가시형 경로 추종 노지 환경 계측시스템을 위한 모터제어 알고리즘 연구 = A Study on Motor Control Algorithm for Visible Path Tracking Field Environment Measurement System
저자
강대원 ( Daewon Kang ) ; 이정규 ( Jungkyu Lee ) ; 상완규 ( Wankyu Sang ) ; 이동훈 ( Donghoon Lee )
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학술지명
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발행연도
2021
작성언어
-주제어
자료형태
학술저널
수록면
175-175(1쪽)
제공처
스마트 팜의 발전과 더불어 작물의 객체별 생육확인 및 환경조절이 요구되는 정밀농업 기술도 진보하고 있다. 작물 단위의 환경정보를 컨트롤하기 위해서는 그만큼 방대한 센서들이 필요하다. 농가의 경제적 부담을 줄이기 위해 적은 센서로 생육환경을 측정할 수 있는 계측시스템에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 농업용 로봇을 활용한 계측시스템은 노지 환경에 따로 이정표를 설치하기가 어려워 자율주행에 어려움이 있다. 본 연구에서는 노지 작물을 이정표로 하여 경로를 생성하고 이를 추종하는 모터제어 알고리즘 기법에 대한 연구를 진행하였다.
본 연구에서 사용한 보드는 Rasberry Pi(Raspberry Pi 4, Raspberry Pi, UK)로 WiFi 무선통신이 가능한 소형 SBC이다. 노지 작물을 확인하기 위해 FOV 160°인 렌즈를 부착한 카메라(OV2640, OmniVision, US)를 이용하여 촬영하였다. 계측시스템에 사용한 모터는 Dynamixel-XM 시리즈(XM430-W210-T, ROBOTIS, Korea)로 4륜 주행이 가능하도록 제작하였다. 모터는 TTL 통신을 기반으로 하여 속도 조절을 하며, 6가지 제어 모드(토크제어, 속도제어, 위치제어, 확장 위치제어, 전류기반 위치제어, PWM제어)를 제공한다. 모터를 제어하기 위해 호환되는 제어기(OpenCR 1.0, ROBOTIS, Korea)를 사용하였다. 포맥스를 이용하여 노지 환경 중 과수 환경을 가정하여 가상 환경 구축 후 연구를 진행하였다.
4륜 주행 장치의 양측 바퀴 속도 차에 따른 회전 반경을 데이터와, 배터리 잔량에 따른 모터 속도를 계산하였다. 후에 취득한 영상을 분석하여 과수의 위치를 특정하고, 특정한 위치를 통해 가상의 도로의 경계선 이미지를 제작하였다. 모터의 제어는 경계선 이미지 분석을 통해 도로 상 계측시스템 위치에 대해 계산, 특정 시나리오(경계선을 따라 이동, 양 경계선 중앙에서 이동)에 따라 선회반경 및 거리를 계산, 배터리 잔량에 따른 모터의 실제 속도를 계산, 최종적으로 계산된 결과를 통해 양측 모터의 속도를 제어하는 순서로 진행된다. 작물 재배지의 전반적인 환경 데이터 및 작물 위치별 생육 데이터 확보를 위해 개발된 알고리즘을 활용하여 안정적인 주행 및 계측시스템을 확보 할 수 있을 것으로 판단된다.
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