KR20020037209A - 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업시스템 - Google Patents

작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업시스템 Download PDF

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KR20020037209A
KR20020037209A KR1020000067245A KR20000067245A KR20020037209A KR 20020037209 A KR20020037209 A KR 20020037209A KR 1020000067245 A KR1020000067245 A KR 1020000067245A KR 20000067245 A KR20000067245 A KR 20000067245A KR 20020037209 A KR20020037209 A KR 20020037209A
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황헌
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심윤종
학교법인 성균관대학
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Abstract

본 발명은 수확, 관리(수박돌리기, 시비, 방제, 관수, 제초), 이송운반 작업에 필요한 모듈형의 간이 생력화 단위장치를 포함하여 작업선단부 교체가 가능한 모듈형 시설재배 작업용 다기능 생력 작업 시스템으로 작업시스템의 구동제어기와 수박 돌리기 작업용 그리퍼 시작기와 수박 꼭지부 절단장치와 원격 제어 운전 및 조작부의 설계와 CCTV를 이용한 원격 무선 감시체계를 구축하고 본체에 주행장치, 운전장치를 구축하여 작업기부를 장착한 무한궤도형 간이 주행 시스템과 인터페이스 기구부의 정밀 재설계함으로써 수박 등 중량이 많이 나가는 작물을 재배 및 관리 할 수 있는 장치이며 유인 및 무인으로 농작물에 대한 수확, 관리, 이송운반 작업을 손쉽게 하여 시간적, 비용적으로 줄이는 뛰어난 효과가 있다.

Description

작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템 {Module type, multi-functional and remote operation system for raising, harvesting and loading control of crops}
본 발명은 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템에 관한 것으로, 특히 수박 및 기타 농작물의 수확작업을 중심으로 재배관리, 방제, 제초 및 선별작업에 관한 것을 작업 선단부의 단순교체로써 여러 가지 작업을 공동으로 이용할 수 있고 작물재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격제어 시스템에 관한 것이다.
종래의 수확, 관리, 이송운반 작업은 기계화되어 있다고 하나 각각 나누어져 있으며 개별적으로 그 기능과 역할이 단순하고 무게가 많이 나가는 작물에 대하여 기계화가 부분적으로 되어 있었다.
그러나, 수박과 같이 중량이 많이 나가는 작물에 대하여 취급이 어려운 문제점이 있고 원격 제어 시스템에서 설계 및 안정성이 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 인식, 판단 기술의 개발, 원격조작에 의한 작업기술 및 장치 개발을 통하여 농업 생산기술의 혁신을 추진하고 수박 및 기타 농작물의 수확작업을 중심으로 재배관리, 방제, 제초 및 선별작업에 관한 것을 작업 선단부의 단순교체로써 여러 가지 작업을 공동으로 이용할 수 있고 작물재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격제어 시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 작업시스템의 구동제어기와 수박 돌리기 작업용 그리퍼 시작기 제작과 수박 꼭지부 절단장치 제작과 원격 제어 운전 및 조작부의 설계와 CCTV를 이용한 원격 무선 감시체계를 구축하고 본체에 주행장치, 운전장치를 구축하여 작업기부를 장착한 무한궤도형 간이 주행 시스템과 인터페이스 기구부의 정밀 재설계함으로써 수박 등 중량이 많이 나가는 작물을 재배 및 관리 할 수 있는 시스템을 달성하였다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예의 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템의 작업자가 차량 탑승시 블록 구성도,
도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예의 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템의 작업자가 차량 탑승시 예시도,
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예의 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템의 무인 작업 차량을 작업자가 원격에서 조정시 블록 구성도,
도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예의 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템의 무인 작업 차량을 작업자가 원격에서 조정시 예시도,
도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예의 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템의 수박 돌리기 작업용 그리퍼 예시도,
도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예의 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템 수박 돌리기 방법 예시도,
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예의 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템 절단 예시도,
도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예의 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템 절단 방법 예시도,
도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예의 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템의 작업기 프레임 전면 설계도,
도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예의 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템의 작업기 프레임 측면 설계도,
도 5c는 본 발명의 바람직한 실시예의 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템의 레일 주행형 작업기 프레임 설계도,
도 6a, 6b는 본 발명의 바람직한 실시예의 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템의 작업지시용 터치패드 제어시스템 구축 및 수확, 제초, 방제 작업용 작업 프로그램밍 툴 예시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 작업 소프트웨어2 : CCD 칼라 카메라
3 : 작업 구동부 인터페이스4 : 중량감지 로드센서
5 : 방제통6 : 선별, 적재 장치
7 : 바퀴, 무한궤도형 또는 레일 주행형 작업대차
8 : 무선 데이터 송수신장치
9 : 무선 영상 데이터 송수신 장치
10 : 수박20 : 제어부
30 : 모듈40 : 카메라
50 : 원격제어부60 : 정밀 구동 매거진
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a는 바람직한 실시예의 작업자가 작업차량 탑승시의 블록구성도로 작업 소프트웨어(1)와 CCD 칼라 카메라(2)와 바퀴, 무한 궤도형 또는 레일 주행형 작업대차(7)와 중량감지 로드센서(4)와 방제통(5)과 선별, 적재 장치(6)와 작업 구동부 인터페이스(3)로 구성되어 터치 패드 모니터에 표시된 작업 프로그램을 보고 작업자가 작업을 지시한다.
상기 작업 소프트웨어(1)는 모니터 부착 터치패드와 PC컴퓨터로 구성되어 모니터 부착 터치패드에서 작업지시를 하면 PC 컴퓨터는 영상 데이터를 전송하여 모니터에 디스플레이 한다.
상기 CCD 칼라 카메라(2)는 정밀 작업 매거진 상단부에 농작물 3개의 영상을 촬영하여 전송하는 것이다.
상기 바퀴, 무한궤도형 또는 레일 주행형 작업대차(7)는 모듈형 교체 가능 선단 작업장치가 수박 적과 그리퍼와 수박 돌리기 그리퍼와 수박 수확 그리퍼와 제초 장치와 관수 및 방제 노즐로 구성되어 있다.
상기 수박 적과 그리퍼는 적과 작업의 경우에 사용하는 것으로 정밀작업 매거진의 선단 작업부를 적과 작업용 선단 절단가위로 교체하여 장착하여 터치패드 장착 모니터에 표시되어 있는 작업프로그램 상의 적과 작업 블록을 작업자가 손가락으로 지시하면 작업차량에 설치된 칼라 CCD 카메라로부터 영상이 획득되고 획득된 영상은 터치 패드 장착 모니터에 디스플레이 되어 터치 패드가 장착된 모니터 영상을 보고 적과를 하고자하는 부분을 화면상에서 지시한다.
이때, 카메라가 장착된 모니터로 3개의 영상을 전송하고 3개 영상에 대하여 적과를 지시하는 작업이 끝나면 지시된 영역을 대상으로 국부 영상처리 영역들이 설정되고 컴퓨터를 이용하여 자동으로 영상처리가 수행되어 적과 부분의 중심점 위치데이터가 설정된다.
따라서. 터치 패드가 장착된 모니터 상의 작업프로그램에서 적과 작업부 구동 블록을 손가락으로 지시하면 적과 위치 데이터들로부터 작업구동부의 정밀작업 매거진이 구동하고 선단에 장착된 적과용 절단 그리퍼가 다가가 자른다.
상기 수박 돌리기 그리퍼는 수박 돌리기 작업의 경우 정밀작업 매거진의 선단 작업부를 수박 돌리기 작업용 선단 그리퍼로 교체하여 장착하여 터치패드 장착 모니터에 표시되어 있는 작업프로그램 상의 수박 돌리기 작업 블록을 작업자가 손가락으로 지시하면 설치된 칼라 CCD 카메라로부터 영상이 획득되고 획득된 영상은 터치 패드 장착 모니터에 디스플레이 되어 터치 패드가 장착된 모니터 영상을 보고 수확을 하고자하는 수박을 화면상에서 지시한다.
이때, 카메라가 장착된 정밀작업 매거진은 작업기의 구동작업 구역을 3구간으로 나누어 터치패드가 장착된 모니터로 3개의 영상을 전송하고 3개 영상에 대하여 수박을 지시하는 작업이 끝나면 지시된 영역을 대상으로 국부 영상처리 영역들이 설정되고 컴퓨터를 이용하여 자동으로 영상처리가 수행되어 수박의 중심점 위치들 그리고 각각의 수박 크기, 꼭지 위치데이터가 설정된다.
따라서, 터치 패드가 장착된 모니터 상의 작업 프로그램에서 수박 돌리기 작업부 구동 블록을 손가락으로 지시하면 수박의 중심점 및 꼭지 위치 데이터들로부터 작업구동부의 정밀작업 매거진이 구동하고 선단에 장착된 수박돌리기 그리퍼가 수박으로 다가가 진공패드를 이용하여 수박을 위로 들고 측면에 설치된 모터 부착 지공패드가 수박을 흡착한 후 수박을 일정각도로 돌리게 되면 상부의 진공 패드는 흡착상태에서 해재되어 돌리기 모터의 구동이 끝나면 진공이 해소되고 상부의 지공패드 흡착이 시작되고 수박을 들어올린다.
상기 수박 수확 그리퍼는 수확작업의 경우로 정밀 작업 매거진의 선단 작업를 수확 작업용 선단 그리퍼로 교체하여 장착하여 터치패드 장착 모니터에 표시되어 있는 작업프로그램 상의 수확작업 블록을 작업자가 손가락으로 지시하면 작업차량에 설치된 칼라 CCD 카메라로부터 영상이 획득되고 획득된 영상은 터치 패드 장착 모니터에 디스플레이 되어 터치 패드가 장착된 모니터 영상을 보고 수확을 하고자 하는 수박을 화면상에서 지시한다.
이때, 카메라가 장착된 정밀 작업 매거진은 작업기의 구동작업 구역을 3구간으로 나누어 터치패드가 장착된 모니터로 3개의 영상을 전송하고 3개 영상에 대하여 수박을 지시하는 작업이 끝나면 지시된 영역을 대상으로 국부 영상처리 영역들이 설정되고 컴퓨터를 이용하여 자동으로 영상처리가 수행되며 수박의 중심점 위치들 그리고 각각의 수박크기, 꼭지 위치 데이터가 설정된다.
따라서, 터치 패드가 장착된 모니터 상의 작업프로그램에서 수확작업부 구동 블록을 손가락으로 지시하면 수박의 중심점 및 꼭지 위치 데이터들로부터 작업구동부의 정밀작업 매거진이 구동하고 선단에 장착된 수확 그리퍼가 수박으로 다가가 지공패드를 이용하여 수박을 위로 들고 수확 그리퍼에 장착된 절단 날로 수박 꼭지를 자르고 그리퍼에 장착된 로드셀로부터 수박의 무게를 측정하고 영상으로부터 얻은 수박의 크기 데이터를 가지고 수박의 밀도를 계산하여 수박의 밀도 및 수박의 외관 색상을 가지고 수박의 숙도(익은 정도)와 당도를 예측하고 등급을 대중소 그리고 2등급의 당도로 분류하게 되고 분류된 등급데이터를 가지고 선별 적재부의 솔레노이드 구동창치를 구동시켜 수확시 분류 선별하여 적재한다.
상기 제초 장치는 제초작업의 경우 정밀작업 매거진의 선단 작업부를 제초작업용 선단 장치로 교체하여 장착하여 터치패드 지시하면 작업차량에 설치된 칼라 CCD 카메라로부터 영상이 획득되고 획득된 영상은 터치 패드 장착 모니터에 디스플레이 되어 터치 패드가 장착된 모니터 영상을 보고 제초를 하고자하는 잡초들을 화면상에서 지시한다.
이때, 카메라가 장착된 정밀작업 매거진은 작업기의 구동작업 구역을 3구간으로 나누어 터치패드가 장착된 모니터로 3개의 영상을 전송하고 3개 영상에 대하여 잡초를 지시하는 작업이 끝나면 지시된 영역을 대상으로 국부 영상처리 영역들이 설정되고 컴퓨터를 이용하여 자동으로 영상처리가 수행되어 잡초들의 중심점 위치 및 영역데이터가 설정된다.
따라서, 터치 패드가 장착된 모니터 상의 작업프로그램에서 제초작업부 구동 블록을 손가락으로 지시하면 잡초의 중심점 및 영역 데이터들로부터 작업구동부의 정밀작업 매거진이 구동하고 선단에 장착된 뽑기식 제초 그리퍼 또는 고전압 제초 봉이 잡초로 다가가 잡초를 제거한다.
상기 관수 및 방제 노즐는 관수, 시비, 방제 작업의 경우로 정밀작업 매거진의 선단 작업부를 관수(시비, 방제)작업용 선단 노즐창치로 교체하여 장착하여 터치패드 장착 모니터에 표시되어 있는 작업프로그램 상의 관수(시비, 방제)의 각 작업 블록을 작업자가 손가락으로 지사하면 작업차량에 설치된 칼라 CCD 카메라로부터 영상이 획득되고 획득된 영상은 터치 패드 장착 모니터에 디스플레이 되어 터치 패드가 장착된 모니터 영상을 보고 관수(시비, 방제)를 하고자하는 영역을 화면상에서 지시한다.
이때, 카메라가 장착된 정밀작업 매거진은 작업기의 구동작업 구역을 3구간으로 나누어 터치패드가 장착된 모니터로 3개의 영상을 전송하고 3개 영상에 대하여 관수(시비, 방제)영역을 지시하는 작업이 끝나면 지시된 영역을 대상으로 국부 영상처리 영역들이 설정되고 컴퓨터를 이용하여 자동으로 영상처리가 수행되어 관수(시비, 방제) 영역데이터가 설정된다.
따라서, 터치 패드가 장착된 모니터 상의 작업프로그램에서 관수(시비, 방제)작업부 구동 블록을 손가락으로 지지하면 잡초의 중심점 및 영역 데이터들로부터 작업구동부의 정밀작업 매거진이 구동하고 선단에 장착된 관수(시비, 방제)장치로부터 작업이 수행된다.
상기 중량감지 로드센서(4)는 바퀴, 무한궤도형 또는 레일 주행형 작업대차에서 수박의 중량을 감지하는 로드센서인 것이다.
상기 방제통(5)은 터치 패드가 장착된 모니터 영상을 보고 방제하고자 할때 사용하는 것이다.
상기 작업 구동부 인터페이스(3)는 작업프로그램으로부터 터치패드 지시부 영상처리 및 작업 명령를 변환하여 바퀴, 무한궤도형 또는 레일 주행형 작업대차에 작동하기 위하여 데이터를 전송하는 것이다.
상기 선별, 적재 장치(6)는 수박을 규격별로 분류하고 분류된 수박을 적재하는 것이다.
도 1b는 바람직한 실시예의 작업자가 작업차량 탑승시의 예시도를 도시한 것이다.
도 2a는 바람직한 실시예의 무인 작업차량을 작업자가 원격에서 조정할 때의 블록 구성도로 작업 소프트웨어(1)와 CCD 칼라 카메라(2)와 무선 영상 데이터 송수신 장치(9)와 작업 구동부 인터페이스(3) 무선 데이터 송수신 장치(8)와 바퀴, 무한 궤도형 또는 레일 주행형 작업대차(7)와 중량감지 센서(4)와 방제통(5)과 선별, 적재 장치(6)로 구성되어 있다.
상기 작업 소프트웨어(1)는 모니터 부착 터치패드와 PC컴퓨터로 구성되어 있으며 상기 작업자가 작업차량 탑승시의 경우와 동일한 것이다.
상기 CCD 칼라 카메라(2)는 상기 작업자가 작업차량 탑승시의 경우와 동일한 것이다.
상기 무선 영상 데이터 송수신 장치(9)는 CCD 칼라 카메라에서 촬영한 영상을 작업소프트웨어에 전송하는 것이다.
상기 작업 구동부 인터페이스(3)는 작업 프로그램으로부터 규격별로 분류하고 분류된 수박을 적재하는 것이다.
상기 무선 데이터 송수신 장치(8)는 작업 소프트웨어의 내용을 바퀴, 무한궤도형 또는 레일 주행형 작업대차에 전송하는 것이다.
상기 바퀴, 무한 궤도형 또는 레일 주행형 작업대차(7)는 모듈형 교체 가능 선단 작업장치가 수박 적과 그리퍼와 수박 돌리기 그리퍼와 수박 수확 그리퍼와 제초 장치와 관수 및 방제 노즐로 구성되어 있다.
상기 수박 적과 그리퍼는 상기 작업자가 작업차량 탑승시의 경우에 카메라에장착된 모니터로 3개의 영상을 전송하지만 도 2b의 무인차량을 작업자가 원격에서 조정하는 경우는 카메라가 장착된 정밀작업 매거진은 작업기의 구동작업 구역을 터치패드가 장착된 모니터로 3개의 영상을 무선으로 전송하는 것이고 다른 부분은 동일하다.
상기 수박 돌리기 그리퍼는 상기 작업자가 작업차량 탑승시의 경우와 비교하여 수박의 중심점 및 꼭지 위치 데이터들이 구동데이터로 변환되어 무선으로 작업 구동부로 전송되는 것 외에 다른 부분은 동일하다.
상기 수박 수확 그리퍼는 상기 작업자가 작업차량 탑승시의 경우와 비교하여 구동데이터로 변환되어 무선으로 작업 구동부로 전송되는것 외에 다른 부분은 동일하다.
상기 제초 장치와 관수 및 방제 노즐은 상기 도 1a의 작업자가 작업차량 탑승시의 경우와 동일하다
상기 중량감지 센서(4)는 상기 작업자가 도 1a의 작업차량 탑승시의 경우와 동일하다.
상기 방제통(5)는 상기 도 1a의 작업자가 작업차량 탑승시의 경우와 동일하다.
상기 선별, 적재 장치(6)는 상기 도 1a의 작업자가 작업차량 탑승시의 경우와 동일하다.
도 2b는 바람직한 실시예로 무인 작업차량을 작업자가 원격에서 제어하고 조정할 수 있는 것을 도시한 것이다.
도 3a 또는 도 3b는 바람직한 실시예의 수박 돌리기 작업용 그리퍼의 작용을 나타낸 예시도로 다음과 같이 설명한다.
가반 중량은 현재 가장 많이 재배되고 있는 수박 성숙의 평균 무게로 하고 방식은 진공 흡착 및 모터 회전식으로 파괴의 손상을 최대한 줄이는 구조를 채택하고 그리퍼의 경량화를 위한 공압기구를 사용하며 매거진 장/탈착용을 위해서 정밀 매거진에 쉽게 장/탈착이 가능하도록 설계하고 공압, 진공, 센서 등의 인터페이스는 커넥터식으로 한 것이고 기구부, 주행부, 이송부로 구성되어 있다.
또한, 기구부는 작업부 장/탈착형과 블록식 작업 영역 이동과 수확물 이송기능으로 되어 있으며 상기 작업부 장/탈착형은 동일 작업프레임을 이용한 다수의 관리 기능을 부여하는 것이고 블록식 작업 영역 이동은 정밀 이동, 구간이동의 혼재를 통한 정밀 작업과 비 정밀 작업 분리를 통한 기구 성능 향상을 도모하는 것이고 수확물 이송기능은 수확물 적재 기능으로 인한 작업 영역에서 적재 영역으로 수확물을 이송하는 것이다.
상기 주행부는 블록식 작업영역 이동과 레일 주행 방식과 모터 구동과 베터리 전원으로 되어 있으며 상기 블록식 작업영역 이동은 근첩 센서를 이용한 구간 자동 및 수동 이동과 정해진 작업 영역에 대한 작업을 통한 자동 구간 이동이 가능하게 한 것이며 상기 레일 주행 방식은 작업 프레임의 기구적 안정성을 위한 방식과 정밀 매거진의 수평도 유지가 용이하게 한 것과 지반 및 바퀴의 미끄러짐에 대한 영향을 최소화한 것과 상기 모터 구동 및 베터리 전원은 정밀 구간이동을 위한 구동방식과 자체 베터리 전원 채용으로 구조물 단순화 및 원격제어 잇점을 극대화한 것이다.
상기 이송부는 공압식 수확물 이송과 구름식 수확물 적재로 구성하며 상기 공압식 수확물은 단순, 경략 구조이고 구름식 수확물 적재는 작업 영역에서 적재 영역으로의 가장 단순한 이송 적재 방법 채용을 통한 기구물을 단순화한 것이다.
그리고 수박 돌리기 작업용 그리퍼는 돌리기 작업을 하기 위하여 수박의 하부(대지 접지면)가 위로 올라오도록 꼭지를 중심축으로 회전시켜야하며 꼭지 및 주변의 줄기 그리고 잎에 영향을 주지 않아야 하고 과피의 손실이 없어야 한다.
회전방법으로는 먼저 꼭지 및 주변줄기, 잎에 영향을 주지 않게 하기 위하여 과실을 지상에서 일정높이까지 견인하여 그리퍼의 작용범위로부터 주변을 분리하여야 한다.
과피에 입힐 수 있는 손상을 최대한 억제하고자 진공패드를 이용하여 견인하는 방법을 선택하였으며 견인 높이는 줄기 손상을 고려하여 300㎜로 하였다.
다음으로 돌리기 작업은 기구를 단순하게 하고 과피의 손상을 억제하기 위하여 도 3b와 같이 과실의 측면에 2개의 진공패드를 이용하는 방법을 선택하였으며 공압모터를 이용하여 패드를 중심축으로 회전시키는 구조로 하였다.
특히, 그림 3b는 돌리기 작업의 순서도로 먼저 견인작업을 하기 위하여 견인 진고패드와 그리퍼 뭉치가 수박에 접근하고 견인한 후 돌리기 작업을 위해 꼭지를 축으로 돌리기용 진공패드 및 그리퍼를 이용하여 수박을 잡고 돌리기 진고패드를 축으로 공압 모터를 이용하여 수박을 돌리는 순서로 작업이 이루어지게 하는 방법을 설정하였다.
도 4a 또는 도 4b는 바람직한 실시예의 수박 꼭지 절단장치 및 수확작업용 그리퍼 시작기의 예시도로 하기와 같이 설명한다.
절단 방식과 칼날 유도 방식과 꼭지부 인식 방법과 돌리기 작업과 수확 작업으로 이루어져 있으며 상기 절단 방식은 칼날 교차식(안전장치 포함)과 공압식 칼날 구동 방식과 칼날 가이드에 칼날 보호 덥개 및 칼날 세척기구 부착하는 방법을 채용하고 있다.
상기 칼날 유도 방식은 구름 가이드식과 구름 가이드를 통하여 수박의 크기에 상관없이 절단 가능한 것과 진공 흡착, 견인을 통한 줄기 및 잎 보호 방식을 채용하고 있다.
상기 꼭지부 인식 방법은 작업자 간접 교시 방식(부분 영상 처리 이용)과 작업자의 꼭지부 교시를 통한 수박의 중심에 대한 똑지 좌표 산출과 산출된 꼭지 좌표 및 중심좌표를 기준으로 작업기 자세 제어 방법을 사용하고 있다.
돌리기 작업은 꼭지부를 축으로 한 돌리기 작업이 되어야 꼭지 손상을 막을 수 있다.
수확 작업은 수박의 중심을 기준으로 칼날 구름 가이드의 칼날 유도 및 진공 견인작이 이루어지는 것이다.
도 5a 내지 도 5c는 바람직한 실시예의 작업기 부착용 정밀 작업 매거진, 레일형 간이 주행시스템 주행부 본체제작 및 구축의 설계도로 다음과 같이 설명한다.
작업기 부착용 정밀 작업매거진 제작과 레일형 간이 주행시스템 주행부 본체 제작 및 구축과 작업기 프레임과 레일 주행형 간이 주행 시스템 주행부 본체 제작및 구축으로 구성되어 있다.
상기 작업기 부착용 정밀 작업매거진 제작은 정밀 매거진과 프레임으로 나누어지며 여기서 정밀 매건진은 그 형태가 겐츄리 형 직교좌표 로봇을 이용한 사각형 단일 구조를 갖고 시스템은 동작은 직교좌표 로봇을 이용하여 단위 작업기를 수평 좌표로 이동시키고 수직축 및 회전축을 이용하여 단위 작업기의 자세 및 목표 접근을 수행하고 제초작업 및 정밀 방제 작업을 원활하게 수행하고자 위치 정밀도 0.1㎜ 이내의 직교좌표 로봇을 사용하고 수직축과 회전축은 스테핑모터를 사용하여 정지 토크의 향상과 위치결정을 할 수 있게 하였다.
그리고, 프레임은 강철 구조, 용접채결을 하여 처짐이나 프레임 강도를 보강하였다.
프레임은 정밀 매거진을 450㎜ 단위로 이랑의 수직방향으로 구간이동을 할 수 있도록 AC 모터 및 리밋 스위치, 원형 샤프트, 볼 부시를 채용하여 구성하였다.
상기 레일형 간이 주행시스템 주행부 본체 제작, 구축은 작업기 프레임과 레일 주행형 간이 주행 시스템 주행부 본체 제작 및 구축으로 구성되어 있으며 작업기 프레임은 매거진의 동작이 정밀하게 유지하기 위하여 프레임은 처짐이나 기울임이 최소화되어야 함으로 작업기 본체를 레일 상에 둠으로 지반 및 토양의 상태와 상관없이 자세를 유지할 수 있다.
트레임의 폭은 이랑의 평균 폭에 맞추어 2000㎜로 설계하고 레일 주행형 간이 주행 시스템 주행부 본체 제작 및 구축은 레일 주행 방식으로 구동 바퀴 및 레일은 강철로 기성품을 사용하여 설계하였으며, 2개의 주행바퀴와 2개의 보조 바퀴를 이용하여 주행하며 주행의 구동원으로 내구성 및 방습성을 고려하여 AC모터를 사용하였다.
주행 시스템 본체는 500㎜ 단위로 작업구간을 전진 또는 후진할 수 있으며 작업자가 승차하여 조작할 수 있게 설계하였다.
시스템 기본 구성은 차륜, 작어비 프레임, 작업자 영역, 적재영역이다.
또한, 도 5a 또는 도 5b는 작업기 프레임 구축은 설계된 작업기 프레임은 자체가 레일 위를 주행하는 방식을 사용하였기 때문에 겐츄리 형태를 갖는다.
프레임이 충분한 강도를 갖도록 2층 구조의 보강프레임을 사용하였고 작업자 및 정밀 매거진이 프레임 위에 안착된 수 있도록 구성하였다.
시스템이 진행하는 방향을 기준으로 전반부에 정밀 매거진을 장착할 수 있는 공간을 두었고 후반부에 작은바 공간 및 수확물 적재 장소를 마련하였다.
또한, 도 5c는 정밀 매거진 제작이 겐츄리 형 직교좌표 로봇을 이용하여 작업 영역의 X, Y축 이동을 할 수 있게 하였고 스태핑 모터를 이용하여 수직축 및 회전을 할 수 있게 하였다.
이때 선정된 직교좌표 로봇은 X-Y YAMAHA 로봇이며 전체 가반하중은 6키로그램으로 설계하고 레일주행형 간이 주행 시스템 주행부 본체 제작은 프레임 자체가 레일 상을 구동하는 방식을 사용함으로써 구동원은 AC모터 및 인버터를 사용하였으며, 주 재료는 강철 빔을 사용하였다.
도 6a 또는 6b는 바람직한 실시예의 작업지시용 터치패드 제어시스템 구축 및 수확, 제초, 방제 작업용 작업프로그래밍 툴의 예시도로 다음과 같이 설명한다.
수확, 제초, 방제, 작업용 제어기와 작업기 작업지시용 터치패드 제어시스템 제작 및 수확 작업용 작업프로그래밍 틀 성능시험으로 이루어져 있으며 상기 수확, 제초, 방제 작업용 제어기는 단일칩 제어방식과 제어 구조로 구분하고 여기서 단일 칩 제어방식 채용은 시스템의 주 제어기는 영상처리, 작업 지령, 판단 등을 수행하여야 하기 때문에 시스템 부하가 많다.
그러므로 개별 단위 작업기 및 시스템의 고유의 기능은 별도의 단일 칩 프로세서를 이용하여 주 제어기로부터 출력되는 명령을 해독하여 별도로 동작할 수 있게 구성을 설계하고 보조 제어기의 프로세서들은 내부에 롬과 렘이 장착되어 있어 별도의 메모리 구성없이 사용할 수 있으므로 단순한 제어구성을 가능하게 한다.
제어기의 기본 구성은 프로세서부와 디지털 입출력부와 직렬통심부로 나누어 설계하고 있다.
또한, 제어구조는 본 시스템에서는 작업별 그리퍼 또는 작업기, 직교 로봇, 수직, 회전축의 스태핑 모터 등에서 기구별로 다른 입출력 형태를 갖고 있으므로 이러한 입출력을 모두 할 수 있게 입력은 3~30V DC 입력, 출력은 허용범위가 100VDC 2A의 트렌지스터 출력으로 설계하고 소단위 제어가 필요한 모터 동작 그리퍼 동작은 별도의 프로세서를 갖는 분산 제어 방법을 채용하였다 각 소단위 제어기들은 직렬통신을 이용하여 상호 동작할 수 있게 설계, 제작하였다.
상기 작업기 작업 지시용 터치패드 제어시스템 제작 및 수확 작업용 작업프로그래밍 툴 성능시험은 터치패드 제어기와 수확용 국부영상처리 시스템 성능시험으로 구분하고 상기 터치패드 제어기는 터치패드의 구성은 터치 패널, 패널제어기,소프트웨어로 구성되고 터치패널을 초음파식으로 하여 정밀 교시가 가능하도록 하였다.
그리고 패널 제어기는 패널로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 변환하여 마우스의 신호와 호환될 수 있게 RS232C통신을 할 수 있고 마우스와 호환이 되기 때문에 주 시스템 제어기에서는 마우스 입력과 동일하게 처리 할 수 있다.
상기 수확용 국부 영상 처리 시스템 성능시험은 본 시스템의 선능시험에서는 수박의 중심부 교시를 통한 외형 검출 및 복원, 중심점 찾기, 꼭지 찾기의 수행능력을 시험하였다. 시스템 성능은 입력화상의 복잡도에 따라 다르지만 동일화상에서 초당 3개를 처리 할 수 있었다.
수확용 국부영상 처리 알고리즘은 조작자가 대략의 수박 중심점과 꼭지부를 선택하면 이미지 프로세싱 기법을 이용하여 수박의 꼭지, 외형복원, 중심점 찾기를 수행하는 구조로 되어 있다.
다음 수확, 제초, 방제 작업용 제어기 설계는 설계된 제어기는 다양한 작업에 적용될 수 있도록 광 절연 형태의 입력 12개 솔리드 스테이트 출력 16개로 설계하였다. 입력포트의 입력 허용 전압은 5~30V로 설계하였으며 제어기 외부(센서 측)와 내부(프로세서 측)를 광 절연기로 전원 분리를 하여 외부의 충격 전압에 프로세서가 영향을 받지 않도록 하였다. 그리고 출력포트(100V 2A(DC)는 허용 범위를 갖는 트렌지스터 출력의 형태로 설계하여 별도의 구동기 없이 공압 솔레노이드, 소용량 솔레노이드, 대용량 릴레이, 마그넷 스위치를 구동할 수 있게 하였다.
프로세서부는 단일 칩 제어 방식을 채용하였고 사용한 프로세서는 Atmel 사의 AT89C51이다. 그리고 제어 방법은 단위 장치별 별도 제어기를 둔 형태의 분산 제어 방식을 채용하였다.(그리퍼 제어기 + 디지털 입출력 제어기, 명령 해독기)
작업기 작업지시용 터치 패드 제어시스템 구축은 그림 12, 13과 같이 제어기는 초음파식 터치 스크린의 해독신호를 분석하여 컴퓨터 시리얼 마우스의 신호 형태로 변환하는 방법으로 마우스의 모사동작을 수행한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 유인 및 무인으로 농작물에 대한 수확, 관리, 이송운반 작업을 손쉽게 하여 시간적, 비용적으로 줄이는 효과가 있으며 농작물을 무선으로 원격 제어하여 수확, 관리, 이송운반, 적재 작업을 할 수 있는 효과가 있으므로 농업의 무선 통신 산업과 농기계 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (5)

  1. 작업 시스템은 수확, 관리, 이송운반 작업에 필요한 모듈형의 간이 생력화 단위장치를 포함하여 작업 선단부 교체가 가능한 모듈형 시설 재배 작업용 다기능 생력 작업을 작업자가 작업차량 탑승시와 작업자가 원격에서 조정할 수 있는 작업기 프레임과, 작업기 부착용 정밀 작업 매거진과, 레일 주행형 간이 주행 시스템과, 작업지시용 터치패드 제어시스템 구축 및 수확, 제초, 방제 작업용 프로그램밍 툴로 구성된 것을 특징으로 하는 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 작업 선단부는 수박 돌리기 작업용 선단 그리퍼와 선단 적과 작업용 선단 절단 가위와 수확 작업용 선단 그리퍼와 제초작업용 선단 장치와 관수(시비, 방제)작업용 선단 노즐장치로 구성된 것을 특징으로 하는 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 작업기 프레임과 작업기 부착용 정밀 작업 매거진은 작업기 프레임이 레일을 위를 주행하는 방식이고 2층 구조의 보강 프레임으로 구성된 것을 특징으로 하는 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 수박 돌리기는 진공패드를 이용하여 수박을 위로 들어 올리고 측면에 설치된 모터 부착 지공패드가 수박을 흡착한 후 수박을 일정각도로 돌려서 상부 지공패드 흡착이 시작되어 수박을 들어 올리는 것을 특징으로 하는 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 적과 적업은 터치 패드가 장착된 모니터 상의 작업 프로그램에서 적과 작업부 구동 블록을 지시하면 적과 위치 데이터들로부터 작업구동부의 정밀 작업 매거진이 구동하고 선단에 장착된 적과용 절단 그리퍼가 다가가 자르는 것을 특징으로 하는 작물 재배, 수확, 적재관리 작업 모듈형 다기능 원격 작업 시스템.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03155712A (ja) * 1989-11-14 1991-07-03 Kikkoman Corp 子実体の採取方法および装置
JPH05176631A (ja) * 1992-01-08 1993-07-20 Iseki & Co Ltd マツシユルーム収穫ロボツト
JPH0837883A (ja) * 1994-08-02 1996-02-13 Iseki & Co Ltd 収穫ロボットの画像識別装置
JPH08103139A (ja) * 1994-10-07 1996-04-23 Kubota Corp 果菜類の収穫対象部検出装置
KR980001474A (ko) * 1996-06-13 1998-03-30 양재신 전방차량의 거리/속도 표시 장치
JP2000262128A (ja) * 1999-03-18 2000-09-26 Natl Res Inst Of Vegetables Ornamental Plants & Tea ナスの自動収穫方法及び装置
KR20010015973A (ko) * 2000-07-29 2001-03-05 이기준 기계시각과 퍼지제어를 이용한 3자유도 상추 수확로봇

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03155712A (ja) * 1989-11-14 1991-07-03 Kikkoman Corp 子実体の採取方法および装置
JPH05176631A (ja) * 1992-01-08 1993-07-20 Iseki & Co Ltd マツシユルーム収穫ロボツト
JPH0837883A (ja) * 1994-08-02 1996-02-13 Iseki & Co Ltd 収穫ロボットの画像識別装置
JPH08103139A (ja) * 1994-10-07 1996-04-23 Kubota Corp 果菜類の収穫対象部検出装置
KR980001474A (ko) * 1996-06-13 1998-03-30 양재신 전방차량의 거리/속도 표시 장치
JP2000262128A (ja) * 1999-03-18 2000-09-26 Natl Res Inst Of Vegetables Ornamental Plants & Tea ナスの自動収穫方法及び装置
KR20010015973A (ko) * 2000-07-29 2001-03-05 이기준 기계시각과 퍼지제어를 이용한 3자유도 상추 수확로봇

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