초록 ▼

현재 우리나라는 농업 인구의 감소와 고령화에 따른 농촌 붕괴 현상이 발생하고 있다. 이 상황에 대한 궁극적 해결책으로 농업의 공업화가 대두되었고 농업용 로봇이 농업을 공업화 할 수 있는 기술로 오래 전부터 주목 받아왔다. 하지만 농업용 로봇이 오랜 기간 연구되어 왔음에도 불구하고 국·내외적으로 기술 수준이 높지 않아 실제 실용화 된 사례가 매우 적은 것이 현실이다. 또한 실용화 된 농업용 로봇의 경우에도 비닐하우스나 유리온실과 같이 매우 정형화된 환경으로 작업 공간이 제한되어 있는 상황이며, 다양한 외란이 존재하는 실외 환경에서 작

현재 우리나라는 농업 인구의 감소와 고령화에 따른 농촌 붕괴 현상이 발생하고 있다. 이 상황에 대한 궁극적 해결책으로 농업의 공업화가 대두되었고 농업용 로봇이 농업을 공업화 할 수 있는 기술로 오래 전부터 주목 받아왔다. 하지만 농업용 로봇이 오랜 기간 연구되어 왔음에도 불구하고 국·내외적으로 기술 수준이 높지 않아 실제 실용화 된 사례가 매우 적은 것이 현실이다. 또한 실용화 된 농업용 로봇의 경우에도 비닐하우스나 유리온실과 같이 매우 정형화된 환경으로 작업 공간이 제한되어 있는 상황이며, 다양한 외란이 존재하는 실외 환경에서 작업하는 농업용 로봇에 대한 연구는 매우 미진한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 실외 농업용 로봇 연구의 초석을 마련하기 위해 핵심 기술인 전복 방지 관련 연구를 수행하였다. 세부적인 연구 내용은 다음과 같다.

(1) RGB-D 카메라 및 회전형 LRF 기반 지형 인식 시스템 개발 및 전복 지형 분석
● RGB-D 카메라 Xtion을 이용해 지형에 대한 3D Point Cloud를 획득하고 로봇의 물리적인 특성을 고려하여 전복 지형을 분석함
● 실내·외 지형 인식에 대한 수직 벡터 오차가 10^o 이내로 전복 지형 분석에 적합함
● RGB-D 카메라는 직사광선이 있는 경우 측정이 어려워 직사광선에서도 측정 가능한 LRF에 모터를 부착한 회전형 LRF 기반 3차원 환경 인식 시스템 개발

(2) 전복 회피 기반 경로 계획 기법 개발 및 다 개체로 확장
● 전복 지형 분석 결과에 따라 전복 가능 지역을 분류하여 가상 전복 장애물 생성하고 Visibility Graph Search를 이용해 경로 생성
● 생성된 경로 상에서 로봇의 지지다각형 형태에 따른 전복 조건을 분석하여 전복을 회피할 수 있는 속도 프로파일 생성
● 전복 회피 경로 및 속도 프로파일이 주어진 다중 로봇들에 대해 거리-시간 기반 무 충돌 기법인 충돌맵 (Collision Map)을 활용해 10대의 다 개체로 확장

(3) 능동형 전복 회피 시스템을 적용한 이동 로봇 시제품 제작
● 4개의 바퀴간의 거리를 능동적으로 조절하여 전복을 회피할 수 있는 가변형 이동 로봇 시제품 제작
● 실외 지형 인식을 위해 직사광선에 강인한 회전형 LRF 기반 지형 인식 시스템을 적용함
● 실외 주행 테스트 결과 안정적으로 비 평탄 지형 주행이 가능했으나 풀로만 구성된 지형의 경우 바퀴와 지면의 마찰력이 줄어들어 주행이 어려웠으며 후속연구를 통한 기구적 보완이 필요함

(4) 이동 로봇의 경로 계획을 위한 장애물 인식 기법 개발
● 이동 로봇의 주행 경로 계획을 위해 RGB-D 카메라를 이용하여 바닥 평면과 벽면을 구분하여 인식하고 경로 상의 장애물을 인식할 수 있는 방법 제안

본 연구를 통해 개발된 지형 인식 및 전복 회피 기술은 노지 농업뿐만 아니라 방범, 인명구조, 군사용 정찰 업무 등 다양한 분야에 활용 될 수 있으며 다 개체 확장 기술을 통해 신속한 작업이 가능해짐으로써 작업의 효율성을 극대화 할 수 있을 것으로 기대된다

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 8
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
• Ⅲ. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 15