KR102435317B1

KR102435317B1 - 무인 농사 작업기

Info

Publication number: KR102435317B1
Application number: KR1020210108498A
Authority: KR
Inventors: 김경준
Original assignee: 우성연합주식회사
Priority date: 2021-08-18
Filing date: 2021-08-18
Publication date: 2022-08-23

Abstract

본 발명은 무인 농사 작업기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작업면적 내 설정된 경로로 자율주행이 가능토록 하거나 무선 운전 제어를 가능토록 하여 농작업에 소요되는 노동력을 보다 효과적으로 최소화 내지 대체하고, 특히, 씨앗의 파종, 잡초의 제초, 급수 등과 같은 일련의 농사 작업들을 각각 가능케 하는 모듈장치를 하나의 프레임 상에 착탈 가능하게 마련함으로써 각각의 모듈장치들이 농사 작업에 단계적으로 교체 활용되어질 수 있도록 하는 무인 농사 작업기에 관한 것이다.

Description

무인 농사 작업기{Unmanned working apparatus for farming industry}

현재 알려진 농업 생산 분야에서 대표적인 무인 기술로는 자율주행 트랙터를 예로 들 수 있다.

이러한 자율주행 트랙터는 작업 대상에 따라 농작업 트랙터, 수확 및 수확후 관리 트랙터 등으로 구분되는데, 농작업 트랙터는 노지 및 시설 농업에 설치되어 GPS 또는 자율주행 기반으로 경작, 경운, 이앙, 제초 그리고 환경 및 생육 관리 등의 농작물 재배에 관련된 작업을 수행하고, 수확 및 수확후 관리 트랙터는 열매 및 작물 등의 인식 기능과 자율주행 기술을 활용하여 수확 자동화를 가능 하게 하며, 수확후 판별, 선별, 이송 등에 적용하고 있다.

농업 생산 분야에서 사용되는 무인 기술은 노동력을 대체해준다는 의미에서, 농업로봇이라 표현하기도 하는데, 지금까지의 농업로봇은 GPS 또는 기계시각을 이용한 자율주행 트랙터와 콤바인을 중심으로 상용화되어 왔으며, 최근에 농업로봇 적용 분야는 가지치기(전정), 순지르기, 수확, 제초, 방제, 제조 등의 농작업을 비롯하여 과수원 고소작업, 병충해 모니터링 등으로 확대되어 연구 개발되어 있다.

농업 분야의 로봇 기술은 현재 미국, 일본, 유럽 중심으로 기술 개발이 이루어지고 있으며, 우리나라의 경우 농업에 대한 관심 부족으로 다른 로봇 분야에 비해 기술격차의 편차가 심하다, 또, 로봇핵심부품 및 기술에 대한 대외 의존도가 높은 국내 로봇산업의 기술수준은 선진국 대비 약 80%이며, 원천기술은 약 5년 정도의 기술격차 를 가지고 있으며, 미국, 유럽에 비해 우리나라의 경우에는 농작물 재배 환경에서 많은 차이를 보이고 있는 실정이다.

현재, 농업로봇의 구동 플랫폼은 기존 트랙터를 기반으로 하여 기술개발이 이루어지고 있는 한편, 농작업은 다양한 구조의 농기구를 요구하는바, 하나의 트랙터를 이용해 두둑성형, 비닐피복, 파종, 진압을 동시에 수행할 수 있는 기술의 단순한 구현은 어렵지 않으나, 이 경우 트랙터의 길이가 너무 길어지는 문제가 발생하고, 이에 따라 소형 농지에서는 작업이 불가능하며, 선회시 전후방 위험성이 높아지고, 장거리 이동시 트럭 상차가 어렵다는 문제점이 있으며, 전체 농기계의 무게가 너무 무거워지는 단점 등이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2019-0120398호 대한민국 공개특허 제10-2020-0055159호

본 발명은 상기 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 작업면적 내 설정된 경로로 자율주행이 가능토록 하거나 무선 운전 제어를 가능토록 하여 농작업에 소요되는 노동력을 보다 효과적으로 최소화 내지 대체하고, 특히, 씨앗의 파종, 잡초의 제초, 급수 등과 같은 일련의 농사 작업들을 각각 가능케 하는 모듈장치를 하나의 프레임 상에 착탈 가능하게 마련함으로써 각각의 모듈장치들이 농사 작업에 단계적으로 교체 활용되어질 수 있도록 하는 무인 농사 작업기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, 하단에 주행바퀴를 구비하며 상부에 설치대가 마련된 프레임 및 상기 주행바퀴의 구동 및 조향을 제어하여 프레임이 기설정된 경로로 무인 운전되도록 제어하는 제어부를 포함하는 무인 농사 작업기에 있어서, 상기 프레임의 설치대에는 두둑에 씨앗을 파종하는 파종모듈, 두둑 주변의 잡초를 제초하는 제초모듈 및 물을 공급하는 급수모듈 중 적어도 어느 하나가 착탈 가능하게 결합되어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파종모듈은, 상기 설치대에 안착되며 씨앗이 보관되는 씨앗챔버; 상기 씨앗챔버에서 공급되는 씨앗을 한 알씩 두둑으로 낙하시키는 파종기; 상기 씨앗챔버와 파종기를 연결하되 씨앗이 이송되는 연결관; 상기 파종기를 상하로 승강시키는 제1 승강유닛; 및 상기 파종기의 하단에 장착되며 두둑을 일정 깊이 절개하여 파종기에서 낙하된 씨앗이 매립될 공간을 확보하는 절개부재;를 포함하며, 상기 파종기는, 내부로 중공실이 형성되며 제1 슬릿과 제2 슬릿이 상하 방향으로 이격되게 관통 형성되는 실린더; 상기 제1 슬릿에 장착되는 제1 이동판; 상기 제2 슬릿에 장착되는 제2 이동판; 및 중심회전축에서 편심된 지점에 상기 제1 이동판과 제2 이동판이 각각 결합되어 공급모터에 의해 정역방향 회전시 상기 제1 이동판과 제2 이동판이 중공실을 교대로 교차하도록 하여 상기 씨앗챔버로부터 공급되는 씨앗이 하나씩 낙하되도록 하는 회전원판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 실린더에는 중공실과 연통되도록 외측으로 분기구가 분기 형성되며 상기 회전원판의 둘레에는 플렉시블호스가 결합된 상태에서 분기구를 향해 중공실 내부로 삽입되어 회전원판의 정역방향 회전에 따라 실린더의 하단을 향해 선택적으로 노출되어 두둑으로 낙하된 씨앗을 가압하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 씨앗챔버는, 상단에 배출구가 형성되는 함체 형태의 케이스; 상기 케이스 내부에서 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며 상단에는 씨앗을 한 줄로 배열시키는 씨앗레일이 배출구를 향하는 방향으로 갈수록 점진적으로 낮아지게 형성되어 상기 배출구를 향해 씨앗을 자중에 의해 배출시키는 배출판; 및 상기 배출판을 상하로 승강시키는 제2 승강유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 설치대에는 가이드블럭이 가이드레일에 의해 좌우 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 제초모듈은, 하방으로 절단용 브러시가 장착된 제초모터; 상기 가이드블럭과 제초모터 사이에 설치되어 상기 제초모터를 승강시키는 제3 승강유닛; 및 일단은 상기 제초모터에 고정 설치되고 타단은 자유단 형태로 이루어져 두둑에 가이드되어 상기 브러시를 두둑으로부터 이격 지지하는 밸런스암;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸런스암은, 상기 제초모터의 외주면을 파지하는 원통형의 파지구; 상기 파지구에 회동 가능하게 결합되되 타단에 지지휠이 제자리 회전 가능하게 결합되어 두둑에 접촉 지지되는 연장편; 및 상기 파지구와 연장편 사이에 설치되는 스프링경첩;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 작업면적 내 설정된 경로로 자율주행이 가능토록 하거나 무선 운전 제어를 가능토록 하여 농작업에 소요되는 노동력을 보다 효과적으로 최소화 내지 대체하고, 특히, 씨앗의 파종을 담당하는 파종모듈, 잡초의 제초를 담당하는 제초모듈 및 급수를 담당하는 급수모듈을 하나의 프레임 상에 착탈 가능하게 마련함으로써 각각의 모듈장치들이 농사 작업에 단계적으로 교체 활용되어질 수 있도록 하여 농작업의 편의를 보장함은 물론, 작업기의 소형화에 기여하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 무인 농사 작업기의 전체적인 구성을 도시한 도면.
도 2는 파종모듈이 결합된 무인 농사 작업기의 전체적인 외관을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 정면을 도시한 도면.
도 4는 도 2의 일측면을 도시한 도면.
도 5는 도 4의 A-A선을 기준으로 하는 단면구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 배출판을 도시한 도면.
도 7은 씨앗챔버의 작용을 도시한 도면.
도 8은 파종기의 요부 분해구성을 도시한 도면.
도 9는 도 4의 B-B선을 기준으로 하는 단면구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 10은 파종기의 작용을 도시한 도면.
도 11은 절개부재의 작용을 도시한 도면.
도 12는 제초모듈이 결합된 무인 농사 작업기의 전체적인 외관을 도시한 도면.
도 13은 제초모듈의 구성을 도시한 도면.
도 14는 제초모듈의 작용을 도시한 도면.
도 15는 급수모듈이 결합된 무인 농사 작업기의 전체적인 외관을 도시한 도면.
도 16은 무인 농사 작업기가 설정된 경로로 주행하는 상태를 개념적으로 도시한 도면.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명에 따른 무인 농사 작업기(이하, 작업기라 함)은 크게, 하단에 주행바퀴(12)를 구비하며 상부에 설치대(11)가 마련된 프레임(10), 상기 주행바퀴(12)의 구동 및 조향을 제어하여 프레임(10)이 기설정된 경로로 무인 운전되도록 제어하는 제어부, 두둑에 씨앗을 파종하는 파종모듈(20), 두둑 주변의 잡초를 제초하는 제초모듈(30) 및 물을 공급하는 급수모듈(40)을 포함하는 것으로 정의될 수 있다.

프레임(10)은 작업기의 전체적인 외골격을 구성하며 상기 파종모듈(20), 제초모듈(30) 및 급수모듈(40)을 선택적으로 지지한 상태에서 두둑 사이를 무인으로 주행할 수 있다.

프레임(10)의 하단에는 총 네 개의 주행바퀴(12)가 마련되되, 특히, 전륜 주행바퀴(12)의 경우 별도 도시하지 않은 동력발생부와 연결되어 구동될 수 있다.

동력발생부는 주행바퀴(12)를 구름시키기 위한 모터와 조향을 위한 유압펌프 등으로 이루어져 있으며 이들 동력발생부의 각 구성요소는 일반적인 자동차, 작업용 지게차 농업용 트렉터 등에서 적용하고 있는 동력 전달 계통의 연결방식과 동일하게 주행바퀴(12)와 연동되어질 수 있다.

이에, 제어부는 자율주행 프로그램을 통해 동력발생부를 무선 제어함으로써 주행바퀴(12)의 전,후진 및 조향을 제어하게 된다.

이때, 제어부는 GPS에 의해 프로그램된 맵의 기설정된 경로를 추적하여 프로그램된 시작 위치에서 끝나는 지점까지 무인으로 작업이 진행될 수 있도록 한다. 한편, 자율주행 대신 위와같은 방향 전환은 원격 무선조종에 의해 제어될 수도 있다.

이와 같은 작업기의 무인 운전에 요구되는 세부적인 구성의 기술 내용은 이미 공지된 기술, 예컨대, 상술한 선행기술문헌의 내용들을 그대로 이용하여 구현될 수 있으므로, 이하 자세한 설명은 생략하도록 하며, 본 발명은 후술 될 파종모듈(20), 제초모듈(30) 및 급수모듈(40)을 프레임(10) 상에 교체 가능하게 마련하고, 또한, 파종모듈(20), 제초모듈(30) 및 급수모듈(40) 각각의 모듈화 구조에 그 특징이 있는바 이하에선 이를 구체적으로 설명하도록 한다.

다시, 프레임(10)의 상단은 설치대(11)로 구성되며 설치대(11) 상에 후술 될 파종모듈(20), 제초모듈(30) 및 급수모듈(40) 중 적어도 어느 하나가 안착되거나 또는 착탈 가능하게 결합되어질 수 있다.

즉, 사용자는 하나의 프레임(10)에 파종모듈(20), 제초모듈(30) 및 급수모듈(40) 중 적어도 어느 하나를 작업 상황에 맞게 교체 사용할 수 있다.

먼저, 파종모듈(20)은 두둑에 씨앗을 파종하되 특히, 두둑의 진행방향을 따라 하나의 씨앗을 등간격으로 이격시키며 파종할 수 있도록 하는 구조를 갖춘다.

이를 위해, 파종모듈(20)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 크게, 씨앗챔버(100), 파종기(200), 연결관(300), 제1 승강유닛(400) 및 절개부재(500)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

씨앗챔버(100)는 설치대(11)에 안착되며 내부로 씨앗을 보관하며, 보관된 씨앗을 파종기(200)로 공급한다. 이때, 씨앗챔버(100)는 연결관(300)을 통해 씨앗을 파종기(200)로 공급하게 되는데, 씨앗챔버(100)에 한 대 모여 쌓인 씨앗을 일렬로 줄지어 연결관(300)으로 공급될 수 있도록 함으로써 연결관(300)에서부터 씨앗을 일렬로 줄지을 수 있도록 한다.

보다 구체적으로, 씨앗챔버(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 상단에 배출구(111)가 형성되는 함체 형태의 케이스(110), 상기 케이스(110) 내부에서 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며 상단에는 씨앗을 한 줄로 배열시키는 씨앗레일(121)이 배출구(111)를 향하는 방향으로 갈수록 점진적으로 낮아지게 형성되어 상기 배출구(111)를 향해 씨앗을 자중에 의해 배출시키는 배출판(120) 및 상기 배출판(120)을 상하로 승강시키는 제2 승강유닛(130)을 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

케이스(110)에는 씨앗이 무작위로 수납될 수 있는데, 배출판(120)이 케이스(110) 내부에서 상하로 승강하면서 케이스(110)에 수납된 씨앗을 상부로 퍼 올려 일렬로 배열시킨 상태에서 배출구(111)를 향해 순차적으로 배출시킨다.

배출판(120)은 직각삼각형 형태의 판 형태로 예시되며 이때 씨앗레일(121)은 직각삼각형의 빗변에 해당하는 위치에 형성되어 씨앗을 일렬로 배열시킬 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이 배출판(120)이 상사점에 위치하게 되면 씨앗레일(121)의 낮아진 끝단은 배출구(111)와 동일선상에 놓일 수 있으며, 이에 씨앗레일(121)에 한 줄로 배열된 씨앗이 씨앗레일(121)에서부터 배출구(111)로 자중에 의해 배출되어질 수 있다.

제2 승강유닛(130)은 배출판(120)을 상하 방향으로 승강시킬 수 있는 선에서 공압 액츄에이터 등으로 이루어질 수 있으며, 설치 위치는 특별히 제한하지는 않지만 본 실시예에서는 제2 승강유닛(130)이 케이스(110) 하부에 설치된 상태에서 배출판(120)의 하단과 연결된 구조를 예시한다.

다시 말해, 제2 승강유닛(130)이 배출판(120)을 하사점으로 이동시키게 되면 배출판(120)이 케이스(110)에 수납된 씨앗에 파묻히게 되어 씨앗레일(121)에 씨앗이 안착되며 이 상태에서 제2 승강유닛(130)이 배출판(120)을 상사점으로 이동시키게 되면 배출판(120)의 끝단이 배출구(111)와 동일선상에 놓이게 되어 씨앗레일(121)에 안착된 씨앗이 한 줄로 배출구(111)를 통해 배출되어질 수 있게 된다. 배출구(111)로 배출된 씨앗은 후술 될 연결관(300)을 통해 파종기(200)로 공급되어질 수 있다.

다음으로, 파종기(200)는 상기 씨앗챔버(100)에서 공급되는 씨앗을 한 알씩 두둑으로 낙하시킴으로써 한 부분에 씨앗이 과량으로 파종되는 것을 방지할 수 있다.

보다 구체적으로, 파종기(200)는 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이 내부로 중공실이 형성되며 제1 슬릿(211)과 제2 슬릿(212)이 상하 방향으로 이격되게 관통 형성되는 실린더(210), 상기 제1 슬릿(211)에 장착되는 제1 이동판(220), 상기 제2 슬릿(212)에 장착되는 제2 이동판(230) 및 중심회전축(241)에서 편심된 지점에 상기 제1 이동판(220)과 제2 이동판(230)이 각각 결합되어 공급모터(250)에 의해 정역방향 회전시 상기 제1 이동판(220)과 제2 이동판(230)이 중공실을 교대로 교차하도록 하여 상기 씨앗챔버(100)로부터 공급되는 씨앗이 하나씩 낙하되도록 하는 회전원판(240)을 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

실린더(210)의 중공실 상단은 연결관(300)과 연결되어 씨앗을 공급받을 수 있으며, 중공실로 공급된 씨앗은 중공실을 자유낙하하여 두둑으로 배출될 수 있다.

이때, 제1 이동판(220)과 제2 이동판(230)이 중공실을 교대로 교차 작용하여 제1 이동판(220)과 제2 이동판(230) 사이에 씨앗을 한 알씩 분리시키고, 분리된 한 알의 씨앗만 해당되는 두둑의 파종 포인트로 낙하시킬 수 있다.

즉, 파종기(200)가 한 알의 씨앗을 배출시키면 작업기는 두둑의 진행방향을 따라 소정 거리 이동한 뒤 다시 정차하고 그 위치에서 한 알의 씨앗을 배출시키는 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.

제1 슬릿(211)과 제2 슬릿(212)은 중공실을 수직으로 관통하여 제1 이동판(220)과 제2 이동판(230)을 중공실로 안내할 수 있다.

공급모터(250)는 스텝모터로 예시되며 회전원판(240)의 중앙에 결합해 회전원판(240)을 실린더(210)의 일측에서 정역방향 빠르게 회전할 수 있다.

회전원판(240)에는 중심회전축(241)에서 일정 거리 편심된 지점에 제1 편심축(242)과 제2 편심축(243)이 각각 형성될 수 있으며, 이때, 제1 이동판(220)은

제1 링크기구(244)를 매개로 상기 제1 편심축(242)에 연결되고 제2 이동판(230)은 제2 링크기구(245)를 매개로 상기 제2 편심축(243)에 각각 연결될 수 있다.

제1 링크기구(244)와 제2 링크기구(245)는 회전원판(240)의 회전운동을 제1 이동판(220)과 제2 이동판(230)의 직선운동으로 변환시키기 위한 구성으로, 이에 따라 회전원판(240)이 정방향으로 회전하면 도 10b에 도시된 바와 같이 제1 이동판(220)이 중공실을 막고 반대로 제2 이동판(230)이 중공실을 개방한 상태가 되고 회전원판(240)이 역방향으로 회전하면 도 10a에 도시된 바와 같이 제1 이동판(220)이 중공실을 개방하고 반대로 제2 이동판(230)이 중공실을 막은 상태가 된다.

즉, 연결관(300)을 통해 중공실로 공급된 씨앗은 먼저, 제1 이동판(220)에 의해 가로막혀 있다가, 제1 이동판(220)과 제2 이동판(230)의 빠른 교차작용에 의해 제2 이동판(230)으로 낙하한 뒤 최종적으로 제2 이동판(230)의 하부로 낙하하고, 이어서, 개방된 실린더(210)의 하단을 통해 두둑으로 배출되어질 수 있다.

이에 따라, 한꺼번에 양의 씨앗이 파종되지 않고, 정해진 파종포인트에 씨앗이 한 알씩 파종되어질 수 있는 구조가 갖춰지게 된다.

한편, 실린더(210)의 개방된 하단으로 배출되어 두둑으로 낙하된 씨앗은 단순히 두둑의 토사에 얹혀지게 되는데, 이때 본 실시예에서는 씨앗이 토사 내부로 매립될 수 있도록 씨앗을 상부에서 가압할 수 있는 구조를 갖춘다.

이를 위해, 실린더(210)에는 중공실과 연통되도록 외측으로 분기구(213)가 분기 형성되며 상기 회전원판(240)의 둘레에는 플렉시블호스(260)가 결합된 상태에서 분기구(213)를 향해 중공실 내부로 삽입되어 회전원판(240)의 정역방향 회전에 따라 실린더(210)의 하단을 향해 선택적으로 노출되어 두둑으로 낙하된 씨앗을 가압할 수 있다.

플렉시블호스(260)는 회전원판(240)과 실린더(210) 사이에서 유연하게 탄성변형 가능한 재질로 이루어진 긴 호스로, 일단은 회전원판(240)의 외주면에 고정 설치되고 타단은 중공실 내부로 삽입되어 자유단을 이룬다.

이에, 회전원판(240)이 정방향으로 회전하게 되면 도 10b에 도시된 바와 같이 분기구(213)를 통해 중공실 내부로 삽입된 플렉시블호스(260)의 타단이 실린더(210)의 개방된 하단으로 노출됨과 동시에 두둑으로 낙하한 씨앗을 가압하여 토사에 매립하고, 회전원판(240)이 역방향으로 회전하게 되면 도 10a에 도시된 바와 같이 플렉시블호스(260)의 타단이 두둑으로부터 이격된 원위치로 복원되어질 수 있다.

즉, 회전원판(240)이 회전하게 되면 제1 이동판(220), 제2 이동판(230) 및 플렉시블호스(260)가 서로 연계 작동하게 되어 씨앗의 배출, 매립 등 일련의 파종 작업을 순차적으로 수행하게 된다.

한편, 파종기(200)의 상부 구성들, 예컨대, 실린더(210)의 상단, 제1 이동판(220), 제2 이동판(230), 회전원판(240), 공급모터(250) 등은 헤드커버(270)에 내장될 수 있다.

다음으로, 연결관(300)은 씨앗챔버(100)와 파종기(200)를 연결하되 씨앗챔버(100)로부터 배출되는 씨앗이 이송되는 경로를 제공한다.

연결관(300)의 일단은 씨앗챔버(100)의 배출구(111)에 연결되고 타단은 실린더(210)의 개방된 상단에 연결될 수 있으며, 연결관(300)의 내경은 배출구(111)에서 한 줄로 배출되는 씨앗이 한 줄로 이동될 수 있을 정도의 직경으로 이루어질 수 있다.

파종기(200)의 승강을 고려하여 연결관(300)은 신장과 압축이 가능한 자바라관 형태로 이루어질 수도 있다.

다음으로, 제1 승강유닛(400)은 상기 파종기(200)를 상하로 승강시키는 역할을 담당한다. 후술될 절개부재(500)가 파종기(200)에 장착되어짐을 고려해 파종기(200)를 상하로 승강시킴으로써 절개부재(500)가 두둑을 용이하게 시킬 수 있도록 구성한다.

제1 승강유닛(400)은 씨앗챔버(100)에 파종기(200)를 연결시키며 예컨대, 씨앗챔버(100)에 결합되는 제1 아암(410), 제1 아암(410)에 회동 가능하게 결합되는 제2 아암(420), 제2 아암(420)에 회동 가능하게 결합되며 파종기(200)를 지지하는 제3 아암(430), 상기 제1 아암(410)과 제2 아암(420) 사이에 연결 설치되는 제1 서보모터(440) 및 제2 아암(420)과 제3 아암(430) 사이에 설치되는 제2 서보모터(450)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

즉, 제1 서보모터(440)와 제2 서보모터(450)가 제1 아암(410), 제2 아암(420) 및 제3 아암(430)을 관절운동되게 작동시킴으로써 파종기(200)를 상하로 승강시킬 수 있다.

전술한 실시예 외에, 제1 승강유닛(400)은 파종기(200)를 상하로 승강시킬 수 있는 선에서 공지된 구조로 다양하게 실시될 수 있으므로, 이하 구체적인 설명은 생략한다.

다음으로, 절개부재(500)는 파종기(200)의 하단에 장착되며 두둑을 일정 깊이 절개하여 파종기(200)에서 낙하된 씨앗이 매립될 공간을 확보하는 역할을 담당한다.

즉, 실린더(210)의 개방된 하단으로 씨앗이 낙하되기 직전 제1 승강유닛(400)에 의해 파종기(200)가 하강하면 이와 연계되어 절개부재(500)가 두둑을 일정 깊이 절개하고, 이 절개된 공간으로 씨앗이 낙하하여 두둑에 매립되어질 수 있다.

절개부재(500)는 도 11에 도시된 바와 같이 하단에 좌우 방향으로 가이드대(511)가 형성된 바디(510), 상기 바디(510)의 중앙에 결합된 상태에서 절개모터(521)에 의해 정역방향 회전하는 회전링크(520), 상기 가이드대(511)에 접속되어 좌우로 왕복 이동 가능하게 마련되는 제1 절개날(530), 상기 제1 절개날(530)과 마주보게 상기 가이드대(511)에 접속되어 좌우로 왕복 이동 가능하게 마련되는 제2 절개날(540), 상기 회전링크(520)의 일단과 제1 절개날(530) 사이에 결합되는 제1 연동링크(550) 및 상기 회전링크(520)의 타단과 제2 절개날(540) 사이에 결합되는 제2 연동링크(560)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

즉, 파종기(200)가 제1 승강유닛(400)에 의해 하사점으로 이동하면 도 11에 도시된 바와 같이 제1 절개날(530)과 제2 절개날(540)이 서로 인접하게 접촉된 상태에서 두둑에 일정 깊이 삽입되고, 절개모터(521)가 회전링크(520)를 일방향 회전시키게 되면 회전링크(520)의 회전운동이 제1 연동링크(550)와 제2 연동링크(560)에 의해 제1 절개날(530)과 제2 절개날(540)의 직선운동으로 변환되어 제1 절개날(530)과 제2 절개날(540)이 서로 멀어지는 방향으로 이동하며 두둑을 절개하게 된다.

이와 같은 작용을 반복함에 따라, 두둑에 절개된 공간이 마련되면 파종기(200)의 작용에 의해 하부로 배출되는 한 알의 씨앗이 절개된 공간으로 낙하되어 두둑에 매립되어질 수 있다.

한편, 설치대(11)에는 좌우 방향으로 가이드레일(13)이 형성될 수 있으며 가이드블럭(14)이 가이드레일(13)에 의해 좌우 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.

가이드레일(13)과 가이드블럭(14)은 공지된 LM가이드 구조가 채택될 수 있으며, 이에 가이드블럭(14)이 전기적 신호에 따라 좌우 방향으로 왕복 이동할 수 있다.

가이드블럭(14)에는 제초모듈(30)이 착탈 가능하게 결합될 수 있으며, 이에, 제초모듈(30)이 좌우 방향으로 왕복 이동하며 두둑을 넓은 면적으로 제초할 수 있다.

제초모듈(30)은 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 하방으로 절단용 브러시(610)가 장착된 제초모터(600), 상기 가이드블럭(14)과 제초모터(600) 사이에 설치되어 상기 제초모터(600)를 승강시키는 제3 승강유닛(700) 및 일단은 상기 제초모터(600)에 고정 설치되고 타단은 자유단 형태로 이루어져 두둑에 가이드되어 상기 브러시(610)를 두둑으로부터 이격 지지하는 밸런스암(800)을 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

제3 승강유닛(700)은 제초모터(600)를 상하로 승강시킬 수 있는 선에서 공지된 구조로 다양하게 실시될 수 있으며, 본 실시예에서는 전술한 제1 승강유닛(400)과 그 구조를 동일하게 구현하였다.

예컨대, 제3 승강유닛(700)은 가이드블럭(14)에 결합되는 제1 아암(710), 제1 아암(710)에 회동 가능하게 결합되는 제2 아암(720), 제2 아암(720)에 회동 가능하게 결합되며 제초모터(600)를 지지하는 제3 아암(730), 상기 제1 아암(710)과 제2 아암(720) 사이에 연결 설치되는 제1 서보모터(740) 및 제2 아암(720)과 제3 아암(730) 사이에 설치되는 제2 서보모터(750)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

즉, 제1 서보모터(740)와 제2 서보모터(750)가 제1 아암(710), 제2 아암(720) 및 제3 아암(730)을 관절운동되게 작동시킴으로써 브러시(610)를 상하로 승강시킬 수 있다.

이에, 두둑의 높낮이, 잡초의 발육 상태 등에 따라 브러시(610)의 높낮이를 조절할 수 있다.

밸런스암(800)은 제초모터(600)를 두둑에서부터 이격 지지함으로써 제초 작업 도중 두둑의 높이가 급격하게 높아지거나 제초모듈(30)에 충격이 가해져 제초모터(600)의 높이가 급격하게 낮아짐으로써 브러시(610)가 두둑에 충돌하는 것을 미연에 방지한다.

즉, 밸런스암(800)은 브러시(610)와 두둑을 일정 거리 유지시켜주는 역할을 할 수 있다.

밸런스암(800)은 예컨대, 제초모터(600)의 외주면을 파지하는 원통형의 파지구(810), 상기 파지구(810)에 회동 가능하게 결합되되 타단에 지지휠(820)이 제자리 회전 가능하게 결합되어 두둑에 접촉 지지되는 연장편(830) 및 상기 파지구(810)와 연장편(830) 사이에 설치되는 스프링경첩(840)을 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

즉, 연장편(830)에 의해 브러시(610)로부터 좌우 방향으로 일정 거리 이격된 지지휠(820)이 제초모듈(30)의 좌우 이동에 따라 두둑에 접촉해 두둑을 다지되, 특히, 전술한 절개부재(500)에 의해 절개된 두둑을 메울 수도 있게 된다.

한편, 연장편(830)이 스프링경첩(840)에 의해 탄성 지지되기 때문에 지지휠(820)이 두둑의 돌뿌리 등에 걸려 충격이 가해지더라도, 이러한 외충격을 충분히 완충시킬 수 있는 구조가 갖춰지게 된다.

다음으로, 급수모듈(40)은 도 15에 도시된 바와 같이 물이 저장되며 설치대(11)에 안착되는 급수탱크(41) 및 상기 급수탱크(41)에 연결되어 두둑을 향해 물을 분사하는 분사노즐(42)을 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

이에, 작업기가 두둑을 설정된 경로로 주행하게 되면 분사노즐(42)이 급수탱크(41)에 저장된 물을 두둑을 향해 분사하게 된다.

이와 같이 각각 기능별로 모듈화된 파종모듈(20), 제초모듈(30) 및 급수모듈(40)은 프레임(10) 상에 착탈 가능하게 마련되어, 각각의 농사 작업에 단계적으로 교체 활용되어질 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 프레임
20: 파종모듈
30: 제초모듈
40: 급수모듈
100: 씨앗챔버
200: 파종기
300: 연결관
400: 제1 승강유닛
500: 절개부재
600: 제초모터
700: 제3 승강유닛
800: 밸런스암
41: 급수탱크
42: 분사노즐

Claims

하단에 주행바퀴를 구비하며 상부에 설치대가 마련된 프레임 및 상기 주행바퀴의 구동 및 조향을 제어하여 프레임이 기설정된 경로로 무인 운전되도록 제어하는 제어부를 포함하는 무인 농사 작업기에 있어서,
상기 프레임의 설치대에는 두둑에 씨앗을 파종하는 파종모듈, 두둑 주변의 잡초를 제초하는 제초모듈 및 물을 공급하는 급수모듈 중 적어도 어느 하나가 착탈 가능하게 결합되며,
상기 파종모듈은,
상기 설치대에 안착되며 씨앗이 보관되는 씨앗챔버;
상기 씨앗챔버에서 공급되는 씨앗을 한 알씩 두둑으로 낙하시키는 파종기;
상기 씨앗챔버와 파종기를 연결하되 씨앗이 이송되는 연결관;
상기 파종기를 상하로 승강시키는 제1 승강유닛; 및
상기 파종기의 하단에 장착되며 두둑을 일정 깊이 절개하여 파종기에서 낙하된 씨앗이 매립될 공간을 확보하는 절개부재;를 포함하며,
상기 파종기는,
내부로 중공실이 형성되며 제1 슬릿과 제2 슬릿이 상하 방향으로 이격되게 관통 형성되는 실린더;
상기 제1 슬릿에 장착되는 제1 이동판;
상기 제2 슬릿에 장착되는 제2 이동판; 및
중심회전축에서 편심된 지점에 상기 제1 이동판과 제2 이동판이 각각 결합되어 공급모터에 의해 정역방향 회전시 상기 제1 이동판과 제2 이동판이 중공실을 교대로 교차하도록 하여 상기 씨앗챔버로부터 공급되는 씨앗이 하나씩 낙하되도록 하는 회전원판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 농사 작업기.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 실린더에는 중공실과 연통되도록 외측으로 분기구가 분기 형성되며 상기 회전원판의 둘레에는 플렉시블호스가 결합된 상태에서 분기구를 향해 중공실 내부로 삽입되어 회전원판의 정역방향 회전에 따라 실린더의 하단을 향해 선택적으로 노출되어 두둑으로 낙하된 씨앗을 가압하는 것을 특징으로 하는 무인 농사 작업기.
청구항 3에 있어서,
상기 씨앗챔버는,
상단에 배출구가 형성되는 함체 형태의 케이스;
상기 케이스 내부에서 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며 상단에는 씨앗을 한 줄로 배열시키는 씨앗레일이 배출구를 향하는 방향으로 갈수록 점진적으로 낮아지게 형성되어 상기 배출구를 향해 씨앗을 자중에 의해 배출시키는 배출판; 및
상기 배출판을 상하로 승강시키는 제2 승강유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 농사 작업기.
청구항 4에 있어서,
상기 설치대에는 가이드블럭이 가이드레일에 의해 좌우 방향으로 이동 가능하게 설치되며,
상기 제초모듈은,
하방으로 절단용 브러시가 장착된 제초모터;
상기 가이드블럭과 제초모터 사이에 설치되어 상기 제초모터를 승강시키는 제3 승강유닛; 및
일단은 상기 제초모터에 고정 설치되고 타단은 자유단 형태로 이루어져 두둑에 가이드되어 상기 브러시를 두둑으로부터 이격 지지하는 밸런스암;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 농사 작업기.