KR20210128286A - Automatic crop process device for plant factory - Google Patents

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KR20210128286A
KR20210128286A KR1020200046306A KR20200046306A KR20210128286A KR 20210128286 A KR20210128286 A KR 20210128286A KR 1020200046306 A KR1020200046306 A KR 1020200046306A KR 20200046306 A KR20200046306 A KR 20200046306A KR 20210128286 A KR20210128286 A KR 20210128286A
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belt
crops
plant
automatic
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KR1020200046306A
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이익진
김준영
윤순호
김성제
이건우
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한국과학기술원
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Abstract

The purpose of the present invention is to provide an automatic crop processing device for a plant factory which minimizes working time and labor cost by automating harvesting and processing processes of crops. The automatic crop processing device for a plant factory of the present invention can comprise: a crop supplying belt transporting crops planted in a flowerpot; a crop processing belt located on an upper part of one side of the crop supplying belt and transporting the crops planted in the flowerpot; a flowerpot separating slide connected to one side of the crop supplying belt and separating the crops from the flowerpot; and a root removal device located at the lower part of one side of the crop processing belt and cutting the roots of the crops separated from the flowerpot.

Description

식물공장용 자동 작물가공장치{AUTOMATIC CROP PROCESS DEVICE FOR PLANT FACTORY}Automatic crop processing equipment for plant factories {AUTOMATIC CROP PROCESS DEVICE FOR PLANT FACTORY}

본 발명은 식물공장용 자동 작물가공장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 작물의 수확 및 가공 공정을 자동화하여 작업 시간 및 인건비를 최소화하는 식물공장용 자동 작물가공장치에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic crop processing apparatus for a plant factory. More particularly, it relates to an automatic crop processing apparatus for a plant factory that minimizes working time and labor cost by automating the harvesting and processing process of crops.

도 1에 도시된 바와 같이, 최근 인구수가 꾸준히 늘어가고 있다. 통계에 따르면 2050년에는 70% 이상의 식량 생산 증가가 필요하다고 한다. 하지만, 도 2에 도시된 바와 같이, 늘어나는 인구 대비 농지 면적과 농가 수는 감소하는 추세다. 또한, 미세먼지와 같은 환경오염으로 인한 먹거리에 대한 걱정이 늘어나고 있다. 이에 따라 먹거리를 더욱 효율적으로 관리할 수 있는 식물공장이 필요하다. As shown in FIG. 1 , the number of the population has been steadily increasing in recent years. According to statistics, food production needs to increase by more than 70% by 2050. However, as shown in FIG. 2 , the farmland area and the number of farmhouses are decreasing compared to the increasing population. In addition, concerns about food due to environmental pollution such as fine dust are increasing. Accordingly, there is a need for a plant factory that can manage food more efficiently.

식물공장이란 외부환경과 단절된 공간에서 빛, 공기, 온도, 습도, 양분 등 식물의 환경을 인공적으로 조정하여 농산물을 계획적으로 생산하는 시설이다. 식물공장이 가진 특징으로는 4가지 정도가 있다. 첫 번째로 계절, 기후 조건에서 자유롭다. 두 번째는 병충해, 농약에서 자유롭다는 것이다. 세 번째는 재배 환경 세부 제어로 특수 작물을 생산할 수 있다. 마지막으로는 입체적으로 생산할 수 있게 되어 공간을 효율적으로 사용할 수 있게 된다.A plant factory is a facility that produces agricultural products by artificially adjusting the environment of plants, such as light, air, temperature, humidity, and nutrients, in a space isolated from the external environment. There are about four characteristics of plant factories. First, it is free from seasonal and climatic conditions. The second is that it is free from pests and pesticides. Third, special crops can be produced through detailed control of the cultivation environment. Finally, it is possible to produce three-dimensionally, allowing efficient use of space.

일반 농가에서 재배되는 채소의 가격은 기후변화에 아주 민감하다. 예를 들어, 일본의 경우 평소 상추 가격은 170엔 정도이지만, 기후변화로 인해 최고 300엔까지 오르기도 한다. 반면, 식물공장은 외부 환경을 차단할 수 있기 때문에 기후변화에 둔감하다. 이러한 점을 이용하여 해외 각국의 기업들은 최첨단, 대규모의 식물공장 설비를 갖추고 있다.The price of vegetables grown in general farms is very sensitive to climate change. For example, in Japan, the usual price of lettuce is around 170 yen, but due to climate change, it can rise to a maximum of 300 yen. On the other hand, plant factories are insensitive to climate change because they can block the external environment. Taking advantage of this point, companies in foreign countries are equipped with state-of-the-art, large-scale plant factory facilities.

도 3을 참조하여, 국내 식물공장 산업 현황을 살펴보면, 아직은 많은 기업이 식물공장을 사용하고 있지 않다. 또한, 국내회사들은 수확 과정에서 자동화 기술을 활용하지 않고 수작업한다. 자동화가 이루어지지 않은 바, 생산된 수확물의 경우 가격이 비싼 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 3, looking at the current state of the domestic plant factory industry, many companies have not yet used the plant factory. In addition, domestic companies do not use automation technology in the harvesting process, but do it manually. It can be seen that the price is high in the case of the produced harvest, since there is no automation.

한편, 농림축산식품부에 따르면 2018년도부터 점차 스마트팜 즉 식물공장에 대한 정책들이 생겨나고 있다. 여러 가지 지원정책들이 생겨나고 있고, 표준화 과정도 이루어져 있으므로 이에 맞추어 자동화 설비를 제작하는 것이 요구된다.Meanwhile, according to the Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs, policies on smart farms, that is, plant factories, are gradually emerging from 2018. Since various support policies are emerging and standardization processes are in place, it is required to manufacture automation equipment accordingly.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 작물의 수확 및 가공 공정을 자동화하여 작업 시간 및 인건비를 최소화하는 식물공장용 자동 작물가공장치를 제공하는 것이다. 또한, 식물공장의 운영비용을 절감하여 식물공장의 경쟁력을 강화하는 식물공장용 자동 작물가공장치를 제공하는 것이다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an automatic crop processing apparatus for a plant factory that minimizes working time and labor cost by automating the harvesting and processing process of crops. In addition, it is to provide an automatic crop processing device for plant factories that reduces operating costs of plant factories and strengthens competitiveness of plant factories. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 식물공장용 자동 작물가공장치는 화분에 심어진 작물을 이송하는 작물 공급용 벨트; 상기 작물 공급용 벨트의 일측 상부에 위치하며, 상기 화분에 심어진 작물을 들어서 이송하는 작물 가공용 벨트; 상기 작물 공급용 벨트의 일측과 연결되며, 상기 작물과 화분을 분리하는 화분 분리 슬라이드; 및 상기 작물 가공용 벨트의 일측 하부에 위치하며, 화분과 분리된 작물의 뿌리를 절단하는 뿌리 제거 장치를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an automatic crop processing device for a plant factory includes: a crop supply belt for transporting crops planted in pots; a crop processing belt positioned on one side of the crop supply belt and transporting the crops planted in the pots; a pot separation slide connected to one side of the crop supply belt and separating the crop and the potted plant; and a root removal device located at a lower portion of one side of the crop processing belt and cutting the roots of the crops separated from the pots.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물공장용 자동 작물가공장치에서, 상기 작물 가공용 벨트는 듀얼 컨베이어 구성으로 이루어질 수 있다. In addition, in the automatic crop processing apparatus for a plant factory according to an embodiment of the present invention, the crop processing belt may be configured as a dual conveyor.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물공장용 자동 작물가공장치에서, 상기 작물 가공용 벨트의 표면에는 완충재가 구비될 수 있다.In addition, in the automatic crop processing apparatus for a plant factory according to an embodiment of the present invention, a cushioning material may be provided on the surface of the crop processing belt.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물공장용 자동 작물가공장치에서, 상기 작물 공급용 벨트 상면에는 가이드부가 구비될 수 있다.In addition, in the automatic crop processing apparatus for a plant factory according to an embodiment of the present invention, a guide portion may be provided on the upper surface of the belt for supplying crops.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물공장용 자동 작물가공장치에서, 상기 작물 공급용 벨트는 작물의 공급 속도를 조절하는 노브를 포함할 수 있다.In addition, in the automatic crop processing apparatus for a plant factory according to an embodiment of the present invention, the crop supply belt may include a knob for adjusting the crop supply speed.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물공장용 자동 작물가공장치에서, 상기 뿌리 제거 장치는 선형 가이드를 더 구비할 수 있다. In addition, in the automatic crop processing apparatus for a plant factory according to an embodiment of the present invention, the root removal apparatus may further include a linear guide.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물공장용 자동 작물가공장치에서, 상기 화분 분리 슬라이드의 하부에는 화분 수거함이 위치하며, 상기 뿌리 제거 장치의 하부에는 뿌리 수거함이 위치하며, 상기 작물 가공용 벨트의 끝단 하부에는 작물 수거함이 위치할 수 있다.In addition, in the automatic crop processing apparatus for a plant factory according to an embodiment of the present invention, a pollen collection box is located under the pot separation slide, and a root collection box is located under the root removal device, and the crop processing belt A crop collection box may be located at the lower end of the end.

본 발명의 다른 실시예에 따른 식물공장에서 자동으로 작물을 가공하는 방법은, 작물 공급용 벨트가 화분에 심어진 작물을 이송하는 단계; 작물 가공용 벨트가 상기 작물 공급용 벨트 상의 화분에 심어진 작물을 들어서 이송하는 단계; 화분 분리 슬라이드가 상기 작물 가공용 벨트에 매달린 작물을 화분과 분리하는 단계; 및뿌리 제거 장치가 화분과 분리된 작물의 뿌리를 절단하는 단계를 포함하는 단계를 포함할 수 있다. A method for automatically processing crops in a plant factory according to another embodiment of the present invention includes: transporting crops planted in pots by a belt for supplying crops; Lifting and transporting, by a crop processing belt, a crop planted in a pot on the crop supply belt; Separating the crops suspended from the planting belt for the crop processing by the pot separation slide from the pots; And The root removal device may include a step comprising the step of cutting the plant and the separated root of the crop.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 식물공장용 자동 작물가공장치는 수확 및 가공 공정 시 소요되는 인력을 최소화하며, 이에 따라 작업 시간 및 비용을 획기적으로 줄일 수 있다. 또한, 식물공장에서 재배되는 작물의 가격을 절감할 수 있다. 물론 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention made as described above, the automatic crop processing device for a plant factory minimizes the manpower required during the harvesting and processing process, and thus, the working time and cost can be remarkably reduced. In addition, it is possible to reduce the price of crops grown in the plant factory. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 전세계 인구 추이를 나타내는 그래프이다.
도 2는 농가 인구 추이를 나타내는 그래프이다.
도 3은 실제 식물공장의 사진이다.
도 4는 국내 식물공장 산업 현황을 나타내는 그래프이다.
도 5는 국내 모 식물공장의 상추 생산비를 나타내는 그래프이다.
도 6은 식물공장 공정 내 노동력 소요량 비교 그래프이다.
도 7은 식물공장에서 수확 과정을 나타내는 사진이다.
도 8은 국내 식물공장에서의 상추 생산비 사례를 나타내는 표이다.
도 9는 시설 상추와 식물공장 재배 상추를 비교한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물공장용 자동 작물가공장치를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물공장용 자동 작물가공장치의 개략적인 도면이다.
도 12는 도 11의 식물공장용 자동 작물가공장치에서 작물의 뿌리가 절단되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물공장용 자동 작물가공장치의 전체 사진이다.
도 14는 본 발명의 작물 가공용 벨트의 사진이다.
도 15는 본 발명의 작물 공급용 벨트의 사진이다.
도 16은 본 발명의 뿌리 제거 장치의 사진이다.
도 17은 본 발명의 화분 분리 슬라이드의 사진이다.
도 18은 본 발명의 작물 수거함의 사진이다.1 is a graph showing the global population trend.
2 is a graph showing the trend of the farm household population.
3 is a photograph of an actual plant factory.
4 is a graph showing the current state of the domestic plant factory industry.
5 is a graph showing the production cost of lettuce in a domestic parent plant factory.
6 is a graph comparing the labor required in the plant factory process.
7 is a photograph showing a harvesting process in a plant factory.
8 is a table showing an example of lettuce production cost in a domestic plant factory.
9 is a graph comparing plant lettuce and plant factory lettuce.
10 is a view showing an automatic crop processing apparatus for a plant factory according to an embodiment of the present invention.
11 is a schematic diagram of an automatic crop processing apparatus for a plant factory according to an embodiment of the present invention.
12 is a view showing a state in which the root of a crop is cut in the automatic crop processing apparatus for a plant factory of FIG. 11 .
13 is an overall photograph of an automatic crop processing apparatus for a plant factory according to an embodiment of the present invention.
14 is a photograph of the crop processing belt of the present invention.
15 is a photograph of the crop supply belt of the present invention.
16 is a photograph of the root removal device of the present invention.
17 is a photograph of a pot separation slide of the present invention.
18 is a photograph of the crop collection box of the present invention.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다. The objects, features and advantages of the present invention described above will become more apparent through the following examples in conjunction with the accompanying drawings.

이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.The following specific structural or functional descriptions are only exemplified for the purpose of describing embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms and described in the present specification or application. It should not be construed as being limited to the examples.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the embodiment according to the concept of the present invention may have various changes and may have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the present specification or application. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다. Terms such as first and/or second may be used to describe various elements, but the elements are not limited to the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one element from other elements, for example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be called a second element, and similar For example, the second component may also be referred to as the first component.

어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어 있다"거나 "접속되어 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어 있다"거나 또는 "직접 접속되어 있다"고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 인접하는"과 "∼에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. will have to be understood On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle. Other expressions for describing the relationship between elements, that is, expressions such as "between" and "immediately between" or "adjacent to" and "directly adjacent to", should be interpreted similarly.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. As used herein, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that the described feature, number, step, action, component, part, or combination thereof is present, and includes one or more other features or numbers, It should be understood that the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. does not

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in each figure indicate like elements.

도 5에 도시된 바와 같이, 국내 모 식물공장의 상추 생산비에서 인건비는 약 17.3%의 높은 비율을 차지하는 것을 알 수 있다. 나머지 비용의 경우는 고정 비용이기 때문에 사실상 인건비를 줄이는 것이 가장 효과적인 비용 절감 방안이다. 실제로 사용자 인터뷰를 진행한 결과 식물공장은 노동력, 인건비 문제 해소가 시급했다. 또한, 고성능 저비용의 자동화 제품의 수요가 존재하는 것을 알 수 있다. 본 발명은 이와 같이 고객의 니즈를 충족하기 위해 인건비 절감을 통한 식물 공장의 경제성 향상을 목표로 한다. As shown in FIG. 5 , it can be seen that labor costs account for a high ratio of about 17.3% in the production cost of lettuce in a domestic parent plant factory. Since the remaining costs are fixed costs, reducing labor costs is the most effective cost-saving measure. In fact, as a result of user interviews, the plant factory urgently needed to solve the problem of labor and personnel costs. It can also be seen that there is a demand for high-performance, low-cost automation products. The present invention aims to improve the economic feasibility of a plant factory by reducing labor costs in order to meet the needs of customers as described above.

또한, 식물공장의 공정은 크게 이묘 작업, 성장 관리, 수확 과정으로 진행된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 국내 식물공장에서 노동력이 들어가는 비율을 구해본 결과 총 252시간 중에 수확 작업은 약 96시간, 이묘 작업은 약 80시간 정도로 많은 시간이 소요된다. 상기 세 가지 공정 중 이묘 작업의 경우 모종이 연약하여 기계적인 자동화가 어렵고, 성장 관리의 경우 기반 데이터가 부족하여 인건비 감소 폭이 적다. 따라서, 본 발명은 시간이 가장 오래 걸리며 가장 큰 폭의 노동력을 절감할 수 있느 수확 과정을 개선하는 것을 목표로 한다. In addition, the process of the plant factory largely consists of seedling operation, growth management, and harvesting process. As shown in FIG. 6 , as a result of obtaining the ratio of labor input in the domestic plant factory, out of a total of 252 hours, the harvest operation takes about 96 hours and the seedling operation takes about 80 hours. Among the above three processes, in the case of seedling operation, mechanical automation is difficult because the seedlings are weak, and in the case of growth management, the decrease in labor costs is small due to the lack of base data. Accordingly, the present invention aims to improve the harvesting process, which is the most time consuming and which saves the greatest amount of labor.

도 7에 도시된 바와 같이, 수확 과정은 총 4가지, 즉 재배 시설에서 작물 수확, 채소에서 화분 분리, 채소에서 뿌리 절단, 채소를 포장하는 과정으로 이루어진다. 본 발명은 상기 4가지 과정 중 현장 노동 시간이 가장 긴 것으로 확인된 채소에서 화분을 분리하고, 채소에서 뿌리를 절단하는 2개의 공정을 자동화한다.As shown in FIG. 7 , the harvesting process consists of a total of four processes, namely, harvesting crops in a cultivation facility, separating pollen from vegetables, cutting roots from vegetables, and packaging vegetables. The present invention automates two processes of separating the pollen from the vegetable identified as having the longest on-site labor time among the four processes and cutting the root from the vegetable.

전반적인 산업이 아직 초기 단계인 식물공장은 대면적 토지를 기반으로 하는 전통 농업에 비해 경제적 우위를 점하지 못하고 있어 특수한 수요만을 만족하고 있는 상황이다. 지금의 상황을 넘어서 범용적인 수요를 가지기 위해서는 경제성을 강화하는 것이 필수적이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 일반 관리비가 가장 큰 비중(약 34.7%)를 차지하며, 일반 관리비의 대부분(약 50%)은 인건비로 구성된다. 본 발명은 식물공장의 경제성 강화를 위해 인건비를 절감하는 것을 목표로 삼고 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 식물농장의 경우 감각상각비와 일반관리비가 시설재배에 비해 매우 고가를 형성하는 것을 알 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 고정 비용을 축소하는 것은 현실적이지 못하므로, 본 발명은 인건비를 포함하는 일반관리비를 줄이는 것을 목표로 한다. Plant factories, where the overall industry is still in its infancy, do not have an economic advantage over traditional agriculture based on large-area land, thus satisfying only special needs. In order to have universal demand beyond the current situation, it is essential to strengthen economic feasibility. As shown in FIG. 8 , the general management cost occupies the largest proportion (about 34.7%), and most of the general management cost (about 50%) consists of labor costs. The present invention aims to reduce the labor cost to strengthen the economic feasibility of the plant factory. In addition, as shown in FIG. 9 , in the case of plant farms, it can be seen that depreciation and general management costs are very expensive compared to facility cultivation. As mentioned above, since it is not realistic to reduce fixed costs, the present invention aims to reduce general management costs including labor costs.

도 10의 (a)는 본 발명의 식물공장용 자동 작물가공장치의 측면도이며; 도 10의 (b)는 본 발명의 식물공장용 자동 작물가공장치의 정면도이며; 도 11은 본 발명의 식물공장용 자동 작물가공장치의 개략적인 도면이며; 도 12는 도 11의 식물공장용 자동 작물가공장치에서 작물의 뿌리가 절단되는 상태를 나타내는 도면이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물공장용 자동 작물가공장치의 전체 사진이다.Figure 10 (a) is a side view of the automatic crop processing apparatus for a plant factory of the present invention; Figure 10 (b) is a front view of the automatic crop processing apparatus for a plant factory of the present invention; 11 is a schematic diagram of an automatic crop processing apparatus for a plant factory of the present invention; 12 is a view showing a state in which the root of a crop is cut in the automatic crop processing apparatus for a plant factory of FIG. 11 . 13 is an overall photograph of an automatic crop processing apparatus for a plant factory according to an embodiment of the present invention.

도 10의 (a) 및 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 식물공장용 자동 작물가공장치(100)는, 작물 공급용 벨트(110), 작물 가공용 벨트(120), 화분 분리 슬라이드(140) 및 뿌리 제거 장치(130)를 포함할 수 있다. 본 발명의 자동 작물 가공장치(100)에 의해 화분에 심어진 작물은 화분과 분리되며, 뿌리가 절단될 수 있다. 또한, 상기 과정은 자동화로 이루어지며, 이에 따라 인건비 및 노동력을 획기적으로 절감할 수 있다.10A and 13 , the automatic crop processing apparatus 100 for a plant factory of the present invention includes a crop supply belt 110 , a crop processing belt 120 , and a pollen separation slide 140 . ) and may include a root removal device 130 . A crop planted in a pot by the automatic crop processing apparatus 100 of the present invention is separated from the pot, and the root may be cut. In addition, the process is made by automation, and accordingly, it is possible to dramatically reduce the labor cost and labor force.

도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 사용자가 화분에 심어진 작물을 1차적으로 작물 공급용 벨트(110) 상에 놓으면, 상기 작물 공급용 벨트(110)는 상기 작물을 가공용 벨트(120)측 방향으로 이송한다. 상기 작물 공급용 벨트(110)는, 작물 가공용 벨트(120)에 작물을 하나씩 연속적으로 공급하기 위해, 도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 필요에 따라 상기 벨트(110)의 구동 속도를 조절할 수 있도록 공급 속도 조절용 노브(112)를 더 구비할 수 있다. 한편, 상기 작물 공급용 벨트(110)는 간격 조절 나사를 더 구비할 수도 있다. 이러한 간격 조절 나사의 경우 벨트(110) 하단에 볼트와 너트를 부착하여 간격을 유연하게 조절할 수 있다. As shown in (a) of FIG. 10 , when a user primarily places a crop planted in a pot on the crop supply belt 110 , the crop supply belt 110 processes the crop on the processing belt 120 . transport in the lateral direction. The crop supply belt 110, in order to continuously supply crops one by one to the crop processing belt 120, as shown in FIG. 15 (b), the driving speed of the belt 110 as necessary A knob 112 for adjusting the feed rate may be further provided to adjust the feed rate. Meanwhile, the crop supply belt 110 may further include a spacing adjusting screw. In the case of such a gap adjusting screw, the gap can be flexibly adjusted by attaching a bolt and a nut to the lower end of the belt 110 .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 15의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 작물 공급용 벨트(110)의 상면에는 양 측의 폭이 좁아지는 형상의 가이드부(111)가 구비될 수 있다. 상기 작물 공급용 벨트(110)의 중앙에 작물이 위치해야 상기 작물 가공용 벨트(120)로의 안정적인 이송이 가능하다. 이를 감안하여, 상기 가이드부(111)는 사용자가 상기 작물 공급용 벨트(110)의 임의의 위치 상에 작물을 내려놓더라도 작물이 중앙 쪽으로 위치하도록 정렬시키며, 작물 가공용 벨트(120)에 정확히 들어가도록 유도할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, as shown in (a) of FIG. 15, the upper surface of the crop supply belt 110 may be provided with guide parts 111 having a shape in which the widths of both sides are narrowed. have. When the crop is located in the center of the crop supply belt 110 , it is possible to stably transfer the crop to the crop processing belt 120 . In consideration of this, the guide part 111 aligns the crop so that the crop is positioned toward the center even if the user puts the crop down on an arbitrary position of the crop supply belt 110, and enters the crop processing belt 120 accurately. can be induced to

도 10의 및 도 11에 도시된 바와 같이, 작물 가공용 벨트(120)는 상기 작물 공급용 벨트(110)의 일측 상부에 위치하며, 상기 작물 공급용 벨트(110) 상에 위치한 화분에 심어진 작물을 들어서 이송할 수 있다. 이러한 작물 가공용 벨트(120)는 작물의 줄기 또는 잎을 듀얼의 컨베이어 벨트 사이에 끼운 채로 작물을 이송하여 화분 분리 공정과 부리 절단 공정을 수행할 수 있도록 한다. As shown in FIGS. 10 and 11 , the crop processing belt 120 is located on one side of the crop supply belt 110 , and the crops planted in pots located on the crop supply belt 110 . can be lifted and transported. The crop processing belt 120 transfers crops while sandwiching the stems or leaves of the crops between the dual conveyor belts to perform the pollen separation process and the beak cutting process.

또한, 도 10의 (b), 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 작물 가공용 벨트(120)는 표면에 완충재(예를 들어, 스펀지)(121)가 구비될 수 있다. 이를 통해, 전반적인 작물의 손상을 방지하고, 작물 가공용 벨트(120)와 작물의 마찰력을 쉽게 확보할 수 있다. 또한, 작물은 품종 별로 대략적인 두께가 존재하지만 작물의 개체 별로 차이가 있으므로, 상기 완충재(121)는 가공이 원활이 되도록 간격 조절의 기능을 겸할 수 있다. 따라서, 작물에 손상을 주지 않을 정도로 부드러우면서도 충분한 마찰력을 제공할 수 있으며, 작물의 개체간 차이로 인해 가공 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. In addition, as shown in Fig. 10 (b), 13 and 14, the crop processing belt 120 may be provided with a cushioning material (eg, sponge) 121 on the surface. Through this, it is possible to prevent damage to the overall crop, and to easily secure the frictional force between the crop processing belt 120 and the crop. In addition, since the crop has an approximate thickness for each variety, but there is a difference for each individual crop, the cushioning material 121 may serve as an interval control to facilitate processing. Therefore, it is possible to provide sufficient frictional force while being soft enough not to damage crops, and it is possible to prevent the decrease in processing efficiency due to differences between crops.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 작물 가공용 벨트(120)는 듀얼 컨베이어 구성 및/또는 방식으로 이루어질 수 있다. 듀얼 컨베이어 방식이란 컨베이어 2개를 평행하게 배치하여 컨베이어 간의 마찰력을 이용하여 가운데에 작물을 끼워 옮기는 방식을 말한다. 듀얼 컨베이어 구성을 도입함으로써, 작물을 집은 과정에서 복잡한 기계적 조작이 없어도 작물을 이송할 수 있기 때문에 구조 및 구현이 단순해지며, 본 발명의 자동 작물가공장치(100)와 연계된 다른 장치의 구조도 동시에 단순화된다. 또한, 듀얼 컨베이어 구성에 따르면, 공급되는 작물의 간격에 상관없이 작동할 수 있으며, 이에 따라 작물이 다소 빠르거나 느리게 공급되더라도 작물 가공용 벨트(120)의 속도를 조절하거나 작물의 공급 속도를 조절할 필요가 없어지게 되며, 작물의 연속적인 이송이 가능하다. 따라서, 기계에 불필요한 부분을 최소화하고 장치를 단순화함으로써 제작과정이 단순해지며, 제작비용도 절감할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the belt 120 for processing crops may be made in a dual conveyor configuration and/or manner. The dual conveyor method refers to a method in which two conveyors are placed in parallel and the crops are sandwiched in the center using friction between the conveyors. By introducing the dual conveyor configuration, the structure and implementation are simplified because crops can be transported without complicated mechanical manipulation in the process of picking up crops, and the structure of other devices linked to the automatic crop processing apparatus 100 of the present invention are also simplified at the same time. In addition, according to the dual conveyor configuration, it can operate regardless of the spacing of the crops to be supplied, and accordingly, there is no need to adjust the speed of the crop processing belt 120 or adjust the supply speed of crops even if the crops are supplied somewhat quickly or slowly. It disappears, and continuous transfer of crops is possible. Accordingly, by minimizing unnecessary parts of the machine and simplifying the device, the manufacturing process is simplified, and the manufacturing cost can be reduced.

또한, 상기 작물 가공용 벨트(120)는 이송할 작물의 크기에 따라 간격을 조절할 수 있어야 한다. 상기 작물 가공용 벨트(120)의 컨베이어 벨트 사이의 간격이 작물의 두께보다 넓을 경우, 벨트(120)와 작물 사이의 마찰력이 충분하지 않아 작물이 아래로 미끄러져 소실되거나 엉뚱한 부위가 가공될 수 있다. 반대로, 작물 가공용 벨트(120)의 컨베이어 벨트 사이의 간격이 작물의 두께보다 좁을 경우, 컨베이어의 압력 때문에 작물이 눌려 손상될 수 있다. 따라서, 컨베이어 벨트 사이의 간격을 조절하도록 상기 작물 가공용 벨트(120)가 장착된 프레임(122)에 레일(123)이 부착될 수 있다. 또한, 상기 레일(123)에 눈금자를 부착하여 보다 정확하게 간격을 조절할 수 있다.In addition, the belt 120 for processing crops should be able to adjust the interval according to the size of the crop to be transferred. When the distance between the conveyor belts of the crop processing belt 120 is wider than the thickness of the crop, the friction force between the belt 120 and the crop is not sufficient, so that the crop may slip down and be lost or the wrong part may be processed. Conversely, if the gap between the conveyor belts of the crop processing belt 120 is narrower than the thickness of the crop, the crop may be damaged by being pressed due to the pressure of the conveyor. Accordingly, the rail 123 may be attached to the frame 122 on which the crop processing belt 120 is mounted so as to adjust the distance between the conveyor belts. In addition, by attaching a ruler to the rail 123, it is possible to more accurately adjust the interval.

도 11, 도 12 및 도 17에 도시된 바와 같이, 화분 분리 슬라이드(140)는 작물 공급용 벨트(110)의 일측과 연결되며, 작물과 화분을 분리할 수 있다. 이러한 화분 분리 슬라이드(140)는 뿌리의 접착력에 따라 화분과 작물의 뿌리가 원활하게 분리되지 않을 것을 대비하여 화분이 잘 떨어지도록 유도하는 가이드로서 기능을 한다. 단단하게 고정되어 있는 화분 분리 슬라이드(140)가 화분과 걸리면서 상기 작물 가공용 벨트(120)가 밀어주는 힘에 의해 화분이 아래로 떨어지도록 한다.11, 12 and 17, the pot separation slide 140 is connected to one side of the crop supply belt 110, and can separate the crop and the potted plant. The pot separation slide 140 functions as a guide for inducing the potted plant to fall well in preparation for the plant's roots not to be smoothly separated from the potted plant according to the adhesion of the roots. The pot separating slide 140, which is firmly fixed, is caught with the pot, so that the pot falls down by the force of the crop processing belt 120 pushing.

도 10, 도 11, 도 12 및 도 16에 도시된 바와 같이, 뿌리 제거 장치(130)는 작물 가공용 벨트(120)의 일측 하부에 위치하며, 화분과 분리된 작물의 뿌리를 절단할 수 있다. 상기 뿌리 제거 장치(130)는 작물의 뿌리를 절단하는 회전날(131) 및 상기 회전날을 구동하는 회전수단(132)을 포함할 수 있다. 한편, 상기 뿌리 제거 장치(130)는 다른 작물을 가공할 경우를 대비하여 절단하는 높이를 조절할 수 있다. As shown in FIGS. 10, 11, 12 and 16 , the root removal device 130 is located at a lower portion of one side of the crop processing belt 120 , and can cut the pollen and the separated root of the crop. The root removal device 130 may include a rotating blade 131 for cutting the roots of a crop and a rotating means 132 for driving the rotating blade. Meanwhile, the root removal device 130 may adjust the cutting height in case other crops are processed.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 뿌리 제거 장치(130)는 도 16에 도시된 바와 같이 선형 가이드(133)를 더 구비할 수 있다. 뿌리 제거 장치가 뿌리르 이동 반대방향으로 미는 힘이 존재하는데, 이러한 힘은 작물의 원활한 이동을 방해하거나 작물의 뿌리가 적절히 절단되지 않도록 한다. 이러한 현상을 방지하기 위해, 상기 선형 가이드(133)는 작물이 회전날(132)의 회전에 튕겨나가는 것을 방지하며, 작물이 정확히 절단기에 접촉하여 절단될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 사용자가 상해를 입을 가능성을 최소화하기 위해 상기 회전날(131) 후면에는 안전장치가 구비될 수 있다. 또한, 회전날(131)의 진동, 회전에도 장착된 부분에서 이탈하지 않도록 프로파일 하우징을 제작하여 상기 뿌리 제거 장치(130)를 확실하게 고정할 수 있다. 또한, 절단에 사용하는 부분을 제외한 부분에서는 케이스를 장착하여 부상의 위험을 최소화할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the root removal device 130 may further include a linear guide 133 as shown in FIG. 16 . There is a force that pushes the root removal device in the opposite direction to the root movement, and this force prevents smooth movement of the crop or prevents proper cutting of the root of the crop. In order to prevent this phenomenon, the linear guide 133 may prevent the crop from being bounced off due to the rotation of the rotary blade 132 , and allow the crop to be cut by accurately contacting the cutter. In addition, a safety device may be provided on the rear surface of the rotary blade 131 in order to minimize the possibility of injury to the user. In addition, it is possible to securely fix the root removal device 130 by manufacturing a profile housing so that it does not deviate from the mounted part even when the rotating blade 131 is vibrated or rotated. In addition, it is possible to minimize the risk of injury by mounting a case in the part other than the part used for cutting.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화분 분리 슬라이드(140)의 하부에는 작물과 분리되어 아래로 떨어지는 화분을 수거하는 화분 수거함(151)이 위치할 수 있다. 또한, 상기 뿌리 제거 장치(130)의 하부에는 상기 뿌리 제거 장치(130)의 회전날(131)에 의해 절단된 작물의 뿌리를 수거하는 뿌리 수거함(152)이 위치할 수 있다. 또한, 상기 작물 가공용 벨트(120)의 끝단 하부에는 최종적으로 화분이 분리되고 뿌리가 제거된 작물을 수거하는 작물 수거함(153)이 위치할 수 있다. 이러한 수거함들은 기계가 작동하는 동안 진동 등에 의해 이탈되지 않도록 단단히 고정되며, 수거함 내부에 내용물들이 가득 찰 경우 간단하게 교체될 수 있도록 탈부착이 쉬운 위치에 장착된다. According to an embodiment of the present invention, a pollen collection box 151 for collecting pollen falling down after being separated from a crop may be located at a lower portion of the pollen separation slide 140 . In addition, a root collection box 152 for collecting roots of crops cut by the rotary blade 131 of the root removal device 130 may be located at a lower portion of the root removal device 130 . In addition, a crop collection box 153 for collecting crops from which pollen is finally separated and roots have been removed may be located at the lower end of the belt 120 for processing crops. These collection boxes are firmly fixed so as not to be separated by vibration or the like while the machine is operating, and are mounted in an easy-to-detach position so that they can be easily replaced when the inside of the collection box is full.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 식물공장에서 자동으로 작물을 가공하는 방법은, 작물 공급용 벨트(110)가 화분에 심어진 작물을 이송하는 단계(S10); 작물 가공용 벨트(120)가 상기 작물 공급용 벨트(110) 상의 화분에 심어진 작물을 들어서 이송하는 단계(S20); 화분 분리 슬라이드(140)가 상기 작물 가공용 벨트(120)에 매달린 작물을 화분과 분리하는 단계(S30); 및 뿌리 제거 장치(130)가 화분과 분리된 작물의 뿌리를 절단하는 단계(S40)를 포함하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the method for automatically processing crops in a plant factory includes: transferring the crops planted in pots by the crop supply belt 110 (S10); Step (S20) for the crop processing belt 120 to lift and transport the crops planted in pots on the crop supply belt 110; Separating the plant by the pot separation slide 140 from the planter hanging on the crop processing belt 120 (S30); And it may include a step (S40) comprising the step (S40) of the root removal device 130 cutting the roots of the crop separated from the potted plant.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is only exemplary, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100 : 식물공장용 자동 작물가공장치
110 : 작물 공급용 벨트
120 : 작물 가공용 벨트
130 : 뿌리 제거 장치
140 : 화분 분리 슬라이드
111 : 가이드부
121 : 완충재
131 : 회전날
132 : 회전수단
133 : 선형 가이드
151 : 화분 수거함
152 : 뿌리 수거함
153 : 작물 수거함100: automatic crop processing device for plant factory
110: belt for feeding crops
120: belt for crop processing
130: root removal device
140: pot separation slide
111: guide part
121: cushioning material
131: rotating blade
132: rotation means
133: linear guide
151 : flowerpot collection box
152 : Root collection box
153 : crop collection box

Claims (8)

화분에 심어진 작물을 이송하는 작물 공급용 벨트(110);
상기 작물 공급용 벨트의 일측 상부에 위치하며, 상기 화분에 심어진 작물을 들어서 이송하는 작물 가공용 벨트(120);
상기 작물 공급용 벨트의 일측과 연결되며, 상기 작물과 화분을 분리하는 화분 분리 슬라이드(140); 및
상기 작물 가공용 벨트의 일측 하부에 위치하며, 화분과 분리된 작물의 뿌리를 절단하는 뿌리 제거 장치(130)를 포함하는
식물공장용 자동 작물가공장치.
Crop supply belt 110 for transporting crops planted in pots;
a crop processing belt 120 positioned on one side of the crop supply belt and transporting the crops planted in the pots;
a pot separation slide 140 connected to one side of the crop supply belt and separating the crop and the potted plant; and
It is located on one side of the lower part of the belt for processing crops, and includes a root removal device 130 for cutting the roots of the crops separated from the pots.
Automatic crop processing equipment for plant factories.
 제1항에 있어서,
상기 작물 가공용 벨트(120)는 듀얼 컨베이어 구성으로 이루어지는
식물공장용 자동 작물가공장치.
According to claim 1,
The crop processing belt 120 consists of a dual conveyor configuration.
Automatic crop processing equipment for plant factories.
 제1항에 있어서,
상기 작물 가공용 벨트(120)의 표면에는 완충재(121)가 구비되는
식물공장용 자동 작물가공장치.
According to claim 1,
A cushioning material 121 is provided on the surface of the crop processing belt 120 .
Automatic crop processing equipment for plant factories.
 제1항에 있어서,
상기 작물 공급용 벨트(110) 상면에는 가이드부(111)가 구비되는
식물공장용 자동 작물가공장치.
According to claim 1,
A guide part 111 is provided on the upper surface of the belt 110 for supplying crops.
Automatic crop processing equipment for plant factories.
 제1항에 있어서,
상기 작물 공급용 벨트(110)는 작물의 공급 속도를 조절하는 노브(112)를 포함하는
식물공장용 자동 작물가공장치.
According to claim 1,
The crop supply belt 110 includes a knob 112 for controlling the supply speed of crops.
Automatic crop processing equipment for plant factories.
 제1항에 있어서,
상기 뿌리 제거 장치(130)는 선형 가이드(133)를 더 구비하는
식물공장용 자동 작물가공장치.
According to claim 1,
The root removal device 130 further comprising a linear guide 133
Automatic crop processing equipment for plant factories.
 제1항에 있어서,
상기 화분 분리 슬라이드(140)의 하부에는 화분 수거함(151)이 위치하며,
상기 뿌리 제거 장치(130)의 하부에는 뿌리 수거함(152)이 위치하며,
상기 작물 가공용 벨트(120)의 끝단 하부에는 작물 수거함(153)이 위치하는
식물공장용 자동 작물가공장치.
According to claim 1,
A flowerpot collection box 151 is located at the bottom of the pot separation slide 140,
A root collection box 152 is located at a lower portion of the root removal device 130,
A crop collection box 153 is located at the lower end of the belt 120 for processing crops.
Automatic crop processing equipment for plant factories.
 식물공장에서 자동으로 작물을 가공하는 방법에 있어서,
작물 공급용 벨트(110)가 화분에 심어진 작물을 이송하는 단계(S10);
작물 가공용 벨트(120)가 상기 작물 공급용 벨트(110) 상의 화분에 심어진 작물을 들어서 이송하는 단계(S20);
화분 분리 슬라이드(140)가 상기 작물 가공용 벨트(120)에 매달린 작물을 화분과 분리하는 단계(S30); 및
뿌리 제거 장치(130)가 화분과 분리된 작물의 뿌리를 절단하는 단계(S40)를 포함하는 단계(S40)를 포함하는
방법.
In a method for automatically processing crops in a plant factory,
The step of transferring the crops planted in the plant belt 110 for supplying crops (S10);
Step (S20) for the crop processing belt 120 to lift and transport the crops planted in pots on the crop supply belt 110;
Separating the plant by the pot separation slide 140 from the plant hanging on the crop processing belt 120 (S30); and
Including a step (S40) including the step (S40) of the root removal device 130 cutting the roots of the crop separated from the potted plant
Way.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220070788A (en) * 2020-11-23 2022-05-31 경기도 Plant harvester
US20220210977A1 (en) * 2019-05-07 2022-07-07 Fujian Sanan Sino-Science Photobiotech Co., Ltd. Device suitable for automatically harvesting soilless culture sprouts

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