KR102123474B1 - 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론 - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은 저장탱크 내부에 수용된 분말형 또는 정제형 농약이 회전되는 살포장치에 의해 외부로 정량 살포될 수 있어 비료 또는 농약이 일측으로 치우치지 않고 골고루 뿌려질 수 있는 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론에 관한 것이다.
개시된 내용의 일 실시 예에 따른 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론은 구동모터에 의해 회전되는 프로펠러가 구비되며 무선 조종기에 의한 조종 여부에 따라 원격 비행되는 드론 본체와, 상기 드론 본체의 일측에 구비되되 내부에 농약이 저장되는 저장공간이 형성되고 상부 일측에는 개폐 여부에 따라 상기 저장공간이 개폐되게 하는 덮개가 구비되며 하단에는 상기 저장공간과 연통되어 상기 저장공간 내의 농약이 공급되는 공급구가 형성된 저장탱크와, 상기 저장탱크의 공급구 측에 농약공급 가능하게 연결되고 내부에는 회전부재가 작동 가능하게 설치되어 회전되는 상기 회전부재에 의해 상기 공급구를 통해 공급된 농약이 외부를 향해 정량 살포되게 하는 살포장치가 포함되는 것을 특징으로 한다.

Description

회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론{AGRICULTURAL DRONE WITH ROTARY-TYPE SPRAY DEVICE}
개시된 내용은 농경지 상공에서 비행되는 드론에 의해 농약이 살포되게 하는 농업용 드론에 관련된다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래기술이라고 인정되는 것은 아니다.
드론(drone)이란, 무선 조종기를 통한 조종에 의해 비행하는 비행기, 헬리콥터 형태의 무인 비행체를 말하는 것이다. 이러한 드론은 최초에 군사용 연습사격의 표적 대용으로 사용되던 것이 무선기술이 점차적으로 정찰기 목적으로 발전되어 정찰 및 감시의 용도로 활용되었고 최근에는 공격용 미사일 등이 장착된 공격무기로도 사용되고 있다.
드론은 그 활용 목적에 따라 다양한 크기와 성능을 갖춘 다양한 비행체들이 개발되고 있는데, 군사용 대형 드론에서부터 영화나 다큐멘터리 촬영용 드론, 개인 레저용 드론 등이 그것이다. 뿐만 아니라 넓은 농경지에 농약을 살포하기 위한 농업용 드론도 널리 사용되고 있는 추세이다.
이러한 농업용 드론의 경우, 액상형, 분말형, 정제형, 고상형 등 다양한 형태의 비료 또는 농약을 최대 10kg 정도 탑재할 수 있으며 시간당 최대 약 4만 평방제곱미터 면적에 농약을 살포할 수 있다고 알려진다. 이는 수십 명의 노동력을 대체할 수 있는 것으로, 이러한 높은 효율성으로 인해서 드론을 이용한 농약살포 요구가 증가하고 있다.
이와 같은 농업용 드론 중에서 분말형이나 정제형 농약이 살포되는 경우 농약이 골고루 살포되지 못하고 특정 부분으로 몰려서 살포됨에 따라 그 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
1. 대한민국 특허등록 제10-1844414호(2018.03.27) 2. 대한민국 특허등록 제10-1662255호(2016.09.27) 3. 대한민국 특허등록 제10-1807609호(2017.12.05)
농업용 드론 일측에 구비된 저장탱크 내의 농약이 회전식 살포장치에 의해 외부로 정량 배출되게 하는 컨베이어식 배출기를 갖는 농업용 드론을 제공하고자 한다.
하나의 실시 예로서 개시된 내용은 구동모터에 의해 회전되는 프로펠러가 구비되며 무선 조종기에 의한 조종 여부에 따라 원격 비행되는 드론 본체와, 상기 드론 본체의 일측에 구비되되 내부에 비료 또는 농약이 저장되는 저장공간이 형성되고 상부 일측에는 개폐 여부에 따라 상기 저장공간이 개폐되게 하는 덮개가 구비되며 하단에는 상기 저장공간과 연통되어 상기 저장공간 내의 농약이 공급되는 공급구가 형성된 저장탱크와, 상기 저장탱크의 공급구 측에 농약공급 가능하게 연결되고 내부에는 회전부재가 작동 가능하게 설치되어 회전되는 상기 회전부재에 의해 상기 공급구를 통해 공급된 농약이 외부를 향해 정량 살포되게 하는 살포장치가 포함되는 것을 특징으로 하는 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론에 대해 기술하고 있다.
이상에서와 같은 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론에 의하면 저장탱크 내부에 수용된 분말형 또는 정제형 농약이 회전되는 살포장치에 의해 외부로 정량 살포될 수 있어 분말형 또는 정제형 농약이 일측으로 치우치지 않고 골고루 뿌려질 수 있는 탁월한 장점이 있다.
도 1은 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론의 사시도.
도 2는 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론의 분해사시도.
도 3 및 도 4는 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론의 작동도.
도 5는 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론의 사용상태도.
개시된 내용의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 개시된 내용은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 개시된 내용의 개시가 완전하도록 하고, 개시된 내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시된 내용의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 개시된 내용은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
개시된 내용의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 개시된 내용의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 개시된 내용의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 내지 도 5는 개시된 내용에 따른 하나의 실시 예를 도시하고 있다. 도 1은 사시도이고, 도 2는 분해사시도이며, 도 3 및 도 4는 작동도이고, 도 5는 사용상태도이다.
이하에는 도 1 내지 도 4를 참조하여 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론(1)의 구성부재와 그 작동관계에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 드론 본체(100)가 구비된다. 이 드론 본체(100)는 무선 비행되며 추후에 설명될 구성부재에 의해 농경지 상공에서 비행 되면서 비료 또는 농약이 농경지에 살포되게 하는 역할을 한다.
이러한 드론 본체(100)는 구동모터에 의해 회전되는 프로펠러(110)가 구비되며 무선 조종기에 의한 조종 여부에 따라 농경지 상공에서 원격 비행된다. 하측에는 이착륙을 위한 다리(120)가 구비되는데 이 다리(120)에 추후에 설명될 저장탱크(200)가 고정 설치된다.
이와 같은 드론 본체(100)는 그 크기와 형태가 다양하게 변경될 수 있는데, 종래기술에 따른 드론 중 하나인 것으로 하여 더 이상의 상세한 설명은 명세서의 간략화를 위해서 생략하기로 한다.
그리고 전술한 드론 본체(100)의 일측에는 저장탱크(200)가 구비된다. 이 저장탱크(200)는 농경지에 뿌려질 비료 또는 농약이 저장되게 하는 역할을 한다. 이때 저장되는 비료 또는 농약(이하에는 농약만 기재한다)은 분말형, 정제형, 고상형 중 하나이거나 이들 중 두 가지 이상이 혼합된 상태인 것으로 한다.
이러한 저장탱크(200)는 그 내부에 저장공간(210)이 형성되고, 상부 일측에는 개폐 여부에 따라 저장공간(210)이 개폐되게 하는 덮개(220)가 구비된다. 그리고 하단에는 저장공간(210)과 연통되어 저장공간(210) 내의 농약이 공급되는 공급구(230)가 형성되고, 측면에는 드론 본체(100) 다리(120)에 고정되기 위한 체결구(240)가 형성된다.
전술한 저장탱크(200)는 원통 형태로 형성되되 하단에 형성된 공급구(230) 측으로 내부의 농약이 순차적으로 배출될 수 있도록 형성된다. 그리고 비록 도시되지 않았지만 저장탱크(200)의 일측에는 내부에 저장된 농약의 저장량이 확인될 수 있도록 눈금이 표시된 투명창이 구비될 수 있다.
전술한 덮개(220)는 도면에 도시되는 바와 같이 나사결합 방식으로 저장탱크(200)에 체결될 수도 있으나 회동식 개폐형 또는 슬라이딩식 개폐형으로 제작될 수도 있고, 종래기술에 따른 덮개 형태 중 선택된 하나로 대체될 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하면, 전술한 저장탱크(200)에는 살포장치(300)가 농약공급 가능하게 연결된다. 이 살포장치(300)는 저장탱크(200) 내부에 저장된 농약이 공급구(230)를 통해 그 내부로 유입되고, 유입된 농약을 일정량씩 분배되게 하여 외부로 살포되게 하는 역할을 한다.
이러한 살포장치(300)는 전술한 저장탱크(200)의 공급구(230) 측에 농약공급 가능하게 연결되고 내부에는 회전부재가 작동 가능하게 설치되며, 공급구(230)를 통해 공급된 농약이 이 회전부재에 의해 외부를 향해 정량 살포된다.
이와 같은 살포장치(300)는, 저장탱크(200)의 공급구(230)와 연결되기 위한 유입구(311)가 관통 형성된 상부 플레이트(310)와, 상부 플레이트(310) 상에 구동 가능하게 설치되는 제 1 구동모터(320)와, 상부 플레이트(310)의 하측에 이격 위치되되 그 중앙이 상기 제 1 구동모터(320)의 구동축(361)과 연결되어 제 1 구동모터(320)의 구동 여부에 따라 회전되고 상부면에는 구획돌기(331)가 정사방 위치에 돌출 형성되어 회전시 유입구(311)로부터 유입되는 농약이 구획돌기(331)에 의해 구획된 위치마다 정량 분배되게 하는 회전판(330)과, 플레이트와 회전판(330) 사이에 회동 가능하게 위치되고 그 일측에는 유입구(311)와 연통되는 조절구(342)가 관통 형성되어 조절구(342)를 통해서 농약이 유입되되 회동 정도에 따라 조절구(342)가 유입구(311)와 연통되는 정도가 조절되어 회전판(330) 상으로 유입되는 농약의 양과 속도가 제어되게 하는 제어플레이트(340)와, 회전판(330)의 측면 일부가 보호될 수 있도록 상부 플레이트(310)의 하단 가장자리 일부에 그 상단이 고정 설치된 상태로 회전판(330) 하측까지 연장되되, 유입구(311)가 포함되는 범위에 위치되어 농약이 조절구(342)를 통과해 회전판(330) 상으로 유입될 때 회전되는 회전판(330)의 회전력에 의해서 농약이 외부로 유출되지 않고 상기 구획돌기(331)와 구획돌기(331) 사이에 분배되게 하는 가드부재(350)가 포함된다.
그리고 전술한 제어플레이트(340)는, 그 일측에 조절구(342)가 관통 형성되고 제 1 구동모터(320)가 중앙에 관통되어 회전판(330)에 연결되게 하며 일측 가장자리를 따라 제 1 기어(343)가 형성된 회동판(341)과, 상부 플레이트(310) 상에 구동 가능하게 설치되되 선단에 제 1 기어(343)와 치합되는 제 2 기어(362)가 구비된 구동축(361)이 상기 회동판(341) 측으로 돌출되며 구동축(361)의 회전 구동시 제 1 및 제 2 기어(343, 362)의 치합에 의해 회동판(341)이 회동되게 하며, 회동판(341)의 회동 정도에 따라 유입구(311)와 연통되는 조절구(342)의 크기가 조절되면서 회전판(330) 상으로 유입되는 농약의 양과 속도가 조절되게 하는 제 2 구동모터(360)가 포함된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전술한 공급구(230)로 유입된 농약은 조절구(342)를 통해서 회전판(330) 상으로 유입된다. 농약의 유입은 회동판(341)에 의해서 그 양과 속도가 조절된다. 즉, 농약살포 전에는 회동판(341) 중에서도 조절구(342)가 형성되지 않는 부분에 의해 유입구(311)가 폐쇄되어 차단된 상태이다. 이 상태에서 회동판(341)이 제 2 구동모터(360)에 의해서 회동되면 회동판(341)의 조절구(342)가 유입구(311)와 연통되는 정도에 따라 농약의 유입양과 유입속도가 제어된다.
즉, 조절구(342)가 유입구(311)와 완전히 연통되면 유입량은 많아지고 유입속도는 빨라진다. 회동판(341)이 회동되면서 조절구(342)가 유입구(311)와 연통되는 정도가 조절되어 조절구(342)가 유입구(311)와 연통되는 면적이 줄어들게 되면 상대적으로 유입량은 적어지고 유입속도는 늦어진다.
회전판(330) 상으로 유입된 농약은 회전판(330) 상에 돌출된 구획돌기(331)와 그 측면에 위치된 가드부재(350)에 의해서 회전판(330) 회전중에도 흐트러지지 않고 회전판(330) 상에 안전하게 위치될 수 있다. 즉, 회전되는 회전판(330)에는 원심력이 작용되고 원심력이 작용되는 회전판(330)에 분말형 또는 정제형 농약이 유입되면 회전판(330) 상에 온전히 위치되지 않고 원심력이 작용되는 방향으로 이동하게 되는데, 이때 구획돌기(331)와 가드부재(350)가 농약이 흐트러지지 않도록 방지할 수 있게 된다.
회전되는 회전판(330) 상에 위치된 농약은 가드부재(350)가 구비되지 않는 지점에서 농지를 향해 살포되고, 농약이 살포된 회전판(330)은 연속 회전되면서 조절구(342) 상에 다시 위치되고 해당 위치에서 반복적으로 농약을 공급받게 된다.
이러한 제 1 구동모터(320)와 제 2 구동모터(360)의 작동은 무선 조종기에 의해 제어되며, 무선 조종기 상에는 농약의 살포량이 숫자로 표시되는 것이 바람직하다.
한편, 내용에 따른 일 실시 예에서는 상부 플레이트(310)의 하단 가장자리 일부에 가드부재(350)의 상단이 고정 설치되는 것으로 하였지만, 가드부재(350)가 상부 플레이트(310) 하단에 회동 가능하게 설치될 수도 있고, 가드부재(350)의 일측이 타측으로부터 슬라이딩 이동 가능하게 구비될 수도 있다. 가드부재(350)가 상부 플레이트(310) 하단에 회동될 경우 농약이 살포되는 방향이 조절될 수 있고, 가드부재(350)의 일측이 타측으로부터 슬라이딩 이동될 경우 가드부재(350)에 의해 보호되는 회전판(330)의 측면 범위가 조절될 수 있다.
한편, 전술한 상부 플레이트(310) 상에는 바이브레이터(370)가 진동 가능하게 설치되는데, 이 바이브레이터(370)는 작동 여부에 따라 살포장치(300) 전체에 진동이 전달되게 함으로써 회전판(330) 상에 유입되는 농약이 회전판(330) 상에서 일측으로 치우치지 않고 골고루 분배되게 하는 역할을 한다. 이와 같은 바이브레이터(370)의 작동은 전술한 제 1 구동모터(320) 및 제 2 구동모터(360)와 마찬가지로 무선 조종기에 의해 제어되는 것으로 한다.
이하에는 도 5를 참조하여 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론(1)의 전체적인 작동방법에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 드론 본체(100) 다리(120)에 설치된 저장탱크(200)의 덮개(220)를 열고 저장공간(210) 내에 분말형 또는 정제형의 농약을 저장한다. 그런 다음, 무선 조종기를 이용해서 농약이 살포될 농경지 상에 드론 본체(100)가 비행 되도록 한다. 이때 저장탱크(200)의 공급구(230)와 상부 플레이트(310)의 유입구(311)는 회동판(341)에 의해 차단되어 농약공급 불가하게 폐쇄되어 있는 상태이다.
드론 본체(100)가 농약이 뿌려질 농경지 상공에 도착되면 무선 조종기를 이용해서 먼저 제 2 구동모터(360)를 작동시켜 조절구(342)가 유입구(311)와 연통되는 정도가 조절되게 한다. 조절구(342)가 유입구(311)와 연통되면 저장탱크(200) 내의 농약이 회전판(330) 상으로 유입되기 시작한다. 유입된 농약은 회전판(330) 상에 돌출된 구획돌기(331)와 그 측면에 위치된 가드부재(350)에 의해서 회전판(330) 회전중에도 흐트러지지 않고 회전판(330) 상에 안전하게 위치된다.
이때 바이브레이터(370)도 함께 작동시켜 살포장치(300) 전체에 진동이 전달되게 함으로써 회전판(330) 상에 유입되는 농약이 회전판(330) 상에서 일측으로 치우치지 않고 골고루 분배되게 한다.
회전되는 회전판(330) 상에 위치된 농약은 가드부재(350)가 구비되지 않는 지점에서 농지를 향해 살포되고, 농약이 살포된 회전판(330)은 연속 회전되면서 조절구(342) 상에 다시 위치되고 해당 위치에서 반복적으로 농약을 공급받게 된다.
농경지 전체에 농약이 뿌려질 때까지 드론 본체(100)는 농경지 상에서 반복 비행된다. 저장탱크(200) 내의 농약이 전부 뿌려지기 전에 비행이 종료되면 회동판(341)을 회동시켜 유입구(311)가 폐쇄되게 함으로써 농약의 유입을 차단 해준다.
이상에서와 같은 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론(1)에 의하면 저장탱크(200) 내부에 수용된 분말형 또는 정제형 농약이 회전되는 살포장치(300)에 의해 외부로 정량 살포될 수 있어 분말형 또는 정제형 농약이 일측으로 치우치지 않고 골고루 뿌려질 수 있다.
개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술자라면 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 않는다.
1 : 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론
100 : 드론 본체
110 : 프로펠러
120 : 다리
200 : 저장탱크
210 : 저장공간
220 : 덮개
230 : 공급구
240 : 체결구
300 : 살포장치
310 : 상부 플레이트
311 : 유입구
320 : 제 1 구동모터
330 : 회전판
331 : 구획돌기
340 : 제어플레이트
341 : 회동판
342 : 조절구
343 : 제 1 기어
350 : 가드부재
360 : 제 2 구동모터
361 : 구동축
362 : 제 2 기어
370 : 바이브레이터

Claims (5)

  1. 구동모터에 의해 회전되는 프로펠러가 구비되며 무선 조종기에 의한 조종 여부에 따라 원격 비행되는 드론 본체;
    상기 드론 본체의 일측에 구비되되 내부에 농약이 저장되는 저장공간이 형성되고 상부 일측에는 개폐 여부에 따라 상기 저장공간이 개폐되게 하는 덮개가 구비되며 하단에는 상기 저장공간과 연통되어 상기 저장공간 내의 농약이 공급되는 공급구가 형성된 저장탱크; 및
    상기 저장탱크의 공급구 측에 농약공급 가능하게 연결되고 내부에는 회전부재가 작동 가능하게 설치되어 회전되는 상기 회전부재에 의해 상기 공급구를 통해 공급된 농약이 외부를 향해 정량 살포되게 하는 살포장치;가 포함되고,
    상기 살포장치는,
    상기 저장탱크의 공급구와 연결되기 위한 유입구가 관통 형성된 상부 플레이트;
    상기 상부 플레이트 상에 구동 가능하게 설치되는 제 1 구동모터;
    상기 상부 플레이트의 하측에 이격 위치되되 그 중앙이 상기 제 1 구동모터의 구동축과 연결되어 상기 제 1 구동모터의 구동 여부에 따라 회전되고 상부면에는 구획돌기가 정사방 위치에 돌출 형성되어 회전시 상기 유입구로부터 유입되는 농약이 상기 구획돌기에 의해 구획된 위치마다 정량 분배되게 하는 회전판;
    상기 플레이트와 상기 회전판 사이에 회동 가능하게 위치되고 그 일측에는 상기 유입구와 연통되는 조절구가 관통 형성되어 상기 조절구를 통해서 농약이 유입되되 회동 정도에 따라 상기 조절구가 상기 유입구와 연통되는 정도가 조절되어 상기 회전판 상으로 유입되는 농약의 양과 속도가 제어되게 하는 제어플레이트; 및
    상기 회전판의 측면 일부가 보호될 수 있도록 상기 상부 플레이트의 하단 가장자리 일부에 그 상단이 고정 설치된 상태로 상기 회전판의 하측까지 연장되되, 상기 유입구가 포함되는 범위에 위치되어 농약이 상기 조절구를 통과해 상기 회전판 상으로 유입될 때 회전되는 상기 회전판의 회전력에 의해서 농약이 외부로 유출되지 않고 상기 구획돌기와 구획돌기 사이에 분배되게 하는 가드부재;가 포함되는 것을 특징으로 하는 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 저장탱크의 측면에는 상기 드론 본체 측에 고정되기 위한 체결구가 형성되는 것을 특징으로 하는 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제어플레이트는,
    그 일측에 조절구가 관통 형성되고 상기 제 1 구동모터가 중앙에 관통되어 상기 회전판에 연결되게 하며 일측 가장자리를 따라 제 1 기어가 형성된 회동판; 및
    상기 상부 플레이트 상에 구동 가능하게 설치되되 선단에 상기 제 1 기어와 치합된 제 2 기어가 구비되는 구동축이 상기 회동판 측으로 돌출되고 상기 구동축의 회전 구동시에 상기 제 2 기어와 치합된 상기 제 1 기어를 갖는 상기 회동판이 회동되게 하며, 상기 회동판의 회동 정도에 따라 상기 유입구와 연통되는 상기 조절구의 크기가 조절되면서 상기 회전판 상으로 유입되는 농약의 양과 속도가 조절되게 하는 제 2 구동모터;가 포함되는 것을 특징으로 하는 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 플레이트 상에는 바이브레이터가 진동 가능하게 설치되어 작동 여부에 따라 상기 회전판 상에 유입되는 농약이 상기 회전판 상에서 일측으로 치우치지 않고 골고루 분배되게 하는 것을 특징으로 하는 회전식 살포장치를 갖는 농업용 드론.
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