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- 저자 : 김만중(Manjung Kim) (검색결과 4 건)
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라인스케너를 이용한 자율주행 모니터링로봇의 성능향상 연구
김만중 ( Manjung Kim ),백정현 ( Jeonghyun Baek ),임동혁 ( Donghyeok Im ),이정호 ( Jeongho Lee ),박성진 ( Seongjin Park ),김태현 ( Taehyun Kim ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1
최근 스마트 농업에 관한 관심의 증가와 스마트팜 기술의 발전으로 농업 자동화에 관한 관심이 증가하고 있다. 온실에서의 가장 중요한 일은 작물의 상태를 확인하고 기록, 진단하여 후속 조치를 통해 작물을 재배하는 일이다. 작물의 상태를 사람이 24시간 동안 확인할 수 없으므로, 이를 해결하기 위하여 모니터링 로봇에 관한 연구가 진행되고 있다. 모니터링 로봇이 효율적으로 모니터링작업을 수행하기 위해서는 로봇이 작업하는 곳의 정보를 알 필요성이 있다. 과거 연구되었던 모니터링 로봇의 주행은 자기 선을 이용한 주행방식, 라이다를 이용한 맵핑방식, 원격제어방식 등이 연구되었다. 그러나 기존 방식은 작업 중인 로봇의 위치를 알 수 없거나, 센서가 고가거나, 방식이 복잡한 단점이 존재하였다. 따라서 본 연구팀에서는 라인스케너를 이용하여 주행 시에는 선을 인식하여 주행하고, 위치정보는 바코드를 인식하여 획득하는 방식의 모니터링 로봇을 연구하였다. 그러나 로봇이 주행 중 바코드를 인식하지 못하는 경우가 발생하여 이를 해결하기 위한 연구를 진행하였다. 제작한 모니터링 로봇의 재원은 전체 크기 1900X180X1020mm, 윤거 700mm, 가운데 바퀴가 구동을 담당하는 스키드조향 방식으로 주행한다. 라인스케너는 OLS10-BP112311(SICK社, Waldkirch, Germany)를 사용하였다. 주요 재원은 감지거리 100mm 이하, 광점크기 180x11mm이다. 실험에 사용한 바코드는 SICK사의 BARCODE 7510-038-0001-0108이며 크기는 55x35mm 이다. 라인스케너 위치는 바퀴에서 400mm 떨어져 있으며, 좌우의 중앙에 위치해 있다. 연구 결과 로봇은 주행선의 중심으로부터 35mm, 각도 차이가 5°이상 발생하면 바코드를 인식할 수 없게 된다. 따라서 라인스케너를 로봇 바퀴 축 중앙으로 이동시키는 방법을 통해 직진주행성능을 높이일 수 있도록 설계변경을 수행하였다. 추가적으로 엔코더를 사용하는 방법, 카메라를 사용하는 방법, 스케너 변경하는 방법에 관한 연구를 수행하여 로봇의 자율주행 성능을 개선할 것이다.
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지능형 양액공급장치 EC센서의 유지보수 주기 실험장치 설계
김만중 ( Manjung Kim ),김태현 ( Taehyun Kim ),임동혁 ( Donghyeok Im ),백정현 ( Junghyun Baek ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2
최근 스마트 농업에 관한 관심의 증가와 스마트팜 기술의 발전으로 농업 자동화에 관한 관심이 증가하고 있다. 온실의 기능 중 하나는 연중 기간과 관계없이 작물을 재배하는 것이다. 스마트팜 시스템에는 작물의 생육 주기에 맞게 양액을 공급하는 일이 포함되어 있으며, 양액의 EC(Electrical Conductivity)와 pH는 양액조성의 중요 항목으로 보고 있다. 양액의 EC는 전기전도도로 이를 측정하는 센서의 유지보수 주기를 평가하는 방법이 없다. 따라서 본연구를 통하여 EC 센서의 유지보수 주기를 측정하기 위한 실험 장치를 고안하였다. 실험 장치는 기존의 양액기 시스템에서 원수를 공급하는 원수 펌프를 제외하고 나머지 부분은 유사하게 설계를 수행하였다. 원수 통에서 나온 양액은 순환펌프를 통해 개선 EC 센서와 관행 EC 센서가 부착된 관을 통과하고 다시 원수 통으로 돌아가 같은 EC의 양액을 계속해서 순환시키는 구조로 제작되었다. 제어부는 PLC와 터치패널을 부착하여 설정하는 공급시간, 공급량, 공급 횟수, 공급 EC에 따라 순환펌프가 동작하도록 제작되었다. 개선형 EC 센서에는 온도계가 붙어있어 EC와 함께 온도를 측정할 수 있는 인디케이터를 통하여 EC 값을 기록하며, 관행 EC 센서는 DEC-100 인디케이터를 사용하여 EC 값을 측정한다. 측정된 EC 값은 제어부의 내장메모리에 기록되며, 기록된 EC는 시간에 따른 그래프로 볼 수 있도록 구성하였다. 실험 장치를 EC 0.8의 양액으로 지속 가동하였을 때 46일간 정상 작동하는 것을 볼 수 있었다. 추후 제작된 실험 장치를 통하여 EC 센서의 유지보수 기간 측정을 위한 가속시험을 수행할 것이며, 워터젯타입과 벤츄리타입의 양액공급장치의 수명시험 또한 수행하여 양액 공급기에 사용되는 센서들의 수명시험을 통한 신뢰성을 높이는 데 도움이 될 것으로 보인다.
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저전력 광대역 무선망 활용 다중센싱 정보수집 및 분석 시스템 설계
김태현 ( Taehyun Kim ),백정현 ( Jeonghyun Baek ),김만중 ( Manjung Kim ),임동혁 ( Donghyeok Im ),이정호 ( Jeongho Lee ),박성진 ( Seongjin Park ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1
2014년 이후 생산성 향상과 노동력 절감을 목표로 스마트팜 확산ㆍ보급사업이 진행되고 있으나 현재 스마트온실 농가에 도입 된 기술은 대부분 1세대 수준이다. 2~3세대 기술 도입 지연의 주요 문제점은 다중 센싱 정보의 전처리 및 DB화를 위한 표준(사실상 표준 포함)에 대한 함의가 이루어져 있지 않고 업체 별로 센싱 처리 정보 규격 및 데이터 API 표준화 미흡 등 빅데이터 수집을 위한 체계 구축이 이루어지지않아 이로 인해 빅데이터, 인공지능을 기반으로 한 파생 기술인 농업용 로봇기술, 환경정보 수집 및 분석 등 자동화에도 문제가 발생한다. 본 연구에서는 IoT 데이터 처리 사실상 표준인 LwM2M 기반 데이터 처리 프로토콜을 이용한 다중 센싱 모니터링 자동화 및 분석 시스템 설계를 수행했다. 스마트온실 자동화를 위한 온실 크기ㆍ위치 별 센싱 모니터링 체계 구축을 위해 다음과 같은 항목에 대해 수집 및 정규화 및 자동 변환을 통해 데이터 생성이 이루어지도록 했다. 수집 및 생성 데이터 항목은 온ㆍ습도, 조도, CO2, VPD, 이슬점 및 근권(EC, pH, 배액, 로드셀), 생장점 부근 환경 정보, 외부기상정보(풍향, 풍속, 온습도)를 포함해 총 15 항목을 선정하였다. 생장점 인근 영상 정보는 WiFi, 그 외 정보는 LoRa를 활용해 수집하도록 설계하였다. 온실 내 데이터 수집 게이트웨이에서 LoRaWAN 전용 모뎀 연결 및 설정을 통해 무선네트워크망 기지국 안정화 무선 다중 경로 신호(Multipath Fading, Multipath Signal)의 무선신호 간섭을 파악해 지연율이 높은 기지국을 자동으로 탐지하고 해당하는 기지국과의 연결을 자동으로 끊고 지연율이 낮은 인근 기지국과 연결하여 통신환경을 개선하였으며, 기지국과의 통신거리 약 RSSI(-30) 미만의 경우, 100 Bytes 당 3.5~4.7 Sec. 가량 지연율이 감지될 시 모뎀에서 데이터 일부를 저장하면서 망스캔 및 재접속 등 개선 및 최적화를 진행하여 15개의 센싱 장비를 안정적으로 전송하도록 구성했다. 또한 센싱정보와 통신상태 모니터링, 무선센서 배터리 교체 시기 모니터링, 유해가스 검출 모니터링, 급격한 온도 상승(화재위험) 등 이상상태 감지 알림을 통합관리 할수 있도록 시스템을 설계하였다.
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김갑태(Kaptae Kim),강명철(Myeongcheol Kang),김만중(Manjung Kim) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
승용차나 상용차에는 차량주행속도에 따른 운전대의 회전량 대비 조향작용을 하는 전륜의 회전량이 변화하는 능동조향(Active Steering) 또는 중첩조향(Superimposed Steering)이 이미 많이 사용되고 있다. 이를 이용하여 자율주행 등의 시스템으로 전환이 비교적 용이하게 진행할 수 있다. 트랙터나 휠 굴착기 등의 오프로드 차량들의 조향시스템은 전유압조향방식이다. 운전자의 수동 조작은 지로터가 내장된 동력조향장치(Power Steering Unit)를 사용하고 또한 조이스틱이나 자율주행 등에는 전자비례밸브를 장착하고 이를 제어한다. 현재 오프로드 차량의 자율주행은 운전자의 임의 주행과 정해진 경로를 주행하는 두 가지를 병행하는 경우가 많으므로 수동회전 조향장치와 비례제어밸브조향장치 모두가 필요하다. 이러한 두가지 기능을 하나로 제품으로 결합하는 경우가 많으며, 특히 이 두가지 기능이 한꺼번에 작동될 때 중첩조향을 구현할 수 있다. 물론 운전자의 회전입력은 회전각을 감지하는 센서를 통해 비례제어에 필요한 입력신호를 만들 필요가 있다. Fig. 1은 운전대의 회전속도와 이에 따른 유량 그리고 비례밸브를 작동시켰을 때 실린더에 추가되는 유량을 보여주고 있다. Fig. 2는 현재 널리 쓰이는 양산제품인 단포스의OSPE제품을 대상으로 아메심(Amesim)을 사용한 시뮬레이션모델을 보여주고 있다. 여기에서는 비례밸브는 단순한 밸브이동만을 추가하였으며, 중첩조향에 대한 모사가 잘 되고 있음을 알 수 있다. 입력신호대비 선형성이 부족하므로 비례밸브의 제어에 대한 추가 연구가 필요함을 알 수 있다.
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