KR102548741B1 - 자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템 및 그의 운용방법 - Google Patents

자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템 및 그의 운용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템 및 그의 운용방법에 대한 것으로, 자율주행 콤바인과 일정한 거리를 유지하며 이동하는 곡물저장탱크를 구비하는 곡물저장플랫폼 사이의 작업정보를 다수의 센서군을 통해 거리정보와 곡물저장정보를 실시간으로 산출하여 효율적으로 곡물수거작업을 구현할 수 있도록 한다.

Description

자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템 및 그의 운용방법{SYSTEM FOR DISCHARGING GRAIN AND LIFTING CONTROL OF GRAIN TANK AND OPERATING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템 및 그의 운용방법에 대한 것이다.
최근 콤바인 등을 비롯한 농업기계는 대형화, 자동화, 시스템화되는 추세에 있는데, 현재 자동화 및 무인화를 위해 자율 주행기술이 접목된 자율주행 콤바인이 출시되어 활용되고 있으며, 이러한 자율주행 콤바인은 경작지 내에서 콤바인의 현재 위치를 인식하고 주행중인 콤바인의 주행 방향을 감지하여 미리 설정된 경로를 따라 자율적으로 주행하며 주행 중에 장애물이 검출되면 정지할 수 있는 형태를 취하고 있다.
현재 국내에서 사용되는 콤바인은 자율주행에 의한 자동화 및 무인화를 추진하고 있으나, 콤바인은 특성상 대형화가 어려워 곡물을 수확하여 탈곡 및 선별한 곡물을 저장하는 곡물저장탱크 측 저장용량에 한계가 발생되고 있으며, 종래에는 곡물을 수확한 후 배출시 톤마대의 경우 투입구가 매우 작은데 정확하게 배출하지 못하므로 손실이 발생되는 문제점이 있고 원활한 배출작업이 힘든 문제점이 있었다.
또한, 농업 인구는 전반적으로 감소되고 있을 뿐만 아니라 노령화되고 있어 노동력 부족현상이 갈수록 증가하고 있는 추세인데, 콤바인을 이용한 곡물 수확 및 배출 작업은 현재 작업자 1인에 의한 작업 수행이 어려운 지경에 있으며, 자율주행 콤바인 역시 작업자 1인에 의한 원활한 작업 수행은 어려운 문제가 있었다.
이에, 본 출원인은, 등록특허 제10-2133940호를 통해, 자율주행 콤바인에 구비된 곡물저장탱크에 곡물이 가득 찼을 때, 곡물배출지점에 위치된 톤마대 및 곡물탱크에 근접 위치시켜 자율적으로 곡물 배출 작업을 수행한 후 다시 곡물 수확 및 탈곡 작업을 수행할 수 있도록 하며 자율주행 콤바인을 이용한 더욱 원활한
곡물 배출 작업 수행을 가능하게 하는 자율주행 콤바인의 곡물 배출 보조장치를 제안한바 있다. 본 등록특허 제10-2133940호의 제안 기술에 의해, 운전자 1인의 참여 만으로, 곡물의 수확과 탈곡 및 배출 작업 모두를 수행할 수 있도록 하는 효율성이 증진되게 되었다. 그러나, 본 출원인의 등록특허 제10-2133940호에서는, 자율주행 콤바인 자체에 저장탱크를 실장하고, 수확과 배출을 위해 콤바인 장치 자체게 외부 저장소로 이동 후, 다시 현위치로 복귀하는 작업이 수행되어, 복귀 위치에 대한 확인과 연산이 반복적으로 필요하게 되며, 작업 수행위치를 정밀하게 재조정할 필요성 때문에 연속적이고 효율적인 작업이 이루어지지 못하는 한계를 노출하게 되었다.
한국등록특허 제10-2133940호 한국등록특허 제10-1594737호
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 자율주행 콤바인과 일정한 거리를 유지하며 이동하는 곡물저장탱크를 구비하는 곡물저장플랫폼 사이의 작업정보를 다수의 센서군을 통해 거리정보와 곡물저장정보를 실시간으로 산출하여 효율적으로 곡물수거작업을 구현할 수 있도록 하는 시스템을 제공하는 데 있다.
특히, 자율주행 콤바인에 별도의 곡물을 일시적으로 저장하고, 이후 곡물배출지로 이동하는 과정을 제거하고, 곡물의 수거와 저장을 하나의 시스템에서 수행할 수 있도록 한 쌍의 플랫폼을 동시에 이동할 수 있도록 하여, 자율주행 콤바인의 연속작업의 효율성을 극대화하며 생력화를 구현할 수 있도록 시스템을 제공하는데, 본 발명의 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, 도 1 내지 도 6에 도시된 것과 같이, 경작지를 자율 주행하면서 곡물을 수확 및 탈곡을 수행하는 콤바인장치(110) 및 상기 콤바인장치(110)에 장착되는 제1GPS 모듈(120) 및 제1통신모듈(130)를 포함하는 수확플랫폼(100); 및 상기 수확플랫폼(100)와 이격되어 운행되는 곡물탱크(T)를 장착하는 수거주행장치(210)가 상기 콤바인장치(110)의 오거유닛(140)을 통해 배출되는 곡물을 유입받아 곡물탱크(T)에 저장하는 곡물탱크플랫폼(200);을 포함하여 구성될 수 있도록 한다.
이 경우, 상기 곡물탱크플랫폼(200)은, 상기 수거주행장치(210)에 장착되어 주행상의 위치 정보를 제공하는 제2GPS 모듈(220); 상기 곡물탱크(T) 내 저장되는 곡물의 중량을 센싱하는 로드셀센서(S1)와 곡물의 존재 여부를 센싱하는 근접센서(S2) 및 전방 주행예정 영역을 스캐닝하는 라이다센서(S3)를 포함하는 센서모듈(230); 상기 센서모듈(230)에서의 정보를 바탕으로, 상기 수거주행장치(210)의 상기 콤바인장치(110)의 추종여부를 판단하여 작업의 진행여부를 결정하고, 상기 수거주행장치(210)의 경로이동을 제어하는 제어모듈(240); 상기 제1통신모듈(130)과 데이터 정보를 송수신하는 제2통신모듈(250)을 포함하여 구성될 수 있다.
나아가, 상술한 본 발명의 실시예에서는, 상기 제어모듈(240)은, 상기 로드셀센서(S1)에서 센싱되는 측정 무게가 설정된 값(t1) 미만이고, 상기 근접센서(S2)의 인식시간이 설정시간(t2) 이하로 판단되면, 상기 곡물탱크플랫폼(200)의 작업수행이 가능하다고 판단하고, 상기 수확플랫폼(100)을 추종하도록 결정하며, 상기 로드셀센서(S1)에서 센싱되는 측정 무게가 설정된 값(t1) 이상이고, 상기 근접센서(S2)의 인식시간이 설정시간(t2) 이상으로 판단하면, 작업불가능으로 판단하여, 곡물배출지로 상기 수거주행장치(210)를 이동시켜 배출을 수행하도록 결정하도록 구현할 수 있다.
또한, 상기 제어모듈(240)은, 상기 제1GPS모듈(120)와 상기 제2GPS모듈(220)에서 도출되는 콤바인장치(110)와 수거주행장치(210) 간의 위치데이터와, 상기 라이다센서(S3)의 스캐닝 데이터를 적용하여, 상기 콤바인장치(110)와 수거주행장치(210) 간의 거리를 측정하여 거리조정정보를 산출하고, 작업가능 설정거리(St)에 부합하는 경우, 상기 오거유닛(140)을 통해 배출을 수행하도록 하는 거리유지정보산출부(245);를 더 포함하는 자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템으로 구현할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템의 운용방법을 제공함에 있어서, 본 발명의 다른 실시예에서는, 수확플랫폼(110)의 콤바인장치(110)와 곡물탱크플랫폼(200)의 수거주행장치(210)이 작업을 준비하는 1단계; 상기 곡물탱크플랫폼(200)의 제어모듈(240)에서, 상기 수거주행장치(210)의 곡물탱크(T)의 상태정보를 로드셀센서(S1)와 근접센서(S2)를 통해 파악하여 운용가능여부를 판단하는 2단계; 상기 2단계에서 운용가능으로 판단되는 경우, 상기 콤바인장치(110)가 작업을 수행하고, 상기 수거주행장치(210)가 추종하여 주행을 시작하는 3단계; 상기 수거주행장치(210)의 제어모듈(240)에서 상기 콤바인장치(110)와 수거주행장치(210)의 GPS 정보와, 전방 주행예정 영역을 스캐닝하는 라이다센서(S3)의 스캐닝 정보를 이용하여 장치간 거리를 유지하며, 곡물배출 작업 수행을 결정하는 4단계; 상기 2단계 내지 상기 4단계 수행 중, 상기 제어모듈(240)에서 상기 곡물탱크(T)의 상태 정보가 작업불가로 판단되는 경우, 상기 수거주행장치(210)을 곡물배출지로 이동시켜 수거된 곡물을 배출 저장시키는 5단계; 상기 5단계 이후에, 상기 콤바인장치(110)의 위치로 상기 수거주행장치(210)가 이동하여 상기 3단계 및 5단계를 수행하는 단계;를 포함하는, 자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템의 운용방법을 제공할 수 있다.
나아가, 상술한 본 발명의 자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템의 운용방법에서의 상기 2단계는, a1) 상기 제어모듈(240)의 상기 곡물탱크(T)에 배치되는 로드셀센서(S1)에서 센싱되는 측정 무게가 설정된 값(t1) 미만이고, 근접센서(S2)의 인식시간이 설정시간(t2) 이하로 판단되면, 상기 곡물탱크플랫폼(200)의 작업수행이 가능하다고 판단하고, 상기 수확플랫폼(100)을 추종하도록 결정하며, a2) 상기 로드셀센서(S1)에서 센싱되는 측정 무게가 설정된 값(t1) 이상이고, 상기 근접센서(S2)의 인식시간이 설정시간(t2) 이상으로 판단하면, 작업불가능으로 판단하여, 곡물배출지로 상기 수거주행장치(210)를 이동시켜 배출을 수행하도록 결정하는, 단계가 선택적으로 적용되는, 자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템의 운용방법을 제공할 수 있다.
나아가, 상술한 본 발명의 자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템의 운용방법에서의 상기 3단계는, b1) 상기 제1GPS모듈(120)와 상기 제2GPS모듈(220)에서 도출되는 콤바인장치(110)와 수거주행장치(210) 간의 위치데이터와, 상기 라이다센서(S3)의 스캐닝 데이터를 적용하여, 상기 콤바인장치(110)와 수거주행장치(210) 간의 거리를 측정하여 거리조정정보를 산출하는 단계; b2) 산출된 거리정보가 사전 설정된 작업가능 설정거리(St)를 비교하여, 상기 작업가능 설정거리(St)와 일치하는 경우, 상기 오거유닛(140)을 통해 배출을 수행하도록 하는 단계; b3) 상기 산출 거리정보와 상기 작업가능 설정거리(St)가 일치하는 경우, 상기 작업가능 설정거리(St)를 지속적으로 유지하도록 거리간격을 제어하는 단계;를 포함하는, 자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템의 운용방법으로 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 자율주행 콤바인과 일정한 거리를 유지하며 이동하는 곡물저장탱크를 구비하는 곡물저장플랫폼 사이의 작업정보를 다수의 센서군을 통해 거리정보와 곡물저장정보를 실시간으로 산출하여 효율적으로 곡물수거작업을 구현할 수 있도록 하는 효과가 있다.
특히, 자율주행 콤바인에 별도의 곡물을 일시적으로 저장하고, 이후 곡물배출지로 이동하는 과정을 제거하고, 곡물의 수거와 저장을 하나의 시스템에서 수행할 수 있도록 한 쌍의 플랫폼을 동시에 이동할 수 있도록 하여, 자율주행 콤바인의 연속작업의 효율성을 극대화하며 생력화를 구현할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템의 시스템 구성 블록도이다.
도 2는 도 1의 시스템 구성을 예시한 개념도이다.
도 3 내지 도 6은 이러한 본 발명의 시스템을 운용하는 과정을 도시한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템(이하, '본 발명'이라 한다.)의 시스템 구성 블록도이다. 도 2는 도 1의 시스템 구성을 예시한 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 경작지를 자율 주행하면서 곡물을 수확 및 탈곡을 수행하는 콤바인장치(110) 및 상기 콤바인장치(110)에 장착되는 제1GPS 모듈(120) 및 제1통신모듈(130)를 포함하는 수확플랫폼(100) 및 상기 수확플랫폼(100)와 이격되어 운행되는 곡물탱크(T)를 장착하는 수거주행장치(210)가 상기 콤바인장치(110)의 오거유닛(140)을 통해 배출되는 곡물을 유입받아 곡물탱크(T)에 저장하는 곡물탱크플랫폼(200)을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 수확플랫폼(100)은, 기본적으로 경작지를 자율 주행하면서 곡물을 수확 및 탈곡을 수행하는 콤바인장치(110) 및 상기 콤바인장치(110)에 장착되는 제1GPS 모듈(120) 및 제1통신모듈(130)를 포함하며, 수확 및 탈곡이 완료된 곡물을 배출하는 오거유닛(140)을 포함하여 구성될 수 있다. 이상의 구성을 구비하는 경우라면, 기존의 자율주행 콤바인 장치는 본 발명의 시스템에 모두 적용할 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명에서의 상기 곡물탱크플랫폼(200)은, 상기 수거주행장치(210)에 장착되어 주행상의 위치 정보를 제공하는 제2GPS 모듈(220)과, 상기 곡물탱크(T) 내 저장되는 곡물의 중량을 센싱하는 로드셀센서(S1)와 곡물의 존재 여부를 센싱하는 근접센서(S2) 및 전방 주행예정 영역을 스캐닝하는 라이다센서(S3)를 포함하는 센서모듈(230), 상기 센서모듈(230)에서의 정보를 바탕으로, 상기 수거주행장치(210)의 상기 콤바인장치(110)의 추종여부를 판단하여 작업의 진행여부를 결정하고, 상기 수거주행장치(210)의 경로이동을 제어하는 제어모듈(240), 상기 제1통신모듈(130)과 데이터 정보를 송수신하는 제2통신모듈(250)을 포함하여 구성될 수 있다.
이상의 상기 곡물탱크플랫폼(200)은 상기 수확플랫폼(100)과 연동하여 일정한 거리를 유지하며 함께 움직일 수 있도록 하며, 설정된 거리에 일치하는 경우에, 상기 오거유닛(140)을 통해, 곡물탱크(T)에 수확한 곡물을 실시간으로 배출 저장을 구현할 수 있도록 하며, 곡물탱크(T) 자체에 대하 수용상황을 실시간으로 센싱하여, 수용용량을 달성하게 되면, 곡물탱크플랫폼(200)의 수거주행장치(210)이 자체적으로 설정된 경로의 곡물저장소(300)로 이동하게 된다.
여기에서 곡물배출을 수행한 수거주행장치(210)은 작업위치에 배치되어 있는 자율주행 콤바인장치(110)에 접근하여, 정위치에서 바로 수확작업이 바로 수행될 수 있게 하여, 콤바인장치(110) 자체에 구비된 작은 저장용량의 한계를 극복하고, 콤바인의 작업위치(수확완료위치, 수확수행위치)를 재설정하는 과정없이 연속적인 작업 수행이 가능하게 된다.
특히, 콤바인 자체에 오거유닛(140)을 통해 배출되기 전에 일정한 저장공간을 구비하게 되는 경우, 곡물탱크(T)를 실장한 수거주행장치(210)의 저장소 이동 및 배출하는 동안에도, 콤바인 장치는 지속적으로 작업을 수행하고 있을 수 있게 되는바, 곡물 수확 작업이 중단됨 없이 연속적으로 구현할 수 있게 되어 작업효율을 극대화할 수 있게 된다.
특히, 상기 곡물탱크플랫폼(200)에는 센서모듈(230)에서의 정보를 바탕으로, 상기 수거주행장치(210)의 상기 콤바인장치(110)의 추종여부를 판단하여 작업의 진행여부를 결정하고, 상기 수거주행장치(210)의 경로이동을 제어할 수 있도록 하는 제어모듈(240)을 구비한다.
이 경우, 상기 제어모듈(240)은 곡물의 중량을 센싱하는 로드셀센서(S1)와 곡물의 존재 여부를 센싱하는 근접센서(S2) 및 전방 주행예정 영역을 스캐닝하는 라이다센서(S3)를 포함하는 센서모듈(230)과 연동하여 정밀한 제어작업을 수행할 수 있게 된다.
구체적으로, 상기 제어모듈(240)은, 상기 로드셀센서(S1)에서 센싱되는 측정 무게가 설정된 값(t1) 미만이고, 상기 근접센서(S2)의 인식시간이 설정시간(t2) 이하로 판단되면, 상기 곡물탱크플랫폼(200)의 작업수행이 가능하다고 판단하고, 상기 수확플랫폼(100)을 추종하도록 결정할 수 있도록 한다. 또한, 상기 제어모듈(240)은, 상기 로드셀센서(S1)에서 센싱되는 측정 무게가 설정된 값(t1) 이상이고, 상기 근접센서(S2)의 인식시간이 설정시간(t2) 이상으로 판단하면, 작업불가능으로 판단하여, 곡물배출지로 상기 수거주행장치(210)를 이동시켜 배출을 수행하도록 결정할 수 있다.
예를 들면, 일예로, 곡물 플랫폼은 1 ton의 곡물 탱크를 탑재하고 있으며, 근접 센서를 이용하여 양을 측정할 수 있음. 이를 이용하여 곡물양을 실시간으로 파악하여 작업 가능 여부를 확인할 수 있다. 이 경우, 로드셀 측정 무게가 1 ton 미만이고, 근접 센서의 인식 시간이 3초 이하로 측정되면 해당 플랫폼은 지속적으로 작업 가능하다고 판단하고 수확플랫폼을 추종하면서 작업을 수행하도록 설정할 수 있다.
즉, 작업이 수행되어 실시간으로 센싱과정을 통해 곡물탱크의 수용량을 모니터링하며, 이후 1 ton 이상, 그리고 근접센서에서 3초 이상(ex.) 곡물이 검출되면 작업이 불가능하다고 판단하여, 이후 곡물 탱크 플랫폼은 창고 혹은 차고지로 이동하여 곡물 배출을 수행하고, 곡물의 배출이 완료되면 작업지로 경로 생성을 수행 이후 작업지로 복귀할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 상기 제어모듈(240)은, 수확플랫폼(100)에 구비되는 상기 콤바인장치(110)와 수거주행장치(210) 간의 거리를 측정하여 거리조정정보를 산출하고, 작업가능 설정거리(St)에 부합하는 경우, 상기 오거유닛(140)을 통해 배출을 수행하도록 하는 거리유지정보산출부(245)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 수거주행장치(210)이 콤바인장치(110)에 접근하여 일정한 거리(오거유닛을 통해 배출이 최적화될 수 있는 거리: 설정거리(St))를 유지하는 경우, 곡물을 오거유닛(140)으로 부터 배출받아 탱크(T)에 저장하는 과정을 지속적으로 수행할 수 있게 된다.
도 3 내지 도 6은 이러한 본 발명의 시스템을 운용하는 과정을 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 시스템을 운용하는 과정은 도 1의 시스템을 적용하여 구현되며, 특히 수확플랫폼(110)의 콤바인장치(110)와 곡물탱크플랫폼(200)의 수거주행장치(210)이 작업을 준비하는 1단계와, 상기 곡물탱크플랫폼(200)의 제어모듈(240)에서, 상기 수거주행장치(210)의 곡물탱크(T)의 상태정보를 로드셀센서(S1)와 근접센서(S2)를 통해 파악하여 작업가능(운용가능) 여부를 판단하는 2단계, 상기 2단계에서 운용가능으로 판단되는 경우, 상기 콤바인장치(110)가 작업을 수행하고, 상기 수거주행장치(210)가 추종하여 주행을 시작하는 3단계, 상기 수거주행장치(210)의 제어모듈(240)에서 상기 콤바인장치(110)와 수거주행장치(210)의 GPS 정보와, 전방 주행예정 영역을 스캐닝하는 라이다센서(S3)의 스캐닝 정보를 이용하여 장치간 거리를 유지하며, 곡물배출 작업 수행을 결정하는 4단계, 상기 2단계 내지 상기 4단계 수행 중, 상기 제어모듈(240)에서 상기 곡물탱크(T)의 상태 정보가 작업불가로 판단되는 경우, 상기 수거주행장치(210)을 곡물배출지로 이동시켜 수거된 곡물을 배출 저장시키는 5단계, 상기 5단계 이후에, 상기 콤바인장치(110)의 위치로 상기 수거주행장치(210)가 이동하여 상기 3단계 및 5단계를 수행하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 수확플랫폼(110)의 콤바인장치(110)와 곡물탱크플랫폼(200)의 수거주행장치(210)이 작업을 준비하고 작업을 수행하는 부분에서, 곡물탱크(T) 자체의 수용용량 상황을 체크할 수 있도록 하는 과정이 수행된다.
이러한 곡물탱크(T) 자체의 수용용량 상황을 체크과정은, 도 4에 도시된 것과 같이, 센서모듈의 체크 과정을 통해 구현된다. 도 4에 도시된 것과 같이, 곡물탱크(T) 내 저장되는 곡물의 중량을 센싱하는 로드셀센서(S1)와 곡물의 존재 여부를 센싱하는 근접센서(S2)의 데이터를 입력받아 상태정보를 체크할 수 있도록 한다.
설정된 수용용량(이를테면, 곡물탱크(T)의 수용용량을 1ton으로 설정하는 경우, 로드셀데이터에서 1ton 기준의 곡물의 중량(weight of grains)을 체크하며, 동시에 근접센서(S2)를 통해 인식시간(RT: Recognition time)에 대한 설정시간(t2: 이를테면, 3초로 설정) 동안 곡물의 존재가 감지되는 지에 대한 데이터를 입력하게 된다.
이 2가지의 설정조건(W, RT)가 모두 설정값을 만족하는 경우, 설정된 경로(이를테면, 현작업위치에서 곡물저장소 또는 설정 목적지)로 이동하게 된다. 이 경우, 현작업위치(CL : Current location)와 목적지(TL : Target location)의 비율이 98% 이상으로 판단되는 경우, 곡물탱크(T)의 유압실린더를 상승 또는 하강을 통해 곡물을 배출하게 되며, 곡물탱크 내의 곡물중량이 기준값(이를테면 5kg) 이하가 되는 경우에는, 다시 곡물탱크플랫폼(200)의 수거주행장치(210)는 저장소에서 현재 콤바인장치가 있는 작업장소로 이동하도록 하게 한다. 물론, 이러한 과정이 수행되는 동안, 수확플랫폼(110)의 콤바인장치(110)는 곡물수확작업을 위치에서 수행하거나, 대기상태를 유지하게 된다.
도 5는 곡물탱크플랫폼(200)의 수거주행장치(210)가 수확플랫폼(110)의 콤바인장치(110)에 접근하게 되는 경우, 유지거리를 설정하는 제어모듈의 제어과정을 도시한 것이다.
도 5에 도시된 것과 같이, 우선, 본 발명의 제어모듈(240)은, 상기 제1GPS모듈(120)와 상기 제2GPS모듈(220)에서 도출되는 콤바인장치(110)와 수거주행장치(210) 간의 위치데이터와, 상기 라이다센서(S3)의 스캐닝 데이터를 적용하여, 상기 콤바인장치(110)와 수거주행장치(210) 간의 거리를 측정(측정거리)하여 거리조정정보를 산출한다.
이 경우, 상기 라이다센서(S3)는 수거주행장치의 전면 또는 상부에 장착되며, 수거주행장치의 주변(전방)을 향하여 레이저를 발사한다. 본 발명의 실시예에서는, 전방 외에도 360도 회전이 가능한 구조의 라이다 모듈(이를테면, 벨로다인 라이다)을 적용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 적용되는 라이다 센서의 경우 공지의 라이다 센서를 다양하게 결합하여 구현이 가능하며, 360도 회전이 가능한 모듈구조, 또는 적어도 하나 이상의 라이다 모듈을 조합하여 3차원 포인트 클라우드 취득이 가능한 구조로 구현하는 것도 가능하다.
또한, 상기 라이다센서(S3)에서 발사된 레이저는 산란되거나 반사되어 차량으로 되돌아올 수 있다. 라이다 센서는 레이저를 이용하여 측정한 거리정보(Distance Information)를 3D 공간에서 점들의 집합(Point Set) 형태로 나타내며, 이러한 거리정보를 포함하는 라이다 데이터(이하, 포인트 클라우드 데이터'라 한다.)를 구현하고, 이를 제어모듈로 전송할 수 있다. 예를 들어, 라이다 센서는 레이저가 되돌아오는 시간, 강도, 주파수의 변화, 편광 상태의 변화를 기초로, 차량의 주변에 위치하는 타겟(이를테면, 콤바인장치 또는 장애물 등)의 물리적 특성(거리, 위치, 면적)에 대한 정보를 획득할 수 있다.
즉, 제어모듈(240)의 거리유지정보산출부에서는, GPS 위치데이터를 입력받고, 동시에 라이다센서(S3)의 스캔 데이터를 입력받아, 콤바인 장치와 수거주행장치(210) 간의 거리 산출을 조정하게 된다. 이를테면, 측정거리와 설정거리(오거유닛을 통해 곡물탱크(T)에 연결이 정확하게 매칭되는 거리) 비교하여, 전진, 후진 또는 작업수행(곡물배출)을 조정하게 한다.
이상의 과정은 도 6에 도시된 것과 같이, 수확플랫폼(100)과 곡물탱크플랫폼(200) 사이에 유기적으로 이루어지는 과정으로 구현되게 되어, 연속적인 작업을 구현할 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 수확플랫폼
110: 콤바인장치
120: 제1GPS모듈
130: 제1통신모듈
200: 곡물탱크플랫폼
210: 수거주행장치
220: 제2GPS모듈
230: 센서모듈
240: 제어모듈
245: 거리유지정보 산출부
300: 곡물저장소

Claims (6)

  1. 경작지를 자율 주행하면서 곡물을 수확 및 탈곡을 수행하는 콤바인장치(110) 및 상기 콤바인장치(110)에 장착되는 제1GPS 모듈(120) 및 제1통신모듈(130)를 포함하는 수확플랫폼(100); 및
    상기 수확플랫폼(100)와 이격되어 운행되는 곡물탱크(T)를 장착하는 수거주행장치(210)가 상기 콤바인장치(110)의 오거유닛(140)을 통해 배출되는 곡물을 유입받아 곡물탱크(T)에 저장하는 곡물탱크플랫폼(200);을 포함하며,
    상기 곡물탱크플랫폼(200)은,
    상기 수거주행장치(210)에 장착되어 주행상의 위치 정보를 제공하는 제2GPS 모듈(220);
    상기 곡물탱크(T) 내 저장되는 곡물의 중량을 센싱하는 로드셀센서(S1)와 곡물의 존재 여부를 센싱하는 근접센서(S2) 및 전방 주행예정 영역을 스캐닝하는 라이다센서(S3)를 포함하는 센서모듈(230);
    상기 센서모듈(230)에서의 정보를 바탕으로, 상기 수거주행장치(210)의 상기 콤바인장치(110)의 추종여부를 판단하여 작업의 진행여부를 결정하고, 상기 수거주행장치(210)의 경로이동을 제어하는 제어모듈(240);
    상기 제1통신모듈(130)과 데이터 정보를 송수신하는 제2통신모듈(250)을 포함하고,
    상기 제어모듈(240)은,
    상기 로드셀센서(S1)에서 센싱되는 측정 무게가 설정된 값(t1) 미만이고, 상기 근접센서(S2)의 인식시간이 설정시간(t2) 이하로 판단되면, 상기 곡물탱크플랫폼(200)의 작업수행이 가능하다고 판단하고, 상기 수확플랫폼(100)을 추종하도록 결정하며,
    상기 로드셀센서(S1)에서 센싱되는 측정 무게가 설정된 값(t1) 이상이고, 상기 근접센서(S2)의 인식시간이 설정시간(t2) 이상으로 판단하면, 작업불가능으로 판단하여, 곡물배출지로 상기 수거주행장치(210)를 이동시켜 배출을 수행하도록 결정하는,
    자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어모듈(240)은,
    상기 제1GPS모듈(120)와 상기 제2GPS모듈(220)에서 도출되는 콤바인장치(110)와 수거주행장치(210) 간의 위치데이터와, 상기 라이다센서(S3)의 스캐닝 데이터를 적용하여,
    상기 콤바인장치(110)와 수거주행장치(210) 간의 거리를 측정하여 거리조정정보를 산출하고, 작업가능 설정거리(St)에 부합하는 경우, 상기 오거유닛(140)을 통해 배출을 수행하도록 하는 거리유지정보산출부(245);
    를 더 포함하는,
    자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템.
  4. 청구항 3에따른 자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템의 운용방법에 있어서,
    수확플랫폼(110)의 콤바인장치(110)와 곡물탱크플랫폼(200)의 수거주행장치(210)이 작업을 준비하는 1단계;
    상기 곡물탱크플랫폼(200)의 제어모듈(240)에서, 상기 수거주행장치(210)의 곡물탱크(T)의 상태정보를 로드셀센서(S1)와 근접센서(S2)를 통해 파악하여 운용가능여부를 판단하는 2단계;
    상기 2단계에서 운용가능으로 판단되는 경우, 상기 콤바인장치(110)가 작업을 수행하고, 상기 수거주행장치(210)가 추종하여 주행을 시작하는 3단계;
    상기 수거주행장치(210)의 제어모듈(240)에서 상기 콤바인장치(110)와 수거주행장치(210)의 GPS 정보와, 전방 주행예정 영역을 스캐닝하는 라이다센서(S3)의 스캐닝 정보를 이용하여 장치간 거리를 유지하며, 곡물배출 작업 수행을 결정하는 4단계;
    상기 2단계 내지 상기 4단계 수행 중, 상기 제어모듈(240)에서 상기 곡물탱크(T)의 상태 정보가 작업불가로 판단되는 경우, 상기 수거주행장치(210)을 곡물배출지로 이동시켜 수거된 곡물을 배출 저장시키는 5단계;
    상기 5단계 이후에, 상기 콤바인장치(110)의 위치로 상기 수거주행장치(210)가 이동하여 상기 3단계 및 5단계를 수행하는 단계;
    를 포함하는,
    자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템의 운용방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 2단계는,
    a1) 상기 제어모듈(240)의 상기 곡물탱크(T)에 배치되는 로드셀센서(S1)에서 센싱되는 측정 무게가 설정된 값(t1) 미만이고, 근접센서(S2)의 인식시간이 설정시간(t2) 이하로 판단되면, 상기 곡물탱크플랫폼(200)의 작업수행이 가능하다고 판단하고, 상기 수확플랫폼(100)을 추종하도록 결정하며,
    a2) 상기 로드셀센서(S1)에서 센싱되는 측정 무게가 설정된 값(t1) 이상이고, 상기 근접센서(S2)의 인식시간이 설정시간(t2) 이상으로 판단하면, 작업불가능으로 판단하여, 곡물배출지로 상기 수거주행장치(210)를 이동시켜 배출을 수행하도록 결정하는,
    단계가 선택적으로 적용되는,
    자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템의 운용방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 3단계는,
    b1) 상기 제1GPS모듈(120)와 상기 제2GPS모듈(220)에서 도출되는 콤바인장치(110)와 수거주행장치(210) 간의 위치데이터와, 상기 라이다센서(S3)의 스캐닝 데이터를 적용하여, 상기 콤바인장치(110)와 수거주행장치(210) 간의 거리를 측정하여 거리조정정보를 산출하는 단계;
    b2) 산출된 거리정보가 사전 설정된 작업가능 설정거리(St)를 비교하여, 상기 작업가능 설정거리(St)와 일치하는 경우, 상기 오거유닛(140)을 통해 배출을 수행하도록 하는 단계;
    b3) 상기 산출된 거리정보와 상기 작업가능 설정거리(St)가 일치하는 경우, 상기 작업가능 설정거리(St)를 지속적으로 유지하도록 거리간격을 제어하는 단계;를 포함하는,
    자율주행 콤바인의 곡물배출 시스템의 운용방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001258310A (ja) * 2000-03-22 2001-09-25 Iseki & Co Ltd 無人操縦コンバイン
JP2017136035A (ja) 2016-02-04 2017-08-10 ヤンマー株式会社 追従型コンバイン
KR102018832B1 (ko) 2018-11-29 2019-11-04 주식회사 트위니 자율주행 카트
JP6656047B2 (ja) * 2016-03-29 2020-03-04 ヤンマー株式会社 コンバイン
KR102133940B1 (ko) 2020-02-20 2020-07-16 충남대학교산학협력단 자율주행 콤바인의 곡물 배출 보조장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101594737B1 (ko) 2015-09-10 2016-02-17 충남대학교산학협력단 자율주행 콤바인의 영상시각 평가장치
KR102280798B1 (ko) * 2019-06-18 2021-07-22 엘지전자 주식회사 카트 로봇 및 로봇 관제 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001258310A (ja) * 2000-03-22 2001-09-25 Iseki & Co Ltd 無人操縦コンバイン
JP2017136035A (ja) 2016-02-04 2017-08-10 ヤンマー株式会社 追従型コンバイン
JP6656047B2 (ja) * 2016-03-29 2020-03-04 ヤンマー株式会社 コンバイン
KR102018832B1 (ko) 2018-11-29 2019-11-04 주식회사 트위니 자율주행 카트
KR102133940B1 (ko) 2020-02-20 2020-07-16 충남대학교산학협력단 자율주행 콤바인의 곡물 배출 보조장치

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