KR100188447B1 - 무인차의 조향방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운전 상태에서 무인차의 기준선과 양 벽면과의 거리를 측정하여 무인차의 위치 정보를 계산하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 무인차의 위치 정보가 산출되면, 주행선과 무인차의 조향 모타의 사이각을 계산하여 조향 휠의 위치 각을 산출하는 제2단계와, 상기 제1 및 제2단계에서 산출한 무인차의 벽면과의 거리 데이터 및 조향 휠의 사이각에 따른 주행위치 정보와 롬 테이블에 설정된 기준 데이터를 비교하여 조향 목표 데이터를 산출하는 제3단계, 및 상기 제3단계에서 산출한 조향 목표 데이터에 따라 무인차를 조향 운전하는 제4단계로 이루어져, 무인차와 양 벽면과의 거리 및 주행선과 조향 모터의 사이각 등을 이용하여 무인차를 조향함으로써 바닥 면의 마찰이 큰 조건에서도 주행속도 등을 일정하게 제어하는 무인차의 조향 방법에 관한 것이다.

Description

무인차의 조향 방법

제1도는 일반적인 무인차의 조향 장치를 도시한 평면도이고,

제2도는 제1도에 도시된 무인차의 측면도이고,

제3도는 본 발명에 따른 조향 시스템을 나타낸 블록도이고,

제4도는 본 발명에 따른 조향 방법을 설명하는 순서도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제어기 3 : 증폭기

5, 43 : 조향 모터 7, 52 : 엔코더

9, 70 : 센서 22, 32 : 휠 부재

23, 33 : 지지축 40, 40' : 조향 수단

50, 50' : 감지수단

[발명의 목적]

[발명의 용분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 무인차(AGV; Automatic Guide Vehicle)의 조향방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주행선을 따라 무인차가 벽면의 사이를 주행할 수 있도록 한 무인차의 조향 방법에 관한 것이다.

각종 생산 공장의 자동화에 따라 공장에서 제품을 운반하기 위한 무인차의 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 이러한 무인차는 공장 내부의 통로를 따라 이동하게 되는데, 이 통로를 따라 이동하기 위해서는 무인차에 별도의 자동조향 장치가 필요하게 된다.

이러한 무인차 중 일반적인 무인차의 구조는 샤시(chassis)와, 이 샤시에 동축 상으로 설치되며 개별 구동되는 모터가 마련된 한 쌍의 휠과, 상기 샤시의 전·후면에 설치된 캐스터(caster)와, 상기 샤시의 양측에 각각 설치된 센서를 구비하여 구성된다.

이와 같이 구성된 무인차는 상기 모터가 정회전 또는 역회전됨으로써 전진 또는 후진하게 되는데, 상기 무인차의 조향은 상기 샤시의 양측에 설치된 센서로 부터 무인차가 통과하는 통로의 측벽에 초음파를 발생시켜 벽과 샤시의 양측 간격을 감지하고 이 간격에 따라 상기 휠을 구동시키는 모터에 부착된 스티어링 모터를 좌우로 구동하여 무인차의 조향이 이루어지게 된다.

이와 같은 무인차는 자동화 생산 공장 또는 창고 등과 같은 통로를 왕복하면서 제품을 이동시키는 것으로 제1도 및 제2도에 도시된 바와, 샤시(21)에 설치되는 전륜(20)과 후륜(30)을 구비하여 구성되는데, 상기 전륜(20)과 후륜(30)은 각각 상기 샤시(21)에 설치된 카스터(21)(31)와, 이 카스터(21)(31)와 소정의 간격으로 이격되며 조향수단(40)(40')과 감지수단(50)(50')이 마련된 휠 부재(22)(32)와, 상기 샤시(21)에 설치되어 무인차가 이동 중 통로 양측의 벽 또는 구조물과의 간격을 감지하는 복수 개의 센서(70)와, 상기 휠 부재(22)(23)를 구동시키는 구동수단(80)(80')을 구비하여 구성된다. 상기 전륜(20)과 후륜(30)의 일 측을 이루며 상호 대각 방향으로 설치된 카스터(21)(31)는 외력에 의해 임의의 방향으로 회전되는 통상적인 카스터가 사용된다.

상기 센서(70)는 일반적인 적외선 센서 및 초음파 센서, 근접 센서 등이 사용된다.

그리고 전륜(20)과 후륜(30)의 타측을 이루며, 상호 대각 방향으로 설치되는 휠 부재(22)(32)는 샤시(21)에 수직방향으로 회전 가능하게 설치된 지지축(23)(33)의 단부에 장착된 것으로 이 지지축(23)(33)에는 지지축을 임의의 방향으로 회전시키는 조향수단(40)(40')과 지지축(23)(33)의 회전 정도를 감지하는 감지수단(50)(50')이 설치된다.

상기 조향수단(40)은 지지축(23)에 고정 설치되는 제1종동기어(41)가 설치되고, 상기 지지축에는 브래킷(42)에 의해 스티어링 모터(43)가 설치되고 상기 스티어링 모터(43)의 회전축에는 상기 제1종동기어(41)와 치합되는 구동기어(44)가 설치된다. 상기 스티어링 모터(43)는 상기 센서(70)에 의해 감지되는 신호에 따라 소정의 각도로 정회전 또는 역회전된다.

그리고, 감지수단(50)은 상기 지지축(23)의 타측에 브래킷(51)에 의해 고정되는 스티어링 엔코더(52)와 이 엔코더(52)의 회전축에 설치되면 상기 제1종동기어(41)와 치합되는 제2종동기어(53)를 구비하여 구성된다.

상기 휠 부재(22)를 구동시키는 상기 구동수단(80)은 정/역회전이 가능한 서보(servo) 모터가 사용된다. 상기 조향수단(40)과 감지수단(50)은 전륜(20)을 일예로 들어 설명하였으나 후륜(30)의 조향수단(40')과 감지수단(50')의 구성도 전륜과 동일하다.

상기와 같이 구성된 무인차의 조향을 제어하는 종래의 방법은 다음과 같다.

먼저, 상기 무인차의 전륜(20)과 후륜(30)의 구동수단(80)(80')인 모터가 회전하여 휠 부재(22)(32)가 회전하여 목표 속도에 도달한 상태에서 상기 샤시(21)에 설치된 센서(70)에 의해 통로의 측면에 설치된 격벽 또는 구조물과의 간격을 감지하게 된다. 상기 센서에 의한 간격이 감지되면 주행하여야 할 기준 거리와 감지 수단(50)의 엔코더에 의해 감지된 값과 현재 휠 부재(22)(32)가 기준선에 대해 틀어진 값을 비교하여 상기 조향수단(40)의 스티어링 모터(43)를 회전시켜 지지축이 움직이는 최대 회전범위 내에서 조향한다.

상기와 같이 조향이 이루어져 주행하여야 할 기준 거리와 센서(70)에 의해 감지된 거리가 일치되면 스티어링 모터(43)를 역회전시켜 이와 치합된 제1종동기(41)에 의해 그 지지축(23)(33)에 설치된 휠 부재(22)(32)가 정위치에 오도록 조향한다.

이를 제어동작 측면에서 설명하면 상술한 종래의 조향 방법은, 소정의 입력치가 주어지고, 그 입력치에 경험 또는 계산에 의해 작성된 상수를 곱함으로써, 출력되는 제어량을 산출해 내는 비례제어(proportional control) 방식을 채용한 것이다.

그러나, 이와 같은 비례 제어를 채용한 무인차의 조향 방법은, 무인차가 주행하는 노면의 마찰 조건에 따라 계산된 조향 제어량과 실제 조향 상태와의 오차가 크게 되어 결과적으로 자동조향 장치의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

본 발명의 목적은, 주행선과 조향 모터의 사이각을 계산하여 무인차를 조향함으로써, 주행 노면의 마찰 조건 등이 변동되어도 조향 성능을 향상시킬 수 있는 무인차의 조향 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 무인차의 조향 방법은, 운전상태에서 무인차의 기준선과 양 벽면과의 거리를 측정하여 무인차의 위치 정보를 계산하는 제1단계; 상기 제1단계에서 무인차의 위치 정보가 산출되면, 주행선과 무인차의 조향 모터의 사이각을 계산하여 조향 휠의 위치 각을 산출하는 제2단계; 상기 제1 및 제2단계에서 산출한 무인차의 벽면과의 거리 데이터 및 조향 휠의 사이각에 따른 주행위치 정보와 롬 테이블에 설정된 기준 데이터를 비교하여 조향 목표 데이터를 산출하는 제3단계; 및 상기 제3단계에서 산출한 조향 목표 데이터에 따라 무인차를 조향 운전하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

[발명의 구성 및 작용]

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

제3도에 본 발명에 따른 무인차의 조향시스템을 블록도로서 도시하였다.

동도면에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 조향 방법을 채용하는 무인차의 조향 시스템에는 센서(9)에서 측정된 기준면과의 거리값(d1, d2)과 엔코더(7)에서 출력된 주행선과 조향모터의 사이각을 입력받아 비례 적분 연산을 통해 제어량을 산출하여 제어 신호를 출력하는 제어기(1)와, 그 제어기(1)에서 출력된 제어 신호를 증폭시키는 앰프(3)와, 상기 증폭된 제어 신호에 따라 조향 장치를 구동시키는 조향모터(5)가 구비된다.

상기와 같은 구성을 가진 무인차 조향 방법을 제4도에 도시된 순서도를 인용하여 상세히 기술하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 무인차를 제4도의 스텝 S1과 같이 운전을 하면 센서(9)를 이용하여 스텝 S2와 같이 주행선과 양 벽면의 거리를 측정하여 무인차의 위치 정보를 계산한 후 스텝 S3으로 나아가서는 주행선과 조향 모터(5)의 사이각을 계산한다.

상기와 같이 위치 정보와 사이각 및 양 벽면의 거리 데이터를 이용하여 스텝 S4와 같이 조향 데이터를 산출하는 데, 이는제어기(1)에 내장되어 있는 롬테이블(2)에 기록된 데이터를 이용하여 산출한다.

상기 스텝 S4에서 산출한 조향 제어 데이터에 따라 스텝 S5와 같이 무인차의 조향 모터(5)를 구동하여 적저란 위치와 방향으로 조향한다.

[발명의 효과]

상술한 바와 같이 본 발명은, 무인차와 양 벽면과의 거리 및 주행선과 조향모터의 사이각 등을 이용하여 무인차를 조향함으로써 바닥 면의 마찰이 큰 조건에서도 주행속도 등을 일정하게 제어하는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 운전 상태에서 무인차의 기준선과 양 벽면과의 거리를 측정하여 무인차의 위치 정보를 계산하는 제1단계; 상기 제1단계에서 무인차의 위치 정보가 산출되면, 주행선과 무인차의 조향 모터의 사이각을 계산하여 조향 휠의 위치 각을 산출하는 제2단계; 상기 제1 및 제2단계에서 산출한 무인차의 벽면과의 거리 데이터 및 조향 휠의 사이각에 따른 주행위치 정보와 롬 테이블에 설정된 기준 데이터를 비교하여 조향 목표 데이터를 산출하는 제3단계; 및 상기 제3단계에서 산출한 조향 목표 데이터에 따라 무인차를 조향 운전하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 무인차 조향 방법.