KR0160303B1 - 무인반송차의 속도제어장치 - Google Patents

Abstract

이건 발명은 무인반송차에 관한 것으로, 유도선 방식의 무인반송차가 커브에 왔을때 부드럽게 코너링할 수 있는 것을 특징으로 하며, 퍼어지 제어장치를 이용하여 스티어링 각도신호 및 그것을 시간 미분한 신호를 입력한다.

이들 입력신호와 최종적인 출력인 속도제어 지령신호의 각각에 대해서는 미리 멤버쉽 함수가 작성되어 있으며, 이들을 바탕으로 퍼어지 추론을 행하여 최적인 속도제어지령을 출력하는 방법이다.

이러한 방법은 유도선 방식의 무인차에서의 속도제어 작용을 한다.

Description

무인반송차의 속도제어장치

제1도는 본 발명의 한 실시예인 속도제어장치의 구성을 나타낸 블록도.

제2도는 동 실시예에서의 멤버쉽 함수를 나타낸 도.

제3도는 동 실시예에서의 퍼어지 제어롤을 나타내기 위한 도.

제4도 및 제5도는 동 실시예에서의 퍼어지 추론을 설명하기 위한 도.

제6도 ∼ 제8도는 종래의 예를 설명하기 위한 도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

7 : 포텐셔미터(potentiometer) 8 : 미분회로

9 : 비례회로 10 : 퍼어지 콘트롤러

5 : 제어회로

본 발명은 공장내등에서 화물을 자동적으로 반송하는 무인반송차의 속도제어장치에 관한 것이다.

근년, 공장등에서는 Fa(factory automation)화에 따라서 무인반송차를 사용한 자동반송 시스템이 많이 도입되어 있다.

이와같은 시스템에서 무인반송차에서는 바닥면에 부설된 유도선에 따라서 주행시키기 위한 자동 조타장치가 설치되어 있다.

이와같은 무인반송차의 한 예를 제6도에 도시한다.

제6도는 무인반송차의 개략을 나타내기 위한 도이다.

이 도에서, 1은 자기테이프등으로 형성되는 유도선, 2는 이 유도선 1에 따라서 전후진이 가능한 3륜의 무인반송차이다.

2a는 스티어링 륜, 2b는 스트어링 륜 2a를 구동하는 주행모터이다.

2c는 유륜(遊輪), 2d는 스티어링 륜 2a를 조타하는 스티어링모터이다.

2e, 2f는 각각 유도선 1으로부터의 위치 벗어남을 검출하는 전진용, 후진용 스티어링 센서이다.

이 전진용 스티어링 센서 2e는 스티어링 모터 2d의 회전축(스티어링 축)에 부착되어 조타와 함께 이동한다.

한편, 후진용 스티어링 센서 2f는 무인반송차 2의 차체후부에 고정되어 있다.

이들 스티어링 센서 2e, 2f는 양끝에는 자기 센서 2g가 쌍을 이루고 배설(配設)되어 있다.

이 자기센서 2g는 유도선 1의 자장을 검출해서 출력한다.

2h는 주행을 제어하는 각종 장치나, 각종 조작스위치가 설치되어 있는 콘트롤 박스이다.

이와같은 구성에 의하면, 전진용 스티어링 2e(후진용 스티어링 센서 2f)가 유도선 1으로 부터의 위치 벗어남을 검출하고, 이 위치 벗어남을 수정하도록 스티어링 륜 2a이 조타된다.

이와같은 자동조타장치를 설치하므로서, 무인반송차 2가 유도선 1을 따라서 주행한다.

다음에, 제7도는 이 무인반송차 2의 속도제어장치의 한 예를 나타내는 블록도이다.

이 도에서, 3은 승산기(乘算器)인데 기준속도신호 Vref와 뒤에서 설명하는 스티어링 각도신호 Ds를 곱셈해서 출력한다.

이 스티어링 각도신호 Ds란, 스티어링 륜 2a의 조타에 응한 신호이며, 이 신호 Ds의 극성은, 진행방향에 대해서 좌로 조타되었을 경우에는 부(負)가 되고, 우로 조타되었을 경우에는 정(正)이 된다.

4는 속도발전기인데, 주행모터 2b의 회전수에 따른 레벨의 신호를 발생하며, 이것을 피드백 신호 Vf로서 출력한다.

5는 제어회로인데, 승산기 3의 출력신호와 속도 피드백 신호 Vf를 받아서, 주행모터 2b의 회전수를 제어하는 속도지령신호 Sc를 출력한다.

이 제어회로 5의 제어특성예를 제8도에서 도시한다.

이 도에서 나타낸 그래프에서, 세로축은 상술한 속도지령신호 Sc 이고, 가로축은 스티어링 각도이다.

이 그래프에서 나타낸 것처럼, 스티어링 각도가 ±θ의 범위에 있을때는, 무인반송차 2가 기준속도(이 예에서는, 매시 4km의 속도)로서 주행하며, 한편, 스티어링 각도가 +θ 이상 또는 -θ이하의 경우에는 스티어링 각도에 반비례한 속도로 주행한다.

즉, 스티어링 륜 2a이 크게 조타될수록, 무인반송차 2의 주행속도가 늦어진다.

그런데, 인간이 이와같은 반송차를 운전하는 경우를 생각해 보면, 운전수는 과거의 경험에서, 우선, 커브에 접어들면 감속하고, 다음에, 커브의 가운데에서는 일정한 차속도를 유지하며, 그리고 커브가 끝난후 부터 가속한다 라는 순조로운 속도제어를 한다.

그러나, 상술한 종래의 무인반송차에서는, 스티어링 각도에 따른 한가지만의 속도제어를 행하기 때문에, 인간이 운전하는 것 같이 순조로운 속도제어를 할 수가 없다는 결점이 있었다.

또, 회전반경이 작은 커브에서는 차속도를 충분히 떨어뜨릴수가 없어서 잘 굴곡하지 못하는 우려도 있었다.

본 발명은 상술한 사정을 감안해서 이루어진 것으로서, 순조로운 속도제어를 행하며, 급한 커브에서도 부드럽게 굴곡할 수 있는 무인 반송차의 속도제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은, 바닥면에 부설된 유도선에 따라서 주행하기 위한 자동조타장치를 갖는 무인반송장치에 있어서, 상기의 자동조타장치에 의해서 상기의 유도선에 따르도록 조타된 스티어링 각에 비례한 제1의 제어신호와, 상기의 스트어링 각을 시간 미분한 제2의 제어신호를 발생하는 제어신호 발생수단과, 상기의 제1 및 제2의 제어신호를 받아서, 복수의 멤버쉽 함수로 정의된 퍼어지 집합을 소정의 제어룰에 따라 퍼어지 추론하고, 이 추론결과에 응해서 상기의 무인반송차의 주행속도를 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 무인반송차의 주행에 따라 스티어링 각에 비례한 제1의 제어신호와 스티어링 각을 시간 미분한 제2의 제어신호가 제어신호 발생수단에서 출력되고, 제어수단이 이들 신호를 받아서 퍼어지 추론하며, 이 추론결과에 응해서 무인반송차의 주행속도가 제어된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

제1도는 본 발명의 한 실시예인 무인반송차 2의 속도제어장치의 구성을 나타낸 블록도이며, 제7도의 각부에 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙여서 그 설명을 생략한다.

이 도에서 7은 자기저항소자등으로 구성된 포텐셔 미터이다.

이 포텐셔 미터 7은 스티어링 모터 2d의 회전축(스티어링 축)에 부착되며, 상술한 자동조타장치(제6도 참조)에 의한 스티어링 륜 2a의 조타에 응한 스티어링 각도신호 Ds를 출력한다.

이 스티어링 각도신호 Ds는, 직진시에 「0」이 되며, 이보다 좌 또는 우로 조타되었을때에 각각 부(負) 또는 정(正)의 극성을 취한다.

또, 조타되는 각도에 비례해서 그 신호 레벨도 커진다.

8은 입력저항 R₁, 콘덴서 C₁, 조정저항 R₂및 오퍼레이션 앰프 OP₁으로서 구성된 미분 회로이다.

이 미분회로 8은, 스티어링 각도신호 Ds를 시간 미분하여, 이것을 미분신호 △²Ds로 출력한다.

9는 입력저항 R₃, 조정저항 R₄및 오퍼레이션 앰프 OP₂로서 구성된 비례회로이다.

이 비례회로 9는 스티어링 각도신호 Ds를 소정 레벨로 증폭하여, 이것을 비례신호 △Ds로서 출력한다.

10은 상술한 미분신호 △²Ds와 비례신호 △Ds를 받아서 퍼어지 제어를 행하여, 그 결과를 속도제어 지령신호 Dc로서 출력하는 퍼어지 콘트롤러이다.

다음에, 이 퍼어지 콘트롤러 10에 대해서 제2도 및 제3도를 참조하면서 설명한다.

제2도는, 퍼어지 콘트롤러 10에서 정의된 각 멤버쉽 함수를 나타낸 도이다.

이들 도에서, 세로축은 그레이드(grade), 가로축은 -1에서 1까지의 정규화된 각 변수이며, 그레이드가 0에서 1로, 1에서 0으로 연속적으로 변화하는 3각형 함수에 의해 멤버쉽 함수가 정의되어 있다.

제2도(a)는 비례신호 △Ds의 멤버쉽 함수를 나타내는 도이며, L, Z 및 R의 3가지의 라벨로서 식별된 각 멤버쉽 함수가 설정되어 있다.

L은 스티어링 륜 2a이 좌로 조타되어 있을 경우의 멤버쉽 함수이며, 가장 좌로 조타되었을 때(비례신호 △Ds가 -1인 경우)에 그 그레이드가 1이 된다.

Z는 스티어링 륜 2a이 거의 조타되어 있지않을때의 멤버쉽 함수이며, 직진시에 그 그레이드가 1이 된다.

R은 스티어링 륜 2a이 우로 조타되어 있을 경우의 멤버쉽 함수이며, 가장 우로 조타되었을 때(비례신호 △Ds가 1인 경우)에 그 그레이드가 1이 된다.

제2도(b)는, 미분신호 △²Ds의 멤버쉽 함수를 나타내는 도인데, 제2도(a)과 같은 함수를 취하고 있다.

이 도에서, L은 스티어링 륜 2a이 좌방향으로 조타되어 가는 경우의 멤버쉽 함수이다.

이 멤버쉽 함수 L은, 좌방향으로 조타되는때의 각속도가 가장 빠를때(미분신호 △²Ds가 -1인 경우)에 그레이드가 1이 된다.

Z는 스티어링 각이 대체로 일정한 경우의 멤버쉽 함수이며, 각속도가 0일때에 그레이드가 1이 된다.

R은 스티어링 륜 2a이 우방향으로 조타되어 가는 경우의 멤버쉽 함수이다.

이 멤버쉽 함수 R은 우방향으로 조타되는때의 각속도가 가장 빠를때(미분신호 △²Ds가 1일때)에 그레이드가 1이 된다.

제2도(c)는 후술하는 퍼어지 추론에 의해서 얻어지는 속도제어 지령신호 Dc의 각 멤버쉽 함수를 나타내는 도이다.

이 도에서, S는 무인반송차 2의 주행속도를 저속으로 하는 경우의 멤버쉽 함수, M은 무인반송차 2의 주행속도를 중간 속도로 하는 경우의 멤버쉽 함수, B는 무인반송차 2의 주행속도를 고속으로 하는 경우의 멤버쉽 함수이다.

다음에, 퍼어지 콘트롤러 10에서 행해지는 퍼어지 추론에 대해서 설명한다.

이 퍼어지 추론은, 하기의 퍼어지 룰에 의해서 실행된다.

즉, 룰 1; △Ds = L 이고 △²Ds = L 이라면 Dc = S

룰 2; △Ds = L 이고 △²Ds = Z 이라면 Dc = M

룰 3; △Ds = L 이고 △²Ds = R 이라면 Dc = B

룰 4; △Ds = Z 이고 △²Ds = L 이라면 Dc = M

룰 5; △Ds = Z 이고 △²Ds = Z 이라면 Dc = B

룰 6; △Ds = Z 이고 △²Ds = R 이라면 Dc = M

룰 7; △Ds = R 이고 △²Ds = L 이라면 Dc = B

룰 8; △Ds = R 이고 △²Ds = Z 이라면 Dc = M

룰 9; △Ds = R 이고 △²Ds = R 이라면 Dc = S

이들 룰의 의미는, 예컨데, 룰 1에서는 「만약, 비례신호 △Ds가 L(좌방향으로 조타되어 있는 경우)이고, 또한, 미분신호 △²Ds가 L(좌방향으로 조타되어 가고 있는 경우)이라면, 속도제어 지령신호 Dc를 S(저속)로 하라」라는 것이다.

이상의 룰 1에서 9까지의 퍼어지 제어룰은 제3도에 나타낸 매트릭스로서 표시할 수가 있다.

이와같은 구성에 있어서, 무인반송차 2가 유도선 1에 따라서 전진주행할 때, 우선, 전진용 스티어링 센서 2e가 유도선 1으로부터의 위치 벗어남을 검출하고, 이 위치벗어남을 수정하도록 스티어링 륜 2a이 조타된다.

그리고, 이때의 스티어링 각도신호 Ds가 미분회로 8 및 비례회로 9에 공급된다.

여기서, 예컨데, 미분회로 8에서 「-0.5」라는 값의 미분 신호 △²Ds가, 비례회로 9에서 「0.25」라는 값의 비례회로 △Ds가 각각 퍼어지 콘트롤러 10에 공급되면, 이 콘트롤러 10가 이들 각 값에 따라 상술한 퍼어지 추론을 행한다.

이하, 이 퍼어지 추론에 의해 속도제어 지령신호 Dc를 구하는 동작에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 룰 1에서 상술한 예에서는, 제4도(a)에서와 같이 비례신호 △Ds의 그레이드가 0, 미분신호 △²Ds의 그레이드가 0.5가 된다.

그리고, 여기서는, 추론방법으로 주지의 「MAX-MIN 논리적(論理的)」을 채용하고 있기 때문에, 이들의 MIN(최소)치를 취하면 0이 되어, 이 룰 1에 적합하지 않은 것이 된다.

마찬가지로 룰 2, 3에서도 비례신호 △Ds의 그레이드가 0이 되므로, 이들 룰에도 적합하지 못하다.

다음에, 룰 4에서는, 제4도(b)에서와 같이 비례신호 △Ds의 그레이드가 0.75, 미분신호 △²Ds의 그레이드가 0.5가 되어, 이들의 MIN치를 취하면 0.5가 된다.

이로인해, 룰 4의 후건부(後件部)의 멤버쉽 함수, 즉, 속도제어 지령신호 Dc의 멤버쉽 함수 M을 높이 0.5의 위치에서 고르게 한 대형(臺型)이 얻어진다.

이어서, 룰 5에서도 마찬가지로해서, 룰 5의 후건부의 멤버쉽 함수 B를 높이 0.5의 위치에서 고르게 한 도형이 얻어진다.(제4도(c))

이와같이 해서, 룰 6∼9에 대해서 상술한 매칭(matching)을 행하면, 룰 6, 9에서는 적합하지 않으며, 룰 7.8 에서는 각각 제4도(d), (e)에 나타낸 도형이 얻어진다.

이상의 결과에서 얻어진 도형 군을 MAX(최대치)합성하면, 제5도에 나타낸 도형이 얻어진다.

그리고, 최종적인 추론결과는, 중심법(重心法)이라고 불려지는 디퍼어지피케이션에 의해 출력치를 확정한다.

이 예의 경우, 제5도에 나타낸 멤버쉽 함수와 축으로서 둘러싸인 도형의 면적을 반분하는 위치가 중심(重心)이 되어, 이 위치 X가 구하는 속도제어 지령신호 Dc이다.

이렇게 해서 확정된 속도제어 지령신호 Dc는 제어회로 5에 공급된다.

제어회로 5는 이 신호 Dc와 속도피드백 신호 Vf를 받아서, 주행모터 2b의 회전수를 제어하는 속도지령신호 Sc를 출력한다.

이 결과, 무인반송차 2는 마치 사람이 운전하는 것처럼 순조로운 속도제어를 행하는 것이 가능해진다.

그리고, 상술한 실시예에서는, 퍼어지 추론방법으로서 「MAN-MIN 논리적」을 채용하고, 출력치의 확정방법으로서 「중심법」을 채용했으나, 이것은 다른 추론방법 및 다른 출력확정 방법으로의 전개도 용이하다.

또, 상술한 실시예에서는, 무인반송차 2가 전진하는 경우의 속도제어 방법에 대해 제시했으나, 이것은 후진시의 경우에도 물론 적용 가능한 것이다.

이상에서 설명한 것처럼, 본 발명에 의하면, 무인반송차의 주행에 따라서, 스티어링 각에 비례한 제1의 제어신호와, 스티어링 각을 시간미분한 제2의 제어신호가 제어신호 발생수단에서 출력되어, 제어수단이 이들 신호를 받아서 퍼어지 추론하고, 이 추론결과에 응해서 무인반송차의 주행속도를 제어하도록 했으므로, 순조로운 속도제어가 행해지며, 급한 커브에서도 부드럽게 굴곡을 할 수가 있는 효과가 얻어지며, 더욱이, 커브의 반경에 응해서 차속도를 가감속하는 비율도 자동적으로 제어할 수가 있다는 효과도 얻을 수가 있다.

Claims (1)

1. 바닥면등에 부설된 유도선을 따라서 주행하기 위한 자동조타장치를 가지는 무인반송차에 있어서, 상기 자동조타장치에 의해 상기 유도선을 따르도록 조타된 스티어링 각에 비례한 제1의 제어신호와, 상기 스티어링 각을 시간 미분한 제2의 제어신호를 발생하는 제어신호 발생수단과, 상기 제1 및 제2의 제어신호를 받아서, 복수의 멤버쉽 함수로 정의된 퍼어지 집합을 소정의 제어 룰에 따라서 퍼어지 추론하여, 이 추론결과에 응해서 상기 무인반송차의 주행속도를 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 무인반송차의 속도제어장치.