KR102114808B1 - An Autonomous Convenience Store in the type of Vending Machine of the Container with using Internet of Things, Bigdata, Deep Learning and Block Chain Technology - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 스마트폰을 통하여 컨테이너 내에 구현된 자동판매 자판기형 편의점의 구축 및 설계 개념과 다수의 편의점 운영 서비스 방법 및 클라우드상의 플랫폼에 관한 것이다. 편의점 물품 주문방법은 고객들이 스마트폰으로 원하는 물품을 클라우드 상의 운영 서비스 플랫폼으로 온라인 주문하면 고객 근처에 위치한 편의점을 선정하여 연결하고, 이 편의점의 컨테이너 내 선반에 저장된 물품을 자동화 설비를 가지고 제어시스템으로 조정하여 선반에서 픽킹하고 팩킹하여 주문고객에게 컨테이너 앞 출구 창구를 통해 전달하도록 하는 판매 방법이다. 여기서 본 발명에서 설명되는 편의점 기능 구현을 위한 컨테이너 내부의 자동화 설비에 관한 것으로, 먼저 물품을 운반하는 로봇설비는 컨테이너의 상부에 X축-Y축 그리고 상하로 움직일 수 있도록 하는 설계와 컨테이너 뒤쪽 하부로 물품이 입고되고 컨테이너 앞쪽 하부로 물품이 출고되도록 할 때 운반로봇은 물품이 들어가는 입구에 위치하며 출구 쪽으로 이동하면서 물품을 픽킹하도록 하는 것으로 컨테이너 상부의 Y-레일바가 한 쌍의 X-레일바를 타고 움직여 물품보관 선반과 선반 사이의 통로 위에 위치하도록 한 후, Y-레일바에 달린 운반로봇이 원하는 팔레트위치로 가서 아래위로 늘어나고 줄어들면서 팔래트에 도착하여 주문한 물품을 이에 부착된 RFID 칩과 인식기을 활용 로봇팔로 물품을 형태의 집어서 카트에 넣게 하고 이를 출구로 가져가 팩킹을 해서 고객에게 제공하는 것이다. 이러한 자동화를 효율적이고 최적으로 하기 위해 컨테이너 내의 쌓여진 물품 보관 팔레트의 공간적 위치를 X-Y-Z 좌표화 하고 이를 지나는 운반로봇의 이동 거리와 비용 그리고 시간을 정량화해서 이를 최적화의 목표함수로 하였다. 핵심 개념으로 동 시간대의 다수의 주문서에 효율적으로 응대하는 방법으로 유사한 경로를 가진 주문서들을 딥러닝을 통해 묶어서 하나의 경로로 대응하는 알고리즘을 제안하였다. 또한 전자동 무인 편의점이라는 점에서 모든 결제는 스마트폰으로 이루어지고, 보다 안전하고 효율적인 거래수단으로 블록체인 기반의 전용가상화폐를 제안하고 있다.
본 발명에 대한 효과로서 첫째, 기존 편의점에서 가장 공간을 많이 차지하는 상품진열대, 고객쇼핑공간, 계산대 등을 없애고, 스마트폰을 통해 고객이 상품을 검색하고 주문 결제하도록 하고, 오직 컨테이너 내에 상품을 비치하고 자동설비를 통해 주문에 대응하여 효율적으로 픽킹하고 팩킹하여 고객에게 제공하도록 함으로써, 기존의 매장유지를 위한 임대료 및 관리비를 획기적으로 절감할 수 있다. 특히 규격화된 컨테이너로 구현하여 단순 설치함으로써 매장 인테리어 및 기타 설비 시공 비용을 없앨 수 있다.
둘째, 적은 공간에 빠르게 편의점을 설치할 수 있어 보다 많은 지역에 쉽게 배치함으로써 고객의 수요에 따라 가장 경제적으로 고객의 접근이 편리한 위치에 배치할 수 있고, 필요시 쉽게 이전할 수 있다. 또한 고객과 상품에 대한 모든 정보를 축적하여 빅데이터를 구축하고 이력을 활용 딥러닝을 적용 최적의 효율적 물류시스템을 쉽게 구축할 수 있도록 한다.
셋째로 완전 무인시스템으로 운영함으로써 24시간 관리 점원 고용에 따른 인건비 부담을 줄일 수 있다.
넷째로 블록체인에 기반을 둔 보안화폐를 통해 결제 정산을 하도록 함으로써 저가 소규모 상품 매출에 따른 수수료 등 금융비용을 현금과 같이 절감할 수 있다.
마지막으로, 이러한 플랫폼을 개방형 API (응용프로그램 연계) 구조로 만들어서 프랜차이즈 운영사업자나 물품 납품업체 등이 3rd Party로써 활용할 수 있도록 함으로써 이를 활용한 다수의 사업모델이 개발될 수 있다. 특히 물류업체와 연계를 통해 효율적 배달 서비스까지 가능할 수 있다. 따라서 클라우드 상에 개방형 플랫폼의 임대와 표준화된 컨테이너 제공을 통해 사업의 선순환 생태계를 구축하여 보다 많은 보급을 통한 활성화가 가능하게 될 것이다.The present invention relates to a concept of the construction and design of a vending machine type convenience store implemented in a container through a smartphone, a method of operating multiple convenience stores, and a platform on the cloud. In order to order goods at convenience stores, when customers order their desired items online using a smartphone as an operating service platform, a convenience store located near the customer is selected and connected, and the goods stored on the shelves in the convenience store's container are controlled by a control system. It is a sales method that adjusts, picks and packs on the shelf and delivers it to the customer through an exit window in front of the container. Here, the present invention relates to an automated facility inside a container for implementing a convenience store function described in the present invention. First, a robot facility for transporting goods is an X axis-Y axis on the upper part of the container and a design to move up and down and a lower part behind the container. When the goods are received and the goods are delivered to the lower part of the front of the container, the transport robot is located at the entrance where the goods enter and picks up the goods while moving toward the exit. After placing the goods on the aisle between the storage shelf and the shelf, the transport robot attached to the Y-rail bar moves to the desired pallet position, increases and decreases up and down, arrives at the pallet, and uses the RFID chip and reader attached to the ordered robot arm It is to pick up the goods and put them in a cart, take them to the exit, pack them, and provide them to the customer. In order to make this automation efficient and optimal, the spatial position of the stacked goods storage pallet in the container was coordinated with XYZ and the moving distance, cost and time of the transport robot passing through it were quantified, and this was set as the target function of optimization. As a core concept, we proposed an algorithm that bundles orders with similar routes through deep learning in a way that efficiently responds to multiple orders at the same time through deep learning. In addition, since it is a fully automatic unmanned convenience store, all payments are made with a smartphone, and we propose a blockchain-based dedicated virtual currency as a safer and more efficient transaction method.
As an effect on the present invention, first, a product shelf, a customer shopping space, a cash register, etc., which occupy the most space in an existing convenience store, are eliminated, and a customer searches for a product through a smartphone and makes an order payment, and only stores the product in a container. By automatically picking and packing in response to orders through automatic facilities to provide them to customers, it is possible to dramatically reduce rental and maintenance costs for maintaining existing stores. In particular, it can be implemented in a standardized container and simply installed to eliminate the cost of installing the store interior and other facilities.
Second, the convenience store can be quickly installed in a small space, so it can be easily placed in more areas, so that it can be placed in a location that is most economically accessible to the customer according to the customer's demand, and can be easily moved if necessary. In addition, it builds big data by accumulating all information about customers and products, and makes it easy to build an optimal and efficient logistics system by applying deep learning using history.
Third, by operating as a fully unmanned system, it is possible to reduce the labor cost burden of hiring a 24-hour management clerk.
Fourth, by making payment settlement through a blockchain-based secure currency, financial costs such as fees for small-scale small-scale product sales can be reduced with cash.
Finally, by creating these platforms with an open API (application association) Structure franchise operators and goods suppliers, including a number of projects to take advantage of this by utilizing 3 rd Party as a model to be developed. In particular, efficient delivery service may be possible through linkage with logistics companies. Therefore, through the rental of open platforms on the cloud and the provision of standardized containers, a virtuous cycle ecosystem of the business will be built to enable activation through more dissemination.
Description
본 발명에서는 고객 주변에서 24시간 개방된 편의점의 기능을 완전 무인 자판기 형태로 대체하는 기술로서, 고객이 필요로 하는 저가의 소규모 다양한 물품을 언제 어디서나 쉽게 구매할 수 있도록 하는 기능을 구현하는 것이다. 이를 컨테이너 기반의 자판기로서 컨테이너 내 물품의 효율적 보관, 픽킹 및 패킹을 자동으로 할 수 있는 자동화 로봇 설계 및 RFID 기반 센서 및 통신 기술, 고객의 실시간 수요에 맞춘 공급을 최적화하는 빅데이터 및 딥러닝 기반 물류기술 그리고 스마트폰을 활용한 구매 정보의 효율적 제공을 위한 위치 기반 앱기술, 마지막으로 결제를 위한 블록체인 기반의 보안화폐 기술들이 포함된다.In the present invention, as a technology that replaces the function of a convenience store opened around the customer in the form of a fully unmanned vending machine around the customer, it is to implement a function that allows customers to easily purchase a variety of low-cost, small-sized items that are needed by customers anytime, anywhere. This is a container-based vending machine, which is an automated robot design and RFID-based sensor and communication technology that can automatically store, pick and pack goods in containers, and big data and deep learning-based logistics that optimize supply to meet real-time demands of customers. It includes technology and location-based app technology for efficient provision of purchase information using smartphones, and finally, blockchain-based secure money technology for payment.
자판기형 편의점은 많은 장소에 작은 공간을 차지하도록 계획되기 때문에 표준화된 컨테이너 내에 구현되어 설치되도록 하여야 한다. 따라서 좁은 공간 내에 물품의 배치, 보관, 피킹 및 패킹의 과정을 효율적이고 최적으로 수행할 수 있도록 하는 센서와 로봇 기반의 자동화 기술이 필요하다. 또한 대부분의 편의점의 물품이 저가의 소규모이므로 이를 실시간 수요에 따라 부족하지도 않고 재고가 남지도 않도록 적절이 제공하는 물류 최적화를 위한 기술이 필요하다. 이는 지속적 구매가 수행되면서 구매 이력을 기반으로 자동 학습이 빠르게 이루어질 수 있도록 하는 기계학습 및 딥러닝 기술이 필요하다.Since vending machine-type convenience stores are planned to occupy small spaces in many places, they must be implemented and installed in standardized containers. Therefore, there is a need for an automated technology based on sensors and robots to efficiently and optimally perform the process of placing, storing, picking, and packing items in a small space. In addition, since most convenience store goods are low-cost and small-scale, there is a need for a technology for optimizing logistics that provides them appropriately so that they do not run out of stock or leave inventory according to real-time demand. This requires machine learning and deep learning technology that enables automatic learning to be performed quickly based on the purchase history as continuous purchase is performed.
또한 기존의 자판기와 달리 폐쇄된 컨테이터 내에서 물품의 구매가 이루어지기 때문에 물품을 정보가 스마트폰을 통해 손쉽게 제공되도록 웹이나 앱기술이 필요하다. 특히 고객의 위치와 자판기 위치를 기반으로 하는 서비스가 접목된 앱의 제공이 필요하다.In addition, unlike conventional vending machines, since the purchase of goods is made in a closed container, a web or app technology is required so that the goods can be easily provided through a smartphone. In particular, it is necessary to provide an app in which a service based on the location of the customer and the location of the vending machine is grafted.
마지막으로 결제를 위한 기술로서 다량의 소액결제에 적합한 현금을 대체할 수 있는 가상 암호화폐가 적합하다. 이를 위한 블록체인 기술이 필요하다.Finally, as a technology for payment, a virtual cryptocurrency that can replace cash suitable for a large amount of micropayment is suitable. Blockchain technology is needed for this.
본 발명에서 기존의 편의점의 기능을 구현하면서 또한 문제점을 해결하고자 한다.In the present invention, while implementing the functions of the existing convenience store to solve the problem.
기존의 편의점은 고객이 언제 어디서나 필요한 저가 및 소량의 다양한 물품을 제공하여야 한다. 이를 위해 일반적으로 고객이 직접 방문해서 물품을 선택하고 구매하도록 하고 있다.Existing convenience stores should provide low cost and small quantity of various goods that customers need anytime, anywhere. To this end, customers are usually invited to visit and select and purchase items.
첫째로 대형의 점포 공간이 필요하게 된다. 특히 대부분 고객의 접근이 용이한 장소는 임대료가 비싸다. 따라서 점포 임대비용이 원가에 가장 큰 부담이 된다. 만일 자판기식 컨테이너가 점포를 대신 한다면 오직 보관창고만 가진 편의점이면 되므로 임대료와 에너지비용을 포함한 관리비를 획기적으로 줄일 수 있다.First, a large store space is required. In particular, most of the places where customers can easily access are expensive. Therefore, the cost of renting a store is the biggest burden on costs. If a vending machine-type container replaces a store, it is a convenience store with only a storage warehouse, which can drastically reduce management costs including rental and energy costs.
둘째로 관리와 결재를 위해 24시간 점원의 상주가 필요하다. 이에 따른 인건비가 원가에 또 다른 커다란 부담이 된다. 따라서 이를 스마트폰을 통해 자동으로 검색하고 선택하면 인건비를 거의 없앨 수 있다.Second, a 24-hour clerk's residence is required for management and payment. The resulting labor cost is another great burden on costs. Therefore, it is possible to almost eliminate labor costs by automatically searching and selecting it through a smartphone.
셋째로 프랜차이즈 기반으로 운영되면서 물품들은 판매 이력에 따라 경험적으로 물품의 수급을 맞추게 된다. 이는 위치기반의 빅데이터 및 딥러닝 기반의 물류 최적화 프로그램을 통해 보다 효율적으로 구현될 수 있다.Third, as it operates on a franchise basis, items meet the supply and demand of items according to their sales history. This can be implemented more efficiently through location-based big data and deep learning-based logistics optimization programs.
마지막으로, 편의점에서 저가의 소량의 다양한 물품을 구매하는데 대부분은 신용카드로 결제를 한다. 이 경우 발생하는 수수료가 부담이 될 수 있는데 이를 현금과 동일하게 가상보안화폐를 활용하면 크게 줄일 수 있다. 이를 블록체인 기술을 활용 전용 보안화폐를 만들거나 기존의 보안화폐와 연계하도록 할 것이다.Lastly, purchase a variety of small items at low prices at convenience stores, most of them pay by credit card. In this case, the fees incurred can be a burden, but if you use the virtual security currency as cash, it can be greatly reduced. It will make a dedicated security currency using blockchain technology or link it with an existing security currency.
본 발명에서는 상기 기술한 4가지 문제점에 대한 해결 수단을 제공하게 된다.The present invention provides a solution for the four problems described above.
첫째로 기존의 편의점이 차지하는 공간을 최대로 줄여서 점포 임대료를 획기적으로 절감하는 수단으로, 컨테이너기반의 자판기형 편의점 개념이다. 이는 기존 점포에 비치되어 있는 모든 물품을 컨테이너 내에 효율적으로 비치하는 것이다. 이를 스마트폰으로 주문 결제된 물품 리스트를 기반으로 픽킹머신 혹은 로봇이 최적의 경로를 계산하여 피킹하여 패킹을 한 후 대기해 고객이 도착하면 제공하도록 하는 것이다. 여기서 핵심기술은 다양한 구매요청에 빠르고 효율적으로 대응하여 준비함으로써 고객이 바로 찾을 수 있도록 하는 알고리즘 기술이다. 또한 이를 효율적으로 수행할 로봇의 설계를 통한 자동화 기술이다. 여기서 자동화 로봇의 비용이 초기 컨테이너 제작 및 설치를 위한 투자비에 가장 큰 부분을 차지할 것이다. 하지만 기술개발과 대량생산을 통해 그 비용을 최소화함으로써 이를 통해 절감되는 임대료와 인건비 등의 편익에 대비하여 그 부담이 훨씬 적도록 할 수 있을 것이다.First, it is a concept of a container-based vending machine convenience store as a means to dramatically reduce the store rent by reducing the space occupied by existing convenience stores to the maximum. This is to efficiently store all the items stored in the existing store in the container. This is based on the list of items that have been ordered with a smartphone, and the picking machine or robot calculates the optimal route, picks it, packs it, waits for it, and provides it when the customer arrives. Here, the core technology is an algorithm technology that allows customers to find it by quickly and efficiently preparing and responding to various purchase requests. In addition, it is an automation technology through the design of a robot that will efficiently perform this. Here, the cost of the automation robot will be the largest part of the investment cost for initial container production and installation. However, by minimizing the cost through technology development and mass production, it will be possible to make the burden much less for the benefits such as rent and labor costs that are reduced through this.
둘째로 기존 편의점에서 운영과 결제를 위해 상주하는 점원이 필요 없게 됨으로써 인건비를 거의 없앨 수 있을 것이다. 이는 일단 고객이 스마트폰에서 상품을 검색하고 선택하여 결재함으로써 오직 현장에서는 바로 픽업만 하도록 함으로써 해결할 수 있는 것이다. 이는 고객의 위치 및 도착시각 등을 추정하여 효율적으로 패킹하여 대기함으로써 고객이 자판기 앞에서 대기하는 시간을 최소화하여 불편함이 없도록 하는 것이 가능할 것이다.Second, labor costs will be eliminated by eliminating the need for resident staff to operate and pay at existing convenience stores. This can be solved by allowing the customer to search for the product on the smartphone and select and pay for it, so that only the pickup is picked up in the field. This will be possible to minimize the waiting time in front of the vending machine so that there is no inconvenience by efficiently packing and waiting by estimating the location and arrival time of the customer.
셋째로 프랜차이즈 형태로 다수의 지역에 자판기 편의점을 설치하고 운영함으로써 판매 이력을 기반으로 물품의 수급을 최적화하고 있다. 이를 빅데이터 기반으로 딥러닝을 통해 수행함으로써 보다 효율적으로 최적화 물류시스템 구현이 가능하다. 또한 물품의 품절 및 재고 관리 등을 편의점 및 고객의 위치 기반으로 실시간으로 최적화함으로써 보다 효율적인 물류시스템을 구현할 수 있을 것이다.Third, by installing and operating a vending machine convenience store in a number of regions in the form of a franchise, we are optimizing the supply and demand of goods based on sales history. By performing this through deep learning based on big data, it is possible to implement an optimized logistics system more efficiently. In addition, it will be possible to implement a more efficient logistics system by optimizing the out-of-stock and inventory management in real time based on the location of convenience stores and customers.
마지막으로, 카드결제에 따른 수수료 부담을 획기적으로 줄일 수 있는 방법으로 블록체인을 활용한 가상 보안화폐를 적용하는 것이다. 초기에는 기존에 통용되는 비트코인 등의 가상화폐를 활용할 수 있으나 최종적으로는 이를 위한 가상보안화폐를 제안하여 구축할 수 있을 것이다. 또한 초기에 현금이나 카드사용을 병행할 수 있는 장치나 기능을 설치할 수 있겠지만 궁극적으로는 가상보안화폐로 모든 물품수급의 결제가 이루어지게 함으로써 효율적 결제가 이루어지도록 할 것이다. 더 나아가 전용가상보안화폐의 확산을 통해 하나의 물품의 소비자와 생산자가 물품별로 실시간 결제가 이루어지도록 할 수 있을 것이다.Lastly, as a way to dramatically reduce the burden of fees associated with card payments, a virtual security currency using blockchain is applied. Initially, existing cryptocurrencies such as Bitcoin can be used, but in the end, it will be possible to propose and build a virtual security currency for this. In addition, it is possible to install devices or functions that can use cash or card at the same time in the initial stage, but ultimately, it will ensure that all payments of goods are made through virtual security currency, so that efficient payments can be made. Furthermore, through the spread of dedicated virtual security currency, consumers and producers of one item will be able to make real-time payments for each item.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는As described above, in the present invention
첫째, 기존 편의점에서 가장 공간이 많이 차지하는 상품진열대, 고객쇼핑공간, 계산대 등을 없애고, 스마트폰을 통해 고객이 상품을 검색하고 주문 결제하도록 함으로써 오직 컨테이너 내에 상품을 비치하고 자동설비를 통해 주문에 대응하여 효율적으로 피킹하고 팩킹하여 고객에게 제공하도록 함으로써, 기존의 매장유지를 위한 임대료 및 관리비를 획기적으로 절감할 수 있다. 특히 규격화된 컨테이너로 구현하여 단순 설치함으로써 매장 인테리어 및 기타 설비 시공 비용을 없앨 수 있다.First, it eliminates product shelves, customer shopping spaces, and checkout counters, which occupy the most space in existing convenience stores, and allows customers to search for products and pay for orders through smartphones, keeping products in containers and responding to orders through automatic facilities. By efficiently picking and packing and providing it to customers, it is possible to dramatically reduce rental and maintenance costs for maintaining existing stores. In particular, it can be implemented in a standardized container and simply installed to eliminate the cost of installing the store interior and other facilities.
둘째, 적은 공간에 빠르게 편의점을 설치할 수 있어 보다 많은 지역에 쉽게 배치함으로써 고객의 수요에 따라 가장 경제적으로 고객의 접근이 편리한 위치에 편의점을 배치할 수 있고, 필요시 쉽게 이전할 수 있다. 또한 고객과 상품에 대한 모든 정보를 축적하여 빅데이터를 구축하고 이력을 활용해 딥러닝을 적용한 최적의 효율적 물류시스템을 쉽게 구축할 수 있도록 한다.Second, since a convenience store can be quickly installed in a small space, it can be easily placed in a larger area, so that the convenience store can be placed in a location that is most economically accessible to the customer according to the customer's demand, and can be easily moved if necessary. In addition, it builds big data by accumulating all information about customers and products, and makes it easy to build an optimal and efficient logistics system that applies deep learning by utilizing history.
셋째로 완전 무인시스템으로 운영함으로써 24시간 관리 점원 고용에 따른 인건비 부담을 줄일 수 있다.Third, by operating as a fully unmanned system, it is possible to reduce the labor cost burden of hiring a 24-hour management clerk.
넷째로 블록체인에 기반을 둔 보안화폐를 통해 결제 정산을 하도록 함으로써 저가 소규모 상품 매출에 따른 수수료 등 금융비용을 현금과 같이 절감할 수 있다.Fourth, by making payment settlement through a blockchain-based secure currency, financial costs such as fees for small-scale small-scale product sales can be reduced with cash.
마지막으로, 이러한 플랫폼을 개방형 API (응용프로그램 연계) 구조로 만들어 프랜차이즈 운영사업자나 물품 납품업체 등이 3rd Party로써 활용할 수 있도록 함으로써 이를 활용한 다수의 사업모델이 개발될 수 있다. 특히 물류업체와 연계를 통해 효율적 배달 서비스까지 가능할 수 있다. 따라서 클라우드 상에 개방형 플랫폼의 임대와 표준화된 컨테이너 제공을 통해 사업의 선순환 생태계를 구축하여 보다 많은 보급을 통한 활성화가 가능하게 될 것이다.Finally, there is created such a platform with open API (application association) Structure franchise operators and goods suppliers, including a number of projects to take advantage of this by utilizing 3 rd Party as a model to be developed. In particular, efficient delivery service may be possible through linkage with logistics companies. Therefore, through the rental of open platforms on the cloud and the provision of standardized containers, a virtuous cycle ecosystem of the business will be built to enable activation through more dissemination.
도 1은 본 발명에 따른 컨테이너 내 자판기형 무인편의점 운영개념 설계도면
도 2는 본 발명에 따른 자판기형 무인 편의점 컨테이너 내부 자동화 설비 구성도
도 3은 컨테이너 내 주문물품 자동 픽킹 기능 구현도
도 4는 컨테이너 내 물품 보관 팔레트 공간적 XYZ 위치 및 주문 응대 방법
도 5는 컨테이너 내 운반로봇 이동경로에 따른 정량화 및 최적화 개념도
도 6은 동 시간대 다수 주문서 응대를 위한 유사경로 묶음 개념
도 7은 동 시간대 다수 주문서 응대를 위한 운반로봇 공통경로 최적화를 위한 딥러닝 개념도
도 8은 컨테이너 내 자판기형 편의점 판매 및 블록체인기반 P2P 결제 개념도 을 위한 딥러닝 개념도1 is a conceptual diagram of a vending machine type unmanned convenience store operating concept in a container according to the present invention
Figure 2 is a vending machine-type unmanned convenience store container interior automation facility configuration according to the present invention
Figure 3 is an implementation of the automatic pick-up picking feature in the container
Figure 4 is a spatial XYZ location of the goods storage pallet in the container and how to respond to the order
5 is a conceptual diagram of quantification and optimization according to the transport path of the transport robot in the container
FIG. 6 is a concept of similar path bundling for responding to multiple orders at the same time.
7 is a conceptual diagram of deep learning for optimizing a common path of a transport robot for responding to multiple orders at the same time.
8 is a conceptual diagram of deep learning for vending machine-type convenience store sales in a container and a block chain-based P2P payment conceptual diagram.
먼저, 본 발명에서 설명되는, 스마트폰을 통한 자판기형 편의점의 운영 플랫폼 서비스 및 운영방법과 관련하여, 이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 도면에 첨부하여 설명한다.First, with reference to the drawings, a preferred embodiment according to the present invention will be described below with reference to the operating platform service and operating method of a vending machine convenience store through a smartphone.
도 1은 본 발명에 따른 자판기형 편의점(100, 101, 102)의 운영 서비스 구현에 관한 것으로, 고객들(200, 201, 202)이 스마트폰(300, 301, 302)으로 원하는 물품을 클라우드 상의 운영 서비스 플랫폼(400)으로 온라인 주문하면 고객 근처에 위치한 편의점을 선정하여 연결한다. 이 편의점(100)은 컨테이너(110) 내에 선반에 저장된 물품(120)을 자동화설비(130)를 가지고 제어시스템(140)으로 조정하여 선반에서 피킹(150)하고 팩킹(160)하여 주문고객(170)에게 전달(180)하도록 하고 있다.Figure 1 relates to the operation of the vending machine-type convenience store (100, 101, 102) according to the present invention, customers (200, 201, 202) operating on the cloud the desired product with a smartphone (300, 301, 302) on the cloud When ordering online with the
도 2는 본 발명에서 설명되는 컨테이너(110) 내부의 운영을 위한 자동화 설비에 대한 구성 화면을 상부에서 보여주고 있다. 먼저 물품을 운반하는 로봇설비(500)는 컨테이너의 상부에 X축(501)-Y축(502) 그리고 상하로 움직일 수 있도록 설계되어 있다. 도 2의 왼쪽 상부 블록(600)은 컨테이너 뒤쪽 하부로 물품이 입고되는 입구를 표시하고 있고 오른쪽 하부 블록(700)은 컨테이너 앞쪽 하부로 물품이 출고되는 출구를 표시한다. 최초에 운반로봇은 물품이 들어가는 입구(600)에 위치하며 출구(700) 쪽으로 이동하면서 물품을 픽킹하도록 한다. 이 로봇장치(500)에 의해 컨테이너 내부에 물품저장용 6개의 선반(510, 511, 512, 513, 514, 515)을 표시하고 있다. 운반로봇(500)은 이들 선반 사이의 4개의 통로(520, 521, 522, 523)를 통하여 움직이면서 물품을 픽킹하여 운반하도록 설계되어 있다. 먼저 운반로봇(500)은 컨테이너 상부에 설치된 Y축(502) 방향의 Y-레일바(Rail-Bar)(530)에 달려서 Y축 방향으로 움직이도록 되어 있다. 이 Y-레일바(530)는 컨테이너 상부의 X축 방향(501)으로 양끝에 설치된 또 다른 한 쌍의 X-레일바(540, 550)를 따라 X축 상을 따라 선반사이의 4개의 통로 공간(520, 521, 522, 523)에 위치하도록 설계되어 있다. 예를 들면 운반로봇(500)은 Y-레일바(530)에 달려서 Y-레일바가 X-레일바를 따라 두 번째 통로(521)에 위치하면 두 개의 선반(511, 512) 사이로 Y-레이바를 따라 원하는 위치로 가서 상하로 움직이면서 원하는 선반의 팔레트로 가서 물품을 집어서 운반을 할 수 있다.2 shows a configuration screen for an automated facility for operation inside the container 110 described in the present invention from the top. First, the
도 3에서 본 발명에서 설명되는 컨테이너(110) 내부의 운영을 위한 자동화 설비 중에서 운반로봇(500)의 작동에 방법을 시현하고 있다. Y-레일바(530)가 X-레일바(540, 550)를 타고 움직여 선반(511)과 선반(512) 사이의 통로(521) 위에 위치하도록 한 후, 원하는 팔레트(800) 위치로 운반로봇(500)을 아래위로 늘어나고 줄어들면서 움직이는 Z-스트링(560)으로 내려가도록 하는 것이다. 원하는 팔래트(800)에 도착하면 주문한 물품(810)을 이에 부착된 RFID 칩(820)을 로봇에 달린 RFID인식기(590)가 인식하여 로봇팔 형태의 픽커(570)를 움직여 집어서 카트(580)에 넣게 된다. 반대쪽 선반(512)의 팔레트에 있는 물품은 운반로봇(500)이 회전하여 찾아간다. 이렇게 주문 물품이 있는 팔레트로 이동하여 주문된 모든 물품을 카트에 담고 이를 출구(600)로 가져가 패킹을 해서 고객에게 제공하도록 한다.In FIG. 3, a method for operating the
도 4에서는 본 발명에서 이러한 방법으로 주문된 물품을 주문로봇을 통해 팔레트에서 픽킹해서 팩킹하는 방법에 대하여 보여주고 있다. 먼저 고객(200, 201)이 스마트폰(300, 301)을 통해 서비스서버(400)로 주문을 하면 온라인주문서(900, 901)가 작성되어 자판기형 편의점(100)으로 전달되고 이 주문서(900, 901)의 주문내용이 편의점 운영시스템(140)으로 전달되어 주문로봇(500)을 작동시켜 물품을 컨테이너 내의 선반에 쌓인 팔레트(800)에서 RFID 센서(590)를 통해 로봇팔(570)로 픽킹하여 해당고객 카트(580)에 담아서 이를 팩킹하도록 한다. 도 4에서는 한 예를 보여주고 있다. 이는 도 2와 도 3에서 시현한 것과 같이 컨테이너 내에 6개의 선반에 300개의 팔레트(800)의 공간적 위치를 X-Y-Z 좌표화해서 X축 6칸, Y축 10칸, Z축 5칸으로 세분화해 좌표화하고 있다. 즉, 도 4에서 보여주는 특정 팔레트(801)는 첫 번째 선반(X1)의 4번째 줄(Y4) 그리고 위에서 2번째 칸(Z2)에 위치한 팔레트로서 위치를 (X1, Y4, Z2) 혹은 (1,4,2)로 표시된다. 따라서 300개의 팔레트는 (1,1,1)에서 (6,10,5)까지로 표시된다.FIG. 4 shows a method of picking and packing an item ordered in this way from a pallet through an order robot in the present invention. First, when the
도 4에서 예로서 두 명의 특정고객(200, 201)의 주문물품을 각각 빨강(R)과 녹색(G)으로 표시하고, 각각의 주문서(900, 901)의 목록에 나오는 주문내역을 팔레트 도면에 색깔로 표시하고 있다. 빨간고객과 녹색고객이 동일한 물품 혹은 동일한 팔레트에 있는 물품을 주문하였을 경우에는 두 색깔을 같이 팔레트(802)에 표시한도록 한다.In FIG. 4, as an example, the order items of two
이와 같이 각각 4개의 물품을 주문할 경우, 운반로봇(500)이 주문서에 표시된 4개의 팔레트 위치를 X-Y-Z 방향으로 이동하면서 도착하여 주문된 물품을 원하는 개수만큼 픽킹해서 고객의 카트에 담고 이를 최종적으로 패킹(180, 181)하여 고객(170, 171)에게 제공하도록 하고 있다.When ordering 4 items each, as described above, the
이와 같은 방법으로 고객의 주문에 실시간으로 가장 효율적으로 대응하기 위해서는 우선적으로 운반로봇(500)의 이동거리를 최소화하는 것이 필요하다. 또한 다수의 고객이 동 시간대에 주문을 할 경우 이를 가장 최적으로 처리하는 방법이 필요하다. 이를 위해 클라우드 상의 서비스 운영서버가 빅데이터 기반의 딥러닝 알고리즘을 적용하는 것이다.In order to respond to the customer's order in this way in the most efficient manner, it is necessary to minimize the moving distance of the
도 5에서는 본 발명에서 운반로봇(500)의 운영을 최적화하기 위한 방법론을 위해서 컨테이너 내의 팔레트의 위치좌표에 따른 운반로봇의 이동경로를 정량화하였다. 즉 고객(200)의 주문목록(900)의 물품이 들어있는 빨간색으로 표시된 팔레트(801, 802, 803, 804)들을 운반로봇(500)이 지나가면서 주문된 물품을 픽킹할 수 있도록 하기 위한 경로를 P(R)로 정의하고 이에 대한 비용함수를 계산하는 방법을 제안하고 있다. 주문목록(900)에 대응하기 위한 경로 P(R)는 8개의 부분경로(P(R)1, P(R)2, ..., P(R)8)로 구성된다. 첫번째 부분경로인 P(R)1(910)은 시작점인 입구(600) 좌표(X1,Y1,Z1)에서 시작하여 첫 번째 주문물품이 들어있는 팔레트(801)로 Y-레일바(530)를 따라 운반로봇(500)이 이동하는 경로이다. 이때 비용함수 값은 Y4가 된다. 이 점의 좌표는 (1,4,1)이며 여기서 운반로봇은 Z-스트링(560)을 이용해 두 칸 아래인 Z2 지점에 위치하여 주문된 물품을 집어서 카트에 넣고 다시 상단으로 올라오게 된다. 따라서 이 경우 아래위 왕복으로 움직이므로 비용함수값은 Z2x2인 Z4가 된다. 이와 같은 방법으로 비용함수를 4개의 팔레트를 모두 거치도록 계산하면 X6+Y24+Z26가 된다. 팔레트가 정육면체이고 XYZ 각각의 이동거리가 동일하다고 가정하면 최종 비용함수값은 56이 되는 것이다. 물론 X-레일바의 움직임과 Y-레일바 그리고 Z-스트링에서의 비용함수의 차이를 고려하면 각각에 가중치를 부여하면 된다. 이러한 경로에 대한 이동시간은 이동거리와 이동가중치를 고려한 비용함수값, 각 팔레트에서 물품을 찾아 싣는 시간 등을 고려하여 계산해야하며 이를 포함한 최종적인 비용함수값을 정의하도록 한다. 따라서 각각의 주문서(900)에 대응하는 비용함수값 F(P(R))의 최적화를 계산하는 변수로 활용할 것이다.5, in the present invention, for the methodology for optimizing the operation of the
도 5에서 제시하듯이 다수의 주문서(900, 901)가 동 시간대에 들어왔을 때, 이를 통합적으로 처리하는 것이 보다 효율적임을 보여주고 있다. 즉, 녹색으로 표시된 또 다른 주문서의 목록(901)에 대하여 P(G)라는 이 주문서에 맞는 독립적인 P(G)경로를 구성할 수 있다. 하지만, 도 5의 예에서 보듯이, P(R)의 경로를 가지고도 추가고객의 주문서(901)에 응대하는 녹색 팔레트(802, 805, 806, 807)들을 모두 거칠 수 있으므로 Z축으로의 이동에 따른 추가적 이동량만 비용함수에 추가되어 이 두 개의 주문서를 각각 별개로 하는 것에 비하여 훨씬 효율성을 높힐 수 있다.As shown in FIG. 5, when a large number of
도 6에서는 본 발명에서 같은 시간대에 다수의 주문에 운반로봇(500)이 자동으로 대응하는 방법을 보여주고 있다. 이를 구현하는 실제 예로서 10분간 9개의 주문서(900, 901, ... , 908)가 접수되는 경우 이를 최적으로 응대하는 방법이다. 이 9개의 주문서 목록에 있는 물품들이 들어 있는 팔레트를 각각 다른 색깔로 표시하고 이를 공간적 XYZ 위치에 표시하는 컨테이너(950)가 보여진다. 이때 9개의 모든 주문서를 각각 개별적으로 응대하여 운반로봇(500)이 9번을 움직이는 것보다는 비슷한 경로를 가지는 주문서를 묶어서 이를 응대할 수 있도록 운반로봇의 경로를 만드는 것이 바람직하다. 이는 다수의 주문서 물품목록 데이터와 이에 해당하는 저장 팔레트의 공간적 위치를 가지고 유사경로를 가지는 주문서를 묶는 클러스터링 엔진(960)이 고안된다. 이는 빅데이터 기반의 딥러닝을 통한 인공지능 엔진을 설계하도록 하고 있다.6 shows a method in which the
이 실제 예로서 9개의 주문서를 유사한 경로를 갖는 3개씩을 묶어 3개의 주문서 그룹에 대한 묶음운반경로를 각각 P1, P2, P3로 정한다. 즉, P1은 빨강주문서(900), 파란주문서(902) 그리고 보라주문서(906)를 통합하여 이 주문서들의 목록에 들어있는 물품들이 보관되어 있는 팔레트들로 이동하면서 물품을 집어서 카트에 담는 것이다. 이 팔레트들의 컨테이너 내의 공간적 위치를 개념적으로 보여주고 있다(951). 다른 두 개의 묶음운반경로인 P2와 P3도 유사하게 구성된다(953).In this practical example, nine orders are grouped by three with similar paths, and the transport paths for groups of three orders are set to P1, P2, and P3, respectively. That is, P1 combines the
본 발명에서 이렇게 만들어진 묶음 경로 P1, P2, P3에 대하여 비용함수 F(P)를 최소화하고 이를 수행하는데 걸리는 시간 T(P)를 목표값 이하로 만족하는 기능이 핵심으로, 빅데이터 기반의 딥러닝 알고리즘이 필요한 분야이다.The function of minimizing the cost function F(P) for the bundle paths P1, P2, and P3 made in the present invention and satisfying the time T(P) it takes to perform below the target value is the core, deep data-based deep learning This is where algorithms are needed.
도 7 에서는 본 발명에서 구현되어야 하는 운반로봇(500)의 최적화 알고리즘을 보여주고 있다. 먼저 동일 시간대에 다수의 주문서와 이에 따른 주문물품이 보관된 팔레트의 위치에 관한 공간 데이터(950)를 기반으로 유사한 주문서들을 묶음운반경로 P1, P2, P3(961)를 만들어 이를 입력으로 입력층(971)을 만들고 다수의 은닉층(972, 973)을 통과해서 출력층 F(P), T(P)(974)을 만들어서 이것이 원하는 값에 도달하도록 학습시키도록 하는 것이다. 이를 통하여 통합 비용함수 F(P) =F(P1)+F(P2)+F(P3)를 최소화하도록 하고 T(P)=T(P1)+T(P2)+T(P3)를 일정시간 이하로 조정하도록 해당 물품의 팔레트의 위치를 최적으로 하는 솔루션을 구하고 이를 초기 물품보관 팔레트 위치를 재조정하도록 한다. 또 이러한 솔루션은 조기 품절을 막고 재고를 최소화하는데 활용되도록 한다.7 shows an optimization algorithm of the
도 8에서는 본 발명에서 블록체인 기반의 P2P 결제에 관한 기능을 보여주고 있다. 기능적으로 보면 기존의 편의점의 경우, 고객이 다수의 물건을 사고 신용카드로 편의점에 지불하면 편의점주는 이를 모아서 신용카드사에 수수료를 지불하고 받아서 이를 다시 물품공급자들에게 온라인 결재를 통해 수수료를 지불하고 송금한다. 따라서 이를 통해 대금이 고객에게서 공급자에게 지불되기까지는 금액의 최소 2-3%의 수수료와 1~2주 이상의 시간이 소요된다. 본 발명에서는 블록체인가상화폐(281)로 P2P 거래(280)를 통해 즉시 및 최대 10분 내에 결제가 이루어지도록 한다.8 shows a function related to block-based P2P payment in the present invention. Functionally, in the case of an existing convenience store, if a customer buys multiple items and pays them to the convenience store with a credit card, the convenience store owner collects them, pays the fee to the credit card company, receives it, and pays the fee through the online payment to the goods suppliers and transfers it. do. Therefore, through this, it takes at least 2-3% of the fee and 1 to 2 weeks or more for the price to be paid from the customer to the supplier. In the present invention, payment is made immediately and within a maximum of 10 minutes through a
이는 소량의 저가 물품도 바로바로 결제가 되도록 함으로써 거래비용을 최소화하고 마치 현금으로 시장에서 바로 물건을 구매하는 효과를 제공한다. 여기에 사용되는 가상화폐는 기존의 비트코인 혹은 이더리움 플랫폼 기반의 전용화폐 혹은 본 자판기편의점 전용 가상화폐로 사용할 수 있도록 한다.This minimizes the transaction cost by allowing a small amount of low-cost goods to be settled immediately, providing the effect of purchasing goods directly from the market with cash. The virtual currency used here can be used as a dedicated currency based on the existing Bitcoin or Ethereum platform or as a dedicated virtual currency for this vending machine convenience store.
Claims (6)
클라우드 상의 운영 서비스 플랫폼(400)을 통해 고객들의 온라인 주문을 수신하고, 상기 온라인 주문을 기초로 자동화설비(150)를 제어하여 물품을 피킹하도록 하는 제어시스템(140); 및
자동화설비(150);
를 포함하되,
상기 자동화설비(150)는,
컨테이너 내부에 구비되어 물품 - 상기 물품은 팔레트에 놓인 것임 - 을 저장하는 복수의 선반들;
컨테이너 상부에 설치되는 X축 방향의 X-레일바 및 Y축 방향의 Y-레일바;
상기 X-레일바 및 Y-레일바를 따라 이동하고, Z방향으로 늘임 또는 줄임이 가능한 Z-스트링을 이용하여 상기 선반들 사이의 통로를 통해 원하는 선반의 팔레트로 이동한 뒤 물품을 픽킹 및 운반하는 운반로봇(500);
을 포함하고,
상기 제어시스템(140)은,
상기 컨테이너 내부의 복수의 선반들 상에 높인 복수의 팔레트들의 공간적 위치를 X-Y-Z 좌표로 좌표화하고, 상기 좌표를 이용하여 온라인 주문된 복수의 물품들을 모두 픽킹하기 위한 경로를 P(R)로 정의하되, 상기 P(R)은 상기 운반로봇이 상기 복수의 물품들을 픽킹하기 위해 각 방향 - 상기 방향은 X축 방향, Y축 방향, 및 Z축 방향임 - 으로 이동시 거치는 팔레트들의 개수의 합을 포함하며,
또한 상기 제어시스템(140)은,
기 설정된 시간 동안 복수의 온라인 주문이 수신된 경우 상기 좌표 상에서의 각 온라인 주문에 대응되는 운반로봇 이동경로들 중 유사한 이동경로들을 하나의 묶음운반경로로 정의하고, 상기 운반로봇을 제어하여 상기 묶음운반경로를 따라 이동하면서 물품을 픽킹하도록 하는 것을 특징으로 하되,
상기 제어시스템(140)은 상기 수신된 복수의 온라인 주문에 대하여 복수의 묶음운반경로들을 정의하고, 각각의 묶음운반경로에 대한 비용함수 F(P) 및 묶음운반경로를 따라 물품들을 픽킹하는 데에 걸리는 시간 T(P)를 정의하며,
상기 F(P)를 최소화하고 T(P)를 목표값 이하가 되도록 딥러닝 알고리즘을 수행하는 것을 특징으로 하고,
상기 묶음운반경로는, 클러스터링 엔진 - 상기 클러스터링 엔진은 빅데이터 기반의 딥러닝을 이용한 인공지능 엔진임 - 에 의해 복수의 주문서 물품목록 데이터와 상기 복수의 주문서 물품목록에 해당하는 저장 팔레트의 공간적 위치를 기초로 유사한 이동경로를 가지는 온라인 주문들을 묶음으로써 정의되는 것을 특징으로 하는,
자판기형 완전 무인시스템.
In the vending machine type fully unmanned system provided in the container,
A control system 140 that receives online orders from customers through an operating service platform 400 on the cloud and controls the automated equipment 150 to pick the goods based on the online orders; And
Automated equipment 150;
Including,
The automation facility 150,
A plurality of shelves provided inside the container to store the article, the article being placed on a pallet;
An X-rail bar in the X-axis direction and a Y-rail bar in the Y-axis direction installed on the upper container;
Moving along the X-rail bar and Y-rail bar, and using the Z-string that can be stretched or reduced in the Z direction, moves to the pallet of the desired shelf through the passage between the shelves, and then picks and transports the goods. A transport robot 500;
Including,
The control system 140,
The spatial location of a plurality of pallets raised on a plurality of shelves in the container is coordinated with XYZ coordinates, and a path for picking all of a plurality of items ordered online using the coordinates is defined as P(R). , The P(R) includes the sum of the number of pallets that the transport robot goes through in each direction to pick up the plurality of items-the direction is the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. ,
In addition, the control system 140,
When a plurality of online orders are received for a predetermined time, similar movement paths among the transport robot movement paths corresponding to each online order on the coordinates are defined as one bundle transport path, and the transport robot is controlled to control the bundle transport. It characterized in that to pick up the goods while moving along the path,
The control system 140 defines a plurality of bundle transport paths for the received plurality of online orders, and picks items along the cost function F(P) and the bundle transport path for each bundle transport path. Define the time T(P),
The deep learning algorithm is performed to minimize the F(P) and make the T(P) less than or equal to a target value.
The bundled transport path includes: a clustering engine, wherein the clustering engine is an artificial intelligence engine using deep learning based on big data-to determine the spatial location of a plurality of order item list data and a storage pallet corresponding to the plurality of order item lists. Characterized by grouping online orders with similar movement paths on a basis,
Vending machine type fully unmanned system.
상기 운반로봇은,
로봇팔 형태를 가지는 것으로서 물품을 픽킹하는 픽커;
상기 픽커에 의해 픽킹된 물품이 넣어지는 카트; 및
물품에 부착된 RFID칩을 인식하는 RFID 인식기;
를 포함하며,
상기 운반로봇은, 원하는 선반의 팔레트에 접근한 뒤 주문된 물품 - 상기 물품에는 RFID칩이 부착됨 - 을 상기 RFID 인식기로 인식하고, 상기 픽커를 이용하여 물품을 픽킹한 후 이를 카트에 넣는 것을 특징으로 하고, 또한
상기 운반로봇은, 상기 컨테이너 상부에 위치한 물품이 입고되는 입구로부터 상기 컨테이너 하부에 위치한 물품이 출고되는 출구 방향으로 이동하면서 물품을 픽킹하는 것을 특징으로 하는,
자판기형 완전 무인 시스템.
According to claim 1,
The transport robot,
A picker for picking items as having a robot arm shape;
A cart into which an item picked up by the picker is placed; And
RFID recognizer for recognizing the RFID chip attached to the article;
It includes,
The transport robot, after approaching a pallet of a desired shelf, recognizes an ordered item-an RFID chip is attached to the item-with the RFID recognizer, picks the item using the picker and puts it in a cart. And also
The transport robot, characterized in that for picking the goods while moving in the direction of the exit from which the goods located at the bottom of the container from the entrance to the goods located above the container is received,
Vending machine fully unmanned system.
상기 자판기형 완전 무인 시스템은,
상기 클라우드 상의 운영 서비스 플랫폼(400)에 의해, 상기 온라인 주문을 한 고객에 가장 가까운 위치의 것으로 선정된 것인 것을 특징으로 하는,
자판기형 완전 무인 시스템.
According to claim 2,
The vending machine type fully unmanned system,
Characterized in that, by the operation service platform 400 on the cloud, it is selected as the location closest to the customer who placed the online order,
Vending machine fully unmanned system.
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