자율주행 농기계를 위한 곡률 기반 적응형 추종 제어 = Curvature Based Adaptive Tracking Control for Autonomous Agricultural Machinery

국문 초록 (Abstract)

농촌의 고령화 및 농업 인구 감소로 인하여 농업에서의 노동력 부족 문제가 대두되고 있다. 노동력 부족 문제를 해결하기 위하여 농업에서의 자율주행의 필요성이 커지고 있으며 관련된 기술에 관한 연구가 빠르게 진행되고 있다. 이 중 노지에서의 자율주행 농기계는 GPS를 이용한 경로점 기반의 경로 추종 알고리즘을 사용하고 있고, 작업이 진행되는 구간에서 횡 방향 오차를 최소화하기 위하여 기계의 방향과 속도를 제어한다. 본 연구는 경로의 곡률을 기반으로 차량의 속도를 제어하고 경로 추종 알고리즘에 사용하는 인자인 전방 주시 거리의 변화를 통하여, 선회 후 직선 경로에 진입할 때의 횡 방향 오차를 최소화하는 것을 목적으로 한다. 미리 정의된 여러 곡률을 가진 경로에서 횡 방향 편차를 최소화하는 속도와 전방 주시거리를 실험을 통하여 얻은 후, 이를 기반으로 곡률과 변수 사이의 관계를 모델링하였다. 경로의 곡률을 계산하고 이를 바탕으로 자율주행 농기계의 속도와 전방 주시거리를 결정하였다. 수정된 제어 방식의 효용성을 평가하기 위하여 Morai의 시뮬레이션을 이용하여 차량에 GPS를 장착한 실험 환경을 구성하였다. 실험 결과는 고정된 속도와 전방 주시 거리를 사용했을 때와 비교하였을 때, 곡률 기반 추종 제어를 통하여 선회 후 작업 열에 진입할 때의 최대 횡 방향 오차가 감소하였다.