KR20220120792A - 반 자율주행 과수방제장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직선주로의 경우에는 양측의 과수목을 감지하여 자율주행이 가능하도록 하고, 방향 선회시에는 작업자에 의하여 제어될 수 있는 반자율주행을 통하여 과수원의 방제작업을 효율적으로 수행하면서 작업자가 약제에 노출되는 문제를 해소할 수 있도록 한 것으로서;
방제작업으로 사용되는 스피드스프레이어의 전방에 과수목을 식별할 수 있도록 장착하는 감지수단과;
상기 스피드스프레이어의 내부에 감지수단이 감지한 정보를 토대로 주행상태를 제어할 수 있도록 장착하는 제어수단과;
상기 제어수단의 제어정보를 토대로 스피드스프레이어의 바퀴를 움직여 직선구간을 주행할 수 있도록 하고, 작업자가 휴대한 리모콘의 조작정보를 인가받아 스피드스프레이어의 바퀴를 움직여 선회할 수 있도록 하는 작동수단을 포함하는 것이 특징이다.

Description

반 자율주행 과수방제장치{SEMI AUTONOMOUS DRIVING ORCHARD DRUG SPRAY DEVICE}
본 발명은 반 자율주행 과수방제장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 방제작업기에 작업자가 탑승하지 않고 과수원의 직선구간에서는 자율 주행하면서 약제, 영양제 등을 살포하는 방제작업을 수행할 수 있도록 하고, 방향선회 구간에서는 리모콘 조작에 의하여 이루어지도록 함으로서 작업 효율성을 높이면서 작업자가 약제를 흡입하는 것을 방지할 수 있도록 개선한 반 자율주행 과수방제장치의 제공에 관한 것이다.
일반적으로 과수에 심어진 과수목에 발생하는 병충해를 예방하기 위한 약제 및 과수목의 성장과 과일에 도움을 줄 수 있는 영양제를 살포하기 위하여 근자에 들어서는 방제기를 이용하여 수행하고 있다.
상기와 같은 방제기는 스피드스프레이어(일명 SS기)를 이용하는 경우가 많으며, 이 경우에는 작업자가 운전석에 탑승하여 스피드스프레이어를 조작하여 과수원을 주행하면서 스피드스프레이어의 후방으로 약제를 살포하는 형태의 작업이 이루어지고 있는 실정이다.
근자에 들어서는 자율주행 방제장치가 개발되어 사용되고 있으며 이를 특허문헌을 통하여 기술내용을 살펴보면 다음과 같다.
특허문헌 1은, 방제 약액을 싣고 이동수단이 되는 구동부(D)를 포함하는 본체부(B)와, 방제 약액의 분사가 이루어지도록 구성되는 분사부(S)와, 무선조종 및 자율이동과 약액의 분사제어 등을 수행하도록 구성되는 제어부(C)와, 무선조종 및 자율이동이 이루어지는 것을 원거리에서 확인할 수 있는 모니터링부(M)를 포함하는 자율주행식 무인방제차량의 분사장치에 있어서,
상기 본체부(B)는 방제 약액이 저장된 약액통(130)을 수용하는 사각박스 형태의 후레임(110)이 포함되고, 상기 후레임(110)의 하부에는 바닥판(111)이 전, 후방으로 연장되어, 바닥판(111)의 전방측으로 제어부(C)가 안착됨과 아울러 바닥판(111)의 후방 양측으로 분사부(S)가 복수로 구비되며,
상기 분사부(S)는 약액이 분사되는 고정노즐(301)과 회전노즐(300)이 각각 포함되고,
상기 약액통(130)과 연결되어 상기 고정노즐(301)과 회전노즐(300)에 압력을 가하며 약액을 공급하도록 호스로 연결 구성되는 펌프(330)가 포함되며,
원형 파이프 형태가 연장되게 구성되어져 일측 끝단으로 상기 후레임(110) 후방과 파이프베이스(317) 및 파이프클램프(314)를 통해 조립 체결되어 연결됨과 동시에 상기 고정노즐(301)을 결착하여 지지하는 고정서포터(315)가 포함되고,
원형 파이프 형태가 연장되게 구성되어져 일측 끝으로 회전노즐(300)을 결착하여 지지하며 타측 끝단으로 상기 고정서포터(315)의 타측 끝단과 힌지회동을 구성하는 회전서포터(316)가 포함되며,
상기 고정서포터(315)와 상기 회전서포터(316)가 맞닿는 위치에 힌지회동을 위한 고정브라켓(326)과 회전브라켓(325) 및 상기 고정브라켓(326)의 상측과 회전브라켓(325)의 상측에 힌지체결되는 힌지핀(341)이 포함되어,
상기 펌프(330)를 구동하게 되면, 상기 고정노즐(301)과 회전노즐(300)에서 약액이 분사되되, 상기 고정서포터(315)에 결착된 고정노즐(301)이 분사하는 약액의 방향은 고정되고, 상기 회전서포터(316)의 힌지회동에 따라 회전서포터(316)에 결착된 회전노즐(300)이 분사하는 약액의 방향은 변화되어 분사되는 것을 특징으로 하고 있다.
특허문헌 2는, 우사방제로봇에 있어서,
SUS판으로 제조되어 부식방지 기능이 있는 베이스 하우징 내에 구비되는 방제액 분사부와, 방제액 분사부 하단에 구비되어 우사방제로봇을 라인 트레이싱 자율주행 하도록 구성되는 로봇 구동부를 포함하되,
상기 방제액 분사부는, 상시에 작동하여 소독을 실시하는 상시 분사부 및 구제역 발생시에만 작동하여 소독을 실시하는 구제시 분사부를 포함하며,
상기 로봇 구동부는, 지면에 대해 압력을 가해 로봇 구동부를 지지 고정하는 아우트리거를 포함하여 상기 우사방제로봇을 고정식으로도 사용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하고 있다.
특허출원 제 10 - 2019 - 0067122 호 특허출원 제 10 - 2020 - 0008425 호
없슴.
상기와 같은 선행기술 중 특허문헌 1의 경우에는 별도의 무인방제차량과 모니터링부를 가지도록 구성하는 것이고, 특허문헌 2의 경우에는 무인으로 우사 또는 축사를 소독할 수 있도록 하는 구성이다.
일반적으로 과수농가에서는 스피드스프레이어(SS기)를 이용하여 방제작업을 수행하고 있는 실정이기 때문에 작업자가 방제준비를 한 후 스피드스프레이어의 운전석에 탑승하여 과수원을 주행하면서 방제작업을 수행하게 되는 데, 스피드스프레이어의 운전석에는 캡이 없는 상태이기 때문에 약제를 살포하는 방제 작업과정에서 작업자가 약제에 노출된다.
상기와 같이 방제작업을 수행하는 과정에서 바람이나 방제방향 등에 따라 살포되는 약제가 작업자가 탑승한 운전석으로 날려올 경우에는 작업자의 옷을 물론 신체를 오염시키는 원인이 되고, 작업자가 마스크를 착용한 상태라 하더라도 호흡하는 과정에서 흡입하게 되는 것이다.
그리고, 방제작업을 외부기온이 높은 하절기에는 더 많은 횟수로 수행하여야 하고 직사되는 햇빛에 노출된 상태에 있기 때문에 더욱 더 방제작업이 어렵고 힙들게 되는 원인이 되고 방제작업 과정에서 일시적으로 작업을 중지하는 현상이 빈번하여 작업효율성이 저하되고 있는 실정이다.
방제작업 과정에서 작업자가 호흡하는 과정에서 약제를 흡입하는 경우가 많고 얼굴이나 머리에 약제가 묻었을 경우에는 땀과 함께 흘러내리면서 눈과 코 또는 입으로 유입되기 때문에 건강이상과 더불어 신체적인 이상을 초래하고 농약 중독으로 인한 건강이 악화될 수 있는 등 여러 문제점들이 발생하고 있다.
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 방제작업으로 사용되는 스피드스프레이어(101)의 전방에 과수목(102)을 식별할 수 있도록 장착하는 감지수단(110)과;
상기 스피드스프레이어(101)의 내부에 감지수단(110)이 감지한 정보를 토대로 주행상태를 제어할 수 있도록 장착하는 제어수단(130)과;
상기 제어수단(130)의 제어정보를 토대로 스피드스프레이어(101)의 바퀴(103)를 움직여 직선구간을 주행할 수 있도록 하고, 작업자가 휴대한 리모콘(105)의 조작정보를 인가받아 스피드스프레이어(101)의 바퀴(103)를 움직여 선회할 수 있도록 하는 작동수단(150)을 포함하여;
직선주로의 경우에는 양측의 과수목을 감지하여 자율주행이 가능하도록 하고, 방향 선회시에는 작업자에 의하여 제어될 수 있는 반자율주행을 통하여 과수원의 방제작업을 효율적으로 수행하면서 작업자가 약제에 노출되는 문제를 해소할 수 있는 목적 달성이 가능하다.
본 발명은 스피드스프레이어를 이용하여 과수원에 방제작업을 수행할 때 직선구간에서는 자율주행 가능하도록 하고, 회전(방향전환) 구간에서는 작업자의 리모콘 조작에 의하여 선회할 수 있도록 함으로서 방제작업 과정에서 작업자가 약제에 노출되는 것을 방지하여 건강이상을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명은 스피드스프레이어의 구조적인 변경을 최소화 하면서 방제작업을 반자율 주행을 통하여 수행하는 것이 가능하게 하여 농가에서 별도로 자율주행 방제장치를 구매하여야 하는 부담을 줄여 경제적인 비용을 경감시키면서 방제작업의 효율성을 높일 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.
도 1은 본 발명의 기술인 반 자율주행 과수방제장치가 적용된 농기계를 도시한 예시도.
도 2는 농기계에 장착된 본 발명의 기술이 적용된 반 자율주행 과수방제장치를 발췌한 구성도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 반 자율주행 과수방제장치의 제어관계를 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 반 자율주행 과수방제장치의 동작상태로서 직선 주행상태 예시도.
도 5는 본 발명의 기술이 적용된 반 자율주행 과수방제장치의 동작상태로서 방향전환 상태 예시도.
도 6은 본 발명의 기술이 적용된 반 자율주행 과수방제장치의 전체 동작상태 예시도.
이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 기술인 반 자율주행 과수방제장치가 적용된 농기계를 도시한 예시도, 도 2는 농기계에 장착된 본 발명의 기술이 적용된 반 자율주행 과수방제장치를 발췌한 구성도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 반 자율주행 과수방제장치의 제어관계를 도시한 블록도, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 반 자율주행 과수방제장치의 동작상태로서 직선 주행상태 예시도, 도 5는 본 발명의 기술이 적용된 반 자율주행 과수방제장치의 동작상태로서 방향전환 상태 예시도, 도 6은 본 발명의 기술이 적용된 반 자율주행 과수방제장치의 전체 동작상태 예시도로서 함께 설명한다.
본 발명의 기술이 적용되는 반 자율주행 과수방제장치(100)는, 농가에서 방제작업을 위하여 보편적으로 사용되는 스피드스프레이어(101, 농기계)의 전방에 과수목(102)을 식별하기 위한 감지수단(110)을 장착하고, 상기 스피드스프레이어(101)의 내부에는 감지수단(110)이 감지한 정보를 토대로 주행상태를 제어하기 위한 제어수단(130)과 상기 제어수단(130)의 제어정보를 토대로 스피드스프레이어(101)의 바퀴(103, 조향륜)을 움직여 직선구간을 주행할 수 있도록 하고 작업자가 휴대한 리모콘(105)의 조작정보를 인가받아 스피드스프레이어(101)의 바퀴(103)를 움직여 선회할 수 있도록 하는 것을 포함하는 작동수단(150)으로 구성한다.
상기 감지수단(110)은, 스피드스프레이어(101)의 운전석 전방에 과수목(102)을 식별할 수 있도록 감지카메라를 설치하는 데, 상기 감지카메라는 주행하는 스피드스프레이어(101)의 전방위치 좌,우측의 과수목(102)을 감지할 수 있도록 좌측카메라(111)와 우측카메라(112)로 구성한다.
상기 좌,우측카메라(111,112)는 스피드스프레이어(101)의 길이방향 중심에 대하여 좌,우측으로 약 30°정도의 기울기를 가지도록 설치하여 주행하는 스피드스프레이어(101) 전방 약 2 - 3m 위치의 양측에 과수목(102)을 감지할 수 있도록 한다.
상기 좌,우카메라(111,112)는 지면에서 약 1m 높이 위치의 과수목(102)의 밑둥을 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직한데, 좌,우카메라(111,112)가 너무 낮은 위치를 보도록 할 경우에는 지면과 밑둥이 혼재되고, 너무 높은 위치를 보도록 할 경우에는 많은 가지에 의하여 식별력이 저하될 우려가 있으므로 좋지 않다.
상기 좌,우카메라(111,112)의 중앙 위치에는 주행과정에서 발생할 수 있는 장애물을 감지할 수 있도록 스피드스프레이어(101)의 전방 1m 위치의 정보를 확보할 수 있도록 장애물카메라(113)를 더 설치하여 확보하는 시각적인 정보를 제어수단(130)으로 인가하도록 한다.
상기 감지수단(110)은 카메라브라켓(115)에 견고하게 장착하고 방제작업시 사용되는 약제 및 영양제 등이 유입되어 카메라를 오염시키는 것을 방지할 수 있도록 커버(116)를 가지도록 하고, 전방에는 시계확보가 가능하도록 투명한 재질의 시계창(117)을 가지는 구성이 바람직하다.
상기 감지카메라의 방향(각도)와 높이는 앞서 언급한 조건에 국한되지 않고 과수원에 식재된 과수목의 종류와 식재 간격 등에 따라 가변될 수 있을 것이며, 이 경우에는 감지카메라의 위치를 인위적으로 조절하여 사용할 수 있음은 당연할 것이다.
상기 제어수단(130)은, 스피드스프레이어(101)의 운전석 또는 본넷의 아래측에 장착되는 컨트롤박스에 내장되도록 하는 데, 감지수단(110)의 감지정보와 작업자가 휴대한 리모콘(105)의 조작신호를 인가받는 수신부(131)를 구비한다.
상기 수신부(131)가 인가받은 신호를 토대로 데이터베이스(132)에 저장된 정보와 비교하고 판단하는 비교판단부(133)를 포함하고, 상기 데이터베이스(132)는 외부에서 다양한 정보의 입력과 삭제 등을 통하여 과수목의 종류, 약제, 영양제 등과 같은 방제정보 등을 설정할 수 있도록 할 수 있음은 당연할 것이다.
상기 비교판단부(133)에서는 스피드스프레이어(101)의 주행과 선회를 제어하기 위한 주행제어부(135)와, 약제분사를 제어하기 위한 약제제어부(136)를 통하여 작동수단(150)을 조작할 수 있도록 한다.
상기 작동수단(150)은, 스피드스프레이어(101)의 바퀴(103)를 움직이는 조향실린더(151)와 연결되는 파이롯드 체크밸브 타입의 유압솔레노이드밸브(152)를 더 설치하여 주행제어부(135)에 의하여 바퀴(103)를 부드러우면서도 미세하게 움직여 직선주로에서 과수목(102) 사이의 중앙 위치로 주행할 수 있도록 하고, 과수목(102)이 끝나는 위치에서는 방향 선회가 가능하도록 한다.
상기 제어수단(130)에는 스피드스프레이어(101)의 주행 과정에서 의도치 않게 전방에 장애물(작업자 등)이 감지되면 주행제어부(135)를 통하여 스피드스프레이어(101)의 주행을 일시정지시키고, 장애가 해제될 경우 다시 주행할 수 있도록 하고, 스피드스프레이어(101)가 주행하는 과정 또는 선회하는 과정에서 과수목(102)이 없는 위치에는 방제기(155)를 제어하여 과수목(102)이 없는 위치로 약제 등이 분사되지 않도록 하는 것을 포함하게 된다.
상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 반 자율주행 과수방제장치(100)의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.
방제 작업을 수행하지 않고 스피드스프레이어(101)를 이동하고자 할 경우에는 작업자가 운전석에 착석하여 통상적으로 스피드스프레이어(101)를 운전하듯이 조작하여 이동하면 되며, 작업지로 이동한 후에는 작업위치에 스피드스프레이어(101)를 위치시킨 후 리모콘(105)을 휴대한 후 자율주행모드로 전환한다.
그러면 스피드스프레이어(101)는 설정된 속도로 과수목(102)이 심어진 과수원을 주행하게 되고, 동시에 담지수단(110)을 구성하는 좌,우카메라(111,112)와 장애물카메라(113)가 전방 좌,우측의 과수목(102)과 장애물을 감지하여 실시간으로 제어수단(130)의 수신부(131)로 인가한다.
수신부(131)의 수신정보는 비교판단부(133)를 통하여 데이터베이스(132)의 정보와 비교하여 주행하는 전방위치 양측의 과수목(102)과의 거리를 계산하여 항상 중앙위치에 스피드스프레이어(101)가 위치하도록 주행제어부(135)로 비교판단한 정보를 전달하게 된다.
상기 주행제어부(135)에서는 좌,우카메라(111,112)의 정보를 토대로 작동수단(150)의 유압솔레노이드밸브(152)로 하여금 조행실린더(151)를 움직여 바퀴(103)를 좌, 우 방향으로 움직여 스피드스프레이어(101)가 직선주로에서는 항상 양측 과수목(102)의 중앙위치로 직선 주행하도록 한다.
물론 좌,우카메라(111,112) 사이에 설치된 장애물카메라(113)를 통하여 장애물을 감지하게 되면 주행제어부(135)를 통하여 스피드스프레이어(101)의 주행을 정지시키게 되고, 장애물이 해소되었을 경우 다시 주행할 수 있도록 하는 것은 당연할 것이다.
직선 주행이 완료되는 시점이 되면 작업자가 이를 확인한 후 리모콘(105)을 이용하여 선회조작을 수행하면 수신부(131)가 이를 수신하여 좌측 또는 우측선화를 결정하여 주행제어부(135)로 전달하여 유압솔레노이드밸브(152)로 하여금 조향실린더(151)를 목적하는 방향으로 작동시켜 선회가 가능하도록 한다.
이와 같이 스피드스프레이어(101)가 선회하는 과정에서는 선회하는 외측방향에는 과수목(102)이 없기 때문에 약제제어부(136)를 통하여 방제기(155)를 제어하여 선회하는 외측방향으로는 약제가 살포되지 않도록 함으로서 불필요하게 낭비되는 약제가 없도록 하는 것은 물론, 다른 작물에 약제가 비산되어 피해가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
과수목(102)이 없는 위치로의 약제살포 정지(중단)는 선회과정에서도 이루어질 수 있을 것이며, 직선 구간의 경우에도 과수원의 제일 양측위치에서 직선 주행시 외측방향에는 과수목이 없는 상태가 되는 데 이를 작업자가 리모콘(105)을 통하여 제어하여도 되나, 좌,우측카메라(111,112)가 과수목(102)이 없음을 감지하여 작동할 수 있음은 당연할 것이다.
상기와 같은 본 발명은 직선주로의 경우에는 양측의 과수목을 감지하여 자율주행이 가능하도록 하고, 방향 선회시에는 작업자가 휴대한 리모콘의 조작에 의하여 제어될 수 있는 반 자율주행을 통하여 과수원의 방제작업을 효율적으로 수행하면서 작업자가 약제에 노출되는 문제를 해소할 수 있는 등의 장점을 가진다.
100; 반 자율주행 과수방제장치 101; 스피드스프레이어
110; 감지수단 111; 좌측카메라
112; 우측카메라 113; 장애물카메라
130; 제어수단 131; 수신부
132; 데이터베이스 133; 비교판단부
135; 주행제어부 136; 약제제어부
150; 작동수단 151; 조향실린더
152; 유압솔레노이드밸브 155; 방제기

Claims (5)

  1. 방제작업으로 사용되는 스피드스프레이어(101)의 전방에 과수목(102)을 식별할 수 있도록 장착하는 감지수단(110)과;
    상기 스피드스프레이어(101)의 내부에 감지수단(110)이 감지한 정보를 토대로 주행상태를 제어할 수 있도록 장착하는 제어수단(130)과;
    상기 제어수단(130)의 제어정보를 토대로 스피드스프레이어(101)의 바퀴(103)를 움직여 직선구간을 주행할 수 있도록 하고, 작업자가 휴대한 리모콘(105)의 조작정보를 인가받아 스피드스프레이어(101)의 바퀴(103)를 움직여 선회할 수 있도록 하는 작동수단(150)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반 자율주행 과수방제장치.
  2. 제 1 항에 있어서;
    상기 감지수단(110)은, 스피드스프레이어(101)의 운전석 전방에 설치되어 주행하는 스피드스프레이어(101)의 좌,우측의 과수목(102)을 감지하는 좌측카메라(111) 및 우측카메라(112)와;
    상기 좌,우카메라(111,112)의 중앙 위치에 설치하여 주행과정에서 스피드스프레이어(101)의 전방 1m 위치의 정보를 통하여 장애물을 감지하는 장애물카메라(113)를 포함하고;
    상기 좌,우측카메라(111,112)는 스피드스프레이어(101)의 길이방향 중심에 대하여 좌,우측으로 30°정도의 기울기를 가지도록 설치하여 주행하는 스피드스프레이어(101) 전방 2 - 3m 위치의 양측 과수목(102)을 감지하도로 하고;
    상기 좌,우카메라(111,112)는 지면에서 1m 높이 위치의 과수목(102)의 밑둥을 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 반 자율주행 과수방제장치.
  3. 제 1 항에 있어서;
    상기 제어수단(130)은, 감지수단(110)의 감지정보와 작업자가 휴대한 리모콘(105)의 조작신호를 인가받는 수신부(131)와;
    외부에서 다양한 정보의 입력과 삭제를 통하여 과수목의 종류, 약제, 영양제 와 같은 방제정보를 설정할 수 있도록 하는 데이터베이스(132)와;
    상기 수신부(131)가 인가받은 신호를 토대로 데이터베이스(132)에 저장된 정보와 비교하고 판단하는 비교판단부(133)와;
    상기 비교판단부(133)의 정보를 토대로 스피드스프레이어(101)의 주행과 선회를 제어하기 위한 주행제어부(135)와;
    상기 비교판단부(133)의 정보를 토대로 약제분사를 제어하기 위한 약제제어부(136)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반 자율주행 과수방제장치.
  4. 제 1 항에 있어서;
    상기 작동수단(150)은, 스피드스프레이어(101)의 바퀴(103)를 움직이는 조향실린더(151)와 연결되는 파이롯드 체크밸브 타입의 유압솔레노이드밸브(152)를 더 설치하여 주행제어부(135)에 의하여 바퀴(103)를 움직여 직선주로에서 과수목(102) 사이의 중앙 위치로 주행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 반 자율주행 과수방제장치.
  5. 제 3 항 에 있어서;
    상기 제어수단(130)에는 스피드스프레이어(101)의 주행 과정에서 의도치 않게 전방에 장애물이 감지되면 주행제어부(135)를 통하여 스피드스프레이어(101)의 주행을 일시정지시키고 장애가 해제될 경우 다시 주행할 수 있도록 하고;
    스피드스프레이어(101)가 주행하는 과정 또는 선회하는 과정에서 과수목(102)이 없는 위치에는 방제기(155)를 제어하여 과수목(102)이 없는 위치로 약제 등이 분사되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 반 자율주행 과수방제장치.
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