토마토 수확 매니퓰레이터의 궤적제어 시스템 구축 = Configuration of Robot Trajectory Control System for Tomato Manipulator

국문 초록 (Abstract)

농가인구의 감소와 고령화 문제 해결, 농업 생산성 증가의 방안으로 농업 자동화에 대한 요구가 증대 되고 있다. 농업자동화의 한 갈래로 스마트팜이 있으며, 현재 전반적으로 보급되고 있는 1세대 스마트팜 뿐만 아닌 스마트팜을 고도화 시키는 방향의 연구도 활발히 진행 되고 있다. 스마트팜 고도화에 대한 연구 분야로 농업 용로봇이 있으며, 농업용로봇 중 수확로봇에 관한 연구도 활발히 진행되고 있다. 기존에 진행되었던 수확용 로봇에 관한 연구는 작물의 특성이나 재배 환경에 맞게 매니퓰레이터와 플랫폼을 제작하여 사용하는 것이 대부분으로 대상 작물의 재배 환경에서는 잘 동작하나, 환경이 변화되면 적용할 수 없는 문제점이 존재 하였다. 따라서 본 연구에서는 6축 다관절 협동 로봇을 사용하여 수확로봇 시스템을 구성하는 연구를 진행 하였다. 수확로봇 제어는 Rainbow Robotics社의 RB-850 6축 다관절 매니퓰레이터를 ROS(Robot Operating System)를 활용하여 제어를 수행하였다. 제어 프로그램은 Linux환경인 Ubuntu20.04에서 ROS noetic버전을 사용하여 제어할 수 있도록 구성하였으며. 매니퓰레이터는 전용 컨트롤러와 연결된 무선 Router를 통해 PC와 연결되며, ROS를 사용한 매니퓰레이터의 제어는 rb5_ros_wrapper를 활용하였다. 매니퓰레이터의 동작은 cobot_controller 프로그램 내부의 IP를 컨트롤러에 할당된 IP로 변경한 후 RB5_client를 실행하여 동작 시킨다. 로봇은 moveit 함수를 사용하여 동작되며, RB-850의 경우 TCP와 Joint각도 2가지 방식으로 로봇의 움직임을 제어 할 수 있다. TCP의 경우에는 로봇 엔드이펙터의 자세(X,Y,Z,Rx,Ry,Rz)값을 Joint는 각 관절의 각도(θ₁, θ₂, θ₃, θ₄, θ₅, θ₆)값을 지정하여 동작 시킬 수 있다.
추후 카메라 및 센서들을 통하여 얻어진 수확물의 3차원 정보를 로봇으로 전송하여 작물을 수확하는 알고리즘을 통해 실제 작물을 수확 할 수 있도록 연구를 진행할 계획이다.