KR102497987B1 - 지능형 파종기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 트랙터에 결합되고, 쟁기와 휴립날을 이용하여 두둑과 배수골을 형성하는 배토 유닛; 상기 배토 유닛의 후방에 배치되고, 상기 트랙터의 구동에 의해 상기 배토 유닛과 함께 이동하면서 상기 배토 유닛에 의해 형성된 두둑 상에 종자를 파종하는 파종 유닛; 상기 파종 유닛의 전방에 배치되고, 상기 파종 유닛의 파종 깊이와 토양 진압 강도를 조절하는 힛치 유닛; 상기 파종 유닛의 일측에 배치되고, 상기 파종 유닛의 이동 속도 및 거리를 측정하는 측정 유닛; 및 상기 측정 유닛의 측정 결과에 따라 종자가 일정간격으로 정량 파종되도록 상기 파종 유닛의 작동을 제어하는 제어 유닛을 포함하는 지능형 파종기에 관한 것이다.

Description

지능형 파종기{Intelligent seeding machine}
본 발명은 지능형 파종기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동 속도 및 거리에 따라 종자가 일정간격으로 정량 파종되도록 하는 지능형 파종기에 관한 것이다.
일반적으로 곡식이나 채소 따위를 재배하기 위하여 씨앗을 심는 것을 '파종'이라 한다. 종래의 파종 작업은 사람이 직접 씨앗을 농지에 뿌리는 방식으로 이루어졌으나, 농업기술의 발전으로 인해 파종 작업을 자동으로 수행하는 파종기가 개발, 보급되면서 근래에는 파종기의 운행이 곤란한 특수지역을 제외하고는 거의 모든 지역에서 파종기를 이용해 파종이 이루어지고 있는 실정이다.
이러한 파종기는 보통 파종하기 위한 씨앗을 저장하는 호퍼와, 본체 하부에 설치된 구동휠과 동력전달수단으로 연결되어 회전하고 외주면에 씨앗배출수단을 방사형으로 구비하여 호퍼 내부에 저장된 씨앗을 정량 배출하는 파종롤러와, 본체 전방 하부에 설치되어 고랑을 파는 배토기와, 파종롤러에서 배출되는 씨앗이 고랑에 떨어지게 하는 배출관과, 배출관에서 배출된 씨앗이 떨어진 고랑을 흙으로 다시 덮어주는 복토 수단 등을 구비한다.
이와 같이 구성된 파종기는 일방향으로 진행하면서 구동휠이 회전하여 파종롤러를 회전시킴으로써 호퍼에 저장된 씨앗을 배출관으로 정량 배출하고, 배출관을 통해 씨앗이 고랑으로 떨어지고, 이어서 씨앗이 떨어진 고랑을 복토 수단이 흙으로 덮어줌으로써 파종이 이루어지게 된다.
한편, 종래의 파종기는 작업자가 파종기를 수동으로 밀고 가면서 파종을 하는 수동형 파종기가 주를 이루었으나, 트랙터나 경운기, 관리기 등과 같은 동력형 농기계가 널리 보급됨으로써 동력형 농기계의 후방에 연결하여 동력형 농기계를 이용해 견인하면서 파종이 이루어지는 견인형 파종기가 개발되어 현재는 견인형 파종기의 사용이 보편화된 실정이다.
특히, 최근에는 종자 비용 및 경작 효율 등을 이유로 일정간격으로 정량의 종자를 파종할 수 있는 파종기의 개발이 중요한 이슈로 대두되고 있다. 이에 따라 엔진에 의해 구동롤러를 작동시켜 자동으로 전진하면서 파종작업이 이루어지도록한 자동 파종기들로 개발되고 있는 바, 그 구조를 보면, 엔진의 구동력이 감속기와 체인을 통해 구동롤러에 전달되어 사람이 밀지 않아도 전진하도록 되어 있고, 또 이동거리에 비례하게 파종롤러를 회전시켜 호퍼에 저장된 씨앗을 일정량만큼 규칙적으로 배출시키도록 되어 있다.
선행기술문헌 1: 등록특허공보 제10-0976587호(2010.08.17.)
선행기술문헌 2: 공개특허공보 제10-2016-0118446호(2016.10.12.)
본 발명은 상기한 실정을 감안하여 발명된 것으로서, 이동 속도 및 거리에 따라 종자가 일정간격으로 정량 파종되도록 하여 정상적인 파종이 이루어지도록 하는 지능형 파종기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 호퍼로부터 배출되는 종자가 신속하고 정확하게 파종 위치에 파종되도록 할 수 있는 지능형 파종기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 트랙터에 결합되고, 쟁기와 휴립날을 이용하여 두둑과 배수골을 형성하는 배토 유닛; 상기 배토 유닛의 후방에 배치되고, 상기 트랙터의 구동에 의해 상기 배토 유닛과 함께 이동하면서 상기 배토 유닛에 의해 형성된 두둑 상에 종자를 파종하는 파종 유닛; 상기 파종 유닛의 전방에 배치되고, 상기 파종 유닛의 파종 깊이와 토양 진압 강도를 조절하는 힛치 유닛; 상기 파종 유닛의 일측에 배치되고, 상기 파종 유닛의 이동 속도 및 거리를 측정하는 측정 유닛; 및 상기 측정 유닛의 측정 결과에 따라 종자가 일정간격으로 정량 파종되도록 상기 파종 유닛의 작동을 제어하는 제어 유닛을 포함하는 지능형 파종기를 개시한다.
상기 파종 유닛은, 파종기 바디; 상기 파종기 바디의 전방 하부에 설치되고, 파종 위치에 골을 생성하는 디스크 쟁기; 상기 디스크 쟁기의 후방에 배치되고, 파종된 종자를 흙으로 덮어주는 복토 디스크; 상기 파종기 바디의 후방에 설치되고, 파종된 토양을 진압하는 진압 롤러; 및 상기 파종기 바디의 상부에 설치되고, 수용된 종자를 상기 디스크 쟁기와 상기 복토 디스크 사이에 배출하는 호퍼를 포함하고, 상기 호퍼는 상부 호퍼 및 하부 호퍼를 포함하고, 상기 상부 호퍼와 하부 호퍼 사이에는 종자의 하방 배출을 규제하는 파종 셔터가 슬라이딩 가능하게 삽입되고, 상기 상부 호퍼는 상기 파종 셔터의 개방 정도를 감지하는 파종 셔터 감지 센서를 포함하고, 상기 하부 호퍼는, 파종 구멍; 복수의 종자 배출공이 형성된 종자 원판; 및 상기 종자 원판을 회전시키는 파종 모터를 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 측정 유닛에 의해 측정된 이동 속도 및 거리에 따라 상기 파종 모터를 제어하여 상기 호퍼에 수용된 종자가 일정간격으로 정량 파종되도록 한다.
바람직하게는, 상기 측정 유닛은, 상기 파종 유닛의 속도와 위치 정보를 수신하는 GPS 모듈; 및 상기 파종 유닛의 속도와 위치 정보를 감지하는 인코더 모듈을 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 GPS 모듈과 상기 인코더 모듈로부터 제공된 속도와 위치 정보를 기초로 상기 파종 유닛의 이동 속도, 이동 거리 및 파종 면적을 계산하여 상기 파종 모터의 작동을 제어한다.
또한, 상기 제어 유닛은 상기 파종 셔터 감지 센서를 이용하여 상기 호퍼 내부의 종자량 및 상기 파종 셔터의 개폐 상태를 감지하고, 상기 제어 유닛은 상기 파종 셔터 감지 센서의 감지 결과를 기초로 상기 파종 유닛의 정상 작동 유무를 알려주는 가시가청 알람 수단을 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 제어 유닛은 상기 파종 모터의 회전수를 감지하여 파종량을 계산하며, 계산된 파종량과 상기 측정 유닛에 의해 측정된 상기 파종 유닛의 속도 및 거리에 기초하여 상기 파종 모터의 작동을 제어하고, 상기 파종 모터의 정상 작동 유무를 알려주는 가시가청 알람 수단을 포함한다.
한편, 상기 파종 유닛은, 상기 파종기 바디의 상기 호퍼 전방에 설치되고, 비료를 저장하는 시비 호퍼; 상기 시비 호퍼의 하부에 슬라이딩 가능하게 설치되고, 비료의 하방 배출을 규제하는 시비 셔터; 상기 시비 호퍼의 내부에 구비되고, 배출홈이 구비된 시비 롤; 상기 시비 롤을 회전시키는 시비 모터; 및 상기 시비 호퍼에 부착되고, 상기 시비 호퍼 내의 비료 잔량 및 상기 시비 셔터의 개폐 상태를 감지하는 시비 셔터 감지 센서를 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 시비 모터의 정상 작동 유무를 알려주는 가시가청 알람 수단을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 배토 유닛은 상기 배토 유닛의 상향 조정 여부를 감지하는 센서를 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 센서의 감지 결과 상기 배토 유닛이 상향 조정된 경우에 상기 파종 모터 및 상기 시비 모터가 구동되지 않도록 상기 파종 유닛의 전원을 차단한다. 구체적으로는, 트랙터 후진 작업 및 비 파종작업 이동시 유압 실린더로 파종기 전체를 지면에서 상승시킬 때, 고정 프레임 부분에 설치된 센서의 감지에 의해 파종 모터를 off 제어한다.
부가적으로, 상기 파종 유닛은 상기 호퍼의 하부에 설치되어 배출되는 종자를 촬영하는 카메라를 포함하고, 상기 카메라에 의해 촬영된 영상은 무선 인터넷을 통해 스마트폰 또는 모니터로 전송되어 파종 상황 및 장치의 상태를 실시간으로 확인 가능하다.
상기 배토 유닛은, 상기 트랙터와 핀으로 연결되는 링크부; 조인트를 이용하여 상기 트랙터의 동력을 전달받아 상기 배토 유닛을 구동하는 기어 박스; 상기 배토 유닛의 양측면에 부착되고, 상기 기어 박스의 동력에 의해 회전하면서 배수골의 흙을 퍼 올리는 상기 휴립날; 상기 휴립날의 후방에 배치되고, 상기 휴립날이 경운한 자리를 지나면서 배수골에 남은 흙을 배수골 옆으로 밀어내어 배수골들 사이에 파종 가능한 두둑을 형성하는 상기 쟁기; 및 상기 쟁기의 후방에 원터치 방식으로 탈부착 가능하게 설치되고, 두둑의 상부를 평탄화하는 폴더형 써레 파이프를 포함한다.
바람직하게는, 상기 배토 유닛과 상기 파종 유닛을 연결하는 프레임 및 상기 프레임 상에 설치되어 에어를 송풍하는 에어 팬을 더 포함하고, 상기 에어 팬은 상기 파종 유닛의 하부에 설치된 에어 라인과 연결되고, 송풍 에어를 상기 호퍼 하부의 종자 배출 호스로 상시 공급함으로써, 상기 종자 원판의 등분된 구멍을 통과한 종자가 신속하게 파종골에 안착되도록 한다. 이때, 종자 원판의 회전과 동기 작동하는 점파용 배출장치 개폐로 지상고를 낮추고 종자 원판의 등분된 구멍을 통과한 종자가 신속하게 파종골에 안착되도록 하여 점파 기능과 작업 속도를 증가시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 상부 호퍼의 내부에는 중간 칸막이가 설치되고, 상기 중간 칸막이는 상기 트랙터의 자체 진동 또는 파종 작업 중 발생하는 진동으로 인해 상기 호퍼 내부의 종자들로 인해 회전하는 상기 종자 원판에 하중이 가해지거나 종자 배출공의 막힘을 방지함으로써 종자의 파손 및 결주를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 파종기는 파종 유닛의 이동 속도 및 거리를 측정하고, 파종량을 계산하여 파종 모터를 제어함으로써 종자가 일정간격으로 정량 파종되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 지능형 파종기는 잔량 확인이 가능한 투명한 종자 호퍼 및 종자 원판의 경사진 배치로 인해 대립 종자의 막힘 현상을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 지능형 파종기는 송풍기(에어 팬)을 이용하여 종자 배출 호스에 송풍 에어를 상시 공급함으로써, 호퍼로부터 지상고 하향 개폐장치를 설치하여 점파 기능을 향상시킬 수 있고, 호퍼 내에 발생된 종자 부스러기나 잡질 배출로 종자의 막힘을 방지하여 작업 속도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 파종기를 개략적으로 도시한 사시도로서, 도 1a는 좌측 사시도이고, 도 1b는 우측 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 지능형 파종기를 개략적으로 도시한 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 지능형 파종기를 개략적으로 도시한 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 지능형 파종기의 파종 유닛을 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 지능형 파종기의 파종 유닛의 상부 호퍼를 도시한 분해 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 지능형 파종기의 파종 유닛의 하부 호퍼를 도시한 분해 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 지능형 파종기의 배토 유닛을 도시한 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 지능형 파종기의 제어 계통을 개략적으로 도시한 블록도,
도 9는 본 발명에 따른 지능형 파종기의 파종 셔터와 종자 원판의 회전 타임 차트,
도 10은 본 발명에 따른 지능형 파종기의 종자 원판과 에어 팬 셔터의 동기 제어를 나타낸 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 지능형 파종기에 대한 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성 요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 지능형 파종기는 배토 유닛(100), 파종 유닛(200), 힛치 유닛(300), 측정 유닛(400) 및 제어 유닛(600)을 포함하여, 파종 작업을 수행하도록 구성된다.
배토 유닛(100)은 트랙터(미도시)에 결합되고, 트랙터에 의해 견인되면서 쟁기(110)와 휴립날(120)을 이용하여 두둑과 배수골을 형성하는 역할을 한다.
파종 유닛(200)은 배토 유닛(100)의 후방에 배치되고, H 프레임(10)을 통해 배토 유닛(100)과 연결되며, 트랙터의 구동에 의해 배토 유닛(100)과 함께 이동하면서 배토 유닛(100)에 의해 형성된 두둑 상에 종자를 파종하는 역할을 한다. 이 파종 유닛(200)은 복수개로 구성되며, 유니트 바(20)에 서로 일정간격 이격되어 배치된다.
힛치 유닛(300)은 파종 유닛(200)의 전방에, 정확하게는 H 프레임(10)을 통해 배토 유닛(100)과 파종 유닛(200)의 사이에 연결되고, 파종 유닛(200)의 파종 깊이와 토양 진압 강도를 조절하는 역할을 한다. 이 힛치 유닛(300)은 깊이조절 핸들(310) 및 각도조절 핸들(320)을 이용하여 파종 깊이 및 토양 진압 강도를 조절한다.
측정 유닛(400)은 파종 유닛(200)의 일측에 배치되고, 파종 유닛(200)의 이동 속도 및 이동 거리를 측정하는 역할을 한다.
제어 유닛(600)은 측정 유닛(400)의 측정 결과, 즉 파종 유닛(200)의 이동 속도 및 이동 거리에 따라 종자가 일정간격으로 정량 파종되도록 파종 유닛(200)의 작동을 제어하는 역할을 한다.
도 4 내지 6을 참조하면, 파종 유닛(200)은 파종기 바디(210), 디스크 쟁기(220), 복토 디스크(230), 진압 롤러(240) 및 호퍼(250)를 포함한다.
파종기 바디(210)는 파종 유닛(200)의 이동 방향을 기준으로 전방에서 후방으로 하향 경사진 구조물로 구성된다. 디스크 쟁기(220)는 파종기 바디(210)의 전방 하부에 설치되고, 파종 유닛(200)의 전방 이동에 따라 파종 위치에 골을 생성한다. 복토 디스크(230)는 파종기 바디(210)의 아래에서 디스크 쟁기(220)의 후방에 배치되고, 파종 유닛(200)의 전방 이동에 따라 파종 위치에 파종된 종자를 흙으로 덮어준다. 진압 롤러(240)는 파종기 바디(210)의 후방에 설치되고, 파종 유닛(200)의 전방 이동에 따라 종자가 파종된 토양을 진압한다. 그리고, 호퍼(250)는 파종기 바디의 상부에 설치되고, 내부에 수용된 종자를 디스크 쟁기(220)와 상기 복토 디스크(230) 사이에 배출하는 역할을 한다.
여기서, 호퍼(250)는 상부 호퍼(250a) 및 하부 호퍼(250b)로 이루어진다.
상부 호퍼(250a)는 내부에 종자가 수용되는 공간을 갖는 통형상 부재로 구성되고, 상부에는 힌지로 회동되어 개폐 가능한 뚜껑(251)이 구비된다. 그리고, 상부 호퍼(250a)의 하부에는, 즉 상부 호퍼(250a)와 하부 호퍼(250b) 사이에는 종자의 하방 배출을 규제하기 위한 파종 셔터(252)가 구비된다. 이 파종 셔터(252)는 셔터 가이드(259)를 따라 상부 호퍼(250a) 내부로 슬라이딩 가능하게 삽입되도록 구성된다. 또한, 파종 셔터(252)는 종자가 하부 호퍼(250b)로 배출되도록 하는 배출 구멍(253)을 구비하며, 이 배출 구멍(253)은 파종 셔터(252)의 삽입 위치에 따라 종자 막이판 고무(254)와 협력하여 종자의 배출을 선택적으로 제한한다. 한편, 상부 호퍼(250a)는 전면에 파종 셔터(252)의 개방 정도를 감지하는 파종 셔터 감지 센서(510; 도 1 참조)를 구비한다. 이 센서(510)는 근접 센서로 이루어질 수 있다.
하부 호퍼(250b)는 호퍼(250)의 외부로 종자가 배출되도록 하는 파종 구멍(255), 복수의 종자 배출공(256)이 소정 패턴으로 형성되어 있는 종자 원판(257) 및 종자 원판(257)을 회전시키는 파종 모터(260; 도 1 참조)를 포함한다. 상부 호퍼(250a)에 저장된 종자가 셔터 개방에 의해 하부 호퍼(250b)로 이동하면, 종자들이 개별적으로 종자 배출공(256)에 삽입되고, 종자 원판(257)의 1 회전시에 종자 배출공(256)의 수와 대응하는 수의 종자들이 종자 원판(257)을 통과하여 파종 구멍(255)을 통해 하부 호퍼(250b)의 외부로 배출된다. 또한, 하부 호퍼(250b)의 파종 구멍(255)에는 종자 배출 호스(258)가 연결되고, 호퍼 외부로 배출된 종자들은 종자 배출 호스(258)를 통해 토양에 파종된다.
바람직하게는, 호퍼(250)는 수직방향으로부터 후방 측으로 경사지도록 배치되어 있고, 종자 원판(257) 역시 수평이 아니라 경사진 구조로 호퍼(250) 내부에 배치된다. 이러한 종자 원판(257)의 경사진 배치에 의해, 호퍼(250)의 하부 측에 종자들이 적재되고, 회전하는 종자 원판(257)이 호퍼(250) 하부 측의 종자들을 퍼올리는 방식으로 종자 배출공(256) 내에 종자들을 배치시킬 수 있어, 원활한 종자 이송 및 배출이 가능하다.
여기서, 제어 유닛(600)은 측정 유닛(400)에 의해 측정된 파종 유닛(200)의 이동 속도 및 거리에 따라 파종 모터(260)의 작동을 제어함으로써, 호퍼(250)에 수용된 종자가 일정간격으로 정량 파종될 수 있게 한다.
도 8을 참조하면, 바람직하게는, 측정 유닛(400)은 파종 유닛의 속도와 위치 정보를 수신하는 GPS 모듈(410) 및 파종 유닛(200)의 속도와 위치 정보를 감지하는 인코더 모듈(420)을 포함한다. 그리고, 제어 유닛(600)은 측정 유닛(400)의 GPS 모듈과 인코더 모듈로부터 제공된 파종 유닛의 속도와 위치 정보를 기초로 파종 유닛(200)의 이동 속도, 이동 거리 및 파종 면적을 계산하여 파종 모터(260)의 작동을 제어하게 된다.
한편, 제어 유닛(600)은 파종 셔터 감지 센서(510)를 이용하여 호퍼(250) 내부의 종자량 및 파종 셔터(252)의 개폐 상태를 감지한다. 또한, 제어 유닛(600)은 파종 셔터 감지 센서(510)의 감지 결과를 기초로 하여 파종 유닛(200)이 정상적으로 작동하고 있는지를 작업자에게 알려주는 가시가청 알람 수단(610)을 포함할 수 있다. 이 가시가청 알람 수단(610)은 유니트 바(20)에 설치된 콘트롤 박스, 즉 제어 유닛(600)에 포함될 수 있다.
바람직하게는, 제어 유닛(600)은 파종 모터(260)의 회전수를 감지하여 파종량을 계산하게 된다. 그리고, 제어 유닛(600)은 측정 유닛(400)에 의해 감지된 파종 유닛(200)의 속도와 거리 그리고 파종량을 기초로 하여 파종 모터(260)의 작동을 제어한다. 그리고, 제어 유닛(600)의 가시가청 알람 수단(610)은 파종 모터(260)의 정상 작동 유무를 작업자에게 알려준다.
이와 같이, 본 발명에 따른 지능형 파종기는 파종 유닛(200)의 이동 속도 및 거리를 측정하고, 파종량을 계산하여 파종 모터(260)를 제어함으로써 종자가 일정간격으로 정량 파종되도록 할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 파종 유닛(200)은 비료를 시비하기 위한 시비 호퍼(270), 시비 셔터(271), 시비 롤(미도시), 시비 모터(272) 및 시비 셔터 감지 센서(520)를 더 포함한다. 시비 호퍼(270)는 파종기 바디(210)의 종자 호퍼(250) 전방에 설치되고, 내부에 비료를 저장한다. 시비 셔터(271)는 시비 호퍼(270)의 하부에 슬라이딩 가능하게 설치되고, 비료의 하방 배출을 규제하는 역할을 한다. 시비 롤은 시비 호퍼(270)의 내부에 구비되고, 회전시 배출홈을 통하여 비료를 외부로 배출시킨다. 시비 모터(272; 도 1 참조)는 시비 모터(272)를 회전시키기 위한 동력을 발생시킨다. 시비 셔터 감지 센서(520)는 시비 호퍼(270) 내의 비료 잔량 및 시비 셔터(271)의 개폐 상태를 감지하는 근접 센서로 구성된다. 또한, 시비 호퍼(270)의 하부 측면에는 시비 롤의 배출홈의 위치를 변경시켜 시비량을 조절하기 위한 다이얼(274)이 구비된다.
여기서, 제어 유닛(600)은 시비 셔터 감지 센서(520)의 감지 결과에 따라 시비 모터(272)가 정상적으로 작동하는지를 작업자에게 알려주고, 시비 모터(272)의 작동이 정상적으로 이루어지도록 시비 모터(272)의 작동을 제어한다. 한편, 알람 기능은 전술한 가시가청 알람 수단(610)을 통해 이루어진다.
이와 같이, 본 발명에 따른 지능형 파종기는 시비 셔터 감지 센서(520)를 이용하여 비료 잔량 및 시비 셔터(271)의 개폐 상태를 감지하고, 이 감지 결과를 기초로 시비 모터(272)를 제어하여 시비량을 적절하게 조절할 수 있다.
바람직하게는, 배토 유닛(100)은 배토 유닛(100)의 조정 상태를 감지하는 배토 유닛 감지 센서(550)를 구비할 수 있다. 트랙터의 작동이 정지되거나 포장지 이동시에 또는 후진 작업 시에 작업자는 유압 실린더로 파종기 전체를 지면에서 상승시켜 배토 유닛(100)을 상향 조정하게 된다. 이때, 배토 유닛 감지 센서(550)는 고정 프레임 부분에 설치되어 배토 유닛(100)이 상향 조정되었는지를 감지하게 된다. 그리고, 제어 유닛(600)은 센서의 감지 결과에 따라 배토 유닛(100)이 상향 조정된 경우에 파종 모터(260) 및 시비 모터(272)가 구동되지 않도록 파종 유닛(200)의 전원을 차단하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 지능형 파종기는 트랙터의 작업이 중지되어 배토 유닛(100)이 상향 조정된 경우에 전원을 차단하여 파종 작업 및 시비 작업을 자동으로 중지시킬 수 있다.
부가적으로, 파종 유닛(200)은 호퍼(250)의 하부에 설치되어 배출되는 종자를 촬영하는 파종 카메라(530)를 구비할 수 있다. 이 파종 카메라(530)에 의해 촬영된 영상은 무선 인터넷(WIFI)을 통해 작업자의 스마트폰이나 모니터(여기서는 제어 유닛(600)의 콘트롤 박스)로 전송되고, 작업자는 이 영상을 실시간으로 확인함으로써 파종 상황 및 파종기의 상태를 확인할 수 있다. 한편, 배토 유닛(100) 측에는 트랙터의 후진 시 후방 상황을 확인하기 위한 후방 카메라(540)가 장착될 수 있다.
도 7을 참조하면, 배토 유닛(100)은 한 쌍의 링크부(130; 도 1 참조), 기어 박스(140), 한 쌍의 휴립날(120) 및 한 쌍의 쟁기(110)를 포함하여 구성된다. 링크부(130)는 좌우 양측판(150)에 각각 구비되고, 트랙터와 핀으로 연결되어 배토 유닛(100)과 트랙터를 연결시킨다. 기어 박스(140)는 한 쌍의 링크부(130) 사이의 중심에 설치되고, 조인트를 이용하여 트랙터의 동력을 전달받아 배토 유닛(100)을 구동한다. 휴립날(120)은 배토 유닛(100)의 양측면에 부착되고, 기어 박스(140)의 동력에 의해 회전하면서 배수골의 흙을 퍼 올린다. 쟁기(110)는 휴립날(120)의 후방에 배치되고, 휴립날(120)이 경운한 자리를 지나면서 배수골에 남은 흙을 배수골 옆으로 밀어내어 배수골들 사이에 파종이 가능한 두둑을 형성한다.
부가적으로, 배토 유닛(100)은 쟁기(110)의 후방에 원터치 방식으로 탈부착 가능하게 설치되는 폴더형 써레 파이프(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 써레 파이프는 쟁기(110)에 의해 생성된 두둑의 상부를 평탄화하는 역할을 한다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 지능형 파종기는 배토 유닛(100)과 파종 유닛(200)을 연결하는 H 프레임(10) 상에 설치되어 에어를 송풍하는 에어 팬(700)을 더 포함할 수 있다.
이 에어 팬(700)은 파종 유닛(200)의 하부에 설치된 에어 라인(710)과 연결되고, 에어 팬(700)으로부터 송풍된 에어는 호퍼 하부(250b)의 종자 배출 호스(258)로 상시 공급된다. 그러면, 종자 원판(257)을 통과하여 종자 배출 호스(258)를 통해 파종되는 종자가 에어 라인(710)으로부터 공급된 에어에 의해 신속하게 낙하하여 파종될 수 있다. 여기서, 에어 라인(710)은 셔터(점파 개폐장치)(780)를 구비할 수 있다. 이 셔터는 종자 배출 호스(258)로부터 종자가 낙하할 때 에어를 공급하여 종자의 신속하고 정확한 파종을 가능하게 한다. 특히, 셔터는 종자 원판(257)의 회전과 동기 작동하여 지상고를 낮추고, 종자 원판(257)의 등분된 구멍(예를 들면 4등분된 구멍)을 통과한 종자는 상기 공급되는 송풍 에어에 의해 신속하게 파종골에 안착됨으로써, 간격유지를 위한 점파 기능과 작업 속도가 향상될 수 있다. 다시 말하면, 파종 모터(260) 구동에 의한 종자 원판(257)의 1회전시 인코더 모듈 역시 1회전하고, 종자 원판(257)의 구멍들의 수에 따라 셔터의 개방 시간이 결정된다. 예를 들면, 4개의 구멍을 갖는 종자 원판(257)의 경우, 인코더 모듈 1회전시 종자 원판(257)의 90도 회전마다 셔터의 개방 신호가 주입되어, 종자 원판(257) 1회전시 셔터가 4회 개방된다. 즉, 송풍 에어를 규제하는 셔터(780)는 종자 원판의 회전과 동기 작동하여 점파 기능과 작업 속도가 향상될 수 있다(도 9의 타임 챠트 및 도 10의 블록도 참조). 한편, 인코더 모듈(420)은 종자 원판(257)의 구멍에 따른 각도 분할과 소비자가 요구하는 파종 간격이 되도록 종자 원판의 회전 속도를 비례제어 증감으로 파종 간격 조절이 가능하게 구성된다.
부가적으로, 에어 팬(700)으로부터 송풍된 에어는 신속한 종자 낙하 뿐만 아니라 파종골 주변의 이물질이나 수증기 등을 제거하여 식물 생장에 방해되는 바이러스 등을 방지할 수 있는 기능도 수행하게 된다. 특히, 파종기 이외에 벼 이앙기 물논 직파 작업에서, 에어 팬(700)의 송풍 에어는 토양 온도 상승에 따른 물 수증기가 조출 호스 측으로 올라오지 못하게 할 수 있고, 우천시에도 송풍 에어의 상시 공급을 통해 파종 작업이 가능하다는 장점이 있다.
대안적으로, 이 에어 팬(700)은 파종 유닛(200)의 하부에 설치된 전자 에어 밸브(미도시)와 연결될 수 있다. 그리고, 제어 유닛(600)은 파종 모터(260)의 모터축이 일정 회전각도에 위치할 때 전자 에어 밸브를 개방하여 송풍된 에어가 호퍼 하부(250b)의 종자 배출 호스(258)로 공급되도록 한다. 그러면, 종자 원판(257)을 통과하여 종자 배출 호스(258)를 통해 파종되는 종자가 신속하게 낙하하여 파종될 수 있다.
이와 같이 에어 팬(700)을 이용하여 종자 배출 호스(258)에 송풍 에어를 상시 공급함으로써, 호퍼(250)로부터 지상고로 낙하하는 종자의 속도가 더욱 빨라지고, 이는 종자가 정확한 파종 위치에 도달할 수 있어 종자들의 정확한 점파 간격을 유지할 수 있다.
부가적으로, 본 발명에 따른 지능형 파종기는 종자의 파손 및 결주를 방지하기 위해 상부 호퍼(250a)의 내부에 중간 칸막이(미도시)가 설치될 수 있다. 이 중간 칸막이는 호퍼(250) 내부의 종자들을 분산시켜 트랙터의 자체 진동 또는 파종 작업 중에 발생하는 장치의 진동으로 인해 종자 원판에 하중이 가해지거나 종자 배출공이 막히는 것을 방지한다.
이와 같이, 중간 칸막이는 종자 원판(257)에 하중이 추가적으로 가해지거나 종자 배출공이 막히는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 종자의 파손 및 결주를 방지하게 된다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: H 프레임 20: 유니트 바
100: 배토 유닛 110: 쟁기
120: 휴립날 130: 링크부
140: 기어 박스 150: 측판
200: 파종 유닛 210: 파종기 바디
220: 디스크 쟁기 230: 복토 디스크
240: 진압 롤러 250: 호퍼
250a: 상부 호퍼 250b: 하부 호퍼
251: 뚜껑 252: 파종 셔터
253: 배출 구멍 254: 종자 막이판 고무
255: 파종 구멍 256: 종자 배출공
257: 종자 원판 258: 종자 배출 호스
260: 파종 모터 270: 시비 호퍼
271: 시비 셔터 272: 시비 모터
274: 다이얼 300: 힛치 유닛
310: 깊이 조절 핸들 320: 각도 조절 핸들
400: 측정 유닛 410: GPS 모듈
420: 인코더 모듈 510: 파종 셔터 감지 센서
520: 시비 셔터 감지 센서 530: 파종 카메라
540: 후방 카메라 550: 배토 유닛 감지 센서
600: 제어 유닛 610: 가시가청 알람 수단
700: 에어 팬 710: 에어 라인
800: 스마트폰 또는 모니터

Claims (11)

  1. 트랙터에 결합되고, 쟁기와 휴립날을 이용하여 두둑과 배수골을 형성하는 배토 유닛;
    상기 배토 유닛의 후방에 배치되고, 상기 트랙터의 구동에 의해 상기 배토 유닛과 함께 이동하면서 상기 배토 유닛에 의해 형성된 두둑 상에 종자를 파종하는 파종 유닛;
    상기 파종 유닛의 전방에 배치되고, 상기 파종 유닛의 파종 깊이와 토양 진압 강도를 조절하는 힛치 유닛;
    상기 파종 유닛의 일측에 배치되고, 상기 파종 유닛의 이동 속도 및 거리를 측정하는 측정 유닛; 및
    상기 측정 유닛의 측정 결과에 따라 종자가 일정간격으로 정량 파종되도록 상기 파종 유닛의 작동을 제어하는 제어 유닛;
    상기 배토 유닛과 상기 파종 유닛을 연결하는 프레임 및 상기 프레임 상에 설치되어 에어를 송풍하는 에어 팬을 더 포함하고,
    상기 파종 유닛은, 파종기 바디; 상기 파종기 바디의 전방 하부에 설치되고, 파종 위치에 골을 생성하는 디스크 쟁기; 상기 디스크 쟁기의 후방에 배치되고, 파종된 종자를 흙으로 덮어주는 복토 디스크; 상기 파종기 바디의 후방에 설치되고, 파종된 토양을 진압하는 진압 롤러; 및 상기 파종기 바디의 상부에 설치되고, 수용된 종자를 상기 디스크 쟁기와 상기 복토 디스크 사이에 배출하는 호퍼를 포함하고,
    상기 호퍼는 상부 호퍼 및 하부 호퍼를 포함하고, 상기 상부 호퍼와 하부 호퍼 사이에는 종자의 하방 배출을 규제하는 파종 셔터가 슬라이딩 가능하게 삽입되고,
    상기 상부 호퍼는 상기 파종 셔터의 개방 정도를 감지하는 파종 셔터 감지 센서를 포함하고,
    상기 하부 호퍼는, 파종 구멍; 복수의 종자 배출공이 형성된 종자 원판; 및 상기 종자 원판을 회전시키는 파종 모터를 포함하고,
    상기 에어 팬은 상기 파종 유닛의 하부에 설치된 에어 라인과 연결되고, 송풍된 에어를 상기 호퍼 하부의 종자 배출 호스로 상시 공급함으로써, 상기 종자 원판을 통과한 종자가 신속하게 파종골에 안착되도록 하고,
    상기 에어 라인은 상기 종자 원판의 회전과 동기 작동하여 개폐되는 셔터를 구비하여 상기 종자 배출 호스로부터 낙하하는 종자에 에어를 공급하고,
    상기 제어 유닛은 상기 측정 유닛에 의해 측정된 이동 속도 및 거리에 따라 상기 파종 모터를 제어하여 상기 호퍼에 수용된 종자의 간격을 조절하고 일정간격으로 정량 파종되도록 하는 것을 특징으로 하는 지능형 파종기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정 유닛은, 상기 파종 유닛의 속도와 위치 정보를 수신하는 GPS 모듈; 및 상기 파종 유닛의 속도와 위치 정보를 감지하는 인코더 모듈을 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 GPS 모듈과 상기 인코더 모듈로부터 제공된 속도와 위치 정보를 기초로 상기 파종 유닛의 이동 속도, 이동 거리 및 파종 면적을 계산하고, 상기 파종 모터의 작동을 제어하는 지능형 파종기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 파종 셔터 감지 센서를 이용하여 상기 호퍼 내부의 종자량 및 상기 파종 셔터의 개폐 상태를 감지하고,
    상기 제어 유닛은 상기 파종 셔터 감지 센서의 감지 결과를 기초로 상기 파종 유닛의 정상 작동 유무를 알려주는 가시가청 알람 수단을 더 포함하는 지능형 파종기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 파종 모터의 회전수를 감지하여 파종량을 계산하며, 계산된 파종량과 상기 측정 유닛에 의해 측정된 상기 파종 유닛의 속도 및 거리에 기초하여 상기 파종 모터의 작동을 제어하고,
    상기 파종 모터의 정상 작동 유무를 알려주는 가시가청 알람 수단을 포함하는 지능형 파종기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파종 유닛은, 상기 파종기 바디의 상기 호퍼 전방에 설치되고, 비료를 저장하는 시비 호퍼; 상기 시비 호퍼의 하부에 슬라이딩 가능하게 설치되고, 비료의 하방 배출을 규제하는 시비 셔터; 상기 시비 호퍼의 내부에 구비되고, 배출홈이 구비된 시비 롤; 상기 시비 롤을 회전시키는 시비 모터; 및 상기 시비 호퍼에 부착되고, 상기 시비 호퍼 내의 비료 잔량 및 상기 시비 셔터의 개폐 상태를 감지하는 시비 셔터 감지 센서를 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 시비 모터의 정상 작동 유무를 알려주는 가시가청 알람 수단을 더 포함하는 지능형 파종기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배토 유닛은 상기 배토 유닛의 상향 조정 여부를 감지하는 센서를 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 센서의 감지 결과 상기 배토 유닛이 상향 조정된 경우에 상기 파종 모터 및 상기 시비 모터가 구동되지 않도록 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 지능형 파종기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 파종 유닛은 상기 호퍼의 하부에 설치되어 배출되는 종자를 촬영하는 카메라를 포함하고,
    상기 카메라에 의해 촬영된 영상은 무선 인터넷을 통해 스마트폰 또는 모니터로 전송되어 파종 상황 및 장치의 상태를 실시간으로 확인 가능한 지능형 파종기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배토 유닛은,
    상기 트랙터와 핀으로 연결되는 링크부;
    조인트를 이용하여 상기 트랙터의 동력을 전달받아 상기 배토 유닛을 구동하는 기어 박스;
    상기 배토 유닛의 양측면에 부착되고, 상기 기어 박스의 동력에 의해 회전하면서 배수골의 흙을 퍼 올리는 상기 휴립날;
    상기 휴립날의 후방에 배치되고, 상기 휴립날이 경운한 자리를 지나면서 배수골에 남은 흙을 배수골 옆으로 밀어내어 배수골들 사이에 파종 가능한 두둑을 형성하는 상기 쟁기; 및
    상기 쟁기의 후방에 원터치 방식으로 탈부착 가능하게 설치되고, 두둑의 상부를 평탄화하는 폴더형 써레 파이프를 포함하는 지능형 파종기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상부 호퍼의 내부에는 중간 칸막이가 설치되고, 상기 중간 칸막이는 상기 트랙터의 자체 진동 또는 파종 작업 중 발생하는 진동으로 인해 상기 호퍼 내부의 종자들로 인해 회전하는 상기 종자 원판에 하중이 가해지거나 상기 종자 배출공이 막히는 것을 방지함으로써 종자의 파손 및 결주를 방지하는 지능형 파종기.
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