KR102673875B1 - 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법 및 시스템 - Google Patents

작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법 및 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 경작지를 작업하면서 주행하는 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법은, 상기 경작지 내의 작업 영역의 정보를 획득하여 상기 작업 영역을 결정하는 작업 영역 결정 단계, 상기 작업 영역 내에서, 상기 작업 차량이 왕복하며 주행하는 왕복 주행 영역과 상기 왕복 주행 영역의 외곽 둘레를 회전하며 주행하는 회경 주행 영역을 포함하는 주행 영역을 설정하는 주행 영역 설정 단계 및 상기 주행 영역에서의 상기 작업 차량의 작업 경로를 산출하는 작업 경로 산출 단계를 포함한다.

Description

작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR AUTOMATICALLY GENERATING WORKING ROUTE OF WORKING VEHICLE}
본 발명은 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법 및 시스템에 관한 것이다. 더 자세하게는, 자동으로 경작지를 경작하는 작업 차량의 자율 주행을 위한 자율 주행 경로를 자동으로 산출하는 방법 및 시스템에 대한 것이다.
농업에서 경작지를 자율적으로 주행하며 경작하는 작업 차량이 지속적으로 개발되어 왔다. 종래의 자율 작업 차량을 위한 주행 경로는 직사각형 형태의 경작지에 대해서만 주행 경로를 산출할 수 있는 작업 차량이 대부분이다. 그러나, 직사각형의 형태가 아닌 형태에서는 자율 작업 차량의 선회가 과다하게 발생할 수 있고, 경작지의 모퉁이에서 미경작되는 영역의 크기가 큰 문제점이 있다.
따라서, 직사각형이 아닌 비정형 영역에서도 선회의 횟수를 줄일 수 있고, 미경작율을 감소시킬 수 있는 작업 차량의 자율 주행 경로를 산출하는 방법이 필요하다.
KR 10-2021-0062727 A (2021.05.31.)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 작업 영역의 경계선의 변곡점을 이용해 주행 기준선을 생성하고, 생성된 주행 기준선을 이용하여 직선 경로를 생성함으로써, 다양한 형태의 비정형 경작지에도 적용가능하고 미경작율을 최소화할 수 있는, 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 사용자에게 직관적인 자율 작업 경로 생성이 가능한 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 작업 차량의 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 작업 경로를 생성하는 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 경작지 형태에 따라 다양한 스킵 패턴을 제공하여 다양한 선회 경로 생성이 가능한 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 해결 과제들은 이상에서 언급한 내용으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 경작지를 작업하면서 주행하는 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법은, 상기 경작지 내의 작업 영역의 정보를 획득하여 상기 작업 영역을 결정하는 작업 영역 결정 단계; 상기 작업 영역 내에서, 상기 작업 차량이 왕복하며 주행하는 왕복 주행 영역과 상기 왕복 주행 영역의 외곽 둘레를 회전하며 주행하는 회경 주행 영역을 포함하는 주행 영역을 설정하는 주행 영역 설정 단계; 및 상기 주행 영역에서의 상기 작업 차량의 작업 경로를 산출하는 작업 경로 산출 단계;를 포함하고, 상기 작업 경로 산출 단계는, 상기 작업 영역의 외곽 경계선의 곡률 변화율을 기초로 복수의 변곡점을 산출하고, 상기 복수의 변곡점 중에서 인접하는 2개의 상기 변곡점을 연결하는 복수의 주행 기준선을 생성하며, 상기 복수의 주행 기준선 중에서 어느 하나의 주행 기준선에 평행한 복수의 직선 경로와, 상기 복수의 직선 경로를 연결하는 복수의 선회 경로를 산출할 수 있다.
또한, 상기 작업 경로 산출 단계는, 상기 복수의 주행 기준선 각각을 기초로 하는 복수의 후보 작업 경로를 각각 생성하고, 상기 복수의 후보 작업 경로 각각을 상기 경작지 내의 미경작률, 총 작업 경로 길이 및 상기 선회 경로에 따른 선회 횟수 중 하나 이상에 대해 서로 비교하여 상기 작업 차량의 최종 작업 경로로 설정할 수 있다.
또한, 상기 작업 영역 결정 단계는, 상기 경작지 내를 주행하는 상기 작업 차량의 위치 정보를 기초로 상기 작업 영역을 결정할 수 있다.
또한, 상기 변곡점은, 상기 작업 차량의 주행 방향을 나타내는 헤딩 값의 변화율을 기초로 산출할 수 있다.
또한, 상기 회경 주행 영역의 폭은, 상기 작업 차량의 작업 폭의 절반의 정수배로 설정되고, 상기 작업 차량의 최소회전반경보다 클 수 있다.
또한, 상기 주행 영역 설정 단계는, 상기 회경 주행 영역을 설정한 후, 상기 작업 영역에서 상기 회경 주행 영역을 제외한 나머지 영역을 상기 왕복 주행 영역으로 설정할 수 있다.
또한, 상기 회경 주행 영역의 폭은, 상기 작업 차량의 작업 폭(W)의 정수배한 거리와 상기 작업 폭의 절반 거리의 합일 수 있다.
또한, 인접하는 상기 직선 경로 간의 작업 겹침 폭(Wo, Overlap)은 아래의 수학식에 의해 결정될 수 있다.
직선 경로 간의 작업 겹침 폭(Wo) = r/(직선 경로의 수 - 1)
여기서, r은 다음의 수학식을 만족하는 수일 수 있다.(왕복 주행 영역의 폭(Wi) = 작업 차량의 작업 폭(Wv) × (직선 경로의 수 - 1) + r(나머지), 0<r<Wv)
또한, 상기 작업 경로 산출 단계는, 상기 선회 경로 산출 시, 상기 왕복 주행 영역에 생성되는 상기 직선 경로의 수, 인접하는 상기 직선 경로 사이의 거리, 상기 작업 차량의 작업 폭과 상기 작업 차량의 선회 반경 중 하나 이상을 기초로 도출한 소정의 횟수만큼 스킵(Skip)하여 차회 직선 경로를 주행하는 상기 선회 경로를 산출할 수 있다.
또한, 상기 왕복 주행 영역의 폭이 상기 작업 차량의 작업 폭의 소정의 정수배보다 큰 경우에는, 상기 왕복 주행 영역을 분할하고 분할된 각 영역마다 미리 정해진 스킵 패턴으로 상기 직선 경로의 순서를 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 경작지를 작업하면서 주행하는 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 시스템은, 상기 작업 차량의 위치 정보를 수신하는 위치 정보 수신부; 수신된 상기 작업 차량의 위치 정보를 이용하여 상기 경작지 내의 작업 영역을 산출하는 작업 영역 산출부; 상기 작업 영역 내에서 상기 작업 차량이 왕복하며 주행하는 왕복 주행 영역과 상기 왕복 주행 영역의 외곽 둘레를 회전하며 주행하는 회경 주행 영역을 포함하는 주행 영역을 설정하는 주행 영역 설정부; 및 상기 주행 영역에 따라 상기 작업 차량의 작업 경로를 산출하는 작업 경로 산출부;를 포함하고, 상기 작업 경로 산출부는, 상기 작업 영역의 외곽 경계선의 곡률 변화율을 기초로 복수의 변곡점을 산출하고, 상기 복수의 변곡점 중에서 인접하는 2개의 상기 변곡점을 연결하는 복수의 주행 기준선을 생성하며, 상기 복수의 주행 기준선 중에서 어느 하나의 주행 기준선에 평행한 복수의 직선 경로와, 상기 복수의 직선 경로를 연결하는 복수의 선회 경로를 산출할 수 있다.
또한, 상기 작업 경로 산출부는, 상기 복수의 주행 기준선 각각을 기초로 하는 후보 작업 경로를 각각 생성하고, 상기 후보 작업 경로 각각을 상기 경작지 내의 미경작률, 총 작업 경로 길이 및 상기 선회 경로의 횟수 중 하나 이상에 대해 서로 비교하여 상기 작업 차량의 최종 작업 경로로 설정할 수 있다.
또한, 상기 변곡점은, 상기 작업 차량의 주행방향을 나타내는 헤딩 값의 변화율을 기초로 산출할 수 있다.
또한, 복수의 상기 직선 경로 들의 작업 경로 순서는, 상기 직선 경로의 수, 이웃하는 직선 경로 사이의 거리, 상기 작업 차량의 폭(W)과 상기 작업 차량의 선회 반경 중 하나 이상을 기초로 하여 소정의 횟수만큼 스킵(Skip)하여 차회 직선 경로를 주행할 수 있다.
또한, 상기 왕복 주행 영역의 폭이 상기 작업 차량의 폭(W)의 소정의 정수배보다 큰 경우에는, 상기 왕복 주행 영역을 분할하고 분할된 각 영역마다 정해진 스킵 패턴으로 상기 직선 경로의 순서를 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법 및 시스템은, 작업 영역의 경계선의 변곡점을 이용해 주행 기준선을 생성하고, 생성된 주행 기준선을 이용하여 직선 경로를 생성함으로써 다양한 형태의 비정형 경작지에도 적용가능하고 미경작율을 최소화할 수 있는 자율 작업 경로를 생성할 수 있다.
또한, 사용자에게 직관적인 자율 작업 경로 생성이 가능하다.
또한, 작업 차량의 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 작업 경로를 생성할 수 있다.
또한, 다양한 스킵 패턴을 제공하여 경작지 형태에 따른 선회 경로를 생성할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 내용으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 시스템에 의해 생성된 작업 경로에 따라 작업 차량이 주행하며 작업하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 작업 경로 생성 방법의 작업 영역 결정 단계를 작업 차량이 수행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 작업 경로 생성 방법의 작업 영역 결정 단계의 수행에 따라 결정된 작업 영역을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 작업 경로 생성 방법의 주행 영역 설정 단계의 수행에 따라 결정된 각각의 주행 영역을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 경로 산출 단계에서의 변곡점 산출과 복수의 주행 기준선을 도출하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 경로 산출 단계에서의 하나의 주행 기준선에 따른 직선 경로 및 선회 경로를 생성한 모습을 나타낸 도면이다.
도 9는 비정형 경작지에서의 변곡점 산출과 복수의 주행 기준선을 도출한 모습을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 복수의 주행 기준선 중 하나에 기초한 미경작 영역이 존재하는 후보 작업 경로를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 9의 복수의 주행 기준선 중 하나에 기초한 미경작 영역이 존재하지 않는 후보 작업 경로를 나타낸 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 경로 산출 단계의 왕복 주행 영역에서의 직선 경로 폭을 결정하는 것을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 경로 산출 단계에서 생성된 선회 경로를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 스킵 패턴에 따른 선회 경로를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 분할된 왕복 주행 영역에서의 스킵 패턴에 따른 선회 경로를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복 주행 영역에서 직선 경로의 시작 지점 또는 종료 지점을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 경로 산출 단계에서 회경 영역의 회경 경로를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 이하의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 기술되고, 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있다. 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
본 명세서에서, 작업 차량은 다양한 작업에 이용되는 차량일 수 있다. 본 명세서의 실시예에서는 농경 작업 차량인 트랙터로서 설명되지만, 트랙터뿐 아니라, 이앙기, 콤바인, 토목·건축 작업 장치, 제설차 등도 포함될 수 있다.
본 명세서에서, 작업은 작업 차량의 제어부가 차량의 구동부를 제어하여, 작업 경로에 따라 자동으로 주행하며 작업을 수행하는 것을 의미할 수 있다. 예컨대, 작업 차량이 트랙터인 경우 작업은 작업 경로에 따라 트랙터에 장착된 작업기를 구동하여, 작업 경로를 따라 경작지를 경운하는 작업일 수 있다. 작업 경로는 작업 차량이 주행하는 경로와 주행하는 위치에 따라 수행하는 작업 정보를 포함하는 경로일 수 있다. 작업 정보는 트랙터에 장착된 작업기를 경로에 따라 올리거나 내려 경운을 수행하도록 하는 정보일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 시스템에 의해 생성된 작업 경로에 따라 작업 차량이 주행하며 작업하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 시스템의 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 시스템(100)은 작업 차량(101)의 작업을 위한 작업 경로(20)를 자동으로 생성하기 위한 시스템으로서, 위치 정보 수신부(110), 작업 영역 산출부(120), 주행 영역 설정부(130) 및 작업 경로 산출부(140)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 작업 차량(101)의 작업은 경작지(10)의 경작을 의미할 수 있다. 다만, 경작 작업으로 한정되는 것은 아니며, 작업 차량(101)에 장착되는 작업기(102)의 종류에 따라 작업 차량(101)이 수행하는 작업은 달라질 수 있다.
작업 경로 자동 생성 시스템(100)은 작업 차량(101)이 효율적으로 작업할 수 있도록 작업 경로(20)를 생성할 수 있다. 여기서 작업 차량(101)이 효율적으로 작업한다는 것은 미경작지가 최소가 되도록 또는 작업 차량(101)이 연료를 최소한으로 사용하도록 작업하는 것을 의미할 수 있다. 이를 위해, 작업 경로 자동 생성 시스템(100)은 작업 영역(11)을 왕복 주행 영역(12)과 회경 주행 영역(13)으로 구획하여 작업 경로(20)를 생성할 수 있다.
왕복 주행 영역(12)은 작업 영역(11)의 경계선으로부터 일정 거리가 이격되어 형성된, 작업 영역(11)의 내부 영역을 말한다. 왕복 주행 영역(12)에서는 작업 차량(101)이 왕복 주행 영역(12)의 한쪽 경계로부터 반대편 경계로 직선 주행한 뒤, 다시 출발한 경계 측으로 회귀하는 직선 주행이 반복되는 작업 경로가 생성될 수 있다. 이때, 왕복 주행 영역(12)의 작업 경로는 왕복 주행 영역(12)의 모든 부분이 경작되도록 복수의 직선 경로(21)가 서로 평행하되 미리 정해진 거리로 이격되도록 생성될 수 있다. 또한, 각각의 직선 경로(21)의 도착 지점에서는 다른 직선 경로(21)로 진입할 수 있도록 선회 경로(22)가 생성될 수 있다. 상기 경계선으로부터 일정 거리가 이격된 영역은 작업 차량(101)의 선회를 위한 여유 공간으로서, 선회 경로(22)는 상기 경계선으로부터 일정 거리가 이격된 영역에 생성될 수 있다. 본 실시예에서, 작업 차량(101)은 직선 경로(21)에서는 작업기(102)를 내려 주행하며 땅을 경작하고, 선회 경로(22)에서는 작업기(102)를 올려 선회 주행을 할 수 있다.
회경 주행 영역(13)은 작업 영역(11)의 경계선으로부터 일정 거리까지 형성된 영역으로서, 작업 차량(101)의 선회로 인한 바퀴 자국을 지우며 남은 미경작 영역을 경작하기 위한 영역일 수 있다. 회경 주행 영역(13)에서는 왕복 주행 영역(12)의 둘레를 따라서 회전하는 회경 경로(23)가 생성될 수 있다.
본 실시예에서, 작업 차량(101)은 작업 경로 자동 생성 시스템(100)이 생성한 작업 경로(20)를 따라 주행하며, 작업을 수행할 수 있다. 작업 경로(20)는 작업 차량(101)이 순차적으로 주행하는 경로 정보와 해당 경로 위치에서 수행하는 작업 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 경로 정보는 GPS 좌표와 같은 위치 정보일 수 있다. 상기 위치 정보는 작업 차량(101)이 주행하는 방향에 대한 정보인 헤딩 값(조향각 정보)을 포함할 수 있다. 작업 차량(101)은 위치 정보 수신부(110)를 이용하여 작업 차량(101)의 현재 위치를 실시간으로 확인하며, 작업 경로(20)를 따라 주행할 수 있다. 본 실시예에서, 위치 정보 수신부(110)는 작업 차량(101)의 실시간 위치 정보를 획득하기 위해 마련된 것으로서, 일례로, RTK GNSS(Real Time Kinematic Global Navigation Satellite System)와 같은 구성을 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 본 실시예에서, 위치 정보 수신부(110)는 작업 차량(101)에 장착되는 작업기의 중앙 위치를 획득할 수 있도록 작업 차량(101)에 설치될 수 있으나, 실시예에 따라 위치 정보 수신부(110)의 설치 위치는 달라질 수 있다.
작업 영역 산출부(120)는 경작지(10) 내에서 작업 차량(101)이 작업할 작업 영역(11)을 산출하기 위해 마련된 것으로서, 위치 정보 수신부(110)가 수신한 작업 차량(101)의 위치 정보를 이용하여 작업 영역(11)을 산출할 수 있다. 작업 경로 자동 생성 시스템(100)은 작업 영역 산출부(120)가 산출한 작업 영역(11)을 기초로 작업 경로(20)를 생성할 수 있다.
주행 영역 설정부(130)는 작업 영역(11)내에서 주행 영역을 구획하기 위해 마련된 것으로서, 상기 주행 영역은 작업 영역(11) 내에서 작업 차량(101)이 왕복하며 주행하는 왕복 주행 영역(12)과 왕복 주행 영역(12)의 외곽 둘레를 회전하며 주행하는 회경 주행 영역(13)으로 구획될 수 있다. 왕복 주행 영역(12)은 작업 차량(101)이 직선 주행과 선회 주행을 통해 왕복하며 작업하는 영역일 수 있다. 작업 차량(101)은 직선 주행 시에는 작업기(102)를 내려 경작과 같은 작업을 수행하고, 선회 주행 시에는 히치의 부하를 줄이기 위해 작업기(102)를 올려 작업 없이 주행만 할 수 있다. 작업 차량(101)이 경작 작업을 수행할 때, 직선 주행에서는 작업 차량(101)의 바퀴 자국이 작업기(102)의 경작 작업을 통해 없어질 수 있지만, 선회 주행에서는 작업기(102)를 올려 주행하므로 바퀴 자국이 그대로 남아 있을 수 있다. 이때 남은 상기 바퀴 자국은 작업 차량(101)의 회경 경로(23) 작업 시 없어질 수 있다.
작업 경로 산출부(140)는, 왕복 주행 영역(12)과 회경 주행 영역(13)에 따라 작업 차량(101)의 작업 경로(20)를 산출하기 위해 마련된 것으로서, 왕복 주행 영역(12)에서는 복수의 직선 경로(21)를 생성하고, 회경 주행 영역(13)에서는 복수의 직선 경로(21) 각각을 연결하는 복수의 선회 경로(22)와 왕복 주행 영역(12)의 외곽을 회전하며 주행하는 회경 경로(23)를 생성할 수 있다.
이하, 작업 경로 자동 생성 시스템(100)을 이용하여 작업 경로(20)를 생성하는 방법을 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법의 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 작업 경로 생성 방법의 작업 영역 결정 단계를 작업 차량이 수행하는 모습을 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 작업 경로 생성 방법의 작업 영역 결정 단계의 수행에 따라 결정된 작업 영역을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법은 작업 영역 결정 단계(S110), 주행 영역 설정 단계(S120) 및 작업 경로 산출 단계(S130)을 포함할 수 있다.
작업 영역 결정 단계(S110)는 경작지(10) 내의 작업 영역(11)을 결정하기 위한 단계로서, 작업 차량(101)이 경작지(10) 경계를 따라 일주함으로써, 작업할 영역(11)의 위치 정보를 획득하는 단계일 수 있다.
구체적으로 설명하면, 도 4에 도시된 것과 같이, 작업자는 작업 영역 정보를 획득하기 위해 작업 차량(101)으로 경작지(10) 외곽을 따라 수동으로 주행할 수 있다. 여기서, 주행은 경작 작업을 수행하면서 주행할 수 있다. 즉, 작업자는 작업 차량(101)을 이용하여 경작지를 경작 또는 작업하며 경작지 외곽을 따라 주행할 수 있다. 이때, 위치 정보 수신부(110)는 실시간으로 작업 차량(101)이 이동한 경로(30)의 위치 정보를 수신할 수 있다. 또한, 위치 정보 수신부(110)는 작업자의 조작에 따라 이동 중인 작업 차량(101)의 현재 위치 좌표(예컨대, 모서리에서의 좌표)를 획득할 수 있다.
작업 영역 산출부(120)는 작업 차량(101)의 이동 경로(30)에 따른 위치 정보를 기초로 이동 경로(30)의 내부 영역을 작업 영역(11)으로 산출할 수 있다. 여기서, 작업 경로 자동 생성 시스템(100)은 이동 경로(30)를 작업 영역(11)의 외곽 경계선으로 인식할 수 있다. 본 실시예에서는, 작업기(102)의 중앙 지점의 위치 정보를 획득할 수 있도록, 위치 정보 수신부(110)가 작업 차량(101)에 설치되므로, 도 5에 도시된 것과 같이 작업 영역(11)은 경작지(10)의 외곽선에서 작업기 폭(Wv)의 절반만큼 이격된 영역이 작업 영역(11)으로 결정될 수 있다.
이하, 작업 차량(101)에 장착된 작업기의 폭(Wv)을 작업 차량(101)의 작업 폭(Wv)이라 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 작업 경로 생성 방법의 주행 영역 설정 단계의 수행에 따라 결정된 각각의 주행 영역을 나타낸 도면이다.
도 2, 도 3 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 작업 경로 생성 방법의 주행 영역 설정 단계(S120)는 작업 영역(11)이 결정된 이후 수행될 수 있다. 주행 영역 설정 단계(S120)는 주행 영역 설정부(130)가 결정한 작업 영역(11)을 왕복 주행 영역(12)과 회경 주행 영역(13)으로 구획하는 단계일 수 있다.
본 실시예에서, 주행 영역 설정부(130)는 결정된 작업 영역(11)에 대해 회경 주행 영역(13)을 먼저 구획하고, 회경 주행 영역(13)을 제외한 나머지 작업 영역(11)을 왕복 주행 영역(12)으로 설정할 수 있다. 주행 영역 설정부(130)는 작업 차량(101)의 작업 폭(Wv)을 기초로 회경 주행 영역(13)을 설정할 수 있다. 구체적으로, 주행 영역 설정부(130)는 일단 회경 주행 영역의 폭(Wb)을 결정하고, 작업 영역(11)의 경계선을 따라 결정된 회경 주행 영역의 폭(Wb)만큼의 내부 영역을 회경 주행 영역(13)으로 설정할 수 있다. 회경 주행 영역의 폭(Wb)은 작업 폭(Wv)의 절반의 정수배이되, 작업 차량(101)의 최소회전반경보다 크도록 결정할 수 있다. 회경 주행 영역(13)은 왕복 주행 영역(12)에서 작업 차량(101)의 왕복 직선 주행에 따른 선회 영역을 확보하기 위해 구획되는 영역이므로, 회경 주행 영역의 폭(Wb)은 작업 차량(101)의 최소회전반경보다 커야한다. 주행 영역 설정부(130)는 회경 주행 영역(13)이 설정되면, 회경 주행 영역(13)을 제외한 나머지 작업 영역(11)을 왕복 주행 영역(12)으로 설정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 경로 산출 단계에서의 변곡점 산출과 복수의 주행 기준선을 도출하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 경로 산출 단계에서의 하나의 주행 기준선에 따른 직선 경로 및 선회 경로를 생성한 모습을 나타낸 도면이다.
도 2, 도 3, 도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 차량의 작업 경로 생성 방법에서의 작업 경로 산출 단계(S130)는 구획된 왕복 주행 영역(12)과 회경 주행 영역(13)에서의 작업 차량(101)의 작업 경로를 산출하는 단계일 수 있다.
작업 경로 산출 단계(S130)에서 작업 경로 산출부(140)는 먼저 복수의 변곡점(P1~P8)을 생성할 수 있다. 여기서, 복수의 변곡점(P1~P8)은 작업 영역(11)의 외곽 경계선(11-1)의 곡률 변화율을 기초로 결정될 수 있다. 작업 영역(11)의 외곽 경계선(11-1)의 곡률 변화율은 헤딩 값을 이용하여 산출될 수 있다. 여기서, 헤딩 값은 작업 차량(101)의 주행 방향을 나타내는 정보, 즉 조향각에 대한 정보로서, 작업 영역 결정 단계(S110)에서 작업 영역(11)을 결정하기 위한 작업 차량(101)의 주행과정에서 획득할 수 있다. 작업 영역 결정 단계(S110)의 주행과정에서 작업 차량(101)의 실시간 위치 정보가 기록되며, 상기 실시간 위치 정보에 각 시간별 또는 각 위치별 작업 차량(101)의 헤딩 값 또한 기록될 수 있다. 작업 경로 산출부(140)는 각 시간별 또는 각 위치별 작업 차량(101)의 헤딩 값의 변화를 계산하여 이를 기초로 작업 영역(11)의 외곽 경계선(11-1)의 곡률 변화율을 산출하고, 미리 정해진 곡률 변화율보다 크면 해당 지점을 변곡점(P1~P8)으로 판단할 수 있다.
작업 영역(11)의 외곽 경계선(11-1)에 대한 복수의 변곡점(P1~P8)이 생성되면, 작업 경로 산출부(140)는 서로 인접하는 2개의 변곡점을 이용하여 복수의 주행 기준선(L1~L8)을 생성할 수 있다. 작업 경로 산출부(140)는 생성된 복수의 주행 기준선(L1~L8) 각각에 대해, 왕복 주행 영역(12)의 복수의 직선 경로(21)와 복수의 직선 경로(21)를 연결하는 복수의 선회 경로(22)를 포함하는 후보 작업 경로(R1)를 각각 생성할 수 있다. 이때, 도 8에 도시된 것과 같이 복수의 직선 경로(21)는 기준이 되는 주행 기준선(L1)과 평행하도록 생성될 수 있다. 작업 경로 산출부(140)는 생성된 각각의 후보 작업 경로에 대해 미경작률, 총 작업 길이 및 선회 경로의 횟수 중 하나 이상에 대해 서로 비교하여 후보 작업 경로 중 하나를 최종 작업 경로로 확정할 수 있다.
도 9는 비정형 경작지에서의 변곡점 산출과 복수의 주행 기준선을 도출한 모습을 나타낸 도면이며, 도 10은 도 9의 복수의 주행 기준선 중 하나에 기초한 미경작 영역이 존재하는 후보 작업 경로를 나타낸 도면이다. 도 11은 도 9의 복수의 주행 기준선 중 하나에 기초한 미경작 영역이 존재하지 않는 후보 작업 경로를 나타낸 도면이다.
도 9 내지 도 11을 참조하여 생성된 복수의 후보 작업 경로에 따른 작업 경로 선택에 대해 자세히 설명하기로 한다. 여기서, 비정형 경작지란 앞서 설명한 실시예에서의 직사각형 형태의 경작지가 아닌 다각형 형태의 경작지일 수 있다. 도 9 내지 도 11에서 도시된 비정형 형태의 경작지(10)에서는 작업 영역(11)의 외곽 경계선(11-1)에 따른 변곡점(P9~P24)이 총 16개 생성될 수 있다. 생성된 변곡점(P9~P24)의 서로 인접한 2개의 변곡점을 기초한 주행 기준선(L9~L24)도 총 16개 생성될 수 있다. 작업 경로 산출부(140)는 각각의 주행 기준선(L9~L24)에 따라 후보 작업 경로를 각각 생성하고, 각각의 후보 작업 경로에 대해 미경작률, 총 작업 길이 및 선회 경로의 횟수 중 하나 이상에 대해 서로 비교하여 후보 작업 경로 중 하나를 최종 작업 경로로 확정할 수 있다.
도 10은 일례로, 하나의 주행 기준선(L11)을 기준으로 하여 직선 경로(21)가 주행 기준선(L11)과 평행하도록 생성된 후보 작업 경로(R2)를 도시한 것이다. 도 10의 후보 작업 경로(R2)는 경작지(10)의 비정형 형태로 인해 경작하지 못하는 미경작 영역(A)이 발생하게 된다. 이에 따라, 작업 경로 산출부(140)는 후보 작업 경로(R2)가 최종 작업 경로로 적합하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
도 11은 하나의 주행 기준선(L10)을 기준으로 하여 직선 경로(21)가 주행 기준선(L10)과 평행하도록 생성된 후보 작업 경로(R3)를 도시한 것이다. 도 11의 후보 작업 경로(R3)는 미경작 영역이 발생하지 않으므로, 작업 경로 산출부(140)는 도 10의 후보 작업 경로(R2)에 비해 도 11의 후보 작업 경로(R3)가 비정형인 경작지(10)의 형태에 적합한 작업 경로로 판단할 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 경로 산출 단계의 왕복 주행 영역에서의 직선 경로 폭을 결정하는 것을 나타낸 도면이다.
도 2, 도 3, 도 12 및 도 13을 참조하면, 작업 경로 산출 단계(S130)에서 작업 경로 산출부(140)는 왕복 주행 영역(12)의 직선 경로(21)의 수와 직선 경로(21) 간의 작업 겹침 폭(Wo)을 결정할 수 있다. 작업 경로 산출부(140)는 주행 기준선(L1)과 평행하는 직선 경로(21)를 생성하되, 직선 경로(21) 간의 폭(Wl)을 작업 차량(101)의 작업 폭(Wv)과 동일하도록 직선 경로(21)를 생성할 수 있다. 이때, 직선 경로(21) 수는 직선 경로(21)에 의해 작업되는 영역이 왕복 주행 영역(12)을 최소로 초과하도록 결정될 수 있다. 예컨대, 도 12에 도시된 것과 같이 왕복 주행 영역(12)에 직선 경로(21)가 9개 생성되면 왕복 주행 영역(12)에서 미경작되는 영역(B)이 발생한다. 이 경우, 작업 경로 산출부(140)는 직선 경로(21)에 의해 작업되는 영역이 왕복 주행 영역(12)을 초과하더라도 직선 경로(21)를 한 번 더 생성하여 총 10개의 직선 경로(21)를 생성할 수 있다. 직선 경로(21)로 인한 작업되는 영역이 왕복 주행 영역(12)과 일치하면 직선 경로(21)를 추가로 생성하지 않을 수도 있다.
이후, 작업 영역 산출부(120)는 총 10개의 직선 경로(21)로 인한 작업되는 영역이 왕복 주행 영역(12)을 초과하지 않도록 직선 경로(21) 간의 작업 겹침 폭(Wo)을 하기의 수학식 1과 같이 계산할 수 있다.
[수학식 1]
직선 경로 간의 작업 겹침 폭(Wo) = r/(직선 경로의 수 - 1)
상기 수학식 1은 다음 수학식 2를 만족한다.
[수학식 2]
왕복 주행 영역의 폭(Wi) = 작업 차량의 작업 폭(Wv) × (직선 경로의 수 - 1) + r(나머지), 0<r<Wv
여기서, 왕복 주행 영역의 폭(Wi)의 방향은 왕복 주행 영역(12)에서 직선 경로(21)에 수직한 방향으로의 폭을 의미한다. r은 도 12에 도시된 것과 같이 직선 경로(21)에 의해 작업되는 영역에서 왕복 주행 영역(12)을 초과하는 영역(C)의 폭(Wr)일 수 있다. 다시 말하면, r은, 추가된 직선 경로(21)로 인해, 왕복 주행 영역(12) 외부에 초과로 발생하는 작업 영역(C)의 폭(Wr)일 수 있다. 이하, 초과분 폭(Wr)이라 한다.
즉, 직선 경로 간의 작업 겹침 폭(Wo)은 초과분 폭(Wr)을 상쇄시키기 위한 것으로서, 작업 경로 산출부(140)는 작업 겹침 폭(Wo)만큼 직선 경로(21) 작업 폭(Wv)을 서로 겹치도록 직선 경로(21) 간의 간격을 조절할 수 있다. 이를 통해 왕복 주행 영역의 직선 경로 수와 왕복 주행 영역의 미경작되거나 초과 경작되는 영역에 대한 처리가 가능할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 경로 산출 단계에서 생성된 선회 경로를 나타낸 도면이며, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 스킵 패턴에 따른 선회 경로를 나타낸 도면이다. 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 분할된 왕복 주행 영역에서의 스킵 패턴에 따른 선회 경로를 나타낸 도면이다.
도 2, 도 3, 도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 경로 산출 단계(S130)에서, 작업 경로 산출부(140)는 직선 경로(21)가 확정되면, 선회 경로(22)를 생성할 수 있다. 선회 경로(22)는 왕복 주행 영역(12) 외부에 생성되며, 작업 차량(101)이 완주한 직선 경로(21)에서 벗어나 다른 직선 경로(21)를 진입하기 위한 경로일 수 있다. 작업 경로 산출부(140)는 선회 경로(22)를 생성하기 전 스킵(Skip) 수를 결정할 수 있다. 상기 스킵 수는 하나의 직선 경로(21)를 완주한 작업 차량(101)이 차회의 직선 경로(21)로 진입할 때, 뛰어 넘는 직선 경로(21)의 수일 수 있다. 상기 스킵 수는 작업 경로 산출부(140)가 왕복 주행 영역(12)에 생성되는 직선 경로(21)의 수, 인접하는 직선 경로(21) 사이의 거리, 작업 차량(101)의 작업 폭(Wv)과 작업 차량(101)의 선회 반경 중 하나 이상을 기초로 결정할 수 있다. 그러므로, 상기 스킵 수는 다양한 패턴으로 생성될 수 있으며, 스킵 패턴에 따라 다양한 선회 경로(22)가 생성될 수 있다.
도 14에 도시된 실시예는 작업 차량(101)이 완주한 직선 경로(21)에서 바로 인접한 직선 경로(21)로 진입하는 상기 스킵 수가 ‘0’인 스킵 패턴이 적용된 실시예에 따라 생성된 선회 경로(22)를 나타낸 도면이다. 도 14의 스킵 패턴은 다양한 경작지 형태에서 범용적으로 적용가능하나, 특히, 도 9 내지 도 11과 같이 비정형 형태를 가지는 경작지에서 주로 사용될 수 있다.
도 15에 도시된 실시예는, 직선 경로 수를 조건으로 하여 미리 정해진 스킵 패턴에 따라 선회 경로(22)를 생성하는 스킵 패턴이 적용된 실시예이다. 예컨대, 미리 정해진 스킵 패턴은 표 1과 같을 수 있다.
직선 경로 수 스킵 패턴
3 ①, ③, ②
4 ①, ④, ②, ③
5 ①, ④, ②, ⑤, ③
6 ①, ④, ②, ⑤, ③, ⑥
7 ①, ⑤, ②, ⑥, ③, ⑦, ④
8 ①, ⑤, ②, ⑥, ③, ⑦, ④, ⑧
9 ①, ⑥, ②, ⑦, ③, ⑧, ④, ⑨, ⑤
10 ①, ⑥, ②, ⑦, ③, ⑧, ④, ⑨, ⑤, ⑩
11 ①, ⑦, ②, ⑧, ③, ⑨, ④, ⑩, ⑤, ⑪, ⑥
12 ①, ⑦, ②, ⑧, ③, ⑨, ④, ⑩, ⑤, ⑪, ⑥, ⑫
도 15에 도시된 것과 같이 직선 경로 수가 12개일 경우, 작업 경로 산출부(140)는 직선 경로 수가 12개일 때 적용하는 스킵 패턴에 따라 선회 경로(22)를 생성할 수 있다. 상기 표 1과 같은 스킵 패턴은 사용자가 정하기 따라 달라질 수 있으므로 상기 표 1의 스킵 패턴으로 제한되지 않으며 다양한 스킵 패턴이 도출될 수 있다.
도 16에 도시된 실시예는 왕복 주행 영역의 폭(Wi)이 작업 차량(101)의 작업 폭(Wv)의 소정의 정수배보다 큰 경우 적용되는 실시예이다. 작업 경로 산출부(140)는 왕복 주행 영역의 폭(Wi)이 작업 차량(101)의 작업 폭(Wv)의 소정의 정수배보다 큰 경우 왕복 주행 영역(12)을 분할하고, 분할된 각 영역마다 미리 정해진 직선 경로(21)의 스킵 패턴을 반복하며 직선 경로(21)의 순서를 결정할 수 있다.
본 실시예에서, 소정의 정수배가 12배인 경우, 도 16에 도시된 것과 같이 작업 경로 산출부(140)는 제1 왕복 주행 영역(12-1) 및 제2 왕복 주행 영역(12-2)으로 왕복 주행 영역(12)을 분할할 수 있다. 작업 차량(101)은 제1 왕복 주행 영역(12-1)의 작업이 완료되면 제2 왕복 주행 영역(12-2)로 진입하여 작업을 수행하게 된다. 선회 경로(22)는 제1 왕북 주행 영역(12-1)과 제2 왕복 주행영역(12-2)를 구분하여 각 영역에서의 직선 경로(21)의 수에 기초하여 상기 표 1과 같이 미리 정해진 스킵 패턴에 따라 생성될 수 있다. 왕복 주행 영역(12)을 분할하여, 분할된 각 영역에 따라 작업 차량(101)이 작업하도록 선회 경로(22)가 설정되는 것은 매우 넓은 경작지의 경우 작업 중단 등의 경우에 유용하게 적용될 수 있으며, 사용자가 직관적으로 작업 영역을 확인할 수 있다.
도 15 및 도 16에 도시된 실시예는 직사각형과 같은 정형화된 경작지 형태에서 적용하는 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니며 다양한 경작지 형태에서도 사용가능하다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복 주행 영역에서 직선 경로의 시작 지점 또는 종료 지점을 나타낸 도면이다.
도 2, 도 3 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 경로 산출 단계(S130)에서 왕복 주행 영역은 직사각형 형태가 아닐 수 있다. 작업 경로 산출부(140)는 작업 경로를 산출하며, 상기 작업 경로를 산출하는 것은 상기 작업 경로의 각 지점에 따른 위치 정보를 산출하는 것을 의미할 수 있다. 즉, 작업 경로 산출부(140)는 상기 작업 경로의 각 지점의 위치 좌표를 산출할 수 있다. 상기 작업 경로에 포함되는 위치 정보는 일반적인 GNSS(Global Navigation Satellite System) 좌표를 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 지표상의 위치를 정밀히 나타낼 수 있는 좌표 시스템이면 가능하다. 또한, 작업 영역이 설정되면 상기 작업 영역 내에서는 상대 좌표계를 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 작업 영역 내에서도 절대 좌표계를 이용할 수 있다.
작업 경로 산출부(140)는 왕복 주행 영역(12)의 직선 경로(21)를 생성할 때, 직선 경로(21)의 시작 지점 및 종료 지점에 대한 좌표를 산출하기 위해 왕복 주행 영역(12)의 모서리 좌표 정보(P31~34), 왕복 주행 영역(12) 경계선과 각 직선 경로(21) 간의 수직 이격 거리, 및 각도(α) 중 하나 이상을 이용할 수 있다. 여기서, 각도(α)는 왕복 주행 영역(12)의 일측 경계선(P31-P32)에 평행한 가상선(L31)과 타측 경계선(P34-P33)이 만나서 생기는 각 중 한각(α)을 의미할 수 있다.
예를 들면, 작업 경로 산출부(140)는 ①번 직선 경로 종료점(P41)과 선회 경로(22)를 통해 진입하는 ④번 직선 경로 시작점(P42)를 산출하고자 하면, ①번 직선 경로 종료점(P41)은 왕복 주행 영역(12)의 각 모서리(P31~P34)의 좌표 정보와, 왕복 주행 영역(12) 경계선으로부터 ①번 직선 경로까지의 이격된 거리(Wv/2), 각도() 중 하나 이상을 이용하여 산출하고, ④번 직선 경로 시작점(P42)은 왕복 주행 영역(12)의 각 모서리(P31~P34)의 좌표 정보와, ①번 직선 경로로부터 ④번 직선 경로까지 이격된 거리(d), 각도(α)중 하나 이상을 이용하여 산출할 수 있다.
여기서, ④번 직선 경로 시작점(P42) 산출에서의 이격된 거리(d)는 ‘(작업 차량(101)의 작업 폭(Wv) - 작업 겹침 폭(Wo)) × 이격된 거리(d) 내에 포함된 직선 경로 수’로 산출될 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 경로 산출 단계에서 회경 영역의 회경 경로를 나타낸 도면이다.
도 2, 도 3 및 도 18을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 경로 산출 단계(S130)에서 작업 경로 산출부(140)는 직선 경로(21) 및 선회 경로(22)가 생성되면, 회경 경로(23)를 생성할 수 있다. 회경 경로(23)는 회경 주행 영역(13)에 생성되며, 작업 차량(101)이 선회 경로(22)에 따라 선회할 때 발생하는 바퀴 자국을 지우며 직선 경로(21)로 작업이 수행되지 않은 작업 영역(11)의 경계 부위를 경작하며 작업의 마무리를 하기 위해 생성될 수 있다. 회경 경로(23)는 왕복 주행 영역(12)의 외곽 둘레를 회전하며 주행하는 경로로 생성될 수 있다.
본 발명에 따른 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법 및 시스템은 비정형 형태의 경작지를 포함한 다양한 경작지에 대해 미경작율을 최소화하고, 작업 효율을 향상시킬 수 있는 작업 경로를 생성할 수 있다.
또한, 사용자에게 직관적으로 작업 진행 상황을 알 수 있는 작업 경로를 생성할 수 있다.
또한, 다양한 스킵 패턴이 적용되어, 다양한 형태의 경작지에서 다양한 선회 경로를 생성할 수 있다.
본 명세서에 기재된 다양한 실시예들은 하드웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 소프트웨어 및/또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들은 하나 이상의 주문형 반도체(ASIC)들, 디지털 신호 프로세서(DSP)들, 디지털 신호 프로세싱 디바이스(DSPD)들, 프로그램어블 논리 디바이스(PLD)들, 필드 프로그램어블 게이트 어레이(FPGA)들, 프로세서들, 컨트롤러들, 마이크로컨트롤러들, 마이크로프로세서들, 여기서 제시되는 기능들을 수행하도록 설계되는 다른 전자 유닛들 또는 이들의 조합 내에서 구현될 수 있다.
또한, 예를 들어, 다양한 실시예들은 명령들을 포함하는 컴퓨터-판독가능한 매체에 수록되거나 인코딩될 수 있다. 컴퓨터-판독가능한 매체에 수록 또는 인코딩된 명령들은 프로그램 가능한 프로세서 또는 다른 프로세서로 하여금 예컨대, 명령들이 실행될 때 방법을 수행하게끔 할 수 있다. 컴퓨터-판독가능한 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 하나의 장소로부터 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 이송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 모두를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수도 있다. 예를 들어, 이러한 컴퓨터-판독가능한 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM　또는 기타 광학디스크 저장 매체, 자기 디스크 저장 매체 또는 기타 자기 저장 디바이스 또는 원하는 프로그램 코드를 컴퓨터에 의해 액세스가능한 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 반송하거나 저장하는데 이용될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다.
이러한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 등은 본 명세서에 기술된 다양한 동작들 및 기능들을 지원하도록 동일한 디바이스 내에서 또는 개별 디바이스들 내에서 구현될 수 있다. 추가적으로, 본 발명에서 "~부"로 기재된 구성요소들, 유닛들, 모듈들, 컴포넌트들 등은 함께 또는 개별적이지만 상호 운용가능한 로직 디바이스들로서 개별적으로 구현될 수 있다. 모듈들, 유닛들 등에 대한 서로 다른 특징들의 묘사는 서로 다른 기능적 실시예들을 강조하기 위해 의도된 것이며, 이들이 개별 하드웨어 또는 소프트웨어 컴포넌트들에 의해 실현되어야만 함을 필수적으로 의미하지 않는다. 오히려, 하나 이상의 모듈들 또는 유닛들과 관련된 기능은 개별 하드웨어 또는 소프트웨어 컴포넌트들에 의해 수행되거나 또는 공통의 또는 개별의 하드웨어 또는 소프트웨어 컴포넌트들 내에 통합될 수 있다.
특정한 순서로 동작들이 도면에 도시되어 있지만, 이러한 동작들이 원하는 결과를 달성하기 위해 도시된 특정한 순서, 또는 순차적인 순서로 수행되거나, 또는 모든 도시된 동작이 수행되어야 할 필요가 있는 것으로 이해되지 말아야 한다. 임의의 환경에서는, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 더욱이, 상술한 실시예에서 다양한 구성요소들의 구분은 모든 실시예에서 이러한 구분을 필요로 하는 것으로 이해되어서는 않되며, 기술된 구성요소들이 일반적으로 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품으로 패키징될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 더욱 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 경작지 11: 작업영역
12: 왕복 주행 영역 13: 회경 주행 영역
20: 작업 경로 21: 직선 경로
22: 선회 경로 23: 회경 경로
100: 작업 경로 자동 생성 시스템 101: 작업 차랑
102: 작업기 110: 위치 정보 수신부
120: 작업 영역 산출부 130: 주행 영역 설정부
140: 작업 경로 산출부 Wb: 회경 주행 영역의 폭
Wi: 왕복 주행 영역의 폭 Wv: 작업 차량의 작업 폭
Wo: 작업 겹침 폭

Claims (15)

  1. 경작지를 작업하면서 주행하는 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법으로서,
    상기 경작지 내의 작업 영역의 정보를 획득하여 상기 작업 영역을 결정하는 작업 영역 결정 단계;
    상기 작업 영역 내에서, 상기 작업 차량이 왕복하며 주행하는 왕복 주행 영역과 상기 왕복 주행 영역의 외곽 둘레를 회전하며 주행하는 회경 주행 영역을 포함하는 주행 영역을 설정하는 주행 영역 설정 단계; 및
    상기 주행 영역에서의 상기 작업 차량의 작업 경로를 산출하는 작업 경로 산출 단계;를 포함하고,
    상기 작업 경로 산출 단계는,
    상기 작업 영역의 외곽 경계선의 곡률 변화율을 기초로 복수의 변곡점을 우선하여 산출하는 단계;
    상기 복수의 변곡점 중에서 인접하는 2개의 상기 변곡점을 연결하는 복수의 주행 기준선을 생성하는 단계;
    상기 복수의 주행 기준선 중에서 어느 하나의 주행 기준선에 평행한 복수의 직선 경로와, 상기 복수의 직선 경로를 연결하는 복수의 선회 경로를 산출하여 복수의 후보 작업 경로를 생성하는 단계; 및
    생성된 각각의 상기 복수의 후보 작업 경로작업 중에서, 상기 작업 차량이 경작하지 못하는 상기 경작지의 미경작률을 비교하여 상기 작업 차량의 최종 작업 경로로 설정하는 단계;를 포함하는 것인 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 작업 경로 산출 단계는,
    상기 복수의 후보 작업 경로 각각에 대하여, 상기 작업 차량의 총 작업 경로 길이 및 상기 선회 경로에 따른 선회 횟수 중 하나 이상을 추가로 서로 비교하여 상기 작업 차량의 최종 작업 경로로 설정하는 것인 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 작업 영역 결정 단계는, 상기 경작지 내를 주행하는 상기 작업 차량의 위치 정보를 기초로 상기 작업 영역을 결정하는 것인 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변곡점은, 상기 작업 차량의 주행 방향을 나타내는 헤딩 값의 변화율을 기초로 산출하는 것인 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회경 주행 영역의 폭은, 상기 작업 차량의 작업 폭의 절반의 정수배로 설정되고, 상기 작업 차량의 최소회전반경보다 큰 것인 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 주행 영역 설정 단계는, 상기 회경 주행 영역을 설정한 후, 상기 작업 영역에서 상기 회경 주행 영역을 제외한 나머지 영역을 상기 왕복 주행 영역으로 설정하는 것인 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회경 주행 영역의 폭은, 상기 작업 차량의 작업 폭의 정수배한 거리와 상기 작업 폭의 절반 거리의 합인 것인 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    인접하는 상기 직선 경로 간의 작업 겹침 폭(Wo, Overlap)은 하기 수학식 1에 의해 결정되는 것인 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법.
    [수학식 1]
    직선 경로 간의 작업 겹침 폭(Wo) = r/(직선 경로의 수 - 1)
    (왕복 주행 영역의 폭(Wi) = 작업 차량의 작업 폭(Wv) × (직선 경로의 수 - 1) + r(나머지), 0<r<Wv)
  9. 제1항에 있어서,
    상기 작업 경로 산출 단계는,
    상기 선회 경로 산출 시, 상기 왕복 주행 영역에 생성되는 상기 직선 경로의 수, 인접하는 상기 직선 경로 사이의 거리, 상기 작업 차량의 작업 폭과 상기 작업 차량의 선회 반경 중 하나 이상을 기초로 하여 소정의 횟수만큼 스킵(Skip)하여 차회 직선 경로를 주행하는 상기 선회 경로를 산출하는 것인 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 왕복 주행 영역의 폭이 상기 작업 차량의 작업 폭의 소정의 정수배보다 큰 경우에는, 상기 왕복 주행 영역을 분할하고 분할된 각 영역마다 미리 정해진 스킵 패턴으로 상기 직선 경로의 순서를 산출하는 것인 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 방법.
  11. 경작지를 작업하면서 주행하는 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 시스템으로서,
    상기 작업 차량의 위치 정보를 수신하는 위치 정보 수신부;
    수신된 상기 작업 차량의 위치 정보를 이용하여 상기 경작지 내의 작업 영역을 산출하는 작업 영역 산출부;
    상기 작업 영역 내에서 상기 작업 차량이 왕복하며 주행하는 왕복 주행 영역과 상기 왕복 주행 영역의 외곽 둘레를 회전하며 주행하는 회경 주행 영역을 포함하는 주행 영역을 설정하는 주행 영역 설정부; 및
    상기 주행 영역에 따라 상기 작업 차량의 작업 경로를 산출하는 작업 경로 산출부;를 포함하고,
    상기 작업 경로 산출부는,
    상기 작업 영역의 외곽 경계선의 곡률 변화율을 기초로 복수의 변곡점을 우선하여 산출하고, 상기 복수의 변곡점 중에서 인접하는 2개의 상기 변곡점을 연결하는 복수의 주행 기준선을 생성하며, 상기 복수의 주행 기준선 중에서 어느 하나의 주행 기준선에 평행한 복수의 직선 경로와, 상기 복수의 직선 경로를 연결하는 복수의 선회 경로를 산출하여 복수의 후보 작업 경로를 생성하고,
    생성된 각각의 상기 복수의 후보 작업 경로작업 중에서, 상기 작업 차량이 경작하지 못하는 상기 경작지의 미경작률을 비교하여 상기 작업 차량의 최종 작업 경로로 설정하는 것인 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 작업 경로 산출부는,
    상기 복수의 후보 작업 경로 각각에 대하여, 상기 작업 차량의 총 작업 경로 길이 및 상기 선회 경로의 횟수 중 하나 이상을 추가로 서로 비교하여 상기 작업 차량의 최종 작업 경로로 설정하는 것인 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 변곡점은, 상기 작업 차량의 주행방향을 나타내는 헤딩 값의 변화율을 기초로 산출하는 것인 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    복수의 상기 직선 경로 들의 작업 경로 순서는, 상기 직선 경로의 수, 이웃하는 직선 경로 사이의 거리, 상기 작업 차량의 폭과 상기 작업 차량의 선회 반경 중 하나 이상을 기초로 하여 소정의 횟수만큼 스킵(Skip)하여 차회 직선 경로를 주행하는 것인 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 왕복 주행 영역의 폭이 상기 작업 차량의 폭의 소정의 정수배보다 큰 경우에는, 상기 왕복 주행 영역을 분할하고 분할된 각 영역마다 정해진 스킵 패턴으로 상기 직선 경로의 순서를 산출하는 것인 작업 차량의 작업 경로 자동 생성 시스템.
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