KR101987828B1 - Unmanned pesticide application method using autonomous vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법에 관한 것이다.The present invention relates to an unmanned control method using an autonomous vehicle.
일반적으로, 곡류, 채소류, 과일류 등을 재배하는 농가는 수확량을 높이기 위해 병충해를 방지할 수 있는 농약을 사용한다.In general, farmers growing grains, vegetables, fruits and the like use pesticides to prevent pests in order to increase yields.
그러나, 살포되는 농약은 수확량에 지대한 영향을 주지만 정작 농작물을 섭취하는 소비자는 물론, 이를 사용하는 사용자에게 치명적인 생명의 위협을 줄 수 있는 문제를 안고 있다.However, the sprayed pesticides have a significant effect on the yield, but there is a problem that can pose a fatal life threat to consumers who consume crops, as well as users who use them.
농촌진흥청의 '농약살포 작업자 장기노출 연구 결과'에 따르면 농약노출에 의한 농업인의 피해가 심각한 것으로 나타난다. 구체적으로, 남성 농업인 중 농약중독 증상을 호소하는 농업인의 23%인에 달하며, 이를 전체 150만 남성 농업인에 대입해 보면 약 34만5000여명이 농약중독에 시달리고 있을 것으로 보인다.According to the Rural Development Administration's long-term exposure to pesticide spray workers, farmers are seriously affected by pesticide exposure. Specifically, 23% of farmers complaining of pesticide poisoning symptoms among male farmers, and if the total is assigned to 1.5 million male farmers, about 345,000 people are suffering from pesticide poisoning.
또한, 농약 중독에 의한 증상으로는 메스꺼움, 구토, 설사는 물론 어지럼증과 불안감, 호흡곤란, 전신마비 등의 치명적인 증상과 우울증상까지 보이는 것으로 나타난다. 특히, 수동식 등짐형 분무기를 사용해 농약을 뿌릴 경우 그 위험도가 높게 나타나는 것으로 파악된다.In addition, symptoms of pesticide poisoning include nausea, vomiting and diarrhea, as well as fatal symptoms such as dizziness, anxiety, shortness of breath, and paralysis, and depression. In particular, the risk of spraying pesticides using a manual backpack sprayer appears to be high.
이를 개선하기 위하여 최근에는 대다수 농가에서 자동 방제장치나 무인 방제장치를 사용하여 농약을 살포함으로써, 농업인의 안전을 도모하고 있다. In order to improve this, in recent years, many farms have been spraying pesticides using automatic control devices or unmanned control devices, thereby improving farmers' safety.
『대한민국 등록특허공보 제10-1762929호, 발명의 명칭: 무인 방제기, (공고일: 2017년08월04일, 특허권자: 전주대학교 산학협력단, 주식회사 동일이앤지)』에는 지면에 설치되는 유도선을 따라 자율 이동되면서 방제하는 무인 방제기의 기술적 구성을 소개하고 있다.`` Korean Registered Patent Publication No. 10-1762929, Name of the Invention: Unmanned Control Machine, (Notice: August 04, 2017, Patent Holder: Jeonju University Industry-Academic Cooperation Group, Dongil E & G Co., Ltd.) It introduces the technical configuration of an unmanned control system that moves autonomously.
그러나, 상술한 종래기술의 무인 방제기는 주변 지형지물을 식별하여 주행 경로를 결정함으로써, 다양한 환경에서 사용될 수 있는 자율 주행 방제기가 아닌 레일에 해당하는 기설치된 유도선을 따라 이동하는 무인 방제기에 불과하여 유도선을 설치 및 관리하여야 하는 불리함은 물론, 주행 경로 상의 장애물에 적절히 대처할 수 없는 문제를 안고 있다.However, the above-described unmanned control unit of the prior art by identifying the surrounding features to determine the driving route, it is only an unmanned control unit that moves along the pre-installed guide line corresponding to the rail, not the autonomous driving control unit that can be used in various environments. In addition to the disadvantage of having to install and manage the guide line, there is a problem that can not properly cope with obstacles on the driving route.
또한, 방제 거리, 방제 각도 등의 방제 방향을 제어하는 구성은 개시하지 않고 있어, 수목의 다양한 배열에 따른 보다 적절한 방제 동작을 수행하는데 어려움이 있을 것으로 보인다.In addition, the configuration for controlling the control direction, such as the control distance, the control angle is not disclosed, it seems that there is a difficulty in performing a more appropriate control operation according to the various arrangement of the tree.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 다양한 주변 환경에 대응하여 보다 적절한 주행 경로를 생성하여 자율적 주행을 가능하게 하는 무인 방제기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problem, and an object thereof is to provide an unmanned control technique that enables autonomous driving by generating a more appropriate driving route corresponding to various surrounding environments.
본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 또 다른 기술적 과제들은 후술할 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-described problem, other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 농약 살포용 방제기가 설치된 무인주행 차량의 무인 방제방법에 있어서, 유무선으로 연결되는 사용자 단말을 통해 농약 살포 대상지역의 범위 정보를 입력받는 제1 단계; 상기 무인주행 차량이 상기 설정된 농약 살포 대상지역의 범위 내를 주행하여 상기 농약 살포 대상지역 내의 환경 정보를 획득하며, 상기 획득된 환경 정보를 이용하여 상기 무인주행 차량이 주행할 영역에 대한 3차원 지도정보를 구축하는 제2 단계; 상기 구축된 지도정보를 기반으로, 상기 농약 살포 대상지역에서 상기 무인주행 차량의 이동거리가 최소화되도록 주행 경로를 생성하는 제3 단계; 상기 사용자 단말을 통해 방제 모드의 실행이 입력될 때, 상기 무인주행 차량이 상기 주행 경로를 따라 이동하며 상기 방제기를 작동시켜 과수에 농약을 살포하는 제4 단계; 상기 무인주행 차량이 상기 주행 경로를 따라 이동할 때, 상기 주행 경로 상의 지면 굴곡 및 장애물을 식별하여 상기 주행 경로를 재설정하는 제5 단계; 및 상기 주행 경로를 완주한 후, 상기 무인주행 차량의 상기 방제 모드를 종료하는 제6 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, an unmanned vehicle control method of an unmanned vehicle installed with a pesticide spraying control device may include: a first step of receiving range information of a pesticide spraying target area through a user terminal connected to a wired or wireless network; The unmanned vehicle travels within a range of the pesticide spraying target region to obtain environmental information in the pesticide spraying target region, and uses the obtained environmental information to make a three-dimensional map of an area to which the unmanned vehicle will travel. A second step of building information; A third step of generating a driving route based on the constructed map information to minimize a moving distance of the unmanned vehicle in the pesticide application target area; A fourth step of, when the execution of the control mode is input through the user terminal, the unmanned vehicle moves along the driving path and operates the control unit to spray pesticides on fruit trees; A fifth step of recognizing ground curvature and obstacles on the driving path and resetting the driving path when the unmanned vehicle moves along the driving path; And a sixth step of ending the control mode of the unmanned vehicle after completing the driving route.
그리고, 상기 제2 단계는, 상기 농약 살포 대상지역 내의 과수의 크기, 과수의 배열을 포함하는 과수의 분포, 및 랜드마크를 포함하는 지형지물을 식별하여 상기 환경 정보를 생성하는 단계;를 포함하고, 상기 제3 단계는, 상기 랜드마크를 포함하는 지형지물을 기준으로 상기 주행 경로의 시작점과 종착점을 설정하며, 상기 과수의 배열을 포함하는 과수의 분포 정보를 기초로 상기 주행 경로의 변곡점 또는 전환점을 설정하는 단계;를 포함할 수 있다.The second step may include generating the environment information by identifying a feature including the size of the fruit tree, the distribution of the fruit tree including the arrangement of the fruit tree, and a landmark in the pesticide application target area. In the third step, the starting point and the ending point of the driving path are set based on the feature including the landmark, and the inflection point or the turning point of the driving path is based on the distribution information of the fruit including the arrangement of the fruit. It may include; setting a.
또한, 상기 제2 단계는, 상기 농약 살포 대상지역 내의 과수의 크기, 과수의 배열을 포함하는 과수의 분포, 및 랜드마크를 포함하는 지형지물을 식별하여 상기 환경 정보를 생성하는 단계;를 포함하고, 상기 제4 단계는, 상기 무인주행 차량과 과수 간의 거리 및 과수의 크기에 따른 상기 방제기와 상기 과수 간의 높이 방향의 각도를 산출하여 상기 방제기의 농약 살포 방향 및 농약 살포 강도를 제어하는 단계; 및 지면의 굴곡에 의한 상기 무인주행 차량의 자세 정보를 기반으로 상기 방제기의 농약 살포 방향 및 농약 살포 강도를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.The second step may include generating the environment information by identifying a feature including a size of the fruit tree, a distribution of the fruit tree including the arrangement of the fruit tree, and a landmark in the pesticide application target area. The fourth step includes controlling the pesticide spraying direction and pesticide spraying intensity of the plant by calculating an angle in a height direction between the controller and the fruit tree according to the distance between the unmanned vehicle and the fruit tree and the size of the fruit tree; And controlling the pesticide spraying direction and the pesticide spraying intensity of the control unit based on the attitude information of the unmanned vehicle by the curvature of the ground.
그리고, 상기 제4 단계는, 상기 농약 살포 대상지역 내 바람의 방향 및 상기 자율주행 차량의 주행 속도에 따라 상기 방제기의 농약 살포 방향 및 강도를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.The fourth step may include controlling the spraying direction and intensity of the pesticide according to the direction of the wind in the pesticide spraying target region and the driving speed of the autonomous vehicle.
또한, 상기 제4 단계는, 상기 설정된 무인주행 차량의 주행 경로가 중첩될 때, 중첩된 부분에서 상기 방제기의 농약 살포가 제어되는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the fourth step may include a step of controlling the spraying of the pesticide of the control unit in the overlapped portion when the driving route of the unmanned vehicle is set.
상술한 과제의 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.Means for solving the above problems are merely exemplary and should not be construed as limiting the present invention. In addition to the exemplary embodiments described above, there may be additional embodiments described in the drawings and detailed description of the invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the present invention has the following effects.
첫째, 무인 방제기를 통해 과수에 농약을 살포함으로써 농업인의 안전을 도모함은 물론, 무인 방제기의 주행 경로를 다변화 할 수 있는 자율 주행을 구현함으로써, 방제 과정이 여러 지형 또는 여러 수목에 보다 범용적으로 적용되어 사용될 수 있는 효과를 포함한다.First, by applying the pesticide to the fruit tree through the unmanned control system, not only to improve the safety of farmers, but also to implement autonomous driving to diversify the driving route of the unmanned control system, the control process is applied more widely to various terrains or trees. And effects that can be used.
둘째, 수목의 크기 또는 배열에 따라 방제 방향과 크기를 제어함으로써, 농약의 사용량을 저감함은 물론, 효율적인 방제 과정을 수행할 수 있는 효과를 포함한다.Second, by controlling the direction and size of the control according to the size or arrangement of the tree, as well as reducing the amount of pesticide used, and includes the effect of performing an effective control process.
셋째, 주변 환경 변화에 따라 주행 경로를 재설정되도록 하고 그에 따른 방제 동작을 제어함으로써, 농약의 과다 사용을 억제하여 경제적 손실은 물론, 과수의 오염을 경감할 수 있는 효과를 포함한다.Third, by resetting the driving route according to the change of the surrounding environment and controlling the control operation according to the change of the surrounding environment, it is possible to suppress the excessive use of pesticides and to reduce the economic loss, as well as to reduce the contamination of the fruit.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량을 이용한 무인 방제 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 무인 방제 과정을 나타내는 사용상태도이다. 1 is a block diagram showing an unmanned control system using an autonomous vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an unmanned control method using an autonomous vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a state diagram showing the unmanned control process of the autonomous vehicle according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, and the well-known technical parts will be omitted or compressed for brevity of description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량을 이용한 무인 방제 시스템을 나타내는 구성도이다.1 is a block diagram showing an unmanned control system using an autonomous vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자율주행 차량을 이용한 무인 방제 시스템은 사용자가 자율주행 차량을 동작시키면, 자율주행 차량은 농약 살포 대상지역의 외곽을 주행하여 대상지역의 지도정보를 생성하고, 그 지도정보를 기반으로 자율주행 차량의 최적화된 주행 경로를 설정하여 과수에 무인화된 농약 살포를 가능하게 함으로써, 농업인의 농약 중독에 따른 위험을 경감할 수 있다.As shown in FIG. 1, in the unmanned control system using the autonomous vehicle of the present invention, when the user operates the autonomous vehicle, the autonomous vehicle generates map information of the target area by driving the outer periphery of the pesticide spray target area. In addition, by setting an optimized driving route of autonomous vehicles based on the map information, unmanned pesticide application can be applied to fruit trees, thereby reducing the risk of pesticide poisoning of farmers.
이와 더불어, 지면의 굴곡 또는 장애물에 의해 주행 경로의 변경이 필요할 때, 그에 따른 최적화된 주행 경로를 재설정함은 물론, 과수의 높이, 과수의 크기, 과수의 배열, 지면의 굴곡, 바람의 방향 등을 고려하여 자율주행 차량에 설치된 방제기가 농약을 살포함으로써, 농약의 사용량을 저감과 과수에 적절한 농약 살포를 통해 수확량을 높여 경제적인 과수 재배를 가능하게 할 수 있다.In addition, when it is necessary to change the driving route due to the curvature of the ground or obstacles, the optimized driving route is reset accordingly, the height of the fruit, the size of the fruit, the arrangement of the fruit, the curvature of the ground, the direction of the wind, etc. In consideration of this, the control device installed in the autonomous vehicle sprays pesticides, thereby reducing the amount of pesticides used and spraying the pesticides appropriately on the fruit trees, thereby increasing the yield and enabling economic fruit cultivation.
상술한 기능을 수행하기 위하여, 본 발명의 자율주행 차량을 이용한 무인 방제 시스템은 사용자 단말(100), 자율주행 차량의 주행 단말(200), 및 방제기의 방제 단말(300)의 구성을 포함한다.In order to perform the above-described function, the unmanned control system using the autonomous vehicle of the present invention includes a configuration of the
사용자 단말(100)은 상술한 주행 단말(200) 및 방제 단말(300)과 유무선 통신으로 연결되어 자율주행 차량의 주행과 방제기의 살포 동작을 실시하게 하거나, 그 실시되는 동작을 개별 제어하는 것으로, 데스트탑 PC(Desktop PC) 스마트 폰(Smart Phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 태블릿 장치(Tablet Device) 등으로 마련될 수 있다.The
이때, 사용자 단말(100)은 사용자에게 자율주행 차량의 주행 기능과 방제기의 살포 기능을 분석하여 제공할 수 있으며, 사용자의 조작편의를 위해 자율주행 차량과 방제기의 구동 동작을 시각, 청각, 촉각으로 피드백할 수 있도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 사용자 단말(100)은 기본적으로 시청각 정보를 제공하는 장치(GUI)와 조작장치(PUI)의 구성을 포함할 수 있다.In this case, the
여기서, 사용자 단말(100)은 사용자의 조작을 통해 농약 살포 대상지역의 구조물(랜드마크), 대상지역의 범위(반경), 개략적인 과수의 배열, 지면의 굴곡 및 장애물과 같은 주변 지형지물 등을 포함하는 환경 정보를 입력받을 수 있다.In this case, the
또한, 사용자 단말(100)은 사용자에 의해 자율주행 차량의 농약 살포 대상지역의 3차원 지도를 작성할 수 있는 3차원지도 작성모드, 자율주행 차량의 최적화된 주행 경로를 설정하도록 하는 주행경로 설정모드, 방제기의 방제 동작을 실시할 수 있는 방제 모드, 자율주행 차량의 이동에 의한 방제 과정을 종료시키고 차량 및 방제기가 충전되도록 하는 방제종료 충전모드 등을 포함하는 다수의 개별 제어모드를 설정 및 제어할 수 있다.In addition, the
주행 단말(200)은 사용자 단말(100)을 통해 3차원지도 작성모드의 실행이 입력되면, 자율주행 차량을 농약 살포 대상지역으로 주행시켜 대상지역의 3차원지도를 생성한다.When the execution of the 3D mapping mode is input through the
이때, 자율주행 차량은 사용자 단말(100)을 통해 기입력된 구조물(랜드마크)을 기준으로 주행 경로의 시작점을 설정하고, 농약 살포 대상지역 내 과수의 외곽지역을 주행하여 대상지역의 3차원지도를 생성한다. 이를 위해, 자율주행 차량에는 LiDAR, CCD 카메라, GPS(Global Positioning System) 위성항법장치, IMU(Inertial Measurement Unit) 관성계측장치 등이 설치되어 레이저 스캐닝된 3차원 지도를 작성할 수 있다.At this time, the autonomous vehicle sets the starting point of the driving route based on the structure (landmark) previously input through the
LiDAR(Light Detection And Ranging, laser radar)는 짧은 시간 안에 높은 해상도의 3차원 영상 정보를 획득할 수 있는 측량장비로서, 지형과 지물에 대한 거리를 결정하기 위하여 레이저 펄스(Laser Pulse)를 사용한다. LiDAR의 측량 기술은 레이더(radar) 기술과 비슷한 개념이나 라디오 파장(radio wave)이 아닌 레이저 펄스를 지형·지물에 주사하여 반사파가 돌아오는 시간차이를 측정함으로써, 정확한 거리를 결정하는 방법이다. 구체적으로, 대상체에 레이저를 발사하고, 반사되는 레이저가 도달할 때까지의 시간을 측정한 후, 빛의 속도를 곱함으로써 정밀한 거리를 계산하는 장치이다.LiDAR (Light Detection And Ranging, laser radar) is a surveying device that can acquire high resolution 3D image information in a short time and uses laser pulses to determine the distance to the terrain and features. LiDAR's surveying technology is a concept similar to radar technology, but it is a method of determining the correct distance by measuring the time difference when the reflected wave returns by scanning a laser pulse to a terrain and a feature instead of a radio wave. Specifically, the device is configured to calculate a precise distance by firing a laser on an object, measuring a time until the reflected laser arrives, and multiplying the speed of light.
LiDAR는 고도, 반사강도 등으로 구성되는 점군 데이터로서 건물이나 수목을 비롯한 다양한 여러 구조물에 대한 정보를 획득할 수 있다. 또한, LiDAR는 스캐닝되는 3차원 정보를 모두 가지고 있다는 점에서 신뢰도는 매우 높지만 이와 동시에 높은 정밀도를 가지기 때문에 데이터 양이 매우 많은 특성이 있으며, 특정 구조물 부근에는 주변 건물이나 수목 등 다양한 형태의 장애물이 존재하기 때문에 LiDAR 데이터로부터 구조물을 추출하거나 모델링하기 위해서는 잡음 데이터에 의한 영향을 최소화하기 위한 필터링 과정이 요구된다.LiDAR is a point cloud data composed of altitude, reflection intensity, etc., and can acquire information on various structures including buildings and trees. In addition, LiDAR has very high reliability in that it has all three-dimensional information to be scanned, but at the same time, it has a high amount of data because of its high precision, and there are various types of obstacles such as surrounding buildings or trees near a specific structure. Therefore, in order to extract or model a structure from LiDAR data, a filtering process is required to minimize the influence of noise data.
GPS 위성항법장치는 GPS 위성 전파를 참조하여 위성에서 송신한 신호가 수신 장치에 도달하는데 걸리는 시간(TOA: Time Of Arrival)을 산출하여 거리를 계산한다. GPS 위성항법장치는 직진성이 강한 전파의 특성상 수신장치와 가시성(LOS: Line OF Sight)을 유지한 상태에서만 통신이 가능하여 실내 같은 특정한 환경에서는 측위가 어렵다는 단점이 있다.The GPS satellite navigation apparatus calculates a time of arrival (TOA) for a signal transmitted from a satellite to reach a receiving apparatus by referring to the GPS satellite radio waves and calculates a distance. The GPS satellite navigation system has a disadvantage in that it is difficult to locate in a specific environment such as indoors because communication is possible only in the state of maintaining the line of sight (LOS) with the reception device due to the characteristics of the radio waves having a strong straightness.
이를 보완하기 위해 자율주행 차량에는 IMU 관성계측장치가 마련된다. IMU 관성계측장치는 이동물체의 속도와 방향, 중력, 가속도를 측정하는 장치로, IMU 기반의 위치 추정은 가속도계, 각속도계, 지자기계 및 고도계를 이용하여 보행자 및 이동물체의 움직임 상황을 인식하는 장치이다. IMU 관성계측장치에는 일반적으로 3축 가속도계와 3축 각속도계가 내장되어 있어 진행방향, 횡방향, 높이방향의 가속도와 롤링(roll), 피칭(pitch), 요(yaw) 각속도의 측정이 가능하며,IMU로부터 얻어지는 가속도와 각속도를 적분하여 자율주행 차량의 속도와 자세각의 산출이 가능하다.To compensate for this, autonomous vehicles are equipped with IMU inertial measurement devices. The IMU inertial measuring device measures the speed, direction, gravity and acceleration of a moving object. The IMU-based position estimation is a device that recognizes the movement of pedestrians and moving objects using an accelerometer, an angometer, a geomagnetic machine, and an altimeter. to be. IMU's inertial measuring device is generally equipped with three-axis accelerometer and three-axis angular accelerometer to measure acceleration in the direction of travel, transverse direction and height, and to measure the rolling, pitch, yaw angular velocity. By integrating the acceleration and the angular velocity obtained from the IMU, the speed and attitude angle of the autonomous vehicle can be calculated.
또한, 주행 단말(200)은 3차원 지도정보가 구축된 후, 사용자 단말(100)을 통해 주행경로 설정모드의 실행 입력되거나, 별도의 실행 지시가 없더라도 자율주행 차량의 과수의 배열에 따른 최적화된 주행 경로를 생성한다.In addition, after the 3D map information is constructed, the driving
이때, 주행 단말(200)이 생성하는 최적화된 주행 경로는 주행 거리가 최단거리로 형성되는 것은 물론, 과수의 배열을 참고하여 주행 경로의 변곡점 또는 전환점을 과수열의 끝단에서 형성되도록 할 수 있으며, 주행 경로가 과수의 양측방향 또는 전후방향을 거치도록 마련되어 살포되는 농약이 과수의 전후좌우 방향에 고르게 살포되도록 할 수 있다.In this case, the optimized driving route generated by the driving
여기서, 주행 경로는 기입력된 구조물(랜드마크)을 기준점으로 주행 경로의 시작점을 형성할 수 있으며, 또한, 3차원지도를 작성할 때 파악된 구조물(랜드마크) 또는 어느 특정한 과수를 기준으로 설정될 수 있다. Here, the driving route may form a starting point of the driving route based on a previously inputted structure (landmark), and may be set based on the structure (landmark) or any particular fruit tree identified when the 3D map is created. Can be.
또한, 주행 단말(200)은 최적화된 주행 경로를 사용자 단말(100)을 통해 사용자에게 제공할 수 있으며, 이때, 사용자는 사용자 단말(100)을 통해 최적화된 주행 경로를 검증한 후, 보정된 주행 경로를 피드백하여 자율주행 차량의 주행 경로를 보정할 수 있음은 물론이다.In addition, the driving
더불어, 주행 단말(200)은 자율주행 차량이 최적화된 주행 경로를 따라 이동할 때, 지면이 굴곡에 따른 경사 또는 미처 파악되지 못한 장애물에 의해 주행 경로가 최적화되지 못할 때에는 그 장애물 등을 회피하여 주행 경로를 재설정할 수 있다. In addition, when the autonomous vehicle moves along the optimized driving route, the driving
여기서, 재설정된 주행 경로는 과수의 방제 작업의 효율성 고려하여 재설정된다. 구체적으로, 장애물에 의해 주행 경로가 변경되면, 과수에 방제되는 농약의 비율 또는 방향이 달라질 수밖에 없으며, 이를 보완하기 위해 주행 경로를 최단거리로 형성하는 것이 아닌 방제되는 농약이 과수에 살포되는 방향 및 비율을 최적화되도록 형성할 수 있다.Here, the reset driving path is reset in consideration of the efficiency of the fruit control operation. Specifically, when the driving route is changed by the obstacle, the ratio or direction of the pesticides controlled in the fruit tree may be changed, and in order to compensate for this, the direction in which the pesticides controlled are sprayed on the fruit tree rather than forming the driving path in the shortest distance. The ratio can be formed to be optimized.
한편, 주행 단말(200)은 사용자 단말(100)을 통해 방제종료 충전모드의 실행이 입력되면, 최적화된 주행 경로의 종착점에서 충전용 스테이션으로 자율주행 차량을 안내하여 충전되도록 하는 경로를 설정한다. 이때, 충전용 스테이션으로 안내하는 경로 역시 구조물(랜드마크)을 기점으로 생성되도록 할 수 있다.On the other hand, when the execution of the control termination charging mode is input through the
아울러, 주행 단말(200)에는 EKF 필터가 내장되어 산출되는 최적화된 주행 경로의 비선형적인 위치 데이터를 선형적인 위치 데이터로 보정하여 제공함으로써, 자율주행 차량의 위치 추정 정확도를 한층 높일 수 있음은 물론이다.In addition, the driving
방제 단말(300)은 자율주행 차량에 설치되거나 견인되는 방제기의 방제 방향 및 강도를 제어하여 과수에 살포되는 농약의 사용을 저감함은 물론, 살포 효율을 향상시킬 수 있다. The
구체적으로, 방제 단말(300)은 사용자 단말(100)을 통해 방제 모드의 실행이 입력되거나, 자율주행 차량이 주행 경로를 따라 이동하다 목적한 과수에 근접하는 경우, 방제기의 방제 동작을 실시하며, 과수의 배열에 따른 과수 간의 간격, 과수의 크기, 과수와 방제기 간의 거리, 바람의 방향 및 강도 등의 변수를 고려하여 노즐의 방향 및 노즐을 통해 분사되는 농약의 강도를 조절할 수 있다.In detail, the
또한, 주행 단말(200)을 통해 제공되는 자율주행 차량 또는 방제기의 자세 정보를 기준으로 방제기에 설치되는 노즐의 현재 위치(높이) 및 방향을 산출하여 상술한 과수의 변수 조건 등과 종합된 노즐의 분사 방향 및 강도의 크기를 산출할 수 있다.In addition, based on the attitude information of the autonomous vehicle or the control unit provided through the driving
아울러, 방제 단말(300)은 주행 단말(200)로부터 제공되는 3차원 지도정보를 토대로 과수의 배열을 계산하여 과수의 존재 유무에 따른 방제기의 동작을 실시되거나 정지되도록 할 수 있음은 물론이며, 주행 경로의 중첩에 따라 방제 동작 역시 중첩될 수 있음을 고려하여 중첩되는 경로 상의 방제 과정은 일회에 한정하여 실시되도록 함으로서, 경로의 중첩에 의한 방제 과정의 중첩됨을 제거하여 살포되는 농약의 사용량을 저감한다.In addition, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법을 나타내는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating an unmanned control method using an autonomous vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법은 우선, 사용자가 사용자 단말(100)을 통해 농약 살포 대상지역을 지정하고, 그 대상지역 내에 있는 과수의 수량 정보 및 배열 정보 등의 환경 정보는 물론, 대상지역 내의 특정 구조물(랜드마크), 예를 들어, 창고, 큰 바위, 급한 경사를 갖는 지면의 굴곡된 부분 등을 포함하는 환경 정보 등의 대상지역의 개략적인 정보들을 입력한다.(S1100)As shown in FIG. 2, in the unmanned control method using the autonomous vehicle of the present invention, first, a user designates a pesticide spraying target region through the
상술한 정보들이 입력된 후, 주행 단말(200)은 사용자 단말(100)로부터 전송되는 3차원지도 작성모드의 실행 명령이 입력되면, 자율주행 차량을 주행시켜 목적한 과수 집단의 외곽을 주행하여 과수 집단을 중심으로 하는 영상 정보와 그 영상 정보의 위치 정보를 수집하여 농약 살포 대상지역의 3차원 지도정보를 수집함으로써, 대상지역의 3차원 지도정보를 구축한다.(S1200)After the above-described information is input, when the execution command of the 3D map preparation mode transmitted from the
대상지역의 3차원 지도정보가 생성된 후, 사용자 단말(100)을 통해 입력되는 주행경로 설정모드의 실행 명령에 따라 최단거리의 이동 경로를 갖되 살포되는 농약의 효율성이 극대화되는 최적화된 주행 경로를 생성한다.(S1300)After the three-dimensional map information of the target area is generated, according to the execution command of the driving path setting mode input through the
이때, 주행 경로의 시작점은 기입력된 구조물(랜드마크)을 기준으로 설정되거나, 앞서 실행된 3차원 지도정보에서 파악된 구조물을 기준으로 설정될 수 있다.(S1310)In this case, the starting point of the driving route may be set based on a previously input structure (landmark), or may be set based on the structure identified in the 3D map information previously executed (S1310).
또한, 주행 경로의 변곡점 또는 전환점은 과수의 배열에 따라 과수열의 끝단에서 형성되도록 하거나(S1320), 과수열의 돌출 부분에서 형성되도록 하여 방제기와 과수 간의 거리가 살포를 위한 적정 거리로 유지될 수 있도록 한다.In addition, the inflection point or the turning point of the driving path is formed at the end of the fruit tree according to the arrangement of the fruit tree (S1320), or formed at the protruding portion of the fruit tree so that the distance between the control unit and the fruit tree can be maintained at an appropriate distance for spraying. .
주행 단말(200)을 통해 생성된 최적화된 주행 경로는 사용자 단말(100)을 통해 다시 사용자에게 안내될 수 있으며, 사용자는 사용자 단말(100)을 통해 안내된 최적화된 주행 경로를 수정 및 피드백하여 주행 단말(200)에 제공함으로써, 주행 단말(200)을 통해 자동 생성된 최적화된 주행 경로가 보정될 수 있음은 물론이다.(S1330)The optimized driving route generated through the driving
나아가, 생성된 3차원 지도정보와 다르게 주행 경로 상의 급격한 지면 굴곡의 변화가 발생되거나, 장애물이 설치되어 주행 경로가 방해를 받을 때, 주행 단말(200)은 생성된 주행 경로를 사용자의 변경 명령에 따라, 또는 변경 명령과 별개로 수정하여 자율주행 차량의 주행을 원활하게 할 수 있다.(S1340)Furthermore, unlike the generated 3D map information, when a sudden change in the ground curvature occurs on the driving route or an obstacle is installed and the driving route is disturbed, the driving terminal 200 transmits the generated driving route to the user's change command. Accordingly, or modified separately from the change command, it is possible to smoothly drive the autonomous vehicle. (S1340)
이때, 수정된 주행 경로는 과수 간의 거리가 적절하도록 수정되는 것이 바람직하며, 주행 경로의 중첩됨이 최소화되도록 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 최적화된 주행 경로는 단순히 주행 거리가 최단 거리로 형성되는 것이 아니라, 최단 거리를 지향하되, 과수에 살포되는 농약의 사용 효율이 극대화되도록 형성되는 것이 바람직하다 할 수 있다.In this case, it is preferable that the modified driving route is modified so that the distance between the fruit trees is appropriate and the overlapping of the driving route is minimized. Here, the optimized driving route may be preferably formed to maximize the use efficiency of the pesticide sprayed on the fruit tree, but not simply to form the shortest distance, but to the shortest distance.
상술한대로 3차원 지도의 작성과 주행 경로가 설정된 후, 사용자 단말(100)을 통해 방제 모드의 실행이 입력되면, 자율주행 차량은 설정된 주행 경로를 따라 주행하게 되며, 자율주행 차량이 목적한 과수열에 접근할 때, 방제기를 동작시켜 방제 과정이 진행되게 된다.(S1400)After the 3D map is created and the driving route is set as described above, when the execution of the control mode is input through the
이때의 방제 동작은 도 3(a)를 참조하여 방제기가 설치된 자율주행 차량 또는 자율주행 차량에 견인된 방제기와 과수 간의 거리, 과수 배열에 따른 과수 간의 거리를 토대로 방제기의 설치된 방제 노즐이 상하 방향 회동하여 농약의 분사 방향을 제어함은 물론, 분사되는 농약의 분사 강도를 제어할 수 있다.(S1410)At this time, the control operation is based on the distance between the control unit and the fruit tree towed by the self-driving vehicle or autonomous vehicle equipped with the control unit, the control nozzle installed in the control unit is rotated in the vertical direction with reference to Figure 3 (a) By controlling the spraying direction of the pesticide, it is possible to control the spraying strength of the sprayed pesticide (S1410).
또한, 지면의 굴곡에 따른 방제기가 설치된 자율주행 차량 또는 자율주행 차량에 견인된 방제기의 자세 정보를 토대로 농약의 분사 방향 및 그 강도가 제어될 수 있음은 물론이다.(S1420)In addition, the spraying direction and the strength of the pesticide may be controlled based on the attitude information of the autonomous vehicle equipped with the control device according to the curvature of the ground or the control device towed to the autonomous vehicle (S1420).
더불어, 바람의 방향 및 강도에 따라 농약의 분사 방향 및 분사 강도가 제어될 수 있으며, 자율주행 차량의 주행 속도를 고려하여 역시 농약의 분사 방향 및 그 강도가 제어될 수 있다.(S1430)In addition, the spraying direction and the spraying strength of the pesticide may be controlled according to the direction and the intensity of the wind, and the spraying direction and the intensity of the pesticide may also be controlled in consideration of the running speed of the autonomous vehicle (S1430).
나아가, 도 3(b)를 참조하면, 최초 설정된 주행 경로 또는 앞서 설명한 바와 같이 장애물에 의해 재설정된 주행 경로가 중첩될 경우, 또는 과수열이 고르지 않고 과수열 간의 간격이 일정치 않을 경우 등에는 방제기 노즐의 분사 동작을 중지시켜 농약의 사용량을 저감할 수 있다.(S1440)Furthermore, referring to FIG. 3 (b), the controller may be used when the driving path reset for the first time or the driving path reset by the obstacle as described above is overlapped, or when the number of permutations is uneven and the interval between the permutations is not constant. The spraying operation of the nozzle may be stopped to reduce the amount of pesticide used (S1440).
방제 과정이 종료되고 주행 경로의 끝단에 도달하면, 사용자 단말(100)을 통해 방제종료 충전모드 또는 기설정된 종료 설정에 따라 자율주행 차량이 충전용 스테이션으로 이동하여 자율주행 차량의 주행이 종료되고, 충전 과정으로 전환된다.(S1500)When the control process ends and reaches the end of the driving route, the autonomous vehicle moves to the charging station according to the control termination charging mode or the preset end setting through the
이때, 방제 과정의 종료 후, 안내되는 주행 경로의 종착점 역시 구조물(랜드마크)을 기준으로 설정될 수 있음은 물론이다.In this case, after the end of the control process, the end point of the guided driving route may also be set based on the structure (landmark).
이에 의해, 무인 방제기를 통해 과수에 농약을 살포함으로써 농업인의 안전을 도모함은 물론, 무인 방제기의 주행 경로를 다변화 할 수 있는 자율 주행을 구현함으로써, 방제 과정이 여러 지형 또는 여러 수목에 보다 범용적으로 적용되어 사용될 수 있는 효과를 포함하고, 수목의 크기 또는 배열에 따라 방제 방향과 크기를 제어함으로써, 농약의 사용량을 저감함은 물론, 효율적인 방제 과정을 수행할 수 있는 효과를 포함하며, 주변 환경 변화에 따라 주행 경로를 재설정되도록 하고 그에 따른 방제 동작을 제어함으로써, 농약의 과다 사용을 억제하여 경제적 손실은 물론, 과수의 오염을 경감할 수 있는 효과를 포함한다.As a result, the agricultural process is more universally applied to various terrains or trees by realizing autonomous driving to improve the safety of farmers by diversifying pesticides on fruit trees through unmanned control systems and diversifying the driving route of unmanned control systems. It includes the effects that can be applied and used, by controlling the direction and size of the control according to the size or arrangement of the trees, including the effect of reducing the amount of pesticide used, as well as performing an effective control process, changes in the surrounding environment By resetting the driving route according to the control operation according to the control, according to the suppression of excessive use of pesticides, including economic effects, as well as to reduce the contamination of the fruit.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등개념으로 이해되어져야 할 것이다.As described above, the detailed description of the present invention has been made by the embodiments with reference to the accompanying drawings. However, since the above-described embodiments have only been described with reference to preferred examples of the present invention, the present invention is limited to the above embodiments. It should not be understood that the scope of the present invention is to be understood by the claims and equivalent concepts described below.
100 : 사용자 단말
200 : 주행 단말
300 : 방제 단말100: user terminal
200: driving terminal
300: control terminal
Claims (5)
유무선으로 연결되는 사용자 단말을 통해 농약 살포 대상지역의 범위 정보를 입력받는 제1 단계;
상기 자율주행 차량이 상기 설정된 농약 살포 대상지역의 범위 내를 주행하여 상기 농약 살포 대상지역 내의 환경 정보를 획득하며, 상기 획득된 환경 정보를 이용하여 상기 자율주행 차량이 주행할 영역에 대한 3차원 지도정보를 구축하는 제2 단계;
상기 구축된 지도정보를 기반으로, 상기 농약 살포 대상지역에서 상기 자율주행 차량의 이동거리가 최소화되도록 주행 경로를 생성하는 제3 단계;
상기 사용자 단말을 통해 방제 모드의 실행이 입력될 때, 상기 자율주행 차량이 상기 주행 경로를 따라 이동하며 상기 방제기를 작동시켜 과수에 농약을 살포하는 제4 단계;
상기 자율주행 차량이 상기 주행 경로를 따라 이동할 때, 상기 주행 경로 상의 지면 굴곡 및 장애물을 식별하여 상기 주행 경로를 재설정하는 제5 단계; 및
상기 주행 경로를 완주한 후, 상기 자율주행 차량의 상기 방제 모드를 종료하는 제6 단계;를 포함하고,
상기 제2 단계는,
상기 농약 살포 대상지역 내의 과수의 크기, 과수의 배열을 포함하는 과수의 분포, 및 랜드마크를 포함하는 지형지물을 식별하여 상기 환경 정보를 생성하는 단계;를 포함하고,
상기 제4 단계는,
상기 자율주행 차량과 과수 간의 거리 및 과수의 크기에 따른 상기 방제기와 상기 과수 간의 높이 방향의 각도를 산출하여 상기 방제기의 농약 살포 방향 및 농약 살포 강도를 제어하는 단계;
지면의 굴곡에 의한 상기 자율주행 차량의 자세 정보를 기반으로 상기 방제기의 농약 살포 방향 및 농약 살포 강도를 제어하는 단계; 및
상기 농약 살포 대상지역 내 바람의 방향 및 상기 자율주행 차량의 주행 속도에 따라 상기 방제기의 농약 살포 방향 및 강도를 제어하는 단계;
를 포함하는
자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법.In the unmanned control method of an autonomous vehicle equipped with a pesticide sprayer,
A first step of receiving range information of a pesticide spraying target region through a user terminal connected to a wired or wireless network;
The autonomous vehicle travels within a range of the pesticide spraying target region to obtain environmental information in the pesticide spraying target region, and uses the obtained environmental information to make a three-dimensional map of an area to which the autonomous vehicle will drive. A second step of building information;
A third step of generating a driving route based on the constructed map information to minimize a moving distance of the autonomous vehicle in the pesticide application target region;
A fourth step of, when the execution of the control mode is input through the user terminal, the autonomous vehicle moves along the driving path and operates the control unit to spray pesticides on fruit trees;
A fifth step of recognizing ground curvature and obstacles on the driving path and resetting the driving path when the autonomous vehicle moves along the driving path; And
And after completing the driving route, terminating the control mode of the autonomous vehicle;
The second step,
And generating the environment information by identifying a feature including the size of the fruit tree, the distribution of the fruit tree including the arrangement of the fruit tree, and a landmark in the pesticide application target area.
The fourth step,
Controlling the pesticide spraying direction and pesticide spraying intensity of the plant by calculating an angle in the height direction between the controller and the fruit tree according to the distance between the autonomous vehicle and the fruit tree and the size of the fruit tree;
Controlling the pesticide spraying direction and the pesticide spraying intensity of the control unit based on the attitude information of the autonomous vehicle by the curvature of the ground; And
Controlling the spraying direction and intensity of the pesticide according to the direction of the wind in the pesticide spraying target region and the traveling speed of the autonomous vehicle;
Containing
Unmanned control method using autonomous vehicle.
상기 제3 단계는,
상기 랜드마크를 포함하는 지형지물을 기준으로 상기 주행 경로의 시작점과 종착점을 설정하며, 상기 과수의 배열을 포함하는 과수의 분포 정보를 기초로 상기 주행 경로의 변곡점 또는 전환점을 설정하는 단계;를 포함하는
자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법.The method of claim 1,
The third step,
Setting a starting point and an end point of the driving route based on a feature including the landmark, and setting an inflection point or a turning point of the driving route based on distribution information of the fruit tree including the arrangement of the fruit trees; doing
Unmanned control method using autonomous vehicle.
상기 제4 단계는,
상기 설정된 자율주행 차량의 주행 경로가 중첩될 때, 중첩된 부분에서 상기 방제기의 농약 살포가 제어되는 단계;를 포함하는
자율주행 차량을 이용한 무인 방제방법.
The method of claim 1,
The fourth step,
When the driving path of the set autonomous vehicle is superimposed, controlling the pesticide spraying of the control unit in the overlapped portion;
Unmanned control method using autonomous vehicle.
Priority Applications (1)
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KR1020180000833A KR101987828B1 (en) | 2018-01-03 | 2018-01-03 | Unmanned pesticide application method using autonomous vehicle |
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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