원예기계의 무인화 현황과 방향

장익주(Ik Joo Jang) 한국원예학회 2013 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2013 No.10

과수원용 수관하부 제초 로봇 개발

장호승 ( Ho-seung Jang ),장익주 ( Ik Joo Jang ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

현재 농민들은 농촌의 인력 부족으로 인하여 많은 농가에서 농기계를 사용하고 있으며 이에 따른 농기계 사고도 많이 발생하고 있다. 그 중 대표적인 사고로는 제초기 사고로서 예초기 사용 중 칼날이 부러지거나 돌 같은 이물질이 작업자에게 튀는 사고가 있다. 제초작업은 농가에서의 필수적인 작업이기 때문에 농가에서는 예초기 대신에 트랙터 견인형 제초기를 사용하거나 제초제를 사용하여 제초작업을 하고 있다. 하지만 트랙터 견인형 제초기는 예초기와 다르게 나무 밑부분 까지의 정밀 작업은 불가능하며 제초제는 과다사용에 의한 토양오염을 일으키거나 풀이 완벽하게 죽지 않는 현상이 일어나고 있다. 본 연구에서는 예초기를 사용하여 작업 시작업자에게 오는 부담을 줄이고 나무사이와 나무 밑부분 까지의 정밀한 제초작업을 위한 무인 제초 로봇을 개발 하는 것에 목표를 두어 연구를 하였다. 과수원용 수관하부 제초 로봇은 크게 엔드 이펙터, 매니퓰레이터, 구동장치로 구성이 되어 있다. 엔드 이펙터는 장애물 회피 및 회피 완료 센서가 장착되어서 센서의 작동에 따라 나무와 같은 장애물을 피할수 있다. 매니퓰레이터는 잡초 환경에 따라 수평 및 수직이동, 엔드 이펙터의 좌우 및 전후 각도를 조정하도록 설계 및 제작되었다. 구동장치는 유도케 이블에 따라 조향조작에 의해 자동으로 작동 되도록 하였다.

유도케이블을 이용한 과수원용 무인주행 장치 개발

장호승 ( Ho-seung Jang ),장익주 ( Ik Joo Jang ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

무인 주행시스템은 자동차, 작업용 드론, 농기계에서 사용되고 있으며 농기계 분야에서는 트랙터와 이양기의 경우에는 시판되고 있는 상황이다. 하지만 현재 사용되고 있는 무인 시스템의 경우는 논과 같은 필드형 논과 밭에서 주로 사용되고 있으며 과수원과 같은 장애물이 있는 곳은 사용되기가 어렵다. 본 연구에서는 유도케이블과 자기장검출 센서를 통하여 과수원과 같이 장애물이 있는 곳에서도 농기계가 장애물에 걸리지 않고 유도케이블 만을 따라서 주행할 수 있도록 하였다. 먼저 유도케이블을 과수원 이동경로를 따라 약 5 cm 부분에 매설하고 주파수1.473 kHz, 전압 13.5 V, 2.2A의 전류를 케이블로 흐르게 하여 케이블에서 발신하도록 하였다. 자기장 검출 센서는 픽업전류를 전압으로 변환하고 증폭한 후 노이즈를 제거하고 자기장의 주파수만 통과 시키는 밴드패스 회로로 설계 및 제작 되었다. 밴드패스 회로를 통과한 정현파인 교류 전압을 직류전압으로 바꾸기 위하여 정류회로에서 전파정류 하고, 정류된 전압을 2개의 적분회로에 통과시켜 안정된 직류전압을 만들어 출력하도록 하였다. 자기장 검출 센서의 실험은 높이별 출력 시험과 좌우경사에 따른 출력 시험을 하였으며 높이별 검출 범위는 유도케이블로 부터 약 15 cm 에서 약 60 cm 까지 검출이 가능하였다. 차량의 높이와 매설된 위치는 총 약 45 cm 정도이며 장착되는 차량에 따라 ± 5cm 정도의 오차는 있었다. 좌우 경사에 따른 출력은 경사각의 변화에 따라서 센서의 중심과 유도케이블의 위치 편차가 커져서 중심이동은 있지만 좌우에 대한 편차는 없었다.

제2발표장 : 정보처리 및 복합기술 분야 ; 참외 수확 로봇 개발

장호승 ( Ho Seung Jang ),장익주 ( Ik Joo Jang ) 한국농업기계학회 2014 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.19 No.1

기계시각을 이용한 대립종자의 씨눈위치 판정알고리즘 개발

김동억(Dong Eok Kim),손재룡(Jae Ryong Son),장유섭(Yu Seob Chang),장익주(Ik Joo Jang) (사)한국생물환경조절학회 2004 생물환경조절학회지 Vol.13 No.2

대립종자의 자동정렬파종기의 씨눈위치 자동판정장치를 개발하기 위한 연구로서 수행된 이 연구는 기계시각을 이용하여 대립종자의 씨눈 위치가 공급 방향을 기준으로 앞 또는 뒤쪽 어느 쪽에 위치해 있는지를 검출하기 위함이다. 참박, 특토좌, 흑종에 대한 씨눈위치를 판정하기 위하여 종자의 공급자세에 따른 판정정도를 조사하였다. 참박의 경우 공급자세가 30°일 경우에는 77.8%의 정확도를 나타냈지만, 0°와 15°일 때는 100% 검출 정확도를 나타내었다. 특토좌의 경우 공급자세 30°에서 89.5%, 0°와 15°에서는 100%의 판정 정확도가 나타났다. 흑종의 경우에 있어서는 공급자세 30°에서 94.4%이었고 나머지는 100%의 정확도를 나타냈다. 따라서 정렬파종장치의 공급부에서 종자가 공급될 때 기계적인 메카니즘으로 30° 이상 기울어지는 것을 방지할 수 있고 15°까지 기울어진다 해도 씨눈위치를 판정할 수 있기 때문에 향후 파종장치의 한 부분으로서 사용할 수 있을 것으로 판단되었다. This study was conducted to develop an algorithm for the embryo location in seed by using machine vision. The topic of this research is to detect the embryo location in seed regardless of seed supply direction. In order to detect the embryo location in Cham Bak, Tuktojwa and Hukjong, the effect of seed posture in the supply line was investigated. When the seed posture angle of Chambak from horizontal direction was 30°, the detection accuracy for embryo location was 77.8%, while detection accuracy was 100% for the 0° or 15°. When seed posture angle of Tuktojwa was 30° from the horizontal direction, the detection accuracy was 89.5% and it was 100% for the 0° and 15°. Embryo location detection accuracy for the Hukjong was 94.4% when the seed posture angle from the horizontal direction is 30°, and it was 100% for the 0° and 15°. When seeds are fed into the posturing and seeding line, the seed postures within 30° with mechanical means, and at most 15° seed stand posture, the developed algorithm can detect the embryo position in the seed. So, this embryo detection system is very useful tool in the posturing and seeding line.

施設園藝에 있어서 물管理 自動化 시스템 開發

金景洙(Kim Kyung-soo),李基名(Lee Ki-Myung),章益株(Jang Ik-Joo) (사)한국생물환경조절학회 1992 시설원예‧식물공장 Vol.1 No.1

원칩 마이크로 컴퓨터(MCS-51)를 移用한 스피드 스프레이어의 遠隔操縱 變速裝置 開發

章益柱 慶北大學校農業科學技術硏究所 1990 慶北大農學誌 Vol.8 No.-

本 硏究는 高性能 農藥 살포기인 스피드 스프레이어에 있어서 農藥살포 時 人體에 해로운 農藥으로부터 오퍼레이터를 保護하기 위하여 無人 運轉 硏究의 一還으로 원칩마이크로 컴퓨터를 利用하여 遠隔操縱 變速裝置를 開發할 目的으로 遂行한 硏究에서 얻어진 結果를 要約하면 다음과 같다. 1. 試作한 원칩 마이크로 컴퓨터를 利用한 遠隔操縱 變速裝置는 變速操作 100回 中 誤動作이 全無하여 操作性이 正確하였다. 2. 使用된 원칩 마이크로 컴퓨터의 프로그램은 機械語로 作成되었으며, 變速操作 時間이 3初 以內로 사람에 의한 變速操作 時間과 거의 같았다. 3. 本 硏究에 使用한 원칩 마이크로 컴퓨터는 지금까지 自動化 裝置에 많이 導入 使用하던 퍼스널 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 원 보오드 컴퓨터 등과 비교하여 볼 때 極小型으로 消費電力이 작으며 廉價이기 때문에 農業用으로 適合하다고 思料된다. 4. 本 硏究에 使用된 變速裝置는 乘用 農業機械와 같은 形式의 것이므로, 農業用 트랙터 및 圃長機械의 自動化 機械에도 適用될 것으로 判斷된다. 5. 本 實驗裝置는 直接레버操作 및 遠隔操縱이 同時에 이루어지도록 製作하였기 때문에 構造的으로 複雜하나 直接레버 操作部를 除去하고 遠隔操縱部만 스피드 스프레이어에 裝着하면 더욱더 小型化 되고 重量도 더 가벼워져 使用하기에 便利한 裝置가 될 것으로 思料된다. This study was attempted to develop a remote controllable speed sprayer in order to protect an operator from agricultural chemicals. For the purpose of remote controllable transmission was developed by using one chip microcomputer. The following results could be summarized in this study. 1. Remote controllable transmission developed had not made even a single mistake during the test performed 100 times repeat. Thus, it could that this machine was very accurate. 2. One chip microcomputer was made by machine language and its was with in 3 sec's which was the same as human did. 3. One chip microcomputer which was used in the experiment could be widely used to automation of agricultural machinery, since it is smaller and chiper than any other similar ones such as personal computer, lap tap, one board computer. 4. Since, farm tractor has the same type of transmission as this system, it also, could be adapted to farm tractors. 5. In this experiment, transmission lever was remote controll were designed to operate simultaneously. Thus, this system developed was more complicate than conventional system. However, by removing this transmission lever and by mounting the remote controll system at the speed sprayer, it would be higher and easier to handle than the conventional one.

스트레인 게이지를 利用한 土壤硬度計의 開發 : Ⅱ. 實用化試驗 Ⅱ. Application Experiment

章益柱,李基明,金泰漢 COLLEGE OF AGRICULTURE KYUNGPOOK NATIONAL UNIVERSI 1984 慶北大農學誌 Vol.2 No.-

The soil hardness tester was developed in order to increase the accuracy of measurement and easiness of handling and make it possible to read the data continuously which might be impossible with conventional soil-hardness tester. A strain gauge and a potentiometer were mounted at cone penetrometer in this soil hardness tester. A series of soil hardness tests were conducted at the laboratory using this measuring system. And the results were compared with those obtained from cone penetrometer which was widly used for this purpose. Also, the soil resistance characteristics were investigated when cone, plate and cone-plate were tested, respectively. The following conclusions were drawn from the results: 1. The soil hardness tester developed in this experiment read data more accurately than cone penetrometer did, which was designed to read with dial gauge. Also, it made possible to read the data continuously as it penetrated from the surface to subsoil. 2. When cone, plate and cone-plate were penetrated into the test soil, soil hardness increased as depth increased gradually. Approximately at a 15㎝ of soil depth, the increase of soil hardness stopped and increased again as it penetrated deeply. This phenomenon seemed to be caused from soil resistance characteristic to penetration. 3. The desirable diameter of the plate seemed to be 50㎜ or more for measuring the surface hardness of the soil sample used in this experiment.

트랙타 부착 대형이앙기 개발 및 재배적 실용성

박성태,장익주,정창화,김상열,김재현,문헌팔,양세준,김순철 한국국제농업개발학회 2002 韓國國際農業開發學會誌 Vol.14 No.3

쌀 생산비를 줄이고 대경지 규모화 영농에 적응할 수 있는 농기계 개발을 목적으로 연구개발한 대규모 경지적응 트랙터 부착 대형벼이앙기의 구성과 특징 및 개발시작기의 재배적 실용성 평가결과를 요약정리하면 다음과 같다. 1. 트랙터 부착 12조 대형벼이앙기는 크게 바퀴자국 제거로타리, 문짝형 정지판, 이앙장치부 등으로 구성되어 있다. 2. 트랙터 부착 12조 이앙기는 트랙터 동력을 이용하여 로타리, 정지 및 이앙작업이 동시에 이루어 질 수 있도록 개발하였다. 3. 바퀴자국을 없애는 날은 기존의 로타리 날을 교체하면 되도록 반달형 날로 제작하였다. 4. 이앙기는 이동시는 접을 수 있도록 설계 제작되어 대형화가 가능하므로 기존 6조 승용이앙기에 비하여 이앙작업 능력이 1.5배 이상이었다. 5. 트랙터 부착 대형벼이앙기는 트랙터와 같은 큰 동력원을 이용할 수 있으므로 측조시비기, 긴매트모 탑재 등 다양한 작업기 및 기능을 추가로 부착 가능하도록 설계되었다. 6. 트랙터 부착 대형벼이앙기는 어린모 및 중묘이앙시 결주율은 3.0∼4.3%로 기계이앙기 결주 허용범위 5% 미만이었다. 하지만 무경운 논에서는 이앙작업은 가능하나 부묘율이 다소 높은 점은 보완이 필요하다. To develop a labor saving rice cultivation technology, a new tractor attached rice transplanter has been developed for large scale farming and its field performance was evaluated. The rice transplanter consists of three major parts such as rotary for removing tractor tire furrow, door-shaped soil leveling plate and transplanting equipment. The rice transplanter is operated using the power of the tractor and performs rotary, harrow and seedling transplanting simultaneously. A half moon shaped rotary blade was found to be very efficient to remove tire furrow developed during seedling transplanting and the original rotary blade can be replaced easily with existed rotary blade. The seedling transplanting part of the transplanter was designed to fold into small size and the transplanting efficiency of the transplanter was found to be 1.5 times higher than that of the conventional riding type six row transplanter. Since the transplanter is operated through a strong power of the tractor, the additional attachment such as fertilizer application apparatus and long mat rice seedling carrier is possible. Based on the field performance of the transplanter, although the missing hill percentage showed roughly with 3.0∼4.3% for 10-day and 30-day old seedlings but the percentage is less than 5% which is maximum missing hill permit in the transplanting rice. Seedling transplanting in no-tillage field condition is acceptable but floating seedling percentage is still high and thus further technology improvement for minimizing floating seedling percontage is needed.

遠隔制御 스피드 스프레이어의 開發(1) : Trial-made Model 試作機의 製作

章益柱,李基明 慶北大學校農業科學技術硏究所 1991 慶北大農學誌 Vol.9 No.-

本 硏究는 人體에 害로운 農藥으로 부터 運轉者를 保護하기 위하여 無人 스피드 스프레이어를 開發할 目的으로 遂行하였으며 無線 電波 리모콘에 의한 遠隔制御 시스템을 開發하기 위하여 遂行한 結果를 要約하면 다음과 같다. 1. 234 채널, 16명령을 發信할 수 있는 VHF대 電波 리모콘을 製作하여 스피드 스프레이어의 遠隔制御에 使用可能하였다. 2. 市販되고 있는 無線電話機의 方式인 DTMF 方式을 採用한 무선 리모콘을 使用할 경우 시판 無線電話機 使用이 可能하여 送受信機의 別途 製作이 필요없는 잇점이 있었다. 3. 無線 電波 리모콘과 원칩 마이크로 컴퓨터를 利用하여 廉價이고 컴팩터한 遠隔操縱 操向裝置 및 遠隔操縱 變速裝置 遠隔操縱 藥液 撒布裝置 等의 遠隔制御 시스템 製作이 可能하였다. This study was performed to avoid the chemical spraying environment condition during spraying operation for operator's through the development of a remote controlled speed sprayer. The summerized results of this study are as followings. 1. The developed VHF electric wave remote controlling system which could operate sixteen type of operation conditions with the circuit channels of 234 was highly adaptable to speed sprayer for the remote control. 2. The commerical wireless telephones adapted the DTMF type electric wave remote control system need not the tranceiver. 3. The wireless electric wave remote control system combined with one-chip microcomputer, which are low cost with compact in size, could be adaptable to the remote control of the speed sprayer for the wheel steering and speed control system, and to the remote control chemical application system.