KR102009453B1 - 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템은 농작물을 재배할 수 있도록 마련된 재배공간에 복수의 랙이 구성되고, 농작물을 재배할 수 있도록 구성된 베드가 상기 랙에 층별로 구성되어 무인운반차를 통해 이동하면서 급수와 배수가 이루어질 뿐만 아니라 로봇을 활용하여 모종의 입고와 수확을 위한 농작물의 출고가 이루어지도록 함으로써, 랙 단위로 농작물의 재배에 필요한 생육환경을 효과적으로 제어하고 자동화할 수 있어 장소에 상관없이 각종 농작물을 용이하게 재배할 수 있게 된다.

Description

로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템{SMART FARM AUTOMATION SYSTEM USING ROBOT}

본 발명은 스마트 팜 자동화 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 농사기술에 정보통신기술을 접목하여 자동화함으로써 농작물을 쉽게 재배토록 하기 위한 스마트 팜 자동화 시스템에 관한 것이다.

예컨대, 스마트 팜(Smart Farm)은 농사기술에 정보통신기술(ICT)을 접목하여 자동화한 일종의 지능화된 농장으로서, 사물인터넷(Internet of Things: IoT) 기술을 이용하여 농작물 재배시설의 온도, 습도, 햇볕 량, 이산화탄소, 토양 등을 측정하여 분석하고, 분석 결과에 따라서 자동화 시스템을 구동하여 적절한 상태로 변화시킬 수 있으며, 스마트폰과 같은 모바일기기를 통한 원격관리도 가능하다.

따라서 자동화 시스템이 적용된 스마트 팜은 농업의 생산, 유통, 소비과정에 걸쳐 생산성과 효율성 및 품질 향상 등과 같은 고부가가치를 창출시킬 수 있다.

그러나 종래기술에 따른 스마트 팜 자동화 시스템은 전통적인 농장, 즉 토양에 씨를 심고 양분을 공급하여 농작물을 재배하는 전통적인 농장의 재배환경을 자동화하기 위한 시스템에 불과하다.

즉 종래기술에 따른 스마트 팜 자동화 시스템은 예컨대, GPS를 이용하여 로봇이 농작물 재배단지를 주행하면서 농작물의 재배를 위한 각종 환경정보를 수신하여 서버로 전송하고, 생육환경에 따라 재배단지 내의 각종 액추에이터를 가동하여 농작물의 재배환경을 관리 및 제어하고 있다.

따라서 농작물을 심고 재배하기 위한 토양을 갖출 수 없는 예컨대, 도심지 등에서는 스마트 팜 자체를 구성하기에 어려움이 있어 산지에서 농작물을 공수해야 하는 불편함이 여전히 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2009-0011703호

본 발명의 목적은 노동력을 최소화할 수 있고, 장소에 상관없이 각종 농작물을 용이하게 재배할 수 있으며, 농작물의 재배에 필요한 생육환경을 제어하고 자동화하여 농작물의 재배가 용이하게 이루어질 수 있도록 한 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여,

본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템은 농작물의 재배가 가능하도록 마련된 재배공간(Storage)의 바닥면에 기립 설치되고 배열 설치되어 구성되며, 농작물을 재배할 수 있도록 구성된 베드(Farming Bed)가 선반을 통해 층별로 적재되는 랙(Rack);
상기 랙이 양측에 배치되며, 베드에 빛을 공급할 수 있도록 각각의 베드의 상부에 배치된 LED 조명장치 및 상기 재배공간의 바닥면에 기립 설치되어 각각의 상기 LED 조명장치를 고정하는 고정프레임을 포함하는 조명시스템(Lighting System);

상기 재배공간에 주행 가능하게 설치되며, 각각의 랙의 하부에 진입시 상부중심부에 승강 가능하게 구성된 리프트모듈을 통해 상기 랙을 들어올려 이동시킴으로써 랙 단위로 농작물의 생육환경을 조성하는 무인운반차;

상기 재배공간에 배치되어 모종이 심어져 있는 베드가 입고되는 모종입고라인(In Feed Line)을 구성하게 되는 입고유닛(Receiving Unit);

상기 재배공간에 배치되어 구성되며, 무인운반차를 통해 운반된 농작물에 물과 양액을 공급할 수 있도록 내부에 마련된 급수공간과 연결된 급수노즐을 포함하는 급수스테이션(Water Station);

상기 재배공간에 급수스테이션과 간격을 두고 배치되어 구성되며, 내부에 마련된 배수공간과 연결된 배수노즐을 포함하는 배수스테이션(Drain Station);

상기 재배공간에 배치되어 재배가 완료된 농작물이 출고되는 농작물출고라인(Out Feed Line)을 구성하게 되는 출고유닛(Outgoing Unit); 및

상기 재배공간에 구성되어 출고유닛에 베드를 내려놓거나 입고유닛에서 베드를 들어올려 랙의 선반에 층별로 얹혀놓는 리프트패널이 암(Arm)에 설치된 로봇(Robot)을 포함하는 입출고스테이션(Receiving and Outgoing Station);

을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템에 있어서, 상기 상기 무인운반차의 위치를 파악할 수 있도록 재배공간의 바닥면에 등 간격으로 부착되며, 표면에 QR코드(QR-Code)가 인쇄된 표시부를 포함하는 가이던스모듈(Guidance Module); 및

상기 가이던스모듈을 통해 전송되는 무인운반차의 좌표를 전송받아 상기 무인운반차를 위치 제어하는 제어부(Controller);

를 더 포함할 수 있다.

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또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템에 있어서, 상기 LED 조명장치는 제어부를 통해 전원 및 조도가 제어될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템에 있어서, 상기 재배공간의 바닥면에 수평방향으로 설치되며, 급수스테이션과 배수스테이션 및 입출고스테이션의 일측에 구성되어 무인운반차를 통해 운반된 랙을 이송하는 컨베이어모듈(Conveyor Module);

을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템에 있어서, 상기 베드는 모종이 심어지는 포트(Port)가 마련된 스펀지재질의 모종판, 상기 모종판이 상부에 구성되는 몸체 및 상기 몸체와 모종판 사이에 구성되는 공간부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템에 있어서, 상기 무인운반차는 AGV(Automatic Guided Vehicle)일 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템에 있어서, 상기 무인운반차를 충전시킬 수 있도록 재배공간의 외곽에 분산 배치된 충전기(Charger);

를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템에 있어서, 상기 배수스테이션을 통해 배수된 물은 수처리를 통해 정화된 후 급수스테이션으로 공급될 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템은 상기 급수스테이션을 통해 베드에 물과 양액을 공급한 후 배수스테이션을 통해 농작물의 뿌리가 마르지 않을 정도로 배수하고, 이를 농작물의 특성에 따라 일정한 시간마다 반복하면서 농작물을 재배할 수 있다.

이러한 해결 수단은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 일실시 예에 따르면, 재배공간만 확보되면 쉽고 간편하게 설치하여 농작물의 재배를 위한 운영이 가능함으로써, 장소에 상관없이 농작물의 재배가 가능하여 생산자와 소비자를 곧바로 연결하는 영업전략의 구축이 가능하다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 랙 단위로 농작물의 생육환경을 제어하여 다품종 농작물의 재배가 용이하게 이루어질 수 있으며, 로봇을 통해 농작물의 입출고가 이루어지고 무인운반차를 통해 랙의 이동이 이루어짐으로써, 농작물의 재배를 용이하게 자동화할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 재배공간에 따라 다양한 방식으로 확장 가능한 확장성을 제공함으로써, 공간활용성 측면에서 효과적이다.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 각종기기 예컨대, 스마트기기를 통해 시스템의 실시간 모니터링과 원격제어가 가능함으로써, 최소한의 노동력으로 농작물을 쉽고 편리하게 재배할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템을 전체적으로 나타내 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템을 위에서 바라봤을 때를 나타내 보인 평면도.
도 4 내지 11은 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템의 요부를 확대하여 나타내 보인 사시도.

본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 구체적인 내용과 일실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 일실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 본 발명의 일실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템을 전체적으로 나타내 보인 사시도로서, 바닥면에 표시부(2a)가 등 간격으로 부착되어 있는 재배공간(1)에 랙(20)이 배열 설치되어 구성되고, 상기 랙(20)을 이동시키기 위한 무인운반차(40)가 상기 재배공간(1)의 외곽에 분산 배치되며, 랙(20) 단위의 생육환경을 조성하기 위한 급수스테이션(60) 및 배수스테이션(70)이 재배공간(1)에 배치되어 구성되고, 로봇(91)을 활용하여 상기 랙(20)에 농작물을 공급하거나 출고시키기 위한 입출고스테이션(90)이 재배공간(1)에 배치되어 스마트 팜 자동화 시스템을 구성하는 것을 나타내 보이고 있다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템의 구성도로서, 스마트 팜 자동화 시스템을 구성하는 가이던스모듈(2) 및 제어부(3)를 블록도로 나타내 보이고 있다.

도 1 내지 2에서 보듯이, 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템은 농작물의 재배가 가능하도록 마련된 재배공간(1)에 구성되어 운용된다. 여기서 상기 재배공간(1)은 넓게 보면 평편한 바닥면을 지칭하는 의미로 해석될 수 있다.

예컨대, 시멘트나 타일 또는 이와 균등한 소재를 통해 평편하게 포장된 바닥면 자체를 재배공간(1)으로 해석할 수 있으며, 좁게 보면 농작물의 재배가 가능하도록 구성된 시설의 내부에 마련된 공간으로 해석할 수 있다.

또한, 상기 재배공간(1)은 바닥면이 사각모양이거나 원형일 수 있으며, 이외에도 다양한 형태로 구성될 수 있다. 다만, 이하의 구체적인 내용에서는 바닥면이 사각모양인 재배공간(1)을 기준으로 설명함을 사전에 밝혀둔다.

즉 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템은 농작물의 재배가 가능하도록 마련된 재배공간(1)이라면 장소는 물론이고, 크기나 형태에 상관없이 상기 재배공간(1)에 구성되어 농작물을 재배할 수 있으며, 이에 따라 생산자와 소비자를 곧바로 연결하는 영업전략의 구축이 가능하여 예컨대, 산지에서 농작물을 공수해야 하는 불편함을 해결하고, 저렴한 가격에 농산물을 공급할 수 있게 된다.

또한, 각종 기후변화의 영향에서 벗어나 생산성을 높이고 고부가가치 농작물을 재배하여 공급할 수 있다.

이를 위하여 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템은 재배공간(1)의 일정 간격, 예컨대 등 간격으로 배열 설치되어 구성되는 랙(20) 및 상기 랙(20)의 선반(21)을 통해 층별로 적재되며, 농작물을 재배할 수 있도록 구성된 베드(30)를 포함한다.

또한, 상기 재배공간(1)에 주행 가능하게 설치되며, 각각의 랙(20)을 들어올려 이동시킴으로써, 랙(20) 단위로 농작물의 생육환경을 조성할 수 있는 무인운반차(40) 및 상기 무인운반차(40)를 통해 운반된 농작물에 예컨대, 물과 양액을 공급하거나 배수하는 급수스테이션(60)과 배수스테이션(70)을 포함한다. 상기 무인운반차(40)는 충전기(42)를 통한 충전방식 또는 교환방식으로 배터리시스템이 구성될 수 있다.

나아가 상기 재배공간(1)에 배치되어 모종이 심어져 있는 베드가 입고되는 모종입고라인(4)을 구성하게 되는 입고유닛(50), 상기 입고유닛(50)의 일 측면에 배치되어 재배공간(1)에 구성되며, 재배가 완료된 농작물이 출고되는 농작물출고라인(5)을 구성하게 되는 출고유닛(80) 및 상기 출고유닛(80)에 베드(30)를 내려놓거나 입고유닛(50)에서 베드(30)를 들어올려 랙(20)에 층별로 적재하는 리프트패널(93)이 암(92)에 설치된 로봇(91)으로 구성되는 입출고스테이션(90)을 포함한다.

따라서 본 발명의 일실시 예에 따르면, 랙(20) 단위로 농작물의 생육환경을 조성할 수 있고, 무인운반차(40)를 통한 랙(20)의 이동과정에서 농작물에 이산화탄소가 공급 가능함으로써, 농작물의 재배가 용이할 수 있음은 물론이고, 다품종 농작물의 재배가 가능하다.

여기서 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템은 무인운반차(40)의 위치를 파악할 수 있도록 재배공간(1)의 바닥면에 등 간격으로 부착되며, 표면에 QR코드가 인쇄된 표시부(2a)를 포함하는 가이던스모듈(2) 및 상기 가이던스모듈(2)을 통해 전송되는 무인운반차(40)의 좌표를 전송받아 상기 무인운반차(40)를 위치 제어하는 제어부(3)를 더 포함할 수 있다.

이에 부가하여 재배공간(1)에 설치되어 베드(30)에 식재되어 있는 농작물에 빛을 조사하여 생육환경을 조성하는 조명시스템(10)을 더 포함할 수 있고, 예컨대 상기 조명시스템(10)을 기준으로 양측에 랙(20)이 배치될 수 있으나 이는 하나의 예에 불과하다.

또한, 상기 재배공간(1)의 바닥면에 수평방향으로 설치되며, 급수스테이션(60)과 배수스테이션(70) 및 입출고스테이션(90)의 일측에 구성되는 컨베이어모듈(100)을 더 포함할 수 있다.

상기 가이던스모듈(2)은 서로 다른 QR코드가 상면에 인쇄되어 재배공간(1)의 바닥면에 등 간격으로 부착됨으로써 무인운반차(40)의 위치를 파악할 수 있는 복수의 표시부(2a)를 포함하고, 상기 표시부(2a)를 통해 무인운반차(40)의 좌표를 수신하는 수신용 칩과 이를 전송하는 전송용 칩 등으로 구성되어 상기 무인운반차(40)의 좌표를 제어부(3)에 전송하게 된다. 따라서 상기 제어부(3)가 무인운반차(40)를 용이하게 위치 제어하여 랙(20)이 배치 가능한 재배공간(1)으로 유도할 수 있게 된다.

상기 제어부(3)는 각종기기, 예컨대 스마트기기를 통해 각각의 무인운반차(40)를 실시간 모니터링하고, 위치 제어하여 랙(20)의 용이한 이동이 이루어지도록 하게 된다. 그리고 제어부(3)는 무인운반차(40)뿐만 아니라 조명시스템(10)을 제어하여 전원 및 조도와 조명색깔 등을 조절토록 하게 된다.

나아가 상기 제어부(3)는 농작물의 재배를 위한 자동화를 용이하게 구성할 수 있도록 급수스테이션(60), 배수스테이션(70) 및 입출고스테이션(90) 등을 통합적으로 제어할 수 있다.

상기 컨베이어모듈(100)은 예컨대, 벨트 컨베이어타입(Belt conveyor Type)으로서, 서로 이격 배치된 한 쌍의 제1 컨베이어(101)를 통해 구성되어 급수스테이션(60)과 배수스테이션(70)의 양측에 배치되고, 입출고스테이션(90)을 사이에 두고 입고유닛(50) 및 출고유닛(80)의 반대편에 배치되어 무인운반차(40)를 통해 운반된 랙(20)을 일 방향으로 이송토록 함으로써, 급수와 배수를 위한 작업이 연계시키거나 농작물의 출고와 입고를 위한 작업을 연계시킬 수 있다.

따라서 본 발명의 일실시 예에 따르면, 랙(20) 단위의 생육환경을 제어하기 위한 시스템을 용이하게 자동화하여 구성함으로써, 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템을 통한 농작물의 재배, 특히 다품종 농작물을 재배하는데 따른 신뢰성향상 측면에서 효과적이다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템을 위에서 바라봤을 때를 나타내 보인 평면도로서, 바닥면이 사각모양으로 이루어진 재배공간(1)에 구성된 스마트 팜 자동화 시스템을 전체적으로 나타내 보이고 있다.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템의 요부를 확대하여 사시도로 나타내 보인 것으로서, 베드(30)가 층별로 적재되어 있는 랙(20)과 조명시스템(10)을 결합하여 나타내 보이고 있다.

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템의 요부를 확대하여 사시도로 나타내 보인 것으로서, 수직방향으로 다단 배치된 LED 조명장치(11)와 이를 고정하는 고정프레임(12)으로 구성된 조명시스템(10)을 나타내 보이고 있다.

도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템의 요부를 확대하여 사시도로 나타내 보인 것으로서, 수직프레임(22)과 선반(21)으로 구성된 랙(20) 및 상기 선반(21)을 통해 랙(20)에 층별로 적재된 베드(30)의 구성을 나타내 보이고 있다.

도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템의 요부를 확대하여 사시도로 나타내 보인 것으로서, 포트(32a)가 마련된 모종판(32)이 몸체(31)의 상부에 배치되고, 상기 몸체(31)의 내부에 공간부(33)가 마련된 베드(30)의 구성을 나타내 보이고 있다.

도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템의 요부를 확대하여 사시도로 나타내 보인 것으로서, 중심부에 리프트모듈(41)이 승강 가능하게 구성된 무인운반차(40) 및 이를 충전시키기 위한 충전기(42)의 구성을 나타내 보이고 있다.

도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템의 요부를 확대하여 사시도로 나타내 보인 것으로서, 서로 이격 배치된 급수스테이션(60)과 배수스테이션(70) 및 이들의 양측에 배치된 컨베이어모듈(100)을 나타내 보이고 있다.

도 10은 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템의 요부를 확대하여 사시도로 나타내 보인 것으로서, 입고유닛(50)을 통해 구성되는 모종입고라인(4)을 나타내 보이고 있다.

도 11은 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템의 요부를 확대하여 사시도로 나타내 보인 것으로서, 입출고스테이션(90)을 구성하는 로봇(91)과 암(92) 및 리프트패널(93)의 결합관계를 나타내 보이고 있다.

도 3 내지 6에서 보듯이, 본 발명의 일실시 예에 따른 랙(20)은 4개의 수직프레임(22)에 선반(21)을 다단 설치하여 구성된 것으로서, 농작물을 재배할 수 있도록 구성된 베드(30)가 상기 선반(21)을 통해 랙(20)에 층별로 적재된다.

이러한 랙(20)은 재배공간(1)의 바닥면에 기립 설치되고 배열 설치되어 구성됨으로써, 농작물을 대규모로 재배할 수 있을 뿐만 아니라 다품종 농작물의 재배가 가능하다.

여기서 상기 랙(20)은 각각의 베드(30)에 빛을 조사하기 위한 조명시스템(10)을 기준으로 양측에 배열될 수 있으나 이는 하나의 예에 불과하다.

상기 조명시스템(10)은 각각의 베드(30)의 상부에 배치되어 농작물에 빛을 조사할 수 있도록 구성된 통상의 LED 조명패널로 실시되는 LED 조명장치(11) 및 상기 LED 조명장치(11)를 수평방향으로 고정할 수 있도록 예컨대, 파이프를 절곡하여 구성되는 고정프레임(12)을 포함한다.

상기 고정프레임(12)은 도면상 2개를 한 조로 하여 재배공간(1)의 바닥면에 기립 설치될 수 있다. 그리고 5개의 조를 하나의 세트로 구성하여 재배공간(1)에 배치될 수 있으며, 도면상 8개의 세트가 상기 재배공간(1)에 배치된 것을 도시하여 나타내 보이고 있다.

상기 LED 조명장치(11)는 2개의 고정프레임(12)을 이용하여 수평방향으로 다단 설치될 수 있으며, 상기 고정프레임(12)을 기준으로 양측에 대칭 배치될 수 있다. 여기서 상기 LED 조명장치(11)는 제어부(도 2의 3 참조)를 통해 전원, 조도 및 조명색깔 등이 조절될 수 있다.

따라서 본 발명의 일실시 예에 따르면, 랙(20), 베드(30) 및 조명시스템(10)을 통해 다품종 농작물의 재배에 필요한 생육환경을 용이하게 조성할 수 있게 된다.

도 6 내지 7에서 보듯이, 본 발명의 일실시 예에 따른 베드(30)는 예컨대, 사각모양으로 구성되는 몸체(31)를 포함한다. 그리고 상기 몸체(31)의 상부에 구성되며, 모종이 심어지는 포트(32a)가 마련된 스펀지재질의 모종판(32), 상기 모종판(32)과 몸체(31) 사이에 구성되는 공간부(33)를 포함한다.

상기 몸체(31)는 베드(30)의 외곽 틀로서, 상부에 설치되는 모종판(32)을 지지하고, 상기 모종판(32) 사이에 공간부(33)가 형성되도록 구성된다. 상기 모종판(32)은 물과 양액의 급수시 이를 머금을 수 있는 스펀지재질로 구성되며, 복수의 포트(32a)가 마련되어 구성된다.

여기서 상기 베드(30)에 공급된 물과 양액은 농작물의 뿌리에 충분히 양액이 공급되었다고 판단되면, 최초 물 공급높이에서 배수과정을 통해 농작물의 뿌리가 마르지 않을 정도의 최소 물 공급높이로 배수하게 되는데, 이는 예컨대 랙(20)의 무게를 줄이고, 전기 쇼트 등을 방지하기 위한 것이다.

또한, 농작물에 대한 급수는 농작물의 특성에 따른 일정한 시간마다, 예컨대, 3시간마다 이루어질 수 있으며, 각각의 급수마다 앞선 배수과정을 반복하면서 농작물을 재배할 수 있다.

상기 공간부(33)는 각각의 포트(32a)에 식재되어 있는 모종이 성장하여 뿌리가 상기 포트(32a)를 뚫고 나올 경우 이를 수용할 수 있는 일종의 수용공간으로 활용하게 되며, 모종판(32)에 급수되는 물이 배수되는 일종의 배수공간으로 활용하게 된다.

따라서 본 발명의 일실시 예에 따르면, 베드(30)를 통해 모종을 농작물로 용이하게 재배할 수 있는 생육환경을 조성할 수 있게 됨으로써, 모종의 생육과 관련된 신뢰성을 효과적으로 향상시킬 수 있게 된다.

도 8에서 보듯이, 본 발명의 일실시 예에 따른 무인운반차(50)는 통상적으로 AGV(Automated Guided Vehicle)로 지칭하는 사람이 직접 조작하지 않고 자동으로 자율 주행하는 차로서, 공지의 무인운반차(50) 중에서 적합한 사양을 채택하여 운용하게 된다.

여기서 무인운반차(50)는 랙(도 6의 20 참조)의 하부에 진입시 상기 랙(20)을 들어올리거나 내려놓는 리프트모듈(41)이 상부중심부에 승강 가능하게 구성된 AGV를 채택하고, 이를 도시하여 나타내 보이고 있으나, 반드시 이로 한정하는 것은 아님을 사전에 밝혀둔다.

이러한 무인운반차(50)는 충전방식 또는 교체방식으로 구성되는 배터리시스템이 내장되어 구성될 수 있으며, 충전방식의 배터리시스템이 구성될 경우 충전기(42)를 통해 충전하면서 운용토록 하게 된다.

예컨대, 상기 충전기(42)는 재배공간(도 3의 1 참조)의 외곽에 분산 배치되어 접속된 무인운반차(40)를 충전하게 되며, 예컨대 상시 교대충전으로 지속적인 운용이 가능할 수 있도록 상기 무인운반차(40)에 배터리시스템이 구성될 수 있다.

따라서 본 발명의 일실시 예에 따르면, 무인운반차(40)를 통해 재배공간(1)의 크기나 형태에 따라 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템을 다양한 방식으로 확장 가능한 확장성을 제공함으로써, 공간활용성 측면에서 효과적이다.

도 9에서 보듯이, 본 발명의 일실시 예에 따른 급수스테이션(60)과 배수스테이션(70)은 재배공간(1)에 서로 간격을 두고 배치되어 구성되며, 도면상 양측에 컨베이어모듈(100)이 배치되어 상기 컨베이어모듈(100)의 제1 컨베이어(101)를 통해 이송된 농작물에 물과 양액을 공급하거나 이를 배수하는 작업을 연계시킬 수 있다.

상기 급수스테이션(60)은 예컨대, 도면상 육면체로 구성되어 상부커버를 분리함으로써 내부에 마련된 급수공간에 공급되는 물과 양액을 상기 급수공간과 연결되어 급수스테이션(60)의 측면에 다단 구성된 급수노즐(61)을 통해 농작물에 급수하게 된다.

상기 배수스테이션(70) 역시 도면상 육면체로 구성되며, 내부에 마련된 배수공간과 연결되어 배수스테이션(70)의 측면에 다단 구성된 배수노즐(71)을 통해 농작물에 급수된 물을 배수하게 된다.

즉 컨베이어모듈(100)의 제1 컨베이어(101)를 따라 이송된 농작물이 급수스테이션(60) 앞에 배치되면, 예컨대 센서를 통해 이를 감지하여 급수노즐(61)을 통해 물과 양액이 급수된다. 그리고 상기 제1 컨베이어(101)를 따라 농작물이 배수스테이션(70) 앞에 배치되면, 이를 감지하여 배수노즐(71)을 통해 농작물의 뿌리가 마르지 않을 정도로 물을 배수하여 최소 물 공급이 이루어지도록 하게 되는데, 그 이유는 앞서 설명한 바 있다.

여기서 상기 급수스테이션(60)과 배수스테이션(70)은 상기 배수스테이션(70)을 통해 배수된 물이 수처리를 통해 정화된 후 급수스테이션(60)으로 공급되도록 예컨대, 서로 배관 연결될 수 있으며, 이를 통해 물의 재이용이 가능하다.

따라서 본 발명의 일실시 예에 따르면, 급수스테이션(60)을 통해 농작물에 물과 양액을 용이하게 급수할 수 있고, 배수스테이션(70)을 통해 농작물의 생육에 필요한 물량을 최소화해서 재배할 수 있으며, 물의 재이용도 가능함으로써, 자원의 낭비를 방지할 수 있다.

도 1, 10 내지 11에서 보듯이, 본 발명의 일실시 예에 따른 입고유닛(50)은 재배공간(1)에 배치되어 모종이 심어져 있는 베드(30)가 입고되는 모종입고라인(4)을 구성하게 된다. 그리고 상기 입고유닛(50)의 일 측면에 출고유닛(80)이 배치되어 재배가 완료된 농작물이 출고되는 농작물출고라인(5)을 구성하게 된다.

상기 입고유닛(50)과 출고유닛(80)은 예컨대, 벨트 컨베이어타입(Belt conveyor Type)으로 구성되어 재배공간(1)에 배치됨으로써, 모종입고라인(4)과 농작물출고라인(5)을 각각 구성하게 된다.

즉 입고유닛(50)과 출고유닛(80)은 실질적으로 동일한 구성으로서, 이하 상기 입고유닛(50)을 기준으로 출고유닛(80)의 구성을 함께 설명하면 다음과 같다.

상기 입고유닛(50)은 육면체로 구성되며, 베드(30)를 일 방향으로 이송하기 위한 한 쌍의 제2 컨베이어(51)가 상부에 이격 배치되어 제공된다. 이러한 입고유닛(50)은 도면상 2개를 한 조로 하여 모종입고라인(4)을 구성하게 되며, 농작물출고라인(5)을 구성하는 출고유닛(80) 역시 실질적으로 동일하게 구성된다.

여기서 상기 입고유닛(50)과 출고유닛(80) 사이의 재배공간(1)에 배치되어 구성되는 입출고스테이션(90)은 상기 출고유닛(80)에 베드(30)를 내려놓거나 입고유닛(50)에서 베드(30)를 들어올려 랙(20)에 층별로 얹혀놓는 리프트패널(93)이 암에 설치된 로봇(91)을 포함한다.

즉 상기 입출고스테이션(90)은 로봇(91)에 회동 가능함과 동시에 승강 가능하게 구성된 암(92)의 도면상 하부에 설치된 리프트패널(93)을 통해 베드(30)를 들어올리거나 내려놓도록 구성됨으로써, 모종을 농작물로 재배하거나 재배가 완료된 농작물의 수확이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

상기 로봇(91)과 암(92)은 통상적으로 로봇 암(Robot arm)으로 지칭하는 통상의 구성을 채택하여 실시할 수 있으며, 제어부(도 2의 3)를 통해 그 움직임을 제어하는 방법으로 운용하게 된다.

따라서 본 발명의 일실시 예에 따르면, 로봇(91)을 활용하여 모종의 입고 및 재배가 완료된 농작물의 출고가 자동으로 이루어지도록 함으로써, 농작물의 재배를 용이하게 자동화할 수 있다.

이상 본 발명을 일실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템은 이에 한정되지 않는다. 그리고 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다", 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

또한, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능하다. 따라서, 본 발명에 개시된 일실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 일실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 재배공간 2: 가이던스모듈
2a: 표시부 3: 제어부
4: 모종입고라인 5: 농작물출고라인
10: 조명시스템 11: LED 조명장치
12: 고정프레임 20: 랙
21: 선반 22: 수직프레임
30: 베드 31: 몸체
32: 모종판 32a: 포트
33: 공간부 40: 무인운반차
41: 리프트모듈 42: 충전기
50: 입고유닛 51: 제2 컨베이어
60: 급수스테이션 61: 급수노즐
70: 배수스테이션 71: 배수노즐
80: 출고유닛 90: 입출고스테이션
91: 로봇 92: 암
93: 보조패널 100: 컨베이어모듈
101: 제1 컨베이어

Claims (8)

1. 농작물의 재배가 가능하도록 마련된 재배공간의 바닥면에 기립 설치되고 배열 설치되어 구성되며, 농작물을 재배할 수 있도록 구성된 베드가 선반을 통해 층별로 적재되는 랙;
   상기 랙이 양측에 배치되며, 베드에 빛을 공급할 수 있도록 각각의 베드의 상부에 배치된 LED 조명장치 및 상기 재배공간의 바닥면에 기립 설치되어 각각의 상기 LED 조명장치를 고정하는 고정프레임을 포함하는 조명시스템;
   상기 재배공간에 주행 가능하게 설치되며, 각각의 랙의 하부에 진입시 상부중심부에 승강 가능하게 구성된 리프트모듈을 통해 상기 랙을 들어올려 이동시킴으로써 랙 단위로 농작물의 생육환경을 조성하는 무인운반차;
   상기 재배공간에 배치되어 모종이 심어져 있는 베드가 입고되는 모종입고라인을 구성하게 되는 입고유닛;
   상기 재배공간에 배치되어 구성되며, 무인운반차를 통해 운반된 농작물에 물과 양액을 공급할 수 있도록 내부에 마련된 급수공간과 연결된 급수노즐을 포함하는 급수스테이션;
   상기 재배공간에 급수스테이션과 간격을 두고 배치되어 구성되며, 내부에 마련된 배수공간과 연결된 배수노즐을 포함하는 배수스테이션;
   상기 재배공간에 배치되어 재배가 완료된 농작물이 출고되는 농작물출고라인을 구성하게 되는 출고유닛; 및
   상기 재배공간에 구성되어 출고유닛에 베드를 내려놓거나 입고유닛에서 베드를 들어올려 랙의 선반에 층별로 얹혀놓는 리프트패널이 암에 설치된 로봇을 포함하는 입출고스테이션;
   을 포함하며,
   상기 배수스테이션과 급수스테이션이 서로 배관 연결되어 배수스테이션을 통해 배수된 물은 수처리를 통해 정화된 후 급수스테이션으로 공급되는 것을 특징으로 하는 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 무인운반차의 위치를 파악할 수 있도록 재배공간의 바닥면에 등 간격으로 부착되며, 표면에 QR코드가 인쇄된 표시부를 포함하는 가이던스모듈; 및
   상기 가이던스모듈을 통해 전송되는 무인운반차의 좌표를 전송받아 상기 무인운반차를 위치 제어하는 제어부;
   를 더 포함하는 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템.
   
3. 삭제
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 LED 조명장치는 제어부를 통해 전원 및 조도가 제어되는 것을 특징으로 하는 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 재배공간의 바닥면에 수평방향으로 설치되며, 급수스테이션과 배수스테이션 및 입출고스테이션의 일측에 구성되어 무인운반차를 통해 운반된 랙을 이송하는 컨베이어모듈;
   을 더 포함하는 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 베드는 모종이 심어지는 포트가 마련된 스펀지재질의 모종판, 상기 모종판이 상부에 구성되는 몸체 및 상기 몸체와 모종판 사이에 구성되는 공간부를 포함하는 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 무인운반차를 충전시킬 수 있도록 재배공간의 외곽에 분산 배치된 충전기;
   를 더 포함하는 로봇을 활용한 스마트 팜 자동화 시스템.
   
8. 삭제

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