KR101397342B1 - 무인지게차의 팔레트 자율하역 장치 및 방법 - Google Patents

무인지게차의 팔레트 자율하역 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비전센서를 이용하여 팔레트 홀의 위치를 빠르게 파악하여 팔레트를 하역할 수 있는 무인지게차의 팔레트 자율하역 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 무인지게차의 자율하역 장치 및 방법은 중앙서버로부터 작업 정보를 전달받아, 무인지게차가 이동할 위치를 판단하고, 팔레트 감지부와 전역위치 감지부 로부터 팔레트 정보와 주변정보를 전달받아, 무인지게차의 이동할 거리, 포크의 각도 및 높이를 계산하고, 자세 제어부로 위치제어 명령을 전달하고, 포크 제어부로 포크제어 명령을 전달하는 메인 제어부; 상기 메인 제어부로부터 위치제어 명령을 전달받아 무인지게차의 이동을 제어하는 자세 제어부; 상기 메인 제어부로부터 포크제어 명령을 전달받아 포크의 높이 및 각도를 제어하는 포크 제어부; 비전센서를 이용하여 팔레트 홀의 위치를 파악하고, 상기 홀의 위치 및 영상이 포함된 팔레트 정보를 메인 제어부로 전달하는 팔레트 감지부 및 감지센서를 이용하여 무인지게차 주변의 위치를 감지하여 주변정보를 메인 제어부로 전달하는 전역위치 감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무인지게차의 팔레트 자율하역 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF UNMANNED FORKLIFT FOR AUTONOMOUS LOADING AND UNLOADING}
본 발명은 비전센서를 이용하여 팔레트 홀의 위치를 빠르게 파악하여 팔레트를 하역할 수 있는 무인지게차의 팔레트 자율하역 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 부피가 크고 중량이 무거운 화물을 지게차나 크레인으로 들어올려 차량에 적재 또는 하역을 하거나 운반 및 보관시에 화물을 받쳐주기 위해서 팔레트가 널리 사용되고 있다.
이와 같은 팔레트의 이동에는 지게차가 주로 사용되고 있는데, 최근 물류의 양이 증가함에 따라 지게차 운전자들의 작업량이 증가하여 운잔자의 피로, 조작 실수 등에 의한 충돌, 낙하 등의 사고 위험이 높아지고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 미국, 일본, 유럽 등 선진국에서는 물류자동화 추세에 맞춰 무인 이송장치에 대한 집중적인 기술 개발이 이루어지고 있으며, 국내에서도 무인 이송장치 대한 수요가 확대되면서 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
무인 이송장치(Autonomous guided vehicle)는 운전자가 필요 없기 때문에 물류현장의 인력절감, 생산성 향상, 근로환경 개선을 통해 제품이나 서비스의 가격 경쟁력을 높이는 역할을 할 수 있다.
종래에는 팔레트의 위치와 자세를 정확히 알고 있다는 것을 전제로 무인 이송장치가 팔레트의 앞으로 이동하여 제자리 회전한 후, 적재물을 적재하였다.
하지만, 이 방법은 팔레트가 정확한 위치에서 정확한 자세로 놓여있다는 전제가 필요하므로 팔레트의 위치나 자세가 조금이라도 달라지면 무인 이송장치는 이에 대한 적재가 불가능하다는 문제가 있다
이러한 문제를 해결하고자 최근에는 무인지게차의 포크 캐리지(Fork carriage) 상단에 2차원 감지 범위를 가지는 레이저 스캐너를 설치하여 팔레트 홀을 스캔하는 방식이 연구되고 있다.
그러나, 이러한 방식은 팔레트 홀을 찾기 위해서 포크캐리지가 상하로 반복적으로 이동해야 하기 때문에 감지 시간이 길고, 시스템을 구축하는 비용이 높은 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 비전센서를 이용하여 팔레트 홀의 위치를 파악하여, 팔레트 홀의 위치를 빠르게 인식하고, 무인지게차의 하역 시스템을 구축하는 비용을 줄일 수 있는 무인지게차의 팔레트 자율하역 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 무인지게차의 팔레트 자율하역 장치는 중앙서버로부터 작업 정보를 전달받아, 무인지게차가 이동할 위치를 판단하고, 팔레트 감지부와 전역위치 감지부 로부터 팔레트 정보와 주변정보를 전달받아, 무인지게차의 이동할 거리, 포크의 각도 및 높이를 계산하고, 자세 제어부로 위치제어 명령을 전달하고, 포크 제어부로 포크제어 명령을 전달하는 메인 제어부; 상기 메인 제어부로부터 위치제어 명령을 전달받아 무인지게차의 이동을 제어하는 자세 제어부; 상기 메인 제어부로부터 포크제어 명령을 전달받아 포크의 높이 및 각도를 제어하는 포크 제어부; 비전센서를 이용하여 팔레트 홀의 위치를 파악하고, 상기 홀의 위치 및 영상이 포함된 팔레트 정보를 메인 제어부로 전달하는 팔레트 감지부 및 감지센서를 이용하여 무인지게차 주변의 위치를 감지하여 주변정보를 메인 제어부로 전달하는 전역위치 감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 제어부는 무인지게차의 제어를 위해 대기하며, 중앙서버로부터 작업명령이 수신되면, 상기 작업명령을 분석하여 로드부 또는 언로드부로 작업메시지를 전달하는 대기부; 상기 대기부로부터 작업메시지를 전달받아, 로드작업에 필요한 정보요청을 팔레트 감지부 및 전역위치 감지부로 전달하는 로드부; 상기 대기부로부터 전달받은 로드에 관한 작업메시지를 통해서 무인지게차의 제어모드를 로드 모드로 변경하며, 로드작업을 완벽히 수행하기 위해서, 상기 팔레트 감지부 및 전역위치 감지부에 센서 초기화 요청을 하는 로드부; 상기 팔레트 감지부 및 전역위치 감지부로부터 팔레트 정보 및 주변정보를 전달받아 계산부로 전달하고, 오차 체크부로부터 재측정 메시지를 전달받아 상기 팔레트 감지부 및 전역위치 감지부로 로드작업에 필요한 정보를 재요청하는 정보대기부; 상기 대기부로부터 작업메시지를 전달받아, 언로드 작업에 필요한 정보요청을 전역위치 감지부로 전달하여, 필요한 정보를 전달받는 언로드부; 상기 정보 대기부 또는 상기 언로드부로부터 정보를 전달받아, 무인지게차의 이동거리, 포크의 높이 및 각도를 계산하는 계산부; 상기 계산부에서 계산한 정보를 상기 팔레트 감지부 또는 전역위치 감지부로 전달하고, 상기 팔레트 감지부 또는 전역위치 감지부로부터 주기적으로 팔레트 정보 및 주변정보를 전달받아 오차값을 측정하고, 상기 오차값에 대한 보상값을 다시 자세 제어부 및 포크 제어부로 전달하여 피드백하는 오차 체크부 및 상기 오차 체크부에서 무인지게차가 언로드에 따른 오차가 점차 증가되면, 하역이 불가능하다고 판단하여, 초기위치 이동명령을 자세 제어부 및 포크 제어부로 전달하는 초기 설정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 팔레트 감지부는 비전센서로부터 비전영상을 전달받아 영상처리 하여 팔레트의 홀의 좌측, 우측 및 중앙 영역의 픽셀을 수집하고, 상기 픽셀들의 색상 분포의 유사도를 통해 팔레트의 홀을 인식하는 것을 특징으로 한다.
상기 영상처리는 전달받은 영상을 이진화하고, 형태학 연산을 통해 주변 잡음 및 불필요한 영역을 제거하며, 윤곽선 처리를 통하여 객체를 인식한 후, 포크가 삽입될 팔레트의 두 홀의 가운데 영역, 좌측 영역, 우측 영역 3 부분의 픽셀을 수집하는 것을 특징으로 한다.
상기 계산부는 무인지게차가 로드모드이면, 팔레트 홀의 위치에서 팔레트의 하단부와 지면사이에 수직의 가상평면을 설정하고, 상기 가상평면과 비전센서와의 거리를 계산하고, 상기 계산한 거리와 팔레트 홀의 높이의 비율관계 통해서 비전센서와 팔레트 홀의 각도를 계산하는 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 본 발명에 따른 무인지게차의 팔레트 자율하역 장치 및 방법은 비전센서를 이용하여 팔레트 홀의 위치를 파악하여, 팔레트 홀의 위치를 빠르게 인식하고, 무인지게차의 하역 시스템을 구축하는 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 무인지게차의 팔레트 자율적재 장치의 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인지게차의 팔레트 자율적재 장치에서 메인제어부의 구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인지게차의 팔레트 자율적재 장치에서 포크에 장착된 비전센서가 팔레트 홀을 인식하는 것을 설명하기 위한 예시도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인지게차의 팔레트 자율적재 방법의 순서도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무인지게차의 팔레트 자율적재 방법에서 S120 단계의 순서도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무인지게차의 팔레트 자율적재 방법에서 S130 단계의 순서도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무인지게차의 팔레트 자율적재 방법을 설명하기 위한 예시도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인지게차의 팔레트 자율하역 장치는 메인 제어부(100), 자세 제어부(200), 포크 제어부(300), 팔레트 감지부(400) 및 전역위치 감지부(500)를 포함한다.
상기 메인 제어부(100)는 중앙서버(미도시)로부터 작업 정보를 전달받아, 무인지게차가 이동할 위치를 판단하고, 팔레트 감지부(400)와 전역위치 감지부(500) 로부터 팔레트 정보와 주변정보를 전달받아, 무인지게차의 이동할 거리, 포크의 각도 및 높이를 계산하고, 자세 제어부(200)로 위치제어 명령을 전달하고, 포크 제어부(300)로 포크제어 명령을 전달한다.
상기 메인 제어부(100)는 무인지게차 자신의 위치를 파악하기 위하여, 자이로센서, 위치 센서가 장착될 수 있다.
상기 자세 제어부(200)는 상기 메인 제어부(100)로부터 위치제어 명령을 전달받아 무인지게차의 이동을 제어한다.
상기 자세 제어부(200)는 무인지게차의 이동을 제어하기 위하여, 무인지게차의 구동을 제어하는 모터제어부와, 무인지게차의 회전반경을 제어하는 스테링 제어부를 포함할 수 있다.
상기 포크 제어부(300)는 상기 메인 제어부(100)로부터 포크제어 명령을 전달받아 포크의 높이 및 각도를 제어한다.
상기 팔레트 감지부(400)는 비전센서를 이용하여 팔레트 홀의 위치를 파악하고, 상기 홀의 위치 및 영상이 포함된 팔레트 정보를 메인 제어부(100)로 전달한다.
상기 전역위치 감지부(500)는 감지센서를 이용하여 무인지게차 주변의 위치를 감지하여 주변정보를 메인 제어부(100)로 전달한다.
상기 전역위치 감지부(500)는 적외선 센서 또는 레이저 스캐너를 통해 무인지게차의 주변 정보를 수집한다.
상기 전역위치 감지부(500)에 장착된 감지센서는 무인지게차의 사방에 장착된다.
이것에 의해, 무인지게차가 팔레트 위에 화물을 하역(로드(Load) 또는 언로드(Unload))하기 위해서, 중앙서버로부터 작업 정보를 전달받는다.
상기 메인 제어부(100), 자세 제어부(200), 포크 제어부(300), 팔레트 감지부(400) 및 전역위치 감지부(500)는 무인지게차에 분산되어 장착되며, 무인지게차의 내부 네트워크(Network)를 통해서 상호 연결되어 있다.
상기 메인 제어부(100)가 중앙서버로부터 작업 정보를 전달받고, 작업 명령에 포함된 무인지게차가 이동할 위치를 파악하여, 상기 자세 제어부(200)로 무인지게차가 이동할 위치정보가 포함된 위치제어 명령을 전달한다.
상기 자세 제어부(200)는 위치제어 명령을 전달받아, 무인지게차의 구동부(미도시)를 제어하여 무인지게차를 이동시킨다.
이때, 무인지게차의 포크가 팔레트 홀에 삽입될 수 있도록, 상기 무인지게차는 팔레트의 정면에 위치되도록 이동된다.
이후, 상기 메인 제어부(100)는 팔레트 감지부(400)와 전역위치 감지부(500)로부터 팔레트 정보와 주변정보를 전달받아, 포크가 팔레트 홀에 삽입될 수 있도록 무인지게차의 이동거리와 포크의 높이 및 각도를 계산하고, 자세 제어부(200)와 포크 제어부(300)를 통해 무인지게차의 거리와 포크의 각도 및 높이를 제어한다.
상기 팔레트 감지부(400)가 비전센서를 이용하여 팔레트 홀의 위치를 찾기 때문에, 포크를 상하로 이동하면서 팔레트 홀의 위치를 찾을 필요가 없어, 팔레트 홀의 위치를 빠르게 찾을 수 있다.
또한, 상기 메인 제어부(100), 자세 제어부(200), 포크 제어부(300), 팔레트 감지부(400) 및 전역위치 감지부(500)가 무인지게차에 분산되어 독립적으로 작동되기 때문에, 무인지게차의 제어에 효율적이다.
또한, 상기 메인 제어부(100)는 중앙서버로부터 작업명령을 수시로 송수신한다.
도 2를 참조하면, 상기 메인 제어부(100)는 대기부(110), 로드부(120), 정보대기부(130), 언로드부(140), 계산부(150), 오차체크부(160) 및 초기설정부(170)를 포함한다.
상기 대기부(110)는 무인지게차의 제어를 위해 대기하며, 중앙서버로부터 작업명령이 수신되면, 상기 작업명령을 분석하여 로드부(120) 또는 언로드부(160)로 작업메시지를 전달한다.
상기 대기부(110)는 무인지게차가 포크를 이용하여 팔레트를 로드 또는 언로드하기 위한 대기상태로써, 무인지게차가 로드 또는 언로드한 후, 상기 대기부(110)를 통해 다음 단계의 작업을 위해 대기한다.
상기 로드부(120)는 상기 대기부(110)로부터 작업메시지를 전달받아, 로드작업에 필요한 정보요청을 팔레트 감지부(400) 및 전역위치 감지부(500)로 전달한다.
상기 로드부(120)는 상기 대기부(110)로부터 전달받은 로드에 관한 작업메시지를 통해서 무인지게차의 제어모드를 로드 모드로 변경하며, 로드작업을 완벽히 수행하기 위해서, 상기 팔레트 감지부(400) 및 전역위치 감지부(500)에 센서 초기화 요청을 한다.
상기 정보대기부(130)는 상기 팔레트 감지부(400) 및 전역위치 감지부(500)로부터 팔레트 정보 및 주변정보를 전달받아 계산부(140)로 전달하고, 오차 체크부(160)로부터 재측정 메시지를 전달받아 상기 팔레트 감지부(400) 및 전역위치 감지부(500)로 로드작업에 필요한 정보를 재요청한다.
상기 정보대기부(130)는 정보를 전달받기 위한 대기상태이다.
상기 언로드부(140)는 상기 대기부(110)로부터 작업메시지를 전달받아, 언로드 작업에 필요한 정보요청을 전역위치 감지부(500)로 전달하여, 필요한 정보를 전달받는다.
상기 언로드부(140)는 무인지게차의 제어모드를 언로드 모드로 변경한다.
팔레트 감지부(400)의 비전센서가 무인지게차의 포크 캐리지에 장착되기 때문에, 포크에 화물이 로드될 경우, 비전센서가 화물에 의해 가려진다.
따라서, 이러한 단점을 보안하기 위해서, 화물의 로드할 때는 비전센서(410)를 이용하고, 화물의 언로드할 때는 무인지게차에 포함된 전역위치센서를 사용하며, 상기 언로드부(160)는 전역위치 감지부(500)로만 정보요청을 한다.
상기 계산부(150)는 상기 정보 대기부(130) 또는 상기 언로드부(140)로부터 정보를 전달받아, 무인지게차의 이동거리, 포크의 높이 및 각도를 계산한다.
상기 계산부(150)는 상기 정보 대기부(130)로부터 정보를 전달받으면, 무인지게차가 로드모드라 판단하며, 팔레트 홀에 포크 캐리지를 삽입하기 위한, 무인지게차의 이동거리, 포크의 높이 및 각도를 계산하며, 상기 언로드부(140)로부터 정보를 전달받으면, 무인지게차가 언로드 모드라 판단하며, 팔레트를 언로드하기 위한 무인지게차의 이동거리, 포크의 높이 및 각도를 계산한다.
상기 오차 체크부(160)는 상기 계산부(140)에서 계산한 정보를 상기 팔레트 감지부(400) 또는 전역위치 감지부(500)로 전달하고, 상기 팔레트 감지부(400) 또는 전역위치 감지부(500)로부터 주기적으로 팔레트 정보 및 주변정보를 전달받아 오차값을 측정하고, 상기 오차값에 대한 보상값을 다시 자세 제어부(200) 및 포크 제어부(300)로 전달하여 피드백한다.
만약, 상기 오차 체크부(160)에서 전달받은 오차값이 허용값을 초과하면, 상기 정보대기부(130) 또는 초기설정부(170)로 팔레트 정보 재전송 요청을 한다.
상기 오차 체크부(160)가 팔레트 감지부(400) 및 전역위치 감지부(500)로부터 주기적으로 정보를 전달받으며, 상기 주기는 사용자에 의해 조정된다.
상기 초기 설정부(170)는 상기 오차 체크부(150)에서 무인지게차가 언로드에 따른 오차가 점차 증가되면, 하역이 불가능하다고 판단하여, 초기위치 이동명령을 자세 제어부(200) 및 포크 제어부(300)로 전달한다.
즉, 무인지게차가 언로드과정에서 오차범위가 증가되면, 무인지게차는 초기위치로 이동하여, 언로드과정을 처음부터 다시 시작한다.
도 3을 참조하면, 무인지게차의 포크에 비전센서(V)가 장착되어, 팔레트 홀(p)를 찾는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
상기 계산부(150)가 로드모드이면, 상기 정보 대기부(130)가 팔레트 감지부(400)가 측정한 팔레트 홀의 위치를 상기 계산부(150)로 전달하고, 팔레트의 하단부와 지면사이에 수직의 가상평면(h)을 설정하고, 상기 가상평면과 비전센서와의 거리(d)를 계산하고, 상기 계산한 거리와 팔레트 홀의 높이의 비율관계 통해서 비전센서와 팔레트 홀의 각도(θ)를 계산한다.
상기 계산부(150)가 언로드모드이면, 상기 언로드부(140)로부터 전달받은 전역위치 정보를 통해, 팔레트를 언로드할 팔레트의 높이 및 각도, 무인지게차의 거리를 계산한다.
상기 팔레트 감지부(400)는 비전센서로부터 비전영상을 전달받아 영상처리 하여 팔레트의 홀의 좌측, 우측 및 중앙 영역의 픽셀을 수집하고, 상기 픽셀들의 색상 분포의 유사도를 통해 팔레트의 홀을 확인한다.
상기 영상처리는 전달받은 영상을 이진화하고, 형태학 연산(마스크 기법 등)을 통해 주변 잡음 및 불필요한 영역을 제거하며, 윤곽선 처리를 통하여 객체를 인식한 후, 포크가 삽입될 팔레트의 두 홀의 가운데 영역, 좌측 영역, 우측 영역 3 부분의 픽셀을 수집한다.
포크가 삽입될 양측의 팔레트 홀은 동일하고, 가운데 영역은 동일하지 않기 때문에, 양측의 색상 분포도가 유사하면, 가운데 영역은 유사도가 낮다고 볼 수 있으며, 양측 영역에 존재하는 윤곽선 라인이 팔레트의 홀로 판단할 수 있다.
즉, 상기 팔레트 감지부(400)의 비전센서를 통해 촬영한 팔레트 영상을 영상처리를 통해 팔레트 홀을 확정하며, 상기 팔레트 홀의 위치 정보를 메인 제어부(100)로 전달한다.
본 발명의 실시예에 따른 무인지게차의 자율하역 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 4를 참조하면, 상기 메인 제어부(100)가 중앙서버로부터 작업 정보를 전달받는다(S100).
상기 메인 제어부(100)가 작업 명령에 포함된 무인지게차가 이동할 위치를 파악하여, 상기 자세 제어부(200)로 무인지게차가 이동할 위치정보가 포함된 위치제어 명령을 전달한다(S110).
상기 자세 제어부(200)가 위치제어 명령을 전달받아, 무인지게차의 구동부(미도시)를 제어하여 무인지게차를 이동시킨다(S120).
이때, 무인지게차의 포크가 팔레트 홀에 삽입될 수 있도록, 상기 무인지게차는 팔레트의 정면에 위치되도록 이동한다.
상기 메인 제어부(100)가 팔레트 감지부(400)와 전역위치 감지부(500)로부터 팔레트 정보와 주변정보를 전달받고, 포크가 팔레트 홀에 삽입될 수 있도록 무인지게차의 이동거리와 포크의 높이 및 각도를 계산하고, 자세 제어부(200)와 포크 제어부(300)를 통해 무인지게차의 거리와 포크의 각도 및 높이를 제어한다(S130).
상기 메인 제어부(100)가 포크 제어부(300)와 자세 제어부(200)를 제어하여 팔레트의 하역을 완료한다(S140).
도 5를 참조하면, 상기 S120 단계에서, 상기 메인 제어부(100)가 상기 팔레트 감지부(400)와 전역위치 감지부(500)로부터 오차정보를 수시로 전달받고(S121), 전달받은 오차정보를 통해서, 팔레트와 무인지게차의 조향각도 오차가 ±1° 이내가 될 때까지 자세 제어부(200)를 통해 무인지게차를 제어한다(S122).
상기 무인지게차가 팔레트의 정면에 정확히 위치한 상태에서 포크를 통해 팔레트를 로드할 수 있으며, 무인지게차가 팔레트의 정면이 아닌 비스듬한 각도에서 포크를 팔레트 홀에 삽입하여 로드할 경우, 팔레트가 포크에 제대로 로드되지 못하며, 팔레트가 포크에서 낙하할 수 있는 안전상의 문제가 있다.
도 6을 참조하면, 상기 S130 단계에서, 상기 메인 제어부(100)가 무인지게차를 제어하여 포크가 팔레트 홀에 삽입하면, 상기 팔레트 감지부(400)와 전역위치 감지부(500)로부터 오차정보를 수시로 전달받는다(S131).
상기 메인 제어부(100)는 포크 제어부(300)를 통해 포크의 각도를 0도로 유지하며, 자세 제어부(200)를 통해 무인지게차를 전진시키며, 포크의 후단(비전센서가 장착된 위치)이 팔레트의 정면에서 5cm 이내로 근접할 때까지 무인지게차를 전진시킨다(S132).
상기 팔레트 감지부(400) 및 전역위치 감지부(500)를 통해, 포크와 팔레트의 위치를 인식할 수 있다.
상기 메인 제어부(100)가 포크 제어부(300)를 제어하여, 포크를 15도 상향 제어하여 팔레트를 랙에서 분리하여 팔레트를 로드한다(S133).
이후, 메인 제어부(100)는 중앙 서버의 작업명령에 따라서, 로드한 팔레트를 목적지까지 이동시키며, 목적지에 팔레트를 언로드한다.
도 7을 참조하여, 상기 메인 제어부(100)가 팔레트를 적재하는 과정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
무인지게차에 장착된 메인 제어부(100)가 중앙 서버로부터 작업정보를 수신하는지 확인한다(S10).
무인지게차가 주행되기 위해서, 무인지게차의 포크 높이를 조절한다(S11)
무인지게차가 도착할 좌표를 팔레트 앞 1.5m 로 설정한다(S12).
무인지게차가 목적지점으로 이동하면, 포크에 장착된 비전센서와 팔레트 중심간의 거리를 측정한다(S13).
상기 S14 단계에서, 측정식을 통해 Perror= (X,Y)을 산출한다(S14).
상기 무인지게차의 비전센서와 팔레트 사이의 거리가 10cm 이내로 들어오는지 판단한다(S15)
상기 무인지게차의 비전센서와 팔레트의 위치 사이의 각도 오차가 ±1°이내에 위치하는지 판단한다(S16).
상기 S15, S16 단계를 통과하면, 상기 포크의 후단부가 팔레트에 5cm 내로 근접하는지 판단한다(S17).
포크의 삽입이 완료되면, 포크를 15cm 상향 제어하여 팔레트를 랙에서 분리한다(S18).
만약, 상기 S15,S16,S17 단계에서, 상기 조건에 부합하지 않는다고 판단하면, 무인지게차의 이동 및 포크의 위치를 제어하여, 상기 15,S16,S17 단계를 재수행한다(S19).
무인지게차가 팔레트를 언로드하는 작업은 로드 작업에 비해 간단하며, 이러한 과정은 이미 공지된 기술이기 때문에 본 발명에서는 생략한다.
도 8을 참조하면, 상기 도 8은 비전센서를 장착한 무인지게차가 팔레트를 인식하고, 무인지게차의 포크를 팔레트 홀에 삽입하여 팔레트를 로드하는 사진이다.
도 7의 위부분에 있는 2개의 사진은 무인지게차에 설치된 비전센서가 팔레트를 인식한 영상이며, 아래의 6장의 사진은 무인지게차가 포크를 팔레트 홀에 삽입하는 모습을 연속적으로 촬영한 사진이다.
도 9는 무인 지게차의 실제 이동경로를 좌표로 표현한 것으로서, 그래프에서 사용한 X축과 Y축 단위는 mm이다.
도 9를 통해 알수 있듯이, 무인지게차의 팔레트 자율적재 장치 및 방법을 통해서, 무인지게차는 팔레트를 감지하기 위한 위치인 way pointf로 이동하였고, 상기 무인지게차가 way point에 도착하면 무인지게차는 상대각도를 맞추기 위해서 제자리에서 회전을 시작한다.
팔레트 정면과 무인지게차의 정면과의 각도를 ±1° 이내로 제어되면 무인지게차의 제자리 회전은 정지된다.
이후, 무인지게차는 Final point로 이동되며, 무인지게차의 정면에 장착된 포크가 팔레트 홀에 삽입된다.
도 10은 도 9의 실험과정을 통해서 발생되는 팔레트와 무인지게차 사이의 오차값을 그래프로 나타낸 것이다.
처음의 오차값을 높게 측정되지만, 시간이 경과할 수록, 메인제어부가 오차값을 계속적으로 수신받고, 상기 오차값에 대한 보상값을 계산하여, 상기 보상값을 통해 무인지게차 및 포크를 계속적으로 제어하여, 오차값을 줄일 수 있음을 나타낸 것이다.
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: 메인 제어부
200: 자세 제어부
300: 포크 제어부
400: 팔레트 감지부
500: 전역위치 감지부

Claims (8)

  1. 중앙서버로부터 작업 정보를 전달받아, 무인지게차가 이동할 위치를 판단하고, 팔레트 감지부와 전역위치 감지부로부터 팔레트 정보와 주변정보를 전달받아, 무인지게차의 이동할 거리, 포크의 각도 및 높이를 계산하고, 자세 제어부로 위치제어 명령을 전달하고, 포크 제어부로 포크제어 명령을 전달하는 메인 제어부;
    상기 메인 제어부로부터 위치제어 명령을 전달받아 무인지게차의 이동을 제어하는 자세 제어부;
    상기 메인 제어부로부터 포크제어 명령을 전달받아 포크의 높이 및 각도를 제어하는 포크 제어부;
    비전센서를 이용하여 팔레트 홀의 위치를 파악하고, 상기 홀의 위치 및 영상이 포함된 팔레트 정보를 메인 제어부로 전달하는 팔레트 감지부 및
    감지센서를 이용하여 무인지게차 주변의 위치를 감지하여 주변정보를 메인 제어부로 전달하는 전역위치 감지부를 포함하며,
    상기 메인 제어부는
    무인지게차의 이동거리, 포크의 높이 및 각도를 계산하는 계산부 및
    상기 계산부에서 계산한 정보를 상기 팔레트 감지부 또는 전역위치 감지부로 전달하고, 상기 팔레트 감지부 또는 전역위치 감지부로부터 주기적으로 팔레트 정보 및 주변정보를 전달받아 오차값을 측정하고, 팔레트와 무인지게차의 조향각도 오차가 설정치 이내가 되도록 상기 오차값에 대한 보상값을 상기 자세 제어부 및 상기 포크 제어부로 전달하여 피드백하는 오차 체크부를 포함하며,
    상기 계산부는, 무인지게차가 로드모드일 경우, 팔레트 홀의 위치에서 팔레트의 하단부와 지면사이에 수직의 가상평면을 설정하고, 상기 가상평면과 비전센서와의 거리를 계산하고, 상기 계산한 거리와 팔레트 홀의 높이의 비율관계 통해서 비전센서와 팔레트 홀의 각도를 계산하는 것을 특징으로 하는 무인지게차의 팔레트 자율하역 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 제어부는 무인지게차의 제어를 위해 대기하며, 중앙서버로부터 작업명령이 수신되면, 상기 작업명령을 분석하여 로드부 또는 언로드부로 작업메시지를 전달하는 대기부;
    상기 대기부로부터 작업메시지를 전달받아, 로드작업에 필요한 정보요청을 팔레트 감지부 및 전역위치 감지부로 전달하고, 상기 대기부로부터 전달받은 로드에 관한 작업메시지를 통해서 무인지게차의 제어모드를 로드 모드로 변경하며, 로드작업을 수행하기 위해서, 상기 팔레트 감지부 및 전역위치 감지부에 센서 초기화 요청을 하는 로드부;
    상기 팔레트 감지부 및 전역위치 감지부로부터 팔레트 정보 및 주변정보를 전달받아 계산부로 전달하고, 오차 체크부로부터 재측정 메시지를 전달받아 상기 팔레트 감지부 및 전역위치 감지부로 로드작업에 필요한 정보를 재요청하는 정보대기부;
    상기 대기부로부터 작업메시지를 전달받아, 언로드 작업에 필요한 정보요청을 전역위치 감지부로 전달하여, 필요한 정보를 전달받는 언로드부 및
    상기 오차 체크부에서 무인지게차가 언로드에 따른 오차가 점차 증가되면, 하역이 불가능하다고 판단하여, 초기위치 이동명령을 자세 제어부 및 포크 제어부로 전달하는 초기 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인지게차의 팔레트 자율하역 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 팔레트 감지부는 비전센서로부터 비전영상을 전달받아 영상처리 하여 팔레트의 홀의 좌측, 우측 및 중앙 영역의 픽셀을 수집하고, 상기 픽셀들의 색상 분포의 유사도를 통해 팔레트의 홀을 인식하는 것을 특징으로 하는 무인지게차의 팔레트 자율하역 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 영상처리는 전달받은 영상을 이진화하고, 형태학 연산을 통해 주변 잡음 및 불필요한 영역을 제거하며, 윤곽선 처리를 통하여 객체를 인식한 후, 포크가 삽입될 팔레트의 두 홀의 가운데 영역, 좌측 영역, 우측 영역 3 부분의 픽셀을 수집하는 것을 특징으로 하는 무인지게차의 팔레트 자율하역 장치.
  5. 삭제
  6. 메인 제어부가 중앙서버로부터 작업 정보를 전달받는 단계(S100);
    상기 메인 제어부가 작업 명령에 포함된 무인지게차가 이동할 위치를 파악하여, 자세 제어부로 무인지게차가 이동할 위치정보가 포함된 위치제어 명령을 전달하는 단계(S110);
    상기 자세 제어부가 위치제어 명령을 전달받아, 무인지게차의 구동부를 제어하여 무인지게차를 이동시키는 단계(S120);
    상기 메인 제어부가 팔레트 감지부와 전역위치 감지부로부터 팔레트 정보와 주변정보를 전달받고, 계산부로 포크가 팔레트 홀에 삽입될 수 있도록 무인지게차의 이동거리와 포크의 높이 및 각도를 계산하고, 자세 제어부와 포크 제어부를 통해 무인지게차의 거리와 포크의 각도 및 높이를 제어하는 단계(S130) 및
    상기 메인 제어부가 포크 제어부와 자세 제어부를 제어하여 팔레트의 하역을 완료하는 단계(S140)를 포함하며,
    상기 S120 단계에서,
    상기 메인 제어부가 상기 팔레트 감지부와 전역위치 감지부로부터 오차정보를 수시로 전달받는 단계(S121);
    상기 전달받은 오차정보를 통해서, 팔레트와 무인지게차의 조향각도 오차가 ±1° 이내가 될 때까지 자세 제어부를 통해 무인지게차를 제어하는 단계(S122)를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 무인지게차의 팔레트 자율하역 방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 S130 단계에서, 상기 메인 제어부가 무인지게차를 제어하여 포크가 팔레트 홀에 삽입하면, 상기 팔레트 감지부와 전역위치 감지부로부터 오차정보를 수시로 전달받는 단계(S131);
    상기 메인 제어부가 포크 제어부를 통해 포크의 각도를 0°로 유지하며, 자세 제어부를 통해 무인지게차를 전진시키며, 포크의 후단이 팔레트의 정면에서 5cm 이내로 근접할 때까지 무인지게차를 전진시키는 단계(S132) 및
    상기 메인 제어부가 포크 제어부를 제어하여, 포크를 15° 상향 제어하여 팔레트를 랙에서 분리하여 팔레트를 로드하는 단계(S133)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 무인지게차의 팔레트 자율하역 방법.
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