KR101849344B1 - 작업자 추종형 무인 이송대차 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 작업자 추종형 무인 이송대차에 관한 것으로서, 작업자에 착용되며 추종신호를 출력하는 작업자 단말기와, 자율 주행할 수 있으며 적재물의 적재가 가능하고, 작업자 단말기에서 출력되는 추종신호를 검출하여 작업자 단말기와 설정된 이격거리를 유지하면서 추종하는 이동 본체를 구비하고, 작업자 단말기는 추종신호로서 초음파신호를 송출하는 초음파 송신기와, 초음파 송신기의 작동을 제어하는 단말 제어부를 구비하고, 이동 본체는 이동 본체를 자율 주행할 수 있는 주행부를 구동하는 추종구동부와, 초음파 송신기에서 송출되는 초음파를 검출하도록 상호 이격되게 장착된 제1 및 제2초음파 수신기와, 제1 및 제2 초음파 수신기에서 각각 출력되는 신호의 세기 정보를 이용하여 상기 작업자 단말기에 대한 이격거리 및 방향을 산출하여 상기 작업자 단말기를 추종하도록 상기 추종 구동부를 제어하는 추종제어부를 구비한다. 이러한 작업자 추종형 무인 대차에 의하면, 작업자가 착용하는 작업자 단말기에 대해 일정 거리를 유지하면서 이동본체가 추종할 수 있으면서 구조가 단순한 장점을 제공한다.

Description

작업자 추종형 무인 이송대차{worker following automatic guided vehicle}
본 발명은 작업자 추종형 무인 이송대차에 관한 것으로서, 상세하게는 작업자가 착용한 작업자 단말기로부터 송출되는 신호를 감지하여 이동 본체가 거리를 두고 추종할 수 있도록 된 작업자 추종형 무인 이송대차에 관한 것이다.
일반적으로, 이송대차는 제조현장 등 다양한 환경에서 부품 또는 물건을 적재하여 이송하는데 이용될 수 있도록 형성되어 사용된다.
이러한 이송대차는 사용자의 힘으로 이동시키는 수동방식과, 레일과 같은 주행궤도를 따라 동력에 의해 이동하는 방식 등 다양한 구조가 알려져 있다.
사용자의 힘으로 이동시키는 수동방식의 이송대차의 경우 국내 등록특허 제10-0930085호 등 다양하게 게시되어 있다.
한편, 인구 고령화 및 여성인력의 산업 현장 참여를 고려하여 최근 무인으로 이송할 수 있으면서 작업자를 적정거리를 두고 추종할 수 있는 대차가 요구되고 있다.
이러한 요구사항에 적용할 수 있는 작업자 추종기술은 작업자와의 인터랙션과 주행기술을 결합시켜 작업자 입장에서 이송작업을 편리하게 수행할 수 있게 지원해야 한다.
그런데 이를 구현하기 위한 종래의 기술은 대부분 매우 고가의 레이저 스캐너와 영상처리를 이용하는 기술로서, 상용화 측면에서 매우 불리하다는 문제점이 있다.
즉, 일반적으로 영상을 이용한 작업자 인식 기술은 구성 비용을 증가시키고 복잡한 영상 인식 알고리즘을 이용해야 하며, 또한 영상을 이용한 방법은 사람의 뒤를 보고 추종해야 하는 무인 이송대차 시스템에서는 거리, 각도 측정 및 사람의 형상을 인식하는데 어려움이 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 구조가 단순하면서도 작업자를 일정 거리를 두고 추종할 수 있는 작업자 추종형 무인 이송대차를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 작업자 추종형 무인 대차는 작업자에 착용되며 추종신호를 출력하는 작업자 단말기와; 자율 주행할 수 있으며 적재물의 적재가 가능하고, 상기 작업자 단말기에서 출력되는 추종신호를 검출하여 상기 작업자 단말기와 설정된 이격거리를 유지하면서 추종하는 이동 본체;를 구비하고, 상기 작업자 단말기는 상기 추종신호로서 초음파신호를 송출하는 초음파 송신기와; 상기 초음파 송신기의 작동을 제어하는 단말 제어부;를 구비하고, 상기 이동 본체는 상기 이동 본체를 자율 주행할 수 있는 주행부를 구동하는 추종구동부와; 상기 초음파 송신기에서 송출되는 초음파를 검출하도록 상호 이격되게 장착된 제1 및 제2초음파 수신기와; 상기 제1 및 제2 초음파 수신기에서 각각 출력되는 신호의 세기 정보를 이용하여 상기 작업자 단말기에 대한 이격거리 및 방향을 산출하여 상기 작업자 단말기를 추종하도록 상기 추종 구동부를 제어하는 추종제어부;를 구비한다.
바람직하게는 상기 이동 본체상에 설치되며 상기 추종제어부에 제어되어 설정된 고유식별정보를 지그비 통신방식으로 주기적으로 송출하는 추종통신부와; 상기 작업자 단말기에 설치되며 상기 추종 통신부를 통해 지그비 통신방식으로 통신을 수행하는 단말 통신부;를 더 구비하고, 상기 단말 제어부는 상기 단말통신부로부터 수신된 고유식별정보가 등록된 고유식별정보에 해당하면 상기 초음파 송신기에서 초음파가 출력되게 처리하고, 상기 추종제어부는 상기 추종통신부를 통해 고유식별정보를 송출한 후 설정된 제1대기시간 이내에 초음파가 검지되면 검지된 초음파 방향으로 추종되게 처리한다.
바람직하게는 상기 작업자 단말기는 인체의 허리에 착용되는 벨트 형상으로 형성된다.
본 발명에 따른 작업자 추종형 무인 대차에 의하면, 작업자가 착용하는 작업자 단말기에 대해 일정 거리를 유지하면서 이동본체가 추종할 수 있으면서 구조가 단순한 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 작업자 추종형 무인 대차를 나타내 보인 사시도이고,
도 2는 도 1의 작업자 단말기 및 이동 본체에 대한 평면도이고,
도 3은 도 1의 작업자 추종형 무인 대차의 제어계통에 대한 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 작업자 추종형 무인 대차를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 작업자 추종형 무인 대차를 나타내 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 작업자 단말기 및 이동 본체에 대한 평면도이고, 도 3은 도 1의 작업자 추종형 무인 대차의 제어계통에 대한 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 작업자 추종형 무인 대차(100)는 작업자 단말기(110)와 이동 본체(200)를 구비한다.
작업자 단말기(110)는 작업자(10)의 허리에 착용 및 분리되며 버클(112)과 띠부분(114)을 갖는 벨트 형상으로 되어 있고, 지그비(ZigBee) 통신방식으로 이동 본체(200)와 무선 통신을 수행할 수 있도록 되어 있다.
또한, 작업자 단말기(110)는 이동 본체(200)가 추종방향 및 이격거리를 판단하기 위한 추종신호로서 초음파신호를 송출하도록 되어 있다.
이러한 작업자 단말기(110)는 허리를 통해 작업자의 움직임에 대한 정보를 제공할 수 있어 팔이나 다리 및 머리에 비해 상대적으로 안정적인 움직임 정보를 제공할 수 있다.
작업자 단말기(110)는 초음파 송신기(120), 단말 통신부(130), 단말 제어부(140) 및 단말 조작부(150)를 구비한다.
초음파 송신기(120)는 작업자 단말기(110)의 버클(112)로부터 연장된 띠부분(114)의 중간 정도에 장착되어 설정된 방사각으로 초음파를 송출한다.
초음파 송신기(120)는 작업자 단말기(110)가 착용된 작업자(110)를 이동 본체(200)가 추종할 수 있도록 추종신호인 초음파를 단말 제어부(140)에 제어되어 작업자(10) 후방으로 출력한다.
단말 통신부(130)는 이동 본체(200)의 추종통신부(240)와 지그비(ZigBee) 통신방식으로 통신을 수행한다.
단말 통신부(130)는 이동본체(200)로부터 지그비(ZigBee) 통신방식으로 송출되는 신호를 수신하여 단말 제어부(140)에 제공한다.
단말 조작부(150)는 이동 본체(200)가 작업자 단말기(110)를 착용한 작업자(10)를 추종하도록 자동추종모드를 설정하는 자동추종 버튼, 추종을 중지하고 대기하는 스탠바이버튼, 작동 오프 등 지원되는 기능을 설정할 수 있는 버튼들이 마련되어 있다.
단말제어부(140)는 단말통신부(130)에서 수신된 신호를 처리하고 초음파 동신기(120)의 작동을 제어한다.
단말 제어부(140)는 단말 조작부(150)를 통해 자동 추종모드로 설정된 경우 이동 본체(200)로부터 단말 통신부(130)를 통해 수신된 신호가 메모리(미도시)에 작업자 단말기(110)가 매칭되게 등록된 이동본체(200)의 고유식별정보와 일치하면 초음파 송신기(120)에서 초음파가 출력되게 제어한다.
이동 본체(200)는 자율주행할 수 있도록 되어 있고, 작업자 단말기(110)과 고유하게 매칭되게 고유식별정보가 기록되어 있으며, 작업자 단말기(110)에서 출력되는 추종신호인 초음파 신호를 검출하여 작업자 단말기(110)와 설정된 이격거리 예를 들면 2미터를 유지하면서 추종하도록 되어 있다.
이동본체(200)는 적재물의 적재가 가능하게 상부가 개방된 적재공간(202)을 갖는 구조로 형성되어 있다.
이동본체(200)의 적재물 적재구조는 상부가 개방된 함체 구조, 플레이트 구조 등 적재대상물에 따라 다양한 구조로 형성될 수 있다.
이동 본체(200)는 주행부, 추종 구동부(220), 제1 및 제2 초음파 수신기(231)(232), 추종 통신부(240), 추종조작부(250) 및 추종제어부(270)를 구비한다.
주행부는 이동본체(200)를 동력에 의해 이동시킬 수 있도록 되어 있고, 도시된 예에서는 바퀴(211)가 적용되었다.
도시된 예와 다르게, 바퀴(211) 이외에도 캐터필러 또는 관절운동에 의해 이동할 수 있는 구조 등 주행부는 다양한 구조로 형성될 수 있음은 물론이다.
추종 구동부(220)는 추종 제어부(270)의 제어신호에 따라 이동본체(200)가 목표하는 방향으로 이동하도록 자율운동할 수 있도록 된 주행부(210)를 구동한다.
제1 및 제2초음파 수신기(231)(232)는 작업자 단말기(110)의 초음파 송신기(120)로부터 송출된 초음파를 각각 검출하여 추종 제어부(270)에 제공하도록 이동본체(200)의 전면에 상호 이격되게 장착되어 있다.
추종통신부(240)는 이동본체(200)에 설치되며 추종 제어부(270)에 제어되어 이동본체(200)에 고유하게 매칭되는 작업자 단말기(110)가 인식하도록 설정된 고유식별정보를 지그비 통신방식으로 주기적으로 송출한다.
추종 조작부(250)는 이동 본체(200)의 기동, 정지, 추종모드 설정을 조작하거나 지원되는 기능 예를 들면 작업자 단말기(110)와의 이격거리 유지 간격 등을 조작할 수 있도록 키가 마련될 수 있다.
추종 제어부(270)는 추종모드로 설정된 경우 추종통신부(240)를 통해 설정된 주기로 자신의 고유식별정보를 송출하고, 설정된 제1대기시간 이내에 초음파가 검지되면 검지된 초음파 방향으로 추종되게 추종구동부(220)를 제어한다.
여기서, 제1대기시간은 0.05초 내지 0.5초로 설정될 수 있다.
추종 제어부(270)는 자신의 고유식별정보를 송출한 시점부터 제1대기시간을 경과하여 수신된 초음파 신호는 자신이 추종할 대상이 아닌 것으로 판단한다.
추종 제어부(270)는 추종통신부(240)를 통해 설정된 주기로 자신의 고유식별정보를 송출하고, 고유식별정보 송출시점부터 설정된 제1대기시간 이내에 초음파가 검지되면 현재 검지된 초음파를 송출한 기기가 자신이 추종할 작업자 단말기(110)로 판단하여 추종제어를 수행한다.
추종 제어부(270)는 제1 및 제2초음파 수신기(231)(232) 각각에서 검출된 신호의 세기 정보를 이용하여 작업자 단말기(110)에 대한 이격거리 및 방향을 산출하여 작업자 단말기(110)를 추종하도록 추종 구동부(220)를 제어한다.
여기서, 추종제어부(270)의 추종 방향 결정은 제1 초음파 수신기(231)의 수신세기와 제2초음파 수신기(232)의 수신세기의 차이정보를 이용하여 결정한다.
즉, 추종제어부(270)의 제1 초음파 수신기(231)의 수신세기와 제2초음파 수신기(232)의 수신세기가 설정된 편차범위 내에서 동일하면 직진을 결정한다.
또한, 추종제어부(270)는 제1 초음파 수신기(231)의 수신세기와 제2초음파 수신기(232)의 수신 세기의 차이가 설정된 편차범위보다 크면, 수신세기가 높은 쪽으로 방향이 선회되게 주행방향을 결정하도록 구축되어 있다.
추종 제어부(270) 내에는 제1 및 제2 초음파 수신기(231)(232)의 수신세기값에 대응한 이격거리가 기록된 룩업테이블 또는 산출식이 내장되어 있다.
이러한 추종 제어부(270)는 설정된 작업자 단말기(110)와의 유지거리 예를 들면 2미터에 도달하면 2미터를 계속 유지하면서 추종하도록 제어한다.
이상에서 설명된 작업자 추종형 무인 대차(100)에 의하면, 작업자가 착용하는 작업자 단말기에 대해 일정 거리를 유지하면서 이동본체(200)가 추종할 수 있으면서 구조가 단순한 장점을 제공한다.
또한, 하나의 이동본체와 하나의 작업자 단말기가 고유식별정보로 독립되게 매칭되어 추종하도록 되어 있어 다수의 작업자 단말기 및 다수의 이동본체가 존재하는 작업공간에서도 동일한 고유식별정보가 등록된 이동본체와 작업자단말기 끼리만 추종작동이 독립적으로 이루어질 수 있다.
110: 작업자 단말기 200: 이동 본체

Claims (3)

  1. 작업자에 착용되며 추종신호를 출력하는 작업자 단말기와;
    자율 주행할 수 있으며 적재물의 적재가 가능하고, 상기 작업자 단말기에서 출력되는 추종신호를 검출하여 상기 작업자 단말기와 설정된 이격거리를 유지하면서 추종하는 이동 본체;를 구비하고,
    상기 작업자 단말기는
    상기 추종신호로서 초음파신호를 송출하는 초음파 송신기와;
    상기 초음파 송신기의 작동을 제어하는 단말 제어부;를 구비하고,
    상기 이동 본체는
    상기 이동 본체를 자율 주행할 수 있는 주행부를 구동하는 추종구동부와;
    상기 초음파 송신기에서 송출되는 초음파를 검출하도록 상호 이격되게 장착된 제1 및 제2초음파 수신기와;
    상기 제1 및 제2 초음파 수신기에서 각각 출력되는 신호의 세기 정보를 이용하여 상기 작업자 단말기에 대한 이격거리 및 방향을 산출하여 상기 작업자 단말기를 추종하도록 상기 추종 구동부를 제어하는 추종제어부와;
    상기 이동 본체상에 설치되며 상기 추종제어부에 제어되어 설정된 고유식별정보를 지그비 통신방식으로 주기적으로 송출하는 추종통신부와;
    상기 작업자 단말기에 설치되며 상기 추종 통신부를 통해 지그비 통신방식으로 통신을 수행하는 단말 통신부;를 구비하고,
    상기 단말 제어부는 상기 단말통신부로부터 수신된 고유식별정보가 등록된 고유식별정보에 해당하면 상기 초음파 송신기에서 초음파가 출력되게 처리하고,
    상기 추종제어부는 상기 추종통신부를 통해 고유식별정보를 송출한 후 설정된 제1대기시간 이내에 초음파가 검지되면 검지된 초음파 방향으로 추종되게 처리하고, 상기 추종제어부는 상기 추종통신부를 통해 고유식별정보를 송출한 시점부터 상기 제1대기시간을 경과하여 수신된 초음파 신호는 자신이 추종할 대상이 아닌 것으로 판단하며,
    상기 작업자 단말기는 인체의 허리에 착용되는 벨트 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 작업자 추종형 무인 이송대차.

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