KR20150067850A - Agricultural Products Cultivating Robot - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 농작물 관리로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 농작물의 파종, 농작물에 대한 관수, 농약 분무 등과 같은 관리 작업을 3차원 공간 상에서 원격으로 또는 자동으로 수행할 수 있도록 하는 농작물 관리로봇에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 들어 농업의 기계화가 가속화됨에 따라 다양한 종류의 기계장치가 농촌에 보급되고 있다. 이에 따라, 농작물의 파종이나 농작물에 대한 관수, 농약 분무 등의 관리 작업도 기계화, 자동화되는 추세이며, 그 한 예로서 국내에 출원 공개된 다용도 농약 살포 로봇(특허공개 제10-2012-0055959)을 들 수 있다.Recently, as the mechanization of agriculture has accelerated, various types of machinery have been spreading in rural areas. Accordingly, management work such as sowing of crops, irrigation of crops, spraying of pesticides, etc. is also becoming mechanized and automated. As an example of this, there is disclosed a multipurpose pesticide application robot (Patent Publication No. 10-2012-0055959) .
이 로봇은 도 1에 도면부호 101로 도시된 바와 같이, 리프트수단(111)에 연결된 캐터필러(105)를 직각으로 회전시켜 작업 시 농작물을 손상시킬 염려가 없을 때는 캐터필러(105)를 수평으로 유지하고, 농작물을 손상시킬 염려가 있을 때는 도 1과 같이 캐터필러(105)를 수직하게 회전시켜 베이스프레임(103)을 농작물 위로 유지한다.The robot rotates the
그런데, 이와 같이 농작물을 보호하기 위해 캐터필러(105)를 수직하게 세우고 농약 살포작업을 하는 경우, 로봇(101)은 베이스프레임(103)이 농작물 위로 높이 배치되므로, 캐터필러(105)의 높이가 높아지고, 또 농약탱크(107)나 농약분무수단(109)의 위치가 상승하며, 따라서 농약 살포라는 관리작업의 효율이 떨어지고, 운전의 안정성이나 안전성이 저하되는 문제점이 있었다.In the case where the
본 발명은 위와 같은 종래의 농작물 관리 로봇이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 주행이나 작업 동작이 안정적으로 이루어지면서도 작업영역의 3차원 공간 상에서 다양한 종류의 관리작업을 정확하고, 신속하게 수행할 수 있는 농작물 관리로봇을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the problems of the above conventional crop management robot, and it is an object of the present invention to provide a crop management robot which can reliably and rapidly perform various types of management work on a three- And to provide a crop management robot that can be performed.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 외체를 이루며, 지면 위를 종방향으로 이동하는 이동식 구조체; 상기 이동식 구조체 위에 설치되어, 상기 이동식 구조체의 이동방향과 직각을 이루며 횡방향으로 동작하는 횡동작부; 상기 횡동작부 상에 설치되어, 상기 횡동작부의 동작방향과 직각을 이루며 상하방향으로 승강하는 승강부; 및 상기 승강부의 하단에 설치되어, 농작물을 관리하는 데 필요한 각종 공구를 장착하도록 되어 있는 공구부;를 포함하여 이루어지되, 상기 승강부는, 상기 이동식 구조체에 대해 종방향으로 상대 이동 가능하도록 상기 횡동작부 상에 장착된 종동작수단; 및 상기 종동작수단 상에 연결되어, 상하방향으로 신축되는 신축동작수단;을 포함하여 이루어지는 농작물 관리로봇을 제공한다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided a mobile structure comprising: a movable structure for moving in a longitudinal direction on a ground; A transverse operation unit installed on the movable structure and operating transversely at right angles to the moving direction of the movable structure; An elevating portion provided on the transverse operation portion and vertically elevating and lowering in a direction perpendicular to an operation direction of the transverse operation portion; And a tool portion provided at a lower end of the elevating portion and adapted to mount various tools necessary for managing crops, wherein the elevating portion includes a vertical movement portion A longitudinal movement means mounted on the floor; And expanding and contracting means connected to the longitudinal operating means and expanded and contracted in the vertical direction.
또한, 상기 이동식 구조체와 상기 횡동작부 사이에 설치되어, 상기 횡동작부를 상기 이동식 구조체에 대해 상하방향으로 상대 이동 가능하게 지지하는 상하이동부를 더 포함하는 것이 바람직하다.The apparatus may further include an up-and-down moving unit installed between the movable structure and the transverse operation unit and supporting the transverse operation unit in a vertical direction relative to the movable structure.
또한, 상기 이동식 구조체는 작업영역의 횡방향 경계를 따라 서로 마주보도록 세워지되, 상기 횡동작부에 의해 상단이 횡으로 연결된 한 쌍의 지지프레임을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the movable structural body includes a pair of support frames which are erected to face each other along a transverse direction of the work area, and whose upper ends are transversely connected by the transverse operation parts.
또한, 상기 신축동작수단은, x자 모양으로 연속 배열되어 링크체를 형성하는 복수의 링크; 상기 각각의 링크를 상하로 연결하는 복수의 체결구; 및 상기 링크체를 쌍을 이루도록 간격을 두고 앞뒤로 연결하는 복수의 가로봉;을 포함하여 이루어지는 시저스기구인 것이 바람직하다.The expanding and contracting means includes a plurality of links successively arranged in an x-shape to form a link body; A plurality of fasteners vertically connecting the links; And a plurality of transverse bars connecting the link members back and forth at intervals so as to form a pair.
또한, 상기 신축동작수단은 상기 공구부가 설치된 하단 부분의 종축회전과 횡축회전을 동시에 억제하는 롤링/틸팅 방지수단을 더 포함하되, 상기 롤링/틸팅 방지수단은, 횡으로 이웃한 한 쌍의 상기 링크 사이에 상기 한 쌍의 링크와 닮은꼴이 되도록 나란하게 배열되어 연결된 한 쌍의 보조링크; 각각의 상기 보조링크 일단을 대응하는 각각의 상기 링크에 연결하고, 타단을 상기 보조링크 상호 간에 연결하는 복수의 보조체결구; 상기 복수의 보조체결구 중 상기 한 쌍의 보조링크의 타단을 연결하는 중앙의 보조체결구와 동축상으로 상기 한 쌍의 보조링크 안쪽으로 돌출된 구속핀; 및 상기 한 쌍의 링크와 이웃한 상기 가로봉 일측에서부터 상기 구속핀의 활주공을 통과하도록 연장된 안내봉;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.The rolling / tilting preventing means may include a rolling / tilting preventing means for simultaneously suppressing vertical and horizontal rotation of the lower end portion provided with the tool portion, wherein the rolling / tilting preventing means includes a pair of laterally adjacent links A pair of auxiliary links arranged side by side so as to resemble the pair of links; A plurality of auxiliary fasteners connecting one end of each of the auxiliary links to each corresponding link and connecting the other end to each other; A restraining pin protruding into the pair of auxiliary links coaxially with a central auxiliary fastener connecting the other ends of the pair of auxiliary links among the plurality of auxiliary fasteners; And a guide rod extending from one side of the barrel adjacent to the pair of links to pass through the slide hole of the restraining pin.
또한, 상기 신축동작수단은 상기 공구부가 설치된 하단 부분의 종축회전과 상하축회전을 동시에 억제하는 롤링/요잉 방지수단을 더 포함하되, 상기 롤링/요잉 방지수단은, 횡으로 이웃한 한 쌍의 상기 가로봉 중 일측 가로봉에 횡축방향으로 배열되도록 돌출된 구속핀; 및 상기 한 쌍의 가로봉 중 타측 가로봉에서부터 상기 구속핀의 활주공을 통과하도록 연장된 안내봉;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.The rolling and yawing prevention means may include a rolling / yaw prevention means for simultaneously suppressing the vertical axis rotation and the vertical axis rotation of the lower end portion provided with the tool portion, wherein the rolling / A restraining pin protruding to be arranged in the transverse direction on one transverse bar of the transverse bar; And a guide rod extending from the other transverse bar of the pair of transverse rods so as to pass through the slide hole of the restricting pin.
본 발명의 농작물 관리로봇에 따르면, 이동식 구조체를 기초로 한 몸체가 전체적으로 육교 형태로 되어 있으므로, 주행 또는 작업 시 몸체가 농작물을 손상시키지 않고, 따라서 작업 효율성을 일층 향상시킬 수 있게 된다.According to the crop management robot of the present invention, since the body based on the movable structure is entirely in the form of a bridge, the body does not damage the crop during traveling or work, and thus the working efficiency can be further improved.
또한, 작업영역 내에서 3차원 직교좌표에 따라 움직이는 공구에 의해 관리작업이 이루어지므로, 작업의 정확성 및 신속성을 배가시킬 수 있게 된다.Further, since the management work is performed by the tool that moves according to the three-dimensional rectangular coordinates in the work area, the accuracy and speed of the work can be doubled.
더욱이, 공구를 상하로 이동시키는 시저스 타입 신축동작수단이 롤링/틸팅 방지수단 및 롤링/요잉 방지수단에 의해 3축방향 요동이 모두 억제되므로, 흔들림없이 정확하고, 안정적으로 농작물을 관리할 수 있게 된다. Furthermore, since the scissors type extending and retracting means for moving the tool vertically are all restrained in the three axial directions by the rolling / tilting preventing means and the rolling / yaw preventing means, the crops can be accurately and stably managed without shaking .
도 1은 종래의 농작물 관리로봇을 예시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 농작물 관리로봇의 사시도.
도 3은 도 2의 정면도.
도 4는 도 2의 평면도.
도 5는 도 2에 도시된 지지프레임의 정면도.
도 6은 도 2에 도시된 횡동작부의 사시도.
도 7은 도 2에 도시된 신축동작수단을 상세 도시한 사시도.
도 8은 도 2에 도시된 신축동작수단의 동작을 설명하는 개략도.1 illustrates a conventional crop management robot;
2 is a perspective view of a crop management robot according to the present invention.
Figure 3 is a front view of Figure 2;
Fig. 4 is a plan view of Fig. 2; Fig.
Figure 5 is a front view of the support frame shown in Figure 2;
6 is a perspective view of the transverse operating portion shown in Fig.
7 is a perspective view showing the elongating and contracting means shown in Fig. 2 in detail.
Fig. 8 is a schematic view for explaining the operation of the stretching operation means shown in Fig. 2; Fig.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 농작물 관리로봇을 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, a crop management robot according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 농작물 관리로봇은 도 2 및 도 3에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 이동식 구조체(3), 횡동작부(5), 승강부(7), 및 공구부(9)를 포함하여 이루어지며, 상하이동부(11)를 더 포함하고, 이들 부분품의 움직임을 제어하는 제어부와 제어를 위해 부분품들의 위치나 움직임을 감지하는 이미지센서 등을 더 포함한다.The crop management robot of the present invention includes a movable
여기에서, 먼저 상기 이동식 구조체(3)는 농작물 관리로봇(1)의 외부 몸체를 이루는 부분으로, 통상 도시된 것처럼 복수의 프레임체를 결합하여 구성한다. 또한, 이동식 구조체(3)는 공구부(9)에 장착된 공구(10)를 직교좌표계에 따라 3차원으로 이동시키는데 있어 x축 이동 즉, 종방향 이동을 담당한다. 이때, 종방향 이동은 도 2에 도시된 작업영역(F) 단위의 이동으로서, 종방향 이동에 의해 이동식 구조체(3)는 공구부(9)를 한 쪽 작업영역(F)에서 다른 쪽 작업영역(F)으로 크게 이동시키는 역할을 한다.Here, the movable
이를 위해, 이동식 구조체(3)는 예컨대, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 지지프레임(21)을 포함하여 구성되는 바, 각각의 지지프레임(21)은 작업영역(F)의 횡방향 경계를 따라 서로 마주보도록 세워진다. 또한, 상단 부분이 도시된 것처럼 상하이동부(11)에 의해 횡으로 연결되거나, 도시되지 않았지만 별도의 횡빔에 의해 연결될 수도 있다. 다만, 지지프레임(21)은 상하이동부(11)에 의해 연결될 경우, 기둥(25)의 외면에 전부 또는 선택적으로 안내부재(37)가 장착되어 상하이동부(11)를 상하이동 가능하게 지지한다. To this end, the
또한, 각각의 지지프레임(21)은 도 5에 도시된 것처럼, 기대(23), 기둥(25), 그리고 가로바(27)로 구성되며, 바퀴(29)와 구동모터(31)로 이루어진 기동수단과 볼스크류(33)와 스크류모터(35)로 이루어진 이송수단을 포함한다.Each of the
여기에서, 상기 기대(23)는 지지프레임(21)의 기부를 이루는 구조물로서, 도 2 내지 도 5에 도시된 것처럼, 작업영역(F)의 횡방향 경계를 따라 종방향으로 배열된다. 또한, 기대(23)는 저면 양단에 기동수단의 바퀴(29)가 장착되고, 기둥(25)과 인접한 부분에 구동모터(31)가 장착되어, 지지프레임(21), 더 나아가 이동식 구조체(3)를 종방향으로 이동 가능하게 한다. 이때, 구동모터(31)와 바퀴(29)는 벨트(39)와 풀리(41)를 통해 상호 연결되며, 따라서, 기동수단은 구동모터(31)의 작동에 의해 바퀴(29)를 지면에 대해 또는 예컨대 도 4에 도시된 것처럼 레일(20) 위에서 회전시켜 이동식 구조체(3)가 종방향으로 이동할 수 있도록 한다.Here, the
또한, 상기 기둥(25)은 기대(23) 위에 앞뒤로 수직하게 세워진 구조물로서, 상하이동부(11)가 없을 때는 횡빔 등에 의해 직접, 도 2 내지 도 5에 도시된 것처럼 상하이동부(11)가 있을 때는 상하이동부(11)를 통해 승강부(7)와 공구부(9)를 작업영역(F) 상측에 지지하는 역할을 한다. 이를 위해, 기둥(25)은 작업영역(F)에 심어진 관리 대상 농작물의 높이를 고려하여 높이가 설정된다. 또한, 기둥(25)은 위에서 언급한 바와 같이, 상하이동부(11)가 상하로 이동 가능한 구조인 때, 도 4에 도시된 것처럼, 안내부재(37)에 의해 상하이동부(11)를 상하이동 가능하게 지지하는 바, 안내부재(37)가 상하이동부(11)와 정합될 수 있도록 배치되는데, 예컨대 도시된 것처럼 대각선 방향으로 마주보는 기둥(25)의 외면에만 안내부재(37)를 부착해도 충분하다. The
또한, 상기 가로바(27)는 하나의 기대(23)에 앞뒤로 세워진 두 개의 기둥(25)을 연결하는 구조물로서, 도 2, 도 4, 및 도 5에 도시된 바와 같이, 기둥(25)의 중단에, 그리고 상단에 나란히 결합되어 기둥(25)을 지지한다. 이때, 중단과 상단의 가로바(27)는 외면에 이송수단의 볼스크류(33)와 스크류모터(35)가 상하방향으로 배열되어, 장착되는 바, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 볼스크류(33)의 스크류 중간에 나사 결합된 이송너트(43)를 통해 상하이동부(11)를 상하로 이동시킨다.The
상기 횡동작부(5)는 공구부(9)에 장착된 공구(10)를 횡방향으로 동작시키는 수단으로서, 지지프레임(21)을 연결하는 횡빔(미도시)을 통해 이동식 구조체(3) 위에 또는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상하이동부(11) 위에 횡방향으로 설치되어, 농작물 관리에 사용되는 공구(10)를 이동식 구조체(3)의 이동방향과 직각으로 즉, 좌우로 동작시킨다. 이때, 동작은 공구부(9)에 장착된 공구(10)를 직접적으로 움직이도록 한 것을, 이동은 공구(10)를 간접적으로 움직이도록 하는 것을 각각 표현한다. 즉, 예컨대, 이동식 구조체(3)를 전후방향으로 움직여 간접적으로 공구(10)를 전후방향으로 옮기는 것은 이동으로, 이동식 구조체(3)에 대해 상대적으로 움직임여 직접 공구(10)를 전후방향으로 옮기는 종동작수단(65)의 움직임은 동작으로 표현한다.The
계속해서, 횡동작부(5)는 위와 같은 횡방향 동작을 위해, 횡빔이 없는 경우 도 2 내지 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상하이동부(11) 상에 횡방향으로 움직일 수 있게 설치되는 바, 공구(10)를 3차원 직교좌표계의 y축 방향으로 즉, 작업영역(F) 내에서 횡방향으로 이동시키는 역할을 한다. 이를 위해 횡동작부(5)는 횡동작부(5)를 상하이동부(11) 위에 지지하는 지지대(45)와, 종동작수단(65)의 동작을 안내하는 안내대(47)로 구성되며, 바퀴(49)와 동작모터(51)로 이루어진 동작수단과 볼스크류(53)와 스크류모터(55)로 이루어진 이송수단을 포함한다.2 to 4 and 6, the
여기에서, 상기 지지대(45)는 횡동작부(5)의 몸체를 이루는 사각 프레임 형태의 구조물로서, 도 2 내지 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상하이동부(11) 위에 설치되는 바, 전후단 저면에 장착된 동작수단의 바퀴(49)를 통해 상하이동부(11) 상단의 횡단레일(57)을 따라 좌우로 동작한다. 이때, 바퀴(49)는 지지대(45) 위에 인접하여 장착된 동작모터(51)에 의해 좌우 동작에 필요한 회전력을 얻는 바, 이를 위해 벨트(59)와 풀리(61)를 통해 동작모터(51)와 상호 연결된다. 2 to 4 and 6, the
또한, 상기 안내대(47)는 승강부(7)를 지지하는 구조물로서, 도 2 내지 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 승강부(7)를 지지하기 위해 지지대(45) 아래에 연결되는 바, 도 6에 도시된 것처럼, 이송수단의 볼스크류(53)와 스크류모터(55)를 지지함으로써, 볼스크류(53)의 스크류 중간에 나사 결합된 이송너트(63)를 통해 승강부(7)를, 또 승강부(7)를 통해 공구부(9)와 공구(10)를 전후방향으로 이동시킨다.2 to Fig. 4 and Fig. 6, the guiding table 47 is a structure for supporting the elevating and lowering
상기 승강부(7)는 공구부(9)를 통해 공구(10)를 상하로 승강시키는 수단으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 횡동작부(5) 상에 연결되어, 횡동작부(5)의 동작방향과 직각을 이루는 3차원 직교좌표계의 z축 방향으로 즉, 상하방향으로 공구를 동작시키는 역할을 한다. 이를 위해, 승강부(7)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 다시 종동작수단(65)과 신축동작수단(67)으로 구성된다. 여기에서, 상기 종동작수단(65)은 도 2에 도시된 것처럼 횡동작부(5)의 안내대(47) 위에 미끄럼 가능하게 지지되는 바, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 이송너트(63)를 통해 횡동작부(5)의 볼스크류(33)와 결합됨으로써, 동작모터(51)의 구동에 의해 이동식 구조체(3)에 대해 종방향으로 상대 이동한다. 이에 따라, 종동작수단(65)은 공구(10)를 작업영역(F) 내에서 전후방향으로 동작시킨다. The
또한, 상기 신축동작수단(67)은 공구부(9)를 승강시켜 공구(10)를 상하로 동작시키는 바, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상단이 종동작수단(65)의 저면에, 하단이 공구부(9)에 각각 연결되되, 공구부(9)를 승강시킬 수 있도록 신축 가능하게 되어 있다. 이를 위해, 신축동작수단(67)은 신축이 가능한 다양한 기구로 구성이 가능한 바, 본 실시예에서와 같이 시저스기구를 채용하는 것이 바람직하다.2 to 4, the upper end of the
본 발명의 시저스 타입 신축동작수단(67)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 통상의 시저스기구와 마찬가지로, x자 모양으로 연속해서 배열되어 링크체를 형성하는 복수의 링크(69)와, 이들 링크(69)를 상하로 연결하는 복수의 체결구(71), 그리고 공구(10)의 설치공간을 확보하도록 간격을 두고 한 쌍의 링크체를 연결하는 복수의 가로봉(73)으로 이루어지는 바, 기본적인 구성에 대해서는 더 이상 부연 설명하지 않는다. As shown in Figs. 2 and 3, the scissors type extending and retracting means 67 of the present invention includes a plurality of
다만, 본 발명에 따른 신축동작수단(67)은 도 2, 도 3, 및 도 7에 도시된 바와 같이, 그 하단 및/또는 상단에 롤링/틸팅 방지수단(75)과 롤링/요잉 방지수단(77)을 더 포함한다. 여기에서, 상기 롤링/틸팅 방지수단(75)은 공구부(9)가 설치된 신축동작수단(67)의 하단 부분이 도 2에 도시된 바와 같이, 종축(x축)을 중심으로 회전하지 못하게 즉, 화살표(A) 방향으로 롤링(rolling)하지 못하게 함과 동시에, 횡축(y축)을 중심으로 회전 하지 못하게 즉, 화살표(B) 방향으로 틸팅(tilting)하지 못하게 억제하는 역할을 한다. 이를 위해 롤링/틸팅 방지수단(75)은 도 7에 보다 상세히 도시된 바와 같이, 한 쌍의 보조링크(81), 복수의 보조체결구(82), 구속핀(83), 및 안내봉(84)을 포함하여 구성되는 바, 먼저 상기 보조링크(81)는 도 7에 도시된 것처럼, 신축동작수단(67) 하단 및/또는 상단의 횡으로 이웃한 한 쌍의 링크(69) 사이에 쌍을 이루어 장착되는 바, 일측 보조링크(81)는 일측 링크(69) 상에 타측 링크(69)와 나란하게 연결되며, 타측 보조링크(81)는 타측 링크(69) 상에 일측 링크(69)와 나란하게 연결되고, 링크(69)와 연결되지 않은 자유단이 중앙 보조체결구(82-1)에 의해 상호 연결된다. 따라서, 한 쌍의 보조링크(81)는 위 한 쌍의 링크(69) 및 그 위의 링크 쌍이 이루는 마름모와 닮은꼴이 되도록 작은 마름모 형태로 배열된다.However, as shown in FIGS. 2, 3 and 7, the expansion and contraction means 67 according to the present invention has rolling / tilting prevention means 75 and rolling / yaw preventing means 77). Here, the rolling /
또한, 상기 복수의 보조체결구(82)는 신축동작수단(67)의 다른 체결구(71)들과 마찬가지로 각각의 보조링크(81)를 연결하는 볼트너트와 같은 체결수단으로서, 도 7에 도시된 것처럼, 보조링크(81)의 일단을 대응하는 링크(69) 중간에 연결하고, 중앙 보조체결구(82)에 의해 보조링크(81)의 타단을 상호 연결한다.The plurality of
또한, 상기 구속핀(83)은 안내봉(84)을 상하방향으로만 움직이도록 구속하는 수단으로, 도 7에 도시된 것처럼, 위 복수의 체결구(71) 중 중앙에 위치하면서 보조링크(81)의 상단을 연결하는 중앙 보조링크(82-1)와 동축상으로 보조링크(81) 쌍의 상단 내측면에 돌출된다. 이때, 구속핀(83)은 안내봉(84)이 통과하는 활주공(85)이 중앙에 관통, 형성된다.7, the restricting
끝으로, 상기 안내봉(84)은 위에서 언급한 바와 같이, 구속핀(83)의 활주공(85)에 끼워져 상하방향으로 이동함으로써 신축동작수단(67)의 롤링과 틸팅을 방지하는 수단으로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 보조링크(81)가 연결된 한 쌍의 링크(69)와 이웃한 하단 및/또는 상단의 가로봉(73) 외주면 일측에 부착되어 구속핀(83)의 활주공(85)을 통과하도록 상하방향으로 길게 연장된다.Finally, as mentioned above, the
한편, 상기 롤링/요잉 방지수단(77)은 공구부(9)가 설치된 신축동작수단(67)의 하단 부분이 종축 및 상하축을 중심으로 회전하지 못하게 억제하는 수단으로서, 신축동작수단(67)의 하단 부분이 도 2의 화살표(A) 방향으로 롤링하지 못하고, 또 상하축(z축) 중심으로 회전하지 못하게 즉, 화살표(C) 방향으로 요잉(yawing)하지 못하게 억제하는 역할을 한다. The rolling /
이를 위해, 롤링/요잉 방지수단(77)은 도 7에 도시된 바와 같이, 구속핀(93)과 안내봉(94)을 포함하여 이루어지는 바, 이 구속핀(93)은 도시된 것처럼 횡으로 이웃하고 있는 한 쌍의 가로봉(73) 중 선택된 일측 가로봉(73)의 외주면 상에 횡축방향으로 배열되도록 부착되어 돌출된다. 이때, 도 7에는 롤링/요잉 방지수단(77)이 최하단 및/또는 최상단에서 두 번째에 위치하는 한 쌍의 가로봉(73) 상에 설치되어 있으나, 최하단 및/또는 최상단에 설치되는 것이 신축동작수단(67)의 롤링 및 요잉을 방지하는 데 유리하다.To this end, the rolling /
끝으로, 상기 안내봉(94)은 위 한 쌍의 가로봉(73) 중 구속핀(93)이 부착되지 않은 타측 즉, 도면 상 우측의 가로봉(73)에 부착되어 구속핀(93)의 활주공(95)을 통과하도록 길게 연장된 봉체로서, 구속핀(93)의 활주공(95)에 끼워져 횡방향으로 이동함으로써 신축동작수단(67)의 롤링과 요잉 즉, 화살표(A) 방향의 종축(x축) 회전과 화살표(C) 방향의 상하축(z축) 회전을 방지하는 역할을 한다.Finally, the
상기 공구부(9)는 위에서 언급한 바와 같이, 농작물을 관리하는 데 필요한 각종 공구를 장착하기 위한 수단으로서, 도 2, 도 3, 및 도 7에 도시된 바와 같이, 예컨대 파종기와 같은 공구(10)를 승강부(7) 즉, 신축동작수단(67)의 하단에 설치할 수 있도록 해주는 바, 본 실시예에서는 도시된 것처럼 하단 가로봉(73)에 결합된 브래킷으로 이루어진다.As mentioned above, the
상기 상하이동부(11)는 횡동작부(5)를 상하이동 가능하게 함으로써 승강부(7) 및 공구부(9)를 상하로 이동시킬 수 있도록 하는 수단으로서, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이동식 구조체(3)와 횡동작부(5) 사이에 설치되어, 횡동작부(5)를 이동식 구조체(3)에 대해 상하방향으로 상대 이동 가능하게 지지하는 바, 도시된 것처럼 이동식 구조체(3)에 횡빔이 존재하지 않을 경우, 좌우 한 쌍의 지지프레임(21)을 연결하는 역할도 겸한다.The upper and lower moving
이를 위해, 상하이동부(11)는 이동식 구조체(3)의 상부에 끼워져, 안내부재(37)를 따라 미끄럼 이동하는 바, 하단 가로바(79) 내측에 돌출된 이송너트(43)가 이동식 구조체(3)의 볼스크류(33)에 결합됨으로써, 스크류모터(35)의 구동에 의해 상하방향으로 이동하도록 되어 있다.To this end, the upper and lower elevating
이제, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 농작물 관리로봇(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of the
본 발명의 농작물 관리로봇(1)은 예컨대 농작물 씨앗을 파종할 때, 먼저 도 2에 도시된 것처럼, 공구부(9)에 파종공구(10)를 장착한다.The
그리고 나서, 사용자가 작동스위치 등을 통해 작동을 개시하면 제어부의 명령에 의해 구동모터(31)가 동작하여 벨트(39)와 풀리(41)를 통해 바퀴(29)가 회전한다. 이에 따라, 이동식 구조체(3)가 종방향으로 지면 위에서 또는 레일(20)을 따라 전후진함으로써 로봇(1)은 비로소 동작을 개시한다.Then, when the user starts the operation through the operation switch or the like, the
이렇게 해서, 로봇(1)이 작업영역(F) 위로 이동하면, 구동모터(31)는 정지하고, 바퀴(29)는 그 자리에 멈추며, 공구(10)의 종방향 이동 즉, 전후진도 종료된다. 이때, 로봇(1)은 임의의 위치에 설치된 하나 이상의 이미지 처리모듈을 통해 목표지점인 작업영역(F)을 확인한다.In this way, when the
이와 같이 작업영역(F)이 결정되고 나면, 로봇(1)은 동작모터(51)가 동작하여 벨트(59)와 풀리(61)를 통해 바퀴(49)를 회전시키며, 바퀴(29)는 횡단레일(57)을 따라 회전하면서 횡동작부(5)를 단이동식 구조체(3) 위에서 횡방향으로 좌우 동작시킨다. 이에 따라, 공구(10)는 작업영역(F) 내에서 횡방향 위치가 결정되며, 좌우 횡이동을 종료하게 된다.After the work area F is determined in this way, the
다만, 상하이동부(11)가 있는 경우, 횡동작부(5)가 좌우로 동작하기 전 또는 후에 상하이동부(11)를 동작시켜 공구(10)의 위치를 크게 이동시킬 수 있다. 이를 위해서는 스크류모터(35)가 동작하고, 이에 따라 볼스크류(33)가 회전하며, 볼스크류(33)와 이송너트(43)의 상대 운동을 통해 상하이동부(11)는 이동식 구조체(3) 위에서 상하로 이동된다. 이때, 공구(10)는 상하방향 이동이 종료된다. However, in the case where the upper and lower moving
그리고`나서, 스크류모터(55)가 동작하여 볼스크류(53)가 회전하면, 볼스크류(53)와 이송너트(63)의 상대 운동을 통해 종동작수단(65)이 종방향으로 동작하여 작업영역(F) 내에서 종방향 위치를 결정하며, 이에 따라 공구(10)의 전후 종동작이 종료된다.Then, when the
이렇게 해서, 공구의 종횡방향 즉, xy축 위치가 결정되면, 승강부(7)가 동작을 개시하여 공구(10)를 최종 목표지점으로 이동시키는 바, 본 실시예의 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이, 승강부(7)의 신축동작수단(67)이 동작하여 상하로 신축된다. 이를 위해, 신축동작수단(67)은 동작실린더(70)가 작동되어, 푸시로드(72)에 의해 상단 가로봉(73)을 당기거나 민다. 즉, 푸시로드(72)가 신장되면 신축동작수단(67)은 도 8의 (a) 상태에서 (b) 상태로 단축되고, 반대로 푸시로드(72)가 단축되면 신축동작수단(67)은 도 8의 (b) 상태에서 (a) 상태로 신장된다. 이에 따라, 공구(10)의 상하동작이 종료되면, 공구(10)에 의한 관리 작업 즉, 파종기에 의한 파종작업의 한 단위가 완성되며, 이러한 단위 작업을 반복함으로써 로봇(1)은 작업영역(F)은 물론 전체 작업장의 작업을 수행할 수 있게 된다.In this way, when the longitudinal and transverse directions of the tool, that is, the x and y axis positions, are determined, the elevating
이와 같이 3차원 동작을 함에 있어, 로봇(1)은 공구(10)를 고정하는 공구부(9)가 신축동작수단(67)의 하단에 설치되므로, 도 2에 A, B, C로 도시된 바와 같이, 공구(10)에 3축 방향으로 요동이 발생한다.In the three-dimensional operation as described above, the
그러나, 승강부(7)는 신축동작수단(67)의 하단 및/또는 상단에 롤링/틸팅 방지수단(75)과 롤링/요잉 방지수단(77)가 설치되어 있으므로, 롤링/틸팅 방지수단(75)의 구속핀(83)과 안내봉(84)의 상호 작용에 의해 공구부(9)의 롤링과 틸팅을, 롤링/요잉 방지수단(75)의 구속핀(93)과 안내봉(94)의 상호 작용에 의해 공구부(9)의 롤링과 요잉을 억제한다. 즉, 롤링/틸팅 방지수단(75)은 상하방향으로 배열된 안내봉(84)을 따라 구속핀(83)이 움직이도록 운동이 구속되어 있으므로 공구(10)의 종축 및 횡축 회전을 억제하며, 롤링/요잉 방지수단(77)은 횡방향으로 배열된 안내봉(94)을 따라 움직이도록 구속핀(93)의 운동이 구속되어 있으므로 공구(10)의 종축 및 상하축 회전을 억제한다. 더욱이, 이러한 요동방지 효과는 롤링/틸팅 방지수단(75)과 롤링/요잉 방지수단(77)을 복수로 설치함으로써 배가된다.However, since the elevating
1 : 로봇 3 : 이동식 구조체
5 : 횡동작부 7 : 승강부
9 : 공구부 10 : 공구
11 : 상하이동부 21 : 지지프레임
23 : 기대 25 : 기둥
27 : 가로바 29 : 바퀴
31 : 구동모터 33 : 볼스크류
35 : 스크류모터 37 : 안내부재
39 : 벨트 41 : 풀리
43 : 이송너트 57 : 횡단레일
65 : 종동작수단 67 : 신축동작수단
70 : 동작실린더 72 : 푸시로드
75 : 롤링/틸팅 방지수단 77 : 롤링/요잉 방지수단
81 : 보조링크 82 : 보조체결구
83, 93 : 구속핀 84, 94 : 안내봉1: robot 3: movable structure
5: transverse operating portion 7: elevating portion
9: Tool part 10: Tool
11: Shanghai east 21: Support frame
23: anticipation 25: pillar
27: horizontal bar 29: wheel
31: drive motor 33: ball screw
35: screw motor 37: guide member
39: belt 41: pulley
43: Feed nut 57: Cross rail
65: longitudinal action means 67: stretchable action means
70: operating cylinder 72: push rod
75: Rolling / tilting preventing means 77: Rolling / yawing preventing means
81: auxiliary link 82: auxiliary fastener
83, 93: restraining pins 84, 94:
Claims (6)
상기 이동식 구조체(3) 위에 설치되어, 상기 이동식 구조체(3)의 이동방향과 직각을 이루며 횡방향으로 동작하는 횡동작부(5);
상기 횡동작부(5) 상에 설치되어, 상기 횡동작부(5)의 동작방향과 직각을 이루며 상하방향으로 승강하는 승강부(7); 및
상기 승강부(7)의 하단에 설치되어, 농작물을 관리하는 데 필요한 각종 공구를 장착하도록 되어 있는 공구부(9);를 포함하여 이루어지되,
상기 승강부(7)는,
상기 이동식 구조체(3)에 대해 종방향으로 상대 이동 가능하도록 상기 횡동작부(5) 상에 장착된 종동작수단(65); 및
상기 종동작수단(65) 상에 연결되어, 상하방향으로 신축되는 신축동작수단(67);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 농작물 관리로봇.A movable structure 3 forming an outer body and moving in the longitudinal direction on the ground;
A transverse operating portion 5 mounted on the movable structure 3 and operating in the transverse direction at right angles to the moving direction of the movable structure 3;
An elevating portion 7 provided on the transverse operating portion 5 and perpendicular to the operating direction of the transverse operating portion 5 and ascending and descending in the vertical direction; And
And a tool portion (9) provided at a lower end of the elevating portion (7) and adapted to mount various tools necessary for managing crops,
The elevating portion (7)
Longitudinal acting means (65) mounted on said transverse operating portion (5) so as to be able to move in the longitudinal direction relative to said movable structure (3); And
And a stretching operation means (67) connected to the longitudinal operation means (65) and extending and contracted in the vertical direction.
상기 이동식 구조체(3)와 상기 횡동작부(5) 사이에 설치되어, 상기 횡동작부(5)를 상기 이동식 구조체(3)에 대해 상하방향으로 상대 이동 가능하게 지지하는 상하이동부(11)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 농작물 관리로봇.The method according to claim 1,
(11) provided between the movable structure (3) and the transverse movement portion (5) and supporting the transverse movement portion (5) relative to the movable structure (3) Wherein the robot further comprises:
상기 이동식 구조체(3)는 작업영역(F)의 횡방향 경계를 따라 서로 마주보도록 세워지되, 상기 횡동작부(5)에 의해 상단이 횡으로 연결된 한 쌍의 지지프레임(21)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 농작물 관리로봇.The method of claim 2,
The movable structure 3 comprises a pair of support frames 21 which are erected to face each other along a transverse boundary of the working area F and whose upper ends are transversely connected by the transverse operating parts 5, A crop management robot characterized by the following.
상기 신축동작수단(67)은,
x자 모양으로 연속 배열되어 링크체를 형성하는 복수의 링크(69);
상기 각각의 링크(69)를 상하로 연결하는 복수의 체결구(71); 및
상기 링크체를 쌍을 이루도록 간격을 두고 앞뒤로 연결하는 복수의 가로봉(73);을 포함하여 이루어지는 시저스기구인 것을 특징으로 하는 농작물 관리로봇. The method according to any one of claims 1 to 3,
The expansion and contraction means (67)
a plurality of links (69) successively arranged in an x-shape to form a link body;
A plurality of fasteners (71) for vertically connecting the links (69); And
And a plurality of barbs (73) connecting the link members back and forth at intervals so as to form a pair.
상기 신축동작수단(67)은 상기 공구부(9)가 설치된 하단 부분의 종축회전과 횡축회전을 동시에 억제하는 롤링/틸팅 방지수단(75)을 더 포함하되,
상기 롤링/틸팅 방지수단(75)은,
횡으로 이웃한 한 쌍의 상기 링크(69) 사이에 상기 한 쌍의 링크(69)와 닮은꼴이 되도록 나란하게 배열되어 연결된 한 쌍의 보조링크(81);
각각의 상기 보조링크(81) 일단을 대응하는 각각의 상기 링크(69)에 연결하고, 타단을 상기 보조링크(81) 상호 간에 연결하는 복수의 보조체결구(82);
상기 복수의 보조체결구(82) 중 상기 한 쌍의 보조링크(81)의 타단을 연결하는 중앙의 보조체결구(82)와 동축상으로 상기 한 쌍의 보조링크(81) 안쪽으로 돌출된 구속핀(83); 및
상기 한 쌍의 링크(69)와 이웃한 상기 가로봉(73) 일측에서부터 상기 구속핀(83)의 활주공(85)을 통과하도록 연장된 안내봉(84);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 농작물 관리로봇.The method of claim 4,
The expansion and contraction operation means 67 further includes a rolling / tilting prevention means 75 for simultaneously suppressing the vertical axis rotation and the horizontal axis rotation of the lower end portion provided with the tool portion 9,
The rolling / tilting prevention means (75)
A pair of auxiliary links 81 arranged side by side so as to resemble the pair of links 69 between a pair of laterally adjacent links 69;
A plurality of auxiliary fasteners (82) connecting one end of each of the auxiliary links (81) to corresponding ones of the links (69) and connecting the other end to the auxiliary links (81);
And a restraint protruding into the pair of auxiliary links (81) coaxially with a central auxiliary fastener (82) connecting the other ends of the pair of auxiliary links (81) among the plurality of auxiliary fasteners (82) A pin 83; And
And a guide rod 84 extending from one side of the transverse bar 73 adjacent to the pair of links 69 to pass through the slide hole 85 of the restricting pin 83 A crop management robot characterized by.
상기 신축동작수단(67)은 상기 공구부(9)가 설치된 하단 부분의 종축회전과 상하축회전을 동시에 억제하는 롤링/요잉 방지수단(77)을 더 포함하되,
상기 롤링/요잉 방지수단(77)은,
횡으로 이웃한 한 쌍의 상기 가로봉(73) 중 일측 가로봉(73)에 횡축방향으로 배열되도록 돌출된 구속핀(93); 및
상기 한 쌍의 가로봉(73) 중 타측 가로봉(73)에서부터 상기 구속핀(93)의 활주공(95)을 통과하도록 연장된 안내봉(94);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 농작물 관리로봇.The method of claim 5,
The expansion and contraction operation means 67 further includes a rolling / yaw preventing means 77 for simultaneously suppressing the vertical axis rotation and the vertical axis rotation of the lower end portion provided with the tool portion 9,
The rolling / yaw-preventing means (77)
A restraining pin 93 protruding in a transverse direction on one transverse bar 73 of a transversely adjacent pair of transverse bars 73; And
And a guide rod (94) extending from the other transverse bar (73) of the pair of transverse bar (73) to pass through the slide hole (95) of the restricting pin (93).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
GRNT | Written decision to grant |