニットを液体施用ユニットの作動させるための位置に移動させることを含む。
【0101】
一例では、カメラが無人航空機の本体に取り付けられている場合、前記方法はカメラを無人航空機の本体に対して移動させることを含み、ここで、無人航空機のプロセッサは、カメラを移動させるように構成されている。
【0102】
一例では、前記方法は、無人航空機が環境内に着陸した後に、液体施用ユニットを作動させるための位置を決定することを含む。
【0103】
一例では、前記方法は、UAVの位置決定手段を使用して無人航空機の位置を決定することを含む。
【0104】
農作物への有効成分の施用のための無人航空機、農作物への有効成分の施用のためのシステム、および無人航空機による農作物への有効成分の施用のための方法は、図4に示されるような非常に詳細な実施形態に関して記載される。
【0105】
図4aおよび4bでは、3つの伸縮式脚部を有するドローンが示されており、1つの脚部が隠されている。ドローンは、3本以上の脚部を有することができる。無人機は可動カメラを有し、雑草、昆虫および病気(以下、「標的」)の作物中での画像分析識別を可能にする(自律的に、または必要に応じてオペレータによって遠隔で)。ドローンはまた、液体施用ユニットを介して標的に有効成分の製剤を直接施用することができる伸縮可能なアームを有する。ドローンは、2つ以上の伸縮可能なアームを有することができる。液体施用ユニットは伸縮可能なアームに取り付ける必要はなく、例えば、直接下方を向いているドローン本体の下に取り付けることができる。
【0106】
図4a~bのドローンは、作物を通して飛行して標的または標的を含む領域を同定し、次いで、有効成分の製剤(以下、「製剤」)を雑草、昆虫および病気に直接施用する。ロータからの下降気流が作物の葉の広範および迅速な移動の両方を引き起こし、これが、正確な施用を妨げるために、通常、これはドローンが飛行している間に問題となり得る。また、通常、例えば、横風のドローンへの影響に対処する飛行中のドローンの動きは、帯(swath)が直線とは考えられないことを意味する(トラクターに取り付けられたブーム噴霧器を参照)。しかしながら、図4a~bのドローンは、3つの伸縮式脚部を使用して短時間着地させ、ロータの回転を停止させ、またはフェザリングし、施用標的を識別し、伸縮可能なアームを介して製剤を施用する。標的が処理されると、ドローンは次の植物に飛び、必要とされる作物領域が処理されるまでこのプロセスを繰り返す。したがって、ドローンは作物中のすべての植物を処理することができるが、飛行中に、または地上にあるときに、どの植物を処理する必要があるかを決定することもできる。
【0107】
このようにして、標的となる雑草、昆虫、病気は作物全体ではなく直接処理されるので、必要とされる有効成分が著しく少なくなる。さらに、製品は直接施用することができ、最初に噴霧施用のために大量の水に希釈する必要はない。これは、ドローンが運ぶ施用のための製品の重量を実質的に減らすことができるという追加の利点を有し、バッテリーの再充電または交換の間の動作時間を延ばし、はるかに小さく、安価で、より効率的なドローンの使用を可能にする。同様に、この施用方法により、製剤化者は、より濃縮された有効成分および界面活性剤の利点を、より小さな付着物で活用することができる。
【0108】
したがって、適切な物理的安定性を有する意図的に設計された製剤を利用することができ、作物の適切な湿潤、有効成分の適切な生物送達、および雨による洗い流しに対する適切な耐性を提供する。
【0109】
ドリフトによる標的外の損失は大幅に低減されるか、または効果的に排除されることさえでき、人口が多く、環境に敏感な地域での施用を可能にする。さらに、このドローンは、低いレベルの噴霧のドリフトを発生させる施用方法に対して風が強すぎる条件で作動し続けることができる。
【0110】
ドローンは自律的に作動することができ、農作物中の標的を防除するのに必要な労働力を低減する。
【0111】
図4a~bに示すように、ドローンは4組のロータを有するが、これより少ないまたは多いロータを有することができ、1組のロータのみを有することができる。ロータは、ロータを取り囲む保護リングと、ロータの上下の保護メッシュとによって、作物の葉との接触から保護されることができる。伸縮式の脚部の端にはディスクとスパイクがあり、安定した着陸が可能である。しかしながら、伸縮式の脚部の端部は地面上への安定した配置を助けるために、スパイク、ディスク、ボール、コーン、またはメッシュ形状の端部を含むことができる(稲田および他の区域などの場合)。地上の伸縮式の脚部が占める面積は、伸縮可能なアームを含むドローンアセンブリの重心が常に伸縮式の脚部のフットプリント領域内に収まるようになっている。可動式のカメラはモノスコピックまたはステレオスコピックとすることができ、標的の識別を助けるために可視および/または赤外および/または近UVスペクトルの両方で画像を見ることができる。UV、可視および/またはIR波長光もまた、標的の画像化を増強するために含まれ得る。カメラは、可動式マウントでドローンに直接マウントするか、または複数の伸縮可能なアームの端にマウントすることができる。必要に応じて、カメラをドローン本体に移動不可能な方法で取り付けることができる。
【0112】
カメラからの画像は、標的を識別するために適切な画像分析ソフトウェアによって分析することができる。これは、専用の処理ユニットを用いてドローンに搭載して自律的に実行することができ、またはオペレータからの入力を伴う/伴わない別個の処理ユニットによって遠隔的に実行することができる。
【0113】
伸縮可能なアームは、ある範囲の距離にわたって延在することができる。アームの端部には、製剤化された有効成分を標的上に噴射、噴霧または塗布することができる液体施用ユニットがある。伸縮可能なアームは、カメラを運ぶこともできる。付加的な伸縮可能なアームはまた、施用の間、標的を一時的に安定に保持するために、施用のために標的を正確に位置決めするために、または標的を覆う葉を一時的に脇に保持するために含まれ得る。
【0114】
製剤は好ましくはゲルを含む液体であり、水性または油性であり得、例としてSC、SE、OD、CS、EC、EW、MEおよびSL型を含む。製剤は好ましくは希釈せずに直接施用されるが、施用前に最初に水または他の適切な液体中で製剤を希釈することも可能である。製剤は伸縮可能なアーム(d)に直接取り付けることができる意図的に設計されたボトル(液体リザーバ)内に収容することができ、したがって、オペレータとの製剤の接触を最小限に抑えた密閉システムを提供する。さらに、意図的に設計されたボトルは、液体施用ユニットを含むこともできる。さらに、ドローンは意図的に設計されたボトルにおいて、様々な雑草、昆虫、および病気を防除するための様々な有効成分を含有する一連の製剤を保持することができ、これらは、伸縮可能なアーム(複数可)によって必要に応じて選択することができる。
【0115】
以下は、噴霧可能な液体に使用される農薬組成物の特定の詳細な例に関する。
【0116】
a) 室温で固体である少なくとも1つの農薬活性化合物、
b) 1~10個の炭素原子を含む分岐または直鎖アルコールを有するスルホコハク酸金属塩のモノおよびジエステル、特にアルカリ金属塩、より具体的にはナトリウム塩、および最も具体的にはジオクチルスルホコハク酸ナトリウムのから選択される群の少なくとも1つの化合物;
c) 少なくとも1種のポリアルキレンオキシド変性ヘプタメチルトリシロキサン、
d) -100℃~30℃の範囲のTgを有する少なくとも1つのエマルジョンポリマーまたはポリマー分散液、
e) 非イオン性またはアニオン性界面活性剤または分散助剤からなる群から選択される1種以上の添加剤、
f) 少なくとも1つのレオロジー改質剤、
g) 少なくとも一つの消泡剤、
h) 任意選択的な他の配合剤、および
i) 少なくとも1つの相溶化剤
の水性分散液。
【0117】
好ましい実施形態では、化合物a)~i)が以下の量で存在し、
a) 10~600g/l、好ましくは50~400g/l、より好ましくは100~400g/l、最も好ましくは200~360g/l
b) 1~80g/l、好ましくは4~60g/l、より好ましくは4~50g/l、最も好ましくは10~30g/l
c) 1~70g/l、好ましくは2.5~50g/l、より好ましくは5~45g/l、最も好ましくは10~40g/l
d) 1~80g/l、好ましくは2.5~60g/l、より好ましくは5~55g/l、最も好ましくは10~50g/l
e) 1~100g/l、好ましくは2.5~80g/l、より好ましくは5~60g/l、最も好ましくは20~45g/l
f) 0.5~60g/l、好ましくは1~40g/l、より好ましくは1~20g/l、最も好ましくは1~15g/l
g) 1~25g/l、好ましくは1~20g/l、より好ましくは1~15g/l、最も好ましくは1~10g/l
h) 0~150g/l、好ましくは1~100g/l、より好ましくは5~60g/l、最も好ましくは20~45g/l
i) 1~70g/l、好ましくは2.5~50g/l、より好ましくは5~45g/l、最も好ましくは10~40g/l
ここで、水を体積(1リットル)まで加える。
【0118】
代替の実施形態では、製剤は希釈せずに使用され(例えば、UAVによる直接施用)、化合物a)~i)は、以下の量で存在し、
a) 0.5~500g/l、好ましくは1~400g/l、より好ましくは5~200g/l、最も好ましくは10~100g/l
b) 0.2~60g/l、好ましくは0.4~40g/l、より好ましくは0.6~25g/l、最も好ましくは1~20g/l
c) 0.2~70g/l、好ましくは0.4~50g/l、より好ましくは0.6~35g/l、最も好ましくは1~20g/l
d) 0.2~60g/l、好ましくは0.4~50g/l、より好ましくは0.6~40g/l、最も好ましくは1~20g/l
e) 0.01~100g/l、好ましくは0.05~80g/l、より好ましくは0.1~60g/l、最も好ましくは1~45g/l
f) 0.1~60g/l、好ましくは0.5~30g/l、より好ましくは0.7~20g/l、最も好ましくは1~15g/l
g) 0.001~25g/l、好ましくは0.01~20g/l、より好ましくは0.1~15g/l、最も好ましくは0.2~10g/l
h) 0~180g/l、好ましくは1~150g/l、より好ましくは1~140g/l、最も好ましくは2~120g/l
i) 0.2~70g/l、好ましくは0.4~50g/l、より好ましくは0.6~35g/l、最も好ましくは1~20g/l
ここで、水を体積(1リットル)まで加える。
【0119】
さらに、代替の実施形態は、上記のような農薬組成物であって、成分b)およびd)を任意の成分として有するものを対象とする:
従って、以下の成分:
a) 室温で固体である少なくとも1つの農薬活性化合物、
b) 任意成分の1~10個の炭素原子を含む分岐または直鎖アルコールを有するスルホコハク酸金属塩のモノおよびジエステル、特にアルカリ金属塩、より具体的にはナトリウム塩、および最も具体的にはジオクチルスルホコハク酸ナトリウム;
c) 少なくとも1種のポリアルキレンオキシド変性ヘプタメチルトリシロキサン、
d) -100℃~30℃の範囲のTgを有するエマルジョンポリマーまたはポリマー分散液、
e) 非イオン性またはアニオン性界面活性剤または分散助剤からなる群から選択される1種以上の添加剤、
f) 少なくとも1つのレオロジー改質剤
g) 少なくとも一つの消泡剤、
h) 任意選択的な他の配合剤、および、
i) 少なくとも1種のポリアルキレンオキシドブロックコポリマー、好ましくはポリアルキレンオキシドブロックコポリマー(i)であって、分子量(重量平均分子量Mw)が1,500~6,000g/molであり、エチレンオキシド含有量が8~45%であり、好ましくは分子量が1,800~5,000g/molであり、エチレンオキシド含有量が10~35%であり、より好ましくは分子量が2,000~4,000g/molであり、エチレンオキシド含有量が15~30%であり、特に好ましくは分子量が2,200~3,000g/molであり、エチレンオキシド含有量が18~22%である、
を含有する水性分散液もある。
【0120】
特に断らない限り、本出願における%は、重量%を意味する。
【0121】
さらに、上記のように、少量施用のための噴霧可能な液体は、各化合物b)、c)およびi)のうちの少なくとも1つを含むアジュバント組み合わせを含む組成物によって解決されることが見出された。
【0122】
したがって、別の例は、噴霧量の少ない農薬組成物のためのアジュバント組合せである。
【0123】
前記アジュバント組み合わせにおいて、好ましくは、化合物は、
b) ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、
c) ポリアルキレンオキシド変性ヘプタメチルトリシロキサン、
i) ポリアルキレンオキシドブロックコポリマー(i)である。
【0124】
好ましい実施形態では、化合物b、cおよびiは、1:1:1~1:4:3、好ましくは1:1:1~1:3:3の比で存在し、最も好ましくは1:1.5:1.5~1:2.5:2.5の比で存在する。
【0125】
好ましい実施形態では、化合物cおよびiは、4:1~1:4、好ましくは2:1~1:2、最も好ましくは4:3~3:5の比で存在する。
【0126】
さらに、本実施例の農薬組成物中の前記界面活性剤b、cおよびiの量は、10~200g/lであり、好ましくは15~150g/lであり、より好ましくは20~120g/lであり、最も好ましくは40~100g/lであり、ここで、好ましくは上記の比が適用される。
【0127】
さらに、上述のように、少量施用のための噴霧可能な液体は、各化合物b)、c)およびd)のうちの少なくとも1つを含む代替アジュバント組み合わせを含む組成物によって解決されることが見出された。
【0128】
したがって、別の例は、噴霧量の少ない農薬組成物のための代替アジュバント組み合わせである。
【0129】
前記アジュバント組合せにおいて、好ましくは、化合物は、
b) ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、
c) ポリアルキレンオキシド変性ヘプタメチルトリシロキサン、
d) -100℃~30℃の範囲のTgを有する少なくとも1つのエマルジョンポリマーまたはポリマー分散液である。
【0130】
好ましい実施形態では、化合物b、cおよびdは、1:1:1~1:6:3、好ましくは1:1:1~1:5:3、最も好ましくは1:1.5:1.5~1:3:3の比で存在する。
【0131】
好ましい実施形態では、化合物cおよびdは、4:1~1:4、好ましくは3:1~1:3、最も好ましくは2:1~1:2の比で存在する。
【0132】
さらに、本実施例の農薬組成物中の前記界面活性剤b、cおよびdの量は、10~200g/lであり、好ましくは15~160g/lであり、より好ましくは20~140g/lであり、最も好ましくは40~130g/lであり、ここで、好ましくは上記の比が適用される。
【0133】
A 組成物の適切な化合物a)は、室温で固体である農薬活性化合物である。
【0134】
固体、農薬活性化合物a)は、本発明の組成物において、融点が20℃を超える植物処理に慣習的な全ての物質を意味すると理解されるべきである。殺菌剤、殺細菌剤、殺虫剤、ダニ駆除剤、殺線虫剤、軟体動物駆除剤、除草剤、植物成長調節剤、植物栄養素、生物活性物質および忌避剤が好ましく挙げられる。
【0135】
ここでそれらの一般名によって同定される活性化合物は公知であり、例えば、農薬ハンドブック(「The Pesticide Manual」第16版、British Crop Protection Council 2012)に記載されているか、またはインターネット(例えば、http://www.alanwood.net/pesticides)上で見出すことができる。分類は、本特許出願の出願時の現在のIRAC Mode of Action Classification Schemeに基づく。
【0136】
一例として、殺虫剤は:アバメクチン;アセタミプリド;アクリナトリン;アシノナピル;ベンズピリモキサン;ブロフラニリド;クロチアニジン;クロラントラニリプロール;シクラニリプロール;ジクロロメゾチアズ;ドデカジエノール;フルベンジアミド;フルヘキサホン;イミダクロプリド;ニテンピラム;クロルフェナピル、エマメクチン;エチプロール;フィプロニル;フロニカミド;フルピラジフロン;インドキサカルブ、メタフルミゾン、メトキシフェノジド;ミルベマイシン;オキサゾスルフィル;ピリダベン;ピリダリル;シラフルオフェン;スピノサド;スピロジクロフェン;スピロメシフェン;スピロテトラマト;スルホキサフロール;テトラニリプロール;チアクロプリド;チアメトキサム;トリフルメゾピリム;トリフルムロンの1つ以上であり;およびその他の殺虫剤が使用できる。
【0137】
一例として、殺菌剤は:アミスルブロム;ビキサフェン;フェナミドン;フェンヘキサミド;フルオピコリド;フルオピラム;フルオキサストロビン;イプロバリカルブ;イソチアニル;ペンシクロン;ペンフルフェン;プロピネブ;プロチオコナゾール;テブコナゾール;トリフロキシストロビン;アメトクラジン;アミスルブロム;アゾキシストロビン;ベンチアバリカルブ-イソプロピル;ベンゾビンジジフルピル;ボスカリド;カルベンダジム;クロロタノニル;シアゾファミド;シフルフェナミド;シモキサニル;シプロコナゾール;ジクロベンチアゾクス;ジフェノコナゾール;ジピメチトロン;エタボキサム;エポキシコナゾール;ファモキサドン;フェンピコキサミド;フロリルピコキサミド;フルアジナム;フルオピモミド;フルジオキソニル;フルインダピル;フルキンコナゾール;フルシラゾール;フルチアニル;フルキサピロキサド;イプフェントリフルコナゾール;イプフルフェノキン;イソピラザム;クレオキシム-メチル;リセルフェンバルピル;マンゼブ;マンジプロパミド;メフェントリフルコナゾール;オキサチアピプロリン;ペンチオピラド;ピカルブトラゾクス;ピコキシストロビン;プロベナゾール;プロキナジド;ピリジフルメトフェン;ピラクロストロビン;ピラジフルミド;ピリダクロメチル;キノフメリン;セダキサン;テブフロキン、テトラコナゾール、バリフェナレート;ゾキサミド;N-シクロプロピル-3-(ジフルオロメチル)-5-フルオロ-N-(2-イソプロピルベンジル)-1-メチル-1H-ピラゾール-4-カルボキサミド;2-{3-[2-(1-{[3,5-ビス(ジフルオロメチル)-1H-ピラゾール-1-イル]アセチル}-ピペリジン-4-イル)-1,3-チアゾール-4-イル]-4,5-ジヒドロ-1,2-オキサゾール-5-イル}-3-クロロフェニルメタンスルホナートの1つ以上であり;および他の殺菌剤が使用できる。
【0138】
一例では、除草剤は、酸、塩、エステルのような全ての施用可能な形態を含み、少なくとも1つの施用可能な形態を有する):アクロニフェン;アミドスルフロン;ベンスルホン-メチル;ブロモキシニル;ブロモキシニルカリウム;クロロスルフロン;クロロジナホップ;クロロジナホップ-プロパルギル;クロピラリド;シクロピラニル;2,4-D、2,4-D-ジメチルアンモニウム、-ジオラミン、-イソプロピルアンモニウム、-カリウム、-トリイソプロパノールアンモニウム、および-トロラミン;2,4-DB、2,4-DBジメチルアンモニウム、-カリウム、および-ナトリウム;デスメジファム;ジカムバ;ジフルフェニカン;ジウロン;エトフメセート;エトキススルフロン;フェノキサプロップ-P;フェンキノトリオン;フラザスルフロン;フロラスラム;フロルピラウキシフェン;フロルピラウキシフェン-ベンジル;フルフェナセト;フルロキシピル;フルルタモン;ホメサフェン;ホメサフェン-ナトリウム;ホラムスルフロン;グルホシネート;グルホシネート-アンモニウム;グリホサート;グリホサート-イソプロピルアンモニウム、-カリウム、およびトリメシウム;ハラウキシフェン;ハラウキシフェン-メチル;ハロスルフロン-メチル;インダジフラム;ヨードスルフロン-メチル-ナトリウム;イソプロツロン;イソキサフルトール;レナシル;MCPA;MCPA-イソプロピルアンモニウム、-カリウム、およびナトリウム;MCPB;MCPB-ナトリウム;メソスルフロン-メチル;メソトリオン;メトスラム;メトリブジン;メトスルフロン-メチル;ナプロパミド;ナプロパミド-M;ニコスルフロン;ペンジメタリン;ペノキスラム;フェンメジファム;ピコリナフェン;ピノキサデン;プロポキシカルバゾン-ナトリウム;ピラスルホトール;ピロキサスルホン;ピロキスラム;リムスルフロン;サフルフェナシル;スルコトリオン;テフリルトリオン;テンボトリオン;チエンカルバゾン-メチル;トルピラレート;トプラメゾン;トリベニュロン-メチル;トリフルジモキサジン;および他の除草剤を使用することができる。
【0139】
好ましい薬害軽減剤a)またはh)は、:メフェンピル-ジエチル、シプロスルファミド、イソキサジフェン-エチル、(RS)-1-メチルヘキシル(5-クロロキノリン-8-イルオキシ)アセテート(クロキントセット-メキシル、CAS-No.99607-70-2)、メトカミフェンである。
【0140】
適切な有効成分は任意に、例えば水性担体相中に溶解された可溶性有効成分および/または例えば水性担体相中にエマルジョンとして分散された液体有効成分を追加的に含むことができる。
【0141】
上記の全ての名前の有効成分は遊離化合物の形態で、および/またはそれらの官能基がこれを可能にする場合にはその農業的に許容される塩の形態で存在することができる。さらに、メソメリー形態ならびに立体異性体またはエナンチオマーは施用可能であれば、これらの修飾は当業者に周知であるので、ならびに多形修飾も包含されるものとする。
【0142】
B 適切なBアルキルスルホコハク酸塩b)は、1~10個の炭素原子を含む分岐または直鎖アルコールを有するスルホコハク酸金属塩のモノ-およびジエステルであり、特にアルカリ金属塩、より具体的にはナトリウム塩、および最も具体的にはジオクチルスルホコハク酸ナトリウムである;
C 適切な有機シリコーンエトキシレートc)は、以下のCAS-No.27306-78-1、67674-67-3、134180-76-0、例えば、Silwet(登録商標)L77、Silwet(登録商標)408、Silwet(登録商標)806、BreakThru(登録商標)S240、BreakThru(登録商標)S278を有する有機変性ポリシロキサン/トリシロキサンアルコキシレートである;
D 適切なアクリル系エマルジョンポリマーまたはポリマー分散液およびスチレン系エマルジョンポリマーまたはポリマー分散液d)は、-100℃~30℃、好ましくは-60℃~20℃、より好ましくは-50℃~10℃、最も好ましくは-45℃~5℃の範囲のTgを有する水性ポリマー分散液であり、例えばAcronal V215、Acronal 3612、Licomer ADH 205およびAtplus FAである。特に好ましいのは、Licomer ADH205およびAtplus FAである。
【0143】
好ましくは、ポリマーは、アクリルポリマー、スチレンポリマー、ビニルポリマーおよびそれらの誘導体、ポリオレフィン、ポリウレタン、ならびに天然ポリマーおよびそれらの誘導体からなる群から選択される。
【0144】
好ましい実施形態において、上記のポリマーは、40000以下、好ましくは10000以下の分子量を有する。
【0145】
好ましい実施形態において、ポリマーDは、WO2017/202684に記載されているようなエマルジョンポリマーである。
【0146】
ガラス転移温度(Tg)は、多くのポリマーについて公知であり、特に定義されない場合は、ASTM E1356-08(2014)「示差走査熱量測定によるガラス転移温度の割り当てのための標準試験方法」に従って決定され、ここで、サンプルはDSCの前に110℃で1時間乾燥され、水および/または溶媒の影響を排除し、DSCサンプルサイズ10~15mgで、N2下で20℃/分で-100℃~100℃で測定され、Tgは、転移領域の中間点として定義される。
【0147】
E 適切な非イオン性界面活性剤または分散助剤e)は、農薬に慣例的に使用することができるこのタイプの全ての物質である。好ましくはポリエチレンオキシド-ポリプロピレンオキシドブロックコポリマー、分岐または直鎖アルコールのポリエチレングリコールエーテル、脂肪酸または脂肪酸アルコールとエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドとの反応生成物、さらにポリビニルアルコール、ポリオキシアルキレンアミン誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンのコポリマー、ならびに(メタ)アクリル酸および(メタ)アクリル酸エステルのコポリマー、さらに分岐または直鎖アルキルエトキシレートおよびアルキルアリールエトキシレートであり、ここで、ポリエチレンオキシド-ソルビタン脂肪酸エステルは例として挙げることができる。上記の例の中から、選択されたクラスは、リン酸塩化、スルホン化または硫酸化され、塩基で中和されていてもよい。
【0148】
可能なアニオン性界面活性剤e)は、農薬に慣用的に使用することができるこのタイプの全ての物質である。アルキルスルホン酸またはアルキルリン酸ならびにアルキルアリールスルホン酸またはアルキルアリールリン酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩およびアンモニウム塩が好ましい。アニオン性界面活性剤または分散助剤のさらなる好ましい群は、ポリスチレンスルホン酸のアルカリ金属、アルカリ土類金属およびアンモニウム塩、ポリビニルスルホン酸の塩、アルキルナフタレンスルホン酸の塩、ナフタレンスルホン酸-ホルムアルデヒド縮合生成物の塩、ナフタレンスルホン酸、フェノールスルホン酸およびホルムアルデヒドの縮合生成物の塩、およびリグノスルホン酸の塩である。
【0149】
F レオロジー改質剤は、貯蔵中に分散された有効成分の重力分離を減少させる濃度で処方に添加された場合に、低剪断速度で粘度の大幅な増加を生じる添加剤である。低剪断速度は0.1s-1以下と定義され、大幅な増加はx2を超えると定義される。粘度は、回転剪断レオメーターによって測定することができる。
【0150】
適切なレオロジー改質剤f)は、例として以下の通りである:
・ キサンタンガム、グアーガムおよびヒドロキシエチルセルロースを含む多糖類。たとえば、Kelzan(登録商標)、Rhodopol(登録商標) Gおよび23、Satiaxane(登録商標) CX911 およびNatrosol(登録商標) 250などである。
【0151】
・ モンモリロナイト、ベントナイト、セペオライト、アタパルガイト、ラポナイト、ヘクトライトを含む粘土。たとえば、Veegum(登録商標) R、Van Gel(登録商標) B、Bentone(登録商標) CT、HC、EW、Pangel(登録商標) M100、M200、M300、S、M、W、Attagel(登録商標) 50、Laponite(登録商標) RD、
・ フュームドおよび沈降シリカ、例えば、Aerosil(登録商標) 200、Siponat(登録商標) 22である。
【0152】
キサンタンガム、モンモリロナイト粘土、ベントナイト粘土およびヒュームドシリカが好ましい。
【0153】
G 適切な消泡物質g)は、この目的のために農薬剤に慣例的に使用することができる全ての物質である。シリコーン油、シリコーン油調製物が好ましい。例えば、Bluestar SiliconesからのSilcolapse(登録商標) 426および432、WackerからのSilfoam(登録商標) SREおよびSC132、SilchemからのSAF-184(登録商標)、Basildon Chemical Company LtdからのFoam-Clear ArraPro-S(登録商標)、MomentiveからのSAG 1572およびSAG 30[ジメチルシロキサンおよびシリコーン、CAS-No.63148-62-9]である。好ましくはSAG 1572である。
【0154】
H 適切な他の配合物h)は、殺生物剤、不凍剤、着色剤、pH調整剤、緩衝剤、安定剤、酸化防止剤、不活性充填材料、保湿剤、結晶成長阻害剤、微量栄養素から選択され、一例として:
可能な防腐剤は、この目的のために農薬に慣用的に使用することができる全ての物質である。防腐剤の適切な例は、5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン[CAS-No.26172-55-4]、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン[CAS-No.2682-20-4]または1.2-ベンゾイソチアゾール-3(2H)-オン[CAS-No.2634-33-5]を含有する調製物である。例えば、Preventol(登録商標) D7(Lanxess)、Kathon(登録商標) CG/ICP(Dow)、Acticide(登録商標) SPX(Thor GmbH)、Proxel(登録商標) GXL(Arch Chemicals)などが挙げられる。
【0155】
適切な不凍物質は、この目的のために農薬剤に慣例的に使用することができる全ての物質である。適切な例は、プロピレングリコール、エチレングリコール、尿素およびグリセリンである。
【0156】
可能性のある着色剤は、この目的のために農薬に慣例的に使用することができる全ての物質である。例として、二酸化チタン、カーボンブラック、酸化亜鉛、青色顔料、ブリリアントブルーFCF、赤色顔料およびパーマネントレッドFGRを挙げることができる。
【0157】
可能なpH調整剤および緩衝剤は、この目的のために農薬に慣用的に使用することができる全ての物質である。例えば、クエン酸、硫酸、塩酸、水酸化ナトリウム、リン酸水素ナトリウム(NaHPO)、リン酸二水素ナトリウム(NaHPO)、リン酸二水素カリウム(KHPO)、リン酸水素カリウム(KHPO)が挙げられる。
【0158】
適切な安定剤および酸化防止剤は、この目的のために農薬に慣習的に使用することができる全ての物質である。ブチルヒドロキシトルエン[3.5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシトルオール、CAS-No.128-37-0]が好ましい。
【0159】
I 以下からなる群から選択される相溶化剤
i ポリアルキレンオキシドブロックコポリマー(i)、好ましくは分子量(重量平均分子量Mw)が1,500~6,000g/molであり、エチレンオキシド含有量が8~45%であり、より好ましくは分子量が1,800~5,000g/molであり、エチレンオキシド含有量が10~35%であり、さらに好ましくは分子量が2,000~4,000g/molであり、エチレンオキシド含有量が15~30%であり、特に好ましくは分子量が2,200~3,000g/molであり、エチレンオキシド含有量が18~22%であるポリアルキレンオキシドブロックコポリマー;
ii 上記以外のポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドのブロックコポリマー;
iii 2~20個のEO単位を有するエトキシル化分岐アルコール(例えば、Genapol(登録商標) X-type);
iv 2~20個のEO単位を含むメチル末端キャップされたエトキシル化分岐アルコール(例えば、Genapol(登録商標) XM-type);
v 2~20個のEO単位を含むエトキシル化ココナッツアルコール(例えば、Genapol(登録商標) C-type);
vi 2~20個のEO単位を含むエトキシル化C12/15アルコール(例えば、Synperonic(登録商標) A-type);
vii プロポキシ-エトキシル化アルコール(分枝状または直鎖状)、例えばAntarox(登録商標) B/848、Atlas(登録商標) G5000、Lucramul(登録商標) HOT 5902);
viii エトキシル化ジアセチレンジオール(例えば:Surfynol(登録商標) 4xx-range);
ix プロポキシ-エトキシル化脂肪酸、Me末端キャップ、例えばLeofat(登録商標) OC0503M;
x クエン酸アルキルエーテル界面活性剤(例えば、Adsee CE range、Akzo Nobel);
xi アルキル多糖類(例えば、Agnique(登録商標) PG8107、PG8105、Atplus(登録商標) 438、AL-2559、AL-2575);
xii 8~18個の炭素原子と平均10~40個のEO単位を有する脂肪酸を含むグリセリンのエトキシル化モノ-またはジエステル(例えば、Crovol(登録商標) range);
xiii 平均5~40EO単位を含むヒマシ油エトキシレート(例えば、Berol(登録商標) range、Emulsogen(登録商標) EL range)。
【0160】
最も好ましい実施形態において、相溶化剤はポリアルキレンオキシドブロックコポリマーi)であり、より好ましくは、2,400~2,500g/molの分子量および20%のエチレンオキシド含有量を有する。
【0161】
本出願において特に定義しない場合、分子量は、ポリスチレンを基準として25℃のメチレンクロライド中でGPCによって測定される重量平均分子量Mを指す。
【0162】
製剤は、以下の方法に従って調製した。
【0163】
方法1:
懸濁濃縮製剤の調製方法は当技術分野において公知であり、当業者に周知の公知の方法によって製造することができる。キサンタン(f)の水中2%ゲルおよび殺生物剤(h)を低剪断撹拌で調製した。有効成分(a)、非イオン性およびアニオン性分散剤(e)、消泡剤(g)の一部、および他の配合物(h)を混合してスラリーを形成し、最初に高剪断ローターステーターミキサー(Ultra-Turrax(登録商標))と混合して粒径D(v,0.9)を約50ミクロンに減少させ、次いで1つ以上のビーズミル(Eiger(登録商標) 250 Mini Motormill)に通して、有効成分の生物学的性能に必要な典型的には1~15ミクロンの粒径D(v,0.9)を達成した。当業者は、これが異なる有効成分について変化し得ることを理解する。残りの成分:スルホスクシネート金属塩のモノおよびジエステル(b)、ポリアルキレンオキシド変性ヘプタメチルトリシロキサン(c)、エマルジョンポリマーまたはポリマー分散液(d)、消泡剤(g)の一部、および上記で調製したキサンタンゲルを添加し、均一になるまで低剪断撹拌しながら混合した。最後に、酸または塩基(h)でpHを7.0(+/-0.2)に調整した。
【0164】
材料:
材料の一覧、CAS-番号等
表I:好ましい化合物b)の例示された商標名およびCAS番号
【表1】
【0165】
表II:好ましい化合物c)の例示された商標名およびCAS番号
【表2】
【0166】
表III:好ましい化合物d)の例示的な商標名およびCAS番号
【表3】
【0167】
表IV:好ましい化合物e)の例示的な商標名およびCAS番号
【表4】
【0168】
表V:好ましい化合物f)の例示的な商標名およびCAS番号
【表5】
【0169】
表VI:好ましい化合物g)の例示的な商標名およびCAS番号
【表6】
【0170】
表VII:好ましい化合物h)の例示的な商標名およびCAS番号
【表7】
【0171】
【0172】
表VIII:好ましい化合物i)の例示的な商標名およびCAS番号
【表8】
【0173】
【実施例
【0174】
実施例1:
製剤は、以下の処方を用いて調製した:
表IX 処方1、2および3の組成物。
【表9】
使用した調製方法は方法1に従った。
【0175】
実施例2:
別の実施例では、1リットルの処方2および3の各々を7リットルの水中に希釈し、2mの高さで飛行する2つのYamahaフラットファンノズルを備えたMaruyama MMC940ACドローンによって、イネ、ダイズおよびトウモロコシ植物から採取した葉切片上に、8l/haの施用量で噴霧した。蛍光マーカー(Tinopal OB(登録商標))を添加し、UV照射下で得られた画像の分析から噴霧被覆率を決定した。ドローンは、高さ2m、速度15~20km/hで飛行した。
【0176】
表X ドローンによる8l/haでの噴霧適用後のリーフ被覆率。
【表10】
【0177】
表Xに示される結果は、処方2(少量噴霧施用のための記載された噴霧可能な液体について)が葉表面の各々の非常に改善された湿潤および被覆を示したことを実証する。
【0178】
実施例3:
別の実施例では、処方2および3を、7リットルの水中に1リットルのSCの割合で希釈し、2mの高さで飛行する2つのYamahaフラットファンノズルを備えたMaruyama MMC940ACドローンによって、8l/haの施用量で、ポット中のイネ植物(cv.Koshihikari)上に、上記と同じ施用条件で、完全分げつの成長段階で噴霧した。イネ植物に、施用後17日目にリゾクトニア・ソラニ(rhizoctonia solani)を接種し、続いて暗条件下、25℃および相対湿度100%で7日間インキュベートした。次いで、イネ植物を温室内で18日間生育させ、病害防除について評価した。
【0179】
表XIは、8l/haでのドローンによる噴霧施用後の病害防除である。
【表11】
【0180】
表XIの結果は、処方2(少量噴霧施用のための記載された噴霧可能な液体について)が、病気の増強された防除を与えたことを実証する。
【0181】
別の実施例では、処方2および3を、1200l/ha~4l/haの範囲の水量に、少量の蛍光標識と共に、1リットルのSCの割合で希釈し、成熟の成長段階で、(Teejet)Conejet(登録商標)TXVSノズル(1200~600l/ha TXVS-8、300~4l/ha TXVS-2)を取り付けた屋外イネ植物(ジャポニカ)にバックパックスプレーヤーによって噴霧した。孤立イネ葉上の噴霧付着物をUV照明下で撮影し、噴霧の被覆率と平均噴霧付着面積をImageJ画像解析ソフトウェア(Fiji package、www.fiji.com)を用いて測定した。
【0182】
表XII 異なる噴霧量での葉被覆率および噴霧付着面積。
【表12】
【0183】
表XIIの結果は、処方2(少量噴霧施用のための記載された噴霧可能な液体について)が参照処方3と比較して、50~4l/haで著しく改善された被覆率を顕著に与えたことを実証する。100l/haでは、被覆率が処方2について有意に低く、噴霧混合物の有意に高い葉被覆率を達成するために、50l/ha以下の低い噴霧量の重要性を実証した。200~1200l/haでは、より大きな噴霧量からより高い被覆率が観察された。重要なことに、4~50l/haで噴霧された処方2は、600l/haでの参照処方3に匹敵する被覆率を達成し、これは、少量噴霧施用のための記載された噴霧可能な液体が、はるかに高い従来の噴霧量で噴霧された参照製剤に匹敵する被覆率を達成し得ることを実証する。しかしながら、参照製剤3は、100l/ha未満の低い噴霧量では匹敵する被覆率を達成せず、被覆率は噴霧量が減少することにつれて減少した。
【0184】
平均噴霧付着面積、処方2(少量噴霧施用のための記載された噴霧可能な液体について)についても、被覆率の同じ向上が見られ、50~4l/haの間で著しく高い広がりを有する噴霧付着物を著しく生成した。100および200l/haのより高い噴霧量は4~300l/haの参照処方がそうであったように、はるかに低い面積を有する付着物を生成した。表XIIからの結果を図6にプロットする。
【0185】
これらの結果の両方は、本明細書に記載されるような無人航空機による適用のための、ヘクタール当たり4~50リットルの間の少量噴霧施用での記載された噴霧可能な液体の利点を実証する。
【0186】
実施例4:低噴霧量
製剤は、以下の処方を用いて調製した:
表XII
【表13】
【0187】
使用した調製方法は、方法1に従った。
【0188】
一例において、少量噴霧施用のための記載された噴霧可能な液体のための処方例4および100g/lのトリフロキシストロビンおよび200g/lのテブコナゾールを含有する市販製品Nativo(登録商標)300 SC(Bayer AG、登録番号L8942 South Africa、コード102000008381)を、60l/haの低噴霧量を用いて水稲に噴霧施用し、2回の施用後に、いもち病(neck blast disease)の防除について評価した。次に、処理した作物を収穫し、収量を測定した。
【0189】
表XIV.処方4とNativo(登録商標)SCの生物学的結果。
【表14】
【0190】
結果は、60l/haの処方4の低噴霧量または少量噴霧施用のための記載された噴霧可能な液が、市販の参照Nativo(登録商標)SCと比較して、有意に高い病害防除および増加した収率の両方を与えたことを示す。
【0191】
実施例5:殺虫剤
表XV:以下の処方を用いて製剤を調製した:
【表15】
【0192】
使用した調製方法は、方法1に従った。
【0193】
少量の蛍光標識と共に処方5、6および7を、10l/haの噴霧量および1.0l/haの製剤割合でイネの葉に噴霧し、噴霧の被覆率を、ImageJ画像分析ソフトウェア(Fiji package, www.fiji.com)を用いてUV照射下で蛍光から測定した。
【0194】
表XVI 葉の被覆率の結果
【表16】
【0195】
結果は、少量噴霧施用のための記載された噴霧可能な液体のための処方5が参照処方10および11よりも有意に高い被覆率を示したことを示す。
【0196】
実施例6:除草剤
表XVII:製剤を以下の処方で調製した:
【表17】
【0197】
使用した調製方法は、方法1に従った。
【0198】
少量の蛍光標識と共に処方8および9を、10l/haの噴霧量および0.5l/haの製剤割合でイネの葉に噴霧し、噴霧の被覆率を、ImageJ画像分析ソフトウェア(Fiji package, www.fiji.com)を用いてUV照射下で蛍光から測定した。
【0199】
表XVIII:葉の被覆率の結果
【表18】
【0200】
結果は、少量噴霧施用のための記載された噴霧可能な液体のための処方8が参照処方13よりも有意に高い被覆率を示したことを示す。
【0201】
図5は、イネ、ダイズ、およびトウモロコシの葉の噴霧付着物の画像を示す。上の画像は参照製剤(処方3)についての結果を示し、下の画像は、8l/haの噴霧量でドローンによる噴霧施用後の、本明細書に記載されるような少量施用(処方2)についての噴霧可能な液体についての結果を示す。
【0202】
テクニカルサポートノート:
噴霧液滴の運動エネルギー(KE)は液滴の大きさ(質量 m)と液滴速度(v)の両方に依存し、結果KE =1/2mv、UAVによる噴霧施用はロータからの高い下降気流からの噴霧液滴の運動エネルギーの顕著な増大をもたらし、高い運動エネルギーは、葉面からの噴霧のより高い反発をもたらす。液滴の運動エネルギーが増加すると、噴霧リバウンドの増加を防止するために動的表面張力を減少させる必要がある。しかしながら、これは、少量施用のための記載された噴霧可能な液体によって対処される。
【0203】
動的湿潤剤は、小さいアジュバント/界面活性剤であり、これは空気-水界面に急速に拡散し、表面張力を減少させ、小滴反跳を減少させる葉接着性を増加させることができ、これは少量施用のための上記の噴霧可能な液体によって提供される。
【0204】
・ 動的湿潤剤、動的湿潤剤を有さない処方は、細かい噴霧で十分な噴霧保持性を有し得るが、粗い低ドリフト噴霧では噴霧滴がはるかに高い運動エネルギーを有し、その結果、噴霧保持性が低下するのであろう。
【0205】
雨による洗い流しは、作物からの有効成分の高い損失への潜在的な経路であり、したがって、少量施用のための記載された噴霧可能な液体によって提供されるように、これを軽減するために、耐雨性添加剤を製剤に組み込むことができる。
【0206】
・ 製剤の選択は、多くの因子の複雑な組み合わせである。微粒子製剤については、これは高度なフロアブル製剤で最も容易に達成される。
【0207】
バイオデリバリーは、噴霧付着物の微細構造、特に有効成分およびアジュバントの分布によって支配される。微粒子系の場合、これは非常に複雑であり、「コーヒーリング構造」の形成を伴うことがあり、少量施用のための記載された噴霧可能な液体によって対処される。
【0208】
・ 付着物ミクロ構造は製剤設計および噴霧量の両方に依存し、より高いバイオデリバリーは、溶解性の低い有効成分についての完全な葉の被覆範囲をはるかに下回る低い噴霧量で達成される。
【0209】
・ 葉の被覆はまた、各有効成分の必要とされるバイオデリバリーに依存して、低い噴霧量で施用され得る。浸透性を高めるために、低い被覆率は取り込みを高めることができ、アジュバントを有するフロアブルについては、これはコンパクトな「コーヒーリング」付着物からのものとすることができる。
【0210】
噴霧量。高い被覆率のために、高拡散アジュバント(例えば、高拡散アジュバント/界面活性剤(例えば、有機シリコーン))の添加は、少量施用のための記載された噴霧可能な液体によって提供されるように、低噴霧量で良好な被覆率を送達し得る。比較的少量の「拡散界面活性剤」については、60l/ha以下の噴霧量から増強された拡散を観察することができる。噴霧量が減少することにつれて、アジュバント/界面活性剤の濃度は増加し、8l/ha以下の空中施用で使用される低い噴霧量までも増強された拡散が続く。
【0211】
湿潤が起こるためには、θ<90°の葉の表面の「ミクロ構造」が湿潤を増強し、θ>90°の葉の表面の「ミクロ構造」が非湿潤を増強し、記載された少量施用のための噴霧可能な液がより小さい接触角に向かう動きをもたらすので、接触角θ<90°が必須である。
【0212】
アジュバント濃度が上記のようなビヒクルを介した施用による噴霧保持および葉の湿潤を増強するために十分になる目標噴霧量は必要に応じて調整しながら60l/ha以下であるべきであり、上限は、種々の競合する要件の間の良好なバランスを取るものです。これは、少量施用のための記載された噴霧可能な液体によって達成される。
【0213】
裏づけとなる注記の下に記載されているこれらの効果はすべて、液体を作物にどのように噴霧することができるかに関する要素の信じられないほど複雑な並置に関連する。少量噴霧施用のための記載された噴霧可能な液体は、互いに競合し得るこれらの要素の最適な組み合わせによって提供される、驚くべき有益な効果を提供することが見出された。記載された噴霧可能な液体において、これらの要素の組み合わせを有する最適な噴霧可能な液体が提供される。
【0214】
別の例示的な実施形態では、適切なシステム上で、前述の実施形態のうちの1つによる方法の方法ステップを実行するように構成されていることを特徴とするコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム要素が提供される。
【0215】
したがって、コンピュータプログラム要素は、実施形態の一部であってもよいコンピュータユニットに格納されてもよい。この計算ユニットは、上述の方法のステップの実行を実行または誘導するように構成されていてもよい。さらに、それは、上記の装置および/またはシステムの構成要素を動作させるように構成することができる。計算ユニットは自動的に動作するように、および/またはユーザの注文を実行するように構成することができる。コンピュータプログラムは、データプロセッサの動作メモリにロードすることができる。したがって、データプロセッサは、前述の実施形態のうちの1つによる方法を実行するように装備されてもよい。
【0216】
本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラムと、アップデートの手段によって現存するプログラムを本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムとの両方を包含する。
【0217】
さらに、コンピュータプログラム要素は、上述の方法の例示的な実施形態の手順を満たすために必要なすべてのステップを提供することができる。
【0218】
本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、CD-ROM、USBスティックなどのコンピュータ可読媒体が提示され、コンピュータ可読媒体はその上に格納されたコンピュータプログラム要素を有し、そのコンピュータプログラム要素は、前述のセクションによって説明される。
【0219】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒にまたはその一部として供給される光学記憶媒体またはソリッドステート媒体などの適切な媒体上に記憶および/または配布することができるが、インターネットまたは他の有線もしくは無線電気通信システムなどを介して他の形態で配布することもできる。
【0220】
しかしながら、コンピュータプログラムはWorld Wide Webのようなネットワーク上で提示することもでき、そのようなネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードすることもできる。本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、ダウンロードに利用可能なコンピュータプログラム要素を作成するための媒体が提供され、このコンピュータプログラム要素は、本発明の前述の実施形態のうちの1つによる方法を実行するように構成されている。
【0221】
本発明の実施形態は、異なる主題を参照して説明されることに留意されたい。特に、いくつかの実施形態は、方法タイプの特許請求の範囲を参照して説明され、他の実施形態はデバイスタイプの特許請求の範囲を参照して説明される。しかしながら、当業者は上記および以下の説明から、別段の通知がない限り、1つのタイプの主題に属する特徴の任意の組合せに加えて、異なる主題に関する特徴間の任意の組合せも、本出願で開示されると考えられることを理解するのであろう。しかしながら、全ての特徴を組み合わせて、特徴の単純な合計よりも多い相乗効果を提供することができる。
【0222】
本発明は図面および前述の説明において詳細に図示および説明されてきたが、そのような図示および説明は例示的(illustrative)または例示的(exemplary)であり、限定的ではないと考えられるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態に対する他の変形は図面、開示、および従属請求項の研究から、請求された発明を実施する際に当業者によって理解され、達成されることができる。
【0223】
特許請求の範囲において、単語「含む、備える(comprising)」は他の要素またはステップを排除するものではなく、不定冠詞「a」または「an」は複数を排除するものではない。単一のプロセッサまたは他のユニットは、特許請求の範囲において再引用されるいくつかの項目の機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項において再引用されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
図1
図2
図3
図4a
図4b
図5
図6
【国際調査報告】