KR102159635B1 - 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템에 관련되며, 이는 예초작업 중 장애물을 감지하고 자동 회피하여 충돌사고를 방지함과 더불어 장애물을 통과 후 신속하게 원위치로 복귀하여 장애물 사이 예초작업을 원활하게 수행하고, 특히 복수의 감지 센서에 의해 장애물 위치를 실시간으로 감지하여 예초기 본체 회피속도를 제어하므로 예초기 본체를 광폭으로 확장한 조건에서 장애물 회피 정밀도 향상을 도모하기 위해 주행체(100), 메인암(200), 확장암(300), 예초기본체(400), 레벨휠(500), 전방센서부(600), 측방센서부(700), 회피모듈(800)을 주요구성으로 이루어진다.

Description

장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템 {Agricultural mowing system with obstacle avoidance function}
본 발명은 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템에 관련되며, 보다 상세하게는 예초작업 중 장애물을 감지하고 자동 회피하여 충돌사고를 방지함과 더불어 장애물을 통과 후 신속하게 원위치로 복귀하여 장애물 사이 예초작업을 원활하게 수행하고, 특히 복수의 감지 센서에 의해 장애물 위치를 실시간으로 감지하여 예초기 본체 회피속도를 제어하므로 예초기 본체를 광폭으로 확장한 조건에서 장애물 회피 정밀도 향상을 도모하는 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템에 관한 것이다.
통상적으로 농촌에서 제초작업에 많이 사용되고 있는 제초기로는 자주식 제초기, 트랙터 견인형 제초기, 그리고 배부식 예초기가 있다. 자주식 제초기와 트랙터 견인형 제초기는 넓은 면적에 자라는 풀을 제거하기에는 편리하지만 나무 밑 부분과 같은 좁은 면적의 제초에는 어려움이 있다. 그래서 넓은 면적을 트랙터 견인형 제초기로 넓은 면적의 제초작업 후 배부식 예초기로 좁은 면적의 제초작업을 하고 있다.
하지만, 제초작업 중 대표적인 농기계 사고는 작업자가 나무 사이나 가지 밑을 제초할 때 나무에 상처를 주지 않으며 나무 가까이 작업하는데 집중하기 때문에 나무 둥치나 가지와 제초기 본체 사이에 작업자가 끼여서 부상을 당하는 경우가 많고 최악의 경우는 사망사고에 이르는 경우도 있다.
이로 인해 대다수의 농가에서는 제초기 대신에 제초제를 사용하여 제초작업을 하고 있지만 제초제의 독성으로 인한 농작물 피해와 토양 오염에 의하여 농작물의 수확량을 감소시킨다. 또 제초기와 제초제의 사용을 줄이기 위하여 비닐이나 부직포를 덮어서 잡초의 성장을 억제하는 작업도 농업기술센터에서는 권장하지만 이 작업 또한, 시간과 많은 노동력이 필요하므로 제초기를 사용한 제초작업과 큰 차이점이 없다.
한편, 제초작업은 과수작물이 자라기 시작하는 3월부터 수확이 끝나는 시기인 11월까지 계속 작업하고 있으며, 짧게는 1주일 길게는 20일에 한 번씩은 제초작업을 해주어야 한다. 하지만, 자주식 제초기와 견인형 제초기와 같은 경우에는 넓은 공간을 빠르게 제초할 수 있지만 그림 3과 같이 나무 사이의 밑 부분과 같이 좁은 공간에는 완벽하게 제초작업이 어렵기 때문에 넓은 공간을 먼저 제초한 후에 제초제를 살포하거나 배부식 제초기로 제초작업을 해야 하는 번거로움이 있다.
이러한 작업의 불편함을 막기 위해 일반 필드 또는 기존 제초기로 작업이 불가능한 나무와 나무 사이의 제초작업이 동시에 가능하도록 제초 로봇의 연구가 필요하다.
KR 10-1066663 B1 (2011.09.15.)
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 예초작업 중 장애물을 감지하고 자동 회피하여 충돌사고를 방지함과 더불어 장애물을 통과 후 신속하게 원위치로 복귀하여 장애물 사이 예초작업을 원활하게 수행하고, 특히 복수의 감지 센서에 의해 장애물 위치를 실시간으로 감지하여 예초기 본체 회피속도를 제어하므로 예초기 본체를 광폭으로 확장한 조건에서 장애물 회피 정밀도 향상을 도모하는 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 과수, 말뚝을 포함하는 장애물이 존재하는 농지를 이동하며 예초작업을 수행하는 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템에 있어서, 농지를 이동하는 주행체(100); 상기 주행체(100)에 탑재되어, 주행체 폭방향 및 상하방향으로 이동되도록 구비되는 메인암(200); 상기 메인암(200) 단부에 연결되어 제 1횡축(310)를 중심으로 선회운동되고, 단부에 종축(320)을 중심으로 선회운동되는 종축암(330)이 구비되는 확장암(300); 상기 종축암(330)에 연결되어 제 2횡축(410)을 중심으로 선회운동되고, 동력원(420)에 의해 회전되는 복수의 예초날이 구비되는 예초기본체(400); 상기 예초기본체(400)에 설치되어 높낮이조절수단에 의해 상하방향으로 위치 조절되고, 지면을 타고 이동되면서 예초기본체(400)와 지면 사이 거리를 조절하도록 구비되는 레벨휠(500); 상기 예초기본체(400) 선단부에 설치되어 장애물(1)을 감지하도록 구비되는 전방센서부(600); 상기 예초기본체(400) 측단부에 설치되어 장애물(1) 통과여부를 감지하도록 구비되는 측방센서부(700); 및 상기 주행체(100)가 이동 중에 전방센서부(600)에 의해 장애물(1)이 감지되면 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 이동 제어하고, 전방센서부(600)에 장애물(1) 미감지 신호가 수신되면 메인암(200) 이동을 정지 제어하며, 측방센서부(700)에 의해 예초기본체(400) 측방에서 장애물(1)이 감지된 후 미감지 신호가 수신되면 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 원위치로 복귀되도록 이동 제어하는 회피모듈(800);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 주행체(100)는 조정실이 구비되어 승용타입으로 형성되거나, 유, 무선 조정기에 의해 무인타입으로 제어되거나, 농지바닥에 매립되는 유도라인과, 유도라인을 감지하는 수신부에 의해 자율주행타입으로 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인암(200)은, 하단이 주행체(100) 상에 설치되는 가이드레일(120))에 탑재되어 실린더 작동에 의해 주행체(10) 폭방향으로 이동되는 종암(210)과, 종암(210) 상단에 힌지(212)로 결합되어 실린더 작동에 의해 각도조절되는 횡암(220)으로 형성되며, 상기 횡암(220)은 예초기본체(400)에 설치되는 지면 감지부(430)에 의해 검출되는 지면 높이 값에 연계되어 상하 방향으로 각도 조절되어 예초기본체(400)와 지면 사이 거리를 실시간 보정하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전방센서부(600)는, 예초기본체(400) 전방 중앙에 힌지(622)로 결합되어, 힌지(622)를 중심으로 일측에 내측감지구간(624)가 형성되고, 다른 일측에 외측감지구간(626)을 형성하며, 상기 외측감지구간(626)은 예초기본체(400) 폭 대비 확장되도록 연장되는 전방 감지편(620)과, 전방 감지편(620)의 내, 외측감지구간(624)(626)과 대응되도록 예초기본체(400)에 한 쌍으로 구비되는 내, 외측 전방센서(641)(642)로 구성되고, 상기 내측 전방센서(641)에서 장애물(1)이 감지되면 회피모듈(800)에서 급속 회피모드를 실행하여 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 급속이동 제어되고, 외측 전방센서(642)에서 장애물(1)이 감지되면 회피모듈(800)에서 저속 회피모드를 실행하여 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 저속이동 제어되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내측 전방센서(641)에서 장애물(1)이 감지되어 회피모듈(800)에서 급속 회피모드를 실행한 시점을 기준으로 설정된 시간 내에 외측 전방센서(642)에서 장애물(1) 감지신호가 미수신될 경우, 회피모듈(800)에서 비상모드가 실행되어 주행체(100) 정지 또는 종축암(330)에 의해 예초기본체(400)가 후방으로 선회작동되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전방센서부(600)는, 예초기본체(400) 전방 중앙에 형성되는 받침홀(627)과, 받침홀(627)에 삽입되어 탄성체(628)에 의해 전방향으로 돌출력이 작용하는 받침봉(629)과, 받침봉(629) 선단부에 힌지로 결합되고, 힌지(622)를 중심으로 일측에 내측감지구간(624)과 다른 일측에 외측감지구간(626)을 형성하고, 외측감지구간(626)은 예초기본체(400) 폭 대비 확장되도록 연장되는 전방 감지편(620)과, 전방 감지편(620)의 내, 외측감지구간(624)(626)에 설치되어 힌지를 축으로 전방 감지편(620) 기울기에 따라 예초기본체(400)에 접지되는 내, 외측 전방센서(641)(642)와, 받침홀(627)에 설치되어 받침봉(629) 인입작동을 감지하는 받침센서(643)로 구성되고, 상기 주행체(100)와 함께 이동되는 예초기본체(400)의 내측감지구간(624)에 장애물이 가압되어 내측 전방센서(641)에서 장애물(1)이 감지되면 회피모듈(800)에서 급속 회피모드를 실행하여 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 급속이동 제어되고, 또 외측 전방센서(642)에서 장애물(1)이 감지되면 회피모듈(800)에서 저속 회피모드를 실행하여 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 저속이동 제어되도록 구비되며, 상기 급속 회피모드가 활성화된 후, 받침센서(643)에서 장애물이 감지되고, 이어서 외측 전방센서(642)에서 장애물(1)이 감지되면 회피모듈(800)에서 급속 회피모드 정상 실행으로 감지하고, 상기 급속 회피모드가 활성화된 후, 받침센서(643) 또는 외측 전방센서(642)에서 장애물(1) 감지신호가 미수신시 회피모듈(800)에서 비상모드가 실행되어 주행체(100) 정지 또는 종축암(330)에 의해 예초기본체(400)가 후방으로 선회작동되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외측감지구간(626) 단부에 예초기본체(400) 측면을 감싸는 측면충돌 감지바(630)가 구비되고, 측면충돌 감지바(630)는 외측감지구간(626)에 형성되는 가이드부재(632)를 타고 전방 감지편(620) 길이방향으로 신축 이동되면서 탄성체(634)에 의해 돌출방향으로 이동력이 작용하도록 구비되며, 상기 측면충돌 감지바(630) 후단부에 측방센서부(700)가 장착되고, 상기 가이드부재(632)에 측면충돌 감지바(630)의 수축 이동을 감지하는 측면충돌 감지센서(636)가 설치되며, 상기 주행체(100)를 방향 전환시 측면충돌 감지바(630)에 과수, 작업자를 포함하는 장애물(1)이 접촉되어 측면충돌 감지바(630)가 가이드부재(632) 내측으로 인입되면서 측면충돌 감지센서(636)에 감지되면, 회피모듈(800)에서 급속 회피모드를 실행하여 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 급속이동 제어하도록 구비된다.
또한, 상기 측방센서부(700)는, 예초기본체(400) 측방에 설치되는 측방센서(720)와, 측방센서(720)에서 예초기본체(400) 폭 대비 확장되도록 연장되어 접철운동에 의해 장애물(1)을 감지하는 측방 감지편(740)으로 구성되고, 상기 측방센서부(700)는 상기 전방센서부(600)에서 장애물(1)이 감지 후에, 이어서 미감지신호가 수신된 후에 활성화되고, 상기 회피모듈(800)은 측방센서부(700)의 측방 감지편(740)에 의해 장애물(1)이 감지된 후에 측방 감지편(740)이 원위치로 복귀 신호가 수신되면 장애물(1)이 통과한 것으로 판단하고, 예초기본체(400)를 원위치로 복귀이송하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 예초작업 중 장애물을 감지하고 자동 회피하여 충돌사고를 방지함과 더불어 장애물을 통과 후 신속하게 원위치로 복귀하여 장애물 사이 예초작업을 원활하게 수행하고, 특히 복수의 감지 센서에 의해 장애물 위치를 실시간으로 감지하여 예초기 본체 회피속도를 제어하므로 예초기 본체를 광폭으로 확장한 조건에서 장애물 회피 정밀도 향상을 도모하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템을 전체적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템을 평면에서 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템의 지면감지부에 의해 예초기본체 높이가 실시간으로 보정되는 상태를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템의 예초기본체가 종축암을 중심으로 선회작동되는 상태를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템의 예초기본체가 제 2횡축을 중심으로 선회작동되는 상태를 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템의 전방센서부를 나타내는 구성도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템의 측방센서부를 나타내는 구성도.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템의 전방센서부를 나타내는 구성도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템의 전방센서부를 나타내는 구성도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템의 측면충돌 감지바를 나타내는 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템에 관련되며, 이는 예초작업 중 장애물을 감지하고 자동 회피하여 충돌사고를 방지함과 더불어 장애물을 통과 후 신속하게 원위치로 복귀하여 장애물 사이 예초작업을 원활하게 수행하고, 특히 복수의 감지 센서에 의해 장애물 위치를 실시간으로 감지하여 예초기 본체 회피속도를 제어하므로 예초기 본체를 광폭으로 확장한 조건에서 장애물 회피 정밀도 향상을 도모하기 위해 주행체(100), 메인암(200), 확장암(300), 예초기본체(400), 레벨휠(500), 전방센서부(600), 측방센서부(700), 회피모듈(800)을 주요구성으로 이루어진다.
본 발명에 따른 주행체(100)는 농지를 이동하도록 구비된다. 주행체(100)는 모터 또는 엔진을 구동원으로 작동되는 복수의 휠 또는 궤도에 의해 이동되고, 유압장치가 탑재되어 후술하는 메인암(200), 확장암(300)을 포함하는 복수 암의 작동을 제어하게 된다.
그리고 상기 주행체(100)는, 상부에 조정실이 형성되어 승용타입으로 운전되거나, 유, 무선 조정기에 의해 무인타입으로 운전되거나, 농지바닥에 시공되는 유도라인과, 유도라인을 감지하는 수신부가 구비된 자율주행모듈에 의해 자율 주행되도록 구비된다.
여기서, 상기 주행체(100)는 유, 무선 조정기에 의해 무인타입으로 운전 시, GPS모듈을 이용하여 지정된 경로(과수 사이 공간)를 따라 이동되도록 GPS기반의 이동맵 시스템을 구축하는 구성도 가능하다.
한편, 상기 유도라인을 이용하여 주행체(100) 이동을 제어하도록 구성시, 과수 사이 공간을 따라 지중에 유도라인을 매립 설치하고, 유도라인에는 과수와 대응되는 위치마다 인식부가 설치된다. 그리고 상기 주행체(100)는 수신부를 이용하여 유도라인을 감지하여 과수 식재 라인을 따라 이동하는 중에 인식부가 감지되면, 과수가 있는 것으로 인식하고, 주행속도 감속 및 후술하는 예초기본체(400)에 대한 회피모듈(800)을 자동 실행하는 구성도 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 메인암(200)은 상기 주행체(100)에 탑재되어, 주행체 폭방향 및 상하방향으로 이동되도록 구비된다. 여기서 상기 메인암(200)은, 도 1 내지 도 2처럼 하단이 주행체(100) 상에 설치되는 가이드레일(120))에 탑재되어 실린더 작동에 의해 주행체(10) 폭방향 이동되는 종암(210)과, 종암(210) 상단에 힌지(212)로 결합되어 실린더 작동에 의해 각도 조절되는 횡암(220)으로 형성된다.
그리고, 상기 횡암(220)은 예초기본체(400)에 설치되는 지면 감지부(430)를 통하여 검출되는 지면 높이 값에 연계되어 상하 방향으로 각도 조절되면서 예초기본체(400)와 지면 사이 거리를 실시간 위치 보정하도록 구비된다.
이때, 상기 지면 감지부(430)는 지면을 타고 이동되는 감지휠(431)과, 감지휠(431)을 종방향으로 이동 가능하게 지지하는 로드봉(432)과, 로드봉(432)의 이동을 감지하는 높이센서(433)로 형성된다.
이에 상기 주행체(100)가 이동하며 예초작업을 수행하는 중에 지면 감지부(430)에서 예초기본체(400)와 지면 사이 거리를 실시간으로 검출하고, 이때 지면 감지부(430) 검출 값이 제어부에 입력된 값의 오차범위를 벗어나면, 메인암(200)을 상, 하방향으로 각도 조절하여 지면 감지부(430)에서 검출된 값이 제어부에 입력된 값과 일치되도록 실시간 위치 보정하는 과정을 거치면서 예초기본체(400)와 지면 사이 거리를 일정하게 위치 조절한다.
또, 예초작업 중에 지면 감지부(430)에서 검출값이 제어부에 설정된 값 이상으로 급변하는 경우, 도 3과 같이 장애물로 간주하고 예초기본체(400)를 상향 급속이송하거나, 주행체 작동을 정지하는 비상모드가 실행되도록 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 확장암(300)은 상기 메인암(200) 단부에 연결되어 제 1횡축(310)를 중심으로 선회운동되고, 단부에 종축(320)을 중심으로 선회운동되는 종축암(330)이 구비된다. 확장암(300)은 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 돌출되도록 지지함과 더불어 종축암(330)을 이용하여 예초기본체(400) 각도를 조절하게 된다.
도 4에서, 상기 종축암(330)이 0°위치에서는 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 돌출된 상태로 예초작업이 수행되고, 종축암(330)이 후방 90°위치에서는 예초기본체(400)가 주행체(100) 후방에 위치되어 장소 이동을 위해 주행 중 주변 간섭없이 방지되도록 구비된다.
도 5에서, 본 발명에 따른 예초기본체(400)는 상기 종축암(330)에 연결되어 제 2횡축(410)을 중심으로 선회운동되고, 동력원(420)에 의해 회전되어 예초작업을 수행하도록 복수의 예초날이 구비된다. 예초기본체(400)는 예초날의 회전운동에 의해 잡풀이 뿌리에 근접하는 위치까지 절단되도록 구비된다.
그리고, 상기 예초기본체(400)는 제 2횡축(410)을 중심으로 선회운동되어 농지면과 이루는 각도가 가변됨에 따라 지면 경사도에 영향을 받지 않고 예초작업이 균일한 길이로 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 레벨휠(500)은 상기 예초기본체(400)에 설치되어 높낮이조절수단에 의해 상하방향으로 위치 조절되고, 지면을 타고 이동되며 예초기본체(400)와 지면 사이 거리를 조절하도록 구비된다. 레벨휠(500)은 레버에 의해 수동 조작 또는 실린더에 의해 자동으로 조절되고, 이때 레벨휠(500)은 예초기본체(400)와 농지 사이 거리를 기본 세팅하는 구성으로 이용된다.
또한, 본 발명에 따른 전방센서부(600)는 상기 예초기본체(400) 선단부에 설치되어 장애물(1)을 감지하도록 구비된다. 전방센서부(600)는 주행체(100)가 이동하며 예초작업을 수행하는 중에 전방 장애물을 감지하는 구성으로, 그에 따른 실시예는 후술하는 도 6 내지 도 7에서 상세하게 설명한다.
도 6에서, 상기 전방센서부(600)는, 주행체(100)와 인접하는 예초기본체(400) 단부에 일단이 힌지(622) 결합되고, 다른 일단은 예초기본체(400) 폭 대비 확장되도록 연장되는 전방 감지편(620)과, 예초기본체(400)에 설치되고, 장애물(1)에 가압되어 선회운동되는 전방 감지편(620)을 감지하는 전방센서(640)로 구성된다.
일예로서, 과수원에서 예초작업을 수행함에 있어, 예초기본체(400) 전방에 과수나무가 위치되면, 전방 감지편(620)이 과수나무에 가압되어 전방센서(640)를 터치하고, 전방센서(640) 검출 신호가 제어부로 수신되면, 후술하는 회피모듈(800)을 실행하여 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 회피이동되도록 구비된다.
다른 실시예로서, 상기 전방센서부(600)는, 예초기본체(400) 전방 중앙에 힌지(622)로 결합되어, 힌지(622)를 중심으로 일측에 내측감지구간(624)가 형성되고, 다른 일측에 외측감지구간(626)을 형성하며, 상기 외측감지구간(626)은 예초기본체(400) 폭 대비 확장되도록 연장되는 전방 감지편(620)과, 전방 감지편(620)의 내, 외측감지구간(624)(626)과 대응되도록 예초기본체(400)에 한 쌍으로 구비되는 내, 외측 전방센서(641)(642)로 구성된다.
도 8에서, 상기 내측 전방센서(641)에서 장애물(1)이 최초 감지되면, 후술하는 회피모듈(800)에서 급속 회피모드를 실행하여 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 급속이동 제어되고, 도 9처럼 외측 전방센서(642)에서 장애물(1)이 최초 감지되면 회피모듈(800)에서 저속 회피모드를 실행하여 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 저속이동(상기 급속이동 속도 대비 저속 이송) 제어되도록 구비된다.
이에 상기 내, 외측감지구간(624)(626)에 의해 장애물(1) 위치가 예초기본체(400) 내, 외측 영역에서 구분 검출되고, 예초기본체(400)의 내, 외측 영역 검출 값을 기반으로 회피모드 이동속도가 결정되어 신속하게 장애물을 회피하므로, 예초기본체(400)를 광폭으로 형성하더라도 장애물(1)과의 충돌로 인한 장비손상 및 안전사고가 방지된다.
또한, 상기 내측 전방센서(641)에서 장애물(1)이 감지되어 회피모듈(800)에서 급속 회피모드를 실행한 시점을 기준으로 설정된 시간 내에 외측 전방센서(642)에서 장애물(1) 감지신호가 미수신될 경우, 회피모듈(800)에서 비상모드가 실행되어 주행체(100) 정지 또는 종축암(330)에 의해 예초기본체(400)가 후방으로 선회작동되도록 구비된다.
일예로서, 예초작업을 수행하는 중에 급속 회피모드가 실행되고, 이후 3초 후에 외측 전방센서(642)에서 장애물(1) 감지신호가 미수신되면 예초기본체(400)가 장애물(1)에 걸려 이동이 정지된 것으로 판단하고, 비상모드가 실행되므로 장비의 손상이 방지된다.
도 10에서, 상기 전방센서부(600)는, 예초기본체(400) 전방 중앙에 형성되는 받침홀(627)과, 받침홀(627)에 삽입되어 탄성체(628)에 의해 전방향으로 돌출력이 작용하는 받침봉(629)과, 받침봉(629) 선단부에 힌지로 결합되고, 힌지(622)를 중심으로 일측에 내측감지구간(624)과 다른 일측에 외측감지구간(626)을 형성하고, 외측감지구간(626)은 예초기본체(400) 폭 대비 확장되도록 연장되는 전방 감지편(620)과, 전방 감지편(620)의 내, 외측감지구간(624)(626)에 설치되어 힌지를 축으로 전방 감지편(620) 기울기에 따라 예초기본체(400)에 접지되는 내, 외측 전방센서(641)(642)와, 받침홀(627)에 설치되어 받침봉(629) 인입작동을 감지하는 받침센서(643)로 구성된다.
그리고, 상기 주행체(100)와 함께 이동되는 예초기본체(400)의 내측감지구간(624)에 장애물이 가압되어 내측 전방센서(641)에서 장애물(1) 감지신호가 제어부에 수신되면 회피모듈(800)에서 급속 회피모드를 실행하여 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 급속이동 제어되고, 또 외측 전방센서(642)에서 장애물(1)이 감지되면 회피모듈(800)에서 저속 회피모드를 실행하여 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 저속이동(상기 급속이송 대비 저속 이송) 제어되도록 구비된다.
또, 상기 급속 회피모드가 활성화된 후, 받침센서(643)에서 장애물이 감지되고 나서 외측 전방센서(642)에서 장애물(1) 감지신호가 감지되면 회피모듈(800)에서 급속 회피모드 정상 실행으로 감지하고, 상기 급속 회피모드가 활성화된 후, 받침센서(643) 또는 외측 전방센서(642)에서 장애물(1) 감지신호가 미수신되면 회피모듈(800)에서 비상모드가 실행되어 주행체(100) 정지 또는 종축암(330)에 의해 예초기본체(400)가 후방으로 선회작동되도록 구비된다.
이처럼 상기 전방 감지편(620)이 받침봉(629)에 의해 예초기본체(400) 전방으로 이격된 위치에서 장애물(1)을 미리 감지하므로 고속 예초작업 중 장애물(1) 회피 시간을 확보되고, 또 받침봉(629)이 받침홀(627) 내부로 인입되도록 구성됨에 따라 예초기본체(400)가 이동하며 예초작업을 수행하는 중에 전방에 장애물(1)이 가압되는 시점부터 전방 감지편(620)이 받침봉(629)과 함께 예초기본체(400) 측으로 인입되며 충격을 흡수함과 더불어 전방 감지편(620)이 장애물(1)에 걸리는 현상을 방지하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 측방센서부(700)는 상기 예초기본체(400) 측단부에 설치되어 장애물(1) 통과여부를 감지하도록 구비된다. 여기서 상기 측방센서부(700)는, 예초기본체(400) 측방에 설치되는 측방센서(720)와, 측방센서(720)에서 예초기본체(400) 폭 대비 확장되도록 연장되어 접철운동에 의해 장애물(1)을 감지하는 측방 감지편(740)으로 구성된다.
도 7에서, 그리고, 상기 측방센서부(700)는 상기 전방센서부(600)에서 장애물(1)이 감지되고 나서 설정된 시간이 경과 후 전방센서부(600)에서 장애물(1) 미감지신호가 수신된 후에 활성화되고, 상기 회피모듈(800)은 측방센서부(700)의 측방 감지편(740)에 의해 장애물(1)이 감지된 후에 측방 감지편(740)이 원위치로 복귀 신호가 수신되어야 장애물(1)이 통과한 것으로 판단하고, 예초기본체(400)를 원위치로 복귀이송하도록 구비된다.
또한, 본 발명에 따른 회피모듈(800)은 상기 주행체(100)가 이동 중에 전방센서부(600)에 의해 장애물(1)이 감지되면 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 이동 제어하고, 전방센서부(600)에 장애물(1) 미감지 신호가 수신되면 메인암(200) 이동을 정지 제어하며, 측방센서부(700)에 의해 예초기본체(400) 측방에서 장애물(1)이 감지된 후 미감지 신호가 수신되면 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 원위치로 복귀되도록 이동 제어한다.
도 11에서, 상기 외측감지구간(626) 단부에 예초기본체(400) 측면을 감싸는 측면충돌 감지바(630)가 구비되고, 측면충돌 감지바(630)는 외측감지구간(626)에 형성되는 가이드부재(632)를 타고 전방 감지편(620) 길이방향으로 신축 이동되면서 탄성체(634)에 의해 돌출방향으로 이동력이 작용하도록 구비되며, 상기 측면충돌 감지바(630) 후단부에 측방센서부(700)가 장착되고, 상기 가이드부재(632)에 측면충돌 감지바(630)의 수축 이동을 감지하는 측면충돌 감지센서(636)가 설치된다.
그리고 상기 주행체(100)를 방향 전환시 측면충돌 감지바(630)에 과수, 작업자를 포함하는 장애물(1)이 접촉되어 측면충돌 감지바(630)가 가이드부재(632) 내측으로 인입되면서 측면충돌 감지센서(636)에 감지되면, 회피모듈(800)에서 급속 회피모드를 실행하여 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 급속이동 제어하도록 구비되므로, 예초기본체(400) 측면에 위치된 장애물(1)로 인한 장비 파손 및 안전사고가 방지된다.
이처럼, 상기 회피모듈(800)에 의해 예초작업 중 장애물(1)을 감지하고 자동 회피하여 충돌사고를 방지함과 더불어 장애물(1)을 통과 후 신속하게 원위치로 복귀하여 장애물(1) 사이 예초작업을 원활하게 수행하고, 특히 복수의 감지 센서에 의해 장애물 위치를 실시간으로 감지하여 예초기 본체 회피속도를 제어하므로 예초기 본체(400)를 광폭으로 확장 설계한 조건에서 장애물(1) 회피 정밀도 향상을 도모하는 이점이 있다.
10: 주행체 200: 메인암
300; 확장암 400: 예초기본체
500: 레벨휠 600: 전방센서부
700: 측방센서부 800: 회피모듈

Claims (9)

  1. 과수, 말뚝을 포함하는 장애물이 존재하는 농지를 이동하며 예초작업을 수행하는 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템에 있어서,
    농지를 이동하는 주행체(100);
    상기 주행체(100)에 탑재되어, 주행체 폭방향 및 상하방향으로 이동되도록 구비되는 메인암(200);
    상기 메인암(200) 단부에 연결되어 제 1횡축(310)를 중심으로 선회운동되고, 단부에 종축(320)을 중심으로 선회운동되는 종축암(330)이 구비되는 확장암(300);
    상기 종축암(330)에 연결되어 제 2횡축(410)을 중심으로 선회운동되고, 동력원(420)에 의해 회전되는 복수의 예초날이 구비되는 예초기본체(400);
    상기 예초기본체(400)에 설치되어 높낮이조절수단에 의해 상하방향으로 위치 조절되고, 지면을 타고 이동되면서 예초기본체(400)와 지면 사이 거리를 조절하도록 구비되는 레벨휠(500);
    상기 예초기본체(400) 선단부에 설치되어 장애물(1)을 감지하도록 구비되는 전방센서부(600);
    상기 예초기본체(400) 측단부에 설치되어 장애물(1) 통과여부를 감지하도록 구비되는 측방센서부(700); 및
    상기 주행체(100)가 이동 중에 전방센서부(600)에 의해 장애물(1)이 감지되면 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 이동 제어하고, 전방센서부(600)에 장애물(1) 미감지 신호가 수신되면 메인암(200) 이동을 정지 제어하며, 측방센서부(700)에 의해 예초기본체(400) 측방에서 장애물(1)이 감지된 후 미감지 신호가 수신되면 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 원위치로 복귀되도록 이동 제어하는 회피모듈(800);을 포함하고,
    상기 전방센서부(600)는, 예초기본체(400) 전방 중앙에 힌지(622)로 결합되어, 힌지(622)를 중심으로 일측에 내측감지구간(624)가 형성되고, 다른 일측에 외측감지구간(626)을 형성하며, 상기 외측감지구간(626)은 예초기본체(400) 폭 대비 확장되도록 연장되는 전방 감지편(620)과, 전방 감지편(620)의 내, 외측감지구간(624)(626)과 대응되도록 예초기본체(400)에 한 쌍으로 구비되는 내, 외측 전방센서(641)(642)로 구성되고, 상기 내측 전방센서(641)에서 장애물(1)이 감지되면 회피모듈(800)에서 급속 회피모드를 실행하여 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 급속이동 제어되고, 외측 전방센서(642)에서 장애물(1)이 감지되면 회피모듈(800)에서 저속 회피모드를 실행하여 메인암(200) 작동에 의해 예초기본체(400)가 주행체(100) 폭방향으로 저속이동 제어되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 주행체(100)는 조정실이 구비되어 승용타입으로 형성되거나, 유, 무선 조정기에 의해 무인타입으로 제어되거나, 농지바닥에 매립되는 유도라인과, 유도라인을 감지하는 수신부에 의해 자율주행타입으로 제어되는 것을 특징으로 하는 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 메인암(200)은, 하단이 주행체(100) 상에 설치되는 가이드레일(120))에 탑재되어 실린더 작동에 의해 주행체(10) 폭방향으로 이동되는 종암(210)과, 종암(210) 상단에 힌지(212)로 결합되어 실린더 작동에 의해 각도조절되는 횡암(220)으로 형성되며, 상기 횡암(220)은 예초기본체(400)에 설치되는 지면 감지부(430)에 의해 검출되는 지면 높이 값에 연계되어 상하 방향으로 각도 조절되어 예초기본체(400)와 지면 사이 거리를 실시간 보정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 내측 전방센서(641)에서 장애물(1)이 감지되어 회피모듈(800)에서 급속 회피모드를 실행한 시점을 기준으로 설정된 시간 내에 외측 전방센서(642)에서 장애물(1) 감지신호가 미수신될 경우, 회피모듈(800)에서 비상모드가 실행되어 주행체(100) 정지 또는 종축암(330)에 의해 예초기본체(400)가 후방으로 선회작동되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 측방센서부(700)는, 예초기본체(400) 측방에 설치되는 측방센서(720)와, 측방센서(720)에서 예초기본체(400) 폭 대비 확장되도록 연장되어 접철운동에 의해 장애물(1)을 감지하는 측방 감지편(740)으로 구성되고, 상기 측방센서부(700)는 상기 전방센서부(600)에서 장애물(1)이 감지 후에, 이어서 미감지신호가 수신된 후에 활성화되고, 상기 회피모듈(800)은 측방센서부(700)의 측방 감지편(740)에 의해 장애물(1)이 감지된 후에 측방 감지편(740)이 원위치로 복귀 신호가 수신되면 장애물(1)이 통과한 것으로 판단하고, 예초기본체(400)를 원위치로 복귀이송하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 장애물 회피기능을 가진 농업용 예초시스템.
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