KR20170033200A - 자동운항 방제장치 - Google Patents

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Abstract

자동운항 방제장치가 개시된다. 약제를 저장하는 컨테이너를 구비하는 무인 비행체에서, 본 발명의 자동운항 방제장치는, 사용자 단말로부터, 약제를 살포할 영역의 경계를 결정짓는 복수의 포인트에 대한 위치정보를 수신하는 통신부; 상기 무인 비행체의 위치정보를 수신하는 위치정보 수신부; 상기 무인 비행체의 고도를 검출하는 고도센서모듈을 포함하는 센서부; 상기 컨테이너에 저장된 약제를 살포하는 살포부; 및 상기 영역의 위치정보를 참조로, 상기 영역 내에 상기 무인 비행체가 위치하는 경우, 일정 고도에서 상기 살포부가 약제를 살포하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

자동운항 방제장치{PEST CONTROL APPARATUS USING AUTOMATED NAVIGATION}
본 발명은 자동운항 방제장치에 대한 것이다.
일반적으로, 농촌에서 수행되고 있는 농약 또는 비료와 같은 약제의 살포 방식은, 약제를 물에 희석하여 분무기에 담아 작업자가 직접 살포하거나 길이가 긴 비닐에 담아 양끝에서 비닐을 잡고 살포하는 방식이 이용되고 있다.
그러나, 이러한 종래의 살포방식은 다수의 인력이 필요하고, 작업자가 약제에 중독되어 건강을 해칠 수 있는 문제점이 있으며, 약제를 살포하는 과정에서 농작물을 밟고 이동해야 하므로 농작물의 피해가 발생되는 문제가 있다.
또한, 약제를 분무기와 호스를 이용하여 살포하는 방식은, 작업자가 직접 분무기에 연결된 호스와 분사노즐을 소지한 채 논이나 밭으로 들어가 살포해야 하기 때문에 작업성이 저하되고, 작업이 불편한 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 무인 헬리콥터를 이용하여 약제를 살포하는 방안이 대두되고 있으나, 이러한 방식은 무인 헬리콥터가 약제의 살포 대상이 되는 논 등의 상공을 자유 비행하면서 약제를 살포하기 때문에, 약제가 살포되는 장소에 골고루 살포되지 않는 문제가 있다.
또한, 무인 헬리콥터는 일정 고도를 유지하여야 하기 때문에, 약제가 낭비되는 문제점이 있으며, 이에 따라 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
[문헌1] 공개특허 제2010-0092199호(2010. 08. 20 공개)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 소형의 무인 비행체와 위성항법장치(global positioning system, GPS) 또는 근접센서를 이용하여, 정확하게 근거리에서 약제의 살포가 가능한, 자동운항 방제장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 약제를 저장하는 컨테이너를 구비하는 무인 비행체에서에서, 본 발명의 일실시예의 자동운항 방제장치는, 사용자 단말로부터, 약제를 살포할 영역의 경계를 결정짓는 복수의 포인트에 대한 위치정보를 수신하는 통신부; 상기 무인 비행체의 위치정보를 수신하는 위치정보 수신부; 상기 무인 비행체의 고도를 검출하는 고도센서모듈을 포함하는 센서부; 상기 컨테이너에 저장된 약제를 살포하는 살포부; 및 상기 영역의 위치정보를 참조로, 상기 영역 내에 상기 무인 비행체가 위치하는 경우, 일정 고도에서 상기 살포부가 약제를 살포하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 위치정보 수신부가 수신하는 상기 무인 비행체의 위치정보를 이용하여, 상기 영역의 내부에서 상기 무인 비행체가 소정 패턴으로 이동하면서 약제를 살포하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 센서부는, 상기 영역의 경계를 따라 배치되는 복수의 근거리 센서로부터 수신되는 신호를 검출하는 근거리 센서모듈을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 근거리 센서로부터 신호가 수신되는 경우 상기 무인 비행체의 방향을 전환하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 센서부는, 강우의 시작과 그 강도를 검출하는 레인센서모듈을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 레인센서모듈로부터 신호가 수신되는 경우 약제의 살포를 중단하고 리턴하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 센서부는, 연료가 소정양 이하인 것을 감지하는 연료센서모듈을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 연료센서모듈로부터 신호가 수신되는 경우 약제의 살포를 중단하고 리턴하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 센서부는, 약제가 소정양 이하인 것을 감지하는 잔여약제 감지센서모듈을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 잔여약제 감지센서모듈로부터 신호가 수신되는 경우 약제의 살포를 중단하고 리턴하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 무인 비행체가 리턴한 상황 및 그 이유를 데이터화하여, 해당 데이터를 상기 통신부를 통해 상기 사용자 단말로 전송할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 농약과 같은 약제를 살포하는 경우, 사람에게 영향을 끼치지 않으면서, 정확한 살포영역에 약제를 살포할 수 있으므로, 정확하고 안전한 방제작업이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 자동운항 방제 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예의 자동운항 방제장치의 구성도이다.
도 3은 사용자가 약제를 살포할 영역의 GPS 좌표를 지정하는 것을 설명하기 위한 일예시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 자동운항 방제 시스템의 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 이용되는 무인 비행체(drone, 1)는, 무선 또는 유선 네트워크를 통해 사용자의 단말(2)과 통신을 수행할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는, 사용자의 이동단말과 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있지만, 이는 예시적인 것으로서, 본 발명의 무인 비행체(1)가 개인용 컴퓨터(PC)와 같은 고정단말과 통신을 수행하는 것을 배제하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일실시예에서는, 사용자의 단말(2)과 무인 비행체(1)가 무선으로 통신하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것으로서, 소정 케이블과 같이 유선으로 통신하는 것을 배제하는 것은 아니다.
본 발명의 일실시예의 무인 비행체(1)는, 그 하부에 약제를 담는 컨테이너(10)가 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예의 자동운항 방제장치의 구성도로서, 도 1의 무인 비행체(1)에 구현될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자동운항 방제장치는, 제어부(11), 살포부(12), 구동부(13), 통신부(14), 위치정보 수신부(15) 및 센서부(16)를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 자동운항 방제장치의 구성은, 본 발명의 일실시예의 설명을 위해 필수적인 구성을 설명한 것으로서, 이보다 많거나 적은 구성요소를 포함할 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예의 통신부(14)는, 사용자의 단말(2)과 통신을 수행할 수 있다. 이때, 통신부(14)가 수행하는 통신방식은 단말(2)의 형태에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 단말(2)이 스마트폰인 경우, 블루투스(bluetooth®)와 같은 근거리 통신 방식으로 통신을 수행할 수도 있고, 단말(2)이 개인용 컴퓨터(PC)인 경우에는, 범용직렬버스(universal serial bus, USB) 방식으로 연결되어 통신을 수행할 수도 있을 것이다. 즉, 연결되는 통신방식에 따라 통신부(14)는 다양하게 구성될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 통신모듈을 구비할 수 있음은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다 할 것이다.
사용자는, 단말(2)을 이용하여, 무인 비행체(1)가 약제를 살포할 영역의 GPS 좌표를 지정할 수 있다. 예를 들어, 이동단말의 어플리케이션에 지도가 표시되고, 사용자가 지도의 소정 지점을 터치하면, 해당 지점의 GPS 좌표가 표시될 수 있을 것이다. 사용자는 이를 확인하여, 자신이 선택한 지역이 약제를 살포할 지역이 맞는지 확인할 수 있을 것이다. 이와 같이, 사용자는, 단말(2)을 통해 약제를 살포할 영역의 GPS 좌표를 지정할 수 있다. 단말(2)은, 해당 GPS 좌표를 무인 비행체(1)에 전송할 수 있으며, 통신부(14)를 통해 수신되는 GPS 좌표는 제어부(11)에 제공될 수 있을 것이다. 이를 도면을 통하여 설명하기로 한다.
도 3은 사용자가 약제를 살포할 영역의 GPS 좌표를 지정하는 것을 설명하기 위한 일예시도로서, 단말(2)이 터치스크린 방식으로 작동하는 이동단말인 경우를 나타낸 것이다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 사용자가 A 영역에 약제를 살포하기를 원하는 경우, 살포영역(A)의 경계를 결정짓는 5개의 포인트(2A~2E)를 지정함으로써, 영역을 지정할 수 있다. 사용자가 (b)와 같이 2A 포인트를 터치하면, 소정 윈도우(2F)에 해당 지점의 GPS 좌표가 표시될 수 있고, 해당 좌표가 맞는 경우, 확인 아이콘(2G)을 입력하는 방식으로, 5개의 포인트에 대한 GPS 좌표를 지정할 수 있을 것이다.
단말(2)로부터 해당 영역의 GPS 좌표를 수신한 제어부(11)의 동작에 대해서는 추후 설명하기로 한다.
위치정보 수신부(15)는, 위성항법장치(GPS) 위성(도시되지 않음)으로부터, 무인 비행체(1)의 위치정보를 수신할 수 있다. 위치정보 수신부(15)가 수신한 무인 비행체(1)의 위치정보는, 제어부(11)에 제공될 수 있다.
센서부(16)는, 무인 비행체(1)의 다양한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 센서부(16)는, 근거리 센서모듈(도시되지 않음)을 포함하여, 약제가 살포될 영역에 배치되는 근거리 센서와 반응하고, 해당 데이터를 제어부(11)에 제공할 수 있다. 이 동작에 대해서는 추후 설명하기로 한다. 또한, 예를 들어, 센서부(16)는, 레인 센서모듈(rain sensor module, 도시되지 않음)을 포함하여, 강우의 시작과 그 강도를 검출하여 해당 데이터를 제어부(11)에 제공할 수도 있다. 또한, 센서부(16)는, 가속도 센서모듈(도시되지 않음)을 포함하여, 무인 비행체(1)의 움직임을 확인하여 이를 제어부(11)에 제공할 수도 있다. 또한, 예를 들어 센서부(16)는, 연료센서모듈(도시되지 않음) 또는 잔여 약제 감지센서모듈(도시되지 않음)을 포함하여, 무인 비행체(1)의 연료 고갈을 감지하여, 해당 데이터를 제어부(11)에 제공하거나, 또는 컨테이너(10)에 담긴 약제의 잔여량을 감지하여, 해당 데이터를 제어부(11)에 제공할 수도 있을 것이다. 또한, 센서부(16)는, 고도센서모듈(도시되지 않음)을 포함하여, 무인 비행체(1)의 고도를 제어부(11)에 제공할 수도 있을 것이다.
다만, 위에서 설명한 센서부(16)의 동작은 예시적인 것으로서, 무인 비행체(1)의 동작과 관련하여 다양한 데이터를 감지하여 이를 제어부(11)에 제공할 수 있을 것이다.
살포부(12)는, 액상 또는 분말상으로 컨테이너(10)에 저장된 약제를 방제 영역에 살포하는 것으로서, 컨테이너(10)에 저장된 약제를 용이하게 이동시키는 고압이동호스, 고압이동호스를 통해 이동된 약제를 살포영역에 배출시키기 위해 고압이동호스의 말단에 구성된 다수의 분사노즐 등을 포함할 수 있다. 살포부(12)는, 제어부(11)의 제어에 따라, 컨테이너(10)에 저장된 약제를 배출할 수 있으며, 그 양 및 농도 등 제어부(11)의 제어에 따라 변경될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 일실시예에서, 살포부(12)는, 연무살포 방식을 채택하는 것을 할 수 있다. 연무살포 방식은, 종래 물을 희석하여 살포하던 방식과 달리 물을 전혀 사용하지 않음으로써, 지하수에 녹아들지 않아 주변의 환경오염을 줄일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 자명하다
구동부(13)는, 제어부(11)의 제어에 따라, 무인 비행체(1)를 구동하여 비행을 가능하게 하는 것으로서, 엔진 등을 포함할 수 있다. 제어부(11)는, 위치정보 수신부(15)를 통해 수신된 무인 비행체(1)의 위치정보를 이용하여, 비행시 무인 비행체(1)의 위치와 고도, 속도, 자세 등을 제어할 수 있을 것이다.
이하에서는, 제어부(11)의 동작을 설명하기로 한다. 먼저, GPS 좌표를 통해 약제를 살포하는 방식을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3과 같이, 사용자가 단말(2)을 통하여 약제를 살포할 영역이 GPS 좌표를 통해 지정되면, 제어부(11)는, 통신부(14)를 통해 해당 GPS 좌표를 수신할 수 있다. 이때, 사용자는 약제를 살포할 영역이 폐곡선을 이루도록 GPS 좌표를 설정할 수 있을 것이다.
사용자가 보관함(도시되지 않음)에서 무인 비행체(1)를 온 상태로 전환하면, 단말(2)을 통해 수신되는 GPS 좌표를 확인한 제어부(11)는, 구동부(13)를 구동하여 무인 비행체(1)를 비행하게 할 수 있다. 제어부(11)는, 위치정보 수신부(15)를 통해 무인 비행체(1)가 약제 살포영역(A)에 도착하면, 살포부(12)를 제어하여, 컨테이너(10)에 저장된 약제를 연무살포 방식으로 살포할 수 있다.
다만, 본 발명의 일실시예에서는, 사용자가 보관함에서 무인 비행체(1)를 온 상태로 전환하는 것을 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제어부(11)는, 지속적으로 온상태인 무인 비행체(1)를, 설정된 시간에 따라 주기적으로 작동하도록 구동부(13)를 구동할 수도 있을 것이다.
이때, 제어부(11)는, 무인 비행체(1)가 소정 고도를 유지하게 하여, 바람 등 외부환경에 의해 살포영역 외부로 살포되는 약제를 최소화할 수 있다.
또한, 제어부(11)는, 약제 살포영역(A)의 내부에만 약제를 살포할 수 있으며, 그 내부를 바둑판 형상, 'ㄹ'자 형상, 나선형상 등 소정 패턴으로 이동하면서 약제를 살포함으로써, 살포영역(A) 내부에서 고르게 약제를 살포할 수 있을 것이다. 이때 제어부(11)는, 위치정보 수신부(15)가 수신하는 무인 비행체(1)의 위치를 실시간으로 확인하여, 무인 비행체(1)가 해당 영역의 상공에만 위치하도록 제어할 수 있을 것이다.
제어부(11)는, 레인센서모듈로부터 강우가 시작된 것을 확인하거나, 또는 소정양 이상의 강우가 확인되면, 약제의 살포를 중단하고 보관함(도시되지 않음)으로 리턴하도록 제어할 수 있을 것이다.
또한, 제어부(11)는, 연료센서모듈로부터, 무인 비행체(1)의 연료가 소정양 이하인 것으로 확인되면, 약제의 살포를 중단하고 보관함으로 리턴하도록 제어할 수 있을 것이다. 또, 제어부(11)는 잔여 약제 감지센서모듈로부터, 컨테이너(10)에 담긴 약제의 양이 소정양 이하인 것으로 확인되면, 약제의 살포를 중단하고 보관함으로 리턴하도록 제어할 수 있을 것이다.
제어부(11)는, 다양한 상황에서 무인 비행체(1)가 보관함으로 리턴하는 경우, 해당 상황의 이유를 데이터화하여, 이를 통신부(14)를 통해 단말(2)로 전송할 수 있을 것이다. 사용자는 단말(2)을 통해 무인 비행체(1)의 상태를 확인하고 대처할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 연료가 소정양 이하인 것으로 판단되어 무인 비행체(1)가 리턴한 경우, 무인 비행체(1)에 연료를 주입하거나, 또는 약제가 소정양 이하인 것으로 판단되어 무인 비행체(1)가 리턴한 경우, 무인 비행체(1)의 컨테이너(10)에 연료 또는 약제를 직접 주입할 수도 있고, 제어부(11)가 연료 또는 약제의 주입구에 해당 연료가 담기는 연료통의 입구 또는 컨테이너(10)의 입구를 직접 연결하여 연료 또는 약제가 주입되도록 제어할 수도 있을 것이다.
상기의 실시예에서는, 제어부(11)가 살포영역(A)의 GPS 좌표에 따라 해당 영역에 약제를 살포하는 방식을 설명하였다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 살포영역(A)의 경계에 근거리 센서(도시되지 않음)를 설치하고, 본 발명의 일실시예의 센서부(16)의 근거리 센서모듈이 근거리 센서로부터 신호를 수신하는 경우 약제를 살포하도록 구성할 수도 있을 것이다.
예를 들어, 살포영역(A)의 경계를 따라 복수의 근거리 센서를 배치하고, 무인 비행체(1)가 비행하는 동안 센서부(16)가 경계에 배치된 근거리 센서로부터 데이터를 수신하면 제어부(11)가 무인 비행체(1)의 방향을 바꾸도록 함으로써, 살포영역(A) 내부에 약제가 살포되도록 제어할 수도 있을 것이다. 즉, 살포영역(A)의 경계에 도달하면 방향을 바꾸도록 함으로써 살포영역(A) 내부에 약제를 살포하게 할 수 있을 것이다.
또는, 살포영역(A)의 내부에 복수의 근거리 센서를 등간격으로 배치하고, 무인 비행체(1)가 비행하는 동안 센서부(16)가 근거리 센서로부터 데이터를 수신하면, 제어부(11)가 살포부(12)를 제어하여 약제를 살포하는 방식으로 제어할 수도 있을 것이다.
또는, 살포영역(A)의 GPS 좌표로 지정하고, 근거리 센서를 살포영역(A)의 내부에 배치하여, 무인 비행체(1)가 비행하는 동안 센서부(16)가 근거리 센서로부터 데이터를 수신하면, 제어부(11)가 살포부(12)를 제어하여 약제를 살포하는 방식으로 제어할 수도 있을 것이다.
다만, 본 발명의 설명에서는, 근거리 센서를 이용하여 신호를 수신하는 경우에 방제하는 예를 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 근거리 센서 외에, 무선 주파수(radio frequency, RF) 방식의 신호를 주고받을 수도 있을 것이다. 이 경우, 센서부(16)가 신호를 수신하지 않고, 통신부(14)가 신호를 수신하게 되는 것임은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다 할 것이다.
이와 같은 본 발명의 자동운항 방제 시스템은, 농촌지역의 전답, 축산농가의 축산시설, 골프장, 공원 또는 동물원과 같은 대규모 위락시설, 산 등 다양한 지역에서 사용할 수 있으며, 무인 비행체(1)를 조종할 필요가 없으므로, 고령화 되고 있는 농촌에 더욱 적합하다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1: 무인 항공체 2: 단말
10: 컨테이너 11: 제어부
12: 살포부 13: 구동부
14: 통신부 15: 위치정보 수신부
16: 센서부

Claims (7)

  1. 약제를 저장하는 컨테이너를 구비하는 무인 비행체에서의 자동운항 방제장치에 있어서,
    사용자 단말로부터, 약제를 살포할 영역의 경계를 결정짓는 복수의 포인트에 대한 위치정보를 수신하는 통신부;
    상기 무인 비행체의 위치정보를 수신하는 위치정보 수신부;
    상기 무인 비행체의 고도를 검출하는 고도센서모듈을 포함하는 센서부;
    상기 컨테이너에 저장된 약제를 살포하는 살포부; 및
    상기 영역의 위치정보를 참조로, 상기 영역 내에 상기 무인 비행체가 위치하는 경우, 일정 고도에서 상기 살포부가 약제를 살포하도록 제어하는 제어부를 포함하는 자동운항 방제장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 위치정보 수신부가 수신하는 상기 무인 비행체의 위치정보를 이용하여, 상기 영역의 내부에서 상기 무인 비행체가 소정 패턴으로 이동하면서 약제를 살포하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동운항 방제장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 센서부는, 상기 영역의 경계를 따라 배치되는 복수의 근거리 센서로부터 수신되는 신호를 검출하는 근거리 센서모듈을 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 근거리 센서로부터 신호가 수신되는 경우 상기 무인 비행체의 방향을 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동운항 방제장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 센서부는, 강우의 시작과 그 강도를 검출하는 레인센서모듈을 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 레인센서모듈로부터 신호가 수신되는 경우 약제의 살포를 중단하고 리턴하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동운항 방제장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 센서부는, 연료가 소정양 이하인 것을 감지하는 연료센서모듈을 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 연료센서모듈로부터 신호가 수신되는 경우 약제의 살포를 중단하고 리턴하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동운항 방제장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 센서부는, 약제가 소정양 이하인 것을 감지하는 잔여약제 감지센서모듈을 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 잔여약제 감지센서모듈로부터 신호가 수신되는 경우 약제의 살포를 중단하고 리턴하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동운항 방제장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 무인 비행체가 리턴한 상황 및 그 이유를 데이터화하여, 해당 데이터를 상기 통신부를 통해 상기 사용자 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 자동운항 방제장치.
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