자율주행 이앙기 새머리 선회 시간 최적 자율주행 기술 개발 = Development of a Method to Minimize Headland Turning Time for Autonomous Rice Transplanter
저자
강민석 ( Minseok Gang ) ; 김학진 ( Hak-jin Kim ) ; 전찬우 ( Chan-woo Jeon ) ; 윤창호 ( Changho Yun ) 연구자관계분석
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학술지명
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발행연도
2020
작성언어
-주제어
자료형태
학술저널
수록면
77-77(1쪽)
제공처
생산성과 편의성을 향상시킬 수 있는 자율주행 농기계에 대한 수요가 증가하고 있으며, 최적의 생산성을 얻기 위한 연구들이 진행되고 있다. 그 중에서도 시간과 거리를 최소화시키고자 하는 접근이 대표적이다. 작업 속도가 일정할 때 거리의 최소화는 곧 시간의 최소화가 된다. 시간의 증감은 주로 새머리 선회에서 크게 나타나며, 선회 시의 비용을 최소화하는 것은 전체 비용을 줄이는데 결정적이다. 기존에 선회 시간을 추정하기 위해 수학적 선회 경로 모델들이 제시되어왔다. 그러나 생성된 경로의 기하학적 형태에 따라 경로 추종 시에 진입 오차가 발생할 수 있다. 진입 오차는 선회 후 직진 작업 경로에서 농작업이 가능한 상태에 도달하기까지 차량을 조정하는데 필요한 오차이다. 이앙기에서 경로를 벗어나 다른 열과 겹치는 영역이 발생하면 작물이 손실된다. 따라서 이앙기 자율 주행을 위해서는 선회 후 진입 오차가 고려되어야 한다. 본 연구에서는 경로 형태 변화에 따른 이앙기의 진입 오차 차이를 고려한 이앙기 자율주행 기술을 제시하였다. 진입 오차는 경로 형태와 스티어링 반응 속도, 축거, 선회 반경과 같은 차량 특성을 반영한 시뮬레이션을 통해 추정하였고 이를 바탕으로 선회 시간을 최소화하는 경로를 생성하였다. 모델 기반 추종 알고리즘을 사용하였으며, Electric Power Steering이 적용된 대동공업 DRP60D 상용 이앙기와 MBC 사의 TDR-3000 Dual Antenna Real-Time Kinematic Global Positioning System, SBG 사 Inertial Measurement Unit을 통해 검증하였다. 주행 속도 1km/h, 최대 선회 각도 35도에서 실험 결과, 기하학적 시간 최소화만을 고려했을 경우, 직진 구간 최대 오차 15cm 이내 상태로 진입하는 시간이 평균 약 6초 소요되었고 진입 오차 포함 평균 선회 시간은 초 125.4초였으나, 새로운 알고리즘을 적용하였을 때 진입 오차 시간은 발생하지 않았고. 선회 시간은 120.24초로 감소하였다. 이때 직진 추종 결과는 평균 위치 RMSE 약 5cm, 최대 오차 약 14.9cm, 평균 방향각 RMSE 약 0.9도로 나타났다. 이러한 결과는 본 연구가 이앙기 선회 시간을 최소화하며, 생산성을 증가시킬 수 있음을 보여준다.
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