WO2024048879A1 - 제초 로봇의 기계식 능동 리프팅 시스템 - Google Patents

제초 로봇의 기계식 능동 리프팅 시스템 Download PDF

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WO2024048879A1
WO2024048879A1 PCT/KR2023/002504 KR2023002504W WO2024048879A1 WO 2024048879 A1 WO2024048879 A1 WO 2024048879A1 KR 2023002504 W KR2023002504 W KR 2023002504W WO 2024048879 A1 WO2024048879 A1 WO 2024048879A1
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weeding robot
height
weeding
rack
robot
Prior art date
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PCT/KR2023/002504
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Inventor
김용주
백승민
윤수영
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충남대학교산학협력단
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01DHARVESTING; MOWING
    • A01D34/00Mowers; Mowing apparatus of harvesters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00Manipulators not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/16Programme controls
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01DHARVESTING; MOWING
    • A01D2101/00Lawn-mowers

Definitions

  • the present invention measures the tilt of the weeding robot through a posture measurement sensor, drives the camera rotation plate based on the measured tilt, positions a pair of cameras perpendicular to the crop, and uses a pair of cameras installed in front of the weeding robot.
  • a weeding device that adjusts the height of the weeding robot by rotating the pinion connected to the motor appropriately to the calculated crop height to raise and lower the driving rack, and by operating the pinion, which is a locking device, to fix the locking rack when the set height is reached. It is about a robotic mechanical active lifting system.
  • Registered Patent Publication No. 10-1153857 uses a laser sensor to increase the recognition rate of young seedlings in rice fields, making it easier to modify the path for weed removal.
  • a technology regarding a weeding robot equipped with a hair detection device that can do this is disclosed.
  • Registered Patent Publication No. 10-2356045 (registered on January 21, 2022) discloses a body part on which a power source is installed, a mobile body that is driven by the power source and moves on land or water, and is mounted on the body part for weeding.
  • a weeding robot includes a weeding module that performs a weeding operation on a target plant, wherein the weeding module includes a syringe that injects a herbicide into the weeding target plant.
  • Registered Patent Publication No. 10-2238263 (registered on April 5, 2021) includes a pair of cameras installed in the front of the tractor and a device for autonomous driving of the tractor. It is provided with a control unit for autonomous driving, and the pair of cameras is configured to photograph an object in front in a pair manner when the tractor is autonomously driving, and the control unit for autonomous driving includes at least two pairs of cameras input from the pair of cameras.
  • An autonomous device configured to calculate the height of the object in front based on the image and equipped with a height sensing algorithm configured to determine whether to continue autonomous driving of the tractor or stop autonomous driving of the tractor based on the calculated height of the object in front.
  • Technology related to a traveling tractor is disclosed.
  • Registered Patent Publication No. 10-2129738 (registered on June 29, 2020) includes a pair of cameras installed in the front of the tractor, an attitude measurement sensor installed at the center of gravity of the tractor to measure the tilt value of the tractor, It is equipped with an autonomous driving control unit for autonomous driving of the tractor, and a pair of cameras are configured to photograph objects in front in a pair manner when the tractor is autonomously driving, and an attitude measurement sensor measures the pitch, yaw, and roll values of the tractor. It is configured to measure, and the autonomous driving control unit is configured to calculate the height of the object in front based on at least two pairs of images input from the pair of cameras, and the autonomous driving control unit measures the measured pitch and yaw of the tractor.
  • the autonomous driving control unit determines whether to raise or lower the height of the tractor's ride height based on the calculated height of the front object, to continue autonomous driving, or to continue autonomous driving.
  • a technology for an autonomous tractor equipped with a height sensing algorithm capable of height correction configured to determine whether to stop is disclosed.
  • Patent Document 1 Registered Patent Publication No. 10-1153857 (registered on May 31, 2012)
  • Patent Document 2 Registered Patent Publication No. 10-2389379 (registered on April 18, 2022)
  • Patent Document 3 Registered Patent Publication No. 10-2238263 (registered on April 5, 2021)
  • Patent Document 4 Registered Patent Publication No. 10-2129738 (registered on June 29, 2020)
  • the purpose of the present invention is to provide a height control module that controls the height of a weeding robot using the crop height calculation method using camera image analysis technology disclosed in Patent Documents 2 and 3.
  • the present invention measures and controls the posture of the weeding robot, that is, the tilt (yaw) of the weeding robot, using an attitude measurement sensor 5 that measures the inclination (yaw) of the robot with respect to the ground known in the prior art.
  • the purpose is to stably perform field agricultural work, such as weeding work.
  • the purpose of the present invention is to easily control the height of a weeding robot by making the height control module have a simple structure and controlling it with a module control motor.
  • the present invention installs a module control motor that controls the height control module of the weeding robot and a turning plate drive motor that controls the front camera of the weeding robot, and moves the weeding robot to a set height by using image analysis technology using the front camera.
  • the purpose is to manage the weeding robot more stably by controlling it.
  • the purpose of the present invention is to allow the weeding robot to easily perform weeding work by adjusting the height of the weeding robot according to the height of the crop.
  • the present invention seeks to solve the above problems, [1] an attitude measurement sensor 5 mounted inside the weeding robot to measure the inclination (yaw) of the weeding robot with respect to the ground, and an attitude measurement sensor 5 in front of the weeding robot.
  • a camera turning plate (9) having a pair of cameras (10) mounted on it, and the camera turning plate (9) with a tilt (yaw) opposite to the tilt (yaw) of the weeding robot measured by the attitude measurement sensor (5).
  • the height control module is arranged in a straight line in opposite directions on the left and right sides of the weeding robot body, from the left front to the rear, on the lower body platform 12.
  • the auxiliary rack (7), auxiliary rack (7), auxiliary pinion (1), lock rack (4), and lock pinion (2) are fixedly installed on the lower body platform (12). It relates to a mechanical active lifting system for a weeding robot, characterized in that the locking rack (4), the driving pinion (3), and the driving rack (6) fixed to the lower car body platform (12) are arranged in that order.
  • step 1 of measuring the inclination (yaw) of the weeding robot with respect to the ground by the attitude measurement sensor 5 mounted inside the weeding robot;
  • Step 2 (S-2) of rotating the camera turning plate 9 having a pair of cameras 10 mounted on the front of the weeding robot according to the inclination (yaw) of the weeding robot with respect to the ground;
  • Step 3 (S-3) of setting the height of the weeding robot based on image information captured by the pair of cameras 10;
  • step 4 (S-4) of controlling the weeding robot to the height of the weeding robot, wherein step 2 (S-2) is performed by the turning plate drive motor 8, and step 4 (S-4) 4)
  • a mechanical active lifting system for a weeding robot characterized in that the height adjustment module is controlled by a module control motor (not shown).
  • the present invention consists of the above-mentioned configuration, and the height of the weeding robot can be easily controlled using the crop height calculation method through image analysis technology using a camera disclosed in Patent Documents 2 and 3.
  • the present invention measures and controls the posture of the weeding robot, that is, the tilt (yaw) of the weeding robot, using an attitude measurement sensor 5 that measures the inclination (yaw) of the robot with respect to the known ground, thereby maintaining a stable weeding robot.
  • the height of the weeding robot can be easily controlled by using a simple structure for the height control module and controlling it with a module control motor.
  • the present invention installs a module control motor that controls the height control module of the weeding robot and a turning plate drive motor that controls the front camera of the weeding robot, and moves the weeding robot to a set height by using image analysis technology using the front camera. By controlling it, you can manage the weeding robot more stably.
  • the present invention adjusts the height of the weeding robot according to the height of the crop, allowing the weeding robot to easily perform weeding work.
  • FIG. 1 is a front view, left and right side views of the present invention including a height control module.
  • Figure 2 is a left and right side view of the camera turn plate 9 of the present invention including a height control module.
  • 3 is a plan view of the present invention including a height control module
  • FIG. 4 is a flowchart of the implementation of the present invention
  • Figure 5 is an implementation flowchart of part a of Figure 4.
  • Figure 6 is an implementation flowchart of part b of Figure 4.
  • the present invention is a camera having an attitude measurement sensor 5 that is mounted inside a weeding robot and measures the tilt (yaw) of the weeding robot with respect to the ground, and a pair of cameras 10 mounted in front of the weeding robot.
  • the height of the weeding robot is set by the image captured by the pair of cameras 10, and is composed of a height control module that controls the height of the weeding robot, and a module control motor (not shown) that drives and controls the height control module. Since this is done, each of the above configurations will be described in detail below by looking at the drawings.
  • the present invention is carried out using the same method for calculating the height of crops using a pair of cameras 10 as disclosed in Patent Documents 2 and 3, the method for calculating the height of crops is described in Patent Documents 2 and 3.
  • the disclosed content may be referred to.
  • the posture measurement sensor 5 of the present invention is composed of a known configuration similar to that disclosed in prior inventions.
  • the pair of cameras 10 of the present invention are installed in front of the weeding robot, as shown in FIGS. 1 to 3. Additionally, the pair of cameras 10 are installed on the left and right sides of the camera turning plate 9. At this time, the distance between the cameras 10 can be 60mm to 70mm. In addition, the camera turning plate 9 is installed to be rotated by a turning plate drive motor 8 installed behind the camera turning plate 9.
  • the turning plate drive motor 8 is for correcting the tilt (yaw) of the weeding robot measured by the posture measurement sensor 5, and is adjusted to the tilt (yaw) of the weeding robot measured by the posture measurement sensor 5.
  • the turning plate 9 is rotated in a direction opposite to the inclination (yaw) of the weeding robot.
  • the desirable height of the weeding robot can be calculated based on the values captured by the pair of cameras 10, and the present invention provides a weeding robot with the above desirable height.
  • the technical idea is to control it with .
  • the height control module of the present invention is driven by a module control motor (not shown), and the height control module will be described in detail below while looking at FIGS. 1 to 3.
  • the module control motor (not shown) is used to control the height of the weeding robot, so it is not shown in the drawing, but is disposed near the posture measurement sensor 5 inside the weeding robot, and a drive pinion (not shown) described below. 3) is operated.
  • the height control modules are arranged in a straight line on the left and right sides of the body of the weeding robot and are arranged in opposite directions. That is, the module is placed on the right in the opposite direction to the configuration of the module placed on the left.
  • Figure 1 is a front view, left and right side views of the present invention including a height control module
  • Figure 2 is a left and right side view including the camera turn plate 9 of the present invention
  • Figure 3 is a top view of the present invention.
  • module configurations arranged on the left side of the weeding robot body will first be described. Additionally, a module is arranged on the right in the opposite direction to the configuration of the module arranged on the left.
  • a drive rack 6 is disposed at the front left of the weeding robot.
  • the drive rack 6 is connected to the lower body platform 12 on the left front wheel side and the right side of the weeding robot. They are each fixedly placed on the lower body platform 12 on the rear wheel side. Additionally, the drive rack 6 is arranged to engage with the drive pinion 3 disposed behind.
  • the drive pinion 3 is driven by a module control motor (not shown) and engages with the drive rack 6 to drive the drive rack 6, and the weeding robot is calculated using a pair of cameras 10. It is driven to the desired height.
  • the lock rack 4 is disposed at the front and rear, and is intended to fix the height of the weeding robot at a certain position.
  • the lock rack 4 on the front side engages with the drive rack 6 in the front and engages with the lock pinion 2 described below in the rear.
  • the lock rack 4 on the rear side engages with the lock pinion 2 described below in the front, and engages with the auxiliary rack 7 in the rear.
  • the present invention controls the left and right heights of the weeding robot body by fixing and locking the driving rack (6) and the auxiliary rack (7) using the locking rack (4).
  • the auxiliary rack 7 is arranged to engage with the lock rack 4 at the bottom. Additionally, the auxiliary rack (7) engages with the auxiliary pinion (1) at the top. At this time, the auxiliary pinion (1) is fixed to the auxiliary rack (7) by the fixing spring (11), and the rise of the auxiliary rack (7) is controlled by the auxiliary pinion (1), and thus, the weeding robot The rise and fall of the body is controlled to a limited extent.
  • the weeding robot of the present invention uses a camera turning plate (9) on which a pair of cameras (10) are installed, based on the tilt (yaw) value of the weeding robot derived by the attitude measurement sensor (5), and a turning plate driving motor (8).
  • the robot is rotated, the desired height of the weeding robot is specified based on the images captured by the pair of cameras 10, and the height of the weeding robot is adjusted to that height.
  • the steps are as follows.
  • step 2 (S-2) is performed by the turning plate drive motor 8
  • step 4 (S-4) is performed by the height adjustment module being controlled by a module control motor (not shown). It comes true.
  • the present invention first measures the tilt (yaw) of the weeding robot using the attitude measurement sensor 5 in order to adjust the height of the weeding robot.
  • the camera turn plate is rotated in the opposite direction to the tilt (yaw) of the weeding robot based on the tilt value (yaw).
  • the tilt (yaw) of the camera turning plate is controlled so that the pair of cameras (10) are horizontal by turning opposite to the tilt (yaw) of the weeding robot.
  • the pair of cameras (10) are controlled to be horizontal.
  • the desired height of the weeding robot is set by taking an image of the crop with the camera 10.
  • the driving pinion (3) of the height adjustment module is driven by the module control motor. ), the height of the weeding robot is controlled.
  • the height of the weeding robot body is raised and lowered by controlling a module control motor (not shown) based on the crop image captured by the pair of cameras 10.
  • the present invention can be installed separately at the rear of the weeding robot so that the weeding robot can weed as the weeding robot moves.

Landscapes

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Abstract

본 발명은, 자세 측정 센서를 통해서 제초 로봇의 기울기를 측정하고, 측정된 기울기를 바탕으로 카메라 돌림판을 구동시켜, 한 쌍의 카메라를 작물과 수직하도록 위치시키며, 제초 로봇 전방에 설치된 한 쌍의 카메라를 이용하여 작물 높이를 계산하여. 계산된 작물 높이에 적절하게 모터에 연결된 피니언을 회전시켜 구동 래크를 상승 하강시키며, 설정된 높이가 맞추어지면 잠금 장치인 피니언을 작동시켜 잠금 래크를 고정시키는 것에 의하여, 제초 로봇의 높이를 조절하는, 제초 로봇의 기계식 능동 리프팅 시스템에 관한 것이다. (대표도) 도 1

Description

제초 로봇의 기계식 능동 리프팅 시스템
본 발명은, 자세 측정 센서를 통해서 제초 로봇의 기울기를 측정하고, 측정된 기울기를 바탕으로 카메라 돌림판을 구동시켜, 한 쌍의 카메라를 작물과 수직하도록 위치시키며, 제초 로봇 전방에 설치된 한 쌍의 카메라를 이용하여 작물 높이를 계산하여. 계산된 작물 높이에 적절하게 모터에 연결된 피니언을 회전시켜 구동 래크를 상승 하강시키며, 설정된 높이가 맞추어지면 잠금 장치인 피니언을 작동시켜 잠금 래크를 고정시키는 것에 의하여, 제초 로봇의 높이를 조절하는, 제초 로봇의 기계식 능동 리프팅 시스템에 관한 것이다.
제초 로봇에 관한 선행기술로, 등록특허공보 제10-1153857호(2012. 05. 31, 등록)에는, 레이저 센서를 이용하여 무논에서 어린모에 대한 인식률을 높여, 잡초 제거를 위한 경로 수정을 용이하게 할 수 있는, 어린모 검출 장치를 구비한 제초용 로봇에 관한 기술이 개시되어 있다.
또한, 등록특허공보 제10-2356045호(2022. 01. 21. 등록)에는, 동력원이 설치되는 몸체부와, 상기 동력원에 의해 구동되어서 지상 또는 수상을 이동하는 이동체 및 상기 몸체부에 탑재되어서 제초 대상 식물에 대한 제초 작업을 수행하는 제초 모듈을 포함하며, 상기 제초 모듈은 상기 제초 대상 식물에 제초제를 주사하는 주사기를 구비하는 제초 로봇에 관한 기술이 개시되어 있다.
또한, 트랙터 등의 높이 조절에 관한 선행기술로, 등록특허공보 제10-2238263호(2021. 04. 05. 등록)에는, 트랙터의 전방에 설치되는 한 쌍의 카메라 및 상기 트랙터의 자율주행을 위한 자율주행용 제어부를 구비하고, 한 쌍의 카메라는 트랙터의 자율주행시 전방의 물체를 한 쌍의 방식으로 촬영하도록 구성되고, 자율주행용 제어부는 상기 한 쌍의 카메라로부터 입력되는 적어도 2개의 한 쌍의 영상에 기반하여 전방 물체의 높이를 계산하도록 구성되고, 계산된 전방 물체의 높이에 기반하여 트랙터의 자율주행을 계속 진행할 것인지 트랙터의 자율주행을 정지할 것인지를 판단하도록 구성된 높이 센싱 알고리즘을 구비한 자율주행 트랙터에 관한 기술이 개시되어 있다.
또한, 등록특허공보 제10-2129738호(2020. 06. 29. 등록)에는, 트랙터의 전방에 설치되는 한 쌍의 카메라, 트랙터의 무게 중심에 설치되어 트랙터의 기울기 값을 측정하는 자세측정 센서, 트랙터의 자율주행을 위한 자율주행용 제어부를 구비하고, 한 쌍의 카메라는 트랙터의 자율주행시 전방의 물체를 한 쌍의 방식으로 촬영하도록 구성되고, 자세측정 센서는 트랙터의 pitch, yaw, roll 값을 측정하도록 구성되고, 자율주행용 제어부는 상기 한 쌍의 카메라로부터 입력되는 적어도 2개의 한 쌍의 영상에 기반하여 전방 물체의 높이를 계산하도록 구성되고, 자율주행용 제어부는 측정된 트랙터의 pitch, yaw, roll 값을 이용하여 전방 물체의 높이를 보정하도록 구성되고, 자율주행용 제어부는, 상기 계산된 전방 물체의 높이에 기반하여 트랙터의 차고의 높이를 승강하거나, 자율주행을 계속 진행할 것인지 또는 자율주행을 정지할 것인지를 판단하도록 구성된 높이 보정이 가능한 높이 센싱 알고리즘을 구비한 자율주행 트랙터에 관한 기술이 개시되어 있다.
(선행기술문헌)
(특허문헌)
특허문헌 1 : 등록특허공보 제10-1153857호(2012. 05. 31, 등록)
특허문헌 2 : 등록특허공보 제10-2389379호(2022. 04. 18. 등록)
특허문헌 3 : 등록특허공보 제10-2238263호(2021. 04. 05. 등록)
특허문헌 4 : 등록특허공보 제10-2129738호(2020. 06. 29. 등록)
본 발명은, 특허문헌 2 및 3에 개시된 것과 같은 한 쌍의 카메라(10)를 이용한 작물의 높이 계산 방법을 그대로 이용하여 실시하는 것이므로, 상기 작물의 높이 계산 방법에 대해서는, 특허문헌 2 및 3에 개시된 내용을 참조할 수 있다.
본 발명은 상기 특허문헌 2 및 3에 개시된 카메라에 의한 영상 분석 기술을 통한 작물 높이 계산 방법을 이용하여, 제초 로봇의 높이를 제어하는 높이 제어 모듈을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 선행기술들에 의하여 공지된 지면에 대한 로봇의 기울기(yaw)를 측정하는 자세 측정 센서(5)를 이용하여, 제초 로봇의 자세, 즉 제초 로봇의 기울기(yaw)를 측정하고, 제어하는 것에 의하여, 안정적으로 제초 작업과 같은, 밭 농작업을 하고자 하는 것을 목적으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은, 높이 제어 모듈을 간단한 구조로 하고, 모듈 제어 모터로 제어하는 것에 의하여, 손쉽게 제초 로봇의 높이를 제어하고자 하는 것을 목적으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은, 제초 로봇의 높이 제어 모듈을 제어하는 모듈 제어 모터와, 제초 로봇의 전방 카메라를 제어하는 돌림판 구동 모터를 각각 설치하고, 전방 카메라에 의한 영상 분석 기술에 의하여 제초 로봇을 설정된 높이로 제어하여, 보다 더 안정적으로 제초 로봇을 관리하고자 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 작물의 높이에 따라 제초 로봇의 높이를 조절하는 것으로, 제초 로봇이 제초 작업을 손쉽게 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하고자 하는 것으로, [1] 제초 로봇의 내부에 장착되어, 지면에 대한 제초 로봇의 기울기(yaw)를 측정하는 자세 측정 센서(5)와, 제초 로봇의 전방에 장착되는 한 쌍의 카메라(10)를 갖는 카메라 돌림판(9)과, 상기 자세 측정 센서(5)에 의해 측정된 제초 로봇의 기울기(yaw)와 반대 기울기(yaw)로 상기 카메라 돌림판(9)을 회전시키는 돌림판 구동 모터(8)와, 상기 한 쌍의 카메라(10)에 의해 촬영된 영상에 의하여 설정되는 제초 로봇의 높이로, 상기 제초 로봇의 높이를 제어하는 높이 제어 모듈과, 상기 높이 제어 모듈을 구동 제어하는 모듈 제어 모터(미도시)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 제초 로봇의 기계식 능동 리프팅 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [2] 상기 [1]에 있어서, 상기 높이 제어 모듈은, 제초 로봇 몸체의 좌, 우에 서로 반대 방향으로 직선 형태로 배치되며, 좌측 전방에서 후방으로, 하부 차체 플랫폼(12)에 고정 설치되는 구동 래크(6), 구동 피니언(3), 잠금 래크(4), 잠금 피니언(2), 잠금 래크(4), 보조 피니언(1) 및 하부 차체 플렛폼(12)에 고정 설치되는 보조 래크(7)의 순서로 배치되며, 우측 후방에서 전방으로, 하부 차체 플랫폼(12)에 고정 설치되는 보조 래크(7), 보조 피니언(1), 잠금 래크(4), 잠금 피니언(2), 잠금 래크(4), 구동 피니언(3) 및 하부 차체 플렛폼(12)에 고정 설치되는 구동 래크(6)의 순서로 배치되는 것을 특징으로 하는, 제초 로봇의 기계식 능동 리프팅 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [3] 상기 [2]에 있어서, 상기 보조 피니언(1)은, 고정용 스프링(11)에 의하여, 보조 래크(7)에 밀착되는 것을 특징으로 하는, 제초 로봇의 기계식 능동 리프팅 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [4] 제초 로봇의 내부에 장착된 자세 측정 센서(5)에 의하여, 지면에 대한 제초 로봇의 기울기(yaw)를 측정하는 단계 1(S-1); 상기 지면에 대한 제초 로봇의 기울기(yaw)에 따라, 제초 로봇의 전방에 장착되는 한 쌍의 카메라(10)를 갖는 카메라 돌림판(9)을 회전시키는 단계 2(S-2); 상기 한 쌍의 카메라(10)에 의하여 촬영된 영상 정보에 의하여 제초 로봇의 높이를 설정하는 단계 3(S-3); 제초 로봇을 상기 제초 로봇의 높이로 제어하는 단계 4(S-4);로 이루어지며, 상기 단계 2(S-2)는, 돌림판 구동 모터(8)에 의하여 이루어지며, 상기 단계 4(S-4)는, 모듈 제어 모터(미도시)에 의하여 높이 조절 모듈을 제어하는 것에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 제초 로봇의 기계식 능동 리프팅 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 구성으로 이루어지는 것으로, 특허문헌 2 및 3에 개시된 카메라에 의한 영상 분석 기술을 통한 작물 높이 계산 방법을 이용하여, 제초 로봇의 높이를 쉽게 제어할 수 있다.
본 발명은 공지된 지면에 대한 로봇의 기울기(yaw)를 측정하는 자세 측정 센서(5)를 이용하여, 제초 로봇의 자세, 즉 제초 로봇의 기울기(yaw)를 측정하고, 제어하는 것에 의하여, 안정적으로 제초 작업과 같은 밭 농작업을 할 수 있다.
또한, 본 발명은, 높이 제어 모듈을 간단한 구조로 하고, 모듈 제어 모터로 제어하는 것에 의하여, 손쉽게 제초 로봇의 높이를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은, 제초 로봇의 높이 제어 모듈을 제어하는 모듈 제어 모터와, 제초 로봇의 전방 카메라를 제어하는 돌림판 구동 모터를 각각 설치하고, 전방 카메라에 의한 영상 분석 기술에 의하여 제초 로봇을 설정된 높이로 제어하여, 보다 더 안정적으로 제초 로봇을 관리할 수 있다.
또한, 본 발명은, 작물의 높이에 따라 제초 로봇의 높이를 조절하는 것으로, 제초 로봇이 제초 작업을 손쉽게 할 수 있다.
도 1은 높이 제어 모듈을 포함하는 본 발명의 정면도, 좌,우 측면도
도 2는 높이 제어 모듈을 포함하는 본 발명의 카메라 돌림판(9)을 포함한 좌, 우 측면도
도 3은 높이 제어 모듈을 포함하는 본 발명의 평면도
도 4는 본 발명의 실시 흐름도
도 5는 도 4의 부분의 실시 흐름도
도 6은 도 4의 부분의 실시 흐름도
본 발명은, 제초 로봇의 내부에 장착되어, 지면에 대한 제초 로봇의 기울기(yaw)를 측정하는 자세 측정 센서(5)와, 제초 로봇의 전방에 장착되는 한 쌍의 카메라(10)를 갖는 카메라 돌림판(9)과, 상기 자세 측정 센서(5)에 의해 측정된 제초 로봇의 기울기(yaw)와 반대 기울기(yaw)로 상기 카메라 돌림판(9)을 회전시키는 돌림판 구동 모터(8)와, 상기 한 쌍의 카메라(10)에 의해 촬영된 영상에 의하여 설정되는 제초 로봇의 높이로, 상기 제초 로봇의 높이를 제어하는 높이 제어 모듈과, 상기 높이 제어 모듈을 구동 제어하는 모듈 제어 모터(미도시)로 이루어지는 것이므로, 아래에서는 상기 각각의 구성들에 대해서 도면을 살펴보면서, 구체적으로 설명한다.
본 발명은, 특허문헌 2 및 3에 개시된 것과 같은 한 쌍의 카메라(10)를 이용한 작물의 높이 계산 방법을 그대로 이용하여 실시하는 것이므로, 상기 작물의 높이 계산 방법에 대해서는, 특허문헌 2 및 3에 개시된 내용을 참조할 수 있다. 또한, 본 발명의 자세 측정 센서(5)는, 선행발명들에 개시된 것과 같은 공지된 구성으로 이루어지는 것이다.
본 발명의 상기 한 쌍의 카메라(10)는, 도 1 내지 도 3에 나타나 있는 것과 같이, 제초 로봇의 전방에 설치된다. 또한, 상기 한 쌍의 카메라(10)는, 카메라 돌림판(9)에 좌, 우로 설치된다. 이때 상기 카메라(10) 사이의 거리는 60mm 내지 70mm로 할 수 있다. 또한, 상기 카메라 돌림판(9)은, 카메라 돌림판(9) 후방에 설치되는 돌림판 구동 모터(8)에 의하여, 회전 구동되게 설치한다.
상기 돌림판 구동 모터(8)는, 자세 측정 센서(5)에 의하여 측정된 제초 로봇의 기울기(yaw)를 보정하기 위한 것으로, 자세 측정 센서(5)에 의하여 측정된 제초 로봇의 기울기(yaw)에 동일하게 기울어진 한 쌍의 카메라(10)가 지면에 대해 수평이 되도록 하기 위하여, 돌림판(9)을 제초 로봇의 기울기(yaw)와 반대 방향으로 회전시키는 것이다.
또한, 상기 특허문헌 2 및 3에 개시된 것과 같이, 상기 한 쌍의 카메라(10)에 의해 촬영된 값에 의하여, 바람직한 제초 로봇의 높이를 계산할 수 있으며, 본 발명은 제초 로봇을 상기와 같은 바람직한 높이로 제어하고자 하는 것을 기술적 사상으로 하고 있는 것이다.
본 발명의 높이 제어 모듈은, 모듈 제어 모터(미도시)에 의해 구동되는 것으로, 아래에서는 도 1 내지 3을 살펴보면서 높이 제어 모듈에 대해서 구체적으로 설명한다.
상기 모듈 제어 모터(미도시)는, 제초 로봇의 높이를 제어하기 위한 것이므로, 도면에 도시하지는 않았지만, 제초 로봇 내부의 상기 자세 측정 센서(5)의 근방에 배치하여, 아래에서 설명하는 구동 피니언(3)을 구동하는 것이다.
상기 높이 제어 모듈은, 도 1 내지 도 3에 나타나 있는 것과 같이, 제초 로봇의 몸체 좌, 우에 직선 형태로 배치되며, 서로 반대 방향으로 배치된다. 즉, 좌측에 배치되는 모듈의 구성과 반대 방향으로 우측에 모듈이 배치된다.
도 1은 높이 제어 모듈을 포함하는 본 발명의 정면도, 좌, 우측면도이며, 도 2는 본 발명의 카메라 돌림판(9)을 포함한 좌, 우 측면도이며, 도 3은 본 발명의 평면도이다.
아래에서는 도 3을 살펴보면서, 먼저 제초 로봇 몸체의 좌측에 배치되는 모듈 구성들을 기준으로 설명한다. 또한 상기 좌측에 배치되는 모듈 구성과 반대 방향으로 우측에 모듈이 배치된다.
제초 로봇의 좌측 최전방에는, 구동 래크(6)가 배치된다. 본 발명은 좌측과 우측에 배치되는 모듈이 반대 방향으로 배치되므로, 도 1 및 도 2에 나타나 있는 것과 같이, 상기 구동 래크(6)는, 제초 로봇의 좌측 전륜측 하부 차체 플랫폼(12)과 우측 후륜측 하부 차체 플랫폼(12)에 각각 고정 배치된다. 또한, 상기 구동 래크(6)는, 뒤에 배치되는 구동 피니언(3)과 맞물리도록 배치된다.
상기 구동 피니언(3)은, 모듈 제어 모터(미도시)에 의하여 구동되며, 구동 래크(6)와 맞물려 구동 래크(6)를 구동시키는 것으로, 제초 로봇을 한 쌍의 카메라(10)에 의하여 계산된 바람직한 높이로 구동시키는 것이다.
상기 잠금 래크(4)는, 도 3에도 나타나 있는 것과 같이, 전, 후방에 배치되는 것으로, 제초 로봇의 높이를 일정한 위치에서 고정하고자 하는 것이다. 상기 전방측의 잠금 래크(4)는, 전방으로 상기 구동 래크(6)와 맞물리며, 후방으로 아래에서 설명하는 잠금 피니언(2)과 맞물려 결합된다. 또한 후방측의 잠금 래크(4)는, 전방으로 아래에서 설명하는 잠금 피니언(2)과 맞물리며, 후방으로 보조 래크(7)와 맞물려 결합된다.
본 발명은 상기 잠금 래크(4)에 의하여, 구동 래크(6) 및 보조 래크(7)를 고정 잠금시키는 것에 의하여, 제초 로봇 몸체의 좌, 우 높이를 제어하게 된다.
도 1에 나타나 있는 것과 같이, 상기 보조 래크(7)는 상기 잠금 래크(4)와 하부에서 맞물리게 배치된다. 또한, 상기 보조 래크(7)는 상기 보조 피니언(1)과 상부에서 맞물리게 된다. 이때 상기 보조 피니언(1)은, 고정용 스프링(11)에 의해 보조 래크(7)쪽으로 고정되는 것으로, 보조 피니언(1)에 의해 보조 래크(7)의 상승을 제어하게 되며, 따라서, 제초 로봇 몸체의 상승 및 하강을 한정적으로 제어하게 된다.
본 발명의 제초 로봇은, 자세 측정 센서(5)에 의해 도출된 제초 로봇의 기울기(yaw) 값을 기초로, 한 쌍의 카메라(10)가 설치된 카메라 돌림판(9)을 돌림판 구동 모터(8)로 회전시키고, 한 쌍의 카메라(10)에서 촬영된 영상으로 기초로 바람직한 제초 로봇을 높이를 특정하고, 그 높이로 제초 로봇의 높이를 조절하고자 하는 것으로 아래와 같은 단계로 이루어진다.
제초 로봇의 내부에 장착된 자세 측정 센서(5)에 의하여, 지면에 대한 제초 로봇의 기울기(yaw)를 측정하는 단계 1(S-1); 상기 지면에 대한 제초 로봇의 기울기(yaw)에 따라, 제초 로봇의 전방에 장착되는 한 쌍의 카메라(10)를 갖는 카메라 돌림판(9)을 회전시키는 단계 2(S-2); 상기 한 쌍의 카메라(10)에 의하여 촬영된 영상 정보에 의하여 제초 로봇의 높이를 설정하는 단계 3(S-3); 제초 로봇을 상기 제초 로봇의 높이로 제어하는 단계 4(S-4);로 이루어진다.
또한, 상기 단계 2(S-2)는, 돌림판 구동 모터(8)에 의하여 이루어지며, 상기 단계 4(S-4)는, 모듈 제어 모터(미도시)에 의하여 높이 조절 모듈이 제어하는 것에 의하여 이루어진다.
즉, 도 4에 나타나 있는 것과 같이, 본 발명은 제초 로봇의 높이를 조절하기 위해 먼저 자세 측정 센서(5)에 의한 제초 로봇의 기울기(yaw)를 측정한다. 다음으로, 상기 기울기 값(yaw)에 의해 카메라 돌림판을 제초 로봇의 기울기(yaw)와 반대 방향으로 회전시킨다. 이때 도 5에 나타나 있는 것과 같이, 카메라 돌림판의 기울기(yaw) 는, 제초 로봇의 기울기(yaw)와 반대로 돌리는 것에 의하여 한 쌍의 카메라((10)가 수평이되도록 제어한다. 이때, 상기 한 쌍의 카메라(10)로 작물의 영상을 촬영하는 것에 의하여 종래기술과 같이, 제초 로봇의 바람직한 높이를 설정하게 된다. 또한 도 5에 나타나 있는 것과 같이, 모듈 제어 모터로 높이 조절 모듈의 구동 피니언(3)을 구동시키는 것에 의하여, 제초 로봇의 높이를 제어하게 된다.
본 발명은, 상기 한 쌍의 카메라(10)에 의하여 촬영된 작물 영상을 기초로, 모듈 제어 모터(미도시)를 제어하는 것에 의하여, 제초 로봇 몸체의 높이를 승강시키게 되는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 제초 로봇의 후방에 별도로 제초기를 설치하는 것에 의하여, 제초 로봇이 이동하는 것에 의하여 제초기가 제초할 수 있도록 할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
(부호의 설명)
1 : 보조 피니언
2 ; 잠금 피니언
3 : 구동 피니언
4 : 잠금 래크
5 : 자세 측정 센서
6 : 구동 래크
7 ; 보조 래크
8 : 돌림판 구동 모터
9 : 카메라 돌림판
10 : 한 쌍의 카메라
11 : 고정용 스프링
12 : 하부 차체 플랫폼

Claims (4)

  1. 제초 로봇의 내부에 장착되어, 지면에 대한 제초 로봇의 기울기(yaw)를 측정하는 자세 측정 센서(5)와,
    제초 로봇의 전방에 장착되는 한 쌍의 카메라(10)를 갖는 카메라 돌림판(9)과,
    상기 자세 측정 센서(5)에 의해 측정된 제초 로봇의 기울기(yaw)와 반대 기울기(yaw)로 상기 카메라 돌림판(9)을 회전시키는 돌림판 구동 모터(8)와,
    상기 한 쌍의 카메라(10)에 의해 촬영된 영상에 의하여 설정되는 제초 로봇의 높이로, 상기 제초 로봇의 높이를 제어하는 높이 제어 모듈과,
    상기 높이 제어 모듈을 구동 제어하는 모듈 제어 모터(미도시)로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    제초 로봇의 기계식 능동 리프팅 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 높이 제어 모듈은,
    제초 로봇 몸체의 좌, 우에 서로 반대 방향으로 직선 형태로 배치되며,
    좌측 전방에서 후방으로, 하부 차체 플랫폼(12)에 고정 설치되는 구동 래크(6), 구동 피니언(3), 잠금 래크(4), 잠금 피니언(2), 잠금 래크(4), 보조 피니언(1) 및 하부 차체 플렛폼(12)에 고정 설치되는 보조 래크(7)의 순서로 배치되며,
    우측 후방에서 전방으로, 하부 차체 플랫폼(12)에 고정 설치되는 보조 래크(7), 보조 피니언(1), 잠금 래크(4), 잠금 피니언(2), 잠금 래크(4), 구동 피니언(3) 및 하부 차체 플렛폼(12)에 고정 설치되는 구동 래크(6)의 순서로 배치되는 것을 특징으로 하는,
    제초 로봇의 기계식 능동 리프팅 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보조 피니언(1)은, 고정용 스프링(11)에 의하여, 보조 래크(7)에 밀착되는 것을 특징으로 하는,
    제초 로봇의 기계식 능동 리프팅 시스템.
  4. 제초 로봇의 내부에 장착된 자세 측정 센서(5)에 의하여, 지면에 대한 제초 로봇의 기울기(yaw)를 측정하는 단계 1(S-1);
    상기 지면에 대한 제초 로봇의 기울기(yaw)에 따라, 제초 로봇의 전방에 장착되는 한 쌍의 카메라(10)를 갖는 카메라 돌림판(9)을 회전시키는 단계 2(S-2);
    상기 한 쌍의 카메라(10)에 의하여 촬영된 영상 정보에 의하여 제초 로봇의 높이를 설정하는 단계 3(S-3);
    제초 로봇을 상기 제초 로봇의 높이로 제어하는 단계 4(S-4);로 이루어지며,
    상기 단계 2(S-2)는, 돌림판 구동 모터(8)에 의하여 이루어지며,
    상기 단계 4(S-4)는, 모듈 제어 모터(미도시)에 의하여 높이 조절 모듈을 제어하는 것에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    제초 로봇의 기계식 능동 리프팅 시스템.
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