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Marsupial 로봇 팀의 배치를 위한 확률 로드맵 기반의 경로 계획
이훈수,이범희 제어·로봇·시스템학회 2018 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.24 No.1
In this paper, we present a new path planning approach for the initial deployment of a heterogeneous marsupial robot team consisting of a large-scale carrier and multiple rovers, and for efficient operation of a multi-robot system. In this robot team, the roles are explicitly divided. The carrier oversees the transportation, deployment, and retrieval of the rovers, whereas the rovers are responsible for performing tasks such as reconnaissance and search and rescue. We aim to use this robot team to minimize the maximum amount of time that each rover requires to reach a given task location. However, only a few studies have addressed path-planning for robot teams. To generate an efficient path, the mobility and energy limitations of the robots and the obstacles in the environment must be considered. Because considering all possible paths on a graph is equivalent to solving a combinatorial optimization problem, we suggest a computationally efficient heuristic algorithm, which combines a greedy clustering method with a probabilistic roadmap. The proposed method is verified through simulations.
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이훈수,정창호,김기복,조병관,Lee, Hoon-Soo,Chung, Chang-Ho,Kim, Ki-Bok,Cho, Byoung-Kwan 한국축산식품학회 2010 한국축산식품학회지 Vol.30 No.2
The purpose of this study was to evaluate the freshness of chicken meat during 19 d of storage at $4^{\circ}C$ using a portable electronic nose. The portable system consisted of six different metal oxide sensors and a moisture sensor. Determination of volatile compounds with gas chromatography-mass spectrometry, total bacterial count (TBC), and 2-thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) monitored the quality change of the samples. These results were compared with the results measured by the electronic nose system. TBC and TBARS measurements could be separated into five groups and seven groups, respectively, among ten groups. According to principal component analysis and linear discriminant analysis with the signals of the portable electronic nose, the sample groups could be clearly separated into eight groups and nine groups, respectively, among ten groups. The portable electronic nose demonstrated potential for evaluating freshness of stored chicken.
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이훈수 ( Hoonsoo Lee ),조현정 ( Hyunjeong Cho ),류진환 ( Jinhwan Ryu ),조병관 ( Byoung-kwan Cho ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1
유기농업이란 화학비료와 농약 등의 합성 화학물질을 사용하지 않고 유기물과 자연광물, 미생물 등의 물리적, 미생물적으로 제조된 자재만을 사용하여 농산물을 생산하는 농업을 말한다. 즉, 유기농업을 위해서는 인증된 유기농업자재를 사용하여야 하지만, 최근 음식물류폐기물건조분말이 고품질의 유기질비료로 둔갑된 사건이 발생되었다. 이는 음식물류폐기물건조분말 내 염분의 농도가 2% 이상으로 높아 연작시 토양의 염류 집적화 및 작물의 생육 저해로 이어질 가능성이 있다. 현재 음식물류폐기물건조분말의 혼입여부를 측정하기 위한 방법은 염분의 농도를 측정하는 방법이 적용되어 시행되고 있으나, 현장에서 유기질 비료 내 음식물류 폐기물건조분말의 혼입여부를 신속정확하게 측정할 수 있는 기술이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 분광분석기술을 적용하여 음식물폐기물건조분말과 유기질비료의 원재료간의 분광특성을 비교분석하고자 한다. 유기농업자재의 원재료 내 음식물류폐기물건조분말의 정성검출 판별모델을 개발하기 위해 음식물류폐기물건조 분말이 혼입된 시료 102개와 혼입되지 않은 시료 93개의 근적외선 분광스펙트럼 데이터베이스를 이용하였다. 스펙트럼의 전처리에 따른 모델개발의 비교분석을 위해 7가지의 전처리방법을 적용하였고, 부분최소자승법(Partial least square regression)은 최적모델개발에 활용되었다. 모델 개발(Calibration)에는 전체시료의 75%를 이용하여 모델 개발에 사용하였고, 모델 개발에 사용하지 않은 25%의 스펙트럼데이터(Prediction)는 모델의 성능평가를 위해 적용되었다. 음식물류폐기물건조분말이 혼입된 시료를 검출하는 최적 모델은 스펙트럼 전처리기법을 적용하지 않은 기본 스펙트럼을 이용하고, 1000∼2500nm의 전파장을 사용하였을 때 가장 낮은 모델의 SEC 값을 나타내었다. Calibration 결과는 전체시료 146개 중에서 6개를 제외한 140개의 시료를 구분할 수 있었고, 95.9%의 정확도를 나타내었다. 모델 성능평가에서는 사용된 49개 시료중 3개의 시료를 제외한 46개의 시료를 구분함으로써 93.9%의 예측성능을 보여주었다. 이 결과는 근적외선 분광스펙트럼 데이터는 유기농업자재 내 부정혼입되어 있는 음식물류폐기물의 정성검출모델 개발에 적용가능성이 높음을 나타낸다.
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이훈수 ( Hoonsoo Lee ),임승현 ( Seunghyun Lim ),위승환 ( Seunghwan Wi ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1
기후변화에 따른 이상기상현상은 노지 채소 작물의 생장지연 및 생리장해를 야기한다. 배추(Brassica campestris subsp. napus var. pekinensis)는 김치의 주재료로 국내의 안정적인 생산이 요구되는 채소중 하나이다. 특히 배추는 고온에 민감한 채소작물이므로 지구온난화로 인한 평균 온도의 증가 및 이상고온현상으로 인한 피해가 예상된다. 하지만 배추의 환경스트레스에 의한 생리·화학적 기작의 구명 및 비파괴적으로 신속한 환경스트레스 반응을 예측하는 연구가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 고온에 의한 배추의 환경스트레스 반응을 조기에 진단하기 위해 분광영상정보와 머신러닝기법을 이용하여 조기진단 모델을 개발하는 것이다. 배추는 3단계의 온도처리(16/20℃, 24/28℃, 32/36℃)가 정식 후 40일째에 실시되었다. 다분광 영상정보는 462nm부터 870nm까지 총 38장의 분광영상정보가 획득되었고 머신러닝기법을 이용하여 온도처리 간 차이를 분석하였다. 3단계의 온도처리 중에서 20℃와 36℃의 고온환경에 8일간 처리된 배추간에는 파장비 영상에서 유의한 차이가 확인되었다. 하지만 분광영상의 차이의 원인을 구명하기 위한 추가적인 생리적 반응에 대해 추가적인 연구가 필요하다. 따라서 본 연구의 결과는 다분광영상이 배추의 고온스트레스에 의한 반응을 예측하는데 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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근적외선 초분광 영상을 이용한 천일염 내 미세플라스틱 검출
이훈수 ( Hoonsoo Lee ),정환조 ( Hwanjo Chung ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1
플라스틱은 해양오염의 높은 비중을 차지한다. 이들 중 일부는 여러 과정을 거쳐 크기 5mm이하로 잘게 변형되는데 이를 미세플라스틱이라 한다. 미세플라스틱은 미생물에 의해 분해되지 않으며 생식 합병증, 효소활동 중단, 해양생물 성장률 둔화 등 부작용을 일으킬 수 있다. 특히 바닷물을 통해 얻은 천일염에 함유된 미세플라스틱은 인간의 건강을 위협하고 있다. 따라서 이 연구의 목적은 근적외선 초분광 영상 시스템을 이용하여 천일염 내 존재하는 미세플라스틱의 정성 및 정량 검출 모델을 개발하는 것이다. 총 8가지 종류의 플라스틱 시료를 10가지 농도로 시료를 제작한 뒤 데이터를 획득했으며, 1mm 이하의 입자 크기를 실험에 사용되었다. 근적외선 초분광 영상은 1000nm~1800nm의 파장정보를 획득할 수 있는 분광기 및 영상센서를 이용하여 획득되었다. 정성 및 정량 최적 모델개발을 위해 Partial least square regression(PLSR) 및 lesat square support vector machine (LS-SVM)기법을 이용하였다. 8가지 종류의 플라스틱시료 중에서 테프론을 제외한 나머지 7가지 시료에 대한 근적외선 초분광영상은 천일염의 초분광영상과 구분이 가능하였다. 플라스틱별 최적모델은 PLSR 모델결과가 LS-SVM 모델보다 낮은 SEP 값을 나타내어 정량검출 최적모델로 선정되었으며, 정량검출 한계는 최소 1%로 확인되었다. 근적외선 초분광영상은 천일염 내 미세플라스틱의 검출 뿐만 아니라 농산물 및 식품 내 미세플라스틱의 정성 및 정량 검출에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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가시광/근적외선 분광기술을 이용한 유기질 비료 내 음식물류폐기물건조분말 정성검출 모델 개발
이훈수 ( Hoonsoo Lee ),류진환 ( Jinhwan Ryu ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1
유기질비료는 비료공정규격에 의한 부산물비료 중 유기질비료와 유기농업자재 중 유기질비료로 구분된다. 2019년 3월 비료관리법이 개정되기 전까지는 모든 유기질비료의 원료로 음식물류폐기물건조분말의 사용이 허용되지 않았으나 2019년 3월 개정된 비료관리법에서는 유기농업자재로 인증 받지 않은 유기질비료에는 염분 2%이하, 수분 15%이하의 음식물류폐기물건조분말을 전체원료의 30% 내에서 사용할 수 있도록 허용하였다. 하지만, 유기농업자재로 인증받기 위한 유기질비료의 원재료로는 음식물류폐기물건조분말의 사용은 금지되어 있다. 따라서 본 연구목적은 가시광/근적외선 분광기술을 이용하여 유기농업자재 중 유기질비료 내 음식물류 폐기물건조분말의 정성검출 가능성을 평가하는 것이다. 가시광/근적외선 스펙트럼은 200-1100nm 파장을 획득할 수 있는 분광기를 이용하였고, 유기질 비료 원재료와 음식물류폐기물건조분말을 0, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50%로 혼합하여 시료를 제조하였다. 모델 개발은 PLSR 기법을 이용하였고, 획득한 스펙트럼 데이터의 75%는 모델개발에, 나머지 25%는 모델검증에 사용하였다. 최적모델의 검출 정확도는 95.8%를 나타내어 가시광/근적외선 분광기술의 유기질 비료 내 음식물류폐기물건조분말의 혼입여부의 검출에 활용될 수 있을것으로 판단되었다.
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이훈수 ( Hoonsoo Lee ),임승현 ( Seunghyun Lim ),위승환 ( Seunghwan Wi ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1
환경스트레스에 대한 배추의 피해를 예방하기 위해서는 우선적으로 피해를 조기 진단할 수 있는 기술이 요구된다. 하지만, 채소작물의 환경스트레스로 인한 작물의 생육상태는 생물ㆍ화학적 방법을 이용하여 작물 내 다양한 물질대사 산물 분석을 통해 진단하지만, 환경스트레스로 인한 주요 채소작물의 피해 기준의 설정과 조기진단을 비파괴적으로 신속 분석할 수 있는 기술이 요구된다. 따라서, 본 연구에서는 다분광 영상을 이용하여 배추의 고온스트레스에 의한 반응을 조기 진단할 수 있는 모델을 개발하고자 한다. 실험에 사용된 배추는 정식 후 40일이 지난 작물을 사용하였고, 3단계의 온도처리(16/20℃, 24/28℃, 32/36℃)가 8일간 처리되었다. 획득된 분광영상정보는 462nm부터 870nm까지 총 38장의 분광영상정보가 획득되었고, NDVI, Red-Edge Ratio, PRI 식생모델과 스펙트럼 정보를 이용하여 개발한 PLS 및 LS-SVM 모델의 성능을 비교하였다. 20도와 28도의 스펙트럼 판별확도는 5가지의 모델 중 LS-SVM 모델이 가장 높은 정확도를 나타내었다. 또한, 28도와 36도, 20도와 36도의 결과 역시 LS-SVM 모델을 사용하였을 때의 정확도(93.6%)가 가장 높은 결과를보여주었다. 이는 비선형 hyperplane(경계판)으로 각 그룹을 구분하는 것이 배추의 스펙트럼 비교분석에 필요함을 나타내는 것으로 판단되며 됨. 또한 20도와 28도의 결과보다는 28도와 36도의 판별정확도가 높았고, 28도와 36도의 판별정확도보다는 20도와 36도의 판별정확도가 높았다. 이 결과는 고온에 의한 배추작물의 내외부의 변화가 온도가 높아질수록 증가하는 것으로 사료된다. 따라서 본 연구의 결과는 다분광영상을 이용한 비선형판별모델이 배추의 고온스트레스에 의한 반응을 예측하는데 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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