자율주행 농기계 효율적 개발을 위한 현장데이터 기반의 시뮬레이터 조향엔진 설계 연구 = A Study on the Design of Simulator Steering Engine Based on Field Data for the Efficient Development of Autonomous Agricultural Machinery

국문 초록 (Abstract)

농촌의 인구 감소 및 고령화 문제로 인해 높은 생산성을 확보하고, 편의성이 뛰어난 자율주행 농기계에 대한 연구가 활발하게 연구되고 있다. 원활한 자율주행 트랙터의 기술을 개발하기 위해서는 실제 농작업 환경에서 다양한 주행 시험을 수행하여야 하지만 시험 안전성 문제와 다양한 시험 환경의 인위적 제공의 한계, 주행 시험에 필요한 하드웨어 확보 등 많은 제한 요소가 있다. 따라서 실제 농작업 환경을 묘사한 시뮬레이션 환경이 구축된다면 자율주행 트랙터의 기술 개발 과정의 안정성과 개발 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 실제 트랙터에서 취득된 조향 데이터를 실제 시뮬레이션 조향엔진에 적용하고, 이를 농작업 환경에서 현장검증을 진행하였다. 조향엔진 구축은 85마력 트랙터 (TX853, TYM)를 대상으로 진행하였으며, 전륜의 조향각 측정을 위해 전륜에 각속도 센서를 설치하고, 목표 조향각을 설정하여 전륜의 조향각 시간 응답 특성을 조사하였다. 목표 조향 각은 10°, 20°, 30° 등 3단계로 변경하여 시간 응답 특성을 측정하고, 이를 계산하여 각속도를 실제 트랙터의 조향 특성에 맞게 적용하여 시뮬레이션을 설계하였다. 고안된 시뮬레이터의 효용성을 판단하기 위해 노지 환경에서 농작업을 고려해 반복된 직진 및 C형 기반 선회 경로에서 실제 트랙터와 시뮬레이션 내에서 동작하는 자율주행 트랙터의 유사도를 확인하였다. 그 결과, 각속도가 상숫값으로 고정된 모델과 비교하여 실제 각속도 데이터를 시뮬레이션에 반영한 모델이 실제 트랙터와 더 유사한 결과를 얻음으로써, 개발된 시뮬레이터의 현장 적용 가능성을 검증하였다.