KR101756454B1

KR101756454B1 - 온실 작물 수확 자동화시스템

Info

Publication number: KR101756454B1
Application number: KR1020170019360A
Authority: KR
Inventors: 박수빈
Original assignee: 농업회사법인 주식회사 태초의 자연으로
Priority date: 2016-07-04
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2017-07-11
Also published as: KR101806267B1

Abstract

본 발명의 온실 작물 수확 자동화시스템은, 유리 온실(10)측 케이지장치(20)의 작물재배상자(22)에서 재배된 딸기(S)를 감지수단(100)에 의해 완숙 상태(색상 및 크기 등)를 선별함과 동시에 수확될 딸기(S)와 회전칼날(66)의 거리를 측정하여 딸기(S)의 줄기를 절단하여 딸기(S)를 낙하시키고, 이 딸기(S)가 낙하될 때 충격을 받지 않고 딸기하강수단(70)에 의해 서서히 하강되면서 이송컨베이어(90)에 안착된 포장상자(80)의 다수의 수용공간(82)에 낱개 포장되도록 한 구조이기 때문에 적은 부품수로 인하여 제조코스트를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 고장수리 및 청소가 간편한 장점이 있으며, 또한 줄기 절단된 딸기(S)가 낙하될 때 충격에 의해 멍들거나 짓눌리는 등의 현상을 없애어 상품성을 높일 수 있는 장점이 있다.

Description

온실 작물 수확 자동화시스템{automation system for agricultural harvesting of glasshouse}

본 발명은 온실 작물 수확 자동화시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유리 온실의 다층구조 케이지장치에서 재배된 딸기 등의 작물을 자동으로 수확한 후 낱개 포장작업이 일률적으로 이루어지도록 하는 온실 작물 수확 자동화시스템에 관한 것이다.

소비자의 농산물 소비의 고급화와 다양화에 따른 고품질 농산물의 수요가 증가함에 따라 품질 좋은 농산물을 값싸게 생산하는 식물공장 시스템이 요구 및 준비되고 있으나 자동화에 대한 연구는 미흡한 실정이며, 특히 전체 노동 투여량의 45% 이상을 차지하고 있는 엽채류의 수확작업을 자동화하면 노동력을 크게 절감하고 연중 무휴의 작물 생산 체계를 위한 기반을 조성할 수 있을 것이다.

일반적으로 식물공장은 환경조건을 작물생장에 알맞게 제어하고 생산공정을 규격화하여 대량생산을 가능하게 하며 작물수요에 따라 생산계획을 수립할 수 있고 파종에서 수확은 물론 유통까지도 종합적으로 대처할 수 있도록 하는 고효율 작물생산시스템이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서 일반 식물공장에 대한 예들을 살펴봄으로써 본 발명에 대한 이해를 돕고자 한다.

식물공장은 1957년 덴마크의 크리스텐 농장에서 물냉이를 일괄적으로 자동 생산하는 세계최초의 식물공장이 개발된 이후 유럽, 미국, 일본 등에서 활발히 연구 개발되고 있으며 전체적으로 보아 태양광을 이용한 식물공장은 실용화되고 있으나 완전제어형 식물공장은 건축비 및 전력비가 비싼 편이어서 실용화에 상당한 제약을 받고 있는 실정이다.

이러한 식물공장의 이점은 연중 계획적이고 안정적인 생산이 가능하고, 고품질의 농산물 생산이 가능하며, 노지재배에 비하여 최소한 약 1/3 이하의 기간에 조기수확이 가능하여 토지생산성을 높일 수 있으며, 매일 파종하고 매일 수확할 수 있으므로 연중 노동부하가 평균화되고 중노동에서 해방될 수 있다는 점 등을 들 수 있다.

1920년 초반, 체코 작가의 희곡에서 유래된 로봇은 1980년을 전,후하여 현대적인 산업용 로봇으로 실용화되었다. 농업분야에서는 1983년 11월 미국 농공학회의 주관으로 최초의 로봇과 지능기계에 대한 국제 학술대회가 개최되었고, 오렌지 수확로봇, 사과 수확로봇, 양모 깍는 로봇 등에 관한 연구가 발표 되었다.

이후 농업용 로봇은 산업용 로봇과 달리 환경변화에 적절히 대응할 수 있어야 하고, 대상체가 수확장치의 설계가 중요하다는 인식으로 연구가 활발히 진행되고 있다.

한편 콘도(Kondo) 등은 1998년경 초음파 센서, DC모터, 솔레노이드, 엑츄에이터, 흡착컵 그리고 2자유도 직교 좌표 매니퓰레이터를 이용한 딸기 수확장치를 제작하여 66%의 수확성공률을 보였다.

또한, 사카우에(Sakaue) 등은 1997년경 일본의 로봇 응용사례를 보고하면서 토마토를 측정하고 잡을 수 있는 수확장치가 실현 가능함을 보였다. 콘도(Kondo) 등은 1996년 스테레오 기계시각 시스템과 수직 다관절 로봇을 이용하여 방울토마토 수확시스템을 개발하여 약 70% 정도의 정확도를 보였다.

또한, 리드(Reed) 등은 1995년 기계시각 시스템과 직교 좌표 로봇 그리고 흡착컵을 이용한 수확로봇 시스템으로 67%의 수확 성공률을 나타내었다.

또한, 키나세(Kinase) 등은 1991년 약 15초 만에 식물묘목을 자르고 이식하는 로봇시스템을 개발한 바 있으며, 호이(Hoy) 등은 1987년 토마토를 그리퍼로 잡을 때 발생하는 압력을 측정하여 팽창 가능한 세 개의 손가락을 가진 그리퍼의 제어의 적용에 관한 연구를 수행한바 있다.

그러나 대부분 산업용 로봇을 이용하여 수확장치를 개발한 시스템으로 비용이 비싸다는 단점이 있으며, 최근 국민소득이 증가하면서 소비자의 농산물 소비 고급화와 다양화에 따른 고품질 농산물의 수요가 증가함에 따라 품질 좋은 농산물을 값싸게 생산하는 식물공장들이 다양하게 준비되고는 있으나, 딸기는 과피가 얇고, 접촉 및 온도에 민감하여 인력을 이용한 수확의 경우 특정 작업 시간대에 최대한 접촉을 억제하고 충격에 주의를 해서 작업을 수행해야함으로 시간 제약이 따르는 집중적인 노동 투하와 집중력이 요구되고 있고, 자동화 시스템을 이용한 농산물의 수확의 경우 대상의 좌표를 인식하기 위하여 주로 기계시각을 이용하게 되는데 주변 광 조건의 변화에 따라 인식률 저하와 영상의 복잡도에 따른 긴 처리시간으로 인하여 실시간 작업 수행이 어렵고, 실제 재배 공간의 제약 및 과실의 물리적 특성상 다루기가 매우 어려워 딸기의 경우 그 개발사례와 자동화가 매우 미진한 실정이다.

그래서 제안된 종래의 등록특허 제10-0784830호(2007.12.06)의 벤치 재배형 딸기 수확 로봇 시스템은, 딸기를 탐색하기 위해 수평으로 한쌍의 씨씨디카메라가 구비되어 사람의 시각으로 사물의 입체정보를 얻게 되는 2씨씨디 카메라 방식의 기계시각부와 사물과의 거리를 측정하여 높이를 감지하는 레이저센서부가 결합되는 영상처리부; 상기 영상처리부에서 획득된 작업장의 정보를 원거리에서 인지 및 제어하는 피씨원격제어부; 상기 피씨원격제어부에서 조종 및 제어로 구동되며 좌우평행으로 형성된 주행레일에는 좌우평행인 엑스좌표로 구동되는 엑스축모터를 구비하며, 수직인 와이좌표로 구동되는 와이축모터와 와이구동축을 중심으로 쎄타좌표로 회전되는 쎄타축모터를 구비하고 와이구동축이 구비되는 하체부; 상기 와이구동축에 연이어 형성되며 전후수평인 제트좌표로 구동되는 제트축모터를 구비하고 거리조절부가 형성되는 상체부; 및 상기 상체부의 일단에 형성되어 전후수평인 제2제트좌표로 구동되는 거리조절모터를 구비하고 수직인 제2와이좌표로 구동되는 수평조절모터를 구비하며 상기 거리조절모터와 수평조절모터의 결합구동으로 제2엑스좌표를 중심으로 회전되는 감마좌표로 구동되고 딸기의 줄기를 파지 및 절단하는 핸드부가 형성되는 종단작업부;로 구성되어 있다.

그러나, 이와 같이 구성된 벤치 재배형 딸기 수확 로봇 시스템은 딸기를 자동으로 수확하기 위해 딸기를 탐색하기 위한 기계시각과 레이저 센서가 결합되는 영상처리부가 구비되는 7자유도 방식의 딸기 자동 수확로봇으로 구성되어 딸기 줄기를 절단할 수 있는 구조로 되어 있으나, 이러한 구조는 많은 부품수로 인하여 제조코스트가 높고 고장수리 및 청소가 어렵다는 문제점이 있으며, 또한 커팅된 딸기가 낙하될 때 충격에 의해 멍들거나 짓눌리는 등의 현상이 발생되어 상품성이 떨어진다는 문제점이 있었다.

즉, 딸기는 줄기로부터 절단되는 순간 중력에 의해 포장상자로 낙하될 때 충격을 받지 않고 포장상자의 수용공간으로 서서히 낙하 이동되면서 낱개 포장작업이 이루어지도록 하는 것이 중요한 요인으로 작용한다.

한국등록특허 제10-0784830호 벤치 재배형 딸기 수확 로봇 시스템.

본 발명의 목적은 기존의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로서, 적은 부품수에 의해 제조코스트를 낮추고 고장수리 및 청소가 용이하며, 또한 줄기 절단된 딸기가 낙하될 때 충격에 의해 멍들거나 짓눌리는 등의 현상을 없애어 상품성을 높일 수 있는 온실 작물 수확 자동화시스템을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 온실 작물 수확 자동화시스템은, 유리 온실 내에 설치된 다층구조의 케이지장치와, 상기 케이지장치의 각층 마다 적치되어 딸기를 재배하는 다수의 작물재배상자와, 상기 작물재배상자에서 재배된 딸기를 수확하도록 케이지장치에 지지되는 작물수확장치를 구비한 온실 작물 수확 자동화시스템에 있어서, 상기 작물수확장치는, 상기 케이지장치들 사이에 레일을 매개로 지지되어 상하 및 좌우 이동되는 프레임과, 상기 프레임의 상부 일측에 설치되는 예취기몸체와, 상기 예취기몸체의 내부에 수평구동수단을 매개로 지지되어 상기 작물재배상자를 향해 전후 슬라이딩되는 슬라이더와, 상기 슬라이더의 전방에 설치되어 상기 작물재배상자에서 재배된 딸기의 줄기를 절단하는 회전커팅수단과, 상기 슬라이더의 전방 하부에 설치되어 상기 회전커팅수단에 의해 절단된 딸기가 낙하될 때 충격을 받지 않고 서서히 하부 이동시키는 안내수단과, 상기 딸기하강수단의 하부에 일정 간격을 두고 위치되어 낙하되는 딸기를 받아 낱개 포장하도록 상부가 개구된 다수의 수용공간이 길이 방향을 따라 연속적으로 형성된 포장상자와, 상기 포장상자를 일 방향으로 이송시키면서 상기 다수의 수용공간과 안내수단이 수직으로 일치하도록 이송 간격을 조절하는 이송컨베이어와, 상기 예취기몸체에 설치되어 딸기의 완숙 상태를 측정하면서 상기 슬라이더의 이송 거리를 측정하는 딸기감지수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 레일의 상부에는 상기 케이지장치의 상단에 설치된 바퀴에 맞물려 좌우 이동되도록 역유자 모양의 앵글이 설치된 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 슬라이더의 전방 좌우측에는 재배된 딸기의 줄기가 삽입되어 상기 회전커팅수단에 안내되도록 끝단으로 갈수록 좁아지는 좌우 한 쌍의 안전커버가 설치된 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 상기 수평구동수단은, 상기 슬라이더의 하면 중앙에 길이 방향을 따라 길게 결합되는 랙과, 상기 예취기몸체의 내부 하부 일측에 회전 자유롭게 설치되어 상기 랙과 기어맞춤되는 피니언과, 상기 피니언을 구동하도록 상기 예취기몸체의 내부 일측에 설치되는 제1 모터로 구성된 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 회전커팅수단은, 상기 슬라이더의 전방 내부에 설치되어 구동되는 제2 모터와, 일측단이 상기 제2 모터와 연결되고 타측단이 상기 슬라이더의 전방 외부로 돌출되면서 끝단이 두 갈래로 벌어지도록 형성되는 회전칼날로 구성된 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 딸기하강수단은, 상기 슬라이더의 전방 하부 끝단에 결합되어 수확된 딸기가 통과되도록 형성된 안내통과, 상기 안내통의 내부 전후면에 수직 방향으로 일정 간격을 두고 회전자유롭게 각각 결합되어 수확된 딸기가 통과할 때 회전 마찰되는 다수의 마찰롤러와, 상기 안내통의 외부 일측에 설치되어 다수의 마찰롤러를 회전 또는 정지시키는 구동체로 구성된 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 다수의 마찰롤러는 딸기의 표면과 마찰시 수축되면서 딸기가 짓눌려 멍들지 않도록 스펀지링이 감겨진 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 구동체는, 상기 안내통의 외부 측면으로 돌출된 축에 각각 결합되는 다수의 기어와, 상기 다수의 기어와 기어맞춤되는 벨트와, 상기 다수의 기어 중에서 어느 하나와 결합되도록 상기 안내통의 일측에 지지되는 제3 모터로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 온실 작물 수확 자동화시스템은, 유리 온실측 케이지장치의 작물재배상자에서 재배된 딸기를 감지수단에 의해 완숙 상태(색상 및 크기 등)를 선별함과 동시에 수확될 딸기와 회전칼날의 거리를 측정하여 딸기의 줄기를 절단하여 딸기를 낙하시키고, 이 딸기가 낙하될 때 충격을 받지 않고 딸기하강수단에 의해 서서히 하강되면서 이송컨베이어에 안착된 포장상자의 다수의 수용공간에 낱개 포장되도록 한 구조이기 때문에 적은 부품수로 인하여 제조코스트를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 고장수리 및 청소가 간편한 장점이 있으며, 또한 줄기 절단된 딸기가 낙하될 때 충격에 의해 멍들거나 짓눌리는 등의 현상을 없애어 상품성을 높일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 작물 수확장치가 온실의 작물재배 케이지장치에 설치된 상태를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 작물 수확장치를 도시한 분해 사시도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 작물 수확장치에 딸기줄기가 절단되기전과 절단 후 딸기가 낙하되는 과정을 각각 도시한 종단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 온실 작물 수확 자동화시스템은, 유리 온실(10) 내에 설치된 다층구조의 케이지장치(20)와, 상기 케이지장치(20)의 각층 마다 전후 이동되도록 적치되어 딸기(S)를 재배하는 다수의 작물재배상자(22)와, 상기 작물재배상자(22)에서 재배된 딸기(S)를 수확하도록 케이지장치(20)에 지지되어 상하 및 좌우 이동되는 작물수확장치(30)로 이루어져 있다.

즉, 상기 작물수확장치(30)는, 상기 케이지장치(20)들 사이에 레일(32)을 매개로 지지되어 상하 및 좌우 이동되는 프레임(34)과, 상기 프레임(34)의 상부 일측에 설치되는 예취기몸체(40)와, 상기 예취기몸체(40)의 내부에 수평구동수단(50)을 매개로 지지되어 상기 작물재배상자(22)를 향해 전후 슬라이딩되는 슬라이더(42)와, 상기 슬라이더(42)의 전방 수평 중심에 설치되어 상기 작물재배상자(22)에서 재배된 딸기(S)의 줄기를 절단하는 회전커팅수단(60)과, 상기 슬라이더(42)의 전방 하부에 설치되어 상기 회전커팅수단(60)에 의해 절단된 딸기(S)가 낙하될 때 충격을 받지 않고 서서히 하부 이동시키는 딸기하강수단(70)과, 상기 딸기하강수단(70)의 하부에 일정 간격을 두고 위치되어 낙하되는 딸기(S)를 받아 낱개 포장하도록 상부가 개구된 다수의 수용공간(82)이 길이 방향을 따라 연속적으로 형성된 포장상자(80)와, 상기 포장상자(80)를 일 방향으로 이송시키면서 상기 다수의 수용공간(82)과 딸기하강수단(70)이 수직으로 일치하도록 이송 간격을 조절하는 이송컨베이어(90)와, 상기 예취기몸체(40)의 전방 상부에 설치되어 딸기(S)의 완숙 상태(색상 및 크기 등)를 측정하면서 상기 슬라이더(42)의 이송 거리를 측정하는 딸기감지수단(100)으로 구성되어 있다.

이때, 상기 레일(32)의 상부에는 상기 케이지장치(20)의 상단에 설치된 바퀴(20a)에 맞물려 좌우 이동되도록 역유(U)자 모양의 앵글(32a)이 설치되고, 상기 프레임(34)은 DC모터(미도시)의 구동에 따라 상기 레일(32)을 타고 상하 이동되도록 설치되어 있다.

상기 예취기몸체(40)는 상기 프레임(34)의 상면 일측에 지지브래킷(44)을 매개로 일정 높이에 고정되는 것으로서, 그 예취기몸체(40)의 내부에 중앙 높이에는 상기 슬라이더(42)가 전후 슬라이딩될 때 수평을 유지하도록 받쳐주는 좌우 한 쌍의 안내레일(40a)이 형성되어 있다.

상기 슬라이더(42)는 상기 예취기몸체(40)의 전방 개구를 통해 상기 좌우 한 쌍의 안내레일(40a)에 안착되어 전후 슬라이딩되는 것으로서, 그 슬라이더(42)의 전방 좌우측에는 재배된 딸기(S)의 줄기가 삽입되어 상기 회전커팅수단(60)의 후술하는 회전칼날에 안내되도록 끝단으로 갈수록 좁아지는 좌우 한 쌍의 안전커버(46)가 설치되어 있다.

상기 수평구동수단(50)은, 상기 슬라이더(42)의 하면 중앙에 길이 방향을 따라 길게 결합되어 상기 예취기몸체(40)의 좌우 한 쌍의 안내레일(40a) 사이에 위치되는 랙(52)과, 상기 예취기몸체(40)의 내부 하부 중앙 일측에 회전 자유롭게 설치되어 상기 랙(52)과 기어맞춤되는 피니언(54)과, 상기 피니언(54)을 구동하도록 상기 예취기몸체(40)의 내부 일측에 설치되는 제1 모터(56)로 구성되어 있다.

상기 회전커팅수단(60)은, 상기 슬라이더(42)의 전방 내부에 지지대(62)를 매개로 중앙에 설치되어 구동되는 제2 모터(64)와, 일측단이 상기 제2 모터(64)와 연결되고 타측단이 상기 슬라이더(42)의 전방측 좌우 한 쌍의 안전커버(46)의 사이에 위치되면서 끝단이 두 갈래로 벌어지도록 형성되어 재배된 딸기(S)의 줄기를 절단하는 회전칼날(66)로 구성되어 있다.

상기 딸기하강수단(70)은, 상기 슬라이더(42)의 전방 하부 끝단에 결합되어 수확된 딸기(S)가 통과되도록 상부 입구가 넓게 형성된 안내통(72)과, 상기 안내통(72)의 내부 전후면에 수직 방향으로 일정 간격을 두고 회전자유롭게 각각 결합되어 수확된 딸기(S)가 통과할 때 회전 마찰되는 다수의 마찰롤러(74)와, 상기 안내통(72)의 외부 일측에 설치되어 다수의 마찰롤러(74)를 동시 회전 또는 정지시키는 구동체(76)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 다수의 마찰롤러(74)는 딸기(S)의 표면과 마찰시 수축되면서 딸기(S)가 짓눌려 멍들지 않도록 스펀지링(74a)이 감겨져 있다.

상기 구동체(76)는, 상기 안내통(72)의 외부 측면으로 돌출된 축에 각각 결합되는 다수의 기어(76a)와, 상기 다수의 기어(76a)와 기어맞춤되는 벨트(76b)와, 상기 다수의 기어(76a) 중에서 어느 하나와 결합되도록 상기 안내통(72)의 일측에 지지되는 제3 모터(76c)로 구성되어 있다.

상기 포장상자(80)는 플라스틱, 종이, 스티로폼 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것으로서, 상부가 개구된 다수의 수용공간(82)이 길이 방향을 따라 연속적으로 형성하되, 다수의 수용공간(82)은 수확될 딸기(S)의 대·중·소에 부합하도록 내부면적이 다른 대·중·소로 각각 제작되는 것이 바람직하다.

상기 딸기감지수단(100)은, 딸기(S)의 완숙 상태 및 거리를 측정하는 CCD 카메라와 레이저 센서로 이루어진 것으로서, 상기 CCD 카메라는 재배된 딸기(S) 중에서 완숙 상태를 측정하고, 레이저 센서는 수확될 딸기(S)와의 거리를 측정한다.

다음은, 이와 같이 구성된 본 발명의 온실 작물 수확 자동화시스템에 대한 작용 및 효과를 설명한다.

도 1과 같이 유리 온실(10)의 다층구조의 케이지장치(20)에 적치된 다수의 작물재배상자(22)에서 재배된 딸기(S)를 수확하기 위해서는, 먼저 컴퓨터의 프로그램화된 제어신호에 따라 예취기몸체(40)의 전방 상면에 설치된 딸기감지수단(100)의 CCD 카메라를 통해 작물재배상자(22)에서 재배되는 딸기(S) 중 수확이 가능한 완숙 상태(색상 및 크기 등)를 탐색함과 동시에 딸기감지수단(100)의 레이저 센서를 통해 수확될 딸기(S)와 회전칼날(66)과의 거리가 측정된다.

이때, 예취기몸체(40)의 내부에 설치된 제1 모터(56)가 구동되면서 그 모터축에 결합된 피니언(54)을 일 방향으로 회전시키게 되고, 이 피니언(54)에 기어맞춤된 랙(52)은이 전방으로 직선운동되면서 랙(52)에 결합된 슬라이더(42)를 예취기몸체(40)로부터 전진 이동시킴으로써 슬라이더(42)의 전방에 설치된 회전커팅수단(60)도 함께 전진 이동된다.

그리고 회전커팅수단(60)은 전진 이동될 때 제어신호에 따라 제2 모터(64)가 구동되면서 회전칼날(66)을 회전시키게 되고, 이 회전칼날(66)의 끝단측 두 갈래 부분은 도 3b와 같이 슬라이더(42)의 전방에 결합된 좌우 한 쌍의 안전커버(46)의 중앙을 통해 내부로 삽입되는 수확될 딸기(S)의 줄기와 순간 접촉되면서 줄기를 절단하게 된다.

이때, 줄기 절단에 의해 낙하되는 딸기(S)는 회전칼날(66)의 하부에 인접 설치된 딸기하강수단(70)의 안내통(72)의 개구에 충격없이 삽입됨과 동시에 안내통(72)의 내부에 설치된 다수의 마찰롤러(74)의 안내를 받아 서서히 하강되면서 안내통(72)의 하부에 마련된 포장상자(80)의 수용공간(82)으로 삽입됨으로써 낱개 포장된다.

즉, 안내통(72) 속으로 낙하되는 딸기(S)는 제어신호에 따라 구동체(76)의 구동력을 전달받아 강제 회전되려는 다수의 마찰롤러(74)에 맞닿아 서서히 하강된다.

이때, 마찰롤러(74)의 표면을 감싸는 스펀지링(74a)은 딸기(S)와 마찰될 때 자체 탄성에 의해 딸기(S)에 가해지는 누름 압력을 최소화시켜 주기 때문에 딸기(S)가 짓눌려 멍들지 않게 되고, 마찰롤러(74)의 롤링에 의해 서서히 하강하게 된다.

그리고 포장상자(80)는 상부 개구된 다수의 수용공간(82)이 안내통(72)을 통해 서서히 하강되는 딸기(S)를 받아 낱개 포장할 수 있도록 제어신호에 따라 주기적으로 구동되는 이송컨베이어(90)에 의해 일정 거리씩 이송된다. 즉, 다수의 수용공간(82)의 중심과 안내통(72)의 출구 중심은 제어신호에 따라 주기적으로 구동되는 이송컨베이어(90)의 이송 간격에 의해 수직으로 일치하게 된다.

따라서, 본 발명은 유리 온실(10)측 케이지장치(20)의 작물재배상자(22)에서 재배된 딸기(S)를 감지수단(100)에 의해 완숙 상태(색상 및 크기 등)를 선별함과 동시에 수확될 딸기(S)와 회전칼날(66)의 거리를 측정하여 딸기(S)의 줄기를 절단하여 딸기(S)를 낙하시키고, 이 딸기(S)가 낙하될 때 충격을 받지 않고 딸기하강수단(70)에 의해 서서히 하강되면서 이송컨베이어(90)에 안착된 포장상자(80)의 다수의 수용공간(82)에 낱개 포장되도록 한 자동화시스템 구조이기 때문에 적은 부품수로 인하여 제조코스트를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 고장수리 및 청소가 간편한 장점이 있으며, 또한 줄기 절단된 딸기(S)가 낙하될 때 충격에 의해 멍들거나 짓눌리는 등의 현상을 없애어 상품성을 높일 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

10 : 유리 온실 20 : 케이지장치
20a : 바퀴 22 : 작물재배상자
30 : 작물수확장치 32 : 레일
32a : 앵글 34 : 프레임
40 : 예취기몸체 40a : 좌우 한 쌍의 안내레일
42 : 슬라이더 44 : 지지브래킷
46 : 좌우 한 쌍의 안전커버 50 : 수평구동수단
52 : 랙 54 : 피니언
56 : 제1 모터 60 : 회전커팅수단
62 : 지지대 64 : 제2 모터
66 : 회전칼날 70 : 딸기하강수단
72 : 안내통 74 : 마찰롤러
74a : 스펀지링 76 : 구동체
76a : 기어 76b : 벨트
76c : 제3 모터 80 : 포장상자
82 : 수용공간 90 : 이송컨베이어
100 : 딸기감지수단

Claims

유리 온실(10) 내에 설치된 다층구조의 케이지장치(20)와, 상기 케이지장치(20)의 각층 마다 적치되어 딸기(S)를 재배하는 다수의 작물재배상자(22)와, 상기 작물재배상자(22)에서 재배된 딸기(S)를 수확하도록 케이지장치(20)에 지지되는 작물수확장치(30)를 구비한 온실 작물 수확 자동화시스템에 있어서,
상기 작물수확장치(30)는,
상기 케이지장치(20)들 사이에 레일(32)을 매개로 지지되어 상하 및 좌우 이동되는 프레임(34)과,
상기 프레임(34)의 상부 일측에 설치되는 예취기몸체(40)와,
상기 예취기몸체(40)의 내부에 수평구동수단(50)을 매개로 지지되어 상기 작물재배상자(22)를 향해 전후 슬라이딩되는 슬라이더(42)와,
상기 슬라이더(42)의 전방에 설치되어 상기 작물재배상자(22)에서 재배된 딸기(S)의 줄기를 절단하는 회전커팅수단(60)과,
상기 슬라이더(42)의 전방 하부에 설치되어 상기 회전커팅수단(60)에 의해 절단된 딸기(S)가 낙하될 때 충격을 받지 않고 서서히 하부 이동시키는 딸기하강수단(70)과,
상기 딸기하강수단(70)의 하부에 일정 간격을 두고 위치되어 낙하되는 딸기(S)를 받아 낱개 포장하도록 상부가 개구된 다수의 수용공간(82)이 길이 방향을 따라 연속적으로 형성된 포장상자(80)와,
상기 포장상자(80)를 일 방향으로 이송시키면서 상기 다수의 수용공간(82)과 딸기하강수단(70)이 수직으로 일치하도록 이송 간격을 조절하는 이송컨베이어(90)와,
상기 예취기몸체(40)에 설치되어 딸기(S)의 완숙 상태를 측정하면서 상기 슬라이더(42)의 이송 거리를 측정하는 딸기감지수단(100)으로 구성된 것을 특징으로 하는 온실 작물 수확 자동화시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 레일(32)의 상부에는 상기 케이지장치(20)의 상단에 설치된 바퀴(20a)에 맞물려 좌우 이동되도록 역유(U)자 모양의 앵글(32a)이 설치된 것을 특징으로 하는 온실 작물 수확 자동화시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 슬라이더(42)의 전방 좌우측에는 재배된 딸기(S)의 줄기가 삽입되어 상기 회전커팅수단(60)에 안내되도록 끝단으로 갈수록 좁아지는 좌우 한 쌍의 안전커버(46)가 설치된 것을 특징으로 하는 온실 작물 수확 자동화시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 수평구동수단(50)은,
상기 슬라이더(42)의 하면 중앙에 길이 방향을 따라 길게 결합되는 랙(52)과,
상기 예취기몸체(40)의 내부 하부 일측에 회전 자유롭게 설치되어 상기 랙(52)과 기어맞춤되는 피니언(54)과,
상기 피니언(54)을 구동하도록 상기 예취기몸체(40)의 내부 일측에 설치되는 제1 모터(56)로 구성된 것을 특징으로 하는 온실 작물 수확 자동화시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 회전커팅수단(60)은,
상기 슬라이더(42)의 전방 내부에 설치되어 구동되는 제2 모터(64)와,
일측단이 상기 제2 모터(64)와 연결되고 타측단이 상기 슬라이더(42)의 전방 외부로 돌출되면서 끝단이 두 갈래로 벌어지도록 형성되는 회전칼날(66)로 구성된 것을 특징으로 하는 온실 작물 수확 자동화시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 딸기하강수단(70)은,
상기 슬라이더(42)의 전방 하부 끝단에 결합되어 수확된 딸기(S)가 통과되도록 형성된 안내통(72)과,
상기 안내통(72)의 내부 전후면에 수직 방향으로 일정 간격을 두고 회전자유롭게 각각 결합되어 수확된 딸기(S)가 통과할 때 회전 마찰되는 다수의 마찰롤러(74)와,
상기 안내통(72)의 외부 일측에 설치되어 다수의 마찰롤러(74)를 회전 또는 정지시키는 구동체(76)로 구성된 것을 특징으로 하는 온실 작물 수확 자동화시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 다수의 마찰롤러(74)는 딸기(S)의 표면과 마찰시 수축되면서 딸기(S)가 짓눌려 멍들지 않도록 스펀지링(74a)이 감겨진 것을 특징으로 하는 온실 작물 수확 자동화시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 구동체(76)는,
상기 안내통(72)의 외부 측면으로 돌출된 축에 각각 결합되는 다수의 기어(76a)와,
상기 다수의 기어(76a)와 기어맞춤되는 벨트(76b)와,
상기 다수의 기어(76a) 중에서 어느 하나와 결합되도록 상기 안내통(72)의 일측에 지지되는 제3 모터(76c)로 구성된 것을 특징으로 하는 온실 작물 수확 자동화시스템.