KR100198024B1 - 무인반송차의 속도제어장치 - Google Patents

Abstract

이건 발명은 무인반송차에 관한 것으로, 유도선 방식의 무인반송차가 커브에 왔을 때 부드럽게 코너링 할 수 있는 것을 특징으로 하며, 퍼어지 제어장치를 이용하여 유도선으로 부터의 벗어남 신호와 그것을 시간 미분한 신호를 입력한다.

이들 입력 신호와 최종적인 출력인 고속 제어 지령신호의 각각에 대해서는 미리 멤버쉽 함수가 작성되어 있으며, 이들을 바탕으로 퍼어지 추론을 행하여 최적인 속도 제어 지령을 출력하는 방법이다.

이러한 방법을 유도선 방식의 무인차에서의 속도 제어 작용을 한다.

Description

무인반송차의 속도제어장치

제1도는 본 발명의 한 실시예인 속도제어장치의 구성을 나타내는 블록도.

제2도는 동 실시예에서의 멤버쉽 함수를 나타내는 도.

제3도는 동 실시예에서의 퍼어지 제어룰을 나타내는 도.

제4도 및 제5도는 동 실시예에서의 퍼어지 추론을 설명한 도.

제6도-제8도는 종래 예를 설명한 도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2g : 1 2g-2 : 자기센서

6a, 6b : 증폭기 7 : 차동 증폭시

8 : 미분회로 9 : 비례회로

10 : 퍼어지 콘트롤러 5 : 제어회로

본 발명은 공장내에서 화물을 자동적으로 반송하는 무인반송차의 속도제어장치에 관한 것이다.

근년, 공장등에서는 FA(factory automation)화에 따라서 무인반송차를 사용하는 자동반송 시스템이 많은 도입되고 있다.

이와 같은 시스템에서는, 일반적으로 바닥면에 부설한 유도선에 따라 무인반송차를 주행시키고 있다.

이와 같은 무인반송차의 한 예를 제6도에서 제시했다.

제6도는, 무인반송차의 개략을 나타내는 도이다. 이 도에서, 1은 자기테이프등으로 형성되는 유도선, 2는 이 유도선 1에 따라 전후진 가능한 3륜 무인반송차이다.

2a는 스티어링 륜(steering 輪), 2b는 스티어링 륜 2a을 구동하는 주행모터이다.

2c는 유륜(遊輪), 2d는 스티어링 륜 2a을 조타하는 스티어링 모터이다.

2e, 2f는 각각 유도선 1으로 부터의 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, 2f의 양끝에는 자기센서 2g가 쌍으로 되어 설치되어 있다.

이 자기센서 2g는 유도선 1의 자장을 검출해서 출력한다.

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

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

이렇게 하므로서 무인반송차 2가 유도선 1에 따라서 주행한다.

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

이 도면에서, 3은 승산기(乘算器)이며, 기준속도신호 Vref와 스티어링 각도신호 Sa(후술함)를 곱셈해서 출력한다.

이 스티어링 각도신호 Sa는 스티어링 모터 2d의 조타각(스티어링 각)을 검출하는 인코더(encoder, 도시 생략함) 로부터 공급되는 신호이다.

또, 이 신호 Sa의 극성은 진행방향에 대해서 좌로 조타되었을 경우에는 부(負)가 되며, 우로 조타되었을 경우에는 정(正)이 된다.

4는 속도 발전기인데, 주행모터 2b의 회전수에 응한 레벨의 신호를 발생하여 이것을 속도 피드백 신호 Vf로서 출력한다.

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

이 제어회로 5의 제어특성 예를 제8도에 도시한다.

이 도에서 나타낸 그래프에서, 세로축은 위에서 말한 속도지령신호 Sc이며, 가로측은 스티어링 각도이다.

이 그래프에서와 같이 스티어링 각도가 ±θ의 범위에 있을 때는, 무인반송차 2가 기준속도(이 예에서는 매시 4km의 속도)로서 주행하며, 한편, 스티어링 각도가 +θ이상, 또는 -θ이하의 경우에는, 스티어링 각도에 반비례한 속도로 주행한다.

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

그런데, 인간이 이와같은 반송차를 운전하는 경우를 생각하면, 운전수는 과거의 경험에서 우선 커브에 접어들면 감속하고, 다음에 커브의 가운데에서는 일정한 차속도를 유지하며, 그리고 커브가 끝난 후부터 가속한다는 등의 순조롭게 속도제한을 행한다.

그렇지만, 위에서 말한 종래의 무인반송차에서는, 스티어링 각도에 따른 속도제어를 행하기 때문에 인간이 운전하는 것처럼 순조로운 속도제어를 하는 것이 불가능하다는 결점이 있었다.

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

본 발명은 위에서와 같은 사정을 감안해서 이루어진 것으로서, 순조로운 속도제어를 행하며, 급한 커브에서도 부드럽게 굴곡할 수 있는 무인반송차의 속도제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은, 바닥면에 부설되는 유도선을 따라서 주행하는 무인반송차에 있어서, 상술한 유도선으로 부터의 위치 벗어남 양에 비례한 제1의 제어신호와, 상술한 위치 벗어남 양을 시간미분한 제2의 제어신호를 발생하는 제어신호 발생수단과, 상술한 제1 및 제2의 제어신호를 받아서 복수의 멤버쉽 함수로서 정의된 퍼어지 집합을 소정의 제어룰에 따라서 퍼어지 추론하고, 이 추론결과에 응해서 상술한 무인반송차의 주행속도를 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 무인반송차의 주행에 따라서 제1 및 제2의 제어신호가 제어신호 발생수단에 출력된다.

그리고, 이들 신호가 퍼어지 추론된다.

이 추론결과에 의해서 무인반송차의 주행속도가 제어된다.

[실시예]

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

제1도는 본 발명의 한 실시예인 무인반송차 2의 속도제어장치의 구성을 나타내는 블록도이며, 제7도의 각 부에 대응하는 부분에는 동일의 부호를 붙여서 그 설명을 생략한다.

이 도면에서, 2g-1, 2g-2는 각각 전진용 스티어링 센서 2e의 좌단과 우단에 배치된 자기센서이다.

6a,6b는 각각 자기센서 2g-1, 2g-2의 출력신호를 증폭해서 출력하는 증폭기이다.

7은 차동 증폭기이다. 이 차동 증폭기 7는, 비 반전입력단자(非反轉入力端子)에 공급되는 신호와 반전입력단자에 공급되는 신호와의 차, 즉, 전진용 스티어링 센서 2e의 위치 벗어남을 나타내는 편차 신호 Ds를 출력한다.

이 편차신호 Ds는, 전진용 스티어링 센서 2e가 앞에서 말한 유도선 1의 거의 중앙에 위치하고 있을 때에 「0」이 되어, 이 위치보다 좌 또는 우로 벗어난 경우에는 각각 부 또는 정의 극성을 갖는다.

또, 이 위치 벗어남이 클수록 그 신호 레벨로 커진다.

8은 입력저항 R₁, 콘덴서 C_{1 ,}조정저항 R₂및 오퍼레이션 앰프 OP₁으로 구성되는 미분회로이다.

이 미분회로 8는 편차신호 Ds를 시간 미분하고, 이것을 미분신호 Δ²Ds로서 출력한다.

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

이 비례회로 9는, 편차신호 Ds를 소정의 레벨로 증폭하여, 이것을 비례신호 ΔDs로서 출력한다.

10은 미분신호 Δ²Ds와 비례신호 ΔDs를 받아서 퍼어지 제어를 행하며, 그 결과를 속도제어 지령신호 Dc로서 출력하는 퍼어지 콘트롤러이다.

다음에, 이 퍼어지 콘트로러 10에 대해서 제2도 및 제3도를 참조해서 설명한다.

제2도는 퍼어지 콘트롤로 10에서 정의되는 각 멤버쉽 함수를 나타내는 도이다.

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

제2도(ㄱ)은 비례신호 ΔDs의 멤버쉽 함수를 나타내는 도이며, L,Z 및 R의 3가지의 라벨로서 식별되는 각 멤버쉽 함수가 설정되어 있다.

L은 전진용 스티어링 센서 2e가 유도선 1의 좌측으로 벗어나 있을 때의 멤버쉽 함수이며, 가장 죄측으로 벗어났을 때 (비례신호 ΔDs가 -1인 경우)에 그레이드가 1이 된다.

Z는 전진용 스티어링 센서 2e가 유도선 1의 대략 중앙에 위치할 경우의 멤버쉽 함수이며, 중앙에 위치할 때에 그 그레이드가 1이 된다.

한편, 중앙에서 좌우로 벗어나면 그 그레이드가 내려간다.

R은 전진용 스티어링 센서 2e가 유도선 1의 우측으로 벗어나 있을때의 멤버쉽 함수이며, 가장 우측으로 벗어났을때(비례신호 ΔDs가 1인 경우)에 그 그레이드가 1이 된다.

제2도(ㄴ) 은 미분선신호 Δ²Ds의 멤버쉽 함수를 나타내는 도이며, 제2도(ㄱ)과 같은 함수를 취하고 있다.

이 도에서, L은 전진용 스티어링 센서 2e가 좌방향으로 벗어나고 있을때의 멤버쉽 함수이다.

이 멤버쉽 함수 L은 좌방향으로 벗어나는 속도가 가장 빠를 때(미분신호 Δ²Ds가 -1인 경우)에 그레이드가 1이 된다.

Z는 전진용 스티어링 센서 2e의 벗어남이 대략 일정할 경우의 멤버쉽 함수이며, 벗어나는 속도가 0일때에 그레이드가 1이 된다.

R은 전지용 스티어링 센서 2e가 우방향으로 벗어나고 있을 때의 멤버쉽 함수이다.

이 멤버쉽 함수 R은 우방향으로 벗어나는 속도가 가장 빠를 때(미분회로 Δ²Ds가 1인 경우)에 그레이드가 1이 된다.

제2도는(ㄷ)은 뒤에서 말하는 퍼어지 추론에 의해서 얻어지는 속도제어 지령신호 Dc의 각 멤버쉽 함수를 나타내는 도이다.

이 도면에서, N은 무인반송차 2의 주행속도를 저속으로 할 때의 멤버쉽 함수, Z는 무인반송차 2의 주행속도를 중간속도로 했을 때의 멤버쉽 함수, P는 무인반송차 2의 주행속도를 고속으로 했을 때의 멤버쉽 함수이다.

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

이퍼어지 추론은, 아래에 제시한 퍼어지 제어룰에 의해서 실행된다. 즉,

룰 1: ΔDs = L 이고 Δ²Ds = L 이라면 Dc = N

룰 2: ΔDs = L 이고 Δ²Ds = Z 이라면 Dc = Z

룰 3: ΔDs = L 이고 Δ²Ds = R 이라면 Dc = P

룰 4: ΔDs = Z 이고 Δ²Ds = L 이라면 Dc = Z

룰 5: ΔDs = Z 이고 Δ²Ds = Z 이라면 Dc = P

룰 6: ΔDs = Z 이고 Δ²Ds = R 이라면 Dc = Z

룰 7: ΔDs = R 이고 Δ²Ds = L 이라면 Dc = P

룰 8: ΔDs = R 이고 Δ²Ds = Z 이라면 Dc = Z

룰 9: ΔDs = R 이고 Δ²Ds = R 이라면 Dc = N

이들 룰의 의미는, 예컨데, 룰 1에 있어서는, 「만약 비례신호ΔDs가 L(좌측으로 벗어나 있을 때)이고, 또한 미분신호 Δ²Ds가 L(좌방향으로 벗어나갈때)일 때는 속도제어지령신호 Dc를 L(저속)로 하라」라는 것이다.

이와 같은 퍼어지 제어 룰은, 제3도에 나타낸 매트릭스로서 표시할 수 가 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 무인반송차 2가 유도선 1을 따라서 전진주행할 경우, 전진용 스티어링 센서 2e의 양 끝에 배치되어 있는 자기 센서 2g-1, 2g-2가 유도선 1의 자장을 검출한다.

그리고, 이 검출신호가 차동증폭기 7를 통해서 미분회로 8 및 비례회로 9에 공급된다.

그리고, 지금, 예컨데, 미분회로 8에서 「-0.5」라는 값의 미분회로 Δ²Ds가, 비례회로 9에서 「0.25」라는 값의 비례신호 ΔDs가 각각 퍼어지 콘트롤러 10에 공급되면, 이 콘트롤러 10가 이들 각 값에 따라 상술했던 퍼어지 추론을 한다.

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

먼저, 룰 1에서, 상술했던 예에서는, 제4도(a)에서와 같이 비례신호 ΔDs의 그레이드가 0, 미분신호 Δ²Ds의 그레이드가 0.5가 된다.

그리고, 여기서는, 추론방법에 주지의 「MAX-MIN 논리적(論理積)」을 채용하고 있기 때문에, 이들의 MIN(최소)값을 취하면 0이되, 이 룰 1에 적합하지 않은 것이 된다.

마찬가지로 해서, 룰 2,3에서도 비례신호 ΔDs의 그레이드가 0이 되므로, 이들 룰에도 적합하지 않다.

다음에, 룰 4에서는, 제4도(b)에서와 같이 비례신호 ΔDs의 그레이드가 0.75, 미분신호 Δ²Ds의 그레이드가 0.5가 되어, 이들의 MIN값을 취하면 0.5가 된다.

이로 인해, 룰 4의 후건부(後件部)의 멤버쉽 함수, 즉 속도제어 지령신호 Dc의 멤버쉽 함수 Z를 높이 0.5의 위치에서 고르게한 대형(臺形)이 얻어진다.

이어서, 룰 5에서도 같이해서, 룰 5의 후건부의 멤버쉽 함수P를 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 않고, 룰 7,8에서는 각각 제4도(d), (e)에 나타낸 도형이 얻어진다.

이상의 결과에서 얻어진 도형군을 MAX(최대치)합성하면, 제5에 나타낸 도형이 얻어진다.

그리고, 최종적인 추론결과는 중심법(重心法)이라고 불리워지는 디퍼어지피케이션에 의해서 출력치를 확정한다.

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

이와같이 해서 확정된 속도제어 지령신호 Dc는 제어회로 5에 공급된다.

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

이 결과, 무인반송차 2는 인간이 운전하는 것처럼 순조로운 속도제어를 한다.

그리고, 상술한 실시예에서는 퍼어지 추론방법으로서 「MAX-MIN 논리적」을 채용하고, 출력치의 확정방법으로서 「중심법」을 채용했으나, 이것은 기타 추론방법 및 기타 출력확정방법으로의 전개도 용이하다.

또, 상술한 실시예에서는, 무인반송차 2가 전진하는 경우의 속도제어방법에 대해서 설명했으나, 이것은 후진하는 경우에도 물론 적용 가능한 것이다.

이상에서 설명한 것처럼, 본 발명에 의하면, 무인반송차의 주행에 따라서 제1 및 제2의 제어신호가 제어신호 발생수단에서 출력된다.

그리고, 이들의 신호가 퍼어지 추론된다. 이 추론결과에 의해, 무인반송차의 주행속도가 제어되므로, 순조로운 속도제어를 행하여, 급격한 커브에서도 부드럽게 굴곡할 수 있는 효과를 얻을 수가 있다.

또, 커브의 반경에 따라서 차속도를 가감속하는 비율도 자동적으로 제어할 수 가 있다.

Claims (1)

1. 바닥면등에 부설된 유도선에 따라서 주행하는 무인반송차에 있어서, 상기 유도선으로 부터의 위치벗어남 양에 비례한 제1의 제어신호와, 상기 위치벗어남 양을 시간 미분한 제2의 제어신호를 발생하는 제어신호 발생수단과, 상기 제1 및 제2의 제어신호를 받아서, 복수의 멤버쉽 함수로서 정의된 퍼어지 집합을 소정의 제어 룰에 따라서 퍼어지 추론하고, 이 추론결과에 응해서 상기 무인반송차의 주행속도를 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 무인반송차의 속도제어장치.

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