KR102614978B1 - 노지용 스마트 제초 로봇 - Google Patents
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Abstract
본 출원 발명은 기존의 제초 로봇이 가지는 문제를 해결하고, 제초작업을 효율적이면서도 쉽게 하고자 노지에서도 방향을 잃지 않고, 직진과 선회를 할 수 있는 노지용 제초로봇을 제공한다. 이를 위하여 제초로봇 몸체; 및 상기 몸체의 전방 상부에 좌우로 한쌍이 설치되는 접촉식센서; 및 상기 몸체의 전방 하부에 설치되는 지지바퀴; 및 상기 몸체의 후방에 제초로봇을 구동하는 구동바퀴와 상기 구동바퀴를 구동하는 구동모터; 및 상기 구동모터 및 제어기에 전력을 공급하는 배터리; 및 상기 몸체의 중단 상부에 제초부를 상하로 이동하는 제초부상하이동부가 구비되면, 상기 제초부상하이동부는 제초부를 상하로 이동하는 상하이동부와 제초부를 회전시키는 회전부를 구비하고, 상기 제초부상하이동부 하단에 제초부가 결합되는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
상기와 같은 구성에 의하여 기존의 제초방법과는 달리 수직하게 고랑의 바닥을 긁어주는 방법으로 제초하는 방법을 제공함으로써 적은 동력으로 효과적인 제초방법을 제공하는 효과가 있다.
상기와 같은 구성에 의하여 기존의 제초방법과는 달리 수직하게 고랑의 바닥을 긁어주는 방법으로 제초하는 방법을 제공함으로써 적은 동력으로 효과적인 제초방법을 제공하는 효과가 있다.
Description
본 출원 발명은 밭에서 사용되는 제초 로봇에 관한 것이다. 더욱 자세하게는 비닐을 피복하여 멀칭 재배하는 밭의 고랑과 고랑 사이의 잡초를 자동으로 제거하는 기술에 관한 것이다.
이 출원 발명 이전의 선행기술로 무논에서 잡초를 제거하는 로봇 기술이 개시되어 있다. 이 기술은 배터리와 수소연료전지를 동력원으로 이용하고 있으며, 제초 기능이 가능한 요철이 형성되어 있는 벨트 형태의 바퀴를 이용하고 있는 제초용 로봇이다. 이 로봇은 이동기능을 제공하는 이동부, 하이브리드 동력원을 이용하는 전원공급부, 주간 또는 조간을 제초하는 제초부, 상기 이동부와 전원공급부 및 제초부의 기능을 제어하기 위한 제어부를 포함하여 구성되고, 상기 전원공급부는 이동부 및 제초부에 필요한 전력을 공급하는 배터리와, 수소를 이용하여 전력을 생성하여 배터리에 전력을 충전시키기 위한 수소연료전지를 포함하며, 배터리의 전력량에 따라 수소연료전지의 전력생산여부를 결정하도록 제어하기 위한 제어부를 포함하는 기술이다.
또 다른 선행기술로 지능형 무인 제초 로봇이 개시되어 있다. 이 로봇은 무인 원격제어방식(R/C)으로 조정이 가능함은 물론 탑재된 지리정보와 영상 인식을 통해 장애물 회피를 위한 최적의 경로를 생성하여 자율적으로 주행할 수 있는 지능형 무인 제초 로봇을 통해 사용자로부터 설정된 일정 범위에서 무인으로 자동 제초작업이 가능하게 됨 으로써 악조건의 날씨에 작업자의 안전이 보장됨과 동시에 편리한 제초 작업이 가능하고, 제초 작업 시 발생되는 먼지, 소음, 파편 등으로부터 작업자가 위험에 노출되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 유인 제초 작업에 비해 넓은 범위의 제초 작업을 매우 편리하고 신속하게 마칠 수 있어 고강도 육체 노동으로 인한 작업자의 피로감을 해소할 수 있는 지능형 무인 제초 로봇에 관한 것이다. 상기 제초 로봇은 주행 가능한 바퀴가 구비된 본체부와 상하로 높이 조절이 가능한 제초날이 구비되고 상기 본체부에 설치된 제초부와; 상기 본체부가 주행하며 상기 제초날이 회전되도록 상기 바퀴 및 제초날에 동력을 전달하는 구동부와 상기 본체부의 주행에 필요한 지리정보 데이터가 저장된 지리정보 탑재부와 상기 본체부가 상기 지리정보 데이터를 이용하여 주행하며 상기 본체부의 현재 위치정보를 인식하는 자기 위치 인식부와 상기 본체부의 주행 중에 영상을 인식하기 위한 비전센서 및 장애물을 감지하기 위한 장애물감지 센서가 구비된 센서부와 상기 비전센서에서 촬영된 영상을 이용하여 외부환경을 인지한 후 상기 본체부의 이동에 필요한 주행 경로를 산출하는 맵 빌딩부와, 상기 주행 경로를 따라 상기 본체부가 자율적으로 주행하도록 상기 본체부, 상기 제초부 및 상기 구동부를 제어하는 제어부 포함한다.
본 출원 발명은 기존의 제초로봇이 가지는 문제를 해결하고, 제초작업을 효율적이면서도 쉽게 하고자 하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 노지에서도 방향을 잃지 않고, 직진과 선회를 할 수 있는 노지용 제초로봇을 제공하고자 한다.
기존의 카메라와 자이로센서 등을 사용한 노지용 로봇의 경우 노지환경에서의 강한 햇빛과 자이로 센서의 누적 오차 등으로 인하여 직진성이 떨어지는 문제가 있으며, 또 하나는 밭 자체가 직선으로 고랑과 이랑이 만들어지지 않았기 때문에 직진만을 하는 것으로는 실제 밭에서 정확한 동작을 하기는 쉽지 않다.
본 출원 발명은 접촉식 센서를 이용하여 밭의 두둑을 감지하여 밭고랑의 잡초를 제거하는 기술에 관한 것이다.
본 출원 발명은 상기과 같은 문제를 해결하기 위하여, 다음의 과제해결 수단을 제공한다.
제초로봇 몸체; 및
상기 몸체의 전방 상부에 좌우로 한쌍이 설치되는 접촉식센서; 및
상기 몸체의 전방 하부에 설치되는 지지바퀴; 및
상기 몸체의 후방에 제초로봇을 구동하는 구동바퀴와 상기 구동바퀴를 구동하는 구동모터; 및
상기 구동모터 및 제어기에 전력을 공급하는 배터리; 및
상기 몸체의 중단 상부에 제초부를 상하로 이동하는 제초부상하이동부가 구비되면, 상기 제초부상하이동부는 제초부를 상하로 이동하는 상하이동부와 제초부를 회전시키는 회전부를 구비하고, 상기 제초부상하이동부 하단에 제초부가 결합되는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
또한, 상기 제초부는 수평으로 회전가능 하게 구비되는 회전판; 및 상기 회전판에 수직하게 분리가능하게 결합된 탄성을 가지는 원형의 단면을 가지는 재질의 제초날을 4 ~ 12개 구비하는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
삭제
또한, 상기 제초부상하이동부에는 상기 제초부를 회전시키는 모터와 상기 제초부를 상하로 이동하는 모터가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
또한, 상기 접촉식 센서는 1 내지 3개 구비되며, 밭의 두둑을 감지하는 두둑감지용 센서와 로봇이 다음 고랑으로 움직이기 위한 것을 감지하기 위한 회전 감지 센서로 구비되는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
또한, 상기 접촉식 센서는 두둑접촉바퀴가 구비되어 두둑에 덥혀진 멀칭필름의 훼손 없이 두둑을 감지할수 있고, 상기 두둑접촉바퀴의 일단이 고정되고, 타단이 센서에 연결되는 센서로드가 구비되며, 상기 센서로드의 타단에 구비되는 센서와 상기 센서의 위치를 두둑의 높이와 형상에 따라 조절할 수 있는 플렉서블로드가 상기 센서의 일단에 결합되며, 상기 플렉서블로드의 타단에는 상기 접촉식 센서를 몸체에 고정하기위한 고정부가 구비되어 상기 접촉식 센서를 제초로봇의 몸체에 결합하는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
또한, 상기 접촉식 센서는 상기 몸체의 전방 좌우에 한쌍이 구비되는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
또한, 상기 접촉식 센서는 상단접촉센서, 중단접촉센서 및 하단접촉식 센서가 좌우 한쌍으로 구비되며, 상기 상단접촉센서는 두둑을 끝을 감지하여 제초로봇을 다음 작업할 이랑으로 안내하는 동작을 인식하는 센서이며, 중단접촉센서는 제초로봇이 제초 작업을 하는 과정에서 제초로봇의 작업방향이 작업방향과 틀림을 감지하는 센서로 방향전환이 60 이상 필요로 하는 동작을 인식하는 센서이며, 하단접촉센서는 제초로봇이 한쪽 두둑으로 치우쳐 있어 30도 미만의 방향전환이 필요함을 인식하는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
또한, 상기 제초날에는 상기 제초날이 회전하면서 고랑과 접촉하여 일측으로 휘어지는 경우 이를 감지하기 위한 센서가 더 구비된 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
또한, 상기 제초로봇을 이용한 제초 방법에 있어서,
한 쌍의 상기 하단접촉센서를 두둑을 감지하기 위한 높이로 설정하는 두둑감지센서 높이조절단계(S1); 및
한 쌍의 상기 중단 접촉센서를 잘못된 방향으로 상기 제초로봇이 움직이는 것을 감지하기 위한 높이와 길이로 설정하는 상기 제초로봇 주향방향 수정 높이조절단계(S2); 및
한 쌍의 상기 상단 접촉센서를 두둑이 끝나는 위치에서 다음 두둑으로 회전 이동하여 작업하기 위한 회전벽을 감지하기 위한 높이와 길이로 설정하는 상기 제초로봇의 회전설정 높이조절단계(S3); 및
상기 제초로봇에 구비된 제초부상하이동부를 상하로 이동하며, 상기 제초부에 구비된 제초날 접촉 센서의 입력을 받아 상기 제초부의 제초높이를 설정하는 제초높이설정단계(S4); 및
상기 제초높이 설정 후 제초를 시작하는 제초시작단계(S5); 및
상기 제초시작 후 상기 접촉식 센서의 입력이 없으면 직진주행을 하며, 상기 제초부를 회전하는 제초작업 단계(S6); 및
상기 제초작업 중 한 쌍의 하단 접촉센서 중 하나에서 두둑을 감지하는 경우 상기 제초부의 회전을 계속하면서, 감지된 센서의 반대쪽으로 10도 만큼 회전한 후 직진하면서 제초작업을 계속하는 하단접촉센서 감지동작(S7); 및
상기 제초작업 중 한 쌍의 중단 접촉센서 중 하나에서 두둑을 감지하는 경우 하단 접촉센서의 접촉신호가 감지된 경우에도 이를 무시하고, 제초부의 회전을 중지하고, 감지된 중단 접촉센서의 반대쪽으로 30도 만큼 회전한 후 1초 동안 직진하여 상기 중단 접촉센서의 감지가 계속되면, 30도 만큼 회전한 후 1초 동안 직진하는 과정을 반복하는 중단센서 감지동작(S8); 및
한 쌍의 상기 상단접촉센서 중 하나에서 회전 벽을 감지한 경우 상기 제초로봇은 상기 감지된 상단접촉센서의 반대쪽으로 회전하고, 상기 상단접촉센서이 감지 신호가 없으면 직진하고, 다시 감지되면 회전하는 과정을 거쳐 회전을 마치고, 상기 회전을 마친 것은 상기 직진이 2초 이상 이루어진 경우 다음 제초작업할 고랑에 제초로봇의 회전이 이루어진 것으로 판단하는 두둑이동회전 단계(S9); 및
상기 두둑이동회전 후 다시 S6 단계부터 반복하여 제초작업을 하는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 이용한 제초방법을 제공한다.
또한, 상기 S4 단계에서 제초날 접촉 센서의 입력이 하나도 없는 경우 높이가 낮은 것으로 인식하여 제초날을 위로 이동하며, 제초날 접촉센서의 입력이 전체 제초날의 개수와 동일하면 제초날이 너무 높아 제초작업이 되지 않는 것으로 인식하여 제초날을 아래로 이동하며, 상기 제초날 접촉센서의 입력값이 제초날 개수의 절반인 경우 적절한 제초높이로 판단하는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 이용한 제초방법을 제공한다.
본 출원 발명은 상기와 같은 구성에 의하여 기존의 제초방법과는 달리 수직하게 고랑의 바닥을 긁어주는 방법으로 제초하는 방법을 제공함으로써 적은 동력으로 제초할 수 있는 효과가 있다. 또한 기존의 영상처리 또는 라이다 등의 고가의 장비를 사용하지 않고도 접촉센서 만으로 자동으로 두둑과 고랑을 따라 잡초를 제거하는 수단을 제공함으로써 값싸고 효과적인 제초방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 로봇 제초기 사시도
도 2는 본 발명의 접촉식 센서의 상세도
도 3은 본 발명의 접촉식 센서의 상하 각도 이동도
도 4는 본 발명의 제초부의 상하 이동도
도 5는 본 발명의 제초날에 전극을 부착한 상세도
도 6은 본 발명의 제초부를 로터리 형식으로 땅을 갈아 낼 수 있도록 교체한 도면
도 7은 본 발명의 제초 로봇이 두둑을 감지하며 제초하는 사진
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예인 회전식 제초부의 사시도
도 2는 본 발명의 접촉식 센서의 상세도
도 3은 본 발명의 접촉식 센서의 상하 각도 이동도
도 4는 본 발명의 제초부의 상하 이동도
도 5는 본 발명의 제초날에 전극을 부착한 상세도
도 6은 본 발명의 제초부를 로터리 형식으로 땅을 갈아 낼 수 있도록 교체한 도면
도 7은 본 발명의 제초 로봇이 두둑을 감지하며 제초하는 사진
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예인 회전식 제초부의 사시도
도 1은 본 발명의 로봇 제초기 사시도로 제초 로봇의 구조를 한눈에 확인할 수 있다. 본 발명의 제초로봇은 몸체; 및 상기 몸체의 전방 상부에 좌우로 한쌍이 설치되는 접촉식센서; 및 상기 몸체의 전방 하부에 설치되는 지지바퀴; 및 상기 몸체의 후방에 제초로봇을 구동하는 구동바퀴와 상기 구동바퀴를 구동하는 구동모터; 및 상기 구동모터 및 제어기에 전력을 공급하는 배터리; 및 상기 몸체의 중단 상부에 제초부를 상하로 이동하는 제초부상하이동부가 구비되면, 상기 제초부상하이동부는 제초부를 상하로 이동하는 상하이동부와 제초부를 회전시키는 회전부를 구비하고, 상기 제초부상하이동부 하단에 제초부가 결합되는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
본 발명의 로봇 제초기는 기존의 제초방법이 수평의 칼날로 잡초의 밑둥을 잘라 제거하는 방식의 단점인 완전히 잡초를 제거하지 못하여 밑등이 잘린 잡초에서 다시 줄기가 자라 올라오는 현상을 없앤 기술이다. 잡초의 밑둥을 아무리 짧게 자른하고 하여도 땅위에 줄기가 남아있어 뿌리에서 영양을 공급받아 다시 급속하게 자라오르는 잡초의 습성을 고려하여, 수직하게 잡초날을 구비하여 바닥을 긁는 방식으로 잡초를 제거하면 땅위로 잡초의 밑둥이 거의 남지않아 잡초가 자라는데 어려움이 있도록 잡초를 제거할 수 있다. 이는 기존의 잡초제거날로는 불가능한 방법으로 본 발명의 특징이 여기에 있다.
본 출원 발명의 또 다른 특징은 접촉식 센서를 이용하여 잡초제거로봇의 주행을 제어하는 것이다. 도 2는 본 발명의 접촉식 센서의 상세도이다. 멀칭필름이 사용된 두둑을 따라 주행하기 위하여 멀칭필름에 손상이 없도록 두둑접촉바퀴를 센서의 끝단에 구비하고 있다. 두둑과의 거리가 있기 때문에 상기 두둑접촉바위와 센서사이에 센서로드를 더 구비하고 있다. 상기 센서로드는 어느정도 강도를 가지고 있어야 구부러지지않고 두둑을 감지할 수 있다. 그럼에도 불구하고 상기 센서로드는 가벼우면서도 두둑과 접촉하여 두둑을 감지할 수 있다. 상기 센서로드는 중간에 길이를 조절할 수 있도록 중공파이프를 사용하여 2중으로 구성하고 나사 등으로 길이를 조절하여 고정할 수 있다.
상기 센서는 접촉식 센서를 사용할 수 있고, 상기 센서로드의 움직임에 의하여 신호를 감지할 수 있는 방법이면 어떠한 방식도 가능하다.
도 3은 본 발명의 접촉식 센서를 상하로 각도 이동하는 모습이다. 센서를 상하로 이동하기 위하여 상기 접촉식 센서의 센서와 고정부사이을 플렉서블로드를 구비하였다. 상기 플렉서블로드는 구부리고, 꼬는 것이 가능한 로드로 상기 플렉서블로드를 꼬는 방법으로 상하 높이를 조절하고 구부리는 것으로 길이를 조절할 수 있다. 도면에 도시된 것과 같이 높이를 조절하여 두둑의 형상에 따라 두둑을 감지하는 높이를 조절할 수 있다. 서버모터 등의 더 구비하여 상기 플렉서블로드에 결합하여 자동으로 높이 조절을 할 수 있도록 구성할 수 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 제초부의 상하 이동도로 제초를 해야하는 고랑과 제초날 사이의 거리를 조절하기 위한 구성을 설명하는 설명도이다. 제초부를 상하이동부와 결합하여 제초부의 땅과의 높이를 조절할 수 있다. 그러나, 제초부의 상하이동은 단지 이동할 수 있는 구성만으로는 부족하고, 높이를 감지할 수 있는 센서가 더 필요하다. 도 5는 본 발명의 제초날에 전극을 부착한 상세도이다. 본 출원 발명의 제초부의 높이를 조절하기 위한 높이 측정을 독립된 높이 측정 수단을 사용하지 않고, 제초부에 제초날을 상부와 하부로 나누어 구성하고, 상부와 하부 사이에 전극을 개재하여 상기 전극이 단락되면 제초날의 상부와 하부가 연결된 것이고, 상기 전극이 오픈되면 상기 제초날의 상부와 하부가 분리된 것입니다. 즉, 제초부의 회전으로 상기 제초날이 바닥과 마찰이 발생하면 상기 전극이 오픈되어 제초가 되고 있음을 알 수 있고, 전극이 단락되면 제초가 되고 있지 않음을 알 수 있다. 이것이 본 발명의 또 다른 특징부이다. 상기 상부와 하부의 외부는 고무로 감싸 탄성에 의하여 상기 하부와 상부가 외력이 없을 때는 일직선으로 접촉될 수 있도록 구성하였다.
도 6은 본 발명의 제초부를 로터리 형식으로 땅을 갈아 낼 수 있도록 교체한 도면이다. 제초가 한 동안 이루어지지 않은 경우 고랑에 잡초가 무성할 수 있다. 이러한 경우 본 발명의 수직한 제초날로는 한계가 있을 수 있다. 이러한 경우 고랑의 일부를 갈아 내는 방식으로 잡초를 제거할 수도 있다. 이러한 로터리방식의 제초부를 상기 도6에 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 제초 로봇이 두둑을 감지하며 제초하는 사진이다. 두둑을 감지하는 경우에는 방향을 바꾸고, 두둑이 감지되지 않는 경우에는 직진하도록 하여 제초로봇을 제어하고 있다. 이외에도 GPS 센서를 더 구비하여 이동위치를 통신 또는 입력에 의하여 제초기 제어기에 이동위치를 전달하면 제초로봇이 해당 위치로 이동시키도록 제어할 수 있다. 또한, 원격에서 리모콘 또는 방향키 등으로 제초로봇을 이동시킬 수 있음은 당연하다.
또한, 상기 제초로봇에는 RFID 리더를 더 구비하여 밭의 고랑에 RFID를 구비하여 상기 제초로봇을 제어할 수 있다. 특히 두둑과 두둑 사이를 움직이는 회전이동부는 상기 RFID를 회전 경로를 따라 일정 간격으로 구비하여 상기 RFID를 이용하여 회전하도록 제어할 수 있다.
즉, 고랑을 이동할 때는 접촉식 센서를 이용하고, 회전을 할때는 RFID 신호를 이용하여 회전하고 RFID 에 기록하는 정보는 ID 분만 아니라, 회전 각도, 거리 및 이동 후 작업 시작여부 등을 알려줄 수 있다.
도 8은 본 출원 발명의 또 다른 실시예로 제초기 모터의 회전력으로 회전판에 고정된 태양기어를 회전시키고, 상기 태양기어의 회전에 의하여 유성기어가 회전하며, 상기 유성기어에 연결된 제초봉이 회전하며, 상기 제초봉에 연결된 제초솔이 회전하게된다. 상기와 같은 구성에 의하여 회전판이 회전하면서 상기 제초솔도 회전하여 고랑의 잡초를 좀 더 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 상기 제초솔은 내마노성과 탄성이 있는 재료로 만든 솔을 사용할 수 있다. 예로써, 고강도 플라스틱을 여러가닥 뭉쳐 사용할 수 있고, 탄성이 있는 철사를 뭉쳐서 사용할 수도 있다. 상기 제초솔이 연결된 제초봉 역시 탄성을 구비한 철사 또는 플라스틱 봉이 사용될 수 있다. 상기 제초봉이 연결되어 회전하는 유성기어의 회전 속도를 측정함으로써 본 출원 발명의 제초부의 높이를 제어할 수 있다. 상기 유성기어의 회전이 빠른 경우 지면보다 제초부의 높이가 높은 경우이고, 유성기어의 회전이 너무 느리거나 정지해있으면, 상기 제초부의 높이가 너무 낮은 경우에 해당한다. 즉, 유성기의 회전속도를 측정하는 것만으로 제초부의 높이를 조절할 수 있는 것이 본 출원발명의 또 다른 특징부이다.
상기와 같은 본 발명의 작용효과를 나타내기 위한 발명의 구성을 다음과 같다.
상기와 같은 본 발명의 작용효과를 나타내기 위한 발명의 구성을 다음과 같다.
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제초로봇 몸체; 및
상기 몸체의 전방 상부에 좌우로 한쌍이 설치되는 접촉식센서; 및
상기 몸체의 전방 하부에 설치되는 지지바퀴; 및
상기 몸체의 후방에 제초로봇을 구동하는 구동바퀴와 상기 구동바퀴를 구동하는 구동모터; 및
상기 구동모터 및 제어기에 전력을 공급하는 배터리; 및
상기 몸체의 중단 상부에 제초부를 상하로 이동하는 제초부상하이동부가 구비되면, 상기 제초부상하이동부는 제초부를 상하로 이동하는 상하이동부와 제초부를 회전시키는 회전부를 구비하고, 상기 제초부상하이동부 하단에 제초부가 결합되는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
또한, 상기 제초부는 수평으로 회전가능 하게 구비되는 회전판; 및
상기 회전판에 수직하게 분리가능하게 결합된 탄성을 가지는 원형의 단면을 가지는 재질의 제초날을 4 ~ 12개 구비하는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
또한, 상기 제초부상하이동부에는 상기 제초부를 회전시키는 모터와 상기 제초부를 상하로 이동하는 모터가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
또한, 상기 접촉식 센서는 1 내지 3개 구비되며, 밭의 두둑을 감지하는 두둑감지용 센서와 로봇이 다음 고랑으로 움직이기 위한 것을 감지하기 위한 회전 감지 센서로 구비되는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
또한, 상기 접촉식 센서는 두둑접촉바퀴가 구비되어 두둑에 덥혀진 멀칭필름의 훼손 없이 두둑을 감지할수 있고, 상기 두둑접촉바퀴의 일단이 고정되고, 타단이 센서에 연결되는 센서로드가 구비되며, 상기 센서로드의 타단에 구비되는 센서와 상기 센서의 위치를 두둑의 높이와 형상에 따라 조절할 수 있는 플렉서블로드가 상기 센서의 일단에 결합되며, 상기 플렉서블로드의 타단에는 상기 접촉식 센서를 몸체에 고정하기위한 고정부가 구비되어 상기 접촉식 센서를 제초로봇의 몸체에 결합하는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
또한, 상기 접촉식 센서는 상기 몸체의 전방 좌우에 한쌍이 구비되는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
또한, 상기 접촉식 센서는 상단접촉센서, 중단접촉센서 및 하단접촉식 센서가 좌우 한쌍으로 구비되며, 상기 상단접촉센서는 두둑을 끝을 감지하여 제초로봇을 다음 작업할 이랑으로 안내하는 동작을 인식하는 센서이며, 중단접촉센서는 제초로봇이 제초 작업을 하는 과정에서 제초로봇의 작업방향이 작업방향과 틀림을 감지하는 센서로 방향전환이 60 이상 필요로 하는 동작을 인식하는 센서이며, 하단접촉센서는 제초로봇이 한쪽 두둑으로 치우쳐 있어 30도 미만의 방향전환이 필요함을 인식하는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
또한, 상기 제초날에는 상기 제초날이 회전하면서 고랑과 접촉하여 일측으로 휘어지는 경우 이를 감지하기 위한 센서가 더 구비된 것을 특징으로 하는 제초로봇을 제공한다.
또한, 상기 제초로봇을 이용한 제초 방법에 있어서,
한 쌍의 상기 하단접촉센서를 두둑을 감지하기 위한 높이로 설정하는 두둑감지센서 높이조절단계(S1); 및
한 쌍의 상기 중단 접촉센서를 잘못된 방향으로 상기 제초로봇이 움직이는 것을 감지하기 위한 높이와 길이로 설정하는 상기 제초로봇 주향방향 수정 높이조절단계(S2); 및
한 쌍의 상기 상단 접촉센서를 두둑이 끝나는 위치에서 다음 두둑으로 회전 이동하여 작업하기 위한 회전벽을 감지하기 위한 높이와 길이로 설정하는 상기 제초로봇의 회전설정 높이조절단계(S3); 및
상기 제초로봇에 구비된 제초부상하이동부를 상하로 이동하며, 상기 제초부에 구비된 제초날 접촉 센서의 입력을 받아 상기 제초부의 제초높이를 설정하는 제초높이설정단계(S4); 및
상기 제초높이 설정 후 제초를 시작하는 제초시작단계(S5); 및
상기 제초시작 후 상기 접촉식 센서의 입력이 없으면 직진주행을 하며, 상기 제초부를 회전하는 제초작업 단계(S6); 및
상기 제초작업 중 한 쌍의 하단 접촉센서 중 하나에서 두둑을 감지하는 경우 상기 제초부의 회전을 계속하면서, 감지된 센서의 반대쪽으로 10도 만큼 회전한 후 직진하면서 제초작업을 계속하는 하단접촉센서 감지동작(S7); 및
상기 제초작업 중 한 쌍의 중단 접촉센서 중 하나에서 두둑을 감지하는 경우 하단 접촉센서의 접촉신호가 감지된 경우에도 이를 무시하고, 제초부의 회전을 중지하고, 감지된 중단 접촉센서의 반대쪽으로 30도 만큼 회전한 후 1초 동안 직진하여 상기 중단 접촉센서의 감지가 계속되면, 30도 만큼 회전한 후 1초 동안 직진하는 과정을 반복하는 중단센서 감지동작(S8); 및
한 쌍의 상기 상단접촉센서 중 하나에서 회전 벽을 감지한 경우 상기 제초로봇은 상기 감지된 상단접촉센서의 반대쪽으로 회전하고, 상기 상단접촉센서이 감지 신호가 없으면 직진하고, 다시 감지되면 회전하는 과정을 거쳐 회전을 마치고, 상기 회전을 마친 것은 상기 직진이 2초 이상 이루어진 경우 다음 제초작업할 고랑에 제초로봇의 회전이 이루어진 것으로 판단하는 두둑이동회전 단계(S9); 및
상기 두둑이동회전 후 다시 S6 단계부터 반복하여 제초작업을 하는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 이용한 제초방법을 제공한다.
또한, 상기 S4 단계에서 제초날 접촉 센서의 입력이 하나도 없는 경우 높이가 낮은 것으로 인식하여 제초날을 위로 이동하며, 제초날 접촉센서의 입력이 전체 제초날의 개수와 동일하면 제초날이 너무 높아 제초작업이 되지 않는 것으로 인식하여 제초날을 아래로 이동하며, 상기 제초날 접촉센서의 입력값이 제초날 개수의 절반인 경우 적절한 제초높이로 판단하는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 이용한 제초방법을 제공한다.
100 : 제초로봇
110 : 몸체
120 : 구동바퀴
125 : 구동모터
130 : 지지바퀴
140 : 배터리
200 : 접촉식 센서(좌우)
210 : 상단접촉센서(좌우)
211 : 두둑접촉바퀴
212 : 센서로드
213 : 센서
214 : 플렉서블로드
215 : 고정부
220 : 중단 접촉센서(좌우)
230 : 하단 접촉센서(좌우)
300 : 제초부
310 : 회전판
320 : 제초날
321 : 하부제초날
322 : 하부전극
323 : 상부제초날
324 : 상부전극
350 : 제초부상하이동부
360 : 로터리제초부
400 : 회전식제초부
410 : 회전판
420 : 태양기어
430 : 유성기어
440 : 제초봉
450 : 제초솔
110 : 몸체
120 : 구동바퀴
125 : 구동모터
130 : 지지바퀴
140 : 배터리
200 : 접촉식 센서(좌우)
210 : 상단접촉센서(좌우)
211 : 두둑접촉바퀴
212 : 센서로드
213 : 센서
214 : 플렉서블로드
215 : 고정부
220 : 중단 접촉센서(좌우)
230 : 하단 접촉센서(좌우)
300 : 제초부
310 : 회전판
320 : 제초날
321 : 하부제초날
322 : 하부전극
323 : 상부제초날
324 : 상부전극
350 : 제초부상하이동부
360 : 로터리제초부
400 : 회전식제초부
410 : 회전판
420 : 태양기어
430 : 유성기어
440 : 제초봉
450 : 제초솔
Claims (10)
- 제초로봇 몸체; 및
상기 몸체의 전방 상부에 좌우로 한 쌍이 설치되는 접촉식센서; 및
상기 몸체의 전방 하부에 설치되는 지지바퀴; 및
상기 몸체의 후방에 제초로봇을 구동하는 구동바퀴와 상기 구동바퀴를 구동하는 구동모터; 및
상기 구동모터 및 제어기에 전력을 공급하는 배터리; 및
상기 몸체의 중단 상부에 제초부를 상하로 이동하는 제초부상하이동부가 구비되면, 상기 제초부상하이동부는 제초부를 상하로 이동하는 상하이동부와 제초부를 회전시키는 회전부를 구비하고, 상기 제초부상하이동부 하단에 제초부가 결합되고,
상기 제초부는 수평으로 회전가능 하게 구비되는 회전판; 및 상기 회전판에 수직하게 분리가능하게 결합된 탄성을 가지는 원형의 단면을 가지는 재질의 제초날을 4 ~ 12개 구비하며,
상기 제초부상하이동부에는 상기 제초부를 회전시키는 제초기 모터와 상기 제초부를 상하로 이동하는 모터가 각각 구비되고,
상기 제초기 모터의 회전력으로 회전판에 고정된 태양기어를 회전시키고, 상기 태양기어의 회전에 의하여 유성기어가 회전하며, 상기 유성기어에 연결된 제초봉이 회전하여, 상기 제초봉에 연결된 제초솔이 회전하면서 상기 제초솔도 회전하여 고랑의 잡초를 제거하며,
상기 제초봉이 연결되어 회전하는 유성기어의 회전 속도를 측정하여 상기 유성기어의 회전이 빠른 경우 지면보다 제초부의 높이가 높은 경우이고, 유성기어의 회전이 너무 느리거나 정지해있으면, 상기 제초부의 높이가 너무 낮은 경우에 해당하므로 상기 유성기의 회전속도를 측정하여 제초부의 높이를 상기 제초부를 상하로 이동하는 모터로 높이를 조절하고,
상기 접촉식 센서는 두둑접촉바퀴가 구비되어 두둑에 덥혀진 멀칭필름의 훼손 없이 두둑을 감지할 수 있고, 상기 두둑접촉바퀴의 일단이 고정되고, 타단이 센서에 연결되는 센서로드가 구비되며, 상기 센서로드의 타단에 구비되는 센서와 상기 센서의 위치를 두둑의 높이와 형상에 따라 조절할 수 있는 플렉서블로드가 상기 센서의 일단에 결합되며, 상기 플렉서블로드의 타단에는 상기 접촉식 센서를 몸체에 고정하기 위한 고정부가 구비되어 상기 접촉식 센서를 제초로봇의 몸체에 결합하고,
상기 접촉식 센서는 상단접촉센서, 중단접촉센서 및 하단접촉식 센서가 좌우 한 쌍으로 구비되며, 상기 상단접촉센서는 두둑을 끝을 감지하여 제초로봇을 다음 작업할 이랑으로 안내하는 동작을 인식하는 센서이며, 중단접촉센서는 제초로봇이 제초 작업을 하는 과정에서 제초로봇의 작업방향이 작업방향과 틀림을 감지하는 센서로 방향전환이 60 이상 필요로 하는 동작을 인식하는 센서이며, 하단접촉센서는 제초로봇이 한쪽 두둑으로 치우쳐 있어 30도 미만의 방향전환이 필요함을 인식하고,
상기 제초날에는 상기 제초날이 회전하면서 고랑과 접촉하여 일측으로 휘어지는 경우 이를 감지하기 위한 센서가 더 구비된 제초로봇을 이용한 제초 방법에 있어서,
상기 한 쌍의 상기 하단접촉센서를 두둑을 감지하기 위한 높이로 설정하는 두둑감지센서 높이조절단계(S1); 및
상기 한 쌍의 중단 접촉센서가 잘못된 방향으로 상기 제초로봇이 움직이는 것을 감지할 수 있도록 높이와 길이를 설정하는 상기 제초로봇 주향방향 수정 높이조절단계(S2); 및
상기 한 쌍의 상단 접촉센서를 두둑이 끝나는 위치에서 다음 두둑으로 회전 이동하여 작업하기 위한 회전벽을 감지하기 위한 높이와 길이로 설정하는 상기 제초로봇의 회전설정 높이조절단계(S3); 및
상기 제초로봇에 구비된 제초부상하이동부를 상하로 이동하여, 상기 제초부에 구비된 제초날 접촉 센서의 입력을 받아 상기 제초부의 제초높이를 설정하는 제초높이설정단계(S4); 및
상기 제초높이 설정 후 제초를 시작하는 제초시작단계(S5); 및
상기 제초시작 후 상기 접촉식 센서의 입력이 없으면 직진주행을 하며, 상기 제초부를 회전하는 제초작업 단계(S6); 및
상기 제초작업 중 한 쌍의 하단 접촉센서 중 하나에서 두둑을 감지하는 경우 상기 제초부의 회전을 계속하면서, 감지된 센서의 반대쪽으로 10도 만큼 회전한 후 직진하면서 제초작업을 계속하는 하단접촉센서 감지동작(S7); 및
상기 제초작업 중 한 쌍의 중단 접촉센서 중 하나에서 두둑을 감지하는 경우 하단 접촉센서의 접촉신호가 감지된 경우에도 이를 무시하고, 제초부의 회전을 중지하고, 감지된 중단 접촉센서의 반대쪽으로 30도 만큼 회전한 후 1초 동안 직진하여 상기 중단 접촉센서의 감지가 계속되면, 30도 만큼 회전한 후 1초 동안 직진하는 과정을 반복하는 중단센서 감지동작(S8); 및
한 쌍의 상기 상단접촉센서 중 하나에서 회전 벽을 감지한 경우 상기 제초로봇은 상기 감지된 상단접촉센서의 반대쪽으로 회전하고, 상기 상단접촉센서이 감지 신호가 없으면 직진하고, 다시 감지되면 회전하는 과정을 거쳐 회전을 마치고, 상기 회전을 마친 것은 상기 직진이 2초 이상 이루어진 경우 다음 제초작업할 고랑에 제초로봇의 회전이 이루어진 것으로 판단하는 두둑이동회전 단계(S9); 및
상기 두둑이동회전 후 다시 S6 단계부터 반복하여 제초작업을 하는 것을 특징으로 하는 제초로봇을 이용한 제초방법.
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ID=84235403
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020210065317A KR102614978B1 (ko) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | 노지용 스마트 제초 로봇 |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2009011308A (ja) * | 2007-07-09 | 2009-01-22 | Shohei Oyamada | 刈払い機の草取り用替え刃 |
| KR101816557B1 (ko) * | 2015-11-06 | 2018-01-09 | 대한민국 | 농업용 로봇 및 이의 제어방법 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101153857B1 (ko) * | 2009-11-24 | 2012-06-27 | 대한민국 | 어린모 검출 장치를 구비한 제초용 로봇 |
| KR101156477B1 (ko) | 2009-11-25 | 2012-06-14 | 주식회사 나인티시스템 | 제초용 로봇 |
| KR20150034996A (ko) * | 2013-09-27 | 2015-04-06 | 주식회사 나인티시스템 | 제초 로봇용 센싱장비 |
| KR101573027B1 (ko) | 2013-10-30 | 2015-11-30 | 주식회사 드림씨엔지 | 지능형 무인 제초 로봇 |
| FR3046023B1 (fr) * | 2015-12-23 | 2017-12-22 | Pellenc Sa | Tondeuse electrique anticipative et procede de pilotage d'une telle tondeuse. |
-
2021
- 2021-05-21 KR KR1020210065317A patent/KR102614978B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009011308A (ja) * | 2007-07-09 | 2009-01-22 | Shohei Oyamada | 刈払い機の草取り用替え刃 |
| KR101816557B1 (ko) * | 2015-11-06 | 2018-01-09 | 대한민국 | 농업용 로봇 및 이의 제어방법 |
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| KR20220157596A (ko) | 2022-11-29 |
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