KR20190064211A - Harvesting robot for agriculture - Google Patents

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KR20190064211A
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박승용
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미르텍 주식회사
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, an agricultural harvesting robot for harvesting fruits and vegetables comprises: a camera for photographing fruits and vegetables; an object recognizing unit for detecting the fruits/vegetables from an image photographed by the camera; a vacuum suction unit for gripping the detected fruit/vegetable using a suction force; and a laser beam irradiating unit for outputting a laser beam and cutting a stem connected to the gripped fruit/vegetable.

Description

농업용 수확 로봇{Harvesting robot for agriculture}Harvesting robot for agriculture

본 발명은 수확 로봇에 관한 것으로, 구체적으로는 농업에 사용될 수 있는 수확 로봇에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a harvesting robot, and more particularly, to a harvesting robot which can be used for agriculture.

국민소득이 증가하면서 소비자의 농산물 소비는 고급화와 다양화가 진행되었을 뿐 아니라, 총 인구수가 증가함에 따라 농산물의 수요는 꾸준히 증가하고 있다. 한편, 꾸준히 증가하는 농산물의 수요를 충족시키기 위해 농산물을 생산하는 곳도 대단위로 탈바꿈하고 있어 농산물을 대량으로 생산하기 위해 효율적인 작업 성능으로 농산물을 생산하여야 함은 필수적인 요소가 되었다.As the national income has increased, the consumption of agricultural products has been advanced and diversified, and the demand for agricultural products has been steadily increasing as the total population has increased. On the other hand, in order to meet the steadily growing demand for agricultural products, the place where agricultural products are produced is also transformed into a large scale, so that it is essential to produce agricultural products with efficient working performance in order to mass produce agricultural products.

이에 따라 현대적인 산업용 로봇이 개발된 이후로 농업분야에도 로봇이 도입되기 시작했으며, 농업분야의 로봇에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.As a result, since the development of modern industrial robots, robots have begun to be introduced in the field of agriculture, and researches on robots in agriculture are being actively carried out.

특히, 농산물 중에서도 과채류는 과채류를 수확하는데 전체 노동 투여량의 45% 이상을 차지하고 있어 농업용 수확 로봇을 통해 과채류를 수확하는 작업을 자동화하면 노동력을 크게 절감할 수 있을 뿐 아니라, 연중 무휴의 작물 생산 체계의 기반을 조성할 수 있어 과채류를 생산하기 위한 비용이 크게 절감될 수 있다.In particular, among the agricultural products, fruit and vegetables are harvested from fruit and vegetables, accounting for more than 45% of the total labor dosage. Automating harvesting fruits and vegetables through agricultural harvesting robots can greatly reduce labor force, The cost for producing fruit vegetables can be greatly reduced.

다만, 농업용 수확 로봇은 산업용 로봇과 달리 환경변화에 적절히 대응할 수 있어야 할 뿐 아니라, 과채는 과피가 얇고, 접촉에 민감하여 수확할 때 최대한 접촉을 억제하여야 하며 충격에 주의를 요해야 한다. 따라서, 과채의 물리적 특성상 다루기가 매우 어려워 자동화에 대한 개발이 미진한 실정이다.However, unlike industrial robots, agricultural harvesting robots must be able to cope with environmental changes. In addition, they are thin and have a thin contact surface. Therefore, it is very difficult to develop automation because it is very difficult to handle due to the physical characteristics of the adhesive.

한국등록특허공보 KR 10-0784830호 (2007.12.05. 등록)Korean Patent Registration No. KR 10-0784830 (registered on December 5, 2007)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 과채를 수확하는데 있어서 제작비용을 절감하면서도 흠집을 생기지 않게 과채를 수확하도록 하는 농업용 수확 로봇을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an agricultural harvesting robot which is capable of harvesting fruit and vegetables, while reducing production costs, without causing scratches.

본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 수확 로봇은 과채를 수확하는 로봇에 있어서 과채를 촬영하는 카메라, 카메라로부터 촬영된 화상으로 과채를 검출하는 대상인식부, 흡입력을 이용하여 검출된 과채를 파지하는 진공흡입부, 레이저빔을 출력하여 파지된 과채에 연결된 줄기를 절단하는 레이저빔 조사부를 포함한다.An agricultural harvesting robot according to an embodiment of the present invention includes a robot for harvesting fruit and vegetable leaves, a camera for photographing the fruit and vegetables, an object recognition unit for detecting fruits and vegetables from the image photographed by the camera, a vacuum And a laser beam irradiating unit for outputting a laser beam and cutting a stem connected to the grasped finger.

레이저빔 조사부는 조사되는 레이저빔을 발생시키는 레이저빔 발생기 및 발생된 레이저빔을 반사하되, 레이저빔의 반사각을 조절하여 레이저빔 조사각을 변동시켜 줄기를 절단하는 레이저빔 반사미러를 포함할 수 있다.The laser beam irradiating unit may include a laser beam generator for generating a laser beam to be irradiated and a laser beam reflecting mirror for reflecting the generated laser beam and adjusting a reflection angle of the laser beam to vary the laser beam irradiation angle to cut the stem .

레이저빔 조사부는 회전축에 연결되어, 회전축의 회전에 의해 레이저빔 조사각을 변동시켜 줄기를 절단할 수 있다.The laser beam irradiating unit is connected to the rotating shaft, and can cut the stem by changing the laser beam irradiation angle by rotation of the rotating shaft.

진공흡입부는 과채의 표면에 부착되는 흡착패드, 흡착패드에 연결되어 흡착패드를 통해 과채에 흡입력을 가하는 흡입발생기를 포함할 수 있다.The vacuum suction unit may include a suction pad attached to the surface of the iron plate, and a suction generator connected to the suction pad and applying a suction force to the iron plate through the suction pad.

대상인식부에서 검출된 과채의 생육상태를 검출하여, 수확대상에 해당되는 과채를 판단하는 수확대상 판단부를 더 포함할 수 있다.And a harvesting object determining unit that detects the growth state of the fruit and vegetable detected by the object recognizing unit and determines the fruit or vegetable corresponding to the harvesting object.

대상인식부에서 검출된 과채의 무게중심을 계산하고 과채의 무게중심과 가장 가까운 과채의 표면을 판단하여, 무게중심과 가장 가까운 과채의 표면을 진공 흡입하도록 진공 흡입부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The control unit may further include a control unit for calculating the center of gravity of the vein detected by the object recognition unit, determining the surface of the vein nearest to the center of gravity of the vein, and controlling the vacuum suction unit to vacuum suction the surface of the vein nearest to the center of gravity have.

본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 수확 로봇은 과채에 가하는 압력 없이도레이저빔을 이용하여 과채에 연결된 줄기를 절단할 수 있고, 과채에 흠집을 생기지 않게 하여 과채를 최상의 품질로 수확할 수 있다.The agricultural harvesting robot according to an embodiment of the present invention can cut a stem connected to an apple tree by using a laser beam without applying pressure to the apple tree and can prevent the apple tree from being scratched and harvest the apple tree with the best quality.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 수확 로봇은 복잡한 파지부 없이 진공 흡입부를 통해 과채를 파지하므로, 제작 비용을 절감시킬 수 있다. Further, the agricultural harvesting robot according to an embodiment of the present invention can save production costs by gripping the fruit and vegetable hatches through the vacuum suction unit without complicated gripping parts.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 수확 로봇이 비닐하우스의 프레임에 결합된 모습을 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 농업용 수확 로봇을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 농업용 수확 로봇을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공흡입부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 조사부를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 수확 로봇의 블록도이다.
도 7a 내지 7c는 도 1에 도시된 농업용 수확 로봇의 동작도이다.
1 is a cross-sectional view showing a state where an agricultural harvesting robot according to an embodiment of the present invention is coupled to a frame of a plastic house.
Fig. 2 is a perspective view showing the agricultural harvesting robot shown in Fig. 1. Fig.
Fig. 3 is a sectional view showing the agricultural harvesting robot shown in Fig. 1. Fig.
4 is an exploded perspective view illustrating a vacuum suction unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view illustrating a laser beam irradiating unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of an agricultural harvesting robot according to an embodiment of the present invention.
7A to 7C are operation diagrams of the agricultural harvesting robot shown in Fig.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings in which: FIG. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

하기에서 본 발명의 실시예에 따른 농업용 수확 로봇(100)에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an agricultural harvesting robot 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 수확 로봇이 비닐하우스의 프레임에 결합된 모습을 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 농업용 수확 로봇을 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 농업용 수확 로봇을 나타낸 단면도이다. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an agricultural harvesting robot according to an embodiment of the present invention coupled to a frame of a vinyl house, FIG. 2 is a perspective view showing the agricultural harvesting robot shown in FIG. 1, Sectional view showing the agricultural harvesting robot shown in Fig.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공흡입부를 나타낸 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 조사부를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 수확 로봇의 블록도이다.5 is a perspective view illustrating a laser beam irradiating unit according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a vacuum suction unit according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram of harvesting robots.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 수확 로봇(100)은 과채(2)에 흠집이 생기지 않도록 파지한 상태에서 과채(2)에 압력을 가하지 않고 과채(2)를 수확할 수 있도록 한다.1 to 6, an agricultural harvesting robot 100 according to an embodiment of the present invention includes an agricultural pick-up robot 2 without holding the agricultural pick-up 2 in a state of gripping the agricultural pick-up 2 so as not to be scratched, To be harvested.

도 1 내지 도 6에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 수확 로봇(100)은 비닐하우스 프레임(1)에 결합된 레일(10)을 따라 이동하는 구성으로 개시되어 있으나, 레일을 따라 이동하는 구성에 한정되지 않는다. 즉, 농업용 수확 로봇(100)은 휠을 포함하여 지면 상을 이동할 수 있는 구성일 수도 있고, 공중을 비행하며 과채(2)를 수확하는 구성일 수도 있다.1 to 6, an agricultural harvesting robot 100 according to an embodiment of the present invention is described as being configured to move along a rail 10 coupled to a vinyl house frame 1, But is not limited to the configuration. That is, the agricultural harvesting robot 100 may be configured to move on the ground including the wheel, or may be configured to fly over the public and harvest the picket fence 2.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 수확 로봇(100)은 몸체(110), 카메라(120), 진공흡입부(130), 레이저빔 조사부(140), 대상인식부(150) 및 제어부(160)를 포함한다. 1 to 6, an agricultural harvesting robot 100 according to an embodiment of the present invention includes a body 110, a camera 120, a vacuum suction unit 130, a laser beam irradiating unit 140, Unit 150 and a control unit 160. [0031]

몸체(110)는 일 예로, X, Y 및 Z축의 3축으로 자유자재로 구동될 수 있는 로봇 암(robot arm)일 수 있다. 또한, 몸체(110)는 길이가 조절될 수 있어 농업용 수확 로봇(100)과 과채(2)와의 거리를 조절할 수 있다. 그러나 몸체(110)는 로봇 암에 한정되지 않고, 실린더 혹은 파이프로 이루어진 간이한 구성일 수 있다.The body 110 may be, for example, a robot arm that can be freely driven in three axes of X, Y, and Z axes. In addition, the length of the body 110 can be adjusted, so that the distance between the agricultural harvesting robot 100 and the picket hairs 2 can be adjusted. However, the body 110 is not limited to the robot arm, but may be a simple structure of a cylinder or pipe.

몸체(110)의 일단은 주행부(111)로 구성되어, X, Y축으로 이동시킬 수 있다. 주행부(111)는 일 예로, 레일과 결합되어 슬라이딩 이동되는 가이드일 수 있다. 주행부(111)가 가이드로 구성될 경우, 몸체(110)는 레일을 따라 안정적으로 이동할 수 있다. 이 때, 주행부(111)는 자성체를 포함할 수 있으며, 자력에 의해 레일에 부착된 상태로 이송되도록 할 수 있다.One end of the body 110 is composed of a traveling part 111, and can be moved in the X and Y axes. The running unit 111 may be, for example, a guide slidingly coupled with the rail. When the traveling unit 111 is configured as a guide, the body 110 can move stably along the rails. At this time, the traveling unit 111 may include a magnetic body, and may be transferred in a state of being attached to the rail by a magnetic force.

주행부는 다른 예로, 몸체(110)를 지탱하며 지면 상을 주행할 수 있는 한 쌍의 휠일 수 있다. 이 경우, 휠의 회전에 의해 몸체(110)를 X, Y축으로 이동시켜 과채(2)를 수확하도록 할 수 있다. 또한, 한 쌍의 휠의 회전 방향 및 회전 속도는 각각 독립적으로 제어됨으로써 작은 반경안에서도 효율적으로 방향을 변경하며 몸체(110)를 이동시킬 수 있다.As another example, the running portion may be a pair of wheels that support the body 110 and can run on the ground. In this case, the body 110 can be moved in the X and Y axes by the rotation of the wheel, so that the fruit 2 can be harvested. In addition, the rotation direction and the rotation speed of the pair of wheels can be independently controlled so that the body 110 can be moved and changed efficiently even in a small radius.

카메라(120)는 몸체(110)에 연결되어 과채(2)를 포함한 주변 환경을 촬영 또는 촬상할 수 있다. 카메라(120)는 일 예로, 전하 결합 소자를 사용하여 영상을 전기 신호로 변환함으로써 디지털 데이터로 기억 매체에 저장하는 CCD 카메라 (charge-coupled device camera)일 수 있다. 단, 카메라(120)의 종류는 이에 한정되지 않는다.The camera 120 is connected to the body 110 and is capable of photographing or capturing an ambient environment including the pick-up 2. The camera 120 may be, for example, a CCD (charge-coupled device) camera that converts an image into an electrical signal using a charge coupled device and stores the digital data in a storage medium. However, the type of the camera 120 is not limited thereto.

또한, 카메라(120)는 틸트 구동부와 팬 구동부에 연결된 PTZ 카메라 일 수 있다. 카메라(120)는 틸트 구동부에 의해 틸트 회전되고 팬 구동부에 의해 팬 회전되어 피사체에 초점을 고정시킬 수 있다.Also, the camera 120 may be a PTZ camera connected to the tilt driver and the fan driver. The camera 120 is tilted by the tilt driving unit and is rotated by the fan by the fan driving unit to fix the focus to the subject.

진공흡입부(130)는 진공 흡입력을 이용하여 과채(2)를 파지한다. 진공흡입부(130)는 대상인식부(150)로부터 파악된 과채(2) 영역의 정보를 이용하여 과채(2)에 접촉하고, 과채(2)를 파지한다.The vacuum suction unit 130 uses the vacuum suction force to grip the interchangeable fastener 2. The vacuum suction unit 130 makes contact with the binder 2 using the information of the binder 2 area detected from the object recognition unit 150 and grasps the binder 2.

진공흡입부(130)는 일 예로, 과채(2)의 표면에 부착되는 흡착패드(131) 및 흡착패드(131)에 연결되어 흡착패드(131)를 통해 과채(2)에 흡입력을 가하는 진공발생기(132)를 포함할 수 있다. 그러나, 흡착패드(131)는 필요한 경우 생략될 수 있다.The vacuum suction unit 130 may include a suction pad 131 attached to the surface of the adhesive and a vacuum generator 130 connected to the suction pad 131 to apply a suction force to the adhesive 2 via the suction pad 131. [ (132). However, the adsorption pad 131 may be omitted if necessary.

흡착패드(131)는 탄성 재질로 형성되어 쿠션 역할을 함으로써 과채(2)에 흠집이 생기지 않도록 부착될 수 있다. 흡착패드(131)는 도시된 바와 같이 개수가 하나에 한정되지 않으며, 복수개의 흡착패드(131)로 구성되어 복수개의 파지 점으로부터 흡입력을 가하여 과채(2)를 파지할 수 있다. The adsorption pad 131 is made of an elastic material and can be attached so as not to be scratched due to the cushion. As shown in the drawing, the number of the adsorption pads 131 is not limited to one, and the adsorption pads 131 may include a plurality of adsorption pads 131, and may apply suction force from a plurality of gripping points to grip the transfuse 2.

또한, 흡착패드(131)는 과채(2)에 흡입력을 전달할 수 있도록 중심 영역에 홀이 형성될 수 있다.In addition, a hole may be formed in the center region so that the suction pad 131 can transmit a suction force to the tablet 2.

진공발생기(132)는 과채(2)를 파지하기 위한 진공흡입력을 발생시키는 구성으로 흡착패드(131)를 통해 흡입력을 과채(2)에 전달한다. 진공발생기(132)는 제어부(160)에 연결되어 흡착패드(131)가 과채(2)에 접촉되면 흡입력을 제공하도록 제어될 수 있다.The vacuum generator 132 is configured to generate a vacuum suction force for gripping the binder 2 and transmits a suction force to the adhesive 2 via the suction pad 131. The vacuum generator 132 is connected to the controller 160 and can be controlled so as to provide a suction force when the adsorption pad 131 is brought into contact with the transporter 2.

진공발생기(132)는 일 예로, 모터(1321)와 모터(1321)를 감싸되 공기를 배출할 수 있는 모터 하우징(1322)을 포함하는 모터(1321) 어셈블리를 포함한 구성일 수 있다. 모터(1321)의 회전에 의해 모터(1321)의 내부가 진공상태로 변하면, 모터(1321)는 흡착패드(131)를 통해 과채(2)에 흡입력을 제공한다. 이 경우, 흡입된 공기는 모터(1321)의 내부를 지나게 되며, 공기는 모터 공기 배출구(1321a) 및 모터 하우징 공기 배출구(1322a)를 통하여 모터(1321)의 외부로 배출된다.The vacuum generator 132 may include a motor 1321 assembly including a motor 1321 and a motor housing 1322 surrounding the motor 1321 and discharging air. When the inside of the motor 1321 is changed to a vacuum state by the rotation of the motor 1321, the motor 1321 provides a suction force to the inner needle 2 via the suction pad 131. In this case, the sucked air passes through the inside of the motor 1321, and the air is discharged to the outside of the motor 1321 through the motor air outlet 1321a and the motor housing air outlet 1322a.

모터(1321)의 회전속도는 제어부(160)에 의해 제어될 수 있으며, 제어부(160)를 통해 진공발생기(132)의 흡입력을 제어할 수 있다. 진공발생기(132)의 흡입력은 과채(2)에 흠집을 가하지 않고 파지할 정도의 세기로 조절될 수 있도록, 제어부(160)에 의해 조절될 수 있다.The rotational speed of the motor 1321 may be controlled by the controller 160 and may control the suction force of the vacuum generator 132 through the controller 160. The suction force of the vacuum generator 132 can be adjusted by the controller 160 so that the suction force of the vacuum generator 132 can be adjusted to an intensity enough to grasp the adhesive 2 without damaging it.

진공발생기(132)는 다른 예로, 흡입력을 제공하는 진공펌프로 구성될 수 있다. 이 경우, 진공펌프는 왕복식, 회전식, 봉수식, 확신식 및 이젝터식 중 선택된 어느 하나일 수 있다.As another example, the vacuum generator 132 may be constituted by a vacuum pump providing a suction force. In this case, the vacuum pump may be any one selected from a reciprocating type, a rotary type, a bar type, a confident type, and an ejector type.

그러나, 진공발생기(132)는 이에 한정되지 않으며, 과채(2)에 흡입력을 제공할 수 있는 모든 수단을 포함한다.However, the vacuum generator 132 is not limited to this, and includes all means capable of providing a suction force to the plug 2.

레이저빔 조사부(140)는 진공발생기(132)를 통해 과채(2)를 파지한 다음, 과채(2)에 연결된 줄기(3)에 레이저빔(L)을 조사하여 줄기(3)를 태워 제거한 후 과채(2)를 수확할 수 있도록 한다.The laser beam irradiating unit 140 grasps the interlaced material 2 through the vacuum generator 132 and then irradiates the laser beam L onto the strand 3 connected to the interlaced material 2 to burn out the stem 3, (2) to be harvested.

레이저빔 조사부(140)는 일 예로, 레이저빔 발생기(141)와 레이저빔 반사미러(142)를 포함하여 다양한 각도로 줄기(3)에 레이저빔(L)을 조사할 수 있다. The laser beam irradiating unit 140 may include a laser beam generator 141 and a laser beam reflecting mirror 142 to irradiate the laser beam L to the stem 3 at various angles.

레이저빔 발생기(141)는 레이저빔(L)을 발생시켜 반사미러를 향해 직선 축으로 레이저빔(L)을 조사한다. 레이저빔 발생기(141)에 의해 조사되는 레이저빔(L)은 과채(2)의 줄기(3)를 제거할 수 있을 정도의 출력 강도를 가지며, 출력 강도는 제어부(160)에 의해 조절될 수 있다. 나아가, 레이저빔 발생기(141)의 출력 초점 또한 제어부(160)에 의해 조절될 수 있다.The laser beam generator 141 generates a laser beam L and irradiates the laser beam L on a linear axis toward the reflection mirror. The laser beam L irradiated by the laser beam generator 141 has an output intensity sufficient to remove the stem 3 of the adhesive 2 and the output intensity can be adjusted by the control unit 160 . Further, the output focus of the laser beam generator 141 can also be adjusted by the control unit 160. [

레이저빔 반사미러(142)는 레이저빔(L)을 반사하여 레이저빔(L)을 조사하는 조사각을 조절할 수 있다. 레이저빔 반사미러(142)는 일 예로, X축 미러 및 Y축 미러를 포함할 수 있다. X축 미러, Y축 미러 각각은 X축 방향과 Y축 방향으로 각각 회전될 수 있으며, 레이저 빔(L) 반사시 레이저빔 반사미러(142)의 각 회전 정도에 따라 레이저빔(L) 조사각을 조절할 수 있다. 이 경우, 레이저빔 반사미러(142) 각각의 회전정도는 제어부(160)에 의해 조절될 수 있다.The laser beam reflection mirror 142 can adjust the irradiation angle for reflecting the laser beam L to irradiate the laser beam L. [ The laser beam reflection mirror 142 may include, for example, an X-axis mirror and a Y-axis mirror. The X-axis mirror and the Y-axis mirror can be respectively rotated in the X-axis direction and the Y-axis direction. The laser beam L is irradiated with the laser beam L according to the degree of rotation of the laser beam reflection mirror 142, Can be adjusted. In this case, the degree of rotation of each of the laser beam reflection mirrors 142 can be adjusted by the control unit 160. [

레이저빔 반사미러(142) 각각은 서로 다른 구동모터(1321)에 연결되어 회전될 수 있다. 구동모터(1321)는 제어부(160)에 연결되어 설정된 레이저빔 조사각을 달성하기 위해 레이저빔 반사미러(142)에 연결된 구동모터(1321)를 회전시켜 레이저빔 반사미러(142) 각각의 회전 정도를 결정할 수 있다.Each of the laser beam reflection mirrors 142 may be connected to a different drive motor 1321 and rotated. The driving motor 1321 is connected to the controller 160 to rotate the driving motor 1321 connected to the laser beam reflecting mirror 142 to achieve the set laser beam irradiation angle, Can be determined.

레이저빔 조사부(140)는 다른 예로, 레이저빔 발생기(141)와 레이저빔 발생기(141)에 연결된 회전축을 포함할 수 있다. 레이저빔 발생기(141)는 전술한 레이저빔 발생기(141)와 동일한 구성을 갖는다. 단, 레이저빔 발생기(141)는 회전축에 의해 회전되며 레이저빔 조사각을 조절할 수 있다. 이 경우, 회전축은 제어부(160)에 의해 제어될 수 있다.The laser beam irradiation unit 140 may include a rotation axis connected to the laser beam generator 141 and the laser beam generator 141 as another example. The laser beam generator 141 has the same configuration as the laser beam generator 141 described above. However, the laser beam generator 141 is rotated by the rotation axis and can adjust the laser beam irradiation angle. In this case, the rotation axis can be controlled by the control unit 160. [

대상인식부(150)는 카메라(120)에 연결되어 카메라(120)로부터 촬영된 화상으로 과채(2)를 인식하여 검출한다. 카메라(120)로부터 촬영된 화상은 복수의 과채(2)를 포함할 뿐 아니라, 줄기(3), 나뭇잎 등 주변 환경도 같이 나타나게 되므로 대상인식부(150)는 과채(2)와 주변 환경을 구별할 수 있다. 또한, 대상인식부(150)는 복수의 과채(2)를 각각 인식하여 각각의 개별 영상을 획득할 수 있다.The object recognizing unit 150 is connected to the camera 120 and recognizes and detects the object 2 with the image photographed from the camera 120. [ The image photographed from the camera 120 not only includes a plurality of fruit and vegetables 2 but also the surrounding environment such as the stem 3 and the leaf are displayed as well as the object recognition unit 150 distinguishes the fruit 2 and the surrounding environment can do. In addition, the object recognizing unit 150 can recognize each of the plural bonds 2 and acquire each individual image.

대상인식부(150)는 일 예로, 카메라(120)에서 획득한 화상의 색상정보를 이용하여 과채(2) 영역을 구분한다. 즉, 제어부(160)에 과채(2)의 색상정보를 기 입력하여, 기 입력된 과채(2)의 색상정보 이외의 색상을 구분하여 과채(2) 이외의 영역을 제외하고 과채(2) 영역만을 식별할 수 있다.The object recognizing unit 150 uses the color information of the image acquired by the camera 120 as an example, and distinguishes the area of the image 2. That is, the color information of the interchange 2 is inputted to the control unit 160 to distinguish colors other than the color information of the inputted interchange 2, Can be identified.

또한, 대상인식부(150)는 획득된 화상의 식별된 복수의 과채(2) 영역 중에서 각각의 과채(2)를 개별 저장할 수 있다.Also, the object recognizing unit 150 can individually store each finger 2 in a plurality of identified fingerprint (2) areas of the obtained image.

제어부(160)는 일 예로, 진공흡입부(130) 및 레이저빔 조사부(140)를 제어한다. 제어부(160)는 검출된각각의 과채(2)를 진공흡입부(130)로 흡입할 수 있도록 진공흡입부(130)의 흡입 위치를 제어할 수 있을 뿐 아니라, 진공흡입하기 위한 진공발생기(132)의 흡입력을 제어한다. 또한, 제어부(160)는 레이저빔 발생기(141)에서 발생되는 레이저빔의 강도를 조절하고, 레이저빔의 조사 각도를 조절하여 과채(2)에 흠집이 생기지 않게 수확할 수 있도록 한다.The control unit 160 controls the vacuum suction unit 130 and the laser beam irradiation unit 140 as an example. The control unit 160 can control the suction position of the vacuum suction unit 130 so that each detected finger 2 can be sucked into the vacuum suction unit 130 and can control the suction position of the vacuum suction unit 130 As shown in Fig. The control unit 160 adjusts the intensity of the laser beam generated by the laser beam generator 141 and adjusts the irradiation angle of the laser beam so that the iris 2 can be harvested without scratches.

또한, 제어부(160)는 다른 예로 대상인식부(150)로부터 검출된 과채(2)의 무게중심을 계산할 수 있다. 제어부(160)는 과채(2)의 외곽선을 추출하고, 외곽선 정보로부터 과채(2)의 각 부분에 작용하는 중력의 합력의 작용점을 구함으로써 과채(2)의 무게중심을 계산한다. 제어부(160)는 과채(2)의 무게중심을 계산한 다음, 진공흡입부(130)가 과채(2)를 파지할 시 과채(2)의 무게중심과 가장 가까운 거리의 영역을 추출하여, 무게중심과 가장 가까운 거리의 영역을 진공흡입부(130)로 파지하도록 제어하여 과채(2)를 안정적으로 흡착할 수 있도록 한다.As another example, the control unit 160 may calculate the center of gravity of the fruit and vegetable 2 detected by the object recognition unit 150. [ The control unit 160 calculates the center of gravity of the donkey 2 by extracting the outline of the donkey 2 and obtaining the action point of the resultant force of gravity acting on each part of the donkey 2 from the outline information. The control unit 160 calculates the center of gravity of the binder 2 and then extracts a region having the closest distance to the center of gravity of the binder 2 when the vacuum suction unit 130 grasps the binder 2, And the region of the closest distance to the center is controlled to be gripped by the vacuum suction unit 130 so that the adhesive 2 can be stably attracted.

본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 수확 로봇(100)은 수확대상 판단부(170)를 더 포함할 수 있다. 수확대상 판단부(170)는 과채(2)의 생육상태를 판단하는 모듈로, 대상인식부(150)에서 검출된 과채(2)의 생육 상태를 검출하여, 수확대상에 해당되는 과채(2)를 판단하여 제어부(160)에 전달한다. 이 경우, 제어부(160)는 수확대상에 해당되는 과채(2)만을 수확하도록 진공흡입부(130) 및 레이저빔 조사부(140)를 제어할 수 있다.The agricultural harvesting robot 100 according to an embodiment of the present invention may further include a harvesting object determining unit 170. [ The harvesting object determining unit 170 is a module for determining the growing state of the agricultural and horticultural crops 2. The harvesting object determining unit 170 detects the growing state of the agricultural herbs 2 detected by the object recognizing unit 150, And transmits the determination result to the control unit 160. In this case, the control unit 160 can control the vacuum suction unit 130 and the laser beam irradiation unit 140 so as to harvest only the fruit and vegetable 2 corresponding to the harvesting object.

과채(2)의 생육상태에 대한 정보 판단은 일 예로, 과채(2)의 색상 정보를 통해 사용자가 기 입력한 색상 정보를 대비하여 판단할 수 있다. 과채(2)가 참외인 경우, 노란색의 진한 정도를 기준으로 참외의 색상 분포 영역을 구분하고, 사용자가 기 입력한 색상 정보보다 진한 노란색을 갖는 영역을 구분한다. 진한 노란색을 갖는 영역이 차지하는 전체 면적대비 비율이 사용자가 기 입력한 비율보다 높은 경우 수확대상 판단부(170)는 과채(2)의 생육상태를 수확 대상에 해당함을 판단할 수 있다.The information on the growth state of the fruit and vegetable 2 can be determined by comparing the color information inputted by the user through the color information of the fruit and vegetable 2, for example. In the case of the melody (2), the color distribution region of melon is classified based on the degree of darkness of yellow, and the region having darker yellow than the color information inputted by the user is distinguished. When the ratio of the total area occupied by the area having a deep yellow is higher than the ratio inputted by the user, the harvesting object determining unit 170 can determine that the growing state of the agricultural product 2 corresponds to the harvesting object.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 수확 로봇(100)에 있어, 과채(2)를 파지하여 수확할 때 작용을 설명한다. 도 1 내지 도 6과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 이에 대한 반복적인 설명은 생략한다.In the agricultural harvesting robot 100 according to an embodiment of the present invention configured as described above, the operation of grasping and harvesting the fruit tree 2 will be described. The same reference numerals are used for the same components as in Figs. 1 to 6, and a repetitive description thereof will be omitted.

도 7a 내지 7c는 도 1에 도시된 농업용 수확 로봇의 동작도이다.7A to 7C are operation diagrams of the agricultural harvesting robot shown in Fig.

도 7a를 참조하면, 대상인식부(150)에 의해 카메라(120)로부터 촬영된 화상으로부터 과채(2)를 검출한 다음, 제어부(160)는 검출된 과채(2)에 농업용 수확 로봇(100)의 몸체(110)를 근접시킨다.7A, after the object recognizing unit 150 detects the tag 2 from the image photographed by the camera 120, the control unit 160 controls the agricultural harvesting robot 100 to detect the tag 2, Thereby bringing the body 110 of the apparatus 100 closer.

다음 도 7b를 참조하면, 농업용 수확 로봇(100)의 몸체(110)를 과채(2)에 근접시킨 다음 진공흡입부(130)의 흡착패드(131)를 과채(2)에 접촉시킨다. 과채(2)에 접촉되는 영역은 제어부(160)에 의해 계산된 영역일 수 있으며, 이는 과채(2)의 무게중심과 가장 가까운 거리에 있는 영역일 수 있다. 진공흡입부(130)의 흡착패드(131)가 과채(2)에 접촉되면, 진공발생기(132)는 흡입력을 발생시켜 과채(2)에 흡입력을 가함으로써 과채(2)를 파지한다. 과채(2)의 흡입력에 의해 과채(2)에 흠집이 생기지 않은 상태에서 과채(2)를 파지할 수 있도록 과채(2)의 흡입력은 제어부(160)에 의해 조절될 수 있다.Next, referring to FIG. 7B, the body 110 of the agricultural harvesting robot 100 is brought into proximity with the binder 2, and then the adsorption pad 131 of the vacuum suction unit 130 is brought into contact with the binder 2. The area contacted with the adhesive 2 may be an area calculated by the control part 160, which may be an area closest to the center of gravity of the adhesive 2. When the suction pad 131 of the vacuum suction unit 130 contacts the inner panel 2, the vacuum generator 132 generates a suction force to apply the suction force to the inner panel 2 to grip the inner panel 2. The suction force of the tablet 2 can be adjusted by the controller 160 so that the tablet 2 can be grasped in a state in which the tablet 2 is not damaged by the suction force of the tablet 2. [

진공흡입부(130)를 통해 과채(2)를 파지한 다음, 레이저빔 조사부(140)는 과채(2)에 연결된 줄기(3)에 레이저빔(L)을 조사하여 줄기(3)를 태워 절단할 수 있다. 과채(2)에 연결된 줄기(3)는 대상인식부(150)에 의해 파악될 수 있으며, 줄기(3) 중 과채(2)에 가까운 영역에 레이저빔(L)을 조사하여 줄기(3)를 절단할 수 있다. 레이저빔 조사부(140)는 제어부(160)에 의해 조사각이 제어되어 줄기(3)를 적절하게 제거할 수 있다.The laser beam irradiating part 140 irradiates the laser beam L to the stem 3 connected to the inner needle 2 to draw the stem 3 to cut the inner needle 2 can do. The stem 3 connected to the needle 2 can be grasped by the object recognition unit 150 and irradiate the stem 3 with a laser beam L to a region near the needle 2, Can be cut. The irradiation angle of the laser beam irradiating unit 140 is controlled by the controller 160 so that the stem 3 can be appropriately removed.

도 7c를 참조하면, 레이저빔 조사부(140)에 의해 과채(2)에 연결된 줄기(3)가 제거되면 몸체(110)를 제자리로 정위치 시켜 과채(2)를 간소하면서도 과채(2)에 흠집이 나지 않게 수확할 수 있다.7C, when the stem 3 connected to the fruit stick 2 is removed by the laser beam irradiating unit 140, the body 110 is positioned in place, so that the fruit stick 2 is simple, It is possible to harvest the seeds.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

1: 비닐하우스 프레임, 10: 레일,
100: 농업용 수확 로봇, 110: 몸체,
120: 카메라, 130: 진공흡입부,
131: 흡착패드, 1321: 모터,
1322: 모터 하우징, 132: 진공발생기,
140: 레이저빔 조사부, 141: 레이저빔 발생기,
142: 레이저빔 반사미러, 150: 대상인식부,
160: 제어부, 170: 수확대상 판별부
1: vinyl house frame, 10: rail,
100: Agricultural harvesting robot, 110: Body,
120: camera, 130: vacuum suction part,
131: absorption pad, 1321: motor,
1322: motor housing, 132: vacuum generator,
140: laser beam irradiation part, 141: laser beam generator,
142: laser beam reflection mirror, 150: object recognition unit,
160: control unit, 170: harvesting object discrimination unit

Claims (6)

과채를 수확하는 로봇에 있어서,
과채를 촬영하는 카메라;
카메라로부터 촬영된 화상으로부터 과채를 검출하는 대상인식부;
흡입력을 이용하여 검출된 과채를 파지하는 진공흡입부;
레이저빔을 출력하여 파지된 과채에 연결된 줄기를 절단하는 레이저빔 조사부를 포함하는 농업용 수확 로봇.
In robots harvesting fruit and vegetables,
A camera for capturing an image;
An object recognizing unit for detecting an image and an image from the image photographed by the camera;
A vacuum suction unit for gripping the fruit tag detected using the suction force;
And a laser beam irradiating unit for outputting a laser beam to cut a stem connected to the grip.
제1항에 있어서,
레이저빔 조사부는,
조사되는 레이저빔을 발생시키는 레이저빔 발생기; 및
발생된 레이저빔을 반사하되, 레이저빔의 반사각을 조절하여 레이저빔 조사각을 변동시켜 줄기를 절단하는 레이저빔 반사미러를 포함하는 농업용 수확 로봇.
The method according to claim 1,
The laser beam irradiating unit,
A laser beam generator for generating a laser beam to be irradiated; And
And a laser beam reflection mirror for reflecting the generated laser beam and adjusting the reflection angle of the laser beam to vary the laser beam irradiation angle to cut the stem.
제1항에 있어서,
레이저빔 조사부는 회전축에 연결되어, 회전축의 회전에 의해 레이저빔 조사각을 변동시켜 줄기를 절단하는 농업용 수확 로봇.
The method according to claim 1,
The laser beam irradiating unit is connected to the rotating shaft, and the stem is cut by changing the irradiation angle of the laser beam by rotating the rotating shaft.
제1항에 있어서,
진공흡입부는,
과채의 표면에 부착되는 흡착패드;
흡착패드에 연결되어 흡착패드를 통해 과채에 흡입력을 가하는 흡입발생기를 포함하는 농업용 수확 로봇.
The method according to claim 1,
The vacuum suction unit,
An adsorption pad attached to the surface of the adhesive and the adhesive;
And a suction generator connected to the adsorption pad and applying a suction force to the adhesive agent through the adsorption pad.
제1항에 있어서,
대상인식부에서 검출된 과채의 생육상태를 검출하여, 수확대상에 해당되는 과채를 판단하는 수확대상 판단부를 더 포함하는 농업용 수확 로봇.
The method according to claim 1,
And a harvesting object determining unit for detecting a growth state of the fruit and vegetable detected by the object recognizing unit and determining an agricultural fruit corresponding to the harvesting object.
제1항에 있어서,
대상인식부에서 검출된 과채의 무게중심을 계산하고 과채의 무게중심과 가장 가까운 과채의 표면을 판단하여, 무게중심과 가장 가까운 과채의 표면을 진공 흡입하도록 진공 흡입부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 농업용 수확 로봇.
The method according to claim 1,
Further comprising a control unit for calculating the center of gravity of the vein detected by the target recognition unit and determining the surface of the vein nearest to the center of gravity of the vein and controlling the vacuum suction unit to vacuum suction the surface of the vein nearest to the center of gravity Harvesting robots.
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