KR20240027170A - 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템에 관한 것으로서, 비닐하우스 상부에 형성된 레일을 따라 농작물 사이로 이동될 수 있도록 형성되는 이송부와, 상기 이송부의 하부에 형성되며 화물을 적재하여 운반할 수 있도록 형성되는 적재부와, 상기 적재부의 양측에 각각 형성되며 상기 이송부가 이송될 때 상기 농작물을 촬영하여 상기 농작물의 위치, 성장 상태, 병해충 상태를 판단하는 분석부와, 상기 적재부에 형성되며 상기 이송부가 이송될 때 양측에 위치된 상기 농작물에 액상물질을 살포하도록 형성되는 분사부를 포함하며, 상기 분사부는 상기 분석부에서 판단된 영상데이터를 기반으로 다수 개의 노즐의 분사 각도를 조절하여 상기 농작물의 상태에 따라 상기 액상물질의 분사량을 제어하거나 상기 다수 개의 노즐은 각각 서로 다른 종류의 액상물질을 동시 살포할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템{Hanger roller type spray system capable of unmanned and variable spraying based on image data}

본 발명은 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템에 관한 것으로서, 자율주행 중 농작물의 상태를 영상으로 촬영하고 진단된 상태에 따라 농약 종류 및 살포량을 조절할 수 있는 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템에 관한 것이다.

최근에는 채소류 및 과일류와 같은 각종 농작물을 재배하는데 있어 비닐 또는 유리와 같은 시설을 이용하고 있다. 더욱이 최근에는 포도를 재배함에 있어서도 수확물의 품질을 높이기 위해 빛 가림 시설이나 비닐하우스와 같은 시설을 설치하고 있다.

일반적으로 비닐하우스는 길이가 길고 작물이 식재되는 이랑이 좁아 작업자들이 수확물을 이송하거나 농자재들을 운반 또는 방재 작업을 하는 경우 매우 불편한 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 비닐하우스 내에서 수확된 농작물이나 비료, 농자재 등을 효율적으로 이동시키기 위한 각종 이송장치가 제안되고 있다. 통상 종래의 비닐하우스용 이송장치는 비닐하우스의 철재 프레임에 모노레일 형식의 레일을 설치하고, 이 레일을 통해 이송장치가 이동될 수 있도록 하고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1038934호에는 시설원예 수확물 이송 및 방제장치가 개시되어 있다.

종래 시설원예 수확물 이송 및 방제장치는, 비닐하우스의 천정부에 길이방향으로 설치되는 레일의 하측에 설치되는 사각형상의 거치대와, 상기 사각형상의 거치대의 각 모서리의 상면 일측에 설치되되, 권취드럼을 구비한 승강모터와, 상기 사각형상의 거치대의 각 모서리의 상면 타측에 수직 상방으로 일정길이 설치되는 지지판과, 상기 지지판의 상부에 설치되어 바퀴를 구비하되, 상기 바퀴의 저면에 레일의 상면이 면접되도록 한 이동모터와, 상기 지지판의 하부에 설치되어 레일의 저면이 면접되도록 한 가이드부와, 상기 승강모터의 권취드럼에 연결되어 상기 권취드럼의 회전에 따라 승하강하는 승하강와이어와, 상기 승하강와이어에 연결되어 승하강하는 운반대와, 상기 운반대의 측면을 따라 설치 고정되는 힌지와, 상기 힌지에 회동 가능하게 설치된 금속재질의 펜스와, 상기 힌지의 일측에 위치되되, 상기 운반대의 가장자리에 수직상방 및 수직하방으로 설치되는 자석과, 상기 운반대의 저면에 일정간격을 두고 설치 고정되는 클램프와, 상기 클램프에 체결 고정되어 농작물로 농약을 살포하는 살포기로 구성된다.

그러나 상기와 같은 종래기술의 경우 수동 조작에 의해 동작되기 때문에 항상 작업자가 작동상태를 지켜봐야 한다는 문제점이 있었으며, 이동 중에도 주변 장애물이나 사람의 존재 유무를 확인해야 한다는 불편함이 있었다.

또한 상기와 같은 종래 기술의 경우 농약을 살포할 때 농작물 상태에 관계없이 농약을 분사하기 때문에 농약 소모가 심하고 비닐하우스 내부에 과도하게 비산되어 토양을 오염시키는 문제점이 있었다.

한국특허 등록번호 제10-1038934호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 자율주행을 통해 이동 중 농작물의 상태를 촬영 및 진단하여 농작물의 병충해 상태에 따라 농약을 집중 살포할 수 있는 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 농약을 살포할 때 농작물의 위치에 따라 분사 각도와 분사 범위를 달리할 수 있으며, 분사되는 양을 분사 분사부위에 따라 달리할 수 있어 농약 사용을 절감할 수 있는 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 농작물의 병충해 상태에 따라 부분적으로 서로 다른 농약을 동시 살포하거나, 농약, 비료, 물을 동시에 살포할 수 있는 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템은 비닐하우스 상부에 형성된 레일을 따라 농작물 사이로 이동될 수 있도록 형성되는 이송부와, 상기 이송부의 하부에 형성되며 화물을 적재하여 운반할 수 있도록 형성되는 적재부와, 상기 적재부의 양측에 각각 형성되며 상기 이송부가 이송될 때 상기 농작물을 촬영하여 상기 농작물의 위치, 성장 상태, 병해충 상태를 판단하는 분석부와, 상기 적재부에 형성되며 상기 이송부가 이송될 때 양측에 위치된 상기 농작물에 액상물질을 살포하도록 형성되는 분사부를 포함하며, 상기 분사부는 상기 분석부에서 판단된 영상데이터를 기반으로 다수 개의 노즐의 분사 각도를 조절하여 상기 농작물의 상태에 따라 상기 액상물질의 분사량을 제어하거나 상기 다수 개의 노즐은 각각 서로 다른 종류의 액상물질을 동시 살포할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템의 상기 분석부는 상기 적재부의 상부 양측에 각각 형성되며 상기 레일의 양측에 형성된 상기 농작물을 동시에 촬영하여 상기 농작물의 위치와 깊이 정보가 포함된 이미지를 취득하는 분석카메라와, 상기 레일에 일정한 간격으로 형성되어 상기 이송부의 현재 위치를 측정하여 상기 이미지에 촬영된 상기 농작물의 구획정보를 형성하는 위치센서와, 상기 이미지에서 상기 농작물의 과실과 이파리 정보를 추출하여 상기 농작물의 성장상태를 저장하고, 데이터베이스에 저장된 병해충 정보를 기반으로 상기 농작물의 병해충 상태를 판단하는 분석유닛으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템의 상기 분사부는 상기 이송부에 탈부착될 수 있도록 형성되는 하우징과, 상기 하우징 내부에 형성되어 상기 액상물질인 물, 비료, 농약이 내부에 각각 분리되어 저장되어 있는 저장탱크와, 상기 저장탱크에 형성되어 상기 액상물질인 물, 비료, 농약을 각각 개별적으로 압축시켜 고속으로 배출할 수 있도록 형성되는 다수 개의 가압펌프와, 상기 하우징의 전면 양측에 각각 형성되며 일단은 상기 하우징 내부에 형성된 회동모터에 의해 회전되어 상기 액상물질을 분사하기 위한 각도를 조절할 수 있도록 형성되는 각도조절대와, 상기 각도조절대에 형성되어 있고 상기 다수 개의 가압펌프와 연결되어 물, 비료, 농약 중 어느 하나를 공급받을 수 있는 다수 개의 분사대와, 상기 분사대의 끝단에 형성되어 상기 분사대를 통해 투입된 상기 액상물질을 확산시켜 살포하는 다수 개의 분사노즐로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템의 상기 하우징의 전면에는 상기 각도조절대가 회동되는 각도를 제한할 수 있도록 형성되는 원호형 홈을 더 포함하며, 상기 각도조절대의 중단에는 상기 원호형 홈에 삽입되어 상기 원호형 홈을 따라 슬라이딩되는 돌출단을 더 포함하며, 상기 돌출단은 상기 회동모터에 의해 상기 각도조절대가 회동될 때 회동되는 각도를 제한하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템의 상기 다수 개의 분사대는 상기 각도조절대의 일단을 중심으로 방사상으로 일정한 각도로 분산되어 배치되어 있으며, 상기 분석부를 통해 분석된 상기 농작물의 위치에 맞춰 상기 액상물질이 분사되도록 상기 각도조절대의 타단 방면으로 슬라이딩될 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템의 상기 다수 개의 분사노즐에 각각 형성되며 상기 분석부를 통해 판단된 상기 농작물의 위치에 맞춰 상기 농작물과 근접한 위치에 존재하는 분사노즐에서만 상기 액상물질이 분사되도록 제어하는 분사밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템에 의하면, 자율주행을 통해 이동 중 농작물의 상태를 촬영 및 진단하여 농작물의 병충해 상태에 따라 농약을 집중 살포할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템에 의하면, 농약을 살포할 때 농작물의 위치에 따라 분사 각도와 분사 범위를 달리할 수 있으며, 분사되는 양을 분사 분사부위에 따라 달리할 수 있어 농약 사용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템에 의하면, 농작물의 병충해 상태에 따라 부분적으로 서로 다른 농약을 동시 살포하거나, 농약, 비료, 물을 동시에 살포할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템이 농작물 사이로 이동되는 모습을 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템의 이동 경로 및 인식하는 구획을 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템의 전체적인 외형을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템의 전면 상태를 나타낸 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템의 전체적인 구성을 나타낸 구성도.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템에 관한 것으로서, 자율주행 중 농작물의 상태를 영상으로 촬영하고 진단된 상태에 따라 농약 종류 및 살포량을 조절할 수 있는 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템이 농작물 사이로 이동되는 모습을 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템의 이동 경로 및 인식하는 구획을 나타낸 예시도이다.

도 1은 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템가 농작물 사이로 이동되는 모습을 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템의 이동 경로 및 인식하는 구획을 나타낸 예시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템은 비닐하우스의 내부 천장에 형성되어 일정한 간격으로 배치되는 골조(20)와, 골조(20)의 하부에 이격된 후 브라켓을 통해 골조(20)에 지지되며 방제시스템(S)이 이동되는 경로를 형성하는 레일(10)과, 비닐하우스의 내부 바닥에 형성되어 농작물(40)을 지지하기 위해 일정한 간격으로 형성되는 지주대(30)를 포함하고 있다.

골조(20)는 비닐하우스의 천장 부근에 형성되는 것으로 레일(10)을 받쳐주고 방제시스템(S)이 이송될 때 발생하는 하중을 지지하기 위해 사용되며, 일정한 간격으로 이격되어 배치됨으로써 S자 형태로 이루어진 레일(10)을 안정적으로 지지할 수 있게 된다.

이때 골조(20)는 비닐하우스의 길이 방향과 평행하게 형성되며 폭 방향으로 일정한 간격으로 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.

지주대(30)는 농작물(40)이 자랄 때 농작물(40)의 위치를 제한하고 포도나무가 자랄 때 가지가 지주대(30)를 타고 상부 방향으로 자랄 수 있도록 유도하기 위해 사용된다.

이때 지주대(30)는 비닐하우스의 폭 방향과 평행하게 형성되며 길이 방향으로 일정한 간격으로 이격되어 배치되게 형성되게 된다.

레일(10)은 방제시스템(S)이 이송되는 경로를 형성하기 위해 사용되며 골조(20)의 하부 방면으로 이격된 후 골조(20)에 형성된 브라켓을 통해 골조(20)와 연결되어 천장에 이격된 상태로 위치될 수 있게 된다.

이때 방제시스템(S)은 각각의 지주대(30) 사이를 이동하면서 방제시스템(S) 양측에 형성된 농작물(40)을 촬영하여 분석하거나 물, 비료, 농약 중 어느 하나를 살포할 수 있게 된다.

이를 위해 레일(10)은 비닐하우스의 폭 방향과 평행하게 형성된 후 다수 개가 각각의 지주대(30) 사이에 배치되게 되며, 측면에는 방제시스템(S)이 이동될 수 있도록 반원호 형상으로 레일(10)을 연결하는 형태를 취하고 있다.

즉, 레일(10)은 S자 형태로 형성되며 레일(10)을 따라 지그재그로 이송되면서 지주대(30) 사이를 이송될 수 있게 된다.

또한 방제시스템(S)은 각각의 골조(20) 사이를 하나의 구획으로 구분할 수 있도록 형성되어 있으며, 지주대(30)에 형성된 농작물(40)은 레일(10)을 통해 인식되는 범위가 지주대(30)의 절반 정도로만 한정하여 구획을 설정할 수 있게 된다.

즉, 도 2의 Start 지점에서 방제시스템(S)이 이송될 때 첫 번째 골조(20)와 두 번째 골조(20) 사이에 위치된 지주대(30)의 절반이 하나의 구획을 설정될 수 있게 되며, 이후 방제시스템(S)이 지주대(30) 사이로 이송되는 경우 일측과 타측 양쪽의 지주대(30) 절반이 하나의 구획으로 선정되어 관리될 수 있게 된다.

도 2와 같이 빨간색 박스로 표시된 부위가 하나의 구획으로 관리될 수 있는 범위를 나타낸 것이다.

방제시스템(S)에 관한 세부 구조나 동작은 첨부된 도면과 함께 후술하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템의 전체적인 외형을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템의 전면 상태를 나타낸 정면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템의 전체적인 구성을 나타낸 구성도이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템은 비닐하우스 상부에 형성된 레일(10)을 따라 농작물(40) 사이로 이동될 수 있도록 형성되는 이송부(100)와, 상기 이송부(100)의 하부에 형성되며 화물을 적재하여 운반할 수 있도록 형성되는 적재부(200)와, 상기 적재부(200)의 양측에 각각 형성되며 상기 이송부(100)가 이송될 때 상기 농작물(40)을 촬영하여 상기 농작물(40)의 위치, 성장 상태, 병해충 상태를 판단하는 분석부(300)와, 상기 적재부(200)에 형성되며 상기 이송부(100)가 이송될 때 양측에 위치된 상기 농작물(40)에 액상물질을 살포하도록 형성되는 분사부(500)를 포함하며, 상기 분사부(500)는 상기 분석부(300)에서 판단된 영상데이터를 기반으로 다수 개의 노즐의 분사 각도를 조절하여 상기 농작물(40)의 상태에 따라 상기 액상물질의 분사량을 제어하거나 상기 다수 개의 노즐은 각각 서로 다른 종류의 액상물질을 동시 살포할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이송부(100)는 비닐하우스 천장에 형성된 레일(10)에 결합되어 레일(10)에 구속된 상태로 이동될 수 있도록 형성되는 것으로, 적재부(200)의 전면 상부와 후면상부에 각각 형성되어 적재부(200)를 이송시킬 수 있도록 구성되어 있다.

여기서 이송부(100)는 레일(10)의 상부면에 접촉되어 회전될 수 있도록 형성되는 이송롤러(110)와, 이송롤러(110)를 회전시켜 구동력을 발생시키는 이송모터(120)와, 이송롤러(110) 및 이송모터(120)를 적재부(200)와 연결시켜 적재부(200)가 이동되도록 하는 이송브라켓(130)으로 이루어져 있다.

이송롤러(110)는 원통형으로 형성되어 있고 중앙은 레일(10)이 삽입되어 접촉면적이 증대될 수 있도록 홈이 파여져 있어 이송롤러(110)가 이송모터(120)에 의해 회전되어 구동력이 발생될 때 레일(10)의 표면에서 미끄러지지 않고 레일(10)과 접촉된 상태로 회전될 수 있게 된다.

이송롤러(110)는 레일(10)의 상부면에 접촉되도록 구성되게 되는데, 이는 이송부(100)와 결합되는 적재부(200)의 하중에 의해 하부 방면으로 가압력이 발생되도록 하면서, 레일(10)과 이송롤러(110)가 접촉된 상태로 유지되기 위함이다.

또한 이송롤러(110)의 재질은 마찰력을 증대시키기 위해 표면이 고무 또는 우레탄 재질로 형성되거나 이송롤러(110)의 외면에 고무 또는 우레탄이 원형이나 사각형 형태로 규칙적으로 배열되어 있도록 구성될 수도 있다.

이송모터(120)는 이송롤러(110)를 회전시켜 레일(10)을 따라 이송롤러(110)가 이동되도록 구동력을 발생시키는 것으로 회전속도를 제어할 수 있고, 이송롤러(110)와 이송모터(120) 사이에는 기어박스가 마련되어 있어 적재부(200)의 하중에 따라 속도 및 토크를 제어할 수 있게 된다.

즉, 적재부(200)에 적재된 화물이 많아 하중이 많이 발생되는 경우 기어박스를 통해 기어비를 변경하여 모터의 회전속도 대비 이송롤러(110)의 회전속도를 감속시켜 높은 토크를 발생시키도록 함으로써 무거운 적재부(200)도 이송시킬 수 있게 된다.

또한 S자 형태로 구성된 레일(10)의 곡선 구간에 진입한 경우에도 속도에 의해 탈선을 방지하고 방향 전환에 따른 속도 감소를 극복하기 위해 기어박스를 통해 이송롤러(110)의 회전속도를 감소시켜 높은 토크로 이송되도록 구현할 수 있다.

상기와 같은 특수 상황을 제외한 일반적인 작동 환경에서는 기어박스는 초기에는 토크가 높은 상태로 운전된 후 점진적으로 속도가 증가되도록 하여 이송부(100)가 이송되는 속도를 점진적으로 증가시키도록 구성되는 것이 바람직하다.

이송브라켓(130)은 이송부(100)와 적재부(200)를 서로 연결시키기 위한 것으로, 이송브라켓(130)은 적재부(200)에 형성된 연결대(210)와 축 결합되어 연결대(210)로부터 자유롭게 회전될 수 있도록 형성되어 있다.

이때 이송부(100)는 적재부(200)의 전면 상부와 후면 상부에 각각 형성되어 있으므로 곡선구간에 진입하였을 때 이송브라켓(130)이 회전되지 못하면 곡선구간에서 구속되어 움직이지 않게 된다.

즉, 적재부(200)의 연결대(210)로부터 회전 가능하도록 결합된 이송브라켓(130)에 의해 이송롤러(110)가 S자 형태로 이루어진 레일(10)의 곡선구간으로 진입하게 되면 이송롤러(110)는 곡선구간을 따라 이동하게 되고, 적재부(200)는 이송브라켓(130)에 의해 축 결합된 부위가 회전되면서 곡선구간을 자유롭게 통과할 수 있게 된다.

적재부(200)는 분석부(300), 추종부(400), 제어부(600) 등의 각종부재를 장착하여 필요한 동작을 수행할 수 있도록 하거나 농사에 필요한 각종 자재 및 수확물을 비닐하우스 내부 또는 외부로 운반하기 위해 사용된다.

적재부(200)는 하부는 평평하게 형성되어 각종 화물이나 부재를 장착할 수 있도록 형성되고, 전면과 후면 가장자리에는 각각 상부 방향으로 돌출된 후 연결되어 하중을 분산시키도록 형성되는 적재프레임(220)과, 적재프레임(220)의 전면 상부와 후면 상부에 각각 형성되어 이송부(100)와 축 결합되는 연결대(210)를 포함하고 있다.

적재프레임(220)의 하부는 평평하게 형성되어 있기 때문에 수확물이나 화물을 실어 이송부(100)의 이송 방향을 따라 화물을 운반할 수 있게 되며, 각종 작업을 위해 설치되는 분사부(500) 및 제어부(600)가 선택적으로 탈부착될 수 있게 된다.

또한 적재프레임(220)의 전면 상부 양측 또는 후면 상부 양측에는 이송되는 방향의 양측에 위치된 농작물(40)을 촬영하기 위한 분석부(300)와 이송부(100)가 이송될 때 추종대상을 추적하고 장애물을 판단하기 위한 추종부(400)가 설치될 수 있게 된다.

적재프레임(220)은 화물이 적재될 수 있는 공간을 늘리기 위해 적재프레임(220)의 하부면에는 양측으로 슬라이딩되는 확장판(2300이 마련될 수 있으며, 확장판(2300의 가장자리에는 이탈방지대(240)가 마련되어 있어 적재된 화물이 낙하하지 않도록 방지할 수 있게 된다.

이때 확장판(2300은 슬라이딩되는 위치가 일정한 간격만큼 확장될 수 있도록 형성되며, 확장된 상태에서는 고정핀을 통해 확장판(2300이 고정될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한 이탈방지대(240)는 확장판(2300의 가장자리에 매립되어 있다가 필요에 따라 상부 방향으로 돌출되어 턱을 형성함으로써 적재된 화물이 걸리게 하는 정도로도 충분하다.

분석부(300)는 이송부(100)를 따라 도 2의 지주대(30) 사이를 적재부(200)가 이동할 때 적재부(200) 양측에 형성된 농작물(40)을 촬영하여 농작물(40)의 상태를 판단하여 필요한 동작을 수행할 수 있도록 진단하기 위해 사용된다.

또한 분석부(300)는 적재부(200)의 상부 양측에 각각 형성되며 레일(10)의 양측에 형성된 농작물(40)을 동시에 촬영하여 농작물(40)의 위치와 깊이 정보가 포함된 이미지를 취득하는 분석카메라(310)와, 레일(10)에 일정한 간격으로 형성되어 이송부(100)의 현재 위치를 측정하여 이미지에 촬영된 농작물(40)의 구획정보를 형성하는 위치센서(330)와, 이미지에서 농작물(40)의 과실과 이파리 정보를 추출하여 농작물(40)의 성장상태를 저장하고, 데이터베이스에 저장된 병해충 정보를 기반으로 농작물(40)의 병해충 상태를 판단하는 분석유닛(320)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 분사부(500)는 분석부(300)에서 각 구획별로 농작물(40)의 성장 상태를 기반으로 성장률이 낮은 과실이 존재하는 구획에는 비료를 집중 분사하고, 각 구획별로 판단된 농작물(40)의 병해충 상태를 기반으로 병해충의 종류에 따라 농약을 선택하여 해당 구획에 집중 분사하는 것을 특징으로 한다.

분석카메라(310)는 적재프레임(220)의 전면 상부 또는 후면 상부 양측에 각각 형성되어 있어 이송부(100)가 이송될 때 양측에 위치된 농작물(40)을 동시에 촬영하여 이미지를 취득할 수 있도록 형성되어 있다.

이때 분석카메라(310)는 RGB/Depth 카메라로 이루어져 있어 3차원으로 농작물(40)을 촬영할 수 있으며, 분석카메라(310)로부터 이격된 거리(깊이)까지 측정할 수 있어 과실의 크기 및 위치를 정밀하게 측정할 수 있다.

위치센서(330)는 레일(10)에 일정한 간격으로 형성되어 있어 이송부(100)의 이송될 때 현재 위치를 파악할 수 있게 되며, 이를 기반으로 현재 촬영되는 위치에 따라 이미지를 구별하여 각각의 구획별로 이미지를 별도 보관하고, 각 구획별 농작물(40)의 상태에 대한 이미지를 구분하여 저장할 수 있게 된다.

이때 위치센서(330)는 각 구획이 시작되는 부위에 형성되어 이송부(100)가 이송될 때 위치센서(330)가 인식되면 하나의 구획이 끝나고 다른 하나의 구획에 진입하는 것으로 인식하도록 설정할 수 있는 것이 바람직하다.

분석유닛(320)은 촬영된 이미지의 과실, 줄기, 이파리 중 어느 하나 이상의 크기를 측정하여 성장상태를 판단할 수 있도록 형성되어 있으며, 촬영된 이미지는 저장된 후 다음 촬영 이미지와 비교하여 성장률을 계산할 수 있게 된다.

성장률은 과실의 크기와 숙성 상태에 따른 색상을 이용하여 판단할 수 있게 되며, 각 구획별로 성장 상태에 따라 성장이 저하된 구획을 식별하여 분사부(500)를 통해 물이나 비료를 집중 살포함으로써 성장을 촉진시킬 수 있게 된다.

또한 과실이 설정된 크기로 커지거나 숙성이 완료된 경우 이를 수확할 수 있도록 작업자에게 안내할 수 있게 되고, 작업자는 분석유닛(320)을 통해 수확대상 과실을 수확할 수도 있게 된다.

또한 분석유닛(320)은 과실, 줄기, 이파리 중 어느 하나의 색상 정보를 추출하여 과실의 과숙성 상태나 병해충에 의해 발생된 손상을 감지할 수 있도록 형성되어 있으며, 이를 구별하기 위해 각 병해충에 따른 과실, 줄기, 이파리의 색상 정보가 저장된 데이터베이스를 구비하고 있다.

데이터베이스에 저장된 정보를 기반으로 과실, 줄기, 이파리에 벌레가 갉아 먹어 생긴 손상형태, 질병으로 인한 곰팡이 발생, 변색 등을 비교하여 질병이나 해충 정보를 파악할 수 있게 된다.

분석유닛(320)을 통해 농작물(40)에 발생된 병해충 정보가 진단되면 해당 병해충을 제거하기 위한 농약을 작업자에게 안내하여 농약을 분사부(500)에 공급함으로써 농약을 자동 살포하여 병해충을 제거할 수 있게 된다.

또한 위치센서(330)를 통해 병해충이 발생된 정보를 구획별로 확인할 수 있기 때문에 병해충 발생 구획에만 농약을 살포함으로써 해당 구획 내에 존재하는 병충해를 없앨 수 있게 되며 이를 통해 농약 소모를 감소시키고 농약에 의한 환경오염을 방지할 수 있게 된다.

분사부(500)는 적재부(200)에 탈부착될 수 있도록 형성되어 있으며, 분석부(300)에서 진단한 농작물(40)의 성장 상태나 병해충 상태에 맞춰 액상물질인 물, 비료, 농약을 살포하여 농작물(40)을 관리하기 위해 사용된다.

이때 분사부(500)는 자율주행을 통해 자동으로 비닐하우스 내부를 이동하면서 작업자의 도움없이 분사가 가능하게 형성된다.

분사부(500)는 이송부(100)에 탈부착될 수 있도록 형성되는 하우징(510)과, 하우징(510) 내부에 형성되어 액상물질인 물, 비료, 농약이 내부에 각각 분리되어 저장되어 있는 저장탱크(550)와, 저장탱크(550)에 형성되어 액상물질인 물, 비료, 농약을 각각 개별적으로 압축시켜 고속으로 배출할 수 있도록 형성되는 다수 개의 가압펌프(540)와, 하우징(510)의 전면 양측에 각각 형성되며 일단은 하우징(510) 내부에 형성된 회동모터(530)에 의해 회전되어 액상물질을 분사하기 위한 각도를 조절할 수 있도록 형성되는 각도조절대(520)와, 각도조절대(520)에 형성되어 있고 다수 개의 가압펌프(540)와 연결되어 물, 비료, 농약 중 어느 하나를 공급받을 수 있는 다수 개의 분사대(522)와, 분사대(522)의 끝단에 형성되어 분사대(522)를 통해 투입된 액상물질을 확산시켜 살포하는 다수 개의 분사노즐(521)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

저장탱크(550)는 하우징(510) 내부에 형성되어 있으며 내부에는 물질을 수용하기 위해 공간이 마련되어 있어 액상물질인 물, 비료, 농약 중 어느 하나가 수용되어 저장될 수 있게 된다.

이때 서로 다른 액상물질이 분사될 수 있도록 하기 위해 저장탱크(550) 내부에는 물, 비료, 농약이 각각 독립적으로 구분되어 저장될 수 있도록 형성되거나 물, 비료, 농약이 각각 저장된 다수 개의 저장탱크(550)가 하우징(510) 내부에 형성될 수도 있게 된다.

저장탱크(550)에 저장된 액상물질이 물, 비료, 농약으로 분리되어 저장될 수 있기 때문에 분사노즐(521)을 통해 물, 비료, 농약을 선택적으로 분사할 수 있게 되며, 필요에 따라 하나의 구획에서 물과 비료, 물과 농약, 비료와 농약, 물과 비료와 농약을 각각의 다른 분사노즐(521)을 통해 동시에 살포할 수도 있게 된다.

가압펌프(540)는 저장탱크(550) 내부에 저장된 액상물질을 외부로 고압 고속으로 분사하여 도 2의 지주대(30)를 따라 상부에 위치된 줄기, 이파리, 과실, 뿌리를 향해 물, 비료, 농약을 살포할 수 있게 된다.

가압펌프(540)는 다수 개가 물, 비료, 농약을 각각 독립적으로 배출할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 이를 통해 서로 다른 액상물질이 서로 다른 분사대(522) 및 분사노즐(521)을 통해 동시에 살포될 수 있게 된다.

이때 분사대(522)는 다수 개가 마련되어 있는데, 도 4를 참조하여 설명하면 하나의 각도조절대(520)에는 3개의 분사대(522)가 각각 일정한 각도로 배치되어 있으며, 다수 개의 가압펌프(540)는 3개의 분사대(522)와 연결되어 액상물질이 배출되는 위치를 변경할 수 있게 된다.

보다 쉽게 설명하기 위해 하우징(510)의 일측에 위치된 각도조절대(520)의 일단에는 제1분사대(522), 중단에는 제2분사대(522), 상단에는 제3분사대(522)가 마련되어 있으며, 3대의 가압펌프(540)로부터 공급되는 물, 비료, 농약을 선택적으로 공급받을 수 있도록 각 분사대(522)에는 솔레노이드밸브(도시되지 않음)가 마련되어 있게 된다.

이때 솔레노이드밸브(도시되지 않음)는 3대의 가압펌프(540)와 연결되어 있어 공급되는 물, 비료, 농약 중 어느 하나를 분석부(300)의 지시에 따라 분사대(522) 내부로 공급할 수 있게 되며, 이를 통해 제1, 제2, 제3의 분사대(522) 중 어느 하나에 어떤 액상물질이 공급될지 결정될 수 있게 된다.

이는 분석부(300)를 통해 농작물(40)의 이파리, 과실, 뿌리의 위치 및 상태에 따라 어느 분사대(522)를 통해 분사되어야 해당 농작물(40)의 이파리나 과실에 분사가 가능한지 판단된 후 결정되게 된다.

또한 분사부(500)는 농약이 살포된 이후에 물을 먼저 배출함으로써 분사대(522) 내부를 세척함으로써, 농약이 물이나 비료와 함께 혼입되어 배출되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

각도조절대(520)는 분사노즐(521)에서 분사되는 액상물질의 위치를 분석부(300)에서 판단된 농작물(40)의 위치에 맞춰, 분사대(522)의 위치를 시계방향 또는 반시계방향으로 회동시켜 분사대(522)의 위치를 가변시키기 위해 사용된다.

이때 각도조절대(520)는 하우징(510)의 전면 양측에 각각 형성되어 있으며, 각도조절대(520)에 형성된 다수 개의 분사대(522)를 통해 이송부(100)가 이송되면서 양측에 존재하는 농작물(40)의 위치에 맞춰 두 개의 각도조절대(520)가 각각 독립적으로 회동될 수 있게 된다.

또한 각도조절대(520)는 쿼터서클(Quarter Circle) 형태의 판상형으로 이루어져 있고, 첨단부가 형성된 일단은 하우징(510) 내부에 형성된 회동모터(530)와 결합되어 회동모터(530)의 회전방향에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 회동될 수 있게 된다.

또한 하우징(510)의 전면에는 각도조절대(520)가 회동되는 각도를 제한할 수 있도록 형성되는 원호형 홈을 더 포함하며, 각도조절대(520)의 중단에는 원호형 홈에 삽입되어 원호형 홈을 따라 슬라이딩되는 돌출단을 더 포함하며, 돌출단은 회동모터(530)에 의해 각도조절대(520)가 회동될 때 회동되는 각도를 제한하는 것을 특징으로 한다.

또한 다수 개의 분사대(522)는 각도조절대(520)의 일단을 중심으로 방사상으로 일정한 각도로 분산되어 배치되어 있으며, 분석부(300)를 통해 분석된 농작물(40)의 위치에 맞춰 액상물질이 분사되도록 각도조절대(520)의 타단 방면으로 슬라이딩될 수 있는 것을 특징으로 한다.

각도조절대(520)가 결합될 수 있도록 하기 위해 하우징(510)의 전면은 상부 방향으로 돌출되는 판체가 마련되어 있으며, 판체 양측에는 각도조절대(520)가 각각 결합될 수 있도록 형성된다.

이때 각도조절대(520)의 일단은 하우징(510)의 판체에 형성된 회동모터(530)와 각각 결합되어 회동될 수 있도록 형성되고, 각도조절대(520)의 중단에 형성된 돌출단은 판체에 형성된 원호형 홈에 삽입되도록 형성된다.

돌출단이 원호형 홈에 삽입되어 구속운동을 수행함에 따라 회동모터(530)가 오작동 되더라도 돌출단이 원호형 홈 내에서만 움직일 수 있게 되므로 각도조절대(520)가 과도하게 회동되는 것을 방지할 수 있게 된다.

원호형 홈은 0~90도로 형성되어 있어 각도조절대(520)가 회동되는 각도를 제한하도록 구성되어 있는데, 원호형 홈에 결합되는 돌출단이 각도조절대(520)의 중단 위치되어 있기 때문에 각도조절대(520)의 일측과 타측은 0이하 또는 90도 이상으로 회동될 수 있게 된다.

즉, 회동모터(530)에 의해 회동되는 각도조절대(520)의 일측과 타측은 회동에 따라 0~90도로 움직이는 것이 아닌 ??30~120도까지 가변될 수 있게 된다.

이에 따라 각도조절대(520)의 일측에 형성된 제1분사대(522), 중앙에 형성된 제2분사대(522), 타측에 형성된 제3분사대(522)는 다양한 각도로 가변될 수 있어 다양한 위치에 존재하는 농작물(40)에 액상물질을 분사할 수 있게 된다.

또한 하나의 각도조절대(520)에는 3개의 분사대(522)가 마련되는데, 분사대(522)가 배치되는 가도에 따라 위에서 언급한 각도가 변화될 수 있게 되며, 본 발명에서는 각각의 분사대(522)의 각도가 30도 간격으로 배치되는 것을 기준으로 설명하였다.

분사대(522)는 분석부(300)를 통해 판별된 농작물(40)의 이파리, 과실, 뿌리부분에 맞춰 액상물질을 도포할 수 있도록 하기 위해 각도조절대(520)의 타단 방면으로 슬라이딩될 수 있도록 형성되어 있으며, 이를 통해 이파리 사이에 위치된 과실의 깊숙한 부분에도 액상물질을 살포할 수 있게 된다.

또한 분사대(522)는 각도조절대(520)에 결합된 상태에서 회전될 수 있도록 형성되어 있어 분사대(522)의 끝단에 형성된 분사노즐(521)의 위치를 가변시켜 다양한 각도 및 다양한 위치에 액상물질을 살포하도록 유도할 수 있게 된다.

이때 분석부(300)는 농작물(40)의 위치를 기반으로 분사대(522)가 슬라이딩되는 거리 및 회전각도를 판단할 수 있는 것이 바람직하다.

분사노즐(521)은 분사대(522)의 끝단에 다수 개가 서로 다른 각도로 바라보도록 배치되어 있으며, 이를 통해 분사대(522)가 회전되지 않더라도 다양한 각도로 액상물질을 살포할 수 있게 된다.

또한 다수 개의 분사노즐(521)에 각각 형성되며 분석부(300)를 통해 판단된 농작물(40)의 위치에 맞춰 농작물(40)과 근접한 위치에 존재하는 분사노즐(521)에서만 액상물질이 분사되도록 제어하는 분사밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

분사노즐(521)이 다수 개가 형성됨에 따라 분사대(522)를 통해 공급되는 액상물질이 다수 개의 분사노즐(521)을 통해 동시에 살포되어 액상물질을 넓게 살포할 수 있는 장점이 있으나 특정 위치에 존재하는 농작물(40)에만 살포하기 위해서는 분사노즐(521)의 분사량을 제어할 필요성이 있다.

이를 위해 각각의 분사노즐(521)에는 분사밸브가 마련되어 있어 분석부(300)에 의해 농작물(40)의 위치가 특정된 상태에서 해당 부위로 살포가 가능한 분사노즐(521)에서만 액상물질이 살포될 수 있도록 제어할 수 있게 된다.

즉, 어느 하나의 구획 내에 특정 이파리에서만 병충해가 감지되는 경우 제1분사대(522), 제2분사대(522), 제3분사대(522) 중 어느 하나의 분사대(522)에서 살포가 가능한지 분석부(300)에서 판단하고, 해당 분사대(522)를 슬라이딩 및 회전시켜 어느 하나의 분사노즐(521)이 병충해가 감지된 이파리를 향하도록 제어하게 된다.

이때 병충해가 감지되지 않은 이파리를 향해 배치되는 다른 하나의 분사노즐(521)에서는 제어밸브(도시되지 않음)를 통해 액상물질이 살포되지 않도록 방지하여, 병충해가 감지된 이파리를 향한 분사노즐(521)에서만 액상물질이 살포되도록 제어할 수 있게 된다.

이를 통해 하나의 분사대(522)에서 액상물질이 분사되는 위치나 각도에 따라 액상물질의 살포유무를 세부적으로 결정할 수 있게 되며, 농약이나 비료를 살포할 때 과도하게 분사되어 낭비되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

특히 이 경우 제1분사대(522)에서 물, 제2분사대(522)에서 비료, 제3분사대(522)에서 농약을 각각 독립적으로 살포할 수 있게 되며, 분사밸브를 통해 분사노즐(521)을 제어하여 농작물(40)의 위치에 따라 두 가지의 액상물질이 한 부위에 동시에 살포되는 것을 방지할 수 있게 된다.

추종부(400)는 자율주행을 통해 분석부(300)가 농작물(40)의 상태를 판단하거나 분사부(500)가 물, 비료, 농약을 분사할 때 이동 경로상의 장애물이나 사람을 인식하고, 설정된 추종대상을 인식하여 추종대상을 추적하기 위해 사용된다.

또한 추종부(400)는 이송부(100)가 이동할 때 전방 또는 후방에 존재하는 장애물이나 사람의 존재유무를 확인할 수 있도록 형성되어 있으며, 이동 중에 경고음을 발생시켜 사각지대에 존재하는 작업자가 이를 인식하여 적재부(200)와 충돌되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이를 위해 추종부(400)는 적재부(200)의 전면과 후면에 각각 형성되어 있어 사람이나 장애물을 인식하고 거리를 감지할 수 있도록 형성되는 추종카메라(410)와, 추종카메라(410)를 통해 인식된 이미지 정보를 기반으로 사전에 입력된 추종대상과 비교하여 추종대상인지 판단하는 대상판독기(430)로 이루어져 있다.

이때 추종카메라(410)는 RGB/Depth 카메라를 통해 3차원 촬영이 가능하여 장애물이나 사람의 위치를 3차원 좌표로 확인할 수 있게 되며, 이를 통해 적재부(200)로부터 장애물 또는 사람까지의 거리를 확인할 수 있어 충돌을 사전에 방지할 수 있게 된다.

또한 추종카메라(410)를 통해 이송부(100)가 이송될 때 충돌 가능한 높이에 도달되어 있는 경우 경고음을 송출하면서 정지되도록 하는 것이 바람직하다.

또한 추종부(400)는 추종대상이 설정되면 추종대상의 외형, 의복의 색상 및 형태, 보행패턴 중 어느 하나 이상을 저장하고, 저장된 정보를 기반으로 자율주행을 하면서 비닐하우스 내부에 존재하는 추종대상을 추적하는 것을 특징으로 한다.

대상판독기(430)는 추종대상을 설정할 수 있도록 형성되어 있는데, 추종카메라(410)를 통해 추종하고자 하는 작업자를 촬영하여 추종대상의 키를 포함한 체격, 착용된 의복의 색상 및 형태를 기준 이미지로 저장하여 추종대상을 판단할 수 있도록 형성되어 있다.

이때 추종카메라(410)에서 실시간으로 입력된 이미지 정보를 기 입력된 기준 이미지와 비교하면서 추종대상인지 판단할 수 있게 되며, 추종대상으로 판단되면 추종카메라(410)로 촬영하면서 일정한 거리로 이격된 상태로 추종대상을 따라 이동될 수 있게 된다.

또한 추종카메라(410)에서 촬영되는 정보 중 추종대상의 보행패턴을 이용하여 추종대상을 보다 정밀하게 추종할 수 있게 되는데, 보행할 때 발 모양, 보폭, 자세, 팔의 움직임을 이용하여 세부적으로 추종대상을 판단할 수 있게 된다.

추종대상을 놓친 경우 레일(10)을 따라 정해진 경로를 따라 자동으로 저속이동하면서 추종대상을 찾게 되며, 추종대상으로 판독되면 다시 일정한 거리를 이격한 상태로 이동할 수 있게 된다.

이때 추종대상의 제스처에 따라 추종을 중지하거나 추종대상에게 가까이 이동하여 화물이 적재될 수 있도록 유도할 수 있게 되며, 제스처는 손바닥을 펼친 상태로 추종카메라(410)를 향해 내밀면 추종중지, 손바닥이 얼굴을 향하고 팔을 접은 상태가 되면 화물이 적재할 수 있도록 접근, 손바닥을 위에서 아래로 내리면 적재부(200)의 하강, 손바닥을 아래에서 위로 올리면 승강하는 형태로 제시할 수 있게 된다.

필요에 따라 음성명령을 통해 이러한 제스처 대신 동작을 수행할 수 있도록 제어할 수도 있게 된다.

또한 적재부(200)에 형성되며 이송부(100), 적재부(200), 분석부(300), 추종부(400), 분사부(500)에서 입력되는 정보를 취합하여 저장하고, 유기적으로 작동되도록 하는 제어부(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

제어부(600)는 각종 제어유닛 및 전원공급유닛(730)이 구비되어 있어 이송부(100), 적재부(200), 분석부(300), 추종부(400), 분사부(500)의 동작을 제어할 수 있도록 형성되어 있으며, 통신모듈(610)이 형성되어 있어 무선으로 제어신호를 전송받아 수동으로 제어될 수도 있게 된다.

또한 통신모듈(610)을 통해 농작물(40)의 성장 상태나 병해충 상태에 대한 정보를 실시간으로 작업자 단말기로 전송할 수 있게 된다.

또한 비상정지버튼(620)이 구비되어 있어 오작동이 발생되거나 사고 위험이 있는 경우 작업자가 비상정지버튼(620)을 눌러 작동이 정지되도록 할 수 있으며, 이송버튼(630)이 구비되어 있어 화물을 적재하거나 하역한 후 이송버튼(630)을 통해 이송신호를 발생시켜 이송부(100)가 정해진 위치로 자율 주행하도록 제어할 수 있게 된다.

물론 통신모듈(610)을 통해서도 비상정지버튼(620)과 이송버튼(630)을 누르지 않아도 작업자 단말기를 통해 무선으로 제어 신호를 출력할 수 있게 된다.

또한 비닐하우스 내부에 형성되며 적재부(200)에 장착되는 분사부(500)를 탈부착할 수 있도록 형성되는 도킹부(700)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

도킹부(700)는 비닐하우스 내부에 형성되어 있으며 보다 바람직하게는 레일(10)의 시작 또는 끝 부분의 주변에 형성되어 있으며 서로 다른 물질이 저장되어 있는 분사부(500)를 거치하여 보관할 수 있는 거치대(710)와, 거치대(710)에 형성된 분사부(500)를 적재부(200)에 장착하거나 적재부(200)에 장착된 분사부(500)를 분리시켜 거치대(710)로 보관시키는 교환유닛(720)과, 적재부(200)에 장착되어 있는 분사부(500)에 물, 비료, 농약 중 어느 하나를 공급하는 공급유닛(730)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

거치대(710)는 선반 형태로 이루어져 있으며 분사부(500)가 거치되면 저장탱크(550) 내부에 남아있는 물, 비료, 농약을 제거할 수 있도록 형성되어 있고, 저장탱크(550) 내부에 물을 주입한 후 다시 제거하여 저장탱크(550) 내부를 깨끗한 상태로 유지시킬 수 있게 된다.

교환유닛(720)은 로봇팔과 같은 형태로 이루어져 있어 분사부(500)를 픽업할 수 있도록 형성되어 있고, 픽업된 분사부(500)를 적재부(200)에 장착시키거나 분리시키기 위해 사용된다.

이때 분사부(500)는 분사되는 용액의 종류에 따라 교환하여 사용할 수 있게 되는데, 작동되는 조건에 맞춰서 분사부(500)가 교환유닛(720)에 의해 변경될 수 있도록 형성된다.

또한 공급유닛(730)은 교환유닛(720)에 형성되며 분사부(500)를 교체하지 않은 상태에서 분사부(500)의 저장탱크(550)에 물, 비료, 농약 중 어느 하나를 공급할 수 있도록 주입노즐이 마련되어 있으며, 이를 통해 분리하지 않은 상태에서 분사부(500)에 용액을 보충할 수 있게 된다.

분사부(500)에 저장탱크(550)가 여러 개가 구비되거나 저장탱크(550) 내부에 다수의 용액을 구분하여 저장할 수 있는 경우 공급유닛(730)은 각각의 용액을 주입할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한 분석부(300)는 농작물(40)의 수분 상태, 성장 상태, 병해충 상태에 따라 분사부(500)를 통해 물, 비료, 농약 중 어느 하나를 농작물(40)에 공급할 수 있도록 형성되며, 분사부(500)가 농약을 살포하기 전 비닐하우스 내부의 작업자 존재 유무를 감지한 후 작동되는 것을 특징으로 한다.

분석부(300)는 분사부(500)가 물, 비료, 농약을 살포하기 전 추종부(400)를 통해 비닐하우스 내부에 작업자가 존재하는지 확인하기 위해 이송부(100)가 레일(10)을 따라 이송되도록 제어하게 된다.

이때 비닐하우스 내에 작업자가 없다고 추종부(400)가 판단되면 분석부(300)는 자율주행을 통해 분사부(500)가 물, 비료, 농약 중 어느 하나를 분사 구획에 무인 분사하도록 제어할 수 있게 된다.

또한 분사부(500)가 분사하기 전 비닐하우스 내부에 작업자가 감지된 경우 경고음을 송출하면서 비닐하우스 외부로 대피하라고 알람을 줄 수 있으며, 추종부(400)는 레일(10)을 따라 비닐하우스의 시작점에서 끝점까지 왕복 이송하면서 이중으로 작업자 유무를 체크할 수 있는 것이 바람직하다.

이를 통해 비닐하우스 내부에 사람이 존재하지 않는 상태에서 물, 비료, 농약을 무인 살포할 수 있게 되며, 작업자가 공기 중으로 비산되는 농약성분에 중독되는 현상을 막을 수 있게 된다.

또한 분석부(300)는 농작물(40)의 위치에 따라 설정된 크기로 구획화 한 후 각 구획별 존재하는 과실 크기와 이파리 색상을 추출하고, 구획별로 과실의 최대값, 최소값, 평균값을 계산하여 저장하여 각 구획의 과실 성장률을 계산하고, 이파리의 색상에 따라 병해충 정보를 추측하여 각 구획의 병해충 상태를 진단하는 것을 특징으로 한다.

분석부(300)는 분석카메라(310)를 이용하여 각 구획별 농작물(40)을 촬영하여 성장률을 계산할 수 있는데, 촬영된 이미지에 존재하는 다수 개의 과실 크기를 개별적으로 추출할 수 있게 된다.

이때 분석카메라(310)는 RGB/Depth 카메라로 3차원 촬영이 가능하기 때문에 분석카메라(310)로부터 떨어진 거리에 비례하여 실제 크기를 계산할 수 있게 되므로 각각의 과실 크기를 정밀하게 추정할 수 있게 된다.

즉, 하나의 구획 내에서 촬영된 이미지에 존재하는 각각의 과실은 개별적으로 크기가 계산될 수 있게 되며, 구획을 하나의 단위로 묶어 관리하기 위해 각각의 과실크기가 계산된 후 각 과실의 최대값, 최소값, 평균값을 통해 구획의 성장상태를 판단할 수 있게 된다.

과실의 최대값과 최소값은 한 구획 내에 존재하는 과실의 편차를 확인하기 위해 사용되며, 평균값은 한 구획의 성장 상태를 한 번에 확인하기 위해 사용된다.

또한 분석카메라(310)를 통해 촬영된 과실 또는 이파리의 색상은 이파리의 색상에 따른 병충해 정보가 저장된 데이터베이스와 연동되어 농작물(40)의 피해 상황 및 병해충 상태를 판단할 수 있게 된다.

이때 병해충 판단 정보는 어느 하나의 과실 또는 이파리에서 검출되더라도 한 구획에 퍼져있을 가능성이 있기 때문에 해당 구획 전체를 동일 병해충에 의한 감염상태로 판단하는 것이 바람직하다.

즉, 병해충 진단 시 한 구획에 병해충을 해소하기 위한 농약을 살포하여 구획 내에 병해충이 진단되지 않은 과실이나 이파리도 사전에 예방할 수 있도록 방지하는 것이 바람직하다.

또한 분석부(300)는 농작물(40)을 촬영하여 취득된 이미지를 기반으로 각 구획별로 과실의 크기를 개별적으로 측정하여 과실의 성장률을 저장할 수 있는 성장진단모드와, 과실이 수확 가능한 크기까지 자랐을 때 수확 가능한 과실을 레이저로 지정하여 수확 대상을 지시하는 수확지시모드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

성장진단모드는 자율주행을 통해 분석부(300)가 각 구획의 농작물(40)을 촬영하여 성장상태를 진단하고 수확 예상시기와 수확대상을 판단하기 위해 주기적으로 측정하는 모드이다.

이때 성장진단모드가 동작되면 설정된 주기로 자동으로 성장상태를 분석하기 위해 이송부(100)가 자율주행하게 되며, 주기적으로 구획별로 농작물(40)의 상태를 촬영하면서 과실의 성장상태를 기록하게 된다.

이때 설정된 주기는 하루에 1~2번 이루어지도록 하는 것이 바람직하며, 작업자가 비어있는 야간 또는 점심시간에 진행되는 것이 바람직하다.

수확지시모드는 성장진단모드를 통해 과실의 평균 성장률이 목표치에 도달하였을 때 사용되며, 작업자에게 목표 성장률까지 도달한 구획을 안내하면서 해당 구획의 수확 가능한 과실을 안내하기 위해 사용된다.

이때 분석부(300)는 수확 대상 과실을 레이저로 표시하여 작업자가 신속하게 수확할 수 있도록 유도할 수 있게 되며, 레이저로 표시된 부위에 카메라에 가위가 접근하는 경우 레이저는 정지되고 다음 수확대상물을 향해 레이저를 조사함으로써 다음 수확 대상을 지시할 수 있게 된다.

또한 필요에 따라 적재부(200)에 디스플레이를 마련하여 수확 대상 과실을 표시하여 작업자가 사전에 수확하기 위한 과실의 수량과 위치를 확인할 수 있도록 유도할 수도 있게 된다.

또한 적재부(200)는 화물의 무게를 측정하여 설정된 적재 하중이 초과되면 알람을 송출시키는 무게센서(250)를 더 포함하며, 무게센서(250)는 화물의 적재 위치를 무게로 감지하고 하중 분포도를 측정하여 이송부(100)에 의해 이송될 때 화물의 낙하 가능성을 안내하는 것을 특징으로 한다.

또한 적재부(200)는 이송부(100)로부터 승강될 수 있도록 형성되어 있어 화물을 적재하거나 하역할 때 작업자의 위치까지 하강될 수 있도록 형성되고, 화물이 적재하기 용이하도록 화물의 적재 상태나 하중에 따라 점진적으로 하강되는 것을 특징으로 한다.

무게센서(250)는 적재프레임(220)의 하부에 형성되어 있으며 적재되는 화물의 무게를 측정할 수 있어 적재부(200)에 화물이 과적하면서 레일(10) 및 골조(20)가 파손되는 것을 방지하기 위해 사용된다.

무게센서(250)는 적재프레임(220)의 하부에 적재 공간별로 분산되어 형성되어 있기 때문에 화물이 적재되는 공간에 따라 개별적으로 하중을 측정할 수 있게 되며, 적재부(200)의 무게 중심의 변화도 무게센서(250)를 통해 파악할 수 있게 된다.

즉, 무게센서(250)를 통해 적재되는 화물의 하중이 설정 하중에 도달되면 더 이상 적재하지 않도록 경고음을 송출할 수 있게 되고, 적재된 화물의 어느 한쪽으로 치우쳐져 있는 상태를 무게센서(250)에 의해 파악할 수 있으므로 적재부(200)에 적재된 화물에 의한 무게중심이 틀어지면서 화물이 낙하되는 것을 사전에 판단하여 알려줄 수 있게 된다.

또한 적재부(200)에 형성된 연결대(210)는 다단으로 형성되어 높이가 가변될 수 있어 적재프레임(220)의 위치를 지면 방면으로 하강시킬 수 있도록 형성되어 있다.

이에 따라 이송부(100)가 이송될 때는 적제프레임이 레일(10)과 근접한 위치까지 상승되어 이동함으로써 레일(10)이 형성된 하부 지면에 존재하는 장애물이나 작업자가 충돌되지 않도록 방지할 수 있게 된다.

또한 적재프레임(220)에 화물을 싣거나 내릴 때는 적재프레임(220)이 지면을 향해 하강됨으로써 작업자가 화물을 하역할 때 발생하는 노동력을 감소시킬 수 있게 된다.

특히 적재부(200)는 추종부(400)를 통해 추종대상의 키에 맞춰 작업자가 하역하기 편리한 위치까지 하강될 수 있도록 형성되어 있으며, 화물이 적재될 때마다 점진적으로 하강되면서 화물을 적재하는 높이가 항상 일정하게 유지되도록 할 수 있다.

또한 분석부(300)는 수확대상 과실의 이미지를 기반으로 수확된 과실의 크기 및 개수를 기록하고, 적재부(200)는 적재된 과실의 개당 무게와 총 무게를 측정할 수 있도록 형성되어 있어, 분석부(300)와 적재부(200)를 통해 수확량을 자동으로 산출할 수 있는 것을 특징으로 한다.

분석부(300)는 구획 별 수확 대상 과실의 위치와 크기를 이미지를 통해 확인할 수 있기 때문에 수확지시모드를 통해 작업자가 과실을 수확할 때 수확되는 과실의 크기를 기록할 수 있도록 형성되고, 하나의 구획에서 수확되는 과실의 총 개수를 파악할 수 있게 된다.

이때 적재부(200)에 형성된 무게센서(250)를 이용하여 수확 대상 과실이 적재부(200)에 적재될 때마다 가중되는 무게를 측정함으로써 수확 대상 과실의 크기, 무게를 개별적으로 파악할 수 있게 되고, 하나의 구획에서 총 수확된 과실의 무게 및 개수를 파악하여 기록할 수 있게 된다.

이를 통해 한 구획에서 수확된 과실의 개수 및 무게를 이용하여 특정 구획의 성장상태를 보다 면밀하게 진단할 수 있고, 과실의 성장상태가 기록된 내용을 근거로 성장률이 낮은 구획에 적용시킬 수 있게 된다.

또한 수확량을 별도로 계산하지 않더라도 분석부(300)에서 수확할 때마다 실시간으로 파악할 수 있어 작업자가 별도의 수확량을 파악하지 않아도 되므로 노동시간을 감소시킬 수 있게 된다.

또한 이송부(100)는 비닐하우스 내부에서 화물이 적재된 후 이동신호가 입력되면 비닐하우스 외부의 지정된 위치로 자동 이송되고, 비닐하우스 외부에서 화물을 적재되거나 하역된 후 이동신호가 입력되면 비닐하우스 내부를 이동하면서 추종부(400)를 통해 추종대상을 탐색하는 것을 특징으로 한다.

이송부(100)는 레일(10)이 비닐하우스 외부로 연결되어 있어 수확된 과실을 노동자가 운반할 필요없이 이송부(100)에 의해 자동으로 이송할 수 있으며, 비닐하우스 외부의 트럭에 수확물을 바로 이동시켜 출하시킬 수 있게 된다.

이를 위해 이송부(100)는 비닐하우스 내부에서 화물이 적재된 후 이송버튼(630)을 누르거나 이동신호를 무선으로 수신하면 비닐하우스 외부의 하역 장소까지 자율주행을 통해 이동할 수 있게 된다.

이때 비닐하우스 외부로 표현하였으나, 이는 비닐하우스 내부의 특정 하역공간이 존재하는 경우 외부로 이송하지 않고 하역장소로 이동할 수 있게 된다.

비닐하우스의 외부 또는 별도의 하역장소에 도달하여 적재된 화물이 모두 배출된 상태에서 이송버튼(630)을 누르거나 이동신호를 무선으로 수신받으면 이송부(100)는 비닐하우스 내부로 자율주행하면서 작업자를 추종하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템에 의하면, 자율주행을 통해 이동 중 농작물의 상태를 촬영 및 진단하여 농작물의 병충해 상태에 따라 농약을 집중 살포할 수 있고, 농약을 살포할 때 농작물의 위치에 따라 분사 각도와 분사 범위를 달리할 수 있으며, 분사되는 양을 분사 분사부위에 따라 달리할 수 있어 농약 사용을 절감할 수 있으며, 농작물의 병충해 상태에 따라 부분적으로 서로 다른 농약을 동시 살포하거나, 농약, 비료, 물을 동시에 살포할 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명은, 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.

10 : 레일 20 : 골조
30 : 지주대 40 : 농작물
S: 방제시스템
100 : 이송부 110 : 이송롤러
120 : 이송모터 130 : 이송브라켓
200 : 적재부 210 : 연결대
220 : 적재프레임 230 : 확장판
240 : 이탈방지대 250 : 무게센서
300 : 분석부 310 : 분석카메라
320 : 분석유닛 330 : 위치센서
400 : 추종부 410 : 추종카메라
430 : 대상판독기 500 : 분사부
510 : 하우징 520 : 각도조절대
521 : 분사노즐 522 : 분사대
530 : 회동모터 540 : 가압펌프
550 : 저장탱크 600 : 제어부
610 : 통신모듈 620 : 비상정지버튼
630 : 이송버튼 700 : 도킹부
710 : 거치대 720 : 교환유닛
730 : 공급유닛

Claims (6)

1. 비닐하우스 상부에 형성된 레일을 따라 농작물 사이로 이동될 수 있도록 형성되는 이송부와;
   상기 이송부의 하부에 형성되며 화물을 적재하여 운반할 수 있도록 형성되는 적재부와;
   상기 적재부의 양측에 각각 형성되며 상기 이송부가 이송될 때 상기 농작물을 촬영하여 상기 농작물의 위치, 성장 상태, 병해충 상태를 판단하는 분석부와;
   상기 적재부에 형성되며 상기 이송부가 이송될 때 양측에 위치된 상기 농작물에 액상물질을 살포하도록 형성되는 분사부;를 포함하며,
   상기 분사부는 상기 분석부에서 판단된 영상데이터를 기반으로 다수 개의 노즐의 분사 각도를 조절하여 상기 농작물의 상태에 따라 상기 액상물질의 분사량을 제어하거나 상기 다수 개의 노즐은 각각 서로 다른 종류의 액상물질을 동시 살포할 수 있는 것을 특징으로 하는
   영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 분석부는
   상기 적재부의 상부 양측에 각각 형성되며 상기 레일의 양측에 형성된 상기 농작물을 동시에 촬영하여 상기 농작물의 위치와 깊이 정보가 포함된 이미지를 취득하는 분석카메라와;
   상기 레일에 일정한 간격으로 형성되어 상기 이송부의 현재 위치를 측정하여 상기 이미지에 촬영된 상기 농작물의 구획정보를 형성하는 위치센서와;
   상기 이미지에서 상기 농작물의 과실과 이파리 정보를 추출하여 상기 농작물의 성장상태를 저장하고, 데이터베이스에 저장된 병해충 정보를 기반으로 상기 농작물의 병해충 상태를 판단하는 분석유닛;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
   영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 분사부는
   상기 이송부에 탈부착될 수 있도록 형성되는 하우징과;
   상기 하우징 내부에 형성되어 상기 액상물질인 물, 비료, 농약이 내부에 각각 분리되어 저장되어 있는 저장탱크와;
   상기 저장탱크에 형성되어 상기 액상물질인 물, 비료, 농약을 각각 개별적으로 압축시켜 고속으로 배출할 수 있도록 형성되는 다수 개의 가압펌프와;
   상기 하우징의 전면 양측에 각각 형성되며 일단은 상기 하우징 내부에 형성된 회동모터에 의해 회전되어 상기 액상물질을 분사하기 위한 각도를 조절할 수 있도록 형성되는 각도조절대와;
   상기 각도조절대에 형성되어 있고 상기 다수 개의 가압펌프와 연결되어 물, 비료, 농약 중 어느 하나를 공급받을 수 있는 다수 개의 분사대와;
   상기 분사대의 끝단에 형성되어 상기 분사대를 통해 투입된 상기 액상물질을 확산시켜 살포하는 다수 개의 분사노즐;로 이루어지는 것을 특징으로 하는
   영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 하우징의 전면에는 상기 각도조절대가 회동되는 각도를 제한할 수 있도록 형성되는 원호형 홈;을 더 포함하며,
   상기 각도조절대의 중단에는 상기 원호형 홈에 삽입되어 상기 원호형 홈을 따라 슬라이딩되는 돌출단;을 더 포함하며,
   상기 돌출단은 상기 회동모터에 의해 상기 각도조절대가 회동될 때 회동되는 각도를 제한하는 것을 특징으로 하는
   영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 다수 개의 분사대는 상기 각도조절대의 일단을 중심으로 방사상으로 일정한 각도로 분산되어 배치되어 있으며,
   상기 분석부를 통해 분석된 상기 농작물의 위치에 맞춰 상기 액상물질이 분사되도록 상기 각도조절대의 타단 방면으로 슬라이딩될 수 있는 것을 특징으로 하는
   영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템.
   
6. 제 3항에 있어서,
   상기 다수 개의 분사노즐에 각각 형성되며 상기 분석부를 통해 판단된 상기 농작물의 위치에 맞춰 상기 농작물과 근접한 위치에 존재하는 분사노즐에서만 상기 액상물질이 분사되도록 제어하는 분사밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   영상데이터 기반 무인 변량살포가 가능한 행거롤러형 방제시스템.