KR101916391B1 - 농업용 무인 이동체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 무인 이동체로 하여금 최적화된 경로로 사전에 설정된 목적지에 도달하도록 하며, 농업용 무인 이동체가 전주의 전선에 걸리는 경우를 해결하기 위해 전주 위치를 파악하여 전주가 포함되는 경로를 제외하고 이동하도록 하는 농업용 무인 이동체가 개시된다.

Description

농업용 무인 이동체{Agricultural Drone}

본 발명은 무인 이동체에 관한 것으로, 특히 전주를 인식하여 경로 제어가 가능한 농업용 무인 이동체에 관한 것이다.

현재 농작업에 큰 비중을 차지하는 방제작업에 있어서, 농가에서는 생산노동력의 5-15% 이상을 방제작업에 할애하고 있으며, 작목에 따라서 연간 10회 이상의 작업으로 작업자에게 큰 부담이 되고 있다.

특히, 작업자에 의한 동력분무기를 이용한 노동집약적인 방제작업은 생산비의 절감이 어렵고, 고압용 노즐에서 발생된 미세입자의 비산(飛散)으로 인한 손실은 물론 근접 작업자의 중독사고가 우려되며, 불균일한 살포(撒布)로 인하여 방제효과의 감소를 초래한다.

또한, 종래의 농업용 방제 드론은 사고 시에 프로펠러 때문에 사람이 다치거나 구조물에 충돌 시 구조물이 손상되는 문제점이 있으며 현장위치와 지도상 위치를 비교 확인하기 위해서는 GPS를 이용한 네비게이션 시스템과 같은 위치추적 장치가 필요하지만, 농어촌, 산간지역의 경우 주요건물이나 전화번호가 없고, 지번을 알 수 없으므로 GPS 없이는 찾고자 하는 위치를 검색할 수 없고, 지도 위치와 현재 위치가 맞는지 비교 확인할 수 없다. 이에 따라, 무인 이동체에 GPS 시스템이 적용되더라도 활용도가 낮다.

본 발명은 농업용 무인 이동체로 무인 이동체로 하여금 최적화된 경로로 사전에 설정된 목적지에 도달하도록 하며, 농업용 무인 이동체가 전주의 전선에 걸리는 경우를 해결하기 위해 전주 위치를 파악하여 전주가 포함되는 경로를 제외하고 이동하도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 작업자에 의한 동력분무기를 이용한 노동집약적인 방제작업 대신 생산비를 절감하고, 고압용 노즐에서 발생된 미세입자의 비산(飛散)으로 인한 손실과 근접 작업자의 중독사고를 예방하며, 균일하게 방제 약품을 살포(撒布)하여 방제효과를 증가시키는데 그 목적이 있다.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체는, 농작물 또는 농지 환경에 대한 대상 정보를 획득하는 환경 정보 획득부, 내부에 방제 약품을 저장하는 저장부를 포함하며, 하단이 개폐 가능한 액체 공급부, 상기 액체 공급부의 상단에 배치되며, 상기 액체 공급부를 중심으로 연장되는 방향으로 위치하는 다수개의 샤프트프레임, 상기 샤프트프레임의 최외각에 연결되는 로터, 상기 로터와 연결되어, 상기 로터의 회전 시 추력을 발생시키는 회전익 및 상기 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대해 이동 경로를 산출하는 경로 제어부를 포함한다.

여기서, 경로 제어부는, 상기 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대한 목적지 정보를 입력 하는 입력부, 상기 목적지 정보에서 상기 무인 이동체가 이동할 목적지를 설정하며, 상기 무인 이동체의 이동 경로를 산출하는 경로 산출부 및 상기 산출된 이동 경로에서, 상기 목적지 정보에 포함되는 전주의 위치 정보를 인식하여, 상기 무인 이동체가 전주를 통과하는 경로와 상기 전주와 상기 전주에 이웃하는 전주 사이에 연결되는 전선을 통과하는 경로를 제외하는 경로 스케줄링부를 포함한다.

여기서, 목적지 정보는, 노드 및 링크로 구성된 맵, 상기 맵을 구성하는 각 링크의 이동 거리, 상기 각 링크의 이동 거리 사이에 포함되는 상기 전주의 위치 정보를 포함하는 전주 위치 노드 및 상기 노드 중 상기 적어도 하나의 목적지에 대응하는 목적지 노드 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 전주의 위치 정보는, 상기 전주의 지적화 번호에 해당하는 위도, 경도 및 세부위치 정보를 포함한다.

여기서, 액체 공급부는, 적어도 일부가 원통의 형상을 포함하는 케이스부, 상기 케이스부 내부에 위치하며 상기 방제 약품을 저장하는 저장부 및 상기 케이스부와 상기 저장부를 연결하며, 상기 저장부를 회전 시키는 로터리 결합부를 포함하며, 상기 저장부는 방제 약품 분사 시 복수개의 분사 홀이 하단에 위치하며, 상기 방제 약품 분사 완료 시 상기 로터리 결합부가 상기 복수개의 분사 홀이 상단으로 위치하도록 상기 저장부를 회전시킨다.

여기서, 케이스부는, 상기 케이스부의 하단의 양측에 각각 연결되어, 미닫이식으로 개폐되는 개폐부, 상기 케이스부에 고정되고, 상기 케이스부와 상기 개폐부를 연결하는 탄성체 결합부를 포함하며, 상기 방제 약품 분사 시 상기 저장부가 회전되어 상기 개폐부가 상기 저장부에 의해 열리고, 상기 방제 약품 분사 완료 시 상기 탄성체 결합부의 복원력에 의해 상기 개폐부가 닫힌다.

여기서, 저장부는, 상기 케이스부의 중심에 위치하고, 상기 로터리 결합부는, 상기 케이스부 중심의 아래측에서 상기 저장부와 연결되어, 상기 저장부가 상기 로터리 결합부를 회전축으로 하여 회전 시 상기 저장부가 상기 케이스부의 외측으로 돌출되고, 돌출되는 상기 저장부에 의해 상기 개폐부가 열린다.

여기서, 로터리 결합부는, 상기 저장부 내부에 상기 방제 약품이 담긴 상태로 상기 무인 이동체가 이동할 시 상기 무인 이동체의 각도 변화에 따른 상기 방제 약품의 넘침을 방지하기 위해 상기 저장부의 각도를 변화시키는 각도 조절부를 포함한다.

여기서, 입력부는, 상기 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대한 목적지 정보를 획득하는 목적지 획득부, 별도의 영상 촬영 장치로부터 촬영된 전주의 지적화 번호 표찰을 인식하는 전주 표찰 인식부 및 상기 환경 정보 획득부로부터 상기 대상 정보의 영상을 입력 받아 소정 방향의 에지(edge)를 통과시키는 복수 개의 채널(channel)에 따라 각각 생성된 필터를 이용하여 상기 전주를 인식하는 직선 에지 검출부를 포함한다.

여기서, 경로 산출부는, 상기 목적지 획득부로부터 상기 획득한 목적지 정보를 이용하여, 상기 맵에서, 상기 무인 이동체가 이동할 목적지에 대응하는 목적지 노드를 선택하는 노드 선택부 및 상기 목적지 노드까지의 각 링크 간의 이동 거리에 따라 이동 경로를 지정하는 이동 경로 지정부를 포함한다.

여기서, 경로 스케줄링부는, 상기 전주 표찰 인식부로부터 인식된 상기 전주의 지적화 번호 표찰을 입력 하는 전주 표찰 입력부, 상기 입력된 전주의 지적화 번호에 대응하는 해당 특정 지역에 대한 기준점을 경유 지점으로 설정하고, 상기 경유 지점을 중심으로 위도와 경도로 구분하여 좌표 데이터로 변환하는 경유 지점 데이터 설정부, 상기 전주의 지적화 번호에 의해 변화된 좌표 데이터를 상기 맵에 맵핑시키는 데이터 맵핑부, 상기 데이터 맵핑부에서 상기 경유 지점에 대응하는 경유 지점 노드를 생성하는 경유 지점 노드 생성부 및 상기 목적지에 대응하는 상기 목적지 노드에서 상기 경유 지점 노드를 경유하는 이동 경로를 제외하는 노드 필터부를 포함한다.

여기서, 직선 에지 검출부는, 상기 환경 정보 획득부로부터 상기 대상 정보의 영상을 입력 받는 영상 입력부, 필터링 과정을 통해 상기 대상 정보의 영상으로부터 상기 대상 정보의 영상 내에 포함되는 부분 영상의 에지(edge)를 검출하는 에지 필터링부 및 미리 분류되어 저장된 부분 영역의 특징 이미지들과 상기 검출된 에지를 이용하여 상기 대상 정보의 영상 내에 존재하는 전주를 인식하는 전주 비교 인식부를 포함하며, 상기 필터링 과정은 상기 대상 정보의 영상으로부터 상기 설정된 특정 각도의 영상을 선택적으로 검출한다.

여기서, 경로 스케줄링부는, 상기 대상 정보의 영상 내에 존재하는 전주에 대응하는 지점을 회피 지점으로 설정하는 회피 지점 설정부, 상기 회피 지점에 대응하는 회피 지점 노드를 생성하는 회피 지점 노드 생성부 및 상기 목적지에 대응하는 상기 목적지 노드에서 상기 회피 지점 노드를 경유하는 이동 경로를 제외하는 회피 경로 생성부를 포함하고, 상기 전주 위치 노드는, 상기 경유 지점 노드와 상기 회피 지점 노드를 포함하며,상기 무인 이동체는, 상기 목적지 노드는 경유하지만, 상기 전주 위치 노드는 제외하는 경로와 제1 전주 위치 노드와 제2 전주 위치 노드 사이를 통과하는 경로를 제외하는 경로를 생성하여 이동한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체 경로 제어 방법은, 입력부가 상기 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대한 목적지 정보를 입력 받는 단계, 경로 산출부가 상기 목적지 정보에서 상기 무인 이동체가 이동할 목적지를 설정하며, 상기 무인 이동체의 이동 경로를 산출하는 단계 및 경로 스케줄링부가 상기 산출된 이동 경로에서, 상기 목적지 정보에 포함되는 전주의 위치 정보를 인식하여, 상기 무인 이동체가 전주를 통과하는 경로를 제외하는 단계를 포함하며, 상기 목적지 정보는, 노드 및 링크로 구성된 맵, 상기 맵을 구성하는 각 링크의 이동 거리, 상기 각 링크의 이동 거리 사이에 포함되는 상기 전주의 위치 정보 및 상기 노드 중 상기 적어도 하나의 목적지에 대응하는 목적지 노드 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 전주의 위치 정보는, 상기 전주의 지적화 번호에 해당하는 위도, 경도 및 세부위치 정보를 포함한다.

여기서, 입력부가 목적지 정보를 입력 받는 단계는, 목적지 획득부가 상기 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대한 목적지 정보를 획득하는 단계, 전주 표찰 인식부가 별도의 영상 촬영 장치로부터 촬영된 전주의 지적화 번호 표찰을 인식하는 단계, 직선 에지 검출부가 환경 정보 획득부로부터 대상 정보의 영상을 입력 받아 소정 방향의 에지(edge)를 통과시키는 복수 개의 채널(channel)에 따라 각각 생성된 필터를 이용하여 상기 전주를 인식하는 단계를 포함하고, 상기 경로 산출부가 상기 무인 이동체의 이동 경로를 산출하는 단계는, 노드 선택부가 상기 목적지 획득부로부터 상기 획득한 목적지 정보를 이용하여, 상기 맵에서, 상기 무인 이동체가 이동할 목적지에 대응하는 목적지 노드를 선택하는 단계 및 이동 경로 지정부가 상기 목적지 노드까지의 각 링크 간의 이동 거리에 따라 이동 경로를 지정하는 단계를 포함한다.

여기서, 경로 스케줄링부가 상기 무인 이동체가 전주를 통과하는 경로를 제외하는 단계는, 전주 표찰 입력부가 상기 전주 표찰 인식부로부터 인식된 상기 전주의 지적화 번호 표찰을 입력 하는 단계, 경유 지점 데이터 설정부가 상기 입력된 전주의 지적화 번호에 대응하는 해당 특정 지역에 대한 기준점을 경유 지점으로 설정하고, 상기 경유 지점을 중심으로 위도와 경도로 구분하여 좌표 데이터로 변환하는 단계, 데이터 맵핑부가 상기 전주의 지적화 번호에 의해 변화된 좌표 데이터를 상기 맵에 맵핑시키는 단계, 경유 지점 노드 생성부가 상기 데이터 맵핑부에서 상기 경유 지점에 대응하는 경유 지점 노드를 생성하는 단계, 노드 필터부가 상기 목적지에 대응하는 상기 목적지 노드에서 상기 경유 지점 노드를 경유하는 이동 경로를 제외하는 단계를 포함한다.

여기서, 직선 에지 검출부가 상기 전주를 인식하는 단계는, 영상 입력부가 상기 환경 정보 획득부로부터 상기 대상 정보의 영상을 입력 받는 단계, 에지 필터링부가 필터링 과정을 통해 상기 대상 정보의 영상으로부터 상기 대상 정보의 영상 내에 포함되는 부분 영상의 에지(edge)를 검출하는 단계, 전주 인식부가 미리 분류되어 저장된 부분 영역의 특징 이미지들과 상기 검출된 에지를 이용하여 상기 대상 정보의 영상 내에 존재하는 전주를 인식하는 단계를 포함하며, 상기 필터링 과정은 상기 대상 정보의 영상으로부터 상기 설정된 특정 각도의 영상을 선택적으로 검출하는 것을 특징으로 하고, 상기 경로 스케줄링부가 상기 무인 이동체가 전주를 통과하는 경로를 제외하는 단계는, 회피 지점 설정부가 상기 대상 정보의 영상 내에 존재하는 전주에 대응하는 지점을 회피 지점으로 설정하는 단계, 회피 지점 노드 생성부가 상기 회피 지점에 대응하는 회피 지점 노드를 생성하는 단계 및 회피 경로 생성부가 상기 목적지에 대응하는 상기 목적지 노드에서 상기 회피 지점 노드를 경유하는 이동 경로를 제외하는 단계를 더 포함한다.

또한, 무인 이동체 경로 제어 방법을 컴퓨터에서 수행하기 위한 컴퓨터에서 판독 가능한 프로그램이 기록된 저장 매체를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 무인 이동체로 하여금 최적화된 경로로 사전에 설정된 목적지에 도달하도록 하며, 농업용 무인 이동체가 전주의 전선에 걸리는 경우를 해결하기 위해 전주 위치를 파악하여 전주가 포함되는 경로를 제외하고 이동하도록 할 수 있다.

또한, 작업자에 의한 동력분무기를 이용한 노동집약적인 방제작업 대신 생산비를 절감하고, 고압용 노즐에서 발생된 미세입자의 비산(飛散)으로 인한 손실과 근접 작업자의 중독사고를 예방하며, 균일하게 방제 약품을 살포(撒布)하여 방제효과를 증가시킬 수 있다.

이에 따라, 농업용 무인 이동체를 이용한 방제 작업은 전주, 전선 등의 위험 요소와 이동 경로를 벗어나는 것을 방지하기 위해 2~3명이 한 팀으로 작업을 하라고 권하고 있으나 현장에서 잘 이뤄지지 않으므로, 전주들에 부여된 지적화 번호를 이용하여 지리 정보를 인식하는 발명은 방제 작업의 효율성을 증가시킬 수 있다.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 경로 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 맵을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체가 인식하는 전주 위치 정보를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 직선 에지 검출부 를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 필터링 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 경로 스케줄링부를 나타낸 블록도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 이동 경로를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 액체 공급부를 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.

이하, 본 발명에 관련된 농업용 무인 이동체에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 “모듈” 및 “부”는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명은 농업용 무인 이동체에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 농업용 무인 이동체(1)는 경로 제어부(10), 환경 정보 획득부(20), 샤프트프레임(30), 이동체 지지부(40), 프레임 중심부(50), 액체 공급부(60)을 포함한다.

농업용 무인 이동체(1)는 항공 방제를 위해 농약을 살포하는 무인 이동체이다. 사용자가 원격으로 무인 이동체를 조종하면서 농약을 살포할 수 있으며, 드론을 이용하여 구현할 수 있다.

농업용 무인 이동체(1)를 이용한 방제 작업은, 작업자에 의한 동력분무기를 이용한 노동집약적인 방제작업 대신 생산비를 절감할 수 있고, 고압용 노즐에서 발생된 미세입자의 비산(飛散)으로 인한 손실과 근접 작업자의 중독사고를 예방할 수 있으며, 균일하게 방제 약품을 살포(撒布)할 수 있으므로 방제효과를 증가시킬 수 있다.

경로 제어부(10)는 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대해 이동 경로를 산출한다.

환경 정보 획득부(20)는 농작물 또는 농지 환경에 대한 대상 정보를 획득한다. 환경 정보 획득부(20)는 대상 정보를 획득하기 위해 영상 촬영부(23)를 포함하는 것이 바람직하다.

환경 정보 획득부(20)는 센서부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 센서부는 방지 약품의 유무와 온도, 태양광, 바람을 포함하는 무인 이동체 비행 환경을 감지할 수 있다.

샤프트프레임(30)은 액체 공급부의 상단에 배치되며, 액체 공급부를 중심으로 연장되는 방향으로 다수개가 위치한다. 구체적으로, 프레임 중심부(50)로부터 동, 서, 남, 북에 해당하는 방향으로 위치한다.

각각의 샤프트프레임(30)은 일단에 연결되는 로터(32)와 로터(32)와 연결되어, 로터(32)의 회전 시 추력을 발생시키는 회전익(33)을 포함한다.

이동체 지지부(40)는 프레임 중심부(50)에 연결되어 무인 이동체가 지표면에 착륙할 시 넘어지지 않도록 지지한다. 또한, 무인 이동체 추락 시, 무인 이동체의 손상을 방지하고, 보호할 수 있다.

이동체 지지부(40)는 하단에 미끌림을 방지하는 미끌림방지부재를 더 포함할 수 있으며, 미끌림방지부재는 고무 또는 실리콘 재질이 사용될 수 있다.

액체 공급부(60)는 내부에 저장부를 포함하여 방제 약품을 저장하며, 일단이 개폐 가능하다.

액체 공급부(60)는 입구측에 활성탄 섬유 재질의 필터부를 포함하여, 방제 약품의 불순물을 걸러낼 수 있다. 뿌리는 약제에 돌가루 등의 부유물질이 많이 들어가 있는 경우에 부유물질을 걸러낼 수 있다.

또한, 솔레노이드 밸브 또는 니들 밸브로 구현되는 분사부를 액체 공급부(60)의 하측에 포함하여 방제 약품을 분사하며, 분사부는 방제 약품이 떨어지는 위치를 넓히고, 낙하속도를 증가시킬 수 있다.

또한, 배터리가 내재될 수 있는 전원공급부를 포함할 수 있으며, 배터리는 교체 및 충전이 가능하다. 만일 배터리 부족 또는 방제 약품 부족 시 무인 이동체는 자동 귀환하고 다시 비행하면 중단된 지점으로 복귀할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 경로 제어부를 나타낸 블록도이다.

도 2를 참조하면, 경로 제어부(10)는 입력부(100), 경로 산출부(200), 경로 스케줄링부(300)를 포함한다.

입력부(100)는 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대한 목적지 정보를 입력 한다. 입력부(100)는 목적지 획득부(110), 전주 표찰 인식부(130), 직선 에지 검출부(150)를 포함한다.

목적지 획득부(110)는 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대한 목적지 정보를 획득한다.

전주 표찰 인식부(130)는 별도의 영상 촬영 장치로부터 촬영된 전주의 지적화 번호 표찰을 인식한다.

직선 에지 검출부(150)는 환경 정보 획득부로부터 상기 대상 정보의 영상을 입력 받아 소정 방향의 에지(edge)를 통과시키는 복수 개의 채널(channel)에 따라 각각 생성된 필터를 이용하여 상기 전주를 인식한다.

입력부(100)는 상기 전주의 지적화 번호를 숫자의 조합을 이용하여 검색하는 키워드 검색부를 더 포함할 수 있으며, 상기 키워드 검색부는, 상기 숫자의 조합에서 위도와 경도를 추출하여, 상기 전주의 위치 정보 검색 결과를 제공할 수 있다.

경로 산출부(200)는 목적지 정보에서 상기 무인 이동체가 이동할 목적지를 설정하며, 상기 무인 이동체의 이동 경로를 산출한다.

경로 산출부(200)는 노드 선택부(210), 이동 경로 지정부(230)를 포함한다.

노드 선택부(210)는 목적지 획득부로부터 획득한 목적지 정보를 이용하여, 맵에서, 상기 무인 이동체가 이동할 목적지에 대응하는 목적지 노드를 선택한다.

이동 경로 지정부(230)는 목적지 노드까지의 각 링크 간의 이동 거리에 따라 이동 경로를 지정한다.

경로 스케줄링부(300)는 산출된 이동 경로에서, 상기 목적지 정보에 포함되는 전주의 위치 정보를 인식하여, 상기 무인 이동체가 전주를 통과하는 경로와 상기 전주와 상기 전주에 이웃하는 전주 사이에 연결되는 전선을 통과하는 경로를 제외한다.

또한, 경로 제어부(10)는 산출된 경로를 무인 이동체로 송신하고, 별도의 단말기와 통신할 수 있는 통신부를 더 포함할 수 있다.

경로 제어부(10)는 무선통신모듈을 포함할 수 있으며, GPS 수신기 및 송수신안테나를 포함할 수 있다. 경로 제어부(10)는 외부의 컨트롤러에 의해 제어 가능하며, 컨트롤러는 스마트 단말기 등이 사용될 수 있다.

또한, 무선신호를 보내는 방식으로 적외선(IR), 블루투스(BLUETOOTH), 지그비(ZIG-BEE), 와이파이(WI-FI) 및 무선 주파수(RF) 통신방식을 이용할 수 있다.

컨트롤러는 스마트 폰(Smart Phone), 단말기 외 기타 터치스크린을 사용하는 전자기기가 사용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 맵을 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 경로 제어 방법은 무인 이동체로 하여금 최적화된 경로로 사전에 설정된 목적지에 도달하도록 하며, 농업용 무인 이동체가 전주의 전선에 걸리는 경우를 해결하기 위해 전주 위치를 파악하여 전주가 포함되는 경로를 제외하고 이동하도록 한다.

본 발명에서 무인 이동체가 실제로 이동하여야 하는 공간은 맵의 형태로 데이터화 될 수 있다. 맵은 지점을 나타내는 노드 및 각 노드를 연결하는 링크를 포함하여 구성된다. 실제 공간의 특정 지점에 대응하여 노드가 맵에 매핑될 수 있는데, 이에 맵에 포함된 노드의 위치는 사용자에 의하여 설정될 수 있다.

링크의 이동 거리는 실제 공간상에서의 이동 거리를 나타낸다. 따라서, 맵의 특정 노드에서 또 다른 특정 노드까지 이동하고자 하는 경우 2개의 노드 사이에 구비된 링크를 추출하고, 추출된 링크에 대응하는 이동거리를 모두 합산함으로써 노드간 이동 거리를 산출할 수 있다.

도 3을 참조하면, 맵(400)은 노드(410), 링크(420), 목적지 노드(430), 출발 지점 노드(440), 전주 위치 노드(450)를 포함한다.

노드(410)는 실제 공간에서의 특정 지점에 해당하고, 링크(420)는 지점간을 연결하는 이동 경로에 해당한다.

목적지 노드(430)는 다수개의 노드(410) 중 상기 적어도 하나의 목적지에 대응하는 노드로써 사용자에 의하여 설정되는 무인 이동체의 목적지에 해당하는 지점이다. 다수 개의 노드(410) 중 목적지에 해당하는 지점이 목적지 노드(430)로 설정된다.

출발 지점 노드(440)는 무인 이동체의 출발 지점을 나타내는 노드이다. 무인 이동체의 출발 지점은 목적지로 이동하기 위한 적어도 하나의 이동체가 모여있는 지점이다.

전주 위치 노드(450)는 각 링크(420)의 이동 거리 사이에 포함되는 전주의 위치 정보에 해당하는 노드이다. 전주의 위치 정보는, 전주의 지적화 번호에 해당하는 위도, 경도 및 세부위치 정보를 포함한다.

여기서, 전주 위치 노드(450)는 전주 표찰 인식부로부터 인식된 상기 전주의 지적화 번호 표찰의 정보에 대해 입력된 전주의 지적화 번호에 대응하는 해당 특정 지역에 대한 기준점이 경유 지점으로 설정된, 경유 지점에 해당하는 경유 지점 노드 및 대상 정보의 영상 내에 존재하는 전주에 대응하는 지점이 회피 지점으로 설정된 회피 지점에 대응하는 회피 지점 노드를 포함한다.

무인 이동체는, 상기 목적지 노드는 경유하지만, 상기 전주 위치 노드는 제외하는 경로와 제1 전주 위치 노드와 제2 전주 위치 노드 사이를 통과하는 경로를 제외하는 경로를 생성하여 이동하게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체가 인식하는 전주 위치 정보를 나타낸 도면이다.

전주의 위치 정보(500)는, 전주의 지적화 번호에 해당하는 위도(513), 경도(515) 및 세부위치 정보(515)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체는 수 많은 전주들에 부여된 지적화번호를 이용하여 지리 정보를 인식한다. 구체적으로 각 지역에 설치되어 있는 전주 지적화 번호를 좌표로 변환하여 전주 고유번호를 입력할 경우 그 위치 정보를 전자지도상에서 검색과 동시에 전주를 통하여 위치를 확인할 수 있다.

GPS 시스템을 이용하지 않고 인터넷, PDA, 휴대폰, 이동단말장치를 이용하여 전주 위치에 해당하는 현재 위치를 전자지도상에서 쉽게 확인 검색할 수 있다.

현장위치와 지도상 위치를 비교 확인하기 위해서는 GPS를 이용한 내비게이션 시스템과 같은 위치추적 장치가 필요하지만, 농어촌, 산간지역의 경우 주요건물이나 전화번호가 없고, 지번을 알 수 없으므로 GPS 없이는 찾고자 하는 위치를 검색할 수 없고, 지도 위치와 현재 위치가 맞는지 비교 확인할 수 없다. 이에 따라, 무인 이동체에 GPS 시스템이 적용되더라도 활용도가 낮다.

현재 농업용 무인 이동체를 이용한 방제 작업은 전주, 전선 등의 위험 요소와 이동 경로를 벗어나는 것을 방지하기 위해 2~3명이 한 팀으로 작업을 하라고 권하고 있으나 현장에서 잘 이뤄지지 않으므로, 전주들에 부여된 지적화 번호를 이용하여 지리 정보를 인식하는 발명은 방제 작업의 효율성을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자가 단말기(70)를 통해 무인 이동체가 피해가야 하는 전주의 정보를 영상으로 촬영하면, 무인 이동체의 경로 제어부(10)가 촬영으로 획득한 정보(510)를 이용하여 위도, 경도 및 세부위치 정보를 인식하고 인식한 정보를 이용하여 전주 위치 노드(450)를 생성하게 된다. 무인 이동체는, 목적지 노드(430)는 경유하지만, 전주 위치 노드(450)는 제외하는 경로를 생성하여 이동하게 된다.

전주 지적화 번호가 기재된 전주 표찰은 전주 마다 2m높이로 쉽게 육안으로 알아볼 수 있게 부착되어 있다. 현재위치의 전주 지적화 번호를 입력하면 좌표로 변환하여 찾고자하는 위치, 방향, 거리, 시간, 속도 등을 파악할 수 있다.

따라서 GPS 시스템 없이도 쉽게 현재의 위치를 검색할 수 있는 장점과, GPS는 시스템이 있는 현재 위치만 알 수 있지만, 전주번호를 이용하면 휴대폰, PDA등 여러 사람이 다양한 용도로 사용할 수 있다.

전주의 지적화 번호에 해당하는 위도(513)와 경도(515)는 한전 방식으로 전환된 위도 경도 값이며, 세부위치 정보(515)는 위도 경도 값에 해당하는 지역의 세부 위치 정보를 나타낸다. 또한 선로의 위치와 선로에서 해당하는 전주의 배열순서를 확인할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 직선 에지 검출부를 나타낸 블록도이다.

직선 에지 검출부(150)는 환경 정보 획득부로부터 상기 대상 정보의 영상을 입력 받아 소정 방향의 에지(edge)를 통과시키는 복수 개의 채널(channel)에 따라 각각 생성된 필터를 이용하여 상기 전주를 인식한다.

직선 에지 검출부(150)는 영상 입력부(151), 에지 필터링부(153), 전주 비교 인식부(155)를 포함한다.

영상 입력부(151)는 환경 정보 획득부로부터 대상 정보의 영상을 입력 받는다.

에지 필터링부(153)는 필터링 과정을 통해 상기 대상 정보의 영상으로부터 상기 대상 정보의 영상 내에 포함되는 부분 영상의 에지(edge)를 검출한다.

전주 비교 인식부(155)는 미리 분류되어 저장된 부분 영역의 특징 이미지들과 상기 검출된 에지를 이용하여 상기 대상 정보의 영상 내에 존재하는 전주를 인식한다.

여기서, 필터링 과정은 상기 대상 정보의 영상으로부터 상기 설정된 특정 각도의 영상을 선택적으로 검출하는 과정이다.

에지 검출은 화면 내 물체의 겉모양이나 능선(稜線)을 나타내는 에지를 찾아내는 것으로, 본 발명에서는 영상으로부터 수직 막대 형상에 해당하는 전주를 검출한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 필터링 과정을 나타낸 도면이다.

필터링 과정은 상기 대상 정보의 영상으로부터 상기 설정된 특정 각도의 영상을 선택적으로 검출하는 과정이다.

도 6을 참조하면, 에지 필터링부(153)는 대상 정보의 영상이 인식되는 원형 필터(710)와 원형 필터 내부에 위치하는 타원형의 방향 인식 필터(720)를 포함한다.

여기서, 타원형의 방향 인식 필터(720)의 타원의 방향은 인식 과정에서 선호하는 에지의 방향이다. 따라서, 도 6에 도시된 방향 인식 필터는 수직선을 검출하기 위한 필터이다.

필터링 과정에 있어서, 방향 인식 필터에 인식되는 대상 정보의 영상에서 에지 필터링부(153)는 전주를 인식하게 되며, 농촌의 경우 막대기 형상의 전주를 수직선으로 검출할 수 있는 특징을 이용한 것이다.

설정된 특정 각도가 방향 인식 필터의 선호하는 에지의 방향과 일치할 경우, 인식 출력값이 크게 나타나며, 에지의 방향과 어긋날 경우 인식 출력값이 작게 나타나게 되어 인식된 영상에 전주가 포함되지 않음을 판단할 수 있다.

도 6의 (a)의 경우, 원형 필터(710)와 타원형의 방향 인식 필터(720)에 영상이 인식되는 경우를 나타낸 것이며 수직선(730)의 입력 신호가 방향 인식 필터(720)의 중앙에 위치하고, 방향 인식 필터의 선호하는 에지의 방향과 일치하는 것을 확인할 수 있다. 이 때의 수평선과 전주의 각도(A1)는 직각으로 나타난다. 이에 따라, 에지 필터링부(153)는 무인 이동체의 전방에 전주가 위치함을 확인할 수 있다.

도 6의 (b)의 경우, 원형 필터(710)와 타원형의 방향 인식 필터(720)에 영상이 인식되는 경우를 나타낸 것이며 수직선이 아닌 대각선(740)의 입력 신호가 방향 인식 필터(720)의 중앙에 위치하고, 방향 인식 필터의 선호하는 에지의 방향과 일치하지 않는 것을 확인할 수 있다. 수직선으로부터 약간 기울어진 선이 입력 신호로 들어올 경우에는 출력 신호가 작다. 이 때의 수평선과 전주의 각도(A2)는 90도 보다 작은 각도로 나타난다. 이에 따라, 에지 필터링부(153)는 무인 이동체의 전방에 전주가 아닌 다른 물체가 있음을 확인할 수 있다.

도 6의 (c)의 경우, 원형 필터(710)와 타원형의 방향 인식 필터(720)에 영상이 인식되는 경우를 나타낸 것이며 수평선(750)의 입력 신호가 방향 인식 필터(720)의 중앙에 위치하고, 방향 인식 필터의 선호하는 에지의 방향과 일치하지 않는 것을 확인할 수 있다. 수평선이 입력 신호로 주어질 경우에는 출력 신호가 없다. 이 때의 수평선과 전주의 각도(A3)는 0도로 나타난다. 이에 따라, 에지 필터링부(153)는 무인 이동체의 전방에 수평선만 존재하고 장애물은 없음을 확인할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 경로 스케줄링부를 나타낸 블록도이다.

경로 스케줄링부(300)는 산출된 이동 경로에서, 상기 목적지 정보에 포함되는 전주의 위치 정보를 인식하여, 상기 무인 이동체가 전주를 통과하는 경로를 제외한다.

경로 스케줄링부(300)는 전주 표찰 입력부(310), 경유 지점 데이터 설정부(330), 데이터 맵핑부(350), 경유 지점 노드 생성부(370), 노드 필터부(390)를 포함한다.

전주 표찰 입력부(310)는 전주 표찰 인식부로부터 인식된 상기 전주의 지적화 번호 표찰을 입력한다.

경유 지점 데이터 설정부(330)는 입력된 전주의 지적화 번호에 대응하는 해당 특정 지역에 대한 기준점을 경유 지점으로 설정하고, 상기 경유 지점을 중심으로 위도와 경도로 구분하여 좌표 데이터로 변환한다.

경유 지점 데이터 설정부(330)는 전주 표찰 인식부로부터 인식된 상기 전주의 위치 정보에서, 전주의 지적화 번호에 해당하는 위도를 경유하는 제1 경유 지점을 설정하는 제1 지점 설정부, 전주의 지적화 번호에 해당하는 경도를 경유하는 제2 경유 지점을 설정하는 제2 지점 설정부 및 제1 경유 지점과 상기 제2 경유 지점에 포함되고, 상기 세부위치 정보를 반영하여, 상기 전주 위치의 오차를 줄인 제3 경유 지점을 설정하는 제3 지점 설정부를 포함할 수 있다.

경로 스케줄링부는, 맵을 구성하는 각 링크의 이동 거리에 따라 산출된 상기 이동 경로를 실시간으로 저장하는 경로 업데이트부를 더 포함하며, 경로 업데이트부는 저장된 이동 경로를 실시간으로 반영하여 상기 목적지 정보 재선택 시 상기 무인 이동체가 상기 실시간으로 저장된 이동 경로를 반영하여 상기 이동 경로를 재선택 할 수 있다.

데이터 맵핑부(350)는 전주의 지적화 번호에 의해 변화된 좌표 데이터를 상기 맵에 맵핑시킨다.

경유 지점 노드 생성부(370)는 데이터 맵핑부에서 상기 경유 지점에 대응하는 경유 지점 노드를 생성한다.

노드 필터부(390)는 목적지에 대응하는 상기 목적지 노드에서 상기 경유 지점 노드를 경유하는 이동 경로를 제외한다.

또한, 경로 스케줄링부(300)는 회피 지점 설정부(320), 회피 지점 노드 생성부(340), 회피 경로 생성부(360)를 포함한다.

회피 지점 설정부(320)는 대상 정보의 영상 내에 존재하는 전주에 대응하는 지점을 회피 지점으로 설정한다.

회피 지점 노드 생성부(340)는 회피 지점에 대응하는 회피 지점 노드를 생성한다.

회피 경로 생성부(360)는 목적지에 대응하는 목적지 노드에서 상기 회피 지점 노드를 경유하는 이동 경로를 제외한다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 이동 경로를 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 무인 이동체(1)가 방제하고자 하는 영역(S1)에 있어서 무인 이동체의 진행을 방해하는 전주(3, 4)가 위치함을 확인할 수 있다.

만약 무인 이동체(1)가 전주를 피해가는 경로로 이동하지 않을 경우 무인 이동체(1)는 전주 또는 전선의 위치를 파악하지 못하여 전선에 걸리거나, 전주에 부딪히게 되어 추락할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체는 전주의 위치를 인식하여 전주를 피해가는 경로를 생성하여 전주가 포함된 농지에서 방제가 가능하다.

도 9는 전주를 인식하여 생성된 이동 경로를 나타낸 것이다.

도 9를 참조하면, 맵(400)은 노드(410), 링크(420), 목적지 노드(430), 출발 지점 노드(440), 전주 위치 노드(450)를 포함한다.

노드(410)는 실제 공간에서의 특정 지점에 해당하고, 링크(420)는 지점간을 연결하는 이동 경로에 해당한다.

목적지 노드(430)는 다수개의 노드(410) 중 상기 적어도 하나의 목적지에 대응하는 노드로써 사용자에 의하여 설정되는 무인 이동체의 목적지에 해당하는 지점이다. 다수 개의 노드(410) 중 목적지에 해당하는 지점이 목적지 노드(430)로 설정된다.

출발 지점 노드(440)는 무인 이동체의 출발 지점을 나타내는 노드이다. 무인 이동체의 출발 지점은 목적지로 이동하기 위한 적어도 하나의 이동체가 모여있는 지점이다.

전주 위치 노드(450)는 각 링크(420)의 이동 거리 사이에 포함되는 전주의 위치 정보에 해당하는 노드이다. 전주의 위치 정보는, 전주의 지적화 번호에 해당하는 위도, 경도 및 세부위치 정보를 포함한다.

여기서, 전주 위치 노드(450)는 전주 표찰 인식부로부터 인식된 상기 전주의 지적화 번호 표찰의 정보에 대해 입력된 전주의 지적화 번호에 대응하는 해당 특정 지역에 대한 기준점이 경유 지점으로 설정된, 경유 지점에 해당하는 경유 지점 노드 및 대상 정보의 영상 내에 존재하는 전주에 대응하는 지점이 회피 지점으로 설정된 회피 지점에 대응하는 회피 지점 노드를 포함한다.

무인 이동체는, 목적지 노드(430)는 경유하지만, 전주 위치 노드(450)는 제외하는 경로를 생성하여 이동하게 된다.

도 9를 참조하면, 목적지 노드(430)는 경유하지만, 전주 위치 노드(450)는 제외하는 경로는 P1, P2, P3에 해당한다. 여기서 경로 P3는 무인 이동체가 전주를 통과하는 경로와 상기 전주와 상기 전주에 이웃하는 전주 사이에 연결되는 전선을 통과하는 경로이며, 즉 제1 전주 위치 노드와 제2 전주 위치 노드 사이를 통과하는 경로를 제외하는 경로이다. 따라서, 무인 이동체는 경로 P3는 제외하고, 경로 P1 과 P2를 택하여 이동하게 된다.

이에 따라, 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에서 전주 위치 노드(450)를 제외하는 노드만을 선택하여 출발 지점 노드(440)에서 목적지 노드를 경유하고 다시 돌아올 수 있음을 확인할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 액체 공급부를 나타낸 도면이다.

액체 공급부(60)는 내부에 저장부를 포함하여 방제 약품을 저장하며, 일단이 개폐 가능하다.

액체 공급부(60)는 입구측에 활성탄 섬유 재질의 필터부를 포함하여, 방제 약품의 불순물을 걸러낼 수 있다. 뿌리는 약제에 돌가루 등의 부유물질이 많이 들어가 있는 경우에 부유물질을 걸러낼 수 있다.

도 10을 참조하면, 액체 공급부(60)는 케이스부(610), 저장부(620), 로터리 결합부(630)를 포함한다.

케이스부(610)는 액체 공급부(610)를 포함시키며, 원통형의 형상인 것이 바람직하다.

케이스부(610)는 케이스부의 하단에 위치하며, 케이스부의 일측면을 개폐하는 개폐부(613)와 개폐부의 일단에 고정되어, 케이스부와 상기 개폐부를 연결하는 탄성체 결합부(615) 포함하며, 방제 약품 분사 시 상기 저장부가 회전되어 상기 개폐부가 상기 저장부에 의해 열리고, 상기 방제 약품 분사 완료 시 상기 탄성체 결합부의 복원력에 의해 상기 개폐부가 닫힌다.

개폐부(613)는 케이스부의 하단의 양측에 각각 연결되어, 미닫이식으로 개폐된다.

저장부(620)는 케이스부 내부에 위치하며 방제 약품을 저장한다. 구체적으로, 저장부(620)는 케이스부의 중심에 위치하고, 로터리 결합부는 케이스부 중심의 아래측에서 상기 저장부와 연결되어, 저장부가 상기 로터리 결합부를 회전축으로 하여 회전 시 상기 저장부가 상기 케이스부의 외측으로 돌출되고, 돌출되는 상기 저장부에 의해 상기 개폐부가 열리게 된다.

로터리 결합부(630)는 케이스부와 저장부를 연결하며, 저장부를 회전 시킨다.

저장부(620)는 방제 약품 분사 시 복수개의 분사 홀(623)이 하단에 위치하며, 방제 약품 분사 완료 시 로터리 결합부(630)가 상기 복수개의 분사 홀(623)이 상단으로 위치하도록 저장부(620)를 회전시킨다.

또한, 로터리 결합부(630)는 저장부 내부에 상기 방제 약품이 담긴 상태로 상기 무인 이동체가 이동할 시 상기 무인 이동체의 각도 변화에 따른 상기 방제 약품의 넘침을 방지하기 위해 상기 저장부의 각도를 변화시키는 각도 조절부를 포한한다.

복수개의 분사 홀(623)은 별도의 리드를 포함하여, 저장부 내부에 방제 약품이 남아있을 시 리드를 닫아 보관할 수 있다.

이에 따라, 무인 이동체가 방제 시에는 도 10의 (a)의 경우처럼, 저장부(620)가 회전하여 약품을 분사하고, 방제 후에는 도 10의 (b)의 경우처럼, 저장부(620)가 케이스부에 포함되어 방제 약품이 이동 중에 떨어지게 되는 경우를 방지할 수 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 제어 방법은 입력부가 상기 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대한 목적지 정보를 입력 받는 단계(S100)에서 시작한다.

입력부가 목적지 정보를 입력 받는 단계(S100)에 있어서,

단계 S110에서 목적지 획득부가 상기 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대한 목적지 정보를 획득한다.

단계 S130에서 전주 표찰 인식부가 별도의 영상 촬영 장치로부터 촬영된 전주의 지적화 번호 표찰을 인식한다.

단계 S150에서 직선 에지 검출부가 환경 정보 획득부로부터 대상 정보의 영상을 입력 받아 소정 방향의 에지(edge)를 통과시키는 복수 개의 채널(channel)에 따라 각각 생성된 필터를 이용하여 상기 전주를 인식한다.

단계 S200에서 경로 산출부가 상기 목적지 정보에서 상기 무인 이동체가 이동할 목적지를 설정하며, 상기 무인 이동체의 이동 경로를 산출한다.

경로 산출부가 상기 무인 이동체의 이동 경로를 산출하는 단계(S200)에 있어서,

단계 S210에서 노드 선택부가 상기 목적지 획득부로부터 상기 획득한 목적지 정보를 이용하여, 상기 맵에서, 상기 무인 이동체가 이동할 목적지에 대응하는 목적지 노드를 선택한다.

단계 S230에서 이동 경로 지정부가 상기 목적지 노드까지의 각 링크 간의 이동 거리에 따라 이동 경로를 지정한다.

단계 S300에서 경로 스케줄링부가 상기 산출된 이동 경로에서, 상기 목적지 정보에 포함되는 전주의 위치 정보를 인식하여, 상기 무인 이동체가 전주를 통과하는 경로를 제외한다.

경로 스케줄링부가 상기 무인 이동체가 전주를 통과하는 경로를 제외하는 (S300)에 있어서,

단계 S310에서 전주 표찰 입력부가 상기 전주 표찰 인식부로부터 인식된 상기 전주의 지적화 번호 표찰을 입력 한다.

단계 S330에서 경유 지점 데이터 설정부가 상기 입력된 전주의 지적화 번호에 대응하는 해당 특정 지역에 대한 기준점을 경유 지점으로 설정하고, 상기 경유 지점을 중심으로 위도와 경도로 구분하여 좌표 데이터로 변환한다.

단계 S350에서 데이터 맵핑부가 상기 전주의 지적화 번호에 의해 변화된 좌표 데이터를 상기 맵에 맵핑시킨다.

단계 S370에서 경유 지점 노드 생성부가 상기 데이터 맵핑부에서 상기 경유 지점에 대응하는 경유 지점 노드를 생성한다.

단계 S390에서 노드 필터부가 상기 목적지에 대응하는 상기 목적지 노드에서 상기 경유 지점 노드를 경유하는 이동 경로를 제외하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 제어 방법은 종료된다.

여기서, 목적지 정보는, 노드 및 링크로 구성된 맵, 상기 맵을 구성하는 각 링크의 이동 거리, 상기 각 링크의 이동 거리 사이에 포함되는 상기 전주의 위치 정보 및 상기 노드 중 상기 적어도 하나의 목적지에 대응하는 목적지 노드 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 전주의 위치 정보는, 상기 전주의 지적화 번호에 해당하는 위도, 경도 및 세부위치 정보를 포함한다.

도 12를 참조하면, 직선 에지 검출부가 환경 정보 획득부로부터 대상 정보의 영상을 입력 받아 소정 방향의 에지(edge)를 통과시키는 복수 개의 채널(channel)에 따라 각각 생성된 필터를 이용하여 전주를 인식하는 단계(S150)에 있어서,

단계 S151에서 영상 입력부가 상기 환경 정보 획득부로부터 상기 대상 정보의 영상을 입력 받는다.

단계 S153에서 에지 필터링부가 필터링 과정을 통해 상기 대상 정보의 영상으로부터 상기 대상 정보의 영상 내에 포함되는 부분 영상의 에지(edge)를 검출한다.

단계 S155에서 전주 인식부가 미리 분류되어 저장된 부분 영역의 특징 이미지들과 상기 검출된 에지를 이용하여 상기 대상 정보의 영상 내에 존재하는 전주를 인식한다.

여기서, 필터링 과정은 상기 대상 정보의 영상으로부터 상기 설정된 특정 각도의 영상을 선택적으로 검출한다.

단계 S320에서 회피 지점 설정부가 상기 대상 정보의 영상 내에 존재하는 전주에 대응하는 지점을 회피 지점으로 설정한다.

단계 S340에서 회피 지점 노드 생성부가 상기 회피 지점에 대응하는 회피 지점 노드를 생성한다.

단계 S360에서 회피 경로 생성부가 상기 목적지에 대응하는 상기 목적지 노드에서 상기 회피 지점 노드를 경유하는 이동 경로를 제외하며 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 제어 방법은 종료된다.

본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 경로 스케줄링부(300)는 카메라를 통해 획득된 영상에 대한 신호 처리를 통해, 이동 경로 중에 위치하는 것으로 예상되는 사람 등의 동적 객체를 인식하고, 액체 공급을 중단하는 동작을 수행하도록 마련될 수 있다. 경로 스케줄링부(300)의 내부의 또는 외부의 프로세서(미도시)는 획득된 영상에 대한 옵티컬 플로우 분석을 통해, 획득된 영상에 포함된 특징점들에 대한 옵티컬 플로우를 생성한다. 상기 프로세서는 옵티컬 플로우를 이용하여 정적 객체와, 동적 객체를 구분하고, 동적 객체 중 일정한 방향으로 미리 결정된 기준 보다 큰 공간에 걸쳐 집단적인 이동성을 보이는 제1 그룹 객체와, 그 보다 작은 크기를 갖는 제2 그룹 객체를 구별한다. 여기에서, 미리 결정된 기준이 사람의 크기에 대응되는 크기인 경우, 제2 그룹 객체로 분류된 영역은 사람이 존재하는 것으로 추정되는 영역이므로, 프로세서는 제2 그룹 객체가 위치하는 공간에 대하여는 액체 공급을 일시적으로 중단하도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 또한, 해당 영상 프레임에서, 해당 영상 프레임을 대표하는 대표 옵티컬 플로우를 계산하고, 대표 옵티컬 플로우와 차이가 큰 옵티컬 플로우를 보이는 영역에 존재하는 객체는 사람 또는 동물 일 수 있으므로, 해당 영역에 대하여는 액체 공급을 일시적으로 중단시킬 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 무인 이동체의 제어 방법은 프로세서에 의해 실행 가능한 컴퓨터 프로그램 명령어들을 포함하는 비일시적(Non-Transitory) 컴퓨터 판독 가능한 저장매체에 기록되어 무인 이동체 경로 제어 방법을 컴퓨터에서 수행하기 위한 컴퓨터에서 판독 가능한 프로그램이 기록된 저장 매체를 제공한다.

이러한 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(Floptical disk)와 같은 자기-광매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구 범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.

1: 농업용 무인 이동체
10: 경로 제어부
20: 환경 정보 획득부
30: 샤프트프레임
40: 이동체 지지부
50: 프레임 중심부
60: 액체 공급부
100: 입력부
200: 경로 산출부
300: 경로 스케줄링부

Claims (12)

1. 농업용 무인 이동체에 있어서,
   농작물 또는 농지 환경에 대한 대상 정보를 획득하는 환경 정보 획득부; 내부에 방제 약품을 저장하는 저장부를 포함하며, 하단이 개폐 가능한 액체 공급부; 상기 액체 공급부의 상단에 배치되며, 상기 액체 공급부를 중심으로 연장되는 방향으로 위치하는 다수개의 샤프트프레임; 상기 샤프트프레임의 최외각에 연결되는 로터; 상기 로터와 연결되어, 상기 로터의 회전 시 추력을 발생시키는 회전익; 및 상기 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대해 이동 경로를 산출하는 경로 제어부;를 포함하고,
   상기 경로 제어부는, 상기 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대한 목적지 정보를 입력 하는 입력부; 상기 목적지 정보에서 상기 무인 이동체가 이동할 목적지를 설정하며, 상기 무인 이동체의 이동 경로를 산출하는 경로 산출부; 및 상기 산출된 이동 경로에서, 상기 목적지 정보에 포함되는 전주의 위치 정보를 인식하여, 상기 무인 이동체가 전주를 통과하는 경로와 상기 전주와 상기 전주에 이웃하는 전주 사이에 연결되는 전선을 통과하는 경로를 제외하는 경로 스케줄링부; 를 포함하며,
   상기 목적지 정보는, 노드 및 링크로 구성된 맵; 상기 맵을 구성하는 각 링크의 이동 거리; 상기 각 링크의 이동 거리 사이에 포함되는 상기 전주의 위치 정보를 포함하는 전주 위치 노드; 및 상기 노드 중 상기 적어도 하나의 목적지에 대응하는 목적지 노드 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 전주의 위치 정보는, 상기 전주의 지적화 번호에 해당하는 위도, 경도 및 세부위치 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용 무인 이동체.
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4. 제1항에 있어서,
   상기 액체 공급부는,
   적어도 일부가 원통의 형상을 포함하는 케이스부;
   상기 케이스부 내부에 위치하며 상기 방제 약품을 저장하는 저장부; 및
   상기 케이스부와 상기 저장부를 연결하며, 상기 저장부를 회전 시키는 로터리 결합부;를 포함하며,
   상기 저장부는 방제 약품 분사 시 복수개의 분사 홀이 하단에 위치하며, 상기 방제 약품 분사 완료 시 상기 로터리 결합부가 상기 복수개의 분사 홀이 상단으로 위치하도록 상기 저장부를 회전시키는 것을 특징으로 하는 농업용 무인 이동체.
5. 제4항에 있어서,
   상기 케이스부는,
   상기 케이스부의 하단의 양측에 각각 연결되어, 미닫이식으로 개폐되는 개폐부; 및
   상기 케이스부에 고정되고, 상기 케이스부와 상기 개폐부를 연결하는 탄성체 결합부;를 포함하며,
   상기 방제 약품 분사 시 상기 저장부가 회전되어 상기 개폐부가 상기 저장부에 의해 열리고, 상기 방제 약품 분사 완료 시 상기 탄성체 결합부의 복원력에 의해 상기 개폐부가 닫히는 것을 특징으로 하는 농업용 무인 이동체.
6. 제5항에 있어서,
   상기 저장부는, 상기 케이스부의 중심에 위치하고, 상기 로터리 결합부는, 상기 케이스부 중심의 아래측에서 상기 저장부와 연결되어,
   상기 저장부가 상기 로터리 결합부를 회전축으로 하여 회전 시 상기 저장부가 상기 케이스부의 외측으로 돌출되고, 돌출되는 상기 저장부에 의해 상기 개폐부가 열리는 것을 특징으로 하는 농업용 무인 이동체.
7. 제6항에 있어서,
   상기 로터리 결합부는,
   상기 저장부 내부에 상기 방제 약품이 담긴 상태로 상기 무인 이동체가 이동할 시 상기 무인 이동체의 각도 변화에 따른 상기 방제 약품의 넘침을 방지하기 위해 상기 저장부의 각도를 변화시키는 각도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용 무인 이동체.
8. 제4항에 있어서,
   상기 입력부는,
   상기 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대한 목적지 정보를 획득하는 목적지 획득부;
   별도의 영상 촬영 장치로부터 촬영된 전주의 지적화 번호 표찰을 인식하는 전주 표찰 인식부; 및
   상기 환경 정보 획득부로부터 상기 대상 정보의 영상을 입력 받아 소정 방향의 에지(edge)를 통과시키는 복수 개의 채널(channel)에 따라 각각 생성된 필터를 이용하여 상기 전주를 인식하는 직선 에지 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용 무인 이동체.
9. 제8항에 있어서,
   상기 경로 산출부는,
   상기 목적지 획득부로부터 상기 획득한 목적지 정보를 이용하여, 상기 맵에서, 상기 무인 이동체가 이동할 목적지에 대응하는 목적지 노드를 선택하는 노드 선택부; 및
   상기 목적지 노드까지의 각 링크 간의 이동 거리에 따라 이동 경로를 지정하는 이동 경로 지정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용 무인 이동체.
10. 제9항에 있어서,
    상기 경로 스케줄링부는,
    상기 전주 표찰 인식부로부터 인식된 상기 전주의 지적화 번호 표찰을 입력 하는 전주 표찰 입력부;
    상기 입력된 전주의 지적화 번호에 대응하는 해당 특정 지역에 대한 기준점을 경유 지점으로 설정하고, 상기 경유 지점을 중심으로 위도와 경도로 구분하여 좌표 데이터로 변환하는 경유 지점 데이터 설정부;
    상기 전주의 지적화 번호에 의해 변화된 좌표 데이터를 상기 맵에 맵핑시키는 데이터 맵핑부;
    상기 데이터 맵핑부에서 상기 경유 지점에 대응하는 경유 지점 노드를 생성하는 경유 지점 노드 생성부; 및
    상기 목적지에 대응하는 상기 목적지 노드에서 상기 경유 지점 노드를 경유하는 이동 경로를 제외하는 노드 필터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용 무인 이동체.
11. 제10항에 있어서,
    상기 직선 에지 검출부는,
    상기 환경 정보 획득부로부터 상기 대상 정보의 영상을 입력 받는 영상 입력부;
    필터링 과정을 통해 상기 대상 정보의 영상으로부터 상기 대상 정보의 영상 내에 포함되는 부분 영상의 에지(edge)를 검출하는 에지 필터링부; 및
    미리 분류되어 저장된 부분 영역의 특징 이미지들과 상기 검출된 에지를 이용하여 상기 대상 정보의 영상 내에 존재하는 전주를 인식하는 전주 비교 인식부;를 포함하며,
    상기 필터링 과정은 상기 대상 정보의 영상으로부터 상기 설정된 특정 각도의 영상을 선택적으로 검출하는 것을 특징으로 하는 농업용 무인 이동체.
12. 제11항에 있어서,
    상기 경로 스케줄링부는,
    상기 대상 정보의 영상 내에 존재하는 전주에 대응하는 지점을 회피 지점으로 설정하는 회피 지점 설정부;
    상기 회피 지점에 대응하는 회피 지점 노드를 생성하는 회피 지점 노드 생성부; 및
    상기 목적지에 대응하는 상기 목적지 노드에서 상기 회피 지점 노드를 경유하는 이동 경로를 제외하는 회피 경로 생성부;를 포함하고,
    상기 전주 위치 노드는, 상기 경유 지점 노드와 상기 회피 지점 노드를 포함하며,
    상기 무인 이동체는, 상기 목적지 노드는 경유하지만, 상기 전주 위치 노드는 제외하는 경로와 제1 전주 위치 노드와 제2 전주 위치 노드 사이를 통과하는 경로를 제외하는 경로를 생성하여 이동하는 것을 특징으로 하는 농업용 무인 이동체.
    
    

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