KR20240047719A - 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법 및 방제 드론 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 방제 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법은 방제 영역에 맞춰 드론 장비의 약제 투입량, 노즐 종류 및 펌프 분사량 중 어느 하나가 제어기(11)에 세팅(S10)되고, 상기 방제 영역(100)의 외각 경계(101)와 내부 경계(102)를 따라 최외각에서 내부 안쪽으로 이동하는 드론비행경로에서 드론 이동속도와 드론 비행 높이가 상기 제어기(11)에 설정(S20)됨으로써 드론(1)의 약제 분사가 방제 영역(100)에서 최소 2중으로 겹쳐질 수 있으며, 특히 노즐 조건을 변수로 하여 방제 영역(100)의 단위면적당 분사량이 사용자가 원하는 대로 맞춰지면서도 중복 분사 및 분사누락 발생 없는 전반적인 고른 약제 분사로 정해진 면적에 대한 적절한 분사량 제어가 가능한 특징을 갖는다.
Description
본 발명은 드론을 이용한 방제에 관한 것으로, 특히 단위면적당 분사량이 사용자가 원하는 대로 맞추어짐으로써 분사 누락 및 분사과다 없이 정확한 단위면적당 분사가 가능한 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법 및 방제 드론에 관한 것이다.
최근 들어 방제 드론이 사용되고 있으며, 특히 일정한 농지에서 키우는 작물에 대한 약제 분사 작업을 수행함으로써 농업에서 그 활용이 증가하고 있다.
즉, 상기 방제 드론은 드론 자체에 약제통과 펌프를 더 장착하고, 농지 영역을 비행하면서 아래를 향하여 약제를 분사하여 줌으로써 약제, 특히 농약으로부터 작업자를 보호할 수 있다.
일례로 상기 드론 방제 작업의 수행은, 형상화한 방제 영역에서 드론의 경로 간격(즉, 분사 간격)을 최대분사폭 기준으로 설정하고, 방제 영역의 일측에서 타측으로 최대분사폭의 경로 간격을 따라 비행하면서 약제 분사가 이루어짐으로써 대략 “ㄹ"자 형상의 비행경로를 형성한다.
하지만, 상기 드론 방제 작업은 경로 간격(즉, 분사 간격) 만을 약제 분사 변수로 설정하는 로직이 적용됨으로써 아래와 같은 문제가 발생되고 있다.
일례로 드론 비행경로가 최대분사폭 기준으로 “ㄹ"자 형상을 이룸으로써 중복 분사 및 누락되는 구간이 발생되고, 특히 농지 외각 같이 사선 구역에선 분사량이 매우 적게 분사될 수 있으면서 꺾임 구역에선 아예 약제 분사가 이루어지지 않는 경우가 많을 수밖에 없다.
또한 상기 드론 방제 작업은 방제 속도가 사용자 임의로 정해짐으로써 약제 분사량이 사용자 개개인이 정한 속도에 맞춰 모두 제 각각으로 진행되고, 이러한 불규칙성은 정확한 단위면적당 분사를 어렵게 하면서 분사 누락 및 분사과다가 많이 발생하는 한 원인이 되고 있다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 드론의 제어기에 노즐분사각도가 외각 유효 분사 폭, 내부 유효 분사 폭 및 최대 분사 폭 사이에서 분사가 최소 2중으로 겹칠 수 있는 방제 로직이 적용됨으로써 약제 분사를 자동으로 제어하고, 특히 노즐 조건을 변수로 하여 방제 영역의 단위면적당 분사량이 사용자가 원하는 대로 맞춰지면서도 중복 분사 및 분사누락 발생 없는 전반적인 고른 약제 분사로 정해진 면적에 대한 적절한 분사량 제어가 가능한 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법 및 방제 드론의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법은 드론의 구동부를 조정하는 제어기에, 약제 투입량, 분사 각도, 노즐 분사 간격, 분사 높이, 노즐 수량, 펌프 분사량 및 이동속도 중 어느 하나가 드론 장비의 약제분사조건으로 주어지고, 외각 경계의 안쪽 공간을 내부 경계로 구획한 방제 영역에 대한 분사 간격 및 분사 경로가 드론비행경로로 주어지며, 상기 드론이 상기 제어기에 의해 상기 방제 영역을 자동 비행하여, 상기 약제 투입량으로 약제 분사를 완료하거나 또는 약제 보충을 통해 약제 분사를 완료하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 드론 장비는 상기 노즐 종류가 선택되는 노즐, 상기 약제 투입량이 검출되는 약제통 및 상기 펌프 분사량이 설정되는 펌프로 구성된다.
바람직한 실시예로서, 상기 분사 각도는 상기 외각 경계의 외각 유효 분사 폭에 맞춰지고, 상기 노즐 분사 간격과 상기 노즐 수량은 상기 내부 경계의 내부 유효 분사 폭이 포함된 최대 분사 폭에 맞춰져 설정된다.
바람직한 실시예로서, 상기 분사 각도는 상기 외각 경계의 외각 유효 분사 폭과 상기 내부 경계의 내부 유효 분사 폭에서 2중 겹침 구간을 형성하며, 상기 노즐 수량은 복수개의 상기 노즐로 상기 노즐 분사 간격에서 상기 분사각도의 일부 중첩 구간을 형성하고, 상기 분사 간격은 상기 분사 각도, 상기 노즐 분사 간격, 상기 방제 영역에서 부는 바람세기를 감안하여 설정되는 상기 분사 높이, 및 상기 노즐 수량 중 어느 하나로 설정되며, 상기 분사 경로는 상기 외각 경계의 최외각에서 상기 내부 경계의 내부 안쪽으로 돌아가면서 형성된다.
바람직한 실시예로서, 상기 약제 분사는 상기 외각 경계에서 외각 유효 분사 폭 기준으로 이루어지고. 상기 내부 경계에서 내부 유효 분사 폭 기준으로 이루어진다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법은 방제 영역의 단위면적당 소모되는 약제통의 약제 분사량, 약제를 분사하는 노즐의 노즐 종류, 상기 약제를 펌핑하는 펌프의 펌프 분사량 중 어느 하나가 제어기에 기입되는 드론 장비 세팅 단계; 상기 방제 영역의 외각 경계에서 대해 내부 경계를 구획하고, 상기 외각 경계의 최외각에서 상기 내부 경계의 내부 안쪽으로 돌아가는 드론비행경로를 갖는 드론의 분사 높이와 이동속도가 상기 제어기에 설정되는 드론 비행경로 설정 단계, 상기 제어기에 의한 상기 드론의 자동 비행으로 상기 드론비행경로에서 약제분사가 이루어지고, 약제분사시간에 따른 잔여 약제량 예측으로 잔여 약제량을 확인한 후 약제 분사구역 잔여량에 대한 약제 분사를 완료하며, 비행시작지점으로 이동하여 비행 종료되는 드론 약제 분사 수행 단계, 및 약제 잔여량 부족시 분사중단지점에서 상기 비행시작지점으로 이동하고, 상기 약제통에 보충된 약제 투입량을 상기 제어기에 기입한 후, 상기 드론이 상기 분사중단지점 이동되어 상기 약제분사를 다시 수행하는 드론 약제 보충 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 노즐 종류에는 상기 외각 경계의 외각 유효 분사 폭과 상기 내부 경계의 내부 유효 분사 폭에서 2중 겹침 구간을 형성하는 분사 각도, 상기 내부 경계의 내부 유효 분사 폭이 포함된 최대 분사 폭에 맞춰지는 노즐 분사 간격, 및 상기 최대 분사 폭을 형성하는 노즐 수량 중 어느 하나가 포함된다.
바람직한 실시예로서, 상기 분사 높이의 설정에는 상기 방제 영역에서 부는 바람세기가 감안되고, 상기 약제분사시간은 상기 펌프 분사량으로 자동 설정되며, 상기 약제 분사구역 잔여량의 확인시 상기 약제 분사구역 잔여량에 대해 상기 약제분사를 다시 수행한다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방제 드론은 드론, 약제를 채우는 약제통, 상기 약제를 분사하는 노즐 및 상기 약제를 펌핑하는 펌프로 구성된 방제 장치, 및 약제 투입량, 분사 각도, 노즐 분사 간격, 분사 높이, 노즐 수량, 펌프 분사량 및 이동속도 중 어느 하나를 약제분사조건으로 하고, 상기 분사 각도, 상기 노즐 분사 간격, 상기 분사 높이, 및 상기 노즐 수량 중 어느 하나로 분사 간격을 설정하며, 상기 외각 경계의 최외각에서 상기 내부 경계의 내부 안쪽으로 돌아가는 분사 경로를 상기 드론의 드론비행경로로 생성하는 제어기가 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 제어기는 로직로딩 수단과 연계되고, 상기 로직로딩 수단은 상기 제어기에 구비된 입력창, 상기 제어기에 연결되는 단말기, 및 상기 제어기에 꼽아지는 로직 카드 중 어느 하나로 구성되며, 상기 약제 분사량, 상기 노즐 종류, 상기 펌프 분사량, 상기 분사 높이, 상기 이동속도, 및 상기 드론비행경로 중 어느 하나를 상기 제어기에 제공한다.
이러한 본 발명의 방제 드론을 이용한 방제 분사 자동제어는 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.
첫째, 방제 로직이 프로그래밍되는 제어기가 드론에 적용됨으로써 드론의 약제 분사 작업이 자동 제어될 수 있다. 둘째, 드론 자동 비행 제어로 잔여 약제량에 따라 드론의 자동 복귀, 마지막 분사 위치 이동 및 분사 완료 후 비행 시작지점의 자동 복귀가 가능하고, 특히 드론 자동 비행 중 영역 외각/내부 유효 분사 폭의 분사 폭 구분 및 분사량에 따른 분사 속도/높이 제어도 가능하다. 셋째, 노즐분사각도가 외각 유효 분사 폭, 내부 유효 분사 폭 및 최대 분사 폭 사이에서 분사가 최소 2중으로 겹칠 수 있도록 프로그래밍됨으로써 약제 분사의 자동 제어시 단위면적당 분사량이 사용자가 원하는 대로 맞춰지면서도 중복 분사 및 분사누락 발생 없이 약제 분사 영역 전반적으로 고루 분사되어 정해진 면적에 적절한 분사량 분사가 이루어질 수 있다. 넷째, 적은 비용으로 방제 영역의 단위면적에 따른 분사량을 정확하게 방제됨으로써 단위면적 당 약제 분사의 분사량이 정확해야 하는 농업에서 보다 효과적이다. 다섯째, 자동 분사 면적 계산에 따른 드론 이동 속도 조절로 인해 사용자의 빈번한 요구사항 변경시에 자동으로 제어될 수 있어 사용자의 편의성 추구 및 조작의 간편함이 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 방제 분사 자동제어가 수행되는 방제 드론의 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 방제 드론의 분사 노즐 레이아웃 세팅의 예이고, 도 4는 본 발명에 따른 약제 분사 영역의 방제 드론 비행경로 예이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법은 S10의 드론 장비 세팅 단계, S20의 드론 비행경로 설정 단계, S30의 드론 약제 분사 수행 단계, S40의 드론 약제 보충 단계로 수행된다.
특히 상기 드론 장비 세팅(S10)은 노즐의 종류에 따른 분사각도, 노즐 분사 간격, 노즐 수량 등으로 서로 중첩된 분사각도로 약제를 분사하는 복수개 노즐 레이아웃이 설정되며, 상기 드론 비행경로 설정(S20)은 방제 영역(예, 도 4의 농지(100))의 최외각 바깥쪽 경로부터 내부 안쪽 경로로 이동하는 드론 비행경로에 노즐분사각도가 외각 유효 분사 폭, 내부 유효 분사 폭 및 최대 분사 폭을 적용함으로써 약제분사가 이웃한 비행경로 간 서로 중첩 분사 구간을 형성함을 특징으로 한다.
도 2를 참조하면, 방제 드론은 드론(1), 드론 장비(5,6,7) 및 제어 장치(10,20)를 포함한다.
특히 상기 드론(1)은 노즐(5)이 서로 중첩된 분사각도로 약제를 분사하는 복수개 노즐 레이아웃을 갖도록 구성되고, 상기 로직로딩 수단(20)이 제어부(10)에 대한 방제 분사 자동제어 로직(S10~S40)을 입력 또는 로딩함을 특징으로 한다.
구체적으로 상기 드론(1)은 프레임(2) 및 구동부(3)로 구성되고, 상기 프레임(2)은 노즐 레일(5a)이 결합된 드론 골격 프레임과 함께 구동부(3)가 각각 장착된 복수개의 방사상 암(Arm)으로 형성되며, 상기 구동부(3)는 드론 비행을 위한 모터와 프로펠러로 이루어진다. 이 경우 상기 모터는 제어기(11)의 제어로 구동된다.
그러므로 상기 드론(1)은 일반적인 드론과 동일하다.
구체적으로 상기 드론 장비(5,6,7)는 노즐(5), 약제통(6) 및 펌프(7)로 구성되고, 상기 노즐(5)은 드론(1)의 프레임(2)과 결합된 노즐 레일(5a)을 이용하여 복수개의 노즐로 구성되어져 복수개 노즐 각각의 레이아웃을 통해 농지외각 유효분사 폭과 농지내부 유효분사 폭(도 3 참조)의 중첩(Overlap)으로 약제의 분사가 최소 2중으로 겹칠 수 있으며, 상기 약제통(6)은 약제를 담는 용기로서 드론(1)의 프레임(2)에 벨트나 클램프 등으로 탈장착되고, 상기 펌프(7)는 드론(1)의 프레임(2)에 볼트나 클램프 등으로 탈장착된 상태에서 약제통(6)의 약제를 펌핑해 노즐 레일(5a)로 보내준다. 이 경우 상기 노즐 레일(5a)은 약제가 흐르는 중공 구조로 이루어진다.
특히 상기 노즐(5)은 적어도 3개 이상 또는 4개 이상을 한 쌍으로 하여 구성되고, 복수개 노즐(5)의 각각은 노즐 레일(5a)을 따라 움직임으로써 방제 영역의 경로간격(즉, 분사간격)에 맞춰 위치 조정되도록 구성되며, 분사각도, 노즐 분사 간격, 노즐 수 등이 노즐 종류에 따라 다르게 적용된다.
그러므로 상기 노즐(5)과 상기 노즐 레일(5a)은 요철[凹凸] 구조나 노즐 레일(5a)에 대한 노즐(5)의 클램프 구조로 노즐이동 및 노즐교체 구조를 형성한다.
또한 상기 약제통(6)은 약제 레벨 센서를 구비할 수 있고, 상기 약제 레벨 센서는 펌프내 용량을 검출하여 제어기(11)로 제공함으로써 제어기(11)에 대한 약제 투입량의 기입이 불필요하여 초기 약제 투입량 기입(S13)(도1 참조)이 생략될 수 있다.
구체적으로 상기 제어 장치(10,20)는 제어부(10) 및 로직로딩 수단(20)으로 구성된다.
일례로 상기 제어부(10)는 제어기(11)와 배터리(12)를 포함하고, 상기 제어기(11)는 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 로직을 수행하여 노즐(5)의 약제 분사를 제어하며, 상기 배터리(12)는 제어기(11)와 함께 드론(1)의 구동부(3)(즉, 모터)와 방제 장치(5,6,7)(즉, 펌프(7))에 전력을 공급한다. 이 경우 상기 제어기(11)는 로직 데이터 저장의 메모리를 갖추고 중앙처리장치로 동작하며, 상기 배터리(12)는 드론(1)의 프레임(2)에 장착되어 구동부(3)와 펌프(7) 및 제어기(11)와 전기 배선으로 연결된다.
일례로 상기 로직 로딩 수단(20)은 드론 장비 세팅(S10)/드론 비행경로 설정(S20)/드론 약제 분사 수행(S30)/드론 약제 보충(S40)에 대한 각각의 조건을 제어기(11)에 프로그래밍이나 세팅할 수 있도록 하고, 입력창(21), 단말기(22) 및 로직 카드(23) 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
특히 상기 입력창(21)은 터치스크린으로 이루어져 제어기(11)에 일체로 구비되고, 상기 단말기(22)는 프로그램을 갖춘 노트북이나 실행 앱을 갖춘 노트 패드와 스마트 폰 같은 모바일 기기로 이루어져 제어기(11)와 케이블 연결되며, 상기 로직 카드(23)는 프로그램을 세팅한 메모리 카드로 제어기(11)에 꼽아지고, 이들 각각은 작업자가 직접적으로 약제 분사 조건 및 드론 비행경로 조건 등을 제어기(11)에 설정할 수 있는 수단으로 사용된다.
이하 도 1의 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법을 도 2내지 4를 참조로 상세히 설명한다. 이 경우 드론 장비 세팅(S10)과 드론 이동경로 설정(S20)은 입력창(21), 단말기(22) 및 로직 카드(23) 중 어느 하나로 수행되며, 방제 영역은 약제 분사가 이루어지는 농지로 예시되나, 상기 농지는 하나의 예시일 뿐 다양한 영역에 적용될 수 있다.
구체적으로 상기 드론 장비 세팅(S10)은 S11의 단위 면적당 약제 분사량 기입 단계, S12의 노즐 종류 및 펌프 분사량 기입 단계, S13의 초기 약제 투입량 기입 단계로 수행된다. 이 경우 상기 단위 면적당은 평당 면적이고, 상기 약제통(6)에 약제 레벨 센서가 구비된 경우엔 제어기(11)에 대한 약제 투입량 기입이 불필요하므로 S13의 초기 약제 투입량 기입 단계는 생략될 수 있다.
일례로 상기 단위 면적당 약제 분사량 기입(S11)은 농지의 크기에 따라 맞춘 설정 값을 적용하고, 상기 노즐 종류 및 펌프 분사량 기입(S12)은 노즐(5)의 종류에 따른 분사각도, 노즐 분사 간격, 노즐 수와 더불어 펌프(7)의 분사량(Liter/sec) 등을 입력하며, 상기 초기 약제 투입량 기입(S13)은 약제통(6)에 대한 초기 약제 투입량으로서 시간에 따른 약제 소모량 파악으로 잔여량 확인에 이용된다.
도 3을 참조하면, 상기 노즐(5)은 적어도 3개를 한 쌍으로 하는 제1,2,3 노즐이 노즐 레일(5a)의 길이 방향에 장착된 예로, 상기 노즐 종류 및 펌프 분사량 기입(S12)에 따른 분사각도, 노즐 분사 간격 및 노즐 수 설정 상태를 나타낸다. 이 경우 상기 분사각도는 농지(100)의 영역 외각 경계(101)가 갖는 외각 유효 분사 폭으로 설정되고, 상기 노즐 분사 간격은 제1,2,3 노즐(5)의 최대 분사 폭에 포함된 영역 내부 경계(102)의 내부 유효 분사 폭으로 설정된다.
일례로 상기 노즐(5)의 제1,2,3 분사 노즐 레이아웃은, 제1 노즐은 노즐 레일(5a)의 중앙부에 장착되어 드론(1)의 중간부분에서 약제를 분사하고, 제2 노즐은 노즐 레일(5a)의 좌측끝부에 장착되어 드론(1)의 좌측부분에서 약제를 분사하며, 제3 노즐은 노즐 레일(5a)의 우측끝부에 장착되어 드론(1)의 좌측부분에서 약제를 분사하도록 배치된다.
그리고 상기 제1,2,3 노즐의 각각이 갖는 분사 각도는 노즐 레일(5a)의 전체 길이인 노즐 최대 폭과 동일한 분사 영역을 갖도록 설정됨으로써 드론(1)의 비행 고도에 따른 분사 높이에서 제1,2,3 분사 각도의 각각은 서로 겹쳐진 중첩영역(Overlap Area)을 형성한다. 이 경우 상기 노즐 최대 폭은 농지 내부 유효 분사 폭과 동일하며, 상기 분사 각도는 약 90°로 설정될 수 있다.
그러므로 상기 제1,2,3 노즐은 중앙 위치의 제1 노즐에 대해 좌측 위치의 제2 노즐과 우측 위치의 제3 노즐(예, 우측구간)로 최대 분사 폭을 형성하고, 상기 최대 분사 폭은 농지 내부 유효 분사 폭이 넘어가는 노즐 분사 영역을 형성한다.
이로부터 상기 드론(1)은 경로간격(분사간격)을 기준으로 좌측 드론(1)과 우측 드론(1)이 배열될 때, 상기 좌측 드론(1)의 1차 경로와 상기 우측 드론(1)의 2차 경로는 서로 드론 중첩 구간을 형성한다. 이 경우 상기 드론 중첩 구간은 영역 내부 경계(102)의 폭을 넘어서는 폭 크기로 형성된다.
따라서 상기 드론(1)은 제1,2,3 노즐 각각의 분사 각도를 통해 외곽 경로(즉, 1차 경로) 비행 시 제1 분사 중첩 영역과 함께 내부 경로(즉, 2차 경로) 비행 시 제1 분사 중첩 영역을 형성함으로써 중복 분사 및 누락이 발생하지 않고, 농지 전반적으로 고루 분사를 하고, 정해진 면적에 적적한 분사량을 분사할 수 있다.
구체적으로 상기 드론 비행경로 설정(S20)은 S21의 비행 시작 및 구역 설정 단계, S22의 드론 이동 경로 설정 단계, S23의 드론 이동속도 및 높이 설정 단계로 수행된다. 이 경우 상기 이동 경로 및 상기 이동속도는 약제별 평당 분사량에 대한 제어기(11)의 기입에 따른 드론(1)의 약제 분사지역 설정(즉, 맵핑)시 자동으로 생성될 수 있다.
일례로 상기 비행 시작 및 구역 설정(S21)은 드론(1)이 비행하는 농지의 분사 구역 상공을 구획하는 농지의 최외각 위치(또는 포인트)에 대해 결정되며, 상기 드론 이동 경로 설정(S22)은 선정된 분사 간격을 통해 농지의 최외각부터 내부로 이동하는 드론 경로 설정에 대해 결정되고, 상기 드론 이동속도 및 높이 설정(S23)은 펌프 분사량(S12)에 따른 드론(1)의 이동 속도 설정과 함께 농지에서 부는 바람세기를 감안한 분사 각도에 따라 분사 높이(도 3 참조)에 대해 결정된다. 이 경우 제어기(11)는 최외각 위치(또는 포인트)에 따라 드론 경로를 자동으로 설정할 수 있으며, 또한 분사량, 이동속도, 바람세기 및 분사각도에 따라 분사 높이를 자동으로 설정할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 농지(100)는 전체적인 농지 형상 및 크기를 영역 외각 경계(101)로 설정하고, 농지 내부 영역을 영역 내부 경계(102)로 구분하며, 상기 영역 외각 경계(101)가 꺾이는 부위를 사선 외각 경계(103)로 상기 영역 내부 경계(102)가 꺾이는 부위를 사선 내부 경계(104)로 설정한다. 이 경우 상기 영역 외각 경계(101)가 갖는 외각 유효 분사 폭은 노즐(5)의 분사각도에 해당되고, 상기 영역 내부 경계(102)가 갖는 내부 유효 분사 폭은 제1,2,3 노즐(5)의 각각이 갖는 노즐 분사 간격에 의한 제1,2,3 노즐(5)의 최대 분사 폭에 포함된다.
이로부터 상기 드론(1)의 비행경로는 최외곽 지점의 드론출발점과 내부 가장 안쪽 지점의 드론종착점으로 대략 “마름모 나선형” 비행경로를 형성하고, 상기 “마름모 나선형” 비행경로 중 농지(10)의 평면 부분인 영역 외/내각 경계(101,102)의 직선 경로 구간과 농지(10)의 모서리 부분인 사선 외/내각 경계(103,104)의 사선 경로 구간으로 구분된다. 이 경우 상기 사선 경로 구간의 비행경로는 사선 외/내각 경계(103,104)가 갖는 경사에 맞춘 사선 비행경로 특징될 수 있다.
그러므로 상기 드론(1)이 영역 외각 경계(101)의 최외각에서 영역 내부 경계(102)의 내부 안쪽으로 돌아가면서 형성되는 분사 경로로 드론 비행경로를 이동하는 경우, 제1,2,3 노줄(50) 중 제1 노즐은 직선 경로 구간과 사선 경로 구간의 폭 중앙 위치에서 약제 분사가 이루어지면서 제2,3 노즐 각각은 폭 좌우 위치에서 약제 분사가 이루어지도록 한다.
또한 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 분사 간격(경로 간격)의 설정은 분사 높이, 노즐 최대 폭, 노즐 수량 및 분사 각도 등을 적용하고, 농지 외각 유효 분사 폭, 농지 내부 유효 분사 폭 및 최대 분사 폭의 관계를 통해 영역 내부 경계(102)를 기준으로 하여 노즐(5)의 약제 분사가 최소 2중으로 겹치는 구간을 설정하여 준다. 이 경우 농지 외각 유효 분사 폭<농지 내부 유효 분사 폭<최대 분사 폭이며, “<” 두 값의 크기 관계를 나타낸다.
이로부터 상기 분사 경로 생성은 농지(100)의 최외각(101)부터 내부 안쪽(102)으로 돌아가며 분사 경로를 형성하여 내부에서 분사가 완료될 수 있도록 설정되고, 특히 농지(100)의 영역 외각 경계(101)에 대한 최외각 분사 간격은 농지 외각 유효 분사 폭을 기준으로 분사가 이루어지도록 맞춰지며, 농지(100)의 영역 내부 경계(102)에 대한 농지의 내부 분사 간격은 농지 내부 유효 분사 폭 기준으로 분사가 이루어지도록 맞춰지고, 이러한 최외각 분사 간격 및 내부 분사 간격에 대한 설정은 분사 경로 상에서 약제의 분사 누락 및 과도한 분사를 예방하여 준다.
구체적으로 상기 드론 약제 분사 수행(S30)은 S31의 약제 분사 시작 단계, S32의 분사 시간에 따른 잔여 약제량 예측 단계, S33의 분사 구역 잔여량 예측 단계, S34의 비행 시작 지점으로 이동 단계, S35의 비행 종료 단계로 수행된다. 이 경우 상기 약제 분사는 영역 외각 경계(101)의 최외각에서 영역 내부 경계(102)의 내부 안쪽으로 돌아가면서 형성되는 분사 경로에서 수행하되, 상기 영역 외각 경계(101)에서 외각 유효 분사 폭 기준으로 이루어지고. 상기 영역 내부 경계(102)에서 내부 유효 분사 폭 기준으로 이루어진다.
일례로 상기 약제 분사 시작(S31)은 제어기(11)가 펌프(7)를 구동하여 이루어지며, 상기 분사 시간에 따른 잔여 약제량 예측(S32)은 약제통(6)에 투입된 약제 용량을 펌핑하는 펌프(7)의 분사량(L/S)에서 분당 분사 속도에 따른 분사 소모량 계산으로 약제통(6)의 잔여 약제량을 예측한다. 이 경우 상기 약제통(6)에 약제 레벨 센서가 있는 경우 제어기(11)는 약제 레벨 센서 신호로 잔여 약제량을 예측한다.
그 결과 상기 제어기(11)는 농지(100)의 약제 분사 완료 전 약제통(6)의 잔여 약제량 확인시 S33의 분사 구역 잔여량 예측 단계로 진입하는 반면 잔여 약제량 부족(즉, 미확인)시 S40의 약제 보충 단계로 전환한다.
일례로 상기 분사 구역 잔여량 예측(S33)은 비행경로에서 농지(100)의 할당된 분사 구역 중 확인된 잔여 약제량(S32)이 커버할 수 있는 분사구역 잔여량(즉, 약제 미 분사 구역)을 예측한다. 이 경우 상기 잔여량 예측은 분사량에 따라 초기 약제량 입력값으로부터 자동으로 이루어질 수 있다.
그 결과 상기 제어기(11)는 분사구역 잔여량(즉, 약제 미 분사 구역)이 있는 경우, S31의 약제 분사 시작 단계로 복귀하여 약제 분사를 계속 진행한다.
반면 상기 제어기(11)는 분사구역 잔여량(즉, 약제 미 분사 구역)이 없는 경우, 드론(1)은 비행 시작 지점(도 4 참조)으로 이동(S34) 한 후 비행 종료(S35)됨으로써 농지(100)에 대한 방제 작업이 완료된다.
한편 구체적으로 상기 드론 약제 보충(S40)은 S41의 비행 시작 지점으로 복귀 단계, S42의 약제 보충 및 약제 투입량 기입 재 수행 단계, S43의 분사 중단 지점으로 이동 후 약제 분사 시작이 이루어지는 단계로 수행한다.
도 4를 참조하면, 상기 비행 시작 지점 복귀(S41)는 비행 시작 지점인 드론출발점으로 돌아옴을 의미하고, 상기 약제 보충 및 약제 투입량 기입 재 수행(42)은 액제통(6)에 다시 채워진 약제의 투입량이 제어기(11)에 다시 기입됨을 의미하며, 상기 약제 분사 시작되는 분사 중단 지점으로 이동(S43)은 드론출발점과 드론종착점 사이의 어느 구간을 의미한다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 방제 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법은 방제 영역에 맞춰 드론 장비의 약제 투입량, 노즐 종류 및 펌프 분사량 중 어느 하나가 제어기(11)에 세팅(S10)되고, 상기 방제 영역(100)의 외각 경계(101)와 내부 경계(102)를 따라 최외각에서 내부 안쪽으로 이동하는 드론비행경로에서 드론 이동속도와 드론 비행 높이가 상기 제어기(11)에 설정(S20)됨으로써 드론(1)의 약제 분사가 방제 영역(100)에서 최소 2중으로 겹쳐질 수 있으며, 특히 노즐 조건을 변수로 하여 방제 영역(100)의 단위면적당 분사량이 사용자가 원하는 대로 맞춰지면서도 중복 분사 및 분사누락 발생 없는 전반적인 고른 약제 분사로 정해진 면적에 대한 적절한 분사량 제어가 가능하다.
1 : 드론
2 : 프레임
3 : 구동부 5 : 노즐
5a : 노즐 레일 6 : 약제통
7 : 펌프 10 : 제어부
11 : 제어기 12 : 배터리
20 : 로직 로딩 수단 21 : 입력창
22 : 단말기 23 : 로직 카드
100 : 농지 101 : 영역 외각 경계
102 : 영역 내부 경계 103 : 사선 외각 경계
104 : 사선 내부 경계
3 : 구동부 5 : 노즐
5a : 노즐 레일 6 : 약제통
7 : 펌프 10 : 제어부
11 : 제어기 12 : 배터리
20 : 로직 로딩 수단 21 : 입력창
22 : 단말기 23 : 로직 카드
100 : 농지 101 : 영역 외각 경계
102 : 영역 내부 경계 103 : 사선 외각 경계
104 : 사선 내부 경계
Claims (17)
- 드론의 구동부를 조정하는 제어기에,
약제 투입량, 분사 각도, 노즐 분사 간격, 분사 높이, 노즐 수량, 펌프 분사량 및 이동속도 중 어느 하나가 드론 장비의 약제분사조건으로 주어지고, 외각 경계의 안쪽 공간을 내부 경계로 구획한 방제 영역에 대한 분사 간격 및 분사 경로가 드론비행경로로 주어지며,
상기 드론이 상기 제어기에 의해 상기 방제 영역을 자동 비행하여, 상기 약제 투입량으로 약제 분사를 완료하거나 또는 약제 보충을 통해 약제 분사를 완료하는
것을 특징으로 하는 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 드론 장비는
노즐 종류가 선택되는 노즐, 상기 약제 투입량이 검출되는 약제통 및 상기 펌프 분사량이 설정되는 펌프인 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 분사 각도는 상기 외각 경계의 외각 유효 분사 폭에 맞춰지고,
상기 노즐 분사 간격과 상기 노즐 수량은 상기 내부 경계의 내부 유효 분사 폭이 포함된 최대 분사 폭에 맞춰지는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법.
- 청구항 3에 있어서, 상기 분사 각도는
상기 외각 경계의 외각 유효 분사 폭과 상기 내부 경계의 내부 유효 분사 폭에서 2중 겹침 구간을 형성하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법.
- 청구항 3에 있어서, 상기 노즐 수량은 복수개이고,
복수개의 상기 노즐(5)은 상기 노즐 분사 간격에서 상기 분사각도의 일부 중첩 구간을 형성하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 분사 간격은
상기 분사 각도, 상기 노즐 분사 간격, 상기 분사 높이, 및 상기 노즐 수량 중 어느 하나로 설정되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법.
- 청구항 6에 있어서, 상기 분사 높이는
상기 방제 영역에서 부는 바람세기를 감안하여 설정되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 분사 경로는
상기 외각 경계의 최외각에서 상기 내부 경계의 내부 안쪽으로 돌아가면서 형성되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 약제 분사는
상기 외각 경계에서 외각 유효 분사 폭 기준으로 이루어지고.
상기 내부 경계에서 내부 유효 분사 폭 기준으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법.
- 방제 영역의 단위면적당 소모되는 약제통의 약제 분사량, 약제를 분사하는 노즐의 노즐 종류, 상기 약제를 펌핑하는 펌프의 펌프 분사량 중 어느 하나가 제어기에 기입되는 드론 장비 세팅 단계;
상기 방제 영역의 외각 경계에서 대해 내부 경계를 구획하고, 상기 외각 경계의 최외각에서 상기 내부 경계의 내부 안쪽으로 돌아가는 드론비행경로를 갖는 드론의 분사 높이와 이동속도가 상기 제어기에 설정되는 드론 비행경로 설정 단계,
상기 제어기에 의한 상기 드론의 자동 비행으로 상기 드론비행경로에서 약제분사가 이루어지고, 약제분사시간에 따른 잔여 약제량 예측으로 잔여 약제량을 확인한 후 약제 분사구역 잔여량에 대한 약제 분사를 완료하며, 비행시작지점으로 이동하여 비행 종료되는 드론 약제 분사 수행 단계, 및
약제 잔여량 부족시 분사중단지점에서 상기 비행시작지점으로 이동하고, 상기 약제통에 보충된 약제 투입량을 상기 제어기에 기입한 후, 상기 드론이 상기 분사중단지점 이동되어 상기 약제분사를 다시 수행하는 드론 약제 보충 단계
가 포함되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법.
- 청구항 10에 있어서, 상기 노즐 종류에는
상기 외각 경계의 외각 유효 분사 폭과 상기 내부 경계의 내부 유효 분사 폭에서 2중 겹침 구간을 형성하는 분사 각도,
상기 내부 경계의 내부 유효 분사 폭이 포함된 최대 분사 폭에 맞춰지는 노즐 분사 간격, 및
상기 최대 분사 폭을 형성하는 노즐 수량 중 어느 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법.
- 청구항 10에 있어서, 상기 분사 높이의 설정에는
상기 방제 영역에서 부는 바람세기가 감안되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법.
- 청구항 10에 있어서, 상기 약제분사시간은
상기 펌프 분사량으로 자동 설정되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법.
- 청구항 10에 있어서, 상기 약제 분사구역 잔여량의 확인시
상기 약제 분사구역 잔여량에 대해 상기 약제분사를 다시 수행하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법.
- 드론,
약제를 채우는 약제통, 상기 약제를 분사하는 노즐 및 상기 약제를 펌핑하는 펌프로 구성된 방제 장치, 및
약제 투입량, 분사 각도, 노즐 분사 간격, 분사 높이, 노즐 수량, 펌프 분사량 및 이동속도 중 어느 하나를 약제분사조건으로 하고, 상기 분사 각도, 상기 노즐 분사 간격, 상기 분사 높이, 및 상기 노즐 수량 중 어느 하나로 분사 간격을 설정하며, 상기 외각 경계의 최외각에서 상기 내부 경계의 내부 안쪽으로 돌아가는 분사 경로를 상기 드론의 드론비행경로로 생성하는 제어기
가 포함되는 것을 특징으로 하는 방제 드론.
- 청구항 15에 있어서, 상기 제어기는 로직로딩 수단과 연계되고,
상기 로직로딩 수단은 상기 약제 분사량, 상기 노즐 종류, 상기 펌프 분사량, 상기 분사 높이, 상기 이동속도, 및 상기 드론비행경로 중 어느 하나를 상기 제어기에 제공하는 것을 특징으로 하는 방제 드론.
- 청구항 16에 있어서, 상기 로직로딩 수단은
상기 제어기에 구비된 입력창, 상기 제어기에 연결되는 단말기, 및 상기 제어기에 꼽아지는 로직 카드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방제 드론.
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| KR1020220127099A KR20240047719A (ko) | 2022-10-05 | 2022-10-05 | 드론을 이용한 방제 분사 자동제어 방법 및 방제 드론 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2017206066A (ja) | 2016-05-16 | 2017-11-24 | 株式会社プロドローン | 薬液散布用無人航空機 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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