KR20150049337A - 지능형 무인 제초 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지능형 무인 제초 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 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 됨으로써 악조건의 날씨에 작업자의 안전이 보장됨과 동시에 편리한 제초 작업이 가능하고, 제초 작업시 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.
본 발명에 따른 지능형 무인 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 자기위치 인식부와; 상기 본체부의 주행중에 영상을 인식하기 위한 비전센서 및 장애물을 감지하기 위한 장애물감지센서가 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 제어부를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지능형 무인 제초 로봇{INTELLIGENT UNMANED ROBOT FOR WEEDING}

본 발명은 지능형 무인 제초 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 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 됨으로써 악조건의 날씨에 작업자의 안전이 보장됨과 동시에 편리한 제초 작업이 가능하고, 제초 작업시 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.

일반적으로 예초 또는 제초 장치는 곡식, 풀, 어린 잡목 등의 초목(草木))을 절단하기 위한 기구로서, 이러한 예초 및 제초 장치는 사용 용도와 형태 등에 따라 여러 가지가 다양하게 제안되어 널리 사용되고 있다.

예전에는 풀을 베기 위한 수단으로 오로지 인력에 의한 낫이라는 농기구에 의존해 제초작업을 하였으므로, 작업에 많은 힘이 들고, 작업에 소요되는 시간이 너무 오래 걸리며, 작업 효율이 떨어졌을 뿐만 아니라, 작업시 예리한 날에 손을 베이거나 심지어는 손가락이 잘리는 등의 인명사고가 빈번하게 발생하였다.

이에, 최근에는 모터 또는 엔진을 이용한 휴대용 예초기가 개발되어 사용되고 있는데, 일반적인 휴대용 예초기는 사용자가 등에 메는 동력부와, 상기 동력부의 동력으로 회전되면서 지면상의 잔디나 잡초를 자를 수 있는 회전커터와, 상기 회전커터와 동력부를 연결하기 위한 것으로, 상기 회전커터에 후방 상부 방향으로 경사지게 연결된 일정한 직경의 지지파이프와 플렉서블관체 및 사용자가 손으로 파지하기 위한 손잡이가 구비되며 내측에는 동력부의 동력을 회전커터에 전달하는 동력전달수단이 구비된 핸들부로 구성된다.

사용자는 작업시 상기와 같이 구성된 예초기의 핸들부의 중간부에 구비된 손잡이를 잡고 회전커터를 지면에 대하여 일정한 간격으로 유지하면서 예초작업을 수행하였던 것이다.

그러나, 일반적인 예초기의 경우에는 예초기의 회전커터가 외부에 그대로 노출된 상태에서 고속 회전되므로 예초기 회전커터가 돌과 같이 단단한 물체에 부딪히는 경우에는 예초기의 고장의 원인이 되거나, 부딪히는 충격에 의해 절손된 회전커터 또는 회전커터에 의해 파손된 물체가 비산하여 사용자에게 상해를 입혀 안전사고를 유발하는 문제점이 있었다.

또한, 일반적인 예초기를 이용하여 비숙련자가 작업을 하는 경우에는 풀이나 잔디를 일정한 높이로 자르기가 매우 힘든 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래의 일반적인 예초기의 문제점을 인지하여 최근에는 휴대용 예초기를 안전하고 편리하게 사용할 수 있도록 지면으로부터 예초기의 회전커터의 높이를 일정하게 유지할 수 있도록 하여 숙련자 또는 비숙련자에 관계없이 항상 일정한 높이로 잔디를 예초할 수 있도록 함과 동시에 회전커터를 들고 작업해야하는 사용자의 육체적, 정신적 피로도를 줄여 작업성을 향상시킬 수 있는 예초기용 지지 장치의 이용이 증가되고 있다.

뿐만 아니라, 최근에는 점차적으로 농기계의 기계화가 실현되면서 경운기나 관리기라는 농기계에 부착하는 작업기 형태의 예초기가 널리 개발되어 사용되고 있다.

그러나, 경운기나 관리기에 예초기를 부착함에 있어, 많은 힘이 들고 구조가 복잡하여 효용가치가 떨어져 사용을 기피하게 됨에 따라, 제초작업을 전문적으로 할 수 있는 엔진이 탑재된 승용식 제초 장치가 개발되어 사용되기도 하였으나, 이와같은 승용식 제초 장치는 대형의 고가 장비로써 모두 수입에 의존하고 있는 실정으로, 큰 비용이 발생되어 일반 농가 등에서는 쉽게 구입이 어려운 실정이었다.

또한, 이러한 승용식 제초 장치는 여전히 인력이 투입되어 제초 작업이 이루어져야 하기 때문에 제초 작업시 발생되는 소음, 먼지 등에 노출되어 작업자의 건강에 해치게 될 뿐만 아니라, 그 구성이 복잡하고 협소한 공간에서는 회전이 용이하지 못하게 되는 등의 문제점 또한 발생되었던 것이다.

상술한 바와 같이 종래의 다양한 방식의 제초 장치는 모두 인력이 직접 투입되어야하기 때문에 인건비가 발생됨과 동시에 고강도 육체 노동으로 인한 작업자의 피로감을 증가시키게 되었고, 제초작업 중의 부주의로 인해 작업자가 부상을 당하는 경우도 발생될 수 있는 문제점 등에 의해 보다 안전하고 편리한 제초 방법이 요구되고 있었던 것이다.

이와 같은 필요에 따라 개발된 기술로서, 종래의 대한민국 등록특허 제10-1219495호(등록일자: 2013.01.02) "골프 볼 수거, 제초용 원격제어로봇"에 대해 개시된바 있다.

상기와 같은 종래의 "골프 볼 수 거, 제초용 원격제어로봇(100)은" 로봇을 원격제어함으로써 인력을 투입하지 않더라도 잡초 제거를 안전하게 처리할 수 있도록 하는 것으로, 제초작업 유무에 따라 수직 왕복 운동할 수 있는 제초부(120)와, 원격제어로봇의 구동 및 방향전환 기능을 수행하는 구동부(140)와, 장애물을 감지할 수 있는 초음파센서(160)와, 초음파센서부(160)의 신호를 공급받아 제초부(120)의 수직 왕복운동과, 구동부(40)의 구동 및 방향전환을 제어하는 제어부(180)를 포함하여 이루어짐으로써 안전사고 발생문제를 해소함과 동시에, 인력 투입에 따른 비용을 현저히 절감할 수 있도록 하고 있다.

하지만, 상기와 같은 제초용 원격제어로봇은 제초가 필요한 넓은 범위의 제초 영역을 사용자가 미리 인지하여 리모트컨트롤러(200)를 통해 직접 작동시키거나, PLC 제어판과 동작감지센서를 통해 일련의 명령어 형식으로 기억하는 메모리를 가지고, 그 메모리의 내용에 따라 기계와 프로세서를 제어하도록 하고 있는 것으로, 이와 같은 제어방식은 일반 평지에서는 어느 정도 효과가 있다 하겠으나, 외부 환경을 인식한 자율 주행이 불가능하기 때문에 불규칙적인 지형에 대해 대처하기가 까다로울 뿐만 아니라, 제초용 원격제어로봇이 경사지에서 제초 작업을 진행하는 경우 제초 장치가 그 경사면에 따라 기울어지게 되면서 오류 및 오작동이 발생되어 위치 파악이 제대로 이루어지지 못하게 됨으로써 정확한 주행이 힘들게 되고, 다수의 장애물이 불규칙적으로 위치하고 있는 장소에서 제초 작업이 이루어지는 경우, 장애물을 단순 회피하여 제초 작업을 지속할 수는 있으나, 그 장애물로 인해 경로가 변경된 경우 제초 작업이 지연되는 등의 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 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 됨으로써 악조건의 날씨에 작업자의 안전이 보장됨과 동시에 편리한 제초 작업이 가능하고, 제초 작업시 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 로봇을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 지능형 무인 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 자기위치 인식부와; 상기 본체부의 주행중에 영상을 인식하기 위한 비전센서 및 장애물을 감지하기 위한 장애물감지센서가 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 제어부를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 지능형 무인 제초 로봇은, 상기 주행 경로와 상기 장애물감지센서에서 감지된 장애물의 위치 정보를 이용하여 장애물의 회피를 위한 최적의 경로를 생성하는 경로 계획부를; 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 경로 계획부에서 생성된 경로를 따라 상기 본체부가 자율적으로 주행하도록 상기 본체부, 상기 제초부 및 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 지능형 무인 제초 로봇은, 상기 제어부는, 상기 본체부, 상기 제초부 및 상기 구동부를 원격으로 제어하기 위한 무선조종수단이 구비되되, 상기 무선조종수단은, 상기 본체부, 상기 제초부 및 상기 구동부를 제어하는 컨트롤러와, 상기 컨트롤러에 무선 신호를 전송하는 무선조종기와, 상기 무선 신호를 수신하여 상기 컨트롤러로 전송하는 수신기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 지능형 무인 제초 로봇은, 상기 센서부는, 상기 자기위치 인식부에서 상기 본체부의 현재 위치를 인식하기 위한 GPS센서가 더 구비되고, 상기 장애물감지센서는 초음파센서인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 지능형 무인 제초 로봇은, 상기 센서부는, 중력에 대한 상기 본체부의 좌우 기울기를 감지하기 위한 기울기 감지센서가 더 구비되되, 상기 제어부는, 상기 기울기 감지센서에서 감지된 상기 본체부의 기울기가 일정 각도 이하인 경우 상기 본체부가 자율적으로 주행하도록 제어하고, 상기 본체부의 기울기가 일정 각도 이상인 경우 상기 무선조종수단의 조작을 통해 수동으로 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 지능형 무인 제초 로봇은 무인 원격제어방식(R/C) 자율적으로 주행할 수 있는 지능형 무인 제초 로봇을 통해 사용자로부터 설정된 일정 범위에서 무인으로 자동 제초작업이 가능하게 됨으로써 악조건의 날씨에 작업자의 안전이 보장됨과 동시에 편리한 제초 작업이 가능하고, 제초 작업시 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 장점을 갖는다.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 제초용 원격제어로봇을 도시한 측면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 무인 제초 로봇을 도시한 측면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 무인 제초 로봇을 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 무인 제초 로봇의 대략적인 구성을 도시한 블럭도.

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 지능형 무인 제초 로봇(이하 "제초 로봇"이라 한다.)을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 무인 제초 로봇을 도시한 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 무인 제초 로봇을 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 무인 제초 로봇의 대략적인 구성을 도시한 블럭도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 무인 제초 로봇(1)은, 본체부(10), 제초부(20), 구동부(30), 지리정보 탑재부(40), 자기위치 인식부(50), 센서부(60), 맵 빌딩부(70), 제어부(90)를 포함하여 구성된다.

상기 본체부(10)는 상기 제초 로봇(1)의 차체를 이루는 본체(11)와 상기 본체(11)의 전방 및 후방 각각의 하부에 구비된 네 개의 바퀴(11)로 이루어져 주행이 가능하게 구성된다.

상기 제초부(20)는 상기 본체부(10)의 하부에서 상하로 높이 조절이 가능한 제초날(22)이 구비되는데, 상기 제초날(22)은 상기 본체부(10)의 중앙에서 연직하게 설치된 회전축(21)을 중심으로 회전 가능하게 구성된다.

상기 제초날(22)은 상기 본체부(10)의 주행중에 상하로 높이 조절이 가능한 것으로, 내부에 스프링이 내설된 실린더와 그 실린더 내부에서 일부 삽입된 로드로 이루어지고, 그 로드의 일단에는 가스밸브가 구비된 레버가 결합되어 상기 가스밸브의 개방하며 실린더로 챔버에 저장된 고압의 가스가 유입되면서 로드를 밀어내는 방식의 가스스프링 방식 또는 일반유압식으로 상기 본체부(10)에서 승강 가능하게 구성되어 작업자가 직접 내리고 들어올릴 수 있도록 하거나, 전동식 구조를 채택하여 상기 제어부(90)의 제어를 통해 간편하게 조절될 수 있도록 하는 등 상기 제초날(22)은 공지된 다양한 방식을 통해 상하로 높이 조절이 가능한 구조가 실현될 수 있을 것이며, 보다 바람직하게는, 상기 본체부(10)의 주행에 연동하여 자동으로 상하 높이조절이 가능하게 구성될 수 있을 것이다.

상기 구동부(30)는 상기 본체부(10)가 주행하며 상기 제초날(22)이 회전되도록 상기 바퀴(12) 및 제초날(22)에 동력을 전달하기 위한 구성이다.

이에, 상기 구동부(30)는 상기 본체(11)의 후단 상부에 엔진(31)이 탑재되고, 상기 엔진(31)의 하부 방향에서 후륜 즉, 상기 바퀴(12)의 주행속도 및 상기 제초날(22)의 회전수를 상기 제어부(90)의 제어를 통해 일정하게 이루어지도록 한다.

상기 지리정보 탑재부(40)는 상기 본체부(10)의 주행에 필요한 지리정보 데이터가 저장된 구성으로, 상기 제어부(90)에 데이터 형태로 탑재되어 제초에 필요한 지역의 지형 정보를 실시간으로 업데이트 할 수 있도록 하는 것이 바람직하고, 기존의 기하학적 형태의 지도 정보를 제공하고, 이를 상기 본체부(10)의 주행 정보에 이용될 수 있도록 한다.

상기 자기위치 인식부(50)는 상기 본체부(10)가 상기 지리정보 탑재부(40)에 저장된 지리정보 데이터를 이용하여 주행하는 경우, 상기 본체부(10)의 현재 위치정보를 인식하기 위한 구성이다.

이때, 상기 자기위치 인식부(50)는 제초 로봇 즉, 상기 본체부(10)가 주로 실외에서 주행하는 용도로 사용되기 때문에 후술하는 센서부(60)에 구비된 GPS센서(63)를 사용하여 위치 정보를 파악할 수 있도록 하고, 상기 제어부(90)에서 자율 주행에 필요한 위치 정보를 산출할 수 있도록 한다.

즉, 상기 GPS센서(63)는 상기 자기위치 인식부(50)에서 상기 본체부(10)의 현재 위치를 인식하기 위한 것으로, 제초 로봇(1)의 주행시 최초 위치를 인식하고, 제초 로봇이 이동중에 어느 위치에 위치하고 있는지를 인식할 수 있도록 하는 역할을 한다.

따라서, 상기 자기위치 인식부(50)는 상기 지리정보 탑재부(40)에 저장된 상기 지리정보 데이터를 바탕으로 주행하는 제초 로봇의 현재 위치 정보 및 이동 정보를 인식할 수 있도록 하여 상기 본체부(10)의 자율 주행을 가능하게 한다.

상기 센서부(60)는 상기 본체부(10)의 주행에 필요한 정보를 산출하기 위해 영상을 촬영 및 인식하고 주행 경로에 위치하고 있는 장애물을 감지하며, 상기 본체부(10)의 주행상태를 파악할 수 있도록 구성된 것이다.

이에, 상기 센서부(60)는 비전센서(61)와, 장애물감지센서(62)와, GPS센서(63)와, 기울기감지센서(64)가 구비되어 구성된다.

상기 비전센서(61)는 영상을 인식할 수 있는 비전카메라센서인 것으로, 상기 본체부(10)가 자율적으로 주행하며 제초 작업을 진행할 수 있도록 제초가 필요한 영역의 외부 환경을 인지하도록 구비된 것이다.

즉, 상기 제초 로봇(1)은 상기 지리정보 탑재부(40)에 저장된 지리정보 데이터와 상기 GPS센서(63)를 통해 자신의 위치 정보를 인식할 수 있게 되는데, 이때 상기 비전센서(61)는 제초 로봇이 이동을 하면서 주행 경로에 나타난 장애물이나 제초가 필요한 풀의 위치를 영상을 통해 인식할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제초 로봇(1)을 통한 제초상태감지 및 판단하는 기능을 하게 된다.

한편, 상기 장애물감지센서(62)는 초음파센서가 사용될 수 있는데, 상기 초음파센서는 제초 로봇의 둘레 부분을 따라 다수개 설치되어 장애물과의 거리를 산출함으로써 자신의 위치 값을 기준으로 상기 비전센서(61)에서 영상을 인식하여 제초 로봇(1)이 자율적으로 주행하며 제초 작업을 진행할 수 있도록 한다.

상기 맵 빌딩부(70)는 상기 비전센서(61)에서 촬영된 영상을 이용하여 외부환경 즉, 상기 장애물이나 제초가 필요한 풀의 위치를 포함하는 환경요소들을 인지한 후, 상기 본체부(10)의 이동에 필요한 주행 경로를 산출하여 상기 제어부(90)에 그 정보를 제공하기 위한 구성이다.

이에, 상기 맵 빌딩부(70)는 상기 센서부(60)에 구비된 상기 비전센서(61)를 통해 상기 본체부(10)의 이동중에 촬영된 영상 정보와 상기 GPS센서(63)를 통해 획득한 위치 정보를 산출하여 상기 제어부(90)에 제공함으로써 상기 제초 로봇(1)이 주행할 수 있도록 하며, 상기 지리정보 탑재부(40)에 탑재된 기존의 기하학적 지도에 환경정보들의 요소들을 추가하여 환경 지도를 작성 및 구축하고, 이를 이용하여 위치추정을 하게 된다.

한편, 상기 비전센서(61)를 이용하여 획득한 영상으로 원하는 정보를 추출해야 하는데, 상기 제초 로봇(1)의 이동에 필요한 정보를 추출하는 알고리즘으로는 패턴인식 알고리즘인 신경망 알고리즘을 이용하여 그 정보를 얻어낼 수 있을 것이다.

즉, 상기 제어부(90)는 상기 센서부(60)에 구비된 비전센서(61), 장애물감지센서(62) 즉 초음파센서, GPS센서(63) 및 기울기감지센서(64)와 같은 각 센서로부터 감지 및 촬영된 장애물의 위치 정보 및 영상 정보를 수신하고, 수신된 정보를 통해 스트림 데이터 관리와 충돌회피, 자동주행, 영상처리 알고리즘인 신경망 알고리즘 데이터를 포함하는 데이터를 처리하는 프로그램을 실행하게 된다.

상기 제어부(90)는 상기 맵 빌딩부(70)에서 산출된 상기 주행 경로를 따라 상기 본체부(10) 즉, 제초 로봇(1)이 자율적으로 주행하며 제초 작업을 진행할 수 있도록 하는 것으로, 상기 본체부(10), 상기 제초부(20) 및 상기 구동부(30) 각 구성을 제어하며, 보다 상세하게는 상기 바퀴(12)의 주행 및 조향을 제어하고, 상기 제초날(22)의 회전 작동 및 회전속도를 제어하며, 상기 엔진(31) 및 무단변속기(32)의 작동을 제어하게 된다.

이때, 상기 제어부(90)는 상기 센서부(60) 즉, 상기 비전센서(61) 및 장애물감지센서(62)와 상기 GPS센서(63)의 각 센서로부터 획득한 영상 및 위치 정보에 따라 상술한 바와 같은 각 구성들의 제어가 가능한 것이며, 상기 지리정보 탑재부(40) 및 맵 빌딩부(70)와 같은 구성요소들의 유기적인 결합관계를 통해 상기 제초 로봇(1)의 자율주행이 가능하도록 함으로써 제초 작업이 매우 효율적이고 편리하게 이루어질 수 있는 효과가 발생되는 것이다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 제초 로봇(1)은 상기 맵 빌딩부(70)에서 산출된 상기 주행 경로와 상기 장애물감지센서(62)에서 감지된 장애물의 위치 정보를 이용하여 장애물의 회피를 위한 최적의 경로를 생성하는 경로 계획부(80)를 더 포함하여 구성된다.

상기 경로 계획부(80)는 상기 맵 빌딩부(70)에 의해 획득한 주행 경로를 주행하는 제초 로봇(1)이 원하는 목적지의 경로를 갈 수 없는 환경으로 변화할 경우, 재탐색을 통하여 원하는 경로를 실시간으로 설정할 수 있도록 경로를 계획하는 구성이다.

따라서, 상기 경로 계획부(80)는 상기 비전센서(61) 및 장애물감지센서(62) 즉 초음파센서를 이용하여 장애물을 감지하고, 장애물의 특성을 반영한 최적의 회피 경로를 생성하여 상기 제초 로봇(1)이 안정적인 경로로 매우 신속한 제초 작업이 이루어질 수 있도록 한다.

이에, 상기 제어부(90)는 상기 경로 계획부(80)를 통해 생성된 경로를 따라 상기 제초 로봇(1)이 자율적으로 주행하며 제초 작업을 진행할 수 있도록 상기 바퀴(12)의 주행 및 조향을 제어하고, 상기 제초날(22)의 회전 작동 및 회전속도를 제어하며, 상기 엔진(31) 및 무단변속기(32)의 작동을 제어하게 된다.

즉, 상기 제어부(90)는 지형 변화 및 제초상태에 따라 환경 지도를 구축하고, 최적의 경로를 계획한 후 계획된 경로 정보에 따라 상기 제초 로봇(10)의 주행 속도 및 제초 작업의 진행속도를 조절하게 된다.

한편, 상기 제어부(90)는, 상기 본체부(10) 및 상기 구동부(30)를 원격으로 제어하기 위한 무선조종수단(91)이 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 무선조종수단(91)은 상기 제초 로봇(1)을 무선원격조정(R/C)을 통해 제어함으로써 악조건의 날씨에 작업자의 안전이 보장됨은 물론, 제초 작업시 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 효과를 발휘하게 된다.

이에, 상기 무선조종수단(91)은, 상기 본체부(10), 상기 제초부(20) 및 상기 구동부(30)를 제어하는 컨트롤러(91a)와, 상기 컨트롤러(91a)에 무선 신호를 전송하는 무선조종기(91b)와, 상기 무선조종기(91b)로부터 무선 신호를 수신하여 상기 컨트롤러(91a)로 전송하는 수신기(91c)를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 상기 제어부(90)는 작업자가 상기 무선조종기(91b)를 조절함에 따라 상기 바퀴(12)의 주행 및 조향을 제어하고, 상기 제초날(22)의 회전 작동 및 회전속도를 제어하며, 상기 엔진(31) 및 무단변속기(32)의 작동을 원격으로 제어할 수 있게 된다.

또한, 상기와 같은 무선원격조정(R/C)은 스마트폰의 원격조종 어플리케이션(application)을 다운받아 설치한 후, 그 스마트폰이 상기 컨트롤러(91a)와 통신하도록 설정된 경우 상기 제초 로봇(1)의 주행 및 정지, 전후 및 좌우 이동, 대각선 이동, 속도 조절 등의 기본적인 제어가 가능할 것이다.

한편, 본 발명의 상기 센서부(60)는 중력에 대한 상기 본체부(10)의 좌우 기울기를 감지하기 위한 상기 기울기 감지센서(64)가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 기울기 감지센서(64)는 상기 본체부(10)에 설치될 수 있는 것으로, 상기 본체부(10)의 수평이 기울어진 경우, 상기 제어부(90)에서 이를 감지하여 상기 제초 로봇(1)의 작동을 멈추도록 한 후, 상기 무선조종수단(91)의 조작을 통해 수동으로 작동되도록 제어할 수 있다.

즉, 상기 제어부(90)는, 상기 기울기 감지센서(64)에서 감지된 상기 본체부(10)의 기울기가 일정 각도 이하인 경우, 상기 본체부(10) 즉 상기 제초 로봇(1)이 자율적으로 주행하며 제초 작업이 진행되도록 제어하고, 상기 제초 로봇(1)의 기울기가 일정 각도 이상인 경우에는 자율 주행작동을 멈추도록 할 수 있는 것이다.

이때, 상기 제어부(90)는 상기와 같이 정해진 기울기의 변화가 감지된 경우, 상기 제초 로봇(1)이 후진하여 불규칙한 지형을 빠져나오도록 하는 구성이 가능할 것이며, 이와 같은 불규칙한 지형을 회피한 후에는 상기 맵 빌딩부(70) 및 경로 계획부(80)와 같은 구성을 통해 상기 제초 로봇(1)이 안정적으로 주행할 수 있는 최적의 경로가 설정됨으로써 상기 제초 로봇(1)의 자율 주행작업이 계속되도록 하는 실시예가 얼마든지 가능할 것이다.

이와 같이, 상기 제초 로봇(1)은 불규칙한 지형을 효과적으로 회피할 수 있게 되고, 쉽게 회피할 수 없는 장애물 또는 지형에 마주한 경우 상기 무선조종수단(91)을 통해 수동모드로 전환되어 장애물을 효과적으로 회피할 수 있으며, 상기와 같이 장애물을 회피한 후에는 계획된 정상 경로를 따라 재진입하여 제초 작업을 지속하기 위한 자율적인 주행이 가능할 것이다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 지능형 무인 제초 로봇은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

10 본체부 11 본체
12 바퀴 20 제초부
21 회전축 22 제초날
30 구동부 31 엔진
32 무단변속기 40 지리정보 탑재부
50 자기위치 인식부 60 센서부
61 비전센서 62 장애물감지센서
63 GPS센서 64 기울기감지센서
70 맵 빌딩부 80 경로 계획부
90 제어부 91 무선조종수단
91a 컨트롤러 91b 무선조종기
91c 수신기

Claims (5)

1. 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 자기위치 인식부와;
   상기 본체부의 주행중에 영상을 인식하기 위한 비전센서 및 장애물을 감지하기 위한 장애물감지센서가 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 제어부를; 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 무인 제초 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 주행 경로와 상기 장애물감지센서에서 감지된 장애물의 위치 정보를 이용하여 장애물의 회피를 위한 최적의 경로를 생성하는 경로 계획부를; 더 포함하되,
   상기 제어부는, 상기 경로 계획부에서 생성된 경로를 따라 상기 본체부가 자율적으로 주행하도록 상기 본체부, 상기 제초부 및 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 지능형 무인 제초 로봇.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 본체부, 상기 제초부 및 상기 구동부를 원격으로 제어하기 위한 무선조종수단이 구비되되,
   상기 무선조종수단은, 상기 본체부, 상기 제초부 및 상기 구동부를 제어하는 컨트롤러와, 상기 컨트롤러에 무선 신호를 전송하는 무선조종기와, 상기 무선 신호를 수신하여 상기 컨트롤러로 전송하는 수신기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 지능형 무인 제초 로봇.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 센서부는, 상기 자기위치 인식부에서 상기 본체부의 현재 위치를 인식하기 위한 GPS센서가 더 구비되고,
   상기 장애물감지센서는 초음파센서인 것을 특징으로 하는 지능형 무인 제초 로봇.
5. 제3항에 있어서,
   상기 센서부는, 중력에 대한 상기 본체부의 좌우 기울기를 감지하기 위한 기울기 감지센서가 더 구비되되,
   상기 제어부는, 상기 기울기 감지센서에서 감지된 상기 본체부의 기울기가 일정 각도 이하인 경우 상기 본체부가 자율적으로 주행하도록 제어하고, 상기 본체부의 기울기가 일정 각도 이상인 경우 상기 무선조종수단의 조작을 통해 수동으로 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지능형 무인 제초 로봇.

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