KR101341793B1 - 제초 및 모니터링을 위한 자동화 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모내기를 마친 무논(물이 있는 논)의 모와 모 사이에서 잡초가 자라는 것을 방지하는 제초기능을 갖는 자동화 로봇에 관한 것이다.
본 발명의 자동화 로봇은, 하부 좌, 우측에 바퀴가 위치되어 있되 좌측에 위치된 바퀴와 우측에 위치된 바퀴가 각각의 주간을 따라 회전하면서 이동하도록 되어 있고, 바퀴를 회전시켜 이동이 이루어지도록 하는 모터가 물에 잠기지 않도록 상부에 위치되어 있는 이동수단; 이동수단이 이동될 때 좌측의 바퀴와 우측의 바퀴 사이에 위치되는 조의 주간을 인식하는 주간인식수단; 이동수단이 이동될 때 좌측의 바퀴와 우측의 바퀴 조의 주간의 상, 하로 이동되면서 주간에 흙탕물이 일어나도록 하면서 잡초를 눌러주는 플리퍼; 플리퍼를 상, 하로 움직여주는 플리퍼구동수단; 이동수단과 플리퍼를 포함하는 각종 구성요소의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리; 이동수단의 상부에 위치되어 이동수단의 주변을 촬영하는 카메라;를 포함하여 구성된다.
본 발명의 자동화 로봇은 에너지 효율성이 우수하면서도 제초 효과는 우수하고, 카메라를 통해 이동수단의 주변을 촬영하므로 논의 상태를 모니터링할 수 있는 특징도 있다.

Description

제초 및 모니터링을 위한 자동화 로봇{ROBOT FOR WEEDING AND MONITORING}

본 발명은 모내기를 마친 무논(물이 있는 논)의 모와 모 사이에서 잡초가 자라는 것을 방지하는 제초기능을 갖는 자동화 로봇에 관한 것이다.

최근의 벼농사 방법은 트랙터, 이앙기, 콤바인 등의 장비를 사용한 기계화가 보편화되어 있는 실정이다.

이앙기를 통한 모내기는 볍씨를 뿌리고 발아시켜 키운 어린 모가 있는 모판을 이앙기를 통해 무논(물이 있는 논)에 심는 방식으로 이루어진다.

모내기를 하게 되는 무논의 형성은 트랙터로 논을 갈고 물을 가두어 놓은 채로 로터리질과 써래질을 하여 평평하게 하여 형성한다.

따라서 무논이 형성되는 초기에는 논의 표면이 매우 연약한 상태이고 모내기를 한 직후에도 표면이 상당한 기간 동안 물렁물렁한 상태가 된다.

벼농사의 많은 부분이 기계화되어 있지만 잡초의 제거작업 등 일부는 기계화되지 못하고 있는 실정이다.

그런데 최근 수요자들의 건강에 대한 욕구와 환경에 대한 인식이 바뀌면서 저농약 재배나 무농약재배가 증가하고 있다.

또, 유기농 재배까지도 이루어지고 있는 실정이다.

벼의 성장에 큰 영향을 미쳐 수확량의 감소를 초래하는 잡초의 제거를 위해서 제초제 등의 약제를 사용한 방법이 이용되고 있었으나 최근 수요자들의 인식 변화로 인해 약제를 사용하지 않고 잡초를 제거할 필요성이 높아지고 있다.

대부분의 제초제가 강한 독성으로 인해 벼의 생육에까지 좋지 않은 영양을 미칠 뿐만 아니라 개구리와 미꾸라지 등의 생물까지 죽게 하는 등의 이유로 약제를 사용한 제초작업은 바람직하지 않은 방법이기도 하다.

따라서 잡초의 제거 특히, 무농약재배나 유기농재배가 이루어지는 논에서 잡초의 제거는 매우 중요한 일인데 무농약재배나 유기농재배의 특성상 잡초의 발생량이 많아 잡초의 제거는 상당한 노동이 요구되는 실정이었다.

물론, 일반적인 농법으로 벼농사를 짓는 농가에서도 잡초의 제거는 상당한 노동력이 요구되는 작업이지만 무농약재배나 유기농재배의 경우보다 잡초의 발생량이 적기 때문에 상대적으로 노동력이 적게 요구되는 것이다.

잡초제거의 어려움을 해소하기 위하여 한국 특허출원 제10-2009-0114695호(제초용 로봇) 등이 안출되기도 하였으나 그 효과가 기대에 미치지 못하는 문제점이 있었다.

또, 논의 상황을 모니터링할 수 없는 문제점도 있었다.

한국 특허출원 제10-2009-0114695호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 더욱 상세하게는 에너지 효율성이 우수하면서도 모내기를 마친 무논에서의 제초기능이 우수하며, 논의 상황을 모니터링 할 수도 있는 자동화로봇을 제공하려는데 목적이 있다.

본 발명에서는 조간(모가 하나의 열을 맞추어 심겨져 형성되는 조와 또 다른 조의 사이)과 또 다른 조간으로 바퀴가 이동하면서 조간에 흙탕물이 발생되는 동시에 바퀴가 조간의 잡초를 지속적으로 밟고 지나감으로써 조간의 잡초가 자라지 못해 결과적으로 제초가 이루어지도록 한다.

또, 주간(어느 하나의 조에서 모와 모 사이의 간격)을 자동으로 인식하고 주간을 플리퍼로 눌려줌으로써 주간에 위치된 잡초의 생장이 억제되어 제초효과를 얻을 수 있도록 한다.

이러한 본 발명의 자동화 로봇은, 하부 좌, 우측에 바퀴가 위치되어 있되 좌측에 위치된 바퀴와 우측에 위치된 바퀴가 각각의 주간을 따라 회전하면서 이동하도록 되어 있고, 바퀴를 회전시켜 이동이 이루어지도록 하는 모터가 물에 잠기지 않도록 상부에 위치되어 있는 이동수단을 갖는다.

또, 이동수단이 이동될 때 좌측의 바퀴와 우측의 바퀴 사이에 위치되는 조의 주간을 인식하는 주간인식수단을 갖는다.

또, 상기 이동수단이 이동될 때 좌측의 바퀴와 우측의 바퀴 조의 주간의 상, 하로 이동되면서 주간에 흙탕물이 일어나도록 하면서 잡초를 눌러주는 플리퍼를 갖는다.

또, 플리퍼를 상, 하로 움직여주는 플리퍼구동수단을 갖는다.

또, 이동수단과 플리퍼를 포함하는 각종 구성요소의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리를 갖는다.

또, 이동수단의 상부에 위치되어 이동수단의 주변을 촬영하는 카메라를 갖는다.

본 발명의 자동화 로봇은, 전방과 후방의 좌측에 위치된 바퀴와 우측에 위치된 바퀴가 각각의 조간을 따라 이동하면서 조간에 흙탕물이 발생되는 동시에 바퀴 조간(L1)의 잡초를 지속적으로 밟고 지나감으로써 조간의 잡초가 자라지 못해 결과적으로 제초가 이루어지도록 하고, 주간을 자동으로 인식하여 주간을 플리퍼로 눌려줌으로써 주간에 위치된 잡초의 생장이 억제되어 제초효과를 얻는 것이므로 에너지 효율성이 우수하면서도 제초 효과는 우수한 특징이 있다.

또, 카메라를 통해 이동수단의 주변을 촬영하므로 논의 상태를 모니터링할 수 있는 특징도 있다.

플리퍼에 다수 개의홀이 상, 하로 천공되어 있는 경우에는 주간의 제초효과가 더 우수한 특징이 있다.

도 1은 본 발명의 제초 및 모니터링을 위한 자동화 로봇을 설명하기 위한 개략적 사시도
도 2는 본 발명의 제초 및 모니터링을 위한 자동화 로봇이 무논에서 이동되는 것을 도시한 개략도
도 3은 본 발명의 구성요소인 이동수단에 구비되는 바퀴를 설명하기 위한 개략적 사시도
도 4는 모터에 플리퍼가 직접 연결되어 모터가 설정된 각도 범위 내에서 정회전과 역회전을 반복함으로써 플리퍼가 상, 하로 움직이는 형태의 플리퍼구동수단을 설명하기 위한 개략도

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 모내기를 마친 무논(물이 있는 논)에서 제초작업을 실시할 수 있도록 된 자동화 로봇에 관한 것이다.

그런데 본 발명은 에너지 효율성이 우수하면서도 제초기능이 우수하며, 논의 상황을 모니터링 할 수도 있는 자동화 로봇을 제공하려는 목적을 갖는다.

이를 위하여 본 발명에서는 모내기를 마친 무논에서 조간(L1)과 주간(L2) 사이를 바퀴(11, 12)가 밟고 지나가거나 눌러주어 잡초의 생장이 억제되도록 함으로써 결과적으로 제초가 이루어지도록 한다.(조는 모(Y)가 하나의 열을 맞추어 심겨져 형성되는 줄을 의미하는 것으로서 조간(L1)은 조와 조 사이를 의미하고, 주간(L2)이란 한 개의 조에서 간격을 두고 심겨진 각각의 모(Y) 사이를 의미한다.)

이러한 본 발명의 자동화 로봇은, 하부 좌, 우측에 바퀴(11, 12)가 위치되어 있되 좌측에 위치된 바퀴(11)와 우측에 위치된 바퀴(12)가 각각의 조간(L1)을 따라 회전하면서 이동하도록 되어 있고, 바퀴(11, 12)를 회전시켜 이동이 이루어지도록 하는 모터(13)가 물에 잠기지 않도록 상부에 위치되어 있는 이동수단(10)을 갖는다.

또, 이동수단(10)이 이동될 때 좌측의 바퀴(11)와 우측의 바퀴(12) 사이에 위치되는 조의 주간(L2)을 인식하는 주간인식수단(20)을 갖는다.

또, 이동수단(10)이 이동될 때 좌측의 바퀴(11)와 우측의 바퀴(12) 사이에 위치되는 조의 주간(L2) 상, 하로 이동되면서 주간(L2)에 흙탕물이 일어나도록 하면서 잡초를 눌러주는 플리퍼(30)를 갖는다.

또, 플리퍼(30)를 상, 하로 움직여주는 플리퍼구동수단(40)을 갖는다.

또, 이동수단(10)과 플리퍼(30)를 포함하는 각종 구성요소의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리(50)를 갖는다.

또, 이동수단(10)의 상부에 위치되어 이동수단(10)의 주변을 촬영하는 카메라(60)를 갖는다.

이동수단(10)이 조간(L1)을 따라 이동하면서 조간(L1)에 흙탕물을 일으키면서 잡초를 밝아주고, 밟힌 잡초는 흙에 상당량 묻히는 형태가 되어 생장이 원활하지 못하므로 결과적으로 죽게된다.

죽지 않는다고 하더라도 벼의 생육에 큰 장애가 될 정도로 자라지는 못하게 된다.

주간(L2)에 위치된 잡초도 플리퍼(30)에 의해 눌리고, 흙탕물로 인해 생육이 원활하지 못하게 된다.

그런데 주간(L2)의 제초기능은 조간(L1)의 제초기능보다 약한 문제가 있다.

이러한 문제점 해소를 위해 플리퍼(30)에 다수 개의 홀(31)이 상, 하로 천공되어 있거나 상, 하로 관통된 다수 개의 홈(32)이 형성되어 있도록 할 수 있다.

이러한 구성은 주간(L2)의 잡초를 눌러주는 효과가 우수하면서 잡초의 일부가 플리퍼(30)의 홀(31)로 삽입되었다가 빠져나갈 때 원활하게 빠져나가지 못하여 뜯기는 현상이 발생되므로 제초 효과가 향상되는 결과를 가져온다.

홀(31)이 천공되어 있지 않으면 논의 물이 하강하는 플리퍼(30)에 부딪혀 저항을 받게 되므로 플리퍼(30)의 하강을 방해하는 현상도 발생된다.

플리퍼(30)의 하부에는 주간(L2)의 잡초를 강하게 눌려주는 돌기가 형성되어 있는 형태로 구현할 수도 있다.(도시하지 않음)

이동수단(10)에 구비되는 바퀴(11, 12)는 공지의 다양한 형태로 구현할 수 있지만 이앙기의 바퀴(11, 12)와 같이 원형의 휠몸체(11a, 12a)에 소정의 간격으로 가압판(11b, 12b)이 부착된 형태로 구현하는 것이 좋다.

이러한 구조에서 휠몸체(11a, 12a) 중 가압판과 가압판 사이에 봉(11c, 12c)이 부착되어 있되 휠몸체(11a, 12a)를 가로지르는 형태로 부착되어 있도록 하면 잡초를 눌러주는 효과 및 바퀴(11, 12)가 논에 너무 깊이 박혀 빠져나오지 못하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 구성요소인 주간인식수단(20)은 주를 이루는 모가 접촉되면 작동하는 리밋트스위치일 수도 있고, 근접센서일 수도 있다.

즉, 리밋트스위치와 같은 접촉방식으로 구현할 수도 있고, 근접센서와 같이 모가 근접되면 이를 감지하는 근접센서일 수도 있는 것이다.

다만 근접센서는 잡초를 모내기된 모로 인식할 확률이 리밋트스위치보다 높은 단점이 있다.

이동수단(10)이 조간(L1)을 따라 이동하고, 모는 일정한 간격을 유지하면서 열을 맞추어 각각의 조를 형성한 상태로 심겨져 있으므로 리밋트스위치에 모내기된 모(Y)가 원활하게 접촉되도록 할 수 있는 것이다.

본 발명의 구성요소인 플리퍼구동수단(40)은 모터(41)에 플리퍼(30)가 직접 연결되어 모터(41)가 설정된 각도 범위 내에서 정회전과 역회전을 반복하도록 하는 형태로 구현할 수 있다.(도 4참조)

또, 플리퍼(30)를 상, 하로 움직여주는 실린더를 갖는 형태로 구현할 수도 있다.

또, 모터와 캠을 갖는 형태 즉, 모터의 구동에 의해 캠이 회전되고, 캠이 회전되면 캠이 플리퍼(30)를 밀어서 플리퍼(30)가 하강하였다가 상승되게 하는 형태로 구현할 수도 있다.

또, 모터와 볼스크류를 갖는 형태 즉, 모터의 축이 정회전하면 볼스크류의 스크루축이 회전되면서 전진하여 플리퍼(30)를 하강시키고, 모터의 축이 역회전하면 볼스크루축이 역회전하면서 후진하여 플리퍼(30)를 상승시키는 형태로 구현할 수도 있다.

본 발명의 구성요소인 카메라(60)를 통해 촬영되는 영상이 휴대폰이나 기타 단말기 등의 설정된 디스플레이수단으로 전송 가능하도록 구현할 수 있다.

이때 전송방식은 실시간 전송이 이루어지는 형태로 구현할 수도 있고, 촬영 영상을 저장해 놓았다가 설정된 시점이 되면 전송 가능하도록 구현할 수도 있다.

이러한 구조에서는 이동수단(10)의 구동을 원격으로 제어 가능하도록 하는 것이 좋다.

특히, 카메라(60)를 통해 촬영되는 영상이 실시간 전송되는 경우 이동수단(10)의 구동을 원격 제어함에 있어 논의 상황과 이동수단(10)의 이동상황을 파악하여 제어할 수 있어 바람직하다.

본 발명의 자동화 로봇은 지면에 안착된 상태에서 들어올려질 때 경보를 발생시키도록 하여 도난방지기능을 갖도록 할 수도 있다.

경보의 발생 형태는 경고음을 발생시키는 형태, 설정된 핸드폰이나 디스플레이 장치로 문자나 소리를 전송하는 형태 등 다양한 형태로 구현할 수 있다.

물론, 설정된 핸드폰 등의 디스플레이장치로 경보 문자나 소리를 전송하도록 하는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 자동화로봇이 지면에서 들어올려지는 것을 감지하는 것은 각종 센서나 리밋트스위치를 갖는 형태로 구현 가능하다.

이동수단의 바닥 부분에 센서나 리밋트스위치를 구비하는 구조는 자동화로봇이 넘어져 뒤집힌 상황에서도 경보를 발생시키는 효과를 얻을 수 있다.

10. 이동수단
11. 바퀴
11a. 휠몸체
11b. 가압판
11c. 봉
12. 바퀴
12a. 휠몸체
12b. 가압판
12c. 봉
13. 모터
20. 주간인식수단
30. 플리퍼
31. 홀
32. 홈
40. 플리퍼구동수단
41. 모터
50. 배터리
60. 카메라

Claims (5)

1. 모내기를 마친 무논에서 제초작업을 실시할 수 있도록 된 자동화로봇에 있어서,
   하부 좌, 우측에 바퀴(11, 12)가 위치되어 있되 좌측에 위치된 바퀴(11)와 우측에 위치된 바퀴(12)가 각각의 조간(L1)을 따라 회전하면서 이동하도록 되어 있고, 바퀴(11, 12)를 회전시켜 이동이 이루어지도록 하는 모터(13)가 물에 잠기지 않도록 상부에 위치되어 있는 이동수단(10);
   상기 이동수단(10)이 이동될 때 좌측의 바퀴(11)와 우측의 바퀴(12) 사이에 위치되는 조의 주간(L2)을 인식하는 주간인식수단(20);
   상기 이동수단(10)이 이동될 때 좌측의 바퀴(11)와 우측의 바퀴(12) 사이에 위치되는 조의 주간(L2) 상, 하로 이동되면서 주간(L2)에 흙탕물이 일어나도록 하면서 잡초를 눌러주는 플리퍼(30);
   상기 플리퍼(30)를 상, 하로 움직여주는 플리퍼구동수단(40);
   상기 이동수단(10)과 플리퍼(30)를 포함하는 각종 구성요소의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리(50); 및
   상기 이동수단(10)의 상부에 위치되어 이동수단(10)의 주변을 촬영하는 카메라(60);를 포함하여 구성된, 제초 및 모니터링을 위한 자동화로봇.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 주간인식수단(20)은 주를 이루는 모(Y)가 접촉되면 작동하는 리밋트스위치이거나 근접센서인, 제초 및 모니터링을 위한 자동화로봇.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 카메라(60)를 통해 촬영되는 영상이 설정된 디스플레이수단으로 전송 가능하도록 된, 제초 및 모니터링을 위한 자동화로봇.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 이동수단(10)의 구동을 원격으로 제어 가능하도록 된, 제초 및 모니터링을 위한 자동화로봇.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 플리퍼(30)에는 다수 개의 홀(31)이 상, 하로 천공되어 있거나 상, 하로 관통된 홈(32)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 제초 및 모니터링을 위한 자동화로봇.
   

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