KR102454153B1 - 드론을 이용하여 자율주행식 농사용 차량의 작업을 보조하는 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 드론을 작동시켜서 농사용 차량이 위치한 구획을 확인하는 단계; 상기 농사용 차량의 GPS정보 및 확인된 구획정보를 기초로 하여 농사용 차량이 위치한 구획의 경계를 결정하는 단계; 작업자단말에 상기 결정된 구획의 경계가 출력되도록 제어하고, 상기 작업자단말에 입력된 정보를 수신하여 상기 결정된 구획의 경계를 보정하는 단계; 및 상기 드론을 통해 수집되는 영상에서 상기 보정된 구획의 경계가 출력되도록 상기 드론의 움직임을 제어하는 단계;를 포함하는, 드론을 이용하여 자율주행식 농사용 차량의 작업을 보조하는 방법을 개시한다.

Description

드론을 이용하여 자율주행식 농사용 차량의 작업을 보조하는 방법 및 시스템 {Method for supporting the work of self-driving agricultural vehicles using drone and system thereof}
본 발명은 농사용 차량의 작업을 보조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 드론을 이용하여 자율주행기능을 포함하는 농사용 차량의 농작업의 효율을 향상시키기 위한 보조 방법 및 그 방법을 구현하기 위한 시스템에 관한 것이다.
최근에 농사용 차량에 작업 편의성을 위해 자율주행 기능이 탑재되는 추세이다. 공도를 주행하는 일반적인 자율주행 자동차와 달리 자율주행 기능이 탑재된 농사용 차량의 주요 목적은 높은 작업 편의성 및 작업 효율성을 제공하는 데에 있으므로, 자율주행 기능이 탑재된 농사용 차량은, 자율주행보다는 자율작업에 더욱 초점이 맞춰져 있다고 볼 수 있다.
보다 구체적으로, 농사용 차량에서 자율주행이 갖는 의의는, 핸들의 조작을 통한 직진주행 및 곡선주행을 운전자/작업자의 조작없이 설정된 목표로 주행하는 것이다. 정교한 자율주행 기능구현 및 최적화를 위해서는 실제 스티어링 핸들의 조작 및 핸들각도외에 실제 차량 바퀴 휠의 절대각도를 센서로 측정하여 이를 제어에 활용할 수 있다.
농사용 차량의 자율주행 기능을 구현하기 위한 모듈은, 농사용 차량 제조회사에서 농사용 차량 생산시 각종 센서, 제어기 및 부품을 장착하는 방식으로 구현될 수도 있고, 별도의 상용 자율주행 키트를 제작하여 농사용 차량에 장착하는 방식으로도 구현가능하다.
대한민국 공개특허 제10-2021-0062727호 (2021.05.31 공개)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 자율주행 농사용 차량의 작업 보조 방법 및 그 방법을 구현하기 위한 시스템을 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 드론을 작동시켜서 농사용 차량이 위치한 구획을 확인하는 단계; 상기 농사용 차량의 GPS정보 및 확인된 구획정보를 기초로 하여 농사용 차량이 위치한 구획의 경계를 결정하는 단계; 작업자단말에 상기 결정된 구획의 경계가 출력되도록 제어하고, 상기 작업자단말에 입력된 정보를 수신하여 상기 결정된 구획의 경계를 보정하는 단계; 및 상기 드론을 통해 수집되는 영상에서 상기 보정된 구획의 경계가 출력되도록 상기 드론의 움직임을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 방법에 있어서, 상기 드론의 배터리의 잔여용량이 임계값 미만이 되면, 상기 드론을 농사용 차량에 대응하는 충전스테이션으로 이동시켜서 충전되도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 농사용 차량에 대응하는 충전스테이션은, 상기 농사용 차량의 상부에 위치할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 농사용 차량에 대응하는 충전스테이션은, 적어도 두 개 이상의 충전슬롯을 포함할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 드론은, 적어도 두 대 이상일 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 드론과 상기 충전스테이션의 거리가 소정의 거리 미만이 되면, 상기 농사용 차량의 주행속도가 감속되도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 드론과 상기 충전스테이션의 거리가 소정의 거리 미만이 되면, 상기 농사용 차량의 주행속도가 감속되도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 농사용 차량이 위치한 구획을 확인하는 드론은 제1드론이고, 상기 제1드론과 상기 충전스테이션의 거리가 소정의 거리 미만이 되면, 상기 충전스테이션에 대기 중이던 제2드론이 발진(take off)할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 농사용 차량이 위치한 구획을 확인하는 드론은 제1드론이고, 상기 제1드론의 배터리의 잔여용량이 임계값 미만이 되면, 상기 충전스테이션에 대기 중이던 제2드론이 발진할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 GPS정보는, RTK-GPS(Real Time Kinematic GPS)정보일 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 시스템은, 통신부 및 프로세서를 포함하는, 자율주행식 농사용 차량 작업 보조 시스템으로서, 상기 통신부는, 상기 농사용 차량이 위치한 GPS정보 및 드론이 수집한 농사용 차량이 위치한 구획의 구획정보를 수집하고, 상기 프로세서는, 상기 농사용 차량의 GPS 정보 및 확인된 구획정보를 기초로 하여 농사용 차량이 위치한 구획의 경계를 결정하는 구획경계결정부; 작업자단말에 상기 결정된 구획의 경계가 출력되도록 제어하고, 상기 작업자단말에 입력된 정보를 수신하여 상기 결정된 구획의 경계를 보정하는 구획경계보정부; 상기 드론을 통해 수집되는 영상에서 상기 보정된 구획의 경계가 출력되도록 상기 드론의 움직임을 제어하는 드론유지제어부; 및 상기 드론의 배터리의 잔여용량이 임계값 미만이 되면, 상기 드론을 농사용 차량에 대응하는 충전스테이션으로 이동시켜서 충전되도록 제어하는 드론충전제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예는, 상기 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 기록매체를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 자율주행 기능을 포함하는 농사용 차량의 작업효율이 현저하게 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 농사용 차량의 농작업을 보조하는 드론의 연착(soft landing)기능이 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자율주행 농사용 차량이 농지에서 직선주행 및 곡선주행을 하는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 농사용 차량을 포함하는 시스템의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는 일 실시 예에 따른 농사용 차량을 제어하는 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 농사용 차량으로부터 획득된 데이터의 예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 농사용 차량을 제어하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 작업기가 장착된 농사용 차량의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 자율주행식 농사용 차량의 다른 일 예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1 내지 도 7에서 설명한 농사용 차량의 일 예를 블록도로 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8에서 설명한 프로세서에 포함되는 모듈들의 일 예를 블록도로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명이 적용되기 위한 세 구획의 농지를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 A구획에 설정된 제1경계선의 일 예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 A구획에 설정된 제2경계선의 일 예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 드론유지제어부가 드론의 복귀를 판단하는 프로세스를 도식적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 방법의 일 예를 흐름도로 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시 예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시 예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시 예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징을 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자율주행 농사용 차량이 농지에서 직선주행 및 곡선주행을 하는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 농사용 차량은 자율주행 기능을 구현하기 위한 모듈을 포함하고 있는 농사용 차량으로서, 농사용 차량에 작업자가 탑승하고 있지 않더라도, 미리 설정된 프로세스에 따라서, 직선주행 또는 곡선주행을 수행할 수 있다. 농사용 차량의 후미에는 이앙기 또는 베일러(baler)와 같은 작업기가 체결되어서, 농사용 차량의 이동과 함께 농지 또는 밭에 대한 농작업을 수행할 수 있다. 농사용 차량에 포함된 자율주행 모듈은 농사용 차량이 제작하는 제작사에서 농사용 차량의 메인 프로세서에 SoC(System on Chip)로 탑재하는 방식으로 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 자율주행 기능을 포함하지 않는 일반 농사량 차량의 처리장치(processor)나 핸들(handle)에 전기/전자적으로 연결되어 자율주행을 후천적으로 구현하는 방식으로 구현될 수도 있다. 이하에서는, 자율주행 모듈을 포함하는 농사용 차량을 자율주행식 농사용 차량으로 약칭하기로 한다.
도 1의 (a)는 자율주행식 농사용 차량이 농지에서 직선주행을 하는 것을 도식적으로 나타내고 있다. 자율주행식 농사용 차량은 도 1의 (a)에 도시된 것과 같은 직사각형 또는 정사각형의 농지나 밭의 형태를 감지하여 직선주행을 하면서 농지나 밭에 대한 농작업을 수행할 수 있다. 통상적으로, 자율주행식 농사용 차량은 농지(밭)의 차로를 변경해가면서 왕복하는데, 작업자는 자율주행식 농사용 차량의 최초 편도 주행에 대해서만 관여하여, 자율주행식 농사용 차량이 농지의 전체 크기를 정확하게 판단할 수 있도록 한다.
도 1의 (b)는 자율주행식 농사용 차량이 농지에서 곡선주행을 하는 것을 도식적으로 나타내고 있다. 도 1의 (b)에 도시된 것처럼, 농지의 경계가 다양한 형태의 곡선으로 이루어진 경우에도, 작업자는 자율주행식 농사용 차량의 탑승하여, 최초 1회의 편도 주행에 대해서만 정확하게 주행이 완료될 수 있도록 하여, 자율주행 모듈이 농지의 전체 넓이, 농지의 상태, 작업 속도 등을 결정할 수 있도록 유도할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 농사용 차량을 포함하는 시스템의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면 시스템(1)은 농사용 차량(10), 서버(20), 작업자(30) 및 작업자(30)를 제외한 다른 주체(40)를 포함한다. 이하에서, 작업자(30) 및 다른 주체(40)는 자연인 또는 법인 뿐만 아니라, 작업자(30) 및 다른 주체(40)가 각각 사용하는 디바이스(예를 들어, 다른 디바이스와 통신이 가능한 다양한 장치)가 될 수 있다.
농사용 차량(10)은 농업에 활용될 수 있는 차량을 포함할 수 있다. 예를 들어, 농사용 차량(10)은 농업을 위하여 수행되어야 하는 농작업(예를 들어, 논이나 밭의 일굼, 농업 자재의 운반 등)을 수행할 수 있으며, 작업자(30)가 농지 등을 이동하는 데 이용될 수도 있다. 예를 들어, 농사용 차량(10)은 트랙터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한편, 농사용 차량(10)은 단지 농업에 활용될 수 있는 차량으로 한정되지 않을 수 있다. 다시 말해, 농사용 차량(10)은 통상의 승용차, 트럭, 오토바이 등 농업에 활용되는 것으로 한정되지 않는 이동 수단을 의미할 수도 있다.
농사용 차량(10)은 서버(20)를 통하여 작업자(30) 및/또는 다른 주체(40)와 유선 통신 및/또는 무선 통신을 수행할 수 있다. 또한, 농사용 차량(10)은 GPS 신호를 이용한 다양한 기능이 구현되기 위하여 인공위성(50)과 무선 통신을 수행할 수 있다.
농사용 차량(10)으로부터 획득된 데이터는 서버(20)를 통하여 작업자(30) 및/또는 다른 주체(40)에 전송될 수 있다. 또한, 작업자(30) 및/또는 다른 주체(40)는 농사용 차량(10)으로 데이터를 전송할 수 있다. 따라서, 작업자(30) 및/또는 다른 주체(40)는 농사용 차량(10)에 관한 데이터에 기반하여 다양한 작업들을 수행할 수 있다. 또한, 농사용 차량(10)이 작업자(30)와 통신을 수행함에 따라, 작업자(30)는 농사용 차량(10)의 동작에 관한 다양한 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 작업자(30)는 직접 농사용 차량(10)에 탑승하지 않고서도, 농사용 차량(10)의 운행, 주차, 농작업 등을 수행할 수 있다.
예를 들어, 유선 통신의 방식은 유선 케이블을 통하여 연결되는 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 한편, 무선 통신의 방식은 NFC(Near Field Communication), ZIGBEE, 블루투스(bluetooth), 초광대역(UWB) 통신, LTE, GNSS(Global Navigation Satellite System), eCALL 등이 해당될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 농사용 차량(10)에 포함된 모듈들 간에도 통신이 수행될 수 있다. 예를 들어, 농사용 차량(10) 내에서는 Ethernet, CAN-FD 등에 의하여 통신이 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 도 2에는 농사용 차량(10)이 서버(20)를 통하여 작업자(30) 및 다른 주체(40)와 통신하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 농사용 차량(10)과 작업자(30) 및/또는 다른 주체(40)는 직접 통신 연결이 될 수도 있다. 이에 따라, 작업자(30) 및/또는 다른 주체(40)는 서버(20)를 통하지 않고도 농사용 차량(10)에 관한 데이터의 송수신, 농사용 차량(10)의 제어 등을 수행할 수 있다.
다른 주체(40)는, 작업자(30)를 제외하고, 농사용 차량(10)과 관련된 어떠한 주체이라도 무방하다. 예를 들어, 다른 주체(40)는 농사용 차량(10)의 제조자, 농사용 차량(10)의 판매자, 금융 기관, 정부 기관 등 농사용 차량(10)에 대하여 직/간접적으로 관련된 주체라면, 제한 없이 해당될 수 있다. 여기에서, 직/간접적으로 관련되었다고 함은 농사용 차량(10)의 생산, 판매, 운용, 금융, 정책 등에 의한 관련일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
농사용 차량(10)은 기계식 차량일 수 있다. 여기에서, 기계식 차량은 농사용 차량(10)이 제어됨에 있어서 주로 기계식 신호가 활용되는 전통적인 차량을 의미한다. 이 경우, 농사용 차량(10)에 별도의 제어 모듈이 부착되고, 부착된 제어 모듈이 외부 디바이스(예를 들어, 서버(20) 또는 작업자(30)의 디바이스)와 통신을 수행함으로써, 농사용 차량(10)이 제어될 수 있다.
한편, 농사용 차량(10)은 전자식 차량일 수 있다. 여기에서, 전자식 차량은 농사용 차량(10)이 제어됨에 있어서 주로 전자식 신호가 활용되는 차량을 의미한다. 이 경우, 농사용 차량(10)이 외부 디바이스(예를 들어, 서버(20) 또는 작업자(30)의 디바이스)와 통신을 수행함으로써, 농사용 차량(10)이 제어될 수 있다.
한편, 서버(20)는 농사용 차량(10)과 관련된 데이터를 송수신하고, 이를 저장할 수 있다. 또한, 서버(20)는 작업자(30) 또는 다른 주체(40)가 유용하게 활용할 수 있는 형태로 저장된 데이터를 가공하고, 가공된 데이터를 작업자(30) 또는 다른 주체(40)에게 전달할 수 있다.
상술한 바에 따르면, 시스템(1)은 기존의 농사용 차량(10)이 이용되는 환경과는 다른 환경을 작업자(30) 또는 다른 주체(40)에게 제공할 수 있다. 구체적으로, 기존에는 작업자(30)가 직접 농사용 차량(10)을 운행하고, 농작업을 수행한다. 또한, 농사용 차량(10)에서 획득될 수 있는 데이터는 작업자(30)가 직접 기입 내지 기억해야 하며, 다른 주체(40)가 농사용 차량(10)에 대한 정보를 얻기 위해서는 작업자(30)에게 의존해야만 한다.
그러나, 시스템(1)이 운용됨에 따라, 농사용 차량(10)은 무인으로 동작할 수 있으며, 작업자(30)는 농사용 차량(10)과 이격된 장소에서 농사용 차량(10)을 자유롭게 제어할 수 있다. 또한, 작업자(30) 및 다른 주체(40)는 별도의 노력 없이도 농사용 차량(10)과 관련된 데이터를 수집할 수 있으며, 농사용 차량(10)으로부터 수집된 데이터를 가공할 수 있다. 또는, 작업자(30) 및 다른 주체(40)는 서버(20)로부터 농사용 차량(10)과 관련된 데이터가 가공된 결과를 수집할 수도 있다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 시스템(1)이 운용됨에 따라 구현될 수 있는 예들을 구체적으로 설명한다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는 일 실시 예에 따른 농사용 차량을 제어하는 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 3의 (a)는 기존의 농사용 차량이 동작하는 예가 도시되어 있으며, 도 3의 (b)는 일 실시 예에 따른 농사용 차량이 동작하는 예가 도시되어 있다.
도 3의 (a)를 참조하면, 기존의 농사용 차량은 작업자(30)가 직접 관여함으로써 운행 및 제어된다. 구체적으로, 작업자(30)가 농사용 차량에 탑승한 후, 농사용 차량에 포함된 조향 장치, 가속 장치 및 감속 장치 등을 작업자(30)가 직접 조정함에 따라 운행된다. 또한, 작업자(30)는 직접 농사용 차량에 작업 도구를 싣거나 농사용 차량에 작업기를 연결함으로써 농작업을 수행한다.
도 3의 (b)를 참조하면, 일 실시 예에 따른 농사용 차량(10)은 작업자(30)가 직접 탑승하지 않더라도 운행 및 제어될 수 있다. 구체적으로, 외부 디바이스(예를 들어, 작업자(30)의 디바이스, 서버(20) 등)로부터 전달된 제어 신호에 따라, 농사용 차량(10)은 자율 주행 및 자율 작업을 수행할 수 있다.
예를 들어, 농사용 차량(10)에는 조향 장치, 가속 장치 및 감속 장치를 제어할 수 있는 컨트롤러가 설치되고, 컨트롤러에 입력된 제어 신호에 따라 농사용 차량(10)이 운행될 수 있다. 특히, 상술한 컨트롤러는 범용적으로 구현될 수 있으며, 도 3의 (a)를 참조하여 상술한 기존의 농사용 차량에 설치됨에 따라, 기존의 농사용 차량에 포함된 엘리먼트의 분리 또는 개조 없이도 자율 주행 및 자율 작업이 수행될 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 농사용 차량으로부터 획득된 데이터의 예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 농사용 차량(10)은 외부 디바이스(300)와 통신을 수행할 수 있다. 여기에서, 외부 디바이스(300)는 도 2의 서버(20), 작업자(30)의 디바이스 및/또는 다른 주체(40)의 디바이스일 수 있다. 외부 디바이스(300)는 다른 디바이스와의 통신, 데이터 연산 또는 처리, 및 데이터 저장이 가능한 장치라면 제한 없이 해당될 수 있다. 예를 들어, 외부 디바이스(300)는 PC, 테블릿 PC, 스마트 폰, 웨이러블 디바이스 등이 해당될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
농사용 차량(10)의 운행 및 농작업에 따라, 다양한 데이터가 생성될 수 있다. 예를 들어, 농사용 차량(10)이 생산됨에 따라, 농사용 차량(10) 자체에 대한 데이터(예를 들어, 모델명, 마력, 출시 연도, 출고가, 변속 타입, 외관, 사양(specification) 등)가 생성될 수 있다. 또한, 농사용 차량(10)이 운행됨에 따라, CAN(Controller Area Network) 데이터, 사고와 관련된 데이터, 고장과 관련된 데이터, 기타 주행 데이터(예를 들어, 엔진 토크 비율, 엔진 부하율, 엔진 RPM(Revolutions Per Minute), 엔진 작동 시간(operation hour), 누적 연료 소모량, 연비, 엔진의 고장 정보, 엔진 오일의 온도, 엔진 룸의 온도, 냉각수의 온도, 현재의 변속 단수, 미션 오일의 온도, 주행 거리, 주행 시간 등)가 생성될 수 있다. 또한, 농사용 차량(10)으로 농작업이 수행됨에 따라, 농기구와 관련된 데이터, 작물과 관련된 데이터, 농작업이 수행된 농지에 관한 데이터 등이 생성될 수 있다.
농사용 차량(10)의 운행 및 농작업에 따라 생성된 데이터는 외부 디바이스(300)로 전송될 수 있다. 그리고, 외부 디바이스(300)는 전송된 데이터를 출력 및 저장할 수 있으며, 전송된 데이터를 소정의 기준에 따라 가공할 수도 있다. 이에 따라, 작업자(30)에게 농사용 차량(10)과 관련된 다양한 솔루션이 제공될 수 있다.
일 예로서, 외부 디바이스(300)를 통하여, 작업자(30)는 농작업의 관리, 농사용 차량(10)의 유지 보수, 농사용 차량(10)의 원격 진단, 농사용 차량(10)의 연비의 효율 관리 등을 수행할 수 있다.
다른 예로서, 외부 디바이스(300)를 통하여, 작업자(30)는 농사용 차량(10)의 현재 위치를 추적하거나, 농사용 차량(10)의 현재 농작업을 모니터링할 수 있다. 또한, 외부 디바이스(300)를 통하여, 작업자(30)는 원격으로 농사용 차량(10)에 시동을 걸거나 시동을 끌 수 있으며, 농사용 차량(10)의 공조 시스템을 온/오프 할 수 있다.
또 다른 예로서, 외부 디바이스(300)를 통하여, 작업자(30)는 농사용 차량(10)의 도난을 방지할 수 있으며, 농사용 차량(10)의 키가 없이도 농사용 차량(10)의 시동을 걸거나 끌 수 있다. 또한, 외부 디바이스(300)를 통하여, 작업자(30)는 농사용 차량(10)의 사고를 감지하거나, 응급 상황(예를 들어, 작업자(30)의 부상, 농사용 차량(10)의 고장 등)에 대한 신고를 수행할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 농사용 차량을 제어하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 외부 디바이스(400)는 농사용 차량(10)과의 통신을 통하여, 농사용 차량(10)의 현재 상태에 대한 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 외부 디바이스(400)는 GPS 신호를 통하여 획득된 농사용 차량(10)의 현재 위치에 대한 정보를 출력할 수 있다. 또한, 농사용 차량(10)이 현재 주행 중인 경우, 외부 디바이스(400)는 농사용 차량(10)의 엔진 RPM, 현재 속도, 연비, 가동 시간, 현재의 변속 단수 등에 대한 정보를 출력할 수 있다.
이에 따라, 작업자(30)는 농사용 차량(10)의 현재 상태를 파악하고, 농사용 차량(10)을 원격으로 제어할 수 있다. 다시 말해, 작업자(30)가 농사용 차량(10)에 탑승하지 않고 외부 디바이스(400)에 출력된 정보를 확인하고, 외부 디바이스(400)를 통하여 농사용 차량(10)의 다양한 기능들을 제어함으로써, 자율 주행 및/또는 자율 작업이 구현될 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 작업기가 장착된 농사용 차량의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 농사용 차량(100)은 작업기(500)를 견인하면서, 농작업 또는 토목 작업을 수행할 수 있다. 농사용 차량(100)은 중량물을 견인할 수 있도록 강한 견인력을 제공할 수 있고, 다양한 작업을 수행할 수 있도록 다수의 변속 단수를 제공할 수 있다.
예를 들어, 농사용 차량(100)은 트랙터일 수 있다. 또한, 작업기(500)는 예를 들면, 가래, 쟁기(plow, plough), 써레(harrow), 레이크(rake), 로터베이터(rotavator), 베일러(baler) 및 수확기 등 다양한 농작업을 수행하는 기구들을 포함할 수 있다. 농사용 차량(100)에 결합되는 작업기(500)의 종류에 따라, 농사용 차량(100)은 경운, 쇄토, 병해충방제, 양수 및 탈곡 등 각종 농작업을 수행할 수 있다.
농사용 차량(100)은 체결부(140)를 통해 작업기(500)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 체결부(140)는 농사용 차량(100)의 후면에 위치할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 다시 말해, 체결부(140)는, 농사용 차량(100)의 운행 및 작업에 방해가 되지 않는 위치에 작업기(500)가 결합되도록 위치할 수 있다.
체결부(140)는 작업기(500)의 결합부(520)와 결합함으로써, 농사용 차량(100)의 견인력을 작업기(500)로 전달할 수 있다. 예를 들면, 체결부(140)는 3점 연결 장치로서, 2개의 하부 링크 및 1개의 상부 링크를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
체결부(140)는, 작업자(30)의 수동 조작 또는 농사용 차량(100)의 자동 제어에 따라 상승 또는 하강함으로써, 체결부(140)에 장착된 작업기(500)의 높낮이를 조절할 수 있다.
작업기(500)는 농사용 차량(100)에 의해 견인되면서 토지 또는 농작물에 작업을 수행하는 바디(510) 및 체결부(140)와 결합되는 결합부(520)를 포함할 수 있다.
결합부(520)는 작업기(500)의 전방에 배치되고, 체결부(140)와 결합될 수 있다. 또한, 결합부(520)는 체결부(140)에 대응되는 다수의 결합점들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 체결부(140)가 3점 연결 장치인 경우, 결합부(520)는 3개의 결합점들을 포함할 수 있고, 체결부(140)가 2점 연결 장치인 경우, 결합부(520)는 2개의 결합점들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 농사용 차량(100)은 체결부(140)와 결합부(520)가 정확하게 결합될 수 있도록 농사용 차량(100)에 포함된 구성요소들을 제어할 수 있다. 구체적으로, 농사용 차량(100)의 프로세서는 작업기(500)의 현재 위치, 결합부(520)의 현재 위치 및 방향에 기초하여 체결부(140)와 결합부(520)가 결합될 수 있도록 농사용 차량(100)의 요소들을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 농사용 차량(100)은 차량 군집 내의 일 차량일 수 있다. 차량 군집은 일련의 농작업을 효율적으로 수행하기 위하여 복수대의 농사용 차량이 포함된 군집일 수 있다. 이때, 차량 군집에 포함된 농사용 차량들은 반드시 도 6에 예시된 농사용 차량(100)으로 한정되지 않고, 농작업을 수행하는 모든 종류의 차량이 될 수 있다. 또한, 차량 군집에 속하는 농사용 차량들은 동일한 작업을 수행하는 농사용 차량들일 수 있고, 서로 상이한 작업을 수행하는 농사용 차량들일 수 있다. 즉, 차량 군집에 속하는 농사용 차량들의 종류는 서로 동일 또는 유사할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따르면, 농사용 차량이 복수대 존재하는 차량 군집에서, 1대가 마스터 차량의 역할을 수행하고 마스터 차량을 제외한 나머지 차량들이 슬레이브 차량의 역할을 수행할 수 있다. 마스터 차량은 동일 차량 군집에 속한 슬레이브 차량들의 동작을 제어할 수 있다. 이로써, 마스터 차량에 의해 슬레이브 차량들의 동작이 제어되어 효율적이고 계획적인 농작업이 가능할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 자율주행식 농사용 차량의 다른 일 예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 자율주행식 농사용 차량(100)은 체결보조부(710)를 통해서 작업기(500)에 연결된 것을 알 수 있다. 도 7은 도 6에서 설명한 농사용 차량을 상공에서 바라본 형태를 도식적으로 나타낸 것으로서, 특히, 작업기의 폭(width)인 L이 자율주행식 농사용 차량(100)의 폭보다 더 넓은 것을 알 수 있다. 작업기(500)의 폭이 넓으면, 단위시간당 작업량에 있어서 이점이 있으나, 폭이 넓은 작업기(500)를 끌고 가는 자율주행식 농사용 차량(100) 및 체결보조부(710)에 물리적인 부담이 커질 수 있다. 예를 들어, 농지에서 농작업을 수행하던 자율주행식 농사용 차량(100)이 일정거리에 대한 편도주행을 마치고 우회전(또는 좌회전)을 하는 경우에 있어서, 작업기(500)의 폭이 자율주행식 농사용 차량의 폭보다 더 넓으면, 농사용 차량(100) 및 작업기(500)의 전복을 방지하기 위해서, 적절한 주행속도 및 회전각도를 유지하면서 운행을 해야 하며, 이러한 계산도 자율주행식 농사용 차량(100)에 포함된 자율주행 모듈에 의해서 수행될 수 있다.
도 8은 도 1 내지 도 7에서 설명한 농사용 차량의 일 예를 블록도로 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 농사용 차량(100)은 조향 장치(130), 체결부(140), 주행 장치(150) 및 프로세서(250)를 포함하는 것을 알 수 있다. 도 8에 도시된 농사용 차량(100)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있으며 농사용 차량(100)이 외부 장치와 통신하기 위한 통신부(미도시)와 같은 구성요소는 생략되어 있다. 따라서, 도 8에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 농사용 차량(100)에 더 포함될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
조향 장치(130)는 농사용 차량(100) 및 작업기(500)를 조작하는 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 조향 장치(130)는 레버, 핸들, 버튼 및 터치 스크린 등을 포함할 수 있다. 일 예로서, 조향 장치(130)는 작업자(30)로부터 농사용 차량(100)의 조향에 관한 입력을 수신할 수 있다. 다른 예로서, 농사용 차량(100)은 조향 장치(130)를 자동으로 제어함으로써 조향을 수행할 수 있다.
농사용 차량(100)은 체결부(140) 및 결합부(520)에 관한 정보를 확인할 수 있다. 일 예로서, 농사용 차량(100)은 사용자 입력부(예를 들어, 버튼, 키보드, 터치 스크린 등)를 통하여 작업자(30)로부터 체결부(140) 및 결합부(520)의 제조사 및 모델에 관한 정보, 체결부(140) 및 결합부(520)의 형상 및 수치에 관한 정보를 입력 받을 수 있다. 다른 예로서, 농사용 차량(100)은 카메라에 의하여 촬영된 작업기(500)의 영상을 분석하여 저장부로부터 체결부(140) 및 결합부(520)의 제조사 및 모델에 관한 정보, 체결부(140) 및 결합부(520)의 형상 및 수치에 관한 정보를 독출할 수 있다.
주행 장치(150)는 변속 장치로부터 전달되는 동력을 이용하여 차체를 이동하는 장치를 의미한다. 일 예로서, 도 6에 도시된 것처럼, 주행 장치(150)는 전륜(112), 후륜(114) 및 차축을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 주행 장치(150)는 무한 궤도를 포함하는 장궤형 장치 일 수 있다.
한편, 도 8에는 도시되지 않았으나, 농사용 차량(100)은 동력 발생 장치, 변속 장치, 동력 취출 장치 및 유압 장치 등을 포함할 수 있다.
동력 발생 장치는 농사용 차량(100)의 주행 및 작업에 필요한 동력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 동력 발생 장치는 디젤 기관 또는 가솔린 기관을 장착한 장치일 수 있다.
변속 장치는 동력 발생 장치로부터 전달된 동력을 농사용 차량(100)의 차속이나 견인력을 적절히 여러 가지 속도로 변환할 수 있다. 예를 들어, 변속 장치는 기계식 변속 장치 또는 유압식 변속 장치일 수 있다.
동력 취출 장치(Power Take OFF; P.T.O)는 동력 발생 장치에서 발생된 동력의 일부를 작업기(500) 등에 전달하는 장치이다. 예를 들어, 동력 취출 장치는 변속 장치에 연결되고, 작업기(500) 및 작업의 종류에 따라 요구되는 크기의 동력을 작업기(500)에 전달할 수 있다.
유압 장치는 작업기(500)의 일부를 이동시키는 조작 등에 이용된다. 예를 들어, 유압 장치는 기관의 회전 동력으로 유압 펌프를 구동시키고, 유압 펌프에서 생긴 유압의 오일을 조작 밸브로 하여금 유압 실린더로 보내고, 유압을 이용해 피스톤을 밀어 작업기(500)를 이동시킬 수 있다.
프로세서(250)는 농사용 차량(100)에 포함된 모든 구성요소들을 제어하며, MCU도 프로세서(250)의 일 예가 될 수 있다. 프로세서(250)는 조향 장치(130), 체결부(140) 및 주행 장치(150)뿐 만 아니라 농사용 차량(100)에 포함된 모든 구성요소들의 동작을 제어함으로써, 농사용 차량(100)이 운행, 주차, 작업(예를 들어, 농작업, 토목 작업 등) 등을 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(250)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
도 9는 도 8에서 설명한 프로세서에 포함되는 모듈들의 일 예를 블록도로 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 프로세서(250)는 구획경계결정부(251), 구획경계보정부(253), 드론유지제어부(255) 및 드론충전제어부(257)를 포함하는 것을 알 수 있다. 구획경계결정부(251), 구획경계보정부(253), 드론유지제어부(255) 및 드론충전제어부(257)는 프로세서(250)에 포함된 하위모듈이므로, 개별적인 연산유닛을 포함하고 있어서 독자적인 연산이 가능한 모듈일 수 있다. 또한, 도 9에서 프로세서(250)는 총 4개의 하위모듈을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 실시 예에 따라서, 도 9에 도시된 적어도 하나 이상의 모듈이 다른 모듈에 포함되거나, 적어도 둘 이상의 모듈이 하나의 모듈로 통합된 형태로 구현될 수도 있다. 이하에서는, 도 8을 참조하여 설명하기로 하고, 특별히 한정하지 않으면, 본 발명에서 농지(논)에 대한 설명은 밭에 대해서도 적용될 수 있는 것으로 간주한다.
구획경계결정부(251)는 농사용 차량이 위치한 GPS정보 및 구획정보가 수집되면, 그 정보들을 기초로 하여 농사용 차량이 위치한 구획의 제1경계선을 결정할 수 있다. 여기서, 제1경계선은 농지를 에워싸는 경계를 나타내는 선을 의미하고, 제1경계선은 농지 주변의 인도 또는 차도에 의해 결정될 수 있으나, 인도의 폭이 좁거나, 인도를 형성하고 있는 토지와 농지를 형성하는 토지의 색 차이가 크지 않은 경우에는, 농지를 나타내는 구획의 경계를 결정하는 난이도가 급격하게 올라갈 수 있기에 본 발명에서는, 후술하는 작업자의 입력으로 이를 보완한다. 선택적 일 실시 예로서, GPS정보는 RTK-GPS(Real Time Kinematic GPS)정보일 수 있다.
여기서, 구획정보는 드론에 의해 수집된 정보일 수 있다. 구체적으로, 카메라를 장착한 드론이 비행하면서 농사용 차량이 위치하고 있는 농지의 구획을 촬영하고, 그 촬영된 결과를 분석하여 획득된 정보가 구획정보가 될 수 있다. GPS정보 및 구획정보를 기초로 제1경계선이 결정되는 프로세스에 대해서는 도 11을 통해 후술하기로 한다.
구획경계보정부(253)는 작업자단말에서 구획경계결정부(251)에서 결정한 제1경계선이 출력되도록 제어하되, 작업자단말에 입력된 정보를 수신하여 제1경계선을 보정할 수 있다. 여기서, 작업자단말은 농사용 차량을 이용하여 농지 또는 밭에서 농작업을 수행하고 산출물들을 수확하는 작업자(worker)가 사용하는 단말로서, 통신모듈을 포함하여 외부 장치와 무선으로 통신가능한 스마트폰은 작업자단말의 일 예가 될 수 있다. 실시 예에 따라서, 작업자단말은 스마트폰이 아니라, PC, 노트북, 넷북, 테블릿PC 중 어느 하나가 될 수도 있다. 이하에서는, 구획경계보정부(253)에 의해 보정된 제1경계선은 제2경계선이라고 별칭될 수 있다.
구획경계보정부(253)는 작업자단말에서 제1경계선이 점선으로 출력되도록 제어하고, 작업자단말에서 보정된 제1경계선을 실선으로 출력되도록 제어할 수 있다.
드론유지제어부(255)는 드론을 통해 수집되는 영상에서 제2경계선이 출력되도록 드론의 움직임을 제어할 수 있다. 드론은 제2경계선이 출력되는 영상을 농사용 차량(100)에 지속적으로 제공함으로써, 농사용 차량이 농작업을 수행하는 구획의 전체영역을 안정적으로 모니터링할 수 있게 한다.
드론충전제어부(257)는 드론의 배터리의 잔여용량이 임계값 미만이 되면, 드론을 농사용 차량에 대응하는 충전스테이션으로 이동시켜서 충전되도록 제어할 수 있다. 본 발명에서 충전스테이션(recharge station)은 적어도 두 개 이상의 충전슬롯(recharging slot)을 포함하고 있어서, 복수의 드론의 배터리를 충전할 수 있는 기능을 포함하는 물리적 장치를 의미한다.
통상적으로 판매되는 개인용 드론의 경우 배터리 지속시간이 30분~1시간 정도이며, 수소연료전지로 구성된 배터리팩을 탑재한 드론의 비행시간은 2시간 내외이다. 농사용 차량의 농작업시간이 8시간이라고 가정하면, 가장 길게 비행할 수 있는 드론을 이용한다고 하더라도, 최초 비행 이후에 3회 이상의 배터리 충전과정을 거쳐야 하는데, 본 발명에 따르면, 드론이 농사용 차량에 장착되어 있는 충전스테이션을 안정적으로 이용할 수 있는 방법을 제공함으로써, 농작업이 진행되는 내내 드론을 안정적으로 운용할 수 있게 된다. 드론이 배터리부족현상 없이 안정적으로 운용될 수 있다는 것은, 드론이 농사용 차량에게 안정적으로 농지 구획에 대한 실시간 영상을 송신할 수 있다는 것을 의미하므로, 결과적으로 드론에 대한 안정적인 배터리 충전 프로세스는 농사용 차량의 농작업의 안전성을 제고(improve)할 수 있다.
일 예로서, 농사용 차량에 구획의 영상을 제공하는 드론은 적어도 두 대 이상일 수 있다.
다른 일 예로서, 농사용 차량에 대응하는 충전스테이션은 농사용 차량의 상부에 위치할 수 있다. 농사용 차량의 루프(roof)에 충전스테이션이 설치되어 있으면, 배터리 잔여용량이 얼마 남지 않은 드론의 복귀거리가 대폭 줄어들 수 있다. 여기서, 복귀거리는, 드론의 배터리 잔여용량이 얼마 남지 않아서 드론이 현재 비행위치에서 충전스테이션으로 복귀하기 위해서 이동하는 거리를 의미한다.
선택적 일 실시 예로서, 드론유지제어부(255)는 드론과 충전스테이션간의 거리가 소정의 거리 미만이 되면, 농사용 차량의 주행속도가 감속되도록 제어할 수 있다. 또한, 설정값에 따라서, 드론유지제어부(255)는 드론과 충전스테이션간의 거리가 소정의 거리 미만이 되면, 농사용 차량의 주행을 멈추도록 제어할 수도 있다. 농사용 차량이 감속되거나 주행을 멈춤에 따라서, 드론은 농사용 차량에 설치되어 있는 충전스테이션에 연착(soft landing)할 수 있게 되고, 안정적으로 배터리를 충전시킬 수 있게 된다.
또한, 드론유지제어부(255)는 드론과 충전스테이션간의 거리가 소정의 거리 미만이 되면, 상기 충전스테이션에 대기 중이던 드론을 발진(take off)하도록 제어할 수 있다. 본 실시 예는, 배터리가 부족해서 복귀하는 드론을 대체할 수 있는 새로운 드론을 작동시킴으로써, 농사용 차량의 농작업을 드론의 영상으로 모니터링하는 시간의 공백을 최소화할 수 있다.
그 외에도, 드론유지제어부(255)는 비행 중인 드론의 배터리의 잔여용량이 임계값 미만이 되면, 상기 충전스테이션에 대기 중이던 드론을 발진(take off)하도록 제어할 수도 있다.
전술한 실시 예들에서, 배터리를 충전하는 드론 및 배터리를 충전하는 드론과 교체되어 발진하는 드론은 각각 제1드론, 제2드론으로 호칭될 수 있으며, 농지의 넓이가 과도하게 넓어서 구획을 모니터링하는 데에 복수의 드론이 사용되어야 한다면, 제1드론 및 제2드론은 집합적인 개념으로서, 각각 복수의 드론을 포함할 수도 있다.
도 10은 본 발명이 적용되기 위한 세 구획의 농지를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 자율주행식 농사용 차량에 의해서 농작업이 이루어지는 농지는 A구획, B구획, C구획이며, 그 중 C구획은 직사각형 형태인 것에 비해, A구획 및 B구획은 구획의 경계가 곡선을 포함하는 비정형 구획인 것을 알 수 있다. 이하에서는, 도 10에 도시된 것처럼 농사용 차량이 A구획의 남서쪽 꼭짓점에 위치하여 농작업을 위한 주행을 시작하는 것으로 간주하고 설명하기로 한다.
도 11은 A구획에 설정된 제1경계선의 일 예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 11에서 제1경계선(1110)은 구획경계결정부(251)에 의해 결정된 경계선으로서, 농사용 차량이 위치한 GPS정보 및 드론으로 수집된 구획정보를 기초로 하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 농사용 차량이 위치한 GPS정보가 (37.503971, 127.117676)이고, 드론이 수집한 구획정보에 의해서, A구획을 둘러싸고 있는 도로 중에서 A구획의 북동쪽의 도로가 형태적 특징이 없는 비정형의 곡선도로가 있는 것을 종합적으로 고려하여, 구획경계결정부(251)는 제1경계선(1110)을 결정할 수 있다. 구획경계결정부(251)에는 농지 또는 도로를 구별하기 위한 GPS기준정보(GPS reference information)가 저장될 수 있으며, 농사용 차량이 위치한 GPS정보가 수집되면, 구획경계결정부(251)는 수집된 GPS정보와 GPS기준정보를 비교한 결과를 기초로 하여, 자율주행식 농사용 차량이 대한민국의 농지 중에서 A구획에 위치한 것을 파악할 수 있다.
구획경계결정부(251)는 1차적으로 농사용 차량이 A구획에 위치한 것으로 판단했더라도, 드론이 구획을 촬영한 영상(구획정보)을 분석하여, A구획이 여전히 유효한 농지인지 또는 GPS정보의 랜덤오차(random error)로 인해서, 농사용 차량이 위치한 구획이 실제로는 A구획 남쪽에 위치한 C구획인지 2차적으로 정확하게 판단할 수 있다. 아울러, 구획경계결정부(251)는 농사용 차량이 위치한 구획이 A구획이라는 것을 확정적으로 판단하고 나서, 구획정보(영상)에 포함된 A구획 및 A구획의 주변의 색깔, 굴곡, 그림자, 윤곽, 지리적인 배치특성 등을 종합적으로 고려하여, A구획의 제1경계선(1110)을 결정하기 위한 도로를 판별할 수 있다.
도 12는 A구획에 설정된 제2경계선의 일 예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 9에 대한 설명에서, 제2경계선(1210)은 제1경계선(1110)을 보정하여 확정된 경계선이라고 이미 설명한 바 있다. 구획경계결정부(251)에 의해 자동으로 제1경계선(1110)이 결정되면, 작업자단말에 제1경계선(1110)에 대한 정보가 송신되어, 작업자단말의 디스플레이를 통해 출력될 수 있다. A구획의 제1경계선(1110)은 도 11에서 설명한 것처럼, 작업자단말의 디스플레이를 통해 점선(dotted line)으로 출력될 수 있다.
작업자는 작업자단말을 통해서 A구획의 제1경계선(1110)을 확인하고 나서, 작업자단말의 입력장치를 통해, 제1경계선(1110)이 A구획의 경계선이 맞다는 취지의 입력을 할 수 있다. 또는, 작업자는 작업자단말을 통해서 A구획의 제1경계선(1110)을 확인하고 나서, 작업자단말의 입력장치를 통해서, 제1경계선(1110)을 보정하여 제2경계선(1210)을 생성할 수 있다. 제2경계선(1210)은 작업자에 의해 확정된 경계선이라는 의미로, 작업자단말의 디스플레이를 통해 실선(solid line)으로 표시될 수 있다. 농사용 차량의 프로세서(250)는 제2경계선(1210)을 기초로 하여 A구획에서 농작업을 수행해야 하는 영역을 정확히 판단할 수 있으며, 자율주행 모드로 농작업을 할 때에 A구획을 벗어나지 않고 안전하게 작업을 처리할 수 있다.
본 발명에서, 제2경계선(1210)을 세밀하게 결정하는 이유는 도 7에 도시된 것처럼 농사용 차량이 작업기를 연결한 채로 주행을 하기 때문이다. 구체적으로, 작업기는 농사용 차량과 별개의 독립된 기기인데, 농사용 차량에 구현되어 있는 자율주행 기능은 통상적으로 농사용 차량 1대에 대해서만 최적화된 상태로 구현되어 있으므로, 제2경계선(1210)을 세밀하게 설정하지 않고 작업기가 연결된 농사용 차량을 운용하는 경우, 농사용 차량이 경로를 바꾸기 위해서 좌회전하거나 우회전할 때에 농사용 차량의 후위에 위치한 작업기가 농지의 경계를 이탈하거나 전복될 가능성이 있다. 본 발명에 따르면, 먼저 제1경계선(1110)을 설정하고, 작업자의 입력을 받아서, 제2경계선(1210)을 세밀하게 결정함에 따라서, 작업기가 연결된 농사용 차량의 자율주행 기능의 안정성을 극대화시킬 수 있다.
선택적 일 실시 예로서, 도 7에 도시된 것처럼 농사용 차량의 폭 L1보다 작업기의 폭 L2가 더 긴 경우, 구획경계보정부(253)는 작업자가 확정한 제2경계선(1210)을 농사용 차량의 폭과 작업기의 폭의 편차를 고려하여 추가적으로 축소보정할 수 있다. 축소보정된 제2경계선(1210)에 따라서, 작업기의 폭이 농사용 차량의 폭보다 더 긴 경우에도 안전하게 자율주행 기능이 구현될 수 있다.
도 13은 드론유지제어부가 드론의 복귀를 판단하는 프로세스를 도식적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 13의 (a)는 드론이 정상적으로 비행하면서 농사용 차량에 송신하는 영상을 도시한다. 도 13의 (a)를 참조하면, 드론의 영상에는 A구획의 제2경계선이 전부 출력되고 있는 것을 알 수 있다.
도 13의 (b)는 드론이 농사용 차량에 장착된 충전스테이션으로 복귀하면서 촬영한 영상을 도시한다. 도 13의 (b)를 참조하면, 드론이 농사용 차량에 접근함에 따라서, 고도가 낮아지고 초점거리가 달라지면서, 드론의 영상에는 A구획의 제2경계선의 일부만이 출력되고 있는 것을 알 수 있다.
드론유지제어부(255)는 수신되는 영상을 이미지 처리 알고리즘으로 분석하여, 도 13의 (b)처럼 드론이 농사용 차량에 충분히 가까이 왔다고 판단되면, 농사용 차량의 주행속도를 감속하거나, 농사용 차량의 주행을 일시적으로 멈추도록 제어함으로써, 드론의 연착륙을 지원할 수 있다.
도 14는 본 발명에 따른 방법의 일 예를 흐름도로 나타낸 도면이다.
도 14는 도 8 및 도 9에서 설명한 프로세서(250) 및 프로세서(250)에 포함된 하위모듈에 의해서 구현되는 방법을 설명하므로, 도 8 및 도 9에서 이미 설명한 내용과 중복된 설명은 생략하기로 하며, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하기로 한다. 도 14에서 농기계는 전술한 농사용 차량의 별칭으로 간주한다.
드론유지제어부(255)는 드론을 띄워서 농기계가 위치하고 있는 구획을 확인하기 위한 영상을 촬영하여 구획정보를 생성하도록 제어한다(S1410).
구획경계결정부(251)는 GPS정보 및 구획정보를 기초로 구획경계를 결정할 수 있다(S1430). 단계 S1430에서 구획경계는 제1경계선(1110)이 될 수 있다.
구획경계보정부(253)는 작업자단말에 입력된 보정정보를 수신하여, 보정정보로 구획경계를 보정할 수 있다(S1450). 단계 S1450에서 보정된 구획경계는 제2경계선(1210)이 될 수 있다.
드론유지제어부(255)는 드론을 통해 수집되는 영상에서 제2경계선이 전부 출력되도록 드론의 움직임을 제어할 수 있다(S1470). 단계 S1470의 확장적 실시 예로서, 드론의 배터리의 잔여용량이 임계값 미만이 되면, 드론충전제어부(257)는 드론을 농사용 차량에 대응하는 충전스테이션으로 이동시켜서 충전되도록 제어할 수 있다는 것은 도 9를 통해 설명한 바 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시 예는 컴퓨터상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

Claims (12)

  1. 드론을 작동시켜서 농사용 차량이 위치한 구획을 확인하는 단계;
    상기 농사용 차량의 GPS정보 및 확인된 구획정보를 기초로 하여 농사용 차량이 위치한 구획의 경계를 결정하는 단계;
    작업자단말에 상기 결정된 구획의 경계가 출력되도록 제어하고, 상기 작업자단말에 입력된 정보를 수신하여 상기 결정된 구획의 경계를 보정하는 단계; 및
    상기 드론을 통해 수집되는 영상에서 상기 보정된 구획의 경계가 출력되도록 상기 드론의 움직임을 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 농사용 차량의 후위에는 상기 농사용 차량의 폭(width)보다 더 넓은 폭의 작업기가 체결되어 있고,
    상기 결정된 구획의 경계를 보정하는 단계는,
    상기 작업기의 폭이 상기 농사용 차량의 폭보다 더 넓은 것을 추가로 고려하여 상기 결정된 구획의 경계를 보정하고,
    상기 드론의 움직임을 제어하는 단계는,
    상기 드론으로부터 수신되는 영상을 이미지 처리 알고리즘으로 분석하여, 드론이 촬영한 영상에서 전부 출력되고 있었던 상기 결정된 구획의 경계가 일부 출력되는 것을 감지하여, 상기 드론의 연착륙을 지원하도록 상기 농사용 차량의 주행속도를 감속하거나 상기 농사용 차량의 주행을 일시적으로 멈추도록 제어하는, 드론을 이용하여 자율주행식 농사용 차량의 작업을 보조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드론의 배터리의 잔여용량이 임계값 미만이 되면, 상기 드론을 농사용 차량에 대응하는 충전스테이션으로 이동시켜서 충전되도록 제어하는 단계를 더 포함하는, 드론을 이용하여 자율주행식 농사용 차량의 작업을 보조하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 농사용 차량에 대응하는 충전스테이션은,
    상기 농사용 차량의 상부에 위치하고 있는, 드론을 이용하여 자율주행식 농사용 차량의 작업을 보조하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 농사용 차량에 대응하는 충전스테이션은,
    적어도 두 개 이상의 충전슬롯을 포함하는, 드론을 이용하여 자율주행식 농사용 차량의 작업을 보조하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 드론은,
    적어도 두 대 이상인, 드론을 이용하여 자율주행식 농사용 차량의 작업을 보조하는 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 드론과 상기 충전스테이션간의 거리가 소정의 거리 미만이 되면, 상기 농사용 차량의 주행속도가 감속되도록 제어하는 단계를 더 포함하는, 드론을 이용하여 자율주행식 농사용 차량의 작업을 보조하는 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 드론과 상기 충전스테이션간의 거리가 소정의 거리 미만이 되면, 상기 농사용 차량의 주행을 멈추도록 제어하는 단계를 더 포함하는, 드론을 이용하여 자율주행식 농사용 차량의 작업을 보조하는 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 농사용 차량이 위치한 구획을 확인하는 드론은 제1드론이고,
    상기 제1드론과 상기 충전스테이션간의 거리가 소정의 거리 미만이 되면, 상기 충전스테이션에 대기 중이던 제2드론이 발진(take off)하는, 드론을 이용하여 자율주행식 농사용 차량의 작업을 보조하는 방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 농사용 차량이 위치한 구획을 확인하는 드론은 제1드론이고,
    상기 제1드론의 배터리의 잔여용량이 임계값 미만이 되면, 상기 충전스테이션에 대기 중이던 제2드론이 발진하는, 드론을 이용하여 자율주행식 농사용 차량의 작업을 보조하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 GPS정보는,
    RTK-GPS(Real Time Kinematic GPS)정보인, 드론을 이용하여 자율주행식 농사용 차량의 작업을 보조하는 방법.
  11. 제1항에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
  12. 통신부 및 프로세서를 포함하는, 자율주행식 농사용 차량 작업 보조 시스템으로서,
    상기 통신부는,
    상기 농사용 차량이 위치한 GPS정보 및 드론이 수집한 농사용 차량이 위치한 구획의 구획정보를 수집하고,
    상기 프로세서는,
    상기 농사용 차량의 GPS 정보 및 확인된 구획정보를 기초로 하여 농사용 차량이 위치한 구획의 경계를 결정하는 구획경계결정부;
    작업자단말에 상기 결정된 구획의 경계가 출력되도록 제어하고, 상기 작업자단말에 입력된 정보를 수신하여 상기 결정된 구획의 경계를 보정하는 구획경계보정부;
    상기 드론을 통해 수집되는 영상에서 상기 보정된 구획의 경계가 출력되도록 상기 드론의 움직임을 제어하는 드론유지제어부; 및
    상기 드론의 배터리의 잔여용량이 임계값 미만이 되면, 상기 드론을 농사용 차량에 대응하는 충전스테이션으로 이동시켜서 충전되도록 제어하는 드론충전제어부를 포함하고,
    상기 농사용 차량의 후위에는 상기 농사용 차량의 폭(width)보다 더 넓은 폭의 작업기가 체결되어 있고,
    상기 구획경계보정부는,
    상기 작업기의 폭이 상기 농사용 차량의 폭보다 더 넓은 것을 추가로 고려하여 상기 결정된 구획의 경계를 보정하고,
    상기 드론유지제어부는,
    상기 드론으로부터 수신되는 영상을 이미지 처리 알고리즘으로 분석하여, 드론이 촬영한 영상에서 전부 출력되고 있었던 상기 결정된 구획의 경계가 일부 출력되는 것을 감지하여, 상기 드론의 연착륙을 지원하도록 상기 농사용 차량의 주행속도를 감속하거나 상기 농사용 차량의 주행을 일시적으로 멈추도록 제어하는, 자율주행식 농사용 차량 작업 보조 시스템.
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