KR-20260061982-A - Autonomous driving unmanned sprayer

Abstract

본 발명은 대차; 상기 대차의 하부에 마련되는 주행휠을 통해 주행 가능하도록 하는 주행구동부; 상기 대차가 상기 주행구동부에 의해 주행시 방제 구역의 바닥에 설치되는 대차유도레일을 따라 이동하도록 가이드하는 주행가이드와 주행경로 지하에 매설된 주행유도금속을 탐지하여 조향하는 금속탐지부; 상기 대차에 설치되는 약액탱크; 상기 약액탱크로부터 공급되는 약액을 분무하도록 하는 분무기; 및 상기 분무기에 의해 분무되는 약액을 방제 대상을 향하여 분사되도록 하는 분사부;를 포함하도록 한 자율 주행 무인 방제기에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 유도레일을 통해서 정해진 경로를 따라 정확하게 이동하면서 원하는 대상에 대한 방역이 수행되도록 할 수 있고, 이로 인해 방제 작업의 효율성을 높일 수 있으며, 방제 작업의 편의성과 함께 방제 작업의 무인화에 유리하도록 할 수 있고, 농촌의 일손 감소 등 인력난 심화를 해소함과 아울러, 약제 중독 발생을 미연에 방지하도록 하는 효과를 가진다.

Inventors

• 김철우

Assignees

• 김철우

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241028

Claims (7)

1. 대차; 상기 대차의 하부에 마련되는 주행휠을 통해 자율적으로 주행이 가능하도록 하는 주행구동부; 상기 대차가 상기 주행구동부에 의해 주행시 방제 구역의 바닥에 설치되는 대차유도레일을 따라 이동하도록 마련되는 주행가이드; 상기 대차에 설치되는 약액탱크; 상기 약액탱크로부터 공급되는 약액을 분무하도록 하는 분무기; 및 상기 분무기에 의해 분무되는 약액을 방제 대상을 향하여 분사되도록 하는 분사부; 를 포함하는, 자율 주행 무인 방제기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 주행구동부는, 상기 대차에 마련되는 주행모터; 상기 주행모터의 구동에 필요한 전원을 제공하는 배터리; 상기 주행모터의 회전력을 제공받아 회전하도록 상기 대차의 하측 중심부에 폭방향에 나란하도록 주행축지지부에 의해 설치되는 주행축; 및 상기 주행축에 함께 회전하도록 고정되는 다수의 주행휠;을 포함하고, 상기 주행가이드는, 상기 대차의 하측에서 전측과 후측에 수직을 이루는 축을 중심으로 회전 가능하도록 각각 설치되는 가이드축지지부; 상기 가이드축지지부 각각에 수평되게 설치되는 가이드축; 및 상기 대차유도레일을 중심에 두고 그 양측에 각각 위치하도록 한 쌍으로 이루어지고, 상기 가이드축 각각에 한 쌍씩 설치되는 가이드휠;을 포함하는, 자율 주행 무인 방제기.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 주행가이드는, 상기 한 쌍의 가이드휠이 서로 마주보는 측에 상기 대차유도레일에 슬라이딩되도록 슬라이드패드가 각각 부착되도록 하는, 자율 주행 무인 방제기.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사부는, 상기 대차의 양측에 각각 수직되게 설치되는 분사파이프 또는 상기 대차의 양측에 각각 수직되게 설치되어 상단이 서로 연결되는 분사파이프를 통해서 상기 분무기에 의해 약액을 공급받아, 상기 분사파이프의 길이방향을 따라 이격되도록 다수로 마련되는 분사노즐을 통해서 외측으로 상기 약액이 분사되도록 하는, 자율 주행 무인 방제기.
5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 대차에 작업자가 착석하기 위하여 마련되는 시트; 및 상기 시트에 착석한 작업자가 회전 조작할 수 있도록 상기 대차에 마련되고, 상기 가이드축지지부 중 어느 하나에 연결됨으로써, 연결된 상기 가이드축지지부의 회전에 의해 상기 가이드휠에 대한 조향을 수행하는 조향핸들; 을 더 포함하는, 자율 주행 무인 방제기.
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대차유도레일에서 곡률이 시작되는 위치에 설치되는 회전시작센서와 곡률이 마치는 위치에 설치되는 회전마침센서로부터 상기 대차의 감지신호를 수신받아, 상기 주행구동부와 상기 분무기를 각각 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 회전시작센서에 의한 상기 대차의 감지신호로부터 상기 대차가 방향 전환을 시작하는 것으로 판단되면, 상기 약액의 분사를 정지시키도록 상기 분무기를 제어하고, 상기 회전마침센서에 의한 상기 대차의 감지신호로부터 상기 대차가 방향 전환을 마치는 것으로 판단되면, 상기 약액의 분사를 시작하도록 상기 분무기를 제어하는, 자율 주행 무인 방제기.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 대차의 전측과 후측에 각각 설치되고, 방제 구역의 바닥 지하에 매립되는 금속재의 대차유도레일을 각각 감지하도록 하는 제 1 및 제 2 금속탐지센서; 및 상기 제 1 및 제 2 금속탐지센서의 감지신호를 수신받아 상기 대차가 상기 대차유도레일을 따라 전진 및 후진과 조향하도록 상기 주행가이드를 제어하는 제어부;를 더 포함하고, 상기 주행가이드는, 상기 대차의 하측에 수직을 이루는 축을 중심으로 회전 가능하도록 가이드축지지부가 설치되고, 상기 가이드축지지부에 지면을 주행하기 위한 가이드휠이 마련되며, 상기 가이드축지지부가 상기 제어부에 의해 제어되는 조향구동모터에 의해 조향을 위해 회전하도록 하는, 자율 주행 무인 방제기.

Description

자율 주행 무인 방제기{Autonomous driving unmanned sprayer} 본 발명은 자율 주행 무인 방제기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유도레일을 통해서 정해진 경로를 따라 정확하게 자율적으로 이동하면서 원하는 대상에 대한 방역이 수행되도록 할 수 있고, 이로 인해 방제 작업의 효율성을 높일 수 있으며, 방제 작업의 편의성과 함께 방제 작업의 무인화에 유리하도록 할 수 있는 자율 주행 무인 방제기에 관한 것이다. 일반적으로 방제기는 사과, 배, 포도 등의 수확을 위한 과수원에서, 과실수에 약제를 분무하여 병충해 방역을 위해 사용되고 있다. 최근에는 농가 인구가 크게 감소하고 있을 뿐만 아니라, 고령화율의 증가로 인해 농촌에서 인력난이 심화되고 있는 추세이다. 또한 방제 과정에서 불의의 농약 중독으로 인한 사망자나 중독자의 수가 증가하고 있다. 이러한 이유로 인해, 방역 작업을 기계화할 경우, 장비의 대형화로 인해 높은 설비비 및 유지비로 인해 경제적인 방역을 어렵게 하는 문제점을 가지고 있었다. 종래 방제기와 관련되는 기술로서, 한국공개특허 제10-2022-0106313호의 "사용자 정의 라인 추적 자율주행 방제기"가 제시된 바 있는데, 이는 바디부; 상기 바디부에 대해 이동 가능하도록 구비되는 주행부; 상기 바디부 상에 설치되고, 상기 주행부의 움직임과 연동하여 약액 분사에 의한 방제작업을 수행하는 방제부; 상기 바디부 상에 설치되고, 카메라를 통해 설치된 라인 표식을 인지하는 경로인지부; 상기 바디부 상에 설치되고, 방제기의 전체적인 제어를 수행하되 상기 경로인지부로부터 전송되는 라인 표식 인지신호에 따라 상기 주행부와 방제부를 제어하는 제어부;를 포함한다. 그러나, 이와 같은 종래 기술은 원하는 경로를 따라 정확하게 자율적으로 주행하도록 제어하는데 한계를 가지고, 이로 인해 방역 작업의 효율성을 높이기 어려우며, 방제 작업의 무인화를 위해서 복잡한 구성들과 고도의 기술이 요구되는 문제점을 가지고 있었다. 도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 자율 주행 무인 방제기의 주행 경로를 나타낸 평면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 자율 주행 무인 방제기를 도시한 측면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 자율 주행 무인 방제기를 도시한 정면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 자율 주행 무인 방제기를 도시한 평면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 자율 주행 무인 방제기에서 주행휠과 가이드휠의 배치를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시례에 따른 자율 주행 무인 방제기를 도시한 정면도이다. 도 7은 본 발명의 또 다른 실시례에 따른 자율 주행 무인 방제기를 도시한 측면도이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 자율 주행 무인 방제기의 주행 경로를 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 자율 주행 무인 방제기를 도시한 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 자율 주행 무인 방제기를 도시한 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 자율 주행 무인 방제기를 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 자율 주행 무인 방제기에서 주행휠과 가이드휠의 배치를 설명하기 위한 도면이다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 자율 주행 무인 방제기(100)는 대차(110), 주행구동부(120), 주행가이드(130), 약액탱크(140), 분무기(150) 및 분사부(160)를 포함할 수 있다. 대차(110)는 상면에 구성들의 안착 및 수용을 위한 장소를 제공할 수 있고, 후술하게 될 주행구동부(120) 등에 의해 대차유도레일(1)을 따라 이동하거나, 대차유도레일(1)과는 별개로 원하는 경로로 이동하도록 할 수 있다. 여기서 대차유도레일(1)은 예컨대 40~50mm 직경의 파이프 형태나 각재 또는 다양한 바(bar) 형태 등을 가질 수 있고, 휠의 이동 가이드를 가능하도록 한다면, 그 단면 형태에 제한이 없다. 또한 대차유도레일(1)은 방역 구역에서 골에 해당하는 위치에 팩이나 파일 등을 사용하여 고정되도록 할 수 있고, 일례로 20cm 높이로 설치되도록 구성할 수도 있다. 주행구동부(120)는 대차(110)의 하부에 마련되는 주행휠(125)을 통해 자율적으로 주행 가능하도록 하는데, 이를 위해 다양한 자율 주행용 구동 수단 및 자율 주행 구조가 사용될 수 있다. 주행구동부(120)는 일례로, 대차(110)에 마련되는 주행모터(121)와, 주행모터(121)의 구동에 필요한 전원을 제공하는 배터리(122)와, 주행모터(121)의 회전력을 제공받아 회전하도록 대차(110)의 하측 중심부에 폭방향에 나란하도록 주행축지지부(124)에 의해 설치되는 주행축(123)과, 주행축(123)에 함께 회전하도록 고정되는 다수의 주행휠(125)을 포함할 수 있다. 주행모터(121)는 일례로 DC 기어 모터가 사용될 수 있는데, 감속기(126)를 통해 주행축(123)에 회전력을 전달하도록 할 수 있다. 주행축(123)은 주행휠(125) 각각이 설치되도록 주행휠(125)의 개수, 예컨대 2개에 해당하는 개수로 이루어질 수 있다. 이로 인해, 대차유도레일(1)과의 간섭을 피하도록 할 수 있는데, 주행축(123)이 높이나 배치 등으로 인해, 대차유도레일(1)과의 간섭을 피할 수 있다면, 그 개수를 제한할 필요가 없으며, 단일로 이루어질 수도 있다. 여기서, 주행축지지부(124)는 주행축(123)의 양단에 결합되는 브라켓 구조를 가질 수 있다. 주행가이드(130)는 대차(110)가 주행구동부(120)에 의해 주행시 방제 구역의 바닥에 설치되는 대차유도레일(1)을 따라 이동하도록 마련되며, 이로 인해 대차(110)가 주행이 가능한 자세를 유지하도록 할 수 있다. 주행가이드(130)는 대차(110)의 전후로 각각 가이드휠(133)이 한 쌍씩 마련됨으로써, 한 쌍의 가이드휠(133)이 대차유도레일(1)에 끼워짐으로써, 대차유도레일(1)의 형태에 따라 조향되어 대차(110)의 주행 경로를 유도하도록 할 수 있다. 주행가이드(130)는 일례로, 대차(110)의 하측에서 전측과 후측에 수직을 이루는 축을 중심으로 조향을 위해 회전 가능하도록 각각 설치되는 가이드축지지부(131)와, 가이드축지지부(131) 각각에 수평되게 설치되는 가이드축(132)과, 대차유도레일(1)을 중심에 두고 그 양측에 각각 위치하도록 한 쌍으로 이루어질 수 있고, 가이드축(132) 각각에 한 쌍씩 설치되는 가이드휠(133)을 포함할 수 있다. 여기서, 가이드축지지부(131)는 가이드축(132)의 양단에 결합되는 브라켓 구조를 가질 수 있다. 주행가이드(130)는 한 쌍의 가이드휠(133)이 서로 마주보는 측에 대차유도레일(1)에 슬라이딩되도록 슬라이드패드(134)가 각각 부착되도록 할 수 있다. 슬라이드패드(134)는 가이드휠(133)의 마모를 방지하도록 할 수 있고, 대차유도레일(1)과의 슬라이딩이 원활하도록 하면서도 대차유도레일(1)과의 마찰로 인한 마모를 최소화할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 약액탱크(140)는 대차(110)에 설치되는데, 사용 시간 및 분무 면적을 고려하여 다양한 용량을 가지도록 구성될 수 있고, 일례로 500L의 용량을 가지도록 구성될 수 있다. 분무기(150)는 약액탱크(140)로부터 공급되는 약액을 분무하도록 하는데, 약액의 분무에 대한 신뢰성을 높이기 위하여, 정해지 압력 이상의 고압 분무가 이루어지도록 구성될 수 잇다. 분무기(150)는 동력에 의해 예컨대 20~30 psi의 고압으로 약액을 분사하도록 구성될 수 있고, 이를 위해 분무 동력의 발생을 위한 구동수단과 동작에 필요한 연료 내지 전원이 포함되는 구성으로 이루어질 수 있다. 여기서, 전원을 사용할 경우, 주행구동부(120)의 배터리(122)가 사용될 수도 있다. 이러한 분무기(150)의 고압 분사로 인해, 후술하게 될 분사부(160)의 분사노즐(162)이 5 ~ 10개로 이루어지도록 함으로써, 5 m 이상의 약액 분사가 이루어지도록 하여, 과실수 상단까지 약액이 분사될 수 있도록 한다. 분사부(160)는 분무기(150)에 의해 분무되는 약액을 방제 대상을 향하여 분사되도록 한다. 여기서, 방제 대상은 사과나무, 배나무, 포도나무 등의 과실수이거나, 이에 한하지 않고, 농작물을 비롯하여 방제를 필요로 하는 다양한 식물이 해당될 수 있다. 또한 약액은 방제의 목적에 해당하는 농약일 수 있다. 분사부(160)는 일례로 본 실시례에서처럼, 대차(110)의 양측에 각각 수직되게 설치되는 분사파이프(161)를 통해서 분무기(150)에 의해 약액을 공급받아, 분사파이프의(161) 길이방향을 따라 이격되도록 다수로 마련되는 분사노즐(162)을 통해서 외측으로 약액이 분사되도록 할 수 있다. 따라서, 수직된 한 쌍의 분사파이프(161)를 통해서 약액 분사 분포가 수직면에 대하여 균일하게 이루어지도록 할 수 있다. 본 발명의 일 실시례에 따른 자율 주행 무인 방제기(100)는 대차(110)에 작업자가 착석하기 위하여 마련되는 시트(171)와, 시트(171)에 착석한 작업자가 회전 조작할 수 있도록 대차(110)에 마련되고, 가이드축지지부(131) 중 어느 하나에 연결됨으로써, 연결된 가이드축지지부(131)의 회전에 의해 가이드휠(133)에 대한 조향을 수행하도록 하는 조향핸들(172)을 포함할 수 있다. 따라서, 작업자가 시트(171)를 통해 탑승하여, 조향핸들(172)의 조작에 의해 수동으로 대차(110)의