KR101028615B1

KR101028615B1 - 농기계 운반 이동로봇 시스템

Info

Publication number: KR101028615B1
Application number: KR20080017178A
Authority: KR
Inventors: 김형석
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2011-04-11
Also published as: KR20090091947A; WO2009107960A2; WO2009107960A3

Abstract

본 발명은 농기계 운반 이동로봇 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 농기계 운반 이동로봇 시스템은, 농작물 베드의 일측에 설치된 제1 이동로봇과; 상기 제1 이동로봇과 유선 또는/및 무선으로 통신하면서, 상기 농작물 베드의 타측에 설치된 제2 이동로봇과; 그리고 상기 제1 이동로봇과 상기 제2 이동로봇을 연결하고, 농 작업을 위한 농기계가 장착되는 링크를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구현되어 동작하는 본 발명은, 농작물 베드 상에서 농작물을 훼손하지 않고 농작업을 할 수 있도록 농기계를 이동시킬 수 있고, 또한, 농작물 베드들 간의 골의 상태가 양호하지 않은 경우에도 안정적으로 이동할 뿐만 아니라, 좁은 공간에서도 원하는 위치의 다른 농작물 베드로 이동할 수 있다.

농기계, 운반, 로봇, 농작물 베드

Description

농기계 운반 이동로봇 시스템{ROBOT SYSTEM FOR MOVING AN AGRICULTURAL MACHINE}

본 발명은 농 작업을 위한 농기계의 운반 시스템에 관한 것으로, 특히 농작물 베드 상에서 농기계를 이용한 농작업을 손쉽게 하도록 도와주는 농기계 운반 이동로봇 시스템(ROBOT SYSTEM FOR MOVING AN AGRICULTURAL MACHINE)에 관한 것이다.

농업은 가장 오래된 산업이면서도 작업환경은 아직도 매우 열악한 산업이다. 농작물들은 작업하기 가장 어려운 더위에 가장 성장이 왕성하므로, 인간의 노동력에 의존해 왔던 종래의 방법은 현대적 작업환경으로는 적합하지 않다. 최근에 농작업의 기계화에 많은 진척이 있었지만 작물 성장기동안의 기계화는 매우 미흡하다. 대표적인 농기계로 꼽히는 트렉터나 컴바인 등 기존의 농기계들은 작물을 훼손할 염려가 없는 파종이나 수확기에 사용하는 것들로서 사용기간이 짧다. 그러나, 작물의 성장기에 작물을 솎아 내거나, 시비, 농약 살포, 제초, 및 열매 수확 등 농작물 베드에 이루어지는 작업은 오랜 기간 수시로 필요한 작업임에도 불구하고, 이에 적합한 농 기계가 개발되지 못했다. 그 이유는 농작물의 성장기에는 농기계가 농작물 베드들 간의 좁은 골에만 머물러 있어야 하기 때문에 쉽게 넘어질 수 있으며, 또한 작물들을 측면에서 관찰해야 하기 때문에 정확하고 원활한 농작업이 어려웠다. 특히 수박처럼 무게가 나가는 작물을 수확할 경우에는 작물의 하중 때문에 농기계를 사용하는 것이 불안정한 문제점이 있었다.

또한, 농작물 베드들 간에 존재하는 골의 폭, 길이, 높낮이 등 골의 형태가 다양하기 때문에 쉽게 농기계를 쉽게 사용할 수 없었고, 또한 농기계를 이웃한 다른 농작물 베드로 이동시키는데 넓은 공간이 필요한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 농작물 베드 상에서 농작물을 훼손하지 않고 농작업을 할 수 있고, 또한 일정치 않은 농작물 베드들 간의 골에서도 쉽게 농 작업을 할 수 있으며, 나아가 농기계가 좁은 공간에서도 다른 농작물 베드로 이동할 수 있는 농기계 운반 이동로봇 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 농기계 운반 이동로봇 시스템은, 농작물 베드의 일측에 설치된 제1 이동로봇과; 상기 제1 이동로봇과 유선 또는/및 무선으로 통신하면서, 상기 농작물 베드의 타측에 설치된 제2 이동로봇과; 그리고 상기 제1 이동로봇과 상기 제2 이동로봇을 연결하고, 농 작업을 위한 농기계가 장착되는 링크를 포함하여 구성된다.

여기서, 본 발명은 상기 제1 이동로봇과 상기 제2 이동로봇의 움직임을 안내하는 주행선을 더 포함한 것이 바람직한다.

그리고, 상기 제1 이동로봇 및 상기 제2 이동로봇은, 상기 링크와 회전 조인트로 연결된 것이 바람직하다. 여기서, 상기 회전 조인트는, 수평, 수직 방향으로 회전가능하고, 상기 링크의 길이 방향으로 신장 또는 수축 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 농기계 운반 이동로봇 시스템이 상기 주행선을 따라 움직이면서, 다른 농작물 베드로 이동하고자 하는 경우, 상기 농기계 운반 이동로봇 시스템이 일정한 위치에 도달하여 상기 제1 이동로봇과 상기 제2 이동로봇 중 어느 하나의 로봇이 다른 로봇을 중심으로 회전하여 다른 농작물 베드로 이동할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 농기계 운반 이동로봇 시스템은, 농작물 베드 상에서 농작물을 훼손하지 않고 농작업을 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 높낮이, 길이, 폭 등이 일정치 않은 농작물 베드들 간의 골에서도 안정적으로 쉽게 농 작업을 할 수 있고, 나아가 농기계를 좁은 공간에서도 다른 농작물 베드로 이동할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 농기계를 어떤 환경에서도 쉽고 안정적으로 움직일 수 있는 방법을 제공함으로써, 농 작업에만 전념할 수 있는 지능적인 농기계의 출현을 촉진시킬 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 농기계 운반 이동로봇 시스템의 바람직한 실시예를 도 1 ~ 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변형실시될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명에 따른 농기계 운반 이동로봇 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 농기계 운반 이동로봇 시스템의 일 실시예는, 농작물들을 심기 위한 또는 농작물들이 성장하고 있는 다수의 농작물 베드들 간에 설치된 제1 이동로봇(110)과; 상기 제1 이동로봇(110)과 유선 또는/및 무선으로 통신하면서, 농작물 베드를 중심으로 상기 제1 이동로봇(110)과 맞은편에 설치된 제2 이동로봇(150)과; 상기 제1 이동로봇(110)과 상기 제2 이동로봇(150)을 연결하고, 농 작업을 위한 농기계(130)가 장착되는 링크(140)와; 상기 제1 이동로봇(110)과 상기 제2 이동로봇(150)의 움직임을 안내하는 주행선(도시하지 않음)을 포함하여 구성된다.

상기 제1 이동로봇 및 상기 제2 이동로봇은, 바퀴 등의 주행부(112)(152)가 구비되고, 농작물 베드의 양측에 설치되어 상호 긴밀한 통신을 하면서 상대 로봇의 상태 및 위치를 파악하면서 상기 주행선을 따라 자율적으로 이동한다. 이를 위해 상기 제1, 제2 이동로봇의 앞 또는/및 뒤에는 카메라가 설치되어 상기 주행선을 인식하면서 이동한다.

여기서, 상기 주행선은 농작물 베드들의 둘레에 형성된다. 즉, 상기 주행선은 상기 농작물 베드의 중간에는 직선으로 골을 따라 설치되고, 농작물 베드가 끝나는 양측에서는 곡선의 형태로 설치된다.

그리고 상기 링크(140)는, 상기 제1 이동로봇(110) 및 상기 제2 이동로봇(150)과 회전 조인트(120)로 연결되어 있고, 도 1과 같이 중간부분에 농기계(130)가 설치된다. 따라서, 상기 제1 이동로봇(110) 또는 상기 제2 이동로봇(150)은 상기 제2 이동로봇(150) 또는 상기 제1 이동로봇(110)을 중심으로 회전 이동이 가능하다.

즉, 상기 제1 이동로봇(110) 또는 상기 제2 이동로봇(150)이 일정한 위치에 도착했을 때, 상기 제1 이동로봇(110) 또는 상기 제2 이동로봇(150)은 다른 로봇을 중심으로 회전하여 다른 농작물 베드의 일측으로 이동회전한다. 여기서, 상기 제1 이동로봇(110) 또는 상기 제2 이동로봇(150)이 일정한 위치에 도착했는지를 파악하기 위한 센서장치가 존재한다.

상기 센서장치는 무선 식별 시스템(Radio Frequency InDentification system, RFID), 상기 카메라(160)를 포함한 영상에 의한 인식 표식 장치, 적외선 센서 등 다양한 방법으로 구현될 수 있다.

여기서, 상기 회전 조인트(120)는, 수평, 수직 방향으로 회전가능하고, 상기 링크(140)의 길이 방향으로 신장 또는 수축 가능하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 농기게 운반 이동로봇 시스템의 동작을 도 2 ~ 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 농기계 운반 이동로봇 시스템이 바로 인접한 옆의 농작물 베드로 이동하는 경우를 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 농기계 운반 이동로봇 시스템이 바로 인접한 농작물 베드로 이동하는 동작의 예를 나타낸 동작도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 농작물 베드(220)을 중심으로 양측에 설치된 제1 이동로봇(A)과 제2 이동로봇(B)을 포함한 농기계 운반 이동로봇 시스템(210)은 상기 농작물 베드(220) 주위에 설치된 주행선(230)을 따라 이동한다.

먼저, 상기 농기계 운반 이동로봇 시스템은(210)은 상기 제1 이동로봇(A)과 제2 이동로봇(B)이 상호 유선 또는/및 무선으로 상호 긴밀하게 통신하면서 상기 농작물 베드(220)의 중간 지점에서는 상기 농작물 베드(220)와 평행으로 이동한다(CASE 1).

상기 농기계 운반 이동로봇 시스템(210)이 이동하다가, 상기 제1 이동로봇(A)의 우편에 인접한 농작물 베드로 이동하고자 하는 경우, 상기 농기계 운반 이동로봇 시스템(210)은 상기 농작물 베드(220)의 끝으로 이동하여 일정한 위치에 도착했을 때, 상기 제1 이동로봇(A)이 정지하고, 상기 제2 이동로봇(B)이 상기 제1 이동로봇(A)을 중심으로 상기 주행선(230)의 곡선을 따라 능동적으로 회전이동한다(CASE Ⅱ).

마찬가지로, 상기 농기계 운반 이동로봇 시스템(210)이 이동하다가, 상기 제2 이동로봇(B)의 좌편에 인접한 농작물 베드로 이동하고자 하는 경우, 상기 농기계 운반 이동로봇 시스템(210)의 상기 농작물 베드(220)의 끝으로 이동하여 일정한 위치에 도착했을 때, 상기 제2 이동로봇(B)이 정지하고, 상기 제1 이동로봇(A)이 상기 제2 이동로봇(B)을 중심으로 상기 주행선(230)의 곡선을 따라 능동적으로 회전이동한다(CASE Ⅲ).

이때, 상기와 같이 회전이동이 시작되는 일정한 위치는, 상기 농작물 베드(220)의 끝단에서 상기 제1 이동로봇과 상기 제2 이동로봇을 연결하는 링크의 길이의 크기만큼 떨어진 지점인 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 농기계 운반 이동로봇 시스템이 원거리의 농작물 베드로 이동하는 경우를 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 농기계 운반 이동로봇 시스템이 원거리의 농작물 베드로 이동하는 동작의 예를 나타낸 동작도이다.

도 3의 상단에 도시된 바와 같이, 상기 농기계 운반 이동로봇 시스템(210)이 제1 농작물 베드(BED 1)에서 제4 농작물 베드 4(BED 4)로 이동하고자 하는 경우, 먼저 상기 농기계 운반 이동로봇 시스템(210)이 일정한 위치에 도달한다.

그리고, 제2 이동로봇(B)이 상기 일정한 위치에 정지하고, 제1 이동로봇(A)이 상기 제2 이동로봇(B)을 중심으로 상기 주행선의 곡선을 따라 능동적으로 회전이동한다(①②③).

이어서, 상기 제2 이동로봇(B)이 상기 제1 이동로봇(A)을 중심으로 상기 주행선의 곡선을 따라 마찬가지로 능동적으로 회전이동한다(④⑤⑥).

뒤 이어서, 상기 제1 이동로봇(A)이 상기 제2 이동로봇(B)을 중심으로 상기 주행선의 곡선을 따라 마찬가지로 능동적으로 회전이동함으로써(⑦⑧⑨), 농기계 운반 이동로봇 시스템(210)이 제1 농작물 베드(BED 1)에서 제4 농작물 베드 4(BED 4)로 이동한다.

도 3의 상단에 도시된 바와 같이, 상기 농기계 운반 이동로봇 시스템(210)은 마찬가지로 제4 농작물 베드(BED 4)에서 제1 농작물 베드(BED 1)로 위와 같은 방식을 통하여 이동할 수 있다.

이때, 한 로봇이 다른 로봇을 중심으로 원활하게 회전이동을 할 수 있도록 링크와 로봇을 연결시키는 회전 조인트의 구성을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 농기계 운반 이동로봇 시스템의 회전 조인트의 구성도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 회전 조인트는, 링크를 중심으로 수평 방향으로 회전 가능한 수평 회전 조인트(410)와 상기 링크를 중심으로 수직 방향으로 회전 가능한 수직 회전 조인트(420)와 그리고 상기 링크를 중심으로 길이 방향으로 신장 또는 수축 가능한 길이 조절 조인트(430)로 구성된다.

상기 회전 조인트가 상기와 같이 구성됨으로써, 제1 이동로봇 또는 제2 이동로봇의 높이가 다른 경우, 수직 회전 조인트(420)와 길이 조절 조인트(430)가 회전 또는 길이를 신장시킴으로써, 안정적으로 농기계 운반 이동로봇 시스템이 이동할 수 있다.

그리고, 제1 이동로봇 또는 제2 이동로봇들 간의 이동속도에 일정 부분 차이가 있더라도 수평 회전 조인트(410)와 길이 조절 조인트(430)가 회전 또는 길이를 신장시킴으로써, 안정적으로 농기계 운반 이동로봇 시스템이 이동할 수 있다.

또한, 본 발명의 농기계 운반 이동로봇 시스템의 이동 중에, 제1 이동로봇 또는 제2 이동로봇들 간의 간격이 일정 부분 차이가 나더라도 길이 조절 조인트(430)가 신장 또는 수축함으로써, 안정적으로 농기계 운반 이동로봇 시스템이 이동할 수 있다.

상기와 같이 구현되어 동작하는 본 발명은, 농작물 베드 상에서 농작물을 훼손하지 않고 농 작업을 할 수 있도록 농기계를 이동시킬 수 있고, 또한, 농작물 베드들 간의 골의 상태가 양호하지 않더라도 안정적으로 농기계를 이동할 뿐만 아니라, 좁은 공간에서도 원하는 위치의 다른 농작물 베드로 농기계를 이동할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 농기계 운반 이동로봇 시스템이 바로 옆에 인접한 농작물 베드로 이동하는 동작의 예를 나타낸 동작도이다.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

110: 제1 이동로봇 120: 회전 조인트

130: 농기계 140: 링크

150: 제2 이동로봇 160: 카메라

210: 농기계 운반 이동로봇 시스템 220: 농작물 베드

230: 주행선 410: 수평회전 조인트

420: 수직회전 조인트 430: 길이 조절 조인트

Claims

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농작물 베드의 일측에 설치되고 주행부가 구비된 제1 이동로봇과;

상기 제1 이동로봇과 유선 또는 무선으로 통신하면서, 상기 농작물 베드의 타측에 설치되고 주행부가 구비된 제2 이동로봇과; 그리고

상기 제1 이동로봇과 상기 제2 이동로봇을 연결하고, 농 작업을 위한 농기계가 장착되는 링크를 포함하고,

상기 제1 이동로봇 및 상기 제2 이동로봇은, 상기 링크와 회전 조인트로 연결되고,

상기 회전 조인트는, 링크를 중심으로 수평 방향으로 회전 가능한 수평 회전 조인트, 상기 링크를 중심으로 수직 방향으로 회전 가능한 수직 회전 조인트, 및 그리고 상기 링크를 중심으로 길이 방향으로 신장 또는 수축 가능한 길이 조절 조인트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 농기계 운반 이동로봇 시스템.
삭제
농작물 베드의 일측에 설치되고 주행부가 구비된 제1 이동로봇과;

상기 제1 이동로봇과 유선 또는 무선으로 통신하면서, 상기 농작물 베드의 타측에 설치되고 주행부가 구비된 제2 이동로봇과;

상기 제1 이동로봇과 상기 제2 이동로봇을 연결하고, 농 작업을 위한 농기계가 장착되는 링크와;

상기 제1 이동로봇과 상기 제2 이동로봇의 움직임을 안내하는 주행선을 포함하고,

상기 제1 이동로봇과 상기 제2 이동로봇은, 상기 주행선을 따라 움직이면서, 일정한 위치에 도착했을 때, 상기 제1 이동로봇과 상기 제2 이동로봇 중 어느 하나의 로봇이 타 로봇을 중심으로 회전하여 인접한 농작물 베드의 일측으로 이동하는 것을 특징으로 하는 농기계 운반 이동로봇 시스템.