KR102338745B1 - 시설하우스용 전동식 이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작업자의 자동 추종 및 작업 위치로의 자동 복귀가 가능한 시설하우스용 전동식 이송장치에 관한 것으로, 시설하우스 상부에 "S"자 형태로 설치된 안내레일을 따라 이동 가능한 전동식 이송장치에 있어서, 구동모터와, 상기 구동모터의 회전축에 연결된 롤러를 포함하여 상기 안내레일을 따라 이동할 수 있는 구동력을 제공하는 이송부; 상기 이송수단에 착탈 가능하게 연결되는 운반부; 상기 운반부의 일측에 마련된 배터리; 및 상기 운반부 일측에 마련되어 상기 이송부의 구동모터를 제어하는 제어모듈을 포함하되, 상기 제어모듈은, 작업자와의 거리를 측정하여 작업자와 일정 거리를 유지하면서 추종하도록 상기 이송부의 구동모터를 제어함과 동시에 촬영된 식별자의 영상과 상기 구동모터의 회전수를 기반으로 자신의 위치를 예측하여 실시간으로 저장하고, 초기 위치 이동 명령이 입력되는 시점의 자신의 위치를 저장하고, 최종 작업 위치 복귀 명령 시 저장된 자신의 위치로 이동될 수 있도록 상기 이송부의 구동모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

시설하우스용 전동식 이송장치{Electric transfer device for facility house}

본 발명은 시설하우스용 전동식 이송장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 작업자의 자동 추종 및 작업 위치로의 자동 복귀가 가능한 시설하우스용 전동식 이송장치에 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 빛가림 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.

또한 대한민국 등록특허 제10-2101955호에는 비닐하우스용 운반장치가 개시되어 있다.

상기 종래 비닐하우스용 운반장치는, 안내레일 상에서 제어신호에 의해 이동 가능하게 전 후에 마련되는 각각의 구동부를 포함하는 이동수단과, 상기 이동수단의 하부에 승강부에 의해 승강 가능하면서 탈착 가능하게 마련되는 운반부, 및 상기 운반부의 밑면에 그 운반부에 올려지는 운반물의 하중에 따라 이동바퀴부를 승강시키는 리프팅부를 포함하되, 상기 이동수단은 이동프레임, 상기 이동프레임의 전,후에 각 브래킷에 의해 안내레일 상에서 구름되어 이동 가능하게 마련되는 각각의 구동부인 각각의 인휠모터, 상기 각 인휠모터 사이에 그 인휠모터에 전기에너지를 공급하는 배터리, 및 상기 인휠모터의 제어와 신호에 의해 구동 여부를 제어하도록 제어박스를 포함하는 제어부를 포함하고, 상기 인휠모터의 하부에 그 인휠모터가 안내레일로부터 이탈 또는 틸팅되는 것을 방지하기 위해 구비되는 지지롤러부를 포함한다.

이와 같은 종래의 비닐하우스용 운반장치들은, 비닐하우스 상부에 설치된 레일을 따라 전동 모터를 통해 이동할 수 있지만, 작업자가 운반장치를 원격제어기를 통해 직접 제어함으로 인해 작업 효율을 높일 수 없는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1038934호(등록일자: 2011년 05월 30일) 대한민국 등록특허 제10-2101955호(등록일자: 2020년 04월 10일)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 시설하우스 상부에 설치된 레일을 따라 전동식으로 이동 가능한 이송장치가 작업자를 추종하여 자동으로 이동할 수 있고 더욱이 작업 중에 이송장치가 초기 위치로 복귀한 후 마지막 작업 위치로 자동으로 이동이 가능한 시설하우스용 전동식 이송장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시설하우스용 전동식 이송장치는, 시설하우스 상부에 "S"자 형태로 설치된 안내레일을 따라 이동 가능한 전동식 이송장치에 있어서, 구동모터와, 상기 구동모터의 회전축에 연결된 롤러를 포함하여 상기 안내레일을 따라 이동할 수 있는 구동력을 제공하는 이송부; 상기 이송수단에 착탈 가능하게 연결되는 운반부; 상기 운반부의 일측에 마련된 배터리; 및 상기 운반부 일측에 마련되어 상기 이송부의 구동모터를 제어하는 제어모듈을 포함하되, 상기 제어모듈은, 작업자와의 거리를 측정하여 작업자와 일정 거리를 유지하면서 추종하도록 상기 이송부의 구동모터를 제어함과 동시에 촬영된 식별자의 영상과 상기 구동모터의 회전수를 기반으로 자신의 위치를 예측하여 실시간으로 저장하고, 초기 위치 이동 명령이 입력되는 시점의 자신의 위치를 저장하고, 최종 작업 위치 복귀 명령 시 저장된 자신의 위치로 이동될 수 있도록 상기 이송부의 구동모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은, 는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 시설하우스용 전동식 이송장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 및 도2b는 본 발명에 따른 전동식 이송장치의 이송부의 상세 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 전동식 이송장치의 제어부의 상세 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전동식 이송장치의 이동 과정을 설명하기 위한 도면이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 시설하우스용 전동식 이송장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도1을 참조하면, 작물을 재배하기 위한 통상적인 시설하우스에는 그 시설하우스의 철재 프레임에 마련된 안내 레일(도시되지 않음)이 설치된다. 그리고 전동식 이송장치는 상기 안내 레일을 따라 이동하면서 농작물 재배를 위한 각종 농자재 또는 수확된 농작물을 외부로 이송하도록 작동된다.

본 발명에 따른 전동식 이송장치는 안내 레일 상에서 제어신호에 의해 이동 가능하게 전방 및/또는 후방에 마련되는 구동모터를 포함하는 이송부(10)와, 상기 이송부(10)의 하부에 탈착 가능하게 마련되는 운반부(20) 및 상기 운반부(20)의 일측면에 부착되어 전방 상황을 센싱하면서 상기 이송부의 구동모터를 제어하는 제어모듈(30)을 포함한다. 또한 전동식 이송장치는 선택적으로 농작물에 대한 방제 작업을 할 수 있는 방제기(40)가 착탈 가능하게 장착될 수 있다.

이송부(10)는 안내 레일의 길이 방향으로 올려질 수 있는 구조를 가지며, DC 구동모터와, 브라켓과 롤러를 포함한다. 이송부(10)는 도1에 도시된 바와 같이 전방 또는 후방에 구동모터를 포함하는 이송부가 마련되고, 나머지는 브라켓과 롤러로만 구성될 수 있다. 또는 이송부(10)는 필요에 따라 전방 및 후방에 모두 구동모터를 포함하는 이송부가 마련될 수 있다.

이와 같은 이송부(10)의 상세 구조를 도2a 및 도2b를 참조하여 설명한다.

도2a 및 도2b를 참조하면, 본 발명에 따른 이송부(10)는 DC 구동모터가 내장되는 모터하우징(101)에 롤러(103)를 장착하기 위한 브라켓(102)이 고정 결합된다. 롤러(103)는 구동모터의 회전축에 연결되어 회전력을 제공하는 롤러와 장착 안정성을 제공하기 위해 구동모터의 회전축에 결합되지 않고 회전하는 롤러로 구성된다.

즉, 롤러(103)는 2개로 구성되는데, 이중 1개는 구동모터의 회전축에 결합되고 다른 1개는 구동모터의 회전축에는 결합되지 않으면서 회전 가능하게 마련된다. 한편, 롤러(103)는 안내레일과의 접촉 면적을 높이기 위해 중앙 부분은 평평하고 양측면은 경사진 형태로 구성된다. 이와 같이 롤러(103)와 안내레일의 접촉 면적을 높임으로써 롤러(103)가 헛도는 것을 방지할 수 있다. 물론 안내레일의 직경에 따라 롤러(103)의 폭은 변경될 수 있다.

한편, 브라켓(102)의 모터하우징(101)측 중앙에는 운반부(20)를 착탈 가능하게 연결하기 위한 연결부재(104)가 "ㄴ"자 형태로 마련된다. 상기 연결부재(104)의 운반부(20)와 연결하기 위한 연결홀은 안내레일의 중앙 부분과 일치하는 지점에 마련되어 무게 중심을 맞출 수 있도록 한다. 또한 운반부(20)가 연결부재(104)에 연결되는 경우 상기 연결부재(104)에 의해 이송부(10)가 안내레일로부터 이탈되는 것이 방지된다. 즉, 안내레일 하부에 연결부재(104)가 "ㄴ"자 형태로 마련되어 있어, 연결부재가 걸림턱 역할을 하기 때문에 이송부(10)가 안내레일로부터 이탈되는 것이 방지된다.

도1을 참조하면, 운반부(20)는 경량 소재(예를들어 알루미늄)를 이용해 제조되며, 물건 등을 적재하기 위한 바닥부(202)와 상기 바닥부(202)에 연장 연결된 프레임(201)과 상기 프레임 상단에 마련되며 상기 이송부(10)의 연결부재(104)와 연결되는 결합부재(203)를 포함한다. 상기 결합부재(203)는 길이 조절이 가능하도록 구성된다.

운반부(20)의 일측에는 제어모듈(30)이 마련되는데, 제어모듈(30)에는 전원 공급을 위한 배터리와 제어장치가 마련된다.

또한 운반부(20)에는 다양한 작업기들(예를 들어 방제기(40), 비산기 등)이 착탈 가능하게 장착될 수 있다.

도3은 본 발명에 따른 제어장치의 블록 구성도이다.

본 발명에 따른 제어장치는 영상 촬영을 위한 카메라(301), 전방의 장애물 감지 및 작업자 추종을 위한 거리센서인 초음파 센서(302)와, 리모콘 또는 스마트폰과 같은 외부 원격제어장치와 통신하기 위한 블루투스 모듈(303), 운반부(20)에 장착되어 운반부의 무게를 측정하기 위한 무게 센서(304)와, 각종 센서 및 장치들로부터 입력된 정보를 기반으로 작업자를 추종하거나 장애물 감지 시 정지시킴과 동시에 작업이 중단된 시점으로 복귀할 수 있도록 제어하는 주제어유닛(MCU; 305), 제어를 위한 프로그램 및 정보를 저장하는 메모리(306) 및 모터 드라이버(307)를 포함한다.

초음파 센서(302)는 복수개로 구성될 수 있으며, 전방 물체까지의 거리를 감지하기 위해 마련된다. 주제어유닛(305)은 초음파 센서(302)를 통해 전방의 장애물이 일정 거리 이내로 감지되는 경우 모터드라이버(307)를 제어하여 이송부의 구동모터를 정지시킨다. 또한 주제어유닛(305)은 초음파 센서(302)를 통해 작업자까지의 거리를 감지하고 작업자와의 거리를 일정하게 유지하도록 모터드라이버를 제어한다.

무게 센서(304)는 운반부에 장착되어 운반부에 실리는 물건의 하중을 측정하여 주제어유닛(305)으로 제공한다. 주제어유닛(305)은 운반부에 실리는 물건의 하중이 일정 범위를 초과하면 경보음을 발생시킨다. 이를 통해 너무 많은 물건이 운반부에 실려 안내레일의 시설물이 손상되는 것을 방지한다.

블루투스 모듈(303)은 외부의 원격제어기와 통신하기 위한 것으로 외부 원격제어기는 리모콘 또는 스마트폰 등을 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 전동식 이송장치의 동작을 설명하기 위한 것이다.

도4를 참조하면 시설하우스에는 안내레일이 "S" 형태로 연속적으로 설치되어 있다. 그리고 전동식 이송장치는 안내레일을 따라 이동한다. 초기 작업 위치인 A 지점에서 출발한 전동식 이송장치는 이동하면서 카메라(301)를 이용해 이동 지점의 식별자(A~I)들과 촬영한 식별자로부터 이동한 거리를 실시간으로 계산하여 현재 전동식 이송장치의 위치를 저장한다. 예를 들어, 도4에서 전동식 이송장치는 A 식별자로부터 20m 이동한 지점과 같이 저장한다.

통상 측위 기술로 GPS 수신기가 사용될 수 있지만, GPS 수신기는 위치 오차가 많을 뿐만 아니라 "S"자 형태의 안내레일을 따라 이동하는 이송장치에 적용하기에는 문제가 있다. 따라서 본 발명에서는 카메라로 일정 거리마다 배치된 식별자를 촬영하고, 구동모터의 회전수를 기반으로 식별자부터 이동 거리를 계산하는 방식으로 전동식 이송장치의 위치를 추정한다.

이와 같이 자신의 위치를 추정한 상태에서 운반부에 작업 물건이 모두 채워지거나 아니면 실었던 물건을 모두 내려 초기 위치로 가서 다시 물건을 적재하거나 내리는 경우 작업자는 초기 위치 복귀 버튼을 조작하여 전동식 이송장치를 초기 위치로 보내게 된다.

이후 초기 위치에서 작업이 마무리되어 작업자 위치로 복귀를 선택하면 전동식 이송장치는 초기 위치로 복귀 명령을 받을 시점의 자신의 위치로 카메라를 통해 촬영된 영상과 이동 거리를 기반으로 복귀하게 된다.

다시 말해, 주제어유닛(305)은 원격제어기로부터 초기 위치 복귀 명령이 입력되는 시점의 자신의 위치를 메모리에 저장하고, 초기 위치로 복귀한다. 그리고 다시 원격제어기로부터 최종 위치 복귀 명령이 입력되면 메모리에 저장된 위치를 확인하고 카메라로부터 입력된 영상을 기반으로 자신의 현재 위치를 계산하면서 저장된 위치로 복귀한다.

본 발명의 실시예에서는 초음파 센서(302)와 카메라(301)가 모두 구비되는 것으로 설명하고 있지만, 깊이 카메라를 이용해 거리 측정 및 전방 영상 분석이 가능한 경우에는 초음파 센서(302)는 생략될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (4)

1. 시설하우스 상부에 "S"자 형태로 설치된 안내레일을 따라 이동 가능한 전동식 이송장치에 있어서,
   구동모터와, 상기 구동모터의 회전축에 연결된 롤러를 포함하여 상기 안내레일을 따라 이동할 수 있는 구동력을 제공하는 이송부;
   상기 이송부에 착탈 가능하게 연결되는 운반부;
   상기 운반부의 일측에 마련된 배터리; 및
   상기 운반부 일측에 마련되어 상기 이송부의 구동모터를 제어하는 제어모듈을 포함하되,
   상기 제어모듈은,
   작업자와의 거리를 측정하여 작업자와 일정 거리를 유지하면서 추종하도록 상기 이송부의 구동모터를 제어함과 동시에 촬영된 식별자의 영상과 상기 구동모터의 회전수를 기반으로 자신의 위치를 예측하여 실시간으로 저장하고, 초기 위치 이동 명령이 입력되는 시점의 자신의 위치를 저장하고, 최종 작업 위치 복귀 명령 시 저장된 자신의 위치로 이동될 수 있도록 상기 이송부의 구동모터를 제어하는
   시설하우스용 전동식 이송장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 운반부에는 무게 센서가 마련되고, 상기 제어모듈은 상기 무게 센서로부터 입력된 무게가 일정 임계값을 초과하는 경우 경보음을 발생시키는 것을 특징으로 하는 시설하우스용 전동식 이송장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 이송부는,
   상기 구동모터;
   상기 구동모터의 회전축에 연결된 제1 롤러;
   상기 구동모터의 회전축에 연결되지 않은 제2 롤러;
   상기 제1 및 제2 롤러를 회전 가능하게 고정하기 위한 브라켓; 및
   상기 브라켓의 상기 구동모터가 결합된 측의 중앙부분에 마련되고 상기 운반부를 연결하기 위해 "ㄴ"자 형태로 고정 결합된 연결부재를 포함하는 시설하우스용 전동식 이송장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 롤러는,
   중앙 부분에 평평하고 상기 중앙 부분의 끝단에서 경사지게 측면이 형성되어 상기 안내레일과의 접촉 면적을 확대하도록 형성된 시설하우스용 전동식 이송장치.

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