KR100783422B1

KR100783422B1 - 무인 운반 차량 운전 시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR100783422B1
Application number: KR1020060010492A
Authority: KR
Inventors: 손영진
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2007-12-07
Also published as: KR20070079676A

Abstract

본 발명은 무인 운반 차량 운전 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히, 루프형 경로를 이동하면서 각종 물품을 자동 적재 및 하역하는 무인 운반 차량에 대하여 공차 상태로의 이동거리를 최소화하기 위한 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 다수의 정지위치가 설정되어 있는 루프형 경로 상에서 물품을 적재하거나 공차 상태로 이동하는 무인 운반 차량(10)과; 상기 무인 운반 차량(10)의 위치 및 물품의 적재 상태를 무선으로 인식하는 RFID 리더(20)와; 입고 물품의 정보 및 각 물품의 목적지 정보를 보관하는 데이터베이스(30)와; 상기 무인 운반 차량(10)의 이동경로를 생성하는 경로선택 연산장치(40)와; 상기 RFID 리더(20), 데이터베이스(30), 그리고 경로선택 연산장치(40)에 연결되어, 상기 무인 운반 차량(10)의 정보를 트랙킹하는 동시에, 상기 무인 운반 차량(10)의 운전을 제어하는 공정제어 PLC(50)로 구성되어, 무인 운반 차량에 대한 효율 증대로 작업시간 감소 및 수명 연장을 도모하며, 설치비용 및 유지보수비용을 저감시킬 수 있도록 하는 것이다.

무인 운반 차량, RFID, 데이터베이스, 연산장치, PLC

Description

무인 운반 차량 운전 시스템 및 그 제어방법{System and method for controlling automated guided vehicle}

도 1은 본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템을 도시하는 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템 제어방법을 도시하는 흐름도,

도 3은 본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템 및 그 제어방법에 대한

일 예를 나타내는 도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 무인 운반 차량 20 : RFID 리더

30 : 데이터베이스 40 : 경로선택 연산장치

50 : 공정제어 PLC S1 : 제1단계

S2 : 제2단계 S3 : 제3단계

S4 : 제4단계 S5 : 제5단계

본 발명은 무인 운반 차량 운전 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서 특히, 루프형 경로를 이동하면서 각종 물품을 자동 적재 및 하역하는 무인 운반 차량에 대하여 공차 상태로의 이동거리를 최소화하기 위한 시스템 및 그 제어방법으로써, 무인 운반 차량에 대한 효율 증대로 작업시간 감소 및 수명 연장을 도모하며, 설치비용 및 유지보수비용을 저감시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 무인 운반 차량(AGV; Automated Guided Vehicle)이란 차량의 운전자가 없이 각종 물품을 한 작업장에서 다른 작업장으로 운반해 주는 차량을 말한다.

최근 들어, 생산성 증대를 위하여 유연생산시스템(FMS; Flexible Manufacturing System)이 적용되고 있으며, 이러한 유연생산시스템에 필수적인 요소 중 하나가 물류자동화이다.

물류자동화를 이루기 위해 상기한 무인 운반 차량 운전 시스템의 운영 및 통제가 점점 복잡해지며 어려워지고 있는 실정이다.

상기 무인 운반 차량은 통상 공차 상태로 이동하여, 각종 물품을 선적한 후, 적재 상태로 이동하고, 다시 적재된 물품을 하역하는 작업을 반복적으로 수행하면서 소정의 경로를 이동하게 된다.

이 가운데 공차 상태로 무인 운반 차량이 이동하는 것은 생산성 향상에 도움을 주지 않기 때문에, 상기 무인 운반 차량이 공차 상태로 이동하는 거리가 짧으면 짧을수록 무인 운반 차량의 효율이 높아지고, 작업시간도 줄어 자체 수명도 길어지 게 되는 것이다.

그러나, 종래의 무인 운반 차량 운전 시스템은 무인 운반 차량이 하역을 마친 공차 상태에서 단순히 가장 가까운 거리에 운반할 물품이 있는 정지위치로 이동하도록 제어되고 있기 때문에, 무인 운반 차량의 효율이 크게 떨어지며 작업시간의 증가는 물론 무인 운반 차량의 수명 또한 단축될 뿐 아니라, 이에 따라 고가의 장비인 무인 운반 차량의 추가 구매 비용과 유지보수 비용 또한 증대된다는 기술상의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 루프형 경로 상에서 이동하면서 물품을 적재 및 하역하는 무인 운반 차량에 대하여 공차 상태로의 이동거리를 최소화할 수 있음으로써, 무인 운반 차량에 대한 효율 증대로 작업시간 감소 및 수명 연장을 도모하며, 설치비용 및 유지보수비용을 저감시킬 수 있도록 하는 무인 운반 차량 운전 시스템 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

이러한 본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템은 다수의 정지위치가 설정되어 있는 루프형 경로 상에서 물품을 적재하거나 공차 상태로 이동하는 무인 운반 차량과; 상기 무인 운반 차량의 위치 및 물품의 적재 상태를 무선으로 인식하는 RFID 리더와; 입고 물품의 정보 및 각 물품의 목적지 정보를 보관하는 데이터베이 스와; 상기 무인 운반 차량의 이동경로를 생성하는 경로선택 연산장치와; 상기 RFID 리더, 데이터베이스, 그리고 경로선택 연산장치에 연결되어, 상기 무인 운반 차량의 정보를 트랙킹하는 동시에, 상기 무인 운반 차량의 운전을 제어하는 공정제어 PLC로 구성되는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템 제어방법은 상기 무인 운반 차량 운전 시스템을 제어하는 방법으로서, 공정제어 PLC가 현재의 무인 운반 차량의 정지위치 상에서 데이터베이스를 통하여 이송할 물품이 있는지 판단하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 무인 운반 차량의 정지위치 상에서 이송할 물품이 없을 경우, 경로선택 연산장치가 상기 무인 운반 차량이 이동할 수 있는 경로를 생성하는 제2단계와; 상기 제2단계 이후, 상기 경로선택 연산장치가 공차 상태로 최단 이동거리가 되는 최적의 무인 운반 차량 이동 경로를 산출하는 제3단계와; 상기 제3단계 후, 상기 경로선택 연산장치에 의하여 산출된 최적 경로를 통하여 상기 공정제어 PLC가 무인 운반 차량을 이동시키는 제4단계와; 상기 무인 운반 차량에 물품을 선적한 후, 목적지로 이동하여 선적된 물품을 하역하는 제5단계로 구성되는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템을 도시하는 개략적인 구성도이며, 도 2는 본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템 제어방법을 도시하는 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템 및 그 제어방법에 대한 일 예를 나타내는 도이다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 무인 운반 차량(10), RFID 리더(20), 데이터베이스(30), 경로선택 연산장치(40), 그리고 공정제어 PLC(50)로 이루어져, 종래와 같이 단순히 이송하고자 하는 물품이 있는 가장 가까운 정지위치로 무인 운반 차량(10)을 이동시키지 않고, 무인 운반 차량(10)이 공차 상태로 가장 짧은 거리를 이동하도록 제어함으로써, 효율적이면서 경제적으로 무인 운반 차량(10)을 운전시킬 수 있는 것이다.

본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템에 대한 각 구성요소를 하나씩 살펴보면 다음과 같다.

우선, 무인 운반 차량(10)은 미리 설정된 경로를 이동하는 자동 제어 차량으로, 차량의 구동에 필요한 모터 등이 마련되어 있어 별도의 제어장치(본 발명에 있어서는 공정제어 PLC(50))에 의하여 유선 또는 무선을 통하여 이동이 제어되며, 그 상측면은 각종 물품을 적재할 수 있도록 수평한 적재면이 형성되어 있다.

그리고, 이러한 무인 운반 차량(10)은 소정의 경로 상에서 이동하게 되며, 경로 상에 미리 설정되어진 다수의 정지위치에서 물품을 선적하거나 하역하게 되는 것이다.

이때, 상기 무인 운반 차량(10)의 이동 경로로 밀폐형은 물론 개방형도 가능하나, 이하 설명에서는 밀폐형인 루프형 경로를 예로 들어 설명한다.

이와 함께, 상기 무인 운반 차량(10)이 이동하는 경로 인근에는 RFID 리더(20)가 고정 설치되어 있어, 상기 RFID 리더(20)는 무인 운반 차량(10)의 현재 위치는 물론 물품의 적재 여부를 무선으로 인식하게 된다.

여기에서, RFID란 전파식별(Radio Frequency Identification)을 뜻하는 것으로, 소형 반도체 칩을 이용해 사물의 정보를 처리하는 기술을 말한다.

즉, 각종 물품에 소형 칩을 부착해 사물의 정보와 주변 환경정보를 무선주파수로 전송·처리하는 비접촉식 인식시스템으로, 판독·해독기능이 있는 판독기와 고유 정보를 내장한 RFID 태그(RFID tag), 운용 소프트웨어, 네트워크 등으로 구성된 전파식별 시스템은 사물에 부착된 얇은 평면 형태의 태그를 식별함으로써 정보를 처리한다.

이에 따라, 상기 무인 운반 차량(10)에는 물품의 적재 상태 및 루프형 경로 상의 위치 정보를 입력 가능한 RFID 태그가 부착되어, 상기 RFID 리더(20)가 무선으로 무인 운반 차량(10)의 정보를 인식 가능한 것이 바람직하다.

결과적으로, 상기 RFID 리더(20)는 무인 운반 차량(10)에 마련된 RFID 태그를 통하여, 상기 무인 운반 차량(10)의 현재 위치와 물품의 적재 여부를 무선으로 인식할 수 있는 것이다.

그리고, 데이터베이스(30)는 입고 물품의 정보 및 각 물품의 목적지 정보를 보관하는 장치로, 마이컴을 포함하는 PC 등의 컴퓨터이다.

이와 함께, 경로선택 연산장치(40) 또한 마이컴을 포함한 PC 등의 컴퓨터로, 상기 무인 운반 차량(10)의 최적 이동경로를 산출하게 되며, 그 최적 이동경로를 산출하는 방법은 이후에 설명한다.

마지막으로, 공정제어 PLC(50)는 상기 RFID 리더(20), 데이터베이스(30), 그리고 경로선택 연산장치(40)에 연결되어, 상기 무인 운반 차량(10)의 정보를 트랙 킹하는 동시에, 상기 무인 운반 차량(10)의 운전을 유무선을 통하여 원격으로 제어하는 구성요소로, 상기 데이터베이스(30)로부터 이송하고자 하는 각종 물품의 정보와 목적지 정보를 받는 동시에, 상기 RFID 리더(20)로부터 무인 운반 차량(10)의 현재 위치 및 물품 적재 여부에 대한 정보를 받아, 이러한 정보들을 기반으로 상기 경로선택 연산장치(40)가 최적의 경로를 산출하면, 산출된 경로에 따라 상기 무인 운반 차량(10)을 원격 제어하게 되는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템에 대한 작동은 아래의 제어방법과 함께 설명한다.

그리고, 본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템 제어방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 모두 제1~5단계로 이루어져 상기한 본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템을 제어하여 무인 운반 차량(10)이 공차 상태로 가장 짧은 거리를 이동하도록 제어하는 방법인 것이다.

이하 본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템 제어방법의 각 단계를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

우선, 제1단계(S1)에서는 공정제어 PLC(50)가 현재의 무인 운반 차량(10)의 정지위치 상에서 데이터베이스(30)를 통하여 이송할 물품이 있는지 판단하게 된다.

상기 제1단계(S1)에서 무인 운반 차량(10)의 정지위치 상에서 이송할 물품이 없을 경우 제2단계(S2)가 진행되며, 상기 제2단계(S2)에서는 경로선택 연산장치(40)가 상기 무인 운반 차량(10)이 이동할 수 있는 경로를 생성하게 된다.

즉, 상기 경로선택 연산장치(40)가 데이터베이스(30)에 저장되어 있는 각종 물품의 정보를 통하여 무인 운반 차량(10)이 이동할 수 있는 모든 경우의 수에 대한 경로를 생성하게 되는 것이다.

상기 제2단계(S2) 이후 제3단계(S3)에서는, 상기 경로선택 연산장치(40)가 공차 상태로 최단 이동거리가 되는 최적의 무인 운반 차량(10) 이동 경로를 산출하게 된다.

이때, 무인 운반 차량(10)이 공차 상태로 최단 이동거리가 되는 정지위치가 X라고 했을 때, N은 무인 운반 차량(10)이 이동하는 정지위치의 개수이며, D _ij 는 정지위치 i에서 정지위치 j까지의 거리이고, Y가 임의의 정지위치에 운반할 물품이 있으면 1이고 없으면 0일 경우,

의 식을 통하여 무인 운반 차량(10)의 최적 경로를 산출하는 것이다.

이와 같이 제3단계(S3)에서 무인 운반 차량(10)의 최적 경로를 산출한 후, 제4단계(S4)에서는 상기 경로선택 연산장치(40)에 의하여 산출된 최적 경로를 통하여 상기 공정제어 PLC(50)가 운반하고자 하는 물품이 쌓여 있는 정지위치로 무인 운반 차량(10)을 이동시키게 된다.

그리고, 제5단계(S5)에서는 상기 무인 운반 차량(10)에 물품을 선적한 후, 목적지로 이동하여 선적된 물품을 하역하게 되는 것이다.

이때, 상기 제1단계(S1)에서 무인 운반 차량(10)의 정지위치 상에서 이송할 물품이 있을 경우, 상기 제2단계(S2), 제3단계(S3), 그리고 제4단계(S4)를 거치지 않고 상기 제5단계(S5)가 곧바로 시작되는 것이다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템 및 그 제어방법에 대하여 일 예를 들어 그 동작예를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템 및 그 제어방법이 도 3에 도시된 바와 같이, 무인 운반 차량(10)이 이동할 수 있는 원형의 루프형 경로가 설정되어 있으며, 그 경로 상의 정지위치에는 도시된 바와 같은 물품이 쌓여 있다고 가정하자.

이때, 루프형 경로의 전체 길이를 120m라하고, 12개의 정지위치가 30°의 위상각을 갖고 등간격으로 설정되어 있다고 했을 때, 정지위치 상호간의 거리는 10m이다.

그리고, 12개의 정지위치 가운데 도시한 바와 같이 실선의 원으로 표시한 8개만 유효한 정지위치로 물품의 선적이나 하역이 있을 수 있고, 가상선으로 표시한 나머지 4개의 정지위치는 무효한 정지위치로 선적이나 하역이 전혀 발생치 않는 곳이다.

여기에서, 무인 운반 차량(10)은 원형의 루프형 경로 중앙으로부터 1시 방향의 정지위치1에 공차 상태로 위치하고, 2시 방향의 정지위치2에는 목적지가 정지위치5인 물품이 쌓여 있으며, 10시 방향의 정지위치7에는 목적지가 정지위치4인 물품이 쌓여 있고, 11시 방향의 정지위치8에는 목적지가 정지위치6인 물품이 쌓여 있다고 가정한다.

이 경우, 제1단계(S1)에서는 공정제어 PLC(50)가 무인 운반 차량(10)에 물품 이 적재되어 있는지 판단하게 되는 데, 상기 공정제어 PLC(50)가 상기 무인 운반 차량(10)에 부착된 RFID 태그로부터 RFID 리더(20)가 정보를 읽어 상기 무인 운반 차량(10)에 별도의 물품이 적재되지 않은 것으로 판단하여 도 2에 도시된 바와 같이 제2단계(S2)가 시작된다.

제2단계(S2)에서는 데이터베이스(30)를 기반으로 하여 상기 무인 운반 차량(10)의 이동 가능한 모든 경로를 탐색하게 되며, 그 결과는 모두 6가지 경우의 수로 아래의 표 1과 같다.

이후, 제3단계(S3)에서는 경로선택 연산장치(40)가 상기한

의 식을 통하여 무인 운반 차량(10)의 최적 경로를 산출하게 된다.

그 결과를 살펴보면 정지위치1에 위치한 공차 상태의 무인 운반 차량(10)은 공차 상태로 정지위치8로 이동한 후, 물품을 선적하고 정지위치6으로 이동하여 선적되어 있는 물품을 하역하고 나서, 정지위치7로 이동하는 경로를 산출하게 되며, 이에 따라 제4단계(S4) 및 제5단계(S5)가 진행되어 공정제어 PLC(50)가 상기 무인 운반 차량(10)을 산출된 경로에 따라 이동시키게 되는 것이다.

이러한 경우, 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명에 의하여 산출된 최적의 경로를 따라 이동할 경우, 무인 운반 차량(10)이 공차 상태로 이동한 거리는 40m인 반면, 기존에 단순히 가장 가까운 정지위치로 이동할 경우, 무인 운반 차량(10)이 공차 상태로 이동하는 거리 50m에 비하여 10m의 거리를 줄일 수 있게 되는 것이다.

따라서, 본 발명의 무인 운반 차량 운전 시스템 및 그 제어방법은 기존에 단순히 무인 운반 차량(10)이 가장 가까운 정지위치로 이동하는 제어방법을 개선하여, 무인 운반 차량(10)이 공차 상태로 이동하는 거리를 최소화하는 경로에 따라서 운전 됨으로써, 무인 운반 차량(10)의 효율을 극대화시키며, 특히 무인 운반 차량(10)의 추가 구매 비용이나 유지보수비용을 현저하게 줄일 수 있다는 탁월한 이점이 있는 발명인 것이다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

이상과 같은 본 발명은 루프형 경로 상에서 이동하면서 물품을 적재 및 하역하는 무인 운반 차량에 대하여 공차 상태로의 이동거리를 최소화할 수 있음으로써, 무인 운반 차량에 대한 효율 증대로 작업시간 감소 및 수명 연장을 도모하며, 설치비용 및 유지보수비용을 저감시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims

다수의 정지위치가 설정되어 있는 루프형 경로 상에서 물품을 적재하거나 공차 상태로 이동하는 무인 운반 차량과;

상기 무인 운반 차량의 위치 및 물품의 적재 상태를 무선으로 인식하는 RFID 리더와;

입고 물품의 정보 및 각 물품의 목적지 정보를 보관하는 데이터베이스와;

상기 무인 운반 차량의 이동경로를 생성하는 경로선택 연산장치와;

상기 RFID 리더, 데이터베이스, 그리고 경로선택 연산장치에 연결되어, 상기 무인 운반 차량의 정보를 트랙킹하는 동시에, 상기 무인 운반 차량의 운전을 제어하는 공정제어 PLC로 구성되는 것을 특징으로 하는 무인 운반 차량 운전 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 무인 운반 차량에는 물품의 적재 상태 및 루프형 경로 상의 위치 정보를 입력 가능한 RFID 태그가 부착되어, 상기 RFID 리더가 무선으로 정보를 인식 가능한 것을 특징으로 하는 무인 운반 차량 운전 시스템.
제 1항의 무인 운반 차량 운전 시스템을 제어하는 방법으로서,

공정제어 PLC가 현재의 무인 운반 차량의 정지위치 상에서 데이터베이스를 통하여 이송할 물품이 있는지 판단하는 제1단계와;

상기 제1단계에서 무인 운반 차량의 정지위치 상에서 이송할 물품이 없을 경우, 경로선택 연산장치가 상기 무인 운반 차량이 이동할 수 있는 경로를 생성하는 제2단계와;

상기 제2단계 이후, 상기 경로선택 연산장치가 공차 상태로 최단 이동거리가 되는 최적의 무인 운반 차량 이동 경로를 산출하는 제3단계와;

상기 제3단계 후, 상기 경로선택 연산장치에 의하여 산출된 최적 경로를 통하여 상기 공정제어 PLC가 무인 운반 차량을 이동시키는 제4단계와;

상기 제1단계에서 무인 운반 차량의 정지위치 상에서 이송할 물품이 있을 경우 또는 상기 제4단계 후, 상기 무인 운반 차량에 물품을 선적한 후, 목적지로 이동하여 선적된 물품을 하역하는 제5단계로 구성되되;

상기 제3단계에서는 무인 운반 차량이 공차 상태로 최단 이동거리가 되는 정지위치가 X라고 했을 때, N은 무인 운반 차량이 이동하는 정지위치의 개수이며, D_ij 는 정지위치 i에서 정지위치 j까지의 거리이고, Y가 임의의 정지위치에 운반할 물품이 있으면 1이고 없으면 0일 경우,
의 식을 통하여 무인 운반 차량의 최적 경로를 산출하는 것을 특징으로 하는 무인 운반 차량 운전 시스템 제어방법.
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