KR102264200B1 - 작물 생육정보 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
본발명은 작물을 생산하는 곳에서 작물의 이미지를 촬영하여 생육과정 정보를 모니터링하는 것으로, 로봇기구부(100), 로봇제어부(200), 전원공급부(300), 로봇레일부(400)를 포함하여 형성된 생육측정 주행로봇(1000)과; 싱글보드(500), 3D깊이카메라(600)와 디스플레이(700), 초소형PC(800)가 포함되어 구비되되, 상기 생육측정 주행로봇에 장착되어 자동으로 작물을 촬영하거나 또는 주행로봇에서 분리하여 농업인이 수동으로 작물을 촬영할 수 있도록 형성된 생육관리 싱글보드PC(2000)와; 생육측정 주행로봇(1000)과 농업인이 3D깊이카메라(600)로 촬영된 생육정보를 데이타베이스하는 생육관리PC(3000)를 포함하여 형성되어 전문지식이 없는 농업인이 간편하게 자동 또는 수동으로 간편하게 작물의 생육과정을 측정할 수 있는 현저한 효과가 있다.
Description
본발명은 작물 생육정보를 모니터링하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면 온실, 식물공장, 스마트팜 등, 작물을 생산하는 곳에서 작물의 이미지를 촬영하여 생육과정의 정보를 모니터링하는 작물 생육정보 모니터링 시스템에 관한 것이다.
최근 각 산업 분야에는 인터넷, 유무선통신, CCTV, 이미지 가공기술 등을 이용한 ICT 융복합기술이 적용되어 발전되고 있다. 특히 농업분야에서 ICT 융복합기술을 기반으로 하는 사물인터넷이 적용되고 있는 식물공장, 스마트팜에는 농작물 재배에 대한 정보를 모니터링하는 시스템이 적용되고 있다. 또한, 농작물이 재배되는 환경정보를 수집하고 관리할 수 있는 관리시스템도 함께 발전하고 있다.
그리고 최근에는 작물을 재배하는 환경정보에 대한 모니터링 기술 외에도 작물의 생육 변화량을 측정하고 성장 과정을 관찰하여 작물의 생육상태를 분석하는 작물 생육관리 시스템의 형태로도 발전되고 있다.
그러나 식물공장, 스마트팜에서 과실수의 정밀한 생산관리를 위해 가장 중요한 생육정보 측정을 전문인력의 직접 측정에 의존하고 있어, 비용과 시간이 낭비되어 생산성이 저하되고 있다. 따라서 전문지식이 없는 농업인이 간편하게 자동 또는 수동으로 생육과정을 측정할 수 있는 기술을 개발하는 것이 필요하다.
그리고 등록특허공보 등록번호 10-1822410은 군락의 작물 영상을 전송받는 통신부, 상기 군락의 작물 생육 상태 정보를 표시하는 표시부 및, 상기 군락의 작물 영상을 사용하여 군락의 작물 생육 수치를 측정해서 군락의 작물 생육 상태를 진단하고 상기 표시부에 표시하도록 하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 군락의 작물 생육 상태 진단시 군락의 작물 영상으로 군락의 작물 색채 평면 영상과 군락의 작물 다차원 영상을 사용하고, 상기 군락의 작물 다차원 영상에서 에지(Edge)를 검출하여 배경을 제거해서 작물 기관을 분리한 군락의 작물 다차원 영상 이미지를 제1 생성하며, 상기 제1 생성된 작물 기관을 분리한 군락의 작물 다차원 영상 이미지와 상기 군락의 작물 색채 평면 영상 이미지 간에 화각 기준점을 일치시켜 화각을 맞추고 매핑해서 군락의 작물 색채 동적 이미지를 제2 생성하며, 상기 제2 생성된 군락의 작물 색채 동적 이미지 하에서 해당 작물의 색 특징과 작물 기관별 설정 고유 모양 패턴 기반의 픽셀 세그먼테이션(Pixel segmentation)으로 해당 작물의 모양 패턴과 작물 기관별 에지 정보를 가진 픽셀(Pixel)을 획득해서, 상기 획득된 해당 작물의 색 특징과 작물의 모양 패턴 및 작물 기관별 에지 정보를 가진 픽셀 정보에 기초하여, 작물 기관의 설정 고유 특성에 맞는 특징을 작물 기관별로 추정하여 작물 기관을 식별해서 작물 기관 이미지를 검출하여, 상기 검출된 작물 기관 이미지로부터 작물 기관 생육 수치를 측정해서 군락의 작물 생육상태를 진단하는 것을 특징으로 하는 작물 영상을 사용한 작물 생육 진단 장치에 관한 것으로, 군락에서의 작물 이미지 인식을 제공하고, 더불어 정확한 작물 기관의 길이, 넓이, 굵기 등의 생육 수치 측정 값을 얻어 이를 통해 작물 생육 상태를 진단하여 작물 수확량 등을 정확히 예측하는 작물영상을 사용한 작물 생육 진단 장치가 공개되어 있다.
또한, 등록특허공보 10-1832724는 영상이미지를 통한 농작물 생육 진단 시스템 및 방법을 개시한다. 농작물 생육 진단 시스템은 농작물 이미지를 촬영하고, 생육 진단 서버로 전달하는 스마트 단말; 스마트 단말로부터 전달받은 농작물 이미지를 분석하여 엽, 마디, 화방, 과일을 포함하는 작물 기관별 길이, 굵기, 넓이를 측정하여 측정값과 영상 이미지를 저장하고, 저장된 데이터를 기 저장된 작물 별 생육 변화량 기준 데이터와 비교하여, 농작물의 영양 상태, 발달과정, 생리장애를 포함하는 농작물 생육 과정을 진단하고, 진단 결과에 따른 대응 방법과 향후 농작물 상태를 예측하는 진단 서버를 포함하는 영상이미지를 통한 농작물 생육 진단 시스템 및 방법이 공개되어 있다.
그러나 상기 종래기술들은 식물공장, 스마트팜에서 작물의 정밀한 생산관리를 위해 가장 중요한 생육정보 측정을 전문인력에 의존하여 비용 및 시간이 낭비되고 있으며, 따라서 전문지식이 없는 농업인이 간편하게 자동 또는 수동으로 간편하게 작물의 생육과정을 측정할 수 있게 하여 농업인의 고령화에 따라 농업 생산성이 저하되는 문제점이 개선되는 기술을 개발하여 보급하는 것이 필요한 실정이다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본발명은 식물공장, 스마트팜에서 작물의 정밀한 생산관리를 위해 가장 중요한 생육정보 측정을 전문인력에 의존하고 있어 비용과 시간이 낭비되어 생산성이 저하되는 것을 개선하고, 전문지식이 없는 농업인이 간편하게 자동 또는 수동으로 간편하게 작물의 생육과정을 측정할 측정할 수 있게 하여 농업인의 고령화에 따라 농업 생산성이 저하되는 문제점이 개선되는 작물 생육정보 모니터링 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
본발명은 작물을 생산하는 곳에서 작물의 이미지를 촬영하여 생육과정 정보를 모니터링하는 것으로, 로봇기구부(100), 로봇제어부(200), 전원공급부(300), 로봇레일부(400)를 포함하여 형성된 생육측정 주행로봇(1000)과; 싱글보드(500), 3D깊이카메라(600), 디스플레이(700), 소형PC(800)가 포함되어 구비되되, 상기 생육측정 주행로봇에 장착되어 자동으로 작물을 촬영하거나 또는 주행로봇에서 분리하여 농업인이 수동으로 작물을 촬영할 수 있도록 형성된 생육관리 싱글보드PC(2000)와; 생육측정 주행로봇(1000)과 농업인이 3D깊이카메라(600)로 촬영된 생육정보를 데이터베이스화 하는 생육관리PC(3000)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
따라서 본발명은 식물공장, 스마트팜에서 작물의 정밀한 생산관리를 위해 가장 중요한 생육정보 측정을 전문인력에 의존하고 있어, 비용과 시간이 낭비되어 생산성이 저하되는 것을 개선하고, 또한 전문지식이 없는 농업인이 간편하게 자동 또는 수동으로 간편하게 작물의 생육과정을 측정할 수 있는 현저한 효과가 있다.
도 1은 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 사시도
도 2는 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육측정 주행로봇 사시도
도 3은 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 전원공급부 사진도,
도 4는 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 흐름도
도 5는 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육관리 싱글보드PC 장착 사진도
도 6은 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육관리 싱글보드PC 정면 사진
도 7은 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육관리 싱글보드PC 후면 사진
도 8은 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육관리 싱글보드PC내부 사진
도 9는 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육관리 싱글보드PC 3D카메라 사진
도 2는 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육측정 주행로봇 사시도
도 3은 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 전원공급부 사진도,
도 4는 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 흐름도
도 5는 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육관리 싱글보드PC 장착 사진도
도 6은 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육관리 싱글보드PC 정면 사진
도 7은 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육관리 싱글보드PC 후면 사진
도 8은 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육관리 싱글보드PC내부 사진
도 9는 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육관리 싱글보드PC 3D카메라 사진
본말명 작물을 생산하는 곳에서 작물의 이미지를 촬영하여 생육과정 정보를 모니터링하는 것으로, 로봇기구부(100), 로봇제어부(200), 전원공급부(300), 로봇레일부(400)를 포함하여 형성된 생육측정 주행로봇(1000)과; 싱글보드(500), 3D깊이카메라(600)와 디스플레이(700), 소형PC(800)가 포함되어 구비되되, 상기 생육측정 주행로봇에 장착되어 자동으로 작물을 촬영하거나 또는 주행로봇에서 분리하여 농업인이 수동으로 작물을 촬영할 수 있도록 형성된 생육관리 싱글보드PC(2000)와; 생육측정 주행로봇(1000)과 농업인이 3D깊이카메라(600)로 촬영된 생육정보를 데이터베이스화 하는 생육관리PC(3000)를 포함하여 형성되어 전문지식이 없는 농업인이 간편하게 자동 또는 수동으로 작물의 생육과정을 측정할 수 있다.
본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템 사시도이며, 도 2는 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육측정 주행로봇 사시도이고, 도 3은 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 전원공급부 사진도이다. 그리고 도 4는 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 흐름도이며, 도 5는 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육관리 싱글보드PC 장착 사진도이고, 도 6은 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육관리 싱글보드PC 정면 사진이다. 또한 도 7은 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육관리 싱글보드PC 후면 사진이며, 도 8은 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육관리 싱글보드PC내부 사진이고, 도 9는 본발명 작물 생육정보 모니터링 시스템의 생육관리 싱글보드PC 3D카메라 사진이다.
본말명 작물 생육정보 모니터링 장치는 작물을 생산하는 곳에서 작물의 이미지를 촬영하여 생육과정 정보를 모니터링하는 작물 생육정보 모니터링 시스템에 관한 것으로, 생육측정 주행로봇(1000)과, 생육관리 싱글보드PC(2000)와, 생육관리PC(3000)를 포함하여 형성된다.
그리고 상기 생육측정 주행로봇(1000)은 로봇기구부(100)와 로봇제어부(200), 전원공급부(300), 로봇레일부(400)가 포함되어 형성된다.
상기 로봇기구부(100) 하부에는 사각구조물 형태인 하부플랫폼(110)이 형성되고, 상기 하부플랫폼 하부에는 난방용 파이프를 레일로 이용해 이동하는 주행축(120)이 구비되며, 상부에는 상하이동축(130) 그리고 암회전축(140), 로봇의 암 역할을 하는 매니퓰레이터(150), 카메라회전축(160), 카메라 상하틸트축(170)이 순차적으로 연결되어 형성된다.
또한 생육측정 주행로봇(1000)은 로봇운용PC(230)로부터 원점복귀, 위치이동, 자율주행 등의 지령을 받아 해당 명령을 수행하면서 작물의 측정부위를 촬영을 하는 것으로, 로봇기구부(100)의 주행축(120)은 AC서버모터로, 기타 축들은 정밀 마이크로 스텝모터와 감속기로 동작하도록 구비면 가능하다.
또한 상기 로봇제어부(200)는 주위 환경상태를 감지하는 온습도센서, 마그넷센서, 라이다센서, CCTV 등이 구비된 감지부(210)와, 상기 감지부로 측정된 주위 환경상태에 따라 생육측정 대상작물로 생육측정 주행로봇(1000)이 이동하여 촬영하도록 제어하는 제어부(220)와, 생육측정 주행로봇의 운용을 계획하고 조정하는 로봇운용PC(230)가 포함되어 형성된다. 그리고 상기 제어부는 로봇이 메인(main)명령을 수행하게 제어하는 로봇메인제어, 설정치를 추종(servo)(하게 제어되는 서보제어, 제어를 단계적(step)으로 하게 하는 스텝제어, 입출력(input, output)을 제어하는 I/O제어를 통하여 로봇동작을 제어하는 것이다.
또한 로봇운용PC(230)를 통하여 로봇기구부(100)에 이동명령을 주기 위해서 상기 로봇운용PC의 데이타베이스와 생육관리PC(3000) 사이에 데이타베이스를 송수신 가능하게 구비하여, 생육측정 주행로봇(1000)을 현장에 설치 후 이상 발생시 원격에서 컨트롤하고 원격제어하여 정상운행이 가능하게 할 수도 있다.
또한 생육측정 주행로봇(1000)의 자세와 위치 방향 및 주변환경을 모니터링하기 위한 CCTV를 로봇기구부(100)에 설치하여 원격모니터링하며, 로봇운용PC(230)에 스케쥴링시스템을 적용하여 로봇이 예약된 일자에 매일, 매주, 정해진 시간에 무인 자동 운행이 가능하게 구비하며, 또한 온실마다 온실의 폭, 높이가 차이가 나기 때문에 주행로봇 각축의 환경설정을 하여 각축의 이동반경 설정이 가능하게 한다. 그리고 영상이미지명을 정하여 영상이미지만으로 농장, 온실, 온실동, 작물위치를 알 수 있게 할 수도 있다.
그리고 상기 전원공급부(300)는 하부플랫폼(110) 위에 구비되되, 상기 전원공급부는 축전지(310)와 자동충전기(320)를 포함하여 구비되되, 자동충전 방식으로 원점에서 지속적인 자동충전이 가능하고, 자율주행에 의한 생육측정 후 자동으로 원점복귀하여 자동충전이 되어 생육측정 주행로봇(1000)이 무인운전을 하면서 로봇기구부, 로봇제어부, 로봇운용PC 등에 전원을 공급하도록 구비된다.
또한 상기 로봇레일부(400)는 온실난방용 파이프를 레일로 사용하여 로봇기구부(100)가 이동되게 형성된다.
또한 다른 실시례로서 로봇기구부(100)와 로봇제어부(200)의 구동 및 제어에 있어서 레일주행휠(121) 및 보조주행휠(122) 외에 보조휠(123)을 구비하여 라인이설 및 설치작업을 수동으로 조작이 가능하게 하며, 작물라인의 시작점 및 최종점 인식을 위한 근접센서 및 추돌예방을 위한 라이다센서가 형성되고, 또한 스텝모터, 저압AC모터, BLDC모터 등 모터구동 제어기를 로봇제어부(200) 내에 구비하여 제어할 수도 있다. 그리고 로봇운용PC(230)의 원격제어 및 감시를 위한 와이파이가 구비된다.
그리고 생육관리 싱글보드PC(2000)는 얇은 사각박스 형태인 싱글보드(500)와, 영상을 촬영하는 3D깊이카메라(600)와; 화면을 터치하는 디스플레이와(700); 프로그램을 내장할 수 있는 소형PC(800)가 포함되어 형성되되, 상기 싱글보드(500) 일면 일정부위에는 3D깊이카메라가 형성되고, 타면에는 화면을 터치하여 촬영을 조정하는 디스플레이(700)가 형성되며, 또한 내부에는 라즈베리파이, 아두이노, 윈도우10 등의 초소형PC(800)가 내장되어 형성되되, 상기 생육측정 주행로봇(1000)의 매니퓰레이터(150)에 장착되어 자동으로 작물을 촬영하거나 또는 주행로봇에서 분리하여 농업인이 수동으로 작물을 촬영할 수 있다. 또한 의복에 센서를 착용한 농업인이 수동으로 온실의 임의위치에서 작물을 촬영한 후 로봇이 촬영할 경우,로봇은 농업인이 촬영한 지점을 온실내의 GPS에 의한 위치인식기반시스템에 의해 인지하여 로봇이 정해진 위치외에도 농업인이 임의로 촬영한 지점도 중복 촬영하여 생육정보를 서로 비교분석할 수 있도록 한다. 또한 촬영한 시간에 의한 빛의 광량에 따라 비교시 차이가 있으므로 사진을 촬영할시의 시각과 나아가 온도도 측정하여 로봇제어부(200)는 기후 및 온도에 따라 사진의 색상 등을 적절하게 보정하게 한다. 따라서 같은 날에 찰영하더라도 아침, 저녁에 따라 촬영품질이 달라지는 것을 보정하여 올바르게 생육상태를 비교할 수 있다. 그리고 작물 생육정보 모니터링 또한 싱글보드(500)의 타면 좌우측에는 손잡이구멍(510)이 1개씩 형성되어 있다.
그리고 생육관리 싱글보드PC(2000)로 작물의 엽, 마디, 화방, 과일을 식별하고 측정한 후, 엽, 마디, 화방, 과일을 분리하여 깊이영상을 입체적으로 변환하여 부위별 생육량을 로봇운용 PC(230)의 데이터베이스에 저장되도록 한다.
그리고 다른 실시례로서 상기 생육관리 싱글보드PC(2000)로 작물을 측정하는 방법은 다음과 같다. 먼저 로봇제어부(200)가 측정대상 작물의 유인줄 끝에 번호인식표를 붙이고 시각적으로 번호표를 인식하여 대상작물을 찾고 번호표를 좌표 중앙에 위치시킨후 수직으로 내려와 작물 시작점을 찾는다. 그리고 작물의 시작점 부터 배지까지 내려오면서 작물의 측정부위의 좌표를 자동설정하고, 설정된 좌표에 의해 로봇이 자동 주행하면서 영상 촬영을 한다. 또한 작물의 변화에 따른 로봇 자동좌표설정 방법을 적용하여 작물 끝 부분에서 50cm 상위에서 45도 각도로 180도 회전하면서 촬영하고, 측면 상위에서 50cm 씩 밑으로 Y축을 자동으로 이동하여 180도 회전하면서 촬영한 후, 작물 배지까지 단계별로 내려오면서 반복 촬영을 한다.
그리고 생육관리PC(3000)는 생육측정 주행로봇(1000)과 농업인이 3D깊이카메라(600)로 촬영된 생육정보를 데이타베이스하는 것으로 전문지식이 없는 농업인이 간편하게 자동 또는 수동으로 간편하게 작물의 생육과정 정보를 취득 관리할 수 있으며, 측정된 생육량은 로봇운용PC(230) 및 생육관리PC(3000)의 데이타베이스에 저장되도록 구비되어, 작업완료 후 측정결과, 영상이미지, 로봇좌표가 생육관리PC(3000)의 데이터베이스로 전송 및 저장되어 외부에서도 스마트폰으로 로봇측정 결과를 조회할 수 있도록 한다. 그리고 생육관리 싱글보드PC(2000)와 생육관리PC(3000)는 무선통신이 가능하게 하며, 또한 로봇제어부와 로봇운용PC(230)도 무선통신이 가능하도록 구비된다.
또한, 다른 실시례로서 대상작물인 파프리카, 토마토, 멜론, 등의 작물의 생육단계별 딥러닝을 진행하기 위하여, 학습용 이미지 데이터 수집 및 분류와 3D깊이카메라를 활용하여 정식 후 수확기까지 생육 이미지 데이터를 수집하고, 대상작물의 생육진단 알고리즘 구비하여, 데이타베이스 플랫폼에서 단위기간당 생육량을 비교하여 생육진단할 수 있으며, 또한 대상 작물의 엽장, 엽폭, 엽면적 추정 알고리즘 구비하여 생육측정시 정보를 제공할 수도 있다. 그리고 작물 생육단계는 정식단계, 개화기, 과실 비대기 수확기로 구분할 수 있으며, 측정항목은 카메라와 피사체와의 거리, 촬영이미지(잎, 줄기, 과일, 화방, 생장점), 단위기간당 생육량을 계측 (엽수, 엽장, 엽폭, 마디길이, 마디굵기, 과장, 과폭, 꽃의수)하며, 과실형태 이미지 (과피색정보) 및 재배환경데이터(시설 내 .외부 온도/습도)를 포함하여 측정할 수도 잇다.
따라서 본발명은 식물공장, 스마트팜에서 작물의 정밀한 생산관리를 위해 가장 중요한 생육정보 측정을 전문인력에 의존하고 있어, 비용과 시간이 낭비되어 생산성이 저하되는 것을 개선하고, 또한 전문지식이 없는 농업인이 간편하게 자동 또는 수동으로 간편하게 작물의 생육과정을 측정할 수 있는 현저한 효과가 있다.
100 : 로봇기구부 110 : 하부플랫폼
120 : 주행축 121 : 레일주행휠
122 : 주행보조휠 123 : 보조휠
130 : 상하이동축 140 : 암회전축
150 : 매니퓰레이터 160 : 카메라 회전축
170 : 카메라 틸트축 200 : 로봇제어부
210 : 감지부 220 : 제어부
230 : 로봇운용PC 300 : 전원공급부
310 : 축전지 320 : 자동충전기
400 : 로봇레일부 500 : 싱글보드
510 : 손잡이구멍 600 : 3D깊이카메라
700 : 디스플레이 800 : 소형PC
1000 : 생육측정 주행로봇 2000 :생육관리 싱글보드PC
3000 : 생육관리PC
120 : 주행축 121 : 레일주행휠
122 : 주행보조휠 123 : 보조휠
130 : 상하이동축 140 : 암회전축
150 : 매니퓰레이터 160 : 카메라 회전축
170 : 카메라 틸트축 200 : 로봇제어부
210 : 감지부 220 : 제어부
230 : 로봇운용PC 300 : 전원공급부
310 : 축전지 320 : 자동충전기
400 : 로봇레일부 500 : 싱글보드
510 : 손잡이구멍 600 : 3D깊이카메라
700 : 디스플레이 800 : 소형PC
1000 : 생육측정 주행로봇 2000 :생육관리 싱글보드PC
3000 : 생육관리PC
Claims (3)
- 작물을 생산하는 곳에서 작물의 이미지를 촬영하여 생육과정 정보를 모니터링하는 것으로, 로봇기구부(100), 로봇제어부(200), 전원공급부(300), 로봇레일부(400)를 포함하여 형성된 생육측정 주행로봇(1000)과; 싱글보드(500), 3D깊이카메라(600), 디스플레이(700), 소형PC(800)가 포함되어 구비되되, 상기 생육측정 주행로봇(1000)에 장착되어 자동으로 작물을 촬영하거나 또는 주행로봇에서 분리하여 농업인이 수동으로 작물을 촬영할 수 있도록 형성된 생육관리 싱글보드PC(2000)와; 상기 생육측정 주행로봇(1000)과 농업인이 3D깊이카메라(600)로 촬영된 생육정보를 데이타베이스화하는 생육관리PC(3000)를 포함하여 형성되는 작물 생육정보 모니터링 시스템에 있어서,
상기 로봇기구부(100) 하부에는 하부플랫폼(110)이 형성되고, 상기 하부플랫폼 하부에는 난방용 파이프를 레일로 이용해 이동하는 주행축(120)이 구비되며, 상부에는 상하이동축(130) 그리고 암회전축(140), 로봇의 암 역할을 하는 매니퓰레이터(150), 카메라회전축(160), 카메라 상하틸트축(170)이 순차적으로 연결되며,
상기 생육측정 주행로봇(1000)은 로봇운용PC(230)로부터 원점복귀, 위치이동, 자율주행의 지령을 받아 해당 명령을 수행하면서 작물의 측정부위를 촬영을 하는 것이며,
상기 로봇제어부(200)는 주위 환경상태를 감지하는 온습도센서, 마그넷센서, 라이다센서, CCTV가 구비된 감지부(210)와, 상기 감지부로 측정된 주위 환경상태에 따라 생육측정 대상작물로 생육측정 주행로봇(1000)이 이동하여 촬영하도록 제어하는 제어부(220)와, 생육측정 주행로봇의 운용을 계획하고 조정하는 로봇운용PC(230)로 구성되고 상기 제어부는 로봇이 메인(main)명령을 수행하게 제어하는 로봇메인제어, 설정치를 추종(servo)하게 제어되는 서보제어, 제어를 단계적(step)으로 하게 하는 스텝제어, 입출력(input, output)을 제어하는 I/O제어를 통하여 로봇동작을 제어하며,
로봇운용PC(230)를 통하여 로봇기구부(100)에 이동명령을 주기 위해서 상기 로봇운용PC의 데이타베이스와 생육관리PC(3000) 사이에 데이타베이스를 송수신 가능하게 구비하여, 생육측정 주행로봇(1000)을 현장에 설치 후 이상 발생시 원격에서 컨트롤하고 원격제어하여 정상운행이 가능하게 하며,
상기 생육측정 주행로봇(1000)의 자세와 위치 방향 및 주변환경을 모니터링하기 위한 CCTV를 로봇기구부(100)에 설치하여 원격모니터링하며, 로봇운용PC(230)에 스케쥴링시스템을 적용하여 로봇이 예약된 일자에 매일, 매주, 정해진 시간에 무인 자동 운행이 가능하게 구비하며, 또한 온실마다 온실의 폭, 높이가 차이가 나기 때문에 주행로봇 각축의 환경설정을 하여 각축의 이동반경 설정이 가능하게 하고 영상이미지명을 정하여 영상이미지만으로 농장, 온실, 온실동, 작물위치를 알 수 있게 하며,
상기 로봇레일부(400)는 온실난방용 파이프를 레일로 사용하여 로봇기구부(100)가 이동되며, 로봇기구부(100)와 로봇제어부(200)의 구동 및 제어에 있어서 레일주행휠(121) 및 보조주행휠(122) 외에 보조휠(123)을 구비하여 라인이설 및 설치작업을 수동으로 조작이 가능하게 하며, 작물라인의 시작점 및 최종점 인식을 위한 근접센서 및 추돌예방을 위한 라이다센서가 형성되고, 또한 모터구동 제어기를 로봇제어부(200) 내에 구비하여 제어하며
생육관리 싱글보드PC(2000)는 싱글보드(500)와, 영상을 촬영하는 3D깊이카메라(600)와; 화면을 터치하는 디스플레이와(700); 프로그램을 내장할 수 있는 소형PC(800)가 포함되어 형성되되, 상기 싱글보드(500) 일면 일정부위에는 3D깊이카메라가 형성되고, 타면에는 화면을 터치하여 촬영을 조정하는 디스플레이(700)가 형성되며, 또한 내부에는 PC(800)가 내장되되, 상기 생육측정 주행로봇(1000)의 매니퓰레이터(150)에 장착되어 자동으로 작물을 촬영하거나 또는 주행로봇에서 분리하여 농업인이 수동으로 작물을 촬영할 수 있게 하며, 또한 의복에 센서를 착용한 농업인이 수동으로 온실의 임의위치에서 작물을 촬영한 후 로봇이 촬영할 경우,로봇은 농업인이 촬영한 지점을 온실내의 GPS에 의한 위치인식기반시스템에 의해 인지하여 로봇이 정해진 위치외에도 농업인이 임의로 촬영한 지점도 중복 촬영하여 생육정보를 서로 비교분석할 수 있도록 하고, 또한 촬영한 시간에 의한 빛의 광량에 따라 비교시 차이가 있으므로 사진을 촬영할시의 시각과 나아가 온도도 측정하여 로봇제어부(200)는 기후 및 온도에 따라 사진의 색상을 보정하게 하며,
상기 생육관리 싱글보드PC(2000)로 작물을 측정하는 방법은 로봇제어부(200)가 먼저 측정대상 작물의 유인줄 끝에 번호인식표를 붙이고 시각적으로 번호표를 인식하여 대상작물을 찾고 번호표를 좌표 중앙에 위치시킨후 수직으로 내려와 작물 시작점을 찾은 후, 작물의 시작점부터 배지까지 내려오면서 작물의 측정부위의 좌표를 자동설정하고, 설정된 좌표에 의해 생육측정 주행로봇(1000)이 자동 주행하면서 영상 촬영을 하는 것을 특징으로 하는 작물 생육정보 모니터링 시스템 - 삭제
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| KR (1) | KR102264200B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230151691A (ko) | 2022-04-26 | 2023-11-02 | 홍지운 | 수직 농장 로봇암 이동장치 및 이를 이용한 이동방법 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170055585A (ko) * | 2015-11-11 | 2017-05-22 | 사단법인 한국온실작물연구소 | 작물체 간 이송 로봇 및 카메라 자동 제어 기능이 구비된 작물체 생육진단 장치 |
| JP2018029951A (ja) * | 2016-07-12 | 2018-03-01 | グローバス メディカル インコーポレイティッド | 関節運動カメラスタンド |
| JP2019095937A (ja) * | 2017-11-20 | 2019-06-20 | ナブテスコ株式会社 | 農作物育成支援システム、情報収集装置、育成支援サーバ、および農作物販売支援システム |
| KR20190084154A (ko) * | 2017-12-20 | 2019-07-16 | 순천대학교 산학협력단 | 3D Depth 카메라 기반 과수 작물 수확량 예측 시스템 및 방법 |
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2020
- 2020-05-21 KR KR1020200061185A patent/KR102264200B1/ko active IP Right Grant
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