KR101249355B1

KR101249355B1 - 참외 수확로봇용 핸더

Info

Publication number: KR101249355B1
Application number: KR1020130008189A
Authority: KR
Inventors: 장익주
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2033-01-24

Abstract

본 발명은 참외 수확로봇용 핸더에 관련되며, 구성에 특징을 살펴보면, 레일 또는 차량을 포함하는 이송수단에 탑재되어 위치조절되고, 회전축(12)을 중심으로 선회되며 과실을 클램핑하도록 구비되는 클램프(10); 상기 클램프(10) 측방에 설치되고, 가이드레일(22)을 타고 위치조절되면서 과실 꼭지를 커팅하도록 구비되는 절단부(20);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명은 이송수단에 의해 클램프가 이송되어 과실을 클램핑 후 절단부가 꼭지를 커팅하는 방식으로 과실수확작업이 자동으로 수행됨에 따라 온실재배농가에서 여름철 온실 내부온도에 제약을 받지 않고 과실 수확작업이 신속하게 이루어지는 효과가 있다.

Description

참외 수확로봇용 핸더{hander for oriental melon harvesting robot}

본 발명은 참외 수확로봇용 핸더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 참외 수확작업을 자동으로 수행하여 부족한 농촌일손을 돕고, 특히 온실재배농가에서 온실 내부온도에 양향을 받지 않고 과실 수확작업을 연속적으로 수행하여 수확적기를 놓치지 않고 우수한 품질의 참외를 생산하기 위한 참외 수확로봇용 핸더에 관한 것이다.

일반적으로 참외를 포함하는 덩굴성 작물은 원줄기가 지면을 타고 길게 벋으며, 참외는 줄기와 함께 지면에 노여진 상태로 성장하는바, 대부분의 재배농가에서는 작물의 생육발달을 촉진시키고 참외의 상품성을 향상시키기 위해 온실재배를 선호하고 있다.

그러나, 온실재배의 특성상 뜨거운 내부기온으로 인해 장시간 작업이 어렵고, 특히 참외 수확시기인 7~8월에는 온실 내부 온도가 40도이상의 고온으로 유지되므로 수확작업이 새벽시간 및 저녁시간에 제한적으로 이루어지고 있다. 이처럼 제한된 수확시간으로 인해 수확시기가 지난 참외량이 증가되면서 농가의 피해가 늘어가고 있는 실정이고, 일부 농가에서는 참외의 수확시기를 맞추기 위해 뜨거운 한낯에도 수확작업을 무리하게 진행하고 있는 실정이다.

한편, 실용신안등록번호 제20-422404호에서 과실류나 야체류의 수확 능률을 배가시키기 위해 꼭지를 통하여 과실을 잡아주는 고정집개와, 꼭지를 커팅하는 절단가위가 합체 구성되어 한 손을 이용하여 과실을 수확하도록 하는 기술이 선등록된바 있다.

그러나, 상기 종래 기술은 수공구로서, 작업자가 휴대하고 다니며 수확작업을 수행해야 하므로 온실재배농가의 작업시간 제한에 따른 부족한 일손해갈에는 도움을 주지 못하는 실정이다.

또, 고정집재가 꼭지를 집은 상태로 과실이 운반됨에 따라 자칫 운반 중 꼭지가 떨어질 경우 과실이 낙하되어 손상됨과 더불어 꼭지가 떨어진 과실은 상품가치가 떨어져 판매가 어려운 문제점이 따랐다.

이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 참외 수확작업을 자동으로 수행하여 부족한 농촌일손을 돕고, 특히 온실재배농가에서 온실 내부온도에 양향을 받지 않고 과실 수확작업을 연속적으로 수행하여 수확적기를 놓치지 않고 우수한 품질의 참외를 생산하기 위한 참외 수확로봇용 핸더에 관한 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 레일 또는 차량을 포함하는 이송수단이 구비된 참외 수확로봇에 탑재되어 위치조절되고, 회전축(12)을 중심으로 선회되며 과실을 클램핑하도록 구비되는 클램프(10); 상기 클램프(10)는 2쌍으로 구비되어, 회전축(12)상에 매달린 연결대(13)와 힌지(13a)로 결합되고, 힌지(13a)와 인접하는 위치에 클램핑/언클램핑작동을 제어하는 와이어(W)가 연결되고, 상기 클램프(10) 양단에 설치되어, 가이드레일(22)을 타고 위치조절되면서 과실 꼭지를 커팅하도록 구비되는 절단부(20); 상기 회전축(12)상에 선회되도록 설치되어, 과실 주변의 잎 및 줄기를 정리하는 밀편(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 절단부(20)는 스프링(24a)과 함께 가이드레일(22)상에 설치되어 제1와이어(24)의 작동에 의해 위치조절되고, 제2와이어(26)의 작동에 의해 꼭지를 커팅하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절단부(20)는 한 쌍의 절단날(26a)이 고정힌지(26b)를 축으로 상호 역방향으로 선회되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 밀편(30)은 회전축(12)상에서 선회되는 횡바(32)와, 횡바(32)상에서 상하이송 및 선회작동되는 종바(34)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 종바(34)는 횡바(32) 단부에서 와이어(W)의 작동에 의해 힌지(H)를 축으로 선회되는 선회프레임(33)상에 삽입설치되어, 또 다른 와이어(W)의 작동에 의해 상하이송되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

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이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 이송수단에 의해 클램프가 이송되어 과실을 클램핑 후 절단부가 꼭지를 커팅하는 방식으로 과실수확작업이 자동으로 수행됨에 따라 온실재배농가에서 여름철 온실 내부온도에 제약을 받지 않고 수확작업을 연속적으로 수행하여 수확적기를 놓치지 않고 우수한 품질의 참외가 생산되는 효과가 있다.

또, 본 발명은 절단부를 구성하는 한 쌍의 절단날이 고정힌지를 축으로 고정된 위치에서 상호 역방향으로 선회 작동하여 꼭지를 절단함에 따라 절단부에 의한 꼭지 절단위치가 항상 과실이 클램핑된 클램프의 중심위치에서 이루어지므로 꼭지와 절단부의 중심 불일치로 인한 커팅불량이 방지되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 절단부의 위치이동 및 커팅작동이 제1, 2와이어에 의해 수행되고, 제1, 2와이어를 제어하는 구동수단이 레일 또는 차량을 포함하는 이송수단상에 탑재됨에 따라 절단부를 포함하는 클램프의 전체 중량감소로 위치이동이 신속하게 이루어지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 종바를 탄성이 우수한 봉으로 형성하거나, 종바의 끝단을 횡바의 회전방향과 반대방향으로 경사지게 설치됨에 따라 밀편의 과도한 선회력에 의해 과실 또는 줄기가 손상되는 현상이 방지되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 참외 수확로봇용 핸더를 전체적으로 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 참외 수확로봇용 핸더의 클램프를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 참외 수확로봇용 핸더의 절단부를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 4a 내지 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 참외 수확로봇용 핸더의 종바를 나타내는 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 참외 수확로봇용 핸더에 관련되며, 이때 참외 수확로봇용 핸더는 참외 수확작업을 자동으로 수행하여 부족한 농촌일손을 돕고, 특히 온실재배농가에서 온실 내부온도에 양향을 받지 않고 과실 수확작업을 연속적으로 수행하여 수확적기를 놓치지 않고 우수한 품질의 참외를 생산하기 위해 클램프(10), 절단부(20)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.

본 발명에 따른 참외 수확로봇은 통상에 영상판독장치가 구비된 제어부에 의해 카메라를 통하여 촬영된 영상을 판독하여 과실의 수확시기(사이즈 및 색깔 판독) 및 과실위치, 꼭지방향을 포함하는 수확조건을 검출하는바, 여기서 카메라는 클램프부와 인접하는 위치에 설치되어 영상을 촬영하고, 촬영된 영상은 제어부로 전송되어 판독후, 클램프 및 절단부의 작동를 포함하여 구성된 핸더를 제어하게 된다.

본 발명에 따른 클램프(10)는 레일 또는 차량을 포함하는 이송수단에 탑재되어 위치조절되고, 회전축(12)을 중심으로 선회되며 과실을 클램핑하도록 구비된다. 상기 클램프(10)는 2쌍으로 구비되어, 회전축(12)상에 매달린 연결대(13)와 힌지(13a)로 결합되고, 힌지(13a)와 인접하는 위치에 클램핑/언클램핑작동을 제어하는 와이어(W)가 연결된다.
이때, 상기 클램프(10)는 도면을 통하여 도시하지 않았지만, x축, y축, z축으로 이송되는 레일상에 설치되어 위치이동되거나, 통상의 로봇팔이 구비된 차량에 설치되어 과실을 클램핑하도록 구비된다. 그리고 클램프(10)는 과실 방향에 따라 꼭지가 후술하는 절단부와 대응하게 위치되도록 모터를 포함하는 구동수단에 의해 회전축(12)을 중심으로 선회하도록 구비된다.

그리고, 상기 클램프(10)는 도 2처럼 한 쌍이 집개형태로 과실을 클램핑하도록 구비되되, 클램핑시 과실이 상하지 않도록 고무를 포함하는 연질의 완충부재가 코팅처리된다.

또한, 본 고안에 따른 절단부(20)는 클램프(10) 양단에 설치되어, 가이드레일(22)을 타고 위치조절되면서 과실 꼭지를 커팅하도록 구비된다. 절단부(20)는 가위형태로 형성되어 클램프(10)의 일측 또는 도 1과 같이 절단부(20)의 양측에 한 쌍으로 구비되는바, 이때 절단부(20)는 클램프(10)에 클램핑된 과실의 위치에 따라 가변되는 꼭지 위치에 대응하여 가이드레일(22)을 타고 위치조절되도록 구비된다.

여기서, 상기 절단부(20)는 스프링(24a)과 함께 가이드레일(22)상에 설치되어 제1와이어(24)의 작동에 의해 위치조절되고, 제2와이어(26)의 작동에 의해 꼭지를 커팅하도록 구비된다. 즉, 절단부(20)는 스프링(S)의 탄성력에 의해 클램프(10)측으로 밀착된 상태로 대기되어, 제1와이어(24)가 당겨지면 클램프(10)와 이격된 위치로 이동되고, 제1와이어(24)의 당김력을 해제하면 스프링(S)의 탄성력에 의해 초기위치로 복귀된다.

또, 제2와이어(26)는 고정힌지(26b)를 축으로 선회되는 한 쌍의 절단날(26a) 단부와 링크결합되어, 제2와이어(26)를 당기면 한 쌍의 절단날(26a)이 고정힌지(26b)를 축으로 선회되어 꼭지를 절단하고, 제2와이어(26)의 당김힘을 해제하면 스프링(S)의 탄성력에 의해 초기위치로 복귀된다.

이처럼, 도 3에서와 같이 절단부(20)를 구성하는 한 쌍의 절단날(26a)이 고정힌지(26b)를 축으로 고정된 위치에서 상호 역방향으로 선회 작동하여 꼭지를 절단함에 따라 절단부(20)에 의한 꼭지 절단위치가 항상 과실이 클램핑된 클램프(10)의 중심위치에서 이루어지므로 꼭지와 절단부(20)의 중심 불일치로 인한 커팅불량이 방지된다.

또, 상기 절단부(20)의 위치이동 및 커팅작동이 제1, 2와이어(24)(26)에 의해 수행되고, 제1, 2와이어(24)(26)를 제어하는 구동수단이 레일 또는 차량을 포함하는 이송수단상에 탑재됨에 따라 절단부(20)를 포함하는 클램프(10)의 전체 중량감소로 위치이동이 신속하게 이루어지는 이점이 있다.

한편, 상기 와이어에 의한 작동은 절단부(20)에 국한되지 않고, 상기 클램프(10)도 와이어의 당김력에 의해 클램핑되고 와이어의 당김력을 해제하면 스프링의 탄성력에 의해 언클램핑되도록 연결되면서 와이어를 제어하는 구동수단은 레일 또는 차량을 포함하는 이송수단에 탑재되도록 구성된다.

또한, 상기 회전축(12)상에 선회되도록 설치되어 과실 주변의 잎 및 줄기를 정리하는 밀편(30)이 구비된다. 밀편(30)은 회전축(12)상에서 선회되는 횡바(32)와, 횡바(32)상에서 상하이송 및 선회작동되는 종바(34)로 구성되고, 상기 종바(34)는 횡바(32) 단부에서 와이어(W)의 작동에 의해 힌지(H)를 축으로 선회되는 선회프레임(33)상에 삽입설치되어, 또 다른 와이어(W)의 작동에 의해 상하이송되도록 구비된다.
이에 과실수확시 횡바(32)가 회전축(12)을 중심으로 회전하면 종바(34)가 클팸프(10) 및 절단부(20) 주변의 잎 및 줄기를 제거하여 과실 식별 및 수확이 용이하게 된다. .

그리고, 밀편(30)의 선회운동에 의해 잎 및 줄기를 정리시, 잎 및 줄기의 위치에 따라 도 4a와 같이 종바(34)가 선회프레임(33)상에서 길이 조절됨은 물론 도 4b처럼 선회프레임(33)의 선회작동에 의해 종바(34)가 함께 선회되어 클램프(10)와 근접하는 위치의 잎 및 줄기까지 용이하게 제거하게 된다.

한편, 상기 종바(34)의 상하이송 및 선회작동은 상기 전술한 바와 같이 클램프(10) 및 절단부(20)의 작동을 제어하는 와이어에 의해 작동되도록 구비된다.

10: 클램프 20: 절단부
30: 밀편

Claims

레일 또는 차량을 포함하는 이송수단이 구비된 참외 수확로봇에 탑재되어 위치조절되고, 회전축(12)을 중심으로 선회되며 과실을 클램핑하도록 구비되는 클램프(10);
상기 클램프(10)는 2쌍으로 구비되어, 회전축(12)상에 매달린 연결대(13)와 힌지(13a)로 결합되고, 힌지(13a)와 인접하는 위치에 클램핑/언클램핑작동을 제어하는 와이어(W)가 연결되고,
상기 클램프(10) 양단에서 설치되어, 가이드레일(22)을 타고 위치조절되면서 과실 꼭지를 커팅하도록 구비되는 절단부(20);
상기 회전축(12)상에 선회되도록 설치되어, 과실 주변의 잎 및 줄기를 정리하는 밀편(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 참외 수확로봇용 핸더.
제 1항에 있어서,
상기 절단부(20)는 스프링(24a)과 함께 가이드레일(22)상에 설치되어 제1와이어(24)의 작동에 의해 위치조절되고, 제2와이어(26)의 작동에 의해 꼭지를 커팅하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 참외 수확로봇용 핸더.
제 2항에 있어서,
상기 절단부(20)는 한 쌍의 절단날(26a)이 고정힌지(26b)를 축으로 상호 역방향으로 선회되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 참외 수확로봇용 핸더.
제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀편(30)은 회전축(12)상에서 선회되는 횡바(32)와, 횡바(32)상에서 상하이송 및 선회작동되는 종바(34)로 구성되는 것을 특징으로 하는 참외 수확로봇용 핸더.
제 4항에 있어서,
상기 종바(34)는 횡바(32) 단부에서 와이어(W)의 작동에 의해 힌지(H)를 축으로 선회되는 선회프레임(33)상에 삽입설치되어, 또 다른 와이어(W)의 작동에 의해 상하이송되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 참외 수확로봇용 핸더.