KR20200095225A - 영상기반의 선별적 잡초제거로봇 - Google Patents

영상기반의 선별적 잡초제거로봇 Download PDF

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KR20200095225A
KR20200095225A KR1020190013048A KR20190013048A KR20200095225A KR 20200095225 A KR20200095225 A KR 20200095225A KR 1020190013048 A KR1020190013048 A KR 1020190013048A KR 20190013048 A KR20190013048 A KR 20190013048A KR 20200095225 A KR20200095225 A KR 20200095225A
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김성수
신상진
이용범
한건희
조준희
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충남대학교산학협력단
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Abstract

본 발명의 영상기반 선별적 잡초제거로봇은, 잡초제거로봇이 자율 주행 중에 촬영한 영상정보를 처리하여 판독한 결과를 기반으로 밭에 자라나는 농작물과 잡초를 구분하여 선별적으로 인식하고, 잡초의 위치까지 자율적으로 주행한 후 물리적으로 잡초를 제거하고, 개별적으로 구동하는 다륜 구동의 가변형 플랫폼을 적용하여 지면의 경사도와 굴곡에 대응하여 바퀴의 축들이 조절되어 주행하고, 삼지창 형태로 형성되고 병진운동과 회전운동이 가능한 잡초 제거부를 이용하여 잡초의 뿌리까지 물리적으로 제거하고, 잡초제거로봇이 자율 주행 중에 촬영한 영상정보를 사용자단말기로 전송하는 발명에 관한 것이다.

Description

영상기반의 선별적 잡초제거로봇{An weed removal robot using image processor}
본 발명은 영상기반의 선별적 잡초제거로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게 본 발명은 잡초제거로봇이 자율 주행 중에 촬영한 영상정보를 처리하여 판독한 결과를 기반으로 밭에 자라나는 농작물과 잡초를 구분하여 선별적으로 인식하고, 잡초의 위치까지 자율적으로 주행한 후 물리적으로 잡초를 제거하는 발명이다.
또한, 본 발명은 개별적으로 구동하는 다륜 구동의 가변형 플랫폼을 적용하여 지면의 경사도와 굴곡에 대응하여 바퀴의 축들이 조절되어 주행하는 발명이다.
또한, 본 발명은 삼지창 형태로 형성되고 병진운동과 회전운동이 가능한 잡초 제거부를 이용하여 잡초의 뿌리까지 물리적으로 제거하는 발명이다.
또한, 본 발명은 잡초제거로봇이 자율 주행 중에 촬영한 영상정보를 사용자단말기로 전송하는 발명이다.
과학기술의 발달로 인해 우리 생활도 많은 부분이 윤택해지고 편리해지면서 식생활 분야에서도 많은 개선이 이루어지고 있다.
특히, 각종 농산물을 생산하는 농업분야에서는 웰빙 열풍과 함께 친환경 농법이 각광받고 있는데, 친환경 농법은 화학 비료와 화학 제초제를 적게 사용하면서 유기농 농산물을 생산하는 농법으로 일반 농법에 비해 고부가가치 농작물을 생산할 수 있어 최근에 각광 받고 있는 농법이다.
하지만, 친환경 농법은 화학 비료와 화학 제초제를 적게 사용하기 때문에, 그만큼 잡초와 병충해에 취약하다는 단점이 있어 주기적으로 작업자를 투입하여 인력으로 제초작업을 진행해야 하는데, 현재 국내 농촌의 현실상 작업 인력도 적을 뿐만 아니라 그나마 소수의 작업 인력들도 고령자들이 많이 있는 실정이다.
따라서 인력수급 문제와 인건비 절약이라는 측면에서 작업자가 아닌 제초작업용 로봇이나 제초작업차량이 도입되게 된 것이다.
한편, 같은 농작물이라 하더라도 벼의 경우와 같이 경지정리가 잘 된 논에서는 제초작업용 로봇이나 제초작업차량을 이용하여 비교적 쉽게 제초작업이 이루어지고 있는 실정인데 비해, 야채를 생산하는 밭이나 과일을 생산하는 과수원은 논에 비해 불규칙적인 지형과 경사도로 인해 제초작업용 로봇이나 제초작업차량을 이용하여 제초작업을 진행하는데 어려움이 있는 실정이다.
다음은 이와 관련한 종래의 선행기술들이다.
1. 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0058039호 제초용 로봇 2. 대한민국 등록특허공보 제10-1341793호 제초 및 모니터링을 위한 자동화 로봇 3. 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0049337호 지능형 무인 제초 로봇
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명은 잡초제거로봇이 자율 주행 중에 촬영한 영상정보를 처리하여 판독한 결과를 기반으로 밭에 자라나는 농작물과 잡초를 구분하여 선별적으로 인식하고, 잡초의 위치까지 자율적으로 주행한 후 물리적으로 잡초를 제거하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 개별적으로 구동하는 다륜 구동의 가변형 플랫폼을 적용하여 지면의 경사도와 굴곡에 대응하여 바퀴의 축들이 조절되어 주행하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 삼지창 형태로 형성되고 병진운동과 회전운동이 가능한 잡초 제거부를 이용하여 잡초의 뿌리까지 물리적으로 제거하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 잡초제거로봇이 자율 주행 중에 촬영한 영상정보를 사용자단말기로 전송하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명인 영상기반의 선별적 잡초제거로봇은,
각 구성이 설치되는 공간을 제공하고, 지면에서 주행하는 대차부(100)와;
대차부(100)의 일측에 설치되어, 제어부(500)의 제어에 따라 대차부(100)를 주행시키는 주행부(200)와;
상기 대차부(100)의 일측에 설치되어, 잡초제거로봇(10) 주변을 촬영한 영상정보를 생성하여 제어부(500)으로 제공하고, 잡초의 거리정보를 생성하여 제어부(500)으로 제공하는 잡초인식부(300)와;
상기 대차부(100)의 일측에 설치되어, 제어부(600)의 제어신호에 따라 잡초를 제거하는 잡초제거부(400)와;
상기 잡초인식부(300)에서 제공한 영상정보를 이용하여 잡초를 판독하고, 판독된 잡초의 위치정보를 생성하고, 생성된 잡초의 위치정보와 잡초인식부(300)가 제공한 잡초의 거리정보를 이용해 잡초가 위치한 지점으로 잡초제거로봇(10)이 이동할 수 있도록 주행부(200)를 제어하고, 잡초가 위치한 지점으로의 이동 완료 후 잡초를 제거하도록 잡초제거부(400)로 제어신호를 제공하는 제어부(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 영상기반의 선별적 잡초제거로봇은, 잡초제거로봇이 자율 주행 중에 촬영한 영상정보를 처리하여 판독한 결과를 기반으로 밭에 자라나는 농작물과 잡초를 구분하여 선별적으로 인식하고, 잡초의 위치까지 자율적으로 주행한 후 물리적으로 잡초를 제거하기 때문에, 화학 제초제를 사용하지 않고도 제초작업을 진행할 수 있어 작업자를 많이 필요로 하는 유기농 농법에 적합하므로 농가의 소득증대에도 도움이 된다.
또한, 본 발명은 개별적으로 구동하는 다륜 구동의 가변형 플랫폼을 적용하여 지면의 경사도와 굴곡에 대응하여 바퀴의 축들이 조절되어 주행하기 때문에, 경사도가 심한 밭을 포함한 여러 지형과 환경에서도 효과적으로 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은 삼지창 형태로 형성되고 병진운동과 회전운동이 가능한 잡초 제거부를 이용하여 잡초의 뿌리까지 물리적으로 제거하기 때문에, 밭과 과수원 뿐만 아니라 골프장, 경기장, 공원과 같은 시설에도 적용할 수 있어 산업상 이용가능성도 높다.
또한, 본 발명은 잡초제거로봇이 자율 주행 중에 촬영한 영상정보를 사용자단말기로 전송하기 때문에, 사용자는 실시간으로 제초작업 진행과정을 볼 수 있을 뿐만 아니라 수동 원격조종 모드 시에 사용자가 영상정보를 보면서 조종할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 영상기반 선별적 잡초제거로봇 사시도
도 2는 본 발명의 영상기반 선별적 잡초제거로봇 구성 블록도
도 3은 본 발명의 영상기반 선별적 잡초제거로봇 상태도 1
도 4는 본 발명의 영상기반 선별적 잡초제거로봇 상태도 2
도 5는 본 발명의 영상기반 선별적 잡초제거로봇 잡초제거부 예시도
도 6은 본 발명의 영상기반 선별적 잡초제거로봇 기능 블록도
도 7은 본 발명의 영상기반 선별적 잡초제거로봇 작동 상태도
상기와 같은 본 발명의 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 영상기반 선별적 잡초제거로봇 사시도이고, 도 2는 본 발명의 영상기반의 선별적 잡초제거로봇 구성 블록도이다.
도 1과 2를 참조하면, 본 발명의 영상기반의 선별적 잡초제거로봇(이하'잡초제거로봇')은, 상기 잡초제거로봇(10)이 자율 주행 중에 촬영한 영상정보를 처리하여 판독한 결과를 기반으로 밭에 자라나는 농작물과 잡초를 구분하여 선별적으로 인식하고, 잡초의 위치까지 자율적으로 주행한 후 물리적으로 잡초를 제거하는 발명으로, 대차부(100), 주행부(200), 잡초인식부(300), 잡초제거부(400), 제어부(500), 통신부(600)를 포함하여 구성된다.
따라서 본 발명의 잡초제거로봇(10)은 상기 구성들을 통해 자동으로 촬영된 잡초의 영상정보를 이용하여 지면에서 자라나는 농작물 중에 있는 잡초만 판독하고, 잡초와의 거리와 방향을 통해 위치를 파악한 후 잡초의 위치까지 주행 한 다음, 단순하게 잡초를 베어내는 것이 아닌 괭이 방식으로 잡초의 뿌리까지 솎아내어 잡초가 다시 자라지 못하도록 효과적으로 제초작업을 진행한다.
특히, 본 발명의 잡초제거로봇(10)은 경지정리가 잘된 논이 아닌 야채를 생산하는 밭이나 과일을 생산하는 과수원과 같이 비정형화된 지형에서도 접지능력과 험지극복 능력을 갖고 지면에서 전달되는 비틀림과 충격을 흡수하여 감소시키고 굴곡에 대응하여 주행할 수 있어, 제초작업뿐만 아니라 다른 산업분야에도 이용가능성이 높은 발명이다.
또한, 본 발명의 잡초제거로봇(10)은 자동작업 모드로 제초작업을 진행하며, 자동작업 모드에서 수동원격조종 모드로 전환하여 사용자가 사용자단말기를 통해 원격으로 제어할 수도 있다.
구체적으로, 본 발명의 영상기반의 선별적 잡초제거로봇은,
각 구성이 설치되는 공간을 제공하고, 지면에서 주행하는 대차부(100)와;
대차부(100)의 일측에 설치되어, 제어부의 제어에 따라 대차부(100)를 주행시키는 주행부(200)와;
상기 대차부(100)의 일측에 설치되어, 잡초제거로봇(10) 주변을 촬영한 영상정보를 생성하여 제어부(500)으로 제공하고, 잡초의 거리정보를 생성하여 제어부(500)으로 제공하는 잡초인식부(300)와;
상기 대차부(100)의 일측에 설치되어, 제어부(600)의 제어신호에 따라 잡초를 제거하는 잡초제거부(400)와;
상기 잡초인식부(300)에서 제공한 영상정보를 이용하여 잡초를 판독하고, 판독된 잡초의 위치정보를 생성하고, 생성된 잡초의 위치정보와 잡초인식부(300)가 제공한 잡초의 거리정보를 이용해 잡초가 위치한 지점으로 잡초제거로봇(10)이 이동할 수 있도록 주행부(200)를 제어하고, 잡초가 위치한 지점으로의 이동 완료 후 잡초를 제거하도록 잡초제거부(400)로 제어신호를 제공하는 제어부(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 3은 본 발명의 영상기반 선별적 잡초제거로봇 상태도 1이고, 도 4는 본 발명의 영상기반 선별적 잡초제거로봇 상태도 2이다.
도 1과 3을 참조하면, 상기 대차부(100)는 각 구성이 설치되는 공간을 제공함과 동시에 지면에서 주행하는 대차로서 본 발명의 잡초제거로봇(10)의 몸체에 해당되는 구성이므로, 각 구성의 하중을 충분히 지지할 수 있으면서 비탈지고 굴곡된 지형에서도 견딜 수 있는 기계적 성질과 내식성이 우수한 금속 재질 또는 합성수지 재료를 적용해야 한다.
도 1 내지 3을 참조하면, 상기 주행부(200)는 대차부(100)의 일측에 설치되어 제어부(500)의 제어에 따라 대차부(100)를 주행시키는 구성으로, 복수의 현가장치(210), 복수의 바퀴(220), 복수의 구동력발생부(230), 자세감지부(240)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 복수의 현가장치(210)는 대차부(100)의 하측에 설치되어, 대차부(100)의 주행을 위한 접지능력과 험지극복 능력을 위해 지면에서 전달되는 충격을 감소시키고 굴곡에 대응하기 위해 독립적으로 작동한다.
이때, 상기 현가장치(210)는 대차부(100)가 주행 중에 지면에서 받게 되는 비틀림을 흡수하여 안정적인 주행을 위한 복원력을 발생시키기 위해 트레일링 암 방식의 현가장치(trailing arm suspension)가 적용된다.
상기 트레일링 암 현가장치는 후륜 전용의 현가장치로서, 풀 트레일링 암 형식 또는 세미 트레일링 암 형식 중에 어느 한 가지를 선택하여 대차부(100)에 적용할 수 있으며 상기 대차부(100)의 회전축에 따라 영향을 받는다.
따라서 본 발명의 잡초제거로봇(10)은 대차부(100)가 주행중에 지면에서 받게 되는 비틀림을 흡수하여 평행상태를 유지한다.
또한, 상기 복수의 현가장치(210)는 제1 서브현가장치, 제2 서브현가장치, 제3 서브현가장치, 제4 서브현가장치, 제5 서브현가장치, 제6 서브현가장치로 총 6개로 구성되며, 지면에 따라 각각 독립적으로 작동하여, 상기 대차부(100)가 지면에서 전후좌우로 주행하고 경사도에 따라 상하로 높낮이가 조절되도록 조정한다.
도 4를 참조하면, 상기 현가장치(210)는 제1~제6 서브현가장치에 스프링 댐퍼가 적용되어 지면으로부터 전달되는 각종 충격, 외력, 횡력, 비틀림을 완충하여, 대차부(100)가 지면에서 안정적으로 주행할 수 있게 돕는다.
도 1, 3, 4를 참조하면, 상기 복수의 바퀴(220)는 대차부(100)에 주행력을 제공하기 위해, 독립형으로 작동하는 상기 복수의 현가장치(210)에 각각 장착되어 결합되는 바퀴로서, 상기 현가장치(210)의 제1~제6 서브현가장치에 대응 되도록 바퀴(220)도 6개가 각각 형성되어 현가장치(210)에 결합된다.
또한, 상기 바퀴(220)는 일반 바퀴를 적용하되 오프로드 타이어(off-load tire)를 적용하며, 그 중에서도 진흙탕에서도 주행력이 우수한 MT(mud terrain)를 적용하는 것이 지면으로부터 받는 충격을 감소시켜 본 발명의 잡초제거로봇(10)의 내구성을 증가시킬 수 있도록 한다.
도 1, 3, 4를 참조하면, 상기 구동력발생부(230)는 주행과 방향전환을 위해 바퀴(220)에 구동력을 제공하는 구성으로, 상기 구동력발생부(230)는 모터 그 중에서도 휠(바퀴의 휠)과 일체형으로 구성된 인 휠모터(in-wheel motor)가 적용된다.
여기서, 상기 구동력발생부(230)에 적용되는 인 휠모터(in-wheel motor)는 휠 허브 부분에 전동 모터 혹은 유압 모터를 장착해서 구동하는 장치로서, 스프링 밑 중량이 증가해서 승차감이 악화되기 때문에 승용차에서는 사용하지 않지만, 전동식 휠체어 또는 토목공사차량인 셔블 카에 적용된다.
특히, 본 발명의 잡초제거로봇(10)은 일반 지면이 아닌 경사지고 비탈진 지형에서 잡초를 제거하기 위한 발명이기 때문에, 상기 인 휠모터(in-wheel motor)를 구동력발생부(230)에 적용하는 것이 효과적이다.
한편, 상기 자세감지부(240)는 대차부(100)의 지면과의 균형을 조정하기 위해 대차부(100)의 지면과의 평형상태를 감지하는 구성으로 일종의 자이로스코프(gyroscope)이다.
이때, 본 발명의 잡초제거로봇(10)은 상대적으로 소형이기 때문에 MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)와 같은 초소형 자이로스코프를 적용하여 무게를 줄이고, 대차부(100)에서 차지하는 공간도 절약할 수 있게 한다.
특히, 상기 자세감지부(240)는 감지하는 대차부(100)와 지면과의 평형상태를 지속적으로 제어부(500)로 전송하고, 상기 제어부(500)는 현가장치(210)와 구동력발생부(220)를 제어하여 본 발명의 잡초제거로봇(10)이 지면에서 평형상태를 유지할 수 있게 하는 것이다.
따라서 본 발명의 잡초제거로봇(10)은 현가장치(210), 구동력발생부(220), 자세감지부(240)를 이용하여 상호 연동하는 가변형 플랫폼이기 때문에, 지면의 경사도에 따라 적합하게 바퀴(230)의 축이 조절되어 경사도가 심한 밭, 과수원과 같은 지형을 포함한 여러 환경에서도 효과적으로 적용될 수 있다.
도 1 내지 3을 참조하면, 상기 잡초인식부(300)는 대차부(100)의 일측에 설치되어, 잡초제거로봇(10) 주변을 촬영한 영상정보를 생성하여 제어부(500)으로 제공하고, 잡초의 거리정보를 생성하여 제어부(500)으로 제공하는 구성으로, 카메라(310)와 센서부(320)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 카메라(310)는 잡초제거로봇(10) 주변을 촬영하여 영상정보를 획득하고, 획득된 영상정보를 제어부(500)로 제공하게 되는데, 상기 제어부(500)는 카메라(310)가 제공한 영상정보를 이용하여 영상정보 속의 사물들 중 농작물과 잡초를 구분하여 잡초만 판독하여 인식한다.
따라서 상기 카메라(310)는 대차부(100)의 전방측에 설치되어야 상기 대차부(100)가 주행중인 주변 상황을 촬영하여 영상정보를 생성하는 것이 용이해진다.
또한, 상기 센서부(320)는 잡초와 잡초제거로봇(10)간 거리정보를 초음파 방식으로 생성하여 제어부(500)로 제공하는 구성으로서, 대차부(100)의 전방측에 설치되는 것이 바람직하며, 제어부(500)가 판독된 잡초의 위치정보를 제공하면, 상기 센서부(320)는 해당 위치로 초음파를 조사하여 해당 잡초와 잡초제거로봇(10)과의 거리정보를 생성하여 제어부(500)로 제공한다.
이때, 상기 센서부(320)는 초음파 센서가 적용되며 상기 초음파 센서는 초음파를 발생하여 물체를 감지하기 때문에, 다른 종류의 센서에 비해 본 발명의 잡초제거로봇(10)에 효과적으로 적용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 영상기반 선별적 잡초제거로봇 잡초제거부 예시도이다.
도 2와 5를 참조하면, 상기 잡초제거부(400)는 대차부(100)의 일측에 설치되어, 제어부(600)의 제어에 따라 잡초를 제거하는 일종의 잡초제거용 구성으로서, 운동력전달수단(410), 제초공구(420), 운동력발생수단(430)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 운동력전달수단(410)은 운동력발생수단(430)의 운동력을 제초공구(420)에 전달하는 구성으로, 일측은 제초공구(420)가 착탈 방식으로 결합되고, 타측은 운동력발생수단(430)에 결합된다.
따라서 상기 운동력전달수단(410)은 운동력발생수단(430)이 발생시킨 병진운동과 회전운동의 운동력을 제초공구(420)에 전달하여 제초공구(420)가 병진운동과 회전운동을 하여 제초작업이 진행된다.
상기 제초공구(420)는 상기 운동력전달수단(410)에 착탈 방식으로 결합되고, 운동력전달수단(410)을 통해 전달된 운동력발생수단(430)이 발생시킨 운동력에 의해 병진운동과 회전운동을 하여 잡초를 뽑아내는 일종의 제초작업용 전용공구이다.
특히, 제초공구(420)는 기본적으로 삼지창 형태로 형성되어, 운동력발생수단(430)의 운동력에 의해 병진운동을 하여 토양에 삽입된 다음 회전운동을 하여 잡초를 뽑아내는 구성수단이다.
도 5와 같이, 삼지창 형태의 제초공구(420)가 전달된 운동력인 병진운동과 회전운동을 통해 잡초를 제거하는 과정을 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명의 잡초제거로봇(10)이 인식된 잡초 위치까지 이동하면, 제어부의 제어신호에 의해 운동력발생수단(430)이 병진운동력을 발생시켜 운동력전달수단(410)을 통해 제초공구(420)에 전달하고, 전달된 병진운동력에 의해 제초공구(420)가 잡초의 뿌리가 있는 토양의 깊이까지 하강하면서 삽입된다.
다음에, 상기 운동력발생수단(430)이 발생시킨 회전운동력이 운동력전달수단(410)을 통해 제초공구(420)에 전달되고, 전달된 회전운동력에 의해 토양에 삽입된 제초공구가(420)가 잡초 둘레로 회전운동을 하면서 잡초를 토양으로부터 분리시키게 된다.
그 다음에, 운동력발생수단(430)이 병진운동력을 발생시켜 운동력전달수단(410)을 통해 제초공구(420)에 전달하고, 전달된 병진운동력에 의해 제초공구(420)가 상승하면서 잡초를 뿌리까지 토양에서 뽑아내는 것이다.
따라서 본 발명의 잡초제거로봇(10)은 상기 잡초인식부(300)와 잡초제거부(400)를 통해, 밭과 과수원에서 자라나는 농작물과 잡초를 정확하게 선별하고 제초제를 사용하지 않고도 잡초의 뿌리까지 영구적으로 제거할 수 있어, 친환경적으로 효과적인 제초작업을 진행할 수 있다.
상기 운동력발생수단(430)은 운동력전달수단(410)에 결합되어, 제어부(500)의 제어신호 수신 시, 제초공구(420)에 전달할 병진운동과 회전운동의 운동력을 발생시키는 동력발생장치이다.
한편, 삼지창 형태의 제초공구(420)는 운동력전달수단(410)에 착탈 방식으로 결합되게 하는 구조가 적용되기 때문에, 삼지창 형태의 제초공구(420)는 필요에 따라 운동력전달수단(410)에 결합하거나 분리시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 영상기반의 선별적 잡초제거로봇의 기능 블록도이고, 도 7은 본 발명의 영상기반의 선별적 잡초제거로봇 작동 상태도이다.
도 6을 참조하면, 상기 제어부(500)는 잡초인식부(300)의 카메라(310)가 촬영하여 제공한 영상정보를 이용하여 농작물을 포함하는 여러 가지 사물중에서 잡초만 판독하고, 판독된 잡초의 위치정보를 생성하고, 생성된 잡초의 위치정보와 잡초인식부(300)의 센서부(320)가 제공한 잡초의 거리정보를 이용해 잡초가 위치한 지점으로 잡초제거로봇(10)이 이동할 수 있도록 주행부(200)를 제어하고, 잡초가 위치한 지점으로의 이동 완료 후 잡초를 제거하도록 잡초제거부(400)로 제어신호를 제공하는 구성이다.
따라서 상기 제어부(500)는 도 2와 같이, 처리장치(510)와 저장장치(520)를 포함하여 구성되며, 상기 처리장치(510)는 제어부(500)에서 수행되는 계산과 제어명령을 처리하는 중앙처리장치(CPU)이다.
또한, 상기 저장장치(520)는 본 발명의 잡초제거로봇(10)이 제초작업 및 작동에 관련된 각종 정보가 저장되는 저장장치(HDD, USB 등)로서, 저장장치(520)에 다양한 잡초의 이미지 정보를 미리 입력하고 잡초 판독에 이용하는 것이다.
특히, 본 발명의 잡초제거로봇(10)은 후술할 통신부(600)를 이용하여 저장장치(520)에 지속적으로 잡초정보 및 기능개선 정보를 업데이트 할 수 있기 때문에, 잡초제거로봇(10)의 관리 및 유지보수 편리성도 더해진다.
도 6과 7을 참조하면, 사용자가 제초작업을 위해 밭 또는 과수원 같은 지형에 잡초제거로봇(10)을 투입하면, 먼저 지정된 작업 반경 내에서 잡초를 인식하기 위한 기초 자료인 주변 영상정보를 획득하기 위해 잡초인식부(300)의 카메라(310)가 잡초제거로봇(10)의 주변을 촬영한다.
다음에, 잡초인식부(300)의 카메라(310)가 촬영한 영상정보를 이용해 제어부(500)는 영상정보속의 사물들 중에서 잡초만을 판독한다.
잡초 판독은 영상정보속의 사물들과 사전에 저장장치(520)에 저장된 복수의 잡초 이미지 정보를 스캔 방식으로 빠르게 비교하여 저장된 잡초 이미지에 해당하는 사물을 잡초로 판독하게 된다.
다음에, 상기 제어부(500)는 판독된 잡초가 잡초제거로봇(10)을 기준으로 어느 방향에 위치하고 있는지에 대한 위치정보도 영상정보를 이용하여 생성한 후 잡초인식부(300)의 센서부(320)를 통해 거리정보도 제공받는다.
다음에, 상기 제어부(500)는 생성된 잡초의 위치정보를 이용해 잡초제거로봇(10)과 잡초와의 일직선정렬 편차를 계산하여 잡초가 위치한 방향으로 대차부(100)가 선회되도록 주행부(200)를 제어한다.
다음에, 상기 제어부(500)는 잡초인식부(300)의 센서부(320)를 통해 제공받은 거리정보를 이용해 잡초가 위치한 지점으로 대차부(100)가 이동할 수 있도록 주행부(200)에 주행명령을 내린다.
다음에, 상기 대차부(100)가 잡초 위치까지 이동하면, 제어부(500)는 잡초제거부(400)에 잡초제거명령을 내려서 잡초작업을 자동으로 진행한다.
이때, 상기 제어부(500)는 주행부(200)의 자세감지부(240)가 감지하는 대차부(100)와 지면과의 평형상태 정보를 지속적으로 제공받아, 굴곡지형에 대응하여 주행할 수 있도록 주행부(200)의 현가장치(210)와 구동력발생부(220)를 제어하여 잡초제거로봇(10)이 지면에서 주행 및 제초작업 중에도 항상 평형상태를 유지할 수 있도록 제어한다.
한편, 본 발명의 잡초제거로봇(10)은 사용자단말기(20)와 무선 통신하고, 사용자단말(20)기로부터 원격 제어신호를 수신하는 통신부(600)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
특히, 본 발명의 잡초제거로봇(10)은 기본적으로 자동작업 모드로 제초작업을 진행하지만, 도 6, 7과 같이, 사용자의 의도에 따라 자동작업 모드에서 수동원격조종 모드로 전환이 가능하다.
따라서 수동 원격조종 모드 시, 상기 제어부(500)는 통신부(600)를 통해 수신된 사용자의 원격 제어신호에 의해 사용자의 의도대로 잡초제거로봇(10)이 동작하도록 제어하고, 상기 잡초인식부(300)의 카메라(310)가 촬영한 영상정보를 사용자단말기(20)로 전송하여 수동 원격조종 모드 시에 사용자가 영상정보를 보며 제초 작업을 할 수 있도록 한다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10 : 잡초제거로봇
20 : 사용자단말기
100 : 대차부
200 : 주행부
300 : 잡초인식부
400 : 잡초제거부
500 : 제어부
600 : 통신부

Claims (7)

  1. 촬영된 잡초의 영상정보를 이용하여 잡초를 제거하는 영상기반의 선별적 잡초제거로봇에 있어서,
    각 구성이 설치되는 공간을 제공하고, 지면에서 주행하는 대차부(100)와;
    대차부(100)의 일측에 설치되어, 제어부(500)의 제어에 따라 대차부(100)를 주행시키는 주행부(200)와;
    상기 대차부(100)의 일측에 설치되어, 잡초제거로봇(10) 주변을 촬영한 영상정보를 생성하여 제어부(500)으로 제공하고, 잡초의 거리정보를 생성하여 제어부(500)으로 제공하는 잡초인식부(300)와;
    상기 대차부(100)의 일측에 설치되어, 제어부(600)의 제어신호에 따라 잡초를 제거하는 잡초제거부(400)와;
    상기 잡초인식부(300)에서 제공한 영상정보를 이용하여 잡초를 판독하고, 판독된 잡초의 위치정보를 생성하고, 생성된 잡초의 위치정보와 잡초인식부(300)가 제공한 잡초의 거리정보를 이용해 잡초가 위치한 지점으로 잡초제거로봇(10)이 이동할 수 있도록 주행부(200)를 제어하고, 잡초가 위치한 지점으로의 이동 완료 후 잡초를 제거하도록 잡초제거부(400)로 제어신호를 제공하는 제어부(500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상기반의 선별적 잡초제거로봇.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주행부(200)는,
    주행을 위한 접지능력과 험지극복 능력을 위해 지면에서 전달되는 비틀림과 충격을 흡수하여 감소시키고 굴곡에 대응하기 위해 트레일링 암(trailing arm suspension) 방식이 적용되는 복수의 현가장치(210)와,
    상기 대차부(100)의 주행을 위한 복수의 바퀴(220)와,
    상기 대차부(100)의 주행과 방향전환을 위해 바퀴(220)에 구동력을 제공하기 위해 인 휠모터(in-wheel motor) 방식으로 구성되는 복수의 구동력발생부(230)와,
    상기 대차부(100)의 지면과의 균형을 조정하기 위해 대차부(100)의 지면과의 평형상태를 감지하는 자세감지부(240)를 포함하고,
    상기 현가장치(210)는,
    대차부(100)가 지면에서 전후좌우로 주행하고 경사도에 따라 상하로 높낮이가 조절되도록 하는 독립된 제1~제6 서브현가장치로 구성되고,
    상기 복수의 바퀴(220)는,
    6개로 구성되고, 6개의 바퀴(220)는 제1~제6 서브현가장치(211~216)에 개별적으로 각각 연동 결합하여 지면의 굴곡도와 경사도에 대응하여 회전하고,
    상기 자세감지부(240)는,
    감지하는 대차부(100)와 지면과의 평형상태를 지속적으로 제어부(500)로 전송하고, 상기 제어부(500)는 현가장치(210)와 구동력발생부(220)를 제어하여 잡초제거로봇(10)이 지면에서 평형상태를 유지할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 영상기반의 선별적 잡초제거로봇.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 잡초인식부(300)는,
    잡초제거로봇(10) 주변을 촬영하여 영상정보를 획득하고, 획득된 영상정보를 제어부(500)로 제공하는 카메라(310)와,
    잡초와 잡초제거로봇(10)간 거리정보를 초음파 방식으로 생성하여 제어부(500)로 제공하는 센서부(320)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상기반의 선별적 잡초제거로봇.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 잡초제거부(400)는,
    운동력발생수단(430)이 발생시킨 병진운동과 회전운동의 운동력을 제초공구(420)에 전달하기 위해, 일측은 제초공구(420)가 착탈 방식으로 결합되고, 타측은 운동력발생수단(430)에 결합되는 운동력전달수단(410)과,
    상기 운동력전달수단(410)에 착탈 방식으로 결합되고, 운동력전달수단(410)을 통해 전달된 운동력발생수단(430)이 발생시킨 운동력에 의해 병진운동과 회전운동을 하여 잡초를 뽑아내는 제초공구(420)와,
    상기 운동력전달수단(410)에 결합되고, 제어부(600)의 제어신호 수신 시, 제초공구(420)에 전달할 병진운동과 회전운동의 운동력을 발생시키는 운동력발생수단(430)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상기반의 선별적 잡초제거로봇.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부(500)는,
    영상정보속의 사물들과 사전에 저장된 복수의 잡초 이미지 정보를 비교하여 저장된 잡초 이미지에 해당하는 사물을 잡초로 판독하고,
    판독된 잡초가 잡초제거로봇을 기준으로 어느 방향에 위치하고 있는지에 대한 위치정보를 영상정보를 이용하여 생성하는 것을 특징으로 하는 영상기반의 선별적 잡초제거로봇.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부(500)는,
    생성된 잡초의 위치정보를 이용해 잡초제거로봇과 잡초와의 일직선정렬 편차를 계산하여 잡초가 위치한 방향으로 대차부(100)가 선회되도록 한 후, 상기 잡초인식부(300)에서 제공한 거리정보를 이용해 잡초가 위치한 지점으로 대차부(100)가 이동할 수 있도록 주행부(200)를 제어하는 것을 특징으로 하는 영상기반의 선별적 잡초제거로봇.
  7. 청구항 1에 있어서,
    사용자단말기(20)와 무선 통신하고, 사용자단말기로부터 원격 제어신호를 수신하는 통신부(600)를 더 포함하고,
    상기 제어부(500)는,
    자동작업 모드와 수동원격조종 모드가 수행되도록 하며,
    수동원격조종 모드 시에는 통신부(600)를 통해 수신된 원격 제어신호에 의해 사용자의 의도대로 잡초제거로봇이 작동하도록 제어하고,
    상기 잡초인식부(300)가 제공한 영상정보를 사용자단말기로 전송하여 수동 원격조종 모드 시에 사용자가 영상정보를 보며 제초 작업을 할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 영상기반의 선별적 잡초제거로봇.
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