KR20180101809A

KR20180101809A - 로봇 예초장치

Info

Publication number: KR20180101809A
Application number: KR1020170028213A
Authority: KR
Inventors: 차윤원; 정소윤; 조운대
Original assignee: 차윤원; 정소윤; 조운대
Priority date: 2017-03-06
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2018-09-14
Also published as: KR101938660B1

Abstract

장치 본체와, 장치 본체를 잡초를 예초하기 위한 작업영역에서 이동시키는 주행구동부와, 장치 본체에 설치되어 풀을 예초하기 위한 예초유닛과, 장치 본체에 설치되는 촬영부와, 장치 본체에 설치되어 작업영역의 지면 상태를 확인하여 예초작업을 진행할 영역인지를 검출하는 검출부 및, 촬영부에서 촬영된 촬영 영상을 근거로 주행구동부를 제어하여 작업영역에서 장치 본체가 이동되도록 제어하고 검출부에서 검출된 정보에 따라서 예초유닛을 선택적으로 구동 제어하여 예초작업이 이루어지도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 예초장치가 개시된다.

Description

로봇 예초장치{AN ROBOT APPARATUS FOR CUTTING GRASS}

본 발명은 로봇 예초장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 잡초, 잔디 등의 풀을 자동으로 예초할 수 있는 로봇 예초장치에 관한 것이다.

일반적으로 잡초, 잔디 등의 풀을 깎는 기구로는 수작업에 사용되는 낫이나 회전동력원을 이용하는 예초기가 널이 이용되고 있다.

예초기는 자체 동력원인 엔진이 구비된 것과, 배터리를 이용한 것으로 구분되는데, 엔진이 구비된 예초기는 중량이 무거우므로 작업자가 직접 다루는데 어려움이 있다.

또한, 골프장이나 체육시설, 공원 등과 같이 비교적 넓은 지역에서 잔디를 관리하기 위해 예초기가 사용되고 있다. 대형 예초기의 경우에는 바퀴가 구비되어 있어서, 사용자가 예초기를 끌고 다니거나, 동력을 이용하여 이동시키면서 예초 작업을 할 수 있는 구성된다.

또한, 작업자가 예초기에 탑승한 상태로 운전하면서 예초작업을 할 수 있는 소위 탑승식 예초기도 사용되고 있다.

상기와 같은 종래의 다양한 종류의 예초기의 경우에는, 작업자가 직접 예초기를 조작해야 하므로 많은 인력과 작업자의 작업시간이 필요하게 되며, 작업자의 숙련도에 따라서 작업속도에 차이가 발생하고, 예초작업의 효율에서도 차이가 발생하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 10-1424062

본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 잡초나 잔디 등의 풀을 자동으로 깎을 수 있는 로봇 예초장치에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로봇 제조장치는, 장치 본체; 상기 장치 본체를 풀을 예초하기 위한 작업영역에서 이동시키는 주행구동부; 상기 장치 본체에 설치되어 풀을 예초하기 위한 예초유닛; 상기 장치 본체에 설치되는 촬영부; 상기 장치 본체에 설치되어 상기 작업영역의 지면 상태를 확인하여 예초작업을 진행할 영역인지를 검출하는 검출부; 및 상기 촬영부에서 촬영된 촬영 영상을 근거로 상기 주행구동부를 제어하여 작업영역에서 상기 장치 본체가 이동되도록 제어하고, 상기 검출부에서 검출된 정보에 따라서 상기 예초유닛을 선택적으로 구동 제어하여 예초작업이 이루어지도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 검출부는, 상기 지면을 접촉방식으로 확인하여 접촉시의 압력값을 기준으로 풀이 자랄 수 있는 환경인지 확인하는 지면 검출부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 검출부는, 상기 지면을 촬영한 촬영 영상의 색상을 확인하여 풀의 유무를 검출하는 풀 검출부를 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 작업영역에 해당되는 지도정보가 저장되는 저장부; 및 상기 장치 본체의 위치정보를 획득하는 위치정보 획득부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 로봇 예초장치에 따르면, 잡초나 잔디 등의 풀을 자동으로 깎을 수 있다. 따라서 예초 작업시 작업자가 없어도 되므로 인력 비용을 절감할 수 있고, 작업 효율을 높일 수 있다.

즉, 작업자가 직접 예초장치를 조작할 경우에는 날씨나 여러 환경 조건에 제약을 받지만, 본 발명의 로봇 예초장치를 이용할 경우에는 날씨 등의 제약을 받지 않으므로 언제든지 필요한 시간에 작업을 할 수 있는 이점이 있다.

특히, 예초할 작업영역의 지면 상태를 확인하면서 예초작업을 하게 되므로, 풀이 있는 곳만 찾아서 예초작업을 할 수 있게 되어 예초날 등이 장애물이나 자갈, 돌 등에 의해 손상되는 것을 방지하면서 안전하게 예초작업을 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 예초장치를 개략적으로 나타내 보인 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 로봇 예초장치를 개략적으로 나타내 보인 평면도이다.
도 3은 도 1의 상태에서 지면 검출부를 이용하여 지면 상태를 확인하는 상태를 설명하기 위한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 예초장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 로봇 예초장치를 자세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 예초장치(100)는 장치 본체(110)와, 장치 본체(110)의 주행을 구동하는 주행구동부(120), 장치 본체(110)에 설치되어 풀을 예초하기 위한 예초유닛(130), 장치 본체(110)에 설치되는 촬영부(140), 송수신부(150), 검출부(160), 저장부(170), 위치정보 획득부(180) 및 제어부(190)를 구비한다.

상기 장치 본체(110)는 금속 프레임으로 이루어질 수 있으며, 그 사이즈나 구조 및 형상은 다양하게 구성될 수 있다.

상기 주행구동부(120)는 장치 본체(110)에 설치되는 한 쌍의 구동바퀴(121,122)와, 구동바퀴(121,122)의 후방에 배치되도록 장치 본체(110)에 설치되는 한 쌍의 종동바퀴(123.124), 좌측 구동바퀴(121)를 구동시는 좌측 구동모터(125), 우측 구동바퀴(122)를 구동시키는 우측 구동모터(126)를 구비한다. 좌측 구동바퀴(121)의 구동력은 동력전달수단(127)에 의해 좌측 종동바퀴(123)로 전달될 수 있다. 또한, 우측 구동바퀴(122)의 구동력은 동력전달수단(127)에 의해 우측 종동바퀴(124)로 전달될 수 있다.

좌측 및 우측 구동모터(125,126) 각각은 제어부(190)로부터의 구동 제어신호에 의해 각각 독립적으로 구동되며, 정방향 및 역방향 구동 가능한 정역 회전모터를 포함할 수 있다. 상기 동력전달수단(127)은 벨트, 기어, 체인 등 공지의 다양한 구성으로 적용될 수 있다.

상기 예초유닛(130)은 장치 본체(110)에 설치되어 잡초, 잔디 등의 풀을 깎기 위한 것이다. 이러한 예초유닛(130)은 예초날(131)을 지지하는 예초부재(132)와, 예초부재(132)를 회전 구동시키는 예초날 구동부(133), 예초부재(132)와 예초날 구동부(133)를 연결하는 연결축(134)과, 연결축(134)을 기준으로 예초부재(132)를 승강시키는 피스톤(135)을 구비한다.

예초유닛(130)은 장치 본체(110)에 복수 설치될 수 있으며, 그 사이즈와 배치 간격은 다양하게 설정될 수 있다. 상기 예초날(131)은 예초부재(132)와 함께 회전되면서, 지면으로부터 일정 높이로 잡초, 잔디 등의 풀을 깎는다. 예초부재(132)는 연결축(134)에 의해 예초날 구동부(133)에 연결되어 회전력을 전달받아 회전된다. 피스톤(135)은 연결축(134)에 설치되어 예초부재(132)의 높이를 조절할 수 있다. 예초날 구동부(133)는 장치 본체(110)에 설치되어 제어부(190)에 의해 구동 제어되며, 예초부재(132)를 회전시키기 위한 회전력을 제공한다. 이러한 예초날 구동부(133)는 복수의 예초부재(132) 각각을 동시에 구동하도록 하나만 설치되어 동력전달수단에 의해 연결될 수 있다. 또한, 복수의 예초부재(132) 각각을 독립적으로 구동하도록 예초날 구동부(133)도 복수 설치되어 독립적으로 구동 제어될 수 있다. 예초날 구동부(133)는 구동모터를 포함할 수 있다.

이러한 예초유닛(130)의 구성은 도시하고 설명한 구성 이외에 다양한 공지의 구성을 적용할 수 있으며, 예초유닛(130)의 구체적인 구성에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

상기 촬영부(140)는 전방 카메라(141)와 후방카메라(142)를 구비한다. 각 카메라(141)(142)에서 촬영된 영상은 제어부(190)로 전달된다. 제어부(190)는 전방 및 후방카메라(141)(142) 각각에서 촬영된 영상을 분석하여 풀이 깎인 부분과 깎을 부분을 구분하여 장치 본체(110)의 이동방향을 설정하여 제어한다. 즉, 촬영된 영상을 통해 풀이 깎인 부분과 깎이지 않은 부분의 음영 차이 등을 비교하여 그 경계를 구분함으로써, 장치 본체(110)의 진행방향을 결정할 수 있다. 또한, 제어부(190)는 촬영된 영상을 분석하여, 나무, 바위, 구덩이, 설치시설물 등의 장애물을 감지하고 판단함으로써, 장치 본체(110)가 안전하게 이동될 수 있도록 한다.

물론, 상기 촬영부(140)는 전방 및 후방카메라(141,142) 이외에도 측면을 촬영하기 위한 복수의 카메라를 더 구비할 수도 있다.

상기 송수신부(150)는 원격의 리모트콘트롤러(151) 또는 원격의 제어서버(153) 등과 무선 통신망을 통해 데이터 송신 및 수신을 하도록 설치된다. 따라서 사용자는 원격으로 로봇 예초장치(100)를 제어할 수도 있고, 동작 상태를 감시할 수도 있다. 물론 송수신부(150)는 관리자의 휴대단말기와 무선통신을 통해서 제어신호를 수신하고, 동작신호를 송신할 수 있다. 따라서 관리자는 휴대단말기를 이용하여 제초장치(100)의 동작상태와 작업상황을 확인할 수 있다.

상기 검출부(160)는 지면 검출부(161)와 풀 검출부(163)를 구비한다.

상기 지면 검출부(161)는 장치 본체(110)에 설치되는 탐침봉(161a)과, 탐침봉(161a)을 승강 구동시키는 탐침봉 구동부(161b) 및 탐침봉(161a)에 작용하는 압력을 측정하는 압력측정부(161c)를 구비한다. 탐침봉(1761a)은 탐침봉 구동부(161b)에 의해 승강 이동된다. 이러한 탐침봉(161a)은 도 3과 같이, 하강되어 지면으로부터 소정 깊이까지 진입될 수 있도록 충분한 길이를 가진다. 탐침봉(161a)이 소정거리 하강하면 지면에 닿거나, 지면을 통과하여 지면 속으로 진입하게 되는데, 이때 탐침봉(161a)에 작용하는 압력의 크기를 압력측정부(161c)에서 측정한다. 압력측정부(161c)에서 측정된 측정값은 제어부(190)로 전달된다. 제어부(190)는 측정값을 저장부(170)에 저장된 기준값과 비교하여, 지면이 일반 흙인지, 흙이 아닌 지(자갈이나 돌, 바위, 콘크리트 등) 확인하여 풀이 자랄 수 있는 환경인지 아닌지를 판단할 수 있다. 제어부(190)에서 탐침봉(161a)에 닿은 부분이 흙인 것으로 판단될 경우에만, 예초유닛(130)을 구동 제어하여 예초 작업이 이루어지도록 하고, 흙이 아닌 것으로 판단된 경우에는 예초날(131)의 손상을 방지하도록 예초 작업을 중지하게 된다. 이러한 지면 검출부(161)는 장치 본체(110)의 복수 지점에 설치될 수도 있다. 그리고 바람직하게는 장치 본체(110)의 진행방향을 기준으로 예초유닛(130)보다는 전방에 배치되는 것이 좋다.

상기 풀 검출부(163)는 장치 본체(110)에 설치되어 지면을 촬영하도록 설치되는 지면촬영 카메라(163a)와 영상 판독부(163b)를 구비한다. 지면촬영 카메라(163a)는 장치 본체(110)에 설치되어, 장치 본체(110)가 위치한 곳의 지면을 촬영한다. 촬영된 영상은 영상 판독부(163b)로 전달된다. 영상 판독부(163b)는 촬영된 영상을 판독하여 풀의 유무를 확인할 수 있다. 즉, 영상 판독부(163b)는 촬영 영상에서 녹색이 차지하는 영역이 있는지와, 녹색 영역이 있을 경우 전체 촬영 프레임에서 차지하는 면적을 확인할 수 있다. 즉, 촬영 영상프레임에서 전체 면적 대비 50% 이상이 녹색 영역으로 확인되면, 풀이 있는 곳으로 판단하고, 판단결과는 제어부(190)로 전달한다. 그러면, 제어부(190)는 해당지역에서 예초 작업을 할 수 있다.

물론, 상기 전방 및 후방 카메라(141,142)에서 촬영된 영상을 영상 판독부(163b)로 전달하여 영상을 분석함으로써, 장치 본체(110) 주변의 지면 색상을 확인하여 풀의 유무를 판단할 수 있다.

상기 저장부(170)에는 로봇 예초장치(100)를 이용하여 자동으로 풀을 깎기 위한 장소에 대한 지도정보가 저장될 수 있다. 지도정보는 지도앱을 통해 입력하여 저장될 수 있다. 제어부(190)는 저장부(170)에 저장된 지도정보와 로봇 예초장치(100)에 구비된 위치정보 획득부(180;GPS 수신기)를 통해 획득된 위치정보를 근거로 하여 풀을 깎을 영역과 면적 등을 확인하여 자동으로 예초 작업을 하도록 제어할 수 있다.

또한, 저장부(170)에는 풀 검출부(163)에서 검출한 잡초 유무를 판단할 기준값이 저장되고, 지면 검출부(161)에서 검출한 탐침봉(161a)의 탐침압력과 비교할 기준압력이 저장된다.

상기 제어부(190)는 저장부(170)에 저장된 지도정보를 근거로 하여, 예초 작업을 할 영역을 순차적으로 주행하여 지나갈 수 있도록 주행구동부(120)를 구동 제어한다.

이때, 제어부(190)는 일정 영역을 사전에 주행하도록 제어하고, 일정 구간마다 정지하여 지면 검출부(161)와 풀 검출부(163) 각각을 구동하여 지면상태를 점검한다. 즉, 제어부(190)는 일정 구간마다 지면을 검출하여 풀이 있는 영역인지, 또는 자갈이나 바위, 콘크리트 등이 있는 영역인지 미리 확인하여 작업할 영역과 그냥 통과할 영역인지 미리 판단하여 설정한다. 그리고 설정된 영역에 도달시에는 예초유닛(130)을 선택적으로 구동 제어하여 잡초가 있는 영역에서만 예초작업이 이루어지도록 함으로써, 예초날(131)이 장애물 등에 충돌하여 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 예초할 물이 없는 영역은 그대로 통과하도록 함으로써, 예초 작업시간을 보다 단축하고 효율적으로 운영할 수 있게 된다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

100..로봇 예초장치 110..장치 본체
120..주행구동부 130..예초유닛
140..촬영부 150..송수신부
160..검출부 161..지면 검출부
163..풀 검출부 170..저장부
180..위치정보 획득부 190..제어부

Claims

장치 본체;
상기 장치 본체를 풀을 예초하기 위한 작업영역에서 이동시키는 주행구동부;
상기 장치 본체에 설치되어 풀을 예초하기 위한 예초유닛;
상기 장치 본체에 설치되는 촬영부;
상기 장치 본체에 설치되어 상기 작업영역의 지면 상태를 확인하여 예초작업을 진행할 영역인지를 검출하는 검출부; 및
상기 촬영부에서 촬영된 촬영 영상을 근거로 상기 주행구동부를 제어하여 작업영역에서 상기 장치 본체가 이동되도록 제어하고, 상기 검출부에서 검출된 정보에 따라서 상기 예초유닛을 선택적으로 구동 제어하여 예초작업이 이루어지도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 예초장치.
제1항에 있어서, 상기 검출부는,
상기 지면을 접촉방식으로 확인하여 접촉시의 압력값을 기준으로 잡초가 자랄 수 있는 환경인지 확인하는 지면 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 예초장치.
제2항에 있어서, 상기 검출부는,
상기 지면을 촬영한 촬영 영상의 색상을 확인하여 풀의 유무를 검출하는 풀 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 예초장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업영역에 해당되는 지도정보가 저장되는 저장부; 및
상기 장치 본체의 위치정보를 획득하는 위치정보 획득부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 예초장치.