KR102538366B1 - 방제를 위한 무인 차량 - Google Patents

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Abstract

골프장 등에서의 방제를 위한 무인 차량이 개시된다. 방제를 위한 무인 차량은 연막 방제를 위한 약제를 저장하는 약제 탱크; 타겟 객체를 향해 연막 형태로 상기 약제를 분사하는 연막 방제 장치; 및 상기 약제의 분사 방향, 분사 위치 및 분사 세기 중 적어도 하나를 제어하는 분사 제어부를 포함한다.

Description

방제를 위한 무인 차량{UNMANNED VEHICLE FOR PEST CONTROL}
본 발명은 골프장 등에서의 방제를 위한 무인 차량에 관한 것이다.
최근 드론을 이용하여 방제 작업이 이루어지고 있다. 드론의 프로펠라의 하향풍을 이용하여 방제를 위한 약제를 위에서 아래로 살포함으로써, 방제 작업이 이루어지고 있다. 드론을 이용하면, 지상에서 약제를 살포할 경우 약제가 닿지 않는 높은 나무에도 용이하게 방제 작업이 수행될 수 있기 때문에, 드론을 이용한 방제 작업이 활발히 이루어지고 있다.
하지만 드론에는 대용량의 약제가 저장될 수 없으므로, 약제 충전과 약제 살포의 반복으로 인해 소요되는 시간이 상당하며, 드론의 비행은 날씨에 제약을 많이 받기 때문에, 바람이 많이 부는 등 날씨가 좋지 않은 환경에서는 드론을 이용한 방제가 쉽지 않다는 문제가 있다.
관련 선행문헌으로 대한민국 등록특허 제10-2123776호, 제10-1902931호, 대한민국 공개특허 제2015-0124305호가 있다.
본 발명은 방제에 소요되는 시간을 줄이고, 날씨로 인한 방제 작업의 제약을 줄일 수 있는 무인 차량을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명은 잡초 제거와 방제를 동시에 수행할 수 있는 무인 차량을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명은 잡초만을 선택적으로 그리고 효율적으로 제거할 수 있는 무인 차량을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연막 방제를 위한 약제를 저장하는 약제 탱크; 타겟 객체를 향해 연막 형태로 상기 약제를 분사하는 연막 방제 장치; 및 상기 약제의 분사 방향, 분사 위치 및 분사 세기 중 적어도 하나를 제어하는 분사 제어부를 포함하는 방제를 위한 무인 차량이 제공된다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 타겟 객체에 대한 영상을 생성하는 비전 센서; 상기 영상을 이용하여, 상기 타겟 객체가 잡초인지 여부를 판단하는 잡초 판단부; 및 상기 타겟 객체가 잡초인 경우, 상기 타겟 객체의 줄기로 레이저빔을 조사하는 레이저 장치를 포함하는 잡초 제거를 위한 무인 차량이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 대용량의 약제 탱크가 탑재될 수 있으므로, 연막 방제에 소요되는 시간과 비용이 감소할 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 무인 차량을 이용해 방제를 수행함으로써, 날씨로 인한 방제 작업의 제약이 줄어들 수 있으며, 기상 환경을 고려하여 방제를 수행함으로써 방제 성능이 향상될 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 레이저빔을 이용하여 잡초를 선택적으로 그리고 효과적으로 제거할 수 있으며, 잡초 주변의 잔디를 밀어낸 후 레이저빔을 조사함으로써 주변 잔디의 손상을 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 방제와 잡초 제거가 동시에 수행됨으로써, 방제 및 잡초 제거에 소요되는 시간과 비용이 줄어들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방제를 위한 무인 차량을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 분사 방향 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 잡초 제거를 위한 무인 차량을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방제를 위한 무인 차량을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 방제를 위한 무인 차량은, 외부의 제어 신호를 수신하여 제어 신호에 따라 이동 및 방제 작업을 수행하거나 또는 자율주행 알고리즘을 통해 스스로 이동하며 방제 작업을 수행할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 방제를 위한 무인 차량(100)은 약제 탱크(110), 연막 방제 장치(120) 및 분사 제어부(130)를 포함한다. 약제 탱크(110), 연막 방제 장치(120) 및 분사 제어부(130)는 무인 차량의 바디부(140)에 포함되며, 바디부(140)에는 무인 차량의 이동을 위한 바퀴(150)가 설치된다. 실시예에 따라서 무인 차량(100)은, 무선 통신 모듈, 센서부(160) 등을 더 포함할 수 있다.
약제 탱크(110)는 연막 방제를 위한 약제를 저장한다. 저장되는 약제는 방제의 대상인 타겟 객체의 종류에 따라 달라질 수 있다. 타겟 객체는 예컨대 골프장에서 자라는 나무 등일 수 있다.
드론의 경우 장시간 비행을 위해서는 드론의 무게를 줄여야하기 때문에 대용량의 약제 탱크가 탑재될 수 없지만, 무인 차량(100)의 경우에는 대용량의 약제 탱크(110)가 탑재될 수 있다. 따라서, 약제 탱크를 충전하는 횟수와 시간이 감소됨으로써, 연막 방제에 소요되는 시간과 비용이 줄어들 수 있다.
연막 방제 장치(120)는 타겟 객체를 향해 연막 형태로 약제를 분사한다. 일실시예로서 연막 방제 장치(120)는 고온의 가스와 약제를 혼합하여 기화시킴으로써 연막 형태로 약제를 분사할 수 있으며, 팬(fan)을 통해 약제의 분사 방향, 분사 세기 등을 조절할 수 있다.
분사 제어부(130)는 약제의 분사 방향, 분사 위치 및 분사 세기 중 적어도 하나를 제어한다. 연막 방제 장치(120)는 분사 제어부(130)로부터 분사 방향 및 분사 세기에 대한 제어 신호를 입력받아 분사 방향 및 분사 세기를 조절할 수 있다. 그리고 무인 차량(100)은 분사 제어부(130)의 분사 위치에 대한 제어 신호를 이용해 분사 위치를 이동할 수 있다. 또는 사용자는 분사 제어부(130)에서 결정된 분사 위치를 확인하고, 무인 차량(100)을 분사 위치로 이동시킬 수 있다.
분사 제어부(130)는 일실시예로서, 풍향 및 풍속 중 적어도 하나를 이용하여 약제의 분사 방향, 분사 위치 및 분사 세기 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 풍향 및 풍속에 대한 정보는 외부로부터 제공되거나 또는 센서부(160)가 풍향 및 풍속을 측정하여 분사 제어부(130)로 제공할 수 있다. 센서부(160)는 풍향 및 풍속을 측정하는 풍향 센서 및 풍속 센서를 포함할 수 있다.
예컨대, 타겟 객체 좌측에 무인 차량(100)이 존재하는데, 우측에서 좌측 방향으로 바람이 부는 경우, 분사 제어부(130)는 무인 차량(100)이 타겟 객체의 우측으로 이동하여, 약제를 분사하도록 분사 위치를 조절할 수 있으며, 무인 차량(100)이 타겟 객체의 우측에 위치하여 좌측 방향으로 약제를 분사하도록 분사 방향을 결정할 수 있다. 또한 분사 제어부(130)는 풍속이 낮을 경우에는 약제가 타겟 객체로 빠르게 도달할 수 있도록 분사 세기를 증가시킬 수 있으며, 풍속이 높을 경우에는 상대적으로 분사 세기를 감소시킬 수 있다. 즉, 분사 제어부(130)는 풍속에 반비례하도록 분사 세기를 결정할 수 있다.
또는 분사 제어부(130)는 일실시예로서, 센서부(160)에서 측정된 무인 차량(100)의 이동 속도에 따라서 약제의 분사 방향 및 분사 세기를 제어할 수 있다. 무인 차량(100)은 정지한 상태에서 타겟 객체로 약제를 분사하거나 또는 이동하면서 타겟 객체로 약제를 분사할 수 있는데, 무인 차량(100)이 이동하면서 약제를 분사하는 경우, 타겟 객체에 대한 분사 시간이 짧아질 수 있으므로, 분사 제어부(130)는 분사 세기를 증가시키며, 이동 속도에 비례하여 분사 세기를 증가시킬 수 있다.
또한 분사 제어부(130)는, 무인 차량(100)의 이동 방향을 고려하여 약제의 분사 방향을 조절할 수 있다. 분사 제어부(130)는 무인 차량(100)이 타겟 객체 뒤에 존재할 경우 전방 방향을 분사 방향으로 결정하고, 무인 차량(100)의 이동에 따라 무인 차량(100)이 타겟 객체 앞에 존재할 경우 후방 방향을 분사 방향으로 결정할 수 있다.
또는 분사 제어부(130)는 일실시예로서, 센서부(160)에서 측정된 타겟 객체 및 연막에 대한 영상을 이용하여, 연막의 확산 패턴을 분석하고, 연막의 확산 패턴에 따라서, 약제의 분사 방향을 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무인 차량은 바람이 심한 날씨에도 연막 방제를 수행할 수 있으며, 풍향, 풍속 등 기상 환경을 고려하여 연막 방제를 수행함으로써, 향상된 방제 성능을 제공할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 분사 방향 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
전술된 바와 같이, 분사 제어부(130)는 연막의 확산 패턴에 따라서, 약제의 분사 방향을 제어하며, 일실시예로서 타겟 객체에 대한 연막의 두께를 이용하여, 확산 패턴을 분석하고, 타겟 객체에 대한 연막의 두께에 따라서 분사 방향을 제어할 수 있다.
공기의 대류 현상에 따라서 연막의 확산 패턴은 달라질 수 있다. 공기의 대류 현상이 활발하지 못하고 공기가 정체되어 있는 상태에서는 도 2와 같이 연막(220)의 확산이 활발하지 못하여, 나무인 타겟 객체(210)에 일부에만 연막이 도달하는 반면, 공기의 대류 현상이 활발한 상태에서는 도 3과 같이 연막(220)의 확산이 활발하여, 타겟 객체(210) 전체에 연막이 도달할 수 있다.
연막(220)의 확산이 활발하지 못한 경우에는 타겟 객체(210)에 대한 연막(220)의 두께가 상대적으로 얇아서, 타겟 객체(210)의 일부 영역에만 연막(220)이 도달하며, 연막(220)의 확산이 활발한 경우에는 타겟 객체(210)에 대한 연막(220)의 두께가 상대적으로 두꺼워, 타겟 객체(210)의 대부분 영역에 연막(220)이 도달할 수 있으므로, 분사 제어부(130)는 타겟 객체(210)에 대한 연막(220)의 두께를 이용하여, 확산 패턴을 분석할 수 있다.
그리고 분사 제어부(130)는 타겟 객체(210)에 대한 연막(220)의 두께가 얇을 경우에는 타겟 객체(210)의 전체 영역에 연막(220)이 도달할 수 있도록 분사 방향을 상하로 조절하며, 타겟 객체(210)에 대한 연막(220)의 두께가 두꺼울 경우에는 미리 설정된 방향으로 분사 방향을 고정시킬 수 있다. 타겟 객체(210)에 대한 연막(220)의 두께가 얇을수록, 분사 방향의 상하 조절 범위는 증가할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 잡초 제거를 위한 무인 차량을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 잡초 제거를 위한 무인 차량은, 방제를 위한 무인 차량과 같이, 외부의 제어 신호를 수신하여 제어 신호에 따라 이동 및 잡초 제거 작업을 수행하거나 또는 자율주행 알고리즘을 통해 스스로 이동하며 잡초 제거 작업을 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 잡초 제거를 위한 무인 차량은, 비전 센서(410), 잡초 판단부(420) 및 레이저 장치(430)를 포함한다.
비전 센서(410)는 타겟 객체에 대한 영상을 생성한다. 비전 센서(410)는 지표면을 향하도록 바디부(440)에 설치될 수 있으며, 타겟 객체는 제거의 대상이 될 수 있는 객체로서, 예컨대 식물일 수 있다. 잡초 제거를 위한 무인 차량이 골프장에 활용될 경우, 비전 센서(410)는 지표면 근처에서 자라는 식물에 대한 영상을 생성할 수 있다.
잡초 판단부(420)는 비전 센서(410)에서 생성된 영상을 이용하여, 타겟 객체가 잡초인지 여부를 판단한다. 일실시예로서 잡초 판단부(420)는 다양한 잡초에 대한 영상을 통해 미리 학습된 인공 신경망을 이용하여, 타겟 객체가 잡초인지 여부를 판단할 수 있다.
레이저 장치(430)는 타겟 객체가 잡초인 경우, 타겟 객체의 줄기로 레이저빔을 조사한다. 레이저빔에 의해 잡초의 줄기가 절단됨으로서, 잡초가 제거될 수 있다. 레이저 장치(430)는 일실시예로서 줄기에서 지표면에 근접한 줄기로 레이저빔을 조사함으로써, 줄기가 절단된 이후에도 다시 잡초가 성장할 가능성을 줄일 수 있다.
또한 레이저 장치(430)는 타겟 객체가 잡초인 경우, 잡초의 종류 또는 잡초의 줄기의 굵기에 따라서 레이저빔의 출력을 조절할 수 있으며, 잡초 판단부(420)가 잡초의 종류를 결정하거나 또는 줄기의 굵기를 측정할 수 있다.
잡초의 종류에 따라서 굵기의 단단함이 다를 수 있으며, 약한 줄기에 강한 출력으로 레이저빔이 조사될 경우 레이저빔이 줄기가 끊어진 잡초를 지나 주변 잔디에 조사되어 주변 잔디에 손상이 발생할 수 있으므로, 레이저 장치(430)는 잡초의 종류에 따라서 레이저빔의 출력을 조절할 수 있다. 레이저 장치(430)는, 타겟 객체가 비교적 단단한 줄기를 가진 잡초라고 판단된 경우 레이저빔의 출력을 증가시키며, 타겟 객체가 비교적 무른 줄기를 가진 잡초라고 판단된 경우 레이저빔의 출력을 감소시킨다.
또한 잡초의 줄기의 굵기 역시 잡초마다 상이할 수 있으며, 얇은 줄기에 강한 출력이 레이저빔이 조사될 경우 레이저빔이 줄기가 끊어진 잡초를 지나 주변 잔디에 조사되어 주변 잔디에 손상이 발생할 수 있으므로, 레이저 장치(430)는 줄기의 굵기에 따라서 레이저빔의 출력을 조절할 수 있다. 레이저 장치(430)는, 줄기의 굵기에 비례하여 레이저빔의 출력을 증가시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 장치(430)는 조사부(431), 로봇암(433) 및 엔드 이펙터를 포함한다.
조사부(431)는 레이저빔을 타겟 객체로 조사하며, 로봇암(433)의 일단에 위치할 수 있다.
로봇암(433)에는 조사부(431)가 배치되며, 로봇암(433)은 조사부(431)를 타겟 객체 주변으로 이동시킨다. 로봇암(433)의 타단은 바디부(440)에 결합될 수 있으며, 로봇암(433)은 복수의 자유도를 가질 수 있다.
엔드 이펙터는 로봇암(433)의 일단에 결합되며, 타겟 객체의 줄기 주변의 잔디를 밀어냄으로써, 타겟 객체를 가리는 잔디로 레이저빔이 조사되어, 잔디가 손상되는 것을 방지한다.
일실시예로서, 엔드 이펙터는 제1 및 제2플레이트(435, 437)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2플레이트(435, 437)의 일단은 로봇암(433)의 일단에 결합되며, 일단이 로봇암에 결합된 상태로 제1 및 제2플레이트(435, 437)는 화살표 방향으로 움직일 수 있다. 제1 및 제2플레이트(435, 437)가 움직임으로써, 제1 및 제2플레이트(435, 437)의 타단 사이의 거리는 조절될 수 있다.
로봇암(433)은 제1 및 제2플레이트(435, 437)의 타단이 도 5와 같이 서로 접촉된 상태에서 엔드 이펙터를 타겟 객체 주변으로 이동시키며, 제1 및 제2플레이트(435, 437)의 타단 사이의 이격 거리는, 엔드 이펙터가 타겟 객체로부터 미리 설정된 거리 내에 위치한 경우 증가할 수 있다. 제1 및 제2플레이트(435, 437)의 타단이 서로 이격되면서, 조사부(431)가 노출되고, 타겟 객체 주변의 잔디에 의해 가려진 타겟 객체의 줄기가 드러날 수 있으며, 이 때 조사부(431)로부터 레이저빔이 조사될 수 있다.
비전 센서(410)에서 생성되는 영상에는 타겟 객체 주변에 위치한 로봇암(433) 및 엔드 이펙터 역시 포함될 수 있으며, 레이저 장치(430)는 비전 센서(410)에 의해 생성된 영상을 이용하여, 타겟 객체 주변에 위치하는 로봇암(433)과 엔드 이펙터를 인식하고 타겟 객체와 엔드 이펙터 사이의 거리를 판단할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 레이저빔을 이용하여 잡초를 선택적으로 그리고 효과적으로 제거할 수 있으며, 잡초 주변의 잔디를 밀어낸 후 레이저빔을 조사함으로써 주변 잔디의 손상을 줄일 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 5에서 설명된 실시예는 서로 결합된 형태의 무인 차량으로 구현될 수 있다. 즉, 방제를 위한 무인 차량에 잡초 제거를 위한 무인 차량의 실시예가 추가될 수 있으며, 잡초 제거를 위한 무인 차량에 방제를 위한 무인 차량의 실시예가 추가될 수 있다.
이 경우 방제와 잡초 제거가 동시에 수행됨으로써, 방제 및 잡초 제거에 소요되는 시간과 비용이 줄어들 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (5)

  1. 연막 방제를 위한 약제를 저장하는 약제 탱크;
    타겟 객체를 향해 연막 형태로 상기 약제를 분사하는 연막 방제 장치;
    상기 타겟 객체 및 연막에 대한 영상을 생성하는 센서부; 및
    상기 약제의 분사 방향, 분사 위치 및 분사 세기 중 적어도 하나를 제어하는 분사 제어부를 포함하며,
    상기 분사 제어부는
    상기 타겟 객체에 대한 상기 연막의 상대적인 두께를 이용하여, 상기 연막의 확산 패턴을 분석하고, 상기 두께에 따라서 상기 분사 방향을 제어하며,
    상기 분사 방향의 상하 조절 범위는, 상기 두께가 얇을수록 증가하는
    방제를 위한 무인 차량.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부는
    풍향 및 풍속을 측정하며,
    상기 분사 제어부는
    상기 풍향 및 풍속 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 분사 방향, 분사 위치 및 분사 세기 중 적어도 하나를 제어하는
    방제를 위한 무인 차량.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부는
    상기 무인 차량의 이동 속도를 측정하며,
    상기 분사 제어부는
    상기 무인 차량의 이동 속도에 따라서, 상기 분사 세기를 제어하고, 상기 무인 차량의 이동 방향에 따라서, 상기 분사 방향을 제어하는
    방제를 위한 무인 차량.
  4. 삭제
  5. 삭제
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