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열병합발전 배열을 이용한 하이브리드 제습냉방 시스템의 주거환경 실증
윤창호(Changho Yun),안준(Joon Ahn),강병하(Byung Ha Kang),김석현(Sukhyun Kim) 대한설비공학회 2011 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2011 No.7
4 hybrid desiccant chillers were installed at 4 individual houses in Su-won, Korea and field test were conducted from Aug. 2010 to Sep. 2010. Field test data are monitored and transferred at real time through internet. By analyzing the monitored variables, performance characteristics of the system were figured out. Major characteristics such as cooling capacity and the COP of the system have been compared with those from the previous laboratory experiment.
정밀 파종을 위한 적외선 기반의 종자 감지 센서를 이용한 논콩 파종 실시간 모니터링 연구
윤창호 ( Changho Yun ),김학진 ( Hak-jin Kim ),김용현 ( Yong-hyun Kim ),윤철환 ( Chulwhan Yoon ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2
콩과 같이 직파하는 작물의 경우 재식 밀도 혹은 싱귤레이션(Singulation)의 모니터링 용도로 점파식 파종기의 종자관에 종자 센서를 장착하여 단일 종자 간 간격을 측정하며 이는 파구당 단립 파종을 기준으로 싱귤레이션을 중요시하는 국외 재배 조건을 고려한 어플리케이션이다. 국내의 경우에는 대부분 논콩 파종이 이뤄지는 7월 이후의 장마를 고려하여 파구당 2~3립 파종을 권장하며 국내에서 보급되는 점파식 파종기 또한 다립 파종이 가능하도록 설계되어 있다. 본 연구에서는 장자동화 JDT-R 점파식 파종기에 IR-LED 기반의 종자 감지 센서인 DICKEY-john의 DJ465260010S1 Hy Rate Drill Seed Sensor를 부착하여 파종 모니터링 시스템을 구성하고 파구별 파종 수량을 실시간으로 감지하는 기술을 개발하고자 하였다. 사용된 종자 감지 센서는 종자가 센서를 통과 여부를 디지털 신호로 데이터를 전송하며 이를 개발된 알고리즘을 통해 감지 시간과 속도의 입력값을 통해 파구별 종자들을 군집화하고 파종 간격을 산출하였으며 디지털 필터를 통해 노이즈를 제거하였다. 실험실 내 테스트를 위해 구동륜에 의해 배종판이 돌아가도록 설계된 구동축에 브러시리스 모터를 장착하였으며 배종판을 기준으로 8.5rpm, 19rpm 그리고 38rpm을 속도로 설정하여 테스트를 진행하였다. 카메라로 배종부를 촬영하여 수동으로 파종 개수를 관측한 결과와 비교하여 디지털 필터가 없는 경우 평균 약 58%의 정확도를 보였으며 디지털 필터를 적용한 결과 평균 약 89%의 정확도를 보였다. 필드 실험에서는 GNSS와 파종 센서의 시간 동기화를 통해 클러스터별 파종 위치를 산출하고 주행 속도별로 주행하면서 재식거리 감지 성능을 구명하였다.
클라우드 기반의 자율주행 농기계의 경로 계획 프레임워크
윤창호 ( Changho Yun ),김학진 ( Hak-jin Kim ),전찬우 ( Chan-woo Jeon ),강경민 ( Kyeung-min Kang ),박승진 ( Seung-jin Park ),황예빈 ( Ye Been Hwang ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1
자율 트랙터의 경로계획은 특정 위치에서 트랙터의 동작을 나타내기 위해 미리 정의된 요소이며 작업 효율에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 농기계 작업 경로는 농가의 경험에 따라 달라질 수 있어 최적화된 경로계획이라고 할지라도 모든 사용자의 요구를 만족시키는 데 한계가 있다. 클라우드 컴퓨팅, 특히 SaaS(Software as a Service)는 클라우드에서 소프트웨어를 제공함으로서 빠르고 쉽게 정보를 공유해 사용자의 다양한 요구를 반영할 수 있다는 점에서 큰 장점이 있다. 본 연구는 클라우드 네트워크를 통해 자율 트랙터의 전역 경로 계획 리소스 제공을 위한 프레임워크를 제안한다. 제안된 클라우드 기반 농작업 경로계획 프레임워크는 소프트웨어 제공자, 농기계 제공자 그리고 농기계 소비자로 구성되며 각 구성요소가 네트워크를 통해 연결됨으로 써 상호 간의 정보 교류가 이뤄짐으로써 높은 완성도를 갖춘 농기계 작업 경로를 생성할 수 있다. 먼저 소프트웨어 제공자는 자율농작업이 가능한 경로를 생성할 수 있어야 하며 경로 편집이 가능한 툴을 제공한다. 나아가 사용자가 편집한 경로가 적용 가능함을 실제 작업 전에 판단하기 위해 시뮬레이션 결과를 제공함으로써 활용성을 높인다. 농기계 제공자는 경로계획에 따라 자율작업 농기계의 동작 제어를 수행할 수 있어야 하며 하드웨어적 정보 제공 및 발전을 모색할 수 있어야 한다. 마지막으로 농기계 소비자는 자신의 경험을 통해 더 작업 경로를 제공된 소프트웨어를 통해 자신에 맞는 경로를 만들어 나아갈 수 있으며 다양한 정보를 받음으로써 더욱 나은 농작업을 수행할 수 있다. 자율주행 트랙터 경운 및 정지작업에 나타나는 문제를 제안하는 프레임워크를 연구실 규모에서 구현함으로써 가능성을 확인하였다
3차원 영상 기반 두둑 감지를 통한 트랙터 추종 알고리즘 개발
윤창호 ( Changho Yun ),김학진 ( Hak-jin Kim ),전찬우 ( Chan-woo Jeon ),강민석 ( Min-suk Kang ),이원석 ( Wonsuk Lee ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2
두둑은 고랑관개에서 나타나는 지형적인 특성으로 감자, 콩, 채소류 등의 줄뿌림 작물의 파종단계부터 형성되어 활용되고, 트랙터 작업 시 운전자는 두둑을 바라보고 진행방향을 결정한다. 본 연구에서는 비전 기반의 자율주행 트랙터를 작물이 없는 조건에서 활용하기 위하여 3차원 영상에서 두둑의 가장자리를 추출하여 트랙터의 진행방향을 결정하는 알고리즘 개발을 목표로 하였다. 3차원 카메라는 ZED 스테레오 카메라와 Kinect V2가 사용되었고 두 카메라는 3차원 이미지를 취득하는 방식에서 차이에 따라 다르게 알고리즘이 적용되었다. ZED 스테레오 카메라는 입체 시각 방식으로 두 개의 렌즈를 통해 얻은 RGB 이미지의 차이를 삼각측량법을 이용하여 거리 정보를 취득하고, Kinect V2는 비행거리 측정 방식으로 적외선 방사체에서 나온 레이저 형태의 빛이 물체에 반사되어 거리를 측정하는 방식이다. 삼각측정방식은 RGB이미지의 질감이 높을수록 좋은 성능을 보이는데 이는 표면이 거친 야외 조건에서 강점으로 작용하고, 비행거리 측정방식은 능동형 센서로서 높은 거리 정확도를 보인다. 하지만 야외 농업 환경의 강한 햇빛이나 그림자에 의하여 방해를 받게 되고 왜곡이나 잡음이 생기게 된다. 왜곡과 잡음이 두 카메라의 거리 측정 방식에 의해 다르게 발생되기 때문에의 거리 측정 방식에 다른 이미지 처리 과정을 거친다. 개발된 알고리즘은 4가지의 다른 형태의 두둑에서 적용해 보았다. 나아가 TS25 자율주행 트랙터에 카메라를 장착하여 EPU 조향장치에 알고리즘에서 얻은 횡방향 거리 오차와 방향각으로 계산된 조향각을 전송하여 두둑을 추종하였다. 역동적인 움직임에도 안정적으로 주행방향을 결정하기 위해 카메라의 자세정보를 IMU를 통해 취득하여 거리 정보를 보정함으로서 실시간으로 두둑 추종이 가능한 알고리즘을 개발하였다. 개발된 알고리즘은 실측 거리 측정 비교 실험과 주행 실증 실험을 통하여 유효성을 평가하였다. 실측 거리 측정 비교 실험 결과 ZED와 Kinect V2가 각각 3.45cm와 4.33cm의 RMSE 횡방향 거리 오차와, 그리고 0.68 degree와 0.75 degree의 RMSE 방향각 오차를 보였다. 주행 실험은 Novatel의 OEM-617-D GPS 수신기를 통하여 두둑의 위치를 사람이 취득한 결과와 트랙터가 3 km/h로 두둑 추종 알고리즘을 통해 주행하며 얻은 GPS 위치데이터를 비교한 결과 ZED와 Kinect V2 각각 2.12 cm와 3.25 cm의 횡방향 거리 오차를 보였다.
차량형 로봇 플랫폼을 이용한 농기계의 상위 제어기 평가 방법 개발
윤창호 ( Changho Yun ),김학진 ( Hak-jin Kim ),전찬우 ( Chan-woo Jeon ),강민석 ( Minseok Gang ),황예빈 ( Ye Been Hwang ),박승진 ( Seung-jin Park ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1
프로토타입 테스트 또는 컴퓨터 시뮬레이터는 자율주행 농기계 개발의 설계 프로세스를 줄이기 위해 중요한 요소이다. 컴퓨터 시뮬레이터의 경우에는 자율주행용 상위 제어기를 개발을 위해 농업환경에서 외부 요인을 물리적 특성 반영하는 데 어려움을 겪어 왔다. 이 연구는 위치 결정, 내비게이션 및 추적의 실증적 솔루션을 개발하기 위해 모바일 로봇 플랫폼을 사용하여 농기계의 프로토타입 시스템의 구성을 통해 자율주행 상위 제어기를 평가하는 방법을 제시합니다. ERP 42는 전륜 조향 드라이브와 차동 기어가 있는 모터 동력을 이용한 4륜 구동형 자율주행 로봇 플랫폼으로서 상위 제어기에서 내려주는 조향각, 속도, 브레이크 명령을 시리얼 통신을 통해 수행하도록 설계되어 있습니다. 연구에서 자체적으로 구성된 상위 제어기는 GNSS 수신기, 관성 측정 장치 및 비전 센서로 이뤄진 센서부와 임베디드 보드를 이용하여 경로생성 및 추종 알고리즘을 처리하는 제어 명령부 그리고 사용자와 기계 간의 소통을 위한 인터페이스로 구성됩니다. 개발된 시스템은 야외 환경에서 동작 실험을 통해 위치 결정, 내비게이션 및 추적 알고리즘 솔루션을 검증하기 위한 테스트베드로 설계되었습니다. 더불어 GPIO 방식의 버튼형 인터페이스 통해 자율주행 동작 변수를 입력하고 MQTT 프로토콜을 이용한 텔레매틱스 기술 통해 자율주행의 상태 정보를 관찰할 수 있도록 구현하였다. 이를 통해 자율주행 알고리즘을 농기계가 동작하는 야외 환경에서 효율적으로 검증함으로써 자율주행 농기계의 개발 프로세스를 단축하였다.