KR20220133020A - Autonomous marine waste collecton system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 해양폐기물 자율운항 수거시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상처리를 이용하여 자율운항으로 해양폐기물을 수거하고 해양 내에서 적재 후 이송함으로써, 해양생태계를 살리고 작업을 단순화하는 해양폐기물 자율운항 수거시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a marine waste autonomous navigation collection system, and more specifically, autonomous navigation of marine waste that uses image processing to collect marine wastes in autonomous navigation, load and transport them in the ocean, thereby saving the marine ecosystem and simplifying operations. It is about the collection system.
해양폐기물이란 해양폐기물이 바다에 유입되는 모든 쓰레기를 뜻한다. 이러한 해양폐기물은 그 성분에 따라 바다 속으로 퇴적되거나 해수 표면에 떠 있기도 한다. Marine waste means any waste that enters the sea. Depending on their composition, these marine wastes are deposited into the sea or float on the surface of seawater.
대부분의 해양폐기물들은 떠다니면서 여기저기로 이동하기도 하고 분해 되는데 오랜 시간이 걸리기 때문에 지속적으로 해양생태계에 악영향을 미치고 있다. Most of the marine wastes are floating, moving here and there, and taking a long time to decompose, thus continuously affecting the marine ecosystem.
특히나 해양폐기물들은 해류에 따라 이동되면서 쓰레기 섬을 형성하고 있으며, 그 크기는 미국 대륙의 크기에 이를 정도로 거대해진 상태이지만 문제가 해결되지 못하고 사태가 점점 악화되고 있는 실정이다.In particular, marine waste forms a garbage island as it moves along with the current, and the size of the island has grown to the size of the continental United States, but the problem has not been solved and the situation is getting worse.
이러한 해양폐기물은 육상에서 발생하는 육상기인 해양폐기물, 해상에서 발생하는 해상기인 해상폐기물 등이 있다. Such marine wastes include land-based marine wastes generated on land, and marine wastes generated at sea.
육상기인 해양폐기물은 육상, 해안이나 해양레저시설에서 발생한 폐기물 또는 쓰레기로서, 폭우나 홍수 시에 대량으로 강, 하천 또는 도시 하수시설을 통해 바다로 유입된다. 해상기인 해상폐기물은 가두리 양식장 또는 선박의 운항이나 어업행위 도중에 바다로 투기되는 쓰레기로서, 플라스틱 로프, 어망, 플라스틱 부자 등이 많은 양을 차지한다.Land-based marine waste is waste or garbage generated on land, on the coast, or at marine leisure facilities, and flows into the sea in large quantities through rivers, rivers, or urban sewage facilities during heavy rains or floods. Marine waste, which is a marine waste, is garbage that is dumped into the sea during the operation or fishing of a cage farm or ship, and plastic ropes, fishing nets, and plastic floats account for a large amount.
이러한 해양, 해상폐기물은 플라스틱, 비닐, 금속, 나무, 고무 종이등 그 종류가 매우 다양하다. 이러한 해양폐기물 가운데 해양생태계에 가장 큰 악영향을 미치는 플라스틱의 경우, 연간 생산량(1억 9천만톤)의 30%에 해당하는 5700만톤이 해양에 유입되거나 투기되는 것으로 추정된다.These marine and marine wastes are very diverse, such as plastic, vinyl, metal, wood, rubber paper, and the like. Among these marine wastes, it is estimated that 57 million tons, or 30% of the annual production (190 million tons) of plastics, which has the greatest adverse impact on the marine ecosystem, enters the ocean or is dumped.
또한, 기존에는 해양에서 수거한 해양폐기물들을 육지의 폐기물 집하장으로 이송하여 왔지만, 그 수거 및 이송이 번거로운 단점이 있었다. Also, conventionally, marine wastes collected from the sea have been transported to land-based waste collection points, but there is a disadvantage in that the collection and transport are cumbersome.
본 발명은 영상인식을 통한 자율운항으로 해양폐기물을 수거하고, 해상에서 적재 후 이송함으로써, 해양환경을 개선하고 작업효율을 증대시킬 수 있는 해양폐기물 자율운항 수거시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an autonomous navigation collection system for marine waste that can improve the marine environment and increase work efficiency by collecting marine wastes through autonomous navigation through image recognition, loading them at sea, and then transporting them.
본 발명은 또한, 부드러운 재질의 프로펠러를 사용함으로써, 걸림 또는 얽힘 없이 수거할 수 있는 해양폐기물 자율운항 수거시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an autonomous navigation system for collecting marine waste that can be collected without jamming or entanglement by using a propeller made of a soft material.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 해양폐기물 자율운항 수거시스템은 카메라로부터 영상 정보를 획득하고, 상기 영상정보에 기초하여 부유상태의 해양폐기물을 수거하는 수거장치와, 해양 내에 위치하면서 상기 수거장치로부터 수거된 해양폐기물을 적재하고 육지로 이송하는 적재선을 포함한다.An autonomous navigation system for collecting marine waste according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a collection device that acquires image information from a camera and collects marine waste in a floating state based on the image information, and is located in the ocean while loading the marine waste collected from the collection device and includes a loading vessel for transporting it to land.
일 실시 예에 따르면, 상기 수거장치는, 직육면체, 정육면체 또는 원통 형태에서 전면과 하면이 개방된 하우징과, 상기 하우징 일측에 연결되는 수거관과, 상기 수거관 하측에 복수개 구비되는 수거프로펠러와, 상기 하우징에 구비되는 부력체와, 상기 수거장치를 구동하는 구동부와, 영상으로부터 해양폐기물과 그 위치를 인식하여 자율운항하는 자율운항부를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the collection device includes a housing having open front and lower surfaces in a rectangular, cube, or cylindrical shape, a collection pipe connected to one side of the housing, and a plurality of collection propellers provided below the collection pipe; It may include a buoyancy body provided in the housing, a driving unit for driving the collection device, and an autonomous navigation unit that autonomously navigates by recognizing the marine waste and its location from the image.
일 실시 예에 따르면, 상기 수거프로펠러는 연질 플라스틱 재질을 사용할 수 있다.According to one embodiment, the collection propeller may use a soft plastic material.
일 실시 예에 따르면, 상기 부력체는 상기 하우징과 분리되도록 레일을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the buoyancy body may further include a rail to be separated from the housing.
일 실시 예에 따르면, 상기 자율운항부는, 상기 하우징에 설치되어 해양 내를 촬영하는 카메라와, 상기 카메라로부터 탐지된 이미지 또는 영상정보를 분석하는 분석부와, 상기 적재선의 위치를 수신하는 GPS수신부와, 상기 분석부와 GPS수신부에 따라 자율운항하도록 상기 구동부를 제어하는 구동제어부를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the autonomous navigation unit includes a camera installed in the housing to photograph the ocean, an analysis unit for analyzing the image or image information detected from the camera, and a GPS receiver for receiving the position of the loading vessel; , it may include a driving control unit for controlling the driving unit to autonomously operate according to the analysis unit and the GPS receiver.
일 실시 예에 따르면, 상기 분석부는 딥러닝 방식을 이용할 수 있다.According to an embodiment, the analysis unit may use a deep learning method.
일 실시 예에 따르면, 상기 적재선은, 평평한 상부를 형성하는 선체와, 상기 선체에 해양폐기물을 적재하기 위한 공간이 형성된 적재함과, 상기 적재함 일측에 설치되어 해양폐기물을 들어올리는 리프트부와, 상기 적재선을 구동하는 구동부와, 상기 적재선 및 육지의 위치를 파악하는 GPS와, 상기 적재선의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the loading ship includes a hull forming a flat upper part, a loading box having a space for loading marine waste on the hull, and a lift unit installed on one side of the loading box to lift marine waste, and the It may include a driving unit for driving the loading ship, a GPS for determining the location of the loading ship and the land, and a controller for controlling the operation of the loading ship.
일 실시 예에 따르면, 상기 리프트부는, 상기 적재함 일측에서 해양폐기물을 들어올리는 리프트암과, 상기 리프트암과 연결되어 상기 수거장치 및 해양폐기물을 수용하는 리프트함과, 상기 리프트암을 상부로 승강시키기 위해 작동되는 각도조절실린더를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the lift unit includes a lift arm for lifting marine waste from one side of the loading box, a lift box connected to the lift arm to receive the collection device and marine waste, and elevating the lift arm upward It may include an angle control cylinder operated for.
일 실시 예에 따르면, 상기 리프트함은 상기 적재선과 근접한 측면은 미끄러질 수 있는 슬라이드면으로 형성되고, 일측은 개폐되는 슬라이드문으로 형성될 수 있다.According to an embodiment, the lift box may be formed as a slide surface that can be slid on a side close to the loading ship, and one side may be formed as a slide door that opens and closes.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 적재선의 GPS값을 상기 수거장치로 송신하는 GPS송신부와, 상기 구동부를 자율운항할 수 있도록 제어하는 구동제어부와, 상기 각도조절실린더를 제어하는 리프트제어부를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the control unit includes a GPS transmitter for transmitting the GPS value of the loading ship to the collection device, a drive control unit for controlling the driving unit to autonomously operate, and a lift control unit for controlling the angle adjustment cylinder may include
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 해양폐기물 자율운항 수거시스템에 의하면, 영상인식을 통한 자율운항으로 해양폐기물을 수거하고, 해상에서 적재 후 이송함으로써, 해양환경을 개선하고 작업효율을 증대시킬 수 있다.As described above, according to the marine waste autonomous navigation collection system of the present invention, by collecting marine waste by autonomous navigation through image recognition, loading and transporting at sea, it is possible to improve the marine environment and increase work efficiency.
본 발명의 해양폐기물 자율운항 수거시스템은 또한, 부드러운 재질의 프로펠러를 사용함으로써, 걸림 또는 얽힘 없이 수거할 수 있다.The autonomous navigation system for collecting marine waste of the present invention can also collect without jamming or entanglement by using a propeller made of a soft material.
도 1은 본 발명에 따른 수거장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수거관 및 수거프로펠러를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 적재선을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 리프트부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 리프트함을 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 발명에 따른 해양폐기물 자율운항 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 분석부를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 적재과정을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 수거장치가 리프트함에 수용된 상태를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a collection device according to the present invention.
2 is a schematic view showing a collection pipe and a collection propeller according to the present invention.
3 is a schematic view showing a loading ship according to the present invention.
4 is a view for explaining a lift unit according to the present invention.
5 is a view for explaining a lift box according to the present invention.
6 is a block diagram illustrating the marine waste autonomous navigation system according to the present invention.
7 is a view for exemplarily explaining the analysis unit according to the present invention.
8 is a view for exemplarily explaining the loading process according to the present invention.
9 is a schematic view showing a state in which the collection device is accommodated in the lift box.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명의 특징과 이점, 그리고 그것들을 구현하는 수단들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시 예들을 통해 명확해질 것이다. 그러나 이하에서 기술하는 본 발명의 실시 예들은 단지 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 기술된 실시 예들로만 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한, 각 실시 예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시 예 내에서 또는 실시 예 상호 간에 다양한 조합이 가능할 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Features and advantages of the present invention, and means for implementing them will become clear through the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention described below are merely exemplary, and are not intended to limit the scope of the present invention only to the described embodiments. In addition, various combinations of the elements of each embodiment may be possible within the embodiment or between the embodiments as long as there is no contradiction between them or other mentions.
그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소들과는 상관없이 이 구성요소를 반드시 포함한다는 의미이지 다른 구성 요소들의 추가를 배제하고자 하는 것이 아니다.And, when a part "includes" a component, this means that this component is necessarily included regardless of other components, and is not intended to exclude addition of other components.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재나 소자를 사이에 두고 "간접적으로" 또는 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.In addition, throughout the specification, when a certain part is "connected" with another part, it is not only "directly connected" but also "indirectly" or "electrically connected" with another member or element interposed therebetween. It includes the case of "connected to".
또한, '제1, 제2' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.In addition, expressions such as 'first, second', etc. are used only for distinguishing a plurality of components, and do not limit the order or other characteristics between the components.
또한, 도면에 도시된 순서도들은 본 발명을 실시함에 있어서 가장 바람직한 결과를 얻기 위해 예시적으로 도시한 순서에 불과하며, 다른 단계들이 더 추가되거나 일부 단계들이 삭제될 수 있음은 당연한 것이다.In addition, the flowchart shown in the drawings is merely an exemplary order in order to obtain the most desirable result in carrying out the present invention, and it is natural that other steps may be further added or some steps may be deleted.
도 1은 본 발명에 따른 수거장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수거관 및 수거프로펠러를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 적재선을 나타낸 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 리프트부를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 리프트함을 설명하기 위한 도면이고, 도 6는 본 발명에 따른 해양폐기물 자율운항 시스템을 설명하기 위한 블록도이며, 도 7은 본 발명에 따른 분석부를 예시적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 적재과정을 예시적으로 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 수거장치가 리프트함에 수용된 상태를 나타낸 도면이다.1 is a schematic diagram showing a collection device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining a collection pipe and a collection propeller according to the present invention, FIG. 3 is a schematic diagram showing a loading ship according to the present invention, FIG. 4 is It is a view for explaining the lift unit according to the present invention, Fig. 5 is a view for explaining the lift box according to the present invention, Fig. 6 is a block diagram for explaining the marine waste autonomous navigation system according to the present invention, Fig. 7 is a view for exemplarily explaining the analysis unit according to the present invention, FIG. 8 is a view for exemplarily explaining the loading process according to the present invention, and FIG.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 해양폐기물 자율운항 수거시스템(10)은 수거장치(200)와 적재선(200)을 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 7 , the
상기 수거장치(100)는 해양 내를 이동하면서 카메라(161)를 통해 영상정보를 획득하고, 영상정보에 기초하여 부유하고 있는 해양폐기물을 수거할 수 있도록 한다.The
이때, 상기 수거장치(100)는 각각 스테이션을 이용한 충전방식을 사용하거나 태양광, 조류 등의 발전기로 충전할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.In this case, the
상기 적재선(200)은 해양 내에 위치하면서 상기 수거장치(100)로부터 수거된 해양폐기물을 적재하고, 해양폐기물이 일정 수준이상 채워졌을 때 육지로 이송한다.The
이하에서는 각각의 장치에 대해서 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, each device will be described in detail.
도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 수거장치(100)는 하우징(110)과, 수거관(120)과, 수거프로펠러(130)와, 부력체(140)와, 구동부(150)와, 자율운항부(160)를 포함할 수 있다.1 and 6 , the
상기 하우징(110)은 직육면체, 정육면체 또는 원통 형태에서 전면과 하면이 개방되도록 형성되어 있고 물이 빠져나갈 수 있는 철망으로 이루어질 수 있다. 이때, 철망을 이어 형성하기 위해서 링 또는 케이블타이와 같은 연결부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.The
상기 하우징(110)의 내부 공간을 통해 수거된 해양폐기물은 부유된 상태로 함께 이동될 수 있다.The marine waste collected through the inner space of the
또한, 상기 하우징(110)의 상부는 이동 및 해상상태를 견디기 위해 경사를 형성하거나 돔형상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the upper portion of the
상기 수거관(120)은 도 1 내지 2에 나타난 바와 같이, 상기 하우징(110)의 전면 상부 양측에 긴 관형상으로 구비되며, 수거관(120) 하측에 수거프로펠러(130)를 복수개 부착할 수 있도록 한다. As shown in FIGS. 1 and 2 , the
여기서, 상기 수거관(120)에는 상기 수거프로펠러(130)와 연결되는 길이부재(121)를 더 포함할 수 있다.Here, the
상기 길이부재(121)는 상기 수거프로펠러(130)가 해면에 닿아 부유된 해양폐기물을 하우징(110) 내부로 밀어낼 수 있도록 하기 위한 것으로, 상기 수거관(120)과 상기 수거프로펠러(130) 사이에 구비될 수 있다.The
또한, 상기 수거관(120)은 수거된 해양폐기물을 상기 적재선(200)에 넘겨줄 때 걸림을 방지하기 위해 수거관(120)을 수직으로 들어올릴 수 있다.In addition, the
상기 수거프로펠러(130)는 부유되어 있는 해양폐기물과 맞닿았을 때 회전을 통해 하우징(110) 내부로 밀어내기 위한 것으로서, 상기 길이부재(121)와 연결되는 코어(131)와, 상기 코어(131)의 외주면에 둘레 방향으로 소정의 간격을 두고 형성되는 복수의 날개(132)로 형성될 수 있다.The
부유되어 있는 해양폐기물이 상기 날개(132)와 맞닿게 되면 상기 날개(132)의 회전방향에 의해 하우징(110) 내부로 밀려 이동될 수 있다. 그러므로, 상기 수거프로펠러(130)는 하우징(110) 내부를 향하여 회전되고 상기 날개(132)는 바깥쪽으로 갈수록 회전 방향과 반대로 굴곡되어 휘는 형상을 갖는다. 즉, 내부 방향으로 회전시 날개의 바깥곡면이 해양폐기물과 충돌하여 폐기물이 날개 바깥면과 충돌에 의해서 하우징(110) 내부 방향으로 부딪혀 들어갈 수 있도록 형성하는 것이 바람직하다.When the floating marine waste comes into contact with the
또한, 상기 날개(132)는 연질플라스틱과 같은 유연한 재질을 사용하는 것이 바람직하다. In addition, the
예를 들어, 연질 플라스틱은 부드럽고 탄성이 강하므로 상기 날개(132)가 해양폐기물과 충돌하게 되면 자체적으로 쉽게 휘면서 회전하여 해양폐기물과 얽히지 않고 상기 하우징(110) 내부로 밀어줄 수 있게 된다.For example, since the soft plastic is soft and elastic, when the
다시 도 1을 참조하면, 상기 부력체(140)는 상기 하우징(110) 상부에 설치되어 상기 수거장치(100)가 부유될 수 있도록 하는 것으로서, 상기 수거프로펠러(130)가 해양폐기물이랑 접할 수 있는 높이를 기준으로 부유할 수 있다. 부력체(140)는 부력을 갖도록 스티로폼등과 같은 발포수지나 별도의 내부공간을 갖는 합성수지로 제작될 수 있고 다양한 형태로 형성될 수 있다.Referring back to FIG. 1 , the
이때, 상기 부력체(140)는 상기 하우징(110)과 부력체(140)를 분리하기 위한 레일(141)을 더 형성할 수 있으며, 이와 관련된 구체적인 설명은 도 8 내지 9를 참조하여 후술하도록 한다.At this time, the
상기 구동부(150)는 하우징(110)의 배면에 구비되어 상기 수거장치(100)를 구동하는 것으로서, 통상의 프로펠러를 의미하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The driving
상기 자율운항부(160)는 영상으로부터 해양폐기물과 그 위치를 인식하여 자율운항하는 것으로서, 카메라(161)와, 분석부(162)와, GPS수신부(163)와, 구동제어부(164)를 포함할 수 있다.The
상기 카메라(161)는 상기 하우징(110) 상부에 시야 간섭없이 설치되어 하우징(110)을 중심으로 한 360도 전방향 영상을 촬영할 수 있고, 상기 카메라(161)에서 탐지된 이미지 또는 영상정보를 분석하는 분석부(162)로 이루어져 있으며, 상기 분석부(162)에는 다양한 해양생물 및 해양생태계에 대한 정보가 입력되어 있게 된다.The
상기 분석부(162)는 도 7에 나타난 바와 같이, 딥러닝 방식을 이용하여 전방의 물체를 탐지 및 분류하게 되는데, 딥러닝 방식이란 컴퓨터가 빅데이터를 바탕으로 마치 사람처럼 스스로 학습할 수 있도록 하기 위해 프로그램화 된 인공신경망을 기반으로 하는 기계 학습 기술을 말하는 것으로서, 특히, 인간의 시청각 신경을 모델로 짜여있기 때문에 사진, 영상, 음향 데이터 처리에 많이 적용되고 있으며, 본 발명에서는 전방에 탐지된 이미지가 기존의 입력된 이미지와 비교하였을 때 수거대상물, 즉 해양폐기물로 인식되면 그 위치를 추출하여 수거할 수 있도록 한다.As shown in FIG. 7 , the
딥러닝의 특성상 촬영되는 이미지의 정보, 즉 데이터가 쌓이면 지정한 사물, 즉 수거대상물을 분별하는 정확성이 높아진다는 장점을 활용하게 되어 보다 완벽하게 해양폐기물을 수거할 수 있도록 이루어진다.Due to the nature of deep learning, it is possible to more perfectly collect marine waste by taking advantage of the fact that the accuracy of distinguishing the designated object, that is, the object to be collected, increases when information, that is, data from the photographed image is accumulated.
또한, 상기 카메라(161)의 영상정보는 상기 수거장치(100)의 자율운항시 장애물을 회피하는데 활용할 수 있다.In addition, the image information of the
상기 GPS수신부(163)는 상기 적재선(200)의 위치정보를 수신하여 일정량의 해양폐기물을 수거한 뒤 상기 적재선(200)으로 이동할 수 있도록 구현됨에 따라 무인으로 연속적인 해양폐기물 수거를 가능하게 한다.The
여기서, 상기 분석부(162)에 따른 해양폐기물의 위치로 이동하거나 상기 GPS수신부(163)에 따라 이동시 상기 구동제어부(164)가 구동부(150)를 제어하여 자율운항 할 수 있게 된다. Here, when moving to a location of marine waste according to the
도 3 및 도 6을 참조하면, 상기 적재선(200)은 선체(210)와, 적재함(220)과, 리프트부(230)와, 구동부(미도시)와, GPS(240)와, 제어부(250)를 포함할 수 있다.3 and 6, the
상기 선체(210)는 바지선과 유사한 구조로 평평한 상부가 형성되고 상기 선체에 폐기물을 적재하도록 공간이 형성된 적재함(220)을 형성할 수 있다.The
이때, 상기 적재함(220) 일측에는 해양폐기물 적재시 미끄러질 수 있도록 슬라이드판(미도시)이 더 형성될 수 있다.At this time, a slide plate (not shown) may be further formed on one side of the
상기 리프트부(230)는 도 4 내지 도 5에 나타난 바와 같이, 상기 적재함(220)의 일측과 연결되어 형성되고 리프트암(231)과 리프트함(232)과, 각도조절실린더(233)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 4 to 5 , the
상기 리프트암(231)은 상기 적재함(220)의 일측에서 일정 간격을 형성하는 두 개의 리프트암(231)을 구비할 수 있고, 상부가 개방되며 내부에 공간을 형성하여 수거된 해양폐기물을 수용하는 리프트함(232)의 양측에 고정시킬 수 있다.The
이때, 상기 리프트함(232)은 물이 빠지도록 철망으로 형성되며, 해양폐기물이 리프트함(232)과 쉽게 분리되기 위해 적재선과 근접한 측면은 슬라이드될 수 있도록 촘촘한 철망이나 철판과 같은 슬라이드면(234)으로 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the
또한, 상기 리프트함(232)은 상기 수거장치(100)를 수용하기 위해 일측이 개폐되는 슬라이드문(235)을 형성하고, 상기 슬라이드문(235)은 상기 수거장치(100)의 하우징(110) 내부에 올라옴으로써 상기 수거장치(100)가 빠져 나와도 해양폐기물은 리프트함(232)에 남아있도록 할 수 있다.In addition, the
상기 각도조절실린더(233)는 일단이 선체(210)와 연결되고 타단이 리프트암(231)과 연결되어 각도조절실린더(233)의 작동에 의해 상부로 승강시킬 수 있게 된다.The
이와 같이, 상기 리프트부(230)에 따라 별도의 장비 사용과 인력을 줄여 경비를 절감하고 작업시간을 단축할 수 있게 되며, 상기 리프트부(230)의 적재과정에 대한 구체적인 설명은 도 8 내지 도 9을 참조하여 후술하기로 한다.In this way, it is possible to reduce costs and shorten work time by reducing the use of separate equipment and manpower according to the
상기 구동부는 통상의 선체(210)에 구비되는 것으로서, 프로펠러와 러더를 포함할 수 있으며, 이는 통상의 프로펠러와 러더를 의미하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The driving unit is provided in the
상기 GPS(240)는 널리 알려져 있는 바와 같이 인공위성으로부터 전송되는 신호(전파)를 이용하여 자신의 위치정보(예컨대, 경도, 위도, 표고 등)를 알 수 있는 모듈로서, 상기 적재선(200)의 위치를 상기 수거장치(100)에 송신하여 적재할 수 있도록 하거나 육지의 위치를 저장함으로써 일정량 이상 적재시 무인으로 이송할 수 있다.The
본 명세서에서는 하나의 예로서, GPS(240)를 칭하지만 반드시 GPS(240)에 국한되는 것은 아니며, 인공위성과의 통신을 통해 위치정보 및/또는 시간정보의 파악이 가능한 다양한 방식의 모듈이 사용될 수 있다.In this specification, the
상기 제어부(250)는 GPS송신부(251)와, 구동제어부(252)와, 리프트제어부(253)를 포함할 수 있다. The
상기 GPS송신부(251)는 상기 적재선(200)의 위치정보를 상기 수거장치(100)에 송신하는 것으로서, 상기 수거장치(100)가 적재선(200)의 위치 판단시 GPS수신부(163)를 통해 데이터 값을 수신하여 위치를 파악할 수 있다.The
상기 GPS송신부(261)와 수신부(163)는 LTE 통신망 또는 사물인터넷(IoT) 전용 통신망(예컨대, LoRa망, NB-IoT 등)을 이용하여 제어 및 통신을 수행할 수 있지만 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 무선통신을 통해 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위해 필요한 정보 혹은 데이터를 송수신할 수 있으면 무방할 수 있다.The GPS transmitter 261 and the
또한, 상기 적재선(200)에 일정수준 이상 적재시, 육지에서 기록했던 위치정보를 통해 이동경로를 생성하고, 이에 따라 구동제어부(252)가 구동부를 제어하며 육지로 이송할 수 있다.In addition, when the
또한, 상기 자율운항부(160)와 제어부(250)는 메모리를 포함하며, 상기 메모리는 GPS(240)가 센싱한 위치정보 즉, 육지 또는 적재선(200)의 위치를 저장하여 필요시 목적지로 설정할 수 있다. In addition, the
상기 메모리는 데이터 저장영역을 포함할 수 있으며, 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기인 것으로서, 수신한 데이터를 저장하고 자율운항부(160) 및 제어부(250)의 전반적인 동작을 위한 다양한 데이터 및 프로그램을 저장할 수 있다.The memory may include a data storage area, and in terms of hardware, as various storage devices such as ROM, RAM, EPROM, flash drive, hard drive, etc., it stores the received data, 250) can store various data and programs for the overall operation.
상기 리프트제어부(253)는 리프트함(232)에 수거장치(100)로부터 해양폐기물을 수용 후, 각도조절실린더(233)를 동작시켜 리프트함(232)을 들어올리게 된다.After receiving the marine waste from the
이때, 상기 제어부(250)는 리프트함(232)이 수거장치(100)로부터 해양폐기물을 수용하였거나, 적재함(220)의 적재량이 임계값 이상인 경우를 파악하기 위해 센서부를 더 포함할 수 있고 센서부에 따라 구동제어부(252) 또는 리프트제어부(253)를 동작시킬 수 있다.At this time, the
도 8 내지 도 9을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 적재과정을 나타낸다.8 to 9, it shows a loading process according to an embodiment of the present invention.
해양 내에서 상기 수거장치(100)는 해양폐기물을 수거하기 위해 자율운항하게 된다. 이때, 도 8의 (a)에 나타난 바와 같이, 보다 넓은 면적에서 해양폐기물을 수거하기 위해 전면을 향하여 일직선이 아닌 일정 각도(∂)를 형성할 수 있고, 각도(∂)는 30~50도 내를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 수거프로펠러(130)의 형상에 따라 이에 한정되는 것은 아니다.In the ocean, the
수거한 해양폐기물을 적재함(220)으로 넣기 위해 수거장치(100)는 GPS수신부(163)로 상기 적재선(200)의 위치를 수신하여 찾아갈 수 있다.In order to put the collected marine waste into the
상기 적재함(200)의 리프트함(232)에 수용되기 위해 도 8의 (b)와 같이, 상기 수거장치(100)의 수거관(120)을 수직으로 들어올림으로써 걸림없이 수용될 수 있다.As shown in (b) of FIG. 8 to be accommodated in the
또한, 도 8의 (c) 및 도 9와 같이, 상기 수거장치(100)가 리프트함(232)에 용이하게 수용되기 위하여 부력체(140)에는 레일(141)이 형성될 수 있고 레일(141)을 통해 하우징(110)과 분리되며 리프트함(232)에 수용될 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 8 ( c ) and 9 , a rail 141 may be formed on the
이후, 상기 리프트함(232)의 슬라이드문(235)은 상기 하우징(110) 배면 내부와 밀착되도록 올라오게 되고, 올라온 슬라이드문(235)에 의해 상기 수거장치(100)가 후진에 의하여 빠져 나와도 해양폐기물은 상기 리프트함(232)에 남아 있게 있다.After that, the
상기 각도조절실린더(233) 동작에 의해 리프트함(232)이 들어올려지면서 물이 빠진 후 해양폐기물만 남게 되며, 리프트함(232)이 기울어지면서 상기 리프트함(232)의 슬라이드판(234)에 의해 해양폐기물은 미끄러져 떨어질 수 있게 된다.As the
상기의 과정을 반복하여 상기 적재함(220)의 임계값을 채우게 되면 상기 적재선(200)의 제어부(250)는 저장해놓은 육지의 GPS 값을 설정하여 이송할 수 있게 된다.When the threshold value of the
이상과 같이 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상과 필수적 특징을 유지한 채로 다른 형태로도 실시될 수 있음을 인지할 수 있을 것이다. Although the present invention has been described as described above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will recognize that the present invention may be implemented in other forms while maintaining the technical spirit and essential features of the present invention. .
본 발명의 범위는 특허청구범위에 의하여 규정될 것이지만, 특허청구범위 기재사항으로부터 직접적으로 도출되는 구성은 물론 그와 등가인 구성으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention will be defined by the claims, but all changes or modifications derived from the configuration directly derived from the claims, as well as the configuration equivalent thereto, are also included in the scope of the present invention. should be interpreted as
10 : 해양폐기물 자율운항 수거시스템
100 : 수거장치 110 : 하우징
120 : 수거관 121 : 길이부재
130 : 수거프로펠러 131 : 코어
132 : 날개 140 : 부력체
141 : 레일 150 : 구동부
160 : 자율운항부 161 : 카메라
162 : 분석부 163 : GPS수신부
164 : 구동제어부
200 : 적재선 210 : 선체
220 : 적재함 230 : 리프트부
231 : 리프트암 232 : 리프트함
233 : 각도조절실린더 234 : 슬라이드면
235 : 슬라이드문 240 : GPS
250 : GPS송신부 251 : 구동제어부
252 : 리프트제어부 ∂ : 각도 10: Autonomous operation of marine waste collection system
100: collection device 110: housing
120: collection pipe 121: length member
130: collection propeller 131: core
132: wings 140: buoyancy body
141: rail 150: driving unit
160: autonomous navigation unit 161: camera
162: analysis unit 163: GPS receiver
164: drive control unit
200: loading ship 210: hull
220: loading box 230: lift unit
231: lift arm 232: lift box
233: angle control cylinder 234: slide surface
235: slide door 240: GPS
250: GPS transmitter 251: drive control unit
252: lift control unit ∂: angle
Claims (10)
카메라로부터 영상 정보를 획득하고, 상기 영상정보에 기초하여 부유상태의 해양폐기물을 수거하는 수거장치; 및
해양 내에 위치하면서 상기 수거장치로부터 수거된 해양폐기물을 적재하고 육지로 이송하는 적재선;을 포함하는 해양폐기물 자율운항 수거시스템.In the autonomous navigation collection system for marine waste,
a collection device that acquires image information from a camera and collects floating marine waste based on the image information; and
A marine waste autonomous navigation system comprising a; a loading vessel that is located in the ocean and loads the marine wastes collected from the collection device and transports them to land.
상기 수거장치는,
직육면체, 정육면체 또는 원통 형태에서 전면과 하면이 개방된 하우징과,
상기 하우징 일측에 연결되는 수거관과,
상기 수거관 하측에 복수개 구비되는 수거프로펠러와,
상기 하우징에 상단에 구비되는 부력체와,
상기 수거장치를 구동하는 구동부와,
영상으로부터 해양폐기물과 그 위치를 인식하여 자율운항하는 자율운항부를 포함하는 해양폐기물 자율운항 수거시스템.The method of claim 1,
The collection device is
A housing having an open front and a lower surface in a rectangular parallelepiped, cube or cylindrical shape;
a collection pipe connected to one side of the housing;
a plurality of collection propellers provided below the collection pipe;
a buoyancy body provided on the upper end of the housing;
a driving unit for driving the collection device;
A marine waste autonomous navigation collection system including an autonomous navigation unit that autonomously navigates by recognizing ocean waste and its location from an image.
상기 수거프로펠러는 연질 플라스틱 재질을 사용하는 것을 특징으로 하는 해양폐기물 자율운항 수거시스템.3. The method of claim 2,
The collection propeller is a marine waste autonomous navigation collection system, characterized in that using a soft plastic material.
상기 부력체는 상기 하우징과 분리되도록 레일을 더 포함하는 해양폐기물 자율운항 수거시스템.3. The method of claim 2,
The buoyancy body is a marine waste autonomous navigation system further comprising a rail to be separated from the housing.
상기 자율운항부는,
상기 하우징에 설치되어 해양 내를 촬영하는 카메라와,
상기 카메라로부터 탐지된 이미지 또는 영상정보를 분석하는 분석부와,
상기 적재선의 위치를 수신하는 GPS수신부와,
상기 분석부와 GPS수신부에 따라 자율운항하도록 상기 구동부를 제어하는 구동제어부를 포함하는 해양폐기물 자율운항 수거시스템.3. The method of claim 2,
The autonomous navigation unit,
A camera installed in the housing to photograph the ocean;
an analysis unit for analyzing the image or video information detected from the camera;
A GPS receiver for receiving the position of the loading ship;
and a driving control unit for controlling the driving unit to autonomously operate according to the analysis unit and the GPS receiver.
상기 분석부는 딥러닝 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 해양폐기물 자율운항 수거시스템.6. The method of claim 5,
The analysis unit autonomous navigation collection system for marine waste, characterized in that using a deep learning method.
상기 적재선은,
평평한 상부를 형성하는 선체와,
상기 선체에 해양폐기물을 적재하기 위한 공간이 형성된 적재함과,
상기 적재함 일측에 설치되어 해양폐기물을 들어올리는 리프트부와,
상기 적재선을 구동하는 구동부와,
상기 적재선 및 육지의 위치를 파악하는 GPS와,
상기 적재선의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 해양폐기물 자율운항 수거시스템.The method of claim 1,
The loading line is
a hull forming a flat upper part;
A loading box having a space for loading marine waste on the hull;
a lift unit installed on one side of the loading box to lift marine waste;
A driving unit for driving the loading line;
A GPS for determining the location of the loading ship and land;
Marine waste autonomous navigation system including a control unit for controlling the operation of the loading vessel.
상기 리프트부는,
상기 적재함 일측에서 해양폐기물을 들어올리는 리프트암과,
상기 리프트암과 연결되어 상기 수거장치 및 해양폐기물을 수용하는 리프트함과,
상기 리프트암을 상부로 승강시키기 위해 작동되는 각도조절실린더를 포함하는 해양폐기물 자율운항 수거시스템.8. The method of claim 7,
The lift unit,
A lift arm for lifting marine waste from one side of the loading box;
a lift box connected to the lift arm to receive the collection device and marine waste;
A marine waste autonomous navigation system including an angle control cylinder operated to elevate the lift arm upwards.
상기 리프트함은 상기 적재선과 근접한 측면은 미끄러질 수 있는 슬라이드면으로 형성되고, 일측은 개폐되는 슬라이드문으로 형성되는 해양폐기물 자율운항 수거시스템.9. The method of claim 8,
The lift box is formed as a slide surface that can slide on a side close to the loading ship, and one side is formed as a slide door that can be opened and closed.
상기 제어부는,
상기 적재선의 GPS값을 상기 수거장치로 송신하는 GPS송신부와,
상기 구동부를 자율운항할 수 있도록 제어하는 구동제어부와,
상기 각도조절실린더를 제어하는 리프트제어부를 포함하는 해양폐기물 자율운항 수거시스템.
7. The method of claim 6,
The control unit is
A GPS transmitter for transmitting the GPS value of the loading vessel to the collection device;
a driving control unit for controlling the driving unit to autonomously operate;
Marine waste autonomous navigation collection system including a lift control unit for controlling the angle control cylinder.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |