초록 ▼

○ 연구결과
- CAN controller기능이 있는 마이크로프로세서로 ECU를 구성하고 여기에 센서 또는 조작기를 인터페이스하여 CAN 버스로 구성하여 시스템을 제어할 수 있는 기술을 개발함. 이때 ECU의 H/W 설계, CAN 구동 드라이버 프로그램 개발 및 전체 시스템 설계 및 응용 기술 확보함.
- 무인주행 가이드로서 가지 지지프레임이 설치되어있는 과수원에 오버헤드가이던스레일을 설치하는 방법이 개발되었고,
- 전동 트롤리가 오버헤드가이던스 레일 상에서 이동하며 과수방제기를 유도하여 무인주행이 가능한 무인 과수

○ 연구결과
- CAN controller기능이 있는 마이크로프로세서로 ECU를 구성하고 여기에 센서 또는 조작기를 인터페이스하여 CAN 버스로 구성하여 시스템을 제어할 수 있는 기술을 개발함. 이때 ECU의 H/W 설계, CAN 구동 드라이버 프로그램 개발 및 전체 시스템 설계 및 응용 기술 확보함.
- 무인주행 가이드로서 가지 지지프레임이 설치되어있는 과수원에 오버헤드가이던스레일을 설치하는 방법이 개발되었고,
- 전동 트롤리가 오버헤드가이던스 레일 상에서 이동하며 과수방제기를 유도하여 무인주행이 가능한 무인 과수방제기를 개발함.

Abstract ▼

1. R & D results
A technology to automate the orchard sprayer was developed through the distributed control system consisted of CAN bus, where many ECUs were interfaced with various sensors and actuators. The evaluation of system performance in a orchard showed that the orchard sprayer could tra

1. R & D results
A technology to automate the orchard sprayer was developed through the distributed control system consisted of CAN bus, where many ECUs were interfaced with various sensors and actuators. The evaluation of system performance in a orchard showed that the orchard sprayer could travelsmoothly and securely by tracking the overhead guidance rail over the straight path, where the chemical was expected to be sprayed as well as over the turning path, where the orchard sprayer turned around to move to next tree row.
Following shows summary of results obtained from this research.
1) For automation of crawler type orchard sprayer, proper size of hydraulic cylinders were selected as the autonomous actuators. Design technology for the hydraulic system was obtained by thorough analysis of the system. In ddition, the throttle lever actuator using a electrically operated cylinder and a linear potentiometer, the chemical application on/off controller and ground speed measuring device were developed.
2) Travel path determining sensor, a mechanical type sensor, was developed with the measurement algorithm to measure the attitude of sprayer in terms of lateral offset and heading angle. Overhead guidance rail system was devised and fabricated in the lab and the orchard farm. The electrically operated trolley system was developed as well. The wire-winding device was developed in this research for the wire to be automatically adjusted by the distance between the trolley and the travel path determining sensor. Dual-axes tilting angle sensor was also developed to measure the angle the wire makes.
3) By thorough study about CAN principles the program for CAN communication over the microprocessors with CAN function was developed. Thus, ECUs based on T89C51CC01 and PIC 18F448 were designed and constructed with PCB.
4) Interface circuits for actuators and ensors such as analog voltage, pulse counter and digital switch were developed and the distributed control system was implemented with 16 ECUs.
5) Chemical application controller was developed using tree row start/end detecting sensor, tank liquid level sensor and ground speed sensor.
6) Mathematical model for the motion of orchard sprayer was developed, and the computer simulation program was written with MFC. Fuzzy logic controller was developed based on the autonomous travel control algorithm.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 12
• 목차 ... 15
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 18
• 제1절 연구개발의 필요성 ... 18
• 제2절 연구개발 목표와 내용 ... 23
• 1. 연구개발 목표 ... 23
• 2. 연구개발 내용 ... 23
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 27
• 제1절 기술개발 현황 ... 27
• 1. CAN 버스 ... 27
• 2. 과수원 방제기의 무인주행 ... 27
• 3. 갠트리시스템의 무인주행 기술 ... 28
• 4. 트랙터/콤바인 등의 무인주행 기술 ... 28
• 제2절 앞으로 전망 ... 29
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 31
• 제1절 궤도형 주행장치의 무인/자동 조작기 개발 ... 31
• 1. 조향장치 조작기 ... 31
• 2. 드로틀레버 조작기 ... 69
• 3. 약액살포 노즐 제어기 ... 70
• 4. 주행속도 측정장치 ... 72
• 제2절 주행경로 결정 센서 개발 ... 73
• 1. 주행경로 결정 센서 ... 73
• 2. 오버헤드 가이던스 레일 ... 88
• 제3절 CAN 버스 시스템의 구조분석 및 설계 ... 91
• 1. CAN 특성 및 작동 원리 ... 91
• 2. 적합한 CAN의 선정 ... 99
• 3. CAN 기반의 ECU(Electronic Control Unit) 설계 및 제작 ... 101
• 4. CAN 버스 구동 프로그램 개발 ... 115
• 제4절 센서/조작기-마이크로프로세서의 인터페이스 ... 119
• 1. 유압실린더(조향/주행) 제어기 ... 119
• 2. 드로틀레버 제어기 ... 122
• 3. 약액살포 제어기 ... 124
• 4. 주행경로결정 센서 ... 126
• 5. 경사 센서 ... 128
• 6. 초음파 센서 ... 128
• 7. 주행속도/이동거리 측정 센서 ... 137
• 8. 과수열 시작/끝 감지 센서 ... 140
• 9. 약액탱크 수위 측정 센서 ... 141
• 10. 리모트 콘트롤 ... 142
• 11. 가상터미널 ... 144
• 제5절 CAN 버스 시스템의 총합 ... 147
• 1. ECU #15 : 주행속도 센서 ... 147
• 2. ECU #4 : 경사 센서 ... 147
• 3. ECU #3 : 주행경로 결정 센서 ... 147
• 4. ECU #1_1 : 퍼지 제어기 ... 148
• 5. ECU #1 : 조향/주행 클러치 제어기 ... 148
• 6. ECU #2 : 트롤리 조작기 ... 149
• 7. ECU #8 : 이동거리 측정 센서 ... 150
• 8. ECU #5 : 과수열 끝/시작점 감지 센서 ... 150
• 9. ECU #6.1 : 좌측 약액살포 제어기와 약액탱크 수위센서 ... 150
• 10. ECU #6.2 : 우측 약액살포 제어기 ... 150
• 11. ECU #7 : 장애물감지 센서 및 비상정지 스위치 ... 151
• 12. ECU #14 : 리모트콘트롤 조작기(리모콘 수신부) ... 151
• 13. ECU #14_1 : 리모트콘트롤 조작기(리모콘 송신부) ... 151
• 14. ECU #12 : 시리얼-CAN통신 변환기 ... 151
• 15. ECU #14 : 드로틀 조작기 ... 152
• 16. ECU #11 : 지자기 센서 ... 152
• 제6절 무인주행/방제작업제어 알고리즘 ... 156
• 1. 무인주행 제어 알고리즘 ... 156
• 2. 방제작업 제어 알고리즘 ... 171
• 제7절 성능 평가 ... 173
• 1. 무인주행 제어성능 ... 173
• 2. 약액살포 제어 성능 ... 176
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 180
• 제1절 목표 달성도 ... 180
• 제2절 관련분야에의 기여도 ... 180
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 182
• 제6장 참고문헌 ... 183
• 부록 ... 185
• 끝페이지 ... 231