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박범진 ( Beomjin Park ),정환조 ( Hwanjo Jeong ),김주승 ( Jusueng Kim ),이훈수 ( Hoonsoo Lee ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1
우리나라의 농촌은 인구 감소 및 고령화로 인한 노동력 부족 문제가 심각하다. 이에 농업 기계화를 통해 노동력 부족 문제를 해결하기 위한 무인화 및 자동제어 기술 등의 개발이 필요하다 현재 적용되고 있는 작물의 영상 모니터링 방법은 드론 및 고정형 영상장치를 이용하여 획득된다. 하지만, 드론은 측정거리가 수십미터로 멀고, 고정형 영상획득장치는 작물과의 측정거리는 상대적으로 가까우나 측정거리 및 각도의 차이로 인해 작물모니터링의 한계가 있다. 대안으로 노지 현장에서 안정적으로 주행하며 작물로부터의 영상을 획득하는 거론된다. 현재 노지 작물 영상 모니터링은 고랑, 경사등의 장애물에 의해 노지 현장적용에 제약이 많다. 본 연구에서는 이와 같은 장애물 극복에 대한 개선과 함께 차체 프레임 강도와 안정성을 개선, 주행 성능을 평가하기 위한 플랫폼을 구축하고자 한다. 첫번째 주행 플랫폼 시작기의 주행 바퀴는 9 inch 의 BLDC 모터 바퀴로 설정하였다. 프레임 높이는 1 m 40 cm, 폭은 1 m로 40 mm × 40 mm 프로파일을 이용하여 구축하였다. 하지만 바퀴의 직경이 작아 고랑에서의 공회전 및 불균일한 토양 상태를 안정적으로 주행하는데 문제가 있었다. 또한 시작기의 전체 높이가 낮아 작물의 줄기가 시스템과 접촉하는 현상이 발생하였고, BLDC 모터의 낮은 토크 출력으로 인해 원활한 주행이 불가능하였다. 위와 같은 문제점에 안정적인 주행을 위해 우천 후 고랑 내 토양함수율에 따른 슬립, 고랑 폭과 높이를 고려하여 12인치의 관리기용 타이어를 선정하였다. 주행플랫폼의 전체 무게를 최대 150kg으로 가정하고, 주행 속도를 2km/h~6km/h의 속도 조절이 가능한 주행 모터의 출력은 기존 노지 환경 주행관련 문헌에 기반하여 최소 1kW가 필요한 것으로 판단하였다. 따라서 본 연구에서는 주행 모듈의 토크 출력 향상을 위해 24V, 300W 출력의 DC 모터에 1:100 감축기를 장착하여 토크 출력을 향상시켰다. 주행 모듈 컨트롤러는 24V, 300W의 DC 모터의 on/off, 방향 전환 및 조절이 가능한 모터 컨트롤러를 구축하였다. 배터리는 모터 및 영상획득 소요시간을 고려하여 24V, 40Ah 리튬이온배터리를 사용하였다. 높이는 바퀴 포함 1 m 60 cm, 좌우 길이는 고랑 사이의 길이에 따라 조절 가능한 시작기를 구축하였다. 본 연구에서 구축한 노지 환경에서의 작물 영상정보 획득을 위한 주행 플랫폼은 드론보다 정밀한 영상정보를 지상부에서 획득함으로써 작물 생육 진단 및 모니터링을 위한 용도로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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