(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】2022-10-17
(54)【発明の名称】無人航空機による圃場の噴霧の方法
(51)【国際特許分類】
A01M 7/00 20060101AFI20221007BHJP
A01M 21/04 20060101ALI20221007BHJP
B64D 1/18 20060101ALI20221007BHJP
B64C 39/02 20060101ALI20221007BHJP
B64C 3/56 20060101ALI20221007BHJP
B64C 39/08 20060101ALI20221007BHJP
【ＦＩ】
A01M7/00 H
A01M21/04 C
B64D1/18
B64C39/02
B64C3/56
B64C39/08
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022506491
(86)(22)【出願日】2020-08-10
(85)【翻訳文提出日】2022-01-31
(86)【国際出願番号】 EP2020072340
(87)【国際公開番号】W WO2021028368
(87)【国際公開日】2021-02-18
(31)【優先権主張番号】19191884.6
(32)【優先日】2019-08-15
(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】591063187
【氏名又は名称】バイエル アクチェンゲゼルシャフト
【氏名又は名称原語表記】Ｂａｙｅｒ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】マルコム・フェアーズ
(72)【発明者】
【氏名】アンドリュー・チャールズ・チャップル
【テーマコード（参考）】
2B121
【Ｆターム（参考）】
2B121CB03
2B121CB25
2B121CB35
2B121CB37
2B121CC02
2B121CC05
2B121EA26
2B121FA20
(57)【要約】
本発明は、無人航空機（ＵＡＶ）による圃場の噴霧の方法に関する。本方法は、圃場内で作物の上方においてＵＡＶを飛行させ、液体噴霧を作物に噴霧することを含み、ＵＡＶは、ＵＡＶの前後軸に垂直な方向に延びるウイングを備え、ウイングは、前後軸の一方側から前後軸の他方側まで延びる翼長を有し、作物に噴霧することは、ウイングの翼長の長さよりも小さい作物の上方においてウイングの高さで実質的にすべての作物に噴霧することを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
無人航空機（ＵＡＶ）による圃場の噴霧の方法であって、圃場内で作物の上方においてＵＡＶを飛行させ、液体噴霧を前記作物に噴霧するステップを含んでおり、前記ＵＡＶは、前記ＵＡＶの前後軸に垂直な方向に延びるウイングを備え、前記ウイングは、前記前後軸の一方側から前記前後軸の他方側まで延びる翼長を有し、前記作物に噴霧するステップは、前記ウイングの前記翼長の長さよりも小さい前記作物の上方において前記ウイングの高さで実質的にすべての前記作物に噴霧するステップを含む、方法。
【請求項2】
前記液体噴霧を前記作物に噴霧するステップは、前記ＵＡＶの前記前後軸に垂直な前記方向に延びる複数の噴霧ユニットによって実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記複数の噴霧ユニットは、前記ウイングの前記翼長に相当するスパンにわたって間隔を空けつつ位置している、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記複数の噴霧ユニットのうちの２つの噴霧ユニットは、前記翼長の前記長さに実質的に相当する距離だけ互いに離れている、請求項２または３に記載の方法。
【請求項5】
実質的にすべての前記作物に噴霧する前記高さは、前記翼長の前記長さの半分未満である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記ウイングは、伸張可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記ウイングは、折り畳み機構によって伸張可能である、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記ＵＡＶの前記前後軸の各側において、前記ウイングの第１の部分が前記ウイングの第２の部分へと折り重ねられるように構成され、前記ウイングの前記第２の部分が、前記ＵＡＶの本体に取り付けられている、請求項６または７に記載の方法。
【請求項9】
前記複数の噴霧ユニットは、前記ウイングとは別のブームに取り付けられている、請求項２から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記ブームは、前記ウイングの平面よりも下方に位置する、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記ブームは、前記ＵＡＶの前方飛行方向に対して前記ウイングの前方に位置する、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項12】
前記ブームは、伸張可能である、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
前記複数の噴霧ユニットは、前記ウイングとは別の第２のウイング内に収容され、かつ／または前記ウイングとは別の第２のウイングに取り付けられ、前記第２のウイングは、前記ウイングからの気流を使用することによって前記複数の噴霧ユニットからの液体を霧化させるように構成されている、請求項２から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
前記第２のウイングは、前記ウイングの平面よりも下方に位置する、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記第２のウイングの少なくとも１つの平面は、前記ウイングの少なくとも１つの平面に実質的に平行に位置する、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項16】
前記ＵＡＶは、少なくとも１つの第１のアクチュエータおよび少なくとも１つの第２のアクチュエータを備え、前記少なくとも１つの第１のアクチュエータは、前記第２のウイングを前記ウイングに対して垂直方向に動かすように構成され、前記少なくとも１つの第２のアクチュエータは、前記第２のウイングを前記ウイングに対して水平方向に動かすように構成され、前記ＵＡＶの処理ユニットは、前記第１および第２のアクチュエータを制御するように構成されている、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
前記ＵＡＶは、前記第２のウイングを前記ＵＡＶの前記前後軸に垂直な水平軸に対して少なくとも１つの回転角度だけ回転させるように構成された少なくとも１つの回転アクチュエータを備え、前記処理ユニットは、前記少なくとも１つの回転アクチュエータを制御するように構成されている、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項18】
前記ＵＡＶは、地面に対する前記ＵＡＶの速度を測定するように構成された少なくとも１つのセンサと、前記ＵＡＶに対する空気の移動速度を測定するように構成された少なくとも１つの追加のセンサと、を備え、前記ＵＡＶの前記処理ユニットは、地面に対する空気の移動方向を割り出し、かつ地面に対する空気の移動速度を割り出すように構成され、前記割り出しは、前記ＵＡＶの速度、前記ＵＡＶに対する前記空気の移動方向、および前記ＵＡＶに対する前記空気の移動速度を利用することを含み、前記ＵＡＶの前記処理ユニットは、少なくとも１つの前記第１のアクチュエータ、少なくとも１つの前記第２のアクチュエータ、および／または少なくとも１つの前記回転アクチュエータを制御するように構成され、前記制御は、前記割り出された地面に対する空気の移動方向、および前記割り出された地面に対する空気の移動速度を利用することを含む、請求項１６に従属した請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記複数の噴霧ユニットは、前記第２のウイングの上面において前記第２のウイングの前縁に近接して位置する、請求項１３から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項20】
前記第２のウイングのうちの前記複数の噴霧ユニットの開口と後縁との間の表面が、前記液体に対して付着性の第１のレベルを示すように構成された第１の表面と、前記第１の表面に隣接しかつ前記液体に対して付着性の第２のレベルを示すように構成された第２の表面と、を備え、前記付着性の第１のレベルは前記付着性の第２のレベルよりも低い、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
前記第２のウイングは、伸張可能である、請求項１３から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項22】
前記作物の上方において前記ウイングの高さで前記実質的にすべての作物に噴霧するステップは、第１の帯を噴霧すること、および反対の方向に第２の帯を噴霧することを含み、未噴霧の作物の領域が前記第１の帯を前記第２の帯から隔てる、請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項23】
前記作物の上方において前記ウイングの高さで前記実質的にすべての作物に噴霧するステップは、前記第１の帯と前記第２の帯との間の後続の帯を噴霧することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項24】
請求項１から２３のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されたＵＡＶ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無人航空機（ＵＡＶ）による圃場の噴霧の方法、およびこの方法を実行することができるＵＡＶに関する。
【背景技術】
【0002】
本発明の一般的な背景は、作物への除草剤および農業用殺虫剤の適用である。
【0003】
現在のシングルロータまたはマルチロータＵＡＶは、ロータからの下降気流によって作物上層部の下部への噴霧の浸透を達成することができる。この場合、噴霧帯の幅が制限され、何故ならば、噴霧帯の幅は、シングルロータＵＡＶのロータの幅およびマルチロータＵＡＶの最も外側のロータ間の距離によって決定されるからである。噴霧帯の幅を最大化することが重要であり、何故ならば、噴霧帯の幅がＵＡＶの作業速度を決定付け、作業速度が高いほど同じ時間でより広い面積を噴霧できるからである。噴霧帯の幅を大きくするために、シングルロータＵＡＶにおいてはロータの長さを大きくする必要があり、マルチロータＵＡＶにおいては最も外側のロータ間の距離を大きくする必要がある。これは、ＵＡＶのサイズが大きくなり、輸送がより困難になり、動作により多くの電力が必要になるという欠点を有する。マルチロータＵＡＶの場合、噴霧帯の全体にわたる作物上層部への均一な浸透を保証するために、最も外側のロータ間に追加のロータが必要となる可能性もある。
【0004】
したがって、ＵＡＶのサイズを大きくすることなく、かつＵＡＶの所要電力を増加させることなく、作業速度を高めるために、噴霧帯の幅を増加させる方法が必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
肥料、除草剤、ならびに殺虫剤および殺菌剤などの農業用殺虫剤を含有する液体などの液体を噴霧する無人航空機で圃場を噴霧するための改善された手段を有することが、好都合であると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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、従属請求項に取り入れられる。以下で説明される本発明の態様および例は、無人航空機で圃場を噴霧する方法およびこの方法を実行するように構成された無人航空機にも当てはまることに留意されたい。
【0007】
第１の態様において、無人航空機（ＵＡＶ）による圃場の噴霧の方法が提供される。この方法は、圃場内で作物の上方においてＵＡＶを飛行させ、液体噴霧を作物に噴霧することを含む。ＵＡＶは、ＵＡＶの前後軸に垂直な方向に延びるウイングを備え、ウイングは、前後軸の一方側から前後軸の他方側まで延びる翼長を有する。作物に噴霧することは、ウイングの翼長の長さよりも小さい作物の上方においてウイングの高さで実質的にすべての作物に噴霧することを含む。
【0008】
ここで、ウイングという用語は、ウイングまたは翼がＵＡＶに必要なすべての揚力をもたらすことができ、ウイングまたは翼によってもたらされる揚力がＵＡＶの重量と釣り合うことができるという点で、翼を意味することができる。しかしながら、ウイングまたは翼は、ウイングまたは翼によってもたらされる揚力がＵＡＶの重量よりも小さくてもよいという点で、ＵＡＶに必要な揚力のうちの一部だけをもたらしてもよい。したがって、この第２の事例においては、１組以上のロータブレードによって追加の揚力をもたらすことができる。
【0009】
一例において、液体噴霧を作物に噴霧することは、ＵＡＶの前後軸に垂直な方向に延びる複数の噴霧ユニットによって実行される。
【0010】
一例において、複数の噴霧ユニットは、ウイングの翼長に相当するスパンにわたって間隔を空けつつ位置する。
【0011】
一例において、複数の噴霧ユニットのうちの２つの噴霧ユニットは、翼長の長さに実質的に相当する距離だけ互いに離れて位置する。
【0012】
一例において、実質的にすべての作物に噴霧する高さは、翼長の長さの半分未満である。
【0013】
一例において、ウイングは伸張可能である。
【0014】
一例において、ウイングは、折り畳み機構によって伸張可能である。
【0015】
一例においては、ＵＡＶの前後軸の各側において、ウイングの第１の部分がウイングの第２の部分へと折り重ねられるように構成され、ウイングの第２の部分が、ＵＡＶの本体に取り付けられる。
【0016】
一例において、複数の噴霧ユニットは、ウイングとは別のブームに取り付けられる。
【0017】
一例において、ブームは、ウイングの平面よりも下方に位置する。
【0018】
一例において、ブームは、ＵＡＶの前方飛行方向に対してウイングの前方に位置する。
【0019】
一例において、ブームは伸張可能である。
【0020】
一例において、ウイングは、折り畳み機構によって伸張可能である。
【0021】
一例においては、ＵＡＶの前後軸の各側において、ブームの第１の部分がブームの第２の部分へと折り重ねられるように構成され、ブームの第２の部分が、ＵＡＶの本体に取り付けられる。
【0022】
一例において、複数の噴霧ユニットは、ウイングとは別の第２のウイング内に収容され、かつ／またはウイングとは別の第２のウイングに取り付けられ、第２のウイングは、ウイングからの気流を使用することによって複数の噴霧ユニットからの液体を霧化させるように構成される。
【0023】
「第２のウイング」という用語は、飛行中にウイングからの空気流を使用することによって液体を微細な液滴に霧化させることができるウイングまたは翼を指す。
【0024】
一例において、第２のウイングは、ウイングの平面よりも下方に位置する。
【0025】
一例において、第２のウイングの少なくとも１つの平面は、ウイングの少なくとも１つの平面に実質的に平行に位置する。
【0026】
一例において、ＵＡＶは、少なくとも１つの第１のアクチュエータおよび少なくとも１つの第２のアクチュエータを備え、少なくとも１つの第１のアクチュエータは、第２のウイングをウイングに対して垂直方向に動かすように構成され、少なくとも１つの第２のアクチュエータは、第２のウイングをウイングに対して水平方向に動かすように構成され、ＵＡＶの処理ユニットは、第１および第２のアクチュエータを制御するように構成される。
【0027】
このやり方で、ウイングに対する第２ウイングの位置を変更することにより、複数の噴霧ユニットからの液体の液滴サイズを連続的に調整することができる。
【0028】
一例において、ＵＡＶは、第２のウイングをＵＡＶの前後軸に垂直な水平軸に対して少なくとも１つの回転角度だけ回転させるように構成された少なくとも１つの回転アクチュエータを備え、処理ユニットは、少なくとも１つの回転アクチュエータを制御するように構成される。
【0029】
このようにして、液滴サイズを制御するためのさらなる調整の可能性が提供される。
【0030】
一例において、ＵＡＶは、地面に対するＵＡＶの速度を測定するように構成された少なくとも１つのセンサと、ＵＡＶに対する空気の移動速度を測定するように構成された少なくとも１つの追加のセンサと、を備え、ＵＡＶの処理ユニットは、地面に対する空気の移動方向を割り出し、かつ地面に対する空気の移動速度を割り出すように構成され、割り出しは、ＵＡＶの速度、ＵＡＶに対する空気の移動方向、およびＵＡＶに対する空気の移動速度を利用することを含み、ＵＡＶの処理ユニットは、少なくとも１つの第１のアクチュエータ、少なくとも１つの第２のアクチュエータ、および／または少なくとも１つの回転アクチュエータを制御するように構成され、制御は、割り出された地面に対する空気の移動方向、および割り出された地面に対する空気の移動速度を利用することを含む。
【0031】
このようにして、例えば風の状態の変化に起因するドリフトの問題を、例えばウイングに対する第２のウイングの位置を調整することによって噴霧される液体の液滴サイズを変更することにより、考慮に入れることができる。
【0032】
一例において、複数の噴霧ユニットは、第２のウイングの上面において第２のウイングの前縁に近接して位置する。
【0033】
一例において、第２のウイングのうちの複数の噴霧ユニットの開口と後縁との間の表面が、液体に対する付着性の第１のレベルを示すように構成された第１の表面と、液体に対する付着性の第２のレベルを示すように構成された第１の表面に隣接する第２の表面と、を備え、付着性の第１のレベルは付着性の第２のレベルよりも低い。
【0034】
このようにして、液体が第２のウイングの表面を横切って移動するときに、この表面とどのように相互作用するかを変化させることによって、液滴スペクトルの制御が提供される。これは、第２のウイングの表面または後縁のいずれかにおける液体の分裂の様相をさらに制御する能力をもたらす。
【0035】
一例において、第２のウイングは伸張可能である。
【0036】
一例において、第２のウイングは、折り畳み機構によって伸張可能である。
【0037】
一例においては、ＵＡＶの前後軸の各側において、第２のウイングの第１の部分が第２のウイングの第２の部分へと折り重ねられるように構成され、第２のウイングの第２の部分が、ＵＡＶの本体に取り付けられる。
【0038】
一例において、作物の上方においてウイングの高さで実質的にすべての作物に噴霧することは、第１の帯を噴霧すること、および反対の方向に第２の帯を噴霧することを含み、未噴霧の作物の領域が第１の帯を第２の帯から隔てる。
【0039】
一例において、作物の上方においてウイングの高さで実質的にすべての作物に噴霧することは、第１の帯と第２の帯との間の後続の帯を噴霧することを含む。
【0040】
第２の態様において、第１の態様の方法を実行するように構成されたＵＡＶが提供される。
【0041】
好都合には、上記態様のいずれかによってもたらされる利点は、他の態様のすべてに等しく当てはまり、逆もまた同様である。
【0042】
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、以下に記載される実施形態を参照して説明されるであろう。
【0043】
以下で、例示的な実施形態を、以下の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】新規な技術を使用して圃場を噴霧する方法の概略の例を左側に示す一方で、圃場を噴霧する既存のやり方を右側に示している。
【図2】地面効果を伴わない通常の様相での噴霧の概略の例を上側に示し、地面効果を伴う本明細書に記載の新規な様相での噴霧の概略の例を下側に示している。
【図3】地面効果がある場合および地面効果がない場合の噴霧された化学物質の作物上層部への浸透を示している。
【図4】ウイングおよびブームが折り畳まれた状態ならびにウイングおよびブームが伸ばされた状態の例示的なＵＡＶの概略図を示している。
【図5】ウイングおよび第２のウイングを有する例示的なＵＡＶの概略図を示している。
【図6】第２のウイングをウイングに対してどのように調整できるかについての概略の例を、側面図の視点から示している。
【図7】第２のウイングの上部における液体の霧化プロセスへのウイングからの空気流の影響の概略の例を、側面図の視点から示している。
【図8】複数の噴霧ユニットを有する第２のウイングの概略の例を、上面図の視点から示している。
【発明を実施するための形態】
【0045】
図１～図８は、無人航空機（ＵＡＶ）による圃場の噴霧の方法、およびこの方法を実行することができるＵＡＶに関する。一例によれば、無人航空機（ＵＡＶ）による圃場の噴霧の方法は、圃場内で作物の上方においてＵＡＶを飛行させ、液体噴霧を作物に噴霧することを含む。ＵＡＶは、ＵＡＶの前後軸に垂直な方向に延びるウイングを備え、ウイングは、前後軸の一方側から前後軸の他方側まで延びる翼長を有する。作物に噴霧することは、ウイングの翼長の長さよりも小さい作物の上方においてウイングの高さで実質的にすべての作物に噴霧することを含む。
【0046】
一例によれば、液体噴霧を作物に噴霧することは、ＵＡＶの前後軸に垂直な方向に延びる複数の噴霧ユニットによって実行される。
【0047】
一例によれば、複数の噴霧ユニットは、ウイングの翼長に相当するスパンにわたって間隔を空けつつ位置する。
【0048】
一例によれば、複数の噴霧ユニットのうちの２つの噴霧ユニットは、翼長の長さに実質的に相当する距離だけ互いに離れて位置する。
【0049】
一例によれば、実質的にすべての作物に噴霧する高さは、翼長の長さの半分未満である。
【0050】
一例において、実質的にすべての作物に噴霧する高さは、翼長の長さの３分の１未満である。
【0051】
一例において、実質的にすべての作物に噴霧する高さは、翼長の長さの４分の１未満である。
【0052】
一例によれば、ウイングは伸張可能である。
【0053】
一例によれば、ウイングは、折り畳み機構によって伸張可能である。
【0054】
一例によれば、ＵＡＶの前後軸の各側において、ウイングの第１の部分がウイングの第２の部分へと折り重ねられるように構成される。ウイングの第２の部分が、ＵＡＶの本体に取り付けられる。
【0055】
一例において、ウイングの第１および第２の部分は、関連する中心軸を有し、非展開状態において、中心軸とＵＡＶの前後軸との間の角度は、展開された状態における中心軸とＵＡＶの前後軸との間の角度よりも小さい。
【0056】
一例においては、展開された状態において、展開された状態のウイングの第１および第２の部分は、ＵＡＶの前後軸の両側に延在する。
【0057】
一例によれば、複数の噴霧ユニットは、ウイングとは別のブームに取り付けられる。
【0058】
一例によれば、ブームは、ウイングの平面よりも下方に位置する。
【0059】
一例によれば、ブームは、ＵＡＶの前方飛行方向に対してウイングの前方に位置する。
【0060】
一例によれば、ブームは伸張可能である。
【0061】
一例において、ブームは、折り畳み機構によって伸張可能である。
【0062】
一例においては、ＵＡＶの前後軸の各側において、ブームの第１の部分がブームの第２の部分の下方に折り曲げられるように構成され、ブームの第２の部分が、ＵＡＶの本体に取り付けられる。
【0063】
一例において、ブームの第１および第２の部分は、関連する中心軸を有し、非展開状態において、中心軸とＵＡＶの前後軸との間の角度は、展開された状態における中心軸とＵＡＶの前後軸との間の角度よりも小さい。
【0064】
一例においては、展開された状態において、展開された状態のブームの第１および第２の部分は、ＵＡＶの前後軸の両側に延在する。
【0065】
一例によれば、複数の噴霧ユニットは、ウイングとは別の第２のウイング内に収容され、かつ／またはウイングとは別の第２のウイングに取り付けられ、第２のウイングは、ウイングからの気流を使用することによって複数の噴霧ユニットからの液体を霧化させるように構成される。
【0066】
一例によれば、第２のウイングは、ウイングの平面よりも下方に位置する。
【0067】
一例において、第２のウイングは、ＵＡＶの前後軸に垂直な方向に延び、第２のウイングは、前後軸の一方側から前後軸の他方側まで延びる翼長を有する。
【0068】
一例において、ウイングは第２のウイングを過ぎて延びる。このようにして、第２のウイングの先端における渦に起因する的外れの噴霧を回避することができる。
【0069】
一例において、噴霧液は、噴霧液を第２のウイングに沿った所定の点へと配送するために、チューブに接続された複数の投与ポンプによって複数の噴霧ユニットへと配送される。これらの配送チューブを、ウイングの内側に収容することができる。
【0070】
一例によれば、第２のウイングの少なくとも１つの平面は、ウイングの少なくとも１つの平面に実質的に平行に位置する。
【0071】
一例によれば、ＵＡＶは、少なくとも１つの第１のアクチュエータおよび少なくとも１つの第２のアクチュエータを備え、少なくとも１つの第１のアクチュエータは、第２のウイングをウイングに対して垂直方向に動かすように構成され、少なくとも１つの第２のアクチュエータは、第２のウイングをウイングに対して水平方向に動かすように構成され、ＵＡＶの処理ユニットは、第１および第２のアクチュエータを制御するように構成される。
【0072】
一例によれば、ＵＡＶは、第２のウイングをＵＡＶの前後軸に垂直な水平軸に対して少なくとも１つの回転角度だけ回転させるように構成された少なくとも１つの回転アクチュエータを備え、処理ユニットは、少なくとも１つの回転アクチュエータを制御するように構成される。
【0073】
一例によれば、ＵＡＶは、地面に対するＵＡＶの速度を測定するように構成された少なくとも１つのセンサと、ＵＡＶに対する空気の移動速度を測定するように構成された少なくとも１つの追加のセンサと、を備え、ＵＡＶの処理ユニットは、地面に対する空気の移動方向を割り出し、かつ地面に対する空気の移動速度を割り出すように構成され、割り出しは、ＵＡＶの速度、ＵＡＶに対する空気の移動方向、およびＵＡＶに対する空気の移動速度を利用することを含み、ＵＡＶの処理ユニットは、少なくとも１つの第１のアクチュエータ、少なくとも１つの第２のアクチュエータ、および／または少なくとも１つの回転アクチュエータを制御するように構成され、制御は、割り出された地面に対する空気の移動方向、および割り出された地面に対する空気の移動速度を利用することを含む。
【0074】
一例において、地面に対するＵＡＶの速度を測定するように構成された少なくとも１つのセンサは、ＧＰＳシステムを備える。
【0075】
一例において、地面に対するＵＡＶの速度を測定するように構成された少なくとも１つのセンサは、レーザの反射に基づくシステムを備える。
【0076】
一例において、地面に対するＵＡＶの速度を測定するように構成された少なくとも１つのセンサは、ＵＡＶの送信にリンクしたシステムを備える。
【0077】
一例において、ＵＡＶに対する空気の移動方向を測定するように構成された少なくとも１つのセンサは、風向計を備える。
【0078】
一例において、ＵＡＶに対する空気の移動速度を測定するように構成された少なくとも１つのセンサは、風速計を備える。
【0079】
一例によれば、複数の噴霧ユニットは、第２のウイングの上面において第２のウイングの前縁に近接して位置する。
【0080】
一例によれば、第２のウイングのうちの複数の噴霧ユニットの開口と後縁との間の表面が、液体に対する付着性の第１のレベルを示すように構成された第１の表面と、液体に対する付着性の第２のレベルを示すように構成された第１の表面に隣接する第２の表面と、を備え、付着性の第１のレベルは付着性の第２のレベルよりも低い。
【0081】
一例においては、第２のウイングのうちの複数の噴霧ユニットの開口と後縁との間の表面が、３つ以上の表面を備え、付着性のレベルが、第２のウイングの後縁に向かって進行する隣り合う表面について、付着性の第１のレベルと第２のレベルとの間で交互になる。
【0082】
一例において、付着性の第１のレベルは、疎水性表面によってもたらされる。
【0083】
一例において、付着性の第２のレベルは、親水性表面によってもたらされる。
【0084】
一例において、付着性の第１のレベルは、意図的にテクスチャ付けられた表面によってもたらされる。
【0085】
一例において、付着性の第２のレベルは、意図的にテクスチャ付けられた表面によってもたらされる。
【0086】
一例において、第２のウイングの後縁は、歯および／またはスパイクを備える。
【0087】
一例において、第２のウイングの後縁は、疎水性の表面を備える。
【0088】
一例において、第２のウイングの後縁は、意図的にテクスチャ付けられた表面を備える。
【0089】
一例において、第２のウイングのうちの複数の噴霧ユニットの開口と後縁との間の表面（好ましくは、第１の表面のみ）は、パターン化され、かつ／または構造化された表面、好ましくは液体の霧化方向の溝を備える。これにより、液体への付着性の第２のレベルを有する表面における液体の分裂を促進することができる。
【0090】
一例によれば、第２のウイングは伸張可能である。
【0091】
一例において、第２のウイングは、折り畳み機構によって伸張可能である。
【0092】
一例においては、ＵＡＶの前後軸の各側において、第２のウイングの第１の部分が第２のウイングの第２の部分へと折り重ねられるように構成され、第２のウイングの第２の部分が、ＵＡＶの本体に取り付けられる。
【0093】
一例において、第２のウイングの第１および第２の部分は、関連する中心軸を有し、非展開状態において、中心軸とＵＡＶの前後軸との間の角度は、展開された状態における中心軸とＵＡＶの前後軸との間の角度よりも小さい。
【0094】
一例においては、展開された状態において、展開された状態の第２のウイングの第１および第２の部分は、ＵＡＶの前後軸の両側に延在する。
【0095】
一例によれば、作物の上方においてウイングの高さで実質的にすべての作物に噴霧することは、第１の帯を噴霧すること、および反対の方向に第２の帯を噴霧することを含み、未噴霧の作物の領域が第１の帯を第２の帯から隔てる。
【0096】
一例において、未噴霧の作物の領域は、帯の幅にほぼ等しい幅を有する。
【0097】
一例によれば、作物の上方においてウイングの高さで実質的にすべての作物に噴霧することは、第１の帯と第２の帯との間の後続の帯を噴霧することを含む。
【0098】
上記の説明から理解されるように、ＵＡＶを上記の方法を実行するように構成することができる。
【0099】
このように、特定の実施形態においては、伸長可能な翼（例えば、折り畳みウイング）と、噴霧適用装置またはユニット（例えば、ノズルまたは回転ディスク）を含む伸長可能なブームと、を備えるＵＡＶが提供される。ＵＡＶは、ウイングの幅よりも小さい高さで作物／地面の近くを飛行するように構成され、したがってＵＡＶは、ロシアおよび米国で開発された軍用航空機によって利用されているいわゆる「地面効果」を利用する。ＵＡＶは、作物／地面の上方の低い高さにおいて安全に飛行するために、レーザベースのセンサを利用することができる前方視高さセンサを含む高さセンサ、ＧＰＳ、加速度計、などを利用する。地面に充分に近いとき、翼の直下の空気は圧縮され、したがって飛行中に、翼は、作物上層部を貫く高い圧力の領域を下方に生成し、これを利用して噴霧を上層部へと運ぶことができる。これが、地面効果によらずに動作している既存のシステムと比べて、図２に概略的に示されており、この既存のシステムは、翼またはウイングを地面効果が生じない作物の上方の高さに位置させて動作していることが示されている。これは、第１には、図３に示されるように作物上層部への噴霧の浸透を促進し、第２には、揚抗比を大きくする点で有利である。したがって、浸透の促進は、より効果的な噴霧をもたらし、揚抗比の増大は、ＵＡＶが飛行を続けるために必要な電力を減少させると同時に、運ぶことができる噴霧液の最大積載量を増加させる。さらに、地面までの距離が減少するにつれて、圧縮は増大し、結果として、これらの利点が増大する。利点は、地面効果高さで飛行する新規なＵＡＶを左側に示し、地面効果高さの外側で飛行する既存のＵＡＶを右側に示している図１に概略的に示されるように、圧縮によってより広い噴霧帯をもたらすことができ、結果として噴霧の作業速度がより高くなることである。既存のＵＡＶは、地面効果高さで飛行する新規なＵＡＶと同様に、翼またはウイングを有することができるが、地面効果が当てはまらない高さで飛行し、あるいはロータブレードのセットからの垂直揚力を有するＵＡＶであってよく、やはり地面効果ゾーンの外側の高さで動作する。
【0100】
翼および噴霧ブームをドローンの下方に取り付けて、翼の全体にわたる連続的な液滴の生成をもたらすことができることに、注意すべきである。さらに、翼は、翼の先端における渦に起因する的外れの噴霧を最小限にするために、噴霧ブームよりもさらに延びてよい。
【0101】
ＵＡＶの輸送を容易にし、オペレータによる取り扱いを容易にすべく、ＵＡＶのサイズを小さく保つために、伸長可能な翼および噴霧ブーム（または、伸長可能な第２のウイング）が設けられ、ＵＡＶの全体サイズを増加させることなく噴霧帯の幅を大幅に広げることができる。これが、図４に概略的に示されている。利点は、高さ／翼長の比が小さくなるにつれて地面効果が大きくなることであり、したがって伸長可能な噴霧ブーム（または、伸長可能な第２のウイング）および伸長可能なウイングを有するＵＡＶにおいては、地面効果が大きくなる。地面効果は、作物／地面の上方のＵＡＶの高さが翼長の半分未満である場合にとくに効果的になり、これが作物の噴霧のための好ましい動作高さであるが、噴霧の浸透の改善および所要電力の低減という優れた効果は、翼長に等しい噴霧時の飛行高さまで当てはまる。
【0102】
特定の実施形態におけるＵＡＶは、上層部への気流を制御して、噴霧の一定の取り込みを維持するとともに、地面効果から生じる低い失速速度で安全に飛行できるように、能動的な空気力学、補助翼、フラップ、前縁スラットを利用する。
【0103】
特定の実施形態におけるＵＡＶは、空気に対する空気の速度および方向を測定し、地面に対する空気の速度および方向も測定するための２つのセンサを有する。このようにして、適用の要件がおおむね一定の移動速度を要求するとき、作物の上方の高さの適切な制御によって、風に対する飛行方向とは無関係に上層部への浸透を常におおむね一定に保つことができ、作物の上方の高さが揚力および浸透を変化させ、必要に応じて、ＵＡＶが一定の飛行速度を維持しながら地面効果ゾーン内で高さを変化させることができるように、必要とされる揚抗比を維持するために、上述の能動的空気力学を利用することができる。したがって、一例として、相対風速は大きく変化する可能性がある（例えば、５ｍ／ｓ［１８ｋｍ／ｈ］の風速は、２０ｋｍ／ｈ［５．６ｍ／ｓ］で風上に飛行するＵＡＶの場合に、噴霧雲にとっての相対風速が３８ｋｍ／ｈ［１０．６ｍ／ｓ］である一方で、風下に飛行する場合には、噴霧雲にとっての相対風速が２ｋｍ／ｈ［０．６ｍ／ｓ］であることを意味する。上層部への浸透をおおむね一定に保つべきである場合、上述したように、揚力および作物への浸透を、地面効果からの必要なダウンフォースを与えるために翼の空気力学を調整することによって、用途の要件がおおむね一定の移動速度を要求する可能性があるため、飛行高さの変化によって制御することができる。
【0104】
特定の高さよりも下方を飛行するときに地面効果を生じさせる翼またはウイングを有する他に、ＵＡＶは、垂直離着陸（ＶＴＯＬ）、短距離離着陸（ＳＴＯＬ）、およびホバリングのための上向きのいくつかのロータブレードを有することもできる。これらのロータを、水平飛行のために前方を向くように使用することもでき、あるいは別のロータを前方飛行のために使用することもできる。したがって、一例においては、ロータが回転して、ＶＴＯＬ、ＳＴＯＬ、ホバリング、および水平飛行の両方を可能にすることができる。
【0105】
飛行中に、地面効果は、高さが翼長よりも小さいときに渦を圧縮する。したがって、作物上層部の上方の高さが低くなるほど効果が高まる。さらに、この効果は、翼の長さおよび幅の増加につれても高まる。利点は、高さ／翼長が小さくなるにつれて地面効果が大きくなることであり、したがって伸長可能な噴霧ブームおよび伸長可能なウイングを有するＵＡＶにおいては、地面効果が大きくなり、作業速度が高くなる。翼長４ｍの翼は、翼長２ｍの翼の２倍の作業速度を有し、翼長８ｍの翼は、翼長２ｍの翼の４倍の作業速度を有する。
【0106】
長い翼長のさらなる利点は、隣接する噴霧帯の間の重複領域の数が減少することである。これは、噴霧帯が完全に整列していない場合に重複領域が過剰投与または投与不足のリスクを有するため、有利である。２ｍの翼長は、４ｍの翼長と比べて重複領域の数が２倍であり、８ｍの翼長と比べて重複領域の数が４倍である。これが、図１に概略的に示されており、ここで説明されているドローンが左側に示されている一方で、圃場の噴霧に使用されている通常のドローンが右側に示されている。
【0107】
地面効果は、上層部への噴霧の浸透に関して２つの利点を有し、第１に、気流の乱れが作物上層部を開放する植物の移動を引き起こし、第２に、翼の下方の正圧が噴霧を上層部へと押し込む。噴霧による上層部への浸透は、作物への１個または複数の有効成分の均一な分布にとって重要である。これが図３に示されている。
【0108】
翼のさらなる利点は、飛行速度が増すにつれて地面効果が大きくなることであり、これも作業速度の向上に等しく、したがって適用の効率が改善され、所与の時間に処理することができる面積が増す。これは、時速２０ｋｍを超え、とりわけ時速４０ｋｍを超える飛行速度においてとくに効果的である。この点に関し、時速４０ｋｍでの作業速度は時速２０ｋｍでの作業速度の２倍であり、時速８０ｋｍでの作業速度は時速２０ｋｍでの作業速度の４倍である。
【0109】
翼長および飛行速度の利点を組み合わせると、時速８０ｋｍの速度で飛行する翼長８ｍの翼（および、８ｍの噴霧帯の幅）を備えるＵＡＶは、帯の幅が４ｍであり、飛行速度が時速２０ｋｍであるドローンの作業速度の８倍の作業速度を有する。
【0110】
地面効果のまたさらなる利点は、飛行高さが減少すると、地面効果が増加して飛行高さの増加が引き起こされ、飛行高さが増加すると、地面効果が減少して飛行高さの減少が引き起こされるため、飛行高さおよび飛行角度均一性（すなわち、水平度）の両方が自己補正されることである。
【0111】
翼の利点は、飛行中に揚力をもたらし、ＵＡＶがより遠くへとより長時間飛行し、より大きな最大積載量を運ぶことを可能にすることである。これは、噴霧液の再充てんおよびバッテリの交換のためのステーションへのＵＡＶの期間の回数を減らすため、作業速度に関しても有利である。３０リットルの最大積載量および６０分の飛行時間を有する翼を備えるＵＡＶは、同じ適用面積について、１０リットルの最大積載量および２０分のバッテリ寿命を有するドローンと比べ、充電および再充てんの停止の回数が１／３で済む。
【0112】
一例において、翼および噴霧ブームは、翼の全体にわたる連続的な液滴の生成をもたらすように、ドローンの下方に取り付けられる。翼の先端の渦に起因する的外れの噴霧を最小限に抑え、噴霧帯の縁における地上効果の連続を保証するために、翼が噴霧ブームよりも延びていることが、有益となり得る。
【0113】
広い翼は、飛行中に圃場内の障害物と衝突するリスクがより大きい。このリスクを最小限に抑えるために、一実施形態において、ＵＡＶは、障害物の位置を識別し、回避行動をとるためのステレオカメラおよび処理ユニットを有する。広い翼は、とりわけ急な突風の場合や、地面からの乱気流の場合に、ＵＡＶの飛行高さに関してより高い安定性を有する。このより高い安定性は、ＵＡＶがドリフトに起因する損失が低減される地面のより近くを飛行することを可能にし、作物上層部への噴霧の地面効果による浸透が強化されるため、有利である。これは、上層部の上部からの飛行高さが１．５ｍ未満であるときにとくに効果的であり、飛行高さが１ｍ未満であるときにとりわけ効果的である。
【0114】
翼が発生させる揚力を利用して、バッテリ電力および時間の両方に関して効率的な旋回をもたらすように飛行パターンを最適化することができる。これが、図１に示されており、噴霧場の画像および適切なアルゴリズムから計算可能である。図（ａ）が、翼を備えるＵＡＶの最適化された飛行パターンを示している一方で、図（ｂ）が、翼を備えないドローンの最適化された飛行計画を示している。図は、より大きな翼長によって必要な通過の回数および重複領域の数が少なくなることも示している。このための処理ユニットは、ＵＡＶ上にあっても、高速データ接続を有する基地局にあってもよい。これを、さらに、風速および風向の変化を考慮に入れるために飛行中に再計算することができる。
【0115】
対地速度および方向ならびに風速および方向を測定する２つの速度センサを連続的に監視することができ、ドリフトのリスクを伴う地面に対する高い風速および方向が検出された場合、処理ユニットは、ＵＡＶに対して飛行および噴霧パラメータを調整して的外れによる損失を低減するように指示することができる。調整可能なパラメータの例として、飛行経路、飛行高さ、飛行速度、翼の空気力学、噴霧液滴サイズ、および噴霧の停止を含む噴霧量が挙げられる。
【0116】
翼長が大きいと、作物上層部の密度がばらついている可能性が高く、ターゲット領域への噴霧の適用を最適化するために、デジタル画像化を使用して、上層部の密度、ならびに雑草、害虫または真菌疾の位置、密度、および種類などの他のパラメータに関するデータを提供することができ、各々の噴霧装置（ノズル、回転ディスク、または霧化用ウイング）からの噴霧を、必要に応じて量（増加、減少、または停止）および液滴サイズに関して調整することができる。デジタル画像化を、ＵＡＶに取り付けられた１つ以上のカメラから直接得ることができ、あるいはデジタル画像化に専用の別のＵＡＶから得ることができる。１つ以上のカメラは、ターゲットの識別を助けるためにマルチスペクトルであってよい。
【0117】
図５は、ウイングの下方にブーム噴霧器の代わりに第２のウイングを備えたＵＡＶの一例を、側面図の視点から示している。図６は、第２のウイングがウイングの下方に位置しており、垂直位置（ｙ）および水平位置（ｘ）ならびに角度（α）を連続的に調整して、液体の霧化プロセスを最適化し、意図された液滴サイズスペクトルを有する噴霧液を生成することができることを示している。例えば、垂直方向の隔たり（ｙ）を減少させることによって、ウイングと第２のウイングとの間の気流速度を増加させて、霧化による液滴サイズを小さくすることができる。反対に、隔たり（ｙ）を増加させることによって液滴サイズを大きくすることができる。図７は、第２のウイングの上部における液体の霧化プロセス、ならびにウイングおよび第２のウイングの下向きの空気流からの吹き下ろしの概略の例を、側面図の視点から示している。図８は、複数の噴霧ユニットを有する第２のウイングの概略の例を、上面図の視点から示している。親水性表面が、噴霧液の高い付着性を有し、（図８の右側の噴霧ユニットについて矢印で示されているように）表面上での噴霧液の広がりを促進する一方で、疎水性表面は、表面への噴霧液の付着性が低く、広がりを抑制する。結果として、噴霧された液体は、疎水性表面に衝突するときに液滴に分裂する。これが、１つの噴霧ユニットについて図８に概略的に示されている。
【0118】
本発明の実施形態が、異なる主題に関連して説明されることに留意されたい。とくには、いくつかの実施形態は、方法タイプの請求項に関連して説明される一方で、他の実施形態は、装置タイプの請求項に関連して説明される。しかしながら、当業者であれば、以上の説明および以下の説明から、とくに通知されない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関連する特徴間の任意の組み合わせも本出願によって開示されていると考えられることを、理解できるであろう。しかしながら、すべての特徴を組み合わせて、特徴の単純な合計を超える相乗効果をもたらすことができる。
【0119】
本発明を、図面および以上の説明において詳細に例示および説明したが、そのような例示および説明は、例示的または典型的であり、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を、当業者であれば、特許請求される発明の実施において、図面、開示、および従属請求項の研究から、理解および達成することができる。
【0120】
特許請求の範囲において、「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語は、他の要素またはステップを排除せず、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、複数を排除しない。単一のプロセッサまたは他のユニットが、特許請求の範囲において別々に言及されたいくつかの項目の機能を果たすことができる。単に特定の手段が互いに異なる従属請求項において別々に言及されているというだけでは、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないということにはならない。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(a)】
【図1(b)】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】