KR102152011B1

KR102152011B1 - 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇

Info

Publication number: KR102152011B1
Application number: KR1020180069100A
Authority: KR
Inventors: 김창세; 박종오; 최은표; 박금룡; 김의선; 정진우
Original assignee: 전남대학교산학협력단
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2020-09-04
Also published as: KR20190142054A

Abstract

본 발명은 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 케이블 길이 조절을 통해 비닐하우스의 작물 재배공간을 수평 이동하는 이동용 엔드이펙터와, 상기 이동용 엔드이펙터를 기준으로 승강되는 작업용 엔드이펙터의 통합 구성을 통해 비닐하우스 내의 작물 재배 관리가 자동으로 이루어질 수 있도록 함으로써, 작업생산성 향상은 물론 자동화 장치 설치 공간의 효율성을 높일 수 있도록 한 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇에 관한 것이다.
이를 위해, 비닐하우스의 상측에 설치된 제1풀리를 통해 케이블을 비닐하우스의 내측 공간으로 풀어내거나 풀린 케이블을 되감는 복수의 제1윈치; 상기 제1윈치의 케이블에 고정된 이동용 엔드이펙터; 상기 이동용 엔드이펙터에 설치된 보조풀리; 비닐하우스의 상측에 설치된 제2풀리를 통해 케이블을 상기 보조풀리로 풀어내거나 풀린 케이블을 되감는 제2윈치; 상기 보조풀리를 통해 가이드된 제2윈치의 케이블에 고정되며, 제2윈치의 구동에 의해 상기 이동용 엔드이펙터를 기준으로 승강되는 작업용 엔드이펙터:를 포함하며, 상기 작업용 엔드이펙터는 상기 이동용 엔드이펙터의 내측으로 승강될 수 있도록 구성되고, 상기 이동용 엔드이펙터의 내측에는 작업용 엔드이펙터의 승강을 가이드하기 위한 가이드수단이 마련되며, 상기 작업용 엔드이펙터의 하부에는 다양한 농기구가 탈부착될 수 있도록 탈착수단이 구성되며, 상기 가이드수단은, 상기 이동용 엔드이펙터의 양 내측에 이동용 엔드이펙터의 높이 방향으로 형성된 가이드홈과, 상기 작업용 엔드이펙터로부터 양측으로 각각 돌출 형성되며, 상기 가이드홈에 대응되는 가이드돌부로 구성되되, 상기 가이드홈의 하단부는 가이드홈의 직경에 비해 큰 너비를 갖는 경사부를 형성하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇을 제공한다.

Description

비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇{A cable robot for a vinylhouse crop management}

본 발명은 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동화 공정을 통해 작업 생산성을 높이고, 자동화 장비 설치 공간에 대한 효율성을 높인 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇에 관한 것이다.

농사는 토지를 이용하여 인간에게 유용한 식물을 길러 생산물을 얻어내는 활동으로서, 많은 인력과 시간이 필요한 작업이다.

농사는 논농사 및 밭농사 외에도, 제철이 아닌 시기에 농작물을 수확하거나, 특수 작물을 농사짓거나, 파종에서 수확까지의 기간을 단축시키는 등의 목적으로하는 비닐하우스를 이용한 농사가 수행되고 있다.

비닐하우스는 농촌에서 채소류나 화훼류 등을 재배하는데 주로 사용되는 것으로서, 얇고 가벼우며 투광성이 좋은 합성수지 필름을 피복재로 사용한다.

비닐하우스는 채소 및 화훼 등의 농작물들을 재배함에 있어, 그 재배되는 농작물에 끼치는 성장 조건을 최적의 상태로 유지하고 공급하기 위해 설치하는 일종의 가건물을 말하는 것으로서, 주지된 기술임은 자명하다할 것이다.

한편, 비닐하우스를 통해 작물을 재배하거나 수확할 때는 비닐하우스의 길이가 길어 재배 및 수확물 등의 운반이 쉽지 않고, 또한 노동력과 시간이 많이 소요되기 때문에 고령화된 농촌의 현실에서 볼 때 여간 힘든 것이 아니었다.

위와 같은 문제점을 해결하기 위해 트랙터, 이양기, 농약살포장치 등의 기계장치를 이용함으로써, 작업자의 노동 강도를 줄이고 작업 생산성을 높이고 있다.

하지만, 상기한 농기계를 비닐하우스 내부에 투입하여 사용할 경우에는 오히려 토양 및 비닐하우스 시설을 손상시킬 수 있는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여, 최근에는 도 1에 도시된 바와 같이 비닐하우스 내에 레일을 설치하여 레일을 따라 작업이 자동으로 수행될 수 있도록 한 자동화 시스템이 특허문헌을 통해 공지된 바 있다.

도 1에 도시된 농기계 자동화 운영 시스템은 가이드레일(10)과, 이동유닛(20)과, 본체(30)으로 구성된다.

이러한 종래 기술에 따른 농기계 자동화 운영 시스템은 비닐하우스(1)의 내부 양측에 길이방향으로 가이드레일(10)이 설치되고, 이동유닛(20)은 가이드레일(10)을 따라 비닐하우스(1) 내부를 길이방향으로 이동 가능하도록 설치되고, 본체(30)는 이동유닛(20)에 장착되고, 이동유닛(20)의 이동을 위한 동력과 농기계(F)의 구동을 위한 동력을 제공한다.

이러한 구성으로 이루어진 농기계 자동화 운영 시스템을 이용한 작물 재배는, 좁은 비닐하우스 내에서 길이방향으로 자유롭게 이동하고, 로터리기, 파종기, 출하기 등의 각종 농기계를 간편하게 교체하여 시기에 따른 농사 작업을 편리하게 함으로써, 인력난을 겪고 있는 농촌에 매우 유용하게 사용될 수 있는 장비이다.

하지만, 상기한 종래의 농기계 자동화 운영 시스템은 다음과 같은 문제가 있었다.

첫째, 비닐하우스(1)의 바닥에 이동유닛(20)이 움직이는 경로인 가이드레일(10) 설치공간을 확보해줘야 함으로써, 이는 비닐하우스(1) 전체에 걸쳐 시공되어야 하므로 자동화 장비 설치 공간의 효율성이 떨어지는 문제가 있었다.

둘째, 농기계 구동을 위한 본체(30)의 움직임이 세밀하게 이루어지지 못함에 따라, 농사 자동화 작업의 효율성이 떨어지는 문제가 있었다.

즉, 본체(30)의 운동 형태가 직선, 회전, 캠운동을 통해 농기계의 위치를 가변시키고는 있지만, 신속한 위치이동 및 세밀한 움직임에 한계가 있기 때문에 농사 작업 자동화에 대한 효율성이 떨어지는 것이다.

셋째, 본체(30)가 직렬 구동을 하도록 구성됨으로써, 작업 공간의 크기가 효율적으로 확보되기 어려운 문제가 있었다.

즉, 본체(30)의 직렬 운동 구간을 확보하기 위해서는, 장비 전체의 크기가 커져야 하는 문제가 있었던 것이다.

넷째, 본체(30) 구동을 위한 기계적 구성이 복잡하여, 오동작 발생 확률이 높으며 유지 보수를 위한 편의성이 떨어지는 문제가 있었다.

대한민국 등록번호 제10-1808686호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 케이블 로봇을 활용하여 작물 위에서 평면 이동 및 작물 위에서 승강되는 움직임을 갖는 엔드이펙터를 통해 구성을 간소화하면서도 설치 공간의 효율성 및 작업 생산성을 높일 수 있도록 한 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇을 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 비닐하우스의 상측에 설치된 제1풀리를 통해 케이블을 비닐하우스의 내측 공간으로 풀어내거나 풀린 케이블을 되감는 복수의 제1윈치; 상기 제1윈치의 케이블에 고정된 이동용 엔드이펙터; 상기 이동용 엔드이펙터에 설치된 보조풀리; 비닐하우스의 상측에 설치된 제2풀리를 통해 케이블을 상기 보조풀리로 풀어내거나 풀린 케이블을 되감는 제2윈치; 상기 보조풀리를 통해 가이드된 제2윈치의 케이블에 고정되며, 제2윈치의 구동에 의해 상기 이동용 엔드이펙터를 기준으로 승강되는 작업용 엔드이펙터:를 포함하며, 상기 작업용 엔드이펙터는 상기 이동용 엔드이펙터의 내측으로 승강될 수 있도록 구성되고, 상기 이동용 엔드이펙터의 내측에는 작업용 엔드이펙터의 승강을 가이드하기 위한 가이드수단이 마련되며, 상기 작업용 엔드이펙터의 하부에는 다양한 농기구가 탈부착될 수 있도록 탈착수단이 구성되며, 상기 가이드수단은, 상기 이동용 엔드이펙터의 양 내측에 이동용 엔드이펙터의 높이 방향으로 형성된 가이드홈과, 상기 작업용 엔드이펙터로부터 양측으로 각각 돌출 형성되며, 상기 가이드홈에 대응되는 가이드돌부로 구성되되, 상기 가이드홈의 하단부는 가이드홈의 직경에 비해 큰 너비를 갖는 경사부를 형성하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇을 제공한다.

이때, 상기 이동용 엔드이펙터의 하방에 설치되며, 상기 이동용 엔드이펙터를 밑으로 당기는 하강 동력을 제공하는 제3윈치를 더 포함하는 것이 바람직하다.

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본 발명에 따른 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 농기계가 탈착되는 엔드이펙터의 위치 제어가 케이블 길이 조절을 통해 세밀하게 이루어질 수 있으므로, 농사 작업의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

즉, 엔드이펙터의 세밀한 위치 제어를 통해 농사 작업 구역 구석구석까지 농기계가 위치할 수 있기 때문에 농사 작업이 꼼꼼하고 정확하게 이루어질 수 있는 것이다.

둘째, 케이블 로봇의 하방으로 농사 작업 공간을 마련함에 따라, 직렬로 구성된 구동장치의 농사 작업 공간에 비해 공간 이용에 대한 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

즉, 농사 작업 공간 상에서 엔드이펙터의 움직임이 자유롭게 이루어질 수 있으므로, 농사 작업 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 것이다.

셋째, 동력장치가 케이블 타입으로 제공됨에 따라, 동력장치의 하중이 최소화될 수 있으므로, 전체 장비를 간소화할 수 있으며 작업 장소로의 장비 이동이 신속하게 이루어질 수 있는 효과가 있다.

넷째, 엔드이펙터의 신속한 위치 이동이 이루어질 수 있으므로, 농사 작업이 신속하게 이루어질 수 있게 된다.

이에 따라, 작업 시간이 단축되어 작업 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 농기계 자동화 운영 시스템을 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇을 개략적으로 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇의 이동용 엔드이펙터와 작업용 엔드이펙터를 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇의 이동용 엔드이펙터와 작업용 엔드이펙터를 나타낸 단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇을 개략적으로 나타낸 도면
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 작업용 엔드이펙터의 변형예를 나타낸 사시도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇에 대하여 설명하도록 한다.

비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇은 케이블 구동모듈을 활용하여 비닐하우스 내에 농기계 수평 이동 및 수직이동이 이루어질 수 있도록 하였다.

이에 따라, 장치 구성을 간소화하면서도 비닐하우스 내 작물 재배 작업이 신속하고 효율적으로 이루어질 수 있으며, 비닐하우스 내에 한정된 공간의 활용도를 높일 수 있다.

비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇은 도 2에 도시된 바와 같이 윈치(100)와, 엔드이펙터(200)를 포함하여 구성된다.

윈치(100)는 비닐하우스(1) 내에서 엔드이펙터(200)를 수평 방향으로 이동시키거나, 수직방향으로 승강시키는 역할을 한다.

상기 윈치(100)는 엔드이펙터(200)를 이동시키기 위한 제1윈치(110)와, 엔드이펙터(200)를 수직으로 승강시키기 위한 제2윈치(120)로 구성된다.

제1윈치(110)는 케이블(C)을 감거나 케이블(C)을 풀어내며, 비닐하우스(1)의 지면에 설치됨이 바람직하다.

비닐하우스(1)가 통상 지면에 4곳의 코너를 마련하고 있는 것을 감안할 때, 상기 제1윈치(110)는 비닐하우스(1)의 각 코너에 설치됨이 바람직하다.

제1윈치(110)는 모터(111)와 드럼(112)을 포함하여 구성된다.

모터(111)는 동력을 발생하며, 드럼(112)은 모터(111)의 동력에 의해 정,역 회전되면서 케이블(C)을 감거나 풀어내는 역할을 한다.

이때, 제1윈치(110)는 케이블(C)을 비닐하우스(1)의 내측 공간으로 가이드하기 위한 풀리(113)를 포함하며, 상기 풀리는 설명의 편의상 제1풀리(113)라 한다.

제1풀리(113)는 비닐하우스(1)의 상측에 설치된다.

이와 같은 구성에 의해, 케이블(C)은 도 2에 도시된 바와 같이 지면으로부터 제1풀리(113)를 통해 비닐하우스(1)의 상방으로 가이드된다.

즉, 제1윈치(110)의 구동에 의해 케이블(C)은 비닐하우스(1)의 상측에서 후술하는 엔드이펙터(200)를 승강시키거나, 케이블(C) 길이 조정을 통해 비닐하우스(1) 내에서 상기 엔드이펙터(200)의 수평 이동이 이루어질 수 있게 된다.

그리고, 제2윈치(120)는 후술하는 작업용 엔드이펙터를 승강시키는 역할을 하며, 제1윈치(110)와 같이 비닐하우스(1)의 지면에 설치된다.

제2윈치(120)는 모터(121)와 드럼(122)을 포함하며, 제1윈치(110)와 간섭 없이 설치되어야 함은 이해 가능하다.

또한, 제2윈치(120) 역시, 케이블(C)을 비닐하우스(1)의 내측 공간으로 가이드하기 위한 풀리(123)를 포함하며, 상기 풀리는 설명의 편의상 제2풀리(123)라 한다.

이와 같은 구성에 의해, 케이블(C)은 도 2에 도시된 바와 같이 지면으로부터 제2풀리(123)를 통해 비닐하우스(1)의 상방으로 가이드된다.

다음으로, 엔드이펙터(200)는 전술한 윈치(100) 구동을 통해 비닐하우스(1) 내에서 수평 이동 및 수직 이동을 하면서, 작물 재배 작업을 수행하는 역할을 한다.

이때, 엔드이펙터(200)가 작물 재배 작업을 직접 수행하는 것은 아니며, 상기 엔드이펙터(200)는 농기계와 결합하여 농기계를 원하는 위치까지 이동시켜주는 매개수단이다.

상기 엔드이펙터(200)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이동용 엔드이펙터(210)와, 작업용 엔드이펙터(220)로 구성됨이 바람직하다.

이동용 엔드이펙터(210)는 제1윈치(110)의 구동에 의해 비닐하우스(1) 내부를 이동하면서, 상기 작업용 엔드이펙터(220)를 운반하는 역할을 한다.

이동용 엔드이펙터(210)의 양측에는 제1윈치(110)의 케이블(C)이 고정된다.

제1윈치(110)가 비닐하우스(1) 코너에 설치되어 4개로 제공됨을 감안할 때, 각 제1윈치(110)의 케이블(C)은 상기 이동용 엔드이펙터(210)의 각 코너에 설치된다.

상기 이동용 엔드이펙터(210)는 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임으로 구성됨이 바람직하며 중공(中空)의 육면체로 구성됨이 바람직하다.

이때, 이동용 엔드이펙터(210)에는 작업용 엔드이펙터(220)의 승강을 가이드하기 위한 가이드수단(300)이 설치된다.

가이드수단(300)은 이동용 엔드이펙터(210)의 내측으로 작업용 엔드이펙터(220)가 승강되는 과정에서, 상기 작업용 엔드이펙터(220)의 승강 경로를 가이드하며, 작업용 엔드이펙터(220)가 유동없이 승강되도록 하는 역할을 한다.

가이드수단(300)이 특정하게 한정되지는 않지만, 본 명세서에서는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 이동용 엔드이펙터(210)를 구성하는 프레임의 내측면에 높이 방향으로 가이드홈(310)이 형성된 것을 가이드 수단의 예로 제시한다.

이때, 가이드홈(310)의 하단부는 도 3에 도시된 바와 같이 가이드홈(310)의 직경에 비해 큰 너비를 갖는 경사부(311)를 형성한다.

이는 후술하는 가이드돌부의 삽입을 용이하게 하기 위함이다.

한편, 상기 이동용 엔드이펙터(210)에는 보조풀리(211)가 설치된다.

보조풀리(211)는 제2윈치(120)의 케이블(C)을 가이드하면서, 작업용 엔드이펙터(220)의 승강을 위한 구성이다.

즉, 제2윈치(120)의 케이블(C)은 제2풀리(123)를 통해 작업용 엔드이펙터(220)에 고정이 되되, 이동용 엔드이펙터(210)에 설치된 보조풀리(211)를 통해 가이드 된다.

상기 보조풀리(211)는 이동용 엔드이펙터(210)의 상측 모서리 각각에 설치됨이 바람직하다.

그리고, 작업용 엔드이펙터(220)는 이동용 엔드이펙터(210)를 통해 목적지까지 이동되면, 이동용 엔드이펙터(210)로부터 하강되어 농기계로 하여금 재배 작업이 수행될 수 있도록 한 매개 수단이다.

상기 작업용 엔드이펙터(220)는 보조풀리(211)를 통해 가이드된 제2윈치(120)의 케이블(C)에 고정이 되며, 프레임으로 구성됨이 바람직하다.

상기 작업용 엔드이펙터(220)는 이동용 엔드이펙터(210)의 내측을 향해 승강될 수 있는 크기이면 무방하다.

이때, 작업용 엔드이펙터(220)에도 가이드수단(300)이 설치되며, 작업용 엔드이펙터(220)의 가이드 수단(300)은 이동용 엔드이펙터(210)의 가이드홈(310)에 대응되는 가이드돌부(320)로 제공됨이 바람직하다.

가이드돌부(320)는 가이드홈(310)에 대응되는 작업용 엔드이펙터(220)에 돌출 형성되며, 가이드돌부(320)의 크기는 가이드홈(310)에 대응된다.

한편, 작업용 엔드이펙터(220)에는 탈착수단(221)이 설치된다.

탈착수단(221)은 비닐하우스(1) 작물 재배 작업을 위한 농기계 등이 탈착될 수 있도록 한 구성으로써, 작업용 엔드이펙터(220)의 하부에 마련됨이 바람직하다.

상기 탈착수단(221)은 특정하게 한정되는 것은 아니며, 농기계 등이 자유롭게 탈착될 수 있도록 한 구성이면 무방하다.

예컨대 탈착수단(221)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 절곡편으로 구성되어 도 2에 도시된 바와 같이 작물 받침대가 탈착되도록 구성될 수 있다.

도시되지는 않았지만, 상기 절곡편(221)에 나사 체결을 위한 구성을 마련할 수 있으며, 끼움 결합될 수 있는 구성을 마련할 수도 있다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇의 작용에 대하여 설명하도록 한다.

작업용 엔드이펙터(220)의 탈착수단(221)에 목적하는 농기계를 결합시킨다.

이후, 제1윈치(110)를 구동하여, 이동용 엔드이펙터(210)를 이동시킨다.

비닐하우스(1)의 각 코너에 설치된 각각의 제1윈치(110)로 하여금 케이블(C) 길이를 조절하면서, 이동용 엔드이펙터(210)를 비닐하우스(1) 내에서 이동시키는 것이다.

즉, 비닐하우스(1)의 각 코너별로 제1윈치(110)를 구동하여, 일측의 제1윈치(110)는 케이블을 당기고 타측의 제1윈치(110)는 케이블(C)을 풀어내면서, 상기 케이블(C)에 연결된 이동용 엔드이펙터(210)를 이동시키는 것이다.

이후, 이동용 엔드이펙터(210)가 목적하는 위치에 도달하면, 제2윈치(120)를 구동하여 드럼(122)으로부터 케이블(C)을 풀어주면 상기 케이블(C)은 보조풀리(211)를 통해 가이드되면서 작업용 엔드이펙터(220)를 이동용 엔드이펙터(210)로부터 하강시킨다.

이후, 작업용 엔드이펙터(220)에 결합된 농기계를 이용한 작업을 실시한다.

이후, 목적하는 작업이 완료되면, 제2윈치(120)를 구동하여 작업용 엔드이펙터(220)를 이동용 엔드이펙터(210)의 내측으로 상승시킨다.

이때, 작업용 엔드이펙터(220)의 가이드돌부(320)가 이동용 엔드이펙터(210)의 가이드홈(310)을 통해 가이드되므로, 작업용 엔드이펙터(220)는 이동용 엔드이펙터(210)에 안정감 있게 결합될 수 있다.

이후, 제1윈치(110)를 구동하여, 전술한 일련의 과정을 반복 수행한다.

한편, 작물 재배 작업을 위해, 이동용 엔드이펙터(210)가 이동되는 중, 장애물에 간섭되는 일이 발생할 수 있다.

이때, 장애물이라 함은 높이 자란 작물일 수 있는데, 상기 이동용 엔드이펙터(210)의 수평 이동 또는 하강 중에 상기 작물에 간섭될 수 있는바, 이러한 간섭을 해소시키기 위한 구성이 마련된다.

이를 본 발명의 다른 실시예로 제시하며, 첨부된 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.

설명하기에 앞서 바람직한 실시예와 동일한 구성은 부호를 병기하며 상세한 설명은 생략하도록 한다.

비닐하우스(1)의 지면에 모터(131)와 드럼(132)을 포함하는 윈치가 마련되며, 설명이 편의상 상기 윈치를 제3윈치(130)라 한다.

제3윈치(130)는 이동용 엔드이펙터(210)를 끌어내리는 동력을 발생하며, 이동용 엔드이펙터(210)의 하방에 설치된다.

제3윈치(130)는 비닐하우스(1)의 상부에 설치되며, 이때, 비닐하우스(1)의 상부라 함은 비닐하우스(1) 내 작물의 상단부에 대응되는 위치를 말한다.

즉, 제3윈치(130)는 이동용 엔드이펙터(210)와 작물의 상단부 사이에 대응되는 비닐하우스(1)에 설치됨이 바람직한 것이다.

제3윈치(130)의 케이블(C)은 이동용 엔드이펙터(210)에 고정이 된다.

이와 같은 구성에 의해, 이동용 엔드이펙터(210)가 하강하는 중에, 작물 등에 걸려 이동이 원활하게 이루어지지 않을 때, 제3윈치(130)를 구동하여 케이블(C)로 하여금 이동용 엔드이펙터(210)를 당겨 강제로 하강시킴으로써 장애물 간섭을 극복시킬 수 있다.

이때, 제3윈치(130)의 케이블(C)과 제1윈치(110)의 케이블(C)은 상호 엇갈리게 이동용 엔드이펙터(210)에 고정됨이 바람직하다.

이는, 제1윈치(110)의 케이블(C)과 제3윈치(130)의 케이블(C)이 상호 엇갈리게 배치되도록 함으로써 이동용 엔드이펙터(210)의 승강방향 강성과 하강힘을 증가시키기 위함이다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 제3윈치(130)의 케이블(C)은 이동용 엔드이펙터(210)의 상부에 고정되도록 하고, 제1윈치(110)의 케이블(C)은 이동용 엔드이펙터(210)의 하부에 고정되도록 한 것이다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 다른 실시예에 따른 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇의 작용에 대하여 설명하도록 한다.

비닐하우스(1)의 각 코너에 설치된 제1윈치(110)의 케이블(C) 길이를 조절하면서, 이동용 엔드이펙터(210)를 비닐하우스(1) 내에서 이동시키는 것이다.

이후, 이동용 엔드이펙터(210)가 목적하는 위치에 도달하면, 제2윈치(120)를 구동하여 작업용 엔드이펙터(220)를 이동용 엔드이펙터(210)로부터 하강시킨다.

이때, 목적하는 위치에 작물 등의 장애물이 있는 경우, 제3윈치(130)를 구동하여 이동용 엔드이펙터(210)를 하방으로 강제로 하강시킨다.

즉, 제1윈치(110)의 케이블(C) 권출을 통한 이동용 엔드이펙터(210)의 자중과 더불어, 상기 이동용 엔드이펙터(210)를 하방에서 당기는 힘을 추가적으로 제공하기 때문에, 상기 제3윈치(130) 구동을 통해 이동용 엔드이펙터(210) 하방의 장애물 간섭을 극복할 수 있는 것이다.

이후, 장애물 제거가 완료되면, 제2윈치(120)를 구동하여 이동용 엔드이펙터(210)로부터 작업용 엔드 이펙터(220)를 하강시킨다.

이때, 가이드돌부(320)는 경사부(311)를 통해 가이드홈(310)으로 삽입이 되므로, 작업용 엔드이펙터(220)는 이동용 엔드이펙터(210)에 유동없이 안정감 있게 결합될 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 비닐하우스 작물 재배용 케이블 로봇은 비닐하우스의 작물 재배를 자동화하되, 케이블 로봇을 활용함으로써 비닐하우스 내 설치 공간의 효율성을 높일 수 있으며, 케이블 길이 조절을 통한 엔드이펙터의 세밀한 움직임을 통해 작업 생산성을 높일 수 있다.

한편, 도 6 및 도 7은 작업용 엔드이펙터의 변형예를 나타낸 것으로써, 도 6은 작물에 수분 및 영양분을 공급하기 위한 분사장치(230)이다.

프레임으로 구성된 작업용 엔드이펙터(220) 대신, 농기계로 구성된 작업용 엔드이펙터(230)를 제2윈치(120)의 케이블(C)에 직접 연결하여 사용할 수도 있는 것이다.

도 7은 촬영장치가 설치된 작업용 엔드이펙터(240)를 도시한 것으로써, 촬영장치를 통해 작물의 생육 상태를 모니터링 할 수 있도록 한 것이다.

이러한 작업용 엔드이펙터(230,240)는 케이블(C)에 탈착될 수 있으며, 케이블(c) 길이 조절을 통해 다양한 각도 및 위치 이동이 가능하다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 윈치 110 : 제1윈치
111,121,131 : 모터 112,122,132 : 드럼
113 : 제1풀리 120 : 제2윈치
123 : 제2풀리 130 : 제3윈치
200 : 엔드이펙터 210 : 이동용 엔드이펙터
211 : 보조풀리 220,230,240 : 작업용 엔드이펙터
221 : 탈착수단(절곡편) 300 : 가이드수단
310 : 가이드홈 311 : 경사부
320 : 가이드돌부

Claims

비닐하우스의 상측에 설치된 제1풀리를 통해 케이블을 비닐하우스의 내측 공간으로 풀어내거나 풀린 케이블을 되감는 복수의 제1윈치;
상기 제1윈치의 케이블에 고정된 이동용 엔드이펙터;
상기 이동용 엔드이펙터에 설치된 보조풀리;
비닐하우스의 상측에 설치된 제2풀리를 통해 케이블을 상기 보조풀리로 풀어내거나 풀린 케이블을 되감는 제2윈치;
상기 보조풀리를 통해 가이드된 제2윈치의 케이블에 고정되며, 제2윈치의 구동에 의해 상기 이동용 엔드이펙터를 기준으로 승강되는 작업용 엔드이펙터:를 포함하며,
상기 작업용 엔드이펙터는 상기 이동용 엔드이펙터의 내측으로 승강될 수 있도록 구성되고,
상기 이동용 엔드이펙터의 내측에는 작업용 엔드이펙터의 승강을 가이드하기 위한 가이드수단이 마련되며,
상기 작업용 엔드이펙터의 하부에는 다양한 농기구가 탈부착될 수 있도록 탈착수단이 구성되며,
상기 가이드수단은,
상기 이동용 엔드이펙터의 양 내측에 이동용 엔드이펙터의 높이 방향으로 형성된 가이드홈과, 상기 작업용 엔드이펙터로부터 양측으로 각각 돌출 형성되며, 상기 가이드홈에 대응되는 가이드돌부로 구성되되, 상기 가이드홈의 하단부는 가이드홈의 직경에 비해 큰 너비를 갖는 경사부를 형성하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇.
제 1항에 있어서,
상기 이동용 엔드이펙터의 하방에 설치되며, 상기 이동용 엔드이펙터를 밑으로 당기는 하강 동력을 제공하는 제3윈치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇.
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