KR102567251B1

KR102567251B1 - 낙과의 수집을 위한 흡인 모듈, 이를 포함하는 낙과 수집 장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR102567251B1
Application number: KR1020220149262A
Authority: KR
Inventors: 김용태; 조재훈
Original assignee: 한경국립대학교 산학협력단
Priority date: 2022-11-10
Filing date: 2022-11-10
Publication date: 2023-08-16

Abstract

낙과(fallen fruit)만을 선택적으로 흡인하면서도, 스마트팜 내의 기타의 구조물, 예를 들어 필름 농법에서 사용되는 부직포 등의 필름을 손상시키지 않는 흡인 모듈, 이를 포함하는 낙과 수집 장치 및 낙과 수집 장치의 제어 방법이 제공된다. 상기 낙과 수집 장치는, 낙과의 이미지 정보를 수집하는 카메라 모듈; 및 흡인 펌프를 포함하여 낙과를 수거하는 흡인 모듈을 포함하되, 상기 흡인 모듈은, 수거 탱크 및 흡인 펌프와 유체 연결되어, 흡인 유로를 제공하는 흡입관, 및 상기 흡입관의 단부에서의 흡인 유로 단면적을 조절하는 유로 단면 조절 모듈을 포함한다.

Description

낙과의 수집을 위한 흡인 모듈, 이를 포함하는 낙과 수집 장치 및 그 제어 방법{SUCTION MODULE FOR COLLECTING FALLEN FRUIT, DEVICE FOR COLLECTING FALLEN FRUIT INCLUDING THE SAME, AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 낙과의 수집을 위한 흡인 모듈, 이를 포함하거나 이용한 낙과 수집 장치 및 낙과 수집 장치의 제어 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 낙과(fallen fruit)만을 선택적으로 흡인하면서도, 스마트팜 내의 기타의 구조물, 예를 들어 필름 농법에서 사용되는 부직포 등의 필름을 손상시키지 않는 흡인 모듈, 이를 포함하는 낙과 수집 장치 및 낙과 수집 장치의 제어 방법에 관한 것이다.

소위 스마트팜은 농업 등의 생산, 가공 및 유통 단계에서 정보 통신 기술(ICT)을 접목하여 지능화된 농업 시스템을 지칭한다. 최근 사물 인터넷, 빅데이터, 인공 지능 기술 등의 발전에 따라 농산물의 생산의 효율성을 높이기 위한 연구가 이루어지고 있다.

농업 분야는 노동 집약적인 특성을 갖는 반면, 최근 인구의 고령화, 높은 노동 강도로 인한 농업 기피 현상 등으로 인해 농업의 생산성이 점차 저하되는 추세에 있어 보다 지능화된 스마트팜 관련 기술 발전이 절실히 요구된다.

KR

10-2022-0094635

A (2022.07.06)

KR

10-2411355

B1 (2022.06.27)

흔히 스마트팜은 온실과 같이 폐쇄된 시스템을 구성하고, 상기 시스템 내부의 온도, 습도, 대기 분위기, 공기 흐름 등을 획일적으로 관리한다. 이와 같은 스마트팜의 통제 가능한 폐쇄 시스템은 생산 작물의 품질을 높이고 규격화할 수 있는 장점이 있지만, 어느 작물, 예를 들어 과수에 병해가 발생할 경우 병해가 다른 과수로 급속도로 전파되는 문제점이 지적되고 있다. 대규모 전염을 야기하는 병해의 원인은 다양하지만, 낙과(fallen fruit)의 부패 과정에서의 곰팡이 등이 있다. 따라서 충분히 익기 전에 떨어진 낙과는 신속하게 수거 또는 수집하여 폐기하는 것이 바람직하다.

뿐만 아니라, 스마트팜 시스템에서는 농작물 사이를 자율 주행하며 숙도를 관찰하거나, 수확하기 위한 로봇 장치의 도입이 시도되고 있다. 그러나 낙과가 수거되지 못하고 로봇 장치의 주행 경로 상에 놓일 경우, 로봇 장치의 주행을 방해하여 오작동, 미작동 또는 비정상 작동을 야기할 수 있다.

한편, 상기 선행기술문헌들에 개시된 것과 같이, 스마트팜은 습도 유지를 위해 지면 상에 토양을 덮는 필름을 덮는 경우가 많이 있다. 낙과를 수거하기 위해 낙과를 흡인할 수 있는 청소기 형태의 로봇 장치를 도입하는 것을 고려해볼 수 있다. 그러나 낙과는 다른 청소 대상과 달리 크고 무거워 흡인하는 것도 쉽지 않지만, 매우 센 세기로 낙과를 흡인하는 경우를 상정하더라도 흡인 과정에서 습도 유지용 필름을 손상을 유발할 수 있어 적절한 방법이 되기 어렵다.

이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 필름 등의 주변 구조물을 손상시키지 않으면서 낙과만을 선택적으로, 그리고 효율적으로 수집 내지는 수거할 수 있는 낙과 수집 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 낙과 수집 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상기의 방법에 사용되는 흡인 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 낙과 수집 장치는 낙과의 이미지 정보를 수집하는 카메라 모듈; 및 흡인 펌프를 포함하여 낙과를 수거하는 흡인 모듈을 포함하되, 상기 흡인 모듈은, 수거 탱크 및 흡인 펌프와 유체 연결되어, 흡인 유로를 제공하는 흡입관, 및 상기 흡입관의 단부에서의 흡인 유로 단면적을 조절하는 유로 단면 조절 모듈을 포함한다.

상기 유로 단면 조절 모듈은, 상기 흡입관의 단부 부근에 배치되어 팽창 또는 수축을 통해 흡인 유로 단면적 조절에 기여하는 팽창성 부재, 적어도 부분적으로 상기 흡입관을 관통하여 팽창성 부재의 내부 공간과 유체 연결된 관로, 및 상기 관로를 통해 팽창성 부재에 유체를 주입하거나 유체를 흡인하여, 상기 팽창성 부재를 팽창 또는 수축시키는 팽창성 부재 제어부를 포함한다.

또, 상기 유로 단면 조절 모듈은, 상기 팽창성 부재 제어부 내에 배치되어, 상기 팽창성 부재에 가해지는 압력을 직간접적으로 검출 데이터로 도출하는 압력 센서 모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 팽창성 부재는, 상기 흡입관의 단부 부근에서 소정 거리 내측에 배치되고, 상기 흡인 모듈은, 상기 팽창성 부재 보다 더 단부 측에 배치되는 물체 감지 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 흡인 모듈은 흡인 펌프와 유체 연결되어, 흡인 대상 물체가 흡인되는 흡인 유로를 제공하는 흡입관; 상기 흡입관의 단부에 배치되어, 팽창 또는 수축으로 흡인 유로 단면적 조절에 기여하는 팽창성 부재; 및 상기 팽창성 부재에 유체를 주입하거나 유체를 흡인하여, 팽창성 부재를 팽창/수축시키는 팽창성 부재 제어부를 포함한다.

상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 낙과 수집 장치의 제어 방법은, 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 방법으로, 수거 대상 낙과의 위치 정보 및 크기 정보를 수집하고, 상기 낙과를 흡입하기 위한 흡입관의 단부에 배치된 팽창성 부재를 팽창 또는 수축시켜, 흡입관 내부 흡인 유로 단면적을 조절하되, 상기 팽창성 부재의 팽창/수축의 정도는 상기 낙과의 크기 정보에 기초하거나, 또는 팽창성 부재 내부의 압력 정보에 기초하고, 상기 흡입관의 흡인 유로를 통해 상기 낙과를 흡인하는 것을 포함한다.

상기 흡입관 내부 흡인 유로 단면적을 조절하는 것은, 상기 낙과의 크기 정보에 기초하여, 상기 흡인 유로 단면적을 1차 조절하고, 상기 흡입관의 수직 위치를 조절하고, 상기 흡인 유로 단면적을 2차 조절하되, 상기 팽창성 부재와 낙과가 밀착하여 지정된 압력 범위의 압력이 상기 팽창성 부재에 가해질 때까지 팽창성 부재를 팽창시키는 것을 포함할 수 있다.

또, 상기 낙과를 흡인하는 것은, 상기 흡입관과 연결된 흡인 펌프를 이용해 제1 흡입 세기로 흡인하고, 상기 낙과의 흡인 성공 여부를 판단한 결과, 흡인이 되지 않은 것으로 판단되는 경우, 상기 제1 흡인 세기 보다 더 큰 제2 흡인 세기로 흡인하는 것을 포함하되, 상기 낙과의 흡인 성공 여부의 판단은, 상기 팽창성 부재에 가해지는 압력에 기초하여 수행될 수 있다.

또한 상기 제2 흡인 세기로 흡인하여 상기 낙과의 흡인 성공 여부를 판단한 결과, 흡인이 되지 않은 것으로 판단되고, 상기 제2 흡인 세기가 임계치 압력과 같거나 더 큰 경우, GNSS 모듈 수신 정보에 기초하여 상기 낙과의 위치를 저장하는 것을 더 포함할 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 유로 단면 조절 모듈을 이용해 흡입관의 단부에서의 흡입 유로 단면적을 수집 대상 낙과의 크기에 맞추어 제어하고, 이를 통해 최소한의 동력으로 효율적인 낙과의 수집을 수행할 수 있다.

또, 흡인 펌프에 의한 음압이 수집 대상 낙과의 흡인에만 사용되고, 낙과 주변의 다른 구조물, 예컨대 필름 등에 영향을 미치지 않아 필름의 손상을 방지하거나, 최소화할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 낙과 수집 장치의 모식도들이다.
도 3은 도 1의 낙과 수집 장치의 하드웨어 구성도이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 낙과 수집 장치의 흡인 모듈의 동작을 설명하기 위한 모식도들이다.
도 6 및 도 7은 흡인 모듈의 동작을 설명하기 위해 흡입관 및 팽창성 부재를 나타낸 사시도들이다.
도 8 및 도 9는 흡인 모듈의 동작을 설명하기 위해 흡입관 및 팽창성 부재를 나타낸 평면도들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙과 수집 장치의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 11 내지 도 15는 도 10의 방법에 따라 낙과를 수집하는 방법을 순서대로 나타낸 도면들이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 즉, 본 발명이 제시하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.

본 명세서에서, 구성요소를 지칭함에 있어 '제1 구성요소', '제2 구성요소', '제1-1 구성요소' 등과 같이 서수적 수식어는 어느 구성요소와 다른 구성요소를 구별하기 위해 사용되는 것일 뿐이다. 따라서 이하에서 지칭되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 제2 구성요소로 바꾸어 지칭될 수도 있다. 예를 들어, 어느 실시예에서 제1 구성요소로 지칭되는 것은 다른 실시예에서 제2 구성요소로 지칭될 수 있다. 또, 발명의 설명에서 제1 구성요소로 지칭되는 것은 청구항에서 제2 구성요소로 지칭될 수 있음은 물론이다.

본 명세서에서, 수집과 수거는 서로 용어가 혼용될 수 있다. 또, 흡인과 흡입은 서로 용어가 혼용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 낙과 수집 장치의 모식도들이다. 도 3은 도 1의 낙과 수집 장치의 하드웨어 구성도이다. 도 4 및 도 5는 도 1의 낙과 수집 장치의 흡인 모듈의 동작을 설명하기 위한 모식도들이다. 도 6 및 도 7은 흡인 모듈의 동작을 설명하기 위해 흡입관 및 팽창성 부재를 나타낸 사시도들이다. 도 8 및 도 9는 흡인 모듈의 동작을 설명하기 위해 흡입관 및 팽창성 부재를 나타낸 평면도들이다.

도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 낙과 수집 장치(1)는 흡인 모듈(10), 카메라 모듈(20), 이동 모듈(30) 및 이들을 수용하는 케이싱(40)을 포함하고, 프로세서(51), 메모리들(52, 53), 기타의 센서 모듈들(60) 및 통신 모듈(70)을 더 포함할 수 있다.

우선 프로세서(51)는 메모리, 예컨대 휘발성 메모리(52)에 상주된 본 발명에 따른 낙과 수집 장치(1)의 제어 방법이 구현된 소프트웨어에 따른 명령어를 기초로 본 발명에 따른 발명과 관련된 동작 및/또는 기능을 구현할 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어를 실행하여 프로세서(51)와 연결된 하드웨어적 구성요소 및/또는 소프트웨어적 구성요소를 제어할 수 있고, 데이터의 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 즉, 프로세서(51)는 데이터 처리 또는 연산의 일부로서 다른 구성요소로부터 수신된 명령이나 데이터를 휘발성 메모리(52)에 저장하거나, 메모리(52)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하거나, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(53)에 저장할 수 있다. 프로세서(51)는 중앙 처리 장치 등의 메인 프로세서 및 메인 프로세서와 독립적으로 운영 가능한 보조 프로세서를 포함할 수 있다. 보조 프로세서의 예로는 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서 등을 예시할 수 있다.

상기 소프트웨어는 후술할 알람의 제공 방법 등을 수행하기 위해 저장 매체에 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램일 수 있다. 프로세서(51)는 공지의 것을 이용할 수 있으나, 예를 들어 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 또는 다른 칩셋(chipset), 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 통해 구현될 수 있다.

메모리들(52, 53)은 적어도 하나의 구성요소에 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 상기 데이터는 소프트웨어 및 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(52, 53)는 휘발성 메모리(52) 및/또는 비휘발성 메모리(53)를 포함할 수 있다.

휘발성 메모리(52)에는 상기 방법이 구현된 소프트웨어 또는 명령어가 상주(loading)될 수 있다. 휘발성 메모리(52)는 공지의 것을 이용할 수 있으나, 예를 들어 ROM(Read-Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 통해 구현될 수 있다.

비휘발성 메모리(53), 예컨대 스토리지는 상기 방법이 구현된 소프트웨어의 실행을 위해 필요한 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API), 라이브러리(library), 리소스 파일(resource file) 등을 저장할 수 있다. 또, 비휘발성 메모리(53)는 상기 방법이 구현된 소프트웨어를 저장할 수 있다. 또 비휘발성 메모리(53)는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 데이터 베이스를 저장할 수도 있다. 후술할 본 발명에 따른 방법과 관련된 동작 및/또는 기능을 수행하기 위해 요구되는 다양한 데이터 베이스의 내용이 이해될 수 있을 것이다.

카메라 모듈(20)은 렌즈 및 이미지 센서 등을 포함하여 영상 이미지를 수집할 수 있다. 낙과 수집 장치(1)의 이동 과정에서, 카메라 모듈(20)은 낙과의 존재 유무, 낙과의 위치, 낙과의 종류와 크기 등을 촬영할 수 있다. 카메라 모듈(20)은 그 촬영 방향이 조절되도록 구성될 수 있다. 카메라 모듈(20)은 공지의 것을 이용할 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.

센서 모듈(60)들은 낙과 수집 장치(1) 자체 또는 그 주변 환경의 다양한 정보를 수집 및 저장하도록 구성될 수 있다. 센서 모듈(60)의 예로는 가속도 센서, 각속도 센서, 지자기 센서, 조도 센서, 근접 센서, 기압 센서, 온도 센서, 습도 센서 등을 포함할 수 있다. 이들 센서들은 공지의 것을 이용할 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.

통신 모듈(70)은 낙과 수집 장치(1)와 외부의 다른 컴퓨팅 장치, 예를 들어, 서버, 또는 사용자 단말 등과의 유무선 통신 채널의 수립과 수립된 통신 채널을 통한 통신의 수행을 지원할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(70)은 무선 통신 모듈(71) 및/또는 유선 통신 모듈(72)을 포함할 수 있다. 무선 통신 모듈(71)의 예로는 GNSS 모듈(71A), 블루투스나 NFC 등의 근거리 통신 모듈(70) 등을 들 수 있다. 유선 통신 모듈(72)의 예로는 LAN 통신 모듈을 예시할 수 있다. 통신 모듈(70)은 프로세서(51)와 독립적으로 운영되는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다.

이 중 GNSS(global navigation satellite system) 모듈, 즉 범지구적 위성측위시스템 또는 범지구적 위성항법시스템 모듈은 위성에서 보내는 신호를 수신해 사용자의 현재 위치를 계산하는 위성항법시스템을 의미한다. 예를 들어, GPS(global positioning system), 갈릴레오, 글로나스, QZSS, 베이더우 등을 예시할 수 있다. GNSS 모듈(71A)은 낙과 수집 장치(1)의 현재의 위도/경도를 포함하는 좌표, 또는 해당 스마트팜 시스템 내에서의 특정 좌표나 위치 정보를 수집할 수 있다.

이동 모듈(30)은 낙과 수집 장치(1)의 이동을 수행할 수 있다. 이동 모듈(30)은 휠, 모터, 조향 모듈 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 이동 모듈(30)은 휠 대신에 캐터필러 등의 무한궤도 장치를 포함할 수도 있다. 이동 모듈(30)은 공지의 것을 이용할 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.

도면으로 표현하지 않았으나, 낙과 수집 장치(1)는 배터리, 전력 관리 모듈, 외부의 전자 장치와 물리적으로 연결되어 전기 신호를 변환하여 처리 가능한 데이터로 변환하기 위한 HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal seral bus), D-sub, SD 카드 등의 인터페이스, 낙과 수집 장치(1)를 조작하거나 데이터를 입력하기 위한 키보드, 마우스, 터치 패널, 조이스틱, 마이크 등의 입력 모듈, 및/또는 낙과 수집 장치(1)의 프로세서(51)에 의해 처리된 정보를 사람에게 전달하기 위한 디스플레이, 스피커 등의 출력 모듈을 더 포함할 수 있다. 전술한 다양한 하드웨어 구성요소들은 데이터 버스를 통해 연결되고, 서로 간에 데이터를 전달할 수 있다.

케이싱(40)은 비어있는 내부 공간에 전술한 구성요소들을 적어도 부분적으로 수용하거나 패키징하여 낙과 수집 장치(1)를 하나의 디바이스로 패키징할 수 있다.

이하, 흡인 모듈(10)에 대해 구체적으로 설명한다.

흡인 모듈(10)은 흡입관(100) 및 유로 단면 조절 모듈(200)을 포함하고, 흡입관(100)을 통해 수집 대상 물체를 빨아들이기 위한 흡인 펌프(suction pump) 등의 음압 형성 부재, 흡입관(100)을 통해 수집된 낙과를 보관하는 수집 탱크(미도시)(또는 수거 탱크) 등을 더 포함할 수 있다.

흡입관(100)은 개구된 일측 단부(도 4 기준 하측 단부)를 가지고, 상기 단부를 통해 지면에 떨어진 낙과 등의 수집 대상 물체를 흡인할 수 있다. 상기 일측 단부는 흡입구(10h)로 지칭될 수 있다. 또, 흡입관(100)의 타측 단부(도 4 기준 상측 단부)는 상기 수집 탱크 및 흡인 펌프 등과 유체적으로 연결될 수 있다. 흡인 펌프는 흡입관(100) 측에 음압을 형성하고, 상기 음압을 이용해 흡입관(100)의 일측 단부로부터 물체를 흡인할 수 있다. 또, 흡입관(100)을 따라 빨려 들어온 낙과는 수집 탱크에 수용될 수 있다. 상기 흡인 펌프 및 수집 탱크는 케이싱(40) 내에 배치되고, 흡입관(100)은 적어도 부분적으로 케이싱(40) 내에 배치되고, 적어도 부분적으로 케이싱(40) 외부로 도출될 수 있다. 도 1 등은 흡입관(100)이 역 'U'자 형으로 배열되어, 낙과를 빨아들이는 흡입구(10h)가 지면 측을 향해 배치된 경우를 예시한다.

몇몇 실시예에서, 흡인 모듈(10)은 흡입관(100)의 수평 방향 위치 및 수직 방향(또는 중력 방향) 위치를 조절하기 위한 흡입관 위치 조절부(300)를 더 포함할 수 있다. 흡입관 위치 조절부(300)는 흡입관(100)과 기계적으로 결합되어, 흡입관(100)을 수직 방향으로 하강시키거나, 상승시키거나, 또는 수평 방향의 위치를 미세 조절할 수 있다.

후술할 바와 같이 본 실시예에 따른 낙과 수집 장치(1)는 카메라 모듈(20)을 이용해 낙과를 인식하면, 이동 모듈(30)을 이용해 낙과에 근접하게 이동할 수 있다. 구체적으로, 이동 모듈(30)을 이용해 대상 낙과가 흡입관(100)의 흡입구(10h)와 겹쳐 위치하도록 개략적으로 이동할 수 있다.

수백그람 수준의 무게를 갖는 무거운 낙과를 수집하기 위해서는 흡입관(100)과 낙과의 위치가 정확하게 일치해야 한다. 그러나 이동 모듈(30)로 휠 등의 이동 수단을 사용하는 경우 정밀한 위치 제어가 곤란할 수 있다. 이에 본 실시예에 따른 낙과 수집 장치(1)는 이동 모듈(30)을 이용해서 낙과 부근으로 이동하되, 음압을 효과적으로 낙과에 전달해 효율적인 흡인을 위해서, 흡입관 위치 조절부(300)를 이용해 흡입관(100)의 수평 위치 및 수직 위치, 구체적으로 흡입구(10h)의 수평 위치 및 수직 위치를 정밀하게 제어할 수 있다.

흡입관(100)은 그 수평 및 수직 방향의 위치 조절이 용이하도록 유연성을 갖는 소재, 예를 들어 고무 또는 고분자 합성 수지 등을 포함하여 이루어지고, 형상 변형을 보조할 수 있도록 주름이 형성된 상태일 수 있다.

또한 몇몇 실시예에서, 흡인 모듈(10)은 흡입관(100)의 단부, 예를 들어 흡입구(10h)와 인접하여 배치된 광 센서 등의 물체 감지 센서(400)를 더 포함할 수 있다. 물체 감지 센서(400)는 전술한 센서 모듈(60)의 일종으로 이해될 수 있다. 물체 감지 센서(400)는 후술할 팽창성 부재(210) 보다 더 흡입구(10h)에 인접하여 배치될 수 있다. 즉, 도 4 등을 기준으로, 물체 감지 센서(400)는 팽창성 부재(210) 보다 하측에 위치할 수 있다. 물체 감지 센서(400)를 이용해 흡입관(100)과 낙과의 수직 방향 위치를 조절하거나, 또는 수평 방향 위치를 조절하거나, 또는 낙과의 흡인 성공 여부 등을 판단할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다. 물체 감지 센서(400)는 광을 발광하는 발광부와, 발광된 광이 대상 물체에 반사하여 회귀하는 입광부를 포함하는 광 반사식 광 센서를 포함할 수 있다.

유로 단면 조절 모듈(200)은 팽창성 부재(210), 팽창/수축 유로 관로(220) 및 실린더 부재(230)(또는 팽창성 부재 제어부)를 포함할 수 있다.

팽창성 부재(210)는 흡입관(100)의 흡입구(10h)와 인접하여 흡입관(100) 내부에 배치될 수 있다. 팽창성 부재(210)는 비어 있는 내부 공간을 가지고, 상기 내부 공간에 주입되는 팽창/수축 유로의 양에 따라 그 형상이 팽창되거나, 또는 수축되도록 구성될 수 있다. 도 6 내지 도 9는 하나의 흡입관(100) 내에 4개의 팽창성 부재(210)가 배치된 경우를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 더 적거나, 더 많은 개수로 구비될 수도 있다. 또, 팽창성 부재(210)가 복수개로 구비되는 경우, 이들의 내부 공간은 적어도 부분적으로 모두 유체적으로 연결되거나, 또는 연결되지 않을 수 있다. 복수의 팽창성 부재(210)들의 내부가 서로 유체 연결되지 않을 경우, 각 팽창성 부재(210)들은 별도의 관로(220)를 통해 공기가 주입되거나 배출되며, 각 관로(220)에는 이들을 제어하기 위한 밸브가 구비될 수 있다.

팽창성 부재(210)는 부푼 상태에서의 형상을 소정의 정도로 유지하고 소정의 강도를 가지면서도, 그 형상의 팽창과 수축이 용이한 재질, 예를 들어 고무 또는 실리콘 등의 유연성 재질을 포함하여 이루어질 수 있다. 도 4에 도시된 것과 같이, 어느 단면 시점에서 적어도 2개의 팽창성 부재(210)는 서로 수평 방향으로 대향하도록 배치될 수 있다.

팽창성 부재(210)는 그 형상이 일정하지 않고 수축되거나, 팽창할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 팽창성 부재(210)는 그것이 팽창된 상태에서 소정의 형상을 갖도록 기타의 구조물, 예컨대 리브 등을 포함하여 소정의 형상으로 부풀도록 유도될 수 있다. 예를 들어, 팽창성 부재(210)는 팽창된 상태에서, 흡입구(10h) 측 하면(도 4 기준 하면)이 흡입관(100)의 중앙으로 갈수록 상향 경사지는 형상을 가질 수 있다.

실린더 부재(230)는 비어 있는 내부 공간을 가질 수 있다. 실린더 부재(230)의 내부 공간과 팽창성 부재(210)의 내부 공간은 팽창/수축 유로 관로(220)를 통해 연결되고, 연결된 유체 공간은 밀폐되어 하나의 계(system)를 형성할 수 있다.

실린더 부재(230)는 실린더 함체(230a) 및 그 내부에 배치된 액추에이터(230b)를 포함할 수 있다. 실린더 함체(230a)는 액추에이터(230b)의 동작에도 불구하고 그 형상이 변화하지 않도록 강도와 강성이 높은 소재, 예를 들어 금속 또는 플라스틱 등의 소재로 이루어질 수 있다. 액추에이터(230b)의 직선 운동에 의해 실린더 부재(230) 내부 공간의 면적이 변화하고, 이와 연동하여 팽창성 부재(210)가 신축될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 것과 같이 액추에이터(230b)가 후퇴(도 4 기준 좌측으로 이동)할 경우, 팽창성 부재(210) 내부의 공기 등의 유체는 실린더 함체(230a) 측으로 이동하며, 팽창성 부재(210)가 수축할 수 있다. 반면, 도 5에 도시된 것과 같이 액추에이터(230b)가 전진(도 5 기준 우측으로 이동)할 경우, 실린더 함체(230a) 내부의 공기 등의 유체는 팽창성 부재(210) 측으로 이동하며, 팽창성 부재(210)는 미리 지정된 형상으로 팽창할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 실린더 부재(230)는 실린더 함체(230a) 내에 배치된 압력 센서(240)를 더 포함할 수 있다. 압력 센서(240)는 센서가 위치한 공간, 즉 실린더 부재(230) 및 그와 연결된 팽창성 부재(210)이 형성하는 밀폐 공간에서의 압력을 감지할 수 있다. 앞서 설명한 것과 같이 액추에이터(230b)의 운동에 의해 팽창성 부재(210)는 팽창하거나 수축할 수 있고, 이는 실린더 부재(230)와 팽창성 부재(210)가 형성하는 계가 밀폐되어 있기 때문이다. 따라서 액추에이터(230b)의 운동과 무관하게 상기 밀폐된 계는 오차 범위 내에서 일정한 압력(예컨대, 초기 상태 압력)을 나타내야 한다. 그러나 만일, 어떠한 이유로 팽창된 팽창성 부재(210)에 외압이 가해지는 경우, 상기 밀폐된 계는 상기 초기 상태 압력 보다 오차 범위를 벗어난 압력을 나타낼 수 있다. 따라서 실린더 부재(230)의 압력 센서(240)를 이용해 흡입관(100)과 낙과의 수평 방향 위치를 조절하거나, 또는 팽창성 부재(210)와 낙과를 밀착시키거나, 또는 낙과의 흡인 성공 여부 등을 판단할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.

도 4 등은 팽창성 부재의 신축 변형을 제어하는 팽창성 부재 제어부로서 실린더 구조를 이용하는 경우를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 다른 방식으로 팽창성 부재의 팽창과 수축을 조절할 수도 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 낙과 수집 장치(1)의 제어 방법에 대해 설명한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙과 수집 장치의 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 도 11 내지 도 15는 도 10의 방법에 따라 낙과를 수집하는 방법을 순서대로 나타낸 도면들이다.

우선 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 낙과 수집 장치(1)의 제어 방법은 카메라 모듈(20)을 이용해 낙과의 이미지 정보를 수집하는 단계(S100), 흡입관 위치 조절부(300)를 이용해 흡인 모듈(10)과 낙과의 위치를 조절하는 단계(S200) 및 흡인 모듈(10)을 이용해 낙과를 흡인하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.

우선 낙과의 이미지 정보를 수집하는 단계(S100)는 카메라 모듈(20)에 의해 영상 정보가 촬영되거나 수집하는 단계(S110) 및 프로세서 등에 의해 촬영된 영상 정보를 분석하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 낙과 수집 장치(1)는 미리 정해진 경로를 따라 주행하며 카메라 모듈(20)을 이용해 주변 영상을 수집할 수 있다. 수집하는 과정에서, 미리 지정되거나 저장된 낙과의 형상과 유사한 형상 및 크기를 갖는 물체를 낙과 후보로 인식할 수 있다(S110). 낙과 후보 물체가 인식되는 경우, 이동 모듈(30)을 이용해 후보 물체에 근접하여 이동하며, 근접 카메라를 통해 정밀한 이미지 정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, 낙과 후보의 경계 영역을 추출하는 등의 방법으로 낙과의 이미지 정보를 수집할 수 있다. 상기 낙과의 이미지 정보 수집에는 R-CNN 또는 비젼 인식 기술 등이 사용될 수 있다. 또는, 낙과 수집 장치(1)를 이용해 사전 주행하는 단계에서 학습되거나 인식된 배경 이미지와 상이한 물체가 존재할 경우, 이를 수거 대상인 낙과로 인식할 수도 있다.

수집된 이미지 정보 또는 영상 정보로부터, 낙과의 종류, 및 낙과의 크기, 및/또는 해당 종류와 크기에 기초한 추정 무게 정보 등을 도출할 수 있다(S120). 즉 수집된 이미지 정보를 가공하여 낙과의 크기 등에 대한 정보를 생성할 수 있다.

낙과의 정보 분석 결과(S120), 낙과 수집 장치(1)가 수집 가능한 크기의 물체이고, 및/또는 낙과 수집 장치(1)가 수집 가능한 무게로 추정되는 경우, 후술할 흡인 모듈(10)의 위치 조절 단계(S200)가 수행된다.

반면, 낙과의 정보 분석 결과(S120), 낙과 수집 장치(1)가 수집 가능한 크기를 벗어나는 정도로 큰 물체이거나, 또는 낙과 수집 장치(1)가 내장된 흡인 펌프를 이용해 수집할 수 없는 무거운 무게로 추정되는 경우, GNSS 모듈(71a)을 통해 수신된 정보에 기초해 해당 낙과의 위치 또는 좌표를 저장하거나(S190), 또는 통신 모듈(70)을 통해 서버, 사용자 단말에 해당 위치 정보를 송신한다.

경우에 따라 예상치 못하게 크거나, 또는 비정형적인 형상을 가져 낙과 수집 장치(1)가 수집하기 곤란한 낙과가 존재할 수 있다. 이 경우 낙과 수집 장치(1)가 수거할 수 없는 낙과를 대상으로 무리하게 수거를 시도하며 전력과 시간 등을 낭비하거나, 또는 수거 불가능한 낙과로 판단되어 그대로 지나치기 보다는, 그러한 수거 불가능 낙과에 대한 위치 정보를 저장하여 사용자에게 알려줌으로써 사람에 의한 효율적 수거를 도모할 수 있다.

다음으로 흡인 모듈(10)의 위치 조절 단계(S200)에 대해 설명한다. 앞서 설명한 것과 같이, 낙과로 예상되거나 추측되는 낙과 정보가 수집될 경우, 이동 모듈(30)을 이용해 낙과 수집 장치(1)는 낙과 부근으로 이동한다. 본 단계(S200)에서는 낙과와 낙과 수집 장치(1)의 흡인 모듈(10)이 이미 근접한 상태에서, 흡인 모듈(10), 구체적으로 흡입구(10h)의 위치를 정밀 조절한다.

흡입관 위치 조절부(300)를 이용해 흡인 모듈(10)의 위치를 조절하는 단계(S200)는 흡입관(100)의 수평 위치를 조절하는 단계(S210), 흡인 유로 단면적을 1차 조절하는 단계(S220), 및 흡입관(100)의 수직 위치를 조절하는 단계(S230)를 포함하고, 흡인 유로 단면적을 2차 조절하는 단계(S240)를 더 포함할 수 있다.

도 11에 도시된 것과 같이, 흡입관 위치 조절부(300)는 흡입관(100)의 수평 방향 중심 위치를 수집 대상 물체, 즉 낙과(FF)의 중심 위치와 대략 일치시킨다(S210). 본 상태에서, 팽창성 부재(210)는 최대한, 또는 그에 근접하게 수축된 상태일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 수평 방향 위치를 조절하는 단계(S210)는 카메라 모듈(20)에 의해 수집된 낙과(FF)의 크기, 위치 등의 정보 및 미리 설정된 기준 위치를 기준으로 하는 흡입관(100)의 위치 정보를 이용하여 수행될 수 있으나, 몇몇 실시예에서, 본 단계(S210)는 물체 감지 센서(400)를 이용하여 낙과(FF)의 위치를 검증하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 이 경우 낙과(FF)는 물체 감지 센서(400)와 적어도 부분적으로 횡 방향, 즉 수평 방향으로 중첩하도록 흡입관(100)의 수직 위치가 조절될 수 있다.

그리고 도 12에 도시된 것과 같이, 유로 단면 조절 모듈(200)을 이용해 흡입관(100)의 흡입구(10h) 단면적을 조절한다(S220). 앞서 설명한 것과 같이 유로 단면 조절 모듈(200)이 흡입관(100)의 단부 내측면 상에 배치된 팽창성 부재(210) 및 팽창성 부재(210)의 팽창 또는 수축을 조절하는 실린더 부재(230) 등의 팽창성 부재 제어부를 포함할 경우, 액추에이터(230b)를 전진시켜 팽창성 부재(210)를 소정의 정도로 팽창시킬 수 있다.

예시적인 실시예에서, 흡입구(10h) 단면적을 조절하는 본 단계(S220)는 수집된 낙과(FF)의 이미지 정보, 구체적으로 낙과(FF)의 크기(W) 정보에 기초하여 수행될 수 있다. 도 12는 크기(W)가 폭 방향으로의 길이인 경우를 예시하고 있다.

비제한적인 예를 들어, 앞서 이미지 정보를 수집하는 단계(S100)에서 분석된 낙과(FF)의 크기(W)가 약 10.0cm일 경우, 서로 대향하는 팽창성 부재(210)의 수평 방향 이격 거리가 낙과(FF)의 크기(W)와 실질적으로 동일하거나, 소정의 범위 내에서 크도록, 예를 들어 약 10.0cm, 또는 약 11.0cm, 또는 약 12.0cm 수준에 있도록 팽창성 부재(210)를 팽창시킬 수 있다.

그리고 도 13에 도시된 것과 같이, 흡입관 위치 조절부(300)는 흡입관(100)을 수직 방향 하측으로 이동시킨다(S230). 본 상태에서, 팽창성 부재(210)는 앞서 팽창된 수준을 유지할 수 있다.

본 단계(S230)에서, 흡입관(100)은 팽창성 부재(210)와 대상 낙과(FF)가 적어도 부분적으로 수평 방향으로 중첩할때까지 하강할 수 있다. 이 때 흡입관(100)이 하강 이동하는 정도는 카메라 모듈(20)에 의해 수집된 낙과(FF)의 크기 등의 정보 및 미리 설정된 기준 위치를 기준으로 하는 흡입관(100)의 위치 정보를 이용하여 수행될 수 있으나, 몇몇 실시예에서 본 단계(S230)는 물체 감지 센서(400)에 의한 정보에 기초하거나, 또는 낙과(FF)가 팽창성 부재(210)와 맞닿아 압력 센서(240)에서 검출되는 정보에 기초하여 검증하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

예를 들어, 앞서 설명한 도 11 및 도 12의 상태에서 물체 감지 센서(400)가 낙과(FF)와 수평 방향으로 비중첩한 상태인 경우, 본 단계(S230)에서 물체 감지 센서(400)가 낙과(FF)와 수평 방향으로 적어도 부분적으로 중첩할 때까지 흡입관(100)이 하강 이동할 수 있다.

및/또는, 팽창성 부재(210)와 낙과(FF)가 적어도 부분적으로 맞닿아 간섭하고, 낙과(FF)에 의해 팽창성 부재(210)가 가압되어 내부 압력이 증가하며, 압력 센서(240)에 의한 압력 검출 결과가 기준 임계치(예컨대, 제1 밀착 임계치) 이상의 압력이 될때까지 흡입관(100)이 하강 이동할 수 있다.

그리고 도 14에 도시된 것과 같이, 유로 단면 조절 모듈(200)을 이용해 흡입관(100)의 흡입구(10h) 단면적을 더욱 조절한다(S240). 앞서 설명한 것과 같이, 액추에이터(230b)를 전진시켜 팽창성 부재(210)를 소정의 정도로 더욱 팽창시킬 수 있다.

흔히 낙과는 수백 그람(gram) 수준의 무게를 가지며, 그 크기 또한 매우 크다. 따라서 흡입관(100)의 단부에 위치한 흡입구(10h)의 흡인 유로 면적이 낙과(FF) 보다 지나치게 클 경우, 흡인 펌프가 강력한 흡인력을 제공한다 하더라도 그 음압이 낙과(FF)에 충분히 걸리지 않고 주변 공기를 빨아들이는 것에 그쳐 무거운 낙과(FF)를 수집하기 어려울 수 있다. 이에 본 실시예에 따른 낙과 수집 장치(1)는 팽창성 부재(210)를 포함하는 유로 단면 조절 모듈(200)을 이용해 흡입관(100)의 흡입구(10h)의 흡인 유로 면적을 차지하도록 구성하여, 흡입구(10h)의 유로 면적 감소에 기여할 수 있다. 특히 앞서 설명한 것과 같이, 낙과(FF)의 크기와 형상 등이 다양하기 때문에 본 발명과 같이 팽창성 부재(210)를 이용해 가변적인 단면을 구성할 수 있어 다양한 낙과(FF)에 대해 적용 가능한 장점이 있다.

예시적인 실시예에서, 흡입구(10h) 단면적을 더욱 조절하는 본 단계(S240)는 압력 센서(240)에 의해 측정된 정보에 기초하여 수행될 수 있다.

유로 단면 조절 모듈(200)의 압력 센서(240)는 실린더 부재(230)와 팽창성 부재(210)의 내부 공간을 포함하는 밀폐된 계에서의 압력을 측정할 수 있다. 따라서 팽창성 부재(210)와 낙과(FF)가 맞닿아 밀착될수록, 상기 밀폐된 계의 압력은 증가할 수 있다. 즉, 압력 센서(240)에 의한 압력 검출 결과가 기준 임계치(예컨대, 제2 밀착 임계치) 이상의 압력이 될때까지 팽창성 부재(210)가 팽창할 수 있다.

비제한적인 예를 들어, 앞서 수직 이동하는 단계(S230)에서의 압력 센서(240)에 의한 압력 측정 값이 약 1.05atm이고, 상기 제2 밀착 임계치가 0.2atm일 경우, 본 단계(S240)에서 실린더 부재(230)의 액추에이터(230b)는 압력 센서(240)에 의한 측정 압력이 1.25atm이 될때까지 전진할 수 있다. 이를 통해 소정의 유연성을 갖는 팽창성 부재(210)는 낙과(FF)과 통과할 수 있을 정도의 흡입구(10h) 단면을 가지면서도, 흡인 펌프에 의한 음압이 낙과(FF)에 오롯이 걸릴 수 있도록 좁은 단면을 형성할 수 있다.

이상에서 설명한 것과 같이, 흡입관(100)의 위치를 조절하는 단계(S200)가 수평 위치 조절 단계(S210), 단면적 1차 조절 단계(S220), 수직 위치 조절 단계(S230) 및 단면적 2차 조절 단계(S240)를 모두 포함하는 경우를 예시하였으나, 다른 실시예에서, 일부 단계는 생략되거나, 또는 한번 이상 더 수행되어 검증이 될 수 있다. 예를 들어, 1차 조절 단계(S220)는 생략되고, 수평 위치 및 수직 방향 위치가 조절(S210, S230)된 후, 팽창성 부재(210)를 한 번에 팽창(S240)시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 2차 조절 단계(S240)는 생략되고 수평 위치를 조절(S210)한 후 팽창성 부재(210)를 낙과(FF) 크기에 맞게 팽창시키고(S220), 수직 방향 위치를 조절(S230)하여 곧바로 흡입을 수행할 수도 있다.

즉, 전술한 1차 조절 단계(S220)와 2차 조절 단계(S240)는 팽창성 부재(210)의 팽창 정도와 팽창 한계를 설정하는 방법의 차이에 따라 나눈 것으로, 전술한 1차 조절 단계(S220)는 수집된 낙과(FF)의 크기에 관한 정보에 기초하여 수행하는 방법을 제시하고, 2차 조절 단계(S240)는 낙과(FF)와 밀착됨에 따라 팽창성 부재(210)에 가해지는 압력 정보에 기초하여 수행하는 방법을 제시하는 것으로 이해되어야 한다.

그리고 도 15에 도시된 것과 같이, 흡인 펌프(미도시)를 동작시켜 낙과(FF)를 흡입관(100) 내로 흡인한다(S300).

낙과(FF)를 흡인하는 단계(S300)는 흡인 펌프의 세기를 정해 동작시키는 단계(S310), 및 흡인의 성공 여부를 판단하는 단계(S320)를 포함할 수 있다.

흡인 펌프의 세기를 제어하고 동작시키는 단계(S310)는 미리 설정된 정도로 흡인 펌프의 흡인 압력을 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 어느 낙과(FF)를 수집하기 위해 최초로 발생되는 흡인 압력(예컨대, 1차 흡인 압력)은 미리 분석된(S120) 낙과(FF)의 무게에 관한 정보에 기초할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

앞서 설명한 것과 같이, 흡입구(10h)의 흡인 유로 단면을 가급적 낙과(FF)의 횡 방향 크기에 상응하도록 구성하여 흡인을 위한 음압의 손실 없이 낙과(FF)를 수집할 수 있으나, 낙과(FF)의 무게가 지나치게 무거워 1차 흡인 압력에 의해 낙과(FF)가 수집되지 않을 수 있다.

즉, 흡인 펌프를 가동하여 1차 흡인 압력을 제공(S310)한 후에, 흡인 여부를 판단한다(S320). 여기서 흡인 여부의 판단(S320)은 물체 감지 센서(400)에 의한 측정 결과 및/또는 팽창성 부재(210)와 낙과(FF)가 밀착되어 압력 센서(240)에 의한 측정 결과에 기초할 수 있다.

비제한적인 예시로, 흡인 펌프의 제어 단계(S310) 직전에, 물체 감지 센서(400)에 의해 낙과(FF)의 존재가 검출되었으나, 흡인 펌프의 제어(S310) 후에 낙과(FF)가 검출되지 않을 경우 흡인에 성공한 것으로 판단할 수 있다. 반면 여전히 낙과(FF)의 존재가 검출될 경우 흡인에 실패한 것으로 판단할 수 있다.

다른 비제한적인 예시로, 흡인 펌프의 제어 단계(S310) 전에, 압력 센서(240)에 의한 압력 측정 결과가 1.25atm으로 측정되었는데, 흡인 펌프의 제어 후에 압력 센서(240)의 측정 결과가 소정의 오차 범위 내에서 감소할 경우, 예컨대 1.05atm 이하로 감소하는 경우 흡인에 성공한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 흡인 펌프의 동작(S310) 중에, 또는 동작이 종료된 후에 여전히 압력 센서(240)의 측정 결과가 최초의 압력에서 오차 범위 내에 존재할 경우, 예컨대 1.20atm 내지 1.30atm 범위에 있는 경우 흡인에 실패한 것으로 판단할 수 있다.

낙과(FF) 흡인에 실패한 것으로 판단되면, 상기 1차 흡인 압력이 흡인 압력 임계치에 해당하는지 판단하고(S330), 상기 1차 흡인 압력이 흡인 압력 임계치보다 작을 경우, 흡인 압력을 증가시켜(S340) 흡인 펌프를 재가동한다(S310).

앞서 영상 정보 수집 단계(S100)에서 낙과(FF)를 수집 가능한 물체로 판단하였고(S120), 팽창성 부재(210)를 이용해 흡인 유로를 충분히 효과적으로 밀폐하였음에도 낙과(FF) 수집에 실패한 경우 흡인 압력이 너무 낮았던 것으로 추측할 수 있다. 따라서 상기 1차 흡인 압력 보다 소정의 정도로 더 큰 2차 흡인 압력으로 흡인 펌프를 가동하고(S310), 흡인 여부를 다시 판단한다(S320).

위와 같은 과정을 반복하여 낙과(FF)의 수집을 시도한다.

비제한적인 예시로 최초 시도한 1차 흡인 압력은 10kPa이고, 2차 흡인 압력은 12kPa이고, 3차 흡인 압력은 14kPa이고, 4차 흡인 압력은 16kPa이고, 5차 흡인 압력은 18kPa이고, 6차 흡인 압력은 20kPa일 수 있다. 이와 같이 흡인 펌프의 흡인 압력을 점차 증가시켜 낙과(FF)의 수집을 시도하여 전원의 효율적 사용을 도모할 수 있다.

한편, 흡인 압력을 증가시키고(S340), 흡인 펌프를 동작하여(S310), 흡인 여부를 판단하는 과정(S320)을 반복하다가, 종전 수행한 흡인 압력(예컨대, 6차 흡인 압력)이 흡인 압력 임계치(예컨대, 20kPa)와 같거나 더 큰 것으로 판단되는 경우(S330), 해당 낙과(FF)의 무게가 너무 무겁거나 또는 예상치 못한 소정의 요인으로 인해 낙과 수집 장치(1)가 수집하기 곤란한 낙과일 수 있다. GNSS 모듈(71a)을 통해 수신된 정보에 기초해 해당 수집 불가능 낙과의 위치 또는 좌표를 저장하거나(S390), 또는 통신 모듈(70)을 통해 서버, 사용자 단말에 해당 위치 정보를 송신한다.

본 발명에 따른 낙과 수집 장치(1)는 전술한 과정을 수행하며 스마트팜 내부를 주행할 수 있다. 낙과 수집 장치(1)는 흡인 모듈(10)을 상시 구동하는 것이 아니라, 낙과(FF)로 추정되는 물체가 인식되고, 그 물체와 흡입관(100)의 위치를 정렬한 후에 순간적으로 구동할 수 있다. 따라서 낙과 수집 장치(1)의 전력 관리를 용이하게 할 수 있고, 불필요한 소음을 줄일 수 있다.

본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 낙과 수집 장치(1)는 광전 변환 모듈, 즉 솔라셀 모듈에 의해 전원을 공급받을 수 있다. 또, 낙과 수집 장치(1)는 카메라 모듈(20)에 의해 수집된 이미지 정보로부터 과실의 숙도를 판별하는 기능을 추가로 수행할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 범위는 이상에서 예시된 기술 사상의 변경물, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

아울러, 본 발명에 따른 장치나 단말은 하나 이상의 프로세서로 하여금 앞서 설명한 기능들과 프로세스를 수행하도록 하는 명령에 의하여 구동될 수 있다. 예를 들어 그러한 명령으로는, 예컨대 JavaScript나 ECMAScript 명령 등의 스크립트 명령과 같은 해석되는 명령이나 실행 가능한 코드 혹은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장되는 기타의 명령이 포함될 수 있다. 나아가 본 발명에 따른 장치는 서버 팜(Server Farm)과 같이 네트워크에 걸쳐서 분산형으로 구현될 수 있으며, 혹은 단일의 컴퓨터 장치에서 구현될 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 장치에 탑재되고 본 발명에 따른 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일 되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상의 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상의 스크립트) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예를 설명하는데 있어서, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.

1: 낙과 수집 장치
10: 흡인 모듈
20: 카메라 모듈
30: 이동 모듈
40: 케이싱
100: 흡입관
200: 유로 단면 조절 모듈

Claims

낙과의 이미지 정보를 수집하는 카메라 모듈; 및 흡인 펌프를 포함하여 낙과를 수거하는 흡인 모듈을 포함하되, 상기 흡인 모듈은,
흡인 펌프와 연결된 흡인 유로를 제공하고, 흡입구를 통해 낙과를 흡입하는 흡입관,
상기 흡입관의 흡인 유로 단면적을 조절하는 유로 단면 조절 모듈, 및
상기 흡인 유로 내에 배치되는 물체 감지 센서를 포함하고,
상기 유로 단면 조절 모듈은,
상기 흡인 유로 내에서, 팽창 또는 수축을 통해 흡인 유로 단면적을 조절하는 팽창성 부재,
적어도 부분적으로 상기 흡입관을 관통하여 상기 팽창성 부재의 내부 공간과 유체 연결된 관로, 및
상기 관로를 통해 팽창성 부재에 유체를 주입하거나 유체를 흡인하여, 상기 팽창성 부재를 팽창 또는 수축시키는 팽창성 부재 제어부를 포함하고,
상기 물체 감지 센서는, 상기 팽창성 부재 보다 상기 흡입구 측에 위치하는 낙과 수집 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 유로 단면 조절 모듈은, 상기 팽창성 부재 제어부 내에 배치되어, 상기 팽창성 부재에 가해지는 압력을 직간접적으로 검출 데이터로 도출하는 압력 센서 모듈을 더 포함하는 낙과 수집 장치.
제1항에 있어서,
상기 물체 감지 센서는, 상기 흡입관의 흡입구 측에 위치한 물체의 유무를 감지하도록 구성되어,
상기 물체 감지 센서의 측정 데이터에 기초해, 적어도 흡입관의 수직 방향 위치 조절 또는 낙과의 흡인 성공 여부 판단을 수행하도록 구성된 낙과 수집 장치.
삭제
적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 방법으로,
수거 대상 낙과의 위치 정보 및 크기 정보를 수집하고,
상기 낙과의 크기 정보에 기초하여, 상기 낙과를 흡입하기 위한 흡입관의 단부에 배치된 팽창성 부재를 팽창 또는 수축시켜, 흡입관 내부 흡인 유로 단면적을 1차로 조절하고,
상기 단면적을 1차로 조절한 후, 상기 흡입관을 하강시켜 수직 방향 위치를 조절하되, 상기 흡입관의 내에 배치된 물체 감지 센서에 의한 측정 데이터에 기초하여 상기 팽창성 부재와 대상 낙과가 수평 방향으로 중첩할 때까지 조절하고,
상기 수직 방향 위치를 조절한 후, 상기 흡인 유로 단면적을 2차로 조절하되, 상기 팽창성 부재와 대상 낙과가 밀착하여 지정된 압력 범위의 압력이 상기 팽창성 부재에 가해질 때까지 팽창성 부재를 팽창시켜 흡인 유로 단면적으로 조절하고,
상기 흡입관의 흡인 유로를 통해 상기 낙과를 흡인하는 것을 포함하되,
상기 물체 감지 센서는, 상기 팽창성 부재 보다 상기 흡입관의 흡입구 측에 위치하는, 낙과 수집 장치의 제어 방법.
삭제
제6항에 있어서,
상기 낙과를 흡인하는 것은,
상기 흡입관과 연결된 흡인 펌프를 이용해 제1 흡입 세기로 흡인하고,
상기 낙과의 흡인 성공 여부를 판단한 결과, 흡인이 되지 않은 것으로 판단되는 경우, 상기 제1 흡인 세기 보다 더 큰 제2 흡인 세기로 흡인하는 것을 포함하되,
상기 낙과의 흡인 성공 여부의 판단은, 상기 물체 감지 센서의 측정 데이터에 기초하여 수행되는 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 제2 흡인 세기로 흡인하여 상기 낙과의 흡인 성공 여부를 판단한 결과, 흡인이 되지 않은 것으로 판단되고, 상기 제2 흡인 세기가 임계치 압력과 같거나 더 큰 경우, GNSS 모듈 수신 정보에 기초하여 상기 낙과의 위치를 저장하는 것을 더 포함하는 제어 방법.