KR20200077879A

KR20200077879A - 이동형 계측장치의 경로 추종 방법

Info

Publication number: KR20200077879A
Application number: KR1020180167198A
Authority: KR
Inventors: 이동훈
Original assignee: 충북대학교 산학협력단
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-07-01
Also published as: KR102130986B1

Abstract

본 발명은 토경재배의 공간분포를 측정하기 위한 이동형 계측장치의 직진 안정성을 확보할 수 있으며, 계측장치의 위치 파악이 가능하여 데이터 계측지점의 추적이 용이한 이동형 계측장치의 경로 추종 방법에 관한 것으로서, 작물이 재배되는 토지 상에 설치되어 일련의 경로를 형성하는 발열부와, 상기 발열부를 감지하여 상기 발열부에 의해 형성된 일련의 경로를 따라 주행하며 상기 토지에 대한 공간분포를 계측하는 계측부를 포함하는 이동형 계측장치의 경로 추종 방법가 개시된다.

Description

이동형 계측장치의 경로 추종 방법 {A ROUTE OBEYING METHOD OF A MOVABLE INSTRUMENTATION DEVICE}

본 발명은 이동형 계측장치의 경로 추종 방법에 관한 것으로, 토경재배의 공간분포를 측정하기 위한 이동형 계측장치의 직진 안정성을 확보할 수 있으며, 계측장치의 위치 파악이 가능하여 데이터 계측지점의 추적이 용이한 이동형 계측장치의 경로 추종 방법에 관한 것이다.

오늘날 토경재배의 공간분포를 측정하기 위해 주행 능력을 갖춘 계측장치를 이용되고 있으며, 측정의 편의성을 위해 자율 주행이 가능한 무인계측장치가 활용되고 있다.

자율 주행이 가능한 무인계측장치의 경로 제어 방법으로는 궤도유도형, 파이프유도형, 고랑추적형 등이 있으나, 궤도유도형이나 파이프유도형의 경우 정밀제어가 가능한 반면 초기 설치 비용이 고가이고 경로 변경에 어렵다는 문제점이 있으며, 고랑추적형의 경우 두둑이나 고랑을 정밀하게 설계해야 하고 우천과 같은 기후 변화에 취약하다는 문제점이 존재했다.

따라서, 위와 같은 종래 자율 주행 방식이 갖는 기술적 한계를 극복할 수 있는 새로운 무인계측장치의 경로 제어 방법이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 토경재배의 공간분포를 측정하기 위한 이동형 계측장치의 직진 안정성을 확보할 수 있으며, 계측장치의 위치 파악이 가능하여 데이터 계측지점의 추적이 용이한 이동형 계측장치의 경로 추종 방법을 제공함에 있다.

한편, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전술한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이동형 계측장치의 경로 추종 방법은, 작물이 재배되는 토지 상에 설치되어 일련의 경로를 형성하는 발열부; 및 상기 발열부를 감지하여 상기 발열부에 의해 형성된 일련의 경로를 따라 주행하며, 상기 토지에 대한 공간분포를 계측하는 계측부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 발열부는, 상기 토지의 고랑이나 통행로 상에 설치될 수 있다.

그리고, 상기 발열부는, 열을 발산하도록 마련되어, 작물의 생장에 필요한 온도를 제공할 수 있으며, 상기 계측부는, 상기 발열부가 발산하는 열을 감지하도록 마련될 수 있다.

또한, 상기 발열부는, 미리 설정된 저항값에 따라 제1 온도로 열을 방출하는 제1 발열부; 및 상기 제1 발열부와 다른 저항값으로 설정되어 상기 제1 온도와 다른 제2 온도로 열을 방출하는 제2 발열부를 포함하며, 상기 제1 발열부와 상기 제2 발열부는 서로 번갈아 반복 배치되어 하나의 경로를 형성할 수 있다.

한편, 상기 계측부는, 상기 제1 발열부 및 상기 제2 발열부에 의해 교차되는 온도편차를 인식함으로써 주행 방향 및 위치 파악이 가능하도록 마련될 수 있다.

또한, 상기 계측부는, 상기 발열부에 의해 형성된 경로를 따라 주행 시, 상기 발열부를 미리 설정된 기준 위치로 보정하며 이동을 수행할 수 있다.

아울러, 상기 계측부는, 부채꼴의 범위로 회전 가능하게 구성되어 상기 발열부에서 발산하는 열을 감지하며, 상기 발열부의 온도와 위치를 측정할 수 있는 열감지센서를 포함할 수 있다.

나아가, 상기 계측부는, 상기 열감지센서를 통해 감지되는 상기 발열부의 위치 정보를 토대로 미리 설정된 기준 위치에서 벗어난 상기 발열부를 상기 기준 위치로 이동시키는 가이드를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 가이드는, 상기 열감지센서의 감지 범위의 부채꼴 각만큼 각을 이루는 두 개의 반직선 형태로 배치되어, 상기 계측부의 주행방향을 따라 통과하는 상기 발열부를 미리 설정된 기준 위치로 안내하는 한 쌍의 제1 가이드; 상기 제1 가이드에 인접한 일부분은 상기 부채꼴 각만큼 각을 이루며, 나머지 부분은 직선의 형태로 배치되어 상기 제1 가이드를 통과한 상기 발열부의 위치를 보정하는 한 쌍의 제2 가이드; 및 서로 마주보는 두 개의 직선 형태로 배치되어, 상기 제2 가이드를 통과한 상기 발열부를 직선의 형태로 재배치시키는 한 쌍의 제3 가이드를 포함하며, 상기 제1 가이드, 상기 제2 가이드, 상기 제3 가이드는 횡이동을 통해 간격을 조절할 수 있게 마련될 수 있다.

그리고, 상기 발열부는, 직선의 경로를 형성하는 부분과 곡선의 경로를 형성하는 부분의 상기 제1 발열부 및 상기 제2 발열부의 간격이 서로 다르게 설정되고, 상기 계측부는, 상기 열감지센서에 의해 감지되는 상기 제1 발열부 및 상기 제2 발열부에 의한 온도편차 간격을 통해 주행 경로 및 주행 속도가 제어될 수 있다.

아울러, 상기 계측부는, 상기 열감지센서에 의해 감지되는 상기 제1 발열부 및 상기 제2 발열부의 온도편차 간격을 전기적 신호인 펄스값으로 전환하는 컨버터를 더 포함할 수 있다.

전술한 구성을 가지는 본 발명에 따른 이동형 계측장치의 경로 추종 방법은 토경재배의 공간분포를 측정하기 위한 이동형 계측장치의 직진 안정성을 확보할 수 있으며, 계측장치의 위치 파악이 가능하여 데이터 계측지점의 추적이 용이하다는 이점이 있다.

한편, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 계측장치의 경로 추종 방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열부의 구성 및 발열부의 위치 보정을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계측부의 구성을 나타낸 것이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열부의 온도편차 패턴과 이를 펄스 신호로 변환한 것을 각각 나타낸 것이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서 동일한 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

또한 본 실시예를 설명함에 있어서 도면에 도시된 구성은 상세한 설명에 대한 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 이로 인해 권리범위가 제한되지 않음을 명시한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 이동형 계측장치의 경로 추종 방법은 발열부(100) 및 계측부(200)를 포함하여 구성될 수 있다.

발열부(100)는 작물이 재배되는 토지 상에 설치되어 일련의 경로를 형성하여 계측부(200)가 이동할 경로를 구축하는 구성으로, 토지의 고랑(F)이나 통행로 상에 설치되어 직선 또는 곡선 구간을 포함하도록 마련될 수 있다.

이러한 발열부(100)는 열을 발산하도록 마련되어 계측부(200)의 이동 경로를 유도할 수 있을 뿐만 아니라, 작물의 생장에 필요한 온도를 제공할 수 있다.

계측부(200)는 발열부(100)를 감지하여 발열부(100)에 의해 형성된 일련의 경로를 따라 주행하며 토지에 대한 공간분포를 계측할 수 있다.

이를 위해 계측부(200)는 발열부(100)가 발산하는 열을 감지하도록 마련되며, 주행을 위한 구동구성(220, 도 3 참조)과 공간계측, 공간분포 측정을 위한 센서모듈을 포함함으로써 토지 공간을 이동하며 분석을 위한 각종 데이터를 수집할 수 있다.

이때 센서모듈은 비전센서, 거리측정센서, 측량센서 중 적어도 어느 하나를 구비하여, 토지의 공간계측 및 공간분포 분석을 위한 각종 데이터를 획득할 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 발열부(100)는 미리 설정된 저항값에 따라 2종류의 온도 패턴을 갖는 제1 발열부(110)와 제2 발열부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 제1 발열부(110)는 미리 설정된 저항값에 따라 제1 온도로 열을 방출하고, 제2 발열부(120)는 제1 발열부(110)와 다른 저항값으로 설정되어 상기 제1 온도와 다른 제2 온도로 열을 방출할 수 있다.

이러한 제1 발열부(110) 및 제2 발열부(120)는 서로 번갈아 반복 배치되어 하나의 경로를 형성할 수 있다.

그리고 계측부(200)는 제1 발열부(110) 및 제2 발열부(120)에 의해 교차되는 온도편차를 인식함으로써 주행 방향 및 위치 파악이 가능하도록 마련되어, 계측부(200)의 위치 파악과 더불어 데이터 계측지점 추적이 용이할 수 있다.

또한, 계측부(200)는 발열부(100)에 의해 형성된 경로를 따라 주행하며 발열부(100)를 미리 설정된 기준 위치로 보정하며 이동을 수행할 수 있고, 여기서 기준 위치라 함은 고랑(F)이나 통행로의 정 중앙일 수 있다.

이처럼 계측부(200)는 주행과 동시에 외부적 요인으로 인해 정해진 위치를 벗어난 발열부(100)의 경로를 보정함으로써 직진 안정성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 해당 경로를 다시 주행하거나 뒤따르는 다른 계측부(200)가 경로를 설정된 경로를 이탈하는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이 계측부(200)는 앞서 언급한 발열부(100)의 위치 보정 작업을 수행하기 위해 열감지센서(230) 및 가이드(240)을 포함하여 구성될 수 있다.

열감지센서(230)는 계측부(200)의 몸체(210) 하측에 마련되어 토지 상에 설치된 발열부(100)를 감지하고 발열부(100)의 온도와 위치를 측정할 수 있으며, 부채꼴의 범위로 회전 가능하게 구성되어 발열부(100)가 기준 위치에서 벗어나도 감지가 가능하게끔 마련될 수 있다.

가이드는(240)는 앞서 언급한 열감지센서(230)와 마찬가지로 계측부(200)의 몸체(210) 하측에 마련되어 기준 위치를 벗어난 발열부(100)와 접촉하여 발열부(100)를 기준 위치로 보정할 수 있다.

이러한 가이드(240)는 열감지센서(230)를 통해 감지되는 발열부(100)의 위치 정보를 토대로 미리 설정된 기준 위치에서 벗어난 발열부(100)를 기준 위치로 이동시키며, 이를 위한 구성으로 제1 가이드(242), 제2 가이드(244), 제3 가이드(246)을 포함할 수 있다.

여기서 제1 가이드(242)는 한 쌍으로 마련되며, 열감지센서(230)의 감지 범위의 부채꼴 각만큼 각을 이루는 두 개의 반직선 형태로 배치되어, 계측부(200)의 주행방향을 따라 통과하는 발열부(100)를 미리 설정된 기준 위치로 안내할 수 있다.

그리고 제2 가이드(244)는 마찬가지로 한 쌍으로 마련되되 제1 가이드(242)에 인접한 일부분은 상기 부채꼴 각만큼 각을 이루고 나머지 부분은 직선 형태로 배치되어, 제1 가이드(242)를 통과한 발열부(100)의 위치를 보정할 수 있다.

이어서 제3 가이드(246)는 한 쌍이 서로 마주보는 두 개의 직선 형태로 배치되어, 제2 가이드(244)를 통과한 발열부(100)를 직선의 형태로 재배치하는 역할을 수행할 수 있다.

위와 같은 제1 가이드(242), 제2 가이드(244), 제3 가이드(246)는 횡이동을 통해 간격을 조절할 수 있게 마련되어, 기준 위치를 벗어난 발열부(100)를 정확한 기준 위치로 이동시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기준 위치가 변경되더라도 이에 대응하여 발열부(100)의 위치 보정 작업을 수행할 수 있다.

나아가, 도 4에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 발열부(100)는 직선의 경로를 형성하는 부분(100a)과 곡선의 경로를 형성하는 부분(100b)의 온도편차 간격이 서로 다르게 설정될 수 있다.

즉, 직선부분(100a)과 곡선부분(100b)의 제1 발열부(110)와 제2 발열부(120)의 길이를 서로 다르게 설정하여, 온도의 교차 간격을 서로 다르게 가져갈 수 있다.

그리고 계측부(200)는 열감지센서(230)에 의해 감지되는 제1 발열부(110) 및 제2 발열부(120)에 의한 온도편차 간격을 감지함으로써 계측부(200)의 주행 경로 및 주행 속도를 제어할 수 있다.

예컨대, 계측부(200)가 발열부(100)의 곡선부분(100b)에 진입하게 되면, 계측부(200)는 발열부(100)의 직선부분(100a)을 주행할 때와 비교하여 상대적으로 감속 주행하여 선회의 안정성을 높일 수 있게 된다.

이를 위해 도 5에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 계측부(200)는 열감지센서(230)에 의해 감지되는 제1 발열부(110) 및 제2 발열부(120)의 온도편차 간격을 전기적 신호인 펄스값(P1, P2)으로 전환하는 컨버터(미도시)를 더 포함할 수 있다.

여기서 컨버터는 열감지센서(230)를 통해 감지된 제1 발열부(110)와 제2 발열부(120)의 온도 중 상대적으로 더 높은 값을 제1 펄스(P1)로 산정하고, 상대적으로 더 낮은 값을 제2 펄스(P2)로 산정하여 이를 디지털 신호로 전환할 수 있다.

이때 도 4의 (a)와 같이 제1 발열부(110)와 제2 발열부(120)의 교차 간격이 빈번한 구간에서 펄스값은 도 5의 (a)와 같이 제1 펄스(P1)와 제2 펄스(P2)의 교차 간격 또한 짧게 형성되고, 도 4의 (b)와 같이 제1 발열부(110)와 제2 발열부(120)의 교차 간격이 상대적으로 긴 구간에서 펄스값은 도 5의 (b)와 같이 제1 펄스(P1)와 제2 펄스(P2) 각각의 신호 간격 폭이 넓게 형성될 수 있다.

그리고 계측부(200)는 컨버터를 통해 출력된 디지털 신호에 따라 구동휠(220, 도 3 참조)의 회전속도를 제어할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 일 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.

그러므로 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 발열부
200: 계측부

Claims

작물이 재배되는 토지 상에 설치되어 일련의 경로를 형성하는 발열부; 및
상기 발열부를 감지하여 상기 발열부에 의해 형성된 일련의 경로를 따라 주행하며, 상기 토지에 대한 공간분포를 계측하는 계측부를 포함하는 이동형 계측장치의 경로 추종 방법.
제1항에 있어서,
상기 발열부는,
상기 토지의 고랑이나 통행로 상에 설치되는 이동형 계측장치의 경로 추종 방법.
제2항에 있어서,
상기 발열부는,
열을 발산하도록 마련되어, 작물의 생장에 필요한 온도를 제공할 수 있으며,
상기 계측부는,
상기 발열부가 발산하는 열을 감지하도록 마련되는 이동형 계측장치의 경로 추종 방법.
제3항에 있어서,
상기 발열부는,
미리 설정된 저항값에 따라 제1 온도로 열을 방출하는 제1 발열부; 및
상기 제1 발열부와 다른 저항값으로 설정되어 상기 제1 온도와 다른 제2 온도로 열을 방출하는 제2 발열부를 포함하며,
상기 제1 발열부와 상기 제2 발열부는 서로 번갈아 반복 배치되어 하나의 경로를 형성하는 이동형 계측장치의 경로 추종 방법.
제4항에 있어서,
상기 계측부는,
상기 제1 발열부 및 상기 제2 발열부에 의해 교차되는 온도편차를 인식함으로써 주행 방향 및 위치 파악이 가능하도록 마련되는 이동형 계측장치의 경로 추종 방법.
제5항에 있어서,
상기 계측부는,
상기 발열부에 의해 형성된 경로를 따라 주행 시, 상기 발열부를 미리 설정된 기준 위치로 보정하며 이동을 수행하는 이동형 계측장치의 경로 추종 방법.
제6항에 있어서,
상기 계측부는,
부채꼴의 범위로 회전 가능하게 구성되어 상기 발열부에서 발산하는 열을 감지하며, 상기 발열부의 온도와 위치를 측정할 수 있는 열감지센서를 포함하는 이동형 계측장치의 경로 추종 방법.
제7항에 있어서,
상기 계측부는,
상기 열감지센서를 통해 감지되는 상기 발열부의 위치 정보를 토대로 미리 설정된 기준 위치에서 벗어난 상기 발열부를 상기 기준 위치로 이동시키는 가이드를 더 포함하는 이동형 계측장치의 경로 추종 방법.
제8항에 있어서,
상기 가이드는,
상기 열감지센서의 감지 범위의 부채꼴 각만큼 각을 이루는 두 개의 반직선 형태로 배치되어, 상기 계측부의 주행방향을 따라 통과하는 상기 발열부를 미리 설정된 기준 위치로 안내하는 한 쌍의 제1 가이드;
상기 제1 가이드에 인접한 일부분은 상기 부채꼴 각만큼 각을 이루며, 나머지 부분은 직선의 형태로 배치되어 상기 제1 가이드를 통과한 상기 발열부의 위치를 보정하는 한 쌍의 제2 가이드; 및
서로 마주보는 두 개의 직선 형태로 배치되어, 상기 제2 가이드를 통과한 상기 발열부를 직선의 형태로 재배치시키는 한 쌍의 제3 가이드를 포함하며,
상기 제1 가이드, 상기 제2 가이드, 상기 제3 가이드는 횡이동을 통해 간격을 조절할 수 있게 마련되는 이동형 계측장치의 경로 추종 방법.
제7항에 있어서,
상기 발열부는,
직선의 경로를 형성하는 부분과 곡선의 경로를 형성하는 부분의 상기 제1 발열부 및 상기 제2 발열부의 간격이 서로 다르게 설정되고,
상기 계측부는,
상기 열감지센서에 의해 감지되는 상기 제1 발열부 및 상기 제2 발열부에 의한 온도편차 간격을 통해 주행 경로 및 주행 속도가 제어되는 이동형 계측장치의 경로 추종 방법.
제10항에 있어서,
상기 계측부는,
상기 열감지센서에 의해 감지되는 상기 제1 발열부 및 상기 제2 발열부의 온도편차 간격을 전기적 신호인 펄스값으로 전환하는 컨버터를 더 포함하는 이동형 계측장치의 경로 추종 방법.