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> 大型ドローンによる作業能率や散布精度の検討（鹿児島県 令和２年度）
全国農業システム化研究会｜提案一覧
農業用ドローンの利用は、農薬散布を中心に拡大してきており、実装化が急速に進みつつある。
利用に際しては、「無人マルチローターによる農薬の空中散布に係る安全ガイドライン」（２０１９年７月３０日制定、２０２０年５月１８日改正）に空中散布の方法（飛行高度、飛行速度等）が定められているものの、実際の営農現場において、その散布性能や防除効果等を検証した客観的な評価実績は少ない。
そこで、今回市販機種を対象として営農現場での散布性能、防除効果等の検証や調査研究を実施した。
●主要諸元
○供試機：Ｔ２０Ｋ
散布幅６ｍ、最大散布速度２２．５ｋｍ／ｈ、タンク積載水量１２Ｌ、ノズルＴＸ－ＶＫ０８
○対照機：ＭＧ－１ＳＡＫ
散布幅４ｍ、最大散布速度２２ｋｍ／ｈ、タンク積載水量１０Ｌ、ノズルＸＲ１１００１ＶＳ
供試した農業用ドローン（左：Ｔ２０Ｋ 右：ＭＧ－１ＳＡＫ）
１．試験内容
（１）作業能率（散布水量０．８Ｌ／１０ａ、１．６Ｌ／１０ａ）
（２）散布精度
（３）ダウンウォッシュ測定技術の検討（予備）
２．試験時期
（１）作業能率： 令和２年８月１９日
（２）散布精度： 令和２年８月２０日
（３）ダウンウォッシュ測定技術の検討： 令和２年８月２０日～２６日
３．試験区の構成
●作業能率
●散布精度
１．作業能率
散布作業は、農業用ドローンは操縦者１人、ナビゲータ－１人の計２人で行った。
散布面積は、Ｔ２０Ｋ（０．８Ｌ／１０ａ）及びＭＧ－１ＳＡＫ（０．８Ｌ／１０ａ）は４ｈａ（２ｈａ×２筆）、Ｔ２０Ｋ（１．６Ｌ／１０ａ）及びＭＧ－１ＳＡＫ（１．６Ｌ／１０ａ）は２ｈａ（２ｈａ×１筆）とした。また、ドローンの飛行方法は自動飛行モードで、高度２ｍで行った。
２．散布精度
感水紙は薬剤散布後、速やかに回収、乾燥し、スキャナーで画像を取り込んだ。
その後、取り込んだ画像について感水紙被覆面積率算出ソフトウェア（窪田ら、２０１０：農業・食品産業技術総合研究機構）を用い、被覆率を算出した。また、風向・風速は超音波風向風速計ウィンドソニックで測定した。
図１ 感水紙の設置方法
感水紙は薬剤散布後、速やかに回収、乾燥し、スキャナーで画像を取り込んだ。その後、取り込んだ画像について感水紙被覆面積率算出ソフトウェア（窪田ら、２０１０：農業・食品産業技術総合研究機構）を用い、被覆率を算出した。また、風向・風速は超音波風向風速計ウィンドソニックで測定した。
３．ダウンウォッシュ測定技術の検討（予備）
農業用ドローンで薬剤散布を行うにあたって、重要となってくるのがダウンウォッシュである。
今回の散布精度試験でも、ダウンウォッシュの強さにより被覆率に差が出ていると推測していたが、実際にダウンウォッシュが強いかどうかの試験をしたわけではない。
そこでダウンウォッシュを数値化する装置の製作を試みた（図２、３）。
装置にはＳ字タイプ汎用型ロードセルＬＣ１２０５（定格容量２００Ｎ）、データロガーＤＣ３１００を使用した。
ダウンウォッシュの数値化は可能であったが、より詳細な数値化を計測するため、今後さらに装置の改良を進めていく。
図２ 測定装置の設置状況（左） ／ 図３ 測定装置の構造（右）
試験時の天気は晴れ、温度はＴ２０Ｋ区が３４．５℃、ＭＧ－１ＳＡＫ区が３５．６℃。
湿度はＴ２０Ｋ区が５２％、ＭＧ－１ＳＡＫ 区が４７％、風速、風向は両区とも約２ｍ／ｓ、飛行方向右からの風であった（図４、５）。
図４ 散布精度試験時の風速 Ｔ２０Ｋ（左）とＭＧ－１ＳＡＫ（右）
図５ 散布精度試験時の風向 Ｔ２０Ｋ（左）とＭＧ－１ＳＡＫ（右）
１．作業能率試験の結果
Ｔ２０Ｋ（０．８Ｌ／１０ａ）の１ｈａあたりの作業時間は、散布作業時間が４．８分でＭＧ－１ＳＡＫ（０．８Ｌ／１０ａ）の８．０分に比べて少なかった。
Ｔ２０ＫはＭＧ－１ＳＡＫに比べて、散布幅が２ｍ広く、最大作業速度が速いことが散布作業時間の差になっている。また、薬液調合時間がＴ２０Ｋ（０．８Ｌ／１０ａ）は０．７分でＭＧ－１ＳＡＫ（０．８Ｌ／１０ａ）の１．３分に比べて少なかった。Ｔ２０ＫはＭＧ－１ＳＡＫに比べて、タンクの積載水量が多く、交換回数が少なくてすむことが薬液調合時間の差になっている（表１）。
表１ 作業能率試験の結果
２．散布精度試験の結果
感水紙被覆率は両区とも０ｍ地点で最大となり、Ｔ２０Ｋが１．９％でＭＧ－１ＳＡＫの１．７％に比べ高い傾向にあった。
また、ＭＧ－１ＳＡＫの散布幅の両端にあたる±２ｍ地点のそれぞれの被覆率も、Ｔ２０ＫがＭＧ－１ＳＡＫに比べて高く、これらのことからＴ２０ＫはＭＧ－１ＳＡＫに比べて、ダウンウォッシュ（吹き降ろしの風）が強いことが示唆された。
図６ 散布精度試験における感水紙被覆率の比較
図７ 設置位置０ｍの被覆状態の一例（左：Ｔ２０Ｋ 右：ＭＧ１－ＳＡＫ）
３．今後の課題・展望
（１）小規模面積かつ複数点在するほ場の作業能率比較
（２）多様な気象・飛行条件下での散布精度
（３）ダウンウォッシュ測定技術の確立
（令和２年度 鹿児島県農業開発総合センター大隅支場農機研究室）
