LiDAR를 활용한 환경인식 기반 궤도형 제초로봇 연구 = Study on Caterpillar Type Weeding Robot Based on Environment Recognition Using LiDAR
저자
양창주 ( Changju Yang ) ; 원진호 ( Jin-ho Won ) ; 홍영기 ( Youngki Hong ) ; 김국환 ( Gookhwan Kim )
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학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
-주제어
자료형태
학술저널
수록면
226-226(1쪽)
제공처
현재 우리나라의 농업은 농촌인구의 감소와 고령화로 인한 노동력 절감형 과원체계의 필요성이 증대되고 있다. 특히, 과원에서 스피드 스프레이어 등 농기계를 활용하여 과원의 불규칙한 노면과 경사진 곳을 주행하면서 농작업을 수행할 때, 전복 사고로 인한 사상자가 연평균 3% 정도 꾸준히 발생하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 농작업 기계의 무인, 지능화 기술에 대한 핵심기술을 확보하기 위해 과원에서 노동력 요구도가 높은 농작업 중 하나인 제초 작업에 대해 무인화 및 로봇화 기술과 접목시켜 농작업 편이성을 제공하기 위한 무인 제초로봇 기술을 제안하였다. 제초로봇이 과원과 같이 불규칙한 노면에서 원활하게 주행이 가능하고, 새머리구간에서 제자리 회전을 하는 등 좁은 공간에서도 쉽게 선회할 수 있도록 궤도형 주행 장치를 기반으로 설계 및 개발하였다. 제초로봇에는 과수열과 장애물, 새머리구간을 인식하기 위해 LiDAR 센서를 활용하였고, LiDAR로 측정된 위치값의 정확도를 높이기 위해 관성측정장치를 활용하여 자세 변화를 측정하여 3차원 공간 상에서 검출된 물체의 위치 값을 보정하였다. 제초 작업기는 로봇의 전방에 장착하여 과수 사이의 제초 작업이 가능하도록 설계 및 제작하였으며, 제초 작업부에 접촉 또는 비접촉 센서를 장착하여 과수를 인식하고 가변형 제초 작업부가 동작하도록 한 것이다. 제초로봇의 자율주행은 GPS와 같은 자기 위치 측정장치 없이 LiDAR를 활용하여 3차원 공간상에서 과수 사이의 상대 위치를 결정하는 방식으로 과수열 사이의 중심에서 이동할 수 있도록 하였으며 전방을 기준으로 LiDAR의 특정 위치(좌우 90도) 이상에서 과수가 검출되지 않으면 선회구간이라 정의하고 회전할 수 있도록 하였다. 또한, 전방의 일정 구간에서 검출되는 장애물(연속적으로 검출되는 일정 이상의 크기로 이루어진)도 LiDAR로 인식하여 회피 또는 정지하는 방식을 통해 안전하게 주행할 수 있도록 하였다. 본 연구는 GPS 등의 고가의 장치를 대신하여 하나의 센서를 활용하여 과수열, 선회 구간 및 장애물 인식 등이 가능하도록 기술을 제안하였다. 추후, 현장 적용 시험을 통해 기술 안정화를 수행하며 실효성을 검증할 계획이다.
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