KR102477956B1 - 톤백 운반기의 전방 수집 작업기 자동 추적 시스템 - Google Patents

톤백 운반기의 전방 수집 작업기 자동 추적 시스템 Download PDF

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김용주
오현준
전현호
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충남대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은, 톤백 운반기와 수집 적재기 사이의 거리를 측정하는 거리 측정 장치를 장착하고, 상기 거리 측정 장치의 데이터를 기반으로 전방 수집 적재기의 이동 경로와 같이 조향하며, 수집 적재기의 전진시 거리 측정 장치에서 측정된 거리를 기초로 톤백 운반기의 전진 속도를 지정하고, 수집 적재기 회전시 거리 측정 장치에서 측정된 데이터를 기초로 톤백 운반기 좌우 크롤러 출력을 조절하며, 수집 적재기에서 톤백 운반기로 수확물을 쉽게 적재할 수 있도록 하는, 톤백 운반기의 전방 수집 작업기 자동 추적 시스템에 관한 것으로, 수집 적재기(100)와 톤백 운반기(200)의 기본 거리(DD) 값을 설정하는 단계(단계 1), 수집 적재기(100)와 톤백 운반기(200) 사이의 좌, 우측에 설치되는 좌, 우측 거리 측정 장치(300)에 의해, 좌, 우측 거리(LD, RD) 값을 측정하는 단계(단계 2), 상기 기본 거리(DD) 값과 좌, 우측 거리(LD, RD) 값이 동일한지 여부를 판단하는 단계(단계 3), 상기 기본 거리(DD) 값이 좌, 우측 거리(LD, RD) 값보다 크거나 작은가의 여부를 판단하는 단계(단계 4), 상기 단계 4에 의하여 판단된 내용에 따라 좌, 우 구동축의 출력을 증가시키거나 감소시키도록 제어하는 단계(단계 5)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 톤백 운반기의 전방 수집 작업기 자동 추적 시스템에 관한 것이다.

Description

톤백 운반기의 전방 수집 작업기 자동 추적 시스템{Automatic tracking system of the front collection operator of the ton bag carrier}
본 발명은, 톤백 운반기와 수집 적재기 사이의 거리를 측정하는 거리 측정 장치를 장착하고, 상기 거리 측정 장치의 데이터를 기반으로 전방 수집 적재기의 이동 경로와 같이 조향하며, 수집 적재기의 전진시 거리 측정 장치에서 측정된 거리를 기초로 톤백 운반기의 전진 속도를 지정하고, 수집 적재기 회전시 거리 측정 장치에서 측정된 데이터를 기초로 톤백 운반기 좌우 크롤러 출력을 조절하며, 수집 적재기에서 톤백 운반기로 수확물을 쉽게 적재할 수 있도록 하는, 톤백 운반기의 전방 수집 작업기 자동 추적 시스템에 관한 것이다.
수집기가 장착된 작업기에 관한 선행기술로, 등록특허공보 제10-1738942호(2017. 05. 17, 등록)에는, 견인수단에 연결되어 이동하면서 지중 또는 지상의 작물을 채집하여 작물로부터 1차적으로 흙, 돌 등의 이물질을 분리시키는 채집부; 상기 채집부로부터 채집된 작물을 전달받아 2차적으로 흙, 돌 등의 이물질을 분리시켜 작물만을 선별하여 보관부재에 투입시키는 선별부;를 포함하여 구근류와 함께 채굴되는 흙, 돌 등의 이물질이 원활하게 분리 배출될 수 있으며, 다수의 컨베이어의 구동계통을 보호하기 위한 개방플레이트 등이 구비됨으로써 장치의 오작동 내지 파손을 방지할 수 있는 구근류 수확장치에 관한 기술이 개시되어 있다.
또한, 등록특허공보 제10-2253429호(2021. 05. 12. 등록)에는, 위성 위치 측정 시스템을 이용해 기체의 위치를 측정하는 위치 산출 수단과, 설정한 주행 경로를 따라 자동으로 주행 및 작업을 시키는 제어 장치를 갖는 자율 주행 작업 차량을 조작 가능하게 한 원격 조작 장치로서, 상기 자율 주행 작업 차량과 통신 가능하게 하는 통신 수단과, 상기 통신 수단을 통해 상기 자율 주행 작업 차량과 통신 가능한 알림 수단을 구비하고, 상기 알림 수단은, 상기 자율 주행 작업 차량이 주행 방향에 있는 포장단까지의 거리가 설정 거리에 가까워지면, 경고 알림을 실행하는 것을 특징으로 하는 원격 조작 장치에 관한 기술이 개시되어 있다.
또한, 등록특허공보 제10-2340161호(2021. 12. 13. 등록)에는, 위성 위치 측정 시스템을 이용해 자율 주행 작업 차량의 위치를 위치 측정하는 위치 정보 취득부와, 상기 자율 주행 작업 차량의 주행을 제어 가능한 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 자율 주행 작업 차량에 의해 작업되는 주행 경로에 있어서, 상기 자율 주행 작업 차량을 주행시키는 것이 가능하고, 상기 제어부는, 소정의 정지 조건의 성립에 의해 상기 자율 주행 작업 차량을 정지시키고, 상기 자율 주행 작업 차량을 정지시킨 정지 위치를 제 1 작업 재개시 위치로서 기억하고, 상기 자율 주행 작업 차량의 주행 개시 위치를 제 2 작업 재개시 위치로서 기억하고, 상기 자율 주행 작업 차량을 정지시킨 경우, 상기 제 1 작업 재개시 위치 또는 상기 제 2 작업 재개시 위치의 어느 곳부터 자율 주행의 재개를 시키는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 자율 주행 작업 시스템에 관한 기술이 개시되어 있다.
또한, 공개특허공보 제10-2021-0099191호(2021. 08. 11. 공개)에는, 포장에 대해 제 1 작업을 실행하면서 주행하는 제 1 주행 작업 차량과, 포장에 대해 제 2 작업을 실행하면서 주 행하는 제 2 주행 작업 차량을 구비한 작업 시스템에 있어서, 상기 제 1 주행 작업 차량은, 제 1 주행 작업 차량의 동작 제어를 실행하는 제 1 제어 장치를 갖고, 상기 제 2 주행 작업 차량은, 제 2 주행 작업 차량의 동작 제어를 실행하는 제 2 제어 장치를 갖고, 상기 제 1 주행 작업 차량의 제 1 제어 장치는, 상기 제 1 작업을 실행 중인 포장 상태에 관한 정보를 포장 정보로서 취득하고, 상기 제 2 주행 작업 차량의 제 2 제어 장치는, 상기 제 1 주행 작업 차량의 제 1 제어 장치가 취득한 포장 정보에 따라, 상기 제 2 주행 작업 차량의 상기 제 2 작업을 제어하는 것을 특징으로 하는 작업 시스템에 관한 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 등록특허공보 제10-1738942호(2017. 05. 17, 등록) 특허문헌 2 : 등록특허공보 제10-2253429호(2021. 05. 12. 등록) 특허문헌 3 : 등록특허공보 제10-2340161호(2021. 12. 13. 등록) 특허문헌 4 : 공개특허공보 제10-2021-0099191호(2021. 08. 11. 공개)
최근에는, 양파, 감자 등과 같은 농작물의 수확 작업에 있어서 수집 장치의 소형화와 전문화를 위해 수집 적재기와 톤백 운반기로 나누어 개발되고 있다.
또한, 대부분의 수집 적재기와 톤백 운반기는 각각 같은 크롤러 구동 플랫폼을 가지고 있다. 그리고, 상기 수집 적재기와 톤백 운반기는, 각각 개별 구동할 수 있으나 작업시에는 연동되어 같은 속도와 이동 경로로 움직이는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기와 같이 수집 적재기와 톤백 운반기를 같이 운용하여 작업시 전방에서 작업하는 수집 적재기를 기준으로, 톤백 운반기가 수집 적재기와의 거리 및 속도를 맞추어 이동할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하고자 하는 것으로, [1] 수집 적재기(100)와 톤백 운반기(200)의 기본 거리(DD) 값을 설정하는 단계(단계 1), 수집 적재기(100)와 톤백 운반기(200) 사이의 좌, 우측에 설치되는 좌, 우측 거리 측정 장치(300)에 의해, 좌, 우측 거리(LD, RD) 값을 측정하는 단계(단계 2), 상기 기본 거리(DD) 값과 좌, 우측 거리(LD, RD) 값이 동일한지 여부를 판단하는 단계(단계 3), 상기 기본 거리(DD) 값이 좌, 우측 거리(LD, RD) 값보다 크거나 작은가의 여부를 판단하는 단계(단계 4), 상기 단계 4에 의하여 판단된 내용에 따라 좌, 우 구동축의 출력을 증가시키거나 감소시키도록 제어하는 단계(단계 5)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 톤백 운반기의 전방 수집 작업기 자동 추적 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [2] 상기 [1]에 있어서, 상기 단계 3에서, 기본 거리(DD) 값과 좌, 우측 거리(LD, RD) 값이 동일하면, 단계 2로 회귀하며, 상기 단계 3에서, 기본 거리(DD) 값과 좌, 우측 거리(LD, RD)값이 상이하면, 단계 4로 진행하는 것을 특징으로 하는, 톤백 운반기의 전방 수집 작업기 자동 추적 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [3] 상기 [1]에 있어서, 상기 단계 5에서는, 기본 거리(DD) 값보다 좌측 거리(LD) 값이 크면, 좌측 구동축의 출력을 감소시키며, 기본 거리(DD) 값보다 좌측 거리(LD) 값이 작으면, 좌측 구동축의 출력을 증가시키고, 기본 거리(DD) 값보다 우측 거리(RD) 값이 크면, 우측 구동축의 출력을 감소시키며, 기본 거리(DD) 값보다 좌측 거리(RD) 값이 작으면, 우측 구동축의 출력을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 톤백 운반기의 전방 수집 작업기 자동 추적 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [4] 상기 [1]에 있어서, 상기 단계 5가 종료되면, 단계 2로 이동되는 것을 특징으로 하는, 톤백 운반기의 전방 수집 작업기 자동 추적 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [5] 상기 [1] 내지 [4] 중의 어느 하나에 있어서, 상기 수집 적재기(100)의 후방과 톤백 운반기(200) 전방의 좌, 우측에 설치되는 거리 측정 장치(300)는, 상기 수집 적재기(100)의 후방 좌, 우에 설치되는 적재부 자석(301)과, 상기 톤백 운반기(200)의 전방 좌, 우에 설치되는 운반부 자석(302)과, 상기 적재부 자석(301)에 고정 연결되는 거리 측정자(303)와, 상기 거리 측정자(303)의 단부에 고정 설치되는 거리 측정 센서(304)와, 상기 거리 측정 센서(304)를 지지하며, 상기 운반부 자석(302)에 고정 설치되는 센서 지지대(305)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 톤백 운반기의 전방 수집 작업기 자동 추적 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 구성으로 이루어지는 것으로, 수집 적재기와 톤백 운반기를 같이 운용하여 작업시 전방에서 작업하는 수집 적재기를 기준으로, 톤백 운반기가 수집 적재기와의 거리 및 속도를 맞추어 이동할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 수집 적재기(a)와 톤백 운반기(b)의 개념도
도 2는 본 발명의 수집 적재기(a)와 톤백 운반기(b)가 결합된 상태를 나타내는 개념도
도 3은 거리 측정 장치가 적용된 본 발명의 개념도
도 4는 발명의 거리 측정 장치의 개념도
도 5는 본 발명의 시스템의 작동 흐름도
본 발명은, 수집 적재기(100)와 톤백 운반기(200)의 기본 거리(DD) 값을 설정하는 단계(단계 1), 수집 적재기(100)와 톤백 운반기(200) 사이의 좌, 우측에 설치되는 좌, 우측 거리 측정 장치(300)에 의해, 좌, 우측 거리(LD, RD) 값을 측정하는 단계(단계 2), 상기 기본 거리(DD) 값과 좌, 우측 거리(LD, RD) 값이 동일한지 여부를 판단하는 단계(단계 3), 상기 기본 거리(DD) 값이 좌, 우측 거리(LD, RD) 값보다 크거나 작은가의 여부를 판단하는 단계(단계 4), 상기 단계 4에 의하여 판단된 내용에 따라 좌, 우 구동축의 출력을 증가시키거나 감소시키도록 제어하는 단계(단계 5)로 이루어지는 것이므로, 아래에서는 상기 각각의 구성들에 대해서 도면을 참조하면서, 구체적으로 설명한다.
[단계 1, S1]
본 발명의 단계 1에서는, 수집 적재기(100)와 톤백 운반기(200) 사이의 기본 거리(DD) 값을 설정한다.
본 발명은, 도 1 내지 도 3에 나타나 있는 것과 같이, 수집 적재기(100)와 톤백 운반기(200)를 각각 크롤러 구동하는 것으로, 작업시에는 상기 수집 적재기(100)와 톤백 운반기(200)가 연동되어 같은 속도와 이동 경로로 움직이는 것이 바람직하다.
다만, 도 1 내지 도 3에서는 본 발명의 실시예로 이동 본체(100)와 톤백 운반기(200)를 크롤러 타입의 구동 플랫폼으로 도시하고 있으나, 본 발명의 구동 플랫폼은 반드시 크롤러 타입으로 한정되는 것은 아니다.
상기와 같이 수집 적재기(100)와 톤백 운반기(200)가 연동되어 움직이는 경우에, 수집 적재기(100)와 톤백 운반기(200) 사이의 바람직한 거리를 상기 기본 거리(DD) 값으로 설정하는 것이다.
이때 상기 기본 거리(DD) 값은, 수집 적재기(100)의 특정 지점으로부터 톤백 운반기(200)의 특정 지점까지의 거리를 관리자가 미리 정하여 설정한 거리를 말한다.
바람직하게는, 도 3에 나타나 있는 것과 같이, 거리 측정 장치(300)가 수집 적재기(100)의 후방과 톤백 운반기(200)의 전방 사이에 설치되어, 안정적으로 작업이 이루어질 수 있도록 하는 거리를 기본 거리(DD) 값으로 한다.
[단계 2, S2]
본 발명의 단계 2에서는, 수집 적재기(100)와 톤백 운반기(200) 사이에 설치된 거리 측정 장치(300)에 의해, 수집 적재기(100)와 톤백 운반기(200) 사이의 좌, 우측 거리(LD, RD) 값을 측정하는 것이다.
이때, 상기 좌, 우측 거리(LD, RD) 값은, 상기 단계 1에서의 기본 거리(DD) 값의 기준 위치와 동일한 기준 위치에서 측정한 거리를 의미한다.
또한, 상기 거리 측정 장치(300)의 위치는 도 3에 나타나 있는 것과 같이, 수집 적재기(100)의 후방 좌, 우측과 톤백 운반기(200) 전방 좌, 우측에 서로 일정 거리를 두고 떨어져 설치하는 것이 바람직하다.
[단계 3, S3]
본 발명의 단계 3에서는, 상기 단계 1에서 설정된 기본 거리(DD) 값과 단계 2에서 측정된 좌, 우측 거리(LD, RD) 값을 비교하고, 상기 기본 거리(DD) 값과 좌, 우측 거리(LD, RD) 값이 동일한지 여부를 판단하는 것이다.
상기 단계 3에서 기본 거리(DD) 값과 좌, 우측 거리 값이 동일하면, 단계 2로 회귀한다.
또한, 상기 단계 3에서, 기본 거리(DD) 값과 좌, 우측 거리(LD, RD) 값이 상이하면, 아래의 단계 4(S4)로 진행한다.
[단계 4, S4]
본 발명의 단계 4에서 기본 거리(DD) 값이 좌측 거리(LD) 값보다 작거나 큰 것으로 판단되는 경우에는 단계 5가 실행되며, 마찬가지로, 단계 4에서 기본 거리(DD) 값이 우측 거리(RD) 값보다 작거나 큰 것으로 판단되는 경우에도 단계 5가 실행된다.
[단계 5, S5]
본 발명의 단계 5에서는, 기본 거리(DD) 값보다 좌측 거리(LD) 값이 크면, x톤백 운반기(200)의 좌측 구동축의 출력을 감소시키며, 기본 거리(DD) 값보다 좌측 거리(LD) 값이 작으면, 톤백 운반기(200)의 좌측 구동축의 출력을 증가시킨다.
또한, 기본 거리(DD) 값보다 우측 거리(RD) 값이 크면, 톤백 운반기(200)의 우측 구동축의 출력을 감소시키며, 기본 거리(DD) 값보다 좌측 거리(RD) 값이 작으면, 톤백 운반기(200)의 우측 구동축의 출력을 증가시킨다.
또한, 단계 5 이후에는 단계2로 회귀한다.
아래에서는 본 발명의 거리 측정 장치(300)에 대해서 설명한다.
본 발명의 거리 측정 장치(300)는 상기 수집 작업기(100)와 톤백 운반기(200) 사이의 거리를 측정할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다.
다만, 주로 철제로 이루어지는 수집 작업기(100)와 톤백 운반기(200)의 특성을 감안하면 아래와 같은 구성으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 거리 측정 장치(300)는, 수집 적재기(100)의 후방과 톤백 운반기(200) 전방의 좌, 우측에 각각 설치된다.
이때 상기 거리 측정 장치(300)는, 상기 수집 적재기(100)의 후방 좌, 우에 설치되는 적재부 자석(301)과, 상기 톤백 운반기(200)의 전방 좌, 우에 설치되는 운반부 자석(302)과, 상기 적재부 자석(301)에 고정 연결되는 거리 측정자(303)와, 상기 거리 측정자(303)의 단부에 고정 설치되는 거리 측정 센서(304)와, 상기 거리 측정 센서(304)를 지지하며, 상기 운반부 자석(302)에 고정 설치되는 센서 지지대(305)로 이루어진다.
또한, 상기 센서 지지대(305)는, 거리 측정 센서(304)의 회전각을 측정하고, 회전각을 통해 전방 수집 적재기(100)의 선회를 파악하도록 제어할 수도 있다.
또한, 상기 거리 측정 센서(304)는, 줄자와 비슷한 구조로 이루어지는 거리측정자(303)의 길이 변화를 데이터로 변환하도록 이루어진 것으로 하는 것이 바람직하다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 수집 적재기
200 : 톤백 운반기
300 : 거리 측정 장치
301 : 적재부 자석
302 : 운반부 자석
303 : 거리 측정자
304 : 거리 측정 센서
305 : 센서 지지대

Claims (5)

  1. 수집 적재기(100)와 톤백 운반기(200)의 기본 거리(DD) 값을 설정하는 단계(단계 1),
    수집 적재기(100)와 톤백 운반기(200) 사이의 좌, 우측에 설치되는 좌, 우측 거리 측정 장치(300)에 의해, 좌, 우측 거리(LD, RD) 값을 측정하는 단계(단계 2),
    상기 기본 거리(DD) 값과 좌, 우측 거리(LD, RD) 값이 동일한지 여부를 판단하는 단계(단계 3),
    상기 기본 거리(DD) 값이 좌, 우측 거리(LD, RD) 값보다 크거나 작은가의 여부를 판단하는 단계(단계 4),
    상기 단계 4에 의하여 판단된 내용에 따라 좌, 우 구동축의 출력을 증가시키거나 감소시키도록 제어하는 단계(단계 5)로 이루어지며,
    상기 수집 적재기(100)의 후방과 톤백 운반기(200) 전방의 좌, 우측에 설치되는 거리 측정 장치(300)는,
    상기 수집 적재기(100)의 후방 좌, 우에 설치되는 적재부 자석(301)과,
    상기 톤백 운반기(200)의 전방 좌, 우에 설치되는 운반부 자석(302)과,
    상기 적재부 자석(301)에 고정 연결되는 거리 측정자(303)와,
    상기 거리 측정자(303)의 단부에 고정 설치되는 거리 측정 센서(304)와 ,
    상기 거리 측정 센서(304)를 지지하며, 상기 운반부 자석(302)에 고정 설치되는 센서 지지대(305)로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    톤백 운반기의 전방 수집 작업기 자동 추적 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 3에서, 기본 거리(DD) 값과 좌, 우측 거리(LD, RD) 값이 동일하면, 단계 2로 회귀하며,
    상기 단계 3에서, 기본 거리(DD) 값과 좌, 우측 거리(LD, RD)값이 상이하면, 단계 4로 진행하는 것을 특징으로 하는,
    톤백 운반기의 전방 수집 작업기 자동 추적 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 5에서는,
    기본 거리(DD) 값보다 좌측 거리(LD) 값이 크면, 좌측 구동축의 출력을 감소시키며, 기본 거리(DD) 값보다 좌측 거리(LD) 값이 작으면, 좌측 구동축의 출력을 증가시키고,
    기본 거리(DD) 값보다 우측 거리(RD) 값이 크면, 우측 구동축의 출력을 감소시키며, 기본 거리(DD) 값보다 좌측 거리(RD) 값이 작으면, 우측 구동축의 출력을 증가시키는 것을 특징으로 하는,
    톤백 운반기의 전방 수집 작업기 자동 추적 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계 5가 종료되면, 단계 2로 이동되는 것을 특징으로 하는,
    톤백 운반기의 전방 수집 작업기 자동 추적 시스템.




    ,







  5. 삭제
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