KR20120055959A

KR20120055959A - 다용도 농약 살포 로봇

Info

Publication number: KR20120055959A
Application number: KR1020100117426A
Authority: KR
Inventors: 박진우
Original assignee: 박진우
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2012-06-01

Abstract

본 발명은 다용도 농약 살포 로봇을 개시한다. 베이스프레임; 이 베이스프레임 하부의 좌우 전후에 각각 장착되고, 주행모터를 구비하여 독립적으로 구동되는 복수의 캐터필러유닛; 베이스프레임을 승강시키는 리프트수단; 베이스프레임상에 분리 가능하게 장착되는 농약탱크; 베이스프레임상에 분리 가능하게 장착되고, 농약탱크와 연결되어 농약을 펌핑하는 동력분무수단; 동력분무수단의 출구와 연결되고, 베이스프레임의 상방 및 진행방향의 좌측과 우측으로 각각 연장되어 진행방향의 좌우 양쪽에서 하방의 농작물을 향해 농약을 살포하는 농약분사수단; 베이스프레임에 설치되는 컨트롤유닛; 및 컨트롤유닛을 원격조정하기 위한 리모컨;을 포함한다. 농약분사수단은 그 높이와 좌우길이를 조절할 수 있도록 텔레스코픽 방식을 취한다.
본 발명은 로봇이 경작지의 고랑을 자동으로 주행하면서 고랑 양측의 농작물의 상부에서 농약을 살포하여 살포된 농약이 인체에 닿거나 흡입될 우려가 최소화 되고, 대용량의 농약탱크를 탑재할 수 있어 장시간 동안 지속적으로 농약을 살포할 수 있음은 물론 필요시 농약탱크와 동력분무수단을 분리하고 농작물 등의 운반장비로 이용할 수도 있다.

Description

다용도 농약 살포 로봇{Multipurpose crop-dusting robot}

본 발명은 다량의 농작물에 대해서 농약을 신속하고 안전하게 자동으로 살포할 수 있음은 물론 농작물 등의 운반장비로도 사용할 수 있도록 된 다용도 농약 살포 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 농작물의 재배에 있어서, 일부 유기농 방식을 채택하고 있는 경작지를 제외한 대부분의 경작지에서는 각종 병충해로부터 농작물을 보호하고 수확량을 증대시키기 위해 농약의 살포는 반드시 필요한 것으로 인식되고 있다.

농약 살포는 소규모 경작지의 경우 대체로 수동식 분무기를 이용하여 살포하는 것이 일반적인데, 이때 농민들이 분무기 탱크를 등에 지고 한 손으로 노즐을 잡은 상태에서 직접 경작지를 이동하면서 살포하게 되므로 분무된 농약이 날려 피부에 닿거나 호흡기를 통하여 체내로 유입되기도 한다.

또한 수작업으로 농약을 살포하는 작업은 분무기 탱크를 등에 지고 경작지를 이동하여야 하므로 체력 소비도 심하고, 특히 농약으로 인한 탈모나 신경장애요인 등과 같은 위험을 감수할 수밖에 없었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 최근에는 대부분의 농가에서 동력분무기를 차량이나 경운기에 탑재하여 농약을 살포하고 있으며, 극히 일부 농가에서는 모형 헬기를 이용하여 상공에서 농약을 살포하는 방식을 이용하고 있기도 하다.

그런데 동력분무기를 차량이나 경운기에 탑재하여 농약을 살포하는 경우에도 차량이나 경운기를 직접 경작지 내로 진입시킬 수 없는 바, 결국 작업자가 경작지 고랑 사이를 이동하면서 살포해야 하기 때문에 적절한 해결책이 될 수 없었다.

또 모형 헬기를 이용한 농약 살포의 경우에는 농약통과 분사장치를 모형 헬기에 장착하고, 농약통에 농약을 충전한 상태로 모형 헬기를 상공에 띄워 농약을 살포하기 때문에 고비용이 소요되면서도 농약통의 용량이 제한적인 문제가 있었다.

즉, 농약통과 분사장치를 모형 헬기에 장착하기 위해서는 모형 헬기가 농약통과 분사장치의 무게를 감당할 수 있도록 적어도 30Kg(농약 30리터 가량) 이상의 무게를 들 수 있는 모형 헬기를 이용하여야 하므로 고가의 모형 헬기를 사용할 수 밖에 없고, 이로 인해 실제 모형 헬기를 이용할 경우 모형 헬기의 특성상 30Kg 내외의 농약통을 장착해야 하는 한계가 있는 것이다.

예컨대, 벼를 경작하는 논에 농약을 살포할 경우 약 1000평 내외의 경작지에 대략 500리터 정도의 농약이 사용되는데, 모형 헬기에 농약통을 장착하여 농약을 살포하므로 농약통에 저장된 농약이 소비되면 상공에 띄워진 모형 헬기를 지상으로 복귀시킨 후 농약통에 농약을 재 충전하고, 다시 모형 헬기를 상공으로 띄워 농약을 살포하는 작업을 반복하여야만 했다.

이에 따라 농약을 반복적으로 충전하여야 하는 번거러움이 있었을 뿐 아니라 농약을 충전하기 위해 모형 헬기를 반복적으로 상공에서 지상으로 복귀시켜야 하기 때문에 모형 헬기의 연료 소비가 증가하고 농약을 살포에 보다 많은 시간이 소요되는 등의 문제가 있다.

따라서, 종래 모형 헬기를 이용한 농약 살포 작업은 장비 마련에 많은 비용이 소비되었고, 모형 헬기를 운행하기 위한 연료의 소비와 살포시간도 증가되는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 제반문제를 감안하여 창안된 것으로, 경작지의 규모에 상관없이 농작물에 대하여 농약을 신속하고 간편하게 자동으로 무인 살포함으로써 농약으로 인한 인체의 악영향을 최소화할 수 있음은 물론 농작물 등의 운반장비로도 사용할 수 있는 다용도 농약 살포 로봇을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 대용량의 농약통을 탑재할 수 있어 장시간 동안 지속적으로 농약을 살포할 수 있을 뿐 아니라 초기 및 유지 비용도 최소화할 수 있는 다용도 농약 살포 로봇을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명 다용도 농약 살포 로봇은, 베이스프레임; 이 베이스프레임 하부의 좌우 전후에 각각 장착되고, 주행모터를 구비하여 독립적으로 구동되는 복수의 캐터필러유닛(caterpillar unit); 베이스프레임을 승강시키는 리프트(lift)수단; 베이스프레임상에 분리 가능하게 장착되는 농약탱크; 베이스프레임상에 분리 가능하게 장착되고, 농약탱크와 연결되어 농약을 펌핑하는 동력분무수단; 동력분무수단의 출구와 연결되고, 베이스프레임의 상방 및 진행방향의 좌측과 우측으로 각각 연장되어 진행방향의 좌우 양쪽에서 하방의 농작물을 향해 농약을 살포하는 농약분사수단; 베이스프레임에 설치되는 컨트롤유닛; 및 컨트롤유닛을 원격조정하기 위한 리모컨;을 포함한다.

이러한 본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 리프트수단은, 베이스프레임 하부에 고정되는 하우징과, 하우징을 관통하여 전방의 좌우 캐터필러유닛 후단부 내측에 양단이 지지되는 제1크랭크축과, 하우징을 관통하여 후방의 좌우 캐터필러유닛 전단부 내측에 양단이 지지되는 제2크랭크축과, 하우징내에서 서로 교차하도록 후단이 피벗(pivot) 지지되어 제1 및 제2 크랭크축에 피스톤로드가 연결되는 제1 및 제2의 전동 리니어 액츄에이터(electric linear actuator)를 구비한다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 농약분사수단은, 동력분무수단에 하단이 고정되는 수직부 및 이 수직부의 상단에서 진행방향의 좌우방향으로 각각 연장되는 수평부를 갖는 T형의 분사안내관과, 다수의 노즐헤드(nozzle head)를 가지고 분사안내관의 수평부 양단에 각각 연결되는 제1 및 제2노즐관과, 분사안내관을 통해 동력분무수단의 출구에 일단이 연결되고 제1 및 제2노즐관에 타단이 연결되는 제1 및 제2농약공급호스를 구비한다.

분사안내관은 동력분무수단에 하단이 고정되는 제1수직관과, 제1수직관에 텔레스코픽(telescopic) 방식으로 결합되는 제2수직관을 갖는 T형의 제1수평관과, 제1수평관의 양단에 각각 텔레스코픽 방식으로 결합되어 제1 및 제2노즐관에 각각 연결되는 제1 및 제2수평관과, 제1수평관의 높이와 상기 제1 및 제2수평관들의 연장길이를 조절하기 위한 복수의 길이조절수단을 구비한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 베이스프레임의 상면에 복수의 펜스부재(fence member)가 베이스프레임에 대해 일정각도로 세워질 수 있도록 접철 가능하게 더 구비되어, 농약을 살포하지 않는 경우에는 농작물 등의 운반장비로 이용될 수 있다.

또, 베이스프레임의 전단과 후단에는 장애물을 감지하는 센서와 헤드라이트가 구비되어 로봇의 주행안전성을 확보할 수 있다.

이와 같은 본 발명은, 로봇이 농작물 경작지의 고랑을 자동으로 주행하면서 고랑의 양측에 있는 농작물의 상부에서 농약을 살포하게 되며, 이에 따라 살포된 농약이 인체에 닿거나 흡입될 우려가 최소화 되어 농약으로 인한 질환의 발생이 효과적으로 억제된다.

뿐만 아니라 종래의 모형 헬기에 비해 대용량의 농약탱크를 탑재할 수 있어 장시간 동안 지속적으로 농약을 살포할 수 있고, 이는 초기 구입비용과 유지 비용도 현저히 낮출 수 있게 함은 물론이고 경작지의 규모에 상관없이 농약을 신속하고 간편하게 살포할 수 있게 한다.

특히, 로봇의 전후방 캐터필러유닛들을 지면에 대해 일정각도로 세울 수 있기 때문에 농작물의 종류에 따른 농작물간의 간격에 관계없이 로봇이 농작물 사이의 고랑을 주행하면서 농약을 살포할 수 있게 된다.

또한, 농약을 살포하지 않는 경우에는 농약탱크와 동력분무수단을 분리시킨 후 베이스프레임에 접철 가능하게 구비된 펜스부재를 세워 농작물 등을 안전하게 운반할 수도 있다.

그러므로 본 발명은, 농약 살포작업의 안전성과 신뢰성 및 비용절감 들에 크게 기여하는 매우 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 다용도 농약 살포 로봇을 개략적으로 보인 측면도,
도 2는 본 발명에 의한 다용도 농약 살포 로봇을 개략적으로 보인 평면도,
도 3은 본 발명에 의한 다용도 농약 살포 로봇의 구동부를 보인 단면도,
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도,
도 5는 본 발명에 의한 다용도 농약 살포 로봇의 캐터필러유닛을 도시한 부분 절단 평면도,
도 6은 본 발명에 의한 다용도 농약 살포 로봇의 농약분사수단을 도시한 정면도,
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 취한 단면도,
도 8은 본 발명 다용도 농약 살포 로봇의 베이스프레임을 개략적으로 도시한 평면도,
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선 단면도,
도 10은 본 발명 다용도 농약 살포 로봇 베이스프레임의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 부분 절단 정면도,
도 11a 및 도 11b는 본 발명에 의한 다용도 농약 살포 로봇의 작동을 개략적으로 보인 정면도들이다.
도 12는 노즐헤드 및 그 조립구조를 보인 개략도

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

도 1 및 도 2에서, 본 발명에 의한 다용도 농약 살포 로봇은, 베이스프레임(10)과, 주행을 위한 캐터필러유닛(20)과, 베이스프레임(10)을 승강시키는 리프트수단(30)과, 베이스프레임(10)상에 장착되는 농약탱크(40) 및 동력분무수단(50)과, 동력분무수단(50)에 연결되어 로봇의 진행방향 양측에서 농약을 살포하는 농약분사수단(60)과, 로봇을 제어하기 위한 컨트롤유닛(70) 및 컨트롤유닛(70)을 원격조정하기 위한 리모컨(80)을 포함하여 구성된다.

베이스프레임(10)은 평면에서 보아 전후단이 유선형으로 형성된다. 바람직하기로 베이스프레임(10)의 상면에는 도8 및 도9에 도시한 바와 같이, 복수의 펜스부재(11)가 접철 가능하게 구비된다.

펜스부재(11)는 농약을 살포하지 않는 경우에 로봇을 농작물 등을 운반하는 장비로 용이하게 이용할 수 있도록 하기 위함이다. 따라서 펜스부재(11)는 도9에 도시한 바와 같이 베이스프레임(10)에 대해 일정각도로 세워질 수 있게 구성된다.

이는 여러 가지 형태로 구성될 수 있으며, 예를 들어 베이스프레임(10)의 상면에 펜스부재(11)가 수용될 수 있는 수용홈(12)이 형성되고 이 수용홈(12)의 가장자리에 펜스부재(11)가 힌지(hinge) 연결됨으로써 접은 상태에서는 펜스부재(11)의 돌출을 방지하면서 펼친 상태에서는 수용홈(12)의 내벽에 의해 펜스부재(11)가 일정각도로 세워질 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, 베이스프레임(10)은 도10에 도시한 바와 같이, 전술한 펜스부재(11) 대신 베이스프레임(10)의 양측으로 각각 연장 가능한 보조프레임(13)을 베이스프레임(10)에 신축 가능하게 구비할 수도 있다. 보조프레임(13)은 도시된 바와 같이 베이스프레임(10)에 텔레스코픽 방식으로 결합될 수도 있고, 별도로 도시하지는 않았으나 베이스프레임(10)의 하면에 슬라이딩 가능하게 중첩되는 형태로 구비될 수도 있다.

이러한 보조프레임(13)은 부피가 큰 농작물이나 또는 농기구 등을 보다 용이하게 운반할 수 있게 한다.

캐터필러유닛(20)은 도4에 도시한 바와 같이 4개가 구비되어 베이스프레임(10)의 진행방향 좌측과 우측의 전방 및 후방에 각각 배치되며, 각 캐터필러유닛(20)은 별도의 구동수단 없이 독립적으로 주행할 수 있는 능력을 갖는다.

이를 위해 캐터필러유닛(20)은 도5에 도시한 바와 같이 서로 대응하는 2개의 장방형 측판(21)이 간격을 두고 대향되게 배치되고, 이들 측판(21) 사이의 전후단에 캐터필러휠(22)이 설치된다. 전후의 캐터필러휠(22) 외측에는 캐터필러(23)가 결합된다.

그리고 전방 및/또는 후방 캐터필러휠(22)의 회전축(22a)에는 피동기어(26)가 고정되고, 2개의 측판(21) 사이에 정방향 및 역방향으로 구동되는 주행모터(24)가 브래킷(bracket:27)을 통해 장착되어 그 회전축(24a)에 피동기어(26)와 맞물리는 구동기어(25)를 갖는다. 구동기어(25)와 피동기어(26)는 큰 동력을 전달할 수 있도록 베벨기어로 구성되는 것이 바람직하다.

리프트수단(30)은 도3 및 도4에 도시한 바와 같이, 베이스프레임(10)의 하부에 고정되는 하우징(31)과, 양단이 2개의 전방 캐터필러유닛(20) 후단부 내측에 연결되는 제1크랭크축(32)과, 양단이 2개의 후방 캐터필러유닛(20) 전단부 내측에 연결되는 제2크랭크축(33)과, 제1 및 제2크랭크축(32)(33)을 각각 회동시키는 제1 및 제2의 전동 리니어 액츄에이터(34)(35)로 구성된다.

제1 및 제2크랭크축(32)(33)은 각각 양 단부가 하우징(31)을 관통하여 허브(36)를 통해 두 전방 캐터필러유닛(20)의 후단부 내측과 두 후방 캐터필러유닛(20)의 전단부 내측에 연결된다.

제1 및 제2의 전동 리니어 액츄에이터(34)(35)는 하우징(31)의 내부에서 서로 X자 형태로 교차하도록 배치되어 각각의 몸체 후단이 하우징(31)에 피벗 지지된다. 각 전동 리니어 액츄에이터(34)(35)의 피스톤로드(34a)(35a)는 대응하는 제1 및 제2크랭크축(32)(33)에 연결된다.

이에 따라 각 전동 리니어 액츄에이터(34)(35)의 피스톤로드(34a)(35a)가 이동하여 제1 및 제2크랭크축(32)(33)을 회동시키면, 도3에 가상선으로 도시한 바와 같이 전방 및 후방 캐터필러유닛(20)들이 크랭크축(32)(33)들을 중심으로 선회하여 지면에 대해 일정각도로 세워짐으로써 베이스프레임(10)을 상승시키게 되고, 이와 반대로 하강도 시킨다.

농약탱크(40)는 베이스프레임(10)의 상부 일측에 분리 가능하게 탑재된다. 이를 위해 베이스프레임(10)에는 농약탱크(10)를 안전하게 지지해주기 위한 복수의 홀딩서포트(holding support:41)가 농약탱크(40)의 외형에 대응하는 소정형태로 구비된다.

즉, 농약탱크(40)가 원통형이면 그 외형에 맞게 동일반경상에 일정각도 간격으로 배치되고, 농약탱크(40)가 도시된 바와 같이 사각통이면 그 모서리 부위를 접촉 지지하도록 사각형태로 배치되는 것이다.

이러한 홀딩서포트(41)들은 베이스프레임(10)에 볼트와 같은 체결수단에 의해 고정됨으로써 필요에 따라, 예컨대 농약 살포를 위해 농약탱크(40)를 베이스프레임(10)상에 탑재할 때만 장착될 수 있다.

한편, 농약탱크(40)의 출구에는 동력분무수단(50)과 노즐헤드(62c)의 폐색(閉塞)을 방지하기 위해 이물질을 걸러주기 위한 필터(도시하지 않음)가 구비될 수 있다.

동력분무수단(50)은 베이스프레임(10)의 상부 타측에 탑재되고, 반대편에 탑재된 농약탱크(40)의 출구와 호스로 연결된다.

이러한 동력분무수단(50) 역시 로봇을 농작물 등의 운반장비로 이용하고자 할 때 베이스프레임(10)으로부터 분리할 수 있도록 볼트 등의 체결수단에 의해 분리 가능하게 장착된다.

농약분사수단(60)은 도6에 도시한 바와 같이, 농약이 농작물의 상부에서 살포될 수 있도록 후술한 노즐관(62)을 일정높이로 지지해주는 분사안내관(61)과, 이 분사안내관(61)에 장착되어 농약을 살포하는 노즐관(62) 및 동력분무수단(50)의 출구와 노즐관(62)을 연결하는 농약공급호스(63)로 이루어진다.

분사안내관(61)은 동력분무수단(50)에 하단이 고정되는 수직부(61a)와, 이 수직부(61a)의 상단에서 로봇의 진행방향 좌우로 각각 연장되어 고랑의 양쪽에 위치하는 농작물에 동시에 농약을 살포할 수 있도록 수평부(61b)를 갖는 T형으로 구성된다.

이러한 분사안내관(61)은 농작물의 종류에 따라 그 높이와 수평길이를 적절히 조절할 수 있는 것이 바람직하다. 이를 위해 본 발명의 분사안내관(61)은 동력분무수단(50)에 하단이 고정되는 제1수직관(64)과, 제1수직관(64)에 텔레스코픽 방식으로 결합되어 신축되는 제2수직관(65a)을 구비한 T형의 제1수평관(65) 및 제1수평관(65)의 양단에 각각 텔레스코픽 방식으로 결합되어 신축되는 2개의 제2수평관(66)으로 이루어진다.

그리고 제1수직관(64)과 제2수직관(65a)의 결합부위 및 제1수평관(65)과 각 제2수평관(66)들의 결합부위에는 제2수직관(65a)과 제2수평관(66)들의 신축길이를 적절히 조절할 수 있도록 복수의 길이조절수단을 각각 갖는다.

길이조절수단은 여러 형태로 구성될 수 있는데, 예를 들어 도7에 도시한 바와 같이 텔레스코픽 방식으로 결합되는 내부관, 즉 제2수직관(65a)과 제2수평관(66)의 외주에 다수의 걸림홈(67a)을 일정간격으로 형성함과 함께 그 길이방향으로 안내홈(67b)를 형성하고, 외부관인 제1수직관(64)과 제1수평관(65)에 로커(locker:68)를 관통시켜 홀딩노브(holding knob:69)로 로커(68)를 위치 고정하도록 구성될 수 있다.

홀딩노브(69)는 제1수직관(64)과 제1수평관(65)의 외주에 슬라이딩 가능하게 결합되어 로킹방향, 즉 로커(68)가 걸림홈(67a)에 끼워져 이탈되지 않는 방향으로 탄성바이어스 된다. 홀딩노브(69)의 내주에는 로커(68)가 걸림홈(67a)로부터 이탈될 수 있도록 유도하는 회피홈(69a)과, 안내홈(67b)에 끼워져 회전을 방지하는 가이드(69b)를 각각 갖는다.

노즐관(62)은 분사안내관(61)의 제2수평관(66)에 각각 연결되는 제1 및 제2노즐관(62a)(62b)으로 구성되고, 각 노즐관(62a)(62b)에는 농약이 분출되는 다수의 노즐헤드(62c)가 구비된다.

농약공급호스(63)는 분사안내관(61)의 내부를 통해 동력분무수단(50)의 출구에 일단이 연결되고, 제1 및 제2노즐관(62a)(62b)에 타단이 연결되는 제1 및 제2농약공급호스(63a)(63b)로 이루어진다.

이러한 농약공급호스(63)는 분사안내관(61)의 신축에 대응할 수 있도록 도시된 바와 같이 코일형태로 구성될 수 있다.

여기서, 별도로 도시하지는 않았으나 본 발명 분사안내관(61)의 길이조절수단은 서보모터를 이용하여 제2수직관(65a)과 제2수평관(66)들의 신축작동을 자동으로 구성할 수도 있으며, 이 경우 서보모터에 무선 송수신모듈을 구비하여 농작물에 따른 분사안내관(61)의 높이조절과 수평길이를 리모컨(80)으로 원격 조정할 수도 있게 된다.

한편, 본 발명에 의한 다용도 농약 살포 로봇은 농작물들 사이의 고랑을 자동으로 주행하면서 농약을 살포하는 바, 바람직하기로 베이스프레임(10)의 전후방에는 충돌방지를 위한 장애물 감지센서(90)가 구비되어 장애물 감지시 주행을 멈추고 경고음 또는 경고등을 점멸하거나 컨트롤유닛(70)의 제어신호에 따라 장애물을 피해 주행할 수 있도록 구성될 수 있다.

그리고 야간 살포작업을 위해 역시 베이스프레임(10)의 전후방에 헤드라이트(100)를 함께 구비하는 것이 바람직하며, 베이스프레임(10)의 전후방에 적정높이로 경광등(110)을 구비하여 로봇이 농약 살포 작업중이거나 주행중임을 주변에 표시하는 것이 보다 바람직할 것이다.

다음, 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 다용도 농약 살포 로봇을 이용하여 농작물에 농약을 살포하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 농약을 살포하고자 하는 경우에는 농약탱크(40)에 농약을 충전한 후 로봇을 농약을 살포할 경작지의 고랑에 위치시킨다.

이때, 농약을 살포할 농작물의 종류에 따라 도 11a에 도시한 바와 같이 각 캐터필러유닛(20)이 수평으로 위치되어 지면에 접한 상태로 주행시키거나, 또는 도 11b에 도시한 바와 같이 전방 및 후방의 캐터필러유닛(20)을 지면에 대해 일정각도로 세워 베이스프레임(10)을 농작물의 상측으로 상승시킨 상태로 주행시킨다.

즉, 농약 살포를 필요로 하는 농작물은 벼, 고추, 배추, 대파 등 여러 가지 농작물이 있는데, 이러한 농작물의 경우 농약 살포를 하는데 있어서 각각의 농작물의 특성상 로봇의 주행에 제약이 따를 수밖에 없다.

예컨대 벼와 대파에 농약을 살포하는 시기는 작물이 어느정도(약 40~ 50센티미터) 자란 상태이고, 작물 사이의 고랑 폭이 벼의 경우에는 약 30센티미터(이앙기 기준)이며, 대파의 경우에는 약 50센티미터, 배추의 경우는 이들보다 간격이 더 좁은 것이 일반적이다. 또 고추 밭의 경우에는 농작물 사이의 간격(고랑)이 충분히 넓다.

따라서 고추 밭과 같이 고랑 폭이 충분히 넓은 농작물에 농약을 살포할 경우에는 도 11a와 같이, 본 발명 로봇의 베이스프레임(10)이 하강된 상태에서(캐터필러유닛(20)이 지면에 완전히 접한 상태) 농작물의 키(높이)에 따라 농약분사수단(60)의 높이와 각 노즐관(62)의 좌우 길이만 적절히 조절한 후, 리모컨(80)을 이용하여 주행시키면서 농약을 살포한다.

이에 반해, 벼나 대파 등과 같이 고랑 폭이 비교적 좁은 농작물에 농약을 살포할 경우에는 도 11b에 도시한 바와 같이, 벼나 대파 등의 농작물 한 줄이 상승된 캐터필러유닛(20) 사이의 아래에 위치하도록 전방 및 후방 캐터필러유닛(20)을 지면에 대해 적정각도로 세워 베이스프레임(10)을 상승시킨 상태로 주행하면서 농약을 살포하게 된다.

이때에는 베이스프레임(10)이 상승한 상태이므로 분사안내관(61)의 높이를 최대한 낮춘 상태로 주행하여 농약이 농작물에 골고루 살포되도록 한다.

한편, 농약을 살포하지 않는 경우에는 농약탱크(40)와 동력분무수단(50)을 베이스프레임(10)으로부터 분리하고, 베이스프레임(10)에 구비된 펜스부재(11)나 보조프레임(13)을 펼친 상태로 농작물 등을 운반하는데 이용할 수도 있다.

따라서 본 발명은 살포된 종래와 달리 농약이 인체에 닿거나 흡입될 우려가 최소화 되어 농약으로 인한 신경질환 등의 부작용이 효과적으로 억제됨은 물론이고, 종래의 모형 헬기를 이용하는 경우에 비해 대용량의 농약탱크를 탑재할 수 있어 장시간 동안 지속적으로 농약을 살포할 수 있게 된다.

또한, 초기 구입비용과 유지 비용도 크게 낮출 수 있으며, 경작지의 규모에 상관없이 농약을 신속하고 안전하게 살포할 수 있게 된다.

도 12는 노즐헤드(62c) 및 그 설치구조를 보인 개략도로써, 제1 및 제2노즐관(62a)(62b)에는, 제1 및 제2노즐관(62a)(62b)에서 공급되는 농약이 분배되는 분배관(71)과, 분배관(71)의 내주면에 결합되어 있는 베어링(72)과, 분배관(71)의 단부에 결합되어서 베어링(72)이 분배관으로부터 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지링(73)이 구비된다.

노즐헤드(62c)는, 상단의 입구(62c')가 베어링(72)의 내주면에 회전되도록 결합되어 있고, 하단의 출구(62c")는 하측 방향을 향하도록 위치되어 있으며, 입구(62c')의 수직축과 출구(62c")의 수직축이 서로 엇갈리도록 입구(62c')와 출구(62c")를 연결하는 연장부(62c"')가 경사지게 절곡되어 있어, 출구(62c")로 분사되는 농약의 이탈속도에 따라 베어링(72)을 중심으로 회전된다.

이러한 노즐헤드(62c)는 다음과 같이 작동된다.

노즐관(62)으로 공급된 농약은 분배관(71)을 통해 노즐헤드(62c)의 입구(62c')로 유입된다. 노즐헤드(62c)의 입구(62c')로 공급된 농약은 경사진 연장부(62c"')를 통해 출구(62c")로 공급되며, 수압에 의해 출구(62c")로 배출된다.

수압에 의해 노즐헤드(62c)의 출구(62c")로 분출되는 농약은 노즐헤드(62c)의 출구(62c")를 진동시킨다. 노즐헤드(62c)의 입구(62c')는 고정된 상태가 아니라 베어링(72)에 의해 회전가능한 상태이다. 따라서 농약의 분출압에 의해 노즐헤드(62c)의 출구(62c")가 유동되면 베어링(72)을 중심으로 노즐헤드(62c)가 유동되면서 회전된다.

여기서, 노즐헤드(62c)의 회전속도는 노즐헤드(62c)로 공급되는 농약의 수압 즉, 노즐헤드(62c)의 출구(62c")를 빠져나가는 농약의 이탈속도에 비례한다. 따라서 노즐관(62)의 수압이 세면 그만큼 노즐헤드(62c)의 회전속도가 빨라지며 수압이 약할수록 노즐헤드(62c)의 회전속도가 감소된다.

따라서 노즐헤드(62c)의 출구(62c")로 배출되는 농약의 분출력에 의해 베어링(72)을 중심으로 노즐헤드(62c)가 회전된다. 그러므로 하나의 노즐헤드(62c)가 일정한 반경을 중심으로 회전되면서 분사되므로 노즐헤드(62c)의 농약 살포 범위가 증대된다.

10 : 베이스프레임 11 : 펜스부재
12 : 수용홈 13 : 보조프레임
20 : 캐터필러유닛 23 : 주행모터
30 : 리프트수단 31 : 하우징
32, 33 : 제1 및 제2크랭크축 34, 35 : 제1 및 제2전동 리니어 액츄에이터
40 : 농약탱크 41 : 홀딩서포트
50 : 동력분무수단 60 : 농약분사수단
61 : 분사안내관 62 : 노즐관
63 : 농약공급호스 64 : 제1수직관
65 : 제1수평관 65a : 제2수직관
66 : 제2수평관 70 : 컨트롤유닛
80 : 리모컨 90 : 장애물 감지센서
100 : 헤드라이트 110 : 경광등

Claims

베이스프레임;
상기 베이스프레임 하부의 좌우 전후에 각각 장착되고, 주행모터를 구비하여 독립적으로 구동되는 복수의 캐터필러유닛;
상기 베이스프레임을 승강시키는 리프트수단;
상기 베이스프레임상에 분리 가능하게 장착되는 농약탱크;
상기 베이스프레임상에 분리 가능하게 장착되고, 상기 농약탱크와 연결되어 농약을 펌핑하는 동력분무수단;
상기 동력분무수단의 출구와 연결되고, 상기 베이스프레임의 상방 및 진행방향의 좌측과 우측으로 각각 연장되어 진행방향의 좌우 양쪽에서 하방의 농작물을 향해 농약을 살포하는 농약분사수단;
상기 베이스프레임에 설치되는 컨트롤유닛; 및
상기 컨트롤유닛을 원격조정하기 위한 리모컨;을 포함하는 것을 특징으로 하는 다용도 농약 살포 로봇.
청구항 1에 있어서, 상기 리프트수단은,
상기 베이스프레임 하부에 고정되는 하우징과, 상기 하우징을 관통하여 상기 전방의 좌우 캐터필러유닛 후단부 내측에 양단이 지지되는 제1크랭크축과, 상기 하우징을 관통하여 상기 후방의 좌우 캐터필러유닛 전단부 내측에 양단이 지지되는 제2크랭크축과, 상기 하우징내에서 서로 교차하도록 후단이 피벗 지지되어 상기 제1 및 제2 크랭크축에 피스톤로드가 연결되는 제1 및 제2의 전동 리니어 액츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 다용도 농약 살포 로봇.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 농약분사수단은,
상기 동력분무수단에 하단이 고정되는 수직부 및 이 수직부의 상단에서 진행방향의 좌우방향으로 각각 연장되는 수평부를 갖는 T형의 분사안내관과, 다수의 노즐헤드를 가지고 상기 분사안내관의 수평부 양단에 각각 연결되는 제1 및 제2노즐관과, 상기 분사안내관을 통해 상기 동력분무수단의 출구에 일단이 연결되고 상기 제1 및 제2노즐관에 타단이 연결되는 제1 및 제2농약공급호스를 구비하는 것을 특징으로 하는 다용도 농약 살포 로봇.
청구항 3에 있어서, 상기 분사안내관은,
상기 동력분무수단에 하단이 고정되는 제1수직관과, 상기 제1수직관에 텔레스코픽 방식으로 결합되는 제2수직관을 갖는 T형의 제1수평관과, 상기 제1수평관의 양단에 각각 텔레스코픽 방식으로 결합되어 상기 제1 및 제2노즐관에 각각 연결되는 제1 및 제2수평관과, 상기 제1수평관의 높이와 상기 제1 및 제2수평관들의 연장길이를 조절하기 위한 복수의 길이조절수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 다용도 농약 살포 로봇.
청구항 4에 있어서, 상기 길이조절수단이,
외주에 일정간격으로 형성되는 다수의 걸림홈 및 축방향으로 형성되는 안내홈을 각각 갖는 내부관과, 외부관을 관통하여 상기 걸림홈에 선택적으로 끼워지는 로커와, 상기 로커가 걸림홈으로부터 이탈할 수 있는 회피홈을 내주에 가지고 상기 외부관의 외측에 결합되어 로킹방향으로 탄성바이어스 되며 상기 내부관의 안내홈에 삽입되는 가이드를 갖는 홀딩노브를 구비하는 것을 특징으로 하는 다용도 농약 살포 로봇.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 및 제2 농약공급호스가 코일형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 다용도 농약 살포 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 베이스프레임의 상부에 상기 농약탱크의 외면을 접촉 지지하는 복수의 홀딩서포트가 분리 가능하게 구비된 것을 특징으로 하는 다용도 농약 살포 로봇.
청구항 1 또는 청구항 7에 있어서,
상기 베이스프레임의 상면에 복수의 펜스부재가 베이스프레임에 대해 일정각도로 세워질 수 있도록 접철 가능하게 더 구비된 것을 특징으로 하는 다용도 농약 살포 로봇.
청구항 8에 있어서,
상기 베이스프레임의 상면에 상기 펜스부재가 인입되는 수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 다용도 농약 살포 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 베이스프레임의 전단과 후단에 장애물 감지센서가 각각 구비된 것을 특징으로 하는 다용도 농약 살포 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 베이스프레임의 전단과 후단에 헤드라이트가 각각 구비된 것을 특징으로 하는 다용도 농약 살포 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 베이스프레임에 그 양측으로 각각 연장되는 보조프레임이 신축 가능하게 더 구비되는 것을 특징으로 하는 다용도 농약 살포 로봇.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 캐터필러유닛은,
간격을 두고 배치되는 2개의 측판과, 상기 측판 사이의 전후단에 각각 설치되는 전방 및 후방 캐터필러휠과, 상기 전방 및 후방 캐터필러휠을 감싸도록 결합되는 캐터필러와, 상기 전방 및 후방 캐터필러휠의 적어도 어느 하나를 정 또는 역으로 구동시키는 주행모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 다용도 농약 살포 로봇.
청구항 3에 있어서,
제1 및 제2노즐관에는,
제1 및 제2노즐관에서 공급되는 농약이 분배되는 분배관과, 분배관의 내주면에 결합되어 있는 베어링과, 분배관의 단부에 결합되어서 베어링이 분배관으로부터 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지링이 구비되며;
노즐헤드는,
상단의 입구가 베어링의 내주면에 회전되도록 결합되어 있고, 하단의 출구는 하측 방향을 향하도록 위치되어 있으며, 입구의 수직축과 출구의 수직축이 서로 엇갈리도록 입구와 출구를 연결하는 연장부가 경사지게 절곡되어 있어, 출구로 분사되는 농약의 이탈속도에 따라 베어링을 중심으로 회전되도록 된 것을 특징으로 하는 다용도 농약 살포 로봇.