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전현호 ( Hyeon-ho Jeon ),이준호 ( Jun-ho Lee ),김용주 ( Wan-soo Kim ),김경철 ( Kyoung-chul Kim ),이대현 ( Dae-hyun Lee ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2
본 연구에서는 시설 토마토 수확로봇 개발을 위한 영상 인식 기술 개발을 목적으로 수행되었으며, 검출된 토마토의 수확 여부를 결정하기 위한 성숙도 평가 기술을 개발하였다. 토마토의 성숙도 평가는 영상분류를 위한 딥러닝 모델을 이용하였으며, 4단계 성숙 단계에 대한 분류 학습의 결과인 확률분포를 이용하여 0~100% 사이의 성숙도 값을 평가하였다. 학습 데이터는 국립농업과학원 테스트 온실에서 생육시기별 토마토 데이터를 수집하였으며, 각각의 영상 내 토마토 객체의 영역 및 성숙도 부류의 주석 작업을 수행하였다. 학습모델은 4개의 합성곱층으로 구성된 인공신경망을 이용하였으며, 출력은 소프트맥스 활성화 함수를 통해 4개의 부류에 대한 확률분포를 출력하였다. 토마토 성숙도 평가 결과, 4단계의 성숙도 부류는 94%의 정확도로 분류 가능했으며, 각각의 부류 내에서도 토마토 색상에 따라 성숙도의 변화를 관찰 할 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해 검출된 토마토의 이산적인 성숙단계 뿐만 아니라 연속적인 성숙도 평가도 가능한 것을 알 수 있었으며, 조도, 겹침 등에 강인한 알고리즘으로 고도화를 통해 실제 수확로봇에 활용 가능할 것으로 판단된다.
전현호 ( Hyeon-ho Jeon ),백승민 ( Seung-min Baek ),백승윤 ( Seung-yun Baek ),김용주 ( Yong-joo Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1
농업기계는 비정형 포장에서 작업을 수행하며, 작업 시 캐빈의 자세는 지속해서 변화된다. 지속적인 캐빈의 자세 변화는 운전자의 피로도를 증가시키기 때문에, 이를 해결하기 위해 최근 관련 연구가 활발히 수행되고 있다. 본 연구에서는 플라우 경운 작업 시 농업용 트랙터 캐빈의 자세를 계측하고 거동에 대한 분석을 수행하였다. 본 연구에 사용된 트랙터의 중량 및 크기는 각각 4,000 kg 그리고, 4,020 × 2,270 × 2,790 mm(length × width × height)이다. 트랙터의 자세 측정을 위해서 IMU (Inertia Measurement Unit)가 내장된 Ellipse Series (Ellipse2-D, SBG SYSTEMS, France) INS (Inertial Navigation System)를 캐빈의 무게중심에 부착하였다. 계측 장비의 데이터 계측 속도는 센서의 성능을 고려하여 200 Hz로 설정하였으며, Roll 및 Pitch 데이터를 계측할 수 있게 설정하였다. 계측시험은 충남 당진(36°55‘49.8" N, 126°37' 57.3"E)에 위치한 필드에서 수행하였다. 작업은 가장 많은 부하가 발생하여 캐빈의 거동에 많은 영향을 끼치는 플라우 경운 작업으로 선정하여 수행하였다. 작업 단수는 플라우 경운 작업 간 가장 많이 사용하는 B2(5.1 km/h)단과 B3(7.6 km/h)로 설정하여 수행하였다. 계측결과, B2단에서 작업수행 시 Roll은 최대 1.2°, 최소 -0.3°, 평균 0.4°, 표준편차는 0.3°로 나타났으며, Pitch는 최대 1.1°, 최소 -0.1°, 평균 0.5°, 분산은 0.2°로 나타났다. B3단에서 작업수행 시 Roll은 최대 0.6°, 최소 -2.5°, 평균 -1.1°, 분산은 0.7°로 나타났으며, Pitch는 최대 0.7°, 최소 -2.6°, 평균 0.7°, 분산은 -1.1°로 나타났다. 작업속도가 증가하면, 트랙터 캐빈의 롤 및 피치 등 자세 변화가 더욱 크게 나타나는 것으로 판단된다. 차후 연구에서는 본 연구에서 계측된 데이터들을 이용하여 캐빈의 자세제어 시스템 개발을 위한 연구를 수행할 예정이다.
전현호 ( Hyeon-ho Jeon ),김용주 ( Young-joo Kim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1
Agricultural operation using tractors is mainly conducted in paddy fields or unpaved roads. Operations in paddy fields or unpaved roads creates constant vibrations. The vibrations on a tractor cabin is important regarding the comfort and helath of the operator. Therfore, in order to increase the comfort and health of the operator, research on reducing the vibration on tractor cabin is required. In the case of small and medium-sized tractors used in Korea, there is no vibration control technology such as cabin or axle suspension. Therefore, the role of reducing the vibration of tractor is conducted only by the vehicle's tires. In order to increase comfort of the operator, it is necessary to select an appropriate tire. For this purpose, a lot of tests using real vehicles are generally performed, but these methods are high time and cost consuming. Studies using dynamic models are needed to reduce the cost and time spent. This research is a basic study for developing a dynamic model of an agricultural tractor. A measurement system for measuring the stiffness coefficient of tires was developed. A 38 kW class tractor (M520, Tongyangmoolsan., Co., Ltd., Korea) was selected for the stiffness coefficient measurement. The frame for fixing the tire for measurement was constructed as shown in Fig 1. The tire was fixed on the frame, and a load cell and displacement sensor were attached to measure the amount of tire deformation according to the load. The data of the sensor was measured using DAQ (840B, HBM, Germany). The data measurement was repeated three times. It shows that the stiffness coefficient of the front tire was about 449 and the rear tire was about 643. In the future study, other coefficients such as dampring ratio will be measured to develop the dynamic model of an agricultural tractor.z
다물체 동역학 시뮬레이션 프로그램을 활용한 농작업에 따른 동역학 시뮬레이션 모델 개발
전현호 ( Hyeon-ho Jeon ),김남혁 ( Nam-hyeok Kim ),최창현 ( Chang-hyun Choi ),김용주 ( Yong-joo Kim ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2
농업용 트랙터는 다양한 작업기를 부착하여 작업을 수행한다. 작업기에 따라 다양한 형태의 부하가 차량에 나타나며, 이는 차량의 슬립 및 동역학적 거동에 영향을 미친다. 이러한 동역학적 거동은 작업 안정성에 영향을 미치게 되기 때문에, 작업에 따른 부하 및 동역학적 거동을 예측하는 것은 매우중요하다. 따라서, 본연구에서는 농업용 트랙터의 동역학 모델 개발의 기초연구로써, 동역학 모델을 개발하여 작업에 따라 차축에 나타나는 부하를 예측하였다. 시뮬레이션 모델은 Recurdyn(V9R2, Fuctionbay, Korea)을 활용하여 모델을 구성하였다. 시뮬레이션 모델은 차축, 변속기 및 차체, 타이어로 구성되어 있다. 타이어와 지면과의 관계는 UA 타이어 모델을 활용하여 계산하였다. 모델구성 및 검증을 위해 계측시험을 실시하였다. 입력 값으로는 차축의 회전속도 및 견인력으로 선정하였으며, 검증 값으로는 각 차축의 토크로 선정하였다. 계측결과, 쟁기작업의 경우 전차축 및 후차축에 평균 회전속도는 각각 32 rpm, 23 rpm이며, 평균 견인력은 25kN 으로 나타났다. 로타리작업의 경우 전 차축 및 후차축의 평균 회전속도는 각각 평균 12 rpm, 8rpm이며, 평균 견인력은 7 kN으로 나타났다. 시뮬레이션 해석결과와 계측된 차착토크에 대한 비교 분석결과, 결과값 차이는 10% 이내의 값을 보이는 것으로 나타났다. 차후 연구에서는 개발된 모델 및 조향제어 알고리즘을 활용하여 주행 및 작업 안정성에 대한 분석을 진행할 예정이다.