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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.
스테레오비전 기반 자율주행을 위한 강인 두둑 감지 알고리즘 개발
윤창호 ( Changho Yun ),김학진 ( Hak Jin Kim ),전찬우 ( Chan Woo Jeon ),이원석 ( Wonsuk Lee ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1
자율주행 자동차의 차선 감지 기술 및 자율주행 방제기의 작물열 감지 기술과 같이 차량에서 사용되는 비전 방식의 자율주행은 사람의 눈을 대신하여 차량의 경로를 판단한다. 두둑은 고랑 관개에서 나타나는 밭의 지형적 특성이며 작물열과 같이 평행한 형태로 나지만 작물열과는 다르게 색의 특성이 분명하게 나타나지 않지만 두둑과 고랑의 높낮이 차이를 이용하여 농지내 주행 경로를 판단 할 수 있다. 본 연구에서는 스테레오 카메라를 통해 얻은 3차원 정보를 이용하여 두둑의 높낮이 특성으로 두둑과 고랑을 구분하고 자율주행 트랙터의 주행 기준선을 추출하는 알고리즘을 개발하고자 하였다. 개발 알고리즘의 원리는 스테레오 카메라를 통해 얻어진 두둑 표면의 깊이 이미지가 밭의 거친 표면과 트랙터의 거동에 의해 나타나는 카메라와 지면의 상대적인 변화값을 Blurring 기법과 Canny Edge 기법을 이용 Contour 라인의 기울기 정보를 통해 예측하고, 이를 얻어진 깊이 데이터에 반영한다. 보정된 깊이 이미지는 Row-by-Row Segmentation 방법과 Otsu’s Thresholding을 통해 최종적으로 두둑과 고랑을 구분하고 각 Segmentation에 대한 두둑의 중앙값들에 대한 선형 회기 분석을 통해 최종적인 주행 기준선을 추출한다. 개발된 알고리즘을 검증하기 위하여 실제 두둑 환경에서 취득한 영상 데이터를 토대로 이미지 검출률 분석과 횡변위 오차 분석을 수행 하였다. 개발된 알고리즘의 두둑 검출율 분석 결과 평균 94.2%의 정확도를 보였으며 횡변위 오차는 사람의 표식과 비교한 결과 1.79 pixel RMSE를 보였다.
논 토양의 반복 차륜 트랙픽 감소를 위한 새머리 분산 경로 계획
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.2
운행 제어 농업(CTF)은 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GNSS) 및 자율주행 기술과 결합하여 더욱 실질적인 발전을 이루고 있다. 농기계의 운행 경로를 지정하여 항상 같은 경로를 운행함으로 작물을 심는 부분의 토양 다짐을 최소로 하는 목표를 갖는 기존의 CTF 접근방법과는 달리 담수가 필요한논 토양에서는 심토 다짐에 의한 적절한 경반 형성을 위해 분배된 트래픽을 같는 CTF가 필요로 한다. 본 연구의 목적은 논 토양의 적정관리를 위하여 새머리 구간 경로를 최적화 및 분산하여 반복 경로를 감소시키는 데 있었다. 반복적인 휠 트래픽을 줄이기 위해 다음과 같은 전역 경로계획 전략이 수립하였다. 전략 1: 내부 왕복 경로의 순서를 최적화하여 새머리 구간의의 거리를 최소화하고 중복 경로를 따라 트래픽을 방지합니다. 전략 2: 타이어 너비에 의해 수직으로 이동하는 새머리 구간 경로를 생성하여 접촉 영역을 분산시키고 반복적인 교통을 방지합니다. 제안된 전략의 유효성을 평가하기 위해서 제안된 전역 경로계획은 가상 트랙터 시뮬레이션 환경과 GNSS 기반 내비게이션이 있는 자율주행 트랙터로 실제 논 환경에서 테스트했으며 각 주행 결과를 기록하였다. 결과를 평가하기 위해 그리드 매핑 방법을 각 타이어 위치는 차량 위치와 방향을 기준으로 변환하고 휠 트래픽을 0.1m 간격의 격자 셀에 반복 횟수를 계산하는 방식으로 트래픽을 산출하였다. 제안된 방법을 통해 실제 타이어가 접촉하는 위치를 분산하여 자율주행 트랙터의 농업적 효용성을 높일 수 있었다.
위치 및 절대 방향각 데이터 출력주기 향상을 통한 자율주행 이앙기의 직진 성능 개선 기초 연구
윤창호 ( Changho Yun ),최동석 ( Choi Dong-seok ),전찬우 ( Chan-woo Jeon ),박승진 ( Seung-jin Park ),황예빈 ( Ye Been Hwang ),강경민 ( Kyeong-min Kang ),김학진 ( Hak-jin Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2
트랙터, 이앙기와 같은 농기계 작업에서 대부분의 작업 영역이 직진 구간으로 이루어져 있으며, 자율주행 시에 안정적인 직진 수행 능력은 작업 효율을 높이는 중요한 요소이다. 이앙기는 트랙터보다 노면의 요철과 토양 반력 등의 외란에 의해 조향 제어 장치가 더 큰 영향을 받기 때문에 직진 성능 향상에 어려움을 겪어 왔다. 본 연구에서는 자율주행 이앙기의 직진 성능을 높이기 위해 GNSS와 IMU를 활용하여 위치 및 절대 방위각의 센서 주기를 높여 외란에 대응하는 제어 성능을 개선의 가능성을 확인하는 데 목적이 있다. GNSS의 센서 주기는 10Hz이며 IMU는 농업 차량 환경에서 적용되는 모델을 기준으로 약 100Hz의 성능을 갖는다. IMU의 높은 센서 주기를 활용하는 동시에 IMU의 센서가 GNSS에서 얻은 위치를 이용하여 절대 방위각을 산출하는 방법은 칼만 필터를 이용하여 구현하였다. 칼만 필터를 적용한 위치 및 절대 방향각 산출 알고리즘은 고성능 Dual GNSS와 비교하여 위치와 절대 방위각의 RMSE를 산출하여 성능을 평가하였다. 직진 성능 평가는 대동 자율 직진 이앙기 DRP80에 아커만 스티어링 모델 기반의 Pure Pursuit 추종 제어기를 탑재하여 자율주행의 센서 주기별로 비교하여 수행하였다. 기존 GNSS 주기에 맞춰 제어를 수행한 결과와 비교하여 센서 주기를 높임으로써 직진 성능이 약 10% 향상되어 자율주행 이앙기의 작업 효율을 높일 가능성을 확인하였다.
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
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.