KR100873465B1 - 복합신호 위치표식과 이를 이용한 농업용 로봇의자율이동방법 - Google Patents

복합신호 위치표식과 이를 이용한 농업용 로봇의자율이동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합신호 위치표식을 식물(농식물, 화훼식물, 과수 등 식물)의 식재 혹은 식목 위치에 설치하여, 농 식물의 파종이나 식재 시에 식물의 위치를 표시하는 복합신호 위치표식에 있어서, 상기 복합신호 위치표식은, 사각형의 일측에 삼각형이 결합된 오각형 판형상으로 형성되며, 상단부 삼각형의 꼭지점에 의해 식물이 식재 및 식목된 위치를 지시하는 위치지시부와; 자기 신호에 의해 상기 복합신호 위치표식의 위치를 감지할 수 있게 하는 자석신호부와; 상기 복합신호 위치표식의 고유번호를 식별하는 RFID 테그와; 상기 복합신호 위치표식의 고유번호를 식별하는 바코드와; 상기 숫자로 표시한 복합신호 위치표식의 고유번호와; 현재의 식물 위치를 기준으로 다음 식물의 방향을 화살표로 표시하는 방향표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 위치표식을 식물의 식재 혹은 식목 시에 식물의 위치에 순차적으로 설치하며 각 식물의 위치를 이전 두 식물의 위치와 방향을 기준으로 한 상대적 위치벡터로 표현한다.
본 발명에 의하면, 농업용 로봇의 자율이동 작업이 가능해지며, 정밀한 위치 확인 기능에 의해 농식물과 잡초의 구별이 가능하므로 무인 제초 작업이 가능하다. 또한, 개별 식물에 대한 자율적 시비 및 농약 살포도 할 수 있다.
복합신호, 위치표식, 식물위치, 농업용 로봇, 상대적 위치벡터

Description

복합신호 위치표식과 이를 이용한 농업용 로봇의 자율이동방법{Position Indicators with Multi-signals and its Automatic Navigation Method of Agricultural Robots}
도 1은 식물위치 지시형의 복합신호 위치표식을 나타낸 정면도.
도 2는 식물 포함형의 복합신호 위치표식을 나타내는 정면도.
도 3은 식물 포함형의 복합신호 위치표식을 나타내는 사시도.
도 4는 이전 식물간의 방향 및 위치를 기준으로 다음 식물의 위치를 표현하는 상대적 위치벡터 표현방법을 설명하는 예시도.
도 5는 복합신호 위치표식의 설치 및 자율주행의 예시도.
도 6은 복합신호 위치표식 설치 순서도.
도 7은 복합신호 위치표식을 기반으로 하는 자율주행 순서도.
<도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 위치지시부 2 : 자석신호부
3 : 바코드 4 : 방향표시부
5 : RFID 테그 6 : 고유번호
7 : 식재 및 식목 홀 8 : 스파이크
9 : 농지 기준위치 점
본 발명은 복합신호 위치표식과 이를 이용한 농업용 로봇의 자율이동 방법에 관한 것이다. 더욱 자세하게는 복합신호 위치표식이 설치된 식물 열 중 마지막으로 설치한 두 식물 위치 점들의 연장선을 기준선으로 하고, 마지막 점을 원점으로 한 상대적 위치벡터(방향 및 거리)정보를 다음 식물의 위치정보로서 표현하여 컴퓨터에 기억시킨 후, 재 방문 시에 상기 벡터정보를 인출하여 다음 식물의 위치를 찾아가게 하는 것이다. 상기 식물의 위치정보를 이용하면 식물과 비 식물을 정확히 구별할 수 있고, 농업용 로봇의 자기위치를 정확히 계산할 수 있으므로 상기 기술을 자율적인 제초작업, 시비, 농약 살포 등 농식물 자율관리 시스템에 적용하여 구현하고자 하는 것이다.
식물 관리에 있어서 작업량이 많이 필요한 시기는 무덥고 습기가 많은 여름철로 인간의 작업환경으로서는 극히 열악한 환경이다. 이 어려움을 해소하기 위해서 농 작업에도 최근 기계화가 많이 실현되어 인간의 직접 작업을 줄이고 있으며, 에어컨을 갖춘 트렉터나 콤바인도 등장하여 작업환경이 개선되고 있다. 그러나 이와 같이 발달된 농업용 기계들은 파종이나 수확기의 단 기간 동안에만 사용되는 기계들이므로, 식물의 생장기에 필요한 제초 작업과 병충해 방제 작업등 식물에 대한 장기간의 생장 관리를 위해서는 다른 대책이 요구되고 있다. 이를 위해서 농업에도 로봇(robot)의 도입 및 활용이 절실하지만, 현재까지는 농업용 로봇 구현의 기술적인 어려움 때문에 실용화되지 못하고 있다. 농 식물 관리의 로봇화가 가능하기 위해서는 영상인식 기술의 고도화가 우선 되어야 한다. 식물과 잡초 및 물체간의 구별을 인간 수준으로 할 수 있어야 하나, 현재까지의 기술로는 그 실현이 매우 요원한 실정이다. 매우 희망적인 대안으로는 식물의 파종이나 식재 시에 그 위치를 모두 기억해 둔 다음, 농 작업등 관리가 필요한 시기에 다시 그 위치를 찾아, 파종이나 식재한 위치 이외의 모든 식물을 잡초로 인식하여 제거하는 방법이다. 이 방법에서 필요한 기술은 농업용 로봇의 정확한 위치 인식 기술이다. 그러나, 이 방법에 요구되는 위치 인식 기술의 정밀도는 수 cm로서 현재의 GPS 기술로는 그 실현이 불가능하며, 농토의 가장 자리에 설치한 위치계산 보조물 사용 방법들도 농토가 넓은 경우에는 원하는 정밀도를 얻기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 위치인식의 정밀도를 획기적으로 높일 수 있는 방법에 관한 것으로 농식물의 파종이나 식재 시에 식물의 위치를 표시하는 위치표식을 설치한 후, 다시 방문 시에 위치표식을 인식한 농업용 로봇이 위치표식 설치 시에 기억해 둔 상대적 위치 정보를 활용하여 농업용 로봇이 다음 위치로 이동하게 함으로써, 농업용 로봇의 이동을 자율화하기 위한 복합신호 위치표식과 이를 응용한 농업용 로봇의 자율이동 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 목적을 구현하기 위하여 본 발명은 복합신호 위치표식을 식물(농식물, 화훼식물, 과수 등 식물)의 식재 혹은 식목 위치에 설치하여, 농 식물의 파종이나 식재 시에 식물의 위치를 표시하는 복합신호 위치표식에 있어서, 상기 복합신호 위치표식은, 사각형의 일측에 삼각형이 결합된 오각형 판형상으로 형성되며, 상단부 삼각형의 꼭지점에 의해 식물이 식재 및 식목된 위치를 지시하는 위치지시부와; 자기 신호에 의해 상기 복합신호 위치표식의 위치를 감지할 수 있게 하는 자석신호부와; 상기 복합신호 위치표식의 고유번호를 식별하는 RFID 테그와; 상기 복합신호 위치표식의 고유번호를 식별하는 바코드와; 상기 숫자로 표시한 복합신호 위치표식의 고유번호와; 현재의 식물 위치를 기준으로 다음 식물의 방향을 화살표로 표시하는 방향표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 토대로 설명한다.
도 1은 식물위치 지시형의 복합신호 위치표식을 나타낸 정면도이고, 도 2는 식물 포함형의 복합신호 위치표식을 나타내는 정면도이며, 도 3은 식물 포함형의 복합신호 위치표식을 나타내는 사시도이다. 도 4는 이전 식물간의 방향 및 위치를 기준으로 다음 식물의 위치를 표현하는 상대적 위치벡터 표현방법을 설명하는 예시도이고, 도 5는 복합신호 위치표식의 설치 및 자율주행의 예시도이며, 도 6은 복합신호 위치표식 설치 순서도이고, 도 7은 복합신호 위치표식을 기반으로 하는 자율주행 순서도이다.
1. 복합신호 위치표식의 구조
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복합신호 위치표식의 구조를 보여준다. 도 1의 복합신호 위치표식은 첨점을 사용해서 식물의 위치를 지시하는 경우로서 도시된 바와 같이, 복합신호 위치표식은 사각형의 일측에 삼각형이 결합된 오각형 판형상으로 형성되며, 상단부 삼각형의 꼭지점은 식물이 식재 및 식목된 위치을 지시하는 위치지시부(1)이고, 위치지시부(1)의 하단부에는 복합신호 위치표식의 위치를 감지할 수 있는 자석신호부(2)가 설치되며, 이러한 자석신호부(2)는 보통 각각의 색을 달리하여 구분할 수 있다.
또한, 자석신호부(2)의 하부에는 위치표식 고유번호 식별을 위한 RFID 테그(5)가 설치되고, 상기 RFID 테그(5)의 아래는 위치표식 고유번호 식별을 위한 바코드(3)가 표시된다. 복합신호 위치표식의 하단부에는 숫자로 표시되는 복합신호 위치표식의 고유번호(6)와 다음 식물의 방향을 표시하는 방향표시부(4)가 표시된다.
도 2의 복합신호 위치표식은 식물의 식재 및 식목하는 홀을 포함하는 경우로서 도시된 바와 같이, 복합신호 위치표식은 전체가 직사각형의 판형상으로 형성될 수 있다. 또한, 모든 구성은 도 1에 도시된 복합신호 위치표식과 같으나, 상단부는 위치표시부(1) 대신에 식물의 식재 및 식목하기 위한 식재 및 식목 홀(7)로 대체하여 표시할 수 있다.
도 3은 식물 포함형의 복합신호 위치표식을 나타내는 사시도이며, 도시된 바와 같이 도 2의 구성과 동일한 복합신호 위치표식의 네 모서리에는 복합신호 위치 표식을 지면에 고정할 수 있는 수단으로 스파이크(8)가 형성된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 복합신호 위치표식에서 위치지시부(1)와 자석신호부(2) 및 RFID 테그(5) 등의 위치표시 신호에 의해 복합적인 위치표식의 위치를 용이하게 파악할 수 있게 하며, 바코드(3) 및 RFID 테그(5) 등을 이용해서 복합적인 위치표식의 고유번호(6)를 식별할 수 있게 한다.
2. 상대적 위치벡터에 의한 식물위치 표현
도 4는 이전 식물 간 방향 및 위치를 기준으로 다음 식물의 위치를 표현하는 상대적 위치벡터 표현방법을 설명하는 예시도이다. 도 4와 같이 기준원점 O로부터 멀리 떨어진 식물의 위치 p1, p2 및 p3가 있다고 가정하자. 이 식물의 위치를 멀리 떨어진 원점을 기준으로 측정하여 표현하면, 낮은 정밀도로 인하여 p1, p2 및 p3의 정확한 위치 값을 얻기 어렵다. 이 위치 값들이 정확하지 않다면 결과적으로 농업용 로봇이 p1, p2 및 p3을 순차적으로 이동하고자 할 때, 해당 위치에 정확하게 도달하기 어렵다는 것을 의미한다.
본 발명은 작업장의 원점으로부터의 위치를 표현하지 않고, 식물의 지역적인 위치를 기준으로 다음 식물의 상대적 위치를 표현함으로써 이동의 정확성을 얻는 것을 특징으로 한다.
도 4는 이 원리를 설명하는 것으로서, p1, p2 간의 거리를 d1, 두 점간의 벡터를 m1이라고 하고, p2와 p3간의 거리를 d2, 이 두 점간의 벡터를 m2 라고 하자. 만약, 농업용 로봇이 p1의 위치를 찾고, 이로부터 거리 d1떨어진 p2의 위치를 찾았다면, 벡터 m1의 실제방향과 거리를 알 수 있다. 또한, 점 p3이 p1과 p2를 잇는 선으로부터 각도
Figure 112006094017810-pat00001
의 방향이고 거리 d3인 곳에 위치한 점이라는 정보를 알고 있다면, p1 및 p2의 위치를 기준으로 한 p3의 실제위치를 찾을 수 있다.
일반적으로
Figure 112006094017810-pat00002
번째 식물의 위치로부터 (
Figure 112006094017810-pat00003
)번 째 식물의 위치까지의 벡터 mi는 (
Figure 112006094017810-pat00004
)번 째 식물의 위치로부터
Figure 112006094017810-pat00005
번째 식물의 위치까지의 벡터를 기준으로 하고
Figure 112006094017810-pat00006
번째 식물의 위치를 원점으로 하여 각도와 거리 측정값에 의해 표현할 수 있다. 이 벡터 mi를 벡터 mi-1을 기준으로 한 상대적 위치벡터라고 한다. 식물의 절대 위치
Figure 112006094017810-pat00007
는 농지의 기준위치 좌표를 기준으로 하므로 기준위치 점으로부터의 거리가 멀면 오차가 커져서 부정확할 수 있지만, 벡터 mi는 인접한 위치벡터 mi-1을 기준으로 하므로 정밀하게 표현된다는 장점이 있다.
여기서의 벡터 mi는 자이로에서 측정한 각도변화 값과 오도메타에 의해 측정한 거리 값에 의해 다음과 같이 구할 수 있다.
Figure 112006094017810-pat00008
m i : 자이로에 의한 각도변화 측정 값
|m i|=
Figure 112006094017810-pat00009
: 오도메타에 의한 측정 값
벡터 p i
Figure 112006094017810-pat00010
번째 식물에 대한 기준 점으로부터의 위치벡터라고 하면
m i = p i+1 - p i로서,
벡터 m i를 기준 원점으로부터의 위치를 이용해서도 계산할 수는 있으나 원점으로부터의 거리가 먼 경우 정밀한 p i p i-1의 값을 측정할 수 없으므로 정확한 값이 되지 않는다.
3. 위치표식의 설치 및 상대적 위치벡터 저장
본 발명에서 "식물"이라 함은 농식물, 화훼식물, 묘목, 과수의 식물을 총칭한다. 본 발명은 복합신호 위치표식을 식물의 식재 혹은 식목 위치에 설치하여, 농업용 로봇의 자율이동 작업을 가능하게 하는 기술에 관한 것이다. 이를 위해서 복합신호 위치표식을 식물의 식재 혹은 식목 시에 식물의 위치에 순차적으로 설치하며, 동시에 식물들 간의 상대적 위치벡터를 컴퓨터 메모리에 저장한다.
도 5는 복합신호 위치표식의 설치 및 자율주행의 예시도이다. 도 5는 농업용 로봇이 식물을 파종하거나 식재 시에 식물의 위치마다 복합신호 위치표식의 식별번호와 함께, 다음 식재 위치의 방향과 거리를 기억하는 예를 보여주며, 복합신호 위치표식의 설치 절차를 보여준다.
복합신호 위치표식의 설치를 위해서는 우선 농지나 작업장의 지도정보를 이용하여 농 작업을 계획한 후, 도 5의 농지 기준위치 점(9)을 찾아 농업용 로봇의 좌표를 기준점 좌표와 일치시켜 초기화한다. 다음으로 농 작업 계획에 따라 자동 혹은 수동의 방법에 의해 농업용 로봇을 이동시킨다. 농업용 로봇이 이동하면 자이로를 이용해서 방향변화 값을 측정하고, 오도메타(odometer)를 이용해서 이동거리를 측정한다.
이렇게 이동한 로봇이 일정한 거리에 이르면 식물을 식재 혹은 식목하고 그 위치에 복합신호 위치표식을 설치한다. 도 5의 예에서는 이렇게 측정된 각 식물들 간의 상대적 위치벡터를 보여준다.
농업용 로봇이 기준 위치점(9)을 출발해서 첫 번째 식물까지의 방향변화 값 및 거리(벡터 m0)를 측정하여 컴퓨터에 저장한다. 또, 첫 번째 식물의 위치에서 두 번째 식물의 위치에 이르는 벡터는 벡터 m0의 방향을 기준으로 p1 위치 점으로부터 p2 점까지의 벡터 m1을 저장한다.
만약, 벡터 mi가 벡터 mi-1과 동일한 방향이라면
Figure 112006094017810-pat00011
mi은 0이 되고, |mi|에는
Figure 112006094017810-pat00012
가 기억된다. 따라서, 도 5의 예에서 기억되는 각도는
Figure 112006094017810-pat00013
m0=
Figure 112006094017810-pat00014
m1=
Figure 112006094017810-pat00015
m2=
Figure 112006094017810-pat00016
m3=0 가 되고,
Figure 112006094017810-pat00017
m4=-90도가 되는데 이는 이전의 이동방향과 반 시계방향으로 90도 회전된 방향임을 의미한다. 같은 이유로
Figure 112006094017810-pat00018
m5=-90으로서 이전 방향과 다시 -90도의 방향에 다음식물이 위치함을 의미한다.
이와 같이 농업용 로봇을 이동하고, 상대적 위치벡터(방향변화 값 및 이동거리) 측정 및 저장, 복합신호 위치표식의 설치 등의 작업을 작업 장소에 대한 모든 식재 및 식목이 완료될 때까지 반복한다.
4. 위치 표식 위치정보를 이용한 자율이동
도 6은 복합신호 위치표식 설치순서를 보여주는 흐름도이다. 도 7은 복합신호 위치표식을 기반으로 하는 자율주행 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 6에 의하면, 농지 지도정보를 이용하여 농 작업을 계획하는 단계, 기준 위치 점에 표시된 기준방향을 이전 이동방향으로 초기화하는 단계, 농 작업 계획에 따른 농업용 로봇의 이동단계, 이동 중에 자이로 및 오도메타를 이용해서 이전의 두 식물을 기준한 상대적 위치벡터를 측정하는 단계, 정해진 거리에 이르면 식물을 식재 혹은 식목하고 그 위치에 복합신호 표식을 설치하는 단계, 측정한 상대적 위치벡터를 표식의 번호와 함께 컴퓨터 메모리에 저장하는 단계로 구성된다. 상기 흐 름도에서 농 작업 계획에 따른 농업용 로봇의 이동 단계에서부터 정한 상대적 위치벡터를 표식의 번호와 함께 컴퓨터 메모리에 저장하는 단계는 작업 장소에 대한 식재 및 식목이 완료될 때까지 반복하여 실행한다.
복합신호 위치표식의 설치 및 상대적 위치벡터 저장절차에 의해 식물의 위치들에 대한 상대적 위치벡터가 컴퓨터에 저장되어있다면, 농업용 로봇은 이 벡터를 활용하여 자율 이동할 수 있다. 이를 위한 이동순서는 도 7의 흐름도에서 보여 준다.
먼저, 농업용 로봇이 농지의 기준 위치 점을 확인하고, 기준 위치 점에 표시된 기준방향을 이전 이동방향으로서 초기화하는 단계(여기서, 기준 위치 점을 현재의 위치로 설정한다), 다음 식물의 위치로 이동하기 위해서는 다음 식물에 이르는 상대적 위치벡터(방향변화 값과 거리정보)를 컴퓨터 메모리에서 인출하는 단계, 농업용 로봇은 초기화에 의해 설정된 현재의 방향을 기준으로 해서, 이전 식물 간 연결선을 기준으로 컴퓨터에서 인출된 상대적 위치벡터를 이용하여 다음 식물위치까지 농업용 로봇이 이동하는 단계,
이 경우 방향변화 값만큼의 방향으로 회전하고 해당거리 값만큼 이동한다. 이때, 방향변화 값은 자이로에 의해 측정하고, 이동거리 값은 오도메타를 이용하여 측정한다.
자이로와 오도메타를 활용하여 컴퓨터에 저장된 벡터만큼 이동했다고 하더라도, 측정오차 및 바퀴의 미끄러짐 등의 문제로 정확한 위치만큼 이동하지 않을 수도 있다. 이와 같은 부정확성을 보완하기 위해서 본 발명에서는 상기 상대적 위치벡터 정보를 이용해서 식물의 위치에 대략적 접근을 한 다음, RFID 테그를 이용해서 찾고자 하는 식물의 여부를 확인하고 칼라로 표시된 자석신호부를 이용해서 특정 식물의 정확한 위치 확인하여 (즉, 복합신호 표식을 활용해서 정확한 식물위치 확인 및) 로봇을 추가적으로 미세 이동시키는 단계, 현 식물에 이르는 농업용 로봇의 실제 이동정보를 활용해서 식물 간 벡터(방향 및 거리)를 교정하는 단계, 식물에 대해 원하는 농 작업을 수행하는 단계로 구성된다.
본 발명은 마지막 복합신호 위치표식에 이를 때까지 다음 식물에 이르는 상대적 위치벡터를 컴퓨터 메모리에서 인출하는 단계부터, 농업용 로봇의 이동, 추가적 미세 이동, 식물 간 상대적 위치벡터 교정 등의 과정 식물에 대해 원하는 농 작업을 수행하는 단계까지의 과정을 반복하여 농업용 로봇의 자율적인 이동 및 자동화된 농 작업을 수행한다.
5. 농업용 로봇의 자기 위치 계산
위와 같이 설치된 복합신호 위치표식과 식물간의 방향 정보를 이용하면, 농지의 기준 점으로부터 현재의 작물까지의 위치도 계산할 수 있다.
(수학식 1)에서 작물의 위치벡터 pi
pi = mi-1 + pi-1이므로
Figure 112006094017810-pat00019
pi= mi-1 + pi-1= mi-1 + mi-2 + .... + m0 mk가 되어 농지 기준점으로부터의 위치는 모든 식물간의 상대적 위치벡터를 합산함으로써 구할 수 있다. 이때, 현재 위치로부터 기준위치(입구)에 이르는 위치벡터는 - p i 이다.
본 발명에 의하면, 식물의 식재 혹은 식목된 위치를 복합신호 위치표식을 이용해서 표시해두고, 식물간의 상대적 위치벡터를 컴퓨터 메모리에 저장해 두었다가, 농업용 로봇이 다시 방문할 때 이 정보를 이용해서 농업용 로봇의 자율주행을 할 수 있게 한다. 더 구체적으로는 농업용 로봇이 작물을 최초 식재 및 식목 할 때, 칼라, 자석, RFID 테그, 바코드, 숫자, 화살표 등 복합적인 신호원을 가진 복합신호 위치표식을 함께 설치하고, 다음 식물의 위치는 이전 식물들의 연결방향 및 위치를 기준으로 상대적인 위치로 표현하여 컴퓨터 메모리에 저장함으로써 이동해야 할 다음 위치는 물론이고, 기준 점으로부터의 절대위치를 계산할 수 있다.
또, 본 발명은 농업용 로봇의 자율적인 이동작업을 가능하게 하는 기반 기술에 관한 것으로, 식물의 식재나 식목 시 설치하여 식물의 생장기간 동안 식물의 위치 뿐 아니고, 농업용 로봇 자신의 위치, 농지 기준위치 (출구)까지의 거리 및 방향까지 계산할 수 있다.
또, 본 발명은 현재 기술로는 구현이 어려운 초정밀 GPS나 기준점 기반 위치 인식 기술의 어려움을 극복하기 위한 것으로, 설치되어 있는 이전 위치의 복합신호 위치표식을 기반으로 다음 식물의 상대적인 위치에 의해 식물의 위치를 표현하므로 매우 정밀하고 유용한 발명이다.

Claims (5)

  1. 농업용 로봇의 자율이동을 위하여 농 식물의 파종이나 식재 시에 식물의 위치를 표시하는 복합신호 위치표식에 있어서,
    상기 복합신호 위치표식은,
    사각형의 일측에 삼각형이 결합된 오각형 판형상으로 형성되며, 상단부 삼각형의 꼭지점에 의해 식물이 식재 및 식목된 위치를 지시하는 위치지시부와;
    자기 신호에 의해 상기 복합신호 위치표식의 위치를 감지할 수 있게 하는 자석신호부와;
    상기 복합신호 위치표식의 고유번호를 식별하는 RFID 테그와;
    상기 복합신호 위치표식의 고유번호를 식별하는 바코드와
    상기 숫자로 표시한 복합신호 위치표식의 고유번호와;
    현재의 식물 위치를 기준으로 다음 식물의 방향을 화살표로 표시하는 방향표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합신호 위치표식.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 자석신호부는 칼라로 구분하는 것을 특징으로 하는 복합신호 위치표식.
  3. 삭제
  4. 농지 지도정보를 이용하여 농 작업을 계획하는 단계; 기준 위치 점에 표시된 기준 방향을 이전(以前)의 상대적 위치벡터의 방향으로 하고, 기준 위치 점을 원점으로 초기화하는 단계; 농 작업 계획에 따른 농업용 로봇을 이동하는 단계; 농업용 로봇의 이동 중에 이전(以前) 두 식물간의 방향을 기준으로 방향변화 값 및 이전(以前) 식물 위치로부터의 이동거리를 측정하는 단계; 정해진 거리에 이르면 식물을 식재 혹은 식목하고 그 위치에 상기 복합신호 위치표식을 설치하는 단계; 상기 자이로와 오도메타를 이용해서 측정한 상대적 위치벡터(방향 변화 값 및 거리정보)를 위치표식의 번호와 함께 컴퓨터 메모리에 저장하는 단계; 기계를 이동하고, 상대적 위치벡터 측정, 위치표식 설치 등의 작업을 작업 장소에 대한 모든 식재 및 식목이 완료될 때까지 반복하는 것을 특징으로 하는 복합신호 위치표식을 이용한 농업용 로봇의 자율이동방법.
  5. 식물에 대한 제초, 시비, 농약살포, 수확 등 농 작업 시에 기준 위치 점에 표시된 기준 방향을 이전(以前) 이동방향으로 하고, 기준 위치 점을 원점으로 초기화하는 단계; 다음 식물에 이르는 상대적 위치벡터(이동방향 변화 값과 거리정보)를 컴퓨터 메모리에서 인출하는 단계; 이전(以前) 식물 간 이동 방향을 기준으로 컴퓨터에서 인출된 상대적 위치벡터 정보를 이용하여 다음 식물 위치까지 농업용 로봇을 이동하는 단계; 복합신호 위치표식을 활용해서 정확한 식물위치 확인하여 추가적으로 미세 이동하는 단계; 현 식물에 이르는 농업용 로봇의 실제 이동정보를 활용해서 식물간의 벡터를 교정하는 단계; 원하는 농 작업을 수행하는 단계; 다음 식물에 이르는 상대적 위치벡터를 컴퓨터 메모리에서 인출하는 단계부터, 농업용 로봇의 이동, 추가적 미세 이동, 식물 간 상대적 위치벡터 교정 등의 과정 식물에 대해 원하는 농 작업을 수행하는 단계까지의 과정을 반복하여 농업용 로봇의 자율적인 이동 및 자동화된 농 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 복합신호 위치표식을 이용한 농업용 로봇의 자율이동방법.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102661745A (zh) * 2012-04-11 2012-09-12 廖海龙 一种带磁条和rfid标签自动行走机器人的导航方式

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