KR20220158362A - 고랑 인식 장치 및 방법 - Google Patents

고랑 인식 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220158362A
KR20220158362A KR1020210066034A KR20210066034A KR20220158362A KR 20220158362 A KR20220158362 A KR 20220158362A KR 1020210066034 A KR1020210066034 A KR 1020210066034A KR 20210066034 A KR20210066034 A KR 20210066034A KR 20220158362 A KR20220158362 A KR 20220158362A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
distance
groove
sensor
traveling body
unit
Prior art date
Application number
KR1020210066034A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102541755B1 (ko
Inventor
조용준
서갑호
오장석
윤해룡
홍형길
박희창
강민수
박관형
Original Assignee
한국로봇융합연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국로봇융합연구원 filed Critical 한국로봇융합연구원
Priority to KR1020210066034A priority Critical patent/KR102541755B1/ko
Publication of KR20220158362A publication Critical patent/KR20220158362A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102541755B1 publication Critical patent/KR102541755B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D90/00—Vehicles for carrying harvested crops with means for selfloading or unloading
    • A01D90/16—Vehicles for carrying harvested crops with means for selfloading or unloading self-propelled
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B69/00—Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track
    • A01B69/007—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow
    • A01B69/008—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow automatic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/025—Active steering aids, e.g. helping the driver by actively influencing the steering system after environment evaluation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/20—Off-Road Vehicles
    • B60Y2200/22—Agricultural vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/301—Sensors for position or displacement

Abstract

인식 장치가 제공된다. 상기 인식 장치는 고랑과의 거리를 측정하는 측정부; 상기 고랑과의 거리를 이용하여 상기 고량에 대한 상기 측정부의 정렬 상태를 인식하는 인식부;를 포함할 수 있다.

Description

고랑 인식 장치 및 방법{Apparatus and method for recognizing furrows}
본 발명은 고랑을 인식하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
로봇을 이용한 농업의 자동화의 일환으로 밭일을 가이드하는 로봇이 마련될 수 있다.
해당 로봇은 작물이 훼손되지 않도록 밭의 고랑을 따라 자율 주행할 필요가 있다. 이에 따라, 밭고랑을 자율 주행하는 농업용 로봇의 필요성이 부각되고 있다.
한국공개특허공보 제2021-0006068호에는 두둑의 중심선을 따라 주행하는 트랙터가 나타나 있다.
한국공개특허공보 제2021-0006068호
본 발명은 복수의 거리 센서를 이용하여 고랑에 대한 거리 센서의 정렬 상태 또는 거리 센서가 마련된 주행체의 정렬 상태를 인식할 수 있는 인식 장치 및 인식 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 인식 장치는 고랑과의 거리를 측정하는 측정부; 상기 고랑과의 거리를 이용하여 상기 고량에 대한 상기 측정부의 정렬 상태를 인식하는 인식부;를 포함하고, 상기 측정부에는 동일한 고랑의 폭 방향을 따라 서로 다른 위치를 타겟으로 거리를 측정하는 복수의 거리 센서가 마련되며, 상기 인식부는 각 거리 센서에서 측정된 거리 간의 비교를 통해 상기 정렬 상태를 분석할 수 있다.
본 발명의 인식 방법은 주행체에 마련된 복수의 거리 센서를 이용하여 고랑의 폭 방향 상으로 서로 다른 위치를 타겟으로 거리를 측정하는 단계; 각 거리 센서에서 측정된 거리 간의 비교를 통해 상기 고랑에 대한 상기 주행체의 정렬 상태를 인식하는 단계; 상기 정렬 상태가 정상 상태가 되도록, 상기 고랑을 따라 이동 중인 상기 주행체의 조향 각도를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 인식 장치는 농업용 로봇 등의 주행체가 고랑을 자율 주행하기 위해 고랑의 단면 형상을 인지한 후 고랑의 중심선을 향해 조향 명령을 생성하는 알고리즘을 제시할 수 있다.
본 발명의 인식 장치는 설정 각도에 따라 설치된 복수개의 거리 센서에서 획득된 거리 감지 신호를 서로 상대 비교하고, 이를 통해 고랑에 대한 거리 센서 또는 주행체의 정렬 상태를 분석, 파악, 인식할 수 있다.
본 발명의 인식 장치는 교정 센서(온도, IMU)를 활용한 신호 보정을 거쳐 고랑 내에서 현재 위치를 인식하고 조향 방향 및 각도를 결정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 인식 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 4개의 센서가 마련된 측정부를 나타낸 개략도이다.
도 3은 정상 상태를 나타낸 개략도이다.
도 4는 제1 단계로 우측에 치우친 상태를 나타낸 개략도이다.
도 5는 제2 단계로 우측에 치우친 상태를 나타낸 개략도이다.
도 6은 제1 단계로 좌측에 치우친 상태를 나타낸 개략도이다.
도 7은 제2 단계로 좌측에 치우친 상태를 나타낸 개략도이다.
도 8은 제1 단계의 좌측 기울어짐 또는 우측 기울어짐을 나타낸 개략도이다.
도 9는 제2 단계의 좌측 기울어짐 또는 우측 기울어짐을 나타낸 개략도이다.
도 10은 본 발명의 인식 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.
농업용 로봇의 밭고랑(90) 자율주행을 위해 거리 센서를 활용한 경우는 없다. 카메라를 이용하여 입수되는 영상 및 뎁스(Depth) 정보를 활용하여 영상 내에서 두둑의 경계점을 추출하여 중심점을 결정하는 비교 실시예가 존재할 수 있다. 그러나, 비교 실시예에 따르면, 고가의 카메라 장비가 들어가고 고사양의 영상 처리 시스템이 추가적으로 요구되는 문제가 있다. 특히, 비교 실시예에 따르면, 고랑(90)과 대비하여 두두룩하게 쌓여 있는 이랑(80)이 감지될 뿐 고랑(90)이 직접적으로 감지되지 못하는 문제가 있다. 그 결과, 비교 실시예에 따르면, 단일의 고랑(90)을 휠(19)(wheel)의 지지면으로 삼아 이동하는 좁은 폭의 주행체(10), 예를 들어 2륜차나 3륜차의 경우, 주행체(10)가 작물이 심어진 이랑(80) 위를 주행하는 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 밭에서 주행체(10)의 휠(19)이 직접 맞닿는 고랑(90)을 직접적으로 인식할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명의 인식 장치는 n개(여기서, n은 2 이상의 자연수이다) 이상의 거리 센서(적외선, 초음파, 레이저 모두 가능)를 이용하여 'U'자형 밭고랑(90)의 단면 형상을 순서대로 감지할 수 있다. 본 발명의 인식 장치는 복수개의 거리 센서를 이용하여 높게 솟아 있는 이랑(80)과 대비하여 함몰된 상태의 고랑(90)을 인식하고, 고랑(90)의 단면에 대하여 거리를 측정할 수 있다. 주행체(10)의 이동 중에 노면 굴곡 상태 및 주행체(10)의 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw) 등의 기울기에 의해 거리 센서의 신호값이 지속적으로 바뀌기 때문에 오차율이 높고 밭고랑(90) 단면 정보를 그대로 사용하기에는 어려움이 있다.
본 발명의 인식 장치는 거리 센서의 개수에 따라 센싱 신호에 해당하는 거리(값)을 시퀀스대로 상대 비교할 수 있다. 인식 장치는 상대 비교 결과가 설정 조건문을 만족할 경우, 주행체(10)가 한쪽 방향으로 치우친 것으로 판단하고 치우친 양만큼 조향의 방향 및 각도를 제어할 수 있다.
본 발명의 인식 장치는 주행체(10)의 조향 각도를 결정하기 위해 온도 센서(온도에 따른 거리 센서 검지 오차율 보정) 및 IMU(Inertia Measurement unit) 센서(노면에 의한 주행체(10) 기울기에 따른 거리 센서 측정 오차율 보정)를 추가로 포함하고, 신호 보정에 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 인식 장치를 나타낸 개략도이다.
본 발명의 인식 장치는 저가의 거리 센서만으로 주행 노면의 상태, 주행 장치의 기울기, 환경 온도 등의 외부 노이즈에 상관없이 'U'자형 단면을 갖는 고랑(90)을 정확하게 인식하고 그에 따른 조향 각도를 결정할 수 있다. 이를 위해 본 발명의 인식 장치는 측정부(110), 인식부(130), 제어부(150)를 포함할 수 있다.
측정부(110)는 고랑(90)과의 거리(값)를 측정할 수 있다.
일 예로, 측정부(110)에는 동일한 고랑(90)의 폭 방향을 따라 서로 다른 위치를 타겟으로 거리를 측정하는 복수의 거리 센서가 마련될 수 있다. 평면상으로 거리 센서 중 적어도 일부는 고랑(90)에 겹치게 형성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 고랑(90)의 폭 방향 또는 횡 방향을 따라 복수의 거리 센서가 배열될 수 있다.
인식부(130)는 고랑(90)과의 거리를 이용하여 고랑(90)에 대한 측정부(110)의 정렬 상태를 인식할 수 있다.
일 예로, 인식부(130)는 각 거리 센서에서 측정된 거리 간의 비교를 통해 정렬 상태를 분석할 수 있다.
고랑(90)은 지면에 기울어진 경사면을 통해 이랑(80)과 연결되는 특징을 가질 수 있다. 따라서, 거리 센서가 고랑(90)의 가운데에 있을 때 측정한 지면과의 거리는 거리 센서가 경사면 또는 이랑(80)에 있을 때 측정한 지면과의 거리와 다를 수 있다. 해당 거리 센서를 고랑(90)의 폭 방향을 따라 복수로 배열하고, 각각 대응되는 바닥면을 타겟으로 측정된 거리를 분석하면 고랑(90)에 대한 측정부(110)의 정렬 상태가 분석, 파악, 인식될 수 있다. 예를 들어, 제1 시점에서 왼쪽의 거리 센서의 측정값과 오른쪽의 거리 센서의 측정값이 동일하다가, 제2 시점에서 왼쪽 센서의 측정값보다 오른쪽 거리 센서의 측정값이 작다면, 인식부(130)는 제2 시점에서 측정부(110)가 고랑(90)의 오른쪽으로 치우친 정렬 상태를 갖는 것으로 인식할 수 있다.
제어부(150)는 측정부(110)가 고정 설치된 주행체(10)를 제어할 수 있다. 주행체(10)는 일시점에서 단일의 고랑(90)에 회전 접촉되는 휠(19)을 포함할 수 있다. 주행체(10)는 휠(19)의 회전력에 의해 고랑(90)을 따라 주행할 수 있다. 주행체(10)에 고정 설치된 측정부(110)가 고랑(90)의 어느 한쪽으로 치우치게 정렬된다는 것은 주행체(10)도 함께 고랑(90)의 한쪽으로 치우친 상태로 주행하고 있다는 것을 의미할 수 있다. 고랑(90)의 양측에는 이랑(80)에 연결되는 경사면이 형성된 상태이므로, 주행체(10)가 고랑(90)의 어느 한쪽에 치우쳐 주행하게 되면 주행체(10)가 경사면을 타고 올라가 전복되거나 주행체(10)에 의해 이랑(80)에 심어진 작물이 훼손될 수 있다. 따라서, 측정부(110)의 정렬 상태는 정상 상태로 유지되는 것이 좋다. 측정부(110)의 정상 상태는 폭 방향 상으로, 고랑(90)의 중심에 대해 사전에 정의된 설정 위치에 측정부(110)가 정렬된 상태를 의미할 수 있다.
서로 직교하는 3개의 좌표축 x축, y축, z축이 형성하는 3차원 공간이 정의될 때, 주행체(10)의 주행 방향은 x축에 평행할 수 있다. 주행체(10)의 주행 방향은 고랑(90)의 길이 방향 또는 연장 방향에 평행할 수 있다. 고랑(90)의 폭 방향 또는 횡 방향은 y축에 평행할 수 있다. z축은 중력 방향에 평행할 수 있다.
제어부(150)는 고랑(90)에 대한 측정부(110)의 정렬 상태가 정상 상태가 되는 방향으로 주행체(10)의 조향 각도를 제어할 수 있다. 일 예로, 인식부(130)에 의해 측정부(110)가 우측(y축의 음의 방향)으로 치우친 상태로 인식되면, 제어부(150)는 주행체(10)의 조향 각도를 좌측(y축의 양의 방향)으로 틀 수 있다. 조향 각도의 제어에 의해 주행체(10)는 좌측으로 움직이고 정상 상태를 추종할 수 있다. 제어부(150)는 인식부(130)의 인식 결과에 따라 주행체(10)의 조향 각도를 피드백 제어할 수 있다.
제어부(150)의 조향 각도 제어에 의해, 측정부(110)는 고랑(90)을 따라 주행하는 주행체(10)와 함께 고랑(90)에 정상 상태로 정렬될 수 있다.
인식 장치에는 거리 센서 주변의 온도를 측정하는 온도 센서, 주행체(10)의 롤(roll)을 측정하는 관성 센서가 마련될 수 있다.
거리 센서에서 거리를 측정하는 적외선 등의 소스(source)는 주변 온도에 영향을 받아 특성이 변할 수 있다. 제어부(150)는 온도에 따른 특성 변화에 맞춰 거리 센서의 캘리브레이션(calibration)을 재조정하거나 거리 센서의 출력값을 보정할 수 있다.
제어부(150)는 주행체(10)의 롤(roll)이 정상 범위를 만족하는 범위 내에서, 측정부(110)의 정렬 상태가 정상 상태가 되는 방향으로 주행체(10)의 조향 각도를 제어할 수 있다.
제어부(150)는 주행체(10)의 롤이 정상 범위를 벗어나면, 측정부(110)의 정렬 상태에 상관없이 주행체(10)의 롤이 정상 범위를 만족하도록 조향 각도를 제어할 수 있다.
일 예로, 고랑(90)에 존재하는 돌 등의 장애물로 인해 주행체(10)가 우측으로 기울어질 수 있다. 이 상태에서 측정부(110)의 정렬 상태를 정상 상태로 유지하기 위해 좌회전할 필요가 있을 수 있다. 하지만, 우측으로 기울어진 상태에서 좌회전이 수행되면 주행체(10)가 전복될 수 있다. 주행체(10)의 전복으로 인해 주행체(10)에 탑승한 사용자 또는 밭에서 일하는 사용자의 안전 사고, 충돌 사고 등이 발생될 수 있으므로, 주행체(10)의 전복을 방지하는 정책이 최우선적으로 실시될 수 있다. 이에 따라, 주행체(10)가 우측으로 기울어진 상태이면, 일단 주행체(10)의 롤을 정상 범위로 돌리기 위해 제어부(150)는 조향 각도를 주행체(10)가 기울어진 방향에 해당하는 우측으로 회전시킬 수 있다. 우회전으로 인해 주행체(10)의 롤 상태가 정상 범위로 진입하면, 비로소 제어부(150)는 측정부(110)의 정렬 상태가 정상 상태를 추종하도록 조향 각도를 제어할 수 있다.
측정부(110)의 정렬 상태를 인식하는 인식부(130)의 동작에 대해 살펴본다.
측정부(110)에는 복수의 센서가 설치되는 케이스가 마련될 수 있다. 케이스에는 고랑(90) 내 표면과의 거리를 측정하는 제1 센서(111), 제4 센서(114)가 마련될 수 있다.
제1 센서(111)와 제4 센서(114)는 고랑(90)의 폭 범위 내에서 고랑(90)의 폭 방향 상으로 서로 다른 위치를 타겟으로 거리를 측정할 수 있다. 본 명세서에서 기재된 각 센서에서 측정된 거리는 각 센서의 1회의 측정값이 아니라, 인식부(130)에 의해 복수의 샘플링을 수행하고, 각종 필터링을 거쳐 전자적 임펄스 노이즈 및 노면에 의한 리플 노이즈 등이 필터링된 최종값에 해당될 수 있다.
제1 센서(111)는 고랑(90)의 폭 방향 상으로 일측 가장자리에 가까운 제1 위치를 타겟으로 제1 거리를 측정할 수 있다.
제4 센서(114)는 고랑(90)의 폭 방향 상으로 제1 위치보다 타측 가장자리에 가까운 제4 위치를 타겟으로 제4 거리를 측정할 수 있다.
인식부(130)는 제1 거리와 제4 거리의 비율이 설정 범위를 만족하는지 여부에 따라 측정부(110)가 고랑(90)의 일측 또는 타측에 치우친 상태를 분석하거나 인식할 수 있다.
인식부(130)는 각 센서에서 측정된 거리를 서로 비교할 때, 센서로부터 출력되는 절대값 비교가 아니라 특정 센서의 거리 대비 다른 센서의 거리의 비율이 설정 범위를 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제1 거리와 제2 거리가 동일하다 라는 비교문을 수행할 경우, 인식부(130)는 실제로 고랑(90) 노면을 고려하여 제1 거리가 제2 거리 대비 95~105%(±5%) 범위를 만족하는지를 확인할 수 있다. 해당 범위를 만족하면 인식부(130)는 제1 거리와 제2 거리가 서로 동일한 것으로 인식할 수 있다. 이때, '±5%'에 해당하는 오차율 범위는 주행체(10)의 주행 조건(주행 속도, 주행체(10)의 무게 등), 환경에 따라 설정될 수 있다.
4개의 센서를 이용하여 고랑(90)에 대한 측정부(110) 또는 주행체(10)의 정렬 상태를 인식하는 실시예를 설명한다.
도 2는 4개의 센서가 마련된 측정부(110)를 나타낸 개략도이다.
측정부(110)에는 고랑(90)의 폭 방향을 따라 연장되는 하우징(119)가 마련될 수 있다.
하우징(119)에는 고랑(90)의 폭에 대응되는 길이 범위 내에서 지면과의 거리를 측정하는 제1 센서(111), 제2 센서(112), 제3 센서(113), 제4 센서(114)가 상기 고랑(90)의 폭 방향(도 2에서는 y축의 음의 방향)을 따라 순서대로 배열될 수 있다.
도 3과 같이 고랑(90)의 폭 범위는 일측 이랑(80)에 연결된 경사면의 중간 지점부터 타측 이랑(80)에 연결된 경사면의 중간 지점까지의 구간일 수 있다. 이때, 제1 센서(111), 제2 센서(112), 제3 센서(113), 제4 센서(114)는 폭 방향 상으로 측정부(110)가 고랑(90)의 중심에 배치된 상태에서 고랑(90)의 폭 범위 내의 지면을 타겟으로 거리를 측정하도록 설치될 수 있다.
도 3은 정상 상태를 나타낸 개략도이다. 도 4는 제1 단계로 우측에 치우친 상태를 나타낸 개략도이다. 도 5는 제2 단계로 우측에 치우친 상태를 나타낸 개략도이다. 도 6은 제1 단계로 좌측에 치우친 상태를 나타낸 개략도이다. 도 7은 제2 단계로 좌측에 치우친 상태를 나타낸 개략도이다. 도 8은 제1 단계의 좌측 기울어짐 또는 우측 기울어짐을 나타낸 개략도이다. 도 9는 제2 단계의 좌측 기울어짐 또는 우측 기울어짐을 나타낸 개략도이다. 도 10은 본 발명의 인식 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 10에 도시된 인식 방법은 도 1에 도시된 인식 장치에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 인식 방법에 따르면, 주행체(10)에 마련된 복수의 거리 센서를 이용하여 고랑(90)의 폭 방향 상으로 서로 다른 위치를 타겟으로 거리를 측정하는 단계(S 520)가 수행될 수 있다. 본 과정(S 520)은 측정부(110)에 의해 수행될 수 있다.
각 거리 센서에서 측정된 거리 간의 비교를 통해 고랑(90)에 대한 주행체(10)의 정렬 상태를 인식하는 단계(S 610, S 620, S 630, S 710, S 720, S 730, S 750, S 760, S 820, S 830, S 850, S 860)가 수행될 수 있다. 본 과정은 인식부(130)에 의해 수행될 수 있다.
정렬 상태가 정상 상태가 되도록, 고랑(90)을 따라 이동 중인 주행체(10)의 조향 각도를 제어하는 단계(S 640, S 740, S 770, S 840, S 870)가 수행될 수 있다. 본 과정은 제어부(150)에 의해 수행될 수 있다.
일 예로, 제1 센서(111), 제2 센서(112), 제3 센서(113), 제4 센서(114)를 이용하여 고랑(90)에 대한 측정부(110)의 정렬 상태를 인식하는 과정을 구체적으로 설명한다.
온도 센서를 통해 제1 센서(111), 제2 센서(112), 제3 센서(113), 제4 센서(114) 주변의 온도가 측정될 수 있다(S 510).
도 3 내지 도 10의 '좌측'과 '우측'은 x축의 양의 방향을 따라 주행하는 주행체(10)의 뒤에서 주행체(10)를 바라볼 때의 좌우 방향을 나타낼 수 있다.
제1 센서(111)는 고랑(90)의 폭 방향 상으로 측정부(110) 일측의 지면에 해당하는 제1 위치 p1을 타겟으로 제1 거리 ①을 측정할 수 있다(S 520).
제2 센서(112)는 고랑(90)의 폭 방향 상으로 제1 위치 p1보다 측정부(110)의 중심 o에 가까운 지면에 해당하는 제2 위치 p2를 타겟으로 제2 거리 ②를 측정할 수 있다(S 520).
제3 센서(113)는 고랑(90)의 폭 방향 상으로 측정부(110)의 중심 o를 가로지르고 중력 방향에 평행한 가상선을 기준으로 제2 위치 p2에 대칭되는 지면에 해당하는 제3 위치 p3를 타겟으로 제3 거리 ③을 측정할 수 있다(S 520).
제4 센서(114)는 고랑(90)의 폭 방향 상으로 측정부(110)의 중심 o를 가로지르고 중력 방향에 평행한 가상선을 기준으로 제1 위치 p1에 대칭되는 지면에 해당하는 제4 위치 p4를 타겟으로 제4 거리 ④를 측정할 수 있다(S 520).
온도 센서의 측정값을 이용하여 제1 센서(111), 제2 센서(112), 제3 센서(113), 제4 센서(114)의 측정값에 대한 캘리브레이션 작업이 수행될 수 있다(S 530).
IMU 센서를 이용해 주행체(10)의 기울기, 예를 들어 롤(roll)이 측정될 수 있다(S 540).
인식부(130)는 IMU 센서의 측정값이 기울기 임계치를 초과하면(S 550), 케이스 6, 7(case 6, 7)로 인식할 수 있다(S 560).
제어부(150)는 기울기 임계치를 초과한 상태의 범위를 복수의 초과 단계로 구분할 수 있다. 제어부(150)는 초과 단계 중 기울기 임계치를 포함하는 제1 초과 단계 내에 IMU 센서의 측정값이 존재하면 케이스 6으로 판단할 수 있다. 제어부(150)는 초과 단계 중 기울기 임계치로 이격된 제2 초과 단계 내에 IMU 센서의 측정값이 존재하면 케이스 7로 판단할 수 있다.
제어부(150)는 케이스 6의 경우 주행체(10)가 기울어진 방향 쪽으로 제1 각도만큼 조향 각도를 변경할 수 있다(S 570).
제어부(150)는 케이스 7의 경우 주행체(10)가 기울어진 방향 쪽으로 제2 각도만큼 조향 각도를 변경할 수 있다(S 570). 이때, 제2 각도는 주행체(10)의 주행 방향 또는 고랑(90)의 연장 방향을 기준으로 제1 각도보다 절대값이 큰 각도를 포함할 수 있다.
또는, 제어부(150)는 케이스 6, 7에 대한 캘리브레이션 작업을 수행할 수 있다(S 570).
인식부(130)는 IMU 센서의 측정값이 기울기 임계치를 미초과하면(S 550), 케이스 1, 2, 3, 4, 5 중 하나로 인식할 수 있다.
인식부(130)는 제1 거리 ①이 제4 거리 ④와 동일하고(S 610) 제2 거리 ②가 제3 거리 ③과 동일하면(S 620), 고랑(90)에 대한 측정부(110)의 정렬 상태를 케이스 1(case 1)에 해당하는 정상 상태로 인식할 수 있다(S 630). 제어부(150)는 케이스 1의 경우 조향 각도를 조절하지 않고 현재 상태를 유지할 수 있다(S 640).
인식부(130)는 제1 거리 ①이 제4 거리 ④보다 크고(S 710), 제2 거리가 제3 거리와 동일하면(S 720), 측정부(110)가 고랑(90)의 타측(우측)에 제1 단계로 치우친 상태에 해당하는 케이스 2(case 2)로 인식할 수 있다(S 730). 제어부(150)는 케이스 2의 경우 조향 각도를 고랑(90)의 일측(좌측)으로 제1 좌 각도만큼 회전시킬 수 있다.
인식부(130)는 제1 거리 ①이 제4 거리 ④보다 크고(S 710) 제2 거리 ②가 제3 거리보다 크면(S 750), 측정부(110)가 고랑(90)의 타측(우측)에 제2 단계로 치우친 상태에 해당하는 케이스 3(case 3)으로 인식할 수 있다(S 760). 제어부(150)는 케이스 3의 경우 조향 각도를 고랑(90)의 일측(좌측)으로 제2 좌 각도만큼 회전시킬 수 있다. 제2 좌 각도는 고랑(90)의 연장 방향을 기준으로 절대값이 제1 좌 각보보다 큰 각도일 수 있다.
인식부(130)는 제1 거리 ①이 제4 거리 ④보다 작고(S 710) 제2 거리 ②가 제3 거리 ③과 동일하면(S 820), 측정부(110)가 고랑(90)의 일측(좌측)에 제1 단계로 치우친 상태에 해당하는 케이스 4(case 4)로 인식할 수 있다(S 830). 제어부(150)는 케이스 4의 경우 조향 각도를 고랑(90)의 타측(우측)으로 제1 우 각도만큼 회전시킬 수 있다. 제1 우 각도만큼 조향 각도가 틀어진 주행체(10)는 정상 상태로 돌입할 수 있다.
인식부(130)는 제1 거리 ①이 제4 거리 ④보다 작고(S 710) 제2 거리 ②가 제3 거리 ③보다 작으면(S 850), 측정부(110)가 고랑(90)의 일측(좌측)에 제2 단계로 치우친 상태에 해당하는 케이스 5(case 5)로 인식할 수 있다(S 860). 제어부(150)는 케이스 5의 경우 조향 각도를 고랑(90)의 타측(우측)으로 제2 우 각도만큼 회전시킬 수 있다. 제2 우 각도만큼 조향 각도가 틀어진 주행체(10)는 정상 상태로 돌입할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 11의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 장치(예, 인식 장치 등) 일 수 있다.
도 11의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10...주행체 19...휠
80...이랑 90...고랑
110...측정부 111...제1 센서
112...제2 센서 113...제3 센서
114...제4 센서 119...하우징
130...인식부 150...제어부

Claims (6)

  1. 고랑과의 거리를 측정하는 측정부;
    상기 측정부와 상기 고랑 간의 거리를 이용하여 상기 고량에 대한 상기 측정부의 정렬 상태를 인식하는 인식부;를 포함하고,
    상기 측정부에는 동일한 고랑의 폭 방향을 따라 서로 다른 위치를 타겟으로 거리를 측정하는 복수의 거리 센서가 마련되며,
    상기 인식부는 각 거리 센서에서 측정된 거리 간의 비교를 통해 상기 정렬 상태를 분석하는 인식 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정부가 고정 설치된 주행체를 제어하는 제어부가 마련되고,
    상기 제어부는 상기 고랑에 대한 상기 측정부의 정렬 상태가 정상 상태가 되는 방향으로 상기 주행체의 조향 각도를 제어하며,
    상기 제어부의 조향 각도 제어에 의해, 상기 측정부는 상기 고랑을 따라 주행하는 상기 주행체와 함께 상기 고랑에 상기 정상 상태로 정렬되는 인식 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정부가 고정 설치된 주행체의 조향 각도를 제어하는 제어부, 상기 주행체의 롤(roll)을 측정하는 관성 센서가 마련되고,
    상기 제어부는 상기 주행체의 롤이 정상 범위를 만족하는 범위 내에서, 상기 측정부의 정렬 상태가 정상 상태가 되는 방향으로 상기 주행체의 조향 각도를 제어하며,
    상기 제어부는 상기 주행체의 롤이 상기 정상 범위를 벗어나면, 상기 측정부의 정렬 상태에 상관없이 상기 주행체의 롤이 상기 정상 범위를 만족하도록 상기 조향 각도를 제어하는 인식 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고랑 내 표면과의 거리를 측정하는 제1 센서, 제4 센서가 마련되고,
    상기 제1 센서와 상기 제4 센서는 상기 고랑의 폭 범위 내에서 상기 고랑의 폭 방향 상으로 서로 다른 위치를 타겟으로 거리를 측정하며,
    상기 제1 센서는 상기 고랑의 폭 방향 상으로 일측 가장자리에 가까운 제1 위치를 타겟으로 제1 거리를 측정하고,
    상기 제4 센서는 상기 고랑의 폭 방향 상으로 상기 제1 위치보다 타측 가장자리에 가까운 제4 위치를 타겟으로 제4 거리를 측정하며,
    상기 인식부는 상기 제1 거리와 상기 제4 거리의 비율이 설정 범위를 만족하는지 여부에 따라 상기 측정부가 상기 고랑의 일측 또는 타측에 치우친 상태를 인식하는 인식 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 측정부에는 상기 고랑의 폭에 대응되는 길이 범위 내에서 지면과의 거리를 측정하는 제1 센서, 제2 센서, 제3 센서, 제4 센서가 상기 고랑의 폭 방향을 따라 순서대로 마련되고,
    상기 제1 센서는 상기 고랑의 폭 방향 상으로 상기 측정부 일측의 지면에 해당하는 제1 위치를 타겟으로 제1 거리를 측정하며,
    상기 제2 센서는 상기 고랑의 폭 방향 상으로 상기 제1 위치보다 상기 측정부의 중심에 가까운 지면에 해당하는 제2 위치를 타겟으로 제2 거리를 측정하고,
    상기 제3 센서는 상기 고랑의 폭 방향 상으로 상기 측정부의 중심을 가로지르고 중력 방향에 평행한 가상선을 기준으로 상기 제2 위치에 대칭되는 지면에 해당하는 제3 위치를 타겟으로 제3 거리를 측정하며,
    상기 제4 센서는 상기 고랑의 폭 방향 상으로 상기 측정부의 중심을 가로지르고 중력 방향에 평행한 가상선을 기준으로 상기 제1 위치에 대칭되는 지면에 해당하는 제4 위치를 타겟으로 제4 거리를 측정하고,
    상기 인식부는 상기 제1 거리가 상기 제4 거리와 동일하고 상기 제2 거리가 상기 제3 거리와 동일하면, 상기 정렬 상태를 정상 상태로 인식하며,
    상기 인식부는 상기 제1 거리가 상기 제4 거리보다 크고, 상기 제2 거리가 상기 제3 거리와 동일하면, 상기 측정부가 상기 고랑의 타측에 제1 단계로 치우친 상태로 인식하고,
    상기 인식부는 상기 제1 거리가 상기 제4 거리보다 크고 상기 제2 거리가 상기 제3 거리보다 크면, 상기 측정부가 상기 고랑의 타측에 제2 단계로 치우친 상태로 인식하며,
    상기 인식부는 상기 제1 거리가 상기 제4 거리보다 작고 상기 제2 거리가 상기 제3 거리와 동일하면, 상기 측정부가 상기 고랑의 일측에 제1 단계로 치우친 상태로 인식하고,
    상기 인식부는 상기 제1 거리가 상기 제4 거리보다 작고 상기 제2 거리가 상기 제3 거리보다 작으면, 상기 측정부가 상기 고랑의 일측에 제2 단계로 치우친 상태로 인식하는 인식 장치.
  6. 인식 장치에 의해 수행되는 인식 방법에 있어서,
    주행체에 마련된 복수의 거리 센서를 이용하여 고랑의 폭 방향 상으로 서로 다른 위치를 타겟으로 거리를 측정하는 단계;
    각 거리 센서에서 측정된 거리 간의 비교를 통해 상기 고랑에 대한 상기 주행체의 정렬 상태를 인식하는 단계;
    상기 정렬 상태가 정상 상태가 되도록, 상기 고랑을 따라 이동 중인 상기 주행체의 조향 각도를 제어하는 단계;
    를 포함하는 인식 방법.
KR1020210066034A 2021-05-24 2021-05-24 고랑 인식 장치 및 방법 KR102541755B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210066034A KR102541755B1 (ko) 2021-05-24 2021-05-24 고랑 인식 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210066034A KR102541755B1 (ko) 2021-05-24 2021-05-24 고랑 인식 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220158362A true KR20220158362A (ko) 2022-12-01
KR102541755B1 KR102541755B1 (ko) 2023-06-12

Family

ID=84440623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210066034A KR102541755B1 (ko) 2021-05-24 2021-05-24 고랑 인식 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102541755B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130049610A (ko) * 2011-11-04 2013-05-14 삼성전자주식회사 이동 기기 및 보행 로봇
KR101905584B1 (ko) * 2018-02-22 2018-10-10 한국로봇융합연구원 상수도관의 내부 검사를 위한 무선 자율유영 로봇 및 이를 이용한 검사방법
KR20190031391A (ko) * 2017-09-15 2019-03-26 한국로봇융합연구원 지능형 농업 로봇시스템
KR102075844B1 (ko) * 2018-10-10 2020-02-10 한국로봇융합연구원 다종 센서 기반의 위치인식 결과들을 혼합한 위치 측위 시스템 및 방법
KR20210006068A (ko) 2019-07-08 2021-01-18 동양물산기업 주식회사 두둑을 이용한 자율주행 트랙터

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130049610A (ko) * 2011-11-04 2013-05-14 삼성전자주식회사 이동 기기 및 보행 로봇
KR20190031391A (ko) * 2017-09-15 2019-03-26 한국로봇융합연구원 지능형 농업 로봇시스템
KR101905584B1 (ko) * 2018-02-22 2018-10-10 한국로봇융합연구원 상수도관의 내부 검사를 위한 무선 자율유영 로봇 및 이를 이용한 검사방법
KR102075844B1 (ko) * 2018-10-10 2020-02-10 한국로봇융합연구원 다종 센서 기반의 위치인식 결과들을 혼합한 위치 측위 시스템 및 방법
KR20210006068A (ko) 2019-07-08 2021-01-18 동양물산기업 주식회사 두둑을 이용한 자율주행 트랙터

Also Published As

Publication number Publication date
KR102541755B1 (ko) 2023-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11318936B2 (en) Adaptive control method and system in a terrestrial vehicle for tracking a route, particularly in an autonomous driving scenario
US8736820B2 (en) Apparatus and method for distinguishing ground and obstacles for autonomous mobile vehicle
Bayar et al. Improving the trajectory tracking performance of autonomous orchard vehicles using wheel slip compensation
US8140228B2 (en) System and method for dynamically maintaining the stability of a material handling vehicle having a vertical lift
US8983708B2 (en) Steering control device of autonomous vehicle, autonomous vehicle having the same and steering control method of autonomous vehicle
US20160090087A1 (en) Cruise control system and method
CN105190461A (zh) 移动体和位置检测装置
KR20070113408A (ko) 장애물을 감지하는 장치 및 방법
US11024178B2 (en) System and method for autonomously steering a vehicle
CN104597905A (zh) 磁导航agv的路径跟踪方法
GB2536553A (en) Unmanned ground vehicle stability control
CN111487964A (zh) 一种机器人小车及其自主避障方法、设备
CN111516777A (zh) 一种机器人小车及其障碍物识别方法
KR101245754B1 (ko) 자율주행 로봇 및 경로설정 방법
KR102541755B1 (ko) 고랑 인식 장치 및 방법
CN116276979A (zh) 机器人的位姿控制方法、装置以及存储介质、电子设备
KR20130099672A (ko) 퍼지 추론 시스템 및 그 방법
KR101251776B1 (ko) 차량 센서의 인지영역 가변 조절 시스템 및 그 방법
CN113613487B (zh) 用于控制农用车辆的方法和控制系统
CN111481126B (zh) 机器人沿边行走的异常检测方法和脱卡的处理方法
KR101061066B1 (ko) 지형감지 센서 조립체 및 이를 구비한 자율 이동 차량
CN111487969A (zh) 机器人以非平行方式沿边行走的异常检测方法和处理方法
JP5895682B2 (ja) 障害物検出装置及びそれを備えた移動体
Stasinopoulos et al. Human behavior inspired obstacle avoidance & road surface quality detection for autonomous bicycles
Calisi et al. A semi-autonomous tracked robot system for rescue missions

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant