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KR102341829B1 - Control unit for automatic operation of the engine-driven lawn mower and automatic driving method thereof - Google Patents

Control unit for automatic operation of the engine-driven lawn mower and automatic driving method thereof Download PDF

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KR102341829B1
KR102341829B1 KR1020190116103A KR20190116103A KR102341829B1 KR 102341829 B1 KR102341829 B1 KR 102341829B1 KR 1020190116103 A KR1020190116103 A KR 1020190116103A KR 20190116103 A KR20190116103 A KR 20190116103A KR 102341829 B1 KR102341829 B1 KR 102341829B1
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KR
South Korea
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lawn mower
lever
motor
attitude angle
gear
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KR1020190116103A
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Korean (ko)
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김성훈
강대준
임미림
Original Assignee
한국자동차연구원
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    • A01D34/006Control or measuring arrangements
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    • GPHYSICS
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    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
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Abstract

본 발명의 엔진 구동식 잔디 깎기 기계의 자동 운전을 위한 제어 장치는 입력된 목표 속도 및 목표 자세각에 따라 상기 잔디 깎기 기계의 좌측 및 우측 휠 속도를 계산하는 통합 제어부; 상기 좌측 휠 속도에 맵핑되는 좌측 레버 위치에 대응하는 좌측 모터 구동 신호와 상기 우측 휠 속도에 맵핑되는 우측 레버 위치에 대응하는 우측 모터 구동 신호를 출력하는 모터 제어부; 상기 좌측 모터 구동 신호에 따라 좌측 회전력을 생성하는 좌측 모터와 상기 우측 모터 구동 신호에 따라 우측 회전력을 생성하는 우측 모터를 포함하는 모터부; 상기 좌측 회전력을 왕복 직선 운동으로 변환하여 좌측 레버로 전달하는 좌측 기어와 상기 우측 회전력을 왕복 직선 운동으로 변환하여 우측 레버로 전달하는 우측 기어를 포함하는 기어부; 및 상기 좌측 레버와 상기 우측 레버의 왕복 직선 운동에 따라, 상기 잔디 깎기 기계가 자동 운전을 수행하기 위한 주행 동력을 제공하는 엔진을 포함한다.A control apparatus for automatic operation of an engine-driven lawn mower according to the present invention includes: an integrated controller configured to calculate left and right wheel speeds of the lawn mower according to input target speeds and target attitude angles; a motor control unit outputting a left motor drive signal corresponding to a left lever position mapped to the left wheel speed and a right motor driving signal corresponding to a right lever position mapped to the right wheel speed; a motor unit including a left motor generating a left rotational force according to the left motor driving signal and a right motor generating a right rotational force according to the right motor driving signal; a gear unit including a left gear that converts the left rotational force into a reciprocating linear motion and transmits it to a left lever, and a right gear that converts the right rotational force into a reciprocating linear motion and transmits it to the right lever; and an engine that provides driving power for automatically driving the lawn mower according to the reciprocating linear motion of the left lever and the right lever.

Description

엔진 구동식 잔디 깎기 기계의 자동 운전을 위한 제어 장치 및 그 제어 방법{Control unit for automatic operation of the engine-driven lawn mower and automatic driving method thereof}BACKGROUND ART A control unit for automatic operation of the engine-driven lawn mower and automatic driving method thereof

본 발명은 엔진 구동식 잔디 깎기 기계에 관한 것으로, 이의 자동 운전 제어 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an engine-driven lawn mower, and to an automatic operation control technology thereof.

'10-2004-0013116'를 출원번호로 하는 종래 문헌에서는 좌우 독립한 무단변속장치를 가지고, 좌우 한 쌍의 조향 레버를 전/후 방향으로 조작하여 이들의 무단변속장치를 각기 별도로 작동시키고, 기체를 전후진시켜, 혹은 한 방향을 역회전시켜서 그 자리에서 선회를 행할 수 있도록 한 승용 잔디 깎기 기계를 개시하고 있다. In the prior art document with the application number '10-2004-0013116', the left and right independent continuously variable transmission devices are operated, and the left and right steering levers are operated in the forward/rearward direction to operate these continuously variable transmission devices separately. Disclosed is a passenger lawn mower capable of turning on the spot by moving it forward or backward or reversely rotating it in one direction.

이러한 종래 문헌은 수동 레버 조작을 위한 기계 시스템으로서, 단순 반복되는 제초 작업에서 수동 레버 조작은 불편하고, 비효율적이다. 따라서, 자동 운전이 가능한 잔디 깎기 장치의 개발이 시급한 실정이다.This prior art document is a mechanical system for manual lever operation, and manual lever operation in a simple and repeated weeding operation is inconvenient and inefficient. Accordingly, there is an urgent need to develop a lawn mower capable of automatic operation.

본 발명의 목적은 수동 레버 조작의 불편함과 비효율성을 해소하기 위한 엔진 구동식 잔디 깎기 기계의 자동 운전을 위한 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a control device and a control method for automatic operation of an engine-driven lawn mower for resolving the inconvenience and inefficiency of manual lever operation.

본 발명의 엔진 구동식 잔디 깎기 기계의 자동 운전을 위한 제어 방법은 통합 제어부가, 입력된 목표 속도 및 목표 자세각으로부터 상기 잔디 깎기 기계의 좌측 및 우측 휠 속도를 계산하는 단계; 모터 제어부가, 상기 좌측 휠 속도에 맵핑되는 좌측 레버 위치에 대응하는 좌측 모터 구동 신호와 상기 우측 휠 속도에 맵핑되는 우측 레버 위치에 대응하는 우측 모터 구동 신호를 출력하는 단계; 좌측 모터가, 상기 좌측 모터 구동 신호에 따라 좌측 회전력을 생성하고, 우측 모터가, 상기 우측 모터 구동 신호에 따라 우측 회전력을 생성하는 단계; 좌측 기어가, 상기 좌측 회전력을 왕복 직선 운동으로 변환하여 좌측 레버로 전달하고, 우측 기어가, 상기 우측 회전력을 왕복 직선 운동으로 변환하여 우측 레버로 전달하는 단계; 및 상기 좌측 레버와 상기 우측 레버의 왕복 직선 운동에 따라, 상기 잔디 깎기 기계가 자동 운전을 수행하는 단계를 포함한다.A control method for automatic operation of an engine-driven lawnmower according to the present invention includes: calculating, by an integrated controller, left and right wheel speeds of the lawnmower from input target speeds and target attitude angles; outputting, by the motor controller, a left motor driving signal corresponding to a left lever position mapped to the left wheel speed and a right motor driving signal corresponding to a right lever position mapped to the right wheel speed; generating, by the left motor, a left rotational force according to the left motor driving signal, and by the right motor, generating a right rotational force according to the right motor driving signal; converting, by the left gear, the left rotational force into a reciprocating linear motion and transmitting it to the left lever, and the right gear converting the right rotational force into a reciprocating linear motion and transmitting it to the right lever; and performing, by the lawn mower, automatic operation according to the reciprocating linear motion of the left lever and the right lever.

본 발명의 엔진 구동식 잔디 깎기 기계는 입력된 목표 속도 및 목표 자세각에 따라 상기 잔디 깎기 기계의 좌측 및 우측 휠 속도를 계산하는 통합 제어부; 상기 좌측 휠 속도에 맵핑되는 좌측 레버 위치에 대응하는 좌측 모터 구동 신호와 상기 우측 휠 속도에 맵핑되는 우측 레버 위치에 대응하는 우측 모터 구동 신호를 출력하는 모터 제어부; 상기 좌측 모터 구동 신호에 따라 좌측 회전력을 생성하는 좌측 모터와 상기 우측 모터 구동 신호에 따라 우측 회전력을 생성하는 우측 모터를 포함하는 모터부; 상기 좌측 회전력을 왕복 직선 운동으로 변환하여 좌측 레버로 전달하는 좌측 기어와 상기 우측 회전력을 왕복 직선 운동으로 변환하여 우측 레버로 전달하는 우측 기어를 포함하는 기어부; 및 상기 좌측 레버와 상기 우측 레버의 왕복 직선 운동에 따라, 상기 잔디 깎기 기계가 자동 운전을 수행하기 위한 주행 동력을 제공하는 엔진을 포함한다.An engine-driven lawn mower of the present invention includes: an integrated control unit that calculates left and right wheel speeds of the lawn mower according to input target speed and target attitude angle; a motor control unit outputting a left motor drive signal corresponding to a left lever position mapped to the left wheel speed and a right motor driving signal corresponding to a right lever position mapped to the right wheel speed; a motor unit including a left motor generating a left rotational force according to the left motor driving signal and a right motor generating a right rotational force according to the right motor driving signal; a gear unit including a left gear that converts the left rotational force into a reciprocating linear motion and transmits it to a left lever, and a right gear that converts the right rotational force into a reciprocating linear motion and transmits it to the right lever; and an engine that provides driving power for automatically driving the lawn mower according to the reciprocating linear motion of the left lever and the right lever.

본 발명에 따르면, 레버로 조작되는 엔진 구동식 잔디 깎기 기계의 자동 구동 및 자동 조향 제어가 가능함에 따라 자동 운전으로 제초 작업을 진행할 수 있다.According to the present invention, since the automatic driving and automatic steering control of the engine-driven lawn mower operated by the lever is possible, the weeding operation can be performed by automatic operation.

또한, 반복 작업이 필요한 작업 공간에서 자동 운전으로 제초 작업을 진행함으로써, 사용자의 편의성이 높다. In addition, the user's convenience is high by performing the weeding operation by automatic operation in a work space that requires repeated operations.

또한, 레버로 조작되는 다양한 기계 장치의 자동 운전 및 자동화 시스템을 구성하여 효율성을 높일 수 있다.In addition, it is possible to increase efficiency by configuring an automatic operation and automation system of various mechanical devices operated by levers.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 엔진 구동식 잔디 깎기 장치의 외관 현상을 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 확대도.
도 3은 도 1 및 2에 도시한 엔진 구동식 잔디 깎기 장치의 자동 운전을 위한 제어 장치의 블록도.
도 4는 도 3에 도시한 감산기로 입력되는 목표 속도 및 목표 조향각을 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 3에 도시한 통합 제어부에서 수행되는 좌우 휠 속도 계산 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 엔진 구동식 잔디 깎기 장치의 자동운전을 위한 제어 방법을 나타내는 순서도.
1 is a perspective view illustrating an external appearance of an engine-driven lawn mower according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is an enlarged view of an enlarged portion A of Figure 1;
Fig. 3 is a block diagram of a control device for automatic operation of the engine-driven lawn mower shown in Figs. 1 and 2;
FIG. 4 is a view for explaining a target speed and a target steering angle input to the subtractor shown in FIG. 3 ;
FIG. 5 is a view for explaining a method of calculating a left and right wheel speed performed by the integrated control unit shown in FIG. 3;
6 is a flowchart illustrating a control method for automatic operation of an engine-driven lawn mower according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 엔진 구동식 잔디 깎기 기계의 외관 현상을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 확대도이고, 도 3은 도 1 및 2에 도시한 엔진 구동식 잔디 깎기 기계의 자동 운전을 위한 제어 장치의 블록도이고, 도 4는 도 3에 도시한 감산기로 입력되는 목표 속도 및 목표 조향각을 설명하기 위한 도면이다.1 is a perspective view illustrating an external phenomenon of an engine-driven lawn mower according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of part A of FIG. 1 , and FIG. It is a block diagram of a control device for automatic operation of an engine-driven lawn mower, and FIG. 4 is a view for explaining a target speed and a target steering angle input to the subtractor shown in FIG. 3 .

먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 엔진 구동식 잔디 깎기 기계(이하, '잔디 깎기 기계'라 함)의 자동 운전을 위한 제어 장치(100, 이하 '제어 장치'라 함)는 도 1에 도시한 엔진 구동식 잔디 깎기 기계에 탑재된다. First, referring to FIG. 3 , a control device 100 for automatic operation of an engine-driven lawn mower (hereinafter referred to as a 'lawn mower') according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as a 'control device') is mounted on the engine-driven lawn mower shown in FIG. 1 .

제어 장치(100)는 레버(210)를 자동으로 조작하고, 레버(210)의 자동 조작에 따라 엔진(220)을 구동시켜서 잔디 깎기 기계의 자동 운전(자동 구동 및 자동 조향)을 제어한다. The control device 100 automatically operates the lever 210 and drives the engine 220 according to the automatic operation of the lever 210 to control automatic operation (automatic driving and automatic steering) of the lawn mower.

이를 위해, 제어 장치(100)는 가감산기(110), 통합 제어부(Mower Lever Integrated Controller)(120), 모터 제어부(Motor Controller)(130), 모터부(140), 기어부(150), 센서부(160) 및 에러 계산부(170)를 포함한다.To this end, the control device 100 includes an adder/subtractor 110 , an integrated controller (Mower Lever Integrated Controller) 120 , a motor controller 130 , a motor unit 140 , a gear unit 150 , and a sensor. It includes a unit 160 and an error calculation unit 170 .

여기서, 제어 장치(100) 내의 구성들 중에서 모터부(140)와 기어부(150)를 제외한 나머지 구성들(110, 120, 130, 160 및 170)은 도 1 및 2에서는 도시되지 않으며, 상기 나머지 구성들은 엔진 구동식 잔디 깎기 기계의 외관을 형성하는 하우징 내부에 탑재된 것으로 가정한다. 물론, 설계에 따라, 모터부(140)와 기어부(150)도 상기 하우징 내부에 탑재될 수 있다.Here, among the components in the control device 100 , the remaining components 110 , 120 , 130 , 160 and 170 , except for the motor unit 140 and the gear unit 150 , are not shown in FIGS. 1 and 2 , and the rest The configurations are assumed to be mounted inside a housing that forms the exterior of the engine driven lawn mower. Of course, depending on the design, the motor unit 140 and the gear unit 150 may also be mounted inside the housing.

가감산기(110)Adder and Subtractor (110)

가감산기(110)는 입력부(도시하지 않음)로부터 최초 입력되는 목표 속도 (Target Mower Speed)(vt) 및 목표 자세각(또는 목표 조향각)(Target Mower Heading Angle)(θt)를 바이패싱(bypass)하여 통합 제어부(120)로 입력한다. The adder/subtractor 110 bypasses (Target Mower Speed) (v t ) and a target attitude angle (or target steering angle) initially input from an input unit (not shown) (Target Mower Heading Angle) (θ t ) bypass) and input to the integrated control unit 120 .

또한, 가감산기(110)는 목표 속도(vt)에 대응하는 잔디 깎기 기계의 실제 속도(vm)에 대한 속도 오차(verror)와 목표 자세각(θt)에 대응하는 잔디 깎기 기계의 실제 조향각(θm)에 대한 자세각 오차(θerror)를 에러 계산부(170)로부터 피드백 받아서, 속도 오차(verror)와 자세각 오차(θerror)를 목표 속도(vt)와 목표 자세각(θt)에 각각 가감하여 실제 속도(vm)와 실제 자세각(θm)의 오차를 보상한다.In addition, the addition/subtractor 110 is configured to calculate a speed error v error for the actual speed v m of the lawn mower corresponding to the target speed v t and a speed error v error of the lawn mower corresponding to the target attitude angle θ t . The attitude angle error θ error with respect to the actual steering angle θ m is fed back from the error calculator 170 , and the velocity error v error and the attitude angle error θ error are calculated as the target speed v t and the target attitude. The error between the actual speed (v m ) and the actual attitude angle (θ m ) is compensated for by adding or subtracting each to the angle (θ t ).

목표 속도 (vt) 및 목표 자세각 (θt)은 사전 계산되어 설정된 값으로서, 목표 속도 (vt) 및 목표 자세각 (θt)의 사전 계산을 위해, 엔진 구동식 잔디 깎기 기계는 별도의 센서(카메라, 초음파 또는 적외선 센서)(도시하지 않음) 및 별도의 프로세서 유닛(도시하지 않음)을 더 구비하도록 구성될 수 있다.The target speed (v t ) and target attitude angle (θ t ) are pre-calculated and set values. For the pre-calculation of the target speed (v t ) and target attitude angle (θ t ), the engine-driven lawn mower is separately of a sensor (camera, ultrasonic or infrared sensor) (not shown) and a separate processor unit (not shown) may be further provided.

목표 속도 (vt) 및 목표 자세각 (θt)은, 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 일정한 크기를 갖는 복수의 랜드 마크(40, land mark)를 작업하고자 하는 공간(42, 작업 공간)의 모서리에 놓아둔 상태에서, 잔디 깎기 기계(10)가 작업 공간 내외의 일정한 위치에서 제자리에서 회전하면서, 내부에 구비된 각종 센서를 통해 랜드 마크를 인식한 후, 프로세서 유닛은 랜드 마크(40)를 인식한 결과 값에 따라 작업 공간을 격자 간격으로 구획하고, 구획된 격자 간격에서 최적의 주행 경로(지그-재그, 소용돌이 방향)를 계산하고, 계산된 최적의 주행 경로로부터 구획된 격자 간격 별로 목표 속도 (vt) 및 목표 자세각 (θt)을 계산할 수 있다. The target speed (v t ) and the target attitude angle (θ t ) are, for example, as shown in FIG. 4 , a space 42, working space), the lawn mower 10 rotates in place at a fixed position inside and outside the working space, and after recognizing the landmark through various sensors provided therein, the processor unit sets the landmark According to the result of recognizing (40), the work space is partitioned into grid intervals, the optimal driving path (zig-zag, vortex direction) is calculated from the partitioned grid spacing, and the partitioned grid from the calculated optimal driving path. The target velocity (v t ) and the target attitude angle (θ t ) can be calculated for each interval.

통합 제어부(120)Integrated control unit 120

다시 도 3을 참조하면, 통합 제어부(120)는 가감산기(110)로부터 입력된 목표 속도 (vt) 및 목표 자세각 (θt)에 따라 좌측 휠 각속도(ωL, Left Wheel angular speed)와 우측 휠 각속도(ωR, Right Wheel angular speed)를 계산하여, 이를 모터 제어부(130)로 전달한다. Referring back to FIG. 3 , the integrated control unit 120 controls the left wheel angular velocity ω L according to the target velocity v t and the target attitude angle θ t input from the adder/subtractor 110 . Left Wheel angular speed) and the right wheel angular speed (ω R , Right Wheel angular speed) is calculated and transmitted to the motor control unit 130 .

[좌우 휠 속도 계산][Calculation of left and right wheel speed]

도 5는 도 3에 도시한 통합 제어부에서 수행되는 좌우 휠 속도 계산 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram for explaining a method of calculating a left and right wheel speed performed by the integrated control unit shown in FIG. 3 .

도 5를 참조하면, 좌우 휠 속도 계산은 구동 휠(Drive Wheel) 및 캐스터 휠(Caster Wheel)로 구성된 차동 조향 시스템 모델의 선회 반경을 계산하여, 목표 속도 및 목표 자세각에 대응하는 좌우 휠 속도를 구할 수 있다. 즉, 계산된 선회 반경을 좌우 휠 속도에 대한 식으로 나타내고, 이를 정리하여 좌우 휠 속도를 구할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the left and right wheel speed calculation is performed by calculating the turning radius of a differential steering system model composed of a drive wheel and a caster wheel to determine the left and right wheel speeds corresponding to the target speed and the target attitude angle. can be saved That is, the calculated turning radius is expressed as an equation for the left and right wheel speeds, and the left and right wheel speeds can be obtained by arranging them.

좌우 휠 속도의 계산은 다음과 같다.Calculation of left and right wheel speed is as follows.

잔디 깎기 기계의 전체 속도(v)는 아래 수학식 1과 같이 좌우 휠 각속도로 계산될 수 있다. The overall speed v of the lawn mower may be calculated as the angular velocity of the left and right wheels as shown in Equation 1 below.

Figure 112019096470055-pat00001
Figure 112019096470055-pat00001

여기서, vR은 우측 휠 속도이고, vL은 좌측 휠 속도이고, r은 타이어 반경(Tire Radius)이다.where v R is the right wheel speed, v L is the left wheel speed and r is the tire radius.

잔디 깎기 기계의 자세각(Heading Angle)을 알면, 아래의 수학식 2와 같이 선회 반경(R)을 구할 수 있다. If the heading angle of the lawn mower is known, the turning radius R can be obtained as in Equation 2 below.

, ,

Figure 112019096470055-pat00002
Figure 112019096470055-pat00002

여기서,

Figure 112019096470055-pat00003
는 선회 각속도(요레이트)이고, 선회 각속도는 잔디 깎기 기계의 좌우 휠 트레드(도 5의 t, 횡방향 길이)에 대한 휠 속도 차이로 계산되며, 아래의 수학식 3으로 나타낼 수 있다.here,
Figure 112019096470055-pat00003
is a turning angular velocity (yaw rate), and the turning angular velocity is calculated as the wheel speed difference with respect to the left and right wheel treads (t, lateral length in FIG. 5) of the lawn mower, and can be expressed by Equation 3 below.

Figure 112019096470055-pat00004
Figure 112019096470055-pat00004

전술한 식들을 이용하여 선회반경을 좌우 휠 속도에 대한 식으로 나타낼 수 있으며, 아래의 수학식 4와 같다.Using the above equations, the turning radius can be expressed as an equation for the left and right wheel speed, as shown in Equation 4 below.

Figure 112019096470055-pat00005
Figure 112019096470055-pat00005

상기 수학식 4에 의해 정리된 선회반경 식에 수학식 1의 속도 식을 대입하여 정리하면, 각 좌우 휠 속도는 아래의 수학식 5에 의해 정리될 수 있다.By substituting the speed expression of Equation 1 into the turning radius expression organized by Equation 4 above, each left and right wheel speed can be organized by Equation 5 below.

Figure 112019096470055-pat00006
Figure 112019096470055-pat00006

모터 제어부(130)motor control unit 130

모터 제어부(130)는 좌우 휠 속도와 좌우 레버 위치 사이의 관계를 나타내는 룩업 테이블(Lookup table)을 참조하여, 통합 제어부(120)로부터 입력된 좌측 휠 속도(ωL)에 맵핑되는 좌측 레버 위치(Left Lever Position)에 대응하는 좌측 모터 구동 신호(LL)와 우측 휠 속도(ωR)에 맵핑(Mapping)되는 우측 레버 위치(Right Lever Position)에 대응하는 우측 모터 구동 신호(LR)를 생성한다.The motor control unit 130 refers to a lookup table indicating the relationship between the left and right wheel speeds and the left and right lever positions, and the left lever position mapped to the left wheel speed ω L input from the integrated control unit 120 ( A left motor drive signal (L L ) corresponding to Left Lever Position and a right motor drive signal (L R ) corresponding to the right lever position mapped to the right wheel speed (ω R ) are generated. do.

우측 모터 구동 신호(LR)는 모터부(140)에 포함된 우측 모터(142)의 회전자 위치값(회전자 각도값)을 나타내고, 좌측 모터 구동 신호(LL)는 모터부(140)에 포함된 좌측 모터(144)의 회전자 위치값(회전자 각도값)을 나타낸다.The right motor driving signal L R represents a rotor position value (rotor angle value) of the right motor 142 included in the motor unit 140 , and the left motor driving signal L L is the motor unit 140 . It represents the rotor position value (rotor angle value) of the left motor 144 included in .

룩업 테이블은 좌우측 휠 속도를 좌우측 레버의 위치에 맵핑시키기 위해, 사전에 생성되어 저장 수단(예, 메모리)에 저장될 수 있다. The lookup table may be generated in advance and stored in a storage means (eg, a memory) in order to map the left and right wheel speeds to the positions of the left and right levers.

룩업 테이블을 생성하는 방법은, 예를 들면, 먼저, 모터(140)의 회전자 위치값(회전자 각도값)를 단계적으로 움직여가며 휠 속도를 RPM 게이지로 측정한다. 잔디 깎기 기계가 횔 속도 센서를 구비한 경우, 횔 속도 센서가 횔 속도를 측정할 수 있다. 이후, 단계별 회전자 위치값과 휠 속도를 프로그래밍하여 룩업 테이블을 생성하고, 이를 메모리와 같은 저장 수단에 저장한다.The method of generating the lookup table, for example, first measures the wheel speed with an RPM gauge while moving the rotor position value (rotor angle value) of the motor 140 step by step. If the lawn mower is equipped with a mower speed sensor, the mower speed sensor may measure the mower speed. Thereafter, a look-up table is generated by programming the step-by-step rotor position value and wheel speed, and stored in a storage means such as a memory.

모터(140)Motor(140)

모터(140)는 도 1 및 3에 도시된 바와 같이, 우측 모터(142)와 좌측 모터(144)를 포함한다. The motor 140 includes a right motor 142 and a left motor 144 as shown in FIGS. 1 and 3 .

우측 모터(142)는 모터 제어부(130)로부터 입력된 우측 모터 구동 신호(LR)에 따라 우측 토크(우측 회전력)를 생성하여 기어부(150)의 우측 기어(152)로 전달하고, 좌측 모터(144)는 모터 제어부(130)로부터 입력된 좌측 모터 구동 신호(LL)에 따라 좌측 토크(좌측 회전력)를 생성하여 기어부(150)의 좌측 기어(154)로 전달한다.The right motor 142 generates a right torque (right rotational force) according to the right motor driving signal L R input from the motor control unit 130 and transmits it to the right gear 152 of the gear unit 150 , and the left motor Reference numeral 144 generates a left torque (left rotational force) according to the left motor driving signal L L input from the motor control unit 130 and transmits it to the left gear 154 of the gear unit 150 .

기어부gear part (150)(150)

기어부(150)는 우측 모터(142)에서 생성한 우측 토크를 우측 레버(212)로 전달하는 우측 기어(152)와 좌측 모터(144)에서 생성한 좌측 토크를 좌측 레버(214)로 전달하는 좌측 기어(154)를 포함한다.The gear unit 150 transmits the right torque generated by the right motor 142 to the right lever 212 to the right gear 152 and the left torque generated by the left motor 144 to the left lever 214 . It includes a left gear 154 .

우측 기어(152)는, 우측 모터(142)에서 생성한 우측 토크를 우측 레버(212)로 전달하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 우측 모터(142)의 회전축에 고정 결합되어 회전축의 회전에 따라 회전하는 피니언 기어(152A, Pinion Gear)와 우측 레버에 고정 결합된 부채꼴 형상을 갖는 랙(Rack) 부재(152B)를 포함한다.The right gear 152 is fixedly coupled to the rotation shaft of the right motor 142 to transmit the right torque generated by the right motor 142 to the right lever 212, as shown in FIG. It includes a pinion gear (152A, Pinion Gear) rotating according to the rack (Rack) member (152B) having a sector shape fixedly coupled to the right lever.

랙 부재(152B)의 외주면(부채꼴 호)에는 랙 기어(52)가 형성되어, 랙 기어(52)와 피니언 기어(152A)가 치합하여 피니언 기어(152A)의 회전에 따라 랙 부재(152B)가 전후 왕복운동 한다.A rack gear 52 is formed on the outer circumferential surface (a fan-shaped arc) of the rack member 152B, and the rack gear 52 and the pinion gear 152A mesh with each other to rotate the pinion gear 152A so that the rack member 152B is rotated. Back-and-forth movement.

즉, 우측 기어(152)는 랙-피니언 기어 구조를 가지며, 이러한 랙-피니언 기어 구조에 따라 우측 모터(142)에서 생성한 우측 토크를 우측 레버(212)로 전달한다.That is, the right gear 152 has a rack-and-pinion gear structure, and transmits the right torque generated by the right motor 142 to the right lever 212 according to the rack-and-pinion gear structure.

좌측 기어(154)도 마찬가지로 우측 기어(152)와 같이 랙-피니언 기어 구조를 가지며, 이러한 랙-피니언 기어 구조에 따라 좌측 모터(144)에서 생성한 우측 토크를 좌측 레버(214)로 전달한다. 좌측 기어(154)에 대한 상세 구조는 우측 기어(152)에 대한 설명으로 대신한다.The left gear 154 also has a rack-and-pinion gear structure like the right gear 152 , and transmits the right torque generated by the left motor 144 to the left lever 214 according to this rack-and-pinion gear structure. The detailed structure of the left gear 154 is replaced with the description of the right gear 152 .

레버(210)는, 도 1 및 3에 도시된 바와 같이, 우측 기어(152)에 포함된 랙 부재(152B)의 전후 왕복 운동에 따라 전후로 위치가 변경되는 우측 레버(212)와 좌측 기어(154)에 포함된 랙 부재의 전후 왕복 운동에 따라 전후로 위치가 변경되는 좌측 레버(214)를 포함한다. 이처럼 레버(210)는 자동운전을 위해 각각의 모터와 기구적으로(기어) 연결됨에 따라 자동 운전을 위한 시스템 구성이 가능하다.The lever 210 is, as shown in FIGS. 1 and 3 , the right lever 212 and the left gear 154 whose positions are changed back and forth according to the forward and backward reciprocating motion of the rack member 152B included in the right gear 152 . ) includes a left lever 214 whose position is changed back and forth according to the forward and backward reciprocating motion of the rack member included in it. As such, as the lever 210 is mechanically (gear) connected to each motor for automatic operation, a system configuration for automatic operation is possible.

엔진(220)은 우측 레버(212)와 좌측 레버(214)의 위치에 따라 잔디 깎기 기계에게 주행 동력을 제공하는 가솔린 엔진일 수 있다.The engine 220 may be a gasoline engine that provides driving power to the lawn mower according to the positions of the right lever 212 and the left lever 214 .

참고로, 좌우 휠 속도가 같은 경우는 직진, 차이가 있는 경우는 우측 또는 좌측 선회, 부호가 다른 경우는 제자리 턴(Spin(zero turn))이 된다.For reference, if the left and right wheel speeds are the same, go straight, if there is a difference, turn right or left, and if the signs are different, it becomes a spin (zero turn).

센서부sensor unit (160)(160)

센서부(160)는 잔디 깎기 기계에 탑재되어, 엔진(220)에 따라 주행하는 잔디 깎기 기계의 실제 속도 및 실제 자세각을 측정한다. The sensor unit 160 is mounted on the lawn mower and measures an actual speed and an actual attitude angle of the lawn mower running according to the engine 220 .

실제 속도 및 실제 자세각을 측정하기 위해, 센서부(160)는 레이다 센서, GPS 센서, 자이로 센서, 가속도 센서 등의 복수의 센서를 포함하도록 구성되며, 각 센서들의 의해 측정된 센싱 값들을 기반으로 주행하는 잔디 깎기 기계의 실제 속도(vm) 및 실제 자세각(θm)을 측정할 수 있다.In order to measure the actual speed and the actual attitude angle, the sensor unit 160 is configured to include a plurality of sensors such as a radar sensor, a GPS sensor, a gyro sensor, and an acceleration sensor, and based on the sensing values measured by each sensor It is possible to measure the actual speed (v m ) and the actual attitude angle (θ m ) of the running lawnmower.

에러 Error 계산부calculator (170)(170)

에러 계산부(170)는 센서부(160)로부터 입력되는 실제 속도(vm)와 가감산기(110)로 입력되는 목표 속도(vt) 간의 차이를 계산하여 속도 오차(verror = vm - vt)를 생성하고, 센서부(160)로부터 입력되는 실제 자세각(θm)과 가감산기(110)로 입력되는 목표 자세각(θt) 간의 차이를 계산하여 자세각 오차(θerror= θm - θt)를 생성하여 가감산기(110)로 피드백 한다. The error calculator 170 calculates the difference between the actual speed v m input from the sensor unit 160 and the target speed v t input to the adder/subtractor 110 to calculate the speed error (v error). = v m - v t ) is generated, and the difference between the actual attitude angle θ m input from the sensor unit 160 and the target attitude angle θ t input to the adder/subtractor 110 is calculated to obtain an attitude angle error θ error = θ m - θ t ) is generated and fed back to the adder/subtractor 110 .

그러면, 가감산기(110)는 속도 오차(verror)와 자세각 오차(θerror)를 목표 속도(vt)와 목표 자세각(θt)에 각각 가감하여 실제 속도(vm)와 실제 자세각(θm)의 오차를 보상한다.Then, the adder/subtractor 110 adds and subtracts the velocity error v error and the attitude angle error θ error to the target velocity v t and the target attitude angle θ t , respectively, to obtain the actual velocity v m and the actual attitude. The error of angle θ m is compensated.

이처럼 본 발명의 엔진 구동식 잔디 깎기 기계는 가감산기(110), 통합 제어부(120), 모터 제어부(130), 모터(140), 기어부(150), 센서부(160) 및 에러 계산부(170)를 포함하는 제어 장치를 탑재함으로써, 기존의 수동식 레버로 조작되는 엔진 구동식 잔디 깎기 기계의 자동 구동 및 자동 조향 제어가 가능함에 따라 자동 운전으로 제초 작업을 진행할 수 있고, 반복 작업이 필요한 작업 공간에서 자동 운전으로 제초 작업을 진행함으로써, 사용자의 편의성을 높일 수 있다. 나아가, 레버로 조작되는 다양한 기계 장치의 자동 운전 및 자동화 시스템을 구성하여 효율성을 높일 수 있다.As such, the engine-driven lawn mower of the present invention includes an addition/subtractor 110 , an integrated control unit 120 , a motor control unit 130 , a motor 140 , a gear unit 150 , a sensor unit 160 , and an error calculation unit ( 170), so that automatic driving and automatic steering control of the engine-driven lawn mower operated by the existing manual lever is possible, so that the weeding operation can be performed automatically, and the operation that requires repeated operation By performing the weeding operation in a space automatically, it is possible to increase the user's convenience. Furthermore, it is possible to increase efficiency by configuring an automatic operation and automation system of various mechanical devices operated by levers.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 엔진 구동식 잔디 깎기 기계의 자동운전을 위한 제어 방법을 나타내는 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a control method for automatic operation of an engine-driven lawn mower according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 먼저, S610에서, 통합 제어부가, 가감산기를 통해 바이패싱된 목표 속도 및 목표 자세각을 입력받고, 상기 입력된 목표 속도 및 목표 자세각으로부터 상기 잔디 깎기 기계의 좌측 및 우측 휠 속도를 계산한다. Referring to FIG. 6 , first, in S610 , the integrated control unit receives the bypassed target speed and target attitude angle through an adder and subtracter, and the left and right sides of the lawn mower from the input target speed and target attitude angle Calculate the wheel speed.

좌측 및 우측 휠 속도의 계산은, 예를 들면, 구동 휠(Drive Wheel) 및 캐스터 휠(Caster Wheel)로 구성된 잔디 깎기 기계의 선회 반경을 계산한 후, 상기 계산된 선회 반경으로부터 계산될 수 있으며, 이러한 좌측 및 우측 휠 속도(ωL, ωR)의 계산은 전술한 수학식 1 내지 5를 프로그래밍한 프로그램 코드의 실행에 따라 수행될 수 있다.Calculation of the left and right wheel speeds, for example, after calculating the turning radius of a lawn mower consisting of a drive wheel and a caster wheel, can be calculated from the calculated turning radius, Calculation of the left and right wheel speeds ω L and ω R may be performed according to the execution of the program code in which Equations 1 to 5 are programmed.

목표 속도 및 목표 자세각은 S610 이전에 사전 계산될 수 있으며, 예를 들면, 일정한 크기를 갖는 복수의 랜드 마크를 작업 공간의 모서리에 설치한 후, 상기 잔디 깎기 기계가 상기 작업 공간 내외의 일정한 위치에서 제자리에서 회전하면서, 내부에 구비된 센서를 통해 상기 랜드 마크를 인식한다. 이후, 별도의 프로세서 유닛이 상기 랜드 마크를 인식한 결과 값에 따라 작업 공간을 격자 간격으로 구획하고, 구획된 격자 간격에서 최적의 주행 경로를 계산한다. 그리고, 상기 계산된 최적의 주행 경로로부터 구획된 격자 간격 별로 상기 목표 속도 및 목표 자세각을 계산한다.The target speed and target attitude angle may be pre-calculated before S610. For example, after installing a plurality of landmarks having a certain size at the corner of the work space, the lawn mower is positioned at a constant position inside and outside the work space. While rotating in place, the landmark is recognized through a sensor provided therein. Thereafter, a separate processor unit divides the work space into grid intervals according to a result of recognizing the landmark, and calculates an optimal driving path from the partitioned grid intervals. Then, the target speed and the target attitude angle are calculated for each grid interval partitioned from the calculated optimal driving path.

이어, S620에서, 모터 제어부가, 통합 제어부로부터 입력된 상기 좌측 휠 속도에 맵핑되는 좌측 레버 위치에 대응하는 좌측 모터 구동 신호와 상기 우측 휠 속도에 맵핑되는 우측 레버 위치에 대응하는 우측 모터 구동 신호를 출력한다.Next, in S620, the motor control unit generates a left motor drive signal corresponding to the left lever position mapped to the left wheel speed input from the integrated control unit and a right motor drive signal corresponding to the right lever position mapped to the right wheel speed. print out

구체적으로, 좌우 휠 속도와 좌우 레버 위치 사이의 관계를 나타내는 룩업 테이블을 참조하여, 상기 좌측 휠 속도에 맵핑되는 좌측 레버 위치와 상기 우측 휠 속도에 맵핑되는 우측 레버 위치를 계산하고, 상기 좌측 레버 위치에 대응하는 좌측 모터 구동 신호와 상기 우측 레버 위치에 대응하는 우측 모터 구동 신호를 출력한다.Specifically, a left lever position mapped to the left wheel speed and a right lever position mapped to the right wheel speed are calculated with reference to a lookup table indicating the relationship between the left and right wheel speeds and the left and right lever positions, and the left lever position A left motor driving signal corresponding to , and a right motor driving signal corresponding to the position of the right lever are output.

이어, S630에서, 좌측 모터가, 상기 좌측 모터 구동 신호에 따라 좌측 회전력(좌측 토크)을 생성하고, 우측 모터가, 상기 우측 모터 구동 신호에 따라 우측 회전력(우측 토크)을 생성한다.Next, in S630 , the left motor generates a left rotational force (left torque) according to the left motor driving signal, and the right motor generates a right rotational force (right torque) according to the right motor driving signal.

이어, S640에서, 좌측 기어가, 상기 좌측 회전력을 왕복 직선 운동(전후 왕복 운동)으로 변환하여 좌측 레버로 전달하고, 우측 기어가, 상기 우측 회전력을 왕복 직선 운동으로 변환하여 우측 레버로 전달한다.Next, in S640 , the left gear converts the left rotational force into a reciprocating linear motion (back and forth reciprocating motion) and transmits it to the left lever, and the right gear converts the right rotational force into a reciprocating linear motion and transmits it to the right lever.

여기서, 좌측 기어는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 랙-피니언 기어 결합 방식에 따라 좌측 모터와 좌측 레버를 기구적으로 연결하고, 마찬가지로, 우측 기어 또한, 랙-피니언 기어 결합 방식에 따라 우측 모터와 우측 레버를 기구적으로 연결한다. 이러한 랙-피니언 기어 결합 구조에 따라, 모터에 생성한 회전력을 왕복 직선 운동(전후 왕복 운동)을 변환하여 레버로 전달될 수 있다.Here, the left gear mechanically connects the left motor and the left lever according to the rack-and-pinion gear coupling method, as shown in FIGS. 1 and 2, and, likewise, the right gear and the right gear according to the rack-and-pinion gear coupling method Mechanically connect the motor and the right lever. According to such a rack-and-pinion gear coupling structure, the rotational force generated in the motor may be converted into a reciprocating linear motion (back and forth reciprocating motion) and transmitted to the lever.

이어, S650에서, 상기 좌측 레버와 상기 우측 레버의 왕복 직선 운동에 따라, 상기 잔디 깎기 기계가 자동 운전을 수행하는 단계 Next, in S650, the step of automatically driving the lawn mower according to the reciprocating linear motion of the left lever and the right lever

S650 이후, 자동 운전에 따른 실제 속도 및 실제 자세각에 대한 오차를 보상하는 과정이 더 수행될 수 있다.After S650, a process of compensating for errors with respect to the actual speed and the actual attitude angle according to the automatic driving may be further performed.

구체적으로, S650 이후, 센서부가, 상기 잔디 깎기 기계의 자동 운전에 따른 실제 속도 및 실제 자세각을 측정한 후, 에러 계산부가, 상기 실제 속도와 상기 목표 속도 간의 차이를 계산하여 속도 오차를 생성하고, 상기 실세 자세각과 상기 목표 자세각 간의 차이를 계산하여 자세각 오차를 생성한다. 이후, 상기 통합 제어부의 전단에 구비된 가감산기가, 상기 속도 오차와 상기 자세각 오차를 상기 목표 속도와 상기 목표 자세각에 각각 가감하여 상기 실제 속도와 상기 실제 자세각의 오차를 보상한다.Specifically, after S650, after the sensor unit measures the actual speed and the actual attitude angle according to the automatic operation of the lawn mower, the error calculator calculates the difference between the actual speed and the target speed to generate a speed error, , calculates a difference between the actual posture angle and the target posture angle to generate an attitude angle error. Thereafter, an adder/subtractor provided at the front end of the integrated control unit compensates for the error between the actual speed and the actual posture angle by adding or subtracting the speed error and the posture angle error to the target speed and the target posture angle, respectively.

이상, 본 발명에 대하여 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been mainly described with respect to the embodiment, but this is only an example and does not limit the present invention. It can be seen that various modifications and applications not exemplified are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention can be implemented by modification. And differences related to such modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.

Claims (14)

엔진 구동식 잔디 깎기 기계의 자동 운전을 위한 제어 방법에서,
통합 제어부가, 입력된 목표 속도 및 목표 자세각으로부터 상기 잔디 깎기 기계의 좌측 및 우측 휠 속도를 계산하는 단계;
모터 제어부가, 상기 좌측 휠 속도에 맵핑되는 좌측 레버 위치에 대응하는 좌측 모터 구동 신호와 상기 우측 휠 속도에 맵핑되는 우측 레버 위치에 대응하는 우측 모터 구동 신호를 출력하는 단계;
좌측 모터가, 상기 좌측 모터 구동 신호에 따라 좌측 회전력을 생성하고, 우측 모터가, 상기 우측 모터 구동 신호에 따라 우측 회전력을 생성하는 단계;
좌측 기어가, 상기 좌측 회전력을 왕복 직선 운동으로 변환하여 좌측 레버로 전달하고, 우측 기어가, 상기 우측 회전력을 왕복 직선 운동으로 변환하여 우측 레버로 전달하는 단계; 및
상기 좌측 레버와 상기 우측 레버의 왕복 직선 운동에 따라, 상기 잔디 깎기 기계가 자동 운전을 수행하는 단계
를 포함하는 잔디 깎기 기계의 제어 방법.
In a control method for automatic operation of an engine-driven lawn mower, the method comprising:
calculating, by an integrated control unit, the left and right wheel speeds of the lawn mower from the input target speed and target attitude angle;
outputting, by the motor controller, a left motor driving signal corresponding to a left lever position mapped to the left wheel speed and a right motor driving signal corresponding to a right lever position mapped to the right wheel speed;
generating, by the left motor, a left rotational force according to the left motor driving signal, and by the right motor, generating a right rotational force according to the right motor driving signal;
converting, by the left gear, the left rotational force into a reciprocating linear motion and transmitting it to the left lever, and the right gear converting the right rotational force into a reciprocating linear motion and transmitting it to the right lever; and
performing automatic operation of the lawn mower according to the reciprocating linear motion of the left lever and the right lever
A control method of a lawn mower comprising a.
제1항에서, 상기 전달하는 단계는,
상기 좌측 기어가 랙 피니언 기어 결합 방식에 따라 상기 좌측 모터와 상기 좌측 레버를 기구적으로 연결하여 상기 좌측 회전력을 왕복 직선 운동으로 변환하고, 상기 우측 기어가 상기 랙 피니언 기어 결합 방식에 따라 상기 우측 모터와 상기 좌측 레버를 기구적으로 연결하여 상기 우측 회전력을 왕복 직선 운동으로 변환하는 단계인 것인 잔디 깎기 기계의 제어 방법.
The method of claim 1, wherein the delivering comprises:
The left gear mechanically connects the left motor and the left lever according to the rack and pinion gear coupling method to convert the left rotational force into a reciprocating linear motion, and the right gear is the right motor according to the rack and pinion gear coupling method and mechanically connecting the left lever to convert the right rotational force into a reciprocating linear motion.
제1항에서, 상기 계산하는 단계 이전에,
일정한 크기를 갖는 복수의 랜드 마크를 작업 공간의 모서리에 설치하는 단계;
상기 잔디 깎기 기계가 상기 작업 공간 내외의 일정한 위치에서 제자리에서 회전하면서, 내부에 구비된 센서를 통해 상기 랜드 마크를 인식하는 단계;
프로세서 유닛이, 상기 랜드 마크를 인식한 결과 값에 따라 작업 공간을 격자 간격으로 구획하고, 구획된 격자 간격에서 최적의 주행 경로를 계산하는 단계; 및
상기 계산된 최적의 주행 경로로부터 구획된 격자 간격별로 상기 목표 속도 및 목표 자세각을 계산하는 단계
를 더 포함하는 잔디 깎기 기계의 제어 방법.
In claim 1, before the step of calculating,
Installing a plurality of landmarks having a certain size at the edge of the work space;
recognizing the landmark through a sensor provided therein, while the lawn mower rotates in place at a predetermined position inside and outside the working space;
dividing, by the processor unit, a work space at a grid interval according to a result value of recognizing the landmark, and calculating an optimal driving route from the partitioned grid interval; and
calculating the target speed and the target attitude angle for each grid interval partitioned from the calculated optimal driving path
A control method of a lawn mower further comprising a.
제1항에서, 상기 계산하는 단계는,
구동 휠(Drive Wheel) 및 캐스터 휠(Caster Wheel)로 구성된 잔디 깎기 기계의 선회 반경을 계산하는 단계; 및
상기 계산된 선회 반경으로부터 상기 좌측 및 우측 휠 속도를 계산하는 단계
를 포함하는 잔디 깎기 기계의 제어 방법.
The method of claim 1, wherein the calculating comprises:
calculating a turning radius of the lawn mower comprising a drive wheel and a caster wheel; and
calculating the left and right wheel speeds from the calculated turning radius
A control method of a lawn mower comprising a.
제1항에서, 상기 출력하는 단계는,
좌우 휠 속도와 좌우 레버 위치 사이의 관계를 나타내는 룩업 테이블을 참조하여, 상기 좌측 휠 속도에 맵핑되는 좌측 레버 위치와 상기 우측 휠 속도에 맵핑되는 우측 레버 위치를 계산하는 단계; 및
상기 좌측 레버 위치에 대응하는 좌측 모터 구동 신호와 상기 우측 레버 위치에 대응하는 우측 모터 구동 신호를 출력하는 단계
를 포함하는 잔디 깎기 기계의 제어 방법.
The method of claim 1, wherein the outputting comprises:
calculating a left lever position mapped to the left wheel speed and a right lever position mapped to the right wheel speed with reference to a lookup table indicating a relationship between left and right wheel speeds and left and right lever positions; and
outputting a left motor driving signal corresponding to the left lever position and a right motor driving signal corresponding to the right lever position
A control method of a lawn mower comprising a.
제1항에서,
센서부가, 상기 잔디 깎기 기계의 자동 운전에 따른 실제 속도 및 실제 자세각을 측정하는 단계;
에러 계산부가, 상기 실제 속도와 상기 목표 속도 간의 차이를 계산하여 속도 오차를 생성하고, 상기 실제 자세각과 상기 목표 자세각 간의 차이를 계산하여 자세각 오차를 생성하는 단계;
상기 통합 제어부의 전단에 구비된 가감산기가, 상기 속도 오차와 상기 자세각 오차를 상기 목표 속도와 상기 목표 자세각에 각각 가감하여 상기 실제 속도와 상기 실제 자세각의 오차를 보상하는 단계
를 더 포함하는 잔디 깎기 기계의 제어 방법.
In claim 1,
measuring, by a sensor unit, an actual speed and an actual attitude angle according to the automatic operation of the lawn mower;
generating, by an error calculator, a difference between the actual velocity and the target velocity to generate a velocity error, and calculating a difference between the actual attitude angle and the target attitude angle to generate an attitude angle error;
Compensating for the error between the actual speed and the actual attitude angle by adding or subtracting the speed error and the attitude angle error to the target speed and the target attitude angle, respectively, by an adder/subtractor provided at the front end of the integrated control unit
A control method of a lawn mower further comprising a.
엔진 구동식 잔디 깎기 기계의 자동 운전을 위한 제어 장치에서,
입력된 목표 속도 및 목표 자세각에 따라 상기 잔디 깎기 기계의 좌측 및 우측 휠 속도를 계산하는 통합 제어부;
상기 좌측 휠 속도에 맵핑되는 좌측 레버 위치에 대응하는 좌측 모터 구동 신호와 상기 우측 휠 속도에 맵핑되는 우측 레버 위치에 대응하는 우측 모터 구동 신호를 출력하는 모터 제어부;
상기 좌측 모터 구동 신호에 따라 좌측 회전력을 생성하는 좌측 모터와 상기 우측 모터 구동 신호에 따라 우측 회전력을 생성하는 우측 모터를 포함하는 모터부;
상기 좌측 회전력을 왕복 직선 운동으로 변환하여 좌측 레버로 전달하는 좌측 기어와 상기 우측 회전력을 왕복 직선 운동으로 변환하여 우측 레버로 전달하는 우측 기어를 포함하는 기어부; 및
상기 좌측 레버와 상기 우측 레버의 왕복 직선 운동에 따라, 상기 잔디 깎기 기계가 자동 운전을 수행하기 위한 주행 동력을 제공하는 엔진
을 포함하는 잔디 깎기 기계의 제어 장치.
In the control unit for automatic operation of an engine-powered lawn mower,
an integrated control unit for calculating left and right wheel speeds of the lawn mower according to the input target speed and target attitude angle;
a motor control unit outputting a left motor drive signal corresponding to a left lever position mapped to the left wheel speed and a right motor driving signal corresponding to a right lever position mapped to the right wheel speed;
a motor unit including a left motor generating a left rotational force according to the left motor driving signal and a right motor generating a right rotational force according to the right motor driving signal;
a gear unit including a left gear that converts the left rotational force into a reciprocating linear motion and transmits it to a left lever, and a right gear that converts the right rotational force into a reciprocating linear motion and transmits it to the right lever; and
An engine that provides driving power for automatically driving the lawn mower according to reciprocating linear motions of the left lever and the right lever
A control unit for a lawn mower comprising a.
제7항에서,
상기 잔디 깎기 기계의 자동 운전에 따른 실제 속도 및 실제 자세각을 측정하는 센서부;
상기 실제 속도와 상기 목표 속도 간의 차이에 따른 속도 오차를 계산하고, 상기 실제 자세각과 상기 목표 자세각 간의 차이에 따른 자세각 오차를 계산하는 에러 계산부; 및
상기 통합 제어부의 전단에 구비되고, 상기 속도 오차와 상기 자세각 오차를 상기 목표 속도와 상기 목표 자세각에 각각 가감하여 상기 실제 속도와 상기 실제 자세각의 오차를 보상하는 가감산기
를 더 포함하는 잔디 깎기 기계의 제어 장치.
In claim 7,
a sensor unit for measuring an actual speed and an actual attitude angle according to the automatic operation of the lawn mower;
an error calculator configured to calculate a velocity error according to a difference between the actual velocity and the target velocity and to calculate an attitude angle error according to a difference between the actual attitude angle and the target attitude angle; and
An adder/subtractor provided at the front end of the integrated control unit to compensate for the error between the actual speed and the actual attitude angle by adding or subtracting the speed error and the attitude angle error to the target speed and the target attitude angle, respectively.
Control unit of the lawn mower further comprising a.
제7항에서, 상기 좌측 기어 및 우측 기어 각각은,
랙-피니언 기어 결합 구조에 따라, 상기 좌측 모터와 상기 우측 모터를 각각 상기 좌측 레버와 상기 우측 레버에 기구적으로 연결하는 것인 잔디 깎기 기계의 제어 장치.
The method of claim 7, wherein each of the left gear and the right gear,
The control apparatus for a lawn mower, wherein the left motor and the right motor are mechanically connected to the left lever and the right lever, respectively, according to a rack-and-pinion gear coupling structure.
제7항에서, 상기 통합 제어부는,
구동 휠(Drive Wheel) 및 캐스터 휠(Caster Wheel)로 구성된 잔디 깎기 기계의 선회 반경을 계산하고, 상기 계산된 선회 반경으로부터 상기 좌측 및 우측 휠 속도를 계산하는 것인 잔디 깎기 기계의 제어 장치.
The method of claim 7, wherein the integrated control unit,
A control apparatus for a lawn mower, comprising: calculating a turning radius of a lawn mower including a drive wheel and a caster wheel; and calculating the left and right wheel speeds from the calculated turning radius.
제7항에서, 상기 모터 제어부는,
좌우 휠 속도와 좌우 레버 위치 사이의 관계를 나타내는 룩업 테이블을 참조하여, 상기 좌측 휠 속도에 맵핑되는 좌측 레버 위치와 상기 우측 휠 속도에 맵핑되는 우측 레버 위치를 계산하는 것인 잔디 깎기 기계의 제어 장치.
The method of claim 7, wherein the motor control unit,
and calculating a left lever position mapped to the left wheel speed and a right lever position mapped to the right wheel speed by referring to a lookup table indicating a relationship between left and right wheel speeds and left and right lever positions. .
제7항에서,
상기 목표 속도 및 목표 자세각을 계산하는 프로세서 유닛을 더 포함하고,
상기 프로세서 유닛은,
상기 잔디 깎기 기계가 작업하고자 하는 작업 공간의 모서리에 설치된 복수의 랜드 마크를 센서를 통해 인식하고, 상기 랜드 마크를 인식한 결과 값에 따라 작업 공간을 격자 간격으로 구획하고, 구획된 격자 간격에서 최적의 주행 경로를 계산하고, 상기 계산된 최적의 주행 경로로부터 격자 간격 별로 상기 목표 속도 및 목표 자세각을 계산하여, 상기 통합 제어부로 입력하는 것인 잔디 깎기 기계의 제어 장치.
In claim 7,
Further comprising a processor unit for calculating the target speed and the target attitude angle,
The processor unit is
The lawn mower recognizes a plurality of landmarks installed at the corners of the working space to be worked through a sensor, and divides the working space at grid intervals according to the result of recognizing the landmarks, and optimizes the partitioned grid intervals. and calculating the target speed and target attitude angle for each grid interval from the calculated optimal driving path, and inputting the calculated target speed and target attitude angle to the integrated control unit.
제7항에서, 상기 좌측 기어 및 우측 기어 각각은,
상기 좌측 모터와 상기 우측 모터의 회전축에 각각 고정 결합되어 회전축의 회전에 따라 회전하는 피니언 기어; 및
상기 좌측 레버와 상기 우측 레버에 각각 고정 결합된 부채꼴 형상을 갖는 랙 부재를 포함하는 잔디 깎기 기계의 제어 장치.
The method of claim 7, wherein each of the left gear and the right gear,
a pinion gear fixedly coupled to the rotation shafts of the left motor and the right motor, respectively, and rotating according to the rotation of the rotation shaft; and
and a rack member having a sector shape fixedly coupled to the left lever and the right lever, respectively.
제13항에서,
상기 랙 부재의 외주면(부채꼴 호)에는 랙 기어가 형성되어, 랙 기어와 피니언 기어가 치합하여 피니언 기어의 회전에 따라, 상기 랙 부재가 왕복 직선 운동을 수행하는 것인 잔디 깎기 기계의 제어 장치.
In claim 13,
and a rack gear is formed on an outer circumferential surface (a fan-shaped arc) of the rack member, and the rack gear and the pinion gear mesh with each other and the rack member performs a reciprocating linear motion according to the rotation of the pinion gear.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004166546A (en) 2002-11-18 2004-06-17 Fuji Heavy Ind Ltd Lawn mower
US20120181765A1 (en) 2011-01-19 2012-07-19 Hill Robert B Free-to-lean three-wheeled passenger vehicle, power plant controller and body therefor
KR101448248B1 (en) 2011-08-03 2014-10-07 엘지전자 주식회사 Lawn mower robot and control method for the same
KR101856503B1 (en) 2016-04-29 2018-05-11 엘지전자 주식회사 Moving robot and controlling method thereof
KR101984926B1 (en) 2018-01-19 2019-05-31 엘지전자 주식회사 Mowing robot

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101202399B1 (en) * 2009-04-28 2012-11-20 주식회사 하나팜 Agricultural mower robot and thereby method of driving guidance

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004166546A (en) 2002-11-18 2004-06-17 Fuji Heavy Ind Ltd Lawn mower
US20120181765A1 (en) 2011-01-19 2012-07-19 Hill Robert B Free-to-lean three-wheeled passenger vehicle, power plant controller and body therefor
KR101448248B1 (en) 2011-08-03 2014-10-07 엘지전자 주식회사 Lawn mower robot and control method for the same
KR101856503B1 (en) 2016-04-29 2018-05-11 엘지전자 주식회사 Moving robot and controlling method thereof
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