KR20150025333A - 이동형 지능로봇을 이용한 영상기반 식물 생장관리 제어시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회전각도, 위치 또는 고저를 가변시켜 다양한 곳에 위치한 식물의 상태를 촬영하거나 온도, 습도, CO2 농도 또는 조도의 환경 조건을 측정하는 이동형 지능로봇 및 상기 이동형 지능로봇의 움직임을 원격 조종하고, 상기 이동형 지능로봇으로부터 식물의 상태와 환경 조건을 전송받아, 식물의 상태와 식물공장 내부 환경을 분석관리하는 관측제어센터를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상기반 무인화형 식물 생장관리 제어시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 식물 생장관리 제어시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 식물공장에서 카메라, 센서 및 통신수단을 구비한 이동형 지능로봇을 이용하여 획득한 대략 관측과 정밀 관측 결과를 영상 처리하고 식물의 성장상태와 병충해 여부를 판단하여 생장관리를 하는 제어시스템에 관한 것이다.
식물공장은 식물을 시설 안에서 빛, 온도, 습도 및 이산화탄소와 같은 재배조건을 인공적으로 제어하여 계절에 관계없이 자동으로 연속 생산하는 시스템이다. 식물공장은 실내 농업이기 때문에 연중 생산이 가능하고, 날씨와 상관없이 농사를 지을 수 있어 생산량 증대와 안정적인 공급 효과를 볼 수 있다. 식물공장은 차세대 녹색산업으로서 새로운 영농기술을 확립하고 관련 하이테크 기술 발전을 유도할 수 있을 것으로 기대된다.
식물공장에서 높은 생산성으로 식물을 재배하려면 식물의 성장 조건을 적기에 정확하게 조절해야하므로 식물의 성장 환경에 따른 성장 결과를 감지하여 성장 조건의 적정 여부를 판단하는 방법이 요구된다.
이와 같은 식물공장은 식물의 생육주기를 일정별로 관찰하여 적절한 생육 조건을 유지시켜주어야 한다. 또한 적정한 생산성을 유지하고 생산단가를 낮추기 위해서는 병충해에 의한 손실을 방지해야 하고, 관리 인력의 투입을 최소화하기 위하여 원격으로 관리 제어하는 것이 필요하다.
특허문헌 1은 식물 생장 모니터링 시스템 및 그를 이용한 식물 생장 모니터링 방법에 관한 것으로서, 식물공장 내에서 생장하는 식물의 크기를 효율적으로 측정할 수 있는 기술이다. 특허문헌 1은 식물의 높이와 퍼짐각 및 상면의 넓이 비율과 같은 측정 요소를 증가시켜 식물의 생장 크기 측정의 정밀도를 높이는 기술이나, 고정된 카메라로 촬영하므로 한정된 대상 식물에 대한 성장만 측정할 수 있어 식물공장 전체 상태를 파악할 수 없고 정밀 관찰이나 병충해 발견 등에는 한계가 있다.
특허문헌 2는 원격 식물 생육 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 과수 재배 현장에 배치되어 과수의 이미지를 촬영하는 카메라모듈과 카메라에서 촬영된 과수의 이미지가 전송되는 관리서버와 제어부를 포함한다. 제어부는 일정 조건에 도달할 경우 카메라가 과수의 이미지를 촬영하고, 촬영된 과수의 이미지가 인터넷을 통해 관리서버로 전송되도록 카메라를 제어한다. 특허문헌 2는 카메라구동부에서 x축, y축 및 z축으로 카메라를 제어하여 과수의 생육 상황을 비교적 세밀하게 모니터링할 수 있으나, 고정된 카메라로 한정된 대상만 관찰할 수 있어 관찰 대상이 아닌 다른 식물에서 병충해가 발생할 경우 발견이 어려우며 전체 상태를 관찰하는 데에는 한계가 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 한정된 대상만 관찰하는 것이 아니라 이동형 로봇을 사용하여 이동하면서 원격으로 전체적인 주기적 대략 관찰한 결과와 필요한 부분을 정밀 관찰한 결과를 영상기반 분석방법을 통하여 식물의 성장 및 병충해 상태를 측정하고, 측정 결과를 토대로 적절한 식물 생육 조건을 유지 관리하는 무인화된 식물공장을 제공하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 이동형 지능로봇을 이용한 영상기반 식물 생장관리 제어시스템은, 식물의 생육조건, 성장상태 또는 병충해를 이동 관측하는 지능로봇과 상기 지능로봇을 원격으로 관리 제어하는 관측제어센터를 포함하고, 상기 지능로봇은 식물공장의 바닥 주행로를 따라 이동하거나 식물공장의 상부에 설치된 행거 트랙을 따라 이동하고, 상하구동수단에 의하여 높낮이가 조절되어 목표 대상에 따라 자유롭게 이동 관찰하며, 상기 관측제어센터의 영상분석수단에 의하여 식물의 성장상태 또는 병충해 여부를 분석 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 식물재배공간의 어느 위치든지 온도, 습도, CO2 농도 및 조도를 측정할 수 있고, 어느 위치에 있는 식물이든지 모든 각도에서 식물의 상태를 촬영할 수 있으므로 식물의 상태와 생장 환경 변화를 세밀하게 관찰할 수 있다.
본 발명은 트랙 무빙 타입이나 행거 타입으로 이동형 지능로봇을 이동시켜 식물공장의 공간 활용을 극대화 할 수 있다.
본 발명은 스텝 모터와 로봇팔을 이용하여 영상측정과 생육조건 측정을 원격 제어함으로써 식물의 상태를 측정한 측정데이터를 유지 및 관리하는데 소요되는 시간을 절약하고 관리 인력을 대체할 수 있어 원가절감이 가능하고, 식물재배공장의 완전무인화 및 완전자동화 제어시스템을 구현할 수 있다.
본 발명은 카메라 영상의 근접촬영과 다각도 측정으로 식물의 생장상태를 세밀하게 관리하여 병충해는 물론 식물의 생장상태를 정확하게 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명의 이동형 지능로봇을 이용한 영상기반 무인화형 식물 생장관리 제어시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동형 지능로봇의 상세 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동형 지능로봇의 주행로.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동형 지능로봇의 상세 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동형 지능로봇의 주행로.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명한다. 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것은 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.
기존의 식물 생장관리 제어시스템이 고정된 카메라에 의해 촬영되고, 온도나 습도도 고정된 센서에 의해 감지하므로 식물공장 전체의 생장 조건을 정확하게 측정하지 못하거나 일부 지역에서 병충해가 발생할 경우 조기에 발견할 수 없다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지능로봇(1)의 이동에 의하여 식물공장 전체를 파악할 수 있으며, 주기적 대략 관찰로 전체적인 상태를 파악하고 병충해 등이 의심스러운 경우 해당 지역으로 이동하여 정밀 관찰을 할 수 있으며, 적외선 카메라 또는 x-ray 카메라 등 특수 카메라 영상을 활용하여 다양한 원인 분석을 할 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명에 의한 이동형 지능로봇을 이용한 영상기반 무인화형 식물 생장관리 제어시스템은 이동형 지능로봇(1) 및 관측제어센터(11)을 포함한다.
상기 이동형 지능로봇(1)은 식물재배 공장에서 이동 중 식물의 상태를 다각도로 촬영하도록 영상카메라(3)를 로봇팔(2)에 장착하고, 로봇팔(2)과 환경측정센서모듈(4)의 높낮이를 제어하여 위치 및 고저에 따른 온도, 습도, CO2 농도 또는 조도와 같은 환경 조건을 측정하고, 촬영한 영상데이터와 측정한 측정데이터를 송수신수단을 통하여 관측제어센터(11)로 송신한다.
상기 관측제어센터(11)는 영상데이터 또는 측정데이터를 전송받아 각 위치별 식물의 상태와 식물재배공간의 생육조건을 관찰 분석하고, 상기 이동형 지능로봇(1)의 이동과 상기 로봇팔(2)의 움직임을 원격 제어한다.
도 2에 도시된 이동형 지능로봇(1)은 상하구동수단(8), 환경측정센서모듈(4), 영상카메라(3), 로봇팔(2), 제1 송수신수단(5-1,5-2), 스텝 모터(6), 모터 구동 제어부(7) 및 전원부(9)를 포함한다.
상기 상하구동수단(8)은 상부에 로봇팔(2) 및 환경측정센서모듈(4)을 배치하고, 상기 환경측정센서모듈(4)과 상기 로봇팔(2)의 상하 높낮이를 조절한다. 상기 제1 송수신수단(5-1,5-2)은 영상데이터 및 측정데이터를 상기 관측제어센터(11)으로 전송하고 상기 관측제어센터(11)로부터 로봇팔의 제어 신호와 이동형 지능로봇의 제어신호를 수신한다. 상기 로봇팔(2)은 스텝 모터(6)에 의해 제어되어 회전 가능하고 일단부에 영상카메라(3)가 장착된다.
상기 영상카메라(3)는 일반 카메라로 식물의 줄기 및 잎 등을 촬영한다. 상기 영상카메라(3)는 적외선 카메라 또는 X-ray 카메라 등을 부가할 수 있다.
식물공장 내의 모든 식물의 병충해나 생육 상태를 세밀하고 완벽하게 관측하고, 측정 데이터를 전부 저장하는 것은 저장 용량 및 분석 소요 시간을 감안하면 비효율적일 수 있다. 이를 위해 본 발명은 주기적인 대략적 관측을 통해 병충해가 발견되지 않은 식물은 필터링하고 집중 관리가 필요한 식물만을 정밀하게 관측한다.
제1 단계는 선수 조사를 한다. 제2 단계는 선수 조사를 통해 걸러진 식물들을 대략적으로 관측한다. 제3 단계는 제2 단계에서 병충해 전조를 발견한 식물만을 세밀하게 관측한다. 즉, 영상데이터를 분석하여 관측 기준을 식물 상태별로 등급화하고, 각 등급별로 정밀 관측이 필요한 식물만을 집중적으로 관찰한다.
또한 식물의 생장 주기에 맞추어 일정한 주기마다 식물을 촬영하여 생육 조건을 측정함으로써 식물의 변화 상태를 관찰할 수 있고, 생장 주기별로 적절한 영양과 환경을 맞추어 줄 수 있다. 따라서 본 발명은 일반인이 관리하기 어려운 고부가 가치의 특용 작물과 기능성 식물 재배를 체계적으로 관리할 수 있을 뿐만 아니라 무인으로 관리할 수 있어 생산성을 높이고 생산원가를 절약할 수 있다.
상기 환경측정센서모듈(4)은 온도 센서(4-1), 습도 센서(4-2), 이산화탄소(CO2) 센서(4-3) 및 조도 센서(4-4) 등을 포함한다. 상기 환경측정센서모듈(4)은 식물의 생장에 영향을 주는 주변 환경요소인 온도, 습도, 빛의 세기와 산소 및 CO2의 농도를 측정한다. 상기 환경측정센서모듈(4)은 일정한 주기마다 식물의 상태를 측정하여, 제1 송수신수단(5-1,5-2)을 통해 전송하면, 관측제어센터(11)는 측정데이터를 시간별 및 위치별로 저장하고 관리하며 모니터(15)를 통해 실시간 식물의 상태를 세밀하게 관측할 수 있으며, 식물재배공간의 생육조건을 분석하고 관리할 수 있다. 상기 환경측정센서모듈(4)이 측정한 신호는 제1 송수신수단(5-1,5-2)을 통해 무선통신에 의해 관측제어센터(11)로 전송된다.
상기 스텝 모터(6)는 상기 이동형 지능로봇의 제어신호를 수신하여 상기 지능로봇(1)의 주행을 제어한다. 상기 스텝 모터(6)는 주행용 모터로서 제자리 회전이 가능하고 이동형 지능로봇(1)의 주행 방향을 자유롭게 바꿀 수 있는 구조이다. 상기 모터 구동 제어부(7)는 상기 로봇팔 원격제어수단(12)과 이동형 지능로봇 원격제어수단(13)으로부터 신호를 전송받아 상기 스텝 모터(6)의 구동을 제어한다. 상기 전원부(9)는 상기 이동형 지능로봇(1)에 전원을 공급한다.
상기 상하구동수단(8)은 지능로봇에 장착된 로봇팔(2)과 환경측정센서모듈(4)의 높낮이를 조절한다. 식물공장의 하부에 위치한 식물을 상태를 측정하려면 상하구동수단(8)의 높이를 낮추고, 상부에 위치한 식물을 상태를 측정하려면 상하구동수단(8)의 높이를 높일 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 관측제어센터(11)는 영상분석수단(14), 제2 송수신수단(16), 로봇팔 원격제어수단(12) 및 이동형 지능로봇 원격제어수단(13)을 포함한다.
상기 영상분석수단(14)은 영상데이터, 측정데이터 및 측정지점의 위치좌표를 수신하여 각 위치별 식물의 상태를 모니터(15)를 통해 관측 분석한다.
상기 영상분석수단(14)은 촬영한 영상을 수신하여 영상처리(image processing)하여 성장 상태와 병충해 유무를 판단한다. 영상처리 기법은 크기, 색상, 휘도 및 형태 등의 특징을 추출한다. 예시적으로 병해에 걸렸을 경우 잎의 색상 변화로 판단하고, 충해에 의하여 구멍이 뚫린 잎은 정상적인 잎과의 빼기(subtraction) 기법으로 차영상을 추출하여 판단할 수 있다. 다른 방법으로서 적외선 카메라나 X-ray 카메라에 의하여 촬영한 영상으로 정상적인 잎과 병충해 잎을 비교하여 병충해를 판단할 수 있다.
상기 로봇팔 원격제어수단(12)은 로봇팔 조이스틱이 될 수 있으며, 로봇팔(2)의 회전을 원격 제어하기 위한 로봇팔의 제어신호를 출력한다.
상기 이동형 지능로봇 원격제어수단(13)은 이동형 지능로봇 조이스틱이 될 수 있으며, 상기 이동형 지능로봇(1)의 움직임을 원격 제어하는 이동형 지능로봇의 제어신호를 출력한다.
상기 제2 송수신수단(16)은 상기 이동형 지능로봇의 제어신호와 상기 로봇팔의 제어신호를 상기 이동형 지능로봇(1)에 송신하고, 영상카메라에 의해 촬영된 데이데를 수신한다.
식물의 생장 상태에 영상카메라에 의해 병충해가 관측될 경우, 로봇팔 조이스틱이나 이동형 지능로봇 조이스틱을 사용하여 로봇팔(2)이나 이동형 지능로봇(1)을 소정 각도로 회전시키고, 상하구동수단(8)으로 상기 영상카메라(3)와 상기 환경측정센서모듈(4)의 높이를 조절하여 근접 촬영 및 다각도 촬영이 가능하고, 식물 상태를 실시간으로 관측할 수 있다.
지능로봇(1)의 이동은 식물공장의 시설과 재배되는 식물의 종류에 따라 바닥 주행로로 이동하는 경우와 상부에 설치된 트랙을 따라 이동하는 경우를 상정할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 성장하면서 옆으로 퍼지는 식물은 주행로가 좁아질 수 있고 재배면적이 줄어들 수 있으므로 행거 트랙 이동방식을 선택하는 것이 적절하다.
도 3은 식물재배공간의 바닥면에 새겨진 라인을 따라 이동하는 방식의 일 실시예로서, 카메라를 이용하여 주행 라인을 인식하여 이동한다. 주행 시 주변의 벽이나 장애물과의 충돌을 방지하기 위하여 초음파 센서나 RFID 리더기를 이동형 지능로봇(1)에 설치하여 주행 경로를 제어할 수 있다. RFID 리더기는 일정 간격으로 설치된 RFID 태그의 정보를 판독하여 위치를 측정할 수 있다.
지능로봇 이동의 또 다른 실시예로서 행거 트랙 이동방식을 들 수 있다. 식물공장의 식물 상부에 행거 트랙(hanger track)을 설치하여 트랙을 따라 지능로봇(1)이 이동하면서 영상카메라(3)와 상기 환경측정센서모듈(4)의 높낮이를 조절하여 촬영과 측정을 한다. 이때 지능로봇의 위치는 RFID 리더기외에도 회전각 변위와 직선 변위를 측정할 수 있는 엔코더(encoder)를 사용할 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1 : 이동형 지능로봇 2 : 로봇팔
3 : 영상카메라 4 : 환경측정센서모듈
4-1 : 온도 센서 4-2 : 습도 센서
4-3 : CO2 센서 4-4 : 조도 센서
5-1, 5-2 : 제1 송수신수단
6 : 스텝 모터 7 : 모터 구동 제어부
8 : 상하구동수단 9 : 전원부
10 : 바퀴 11 : 관측제어센터
12 : 로봇팔 원격제어수단 13 : 이동형 지능로봇 원격제어수단
14 : 영상분석수단 15 : 모니터
16 : 제2 송수신수단
3 : 영상카메라 4 : 환경측정센서모듈
4-1 : 온도 센서 4-2 : 습도 센서
4-3 : CO2 센서 4-4 : 조도 센서
5-1, 5-2 : 제1 송수신수단
6 : 스텝 모터 7 : 모터 구동 제어부
8 : 상하구동수단 9 : 전원부
10 : 바퀴 11 : 관측제어센터
12 : 로봇팔 원격제어수단 13 : 이동형 지능로봇 원격제어수단
14 : 영상분석수단 15 : 모니터
16 : 제2 송수신수단
Claims (6)
- 식물의 생육조건, 성장상태 또는 병충해를 이동 관측하는 지능로봇과 상기 지능로봇을 원격으로 관리 제어하는 관측제어센터를 포함하는 식물 생장관리 제어시스템에 있어서,
상기 지능로봇은 식물공장의 바닥 주행로를 따라 이동하거나 식물공장의 상부에 설치된 행거 트랙을 따라 이동하고, 상하구동수단에 의하여 높낮이가 조절되어 목표 대상에 따라 자유롭게 이동 관찰하며,
상기 관측제어센터의 영상분석수단에 의하여 식물의 성장상태 또는 병충해 여부를 분석하는 것을 특징으로 하는 이동형 지능로봇을 이용한 영상기반 식물 생장관리 제어시스템. - 제1항에 있어서,
상기 지능로봇은,
식물의 상태를 촬영하여 영상데이터를 생성하는 영상카메라;
상기 영상카메라를 장착하고 다각도로 움직이는 다관절 로봇팔;
식물의 생육조건인 온도, 습도, CO2 농도 또는 조도를 측정하여 측정데이터를 생성하는 환경측정센서모듈;
상기 로봇팔과 상기 환경측정센서모듈의 고저를 조절하는 상하구동수단; 및
영상데이터와 측정데이터를 상기 관측제어센터에 송신하고, 상기 관측제어센터로부터 상기 로봇팔의 제어신호와 상기 이동형 지능로봇의 제어신호를 수신하는 제1 송수신수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 지능로봇을 이용한 영상기반 식물 생장관리 제어시스템. - 제2항에 있어서,
상기 관측제어센터는,
상기 영상카메라와 환경측정센서모듈로부터 획득된 영상데이터, 측정데이터 및 측정지점의 위치좌표를 수신하여 식물의 상태와 생육조건을 분석하고, 각 위치별 식물의 상태를 모니터에 디스플레이하는 영상분석수단;
상기 지능로봇의 전후, 좌우 움직임 및 회전을 원격 제어하는 지능로봇 원격제어수단;
상기 로봇팔의 전후, 좌우, 상하 움직임 및 회전을 원격 제어하는 로봇팔 원격제어수단 및
상기 이동형 지능로봇 원격제어수단과 상기 로봇팔 원격제어수단이 출력하는 원격 제어 신호를 상기 이동형 지능로봇에 전송하고, 측정데이터와 영상데이터를 전송받는 제2 송수신수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 지능로봇을 이용한 영상기반 식물 생장관리 제어시스템. - 제1항에 있어서,
상기 이동형 지능로봇은,
RFID 리더기 또는 엔코더에 의하여 위치를 판독하여 상기 관측제어센터로 송신하는 것을 특징으로 하는 이동형 지능로봇을 이용한 영상기반 식물 생장관리 제어시스템. - 제3항에 있어서,
상기 지능로봇은,
전후, 좌우 움직임 및 회전을 제어하는 스텝 모터 및 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 지능로봇을 이용한 영상기반 식물 생장관리 제어시스템. - 제1항에 있어서,
상기 영상분석수단은,
일반 카메라 또는 적외선 카메라 또는 X-ray 카메라로 촬영하여 획득한 영상데이터를 이미지 프로세싱 처리하여 크기, 색상, 휘도 또는 형태를 비교분석하여 성장상태 또는 병충해를 판단하는 것을 특징으로 하는 이동형 지능로봇을 이용한 영상기반 식물 생장관리 제어시스템.
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106069596A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-11-09 | 张舒维 | 一种用于农业灌溉的新型无人机 |
| CN106162087A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-11-23 | 深圳前海弘稼科技有限公司 | 一种种植箱内植物的生长过程展示方法及系统 |
| KR20170014045A (ko) * | 2015-07-28 | 2017-02-08 | 전주대학교 산학협력단 | 식물생장 모니터링 시스템 |
| KR20180066527A (ko) * | 2016-12-09 | 2018-06-19 | 엠티코리아(주) | 고추 자동 수확 장치 |
| KR101863662B1 (ko) | 2017-01-25 | 2018-06-29 | 문영실 | 카메라를 이용한 스마트 공장 운영 시스템 |
| CN108279678A (zh) * | 2018-02-24 | 2018-07-13 | 浙江大学 | 一种用于检测植株生长状况的田间自动行走装置及其行走控制方法 |
| CN109388672A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-02-26 | 广东电网有限责任公司 | 供应商现场勘察方法 |
| KR20190061987A (ko) * | 2017-11-28 | 2019-06-05 | 아이티컨버젼 주식회사 | 농업 로봇 작물 트래킹 방법 |
| CN110509270A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-11-29 | 合肥工业大学 | 一种机器人控制系统及控制方法 |
| KR20200022433A (ko) * | 2017-06-14 | 2020-03-03 | 그로우 솔루션즈 테크, 엘엘씨 | 그로우 포드에 온도 제어를 제공하기 위한 시스템 및 방법 |
| KR20210014268A (ko) * | 2019-07-30 | 2021-02-09 | 서우엠에스 주식회사 | 자율주행 관리로봇을 이용한 증강현실 기반의 버섯 재배관리 시스템 |
| KR20210076683A (ko) * | 2019-12-16 | 2021-06-24 | 네이버랩스 주식회사 | 건물 내의 식물에 대한 관리 서비스를 제공하는 로봇을 제어하는 방법 및 시스템 |
| KR20210094170A (ko) * | 2020-01-20 | 2021-07-29 | 서우엠에스 주식회사 | 클라우드 기반의 버섯 스마트팜 시스템 |
| CN113924968A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-01-14 | 中国农业科学院都市农业研究所 | 一种用于植物工厂的无人生产作业系统及方法 |
| CN115171036A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-10-11 | 武汉工程大学 | 一种智能农业大棚的植物管理控制方法和系统 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101869032B1 (ko) | 2016-11-28 | 2018-06-20 | 주종문 | 빅데이터 창출 지능형 agv 기반 무인 식물공장 로봇 시스템 |
| KR101869034B1 (ko) | 2016-11-30 | 2018-07-19 | 주종문 | 독립모듈형 개인화 식물재배기 및 독립모듈형 개인화 식물재배기 기반 식물공장 시스템 |
| KR101919613B1 (ko) | 2016-12-09 | 2019-02-08 | (주)솔로몬시스템 | 농업용 방제로봇 |
| KR102015411B1 (ko) * | 2017-04-19 | 2019-08-29 | 한국생산기술연구원 | 무인운송장치, 이를 이용한 환경제어 시스템 및 방법 |
| KR102430887B1 (ko) | 2019-11-27 | 2022-08-09 | 서우엠에스 주식회사 | 관리로봇을 이용한 인공지능 기반의 버섯 재배관리 시스템 |
| KR102602793B1 (ko) * | 2020-11-13 | 2023-11-16 | 대한민국 | 식물의 생육 환경 모니터링 장치 |
| KR102602792B1 (ko) * | 2020-11-13 | 2023-11-16 | 대한민국 | 배지 환경 모니터링 장치 |
| KR102620280B1 (ko) * | 2021-08-20 | 2024-01-03 | (주)카탈로닉스 | 관수 및 시비를 위한 이동형 로봇 시스템 |
| KR102547144B1 (ko) | 2022-12-02 | 2023-06-22 | 한경국립대학교 산학협력단 | 수평 유지도가 향상된 농작업 차량 및 그 제어 방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4979976B2 (ja) * | 2006-04-25 | 2012-07-18 | 新光エンジニアリング株式会社 | 植物栽培システム |
-
2013
- 2013-08-29 KR KR1020130102851A patent/KR101547560B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170014045A (ko) * | 2015-07-28 | 2017-02-08 | 전주대학교 산학협력단 | 식물생장 모니터링 시스템 |
| CN106069596A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-11-09 | 张舒维 | 一种用于农业灌溉的新型无人机 |
| CN106162087A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-11-23 | 深圳前海弘稼科技有限公司 | 一种种植箱内植物的生长过程展示方法及系统 |
| WO2018018814A1 (zh) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 深圳前海弘稼科技有限公司 | 一种种植箱内植物的生长过程展示方法及系统 |
| KR20180066527A (ko) * | 2016-12-09 | 2018-06-19 | 엠티코리아(주) | 고추 자동 수확 장치 |
| KR101863662B1 (ko) | 2017-01-25 | 2018-06-29 | 문영실 | 카메라를 이용한 스마트 공장 운영 시스템 |
| KR20200022433A (ko) * | 2017-06-14 | 2020-03-03 | 그로우 솔루션즈 테크, 엘엘씨 | 그로우 포드에 온도 제어를 제공하기 위한 시스템 및 방법 |
| KR20190061987A (ko) * | 2017-11-28 | 2019-06-05 | 아이티컨버젼 주식회사 | 농업 로봇 작물 트래킹 방법 |
| CN108279678A (zh) * | 2018-02-24 | 2018-07-13 | 浙江大学 | 一种用于检测植株生长状况的田间自动行走装置及其行走控制方法 |
| CN109388672A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-02-26 | 广东电网有限责任公司 | 供应商现场勘察方法 |
| CN110509270A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-11-29 | 合肥工业大学 | 一种机器人控制系统及控制方法 |
| KR20210014268A (ko) * | 2019-07-30 | 2021-02-09 | 서우엠에스 주식회사 | 자율주행 관리로봇을 이용한 증강현실 기반의 버섯 재배관리 시스템 |
| KR20210076683A (ko) * | 2019-12-16 | 2021-06-24 | 네이버랩스 주식회사 | 건물 내의 식물에 대한 관리 서비스를 제공하는 로봇을 제어하는 방법 및 시스템 |
| KR20210094170A (ko) * | 2020-01-20 | 2021-07-29 | 서우엠에스 주식회사 | 클라우드 기반의 버섯 스마트팜 시스템 |
| CN113924968A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-01-14 | 中国农业科学院都市农业研究所 | 一种用于植物工厂的无人生产作业系统及方法 |
| CN115171036A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-10-11 | 武汉工程大学 | 一种智能农业大棚的植物管理控制方法和系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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