KR101339750B1 - Autonomous tracktor - Google Patents

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KR101339750B1
KR101339750B1 KR1020120063371A KR20120063371A KR101339750B1 KR 101339750 B1 KR101339750 B1 KR 101339750B1 KR 1020120063371 A KR1020120063371 A KR 1020120063371A KR 20120063371 A KR20120063371 A KR 20120063371A KR 101339750 B1 KR101339750 B1 KR 101339750B1
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KR
South Korea
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tractor
autonomous driving
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signal
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KR1020120063371A
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Inventor
강영선
김정훈
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동양물산기업 주식회사
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Abstract

The present invention relates to an autonomous tractor and, more particularly, to an autonomous tractor capable of autonomous navigation by autonomously generating and tracking a route without the driving manipulation of a user. For this, the autonomous tractor includes a main controller (100) generating an autonomous navigation route for a tractor (1) and outputting a driving command signal to make the tractor (1) drive along the autonomous navigation route by sensing a position of the tractor (1), an autonomous navigation controller (200) outputting a control command signal to a plurality of autonomous navigation actuators based on the driving command signal, and a tractor controller (300) generating one or more control signals among a power shuttle control signal, a power shift control signal, a clutch control signal, and a break control signal corresponding to the control command signal of the autonomous navigation controller (200).

Description

자율주행 트랙터{Autonomous tracktor}Autonomous Tractor {Autonomous tracktor}

본 발명은 자율주행 트랙터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사람의 운전조작에 의하지 않고 자율적으로 경로를 생성하고 트랙킹함으로써 자율주행하는 트랙터에 관한 것이다.The present invention relates to a self-driving tractor, and more particularly, to a tractor for autonomous driving by autonomously generating and tracking a route without a human driving operation.

농업용 트랙터는 경작지의 밭갈이부터 비료살포 등의 작업까지 다양한 역할을 수행하며 인간의 노동력을 대신하고 있다. 이러한 트랙터는 인간의 노동력을 대신하여 일함으로써 노동력 절감과 비용 절감의 효과를 비약적으로 높일 수 있어 그 사용이 날로 증가되고 있다.
Agricultural tractors play a variety of roles from plowing tillage to fertilizer spraying, replacing human labor. These tractors can increase the use of labor savings and cost savings by working on behalf of human labor.

다만, 종래의 트랙터는 인간이 탑승하여 운전 조작 명령을 내림으로써 도로상을 주행하거나 또는 경작지의 밭갈이 및 논갈이를 수행한다. 그러나 인간에 의한 운전 조작 명령은 기계에 의한 조작 명령에 비해 정밀하지 못하고 또한 계속 반복적인 일에 인간의 실수를 유발함에 따라 트랙터 사용시 중대한 사고를 일으킬 위험이 항상 내재해 왔다.However, the conventional tractors drive on the road or give plowing and plowing on the arable land by a human being on board to give a driving operation command. However, the maneuvering maneuvering maneuver is not as precise as the maneuvering maneuver, and the risk of serious accidents in tractor use has always been inherent, as it causes human error in repeated work.

선행기술문헌인 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0120059(발명의 명칭 : 트랙터용 경제운전 안내 시스템 및 경제운전 안내방법)에 따르면 트랙터의 스로틀 밸브의 열림 각을 이용하여 트랙터의 운전 효율을 높일 수 있는 최적의 운전 조건을 운전자에게 제공할 수 있는 발명에 관한 것이다.According to the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0120059 (Invention name: economic operation guidance system and economic operation guidance method for a tractor) of the prior art document using the opening angle of the throttle valve of the tractor can increase the operating efficiency of the tractor The present invention relates to an invention capable of providing a driver with optimal driving conditions.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 자율주행 모드와 수동모드를 동시에 탑재하여 필요에 따라 인간이 운전조작 명령을 내리지 않더라도 자율적으로 경로생성 및 경로추적을 함으로써 트랙터를 기동하고 원하는 작업을 수행할 수 있는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was created to solve the problems described above, and equipped with an autonomous driving mode and a manual mode at the same time, even if humans do not give a driving operation command as needed to autonomously generate a path and track the tractor It is an object of the present invention to provide an invention capable of maneuvering and performing a desired task.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 본 발명의 목적은, 트랙터(1)의 자율주행 경로를 생성하며, 트랙터(1)의 위치를 감지하여 생성된 자율주행 경로를 따라 트랙터(1)가 주행하도록 운전명령 신호를 출력하는 주 제어기(100), 운전명령 신호에 기초하여 복수의 자율주행 액추에이터에 제어 명령 신호를 출력하는 자율주행 제어기(200), 그리고 자율주행 제어기(200)의 제어 명령 신호에 대응하는 파워 셔틀 제어신호, 파워 쉬프트 제어신호, 클러치 제어신호, 및 브레이크 제어신호 중 적어도 어느 하나의 제어신호를 생성하는 트랙터 제어기(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 트랙터를 제공함으로써 달성될 수 있다.
An object of the present invention as described above, generating the autonomous driving path of the tractor 1, and outputs a driving command signal to drive the tractor 1 along the autonomous driving path generated by detecting the position of the tractor (1) The controller 100, the autonomous driving controller 200 outputting a control command signal to the plurality of autonomous driving actuators based on the driving command signal, and a power shuttle control signal and power corresponding to the control command signal of the autonomous driving controller 200. It can be achieved by providing a self-driving tractor comprising a tractor controller 300 for generating a control signal of at least one of a shift control signal, a clutch control signal, and a brake control signal.

트랙터(10)의 위치는, 기준국 지피에스 신호를 수신하여 위치 보정 데이터를 생성하고, 생성된 위치 보정 데이터를 전송하는 기준국(10), 그리고 기준국(10)으로부터 위치 보정 데이터와 이동국 지피에스 신호를 수신하여 주 제어기(100)에 전송하는 이동국(20)을 포함함으로써 주 제어기(100)에 의해 계산된다.The position of the tractor 10 receives the reference station PS signal, generates position correction data, transmits the generated position correction data, and the position correction data and the mobile station GPS signal from the reference station 10. It is calculated by the main controller 100 by including the mobile station 20 to receive and transmit it to the main controller 100.

이동국(20)에는, 트랙터(1)의 자세 및 가속도 정보를 측정하는 관성 항법장치가 더 포함된다.The mobile station 20 further includes an inertial navigation device for measuring the attitude and acceleration information of the tractor 1.

트랙터(1)의 좌우 바퀴에는, 트랙터(1)의 주행거리 및 속도를 측정하는 휠 엔코더(5)가 구비됨으로써 실제 주행 속도와 자율주행에 따라 생성된 주행 속도를 비교하여 트랙터(1)의 슬립 상태를 감지하고, 지피에스 신호 고장시 주행 거리 및 주행 방향을 생성된 경로에 기초하여 추정함으로써 트랙터(1)의 위치를 계산한다.The left and right wheels of the tractor 1 are equipped with a wheel encoder 5 for measuring the traveling distance and the speed of the tractor 1, so that the slip of the tractor 1 is compared by comparing the actual traveling speed and the traveling speed generated according to autonomous driving. The position of the tractor 1 is calculated by detecting the state and estimating the driving distance and driving direction at the time of the GPS signal failure based on the generated route.

트랙터(1)의 계획 경로와 실제 경로를 비교하여 생성된 조향각에 따라 주 제어기(100)에 의해 조향각 변경 명령 신호가 전송된 경우, 자율주행 제어기(200)는 조향각에 따라 조향 액추에이터를 제어하여 오비트롤을 작동시키고, 리니어 포텐셔미터로부터 트랙터(1)의 조향각을 피드백 받는다.When the steering angle change command signal is transmitted by the main controller 100 according to the steering angle generated by comparing the planned path and the actual path of the tractor 1, the autonomous driving controller 200 controls the steering actuator according to the steering angle to control the obi. The trawl is activated and the steering angle of the tractor 1 is fed back from the linear potentiometer.

주 제어기(100)에 의해 변속명령 신호가 전송된 경우, 자율주행 제어기(200)는 변속 액추에이터를 변속명령 신호에 상응하도록 제어하고, 트랙터 제어기(300)는 변속명령 신호에 상응하도록 클러치를 제어한다.When the shift command signal is transmitted by the main controller 100, the autonomous driving controller 200 controls the shift actuator to correspond to the shift command signal, and the tractor controller 300 controls the clutch to correspond to the shift command signal. .

주 제어기(100)에 의해 가속명령 신호가 전송된 경우, 자율주행 제어기(200)는 모터(40)를 제어하여 스로틀 제어 케이블(50)을 조작하도록 함으로써 트랙터(1)를 가속시킨다.When the acceleration command signal is transmitted by the main controller 100, the autonomous driving controller 200 accelerates the tractor 1 by controlling the motor 40 to operate the throttle control cable 50.

주 제어기(100)에 의해 브레이크 조작 명령 신호가 전송된 경우, 트랙터 제어기(300)는 자율주행 제어기(200)의 제어신호에 기초하여 비례제어 밸브(7)를 제어함으로써 브레이크 조작 명령 신호에 상응하도록 트랙터(1)를 감속시킨다.When the brake operation command signal is transmitted by the main controller 100, the tractor controller 300 controls the proportional control valve 7 based on the control signal of the autonomous driving controller 200 to correspond to the brake operation command signal. Slow down the tractor 1.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 인간이 탑승하지 않더라도 자율적으로 경로를 생성함으로써 트랙터를 기동하고 운전할 수 있는 무인자율 트랙터를 제공하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, there is an effect of providing an unmanned autonomous tractor capable of maneuvering and driving a tractor by autonomously generating a path even if a human does not ride.

또한, 본 발명에 의하면 인간의 노동력과 비용을 대폭적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention there is an effect that can significantly reduce the human labor and cost.

그리고 본 발명에 의하면 자율주행에 의해 자율적으로 기동함으로써 인간에 의한 단순 반복적인 조작에 따른 트랙터 사고 비율을 낮출 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by autonomous driving by autonomous driving has the effect of lowering the tractor accident rate according to the simple repetitive operation by the human.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 자율주행 트랙터 장치의 구성을 나타낸 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 자율주행 트랙터 장치의 신호 흐름을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 휠 엔코더가 트랙터의 후륜에 구비된 것을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 조향 제어 시스템의 제어 흐름을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 전동식 조향 장치와 오비트롤를 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 리니어 포텐셔미터가 트랙터의 전륜에 설치된 도면이고,
도 7은 본 발명에 따른 전기 제어 모터 액추에이터를 나타낸 도면이고,
도 8은 본 발명에 따른 변속 제어 시스템의 제어 흐름을 나타낸 도면이고,
도 9는 본 발명에 따른 스마트 모터와 스로틀 제어 케이블을 나타낸 도면이고,
도 10은 본 발명에 따른 브레이크 제어 시스템의 제어 흐름을 나타낸 도면이고,
도 11은 본 발명에 따른 브레이크 시스템의 구성을 나타낸 도면이고,
도 12는 본 발명에 따른 제어패널의 기능을 도시한 도면이고,
도 13은 본 발명에 따른 위치인식 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
1 is a configuration diagram showing the configuration of an autonomous driving tractor apparatus according to the present invention,
2 is a view showing a signal flow of the autonomous driving tractor apparatus according to the present invention,
3 is a view showing that the wheel encoder according to the invention is provided on the rear wheel of the tractor,
4 is a view showing a control flow of the steering control system according to the present invention,
5 is a view showing an electric steering apparatus and orbitrol according to the present invention,
6 is a view in which a linear potentiometer according to the present invention is installed on the front wheel of a tractor,
7 is a view showing an electric control motor actuator according to the present invention,
8 is a view showing a control flow of the shift control system according to the present invention,
9 is a view showing a smart motor and a throttle control cable according to the present invention,
10 is a view showing a control flow of the brake control system according to the present invention,
11 is a view showing the configuration of a brake system according to the present invention,
12 is a view showing the function of the control panel according to the present invention,
Figure 13 is a block diagram showing the configuration of a position recognition system according to the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the embodiment described below does not unduly limit the content of the present invention described in the claims, and the entire structure described in this embodiment is not necessarily essential as the solution means of the present invention.

<자율주행 트랙터 장치의 구성><Configuration of the self-driving tractor unit>

본 발명에 따른 자율주행 트랙터 장치는 경작지, 험로, 또는 도로상에서 사람에 의하지 않고 생성된 경로를 따라 자율적으로 주행하는 트랙터에 관한 발명이다. 이러한 자율주행 트랙터의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 트랙터(1), 가속 액추에이터(71), 변속 액추에이터(73), MDPS(Motor Driven Power Steering) 조향 컬럼(75), 리니어 포텐셔미터(77), 인터페이스 모듈 박스(80), 및 리모트 컨트롤 박스(90)로 이루어진다.
The self-driving tractor apparatus according to the present invention relates to a tractor that autonomously travels along a generated path without a person on a cultivated land, a rough road, or a road. As shown in FIG. 1, the autonomous driving tractor includes a tractor 1, an acceleration actuator 71, a shift actuator 73, a motor driven power steering (MDPS) steering column 75, a linear potentiometer 77, It consists of an interface module box 80 and a remote control box 90.

자율주행 트랙터 장치에 구비된 상술한 각 구성의 신호 흐름은 도 2에 도시된 바와 같이 인터페이스 모듈 박스(80)에 의해 통합되어 자율주행 제어기(200)로 신호가 전송되거나 자율주행 제어기로부터 신호를 전송받는다. 인터페이스 모듈 박스(80)는 자율주행 제어기(200)와 시리얼 통신 또는 CAN(Control Area Network) 통신에 의해 신호를 송신하거나 수신하며, 시리얼 통신의 일예로서 RS232c, RS485c 통신 프로토콜을 이용할 수 있다. 자율주행 트랙터에 부착된 배터리는 각종 액추에이터, 휠 엔코더, 및 리모트 컨트롤러에 전원을 공급한다.
The signal flow of each of the above-described components provided in the autonomous tractor apparatus is integrated by the interface module box 80 as shown in FIG. 2 to transmit a signal to the autonomous driving controller 200 or to transmit a signal from the autonomous driving controller. Receive. The interface module box 80 transmits or receives a signal through serial communication or CAN (Control Area Network) communication with the autonomous driving controller 200, and may use RS232c and RS485c communication protocols as an example of serial communication. Batteries attached to autonomous tractors supply power to various actuators, wheel encoders, and remote controllers.

리모트 컨트롤 박스(90)는 자율주행 트랙터가 자율주행시 사용자에 의해 원격으로 제어될 수 있도록 무선 또는 유선으로 사용자 단말(도면 미도시)과 연결될 수 있다. 사용자는 사용자 단말을 이용하여 자율주행 트랙터의 가·감속, 정지, 조향각 제어에 해당하는 명령을 전송할 수 있으며, 또한 현재 자율주행 트랙터의 상태정보를 전송받아 이를 사용자 단말에 디스플레이할 수 있다. 트랙터의 상태정보는 현재 트랙터의 위치정보, 가·감속 정보, 조향각 정보, 또는 경로생성 정보 등 자율주행에 필요한 모든 정보이다.
The remote control box 90 may be connected to a user terminal (not shown) by wireless or wired so that the autonomous driving tractor can be remotely controlled by the user during autonomous driving. The user may transmit a command corresponding to acceleration, deceleration, stop, steering angle control of the autonomous driving tractor by using the user terminal, and may receive the current information of the autonomous driving tractor and display it on the user terminal. The state information of the tractor is all information necessary for autonomous driving such as current position information of the tractor, acceleration / deceleration information, steering angle information, or path generation information.

휠 엔코더(5,5')는 도 3에 도시된 바와 같이 트랙터의 좌·우 후륜에 설치되어 트랙터 바퀴의 회전에 상응하는 후륜의 주행 거리 및 속도를 측정한다. 따라서 후술하는 지피에스 신호를 받을 수 없는 지역 또는 전자파 장애에 의한 지피에스 신호 에러시 지피에스 신호를 대신하여 트랙터의 주행 거리 및 주행 방향을 추정하도록 주 제어기(100) 또는 자율주행 제어기(200)에 감지 신호를 출력한다.
The wheel encoders 5 and 5 'are installed on the left and right rear wheels of the tractor as shown in FIG. 3 to measure the traveling distance and the speed of the rear wheels corresponding to the rotation of the tractor wheels. Therefore, a detection signal is transmitted to the main controller 100 or the autonomous driving controller 200 so as to estimate the driving distance and driving direction of the tractor in place of the GPS signal when the GPS signal error due to an electromagnetic wave or an area where the GPS signal is not described later. Output

또한, 주 제어기(100) 또는 자율주행 제어기(200)는 휠 엔코더 신호에 근거하여 계산된 트랙터의 실제 주행속도와 자율주행하기 위해 생성된 이론 주행속도를 비교함으로써 트랙터의 슬립(slip) 상태를 파악하고, 생성된 경로 상에서의 트랙터의 위치를 추정할 수 있다. 이러한 휠 엔코더 신호는 지피에스 신호와 함께 또는 지피에스 신호 에러시 지피에스 신호를 보조하는 역할을 수행한다.
In addition, the main controller 100 or the autonomous driving controller 200 determines the slip state of the tractor by comparing the actual driving speed of the tractor calculated based on the wheel encoder signal with the theoretical driving speed generated for autonomous driving. Then, the position of the tractor on the generated path can be estimated. The wheel encoder signal serves to assist the GPS signal together with the GPS signal or at the time of the GPS signal error.

자율주행 트랙터의 조향 제어 시스템은 도 4와 같은 제어 흐름에 따라 제어된다. 주 제어기(100)는 트랙터의 자율주행에 따라 생성된 계획 경로와 트랙터가 이동한 실제 경로를 비교하고, 계획 경로와 실제 경로의 차이에 따른 스티어링 휠의 조향각을 결정한다. 주 제어기(100)는 결정된 조향각에 따른 제어신호를 자율주행 제어기(200)에 전송하며, 자율주행 제어기(200)는 이에 상응하는 신호를 전동식 조향장치(Motor Driven Power Steering)(75a)에 전송한다. 전동식 조향장치는 최종적으로 도 5에 도시된 바와 같이 트랙터에 탑재된 오비트롤(75b)을 작동시킴으로써 스티어링 휠의 조향각을 제어하게 된다.
The steering control system of the autonomous tractor is controlled according to the control flow as shown in FIG. The main controller 100 compares the planned route generated according to the autonomous driving of the tractor with the actual route of the tractor, and determines the steering angle of the steering wheel according to the difference between the planned route and the actual route. The main controller 100 transmits a control signal according to the determined steering angle to the autonomous driving controller 200, and the autonomous driving controller 200 transmits a corresponding signal to a motor driven power steering 75a. . The electric steering device finally controls the steering angle of the steering wheel by operating the orbitrol 75b mounted on the tractor as shown in FIG. 5.

조정된 스티어링 휠의 조향각은 도 6에 도시된 바와 같이 트랙터의 전륜에 설치된 리니어 포텐셔미터(77)로부터 피드백 받을 수 있으며, 주 제어기(100)에 의해 생성된 조향각이 제대로 제어되었는지 여부를 판단할 수 있다.
The steering angle of the adjusted steering wheel may be fed back from the linear potentiometer 77 installed at the front wheel of the tractor as shown in FIG. 6, and it may be determined whether the steering angle generated by the main controller 100 is properly controlled. .

자율주행 트랙터의 변속 제어 시스템은 트랙터의 전·후진 변속을 담당하는 파워 셔틀 시스템(power shuttle system), 하이-로우 변속을 담당하는 파워 쉬프트 시스템(power shift system), 도 7에 도시된 바와 같은 전기모터를 이용한 액추에이터에 의한 주변속 시스템으로 구성된다. 자율주행 트랙터의 변속은 일예로서 주변속 1 ~ 4단, 부변속 1 ~ 3단으로 총 12단으로 구성되며, 여기에 유압 변속 클러치를 이용한 하이-로우 2단 변속을 추가함으로써 총 24단으로 구성될 수 있다.
The shift control system of an autonomous tractor includes a power shuttle system for shifting forward and backward of a tractor, a power shift system for shifting high-low, and an electric as shown in FIG. 7. It consists of a peripheral speed system by an actuator using a motor. As an example, the shifting of the autonomous tractor is composed of 12 speeds, including 1 to 4 speeds and 1 to 3 speeds, and a total of 24 speeds by adding high-low two speeds using a hydraulic shift clutch. Can be.

도 8에 도시된 바와 같은 자율주행 트랙터의 변속 제어 흐름은 다음과 같다. 먼저, 주 제어기(100)가 변속명령을 자율주행 제어기(200)로 전송하면 자율주행 제어기는 변속명령에 상응하도록 변속 액추에이터를 제어함과 동시에 트랙터 제어기(300)에 클러치 제어명령을 전송한다. 트랙터 제어기(300)는 클러치 제어명령에 따라 클러치를 제어함으로써 자율적으로 트랙터의 변속시스템을 제어할 수 있다.
The shift control flow of the autonomous driving tractor as shown in FIG. 8 is as follows. First, when the main controller 100 transmits a shift command to the autonomous driving controller 200, the autonomous driving controller transmits a clutch control command to the tractor controller 300 while controlling the shift actuator to correspond to the shift command. The tractor controller 300 may autonomously control the transmission system of the tractor by controlling the clutch according to the clutch control command.

자율주행 트랙터의 가·감속제어는 주 제어기(100)로부터 전송된 가·감속 제어명령에 따라 자율주행 제어기(200)가 도 9에 도시된 바와 같이 스마트 모터(40)를 제어하고, 스마트 모터는 엔진의 스로틀 제어 케이블(50)을 조작함으로써 수행된다.
Acceleration and deceleration control of the autonomous driving tractor according to the acceleration and deceleration control command transmitted from the main controller 100, the autonomous driving controller 200 controls the smart motor 40 as shown in Figure 9, the smart motor This is done by manipulating the throttle control cable 50 of the engine.

자율주행 트랙터의 브레이크 제어 시스템은 도 10에 도시된 바와 같이 주 제어기(100)에 의해 브레이크 제어명령이 전송되면 자율주행 제어기(200)는 트랙터 제어기(300)로 명령신호를 전달하여 도 11에 도시된 바와 같은 비례제어 밸브(7)를 조작한다. 도 11은 브레이크 제어 시스템의 일 구성으로서 조절된 비례제어 밸브(7)는 브레이크 유압 실린더(9)를 조작하도록 함으로써 자율적으로 트랙터의 속도를 감속하거나 트랙터를 정지하도록 할 수 있다.
In the brake control system of the self-driving tractor, as shown in FIG. 10, when the brake control command is transmitted by the main controller 100, the autonomous driving controller 200 transmits a command signal to the tractor controller 300 and is shown in FIG. 11. The proportional control valve 7 as described above is operated. FIG. 11 shows that the proportional control valve 7 adjusted as one configuration of the brake control system can autonomously slow down the tractor or stop the tractor by operating the brake hydraulic cylinder 9.

만약, 자율주행 모드에서 수동모드로 전환되는 경우에는 비례제어 밸브(7)는 수동모드를 위한 초기 상태로 돌아가며 사용자가 브레이크 패달을 밟는 경우 브레이크 링크 시스템(6)에 의해 브레이크 유압 실린더(9)를 작동시킴으로써 트랙터를 감속시키거나 정지시킬 수 있다.
If the autonomous driving mode is switched to the manual mode, the proportional control valve 7 returns to the initial state for the manual mode, and when the user presses the brake pedal, the brake hydraulic cylinder 9 is opened by the brake link system 6. By operating the tractor can be slowed down or stopped.

본 발명에 따른 제어패널(400)은 트랙터 사용자가 조작이 용이하고 트랙터 사용자에게 트랙터 상태에 관한 정보가 잘 보이도록 운전석 일측에 구비될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이 제어패널(400)에는 각종 트랙터의 상태를 표시하는 LED 표시창과 LCD 표시창이 있으며, 비상시 트랙터의 운전을 멈출 수 있는 비상정지 스위치(430)가 구비되어 있다. 또한, 자율주행 제어기(200)를 온/오프 시킬 수 있는 스위치(440)와 트랙터를 자율 주행 모드 또는 수동 모드로 전환할 수 있는 스위치(450)가 구비되어 있다.
The control panel 400 according to the present invention may be provided on one side of the driver's seat so that the tractor user is easy to operate and the tractor user can see the information on the tractor condition well. As shown in FIG. 12, the control panel 400 includes an LED display window and an LCD display window displaying the state of various tractors, and an emergency stop switch 430 for stopping the operation of the tractor in an emergency. In addition, a switch 440 for turning on / off the autonomous driving controller 200 and a switch 450 for switching the tractor to an autonomous driving mode or a manual mode are provided.

자율주행 트랙터의 위치계산은 RTK(real time kinematic)와 DGPS를 이용하여 정지위치 오차 2cm 미만으로 구현되기 위해 기준국(10)과 이동국(20)으로 구성된 위치감지 시스템에 의해 산출된다. 이때 이동국(20)은 자율주행 트랙터(1)에 구비될 수 있으며 기준국은 자율주행 트랙터가 움직이는 영역의 대략 10km 이내에 위치하는 것이 바람직하다.
The position calculation of the autonomous tractor is calculated by the position sensing system composed of the reference station 10 and the mobile station 20 in order to implement a real position kinematic (RTK) and DGPS with less than 2 cm of the stop position error. At this time, the mobile station 20 may be provided in the autonomous driving tractor 1 and the reference station is preferably located within approximately 10 km of the area in which the autonomous driving tractor moves.

기준국(10)은 지피에스(3)로부터 신호를 수신받는 기준국 안테나(11), 기준국 안테나(11)로부터 신호를 수신하여 위치보정 데이터를 생성하는 기준국 수신기(13), 및 생성된 위치보정 데이터를 이동국(20)으로 전송하기 위하여 변조기, 증폭기 및 안테나로 구성된 기준국 RF모뎀(15)이 있다.
The reference station 10 receives a signal from the GPS 3, a reference station antenna 11, a reference station receiver 13 receiving a signal from the reference station antenna 11 to generate position correction data, and the generated position. There is a reference station RF modem 15 consisting of a modulator, an amplifier and an antenna for transmitting correction data to the mobile station 20.

기준국 RF모뎀(15)을 통해 전송된 위치보정 데이터를 이동국 RF모뎀(25)이 복조하여 이동국 수신기(23)로 전송하고, 이동국 수신기(23)는 기준국으로부터 전송된 위치보정 데이터와 이동국 안테나(21)로부터 전송된 지피에스 신호를 주 제어기(100)에 전송한다. 주 제어기는 RTK 기능을 수행할 수 있는 소프트웨어가 탑재되어 있으며 당해 소프트웨어에 의해 현재 트랙터의 위치를 정확하게 산출한다.
The mobile station RF modem 25 demodulates the position correction data transmitted through the reference station RF modem 15 to the mobile station receiver 23, and the mobile station receiver 23 transmits the position correction data and the mobile station antenna transmitted from the reference station. The GS signal transmitted from 21 is transmitted to the main controller 100. The main controller is equipped with software capable of performing the RTK function and the software accurately calculates the position of the current tractor.

이동국(20)에는 관성항법 장치가 더 구비되어 트랙터의 자세 및 가속도 정보를 측정하도록 함으로써 자율주행 트랙터의 자율주행에 활용하도록 할 수 있다.
The mobile station 20 may be further provided with an inertial navigation device to measure the attitude and acceleration information of the tractor to be used for autonomous driving of the autonomous tractor.

상술한 주 제어기(100), 자율주행 제어기(200), 트랙터 제어기(300) 및 제어패널(400)은 서로 CAN 통신에 의해 데이터를 주고 받을 수 있으며 주 제어기(100) 및 자율주행 제어기(200)는 설명의 편의를 위하여 각 기능을 분리하여 설명하였으나 필요에 따라 하나의 제어기에 의해 구현될 수도 있고 당해 설명과 같이 구분된 제어기에 의해 구현될 수도 있다.
The main controller 100, the autonomous driving controller 200, the tractor controller 300, and the control panel 400 may exchange data with each other by CAN communication, and the main controller 100 and the autonomous driving controller 200. For the convenience of description, each function has been described separately, but may be implemented by one controller as necessary or may be implemented by a controller separated as described above.

이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment thereof, the present invention is not limited thereto, and various modifications and applications are possible. In other words, those skilled in the art can easily understand that many variations are possible without departing from the gist of the present invention.

1 : 트랙터
3 : 지피에스(GPS)
5,5' : 휠 엔코더
6 : 브레이크 링크 시스템
7 : 비례제어 밸브
8 : 브레이크 어셈블리
9 : 브레이크 유압 실린더
10 : 기준국
11 : 기준국 안테나
13 : 기준국 수신기
15 : 기준국 RF모뎀
20 : 이동국
21 : 기준국 안테나
23 : 기준국 수신기
25 : 기준국 RF모뎀
30 : 전동식 조향장치
40 : 모터
50 : 스로틀 제어 케이블
71 : 가속 액추에이터
73 : 변속 액추에이터
75 : MDPS 조향 컬럼
75' : 조향 액추에이터
75a: 전동식 조향 장치
75b : 오비트롤
77 : 리니어 포텐셔미터
80 : 인터페이스 모듈 박스
90 : 리모트 컨트롤 박스
100 : 주 제어기
200 : 자율주행 제어기
300 : 트랙터 제어기
400 : 제어패널
410 : LED
420 : LCD
430 : 비상정지 스위치
440 : 온/오프 스위치
450 : 자동/수동 전환 스위치1: tractor
3: GPS
5,5 ': Wheel encoder
6: brake link system
7: proportional control valve
8: brake assembly
9: brake hydraulic cylinder
10: reference station
11: reference station antenna
13: reference station receiver
15: RF modem of reference station
20: mobile station
21: reference station antenna
23: reference station receiver
25: reference station RF modem
30: electric steering device
40: motor
50: throttle control cable
71: acceleration actuator
73: shifting actuator
75: MDPS Steering Column
75 ': Steering actuator
75a: electric steering
75b: Orbitrol
77: linear potentiometer
80: interface module box
90: remote control box
100: main controller
200: autonomous driving controller
300: Tractor Controller
400: control panel
410: LED
420: LCD
430: emergency stop switch
440: on / off switch
450: auto / manual toggle switch

Claims (8)

트랙터(1)의 자율주행 경로를 생성하며, 상기 트랙터(1)의 위치를 감지하여 생성된 자율주행 경로를 따라 상기 트랙터(1)가 주행하도록 운전명령 신호를 출력하는 주 제어기(100)와;
상기 운전명령 신호에 기초하여 복수의 자율주행 액추에이터에 제어 명령 신호를 출력하는 자율주행 제어기(200); 그리고
상기 자율주행 제어기(200)의 제어 명령 신호에 대응하는 파워 셔틀 제어신호, 파워 쉬프트 제어신호, 클러치 제어신호, 및 브레이크 제어신호 중 적어도 어느 하나의 제어신호를 생성하는 트랙터 제어기(300)를 포함하고;
상기 트랙터(10)의 위치는, 기준국 지피에스 신호를 수신하여 위치 보정 데이터를 생성하고, 생성된 위치 보정 데이터를 전송하는 기준국(10), 그리고 상기 기준국(10)으로부터 위치 보정 데이터와 이동국 지피에스 신호를 수신하여 상기 주 제어기(100)에 전송하는 이동국(20)을 포함함으로써 상기 주 제어기(100)에 의해 계산되며;
상기 트랙터(1)의 계획 경로와 실제 경로를 비교하여 생성된 조향각에 따라 상기 주 제어기(100)에 의해 조향각 변경 명령 신호가 전송된 경우, 상기 자율주행 제어기(200)는 상기 조향각에 따라 조향 액추에이터를 제어하여 오비트롤을 작동시키고, 리니어 포텐셔미터로부터 상기 트랙터(1)의 조향각을 피드백 받는 것을 특징으로 하는 자율주행 트랙터.
A main controller (100) generating an autonomous driving route of the tractor (1) and outputting a driving command signal to drive the tractor (1) along the autonomous driving route generated by sensing the position of the tractor (1);
An autonomous driving controller 200 which outputs a control command signal to a plurality of autonomous driving actuators based on the driving command signal; And
And a tractor controller 300 generating at least one control signal among a power shuttle control signal, a power shift control signal, a clutch control signal, and a brake control signal corresponding to the control command signal of the autonomous driving controller 200. ;
The position of the tractor 10 is a reference station 10 that receives the reference station GPS signal, generates position correction data, and transmits the generated position correction data, and the position correction data and the mobile station from the reference station 10. Calculated by the main controller (100) by including a mobile station (20) for receiving a GPS signal and transmitting it to the main controller (100);
When the steering angle change command signal is transmitted by the main controller 100 according to the steering angle generated by comparing the planned path and the actual path of the tractor 1, the autonomous driving controller 200 controls the steering actuator according to the steering angle. Controlling to operate the orbitrol, the autonomous driving tractor characterized in that the feedback from the linear potentiometer steering angle of the tractor (1).
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 이동국(20)에는,
상기 트랙터(1)의 자세 및 가속도 정보를 측정하는 관성 항법장치가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 자율주행 트랙터.
The method of claim 1,
The mobile station 20,
The autonomous driving tractor further comprises an inertial navigation device for measuring the attitude and acceleration information of the tractor (1).
제 1 항에 있어서,
상기 트랙터(1)의 좌우 바퀴에는,
상기 트랙터(1)의 주행거리 및 속도를 측정하는 휠 엔코더(5)가 구비됨으로써 실제 주행 속도와 자율주행에 따라 생성된 주행 속도를 비교하여 상기 트랙터(1)의 슬립 상태를 감지하고, 지피에스 신호 고장시 주행 거리 및 주행 방향을 생성된 경로에 기초하여 추정함으로써 상기 트랙터(1)의 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 자율주행 트랙터.
The method of claim 1,
On the left and right wheels of the tractor 1,
The wheel encoder 5 measuring the driving distance and the speed of the tractor 1 is provided to detect the slip state of the tractor 1 by comparing the actual driving speed and the traveling speed generated according to autonomous driving, and the GPS signal. The autonomous tractor characterized in that the position of the tractor (1) is calculated by estimating the traveling distance and the driving direction at the time of failure based on the generated route.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 주 제어기(100)에 의해 변속명령 신호가 전송된 경우,
상기 자율주행 제어기(200)는 변속 액추에이터를 상기 변속명령 신호에 상응하도록 제어하고,
상기 트랙터 제어기(300)는 상기 변속명령 신호에 상응하도록 클러치를 제어하는 것을 특징으로 하는 자율주행 트랙터.
The method of claim 1,
When the shift command signal is transmitted by the main controller 100,
The autonomous driving controller 200 controls the shift actuator to correspond to the shift command signal,
The tractor controller 300 controls the clutch to correspond to the shift command signal.
제 1 항에 있어서,
상기 주 제어기(100)에 의해 가속명령 신호가 전송된 경우,
상기 자율주행 제어기(200)는 모터(40)를 제어하여 스로틀 제어 케이블(50)을 조작하도록 함으로써 상기 트랙터(1)를 가속시키는 것을 특징으로 하는 자율주행 트랙터.
The method of claim 1,
When the acceleration command signal is transmitted by the main controller 100,
The autonomous driving controller 200 is characterized in that the autonomous driving tractor to accelerate the tractor (1) by controlling the motor (40) to operate the throttle control cable (50).
제 1 항에 있어서,
상기 주 제어기(100)에 의해 브레이크 조작 명령 신호가 전송된 경우,
상기 트랙터 제어기(300)는 상기 자율주행 제어기(200)의 제어신호에 기초하여 비례제어 밸브(7)를 제어함으로써 상기 브레이크 조작 명령 신호에 상응하도록 상기 트랙터(1)를 감속시키는 것을 특징으로 하는 자율주행 트랙터.The method of claim 1,
When the brake operation command signal is transmitted by the main controller 100,
The tractor controller 300 decelerates the tractor 1 to correspond to the brake operation command signal by controlling the proportional control valve 7 based on the control signal of the autonomous driving controller 200. Odometer tractor.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101879247B1 (en) 2017-10-31 2018-08-17 충남대학교산학협력단 The Working Path Setting Method for Automatic Driving Agricultural Machine
KR102173984B1 (en) * 2019-06-27 2020-11-05 현대모비스 주식회사 Apparatus for controlling brake of autonomous driving vehicle
CN114415685A (en) * 2022-01-20 2022-04-29 东南大学 Orchard autopilot tractor
KR20230013891A (en) 2021-07-20 2023-01-27 (주)컨트롤웍스 Apparatus and method for recognizing obstacle of autonomous driving tractor
KR20230072532A (en) 2021-11-17 2023-05-25 한국생산기술연구원 Agricultural vehicle autonomous driving device, system and method thereof
WO2024090688A1 (en) * 2022-10-25 2024-05-02 주식회사 긴트 Method for presetting compensation angle for steering clearance and autonomous agricultural machine using compensation angle

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002358122A (en) * 2001-05-31 2002-12-13 Yanmar Agricult Equip Co Ltd Agricultural work vehicle

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002358122A (en) * 2001-05-31 2002-12-13 Yanmar Agricult Equip Co Ltd Agricultural work vehicle

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101879247B1 (en) 2017-10-31 2018-08-17 충남대학교산학협력단 The Working Path Setting Method for Automatic Driving Agricultural Machine
KR102173984B1 (en) * 2019-06-27 2020-11-05 현대모비스 주식회사 Apparatus for controlling brake of autonomous driving vehicle
KR20230013891A (en) 2021-07-20 2023-01-27 (주)컨트롤웍스 Apparatus and method for recognizing obstacle of autonomous driving tractor
KR20230072532A (en) 2021-11-17 2023-05-25 한국생산기술연구원 Agricultural vehicle autonomous driving device, system and method thereof
CN114415685A (en) * 2022-01-20 2022-04-29 东南大学 Orchard autopilot tractor
WO2024090688A1 (en) * 2022-10-25 2024-05-02 주식회사 긴트 Method for presetting compensation angle for steering clearance and autonomous agricultural machine using compensation angle

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