수경재배 온실에서 농업로봇 성능평가를 위한 시뮬레이터 개발 = Development of Simulator for Performance Evaluation of Agricultural Robots in Hydroponic Greenhouse

국문 초록 (Abstract)

최근 농업 인구의 감소와 노동력 부족 문제를 해결하기 위하여 부족한 노동력을 대체할 수 있는 농업로봇에 대한 연구가 활발하게 수행되고 있다. 수경재배 온실에서 농업용 로봇 개발을 위해서는 온실 환경과 로봇의 이동 및 작업 속도, 전력소모 등과 같은 주요 변수에 따른 로봇의 성능을 평가할 수 있어야한다. 또한, 다수의 로봇이 투입되는 상황에서 로봇의 경로와 작업 계획 연구를 위해서는 다수 로봇의 상호작용을 가상환경에서 평가하기 위한 시뮬레이터의 개발이 필요하다.
본 연구에서는 다양한 대상 작물과 온실 규모에서 농업용 로봇 성능을 평가하기 위한 유니티 기반의 농업로봇 시뮬레이터를 개발하였다. 유니티는 C# 기반의 게임 개발 환경으로 물리엔진과 물체의 충돌과 감지 기능을 제공하여 농업용 로봇 시뮬레이터를 개발하기에 높은 유연성을 가지고 있다. 개발한 시뮬레이터는 온실 환경을 가상의 환경으로 구현하여 다양한 온실 환경에 대하여 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 한다. 온실 내에서 작업을 수행하는 로봇은 경로 지점(Waypoint) 기반의 노드 그래프를 구성하여 출발지 노드에서 목적지 노드까지 최소비용을 갖는 경로를 선택하여 이동한다. 시뮬레이터는 농업로봇의 이동속도와 회전속도, 수확 작업 시간과 같이 주요 성능 지표를 변수로 설정하여 변경할 수 있다. 또한, 배터리 용량과 이동과 작업에 따른 소비전력을 변경하여 로봇의 전력 소모에 따른 작업 시간을 측정할 수 있으며, 배터리 충전을 위한 충전과 수확 작업에 따른 결과물을 지정된 곳까지 운반하는 기능을 포함한다. 또한, 다수의 로봇을 투입하여 정해진 구역을 동시에 작업하는 환경에서 수행이 가능하다. 따라서 농업로봇 시뮬레이터 개발을 통하여 농업로봇의 성능과 온실 규모 및 환경에 따른 작업 수행 능력을 평가할 수 있으며 농업로봇 개발 성능 지표를 설정하는 도구로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.