KR102522828B1 - 전복된 농사용 차량의 안전상태 진입 방법 및 그 장치 - Google Patents

전복된 농사용 차량의 안전상태 진입 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 주행 중인 농사용 차량의 전복상태가 감지되면, 상기 농사용 차량의 메인 동력원에 공급되는 에너지의 공급원을 차단하는 단계; 상기 에너지의 공급원이 차단되면, 상기 메인 동력원의 작동이 멈추도록 제어하는 단계; 및 상기 메인 동력원의 작동이 멈추면, 상기 메인 동력원에 대한 동력 취출 장치의 작동이 멈추도록 제어하는 단계;를 포함하는 전복된 농사용 차량의 안전상태 진입 방법을 개시한다.

Description

전복된 농사용 차량의 안전상태 진입 방법 및 그 장치 {Method for entering a safe state of agricultural vehicle overturned and apparatus thereof}
본 발명은 전복된 농사용 차량의 안전상태 진입 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 농사용 차량이 전복된 경우, 2차피해를 최소화하기 위해서 농사용 차량을 안전한 상태로 진입시키기 위한 방법 및 그 방법을 구현하기 위한 장치에 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 제조회사에 농사용 차량 생산시 각종 센서, 제어기 및 부품을 장착하는 방식으로 구현될 수도 있고, 별도의 상용 자율주행 키트를 제작하여 농사용 차량에 장착하는 방식으로도 구현가능하다.
자율작업 기능을 구비한 자동화된 농사용 차량은 전자제어유닛의 결함, 연료계 및 점화계의 일시적인 고장으로 인해서 갑작스러운 엔진 스톨이 발생될 가능성이 있다. 일반적인 자동차의 경우에는, 고속도로에서 고속주행중 엔진 스톨이 발생되면, 일정시간동안은 타력주행을 하기 때문에 뒤에 따라오는 차량이 있더라도 브레이크 유압이 완전히 빠지지 전까지는 핸들조작(유압식 핸들일경우) 및 브레이크(유압식 브레이크)조작이 가능하여, 갓길로 차량을 이동하는 방식을 안전을 도모할 수 있다.
하지만, 자동화된 농사용 차량의 경우에는, 급경사로에서 작업 또는 주행중에 엔진 스톨이 발생할 경우, 차량의 무게에 의해서 강제로 내리막길로 주행을 할 수 있으며, 엔진 스톨 상황에는 대체적으로 전자식 브레이크를 사용하지 않고 유압식 브레이크를 사용하기 때문에 일정시간이후에 브레이크의 압력이 약해져서 더 이상 브레이크가 들지 않아 차량이 제어 불능상태에 빠지면서 전복 사고가 일어날 수 있으므로, 이러한 사고를 방지하기 위한 기술이 필요하다.
또한, 농사용 차량의 전복을 방지하는 데에 실패한 경우에 있어서, 농사용 차량의 화재로 인한 추가적인 파손을 막기 위해서, 신속하게 농사용 차량을 안전상태로 진입시키기 위한 알고리즘도 필요한 시점이다.
대한민국 공개특허 제10-2021-0062727호 (2021.05.31 공개)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 농사용 차량이 전복된 경우에 안전상태로 진입하기 위한 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 주행 중인 농사용 차량의 전복상태가 감지되면, 상기 농사용 차량의 메인 동력원에 공급되는 에너지의 공급원을 차단하는 단계; 상기 에너지의 공급원이 차단되면, 상기 메인 동력원의 작동이 멈추도록 제어하는 단계; 및 상기 메인 동력원의 작동이 멈추면, 상기 메인 동력원에 대한 동력 취출 장치의 작동이 멈추도록 제어하는 단계;를 포함한다.
상기 방법에 있어서, 상기 공급원을 차단하는 단계는, 상기 농사용 차량의 전복상태가 감지되면, 상기 농사용 차량의 연료의 종류를 탐지하고, 상기 탐지된 연료의 종류에 따라서 각각 다르게 설정된 방식에 따라 상기 공급원을 차단할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 공급원을 차단하는 단계는, 상기 동력원이 모터이고, 상기 공급원이 배터리면, BMS를 통해 상기 모터에 대한 상기 배터리의 에너지 공급을 차단할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 메인 동력원의 작동이 멈추도록 제어하는 단계는,상기 멈춘 메인 동력원에 대해서 기설정된 시간이 경과할 때까지, 재작동되지 못하도록 차단할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 동력 취출 장치의 작동이 멈추도록 제어하는 단계는, 상기 멈춘 동력 취출 장치에 대해서 기설정된 시간이 경과할 때까지, 재작동되지 못하도록 차단할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 장치는, 주행 중인 농사용 차량의 전복상태가 감지되면, 상기 농사용 차량의 메인 동력원에 공급되는 에너지의 공급원을 차단하는 공급차단부; 상기 에너지의 공급원이 차단되면, 상기 메인 동력원의 작동이 멈추도록 제어하는 동력차단부; 및 상기 메인 동력원의 작동이 멈추면, 상기 메인 동력원에 대한 동력 취출 장치의 작동이 멈추도록 제어하는 PTO차단부;를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예는, 상기 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 기록매체를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 농사용 차량이 전복되더라도 빠르게 안전 상태로 진입할 수 있게 되어, 농사용 차량의 폭발사고로 인한 2차 피해를 예방할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 농사용 차량을 포함하는 시스템의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는 일 실시 예에 따른 농사용 차량을 제어하는 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 농사용 차량으로부터 획득된 데이터의 예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 농사용 차량을 제어하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 작업기가 장착된 농사용 차량의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 1 내지 도 5에서 설명한 농사용 차량의 일 예를 블록도로 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에서 설명한 프로세서에 포함되는 모듈들의 일 예를 블록도로 나타낸 도면이다.
도 8은 동력 취출 장치의 리프트를 이용한 속도저감프로세스를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 경사면에서 엔진 스톨된 농사용 차량의 일 예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 경사면에서 엔진 스톨된 농사용 차량의 다른 일 예를 도식적으로 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 방법의 일 예를 흐름도로 나타낸 도면이다.
도 12는 도 6에서 설명한 프로세서에 포함되는 모듈들의 다른 일 예를 블록도로 나타낸 도면이다.
도 13은 도 12의 안전처리부에 포함되는 하위 모듈의 일 예를 블록도로 나타낸 도면이다.
도 14는 농사용 차량의 메인 동력원이 내연기관 기반의 엔진인 경우에 안전상태로 진입하는 알고리즘의 일 예를 개념도로 나타낸 것이다.
도 15는 농사용 차량의 메인 동력원이 모터이고, 에너지 공급원이 배터리인 경우에 안전 상태로 진입하는 알고리즘의 일 예를 개념도로 나타낸 것이다.
도 16은 농사용 차량의 메인 동력원이 모터이고, 에너지 공급원이 수소 전지인 경우에 안전상태로 진입하는 알고리즘의 일 예를 개념도로 나타낸 것이다.
도 17은 본 발명에 따른, 전복된 농사용 차량의 안전 상태 진입 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 일 실시 예에 따른 농사용 차량을 포함하는 시스템의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 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 1에는 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 2 내지 도 4를 참조하여 시스템(1)이 운용됨에 따라 구현될 수 있는 예들을 구체적으로 설명한다.
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는 일 실시 예에 따른 농사용 차량을 제어하는 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 2의 (a)는 기존의 농사용 차량이 동작하는 예가 도시되어 있으며, 도 2의 (b)는 일 실시 예에 따른 농사용 차량이 동작하는 예가 도시되어 있다.
도 2의 (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 2의 (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 2의 (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 3은 일 실시 예에 따른 농사용 차량으로부터 획득된 데이터의 예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 농사용 차량(10)은 외부 디바이스(300)와 통신을 수행할 수 있다. 여기에서, 외부 디바이스(300)는 도 1의 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 4는 일 실시 예에 따른 농사용 차량을 제어하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 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 등 에 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 5는 일 실시 예에 따른 작업기가 장착된 농사용 차량의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5를 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 5 에 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 6은 도 1 내지 도 5에서 설명한 농사용 차량의 일 예를 블록도로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 농사용 차량(100)은 조향 장치(130), 체결부(140), 주행 장치(150) 및 프로세서(250)를 포함하는 것을 알 수 있다. 도 6에 도시된 농사용 차량(100)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 6에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 농사용 차량(100)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 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 입력, 농사용 차량(100)의 변속 단수에 관한 입력 등을 수신할 수 있다. 다른 예로서, 농사용 차량(100)은 조향 장치(130)를 자동으로 제어함으로써 조향 및 변속을 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, 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 6에는 도시되지 않았으나, 농사용 차량(100)은 동력 발생 장치, 변속 장치, 동력 취출 장치 및 유압 장치 등을 더 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. 변속 장치는 농사용 차량(100)에 요구되는 주행속도 및 방식에 따라서, 다양한 형태나 크기의 변속 기어 형태로 구현될 수 있다.
동력 취출 장치(PTO: Power Take OFF)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 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 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 있도록 한다. 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, 프로세서(250)가 전술한 형태와 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
도 7은 도 6에서 설명한 프로세서에 포함되는 모듈들의 일 예를 블록도로 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 프로세서(250)는 스톨감지부(251), 경사탐지부(253) 및 저감처리부(255)를 포함하는 것을 알 수 있다. 스톨감지부(251), 경사탐지부(253) 및 저감처리부(255)는 프로세서(250)에 포함된 하위모듈이므로, 개별적인 연산유닛을 포함하고 있어서 독자적인 연산이 가능한 모듈일 수 있다. 또한, 도 7에서 프로세서(250)는 총 3개의 하위모듈을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 실시 예에 따라서, 도 7에 도시된 적어도 하나 이상의 모듈이 다른 모듈에 포함되거나, 적어도 둘 이상의 모듈이 하나의 모듈로 통합된 형태로 구현될 수도 있다.
스톨감지부(251)는 주행 중인 농사용 차량(100)의 엔진의 스톨(stall)을 감지한다. 여기서, 엔진의 스톨이란, 농사용 차량(100)의 입력부를 통해서 엔진의 멈춤명령이 엔진에 전달되지 않았는데도 엔진이 멈추는 현상을 의미하고, 농사용 차량(100)의 연료가 모두 소진되었거나, 농사용 차량(100)에 포함된 전기 계통 모듈들이 고장난 경우에 발생될 수 있는 현상을 의미한다. 특히, 농사용 차량(100)이 자율작업기능을 포함하는 고도로 자동화된 농사용 트랙터인 경우, 필수적으로 자동변속기를 포함하는데, 자동변속기가 장착된 농사용 트랙터가 운행 중에 감속직결구간에서 급제동시에 타이어 락에 의해 엔진이 받는 부하가 급격히 증가하게 되면 엔진 스톨이 발생될 수 있으며, 주로 농사용 차량(100)이 높은 기울기의 경사면에서 농작업을 수행할 때 위와 같은 이유로 엔진 스톨이 발생될 가능성이 있다. 스톨감지부(251)는 엔진 스톨이 감지되면, 경사탐지부(253)에 엔진스톨이 발생된 이력정보를 전달할 수 있다.
경사탐지부(253)는 농사용 차량이 위치하고 있는 지면의 기울기가 기설정된 값보다 더 기울어져 있는지 여부를 탐지할 수 있다. 일 예로서, 경사탐지부(253)는 농사용 차량(100)에 구비되어 있는 IMU(Inertial Measurement Unit)를 통해서 지면의 기울기 값을 파악하여 기설정된 값과 비교할 수 있다. IMU가 감지가능한 정보에는 3차원 정보로서, roll정보, pitch정보 및 yaw정보가 포함되는데 이중에서 pitch정보를 이용하여 농사용 차량(100)의 위치하고 있는 지면이 오르막인지 또는 내리막인지 판단할 수 있다. 또한, 경사탐지부(253)에는 IMU에 의해 파악된 지면의 기울기와 비교하기 위한 기준값이 미리 설정되어 있으며, 이 기준값은 실험적, 수학적, 경험적으로 검증된 수치가 될 수 있고, 필요에 따라 가변될 수 있다.
저감처리부(255)는 스톨감지부(251)에 의해 엔진 스톨이 탐지되고, 경사탐지부(253)에 의해서 농사용 차량이 위치하고 있는 지면의 기울기가 기설정된 값보다 더 기울어져 있다고 판단되면, 엔진 스톨이 농사용 차량(100)의 위치하고 있는 지면의 기울기로 인한 것으로 판단하고, 농사용 차량(100)의 주행 속도를 저감시킬 수 있다. 이때, 저감되는 농사용 차량(100)의 주행 속도는 경사탐지부(253)가 지면의 기울기가 기설정된 값보다 더 기울어져 있는지 탐지한 시점의 속도가 되며, 농사용 차량(100)의 주행 속도가 능동적으로 빠르게 저감됨에 따라서, 농사용 차량(100)이 전복되는 사고가 최소화될 수 있으며, 농사용 차량(100)의 파손을 최소화할 수 있게 된다.
이하에서는, 저감처리부(255)의 속도저감프로세스에 대한 다양한 실시예를 설명하며, 각 실시예를 구별하기 위해서 제1방식 또는 제2방식 등으로 호칭하고 있으나, 각 실시예는 어느 다른 실시예에 종속되지 않고 개별적으로 구현될 수 있는 실시예로 간주한다. 즉, 저감처리부(255)는 후술하는 제1방식 내지 제9방식 중 적어도 어느 하나의 방식에 따라서 농사용 차량(100)의 속도를 효율적이고 안전하게 저감시킬 수 있다.
일 예로서, 저감처리부(255)는 농사용 차량의 변속기어의 레벨을 고려한 제1방식으로 결정한 후에, 결정된 제1방식에 따라서 농사용 차량(100)의 속도를 저감시킬 수 있다. 여기서, 변속기어의 레벨이란, 1단기어, 2단기어, 3단기어 등으로 기어특성을 호칭할 때의 숫자를 의미한다. 저단기어는 고단기어에 비해서 톱니의 숫자도 많고 기어의 전체크기가 큰 특성을 갖게 되므로, 엔진이 동일한 RPM으로 구동되고 있을 때, 저단기어의 회전수는 고단기어의 회전수보다 훨씬 더 낮게 된다. 저감처리부(255)는 현재 농사용 차량의 변속기어의 레벨을 확인하고, 확인된 변속기어의 레벨을 고려하여 농사용 차량(100)의 속도를 저감시킴에 따라서, 효율적으로 농사용 차량(100)의 속도를 저감시킬 수 있게 된다.
다른 예로서, 저감처리부(255)는 농사용 차량(100)의 동력 취출 장치(PTO)의 유무를 고려한 제2방식으로 결정하고, 결정된 제2방식에 따라서 농사용 차량(100)의 속도를 저감시킬 수 있다. 농사용 차량(100)에는 동력 취출 장치가 포함될 수도 있고 생략될 수도 있다. 저감처리부(255)는 농사용 차량(100)에 동력 취출 장치가 있는지 감지하여 동력 취출 장치가 있다면, 동력 취줄 장치의 구동 특성을 고려하여, 엔진 스톨로 인해 경사면에서 전복될 가능성이 있는 농사용 차량(100)의 속도를 저감시킬 수 있다. 저감처리부(255)는 농사용 차량(100)에 동력 취출 장치가 없다면, 동력 취출 장치를 이용하지 않는 다른 방식을 통해서 농사용 차량(100)의 속도를 저감시킬 수 있다.
또한, 저감처리부(255)는 속도저감농사용 차량(100)의 동력 취출 장치의 히치(hitch)의 상승 또는 하강상태를 고려하는 제3방식을 속도저감프로세스로 채용할 수도 있다. 구체적으로, 저감처리부(255)는 동력 취출 장치의 히치의 상승 또는 하강을 제어함으로써, 엔진 스톨이 발생된 농사용 차량(100)의 주행 속도를 효율적으로 저감시킬 수 있다.
또한, 저감처리부(255)는 농사용 차량(100)의 동력 취출 장치를 통해 연결된 작업기를 고려하는 제4방식을 속도저감프로세스로 채용할 수 있다. 구체적으로, 동력 취출 장치는 농사용 차량(100)의 메인 엔진으로부터 발생되는 기계 에너지를 일정 비율로 전환하여 작업기(500)에 제공함으로써, 작업기(500)가 별도의 동력원없이도 동작할 수 있게 하는데, 저감처리부(255)는 작업기(500)의 무게, 높이, 방향, 부피, 동작특성 중 적어도 하나 이상을 고려하여, 효과적으로 농사용 차량(100)의 주행속도를 저감시킬 수 있다.
또한, 저감처리부(255)는 동력 취출 장치의 리프트(lift)의 동작을 고려하는 제5방식을 속도저감프로세스로 채용할 수 있다. 저감처리부(255)는 작업기(500)가 동력 취출 장치를 통해 연결되면, 작업기(500)의 무게, 높이, 방향, 부피, 동작 특성 중 적어도 하나 이상을 고려하여, 동작 취출 장치의 리프트(lift)의 움직임을 제어하여, 경사면에서 농사용 차량(100)의 엔진이 스톨된 상태에서도 전복되지 않도록 할 수 있다.
제3방식 내지 제5방식에 대한 도식적인 설명은, 도 8 내지 도 10을 통해 후술하기로 한다.
다른 실시예로서, 저감처리부(255)는 농사용 차량(100)의 엔진회전수 및 변속기어의 레벨의 비율을 고려하는 제6방식을 속도저감프로세스로 채용할 수 있다. 본 실시예는, 엔진에 직접 연결되어 회전하는 메인기어(main gear)와, 메인기어와 맞물려서 회전하는 변속기어와의 기어비(gear ratio)를 고려하여 변속기어의 레벨을 조정하는 실시예를 의미하며, 농사용 차량(100)의 속도를 효과적으로 저감시키기 위해서, 기어비에 대한 정보가 미리 설정되어 있다면, 이를 이용하여 빠르게 농사용 차량(100)을 안정화시킬 수 있다. 예를 들어, 현재 기어비가 1:2라면, 저감처리부(255)는 기어비를 4:1로 바꾸기 위해서 변속기어의 레벨을 변경하는 방식으로 농사용 차량(100)의 주행 속도를 저감시킬 수 있다.
저감처리부(255)가 제6방식을 통해 농사용 차량(100)의 주행 속도를 저감하는 것은 고단기어로 주행 중인 농사용 차량(100)의 변속기어를 강제로 저단으로 변속함으로써, 엔진브레이크(engine brake)의 효과를 구현하는 것으로 이해될 수 있다. 엔진 브레이크는 일정이상의 고단으로 운용되던 변속기어를 강제로 저단으로 변경함으로써, 기계적인 브레이크 장치와는 전혀 관련없이 감속효과를 얻게 되는 것을 의미하는데, 기어비가 갑작스럽게 더 낮은 쪽으로 바뀜에 따라서 엔진회전수가 늘어나고, 피스톤의 마찰과, 공기압축에 따른 에너지 손실이 반복적으로 일어나면서 빠르게 차량의 속도가 빠르게 줄어드는 효과가 있다. 저감처리부(255)가 제6방식을 통해서 변속기어의 비율을 고려하여 농사용 차량(100)의 주행속도를 저감시키면, 정식 브레이크 장치를 통한 브레이크가 아니므로, 브레이크 장치가 제대로 기능하지 않는 상황에서도 농사용 차량(100)이 효과적으로 감속될 수 있다.
또 다른 실시예로서, 저감처리부(255)는 농사용 차량(100)의 변속기어의 레벨을 고려한 제1조건이 충족되는지 판단한 후에, 제1조건이 충족된 후에 농사용 차량의 동력 취출 장치의 유무를 고려한 제2조건이 충족되는지 판단하고 처리하는 제7방식을 채용할 수 있다. 본 실시예는 전술한 제1방식 및 제2방식으로 순차적으로 적용함으로써, 농사용 차량(100)의 주행 속도를 빠르게 저감시키고 농사용 차량(100)의 전복을 방지하기 위한 것으로서, 실시예에 따라서, 제2조건이 충족된 후에 제1조건이 충족되는지 판단하고 처리하는 방식으로 처리순서가 변경될 수도 있다.
보다 구체적으로, 저감처리부(255)는 농사용 차량(100)의 변속기어의 레벨을 고려하여 농사용 차량의 주행속도를 제1속도로 저감시키고, 제1속도가 여전히 경사탐지부(253)가 탐지한 시점에서의 주행속도보다 더 높으면, 농사용 차량(100)의 동력 취출 장치의 리프트를 이용하여 농사용 차량(100)의 속도를 제1속도를 한번 더 낮추는 속도저감프로세스를 수행하는 제8방식으로 동작할 수 있다.
또한, 저감처리부(255)는 농사용 차량(100)의 동력 취출 장치의 리프트를 이용하여 농사용 차량(100)의 현재 주행 속도를 제2속도로 저감시키고, 제2속도가 여전히 경사탐지부(253)가 탐지한 시점에서의 주행속도보다 더 높으면, 농사용 차량(100)의 변속기어의 레벨을 고려하여 농사용 차량(100)의 주행 속도를 제2속도보다 더 낮추는 속도저감프로세스를 수행하는 제9방식으로 동작할 수도 있다.
저감처리부(255)는 전술한 제1방식 내지 제9방식을 구현하기 위한 알고리즘을 모두 저장하고 있으며, 외부 입력을 통해서, 제1방식 내지 제9방식 중 어느 하나가 설정되면, 설정된 방식으로만 동작하여, 농사용 차량(100)의 전복을 방지할 수 있다.
또한, 저감처리부(255)는 경사탐지부(253)가 탐지한 지면의 기울기가 기설정된 값보다 더 기울어져 있으면, 외부 디바이스(300)에 농사용 차량(100)의 전복방지에 대한 알림신호가 송신되도록 제어할 수도 있다. 여기서, 외부 디바이스(300)는 농사용 차량(100)을 소유하고 있는 소유자 또는 농사용 차량(100)을 관리하는 작업자가 사용하는 단말이 될 수 있다. 소유자 또는 작업자는 단말을 통해서 농사용 차량(100)의 엔진이 스톨된 상태에서 전복되기 직전이라는 사실을 전달받고 유효한 조치를 취할 수 있다.
그 외에도, 저감처리부(255)는 경사탐지부(253)가 탐지한 지면의 기울기가 기설정된 값보다 더 기울어져 있으면, 농사용 차량(100)에 구비된 램프 및 스피커 중 적어도 하나를 통해 경고(warning)를 출력하고, 농사용 차량(100)의 속도를 저감시킬 수 있다. 본 실시예는, 시각적 또는 청각적으로 명확한 알림을 제공함으로써, 농사용 차량(100)의 주변에 있는 사람이 대피할 수 있도록 하며, 통상적으로 경사탐지부(253)의 동작은 스톨 감지부(251)가 엔진 스톨을 감지한 후에 동작하게 설정되어 있으므로, 경사면의 기울기가 기설정된 값보다 더 기울어져 있더라도 엔진 스톨이 감지되지 않으면 시각적 또는 청각적 경고는 출력되지 않는다.
선택적 일 실시예로서, 농사용 차량(100)에는 사용자 입력제한을 해제하기 위한 레버나 버튼 형태의 입력부가 존재할 수도 있다. 보다 구체적으로, 본 실시예는, 저감처리부(255)에 의해서 속도저감프로세스가 처리되는 과정에서는, 안전을 위해서 농사용 차량(100)에 대한 외부 입력이 일시적으로 차단될 수 있으나, 사용자 입력제한을 해제하기 위한 입력부에 사용자의 입력이 가해지는 경우에 한해서, 저감처리부(255)의 속도저감프로세스가 일시적으로 중지되고, 농사용 차량(100)의 제어권을 사용자에게 이전하는 실시예이다. 본 발명에 따르면, 농사용 차량(100)을 능숙하게 다룰 수 있는 사용자가 농사용 차량(100)의 주변이 위치한 경우에는, 사용자가 단순히 대피하도록 알림을 제공하는 것에 그치지 않고, 적극적으로 농사용 차량(100)에 접근하여 농사용 차량(100)이 전복되는 것을 막을 수 있도록 기회를 제공할 수 있다.
도 8은 동력 취출 장치의 리프트를 이용한 속도저감프로세스를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따르면, 동력 취출 장치가 장착된 농사용 차량이 급경사로에서 주행/작업을 하다가 엔진 스톨이 발생되었을 때, 저감처리부(255)는 동력 취출 장치를 작동시켜서, 동력 취출 장치의 리프트를 지면에 닿게 하여 브레이크 효과를 구현할 수 있다. 즉, 본 발명은 리프트의 지면에 대한 접지력을 이용한 저항을 브레이크로 활용하는 것으로서, 시동이 강제로 꺼져서 브레이크 조작이 불가한 상태에서 작업자(사용자)가 의도하지 않은 방향으로 농사용 차량(100)이 이동하게 되는 것을 방지할 수 있게 된다.
저감처리부(255)는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)(810)를 구동하여 유압회로(830)를 제어함으로써, 실린더를 수축/팽창시킬 수 있다. 실린더가 수축/팽창되면 실린더에 연결된 동력 취출 장치의 리프트암(lift arm)(850)이 상승/하강되며, 리프트암이 상승/하강되면서 발생되는 기계적 에너지는 리프트로드(lift rod)를 통해서 하부링크로 전달되고, 하부링크 말단에 연결된 작업기(870)가 상승/하강될 수 있다. 저감처리부(255)는 도 8에 도시된 순서대로 솔레노이드 밸브(810)의 구동으로 작업기(870)의 위치 에너지를 변화시키고, 작업기(870)가 지면에 제대로 닿게 하여 브레이크 효과가 구현될 수 있도록 처리할 수 있다.
도 9는 경사면에서 엔진 스톨된 농사용 차량의 일 예를 도식적으로 나타낸 도면이다.
보다 구체적으로, 도 9는 도 5에서 설명한 농사용 차량(100) 및 작업기(500)를 경사로에 위치시킨 것으로서, 도 9에서 농사용 차량(100)의 엔진은 스톨되어 있어서, 농사용 차량(100)의 브레이크가 물리적으로 작동하지 않으면서 경사로를 따라서 하방으로 이동하는 것으로 간주한다. 도 9와 같이, 엔진 스톨이 발생된 후에 일정 시간이 경과한 후에는, 브레이크의 압력이 약해져서 브레이크로도 농사용 차량(100)을 멈출 수 없어서, 본 발명에 따른 방법이 적용되지 않으면, 농사용 차량(100)은 경사로를 따라 하방으로 이동하다가 전복될 수 있다. 도 9에서, 작업기(500)는 농사용 차량(100)이 하방으로 이동하는 것에 영향을 받아서 지면에 맞닿지 않고 부유하는 형태로 고정될 수 있다.
도 10은 경사면에서 엔진 스톨된 농사용 차량의 다른 일 예를 도식적으로 나타낸다.
보다 구체적으로, 도 10은 본 발명에 따라서 동력 취출 장치의 리프트가 강제로 작동하여 작업기(500)를 지면에 닿도록 함으로써, 강력한 마찰을 발생시키고 농사용 차량(100)이 경사로를 따라서 하방으로 빠르게 내려가다가 전복되는 사고를 방지하는 것을 도시하고 있다. 저감처리부(255)는 솔레노이드 밸브를 구동하여 유압밸브를 제어하고, 실린더를 수축 상태로 만들게 되며, 실린더가 수축상태가 되면, 리프트암이 하강하면서 리프트로드를 통해 하부링크로 기계적 에너지가 전달될 수 있다. 하부링크의 하강은 작업기의 하강을 유발하고, 결과적으로 작업기가 지면에 맞닿게 되면서 발생되는 마찰로 인해 농사용 차량(100)은 빠르게 정지할 수 있다. 위와 같이, 리프트암, 리프트로드, 하부링크로 구성된 3점 링크 히치(hitch)의 하강은 작업기의 하강을 유발하며, 작업기의 하강으로 인한 마찰은 물리적인 브레이크로 기능하게 된다.
특히, 도 10에는 도시되어 있지 않지만, 농사용 차량(100)이 엔진 스톨되어 동력 취출 장치에 대한 전력이 공급되지 않는 상태에서, 저감처리부(255)가 다시 한번 동력 취출 장치에 전력을 공급되도록 제어하고, 작업기(500)의 무게, 방향, 높이, 부피 등의 물리적 특성을 고려하여 동력 취출 장치의 리프트암을 이동시키는 방법으로 브레이크 효과를 구현하기 위해서, 저감처리부(255)는 별도의 전력원을 더 포함할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 방법의 일 예를 흐름도로 나타낸 도면이다.
도 11에 따른 방법은 도 6 및 도 7에서 설명한 프로세서(250) 및 프로세서(250)에 물리적 또는 논리적으로 포함된 하위모듈에 의해서 구현될 수 있으므로, 이하에서는, 도 6 및 도 7에서 설명한 내용과 중복된 설명은 생략하기로 한다.
프로세서(250)는 주행 중인 농사용 차량(100)의 엔진 스톨을 감지할 수 있다(S1110).
프로세서(250)는 지면의 기울기가 기설정된 값보다 더 기울어져 있는지 여부를 탐지할 수 있다(S1130).
프로세서(250)는 지면의 기울기가 기설정된 값보다 더 기울어져 있으면, 농사용 차량의 속도를 탐지시점의 속도보다 더 저감되도록 속도저감프로세스를 처리할 수 있다. 속도저감프로세스는 전술한 제1방식 내지 제9방식 중 적어도 하나의 방식일 수 있다.
도 12는 도 6에서 설명한 프로세서에 포함되는 모듈들의 다른 일 예를 블록도로 나타낸 도면이다.
도 12를 도 7과 비교하여 설명하면, 본 발명에 따른 프로세서(250)는 스톨감지부(251), 경사탐지부(253), 저감처리부(255)외에 안전처리부(257)를 추가로 포함하는 것을 알 수 있다. 실시예에 따라, 농사용 차량(100)에 경사로에서 엔진 스톨시 농사용 차량(100)의 전복을 방지하기 위한 프로세스를 구현하지 않을 경우, 프로세서(250)에서 스톨감지부(251), 경사탐지부(253) 및 저감처리부(255)가 생략되고 안전처리부(257)만 포함될 수도 있다.
안전처리부(257)는 농사용 차량(100)의 전복상태를 감지하여 신속하게 안전상태로 진입하기 위한 프로세스를 실행함으로써, 농사용 차량(100)의 폭발사고와 같이 농사용 차량(100)의 전복사고로 인해 촉발되는 2차사고를 원천적으로 방지할 수 있다.
도 13은 도 12의 안전처리부에 포함되는 하위 모듈의 일 예를 블록도로 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 안전처리부(257)는 공급차단부(2571), 동력차단부(2573) 및 PTO차단부(2575)를 포함하는 것을 알 수 있다.
공급차단부(2571), 동력차단부(2573) 및 PTO차단부(2575)는 안전처리부(257)에 포함된 하위모듈이므로, 개별적인 연산유닛을 포함하고 있어서 독자적인 연산이 가능한 모듈일 수 있다. 또한, 도 13에서 안전처리부(257)는 총 3개의 하위모듈을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 실시 예에 따라서, 도 13에 도시된 적어도 하나 이상의 모듈이 다른 모듈에 포함되거나, 적어도 둘 이상의 모듈이 하나의 모듈로 통합된 형태로 구현될 수도 있다.
공급차단부(2571)는 주행 중인 농사용 차량의 전복상태가 감지되면, 농사용 차량의 메인 동력원에 공급되는 에너지의 공급원을 차단할 수 있다. 공급차단부(2571)는 IMU와 같은 센서가 감지한 센싱값을 판독하여 주행 중인 농사용 차량(100)이 전복된 것을 파악할 수 있다.
일 예로서, 공급차단부(2571)는 농사용 차량의 전복상태가 감지되면, 농사용 차량(100)의 연료(fuel)의 종류를 탐지하고, 탐지된 연료의 종류에 따라서 각각 다르게 설정된 방식에 따라서 공급원을 차단할 수 있다.
공급차단부(2571)는 메인 동력원이 가솔린이나 디젤을 사용하는 내연기관 기반의 엔진이라면, 농사용 차량(100)의 전복이 감지되면, 인젝터(injector)를 통해 공급되는 연료를 차단(Fuel Cut-Off)할 수 있다.
또한, 공급차단부(2571)는 메인 동력원이 모터인 농사용 차량(100)이 전복되면, BMS(Battery Management System)를 통해 모터에 에너지를 공급하는 배터리를 차단할 수 있다.
또한, 공급차단부(2571)는 메인 동력원이 모터인 농사용 차량(100)의 동력원이 수소 전지일 경우, 수소의 공급을 차단할 수 있다.
전술한 것처럼, 공급차단부(2571)는 농사용 차량(100)의 메인 동력원이 무엇인지 판단하고, 동시에, 메인 동력원을 동작시키기 위한 에너지 공급원의 종류를 판단한 결과를 기초로 하여, 공급원을 차단함으로써, 메인 동력원에 대해서 흘러 들어가는 에너지를 1차적으로 봉쇄할 수 있다. 특히, 메인 동력원과 에너지 공급원의 종류를 가장 먼저 판단하는 구성을 통해서, 프로세서(250)가 여러 가지 종류의 농사용 차량(100)에 이식되더라도 신속하게 안전상태로 진입할 수 있는 장점이 있다.
동력차단부(2573)는 에너지의 공급원이 차단되면, 메인 동력원의 작동이 멈추도록 제어할 수 있다. 공급차단부(2571)에 의해서 메인 동력원에 대한 에너지 공급은 멈췄지만 메인 동력원은 사전에 공급받은 에너지를 모두 소비할 때까지 즉시 멈추지 않으므로, 2차사고의 원인이 될 수 있다. 본 발명에서, 동력차단부(2573)는 에너지 공급이 차단된 메인 동력원을 확실하게 멈추도록 OFF제어함으로써, 전복된 농사용 차량(100)의 2차사고 가능성을 현저하게 낮출 수 있다.
일 예로서, 동력차단부(2573)는 멈춘 메인 동력원에 대해서 기설정된 시간이 경과할 때까지, 재작동되지 못하도록 차단할 수도 있다. 타이머(timer) 기능을 이용하여, 잘못된 외부 입력이 있더라도 메인 동력원의 작동을 원천적으로 불가능하도록 일정시간을 설정함으로써, 동력차단부(2573)는 메인 동력원의 작동을 확실하게 멈춘 채로 유지할 수 있다.
PTO차단부(2575)는 메인 동력원의 작동이 멈추면, 메인 동력원에 대한 동력 취출 장치의 작동이 멈추도록 제어할 수 있다. 동력 취출 장치도 에너지 공급이 차단된 메인 동력원과 동일하게, 메인 동력원이 작동이 멈추더라도 일정시간 동안 작동하게 되는데, PTO차단부(2575)는 동력 취출 장치의 작동을 곧바로 멈추도록 제어함으로써, 농사용 차량(100)의 안전 상태를 도모할 수 있다.
일 예로서, PTO차단부(2575)는 멈춘 동력 취출 장치에 대해서 기설정된 시간이 경과할 때까지, 재작동되지 못하도록 차단할 수도 있다. 타이머(timer) 기능을 이용하여, 잘못된 외부 입력이 있더라도 동력 취출 장치의 작동을 원천적으로 불가능하도록 일정시간을 설정함으로써, PTO차단부(2575)는 동력 취출 장치의 작동을 확실하게 멈춘 채로 유지할 수 있다.
본 발명에서 안전상태(safe state)는 농사용 차량의 에너지 공급원, 메인 동력원, 동력 취출 장치의 작동이 순차적으로 중지되어 멈춘 상태를 의미하며, 안전상태에 진입한 농사용 차량은 후속적으로 폭발되거나 파손될 가능성이 현저하게 줄어드는 장점이 있다.
도 14는 농사용 차량의 메인 동력원이 내연기관 기반의 엔진인 경우에 안전상태로 진입하는 알고리즘의 일 예를 개념도로 나타낸 것이다.
도 14를 참조하면, 전술한 것처럼, 안전처리부(257)가 인젝터 구동부의 동작을 제어하여 엔진으로 에너지가 공급되는 것을 차단하고, 엔진의 작동을 차단한 다음, 동력 취출 장치의 작동을 멈춤으로써, 농사용 차량(100)의 안전상태의 진입을 유도하는 것을 알 수 있다.
도 15는 농사용 차량의 메인 동력원이 모터이고, 에너지 공급원이 배터리인 경우에 안전 상태로 진입하는 알고리즘의 일 예를 개념도로 나타낸 것이다.
도 15를 참조하면, 전술한 것처럼, 안전처리부(257)가 배터리 출력을 차단한 후에, 모터의 구동을 금지시키고, 마지막으로 동력 취출 장치의 작동을 멈춤으로써, 농사용 차량(100)의 안전상태의 진입을 유도하는 것을 알 수 있다.
도 16은 농사용 차량의 메인 동력원이 모터이고, 에너지 공급원이 수소 전지인 경우에 안전상태로 진입하는 알고리즘의 일 예를 개념도로 나타낸 것이다.
도 16을 참조하면, 전술한 것처럼, 안전처리부(257)가 수소 공급을 차단하여 배터리 출력을 차단한 후에, 모터의 구동을 금지시키고, 마지막으로 동력 취출 장치의 작동을 멈춤으로써, 농사용 차량(100)의 안전 상태의 진입을 유도하는 것을 알 수 있다.
도 17은 본 발명에 따른, 전복된 농사용 차량의 안전 상태 진입 방법의 일 예를 흐름도로 나타낸 도면이다.
도 17은 도 12 및 도 13에서 설명한 안전처리부(257)에 의해 구현될 수 있으므로, 이하에서는, 도 12 및 도 13에서 설명한 내용과 중복된 설명은 생략하기로 한다.
안전처리부(257)는 주행 중인 농사용 차량의 전복상태가 감지되면, 농사용 차량의 메인 동력원에 공급되는 에너지의 공급원을 차단할 수 있다(S1710).
안전처리부(257)는 에너지의 공급원이 차단되면, 메인 동력원의 작동이 멈추도록 제어할 수 있다(S1730).
안전처리부(257)는 메인 동력원의 작동이 멈추면, 메인 동력원에 대한 동력 취출 장치의 작동이 멈추도록 제어할 수 있다(S1750).
도 17에는 도시되어 있지 않지만, 도 12를 통해 설명한 것처럼, 본 발명에 따른 장치에 포함되는 프로세서(250)는 농사용 차량(100)에 탑재되어 농사용 차량(100)이 경사로에서 전복되지 않도록 각종 프로세스를 실행할 수 있으며, 각종 프로세스를 수행했는데도 농사용 차량(100)이 전복되었을 경우에는, 신속하게 농사용 차량(100)이 안전 상태에 진입하도록 함으로써, 농사용 차량(100)의 폭발이나 추가적인 파손과 같은 2차적인 피해를 원천적으로 차단하도록 하위모듈들을 제어할 수 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 (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 주행 중인 농사용 차량의 전복상태가 감지되면, 상기 농사용 차량의 메인 동력원에 공급되는 에너지의 공급원을 차단하는 단계;
    상기 에너지의 공급원이 차단되면, 상기 메인 동력원의 작동이 멈추도록 제어하는 단계; 및
    상기 메인 동력원의 작동이 멈추면, 상기 메인 동력원에 대한 동력 취출 장치의 작동이 멈추도록 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 메인 동력원의 작동이 멈추도록 제어하는 단계는,
    상기 멈춘 메인 동력원에 대해서 기설정된 시간이 경과할 때까지, 재작동되지 못하도록 차단하는, 전복된 농사용 차량의 안전상태 진입 방법.
  5. 주행 중인 농사용 차량의 전복상태가 감지되면, 상기 농사용 차량의 메인 동력원에 공급되는 에너지의 공급원을 차단하는 단계;
    상기 에너지의 공급원이 차단되면, 상기 메인 동력원의 작동이 멈추도록 제어하는 단계; 및
    상기 메인 동력원의 작동이 멈추면, 상기 메인 동력원에 대한 동력 취출 장치의 작동이 멈추도록 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 동력 취출 장치의 작동이 멈추도록 제어하는 단계는,
    상기 멈춘 동력 취출 장치에 대해서 기설정된 시간이 경과할 때까지, 재작동되지 못하도록 차단하는, 전복된 농사용 차량의 안전상태 진입 방법.
  6. 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
  7. 주행 중인 농사용 차량의 전복상태가 감지되면, 상기 농사용 차량의 메인 동력원에 공급되는 에너지의 공급원을 차단하는 공급차단부;
    상기 에너지의 공급원이 차단되면, 상기 메인 동력원의 작동이 멈추도록 제어하는 동력차단부; 및
    상기 메인 동력원의 작동이 멈추면, 상기 메인 동력원에 대한 동력 취출 장치의 작동이 멈추도록 제어하는 PTO차단부;를 포함하고,
    상기 PTO차단부는,
    상기 멈춘 메인 동력원에 대해서 기설정된 시간이 경과할 때까지, 재작동되지 못하도록 차단하는, 전복된 농사용 차량의 안전상태 진입 장치.
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KR1020220132130A KR102522828B1 (ko) 2022-10-14 2022-10-14 전복된 농사용 차량의 안전상태 진입 방법 및 그 장치

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018068181A (ja) * 2016-10-27 2018-05-10 三菱マヒンドラ農機株式会社 作業車両
KR20190066709A (ko) * 2017-12-06 2019-06-14 엘에스엠트론 주식회사 농작업차량의 전복 방지 시스템
KR20210062727A (ko) 2014-03-28 2021-05-31 얀마 파워 테크놀로지 가부시키가이샤 자율 주행 작업 차량

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