KR101987828B1 - 자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법에 관한 것으로, 농약 살포용 방제기가 설치된 무인주행 차량의 무인 방제방법에 있어서, 유무선으로 연결되는 사용자 단말을 통해 농약 살포 대상지역의 범위 정보를 입력받는 제1 단계; 상기 무인주행 차량이 상기 설정된 농약 살포 대상지역의 범위 내를 주행하여 상기 농약 살포 대상지역 내의 환경 정보를 획득하며, 상기 획득된 환경 정보를 이용하여 상기 무인주행 차량이 주행할 영역에 대한 3차원 지도정보를 구축하는 제2 단계; 상기 구축된 지도정보를 기반으로, 상기 농약 살포 대상지역에서 상기 무인주행 차량의 이동거리가 최소화되도록 주행 경로를 생성하는 제3 단계; 상기 사용자 단말을 통해 방제 모드의 실행이 입력될 때, 상기 무인주행 차량이 상기 주행 경로를 따라 이동하며 상기 방제기를 작동시켜 과수에 농약을 살포하는 제4 단계; 상기 무인주행 차량이 상기 주행 경로를 따라 이동할 때, 상기 주행 경로 상의 지면 굴곡 및 장애물을 식별하여 상기 주행 경로를 재설정하는 제5 단계; 및 상기 주행 경로를 완주한 후, 상기 무인주행 차량의 상기 방제 모드를 종료하는 제6 단계;를 포함하여, 다양한 주변 환경에 대응하여 보다 적절한 주행 경로를 생성하여 자율적 주행을 가능하게 하는 무인 방제기술을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 무인 방제기를 통해 과수에 농약을 살포함으로써 농업인의 안전을 도모함은 물론, 무인 방제기의 주행 경로를 다변화 할 수 있는 자율 주행을 구현함으로써, 방제 과정이 여러 지형 또는 여러 수목에 보다 범용적으로 적용되어 사용될 수 있는 효과를 포함하고, 수목의 크기 또는 배열에 따라 방제 방향과 크기를 제어함으로써, 농약의 사용량을 저감함은 물론, 효율적인 방제 과정을 수행할 수 있는 효과를 포함하며, 주변 환경 변화에 따라 주행 경로를 재설정되도록 하고 그에 따른 방제 동작을 제어함으로써, 농약의 과다 사용을 억제하여 경제적 손실은 물론, 과수의 오염을 경감할 수 있는 효과를 포함한다.

Description

자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법{Unmanned pesticide application method using autonomous vehicle}

본 발명은 자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법에 관한 것이다.

일반적으로, 곡류, 채소류, 과일류 등을 재배하는 농가는 수확량을 높이기 위해 병충해를 방지할 수 있는 농약을 사용한다.

그러나, 살포되는 농약은 수확량에 지대한 영향을 주지만 정작 농작물을 섭취하는 소비자는 물론, 이를 사용하는 사용자에게 치명적인 생명의 위협을 줄 수 있는 문제를 안고 있다.

농촌진흥청의 '농약살포 작업자 장기노출 연구 결과'에 따르면 농약노출에 의한 농업인의 피해가 심각한 것으로 나타난다. 구체적으로, 남성 농업인 중 농약중독 증상을 호소하는 농업인의 23%인에 달하며, 이를 전체 150만 남성 농업인에 대입해 보면 약 34만5000여명이 농약중독에 시달리고 있을 것으로 보인다.

또한, 농약 중독에 의한 증상으로는 메스꺼움, 구토, 설사는 물론 어지럼증과 불안감, 호흡곤란, 전신마비 등의 치명적인 증상과 우울증상까지 보이는 것으로 나타난다. 특히, 수동식 등짐형 분무기를 사용해 농약을 뿌릴 경우 그 위험도가 높게 나타나는 것으로 파악된다.

이를 개선하기 위하여 최근에는 대다수 농가에서 자동 방제장치나 무인 방제장치를 사용하여 농약을 살포함으로써, 농업인의 안전을 도모하고 있다.

『대한민국 등록특허공보 제10-1762929호, 발명의 명칭: 무인 방제기, (공고일: 2017년08월04일, 특허권자: 전주대학교 산학협력단, 주식회사 동일이앤지)』에는 지면에 설치되는 유도선을 따라 자율 이동되면서 방제하는 무인 방제기의 기술적 구성을 소개하고 있다.

그러나, 상술한 종래기술의 무인 방제기는 주변 지형지물을 식별하여 주행 경로를 결정함으로써, 다양한 환경에서 사용될 수 있는 자율 주행 방제기가 아닌 레일에 해당하는 기설치된 유도선을 따라 이동하는 무인 방제기에 불과하여 유도선을 설치 및 관리하여야 하는 불리함은 물론, 주행 경로 상의 장애물에 적절히 대처할 수 없는 문제를 안고 있다.

또한, 방제 거리, 방제 각도 등의 방제 방향을 제어하는 구성은 개시하지 않고 있어, 수목의 다양한 배열에 따른 보다 적절한 방제 동작을 수행하는데 어려움이 있을 것으로 보인다.

특허문헌 (0001) 『대한민국 등록특허공보 제10-1762929호, 발명의 명칭: 무인 방제기, (공고일: 2017년08월04일, 특허권자: 전주대학교 산학협력단, 주식회사 동일이앤지)』

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 다양한 주변 환경에 대응하여 보다 적절한 주행 경로를 생성하여 자율적 주행을 가능하게 하는 무인 방제기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 또 다른 기술적 과제들은 후술할 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 농약 살포용 방제기가 설치된 무인주행 차량의 무인 방제방법에 있어서, 유무선으로 연결되는 사용자 단말을 통해 농약 살포 대상지역의 범위 정보를 입력받는 제1 단계; 상기 무인주행 차량이 상기 설정된 농약 살포 대상지역의 범위 내를 주행하여 상기 농약 살포 대상지역 내의 환경 정보를 획득하며, 상기 획득된 환경 정보를 이용하여 상기 무인주행 차량이 주행할 영역에 대한 3차원 지도정보를 구축하는 제2 단계; 상기 구축된 지도정보를 기반으로, 상기 농약 살포 대상지역에서 상기 무인주행 차량의 이동거리가 최소화되도록 주행 경로를 생성하는 제3 단계; 상기 사용자 단말을 통해 방제 모드의 실행이 입력될 때, 상기 무인주행 차량이 상기 주행 경로를 따라 이동하며 상기 방제기를 작동시켜 과수에 농약을 살포하는 제4 단계; 상기 무인주행 차량이 상기 주행 경로를 따라 이동할 때, 상기 주행 경로 상의 지면 굴곡 및 장애물을 식별하여 상기 주행 경로를 재설정하는 제5 단계; 및 상기 주행 경로를 완주한 후, 상기 무인주행 차량의 상기 방제 모드를 종료하는 제6 단계;를 포함한다.

그리고, 상기 제2 단계는, 상기 농약 살포 대상지역 내의 과수의 크기, 과수의 배열을 포함하는 과수의 분포, 및 랜드마크를 포함하는 지형지물을 식별하여 상기 환경 정보를 생성하는 단계;를 포함하고, 상기 제3 단계는, 상기 랜드마크를 포함하는 지형지물을 기준으로 상기 주행 경로의 시작점과 종착점을 설정하며, 상기 과수의 배열을 포함하는 과수의 분포 정보를 기초로 상기 주행 경로의 변곡점 또는 전환점을 설정하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 단계는, 상기 농약 살포 대상지역 내의 과수의 크기, 과수의 배열을 포함하는 과수의 분포, 및 랜드마크를 포함하는 지형지물을 식별하여 상기 환경 정보를 생성하는 단계;를 포함하고, 상기 제4 단계는, 상기 무인주행 차량과 과수 간의 거리 및 과수의 크기에 따른 상기 방제기와 상기 과수 간의 높이 방향의 각도를 산출하여 상기 방제기의 농약 살포 방향 및 농약 살포 강도를 제어하는 단계; 및 지면의 굴곡에 의한 상기 무인주행 차량의 자세 정보를 기반으로 상기 방제기의 농약 살포 방향 및 농약 살포 강도를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제4 단계는, 상기 농약 살포 대상지역 내 바람의 방향 및 상기 자율주행 차량의 주행 속도에 따라 상기 방제기의 농약 살포 방향 및 강도를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제4 단계는, 상기 설정된 무인주행 차량의 주행 경로가 중첩될 때, 중첩된 부분에서 상기 방제기의 농약 살포가 제어되는 단계;를 포함할 수 있다.

상술한 과제의 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 무인 방제기를 통해 과수에 농약을 살포함으로써 농업인의 안전을 도모함은 물론, 무인 방제기의 주행 경로를 다변화 할 수 있는 자율 주행을 구현함으로써, 방제 과정이 여러 지형 또는 여러 수목에 보다 범용적으로 적용되어 사용될 수 있는 효과를 포함한다.

둘째, 수목의 크기 또는 배열에 따라 방제 방향과 크기를 제어함으로써, 농약의 사용량을 저감함은 물론, 효율적인 방제 과정을 수행할 수 있는 효과를 포함한다.

셋째, 주변 환경 변화에 따라 주행 경로를 재설정되도록 하고 그에 따른 방제 동작을 제어함으로써, 농약의 과다 사용을 억제하여 경제적 손실은 물론, 과수의 오염을 경감할 수 있는 효과를 포함한다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량을 이용한 무인 방제 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 무인 방제 과정을 나타내는 사용상태도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량을 이용한 무인 방제 시스템을 나타내는 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자율주행 차량을 이용한 무인 방제 시스템은 사용자가 자율주행 차량을 동작시키면, 자율주행 차량은 농약 살포 대상지역의 외곽을 주행하여 대상지역의 지도정보를 생성하고, 그 지도정보를 기반으로 자율주행 차량의 최적화된 주행 경로를 설정하여 과수에 무인화된 농약 살포를 가능하게 함으로써, 농업인의 농약 중독에 따른 위험을 경감할 수 있다.

이와 더불어, 지면의 굴곡 또는 장애물에 의해 주행 경로의 변경이 필요할 때, 그에 따른 최적화된 주행 경로를 재설정함은 물론, 과수의 높이, 과수의 크기, 과수의 배열, 지면의 굴곡, 바람의 방향 등을 고려하여 자율주행 차량에 설치된 방제기가 농약을 살포함으로써, 농약의 사용량을 저감과 과수에 적절한 농약 살포를 통해 수확량을 높여 경제적인 과수 재배를 가능하게 할 수 있다.

상술한 기능을 수행하기 위하여, 본 발명의 자율주행 차량을 이용한 무인 방제 시스템은 사용자 단말(100), 자율주행 차량의 주행 단말(200), 및 방제기의 방제 단말(300)의 구성을 포함한다.

사용자 단말(100)은 상술한 주행 단말(200) 및 방제 단말(300)과 유무선 통신으로 연결되어 자율주행 차량의 주행과 방제기의 살포 동작을 실시하게 하거나, 그 실시되는 동작을 개별 제어하는 것으로, 데스트탑 PC(Desktop PC) 스마트 폰(Smart Phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 태블릿 장치(Tablet Device) 등으로 마련될 수 있다.

이때, 사용자 단말(100)은 사용자에게 자율주행 차량의 주행 기능과 방제기의 살포 기능을 분석하여 제공할 수 있으며, 사용자의 조작편의를 위해 자율주행 차량과 방제기의 구동 동작을 시각, 청각, 촉각으로 피드백할 수 있도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 사용자 단말(100)은 기본적으로 시청각 정보를 제공하는 장치(GUI)와 조작장치(PUI)의 구성을 포함할 수 있다.

여기서, 사용자 단말(100)은 사용자의 조작을 통해 농약 살포 대상지역의 구조물(랜드마크), 대상지역의 범위(반경), 개략적인 과수의 배열, 지면의 굴곡 및 장애물과 같은 주변 지형지물 등을 포함하는 환경 정보를 입력받을 수 있다.

또한, 사용자 단말(100)은 사용자에 의해 자율주행 차량의 농약 살포 대상지역의 3차원 지도를 작성할 수 있는 3차원지도 작성모드, 자율주행 차량의 최적화된 주행 경로를 설정하도록 하는 주행경로 설정모드, 방제기의 방제 동작을 실시할 수 있는 방제 모드, 자율주행 차량의 이동에 의한 방제 과정을 종료시키고 차량 및 방제기가 충전되도록 하는 방제종료 충전모드 등을 포함하는 다수의 개별 제어모드를 설정 및 제어할 수 있다.

주행 단말(200)은 사용자 단말(100)을 통해 3차원지도 작성모드의 실행이 입력되면, 자율주행 차량을 농약 살포 대상지역으로 주행시켜 대상지역의 3차원지도를 생성한다.

이때, 자율주행 차량은 사용자 단말(100)을 통해 기입력된 구조물(랜드마크)을 기준으로 주행 경로의 시작점을 설정하고, 농약 살포 대상지역 내 과수의 외곽지역을 주행하여 대상지역의 3차원지도를 생성한다. 이를 위해, 자율주행 차량에는 LiDAR, CCD 카메라, GPS(Global Positioning System) 위성항법장치, IMU(Inertial Measurement Unit) 관성계측장치 등이 설치되어 레이저 스캐닝된 3차원 지도를 작성할 수 있다.

LiDAR(Light Detection And Ranging, laser radar)는 짧은 시간 안에 높은 해상도의 3차원 영상 정보를 획득할 수 있는 측량장비로서, 지형과 지물에 대한 거리를 결정하기 위하여 레이저 펄스(Laser Pulse)를 사용한다. LiDAR의 측량 기술은 레이더(radar) 기술과 비슷한 개념이나 라디오 파장(radio wave)이 아닌 레이저 펄스를 지형·지물에 주사하여 반사파가 돌아오는 시간차이를 측정함으로써, 정확한 거리를 결정하는 방법이다. 구체적으로, 대상체에 레이저를 발사하고, 반사되는 레이저가 도달할 때까지의 시간을 측정한 후, 빛의 속도를 곱함으로써 정밀한 거리를 계산하는 장치이다.

LiDAR는 고도, 반사강도 등으로 구성되는 점군 데이터로서 건물이나 수목을 비롯한 다양한 여러 구조물에 대한 정보를 획득할 수 있다. 또한, LiDAR는 스캐닝되는 3차원 정보를 모두 가지고 있다는 점에서 신뢰도는 매우 높지만 이와 동시에 높은 정밀도를 가지기 때문에 데이터 양이 매우 많은 특성이 있으며, 특정 구조물 부근에는 주변 건물이나 수목 등 다양한 형태의 장애물이 존재하기 때문에 LiDAR 데이터로부터 구조물을 추출하거나 모델링하기 위해서는 잡음 데이터에 의한 영향을 최소화하기 위한 필터링 과정이 요구된다.

GPS 위성항법장치는 GPS 위성 전파를 참조하여 위성에서 송신한 신호가 수신 장치에 도달하는데 걸리는 시간(TOA: Time Of Arrival)을 산출하여 거리를 계산한다. GPS 위성항법장치는 직진성이 강한 전파의 특성상 수신장치와 가시성(LOS: Line OF Sight)을 유지한 상태에서만 통신이 가능하여 실내 같은 특정한 환경에서는 측위가 어렵다는 단점이 있다.

이를 보완하기 위해 자율주행 차량에는 IMU 관성계측장치가 마련된다. IMU 관성계측장치는 이동물체의 속도와 방향, 중력, 가속도를 측정하는 장치로, IMU 기반의 위치 추정은 가속도계, 각속도계, 지자기계 및 고도계를 이용하여 보행자 및 이동물체의 움직임 상황을 인식하는 장치이다. IMU 관성계측장치에는 일반적으로 3축 가속도계와 3축 각속도계가 내장되어 있어 진행방향, 횡방향, 높이방향의 가속도와 롤링(roll), 피칭(pitch), 요(yaw) 각속도의 측정이 가능하며,IMU로부터 얻어지는 가속도와 각속도를 적분하여 자율주행 차량의 속도와 자세각의 산출이 가능하다.

또한, 주행 단말(200)은 3차원 지도정보가 구축된 후, 사용자 단말(100)을 통해 주행경로 설정모드의 실행 입력되거나, 별도의 실행 지시가 없더라도 자율주행 차량의 과수의 배열에 따른 최적화된 주행 경로를 생성한다.

이때, 주행 단말(200)이 생성하는 최적화된 주행 경로는 주행 거리가 최단거리로 형성되는 것은 물론, 과수의 배열을 참고하여 주행 경로의 변곡점 또는 전환점을 과수열의 끝단에서 형성되도록 할 수 있으며, 주행 경로가 과수의 양측방향 또는 전후방향을 거치도록 마련되어 살포되는 농약이 과수의 전후좌우 방향에 고르게 살포되도록 할 수 있다.

여기서, 주행 경로는 기입력된 구조물(랜드마크)을 기준점으로 주행 경로의 시작점을 형성할 수 있으며, 또한, 3차원지도를 작성할 때 파악된 구조물(랜드마크) 또는 어느 특정한 과수를 기준으로 설정될 수 있다.

또한, 주행 단말(200)은 최적화된 주행 경로를 사용자 단말(100)을 통해 사용자에게 제공할 수 있으며, 이때, 사용자는 사용자 단말(100)을 통해 최적화된 주행 경로를 검증한 후, 보정된 주행 경로를 피드백하여 자율주행 차량의 주행 경로를 보정할 수 있음은 물론이다.

더불어, 주행 단말(200)은 자율주행 차량이 최적화된 주행 경로를 따라 이동할 때, 지면이 굴곡에 따른 경사 또는 미처 파악되지 못한 장애물에 의해 주행 경로가 최적화되지 못할 때에는 그 장애물 등을 회피하여 주행 경로를 재설정할 수 있다.

여기서, 재설정된 주행 경로는 과수의 방제 작업의 효율성 고려하여 재설정된다. 구체적으로, 장애물에 의해 주행 경로가 변경되면, 과수에 방제되는 농약의 비율 또는 방향이 달라질 수밖에 없으며, 이를 보완하기 위해 주행 경로를 최단거리로 형성하는 것이 아닌 방제되는 농약이 과수에 살포되는 방향 및 비율을 최적화되도록 형성할 수 있다.

한편, 주행 단말(200)은 사용자 단말(100)을 통해 방제종료 충전모드의 실행이 입력되면, 최적화된 주행 경로의 종착점에서 충전용 스테이션으로 자율주행 차량을 안내하여 충전되도록 하는 경로를 설정한다. 이때, 충전용 스테이션으로 안내하는 경로 역시 구조물(랜드마크)을 기점으로 생성되도록 할 수 있다.

아울러, 주행 단말(200)에는 EKF 필터가 내장되어 산출되는 최적화된 주행 경로의 비선형적인 위치 데이터를 선형적인 위치 데이터로 보정하여 제공함으로써, 자율주행 차량의 위치 추정 정확도를 한층 높일 수 있음은 물론이다.

방제 단말(300)은 자율주행 차량에 설치되거나 견인되는 방제기의 방제 방향 및 강도를 제어하여 과수에 살포되는 농약의 사용을 저감함은 물론, 살포 효율을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 방제 단말(300)은 사용자 단말(100)을 통해 방제 모드의 실행이 입력되거나, 자율주행 차량이 주행 경로를 따라 이동하다 목적한 과수에 근접하는 경우, 방제기의 방제 동작을 실시하며, 과수의 배열에 따른 과수 간의 간격, 과수의 크기, 과수와 방제기 간의 거리, 바람의 방향 및 강도 등의 변수를 고려하여 노즐의 방향 및 노즐을 통해 분사되는 농약의 강도를 조절할 수 있다.

또한, 주행 단말(200)을 통해 제공되는 자율주행 차량 또는 방제기의 자세 정보를 기준으로 방제기에 설치되는 노즐의 현재 위치(높이) 및 방향을 산출하여 상술한 과수의 변수 조건 등과 종합된 노즐의 분사 방향 및 강도의 크기를 산출할 수 있다.

아울러, 방제 단말(300)은 주행 단말(200)로부터 제공되는 3차원 지도정보를 토대로 과수의 배열을 계산하여 과수의 존재 유무에 따른 방제기의 동작을 실시되거나 정지되도록 할 수 있음은 물론이며, 주행 경로의 중첩에 따라 방제 동작 역시 중첩될 수 있음을 고려하여 중첩되는 경로 상의 방제 과정은 일회에 한정하여 실시되도록 함으로서, 경로의 중첩에 의한 방제 과정의 중첩됨을 제거하여 살포되는 농약의 사용량을 저감한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법을 나타내는 흐름도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법은 우선, 사용자가 사용자 단말(100)을 통해 농약 살포 대상지역을 지정하고, 그 대상지역 내에 있는 과수의 수량 정보 및 배열 정보 등의 환경 정보는 물론, 대상지역 내의 특정 구조물(랜드마크), 예를 들어, 창고, 큰 바위, 급한 경사를 갖는 지면의 굴곡된 부분 등을 포함하는 환경 정보 등의 대상지역의 개략적인 정보들을 입력한다.(S1100)

상술한 정보들이 입력된 후, 주행 단말(200)은 사용자 단말(100)로부터 전송되는 3차원지도 작성모드의 실행 명령이 입력되면, 자율주행 차량을 주행시켜 목적한 과수 집단의 외곽을 주행하여 과수 집단을 중심으로 하는 영상 정보와 그 영상 정보의 위치 정보를 수집하여 농약 살포 대상지역의 3차원 지도정보를 수집함으로써, 대상지역의 3차원 지도정보를 구축한다.(S1200)

대상지역의 3차원 지도정보가 생성된 후, 사용자 단말(100)을 통해 입력되는 주행경로 설정모드의 실행 명령에 따라 최단거리의 이동 경로를 갖되 살포되는 농약의 효율성이 극대화되는 최적화된 주행 경로를 생성한다.(S1300)

이때, 주행 경로의 시작점은 기입력된 구조물(랜드마크)을 기준으로 설정되거나, 앞서 실행된 3차원 지도정보에서 파악된 구조물을 기준으로 설정될 수 있다.(S1310)

또한, 주행 경로의 변곡점 또는 전환점은 과수의 배열에 따라 과수열의 끝단에서 형성되도록 하거나(S1320), 과수열의 돌출 부분에서 형성되도록 하여 방제기와 과수 간의 거리가 살포를 위한 적정 거리로 유지될 수 있도록 한다.

주행 단말(200)을 통해 생성된 최적화된 주행 경로는 사용자 단말(100)을 통해 다시 사용자에게 안내될 수 있으며, 사용자는 사용자 단말(100)을 통해 안내된 최적화된 주행 경로를 수정 및 피드백하여 주행 단말(200)에 제공함으로써, 주행 단말(200)을 통해 자동 생성된 최적화된 주행 경로가 보정될 수 있음은 물론이다.(S1330)

나아가, 생성된 3차원 지도정보와 다르게 주행 경로 상의 급격한 지면 굴곡의 변화가 발생되거나, 장애물이 설치되어 주행 경로가 방해를 받을 때, 주행 단말(200)은 생성된 주행 경로를 사용자의 변경 명령에 따라, 또는 변경 명령과 별개로 수정하여 자율주행 차량의 주행을 원활하게 할 수 있다.(S1340)

이때, 수정된 주행 경로는 과수 간의 거리가 적절하도록 수정되는 것이 바람직하며, 주행 경로의 중첩됨이 최소화되도록 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 최적화된 주행 경로는 단순히 주행 거리가 최단 거리로 형성되는 것이 아니라, 최단 거리를 지향하되, 과수에 살포되는 농약의 사용 효율이 극대화되도록 형성되는 것이 바람직하다 할 수 있다.

상술한대로 3차원 지도의 작성과 주행 경로가 설정된 후, 사용자 단말(100)을 통해 방제 모드의 실행이 입력되면, 자율주행 차량은 설정된 주행 경로를 따라 주행하게 되며, 자율주행 차량이 목적한 과수열에 접근할 때, 방제기를 동작시켜 방제 과정이 진행되게 된다.(S1400)

이때의 방제 동작은 도 3(a)를 참조하여 방제기가 설치된 자율주행 차량 또는 자율주행 차량에 견인된 방제기와 과수 간의 거리, 과수 배열에 따른 과수 간의 거리를 토대로 방제기의 설치된 방제 노즐이 상하 방향 회동하여 농약의 분사 방향을 제어함은 물론, 분사되는 농약의 분사 강도를 제어할 수 있다.(S1410)

또한, 지면의 굴곡에 따른 방제기가 설치된 자율주행 차량 또는 자율주행 차량에 견인된 방제기의 자세 정보를 토대로 농약의 분사 방향 및 그 강도가 제어될 수 있음은 물론이다.(S1420)

더불어, 바람의 방향 및 강도에 따라 농약의 분사 방향 및 분사 강도가 제어될 수 있으며, 자율주행 차량의 주행 속도를 고려하여 역시 농약의 분사 방향 및 그 강도가 제어될 수 있다.(S1430)

나아가, 도 3(b)를 참조하면, 최초 설정된 주행 경로 또는 앞서 설명한 바와 같이 장애물에 의해 재설정된 주행 경로가 중첩될 경우, 또는 과수열이 고르지 않고 과수열 간의 간격이 일정치 않을 경우 등에는 방제기 노즐의 분사 동작을 중지시켜 농약의 사용량을 저감할 수 있다.(S1440)

방제 과정이 종료되고 주행 경로의 끝단에 도달하면, 사용자 단말(100)을 통해 방제종료 충전모드 또는 기설정된 종료 설정에 따라 자율주행 차량이 충전용 스테이션으로 이동하여 자율주행 차량의 주행이 종료되고, 충전 과정으로 전환된다.(S1500)

이때, 방제 과정의 종료 후, 안내되는 주행 경로의 종착점 역시 구조물(랜드마크)을 기준으로 설정될 수 있음은 물론이다.

이에 의해, 무인 방제기를 통해 과수에 농약을 살포함으로써 농업인의 안전을 도모함은 물론, 무인 방제기의 주행 경로를 다변화 할 수 있는 자율 주행을 구현함으로써, 방제 과정이 여러 지형 또는 여러 수목에 보다 범용적으로 적용되어 사용될 수 있는 효과를 포함하고, 수목의 크기 또는 배열에 따라 방제 방향과 크기를 제어함으로써, 농약의 사용량을 저감함은 물론, 효율적인 방제 과정을 수행할 수 있는 효과를 포함하며, 주변 환경 변화에 따라 주행 경로를 재설정되도록 하고 그에 따른 방제 동작을 제어함으로써, 농약의 과다 사용을 억제하여 경제적 손실은 물론, 과수의 오염을 경감할 수 있는 효과를 포함한다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등개념으로 이해되어져야 할 것이다.

100 : 사용자 단말
200 : 주행 단말
300 : 방제 단말

Claims (5)

1. 농약 살포용 방제기가 설치된 자율주행 차량의 무인 방제방법에 있어서,
   유무선으로 연결되는 사용자 단말을 통해 농약 살포 대상지역의 범위 정보를 입력받는 제1 단계;
   상기 자율주행 차량이 상기 설정된 농약 살포 대상지역의 범위 내를 주행하여 상기 농약 살포 대상지역 내의 환경 정보를 획득하며, 상기 획득된 환경 정보를 이용하여 상기 자율주행 차량이 주행할 영역에 대한 3차원 지도정보를 구축하는 제2 단계;
   상기 구축된 지도정보를 기반으로, 상기 농약 살포 대상지역에서 상기 자율주행 차량의 이동거리가 최소화되도록 주행 경로를 생성하는 제3 단계;
   상기 사용자 단말을 통해 방제 모드의 실행이 입력될 때, 상기 자율주행 차량이 상기 주행 경로를 따라 이동하며 상기 방제기를 작동시켜 과수에 농약을 살포하는 제4 단계;
   상기 자율주행 차량이 상기 주행 경로를 따라 이동할 때, 상기 주행 경로 상의 지면 굴곡 및 장애물을 식별하여 상기 주행 경로를 재설정하는 제5 단계; 및
   상기 주행 경로를 완주한 후, 상기 자율주행 차량의 상기 방제 모드를 종료하는 제6 단계;를 포함하고,
   상기 제2 단계는,
   상기 농약 살포 대상지역 내의 과수의 크기, 과수의 배열을 포함하는 과수의 분포, 및 랜드마크를 포함하는 지형지물을 식별하여 상기 환경 정보를 생성하는 단계;를 포함하고,
   상기 제4 단계는,
   상기 자율주행 차량과 과수 간의 거리 및 과수의 크기에 따른 상기 방제기와 상기 과수 간의 높이 방향의 각도를 산출하여 상기 방제기의 농약 살포 방향 및 농약 살포 강도를 제어하는 단계;
   지면의 굴곡에 의한 상기 자율주행 차량의 자세 정보를 기반으로 상기 방제기의 농약 살포 방향 및 농약 살포 강도를 제어하는 단계; 및
   상기 농약 살포 대상지역 내 바람의 방향 및 상기 자율주행 차량의 주행 속도에 따라 상기 방제기의 농약 살포 방향 및 강도를 제어하는 단계;
   를 포함하는
   자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제3 단계는,
   상기 랜드마크를 포함하는 지형지물을 기준으로 상기 주행 경로의 시작점과 종착점을 설정하며, 상기 과수의 배열을 포함하는 과수의 분포 정보를 기초로 상기 주행 경로의 변곡점 또는 전환점을 설정하는 단계;를 포함하는
   자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제4 단계는,
   상기 설정된 자율주행 차량의 주행 경로가 중첩될 때, 중첩된 부분에서 상기 방제기의 농약 살포가 제어되는 단계;를 포함하는
   자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법.
   

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