KR20230164329A - 제초 운반용 드론 및 이의 운용 방법 - Google Patents

제초 운반용 드론 및 이의 운용 방법 Download PDF

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KR20230164329A
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이종남
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한서대학교 산학협력단
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Abstract

제초 운반용 드론 및 이의 운용 방법이 개시된다. 본 발명에 의한 제초 운반용 드론 및 이의 운용 방법은, 드론의 몸체와, 몸체에 체결되어 추력을 생성하는 프로펠러와, 몸체에 결합되어 지면으로부터 몸체를 지지하며, 펼침과 오므라짐을 통해 제초된 풀들을 파지하는 파지 수단을 포함하며, 제초된 풀들과 드론 사이의 거리를 측정하는 단계와, 착륙 장치를 겸하는 파지 수단을 오므려 제초된 풀들을 파지하는 단계와, 파지된 풀들을 하역 위치로 운반한 후 파지 수단을 펼쳐 파지된 풀들을 버리는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 제초된 풀들의 운반에 따르는 번거로움 및 인력 문제를 해소할 수 있으며, 별도의 운반 장비가 필요하지 않으므로 투자 비용을 절감할 수 있다.

Description

제초 운반용 드론 및 이의 운용 방법{Dron for transporting weeds and method for managing thereof}
본 발명은 드론에 관한 것이다. 더 구체적으로는 제초 과정에서 발생되는 풀들을 운반하는 제초 운반용 드론 및 이의 운용 방법에 관한 것이다.
최근, 드론의 활용도가 확대되면서 개인 취미용 뿐 아니라, 농업용, 군사용 등등 다양한 분야에 이용되고 있다. 농업용 드론의 경우에는 방역, 방제 등에 이용될 수 있으며, 군사용 드론의 경우에는 정찰, 추적 등에 이용될 수 있다.
게다가, 드론을 이용하여 무인택배 서비스를 제공할 수 있게 되었으며, 대중교통 서비스의 제공도 앞두고 있다.
이러한 드론은 통상 몸체와, 프로펠러를 포함한 구동계와, 배터리와, 원격조정기와의 무선통신을 수행하는 원격무선통신장치를 포함하며, 부가적으로 영상을 촬영하는 카메라와, 고도 및 장애물 등을 인식하는 센서들이 구성될 수 있다. 이와 같이 구성된 드론은 통상 사람에 의해 제어되는 원격조정기를 통해 조정된다.
한편, 농작물 재배 과정이 하우스 등의 시설물 내에서 이루어지는 경우를 제외하고는 농작물 재배는 풀들과의 전쟁이라고 해도 과언이 아니다. 굳이 농작물 재배에 한정하지 않더라도 자연 환경이 유지되는 곳은 거의 항상 풀들이 왕성하게 번성하게 된다.
농작물의 생산성을 높이고 인간 생활 환경을 쾌적하게 유지하기 위해서는 풀들의 제초가 필요하다. 이 때, 제초된 풀들의 적절한 처리가 필요한데, 제초된 풀들을 그대로 방치할 경우에 풀들의 비료가 될 수 있으므로 일정 장소로 운반하거나 퇴비, 사료 등으로 가공하는 과정이 필요하다.
이와 같이, 제초된 풀들의 운반이 필요한데, 거의 모든 과정이 인력에 의해 이루어지고 있을 뿐 아니라 별도의 운반 장비가 필요한 문제가 있다. 즉, 제초된 풀들은 별도의 운반 장비에 옮겨 싣어야 하며, 싣어간 풀들은 다시 일정 위치로 옮겨야 하며, 대부분 인력에 의해 수행된다.
게다가, 벼와 같은 농작물 재배는 대단위로 이루어지므로 별도의 수확 장비의 투자 비용 효율성이 큰데 반해, 풀들의 처리를 위해 별도의 제초 장비, 운반 장비를 마련하는 것은 투자 비용 효율성이 많이 낮은 문제가 있다.
이와 같이, 제초된 풀들을 처리하는데 있어 인력이 필요할 뿐 아니라 상당한 비용이 소요되는 문제가 있다.
이에 제초된 풀들을 효과적으로 처리할 수 있는 방안이 필요하다할 것이다.
문헌 1. 대한민국특허청 특허등록번호 제10-1817072호, "농업 관리용 비행 드론 및 그 운용방법" 문헌 2. 대한민국특허청 특허공개번호 제10-2020-0040960호, "드론 시스템"
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 드론의 착륙 장치의 기능을 함께 수행하는 파지 수단을 구성하여 제초 과정에서 발생되는 풀들을 파지하여 운반할 수 있도록 하는 제초 운반용 드론 및 이의 운용 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제초 운반용 드론은, 바람직하게는 드론의 몸체; 상기 몸체에 체결되어 추력을 생성하는 프로펠러; 및 상기 몸체에 결합되어 지면으로부터 몸체를 지지하며, 펼침과 오므라짐을 통해 제초된 풀들을 파지하는 파지 수단을 포함한다.
상기 파지 수단은, 상기 드론의 몸체 내부에 고정된 모터; 상기 모터의 회전축에 결합되며 외주면에 나사산이 형성된 볼트부; 상기 볼트부의 나사산에 체결되어 상기 볼트부의 회전에 대응하여 승하강이 이루어지는 너트부; 상기 너트부에 일단이 회동 가능하게 결합되는 집게; 및 일단이 상기 집게의 절곡부에 회동 가능하게 결합되며 타단이 상기 몸체에 회동 가능하게 결합되는 연결바;를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 집게는 내향 절곡되며, 상기 너트부가 상기 볼트부의 최하단에 위치할 때 상기 집게의 말단이 지면에 수직하게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제초된 풀들의 확인에는 상기 몸체의 전방, 후방, 좌측방, 우측방, 상방, 하방 각각에 형성된 카메라가 이용되며, 상기 카메라는 1쌍의 카메라로 구성되고, 상기 1쌍의 카메라 각각은 인접하는 카메라로부터 촬영된 영상의 조합을 통해 특정 방향의 3차원 영상을 생성하며, 특정 방향의 3차원 영상들을 조합하여 최종 3차원 영상을 생성하고, 상기 최종 3차원 영상으로부터 상기 제초된 풀들의 잔량을 감지하여 상기 제초된 풀들의 위치와 하역 위치 사이에서 반복적으로 수행되는 자동 운반 과정인 자율 비행의 종료점을 설정할 수 있다.
본 발명의 제초 운반용 드론의 운용 방법은, 바람직하게는 제초된 풀들과 드론 사이의 거리를 측정하는 단계; 착륙 장치를 겸하는 파지 수단을 오므려 제초된 풀들을 파지하는 단계; 및 파지된 풀들을 하역 위치로 운반한 후 상기 파지 수단을 펼쳐 파지된 풀들을 버리는 단계;를 포함한다.
상기 제초된 풀들을 파지하는 단계는, 상기 파지 수단의 볼트부를 역방향으로 회전시켜 상기 볼트부에 체결된 너트부를 승강시키는 단계; 상기 너트부의 승강에 대응하여 상기 너트부에 연결된 연결바의 타단에 체결된 집게가 오므라드는 단계; 및 상기 너트부를 상기 볼트부의 설정된 높이까지 상승시키는 단계;를 포함한다.
상기 파지된 풀들을 버리는 단계는, 상기 파지 수단의 볼트부를 일방향으로 회전시켜 상기 볼트부에 체결된 너트부를 하강시키는 단계; 상기 너트부의 하강에 대응하여 상기 너트부에 연결된 연결바의 타단에 체결된 집게가 펼쳐지는 단계; 및 상기 너트부를 상기 볼트부의 최하단으로 이동시키는 단계;를 포함한다.
상기 제초된 풀들의 위치와 상기 하역 위치를 지정하여 운반 과정을 자동으로 수행하는 자율 비행을 수행할 수 있다.
상기 자율 비행은 상기 드론의 몸체의 전방, 후방, 좌측방, 우측방, 상방, 하방 각각에 형성된 카메라가 이용되며, 상기 카메라는 1쌍의 카메라로 구성되고, 상기 1쌍의 카메라 각각은 인접하는 카메라로부터 촬영된 영상의 조합을 통해 특정 방향의 3차원 영상을 생성하며, 특정 방향의 3차원 영상들을 조합하여 최종 3차원 영상을 생성하고, 상기 최종 3차원 영상으로부터 상기 제초된 풀들을 확인하며, 상기 제초된 풀들의 잔량을 감지하여 상기 제초된 풀들의 위치와 하역 위치 사이에서 반복적으로 수행되는 자동 운반 과정인 자율 비행의 종료점을 설정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 제초 운반용 드론 및 이의 운용 방법에 따르면, 제초된 풀들의 운반에 따르는 번거로움 및 인력 문제를 해소할 수 있으며, 별도의 운반 장비가 필요하지 않으므로 투자 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 제초 운반용 드론의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 파지 수단의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 드론에 형성된 카메라의 구성개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 제어회로블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 제초 운반용 드론의 운용 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 파지 수단의 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예로서, 자율 비행을 통한 풀들의 운반 과정을 나타낸 흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.
발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 "~수단", "~부", "~모듈", "~블록"으로 명명된 구성요소들은 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이들 각각은 소프트웨어 또는 하드웨어, 또는 이들의 결합에 의하여 구현될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제초 운반용 드론 및 이의 운용 방법이 구현된 일 예를 특정한 실시예를 통해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 제초 운반용 드론의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 드론(1)은 몸체(11)와, 몸체(11)에 체결되어 추력을 생성하는 프로펠러(12)와, 몸체(11)에 결합되어 지면으로부터 몸체(11)를 지지하며, 펼침과 오므라짐을 통해 운반 대상물을 파지하는 파지 수단(13)을 포함한다.
파지 수단(13)은 제초된 풀들의 파지함과 동시에 착륙 장치(랜딩 기어)로 공통 이용되고 있다.
한편, 본 실시예에서는 운반 대상물로서 제초된 풀들을 대상으로 하고 있으나, 본 발명은 파지 가능한 모든 대상물의 운반에 적용될 수 있다.
또한, 프로펠러(12)는 몸체(11)에서 연결되어 연장되는 연결바(14)의 말단에 형성시키는 것이 바람직하다. 이는 프로펠러(12)의 양력을 방해하는 요소를 제거하기 위한 것이다. 추가적으로, 프로펠러(12)의 양력을 방해하는 요소를 최소화하기 위해, 연결바(14)의 두께, 부피, 폭 등은 최소화시키는 것이 바람직하다.
한편, 드론(1)의 몸체(11) 내부에는 프로펠러 구동부가 내설되는데, 프로펠러 구동부는 프로펠러(12)에 체결되는 모터와, 모터에 흐르는 전류량을 조절하는 ESC(Electronic Speed Controller)와, 원격 제어 신호 또는 자율 제어 신호에 대응하여 ESC를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
컨트롤러는 드론(1)의 기울기를 측정하는 센서와 드론(1)의 가속도를 측정하는 센서를 포함하며, 이들 센서를 통해 드론(1)의 자세를 제어한다.
또한, 컨트롤러는 기압을 측정하는 센서(기압계)를 포함하며, 이 센서를 통해 드론(1)의 고도를 측정한다. 물론, 고도 측정에는 다양한 센서가 이용될 수 있으며, 예를 들어 초음파 센서 등을 이용할 수 있다.
프로펠러(12)는 짝수개로 구성되며, 일례로서 프로펠러(12)가 4개 구성된 경우에, 몸체(11)를 중심으로 대칭으로 형성된 제1,2 프로펠러가 동일한 방향으로 회전하면, 나머지 제3,4 프로펠러는 반대 방향으로 회전하게 된다.
제1,3 프로펠러와 제2,4 프로펠러, 제2,3 프로펠러와 제1,4 프로펠러의 회전속도 제어를 통해 전후좌우 비행이 이루어지게 되며, 제1,2 프로펠러의 정지 또는 회전속도 감소를 통해 제1방향 회전(예를 들어, 우회전)이 이루어지게 되고, 제3,4 프로펠러의 정지 또는 회전속도 감소를 통해 제2방향 회전(예를 들어, 좌회전)이 이루어지게 된다. 여기서, 프로펠러(12)의 회전속도 제어는 배터리에서 ESC에 공급되는 전류량을 제어함으로써 이루어질 수 있다.
제1,2,3,4 프로펠러의 회전속도의 추력과 중력이 동일하면 정지비행(호버링)이 이루어지게 된다.
한편, 정지비행시 바람 등의 외부환경에 의해 수평자세가 틀어지면, 제1,2,3,4 프로펠러 각각의 회전속도 제어를 통해 수평자세를 유지하게 된다.
또한, 정지비행 또는 비행시 장애물이 발견되면, 제1,2,3,4 프로펠러 각각의 회전속도 제어를 통해 장애물을 피하는 회피 비행을 수행하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 파지 수단의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 파지 수단(13)은 드론(1)의 몸체(11) 내부에 고정된 모터(131)와, 모터(131)의 회전축에 결합되며 외주면에 나사산이 형성된 볼트부(132)와, 볼트부(132)의 나사산에 체결되어 볼트부(132)의 회전에 대응하여 승하강이 이루어지는 너트부(133)와, 너트부(133)에 일단이 회동 가능하게 결합되는 집게(134)와, 일단이 집게(134)의 절곡부에 회동 가능하게 결합되며 타단이 몸체(11)에 회동 가능하게 결합되는 커넥터(135)를 포함한다.
한편, 집게(134)는 내향 절곡되어 있으며, 너트부(133)가 볼트부(132)의 최하단에 위치할 때 집게(134)의 말단이 지면에 수직하게 형성되는 것이 바람직하다.
커넥터(135)는 몸체(11)의 모서리 영역에 회동 가능하게 결합되는 것이 바람직하다. 즉, 몸체(11)가 대략적으로 사각형상인 경우에는 4개의 집게(134)와 커넥터(135)로 구성될 수 있으며, 몸체가 원형일 경우에는 3개 이상의 집게(134)와 커넥터(135)로 구성될 수 있다.
이와 같이 구성된 파지 수단(13)은 (a)에 도시된 바와 같이, 모터(131)의 일방향 회전에 대응하여 너트부(133)가 하강하면, 집게(134) 및 커넥터(135)의 연동에 의해 집게(134)의 말단이 펼쳐지게 된다. 이에 파지 수단(13)이 드론(1)의 착륙 장치로서 이용될 수 있으며, 제초된 풀들을 버리는 동작을 수행할 수 있다.
한편, 파지 수단(13)은 (b)에 도시된 바와 같이, 모터(131)의 역방향 회전에 대응하여 너트부(133)가 승강하면, 집게(134) 및 커넥터(135)의 연동에 의해 집게(134)의 말단이 오므라지게 된다. 이에 제초된 풀들을 파지하는 동작을 수행할 수 있다. 이 때, 모터(131)의 역방향 회전수는 실험을 통해 미리 설정되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 파지 수단(13)은 집게(134)가 착륙 장치로 이용될 수 있으며, 이와 동시에 제초된 풀들의 파지에 이용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 드론에 형성된 카메라의 구성개념도이다.
도 3을 참조하면, 드론(1)은 몸체(11)의 전방, 후방, 좌측방, 우측방, 상방, 하방 각각에 카메라(15)가 배치되어 있으며, 이 6축 카메라(15) 각각은 1쌍의 카메라(15)로 구성되어 있다. 즉, 6축 카메라(15) 각각은 2개의 카메라(15)로 구성되어 있다.
이를 통해 3차원 공간 상에 존재하는 모든 물체를 촬영 및 인식할 수 있다.
즉, 각 방향에 형성된 2개의 카메라(15)는 물체를 인식할 뿐 아니라 거리도 측정할 수 있으며, 각 방향에 형성된 2개의 카메라(15) 각각은 인접하는 카메라(15)로부터 촬영된 영상의 조합하여 부분적인 3차원 영상을 생성하고, 부분적인 3차원 영상을 모두 조합하여 최종 3차원 영상을 생성한다.
예를 들어, 전방 좌측에 형성된 카메라(15)는 상방, 좌측방, 하방에 형성된 인접 카메라(15)의 영상과의 조합을 통해 전방 좌측 공간의 영상을 생성하다.
이와 같은 원리를 통해, 몸체(11)를 중심으로 하여, 전방 공간, 전방 우측 공간, 전방 좌측 공간, 좌측 공간, 우측 공간, 후방 공간, 후방 우측 공간, 후방 좌측 공간의 영상을 생성하여 최종적으로 이들을 모두 조합시킴으로써 3차원 영상을 생성할 수 있다. 이때, 이들 영상의 조합에 필요한 영상 처리 과정은 한국특허등록 제10-1891201호의 과정에 따른 영상 보정이 이루어질 수 있다.
이와 같이, 6축 방향에 형성된 2개의 카메라(15)는 특정 물체(제초된 풀들)를 인식할 뿐 아니라 특정 물체와의 거리도 측정할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 자율 비행에 의한 풀들의 운반에 따른 풀들의 잔량 변화를 영상을 통해 확인하고, 풀들의 잔량에 대응하여 자율 비행의 종료점을 설정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 제어회로블록도이다.
도 4를 참조하면, 드론(1)은 드론(1)의 위치 신호를 생성하는 GPS(111)(Global Positioning System)와, 6축 카메라(15)로부터 촬영된 영상을 조합하여 특정 물체에 대한 인식 및 거리를 분석하는 영상 분석부(113)와, 원격 제어 신호를 수신하는 무선 통신부(115)와, 드론(1)의 고도를 측정하는 고도 측정부(117)와, 파지된 풀들의 무게를 측정하는 무게 측정부(119)와, 프로펠러(12)를 구동시키는 프로펠러 구동부(121)와, 분석된 영상으로부터 프로펠러(13)의 구동을 실시간으로 자율 제어하는 자율 구동부(123)와, 파지 수단(13)의 펼침 및 오므라짐을 수행하는 파지 수단 구동부(125)와, 각 부로부터 입력되는 신호에 대응하여 미리 설정된 알고리즘에 따라 출력신호를 생성하는 제어부(127)와, 제어부(127)에 전원을 공급하는 배터리(129)를 포함한다.
이와 같이 구성된 드론(1)은 최초 착륙 상태에서 파지 구동 수단의 구동에 의해 파지 수단(13)의 집게(134)가 펼쳐져 집게(134)의 말단이 지면에 수직한 상태를 유지한다. 즉, 파지 수단(13)이 착륙 장치로서 이용된다.
한편, 원격조정기로부터 원격 제어 신호에 대응하여 비행이 이루어지며, 제초된 풀들의 상부에 도착하여 하강하면서 드론(1)의 몸체(11)의 저면과 풀들 사이의 거리가 설정된 거리(집게(134)의 말단에서 절곡부까지의 거리)에 이르렀는가를 판단하여, 드론(1)의 몸체(11)의 저면과 풀들 사이의 거리가 설정된 거리에 이르렀을 경우에 파지 수단(13)의 집게(134)를 오므림으로써 풀들을 파지한다.
이 때, 파지된 풀들의 무게가 설정값을 초과할 경우에는 풀들을 버린 후, 재파지 작업을 수행한다. 이 때, 드론(1)의 몸체(11)의 저면과 풀들과의 거리를 증가시켜 조절함으로써 풀들의 무게를 감소시킬 수 있다.
이 상태에서 이륙하여 풀들을 하역 위치로 운반하고, 하역 위치에서 파지 수단(13)의 집게(134)를 펼쳐 풀들을 버린다.
이 때, 풀들이 쌓인 위치와 하역 위치를 지정하여 자율 비행을 지정함으로써 드론(1)의 자율 비행이 이루어질 수 있다. 즉, 지정된 위치의 GPS(111) 신호를 이용하여 풀들이 쌓인 위치에서 파지 수단(13)이 오므라지는 동작과 하역 위치에서 파지 수단(13)이 펼쳐지는 동작을 반복적으로 수행하게 할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 원격조정기를 이용하여 풀들이 쌓인 위치와 하역 위치를 지정하여 자율 비행을 수행하는 경우에 대해 설명하고 있으나, 드론(1)에 장착된 카메라(15)를 이용하여 자율 비행을 수행할 수도 있다. 즉, 카메라(15)를 이용하여 풀들이 쌓인 위치를 영상 판독을 통해 확인하고, 하역 위치만 세팅되면 카메라(15)를 이용한 자율 비용도 가능하다.
그러면, 여기서 상기와 같이 구성된 제초 운반용 드론의 운용 방법에 대해 설명하기로 한다.
여기서, 본 발명의 제초 운반용 드론의 운용 방법은 제어부(127)의 제어에 의해 수행되어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 제초 운반용 드론의 운용 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 드론(1)은 착륙 상태에서, 파지 수단(13)의 너트부(133)가 볼트부(132)의 최하단에 위치하여 집게(134)가 펼쳐진 상태가 유지되고, 이에 집게(134)는 착륙 장치의 기능을 수행하게 된다(S1).
한편, 드론(1)을 기동시켜 풀들이 쌓인 위치에 도착하면, 정지 비행(호버링)을 수행하고, 고도를 측정하여 천천히 고도를 낮춘다(S2).
드론(1)과 풀들과의 거리가 설정된 거리에 이르게 되면(S3), 파지 수단(13)의 너트부(133)를 볼트부(132)의 상단으로 이동시켜 파지 수단(13)의 집게(134)를 오므림으로써 풀들을 파지한다(S4).
이 때, 파지된 풀들의 무게가 설정값을 초과할 경우에는(S5) 풀들을 버린 후, 드론(1)과 풀들 사이의 거리를 재조정한다(S6). 기존에 설정된 거리보다 길게 설정하는 것이 바람직하다.
풀들을 파지한 후 이륙하여 풀들을 하역 위치로 운반하고(S7), 하역 위치에서 파지 수단(13)의 너트부(133)를 볼트부(132)의 최하단으로 이동시켜 파지 수단(13)의 집게(134)를 펼침으로써 풀들을 버린다(S8).
도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 파지 수단의 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 드론(1)과 풀들 사이의 거리가 설정값 이내에 도달하면, 파지 수단(13)의 볼트부(132)를 역방향으로 회전시켜 너트부(133)를 승강시킨다(S21).
여기서, 본 실시예에서는 드론(1)과 풀들 사이의 거리가 설정값 이내에 도달하는 경우에 대해 설명하고 있으나, 드론(1)과 풀들 사이의 거리가 "0", 즉 접촉이 이루어질 수도 있다.
너트부(133)의 승강에 대응하여 너트부(133)에 체결된 집게(134)가 상승하게 되는데(S22), 이때에 커넥터(135)의 일단이 몸체(11)에 지지된 상태이므로 커넥터(135)의 타단이 중앙을 향해 이동하게 되고(S23), 이에 커넥터(135)의 타단에 체결된 집게(134)가 오므라들게 된다(S24). 이에 풀들의 파지가 이루어지게 된다.
한편, 파지 작업은 너트부(133)가 볼트부(132)의 설정된 높이에 이르면 종료될 수 있다(S25). 물론, 너트부(133)가 볼트부(132)의 설정된 높이에 도달하지 않더라도 모터(131)에 의한 볼트부(132)의 강제 회전이 이루어지지 않으면 종료될 수 있다.
파지된 풀들을 운반하여 하역 위치에 도달하게 되면, 파지 수단(13)의 볼트부(132)를 일방향으로 회전시켜 너트부(133)를 하강시킨다(S26).
너트부(133)의 하강에 대응하여 너트부(133)에 체결된 집게(134)가 하강하게 되는데(S27), 이때에 커넥터(135)의 일단이 몸체(11)에 지지된 상태이므로 커넥터(135)의 타단이 중앙으로부터 멀어지게 되고(S28), 이에 커넥터(135)의 타단에 체결된 집게(134)가 펼쳐지게 된다(S29). 이에 집게(134)의 파지력이 해제되면서 풀들이 공중에서 버려지게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예로서, 자율 비행을 통한 풀들의 운반 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 최초 원격조정기를 통해 풀들이 쌓인 위치를 지정한다. 이에 드론(1)은 지정된 위치의 GPS(111) 신호를 저장한다(S41).
그리고, 파지된 풀들을 운반하여 하역 위치에 도착하면, 해당 하역 위치를 지정한다. 이에 드론(1)은 하역 위치의 GPS(111) 신호를 저장한다(S42).
이어서 제초된 풀들의 위치와 하역 위치를 지정하여 운반 과정을 자동으로 수행하는 자율 비행을 지정하면(S43),
GPS(111) 신호를 이용하여 풀들이 쌓인 위치에서 파지 수단(13)이 오므라지는 구동과 하역 위치에서 파지 수단(13)이 펼쳐지는 구동이 반복적으로 수행하게 할 수 있다(S44).
이 때, 자율 비행에는 카메라(15)를 이용하여 풀들이 쌓인 위치를 영상 판독을 통해 조정하는 과정을 거치는 것이 바람직하다(S45).
즉, 풀들이 쌓인 위치 및 하역 위치가 지정되더라도 풀들의 운반이 계속되면서 풀들이 줄어든 상황을 인식할 수 없으므로, 6축 카메라(15)를 이용한 영상 분석을 통해 풀들의 잔량을 확인하고 운반 작업의 종료 시점, 즉 자율 비행의 종료점을 설정할 수 있다(S46).
이상 몇 가지의 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다. 또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다. 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.
1 : 드론
11 : 몸체
12 : 프로펠러
13 : 파지 수단

Claims (3)

  1. 드론의 몸체;
    상기 몸체에 체결되어 추력을 생성하는 프로펠러; 및
    상기 몸체에 결합되어 지면으로부터 몸체를 지지하며, 펼침과 오므라짐을 통해 제초된 풀들을 파지하는 파지 수단;을 포함하며,

    상기 파지 수단은,
    상기 드론의 몸체 내부에 고정된 모터;
    상기 모터의 회전축에 결합되며 외주면에 나사산이 형성된 볼트부;
    상기 볼트부의 나사산에 체결되어 상기 볼트부의 회전에 대응하여 승하강이 이루어지는 너트부;
    상기 너트부에 일단이 회동 가능하게 결합되는 집게; 및
    일단이 상기 집게의 절곡부에 회동 가능하게 결합되며 타단이 상기 몸체에 회동 가능하게 결합되는 연결바;를 포함하는 제초 운반용 드론.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제초된 풀들의 확인에는 상기 몸체의 전방, 후방, 좌측방, 우측방, 상방, 하방 각각에 형성된 카메라가 이용되며,
    상기 카메라는 1쌍의 카메라로 구성되고,
    상기 1쌍의 카메라 각각은 인접하는 카메라로부터 촬영된 영상의 조합을 통해 특정 방향의 3차원 영상을 생성하며,
    특정 방향의 3차원 영상들을 조합하여 최종 3차원 영상을 생성하고,
    상기 최종 3차원 영상으로부터 상기 제초된 풀들의 잔량을 감지하여 상기 제초된 풀들의 위치와 하역 위치 사이에서 반복적으로 수행되는 자동 운반 과정인 자율 비행의 종료점을 설정하는 드론용 회피 기동 장치.
  3. 제초된 풀들과 드론 사이의 거리를 측정하는 단계;
    착륙 장치를 겸하는 파지 수단을 오므려 제초된 풀들을 파지하는 단계; 및
    파지된 풀들을 하역 위치로 운반한 후 상기 파지 수단을 펼쳐 파지된 풀들을 버리는 단계;를 포함하며,

    상기 제초된 풀들을 파지하는 단계는,
    상기 파지 수단의 볼트부를 역방향으로 회전시켜 상기 볼트부에 체결된 너트부를 승강시키는 단계;
    상기 너트부의 승강에 대응하여 상기 너트부에 연결된 연결바의 타단에 체결된 집게가 오므라드는 단계; 및
    상기 너트부를 상기 볼트부의 설정된 높이까지 상승시키는 단계;를 포함하며,

    상기 파지된 풀들을 버리는 단계는,
    상기 파지 수단의 볼트부를 일방향으로 회전시켜 상기 볼트부에 체결된 너트부를 하강시키는 단계;
    상기 너트부의 하강에 대응하여 상기 너트부에 연결된 연결바의 타단에 체결된 집게가 펼쳐지는 단계; 및
    상기 너트부를 상기 볼트부의 최하단으로 이동시키는 단계;를 포함하는 제초 운반용 드론의 운용 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200040960A (ko) 2018-10-10 2020-04-21 한국전력공사 드론 시스템

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