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公開番号2025108418
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-23
出願番号2025037264,2023556994
出願日2025-03-10,2022-02-22
発明の名称農業用散布車両の、耕作地への単位面積当たりの適用量を制御する方法
出願人エコロボティクス・ソシエテ・アノニム
代理人個人,個人,個人,個人
主分類A01M 7/00 20060101AFI20250715BHJP(農業;林業;畜産;狩猟;捕獲;漁業)
要約【課題】耕作地での薬剤などの散布において、散布対象物と、散布対象の近くの非散布対象物とを散布の実行中に区別する。
【解決手段】本発明は、農地散布車両を用いて耕作地(10)の範囲に選択的に散布する方法に関する。この車両は、少なくとも1つの撮像システム(210)を持つ散布設備(200)と、一定のピッチ距離で互いに離して配置された複数の電気機械式ノズル(310)を備える少なくとも1本の後続の散布バー(300)とを備える。農業用散布設備(200)は、各電気機械ノズル(310)の電気機械式弁を制御する処理ユニットを備える制御ユニット(220)をさらに備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
農業用散布車両を用いて耕作地（１０）のある範囲を選択的に散布する方法であって、前記農業用散布車両が
少なくとも１つの撮像システム（２１０）を持つ散布設備（２００）と、
操作時に前記農業用散布車両の方向に垂直な方向に沿って整列する、少なくとも１本の後続する散布バー（３００）であって、
複数の電気機械式ノズル（３１０）が互いに一定のピッチ距離で開けて配置されていて、前記範囲を選択的に散布するように構成されていて、対応する複数のノズル（３１４）及び対応する複数の電気機械式弁（３１２）を備える複数の電気機械式ノズル（３１０）を備える少なくとも１本の後続する散布バー（３００）と
を備え、
前記農業用散布設備（２００）が
タンクと圧力システム（２３０）と、
各電気機械式ノズル（３１０）の電気機械式弁（３１２）を制御する処理ユニットを備える制御ユニット（２２０）と、
をさらに備え、
前記方法が、
少なくとも１つの前記撮像システム（２１０）によって、前記耕作地（１０）の１範囲の１画像を取得し、前記処理ユニットによって、散布されてはならない植物（１２）から散布される植物（１４）を前記画像上で区別することと、
前記散布される植物（１４）の上に実質的に垂直に配置されることになるノズル（３５０）を少なくとも１つ決定することと、
前記少なくとも１つのノズル（３５０）の発散角度と、前記ノズル（３５０）及び選択的に散布される前記範囲の間の垂直距離とに基づいて、前記範囲上の散布パターンを計算することであって、前記範囲は選択的に散布されることになっていて、前記散布パターンは前記散布される植物（１４）を覆い、前記散布されてはならない植物（１２）に触れる可能性のあるものである、前記散布パターンを計算することと、
ずらした散布パターンが前記散布されてはならない植物（１２）を覆わずに前記散布される植物（１４）を覆うように前記散布パターンを横方向にずらす噴射シフト距離（３５４）という距離を計算し、前記噴射シフト距離（３５４）をノズル間ピッチの倍数として表すこととと、
前記散布される植物（１４）の上に垂直に位置する少なくとも１つのノズル（３５０）をずらすことで前記散布パターンを横方向に前記噴射シフト距離でずらして、少なくとも１つの新たに選択されたノズル（３５２）からの散布パターンが前記散布されてはならない植物（１２）に散布されないものとすることと
を備える、農業用散布車両を用いて耕作地（１０）のある範囲を選択的に散布する方法。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記選択されたノズルの横方向の位置又はノズルの開閉モーメントに不正確さが存在する場合でも対応する前記植物（１４）が正しく散布されることを確実にして、前記散布される植物（１４）を画定するマスクが、散布対象の拡張区域（５０）を決定する距離（５２）で放射方向にて全方向に延長される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記選択されたノズルの横方向の位置又はノズルの開閉モーメントに不正確さが存在する場合でも、対応する前記散布される植物（１４）の内側に包含されることを確実にして、前記散布される植物（１４）を画定するマスクが、散布されるべき縮小区域を決定する距離で放射方向にて全方向に縮小される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記拡張区域（５０）又は縮小区域の横方向の対向する側部が、前記横方向の前記噴射シフト距離に相当する距離（５４、５５）で縮小されて、横方向に縮小された散布区域（５６）を決定し、横方向の噴射の発散を、前記散布パターンを放射方向の拡張区域（５０）又は散布される植物（１４）に対応する縮小区域の外側に落とさないことを確実にする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの前記撮像システム（２１０）によって散布されてはならない植物として識別された前記植物（１２）の周囲にバッファ区域（５７）が計算され、前記バッファ区域（５７）が、前記縮小された散布区域（５６）の一部を切り出して、さらに縮小された散布区域（５８）を決定する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記制御ユニット（２２０）が、前記電気機械式ノズル（３１０）の１個又はそれより多い電気機械式弁（３１２）を、
前記ずらしたパターンと、
前記農業用散布車両の前記速度と、
前記耕作地（１０）上の前記散布バー（３００）の高さと、
前記圧力システム（２３０）によって提供される前記散布バー（３００）内の液体の圧力と、
適用される、単位面積あたりの体積と
の関係から、選択して開く、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ａ前記散布バー（３００）の全ノズルが開かれて全用量の１００％を散布する構成と、
ｂ前記散布バー（３００）の３つの隣り合う散布ノズルが開かれ、ここで、１散布ノズルが、前記３つの隣り合う散布ノズルごとに閉じられ、前記全用量の７５％を散布する構成と、
ｃ前記散布バー（３００）の２つの隣り合う散布ノズルが開かれ、ここで、１散布ノズルが、前記２つの隣り合う散布ノズルごとに閉じられ、前記全用量の６６％を散布する構成と、
ｄ前記散布バー（３００）の２つの隣り合うノズルの１つごとにノズルが開かれ前記全用量の５０％を散布する構成と、
ｅ前記散布バー（３００）の３つの隣り合う散布ノズルの１つごとに散布ノズルが開かれ前記全用量の３３％を散布する構成と、
ｆ前記散布バー（３００）の４つの隣り合う散布ノズルの１つごとに散布ノズルが開かれ前記全用量の２５％を散布する構成と
の中のいずれかに従って、前記全用量の２５％から１００％の範囲の用量体積を適用するように、前記複数の電気機械式ノズル（３１０）の前記電気機械式弁（３１２）が前記散布ノズルを開くように制御される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
対応するノズルの１個又はそれより多い前記電気機械式弁（３１２）の選択及び開放はＰＷＭと組み合わされて、単位面積当たりの総適用体積の精度を高めるために散布用量をさらに変調する、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
対応するノズルの前記１個又はそれより多い電気機械式弁（３１２）の選択及び開放は、改善された適用均質性を持つインターリーブのスポット散布パターンを得るために、連続するＰＷＭパルス間で周期的に変化する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
隣り合う２つのノズルの一方は、第１ＰＷＭパルスの間開いていて、前記隣り合う２つのノズルの他方は、第２ＰＷＭパルスの間開いている、請求項９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、農業用植物の処理の分野に関し、より詳しくは、高精度かつ高解像度のスポット散布を用いた選択的適用方法に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
スポット散布は、特定の所定の場所に液体の液滴を適用する機能である。この取り組みは、農業における農薬の量を大幅に減らす方法として最近浮上している。実際、農業における化学薬品の適用は現在、ノズルを連続運転して行われている。ノズルの軌道上の全ての物体が散布される。ＰＷＭによるノズル流量制御などの変調技術は、用量の低減と最適化に貢献できるが、非標的の適用を使用する標準的な散布器の問題を根本的に変えるものではない。化学薬品をどこにでも散布することは非効率的な処理工程であり、費用の上昇、土壌や植物の残留化学薬品の増加、生物多様性への害、植物毒性による作物収量の損害、輸送される水の量の増加などにつながる。
【０００３】
スポット散布では、ノズルには電気機械的に制御される弁が装備されていて、流れのオンとオフを非常に迅速に切り替え可能である。フローは初期設定でオフになっていて、目標を散布する場合にのみオンになる。これにより、化学薬品の大幅な削減が可能になり、費用も削減される。化学薬品の残留物、水や土壌の汚染、生物多様性への有害な結果が大幅に減少する。最後に、作物がわずかに散布されると、選択性が限られていることによる植物毒性が大幅に減少し、害虫抵抗性に優れたより健康な作物が得られ、それによって作物収量が増加する。
【０００４】
連続散布であろうとスポット散布であろうと、散布での適用では、適用の効果を保証するには２つの重要な変数を制御する必要がある。第１変数は液滴のサイズで、液体が目標と相互作用する方法に根本的な影響を及ぼす。植物に対するほとんどの用途において、所望の効果は、植物の葉による液体の吸収（又は、より正確には、普遍的に水である輸送液体によって運ばれる活性分子の吸収）である。良好な吸収を得るためには、液滴は制御されたサイズでなければならない。小さすぎると、目標に到達する前に空中で蒸発したり、風に漂ったりする。大きすぎると、液滴はそれを貫通せずに植物の上を転がる。第２変数は、単位面積あたりに適用される液体の用量又は量である。
【０００５】
２つの変数が液滴サイズに影響する。２つの変数とは、散布の圧力（液体の速度が高いほど、液滴はより断片的で小さい）とノズルの形状（発散角、散布パターンの形状、流量、ノズル出口の形状など）である。通常、ノズルは機械加工されて固定されているので、これらの変数をその場で変更できない。発散角と流量は固定され、圧力によってのみ影響を受ける。圧力は通常一定であり、理想的な液滴サイズを生成する値に固定されている。複数のノズルは通常、さまざまな液滴サイズと塗布速度のさまざまな適用の仕方に適合するように、機械上で交換できるようになっている。このために、複数異なるノズル間で手動又は自動切替を備えたシステムが開発された。しかし、これらの変更は通常、ある畑から別の畑へ、ある作物から別の作物へ、又はある適用種類から別の適用（除草剤、殺菌剤など）へ行われるが、野外操作中、ノズルは固定されている。
【０００６】
従来の農業用散布用途では、複数のノズルは、それらが取り付けられている車両の変位方向に直交し、散布される表面に平行に整列した散布バー上に配置される。ノズルは、散布される表面、一般的には地面に液体を均一に塗布するように発散する散布角度を特徴するが、横方向に散布される垂直植物の葉にしてもよい。ノズルは通常、均一なピッチ距離で互いに離されている。それらの発散的噴射は、ノズルから目標までの距離（通常、ノズルから地面又は植物までの高さ距離）に依存する、所与の表面への液体の適用を可能にするであろう。
【０００７】
通常、この高さは、適用幅がノズル間距離に対応するように選択され、噴射重なりや噴射漏れ区域がなくなる。しかし、適用距離、通常は高さも増やせて、この場合、隣りのノズル噴射が重なる。したがって、単位面積あたりに適用される用量は、各ノズルの流量だけでなく、ノズル間ピッチ距離によって与えられる単位長さあたりのノズルの密度にも依存する。高さは重なりに影響するが、用量には影響しない。明らかに、用量は車両の速度にも反比例する。
【０００８】
単位面積当たりの散布液の制御は、塗布の効率において基本的に重要である。一定で固定されたノズル流量と、固定されたノズル間距離とを備えた散布の構成態様では、残りの制御変数は車両の速度のみである。実際には、これは、農作業者が単位面積当たりの適用用量を変更したい場合に好ましい制御変数である。実際、農作業者はノズル、散布バー上の密度（ノズル間ピッチ距離）、使用圧力、混合物の推奨散布速度を簡単に変更できない。農作業者はまた、有効成分の希釈について少し自由があるが、化学製造剤と操作条件（温度と湿度）によって指定された許容範囲内である。
【０００９】
数十年前、パルス幅変調（ＰＷＭ）が散布器に導入されて、より良い用量制御が可能になった。この技術では、電気機械的に作動する弁が各ノズルの前に配置され、それらの流れのオンとオフを迅速に切り替えられる。噴射のデューティサイクル（全持続時間にわたる噴射開放の持続時間）は、平均適用ノズル流量を変更するために、最小レベルから完全なノズル開口部まで変更可能である。均質な塗布を得るには、この処理工程は比較的高い転流周波数で起こらなければならず、限界は電気機械的に制御される弁の開閉速度である。この技術は、散布器の速度とは無関係に、流量、したがって単位面積当たりの用量を制御するための別の変数の処分を可能にする。これは、例えば、散布器とのＵターンの半径を考慮して、散布バーの内側の流れを減らし、外側の流れを増やして、地面全体で均一な塗布速度の維持を可能にした。
【００１０】
液体が均一な方法でどこにでも適用され、全ノズルが一緒に散布する上記の従来の散布の適用に反して、スポット散布適用では、液体がなんらかの特定された複数対象（１植物の一部、植物全体、植物のグループ、地面の一部又は他の対象）だけに適用される。このため、製品が適用される場所を高精度に制御するために、システムはノズルを正確な位置に配置し、所定の持続時間のパルスである非常に短い散布操作を実行する必要がある。噴射が発散していると、つまり小さな液滴が必要な場合、発散角度、標的までの距離、及びノズルパターンの形状によって、散布スポットのサイズとその形状が決まる。ノズルを標的の近くに配置すると、小さなスポットが発生するが、単位面積あたりの適用量が多くなる。ノズルをより長い距離に配置すると、スポットは大きくなるが、単位面積あたりの適用量は少なくなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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