KR101286815B1 - 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 및 이의 운영방법 - Google Patents

무인운반 하역차의 교통제어 시스템 및 이의 운영방법 Download PDF

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    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
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Abstract

본 발명은 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 및 이의 운영방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 및 이의 운영방법은 화물의 자가하역이 가능하도록 자체 하역장치가 탑재되고, 주행 관리모듈로 현재 위치정보를 전송하고, 상기 주행 관리모듈에 의해 주행이 제어되는 무인운반 하역차, 상기 무인운반 하역차를 통해 옮겨진 화물을 수동적으로 처리할 뿐만 아니라, 노드 관리모듈에 작업영역을 예약하거나 예약해제를 요청하여 노드에 화물을 능동적으로 하역하는 작업 스테이션, 상기 작업 스테이션 또는 주행 관리모듈로부터 노드에 대한 예약 또는 예약해제를 요청받아 처리하고, 작업 스테이션과 주행 관리모듈이 하나의 노드에 예약하여, 상기 노드의 예약이 경합될 경우, 작업 스테이션의 화물 처리량을 높이기 위해, 작업 스테이션에 우선권을 부여하는 노드 관리모듈 및 상기 무인운반 하역차가 출발노드에서 목적노드까지 최단 경로로 주행되도록 주행경로를 탐색하고, 상기 주행경로 상에 교착관계가 감지되면 상기 교착관계를 해소하고, 탐색된 주행 경로 내의 노드에 대한 예약 또는 예약해제를 상기 노드 관리모듈로 요청하고, 예약된 노드로 상기 무인운반 하역차가 이동되도록 제어하는 주행 관리모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무인운반 하역차의 교통제어 시스템 및 이의 운영방법{TRAFFIC CONTROL SYSTEM AND OPERATING METHOD OF AUTOMATED LIFITING VEHICLES}
본 발명은 다수개의 작업 스테이션과 상기 작업 스테이션 사이에 형성된 주행로를 운행하는 무인운반 하역차가 서로 충돌하거나 교착(Deadlock)상태에 빠지는 일 없이 목적지까지 최단 경로로 원활하게 주행하고, 작업 스테이션과 무인운반 하역차가 동일한 노드에 대하여 예약이 경합할 경우, 우선순위에 따라 예약을 진행할 수 있는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 및 이의 운영방법에 관한 것이다.
본 출원인의 등록특허 제10-1010718호(2011년01월18일,등록)에 "복수개의 자원을 점유하는 무인 반송차의 동적 주행방법"이 소개되어 있다.
상기 복수개의 자원을 점유하는 무인 반송차의 동적 주행방법은 (a) 초기 차량의 위치를 설정하고, 설정된 차량의 위치를 출발지 노드로 하여 레벨 노드 집합에 추가하는 단계와, (b) 상기 레벨 노드 집합에 추가된 노드를 기준으로 다음 방문 가능한 모든 노드들에 대해 미리 저장된 차량상태별 예약 가능 시간창(Free Time Window : FTW)을 찾아 예약 가능한 모든 후보 노드들을 수집하는 단계와, (c) 상기 수집된 모든 예약 가능한 후보노드 중에서 예약 가능 시간창 차이가 가장 작은 노드를 선택하는 단계와, (d) 상기 선택된 노드를 레벨 노드 집합에 추가하고, 상기 추가된 노드에 대해서 예약 시간창을 갱신하는 단계와, (e) 상기 선택된 노드가 도착지 노드라면 레벨 노드 집합의 추가를 종료하고, 그렇지 않으면 상기 (a) 내지 (d) 과정을 반복하는 단계와, (f) 상기 레벨 노드 집합의 추가를 통해 차량의 노선(route)이 결정되면 레벨 노드 집합의 추가된 노드를 이용하여 차량의 주행 스케줄을 생성하는 단계를 포함한다.
그러나, 상기 복수개의 자원을 점유하는 무인 반송차의 동적 주행방법은 자가 적재/이재 능력을 갖춘 무인운반 하역차에 적용할 경우, 무인운반 하역차가 정차위치에 정지해 있지 않아도, 작업 스테이션이 미리 화물을 정차위치에 적재/이재하기 때문에, 무인운반 하역차와 작업 스테이션의 적재/이재 장치 사이에 충돌이 발생하는 문제가 있다.
또한, 무인운반 하역차의 주행시간, 화물 적재/이재 시간, 작업 스테이션의 적재/이재 장치의 화물 처리 시간 등 불확실성이 있는 환경에서는 종래의 예약 가능 시간창(Free Time Window)을 찾아 차량의 주행 스케줄을 결정하는 방법은 개별 차량의 주행 스케줄을 수시로 갱신해야 하기 때문에, 연산 시간 및 비용면에서 비효율적이다.
따라서, 본 발명의 목적은 다수개의 작업 스테이션과 상기 작업 스테이션 사이에 형성된 주행로를 운행하는 무인운반 하역차가 서로 충돌하거나 교착(Deadlock)상태에 빠지지 않고, 목적지까지 최단 경로로 원활하게 주행하고, 작업 스테이션과 무인운반 하역차가 동일한 노드에 대하여 예약이 경합할 경우, 우선순위에 따라 예약을 진행할 수 있는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 및 이의 운영방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템은 화물의 자가하역이 가능하도록 자체 하역장치가 탑재되고, 주행 관리모듈로 현재 위치정보를 전송하고, 상기 주행 관리모듈에 의해 주행이 제어되는 무인운반 하역차; 상기 무인운반 하역차를 통해 옮겨진 화물을 수동적으로 처리할 뿐만 아니라, 노드 관리모듈에 작업영역을 예약하거나 예약해제를 요청하여 노드에 화물을 능동적으로 하역하는 작업 스테이션; 상기 작업 스테이션 또는 주행 관리모듈로부터 노드에 대한 예약 또는 예약해제를 요청받아 처리하고, 작업 스테이션과 주행 관리모듈이 하나의 노드에 예약하여, 상기 노드의 예약이 경합될 경우, 작업 스테이션의 화물 처리량을 높이기 위해, 작업 스테이션에 우선권을 부여하는 노드 관리모듈 및 상기 무인운반 하역차가 출발노드에서 목적노드까지 최단 경로로 주행되도록 주행경로를 탐색하고, 상기 주행경로 상에 교착관계가 감지되면 상기 교착관계를 해소하고, 탐색된 주행 경로 내의 노드에 대한 예약 또는 예약해제를 상기 노드 관리모듈로 요청하고, 예약된 노드로 상기 무인운반 하역차가 이동되도록 제어하는 주행 관리모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 노드 관리모듈은 주행 경로에 있는 노드들의 예약 유무, 예약 순서 및 예약 대기 상황을 파악하여 기록하는 노드 상황부; 상기 무인운반 하역차 또는 상기 작업 스테이션으로부터 예약요청을 받아, 노드 상황부를 통해 해당 노드에 대한 예약을 수행하고, 예약에 대한 성공 또는 실패 메시지를 무인운반 하역차 또는 작업 스테이션으로 전달하는 노드 예약부 및 상기 무인운반 하역차 또는 상기 작업 스테이션으로부터 예약해제 요청을 받아, 노드 상황부를 통해 해당 노드에 대한 예약해제를 수행하고, 예약해제에 대한 성공 또는 실패 메시지를 무인운반 하역차 또는 작업 스테이션으로 전달하는 노드 예약해제부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 노드 상황부는 노드의 예약 유무를 나타내는 예약 유무부, 노드를 예약할 순서를 순서를 저장하는 예약 순서부 및 상기 예약 유무부가 온인 상태일 때, 예약을 요청한 주체를 대기시키는 예약 대기부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 주행 관리모듈은 주행부, 경로탐색부 및 교착 감지/해소부를 더 포함하고, 상기 주행부는 상기 무인운반 하역차가 목적지까지 최단경로로 주행되도록 주행 알고리즘을 실행하여, 경로탐색부로 주행경로 탐색을 요청하고, 상기 경로탐색부로부터 주행경로를 전달받아, 상기 노드 관리모듈에 주행경로의 노드 순서대로 예약을 요청하고, 상기 노드 관리모듈로부터 예약성공 메시지를 전달받아, 예약된 노드까지 무인운반 하역차의 주행을 지시하고, 상기 노드 관리모듈로 예약해제를 요청하여, 주행이 완료된 노드의 예약을 해제하고, 상기 경로탐색부는 상기 주행부로부터 주행경로 탐색을 요청받아, 경로 탐색 알고리즘을 실행하고, 상기 알고리즘을 통해 무인운반 하역차의 출발노드부터 목적노드까지의 최단경로를 탐색하고, 탐색된 주행경로의 교착관계 유무를 파악하기 위해, 교착 감지/해소부로 교착 감지수행을 요청하고, 탐색된 최적의 주행경로를 주행부로 전달하고, 상기 교착 감지/해소부는 상기 경로탐색부로부터 교착 감지수행을 요청받아 교착 감지/해소 알고리즘을 실행하고, 상기 알고리즘을 통해 주행경로 내의 교착관계를 파악하고, 교착관계가 존재할 경우, 이를 해소하기 위하여 교착관계에 있는 무인운반 하역차의 임시주행을 지시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법은 주행 관리모듈이 주행 알고리즘을 수행하여, 무인운반 하역차가 출발노드에서 목적노드까지 다른 무인운반 하역차와의 교착없이 최단거리로 주행하는 단계 및 노드 관리모듈이 노드 예약 알고리즘 또는 노드 예약해제 알고리즘을 수행하여, 상기 주행 관리모듈 또는 작업 스테이션으로부터 노드에 대한 예약 또는 예약해제 요청을 받고, 상기 주행 관리모듈과 작업 스테이션에 의해 해당 노드에 대한 예약이 경합되면, 작업 스테이션의 처리량을 최대화하기 위하여 작업 스테이션을 우선 예약하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 주행 알고리즘은 경로 탐색 알고리즘을 수행하여 최적의 주행경로를 주행부로 전달하는 단계; 상기 주행부가 전달받은 최적의 주행경로를 노드 상황부의 예약 순서부의 예약순서에 추가하는 단계; 상기 주행부가 노드 관리모듈로 다음 노드의 예약을 요청하는 단계; 상기 노드 관리모듈이 노드 예약 알고리즘을 실행하여, 상기 주행부가 상기 노드 관리모듈로부터 예약 성공 또는 예약 실패 메시지를 전송받는 단계; 다음 노드의 예약이 성공하면, 노드 예약해제모듈로 현재 노드의 예약해제를 요청하는 단계; 상기 주행부가 무인운반 하역차를 다음 노드로 주행되도록 제어하는 단계 및 상기 주행할 다음 노드가 목표노드인지 판단하여, 상기 다음 노드가 목표노드이면 무인운반 하역차의 주행을 종료하고, 그렇지 않으면, 다음 노드를 현재노드로 변경한 후, 상기 단계들을 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다음 노드의 예약이 실패하면, 다음 노드의 예약이 성공할 때까지 대기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 경로 탐색 알고리즘은 경로탐색부가 무인운반 하역차의 출발위치와, 상기 출발위치에 대한 평가치를 묶은 쌍(0,S)을 우선순위 큐(P)에 삽입하여 초기화하는 단계; 상기 우선순위 큐(P)가 비어 있는지 판단하는 단계); 상기 큐(P)가 비어 있지 않으면, 상기 큐(P)의 첫 번째 번소(a,b)에 대하여, 노드 b를 목적지로 이미 주행 중인 다른 무인운반 하역차가 있는지 검사하는 단계; 상기 노드 b를 목적지로 주행 중인 차량이 없는 경우, 노드 b가 목적지(d)인지 검사하는 단계; 상기 노드 b가 목적지(d)가 아닌 경우, 노드 b와 연결된 모든 노드에 대해서, 해당 노드의 평가치와 노드를 큐(P)에 추가하는 단계; 상기 큐(P)에 저장된 첫 번째 번소 (a,b)를 큐(P)에서 제거한 후, 상기 단계들을 반복 수행하는 단계 및 상기 큐(P)가 비어 있으면, 교착 감지/해소부로 교착 감지/해소 알고리즘 요청을 한 후 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 노드 b를 목적지로 주행 중인 차량이 있는 경우, 경로탐색을 요청한 차량이 다른 차량의 예약 해제를 대기하고 있음을 기록하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 노드 b가 목적지(d)인 경우, 경로 탐색이 성공한 것이므로 b에 도달하기까지 거친 노드의 순서를 경로로 생성하는 단계; 주행부로 경로정보를 전달하는 단계 및 차량의 출발위치 s로 주행하기 위해 대기 중인 모든 차량에 대해 다시 경로 탐색을 수행하도록 함으로써 대기중인 다른 차량이 주행을 할 수 있는 기회를 부여하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 교착 감지 알고리즘은 큐(Q)에 교착 감지를 요청한 차량을 삽입하는 단계; 상기 큐(Q)가 비어 있는지 판단하여, 비어 있으면 종료하는 단계; 상기 큐(Q)가 비어 있지 않으면, 먼저 큐(Q)의 첫 번째 원소 q에 대해서, 상기 q가 교착 감지를 시작한 차량 v와 동일한지 검사하는 단계; 상기 q가 교착 감지를 시작한 차량 v와 동일하지 않은 경우, 예약해제를 대기하고 있는 모든 차량(k)을 큐(Q)에 추가하는 단계 및 첫 번째 원소 q를 큐(Q)에서 제거한 후, 큐(Q)가 빌 때까지 상기 단계들을 반복 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 첫번째 원소 q가 교착 감지를 요청한 차량와 동일하다면, 교착 상태를 해소하기 위해 교착 감지를 요청한 차량을 임시 목적지로 이동시켜 대기 상태의 순환 고리를 끊는 단계; 상기 교착 감지를 요청한 차량의 노드 예약 해제를 대기 중인 차량들에게 다시 경로 탐색을 수행하도록 지시하여, 대기 중인 다른 차량이 주행을 재개할 기회를 부여하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 노드 관리모듈이 주행 관리모듈로부터 다음 노드의 예약을 요청받거나, 작업 스테이션으로부터 노드 예약을 요청받으면, 노드 예약을 요청한 주체가 작업 스테이션 또는 무인운반 하역차인지 판단하는 단계; 상기 노드 예약을 요청한 주체가 작업 스테이션이면, 대상 노드가 예약중인지 판단하는 단계; 상기 대상 노드가 예약 중이 아닌 경우 대상 노드를 예약하는 단계; 예약 요청한 작업 스테이션에 예약 성공메시지를 전달하는 단계; 대상 노드가 예약 중인 경우, 해당 작업 스테이션이 대상 노드를 예약 요청했음을 기록하는 단계 및 해당 작업 스테이션에 노드 예약 실패메시지를 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 노드 예약을 요청한 주체가 무인운반 하역차이면, 대상 노드가 예약중인지 판단하는 단계; 상기 대상 노드가 예약 중이 아닌 경우, 해당 무인운반 하역차가 대상 노드의 예약 순서상 선순위에 있는지 확인하는 단계; 선순위에 있을 경우 대상 노드를 예약하고, 해당 무인운반 하역차를 예약순서에서 제거하는 단계; 주행 관리모듈로 예약 성공메시지를 전달하는 단계; 상기 단계에서, 대상 노드가 예약중이고, 해당 무인운반 하역차가 대상 노드의 예약 순서상 선순위에 있지 않으면, 해당 무인운반 하역차가 대상 노드를 예약하기 위해 대기 중임을 표시하는 단계 및 주행 관리모듈로 예약 실패메시지를 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 노드 관리모듈이 주행 관리모듈로부터 현재 노드의 예약해제를 요청받거나, 작업 스테이션으로부터 노드 예약해제를 요청받으면, 예약해제를 요청한 대상 노드의 예약을 해제하는 단계); 예약해제를 요청한 주체가 작업 스테이션 또는 주행 관리모듈인지 판단하는 단계; 상기 예약해제를 요청한 주체가 작업 스테이션이면, 예약순서가 비어 있는지 판단하여 예약 순서가 비어 있으면, 예약해제 알고리즘을 종료하는 단계; 예약순서가 비어 있지 않으면, 예약 순서가 제일 빠른 무인운반 하역차가 예약대기 중인지 판단하여, 예약대기 중이 아니면 예약해제 알고리즘을 종료하는 단계; 무인운반 하역차가 예약 대기중이면, 해당 노드를 예약하고, 해당 무인운반 하역차를 예약 순서에서 제거하는 단계; 주행 관리모듈에 해당 무인운반 하역차의 예약이 성공했음을 전달하여 알고리즘을 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 예약해제를 요청한 주체가 주행 관리모듈이면, 예약을 대기 중인 작업 스테이션이 있는지 판단하여, 예약을 대기 중인 작업 스테이션이 없으면, 상기 예약순서가 비어 있는지 판단하는 단계로 이동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 예약을 대기 중인 작업 스테이션이 있으면, 대상 노드를 해당 무인운반 하역차에 대해 예약하고, 대상 노드를 예약 순서에서 제거하는 단계 및 주행 관리모듈에 예약 성공메시지를 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 본 발명에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 및 운영방법은 다수개의 작업 스테이션과 상기 작업 스테이션 사이에 형성된 주행로를 운행하는 무인운반 하역차가 서로 충돌하거나 교착상태에 빠지지 않고, 목적지까지 최단 경로로 원활하게 주행하고, 작업 스테이션과 무인운반 하역차가 동일한 노드에 대하여 예약이 경합할 경우, 우선순위에 따라 예약을 진행할 수 있어, 항만, 물류센터 등의 터미널에 대한 자동화에 기여하여, 하역 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라, 비용이 절감되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템의 예시도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템의 구성도
도 3은 도 2의 노드 관리모듈의 노드 상황부에 대한 구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템의 운영방법의 순서도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템의 주행 알고리즘의 순서도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법의 경로 탐색 알고리즘의 순서도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법의 교착 감지/해소 알고리즘의 순서도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법의 예약 알고리즘의 순서도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법의 예약해제 알고리즘의 순서도
도 10은 종래의 컨테이너 터미널에서 무인운반 하역차 사이에 발생할 수 있는 교착상황을 설명하기 위한 예시도
도 11은 도 10의 교착상황을 설명하기 위한 예시도
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법에서 주행 알고리즘 및 예약/예약해제 알고리즘을 통해 교착이 방지되는 상황을 설명하기 위한 예시도
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법에서 교착 감지/해소 알고리즘을 통해 교착이 해소되는 상황을 설명하기 위한 예시도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템은 무인운반 하역차(100), 작업 스테이션(200), 노드 관리모듈(300) 및 주행 관리모듈(400)을 포함한다.
상기 무인운반 하역차(100)는 화물의 자가하역이 가능하도록 자체 하역장치(110)가 탑재되고, 주행 관리모듈(400)로 현재 위치정보를 전송하고, 상기 주행 관리모듈(400)에 의해 주행이 제어된다.
상기 작업 스테이션(200)은 상기 무인운반 하역차(100)를 통해 옮겨진 화물을 수동적으로 처리할 뿐만 아니라, 노드 관리모듈(300)에 작업영역(500: 노드)을 예약하거나 예약해제를 요청하여 노드에 화물을 능동적으로 하역한다.
상기 노드 관리모듈(300)은 상기 작업 스테이션(200) 또는 주행 관리모듈(400)로부터 노드에 대한 예약 또는 예약해제를 요청받아 처리하고, 작업 스테이션(200)과 주행 관리모듈(400)이 하나의 노드에 예약하여, 상기 노드의 예약이 경합될 경우, 작업 스테이션(200)의 화물 처리량을 높이기 위해, 작업 스테이션(200)에 우선권을 부여한다.
상기 주행 관리모듈(400)은 상기 무인운반 하역차(100)가 출발노드에서 목적노드까지 최단 경로로 주행되도록 주행경로를 탐색하고, 상기 주행경로 상에 교착관계가 감지되면 상기 교착관계를 해소하고, 탐색된 주행 경로 내의 노드에 대한 예약 또는 예약해제를 상기 노드 관리모듈(300)로 요청하고, 예약된 노드로 상기 무인운반 하역차(100)가 이동되도록 제어한다.
상기 무인운반 하역차(100)와 주행 관리모듈(400)의 메시지 교환은 지상제어반(600)을 통해 이루어진다.
상기 작업 스테이션(200)과 노드 관리모듈(300)의 메시지 교환은 제어패널(700)을 통해 이루어진다.
상기 무인운반 하역차(100)는 다수개의 노드가 회로망으로 표현된 주행 경로망 상에서, 두 노드 사이에 유무형의 주행경로(유도선)를 따라 주행하며, 상기 주행경로에는 어드레스 마크(Address mark)가 표시되고, 상기 무인운반 하역차(100)에 포함된 마크 리더(Mark reader)가 어드레스 마크를 읽어 무인운반 하역차(100)의 현재위치를 파악할 수 있으며, 현재위치를 작업 관리모듈(400)로 전송하여, 작업 관리모듈(400)로부터 주행을 제어받는다.
상기 주행 경로망에 존재하는 하나의 노드가 상기 작업 스테이션(200)의 작업영역(500)과 동일하며, 주행 중인 무인운반 하역차(100)가 작업 스테이션(200)의 노드에 정차하면, 작업 스테이션(200)의 하역장치는 무인운반 하역차(100)의 화물을 처리하거나, 상기 무인운반 하역차(100)가 자체 하역장치를 이용하여 작업 스테이션(200)의 작업영역(500)에 미리 화물을 내려놓고, 이후 작업 스테이션(200)의 하역장치가 화물을 처리할 수 있다.
상기 노드 관리모듈(300)은 노드 상황부(310), 노드 예약부(320) 및 노드 예약해제부(330)를 포함한다.
상기 노드 상황부(310)는 주행 경로에 있는 노드들의 예약 유무, 예약 순서 및 예약 대기 상황을 파악하여 기록한다.
상기 노드 예약부(320)는 무인운반 하역차(100) 또는 작업 스테이션(200)으로부터 예약요청을 받아, 노드 상황부(310)를 통해 해당 노드에 대한 예약을 수행하고, 예약에 대한 성공 또는 실패 메시지를 무인운반 하역차(100) 또는 작업 스테이션(200)으로 전달한다.
상기 노드 예약해제부(330)는 무인운반 하역차(100) 또는 작업 스테이션(200)으로부터 예약해제 요청을 받아, 노드 상황부(310)를 통해 해당 노드에 대한 예약해제를 수행하고, 예약해제에 대한 성공 또는 실패 메시지를 무인운반 하역차(100) 또는 작업 스테이션(200)으로 전달한다.
도 3을 참조하면, 상기 노드 상황부(310)는 노드의 예약 유무를 나타내는 예약 유무부(311), 노드를 예약할 순서를 순서를 저장하는 예약 순서부(312), 상기 예약 유무부(311)가 온(On)인 상태일 때, 예약을 요청한 주체를 대기시키는 예약 대기부(313)를 포함한다.
상기 노드 예약부(320)가 노드를 예약하면, 상기 예약 유무부(311)가 온으로 표시되고, 상기 노드 예약해제부(330)가 노드를 예약해제하면, 상기 예약 유무부(311)가 오프로 표시된다.
즉, 상기 주행 관리모듈(400)이 주행 경로망에 존재하는 노드들 중 무인운반 하역차(100)가 주행할 경로의 노드들에 대하여 노드 관리부(310)로 예약을 요청하면, 노드 관리부(310)는 주행 경로상에 있는 각 노드를 예약하기 위하여, 해당 노드의 예약 순서부(312)에 해당 무인운반 하역차(100)를 추가한다.
이후, 상기 무인운반 하역차(100)가 현재 노드와 다음 노드 사이를 예약, 주행, 예약 해제의 방식으로 주행할 때, 무인운반 하역차(100)가 현재 노드에서 다음 노드로 진행하기 위하여, 노드 예약부(320)가 주행 관리모듈(400)로부터 예약을 요청받아, 주행할 다음 노드를 예약하면, 상기 노드 관리부(310)의 예약 유무부(311)가 오프(Off:)이면, 해당 노드를 예약하고, 상기 노드에 대한 예약상황을 온(On)으로 표시한다.
만약, 상기 예약 유무부(311)가 온인 상태이면, 주행 관리모듈(400)이 예약 요청한 메시지가 예약 대기부(313)에서 대기한다.
이후, 상기 예약 유무부(311)가 오프로 바뀌면, 예약 대기부(313)에서 대기하고 있는 주행 관리모듈(400)의 예약요청이 진행된다.
상기 해당 노드에 예약 유무부(311)가 온일 경우, 다른 무인운반 하역차(100) 또는 작업 스테이션(200)은 예약을 할 수 없다.
만약, 해당 노드의 예약 순서부(312)에 무인운반 하역차(100)가 순서를 기다리는 상황에서, 작업 스테이션(200)이 해당 노드에 예약을 요청하면, 작업 스테이션(200)으로 노드의 예약을 우선하기 위하여, 상기 예약 대기부(313)에 해당 작업 스테이션(200)의 예약을 대기시킨 후, 노드 예약 해제부(330)가 해당 노드의 예약을 해제할 때, 작업 스테이션(200)이 다른 무인운반 하역차(100)의 노드 예약에 우선하여 예약이 진행된다.
도 2를 다시 참조하면, 상기 주행 관리모듈(400)은 주행부(410), 경로탐색부(420) 및 교착 감지/해소부(430)를 포함한다.
상기 주행부(410)는 상기 무인운반 하역차(100)가 목적지까지 최단경로로 주행되도록 주행 알고리즘을 실행하여, 경로탐색부(420)로 주행경로 탐색을 요청하고, 상기 경로탐색부(420)로부터 주행경로를 전달받아, 상기 노드 관리모듈(300)에 주행경로의 노드 순서대로 예약을 요청하고, 상기 노드 관리모듈(300)로부터 예약성공 메시지를 전달받아, 예약된 노드까지 무인운반 하역차(100)의 주행을 지시하고, 상기 노드 관리모듈(300)로 예약해제를 요청하여, 주행이 완료된 노드의 예약을 해제한다.
상기 경로탐색부(420)는 상기 주행부(410)로부터 주행경로 탐색을 요청받아, 경로 탐색 알고리즘을 실행하고, 상기 알고리즘을 통해 무인운반 하역차(100)의 출발노드부터 목적노드까지의 최단경로를 탐색하고, 탐색된 주행경로의 교착관계 유무를 파악하기 위해, 교착 감지/해소부(430)로 교착 감지수행을 요청하고, 탐색된 최적의 주행경로를 주행부(410)로 전달한다.
상기 교착 감지/해소부(430)는 상기 경로탐색부(420)로부터 교착 감지수행을 요청받아 교착 감지/해소 알고리즘을 실행하고, 상기 알고리즘을 통해 주행경로 내의 교착관계를 파악하고, 교착관계가 존재할 경우, 이를 해소하기 위하여 교착관계에 있는 무인운반 하역차(100)의 임시주행을 지시한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법을 설명하면 다음과 같다.
상기 주행 관리모듈(400)이 주행 알고리즘을 수행하여, 상기 무인운반 하역차(100)가 출발노드에서 목적노드까지 다른 무인운반 하역차(100)와의 교착없이 최단거리로 주행한다(S10).
노드 관리모듈(300)이 노드 예약 알고리즘 또는 노드 예약해제 알고리즘을 수행하여, 상기 주행 관리모듈(400) 또는 작업 스테이션(200)로부터 노드에 대한 예약 또는 예약해제 요청을 받고, 상기 주행 관리모듈(400)과 작업 스테이션(200)에 의해 해당 노드에 대한 예약이 경합되면, 작업 스테이션(200)의 처리량을 최대화하기 위하여 작업 스테이션을 우선 예약한다(S20).
이것에 의해, 무인운반 하역차(100)가 주행 관리모듈(400)에 의해, 출발노드에서 목적노드까지 다른 무인운반 하역차(100)와의 교착없이 최단거리로 주행되고, 다수개의 무인운반 하역차(100)가 해당 목적 노드까지의 주행을 위해서, 주행 경로가 겹치는 노드의 예약 순서에 무인운반 하역차(100)들이 추가된 상태에서, 작업 스테이션(200)이 해당 노드에 대한 예약을 요청할 경우, 현재 점유하고 있는 무인운반 하역차(100)의 예약이 해제될 때, 예약순서 상 다음 무인운반 하역차(100)의 예약을 진행하는 대신, 대기 중이던 작업 스테이션(200)의 예약을 진행하여, 작업 스테이션(200)의 화물 처리량을 최대로 할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 주행 알고리즘은 주행부(410)가 상기 무인운반 하역차(100)의 초기위치(i=1)를 설정하고, 상기 주행부(410)가 경로탐색부(420)로 주행경로 탐색을 요청하면, 상기 경로탐색부(420)가 경로 탐색 알고리즘을 수행하여 최적의 주행경로(R=T1,T2...Ti)를 주행부(410)로 전달한다.(S101).
상기 주행부(410)가 전달받은 최적의 주행경로(R)를 노드 관리모듈(300)의 노드 상황부(310)로 전달하여, 최적의 주행경로(R)에 포함된 모든 노드들(T1,T2 ...Ti)을 상기 노드 상황부(310)의 예약 순서부(312)의 예약순서에 추가한다(S102).
상기 주행부(410)가 무인운반 하역차(20)를 현재 노드(Ti)에서 다음 노드(Ti+1)로 주행시키기 위하여, 노드 관리모듈(300)로 다음 노드(Ti +1)의 예약을 요청한다(S103).
상기 노드 관리모듈(300)이 노드 예약 알고리즘을 실행하여, 상기 주행부(410)가 상기 노드 관리모듈(300)로부터 예약 성공 또는 예약 실패 메시지를 전송받아(S104), 다음 노드(Ti +1)의 예약이 성공하면, 노드 예약해제모듈(400)로 현재 노드(Ti)의 예약해제를 요청하여 해당 노드의 예약을 해제한다(S105).
상기 주행부(410)가 무인운반 하역차(20)를 다음 노드(Ti +1)로 주행되도록 제어한다(S106).
상기 주행할 다음 노드(Ti+1)가 목표노드(Te)인지 판단하여, 상기 다음 노드(Ti+1)가 목표노드(Te)이면 무인운반 하역차(100)의 주행을 종료하고, 그렇지 않으면, 다음 노드(Ti+1)를 현재노드(Ti)로 변경(i=i+1)하는 단계(S107)를 수행하고, 상기 S107 단계 수행 후, 상기 S103 단계로 돌아가 재수행한다.
만약, 상기 S104단계에서, 다음 노드(Ti +1)의 예약이 실패하면, 다음 노드(Ti+1)의 예약이 성공할 때까지 대기한다(S108).
도 6을 참조하면, 상기 S101 단계의 경로 탐색 알고리즘은 경로탐색부(420)가 무인운반 하역차(100)의 출발위치(S)와, 상기 출발위치(S)에 대한 평가치(초기값:0)를 묶은 쌍(0,S)을 우선순위 큐(P)에 삽입하여 초기화한다(S201).
상기 큐(Queue)(P)는 컴퓨터의 기본적인 자료 구조의 한가지로, 먼저 집어 넣은 데이터가 먼저 나오는 FIFO (First In First Out)구조로 저장하는 형식을 말한다.
상기 우선순위 큐(P)는 자신이 가진 원소들을 평가치의 오름차순으로 정렬하여 저장한다.
상기 우선순위 큐(P)가 비어 있는지 판단하여(S202), 상기 큐(P)가 비어 있지 않으면, 상기 큐(P)의 첫 번째 번소(평가치가 가장 작은 원소)(a,b)에 대하여, 노드 b를 목적지로 이미 주행 중인 다른 무인운반 하역차(100)가 있는지 검사한다(S203).
상기 노드 b를 목적지로 주행 중인 차량이 없는 경우, 노드 b가 목적지(d)인지 검사한다(S204).
상기 노드 b가 목적지(d)가 아닌 경우, 노드 b와 연결된 모든 노드에 대해서, 해당 노드의 평가치와 노드를 큐(P)에 추가한다(S205).
상기 노드 b를 목적지로 주행중인 무인운반 하역차(이하 차량)가 없는 경우, 차량(v)는 교착에 빠지지 않고 노드 b를 예약할 수 있다.
이는 예약 순서상, 노드 b에 차량(v)보다 빠른 다른 차량이 있더라도, 노드 b는 해당 차량의 목적지가 아니므로 노드 b를 지나가면서 예약을 해제할 수 있기 때문이다.
상기 노드의 평가치는 출발 노드에서 해당 노드까지 주행하는데 소요한 시간(g(j): s에서 j 까지 주행에 소요한 시간)과 해당 노드에서 목적지에 도달하기까지 예상 소요시간(h(j): j에서 d까지 예상 소요시간)의 합으로 계산한다((g(j) + h(j), j)를 큐(P)에 추가).
이때, 상기 경로 탐색 알고리즘이 최단경로를 찾는 것을 보장하기 위해서, 목적지까지의 소요시간 예측이 실제 소요시간보다 항상 작거나 같다.
이후, 큐(P)에 저장된 첫 번째 번소 (a,b)를 큐(P)에서 제거하는 단계(S206)를 수행하고, 상기 S206 단계를 수행한 후, 상기 S202 단계로 돌아가 재수행한다(S206).
P0는 큐(P)에 저장된 (a,b)의 첫 번째 메모리이다.
만약, 상기 S202단계에서, 큐(P)가 비어 있으면, 교착 감지/해소부(430)로 교착 감지/해소 알고리즘 요청을 한 후 종료한다(S207).
이는 큐(P)가 비어있는 경우에는 교착 상태에 빠지는 위험없이 목적지에 도달할 수 있는 경로가 존재하지 않음을 의미하기 때문에, 교착 감지/해소부(430)로 교착감지 요청을 한다.
만약, 상기 노드 b를 목적지로 주행 중인 다른 차량이 있는 경우, 다른 차량(x)는 경로 탐색을 요청한 차량(v) 보다 노드 b 에 대해 예약에서 우선권을 가지고 있으며, 따라서, 다른 차량(x)이 새로운 경로를 할당받아 다른 노드로 주행하기 위해서, 노드 b를 예약해제 하기 전에는 경로탐색을 요청한 차량(v)이 노드 b를 예약할 수 없다.
만약, 다른 차량(x) 또한 다른 차량에 대한 노드 예약 해제를 대기하고 있고, 이와 같은 대기 상황이 순환관계를 통해 경로탐색을 요청한 차량(v)으로 되돌아 온다면, 순환관계에 포함된 모든 차량들이 주행을 대기하고 있는 교착상태에 빠지게 된다.
따라서, 교착 감지/해소부(430)가 교착 감지/해소 알고리즘을 통해 이러한 순환 대기 상태를 찾을 수 있도록, 만약, 상기 S204단계에서, 상기 노드 b를 목적지로 주행 중인 차량이 있는 경우, 경로탐색을 요청한 차량(v)이 다른 차량(x)의 예약 해제를 대기하고 있음을 기록하는 단계(S208)를 수행 후, 상기 S206단계를 수행한다.
만약, 상기 S204단계에서, 상기 노드 b가 목적지(d)인 경우, 경로 탐색이 성공한 것이므로 b에 도달하기까지 거친 노드의 순서를 경로로 생성한 후(S209), 주행부(410)로 경로정보를 전달하고(S210), 차량의 출발위치 s로 주행하기 위해 대기 중인 모든 차량에 대해 다시 경로 탐색을 수행하도록 함으로써 대기중인 다른 차량이 주행을 할 수 있는 기회를 준다.(S211).
도 7을 참조하면, 상기 S207단계에서, 상기 교착 감지 알고리즘은 큐(Q)에 교착 감지를 요청한 차량(v)을 삽입한다(S301).
상기 큐(Q)가 비어 있는 지 판단하여, 비어 있으면 종료한다(S302).
만약 큐(Q)가 비어 있지 않으면, 먼저 큐(Q)의 첫 번째 원소 q에 대해서, 상기 q가 교착 감지를 시작한 차량 v와 동일한지 검사한다(S303).
상기 S303단계에서, q가 교착 감지를 시작한 차량 v와 동일하지 않은 경우, 예약해제를 대기하고 있는 모든 차량(k)을 큐(Q)에 추가하고(S304), 첫 번째 원소 q를 큐(Q)에서 제거하는 단계(S305)를 수행하고, 상기 S305 단계를 수행 후, 큐(Q)가 빌 때까지 상기 S302로 돌아가 재수행한다.
만약, 상기 S303단계에서, 첫번째 원소 q가 교착 감지를 요청한 차량(v)와 동일하다면, 노드 예약 해제를 대기하고 있는 상태가 순환을 이루고 있다는 의미이며, 교착 상황임을 나타낸다.
교착이 감지되면, 교착 상태를 해소하기 위해 교착 감지를 요청한 차량(v)을 임시 목적지로 이동시켜 대기 상태의 순환 고리를 끊는다(S306).
이 때, 임시 목적지는 교착 감지를 요청한 차량(v)의 현재 노드와 직접 연결된 노드 중에서 해당 노드를 경유하여 목적지로 가는 예상 소요시간이 가장 작은 노드를 선택한다.
단, 임시 주행으로 인해 교착이 추가로 발생하는 일을 예방하기 위해 다른 차량의 목적지가 아닌 노드 중에서 선택한다.
상기 교착 감지를 요청한 차량(v)의 노드 예약 해제를 대기 중인 차량들에게 다시 경로 탐색을 수행하도록 지시하여, 대기 중인 다른 차량이 주행을 재개할 기회를 준다(S307).
도 8을 참조하면, 상기 S103단계에서, 상기 노드 관리모듈(300)이 주행 관리모듈(400)로부터 다음 노드(Ti +1)의 예약을 요청받거나, 작업 스테이션(200)으로부터 노드 예약을 요청받으면, 노드 예약을 요청한 주체가 작업 스테이션(200) 또는 무인운반 하역차(100)인지 판단한다(S401).
상기 노드 예약을 요청한 주체가 작업 스테이션(200)이면, 대상 노드가 예약중인지 판단한다(S402).
상기 대상 노드가 예약 중이 아닌 경우 대상 노드를 예약하고(S403), 예약 요청한 작업 스테이션(200)에 예약 성공메시지를 전달한다(S404).
만약, 대상 노드가 예약 중인 경우, 해당 작업 스테이션(200)이 대상 노드를 예약 요청했음을 기록(예약 대기부(313)에 대기중으로 기록함)하고(S405), 해당 작업 스테이션(200)에 노드 예약 실패메시지를 전달한다(S406).
상기 S401 단계에서, 노드 예약을 요청한 주체가 무인운반 하역차(100)이면, 대상 노드가 예약중인지 판단한다(S407).
상기 대상 노드가 예약 중이 아닌 경우, 해당 무인운반 하역차(100)가 대상 노드의 예약 순서상 선순위에 있는지 확인하고(S408), 선순위에 있을 경우 대상 노드를 예약하고, 해당 무인운반 하역차(100)를 예약순서에서 제거한 후(S409), 주행 관리모듈(400)로 예약 성공메시지를 전달한다(S410).
상기 S407단계와 S408단계에서, 대상 노드(T)가 예약중이고, 해당 무인운반 하역차(100)가 대상 노드(T)의 예약 순서상 선순위에 있지 않으면, 해당 무인운반 하역차(100)가 대상 노드(T)를 예약하기 위해 대기 중임을 표시하고(S411), 주행 관리모듈(400)로 예약 실패메시지를 전달한다(S412).
도 9를 참조하면, 상기 노드 관리모듈(300)이 주행 관리모듈(400)로부터 현재 노드(Ti)의 예약해제를 요청받거나, 작업 스테이션(200)으로부터 노드 예약해제을 요청받으면, 예약해제를 요청한 대상 노드의 예약을 해제한다(S501).
예약해제를 요청한 주체가 작업 스테이션(200) 또는 주행 관리모듈(300)인지 판단한다(S502).
상기 예약해제를 요청한 주체가 작업 스테이션(200)이면, 예약순서가 비어 있는지 판단하여 예약 순서가 비어 있으면, 예약해제 알고리즘을 종료하고(S503), 예약순서가 비어 있지 않으면, 예약 순서가 제일 빠른 무인운반 하역차(200)가 예약대기 중(S411단계 참조)인지 판단하여, 예약대기 중이 아니면 예약해제 알고리즘을 종료하고(S504), 무인운반 하역차(200)가 예약 대기중이면, 해당 노드를 예약하고, 해당 무인운반 하역차(200)를 예약 순서에서 제거하고(S505), 주행 관리모듈(400)에 해당 무인운반 하역차(200)의 예약이 성공했음을 전달하여(S506), 알고리즘을 종료한다.
만약, 상기 S502 단계에서, 예약해제를 요청한 주체가 주행 관리모듈(400)이면, 예약을 대기 중인 작업 스테이션(300)이 있는지 판단하는 단계(S507)를 수행하고, 상기 S507 단계에서, 예약을 대기 중인 작업 스테이션(300)이 없으면, 상기 S503 단계를 수행한다.
만약, 예약을 대기 중인 작업 스테이션(300)이 있으면, 대상 노드를 해당 무인운반 하역차(200)에 대해 예약하고, 대상 노드를 예약 순서에서 제거한 후(S508), 주행 관리모듈(400)에 예약 성공메시지를 전달한다(S509).
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무인운반 하역차의 교통제어 시스템의 운영방법의 일예를 더 설명하면 다음과 같다.
도 10을 참조하면, 컨테이너 터미널에서 사용하는 무인운반 하역차 사이에 발생할 수 있는 교착상황이며, 세 대의 무인운반 하역차(이하 차량 901~903)가 교착 상태에 빠져있다.
차량 901은 902가 위치한 정차지점으로 주행하고자 하고, 902는 903의 정차지점으로, 903은 901의 정차지점으로 주행하고자 한다.
각 차량은 안전을 위해 목표한 정차지점을 예약한 후에 주행하기 때문에 세 차량 모두 대기상태가 지속되는 문제가 있다.
도 11을 참조하면, 주행 경로망에서 주행하는 두 무인운반 하역차 사이에 발생하는 교착 상황으로서, 차량 10a는 노드 1에서부터 2, 5, 8을 거쳐 9로 주행하고, 차량 10b는 노드 7을 시작으로 8, 5, 2를 거쳐 3으로 주행하는 상황이다.
상기 노드(1~9)는 전화다이얼(버튼)과 같이 좌측 상단이 1이며, 우측 하단이 9 이다.
만약, 차량 10a가 노드 5까지 주행한 상태이고, 차량 10b가 노드 8에 도달한 상황을 가정하면 두 차량은 교착 상태에 있다.
차량 10a가 주행하기 위해서는 노드 8을 예약해야 하지만 노드 8은 차량 10b가 예약 중이므로 예약할 수 없다.
반대로 차량 10b는 주행을 위해 노드 5를 예약해야 하나 차량 10a가 예약 중이므로 대기해야 한다.
따라서, 두 차량은 대기 상태를 계속 유지하는 문제가 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 주행 알고리즘과 노드 예약 및 예약 해제 알고리즘을 통해서, 도 10과 11의 문제인 차량 사이의 교착을 방지할 수 있다.
상기 주행 알고리즘은 먼저 주행을 시작한 차량에 노드 예약 우선권을 부여한다.
만약 차량 10a가 먼저 주행을 시작한 경우, 주행경로 상의 노드 (1, 2, 5, 8, 9)의 예약 순서에 차량 10a를 첫 번째 순서로 추가한다.
이후, 차량 10b가 주행을 시작할 때, 주행경로가 (7, 8, 5, 2, 3)이라면, 7과 3에 대해서는 첫 번째 예약 순서에 10b를 추가하고, 노드 2, 5, 8에 대해서는 두 번째 예약 순서에 10b를 추가한다.
따라서 차량 10a는 차량 10b의 주행 경로에 상관없이 목적지인 노드 9에 도달함이 보장되며, 차량 10b는 차량 10a가 노드 8을 지날 때까지 노드 7에서 대기한 후 주행을 재개한다.
단, 본 예는 두 차량 사이에 교착이 발생하지 않음을 보이기 위해 차량 10b가 노드 8, 5, 2를 거치는 경로를 할당 받았음을 가정한 것이며, 본 발명의 경로 탐색 알고리즘은 10a가 지나갈 때까지 노드 7에서 대기해야하는 경로 (7, 8, 5, 2, 3)보다는 시간적으로 차량 10a와 마주치지 않고 주행할 수 있는 경로 (7, 4, 1, 2, 3)를 결과로 내어 놓을 수 있다.
도 13을 참조하여, 본 발명의 교착 감지 및 해소 알고리즘의 동작을 설명하면, 두 차량 10a, 10b가 순서대로 주행을 시작한다고 가정하고, 먼저 10a가 경로 탐색 알고리즘을 수행하면, 10b가 10a의 목적지를 예약하고 있으므로 10a에서 10b로 의존 관계가 생기고 우선순위 큐 P는 비게 된다.
이후, 교착 감지/해소 알고리즘이 수행되지만, 10b에서 10a로의 의존 관계가 없으므로 교착은 탐지되지 않는다.
이후, 차량 10b가 주행을 시작하면, 상기 차량 10a와 마찬가지로 10b의 목적지를 10a가 예약 중이므로 10b에서 10a로의 의존 관계가 기록되고 경로 탐색은 실패한다.
이어 교착 감지 및 해소 알고리즘을 수행하면 10b, 10a, 10b로 구성된 순환 고리가 발견된다(즉, 교착이 감지된다).
교착이 감지되면, 상기 교착 감지/해소 알고리즘은 도 14와 같이 임시 목적지를 선택하여(노드 8이 선택되었다고 가정) 교착을 발견한 차량 10b에 주행을 지시한다.
이와 동시에 10b에 대한 의존 관계가 있는 차량 10a에 주행 경로 탐색을 지시하며, 10b가 노드 8로 주행하며 노드 7에 대한 예약을 해제하므로 경로 탐색에 성공한다.
경로 탐색에 성공한 차량 10a는 10b에 대한 의존관계를 제거하고 자신에게 의존관계에 있는 차량 10b에 경로 탐색을 지시한다.
차량 10b는 노드 8에서 노드 3으로 주행하는 경로를 탐색하고, 이후, 차량 10a가 주행을 시작하며, 노드 3에 대한 예약을 해제하므로 10b의 경로 탐색은 성공하며, 차량 10a에 대한 의존 관계를 제거하고 주행을 계속한다.
결과적으로 두 차량 사이의 교착관계는 해소되며, 두 차량 모두 목적지를 향해 주행하게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되는 것이다.
100: 무인운반 하역차
200: 작업 스테이션
300: 노드 관리모듈
400: 주행 관리모듈

Claims (17)

  1. 화물의 자가하역이 가능하도록 자체 하역장치가 탑재되고, 주행 관리모듈로 현재 위치정보를 전송하고, 상기 주행 관리모듈에 의해 주행이 제어되는 무인운반 하역차;
    상기 무인운반 하역차를 통해 옮겨진 화물을 수동적으로 처리할 뿐만 아니라, 노드 관리모듈에 작업영역을 예약하거나 예약해제를 요청하여 노드에 화물을 능동적으로 하역하는 작업 스테이션;
    상기 작업 스테이션 또는 주행 관리모듈로부터 노드에 대한 예약 또는 예약해제를 요청받아 처리하고, 작업 스테이션과 주행 관리모듈이 하나의 노드에 예약하여, 상기 노드의 예약이 경합될 경우, 작업 스테이션의 화물 처리량을 높이기 위해, 작업 스테이션에 우선권을 부여하는 노드 관리모듈 및
    상기 무인운반 하역차가 출발노드에서 목적노드까지 최단 경로로 주행되도록 주행경로를 탐색하고, 상기 주행경로 상에 교착관계가 감지되면 상기 교착관계를 해소하고, 탐색된 주행 경로 내의 노드에 대한 예약 또는 예약해제를 상기 노드 관리모듈로 요청하고, 예약된 노드로 상기 무인운반 하역차가 이동되도록 제어하는 주행 관리모듈을 포함하며,
    상기 주행 관리모듈은 주행부, 경로탐색부 및 교착 감지/해소부를 더 포함하고,
    상기 주행부는 상기 무인운반 하역차가 목적지까지 최단경로로 주행되도록 주행 알고리즘을 실행하여, 경로탐색부로 주행경로 탐색을 요청하고, 상기 경로탐색부로부터 주행경로를 전달받아, 상기 노드 관리모듈에 주행경로의 노드 순서대로 예약을 요청하고, 상기 노드 관리모듈로부터 예약성공 메시지를 전달받아, 예약된 노드까지 무인운반 하역차의 주행을 지시하고, 상기 노드 관리모듈로 예약해제를 요청하여, 주행이 완료된 노드의 예약을 해제하고,
    상기 경로탐색부는 상기 주행부로부터 주행경로 탐색을 요청받아, 경로 탐색 알고리즘을 실행하고, 상기 알고리즘을 통해 무인운반 하역차의 출발노드부터 목적노드까지의 최단경로를 탐색하고, 탐색된 주행경로의 교착관계 유무를 파악하기 위해, 교착 감지/해소부로 교착 감지수행을 요청하고, 탐색된 최적의 주행경로를 주행부로 전달하고,
    상기 교착 감지/해소부는 상기 경로탐색부로부터 교착 감지수행을 요청받아 교착 감지/해소 알고리즘을 실행하고, 상기 알고리즘을 통해 주행경로 내의 교착관계를 파악하고, 교착관계가 존재할 경우, 이를 해소하기 위하여 교착관계에 있는 무인운반 하역차의 임시주행을 지시하는 것 것을 특징으로 하는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노드 관리모듈은 주행 경로에 있는 노드들의 예약 유무, 예약 순서 및 예약 대기 상황을 파악하여 기록하는 노드 상황부;
    상기 무인운반 하역차 또는 상기 작업 스테이션으로부터 예약요청을 받아, 노드 상황부를 통해 해당 노드에 대한 예약을 수행하고, 예약에 대한 성공 또는 실패 메시지를 무인운반 하역차 또는 작업 스테이션으로 전달하는 노드 예약부 및
    상기 무인운반 하역차 또는 상기 작업 스테이션으로부터 예약해제 요청을 받아, 노드 상황부를 통해 해당 노드에 대한 예약해제를 수행하고, 예약해제에 대한 성공 또는 실패 메시지를 무인운반 하역차 또는 작업 스테이션으로 전달하는 노드 예약해제부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 노드 상황부는 노드의 예약 유무를 나타내는 예약 유무부, 노드를 예약할 순서를 순서를 저장하는 예약 순서부 및 상기 예약 유무부가 온인 상태일 때, 예약을 요청한 주체를 대기시키는 예약 대기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템.
  4. 삭제
  5. 주행 관리모듈이 주행 알고리즘을 수행하여, 무인운반 하역차가 출발노드에서 목적노드까지 다른 무인운반 하역차와의 교착없이 최단거리로 주행하는 단계(S10) 및
    노드 관리모듈이 노드 예약 알고리즘 또는 노드 예약해제 알고리즘을 수행하여, 상기 주행 관리모듈 또는 작업 스테이션으로부터 노드에 대한 예약 또는 예약해제 요청을 받고, 상기 주행 관리모듈과 작업 스테이션에 의해 해당 노드에 대한 예약이 경합되면, 작업 스테이션의 처리량을 최대화하기 위하여 작업 스테이션을 우선 예약하는 단계(S20)를 포함하며,
    상기 노드 관리모듈이 주행 관리모듈로부터 다음 노드의 예약을 요청받거나, 작업 스테이션으로부터 노드 예약을 요청받으면, 노드 예약을 요청한 주체가 작업 스테이션 또는 무인운반 하역차인지 판단하는 단계(S401);
    상기 노드 예약을 요청한 주체가 작업 스테이션이면, 대상 노드가 예약중인지 판단하는 단계(S402);
    상기 대상 노드가 예약 중이 아닌 경우 대상 노드를 예약하는 단계(S403);
    예약 요청한 작업 스테이션에 예약 성공메시지를 전달하는 단계(S404);
    만약, 대상 노드가 예약 중인 경우, 해당 작업 스테이션이 대상 노드를 예약 요청했음을 기록하는 단계(S405) 및
    해당 작업 스테이션에 노드 예약 실패메시지를 전달하는 단계(S406)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 주행 알고리즘은 경로 탐색 알고리즘을 수행하여 최적의 주행경로를 주행부로 전달하는 단계(S101);
    상기 주행부가 전달받은 최적의 주행경로를 노드 상황부의 예약 순서부의 예약순서에 추가하는 단계(S102);
    상기 주행부가 노드 관리모듈로 다음 노드의 예약을 요청하는 단계(S103);
    상기 노드 관리모듈이 노드 예약 알고리즘을 실행하여, 상기 주행부가 상기 노드 관리모듈로부터 예약 성공 또는 예약 실패 메시지를 전송받는 단계(S104);
    다음 노드의 예약이 성공하면, 노드 예약해제모듈로 현재 노드의 예약해제를 요청하는 단계(S105);
    상기 주행부가 무인운반 하역차를 다음 노드로 주행되도록 제어하는 단계(S106) 및
    상기 주행할 다음 노드가 목표노드인지 판단하여, 상기 다음 노드가 목표노드이면 무인운반 하역차의 주행을 종료하고, 그렇지 않으면 다음 노드를 현재 노드로 변경하는 단계(S107)를 수행하고, 상기 S107 단계 수행 후, 상기 다음 노드의 예약을 요청하는 단계(S103)로 돌아가 재수행하는 것을 특징으로 하는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 S104 단계에서, 다음 노드의 예약이 실패하면, 다음 노드의 예약이 성공할 때까지 대기하는 단계(S108)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 경로 탐색 알고리즘은 경로탐색부가 무인운반 하역차의 출발위치와, 상기 출발위치에 대한 평가치를 묶은 쌍(0,S)을 우선순위 큐(P)에 삽입하여 초기화하는 단계(S201);
    상기 우선순위 큐(P)가 비어 있는지 판단하는 단계(S202);
    상기 큐(P)가 비어 있지 않으면, 상기 큐(P)의 첫 번째 번소(a,b)에 대하여, 노드 b를 목적지로 이미 주행 중인 다른 무인운반 하역차가 있는지 검사하는 단계(S203);
    상기 노드 b를 목적지로 주행 중인 차량이 없는 경우, 노드 b가 목적지(d)인지 검사하는 단계(S204);
    상기 노드 b가 목적지(d)가 아닌 경우, 노드 b와 연결된 모든 노드에 대해서, 해당 노드의 평가치와 노드를 큐(P)에 추가하는 단계(S205);
    상기 큐(P)에 저장된 첫 번째 번소 (a, b)를 큐(P)에서 제거하는 단계(S206)를 수행하고, 상기 S206 단계를 수행 후, 상기 우선순위 큐(P)가 비어 있는지 판단하는 단계(S202)로 돌아가 재수행하며,
    상기 S202 단계에서, 큐(P)가 비어 있으면, 교착 감지/해소부(430)로 교착 감지/해소 알고리즘 요청을 한 후 종료하는 단계(S207)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 S203 단계에서, 상기 노드 b를 목적지로 주행 중인 차량이 있는 경우, 경로탐색을 요청한 차량이 다른 차량의 예약 해제를 대기하고 있음을 기록하는 단계(S208)를 수행하고, 상기 S208 단계를 수행 후, 상기 S206 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 S204 단계에서, 상기 노드 b가 목적지(d)인 경우, 경로 탐색이 성공한 것이므로 b에 도달하기까지 거친 노드의 순서를 경로로 생성하는 단계(S209);
    주행부로 경로정보를 전달하는 단계(S210) 및
    차량의 출발위치 s로 주행하기 위해 대기 중인 모든 차량에 대해 다시 경로 탐색을 수행하도록 함으로써 대기중인 다른 차량이 주행을 할 수 있는 기회를 부여하는 단계(S211)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 S207 단계의 교착 감지 알고리즘은 큐(Q)에 교착 감지를 요청한 차량을 삽입하는 단계(S301);
    상기 큐(Q)가 비어 있는 지 판단하여, 비어 있으면 종료하는 단계(S302);
    상기 큐(Q)가 비어 있지 않으면, 먼저 큐(Q)의 첫 번째 원소 q에 대해서, 상기 q가 교착 감지를 시작한 차량 v와 동일한지 검사하는 단계(S303);
    상기 q가 교착 감지를 시작한 차량 v와 동일하지 않은 경우, 예약해제를 대기하고 있는 모든 차량(k)을 큐(Q)에 추가하는 단계(S304) 및
    첫 번째 원소 q를 큐(Q)에서 제거하는 단계(S305)를 더 포함하고,
    상기 S305 단계를 수행 후, 상기 큐(Q)가 비어 있는 지 판단하여, 비어 있으면 종료하는 단계(S302)로 돌아가 재수행하는 것을 특징으로 하는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 S303 단계에서, 첫번째 원소 q가 교착 감지를 요청한 차량와 동일하다면, 교착 상태를 해소하기 위해 교착 감지를 요청한 차량을 임시 목적지로 이동시켜 대기 상태의 순환 고리를 끊는 단계(S306);
    상기 교착 감지를 요청한 차량의 노드 예약 해제를 대기 중인 차량들에게 다시 경로 탐색을 수행하도록 지시하여, 대기 중인 다른 차량이 주행을 재개할 기회를 부여하는 단계(S307)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법.
  13. 삭제
  14. 제 5 항에 있어서,
    상기 S401 단계에서, 노드 예약을 요청한 주체가 무인운반 하역차이면, 대상 노드가 예약중인지 판단하는 단계(S407);
    상기 대상 노드가 예약 중이 아닌 경우, 해당 무인운반 하역차가 대상 노드의 예약 순서상 선순위에 있는지 확인하는 단계(S408);
    선순위에 있을 경우 대상 노드를 예약하고, 해당 무인운반 하역차를 예약순서에서 제거하는 단계(S409);
    주행 관리모듈로 예약 성공메시지를 전달하는 단계(S410);
    상기 S407 단계와 상기 S408 단계에서, 대상 노드가 예약중이고, 해당 무인운반 하역차가 대상 노드의 예약 순서상 선순위에 있지 않으면, 해당 무인운반 하역차가 대상 노드를 예약하기 위해 대기 중임을 표시하는 단계(S411) 및
    주행 관리모듈로 예약 실패메시지를 전달하는 단계(S412)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법.
  15. 제 5 항에 있어서,
    상기 노드 관리모듈이 주행 관리모듈로부터 현재 노드의 예약해제를 요청받거나, 작업 스테이션으로부터 노드 예약해제를 요청받으면, 예약해제를 요청한 대상 노드의 예약을 해제하는 단계(S501);
    예약해제를 요청한 주체가 작업 스테이션 또는 주행 관리모듈인지 판단하는 단계(S502);
    상기 예약해제를 요청한 주체가 작업 스테이션이면, 예약순서가 비어 있는지 판단하여 예약 순서가 비어 있으면, 예약해제 알고리즘을 종료하는 단계(S503);
    예약순서가 비어 있지 않으면, 예약 순서가 제일 빠른 무인운반 하역차가 예약대기 중인지 판단하여, 예약대기 중이 아니면 예약해제 알고리즘을 종료하는 단계(S504);
    무인운반 하역차가 예약 대기중이면, 해당 노드를 예약하고, 해당 무인운반 하역차를 예약 순서에서 제거하는 단계(S505);
    주행 관리모듈에 해당 무인운반 하역차의 예약이 성공했음을 전달하여 알고리즘을 종료하는 단계(S506)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 S502 단계에서, 예약해제를 요청한 주체가 주행 관리모듈이면, 예약을 대기 중인 작업 스테이션이 있는지 판단하는 단계(S507)를 수행하고, 상기 S507 단계에서 예약을 대기 중인 작업 스테이션이 없으면, 상기 S503 단계로 돌아가 재수행하는 것을 특징으로 하는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 S507 단계에서, 예약을 대기 중인 작업 스테이션이 있으면, 대상 노드를 해당 무인운반 하역차에 대해 예약하고, 대상 노드를 예약 순서에서 제거하는 단계(S508) 및
    주행 관리모듈에 예약 성공메시지를 전달하는 단계(S509)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인운반 하역차의 교통제어 시스템 운영방법.
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