과수 상부 방제를 위한 스피드 스프레이어용 Y형 방제장치와 작업자 보호를 위한 무인주행 시스템 개발

장호승,전진택,홍영기,김국환 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.11

Pesticide spraying is an essential task to reduce pests and increase quality and production. On the other hand, the use of agricultural pest control machines, such as speed sprayers, is challenging because of worker's pesticide exposure and aging in rural areas. The speed sprayer currently on the market uses a fan to spray medicinal materials, making it difficult for medicinal materials to reach the top of a fruit tree (3 m or more). A Y-type pest control device was developed and installed work to compensate for this, and an autonomous driving device using an induction cable was developed and installed to prevent workers from being poisoned with pesticides. The degree of discoloration was compared using water-sensitive paper to check the spray distribution of the installed Y-type spray nozzle. The spray amount shown on the water-sensitive paper for the existing speed sprayer was 89.13%, 92.69%, 42.23%, and 34.95% at 1.5m, 2.5m, 3.5m, and 4.5m, respectively. The results of spraying using a Y-type spray nozzle were as follows: 88.14%, 95.08%, 93.57%, and 92.27% at 1.5m, 2.5m, 3.5m, and 4.5m, respectively. The adhesion at high places (3.5m, 4.5m) was significantly greater than the existing spray distribution. In addition, the vehicle was driven three times at each speed (low and middle speed) along the installed induction cable to analyze the driving characteristic of the unmanned driving device, and the maximum deviation distance was 16.81m.

밭두둑 횡단주행 견인 플랫폼 개발

장호승,박두산,장익주 경상대학교 농업생명과학연구원 2020 농업생명과학연구 Vol.54 No.6

밭작물 관리기계는 두둑 사이를 주행하면서 밭작물 포기 사이에서 작업이 이루어지는 관계로 밭고랑을 따라 가면서 밭작물을 손상시키지 않아야한다. 특히 좁은 밭의 새머리 지역에서 작업기를 선회시킬 때에는 작물의 손상 정도가 많아 한계가 있다. 밭작물 기계의 선회작업에 의한 피해를 최소화하기 위하여 밭 두둑 사이를 가로질러 이동할 수 있는 기계를 개발하였다. 바퀴의 승강에 의한 수평이동이 가능하고, 전진주행과 후진주행이 가능한 견인 플랫폼을 제작하고, 밭 두둑 사이를 가로지르는 구동 메커니즘을 실제 구현하였다. 이를 위해 개발한 전동형 시작기의 무게는 416 kg, 주행 속도는 0.45 m/s, 600 mm 간격의 밭두둑을 가로지르는데 90초 가량 소요되었다. 본 연구에서 개발된 밭두둑 횡단주행 견인 플랫폼의 고도화를 통해 기계의 선회작업으로 인한 손실이 없는 실용적인 작업이 가능할 것으로 기대한다. Agricultural machinery must not damage the field crop while operation. However, when machinery makes turning at the end of the ridge, especially in a small field, there is a limit to the degree of damage to the crops. In this study, a machine that can traverse across the ridge and furrows was developed in order to minimize the damage caused by the turning. The developed prototype has system which raise and lower the wheels, transport those wheels horizontally, and drive front and backwards. The mechanism of traversing ridge and furrow was implemented in the machine system. The whole system was operated by electric power, weighed 416 kg, driving velocity of 0.45 m/s, and it took about 90 seconds to cross the furrow. The mechanism and operation principle implemented in this work will lead to the development of a practical machinery which save the loses due to turning of machine in the field.

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

과실 자동수확을 위한 KDL기반 로봇팔 제어 기법 연구

장호승 ( Hoseung Jang ),전진택 ( Jintack Jeon ),권경도 ( Kyung-do Kwon ),홍영기 ( Youngki Hong ),김국환 ( Gookhwan Kim ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

팩토리 작업 자동화를 위해서 로봇 혹은 로봇팔의 도입과 이용이 증가하고 있는 추세이다. 특히 농업현장에서도 스마트팜 플랫폼으로 로봇팔을 이용한 운반, 수확 등 다양한 곳에 적용되고 있다. 로봇팔의 정밀한 제어를 위해 3차원 좌표상이 로봇팔의 궤적과 TCP(Tool Center Point)의 좌표 인식이 선행되어야 하고 이를 기반으로 한 제어가 필요하다. 과실 수확 작업을 위한 로봇팔은 6축 로봇팔(UR10e, Universal Robots, Denmark) 모델을 사용하였다. 먼저 로봇팔의 움직임 구축을 위해 ROS(Robot Operating System)를 기반으로 순방향, 역기구학(inverse kinematic), 동역학과 같은 동적 속성을 계산하여 각 조인트별 연속적인 움직임에 대한 궤적을 지정할 수 있는 KDL(Kinematics and Dynamics Library)를 사용하였다. 6축에 대한 각 조인트별 각도는 RGB-Depth 카메라로부터 3차원 공간상의 좌표값을 입력받아 퀘터니안 기반 변환함수를 이용하여 결정하고, 이를 End-Effector가 결정된 최종 위치로 움직일 수 있도록 하였다. 로봇팔의 지정된 공간 좌표로 이동시 불필요한 움직임을 최소화하기 위하여 현재 위치와 목표 지점의 경로 사이에 경유지점(Way-point)를 지정하여 이동할 수 있게 하였다. 작업 순서로는 최초 시작 지점에서 과실의 좌표를 인식한 후, 경유 지점으로 이동, 인식된 과실 좌표로 이동, 과실 파지 및 수확, 경유 지점으로 이동, 수확을 위한 선적 위치로 이동 순의 동작을 반복하여 수확 작업을 수행하였다. 본 연구를 통해 개발된 기술의 검증을 위해 사과 모형 및 실제 과수원에서 RGB-Depth 카메라와 로봇팔 기반 수확 작업을 수행하였다. RGB-Depth 카메라로부터 얻어진 수확 대상에 대한 인식 위치 오차는 2~10mm로 측정되었다. 이는 과실을 수확할 그리퍼를 설계, 제작할 때 적용 가능한 오차 범주로써 과실과 과수에 상처를 주지 않고 수확 작업이 가능할 것으로 사료된다.

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.

유연전자소자 제작을 위한 UV 롤 임프린트 리소그래피 공정에 관한 연구

장호승(H. Jang),박창수(C. Park),심종명(J. Shim),제순규(S. Jae),강신일(S. Kang) 한국생산제조학회 2015 한국생산제조시스템학회 학술발표대회 논문집 Vol.2015 No.4

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.

사과 과원 무인 제초를 위한 작업 경로 생성 및 경로 제어 시스템 개발

전진택,장호승,양창주,권경도,홍영기,김국환 사단법인 유공압건설기계학회 2023 드라이브·컨트롤 Vol.20 No.4

Weeding in orchards is closely associated with productivity and quality. The customary weeding process is both labor-intensive and time-consuming. To solve the problems, there is need for automation of agricultural robots and machines in the agricultural field. On the other hand, orchards have complicated working areas due to narrow spaces between trees and amorphous terrain. Therefore, it is necessary to develop customized robot technology for unmanned weeding work within the department. This study developed a path generation and path control method for unmanned weeding according to the orchard environment. For this, the width of the weeding span, the number of operations, and the width of the weeding robot were used as input parameters for the orchard environment parameters. To generate a weeding path, a weeding robot was operated remotely to obtain GNSS-based location data along the superheated center line, and a driving performance test was performed based on the generated path. From the results of orchard field tests, the RMSE in weeding period sections was measured at 0.029 m, with a maximum error of 0.15 m. In the steering period within row and steering to the next row sections, the RMSE was 0.124 m, and 0.047 m, respectively.

Thixomolding 공정으로 제조된 Mg-xAl-yZn계 마그네슘 합금의 미세조직과 기계적 물성에 미치는 Ti 첨가 영향

박성현,장호승,이지호,박노진,오명훈,Park, Sung-Hyun,Jang, Ho-Seung,Lee, Ji-Ho,Park, No-Jin,Oh, Myung-Hoon 한국열처리공학회 2019 熱處理工學會誌 Vol.32 No.4

The microstructural features and relative room temperature mechanical properties were investigated in various compositions of Mg-xAl-yZn alloys by thxiomolding process. The microstructure was composed of ${\alpha}$-Mg particles and mixture of ${\alpha}$-Mg and ${\beta}-Mg_{17}Al_{12}$ eutectic phase. The amount of ${\beta}-Mg_{17}Al_{12}$ eutectic phase in mixture was increased with increasing Al and Zn contents without grain refinement. After adding Ti content, however, the morphology of ${\beta}-Mg_{17}Al_{12}$ eutectic phase transformed from net-like to discontinuous shape and the average grain size reduced. To determine the relationship between microstructural features and their mechanical properties, a tensile test was performed at room temperature. As a result, it was found that the mechanical properties were improved in all of Ti contained alloys due to increased elongation and the mechanisms are discussed in terms of microstructural evolution.

Thixomolding 공정으로 제조된 Mg-xAl-yZn계 마그네슘 합금의 미세조직과 기계적 물성에 미치는 Ti 첨가 영향

오명훈,박성현,장호승,이지호,박노진 한국열처리공학회 2019 熱處理工學會誌 Vol.32 No.3

The microstructural features and relative room temperature mechanical properties were investigated in various compositions of Mg-xAl-yZn alloys by thxiomolding process. The microstructure was composed of α- Mg particles and mixture of α-Mg and β-Mg17Al12 eutectic phase. The amount of β-Mg17Al12 eutectic phase in mixture was increased with increasing Al and Zn contents without grain refinement. After adding Ti content, however, the morphology of β-Mg17Al12 eutectic phase transformed from net-like to discontinuous shape and the average grain size reduced. To determine the relationship between microstructural features and their mechanical properties, a tensile test was performed at room temperature. As a result, it was found that the mechanical properties were improved in all of Ti contained alloys due to increased elongation and the mechanisms are discussed in terms of microstructural evolution.