KR20190052818A - Autonomous traveling robot and its driving method of double steering of front and rear wheels for following fruit trees - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇 및 이의 주행방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 과원의 노면 상태가 불규칙하거나 또는 경사진 상태에서도 과수를 따라 안정적으로 주행할 수 있는 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇 및 이의 주행방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
일반적으로, 과수원에서는 다수의 과수를 열맞춰 정식한 후 재배하는데, 이러한 과수의 재배과정에서 작업 효율을 향상시키기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. Generally, in orchards, many fruits are planted after being matched with heat, and various studies are being carried out to improve working efficiency in the cultivation process of such fruit trees.
특히, 과수원에서는 동일 면적상에서 보다 많은 양의 과실을 수확하기 위해, 다수의 과수가 빼곡하게 정식되어 재배되기도 한다. 하지만, 이와 같이, 좁은 재배 면적 내 많은 수의 과수가 빼곡하게 정식된 후, 재배하는 과정에서 작업자가 제초 및 병충해 방제작업 또는 과수로부터 과실을 수확하는 등의 각종 농작업의 진행을 위해 과수원 내부를 이동할 때, 과수간의 좁은 이격 간격으로 인해 많은 불편함을 느낀다. 또한, 정식된 과수간의 정식 간격이 기본적으로 좁은 상태에서 일정 시간 동안 어느 정도 과수의 생장이 진행되면, 과수의 잎 또는 줄기 등으로 인해 작업자가 과원 내에서 기본적인 시야 확보의 어려움을 느낀다. In particular, in an orchard, a large number of fruit trees are regularly planted and cultivated in order to harvest a larger amount of fruit on the same area. However, in this way, after a large number of fruit trees within a narrow cultivation area have been filled out, in order to carry out a variety of agricultural work such as harvesting the fruits from the weeding and pest control work, When moving, there is a lot of inconvenience due to the narrow spacing between fruit trees. In addition, when the regular spacing between the regular fruit trees is basically narrow and the fruits grow to some extent during a certain period of time, the operator feels difficulty in securing a basic field of view within the fruit trees due to leaf or stem of the fruit tree.
최근에는, 이러한 어려움을 해결하기 위해, 작업자를 대신하여 농작업을 수행하는 주행로봇이 주요 이슈로 대두되고 있다. 이러한 주행로봇은 과수원 내 심어진 과수를 따라 주행하면서 과수에 대한 각종 농작업을 진행하여, 작업자의 노동력 소모를 줄이는 효과를 가진다. In recent years, traveling robots that carry out agricultural work on behalf of workers have become major issues in order to solve such difficulties. These traveling robots travel along the fruit trees planted in the orchard and perform various agricultural work on the fruit trees, thereby reducing the labor cost of the workers.
하지만, 이러한 주행로봇은 과수원의 토지상에 열맞춰 재배되는 다수의 과수들을 추종하며 주행하는데, 과수간의 정식 간격이 좁은 관계로 인해 주행 방향을 변경하는 과정에서, 주변 과수와 부딪쳐 과수 및 과실에 피해를 입히는 등의 사고가 빈번하게 발생하고 있다. 만약, 과원 내 주행로봇이 주행하는 과정에서 과수 및 과실에 피해를 입히는 사고가 지속적으로 이루어진다면, 과수원 내 과수의 전반적인 과실 생산량은 감소하고, 생산된 과실에 대한 품질 또한 감소하는 등의 문제점이 발생했다. However, these traveling robots follow a lot of fruit trees grown on the land of the orchard and follow the directions of the running direction due to the narrow spacing between the fruit trees. In the course of changing the running direction, And the like are frequently occurred. If the accidents involving damage to fruit trees and fruits during the running of the robot in the house are continuously performed, the overall fruit production of the fruit trees in the orchard is decreased and the quality of the fruit produced is also decreased. did.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 과원 내 과수간 정식 간격이 좁은 공간에서 주행하는 주행로봇에 대하여 전후륜의 동시 조향을 통해 과수간 주행 시 차체가 한 쪽 방향으로 치우치거나, 진행 방향이 변화하는 것을 최소화하여 안정적인 주행이 가능할 뿐 아니라 주행방향의 선회 시, 주행궤적 및 이동위치를 최소화할 수 있는 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇 및 이의 주행방법에 관한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a traveling robot that travels in a space with a narrow space between the inner and outer fruits, The front and rear wheel dual steering system for minimizing the driving trajectory and the moving position when turning in the driving direction as well as minimizing the change in the traveling direction by minimizing the change in the traveling direction, And a method of running the robot.
본 발명의 일 실시 예에 의한 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇은 몸체부의 전면 및 후면에 각각 위치하여, 상기 몸체부가 주행함에 따라 과원 내 재배 중인 다수의 과수를 센싱하고, 센싱한 과수의 위치정보를 생성하는 센서부, 상기 센서부로부터 센싱한 과수의 위치정보에 대한 수신 여부에 따라 상기 몸체부의 전후방에 위치한 주행구간을 직선 또는 선회 구간으로 판단한 후, 각 구간에서의 주행 시, 전후륜의 회전 방향 및 각도가 서로 동일하도록 조향장치를 제어하는 제어부 및 내부에 조향장치 및 전후륜을 포함하고, 상기 조향장치의 제어에 따라 직선 및 선회 구간에서 전후륜의 회전 방향 및 각도가 서로 동일한 상태를 유지하며 과수를 추종하도록 주행하는 몸체부를 포함한다. The traveling robot of the front and rear wheel dual steering type for monitoring the fruit water heat according to the embodiment of the present invention is located on the front and rear sides of the body part and senses a plurality of fruits under cultivation in the body as the body part travels, A sensor section for generating position information of a certain number of fruit trees, a driving section located at the front and rear of the body section as a straight line or a turning section according to receipt of positional information of the fruit sensed from the sensor section, A control section for controlling the steering apparatus so that the rotational directions and angles of the front and rear wheels are equal to each other, and a steering device and a front and rear wheel in the steering section, wherein the rotational direction and angle of the front and rear wheels And a body portion that maintains the same state and runs so as to follow the fruit number.
상기 센서부는 상기 몸체부의 전면 및 후면에 위치한 비접촉 센서를 포함하여, 상기 몸체부의 전후방에 위치한 다수의 과수를 비접촉 상태에서 센싱할 수 있다. The sensor unit may include a non-contact sensor disposed on the front and rear surfaces of the body portion, and may sense a plurality of fountains positioned in front of and behind the body portion in a non-contact state.
본 발명의 일 실시 예에 의한 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇의 주행방법은 몸체부의 전면 및 후면에 위치한 센서부가 상기 몸체부의 주행에 의해 과수 사이를 이동하며 과원 내 재배 중인 다수의 과수를 센싱하고, 센싱한 과수의 위치정보를 생성하는 단계, 제어부가 상기 센서부로부터 센싱한 과수의 위치정보에 대한 수신 여부에 따라 상기 몸체부의 전후방에 위치한 주행구간을 직선 또는 선회 구간으로 판단하는 단계, 상기 제어부가 판단한 직선 및 선회 구간에서 상기 몸체부에 포함된 전후륜의 회전 방향 및 각도가 서로 동일하도록 조향장치를 제어하는 단계 및 상기 몸체부가 상기 조향장치의 제어에 따라 상기 직선 및 선회 구간에서 전후륜의 회전 방향 및 각도를 서로 동일한 상태로 유지하며 과수를 추종하도록 주행하는 단계를 포함한다. The traveling method of the traveling robot of the front and rear wheel dual steering type for the fruit water heat tracking according to the embodiment of the present invention is characterized in that the sensor parts located on the front and rear sides of the body part move between the fruit bodies by running the body part, And a control section for determining a driving section located on the front and rear of the body section as a straight line or a turning section according to whether the controller receives the position information of the fruit number sensed by the sensor section Controlling the steering apparatus such that rotational directions and angles of front and rear wheels included in the body section are equal to each other in a straight line and a turning section determined by the control section; Maintains the rotation direction and the angle of the front and rear wheels in the same state, Includes steps.
상기 제어부가 상기 센서부로부터 센싱한 과수의 위치정보에 대한 수신 여부에 따라 상기 몸체부의 전후방에 위치한 주행구간을 직선 또는 선회 구간으로 판단하는 단계는 상기 센서부로부터 센싱한 과수의 위치정보를 수신하면, 상기 몸체부의 전후방에 위치한 주행구간을 직선 구간으로 판단하고, 상기 센서부로부터 센싱한 과수의 위치정보를 수신하지 못하면, 상기 몸체부의 전후방에 위치한 주행구간을 선회 구간으로 판단할 수 있다. Wherein the step of determining the traveling section located at the front and rear of the body part as a straight line or a turning section according to whether the controller receives the positional information of the fruit number sensed by the sensor part comprises receiving the position information of the fruit number sensed by the sensor part The driving section located at the front and rear of the body section may be determined as the turning section if the driving section located at the front and rear of the body section is determined as the straight section and the position information of the fruit number sensed from the sensor section is not received.
상기 제어부가 판단한 직선 및 선회 구간에서 상기 몸체부에 포함된 전후륜의 회전 방향 및 각도가 서로 동일하도록 조향장치를 제어하는 단계는 상기 센서부로부터 센싱한 과수에 대한 다수의 위치정보를 수신하여 상기 몸체부의 전후방에 위치한 주행구간을 직선 구간으로 판단한 경우에는, 수신한 다수의 과수에 대한 위치정보를 주변 위치정보와 직선 형태로 상호 연결하여 적어도 한 쌍의 과수열을 생성하는 단계, 서로 대향하는 한 쌍의 과수열 사이에 중심점을 차례로 연결하여 기준경로를 생성하는 단계, 상기 기준경로와 대응하도록 상기 몸체부의 진행방향을 조정하는 단계, 상기 기준경로를 따라 상기 몸체부가 주행하도록 제어하는 제1 제어신호를 생성하는 단계, 상기 몸체부의 주행경로가 상기 기준경로를 벗어나는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 주행경로가 기준경로를 벗어난다고 판단한 경우에는 상기 주행경로가 기준경로와 일치하도록 상기 몸체부의 전후륜을 동일 방향 및 동일 각도로 동시에 회전하도록 제어하는 제2 제어신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. Wherein the step of controlling the steering apparatus such that the rotational direction and the angle of the front and rear wheels included in the body section are equal to each other in the straight line and the turning section determined by the control section includes receiving a plurality of position information on the sensed fruit number from the sensor section, When the traveling section located at the front and rear of the body section is determined as a straight line section, a step of generating at least one pair of fruit rows by interconnecting the received position information about the plurality of fruit lines with the peripheral position information in a linear form, Generating a reference path by connecting a center point between the pair of imaginary rows in order, adjusting a traveling direction of the body portion to correspond to the reference path, and controlling a body portion to travel along the reference path, A step of determining whether the traveling path of the body portion is out of the reference path, And generating a second control signal for controlling the front and rear wheels of the body portion to be simultaneously rotated in the same direction and at the same angle so that the traveling path is coincident with the reference path when determining that the traveling path is out of the reference path .
상기 제어부가 판단한 직선 및 선회 구간에서 상기 몸체부에 포함된 전후륜의 회전 방향 및 각도가 서로 동일하도록 조향장치를 제어하는 단계는 상기 센서부로부터 센싱한 과수에 대한 다수의 위치정보를 수신하지 못해 상기 몸체부의 전후방에 위치한 주행구간을 선회 구간으로 판단한 경우에는, 상기 몸체부의 전후륜을 소정의 방향 및 기설정된 소정의 각도만큼 동일하게 회전시킨 후, 주행하도록 제어하는 제3 제어신호를 생성하는 단계, 상기 센서부로부터 센싱한 과수의 위치정보를 추가적으로 수신하는지 여부를 판단하는 단계, 상기 과수의 위치정보를 추가적으로 수신한 경우, 수신한 과수의 위치정보가 상기 전후륜의 중심과 일직선상에 위치하는지 판단하거나, 또는 상기 주행로봇과 복수 개의 과수간 거리를 상호 비교하여 상기 전후륜이 회전한 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇간 거리가 상기 전후륜이 회전한 방향의 반대 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇간 거리보다 짧은지 여부를 판단하는 단계 및 수신한 과수의 위치정보가 상기 전후륜의 중심과 일직선상에 위치하거나, 상기 전후륜이 회전한 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇간 거리가 상기 전후륜이 회전한 방향의 반대 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇간 거리보다 짧은 경우, 상기 전후륜을 이전 회전 방향과 반대 방향으로 기설정된 소정의 각도만큼 동시에 회전시키고, 상기 전후륜의 주행 방향을 이전 주행 방향과 반대 방향으로 주행하도록 제어하는 제4 제어신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. Wherein the step of controlling the steering apparatus such that the rotational direction and the angle of the front and rear wheels included in the body portion are equal to each other in the straight line and the turning section determined by the controller can not receive a plurality of position information on the fruit number sensed by the sensor unit Generating a third control signal for rotating the front and rear wheels of the body part in the predetermined direction and equally by a predetermined angle when the traveling section located on the front and rear of the body part is determined as the turning section, Determining whether or not to additionally receive the positional information of the sensed fruit number from the sensor unit, if the positional information of the fruit number is additionally received, if the positional information of the received fruit number is located on the straight line with the center of the front and rear wheels Or compares the distances between the traveling robot and a plurality of fruit trees, Determining whether or not a power number positioned on the front direction side and a distance between the traveling robots is shorter than a distance between the traveling robot and a power number positioned opposite to the direction of rotation of the front and rear wheels, And when the distance between the fruit number positioned on the side of the rotation of the front and rear wheels and the traveling robot is shorter than the distance between the traveling robot and the fruit number located on the opposite side of the direction of rotation of the front and rear wheels, And generating a fourth control signal for controlling the front and rear wheels to rotate simultaneously in a direction opposite to the previous rotational direction by a predetermined angle predetermined and to cause the running direction of the front and rear wheels to travel in a direction opposite to the previous running direction have.
이와 같이, 본 발명에 의한 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇 및 이의 주행방법은 적어도 한 쌍의 과수열 사이에 기준경로를 생성한 후, 상기 기준경로를 따라 주행함으로써, 주행로봇의 전후륜에 대한 동시 조향 및 전후진 주행만을 이용해 좁은 공간에서도 용이하게 주행 및 선회할 수 있다. As described above, the traveling robot of the front and rear double steering system for the fruit water heat tracking according to the present invention and the traveling method thereof generate the reference path between at least one pair of the fruit rows, and then travel along the reference path, It is possible to easily travel and turn in a narrow space by using simultaneous steering and forward and backward travel of the front and rear wheels.
또한, 본 발명에 의한 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇 및 이의 주행방법은 선회 구간에서 주행로봇의 몸체에 대한 회전 없이 전후륜만을 이용하여 다음 과수열로 진입함에 따라 주행로봇의 자세 변화로 인해 과수를 센싱한 위치정보에 발생하는 기하학적 편차 및 오차를 보정하는 과정을 생략할 수 있고, 이로 인해 전체적인 주행과정이 간소화될 수 있다. The driving robot and the traveling method of the front and rear wheel dual steering system according to the present invention for tracking the fruit water heat according to the present invention use only the front and rear wheels without rotating about the body of the traveling robot in the turning section, It is possible to omit the process of correcting the geometrical deviation and error occurring in the position information which senses the fruit number due to the posture change, so that the overall running process can be simplified.
더불어, 본 발명에 의한 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇 및 이의 주행방법은 주행로봇의 전륜과 후륜을 동일 방향 및 동일 각도로 동시에 조향하고, 전후진 동작만을 수행하여 주행함으로써, 상기 몸체부의 진행 방향의 변화를 줄여 흔들림을 최소화하는 주행이 가능하고, 주행 방향의 선회 시, 소요되는 면적을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 주행로봇의 회전 및 주행과정에서 주변에 위치한 과수 또는 과실에 피해를 입히지 않으므로, 과실의 생산량이 증가하고, 또한 생산된 과실의 품질 역시 크게 향상시킬 수 있다. In addition, the traveling robot of the front and rear wheel dual steering type and the traveling method of the present invention for steering the fruit water heat according to the present invention simultaneously steers the front wheel and the rear wheel of the traveling robot in the same direction and at the same angle, It is possible to reduce the variation of the traveling direction of the body portion to minimize the shaking, and to minimize the area required when turning in the traveling direction. As a result, there is no damage to fruit or fruit located around the robot during the rotation and running of the traveling robot, so that the yield of the fruit increases and the quality of the produced fruit can be greatly improved.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇의 주행방법의 순서도이다.
도 3은 직선 구간으로 판단한 경우에, 제어부가 조향장치를 제어하는 세부 과정을 나타낸 순서도이다.
도 4는 선회 구간으로 판단한 경우에, 제어부가 조향장치를 제어하는 세부 과정을 나타낸 순서도이다.
도 5 내지 도 11은 본 발명의 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇의 주행과정을 나타낸 개략도이다.
도 12는 전후륜의 주행경로와 기준경로가 일치하도록 제어하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 13은 종래기술에 따른 주행로봇의 선회 시, 주행 궤적을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 주행로봇의 선회 시, 주행 궤적을 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a block diagram of a traveling robot of a front-rear dual steering system for tracking a number of trees according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of a running method of a traveling robot of a front-rear dual steering system for the follow-up of fruit trees according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a detailed procedure for controlling the steering unit in the case where it is determined to be a straight line section.
FIG. 4 is a flowchart showing a detailed procedure of controlling the steering unit when the control unit determines that the vehicle is turning.
FIGS. 5 to 11 are schematic views showing a traveling process of a traveling robot of a front / rear dual steering system for the fruit row tracking according to the present invention.
12 is a schematic view showing a process of controlling the traveling route of the front and rear wheels so as to be coincident with the reference route.
13 is a view showing a trajectory of running when the traveling robot according to the prior art is turned.
FIG. 14 is a view showing a trajectory of running when the traveling robot according to the present invention is turned.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시 예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art, however, that these examples are provided to further illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: It is to be noted that components are denoted by the same reference numerals even though they are shown in different drawings, and components of different drawings can be cited when necessary in describing the drawings. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.In the following detailed description of the principles of operation of the preferred embodiments of the present invention, it is to be understood that the present invention is not limited to the details of the known functions and configurations, and other matters may be unnecessarily obscured, A detailed description thereof will be omitted.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to include an element does not exclude other elements unless specifically stated otherwise, but may also include other elements.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Also, the terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.
특별히 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be construed as meaning consistent with meaning in the context of the relevant art and are not to be construed as ideal or overly formal in meaning unless expressly defined in the present application .
본 발명은 과원에서 재배 중인 과수를 따라 주행하며 상기 과수에 대한 각종 농작업을 진행하는 주행로봇에 관한 것으로, 특히, 다수의 과수 간의 이격 간격이 좁은 공간에서도 주변에 위치한 다른 과수에 피해를 입히지 않으면서도, 효율적으로 주행 및 회전하는 특징을 갖는다. The present invention relates to a traveling robot that travels along fruit trees cultivated in a plant and proceeds with various agricultural work on the fruit trees. In particular, in a space where the spacing distance between a plurality of fruit trees is small, And has the characteristic of running and rotating efficiently.
이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇에 대하여 보다 자세히 살펴보도록 한다. Hereinafter, referring to FIG. 1, a traveling robot of a front / rear dual steering system for tracking a number of trees according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇의 블록도이다. FIG. 1 is a block diagram of a traveling robot of a front-rear dual steering system for tracking a number of trees according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇(100)은 전륜과 후륜으로 이루어지며, 센서부(120), 제어부(140) 및 몸체부(160)를 포함한다. 1, the traveling
센서부(120)는 몸체부(160)의 전면 및 후면에 위치하는 비접촉센서(122)를 포함하여, 상기 몸체부(160)의 주행에 따라 함께 이동하며 과원 내 재배 중인 다수의 과수를 센싱한다. 이러한 비접촉센서(122)는 상기 몸체부(160)의 전면 및 후면에 각각 위치하고, 빛, 전자파, 초음파 중 적어도 하나의 신호를 전방 또는 후방으로 조사한 후 과수로부터 반사되는 반사파를 측정함으로써, 상기 몸체부(160)를 기준으로 전면 및 후면으로부터 일정 범위 내 위치한 다수의 과수를 비접촉 상태에서 센싱한다. The
제어부(140)는 상기 센서부(120)로부터 센싱한 과수의 위치정보에 대한 수신 여부에 따라 상기 몸체부(160)의 전후방에 위치한 주행구간을 직선 또는 선회 구간으로 판단하고, 각 구간에서의 주행 시, 전후륜의 회전 방향 및 각도가 서로 동일하도록 조향장치를 제어한다. The
이러한 제어부(140)는 위치정보 입력부(142), 주행구간 판단부(144) 및 제어신호 생성부(146)를 포함한다. The
위치정보 입력부(142)는 상기 센서부(120)로부터 센싱한 다수의 과수에 대한 위치정보가 입력된다. The position
주행구간 판단부(144)는 상기 위치정보 입력부(142)가 과수의 위치정보를 수신하는 경우에는 몸체부(160)의 전방 또는 후방에 위치한 주행구간을 직선 구간으로 판단하고, 상기 위치정보 입력부(142)가 과수의 위치정보를 수신하지 않는 경우에는 몸체부(160)의 전방 또는 후방에 위치한 주행구간을 선회 구간으로 판단한다. When the position
제어신호 생성부(146)는 상기 몸체부(160)의 전후방에 위치한 주행구간을 직선 구간으로 판단한 경우에는 수신한 다수의 과수의 위치정보를 주변 위치정보끼리 직선 형태로 상호 연결하여 적어도 한 쌍의 과수열을 생성하고, 서로 대향하는 한 쌍의 과수열 사이에 중심점을 차례로 연결하여 기준경로를 생성하며, 생성한 기준경로와 대응하도록 상기 몸체부(160)의 진행방향을 조정한 후, 상기 기준경로를 따라 상기 몸체부(160)가 주행하도록 제어하는 제1 제어신호를 생성한다. 또한, 상기 제어신호 생성부(146)는 상기 몸체부(160)의 주행경로가 상기 기준경로를 벗어나는지 여부를 판단하여, 상기 주행경로가 기준경로를 벗어난다고 판단한 경우에는 상기 주행경로가 기준경로와 일치하도록 상기 몸체부(160)의 전후륜을 동일 방향 및 동일 각도로 동시에 회전하도록 제어하는 제2 제어신호를 생성한다.In the case where the
또한, 상기 제어신호 생성부(146)는 상기 센서부(120)로부터 센싱한 과수에 대한 다수의 위치정보를 수신하지 못하여 상기 몸체부(160)의 전후방에 위치한 주행구간을 선회 구간으로 판단한 경우에는, 상기 몸체부(160)의 전후륜을 동시에 소정의 방향 및 기설정된 소정의 각도만큼 동일하게 회전시킨 후, 주행하도록 제어하는 제3 제어신호를 생성한다. 특히, 상기 제어신호 생성부(146)는 상기 센서부(120)로부터 센싱한 과수의 위치정보를 추가적으로 수신하는지 여부를 판단하고, 만약 상기 과수의 위치정보를 추가적으로 수신한 경우, 수신한 과수의 위치정보가 상기 전후륜의 중심과 일직선상에 위치하는지 판단하거나, 또는 상기 주행로봇과 복수 개의 과수간 거리를 상호 비교하여 상기 전후륜이 회전한 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇간 거리가 상기 전후륜이 회전한 방향의 반대 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇간 거리보다 짧은지 여부를 판단하여, 수신한 과수의 위치정보가 상기 전후륜의 중심과 일직선상에 위치하거나, 또는 상기 전후륜이 회전한 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇간 거리가 상기 전후륜이 회전한 방향의 반대 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇간 거리보다 짧은 경우에, 상기 전후륜을 이전 회전 방향과 반대 방향으로 기설정된 소정의 각도만큼 동시에 회전시키고, 상기 전후륜의 주행 방향 역시 이전 주행 방향과 반대 방향으로 주행하도록 제어하는 제4 제어신호를 생성한다.If the
몸체부(160)는 내부에 조향장치 및 전후륜을 포함하고, 상기 조향장치의 제어에 따라 직선 및 선회 구간에서 전후륜의 회전 방향 및 각도가 서로 동일한 상태를 유지하며 과수를 추종하도록 주행한다. The
즉, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇(100)은 선회 구간에서 몸체부(160)의 자세가 직접적으로 소정의 각도만큼 회전하는 것이 아니라, 몸체부(160)의 자세는 그대로인 상태에서 몸체부(160)의 전륜과 후륜만이 선회하고자 하는 방향으로 소정의 각도만큼 동일하게 회전하고, 이후 주행함으로써, 선회구간에서 주행로봇(100)의 자세 변화로 인해 센서부(120)로부터 입력된 과수의 위치정보에 대한 오차를 보정하는 과정을 수행할 필요가 없다.That is, in the traveling
뿐만 아니라, 선회 구간에서 주행로봇(100)의 몸체부(160)의 자세가 직접 변화하지 않아, 실제 주행경로와 기준경로 사이에 발생되는 편차로 인한 추가적인 보정 과정 또한 생략할 수 있다. In addition, since the posture of the
또한, 이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇의 주행방법에 대하여 자세히 살펴보도록 한다. Hereinafter, a running method of the traveling robot of the front-rear dual steering system for the follow-up of the fruit water row according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇의 주행방법의 순서도이다. FIG. 2 is a flowchart of a running method of a traveling robot of a front-rear dual steering system for the follow-up of fruit trees according to another embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇의 주행방법은 다수의 과수간 정식 간격이 비교적 좁은 과원에서 재배 중인 과수를 따라 주행하며 상기 과수에 대하여 각종 농작업을 진행하는 주행로봇(100) 중 몸체부(160)의 전면과 후면에 각각 위치하는 센서부(120)가 상기 몸체부(160)의 주행에 의해 이동하며 과원 내 재배 중인 다수의 과수를 센싱하고(S210), 센싱한 과수의 위치정보를 생성한다.As shown in FIG. 2, the running method of the traveling robot of the front and rear double steering system for the fruit water follow-up according to the present invention runs along the fruit under cultivation in a plant having a relatively narrow interval between a plurality of fruit trees, The
이후, 제어부(140)가 상기 센서부(120)로부터 센싱한 다수의 과수의 위치정보에 대한 수신 여부를 확인하고, 이에 따라 상기 몸체부(160)의 전후방에 위치한 주행구간을 직선 또는 선회 구간으로 판단한다(S220). 즉, 상기 제어부(140)가 상기 센서부(120)로부터 센싱한 과수의 위치정보를 수신하면, 상기 몸체부(160)의 전후방에 위치한 주행구간을 직선 구간으로 판단하고, 상기 센서부(120)로부터 센싱한 과수의 위치정보를 수신하지 못하면, 해당하는 주행구간을 선회 구간으로 판단할 수 있다. Thereafter, the
이어서, 상기 제어부(140)가 판단한 직선 및 선회 구간에서 상기 몸체부(160)에 포함된 전후륜의 회전 방향 및 각도가 서로 동일하도록 조향장치를 제어한다(S230). In step S230, the
따라서, 상기 몸체부(160)가 상기 조향장치의 제어에 따라 상기 직선 및 선회 구간에서 전후륜의 회전 방향 및 각도를 서로 동일한 상태로 유지하며 과수열을 추종하도록 주행한다(S240). Accordingly, the
또한, 본 발명을 통해 주행로봇(100)의 센서부(120)가 전방 또는 후방에서 과수를 센싱하는지 여부에 따라 전방 또는 후방의 주행구간을 직선 또는 선회 구간을 판단하고, 주행로봇(100)이 선회 구간에서 선회 시, 주행로봇(100)의 몸체부(160)의 자세가 회전하는 것이 아니라, 몸체부(160)의 전륜과 후륜만이 동일 방향 및 동일 각도로 동시에 회전하도록 함으로써, 주행로봇의 주행궤적을 최소화하며 선회할 수 있다. According to the present invention, it is possible to determine a straight line or a turning section of a forward or rearward traveling section according to whether the
이하에서는 주행로봇(100)의 전후방에 위치한 주행 구간이 직선 구간 또는 선회 구간으로 각각 판단된 경우에, 각각의 직선 구간 및 선회 구간에서 조향장치를 개별 제어하는 세부 과정을 나누어 살펴보도록 한다. Hereinafter, in the case where the traveling sections located at the front and rear sides of the traveling
먼저, 도 3을 참조하여, 직선 구간에서의 조향장치를 제어하는 과정에 대하여 자세히 살펴보도록 한다. First, with reference to FIG. 3, a process of controlling the steering apparatus in a straight line section will be described in detail.
도 3은 주행로봇의 전후방에 위치한 주행 구간을 직선 구간으로 판단할 때, 조향장치의 세부 제어하는 과정을 나타낸 순서도이다. 3 is a flowchart showing a detailed control process of the steering apparatus when it is determined that the traveling section located at the front and rear of the traveling robot is a straight line section.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제어부(140)가 몸체부(160)의 전후방에 위치하는 주행구간을 직선 구간으로 판단한 경우에는, 센서부(120)로부터 수신한 다수의 과수의 위치정보를 인접한 곳에 위치한 주변 위치정보끼리 직선 형태로 상호 연결하여 적어도 한 쌍의 과수열을 생성한다(S231). 이때, 생성되는 적어도 한 쌍의 과수열이 서로 대향하는 상태로 나란히 위치할 수 있는데, 예를 들면, 총 4개의 과수열이 횡방향으로 서로 대향하며 위치하여, 주행로봇(100)이 서로 대향하는 과수열과 과수열 사이를 지그재그 방식으로 선회하며 주행할 수 있다.3, when the
이어서, 서로 대향하는 한 쌍의 과수열 사이에 위치하는 중심점을 차례로 연결하여 기준경로를 생성한다(S232). Subsequently, a reference path is created by sequentially connecting center points located between a pair of opposite fruit rows (S232).
이에 따라, 생성한 기준경로와 대응하도록 몸체부(160)의 진행방향을 조정한다(S233).Accordingly, the traveling direction of the
이후, 상기 제어부(140)가 앞서 생성한 상기 기준경로를 따라 몸체부(160)가 주행하도록 제어하는 제1 제어신호를 생성(S234)하고, 생성한 상기 제1 제어신호를 상기 몸체부(160)로 전송한다. Thereafter, the
또한, 상기 제어부(140)는 몸체부(160)가 실제 주행하는 주행경로가 앞서 S232 단계에서 생성한 기준경로를 벗어나는지 여부를 판단한다(S235). In addition, the
만약, 상기 주행경로가 기준경로를 벗어난다고 판단한 경우에는 상기 주행경로가 기준경로와 일치하도록 상기 몸체부(160)의 전후륜을 동일 방향 및 동일 각도로 동시에 회전하도록 제어하는 제2 제어신호를 생성하고(S236), 생성한 상기 제2 제어신호를 상기 몸체부(160)로 전송한다. If it is determined that the traveling path is out of the reference path, a second control signal is generated to control the front and rear wheels of the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 주행로봇이 전후방의 주행구간을 직선 구간으로 판단한 경우에는 과수열 사이에 기준경로를 생성한 후, 상기 기준경로를 따라 주행로봇이 주행하도록 제어함으로써, 서로 대향하는 한 쌍의 과수열에 속하는 과수에 피해를 입히지 않으면서 과수 사이를 주행할 수 있다. As described above, in the case where the traveling robot according to the present invention determines the front and rear running sections as the straight section, after generating the reference path between the fruit row and controlling the traveling robot to travel along the reference path, You can drive between the trees without damaging the trees that belong to a pair of trees.
또한, 과원 내 과수열이 두 개 이상 존재하는 경우에, 본 발명에 따른 주행로봇(100)이 현재 주행 중인 한 쌍의 과수열 사이를 통과한 후, 이어지는 다음 과수열 사이로 진입하기 위해서는 일정 부분의 선회 구간을 통과해야 한다. In the case where there are two or more fruit rows in the fruit circle, in order for the traveling
이하에서는 도 4를 참조하여, 주행 구간이 선회 구간인 곳에서 주행로봇의 조향장치를 제어하는 과정에 대하여 보다 자세히 살펴보도록 한다. Hereinafter, with reference to FIG. 4, a process of controlling a steering apparatus of a traveling robot in a turning section in a traveling section will be described in more detail.
도 4는 주행로봇의 전후방에 위치한 주행구간을 선회 구간으로 판단할 때, 조향장치의 세부 제어 과정을 나타낸 순서도이다. FIG. 4 is a flowchart showing a detailed control process of the steering apparatus when determining a traveling section located at front and rear of the traveling robot as a turning section.
도 4에 도시된 바와 같이, 주행로봇(100)의 제어부(140)가 상기 센서부(120)로부터 센싱한 과수에 대한 다수의 위치정보를 수신하지 못하여 상기 몸체부(160)의 전후방에 위치한 주행구간을 선회 구간으로 판단한 경우에는, 상기 몸체부(160)의 전후륜을 소정의 방향 및 기설정된 소정의 각도만큼 동시에 동일하게 회전시킨 후, 주행하도록 제어하는 제3 제어신호를 생성한다(S237). 이후, 상기 제어부(140)는 상기 제3 제어신호를 몸체부(160)로 전송한다. The
이어서, 상기 제어부(140)가 상기 센서부(120)로부터 센싱한 과수의 위치정보를 추가적으로 수신하는지 여부를 지속적으로 판단한다(S238). Then, the
만약, 상기 제어부(140)가 상기 제3 제어신호를 생성한 이후에 상기 과수의 위치정보를 추가적으로 수신한 경우, 수신한 과수의 위치정보가 몸체부(160)의 전후륜의 중심과 일직선상에 위치하는지 판단한다(S239). 이와 동시에, 상기 제어부(140)가 상기 주행로봇(100)과 복수 개의 과수간 거리를 상호 비교하여 상기 전후륜이 회전한 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇(100)간 거리가 상기 전후륜이 회전한 방향의 반대 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇(100)간 거리보다 짧은지 여부를 판단할 수 있다.When the
만약, 수신한 과수의 위치정보가 상기 몸체부(160)의 전후륜의 중심과 일직선상에 위치하거나, 또는 상기 전후륜이 회전한 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇간 거리가 상기 전후륜이 회전한 방향의 반대 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇간 거리보다 짧은 경우, 현재 주행한 한 쌍의 과수열 이후에 배열된 다음 과수열 사이로 진입해야 한다고 판단한다. 따라서, 상기 전후륜을 이전 회전 방향과 반대 방향으로 기설정된 소정의 각도만큼 동시에 회전시키고, 상기 전후륜의 주행 방향을 이전 주행 방향과 반대 방향으로 주행하도록 제어하는 제4 제어신호를 생성한다(S239a). 또한, 상기 제어부(140)는 상기 제4 제어신호를 몸체부(160)로 전송한다. If the position information of the received fruit number is located on the straight line with the center of the front and rear wheels of the
즉, 본 발명은 주행 구간이 선회 구간인 경우에는 주행로봇의 전륜만이 원하는 방향으로 회전하여 주행로봇의 자세가 변화함에 따라, 주행로봇이 반원을 그리며 선회 구간을 주행하는 것이 아니라, 주행로봇의 자세는 변화하지 않으면서 전후륜만을 원하는 방향 및 각도로 회전시킴으로써, 본 발명의 주행로봇이 반원이 아닌 삼각형을 그리며 선회 구간을 주행한다. 이에 따라, 선회 구간 내에서 주행하는 주행로봇의 주행궤적이 크게 감소하여, 주행로봇이 과원 내 좁은 공간에서도 주변 과수에 피해를 입히지 않고, 용이하게 선회할 수 있다. That is, according to the present invention, when the traveling section is the turning section, as the front wheel of the traveling robot rotates in a desired direction and the attitude of the traveling robot changes, the traveling robot does not travel in the turning section, By rotating only the front and rear wheels in a desired direction and angle without changing the posture, the traveling robot of the present invention travels in a turning section, drawing a triangle instead of a semicircle. As a result, the running locus of the traveling robot traveling in the turning section is greatly reduced, so that the traveling robot can easily turn without damaging the surrounding trees in a narrow space in the house.
이하에서는 도 5 내지 도 11을 참조하여, 본 발명에 따른 주행로봇이 과수를 추종하며 실제 주행하는 과정을 보다 자세히 살펴보도록 한다. Hereinafter, with reference to FIG. 5 to FIG. 11, a process of the traveling robot according to the present invention will be described in more detail.
도 5 내지 도 11은 본 발명의 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇의 주행과정을 나타낸 개략도이다. FIGS. 5 to 11 are schematic views showing a traveling process of a traveling robot of a front / rear dual steering system for the fruit row tracking according to the present invention.
먼저, 주행로봇(100)이 기준경로를 따라 주행하기에 앞서, 기준경로의 생성과정을 간략히 살펴보도록 한다. First, the generation process of the reference path will be briefly described before the traveling
주행로봇(100)의 제어부(140)가 상기 센서부(120)로부터 센싱한 과수의 위치정보를 수신하면, 상기 몸체부(160)의 전후방에 위치한 주행구간을 직선 구간으로 판단하고, 이처럼, 직선 구간으로 판단한 경우에 센서부(120)로부터 입력받은 다수의 과수의 위치정보를 인접한 곳에 위치한 주변 위치정보끼리 직선 형태로 상호 연결하여 적어도 한 쌍의 과수열을 생성한다. 이때, 도 5에 도시된 주행로봇(100)의 전방에 표시된 SA 1 영역은 상기 주행로봇(100)의 몸체부(160)의 전면에 형성된 센서부(120)가 비접촉 센서를 이용해 전방에 과수를 센싱하는 범위를 나타내고, 상기 주행로봇(100)의 후방에 표시된 SA 2 영역은 상기 주행로봇(100)의 몸체부(160)의 후면에 형성된 센서부(120)가 비접촉 센서를 이용해 후방에 과수를 센싱하는 범위를 나타낸다. When the
즉, 도 5에서는 주행로봇(100)이 현재 위치의 전방에서 다수의 과수를 센싱함에 따라, 전방의 주행구간을 직선 구간으로 판단하고, 센싱한 과수의 위치정보를 인접한 곳에 위치한 주변 위치정보끼리 직선 연결하여 제1 과수열(T1)과 제2 과수열(T2)를 생성한다. 이어서, 서로 대향하는 상기 제1 과수열(T1)과 제2 과수열(T2) 사이에 중심점을 차례로 연결하여 기준경로(R)를 생성한다. In other words, in FIG. 5, as the traveling
이에 따라, 상기 주행로봇(100)이 앞서 생성한 상기 기준경로(R)를 따라 전진 주행한다. Accordingly, the traveling
하지만, 기준경로(R)를 따라 전진 주행 중이던 상기 주행로봇(100)이 도 6에 도시된 바와 같이, 주행 방향인 전방(SA1)에서 더 이상 과수를 센싱하지 못하고, 후방(SA2)에서 과수를 센싱할 수 있다. However, as shown in FIG. 6, the traveling
이러한 경우, 상기 주행로봇(100)이 후방에서 센싱한 과수 주변으로 이동하기 위하여, 과수를 센싱하지 못한 전방의 주행 구간을 선회 구간으로 판단한다. In this case, in order for the traveling
만약, 상기 주행로봇(100)이 전방의 주행 구간을 선회 구간으로 판단한 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 주행로봇(100)이 현재의 위치로부터 후방에서 센싱한 과수 주변으로 이동하기 위하여, 상기 주행로봇(100)의 전륜과 후륜이, 소정의 방향 및 기설정된 소정의 각도만큼 서로 동일하게 회전한 후, 이어서 이전 주행 방향과 동일하게 전진 주행한다. 따라서, 상기 주행로봇(100)의 몸체부(160)는 직선 구간과 동일한 직선 상태로 유지되어, 자세 변화 없이 상기 몸체부(160)에 형성된 전후륜은 소정의 각도, 예를 들면, 우측 방향으로 30°회전함으로써, 현재 위치에서 우측 방향으로 30° 회전한 후 전진 주행하여, 결과적으로는 대각선 우측 방향으로 비스듬히 주행하는 것을 알 수 있다.7, when the traveling
이와 같이, 상기 주행로봇(100)의 전후륜이 우측 방향으로 30°만큼 회전한 상태에서 전진 주행을 하는 동안에도 상기 주행로봇(100)은 전후방에 과수가 존재하는지 여부를 지속적으로 센싱한다. In this manner, the traveling
이때 만약, 상기 주행로봇(100)이 후방(SA2)에서 과수를 센싱하면, 센싱한 과수의 위치정보가 상기 주행로봇(100)의 전후륜의 중심과 일직선상에 위치하는지 여부를 판단하거나, 또는 상기 주행로봇과 복수 개의 과수간 거리를 상호 비교하여 상기 전후륜이 회전한 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇간 거리가 상기 전후륜이 회전한 방향의 반대 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇간 거리보다 짧은지 여부를 판단한다. At this time, if the traveling
예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 주행로봇(100)이 비접촉 센서를 이용해 후방(SA2)에서 과수를 센싱하고, 센싱한 과수의 위치와 상기 주행로봇(100)의 전후륜의 중심 위치간의 각도를 나타내는 θ값이 90°보다 같거나 큰 경우에는 상기 센싱한 과수가 상기 주행로봇(100)의 전후륜의 중심에 위치하였다고 판단할 수 있다. 또한, 이와 동시에, 복수 개의 과수의 위치정보를 센싱하여, 주행로봇(100)과 상기 복수 개의 과수간의 거리를 상호 비교할 수 있다. 예를 들어, 상기 주행로봇(100)의 현재 위치를 A라고 하고, 제1 과수열(T1)의 첫 번째 과수의 위치를 B라고 하며, 제3 과수열(T3)의 첫 번째 과수의 위치를 C라고 가정한다. 이때, 상기 주행로봇(100)의 전후륜이 우측 방향으로 30°만큼 회전한 상태에서 전진 주행을 진행하는 중에 상기 주행로봇(100)의 현재 위치 즉, 상기 주행로봇(100)의 후면에 위치한 비접촉 센서의 위치와 상기 제1 과수열(T1)의 첫 번째 과수의 위치간 거리인 A와 B 간의 거리를 상기 주행로봇(100)의 현재 위치와 상기 제3 과수열(T3)의 첫 번째 과수의 위치간 거리인 A와 C 간의 거리와 계속 비교하여, 상기 A와 C간의 거리가 상기 A와 B 간의 거리보다 짧은지 여부를 확인할 수 있다.For example, as shown in FIG. 8, the traveling
만약, 수신한 과수의 위치정보가 상기 전후륜의 중심 위치와 일직선상에 위치하거나, 또는 상기 A와 C 간의 거리가 상기 A와 B 간의 거리보다 짧은 경우 즉, 상기 전후륜이 회전한 방향 쪽(우측 방향, 제3 과수열)에 위치한 과수와 상기 주행로봇(100)간 거리가 상기 전후륜이 회전한 방향의 반대 방향 쪽(좌측 방향, 제1 과수열)에 위치한 과수와 상기 주행로봇(100)간 거리보다 짧은 경우에, 현재 주행 구간에서 다음 주행 구간으로 진입해야 한다고 판단하여 상기 주행로봇(100)은 대각선 우측 방향으로 전지해오던 주행을 정지하고, 후진 주행을 수행할 수 있다. If the position information of the received power is located on the straight line with the center position of the front and rear wheels or the distance between A and C is shorter than the distance between A and B, And the distance between the traveling
이처럼, 주행로봇(100)의 장착된 비접촉 센서를 이용하여, 수신한 과수가 전후륜의 중심과 일직선상에 위치하는지 판단을 통해 주행로봇(100)의 전후진 방향을 결정하거나, 센싱된 주변의 과수와 주행로봇(100)간의 거리 비교를 통해 주행로봇(100)의 전후진 방향을 결정함으로써, 주행방향 결정의 정확성을 더욱 향상시킬 수 있다.In this way, by using the non-contact sensor mounted on the traveling
이를 위해, 상기 주행로봇(100)은 도 9에 도시된 바와 같이, 현재 우측 방향으로 30°만큼 회전된 전륜과 후륜을 동시에 원점을 기준으로 좌측 방향으로 30°만큼 회전시킨다. 이어서, 상기 주행로봇(100)이 주행 방향을 전진에서 후진으로 변경하여 주행한다. 이에 따라, 상기 주행로봇(100)이 대각선 우측 방향으로 후진 주행하여 제2 과수열(T2)과 제3 과수열(T3) 사이로 진입한다. 특히 이때, 상기 주행로봇(100)은 앞서, 도 5를 통해 설명한 제1 과수열(T1)과 제2 과수열(T2) 사이로 전면이 먼저 진입하는 구성과 달리, 후면이 먼저 상기 제2 과수열(T2)과 제3 과수열(T3) 사이로 진입한다. To this end, the traveling
이후, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 주행로봇(100)이 후방(SA2)에서 다수의 과수를 센싱하면, 현재 좌측 방향으로 30 °만큼 회전한 상태에서 진행 중인 대각선 후진 주행을 정지하고, 앞서 도 5를 설명한 방법과 유사하게 센싱한 과수의 위치정보를 이용해 제2 과수열(T2)과 제3 과수열(T3) 사이에 기준경로를 생성하고, 생성한 기준경로에 따라 후진하며 회전없이 직선 주행한다. 10, when the traveling
또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 주행로봇(100)이 후방(SA2)에서 더 이상의 과수를 센싱하지 못하면, 해당 위치를 선회 구간으로 판단하고, 상술한 선회 과정을 재수행 할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 11, if the traveling
즉, 도 5 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주행로봇(100)은 다수의 과수열 사이를 지그재그 방식으로 주행할 때, 주행로봇(100)의 전면과 후면의 변경없이 몸체부(160) 즉, 주행로봇(100)의 자세는 그대로인 상태에서 전후륜의 전진과 후진 및 소정 방향으로 소정 각도만큼 동시에 회전하는 과정을 통해 직진 주행 및 선회 주행을 수행하며 과수를 추종할 수 있다. 이러한 주행과정에서, 주행로봇(100)의 몸체부(160)의 변화 즉, 상기 주행로봇(100)의 자세 변화는 없기 때문에, 주행로봇의 자세 변화로 인해 센싱한 과수의 위치정보에 대한 추가적인 보정을 수행하는 등의 불필요한 연산과정이 생략될 수 있다. 5 to 11, when the traveling
더불어, 주행로봇(100)이 기준경로를 따라 주행하는 과정에서, 주행 중인 과원의 노면 상태가 평탄하지 않고 요철이 존재하거나, 일부 경사진 곳에서는 도 12에 도시된 바와 같이, 주행로봇(100)이 실제 주행하는 주행경로(P)가 기준경로(R)를 이탈하여 생성될 수도 있다. 이러한 경우, 상기 주행로봇(100)이 실제 주행하는 주행경로(P)와 기준경로(R)간에 d 만큼의 편차가 발생한다. 이와 같이 발생된 편차(d)는 주행로봇(100)의 선회 구간에서 회전의 정확성을 떨어뜨리는 등의 문제점을 야기하므로, 상기 주행로봇(100)은 실제 주행경로(P)가 기준경로(R)과 동일하도록 전후륜을 모두 왼쪽방향으로 30°만큼 동시에 회전한다. 이에 따라, 상기 주행로봇(100)은 상기 전후륜에 의해 평행 이동하여, 실제 주행경로(P)와 기준경로(R)간의 편차(d)를 줄일 수 있다. 12, when the traveling
이처럼, 선회 구간에서 상술한 본 발명의 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇의 주행궤적을 종래 기술에 따른 주행로봇의 주행궤적과 비교하여 살펴보면, 큰 차이가 존재하는 것을 알 수 있다. As described above, it can be seen that there is a great difference when comparing the traveling locus of the traveling robot of the front and rear double steering system for the fruit row tracking according to the present invention described above with the travel locus of the traveling robot according to the related art .
도 13은 종래기술에 따른 주행로봇의 주행 궤적을 나타낸 도면이다. FIG. 13 is a view showing a traveling locus of a traveling robot according to the prior art.
도 13에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 주행로봇의 주행궤적을 살펴보면, 선회 구간에서 전륜만을 회전시켜 주행하므로, 주행로봇(100)이 전방에 약 3.5m 크기의 반지름을 갖는 반원을 그리며 선회가 이루어지고, 주행로봇의 위치 차이 또한 선회 전과 비교하면, 선회 후가 선회 전과 비교하여 측면으로 약 7m 이동한 것을 알 수 있다. As shown in FIG. 13, in the traveling locus of the traveling robot according to the prior art, when the traveling
하지만 이와 달리, 본 발명에 따른 주행로봇의 주행 궤적을 나타낸 도 14를 살펴보면, 주행로봇(100)의 몸체부(160)가 아닌 전륜과 후륜만을 동시에 동일 방향 및 동일 각도만큼 회전시켜 직진 주행한 후, 다시 회전 방향을 반대 방향으로 변경한 후 후진 주행하는 방식을 통해 선회한다. 이때, 상기 주행로봇(100)의 주행궤적은 기존의 반원이 아닌 주행로봇(100)의 전면으로 약 2.6m 크기의 삼각형의 모습을 그리며 선회하고, 특히 선회하는 과정에서 측면으로 약 3m만큼 이동하는 바, 종래기술에 따른 선회구간에서의 주행 궤적 및 이동하는 면적 등이 크게 감소하는 것을 알 수 있다. 14 showing the traveling locus of the traveling robot according to the present invention, only the front wheel and the rear wheel, not the
이처럼 선회 구간에서의 주행로봇의 주행궤적 및 위치 이동이 크게 감소하면, 좁은 토지 내 밀집한 상태로 정식된 과수를 추종하며 주행할 때, 주변 과수에 피해를 입히지 않고 농작업 수행을 위한 주행을 용이하게 수행할 수 있다. In this way, when the trajectory of the traveling robot and the movement of the traveling robot in the turning section are greatly reduced, it is easy to drive for the agricultural work without damaging the surrounding fruit trees when driving, following the formal fruit tree in a compact state in a narrow land Can be performed.
이와 같이, 본 발명에 의한 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇 및 이의 주행방법은 적어도 한 쌍의 과수열 사이에 기준경로를 생성한 후, 상기 기준경로를 따라 주행함으로써, 주행로봇의 전후륜에 대한 동시 조향 및 전후진 주행만을 이용해 좁은 공간에서도 용이하게 주행 및 회전할 수 있다. As described above, the traveling robot of the front and rear double steering system for the fruit water heat tracking according to the present invention and the traveling method thereof generate the reference path between at least one pair of the fruit rows, and then travel along the reference path, It is possible to easily travel and rotate in a narrow space by using simultaneous steering and forward and backward travel of the front and rear wheels.
또한, 본 발명에 의한 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇 및 이의 주행방법은 선회 구간에서 주행로봇의 몸체에 대한 회전 없이 전후륜만을 이용하여 선회함에 따라 주행로봇의 자세 변화로 인해 과수를 센싱한 위치정보에 발생하는 오차를 보정하는 과정을 생략할 수 있고, 이로 인해 전체적인 주행과정이 간소화될 수 있다. In addition, according to the present invention, there is provided a running robot and a method of running the same in a front and rear wheel dual steering system for tracking a fruit water according to the present invention, in which the turning robot rotates using only the front and rear wheels without rotating about the body of the traveling robot, It is possible to omit the process of correcting an error occurring in the positional information sensing the fruit number, so that the whole driving process can be simplified.
더불어, 본 발명에 의한 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇 및 이의 주행방법은 주행로봇의 전륜과 후륜을 동일 방향 및 동일 각도로 동시에 조향하고, 전후진 동작만을 수행하여 주행함으로써, 주행 방향의 선회 시, 소요되는 면적을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 주행로봇의 회전 및 주행과정에서 주변에 위치한 과수 또는 과실에 피해를 입히지 않으므로, 과실의 생산량이 증가하고, 또한 생산된 과실의 양품율 역시 크게 향상시킬 수 있다.In addition, the traveling robot of the front and rear wheel dual steering type and the traveling method of the present invention for steering the fruit water heat according to the present invention simultaneously steers the front wheel and the rear wheel of the traveling robot in the same direction and at the same angle, It is possible to minimize the area required when turning in the running direction. As a result, there is no damage to the fruit or fruit located around the robot in the course of turning and running of the traveling robot, so that the yield of the fruit is increased and the yield of the produced fruit can be greatly improved.
상기한 본 발명의 바람직한 실시 예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the relevant art that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. The appended claims are to be considered as falling within the scope of the following claims.
120: 센서부
122: 비접촉센서
140: 제어부
142: 위치정보 입력부
144: 주행구간 판단부
146: 제어신호 생성부
160: 몸체부120: Sensor unit 122: Non-contact sensor
140: control unit 142: position information input unit
144: Travel section determining section 146: Control signal generating section
160:
Claims (6)
상기 센서부로부터 센싱한 과수의 위치정보에 대한 수신 여부에 따라 상기 몸체부의 전후방에 위치한 주행구간을 직선 또는 선회 구간으로 판단한 후, 각 구간에서의 주행 시, 전후륜의 회전 방향 및 각도가 서로 동일하도록 조향장치를 제어하는 제어부; 및
내부에 조향장치 및 전후륜을 포함하고, 상기 조향장치의 제어에 따라 직선 및 선회 구간에서 전후륜의 회전 방향 및 각도가 서로 동일한 상태를 유지하며 과수를 추종하도록 주행하는 몸체부;
를 포함하는 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇.
A sensor unit positioned on the front and rear surfaces of the body and sensing a plurality of fruit trees growing in the cup and moving according to the running of the body, and generating positional information of the sensed fruit trees;
The controller determines that the front and rear sections of the body are in a straight line or a turning section according to whether or not the sensor information is received from the sensor section and then determines whether the rotational directions and angles of the front and rear wheels A control unit for controlling the steering device to control the steering device; And
A body portion including a steering device and front and rear wheels therein and running in accordance with the control of the steering device so as to keep the rotational direction and the angle of the front and rear wheels in a straight line and a turning interval identical to each other,
A front - and rear - wheel dual - steering type traveling robot for tracking a fruit tree.
상기 센서부는
상기 몸체부의 전면 및 후면에 위치한 비접촉 센서를 포함하여, 상기 몸체부의 전후방에 위치한 다수의 과수를 비접촉 상태에서 센싱하는 것을 특징으로 하는 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇.
The method according to claim 1,
The sensor unit
And a non-contact sensor disposed on the front and rear surfaces of the body portion, wherein a plurality of foliage located at front and rear of the body are sensed in a non-contact state.
제어부가 상기 센서부로부터 센싱한 과수의 위치정보에 대한 수신 여부에 따라 상기 몸체부의 전후방에 위치한 주행구간을 직선 또는 선회 구간으로 판단하는 단계;
상기 제어부가 판단한 직선 및 선회 구간에서 상기 몸체부에 포함된 전후륜의 회전 방향 및 각도가 서로 동일하도록 조향장치를 제어하는 단계; 및
상기 몸체부가 상기 조향장치의 제어에 따라 상기 직선 및 선회 구간에서 전후륜의 회전 방향 및 각도를 서로 동일한 상태로 유지하며 과수를 추종하도록 주행하는 단계;
를 포함하는 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇의 주행방법.
Sensing a plurality of fruit fractions in a supernatant by moving the sensor unit located on the front and rear sides of the body part by traveling of the body part, and generating positional information of the fruit fractions sensed;
Determining a traveling section located at front and rear of the body section as a straight line or a turning section according to whether the control section receives positional information of the fruit number sensed from the sensor section;
Controlling the steering apparatus such that rotational directions and angles of front and rear wheels included in the body section are equal to each other in a straight line and a turning section determined by the control section; And
Driving the main body so as to keep the rotational direction and the angle of the front and rear wheels in the same state in the straight line and the turning section according to the control of the steering apparatus and to follow the fruit number;
A driving method of a traveling robot of a front / rear dual steering system for tracking a fruit tree.
상기 제어부가 상기 센서부로부터 센싱한 과수의 위치정보에 대한 수신 여부에 따라 상기 몸체부의 전후방에 위치한 주행구간을 직선 또는 선회 구간으로 판단하는 단계는
상기 센서부로부터 센싱한 과수의 위치정보를 수신하면, 상기 몸체부의 전후방에 위치한 주행구간을 직선 구간으로 판단하고,
상기 센서부로부터 센싱한 과수의 위치정보를 수신하지 못하면, 상기 몸체부의 전후방에 위치한 주행구간을 선회 구간으로 판단하는 것을 특징으로 하는 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇의 주행방법.
The method of claim 3,
Wherein the step of determining the traveling section located at the front and rear of the body section as a straight line or a turning section according to whether the control section receives the positional information of the fruit number sensed by the sensor section
And a control unit for controlling the driving unit and the driving unit based on the position information,
Wherein when the position information of the fruit number sensed by the sensor unit is not received, the travel section located at the front and rear of the body section is determined as the turning section.
상기 제어부가 판단한 직선 및 선회 구간에서 상기 몸체부에 포함된 전후륜의 회전 방향 및 각도가 서로 동일하도록 조향장치를 제어하는 단계는
상기 센서부로부터 센싱한 과수에 대한 다수의 위치정보를 수신하여 상기 몸체부의 전후방에 위치한 주행구간을 직선 구간으로 판단한 경우에는, 수신한 다수의 위치정보를 주변 위치정보끼리 직선 형태로 상호 연결하여 적어도 한 쌍의 과수열을 생성하는 단계;
서로 대향하는 한 쌍의 과수열 사이에 중심점을 차례로 연결하여 기준경로를 생성하는 단계;
상기 기준경로와 대응하도록 상기 몸체부의 진행방향을 조정하는 단계;
상기 기준경로를 따라 상기 몸체부가 주행하도록 제어하는 제1 제어신호를 생성하는 단계;
상기 몸체부의 주행경로가 상기 기준경로를 벗어나는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 주행경로가 기준경로를 벗어난다고 판단한 경우에는 상기 주행경로가 기준경로와 일치하도록 상기 몸체부의 전후륜을 동일 방향 및 동일 각도로 동시에 회전하도록 제어하는 제2 제어신호를 생성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇의 주행방법.
5. The method of claim 4,
The step of controlling the steering apparatus such that the rotational direction and the angle of the front and rear wheels included in the body section are equal to each other in the straight line and the turning section determined by the control section
When a plurality of pieces of positional information about the fruit sensed from the sensor unit are received and a traveling section located at the front and rear of the body section is determined as a straight line section, the received plurality of positional information is interconnected Generating a pair of a plurality of prime numbers;
Generating a reference path by sequentially connecting a center point between a pair of opposite fruit columns;
Adjusting a traveling direction of the body portion to correspond to the reference path;
Generating a first control signal for controlling the body to travel along the reference path;
Determining whether a traveling path of the body portion is out of the reference path; And
Generating a second control signal for controlling the front and rear wheels of the body portion to be simultaneously rotated in the same direction and at the same angle so that the traveling path is coincident with the reference path when the traveling path is determined to be out of the reference path;
Wherein the traveling direction of the traveling robot is determined based on the traveling direction of the vehicle.
상기 제어부가 판단한 직선 및 선회 구간에서 상기 몸체부에 포함된 전후륜의 회전 방향 및 각도가 서로 동일하도록 조향장치를 제어하는 단계는
상기 센서부로부터 센싱한 과수에 대한 다수의 위치정보를 수신하지 못해 상기 몸체부의 전후방에 위치한 주행구간을 선회 구간으로 판단한 경우에는, 상기 몸체부의 전후륜을 소정의 방향 및 기설정된 소정의 각도만큼 동일하게 회전시킨 후, 주행하도록 제어하는 제3 제어신호를 생성하는 단계;
상기 센서부로부터 센싱한 과수의 위치정보를 추가적으로 수신하는지 여부를 판단하는 단계;
상기 과수의 위치정보를 추가적으로 수신한 경우, 수신한 과수의 위치정보가 상기 전후륜의 중심과 일직선상에 위치하는지 판단하거나, 또는 상기 주행로봇과 복수 개의 과수간 거리를 상호 비교하여 상기 전후륜이 회전한 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇간 거리가 상기 전후륜이 회전한 방향의 반대 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇간 거리보다 짧은지 여부를 판단하는 단계; 및
수신한 과수의 위치정보가 상기 전후륜의 중심과 일직선상에 위치하거나, 또는 상기 전후륜이 회전한 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇간 거리가 상기 전후륜이 회전한 방향의 반대 방향 쪽에 위치한 과수와 상기 주행로봇간 거리보다 짧은 경우, 상기 전후륜을 이전 회전 방향과 반대 방향으로 기설정된 소정의 각도만큼 동시에 회전시키고, 상기 전후륜의 주행 방향을 이전 주행 방향과 반대 방향으로 주행하도록 제어하는 제4 제어신호를 생성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 과수열 추종을 위한 전후륜 이중조향 방식의 주행로봇의 주행방법.5. The method of claim 4,
The step of controlling the steering apparatus such that the rotational direction and the angle of the front and rear wheels included in the body section are equal to each other in the straight line and the turning section determined by the control section
When it is determined that the driving section located at the front and rear of the body portion is the turning section because it can not receive a plurality of pieces of positional information about the sensed fruit number from the sensor portion, the front and rear wheels of the body portion are moved in a predetermined direction And generating a third control signal for controlling the vehicle to travel;
Determining whether or not to additionally receive positional information of a sensed fruit number from the sensor unit;
The controller determines whether the position information of the received power is located on the straight line with respect to the center of the front and rear wheels or compares the distances between the traveling robot and the plurality of fins, Determining whether a power number positioned on a side of the turning direction and a distance between the traveling robots is shorter than a distance between a power number positioned on a side opposite to a direction in which the front and rear wheels are rotated and a distance between the traveling robots; And
The position information of the received power is located on the straight line with the center of the front and rear wheels or the distance between the fruit number positioned on the side of the rotation of the front and rear wheels and the distance between the traveling robots And a controller for controlling the front and rear wheels to rotate simultaneously in a direction opposite to the previous rotation direction by a predetermined angle when the distance between the front and rear wheels is shorter than the distance between the traveling robot and the traveling robot, 4 generating a control signal;
Wherein the traveling direction of the traveling robot is determined based on the traveling direction of the vehicle.
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