KR100429431B1 - 무인 방제장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비닐하우스나 유리온실과 같은 시설원예작물에 대한 병충해를 방지하기 위한 자동화된 무인방제장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 하나의 방제기로 시설하우스 전체를 자동적으로 방제할 수 있는 무인 방제장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 하나의 방제기로 시설하우스 전체를 자동으로 방제할 수 있는 무인 자동 방제장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수개의 노즐이 형성된 약대를 구비하고, 내장된 모터에 의해 바퀴가 구동되어 스스로 주행레일을 통하여 이동하면서 호스에 의해 공급되는 약재를 농작물에 분사시키는 방제기가 구비된 방제장치에 있어서, 시설하우스내의 이랑을 따라 일직선으로 설치되며 지지부재에 지지된 다수개의 주행봉(10)과, 상기 주행봉에 대향되어 일측단부에 설치된 방제기 이송레일(20)과, 상기 방제기 이송레일에 의해 왕복 주행하는 방제기 이송수단(30)과, 상기 방제기(50)가 주행봉(10)을 따라 이동될 수 있도록 연결수단 지지대(44)에 고정되어 전/후진 동작되는 리드봉(41)과, 상기 주행봉(10)의 일측 측면부에 다수개 설치된 인식표시부재(11)와, 상기 인식표시부재의 데이터를 감지하는 감지센서(60)와, 상기 감지센서의 감지신호를 받아 모터를 구동하여 상기 리드봉을 상기 주행봉에 연결/결합하여 상기 방제기를 주행봉을 따라 이송시킴과 아울러 상기 주행봉의 타측 끝단부에 설치된 리턴터치판(12)을 감지하면 상기 방제기의 주행방향을 역으로 전환시켜 주어 상기 방제기가 이송수단(30)으로 되돌아 온후 상기 동작을 재차 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

무인 방제장치 및 방법{An unmanned fertilizer-spraying method and the device}

본 발명은 비닐하우스나 유리온실과 같은 시설원예작물에 대한 병충해를 방지하기 위한 자동화된 무인방제장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 하나의 방제기로 시설하우스 전체를 자동적으로 방제할 수 있고 'ㄴ'자형 리드봉에 의한 약액공급호스 및 전력선의 장착으로 공간활용도를 높인 무인방제장치 및 방법에 관한 것이다.

종래의 무인방제장치로 도9에 도시한 바와 같이 다수개의 노즐이 형성된 약대를 구비하고, 내장된 모터에 의해 바퀴가 구동되어 스스로 주행레일(110) 위를 이동하면서 호스에 의해 공급되는 약제를 농작물에 분사하도록 구성되어 있다. 이와 같은 방제기는 방제기 자체의 구동력에 의해 주행레일을 따라 왕복하면서 약제를 살포하는 기능만을 가지는 것이므로 비닐하우스 내에 밭이랑을 따라 일직선으로 설치된 모든 주행레일 마다 별도의 방제기를 각각 설치할 수밖에 없는 것이다.

따라서 대형 비닐하우스나 유리온실과 같이 밭이랑이 수십 개씩 형성되는 경우 모든 밭이랑마다 하나씩의 방제기를 설치하여야 하는데, 이는 엄청난 방제기 설치비용을 시설하우스 재배 농가가 부담할 수밖에 없는 폐단을 갖는 것이다.

또한 상기와 같은 종래의 무인방제방법은 각 주행레일마다 설치된 방제기를 일일이 조작하여 구동시켜야만 하는 것이므로, 완전한 자동화 시스템에 의한 무인방제장치라고 할 수 없는 것이며, 밀폐된 공간에서 각각의 방제기를 일일이 조작해야 함으로서 작업자의 건강에 심각한 위협이 되었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 무인방제장치의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 방제기로 시설하우스 전체를 자동으로 방제할 수 있고 'ㄴ'자형 리드봉에 약액공급호스 및 전력선이 장착되는 연결리드봉의 형상을 'ㄴ'자로 절곡하여 시설하우스내의 공간활용도를 높일 수 있는 무인 자동방제장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수개의 노즐이 형성된 약대를 구비하고, 내장된 모터에 의해 바퀴가 구동되어 스스로 주행레일을 통하여 이동하면서 호스에 의해 공급되는 약제를 농작물에 분사시키는 방제기가 구비된 방제장치에 있어서, 시설하우스내의 이랑에 대향되어 일측단부에 설치된 방제기 이송레일과, 상기 방제기 이송레일에 의해 왕복 주행하는 방제기 이송수단과, 상기 방제기가 주행봉을 따라 이동될 수 있도록 연결수단 지지대에 고정되어 전/후진 동작되는 리드봉과, 상기 주행봉의 첫 번째 지지부재에 다수개 설치된 인식표시부재(11)와 상기 인식표시부재의 데이터를 감지하는 감지센서(60)와 상기 감지센서의 감지신호를 받아 연결수단 구동모터(43)를 구동하여 연결수단 지지대에 고정된 상기 리드봉을 상기 주행봉에 연결/결합하여 상기 방제기를 주행봉에 따라 이송시킴과 아울러 상기 주행봉의 끝단부에 설치된 방제기 리턴터치판(12)을 감지하면 상기 방제기의 주행방향을 역으로 전환시켜 주어 상기 방제기가 이송수단(30)으로 다시 돌아와 인식표시부재가 설치된 다음 주행봉으로 이동하도록 한다.

도 1은 본 발명의 무인방제장치의 사시도,

도 2a는 본 발명에 있어서 방제기 이송수단의 본체 케이스 내부 상태 사시도,

도 2b는 본 발명에 있어서 방제기 이송수단의 연결수단 결합상태 사시도,

도 3은 이송수단 상태 사시도,

도 4는 도 3의 평면도

도 5는 도 3의 측면도,

도 6은 연결수단 이동경로 상태 사시도,

도 7은 본 발명 무인방제 방법을 설명하기 위한 개략적인 평면 구성도,

도 8은 본 발명 무인 방제장치의 설치 상태를 보이기 위한 개략적인 구성도,

도 9는 종래 무인방제장치의 설치상태를 보이기 위한 개략적인 구성도,

도 10은 본 발명 무인방제방법을 설명하기 위한 흐름도,,

도 11은 본 발명의 무인방제장치의 제어블록 구성도,

도 12는 본 발명에 있어서 전력선 및 약액 공급호수가 'ㄴ'자형상의 연결수단에 정착된 상태를 표시하는 사시도,

도 13은 본 발명에 있어서 제어수단의 자동모드를 설명하기 위한 흐름도,

도 14는 본 발명에 있어서 제어수단의 수동모드를 설명하기 위한 흐름도,

도 15는 본 발명에 있어서 펌프제어를 위한 수동/자동모드를 나타낸 회로도,

도 16은 본 발명에 있어서 제어수단을 나타낸 회로도,

도 17은 본 발명에 있어서 제어수단을 나타내는 흐름도,

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 무인방제장치 10 : 주행봉

11 : 이송수단 인식표시부재 12 : 방제기 리턴 터치판

13-a : 이송수단 후진 터치판 13-b : 이송수단 정지 터치판

20 : 이송레일 30 : 방제기 이송수단

31-a : 본체 케이스 31-b : 상부케이스

31-c : 하부케이스 32 : 롤로 브라켓

33 : 이송수단 구동용 로울러 34 : 이송수단 구동용 모터

35 : 가이드 로울러 40 : 주행봉 연결수단

41 : 리드봉 41a : 결합돌기

42-a : 레크기어 42-b : 피니언 기어

43 : 연결수단 구동모터 44 : 연결수단 지지대(후레임)

45 : 연결수단 지지대 브라켓 50 : 방제기

51 : 약대 52 : 분사노즐

53 : 약액공급호스 54 : 약액공급호스 및 전선

60 : 주행봉 감지센서 61 : 리드봉 감지센서

62 : 방제기 감지센서 63-64 : 이송수단 감지 리미트 스위치

80 : 제어수단 100 : 방제기

110 : 주행레일 A : 작물

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 무인방제장치의 사시도이고, 도2는 본 발명에 있어서 방제기 이송장치의 상/하면 내부 상태 사시도이고, 도8은 본 발명의 무인 자동방제장치의 설치상태를 나타내는 개략적인 설치 상태도이고, 도12는 본 발명에 있어서 전선 및 약액 공급호스가 'ㄴ'자형 리드봉에 장착된 상태를 도시하는 사시도이고, 도16은 제어수단을 나타내는 회로도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 시설하우스내의 이랑을 따라 일직선으로 설치되며 지지부재에 지지된 다수개의 주행봉(10)이 이랑을 따라 다수개 설치되어 있으며, 상기 주행봉에 대향되어 일측단부에 설치된 방제기 이송레일(20)이 구성된다.

또한 상기 이송레일에 의해 왕복 주행하는 방제기 이송수단(30)과, 상기 방제기가 주행봉(10)을 따라 이동될 수 있도록 연결수단 후레임에 고정되어 전/후진 동작을 하는 리드봉(41)과, 상기 각각의 주행봉(10)의 끝단부에 설치된 인식표시부재(11)와, 상기 인식표시부재의 데이터를 감지하는 감지센서(60)와, 상기 감지센서의 감지신호를 받아 모터(43)를 구동하여 상기 리드봉을 상기 주행봉에 연결/결합하여 상기 방제기를 주행봉을 따라 이송시킴과 동시에 아울러 상기 주행봉의 끝단부에 설치된 방제기 리턴터치판(12)을 감지하면 상기 방제기의 주행방향을 역으로 전환시켜 주어 상기 방제기가 이송수단(30)으로 원위치 하여 인식표시부재(11)가 설치된 다음 주행봉으로 이동하도록 되어 있다. 또한, 상기 주행봉(10)은 시설하우스의 작물과 작물사이의 이랑을 따라 일직선상으로 형성되며, 비닐하우스 천정과 연결수단에 의해 지지되어 설치되어진다.

상기 다수개의 주행봉(10)의 끝단부에는 인식표시부재(11)가 형성되어 있어 상기 이송수단(30)이 이송레일(20)을 따라 이동하면서 감지센서(60)에 형성된 상기 인식표시부재(11)를 감지 할 수 있다. 또한, 상기 이송레일(20)의 양끝단부에도 이송수단 후진/정지 터치판(13-a,b)이 형성되어 있어 상기 이송수단(30)이 상기 이송수단 후진 터치판(13-a,b)에 접하게 되면 이를 이송수단 후진 리미트 스위치(63)가 감지하게 되면 제어수단(80)은 상기 이송수단(30)이 후진되도록 제어신호를 발생하게 된다.

또한, 방제기 이송수단(30)의 하측에는 주행봉 연결수단(40)이 장착되어 있으며, 상기 주행봉 연결수단(40)은 주행봉(10)과 리드봉(41)을 연결함으로써 하나의 방제기(50)로 모든 작물의 약재분무를 가능하게 한다. 여기서, 상기 주행봉 연결수단은 리드봉 선단에 포탄형의 결합돌기(41-a)가 형성되고 그 리드봉을 연결수단 지지대(44)로 지지/고정된 'ㄴ'자형의 리드봉(41)과 연결수단 지지대 및 연결수단 지지대 중앙에 가로질러 연결된 레크기어(42-b)를 주행봉 연결수단 구동모터(43)에 장착된 피니언 기어(42-b)에 맞물리도록 구성되어있다. 본체 케이스(31-a)에 고정된 주행봉 연결수단 구동모터(43)의 작동에 의하여 피니언 기어(42-b)가 회전하게 되고 그 피니언 기어에 맞물려 있는 레크기어(42-a)가 전후진 동작을 함으로써, 연결수단 지지대(44)와 이에 고정된 리드봉(41)이 전후진 동작을 함으로써 주행봉(10)과 연결/분리하게 된다. 이때 리드봉을 지지/고정하고 있는 연결수단 지지대(후레임)(44)를 브라켓(45)으로 고정하여 흔들림이 없게 하고 있다.

또한, 브라켓(45) 내부에는 연결수단 지지대가 일정길이 이상 전진/후진하게 되면 더 이상 전진/후진하지 않도록 하기 위해 연결수단 지지대 정지 센서를 부착하여 연결수단 지지대가 탈착됨을 방지하고 있다.

따라서, 상기 리드봉(41)이 전진되어 주행봉(10)에 삽입/결합되면 상기 방제기(50)는 주행봉(10)을 따라 이동하면서 약제를 살포하게 된다.

이를 구체적으로 설명하면, 먼저 전원입력부(70)를 통해 전원이 입력되면 제어수단(80)의 작업시작 명령에 의해 가장 먼저 이송수단 구동용 모터(34)가 구동되며, 이송수단(30)은 모터(34)에 의해 회전되는 바퀴(33)에 의해 이송레일(20)을 따라 이동하다가 주행봉 감지센서(60)에 의해 가장 먼저 접하게 되는 주행봉(10)에 형성된 인식표시부재(11)를 감지하게 되면 제어수단(80)은 상기 모터(34)의 구동을 중지시키도록 제어신호를 발생한다.

이때 이송수단(30)의 정지 위치는 리드봉(41)과 주행봉(10)이 일직선상에 위치하는 지점이 된다.

이어서, 이송수단(30)이 정지되면 제어수단(80)은 다시 주행봉 연결수단 구동모터(43)를 구동하여 리드봉(41)이 앞으로 전진하게 되어 결국 리드봉(41)의 결합돌기(41a)는 주행봉(10)의 끝단에 내삽 되면서 연결된다.

또한, 이때 감지센서(60)가 인식표시부재(11)를 잘못 감지하거나 타 장애물이 감지센서를 방해하여 리드봉(41)이 주행봉(10) 끝단부에 삽입되지 못한 상태로 리드봉이 전진되는 것을 방지하기 위하여 리드봉 끝단부와 주행봉내 대응하는 센서를 설치하여 리드봉이 주행봉으로 전진시 두 센서가 반응하지 않으면 제어수단(80)에 의하여 작업이 중지되고 비상벨이나 경광등을 작동하게 하여 사용자에게 기계적 결함을 알려주는 장치를 설치 할 수도 있다.

상기 리드봉(41)과 주행봉(10)이 완전히 결합되어지면 제어수단(80)은 리드봉 구동모터(43)를 정치시킴과 아울러 방제기(50)를 구동시키게 된다.

따라서 방제기(50)는 내장된 모터에 의해 이동됨과 아울러 약대(51)와 분사 노즐(52)을 통해 약제를 분사하게 되는 것이다.

이처럼 상기 방제기(50)는 주행봉(10)을 따라 전진하다가 주행봉(10)의 끝지점에서 방제기(50)에 설치된 리미트 스위치가 주행봉(10)의 끝지점에 설치된 방제기 리턴터치판(12)을 감지하게 되면 방제기(50)를 역행시켜 상기 리드봉(41)으로 원위치 하게 된다. 이때 방제기 리턴터치판(12)과 접촉되게 되면 약액펌프는 구동을 일시 정시하여 약제살포를 다음 주행봉으로 이송할 때까지 멈추게 하여 불필요한 약액 낭비를 줄일 수 있다.

위의 정확한 제어방법에 대한 설명은 도15의 회로도로 설명하고 있다.

상기 방제기(50)가 원위치에 오게 되면 방제기 감지센서(62)는 다시 제어수단(80)에 이를 알리게 되고, 제어수단(80)은 리드봉 구동모터(43)를 역회전시켜 리드봉(41)을 주행봉(10)으로부터 이탈시키게 됨으로써 무인방제기를 위한 한번의 사이클이 완성된다.

이와 같은 방제동작은 상기 모든 주행봉(10)에서 반복적으로 이루어져 시설 하우스내 전체 방제가 가능해지는 것이다.

한편, 상기 이송레일(20)의 끝단부에도 이송수단 후진/정지 터치판(13-a,b)이 구성되어 있어 상기 이송수단(30)에 형성된 감지센서(63)가 상기 이송수단 후진 터치판(13-a)을 감지하게 되면 제어수단(80)은 이를 입력받아 상기 이송수단(30)에 내재된 모터의 구동을 역회전시켜 최초 방제 위치로 원위치 시키게 된다. 이때에도 원래위치에 근접하게 되면 이송수단(30)에 형성된 감지센서(64)가 이송수단 정지터치판(13-b)을 인식하게 되어 정지하게 된다.

상기 본 발명은 무인방제를 위한 제어수단의 제어수단을 상세하게 설명하면 도16에 도시한 회로도와 같다.

상기와 같은 본 발명은 무인방제 방법을 단계별로 설명하면 다음과 같다.

즉, 전원의 입력과 동시에 이송수단(30)이 이송레일(20)을 따라 이동하는 단계와 상기 이동단계 후 가장 먼저 접하게 되는 주행봉(30)에 장착된 주행봉연결수단(40)과 주행봉(10)을 연결하는 단계와, 상기 연결단계 후 상기 이송수단(30)에 의해 이송되던 방제기(50)가 주행봉을 따라 이동하면서 약제를 분무하여 방제하는 단계와 상기 방제 단계후 방제기(50)가 원위치 되면 주행봉연결수단(40)과 주행봉(10)을 분리하는 단계와, 상기 분리 단계 후 다시 이송수단(30)이 원위치로 복귀하는 단계로 이루어지는 것이다.

상기 이송수단(30)의 이동방향과 속도 및 방제기(50)의 이동방향과 속도는 작업자에 의해 수동모드로 조작될 수도 있음은 당연하다.

여기서, 상기 방제기 이송수단의 주행봉 연결수단(40)에 있는 리드봉에 약액공급호스 및 전력선(54)을 구비하여 방제를 하는데 'ㄴ'자형상의 리드봉을 사용하여 방제기가 주행봉을 따라 이동하면서 약제로 분무할 때 리드봉에 장착된 약액공급호스 및 전력선이 방제기(50)를 따라 분무를 하게 될 대 약액공급호스 및 전력선이 리드봉의 밴딩된 부위에 걸릴 수 있는 이유로 인하여 주행봉 연결수단(40)의 리드봉(41)을 소정의 각도로 경사지게 하여 약액공급호스 및 전선(54)이 방제중 리드봉의 절곡 부위에 걸리지 않게 하고 약액공급호스 및 전선(54)이 상기 방제기를 따라 원활하게 공급되어진다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 방제기 이송수단에 의해 이송되는 하나의 방제기에 의해 전체적으로 방제가 가능하게 되므로 설치비용을 절감할 수 있으며, 방제 작업의 효율성을 높일 수 있다.

또한 'ㄴ'자형 주행봉 연결수단(40)리드봉으로 인하여 시설 하우스내 공간활용도를 향상시키고 조작 및 관리를 용이하도록 구조를 개선하였다.

Claims (5)

1. 다수개의 노즐이 형성된 약대를 구비하고, 내장된 모터에 의해 바퀴가 구동되어 스스로 주행레일을 통하여 이동하면서 호스에 의해 공급되는 약재를 농작물에 분사키는 방제기가 구비된 방제장치에 있어서, 시설하우스내의 이랑을 따라 일직선으로 설치되며 지지부재에 지지된 다수개의 주행봉과, 상기 주행봉에 대향되어 일측단부에 설치된 방제기 이송레일과, 상기 방제기 이송레일에 의해 왕복 주행하는 다수개의 감지센서와 제어수단을 구비한 방제기 이송수단과, 상기 방제기가 주행봉을 따라 이동될 수 있도록 전/후진 동작되는 'ㄴ'자형 리드봉이 장착된 주행봉 연결수단과 상기 리드봉에 얹혀 이송되며 주행봉을 따라 이동하면서 약제를 분사하는 무인 방제기로 구성되되,

   상기 각각의 주행봉에는 상기 감지센서에 감지되는 인식표시부재와, 상기 방제기에 설치된 리미트 스위치에 감지되는 방제기 리턴터치판이 설치되고,

   상기 방제기 이송수단에는 이송수단 구동용 모터와, 상기 'ㄴ'자형 리드봉을 전/후진시키는 연결수단 구동모터가 설치되고,

   상기 제어수단은 상기 제방기 모터, 상기 이송수단 구동용 모터, 상기 연결수단 구동모터를 구동제어하는 것을 특징으로 하는 무인 방제장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 주행봉연결수단은 선단에 포탄형 결합돌기가 형성되고 연결 수단 지지대로 지지/고정된 'ㄴ'자형의 리드봉과 연결수단 지지대 및 연결수단 구동모터에 장착된 피니언 기어에 맞물리도록 구성된 것을 특징으로한 무인 방제장치.
3. 제 1항에 있어서,

   주행봉연결수단의 리드봉 결합돌기 끝단부와 주행봉내에 대응하는 센서를 설치한 것을 특징으로 하는 무인방제장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 방제기 이송수단의 약액공급호스 및 전선을 장착한 'ㄴ'자형 주행봉 연결수단 리드봉(41)을 소정의 각도로 경사지게 하여 'ㄴ'형의 주행봉 연결수단 리드봉(41)의 절곡부위에 방제기가 방제시 약액공급호스 및 전선이 막힘이 없고 원활하게 공급하게 하기 위한 무인방제장치.
5. 다수개의 노즐이 형성된 약대를 구비하여 호스에 의해 공급되는 약재를 농작물에 분사시키는 방법에 있어서,

   (a)작업 시작 위치에서 전원을 입력받아 이송수단이 이송레일을 따라 이동하는 단계와,

   (b)상기 이동과정에서 주행봉에 설치된 인식수단을 감지할 경우 이송수단을 정지하는 단계와,

   (c)상기 정지단계 후 이송수단에 장착된 'ㄴ'자형 리드봉과 주행봉을 연결하는 단계와,

   (d)상기 연결단계 후 상기 이송수단에 의해 이송되던 방제기가 주행봉을 따라 이동하면서 약재를 분무하여 방제하는 단계와,

   (e)상기 방제과정에서 주행봉 타측에 설치된 인식 수단을 감지하면 방제기의 이동을 중지시킴과 아울러 상기 방제기를 역행 시키는 단계와,

   (f)상기 방제단계 후 방제기가 'ㄴ'자형 리드봉으로 원위치되면 'ㄴ'자형 리드봉과 주행봉을 분리하는 단계와,

   (g)상기 분리단계 후 다시 이송수단이 전진하여 (b)단계 내지 (f)단계을 반복하는 단계와,

   (h)작업종료 후 상기 이송수단이 상기 작업 시작 위치로 복귀하는 단계로 구성되어짐을 특징으로 하는 무인방제방법.