본 이전기술은 농기계, 필드로봇 등 야외에서 작업하는 기계의 자세정보를 측정하기 위한 자세기준시스템 (Attitude Reference System, 이하 ARS)에 대한 것이다. 구체적으로, 야외 작업에 필요한 roll, pitch 정보를 제공하기 위한 것으로 MEMS기반의 관성모듈을 이용한 자세기준시스템에 대한 것이다.
농작업관점에서 지면 굴곡 (terrain undulation)에 대한 수평제어 기능을 구현하기 위해 지면 굴곡을 빠르고 정확하게 센싱하는 것이 필요하다. 예를 들어, 무논에서 이앙작업을 하는 경우에 지면 굴곡에 의해 이앙기 본체가 기울어지더라도 육묘대는 수평을 유지하여 이앙 작업을 균일하게 진행해야 한다.
기존의 자세인식센서는 오일을 이용하여 기울기를 측정하는 방식으로 기울기 정보에 대한 장시간 안정도 (long-term stability)는 뛰어나지만 반응속도가 느리고 지형과 작업에 따른 민감도를 필요에 따라 바꾸기 어려운 단점이 있다.
또한, 농기계의 전자화, 로봇화 추세에 따라 최신 MEMS기술을 적용한 SW기반의 ARS로 전환이 필요하다.
농작업의 경우 전자화 및 SW를 이용한 첨단 기술의 도입에 관심이 높지만 MEMS기반의 첨단 ARS기술을 제대로 적용하지 못하는 경우가 많아 현장 도입이 느리고 농기계의 작업 성능이 낮은 것으로 파악되고 있다.
본 이전기술은 이러한 농작업 현장의 기술적 난제를 해결하기 위하여, MEMS기반의 ARS기술을 최신화하여, 농작업 및 농기계 별 ARS 파라메타 설정기능, 우수한 측정 정밀도, 농작업을 고려한 우수한 응답특성을 제공하는 경제적인 ARS센서를 제공하고자 한다.
o 3축 자이로, 3축 가속도센서를 이용한 센서융합기반의 자세인식 기능 제공 (roll, pitch각도 정보)
o 기존 해외 선진사 오일타입 경사인식 센서 대비 2배 이상의 빠른 속도를 제공하면서 오버슈트가 발생하지 않음
o 콤바인, 이앙기 등 다양한 농작업의 요구사항에 대응 (경사각 측정범위, 센싱 민감도 설정)
o 5만원 내외로 구성이 가능한 경제성을 제공하면서 적정 수준의 반복 측정 성능을 제공 (moderate repeatability)
● 농작업을 위한 roll, pitch각도 등 자세추정 필터기술: 3축 자이로 센서와 3축 가속도의 센서의 융합을 통해 농기계 혹은 필드로봇의 자세 정보 (roll, pitch 각도)를 추정하는 필터의 설계 및 설정 기술. 본 기술에서는 상보 필터 (complementary filter)를 적용한다.
● 자세기준시스템 (Attitude Reference System)의 성능평가 기술: 제작한 6축 자세기준시스템에 대한 계단 응답과 주파수 응답을 이용한 제어성능 평가, 반복 측정 성능평가로 구성되며 성능 평가를 위한 시스템 구성 및 방법론을 제공한다.
● 6축 관성센서기반의 자세기준시스템 설계기술: 3축 자이로센서와 3축 가속도 센서로 구성되는 자세기준시스템을 구현하기 위한 회로도, 펌웨어, 하우징 도면을 제공한다.
- 농기계, 필드로봇 응용을 위한 자세기준시스템 구현기술
. Attitude reference system (ARS) 구현 펌웨어
. ARS 소프트웨어 구조분석서
. ARS 하드웨어 설계서
- 농기계, 필드로봇 응용을 위한 자세기준시스템 설계기술
. ARS 요구사항 정의서
. ARS 성능시험 절차서
. ARS 성능시험 결과서
. ARS 성능비교시험 결과서
o 첨단 농기계
- 농작업 및 농기계의 특성에 따라 파라메타 설정이 가능하므로 넓은 적용범위
- 해외 선진사대비 우수한 측정성능을 제공하면서 저렴한 가격으로 구현 가능
o 필드 로봇 및 주행
- 로봇 셔틀, 보행 로봇, 제초 로봇 등 실외에서 동작하는 다양한 서비스 로봇의 주행기능 구현에 활용이 가능
- 3D mapping, localization등 simultaneous localization and mapping (SLAM) 기능의 고도화 구현이 가능