KR101917194B1

KR101917194B1 - 물류배송방법

Info

Publication number: KR101917194B1
Application number: KR1020170090943A
Authority: KR
Inventors: 심현철; 조성욱; 이웅희; 신희민; 정지원; 이다솔
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2017-07-18
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2018-11-09

Abstract

본 발명은 무인 자율주행차량과 무인항공기의 협업에 의한 물류배송방법으로, 물품의 배송을 의뢰하는 주문자로부터 배송 주문을 접수하는 주문 접수단계와, 주문에 포함된 주문정보로부터 물품의 배송경로 및 배송 시각을 포함하는 배송 계획을 수립하는 배송 계획 수립단계와, 상기 무인 자율주행차량을 이용하여 상기 배송 계획에 따라서 상기 물품을 배송하는 무인 자율주행차량을 이용한 물류배송단계와, 무인 자율주행차량의 주행이 불가능한 구간에 도달했는가 여부를 판단하고, 무인 자율주행차량의 주행이 불가능한 구간에 도달한 것으로 판정되면 물류의 배송을 상기 무인항공기를 이용한 배송으로 물류의 배송을 전환하는 단계를 포함하다.

Description

물류배송방법{DELIVERY METHOD OF THE GOODS}

본 발명은 물류배송방법에 관한 것으로, 특히, 무인 자율주행차량과 무인항공기의 협업에 의해 물품을 배송하는 물류배송방법에 관한 것이다.

최근, 물류 배송에 무인항공기를 이용하는 방안이 활발하게 논의되고 있고, 예를 들어 미국의 온라인 쇼핑몰 아마존(Amazon), 독일의 DHL사 등에서는 자체 개발한 무인항공기를 이용한 물류배송이 시연단계에서 일부 성공한 것으로 알려져 있다.

그러나 건축물이 고밀도, 고집적화 및 고층화된 환경 하에서의 무인항공기의 자율비행은 GPS의 교란 등의 이유에서 장애가 있고, 이런 이유에서 아마존이나 DHL사 등의 무인항공기를 이용한 물류배송 시연은 건물의 밀집도가 비교적 낮고 가시권 확보가 용이한 지역에서 실시하는 정도에 머물러 있다.

한편, 이와 같은 문제의 해결방안의 하나로 비 특허문헌 1에서 본 발명자들은 무인 자율주행차량과 무인항공기를 함께 활용하는 방안을 제시한 바 있으며, 여기에서는 무인항공기를 탑재한 무인 자율주행차량을 이용하여, 무인 자율주행차량이 주행할 수 있는 지역에서는 무인 자율주행차량을 이용하여 배송을 하고, 예를 들어 도로가 없거나 또는 고층빌딩이나 아파트와 같은 무인 자율주행차량의 주행이 불가능한 지역에서는 무인항공기를 이용하여 배송하는 방안을 제시하고 있다.

또, 비 특허문헌 2에서도 본 발명자들은 무인 자율주행차량과 무인항공기를 함께 활용하는 이른바 이종 협업에 의한 물류 배송 시스템을 제안하고 있고, 동시에 이종 협업에 의한 물류 배송을 위해 자체 제작한 무인 자율주행차량 및 무인항공기의 사양과 함께 이들을 이용한 물류배송실험의 결과도 제시하고 있다.

그러나 비 특허문헌 1, 2에서는 무인 자율주행차량의 주행이 가능한 지역은 무인 자율주행차량을 이용하고 무인 자율주행차량의 주행이 불가능한 지역에서는 무인 자율주행차량 대신 무인항공기를 이용하여 물류 배송을 한다는 이른바 이종 협업에 의한 무인시스템의 기본 개념만을 제안하고 있을 뿐, 그 구체적인 방법에 대해서는 제시하고 있지 않다.

조성욱 외 2, 「물류수송을 위한 무인시스템 기술동향」, 제어·로봇·시스템학회지 제20권 제4호(2014년 겨울) pp27-36. 조성욱 외 4, 「물류수송을 위한 이종 협업 무인시스템 개발」, 제어·로봇·시스템학회지 제20권 제12호(2014년 12월) pp1181-1188.

본 발명은 종래기술의 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 무인 자율주행차량과 무인항공기의 이종 협업에 의해 물류 배송을 하는 물류배송방법의 구체적인 방안을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 물류배송방법은, 무인 자율주행차량과 무인항공기의 협업에 의한 물류배송방법으로, 물품의 배송을 의뢰하는 주문자로부터 배송 주문을 접수하는 주문 접수단계와, 주문에 포함된 주문정보로부터 물품의 배송경로 및 배송 시각을 포함하는 배송 계획을 수립하는 배송 계획 수립단계와, 상기 무인 자율주행차량을 이용하여 상기 배송 계획에 따라서 상기 물품을 배송하는 무인 자율주행차량을 이용한 물류배송단계와, 무인 자율주행차량의 주행이 불가능한 구간에 도달했는가 여부를 판단하고, 무인 자율주행차량의 주행이 불가능한 구간에 도달한 것으로 판정되면 물류의 배송을 상기 무인항공기를 이용한 배송으로 물류의 배송을 전환하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면 무인 자율주행차량과 무인항공기의 이종 협업에 의해 물류 배송을 하는 물류배송방법의 구체적인 방안을 제공할 수 있는 동시에, 물류 배송을 의뢰한 주문자는 의뢰한 물품의 배송 완료시간을 포함한 배송상황을 실시간으로 확인할 수 있는 등의 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태의 무인 자율주행차량의 제어시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태의 물류배송방법의 흐름을 나타내는 플로차트,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태의 물류배송방법의 흐름을 나타내는 플로차트이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

본 실시형태에서 물류 배송에 이용하는 배송 수단으로는 비 특허문헌 1, 2와 같이 무인 자율주행차량과 무인항공기의 협업에 의한 배송 시스템을 이용하며, 무인 자율주행차량에 의한 배송 시에는 무인항공기는 무인 자율주행차량에 탑재되어 고정되어 있고, 무인 자율주행차량의 주행이 불가능하여 무인 자율주행차량에 의한 배송에서 무인항공기를 이용한 배송으로 물류의 배송을 전환하는 단계에서 무인항공기는 무인 자율주행차량으로부터 분리되어 독자적으로 비행하면서 배송을 한다.

먼저, 도 1을 참조하면서 본 실시형태의 무인 자율주행차량(100)에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태의 무인 자율주행차량의 제어시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.

무인 자율주행차량(100)의 제어시스템의 구성을 외부환경 인식부(110)와 위치 및 방향 검출부(130)와 통신부(140)와 배송계획 수립부(150)와 경로제어부(160)와 구동제어부(170)와 액추에이터(180) 및 수동 제어부(190)를 구비한다.

외부환경 인식부(110)는 무인 자율주행차량(100)의 전면에 설치된 전방카메라(111)가 촬영한 영상으로부터 횡단 보도, 신호등, 보행자 유무, 차단기 유무와 같은 도로 상황을 검출하는 도로상황 검출부(114)와, 무인 자율주행차량(100)의 후면에 설치된 후방카메라(112)가 촬영한 영상으로부터 무인 자율주행차량(100)의 주차 등을 위한 주차선을 검출하는 주차선 검출부(115)와, 무인 자율주행차량(100)의 적절한 위치에 설치된 레이저 레이더(113) 신호로부터 차량, 바리케이드, 차량출입차단용 콘, 차단기와 같은 차량 주행의 장애물을 검출하는 장애물 검출부(116)와, 도로상황 검출부(114)와 주차선 검출부(115) 및 장애물 검출부(116)의 검출신호를 맵핑하여 경로제어부(160)에 제공하는 맵핑부(117)를 구비한다.

위치 및 방향 검출부(130)는 무인 자율주행차량(100)에 설치된 GPS(131)로부터 수신되는 무인 자율주행차량(100)의 현재 위치정보와 무인 자율주행차량(100) 내부에 설치된 요 레이트 센서(133, yaw rate sensor) 및 차륜속도센서(135)로부터 수신되는 요 레이트 정보 및 차륜속도정보로부터 무인 자율주행차량(100)의 절대위치 및 상대위치에 관한 위치정보와 함께 주행방향에 관한 정보를 얻는다.

통신부(140)는 본 발명의 무인 자율주행차량(100)에 물류 배송을 의뢰하는 주문자와 무인 자율주행차량(100) 사이 및 무인 자율주행차량(100)과 무인항공기 사이의 통신을 수행하며, 통신방식으로는 유선통신 또는 무선통신 모두 가능하나, 예를 들어 스마트폰 등을 이용한 무선통신이 더 바람직하다.

배송계획 수립부(150)는 통신부(140)를 통해서 물류 배송을 원하는 주문자로부터 주문을 접수하고, 접수한 주문에 대해서 어느 경로를 어떻게 이용하여 언제까지 주문받은 물류를 배송할 것인가 등에 관한 배송 계획을 수립하고, 필요한 경우에는 통신부(140)를 통해서 수립된 배송 계획, 특히, 배송하는 물품의 도착시각 등에 관한 정보를 주문자에게 통보한다.

경로제어부(160)는 배송계획 수립부(150)가 수립한 배송 계획에 따라서 무인 자율주행차량(100)의 주행을 제어하는 동시에, 외부환경 인식부(110)로부터 수신한 무인 자율주행차량(100) 전방의 도로상황과 위치 및 방향 검출부(130)로부터 수신한 무인 자율주행차량(100)의 위치정보 및 방향정보를 기초로 하여, 미리 설정된 배송경로를 수정하거나, 일시 정지 또는 출발, 가속 또는 감속, 주행방향 변경, 차선 변경, 건널목 통과 등과 같은 다양한 의사결정을 하고, 그에 따른 각 제어명령을 구동제어부(170)에 출력한다.

구동제어부(170)는 경로제어부(160)로부터 수신한 제어명령에 따라서 각각 대응하는 액추에이터(180)를 제어하며, 예를 들어 경로제어부(160)로부터 정지 또는 출발명령을 수신한 때에는 브레이크페달 제어용 모터(181)를 제어하여 무인 자율주행차량(100)을 정지 또는 출발시키고, 예를 들어 경로제어부(160)로부터 가속 또는 감속명령을 수신한 때에는 스로틀페달 제어용 모터(183)를 제어하여 무인 자율주행차량(100)을 가속 또는 감속시키며, 예를 들어 경로제어부(160)로부터 주행방향 변경에 관한 명령을 수신한 때에는 스티어링 휠 제어용 모터(185)를 제어하여 무인 자율주행차량(100)의 주행방향을 변경하는 등의 제어를 실행한다.

수동 제어부(190)는 예를 들어 사람이 수동으로 무인 자율주행차량(100)의 시동을 온 또는 오프 하는 원격조작 스위치(191), 긴급 상황 발생 시 사람에 의해 무인 자율주행차량(100)의 주행을 정지하는 비상정지 스위치(193), 이상 상태 발생시 음성 및/또는 영상에 의해 경보를 발하는 경보기(195) 등을 포함한다.

그 외의, 무인항공기의 제어시스템을 포함하여 무인 자율주행차량 및 무인항공기의 제어의 상세에 대해서는 상기 비 특허문헌 1, 2에 상세히 기재되어 있으므로 참고하기 바라며, 본 명세서에서는 구체적인 설명은 생략한다.

다음에, 무인 자율주행차량과 무인항공기의 이종 협업에 의한 물류배송방법에 대해서 설명한다.

도 2, 3은 본 발명의 바람직한 실시형태의 물류배송방법의 흐름을 나타내는 플로차트이며, 도 2는 무인 자율주행차량에 의한 물류배송단계를, 도 3은 무인항공기에 의한 물류배송단계의 흐름을 각각 나타낸다.

먼저, 도 2에 나타내는 것과 같이, 무인 자율주행차량(100)의 통신부(140)를 통해서 물품의 배송을 원하는 배송자로부터 배송 주문을 접수한다(단계 S10).

배송 주문에는 적어도 배송하고자 하는 물품의 내용 및 중량 등의 물품정보와 배송하고자 하는 물품의 현재 위치 및 배송처 위치 등의 위치정보를 포함하며, 주문자는 예를 들어 스마트폰과 같은 이동통신용 휴대단말의 전용 애플리케이션을 이용하여 주문을 할 수 있다.

이어서, 단계 S11로 진행하여, 배송 주문을 접수한 무인 자율주행차량(100)의 배송계획 수립부(150)는 주문받은 물류의 배송이 가능한가 여부를 판단하고, 판단결과 배송 불가능한 것으로 판정되면(단계 S11=NO) 단계 S12로 진행하여 주문자에게 배송불가 사유를 통보한 후 단계 S10으로 복귀하여 다음 배송 주문을 기다린다.

여기서, 주문을 받은 물류의 배송이 불가능한 배송 불가 사유로는 예를 들어 배송을 의뢰한 물품의 무게가 배송 가능 한계 무게를 초과하거나, 배송처까지의 거리가 너무 멀어서 배송이 어렵거나, 무인항공기의 적정 비행시간을 초과하는 거리에 배송처가 위치하거나, 그 외에도, 다른 배송 조건이 무인 자율주행차량 또는 무인항공기의 운용환경과 맞지 않는 경우 등을 들 수 있고, 이 경우에는 무인 자율주행차량은 물류의 배송을 주문한 주문자에게 배송불가 사유를 통보한다.

이어서, 단계 S13으로 진행하여, 배송계획 수립부(150)는 주문정보, 특히, 배송할 물품의 현재 위치 및 배송처 위치를 기초로 하여 주문받은 물품의 배송 계획을 수립하고, 필요한 경우에는 적어도 배송완료시각을 포함하여 수립된 배송 계획을 통신부(140)를 통해서 주문자에게 통보한 후 단계 S14로 진행하여 무인 자율주행차량(100)을 이용한 배송을 시작한다.

당연하나, 무인 자율주행차량(100)은 전자지도, 바람직하게는 3차원 전자지도를 구비하고 있고, 배송계획 수립부(150)는 이 전자지도를 참조하여 배송 경로를 설정하고, 설정된 배송 경로와 경로 내 각 지점의 속도제한정보 등을 기반으로 하여 속도 프로파일을 생성하며, 이로부터 배송 시작시각 및 배송 완료시각을 얻는 등의 배송계획을 수립한다.

이어서, 단계 S15로 진행하여, 무인 자율주행차량(100)의 경로제어부(160)는 구동 제어부(170)를 통해서 무인 자율주행차량(100)을 제어하여 배송을 실행하며, 이때, 예를 들어 경로제어부(160)는 외부환경 인식부(110)로부터 얻은 각종 도로정보에 의해서 무인 자율주행차량(100)의 정지 또는 출발, 가속 또는 감속, 방향전환, 장애물 발견 시 차선 변경에 의한 회피 주행 등의 변화하는 주행환경에 적합한 제어명령을 구동제어부(170)에 출력하며, 구동제어부(170)는 이들 제어명령에 따라서 액추에이터(180)의 각 부를 제어함으로써 물류의 배송을 실행한다.

또, 배송계획 수립부(150)는 위치 및 방향 검출부(130)로부터 수신한 무인 자율주행차량(100)의 위치정보 및 방향정보를 기초로 하여 배송 완료시각의 수정을 포함하는 배송 계획의 변경을 실행할 수도 있으며, 배송 계획이 변경된 때에는 변경된 배송 계획을 주문자에게 통보하는 것으로 해도 좋다.

이어서, 단계 S16에서 경로제어부(160)는 무인 자율주행차량(100)에 의해서 배송을 계속할 수 있는가 여부를 판단하며, 단계 S16의 판단 결과 무인 자율주행차량(100)에 의한 배송이 가능하면(단계 S16=NO) 단계 S15로 복귀하여 무인 자율주행차량(100)에 의한 물류 배송을 계속하고, 단계 S16의 판단 결과 무인 자율주행차량(100)에 의한 배송이 불가능한 것으로 판정되면(단계 S16=YES) 단계 S17로 진행하여 무인 자율주행차량(100)이 보유하는 전자지도, 외부환경 인식부(110) 및 위치 및 방향 검출부(130)로부터 얻은 정보 등을 이용하여 무인 자율주행차량(100)을 주차할 수 있는 주차가능구역을 탐색한다.

여기서, 무인 자율주행차량(100)에 의한 배송이 불가능한 이유로는 예를 들어 도로가 없거나, 또는 도로가 있는 경우에도 그 폭이 좁은 등의 이유로 무인 자율주행차량(100)의 주행이 곤란한 경우 등을 들 수 있다.

단계 S17의 실행 결과 무인 자율주행차량(100)을 주차할 수 있는 주차가능구역의 탐색이 끝나면 단계 S18로 진행하여 경로제어부(160)는 구동 제어부(170)를 제어함으로써 탐색 된 주차가능구역에 무인 자율주행차량(100)을 주차시킨 후 물류 배송을 무인항공기에 의한 배송으로 전환한다.

이어서, 도 3에 나타내는 것과 같이, 단계 S21로 진행하여 무인항공기의 비행이 가능한가 여부를 판단하고, 단계 S21의 판단 결과 무인항공기의 비행이 불가능한 것으로 판정되면(단계 S21=NO) 무인항공기의 비행이 가능해질 때까지 단계 S21을 반복하며, 단계 S21의 판단 결과 무인항공기의 비행이 가능한 것으로 판정되면(단계 S21=YES) 단계 S22로 진행하여 무인 자율주행차량(100)으로부터 무인항공기를 분리하고 무인항공기에 의한 배송을 시작한다.

여기서, 무인항공기의 비행가능 여부 판단은 예를 들어 현재 바람의 방향 및 속도가 무인항공기의 비행에 지장을 주는가 여부, 비나 눈 등이 무인항공기의 비행에 지장을 주는가 여부, 기타 일시적인 장애물에 의해 무인항공기의 이착륙에 영향을 받지 않는가 여부 등의 다양한 조건을 고려하여 이루어진다.

이어서, 단계 S23으로 진행하여 무인항공기의 속도, 방향, 장애물 유무 등의 다양한 변수들에 따라서 무인항공기를 제어함으로써 무인항공기를 이용한 배송을 계속한다.

이어서, 단계 S24에서 무인항공기가 목적지(배송처) 부근에 도착했는가 여부를 판단하고, 단계 S23의 판단 결과 무인항공기가 아직 목적지 부근에 도착하지 않은 것으로 판정되면(단계 S24=NO) 단계 S23으로 복귀하여 무인항공기에 의한 배송을 계속하고, 단계 S23의 판단 결과 무인항공기가 목적지 부근에 도착한 것으로 판정되면(단계 S24=YES) 단계 S25로 진행하여 목적지 부근에서 무인항공기가 착륙할 수 있는 착륙가능위치를 탐색한다.

무인항공기 착륙가능위치는 가능한 한 목적지(배송처)에 가장 가까운 지점이 좋으며, 착륙지점의 면적, 기울기, 장애물 유무 등의 고려하여 목적지에 가장 가까운 지점을 선택한다.

이어서, 단계 S26으로 진행하여 탐색 된 착륙지점에 착륙하여 물품을 인계함으로써 물류의 배송을 완료하고, 단계 S27로 진행하여 무인 자율주행차량(100)으로 복귀하며, 필요에 따라서는 배송처에 배송 완료 확인을 하고 종료한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시형태에 따라서 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 청구범위에 기재된 범위 내에서 다양한 변경 또는 변형이 가능하다.

100 무인 자율주행차량
110 외부환경 인식부
130 위치 및 방향 검출부
150 배송계획 수립부
160 경로제어부
170 구동제어부

Claims

무인 자율주행차량과 무인항공기의 협업에 의해 주문자가 주문한 물품을 배송하는 물류배송방법으로,
상기 무인 자율주행차량은 적어도 외부환경 인식부와 위치 및 방향 검출부와 통신부와 배송계획 수립부 및 경로제어부를 구비하고,
상기 물류배송방법은,
상기 통신부를 통해서 상기 주문자로부터 상기 주문을 접수하는 주문접수단계와,
상기 배송 계획 수립부에 의해, 당해 배송계획 수립부가 보유하는 지도정보와 상기 주문에 포함된 주문정보를 이용하여 상기 물품의 배송경로 및 배송 시각을 포함하는 배송 계획을 수립하는 배송계획 수립단계와,
상기 배송 계획과 상기 외부환경 인식부로부터 얻은 도로상황정보를 이용해서, 상기 경로제어부에 의해 상기 무인 자율주행차량의 구동을 제어하여, 상기 물품을 상기 무인 자율주행차량을 이용하여 배송하는 무인 자율주행차량을 이용한 물류배송단계와,
상기 무인 자율주행차량의 주행이 불가능한 구간에 도달했는가 여부를 판단하고, 판단결과 무인 자율주행차량의 주행이 불가능한 구간에 도달한 것으로 판정되면, 상기 경로제어부에 의해 상기 무인 자율주행차량에 의한 배송을 정지하고, 상기 무인항공기의 구동을 제어하여, 상기 물품을 상기 무인항공기를 이용하여 배송하는 무인항공기를 이용한 물류배송단계를 포함하며,
상기 무인항공기는, 상기 무인 자율주행차량을 이용한 물류배송단계에서는 상기 무인 자율주행차량에 탑재되어 있고, 상기 무인항공기를 이용한 물류배송단계에서는 상기 무인 자율주행차량으로부터 분리되어 독자적으로 비행하는 것을 특징으로 하는 물류배송방법.
청구항 1에 있어서,
상기 주문 접수단계 이후에, 상기 배송계획 수립부에 의해, 상기 주문 접수단계에서 접수한 물품의 배송이 가능한가 여부를 판단하는 배송 가능 여부 판단단계를 더 포함하며,
상기 배송 가능 여부 판단단계에서 배송 불가능한 것으로 판정되면 상기 주문자에게 배송 불가사유를 통보하는 물류배송방법.
청구항 1에 있어서,
수립된 상기 배송 계획을 상기 주문자에게 통보하는 물류배송방법.
청구항 1에 있어서,
상기 주문정보에는 주문에는 적어도 배송하고자 하는 물품의 내용 및 중량에 관한 물품정보와 배송하고자 하는 물품의 현재 위치 및 배송처 위치에 관한 위치정보를 포함하는 물류배송방법.
청구항 3에 있어서,
상기 주문자에게 통보하는 상기 배송 계획에는 적어도 배송 완료시각에 관한 정보를 포함하는 물류배송방법.