KR102088067B1 - 건설기계의 테일 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 명세서의 적어도 일부의 실시 예는 제1 건설기계를 작업자가 작동하면 제2 건설기계들이 이에 대한 작동 정보 및 좌표 정보를 수신받아 작업자 없이 무인으로 제1 건설기계와 동일한 작업을 수행하고, 좌표 정보 또는 작동 정보를 제1 건설기계의 작업량만큼 보정하고, 그 보정된 결과를 기초로 하여 제1 건설기계의 작업을 추종하도록 제어하는 건설기계의 테일 제어 시스템 및 그 방법을 제공한다.

Description

건설기계의 테일 제어 시스템 및 그 방법{TAIL CONTROL SYSTEM FOR CONSTRUCTION EQUIPMENT AND METHOD THEREOF}

본 명세서는 제1 건설기계의 작동 정보와 좌표 정보를 기초로 하여 제1 건설기계의 작업을 추종하도록 제2 건설기계들을 제어하는, 건설기계의 테일 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

휠로더(Wheel Loader)와 같은 건설기계는 토사를 운반하거나 상차하는 작업에 많이 이용되고 있다. 보다 구체적으로, 휠로더는 토사를 트럭과 같은 운반수단에 근접한 위치까지 운반한 후, 붐을 상승시킨 후 버켓을 풀 덤프하여 운반수단에 토사를 낙하시킨다. 그리고 휠로더는 다시 버켓을 리턴 투 디그 위치로 하고 붐을 하강시킨 후, 토사가 쌓인 장소로 이동하여 토사를 버켓에 적재하고 버켓을 풀-크라우드 위치로 조정한다. 이와 같은 작업은 토사가 운반수단에 채워질 때까지 다수 회 반복된다. 따라서, 휠로더 운전자는 버켓을 운반수단에 상승 및 하강시키는 조작을 반복적으로 수행해야 한다.

한편, 휠로더로 동일한 작업 위치에서 작업을 하기 위하여, 여러 명의 작업자가 작업 위치마다 동일한 작업을 하거나, 동일한 작업자가 반복적으로 작업 위치마다 동일한 작업을 해야 한다. 이때, 여러 명의 작업자가 작업 위치마다 작업하는 경우에는 작업 시간을 줄일 수는 있으나 작업자의 인력이 낭비될 수 있다는 문제점이 있다.

작업자가 작업하는 것과 동일하게 여러 대의 휠로더가 작업자 없이 동시에 동일한 작업을 수행하도록 자동으로 제어되는 지능형 휠로더에 대한 연구가 필요한 상황이다. 지능형 휠로더는 단순 반복적인 작업을 인력이 아닌 자동으로 수행함으로써 노동비 절감을 꾀하고, 사고 위험을 줄일 수 있다. 이에 대한 일환으로, 작업자가 자동화된 작업을 위해서는 각종 센서를 통해 작업 환경에 대한 정보를 실시간으로 입력받는 것이 필수적이다.

이를 위해, 건설기계 제어의 최고 목표는 무인 시스템이라고 볼 수 있다. 하지만, 무인 시스템을 위해서는 고가의 센서 및 액츄에이터를 장착하여 큰 비용이 발생한다. 센서 정보에 대한 액츄에이터의 작동을 위한 여러 상황에 맞는 알고리즘 개발을 해야 한다. 그러므로 오랜 개발 기간이 소요된다.

본 명세서의 적어도 일부의 실시 예는 제1 건설기계를 작업자가 작동하면 제2 건설기계 등의 나머지 건설기계가 이에 대한 작동 정보 및 좌표 정보를 수신받아 작업자 없이 무인으로 제1 건설기계와 동일한 작업을 수행하는 건설기계의 테일 제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 명세서의 적어도 일부의 실시 예는 좌표 정보 또는 작동 정보를 제1 건설기계의 작업량만큼 보정하고, 그 보정된 결과를 기초로 하여 제1 건설기계의 작업을 추종하도록 제어하는 건설기계의 테일 제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 명세서의 일 실시 예에 따르는 시스템은, 적어도 하나의 작업기를 구동시키기 위한 구동부를 포함하는 제1 건설기계 및 제2 건설기계 간의 테일 제어 시스템에 있어서, 상기 제1 건설기계의 구동부가 구동된 작동 정보와 상기 제1 건설기계가 작동하는 동안 상기 제1 건설기계의 좌표 정보를 수집하고, 상기 수집된 작동 정보 및 좌표 정보를 전송하는 제1 테일 제어 장치; 및 상기 제1 테일 제어 장치로부터 작동 정보 및 좌표 정보를 수신하고, 상기 수신된 좌표 정보 또는 작동 정보를 상기 제1 건설기계의 작업량만큼 보정하고, 상기 보정된 결과를 기초로 하여 상기 제1 건설기계의 작업을 추종하도록 상기 제2 건설기계의 구동부를 제어하는 제2 테일 제어 장치를 포함할 수 있다.

상기 제2 테일 제어 장치는, 상기 제1 테일 제어 장치로부터 수신된 작동 정보 및 좌표 정보를 기초로 하여 이동 경로와 작업 경로를 구분하여 생성할 수 있다.

상기 제2 테일 제어 장치는, 상기 생성된 이동 경로에 따라 이동할 때 장애물이 감지되는 경우, 구동부의 브레이킹을 구동하여 정지하고 상기 장애물이 감지되지 않으면 상기 생성된 이동 경로에 따라 이동할 수 있다.

상기 제2 테일 제어 장치는, 상기 수신된 좌표 정보의 절대 좌표에 상기 제1 건설기계가 작업한 작업축의 좌표값만큼 추가하되, 상기 수신된 좌표 정보의 상대 좌표와 적재물과 감지된 거리가 동일하도록 보정할 수 있다.

상기 제2 테일 제어 장치는, 상기 제1 건설기계의 작업량만큼 보상되도록 상기 수신된 작동 정보를 보정할 수 있다.

상기 제2 테일 제어 장치는, 상기 제1 및 제2 건설기계 간의 경로에 중첩이 발생하는 경우, 상기 제1 건설기계가 우선순위를 가지고 제2 건설기계보다 먼저 이동하도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.

본 명세서의 일 실시 예에 따르는 방법은, 적어도 하나의 작업기를 구동시키기 위한 구동부를 포함하는 제1 건설기계 및 제2 건설기계 간의 테일 제어 방법에 있어서, 제1 테일 제어 장치가 상기 제1 건설기계의 구동부가 구동된 작동 정보와 상기 제1 건설기계가 작동하는 동안 상기 제1 건설기계의 좌표 정보를 수집하는 단계; 상기 제1 테일 제어 장치가 상기 수집된 작동 정보 및 좌표 정보를 전송하는 단계; 제2 테일 제어 장치가 상기 제1 테일 제어 장치로부터 작동 정보 및 좌표 정보를 수신하는 단계; 상기 제2 테일 제어 장치가 상기 수신된 좌표 정보 또는 작동 정보를 상기 제1 건설기계의 작업량만큼 보정하는 단계; 및 상기 제2 테일 제어 장치가 상기 보정된 결과를 기초로 하여 상기 제1 건설기계의 작업을 추종하도록 상기 제2 건설기계의 구동부를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은, 상기 제2 테일 제어 장치가 상기 제1 테일 제어 장치로부터 수신된 작동 정보 및 좌표 정보를 기초로 하여 이동 경로와 작업 경로를 구분하여 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 방법은, 상기 제2 테일 제어 장치가 상기 생성된 이동 경로에 따라 이동할 때 장애물이 감지되는 경우, 브레이킹을 구동하여 정지하는 단계; 및 상기 제2 테일 제어 장치가 상기 장애물이 감지되지 않으면 상기 생성된 이동 경로에 따라 이동하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 보정하는 단계는, 상기 수신된 좌표 정보의 절대 좌표에 상기 제1 건설기계가 작업한 작업축의 좌표값만큼 추가하되, 상기 수신된 좌표 정보의 상대 좌표와 적재물과 감지된 거리가 동일하도록 보정할 수 있다.

상기 보정하는 단계는, 상기 제1 건설기계의 작업량만큼 보상되도록 상기 수신된 작동 정보를 보정할 수 있다.

상기 방법은, 상기 제2 테일 제어 장치가 상기 제1 및 제2 건설기계 간의 경로에 중첩이 발생하는지를 확인하는 단계; 및 상기 제2 테일 제어 장치가 상기 제1 건설기계가 우선순위를 가지고 제2 건설기계보다 먼저 이동하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 명세서의 적어도 일부의 실시 예에 따르면, 세미(Semi)-무인 시스템으로 작업 상황 당시의 제1 건설기계의 운전자가 주변을 인지하기 때문에 무인 차량 개발을 위한 값 비싼 센서를 사용하지 않아 비용이 적게 소요될 수 있다.

또한, 본 명세서의 적어도 일부의 실시 예에 따르면, 각 상황을 고려한 알고리즘 개발이 아닌 선두 건설기계 운전자의 운행 패턴을 동일하게 이용함으로써, 알고리즘 개발 업무량을 줄일 수 있어 개발기간을 단축시킬 수 있다.

또한, 본 명세서의 적어도 일부의 실시 예에 따르면, 건설 사업자들은 현재보다 적은 작업자를 고용할 수 있기 때문에 인건비를 감소시킬 수 있다.

또한, 본 명세서의 적어도 일부의 실시 예에 따르면, 건설장비의 경우 작업자에 따라 연비가 크게 좌우되는데 경력이 많은 작업자가 선두 건설기계의 조작 시, 동일한 조작 방식으로 후위 건설기계가 자동 작동하게 되므로 연비를 개선할 수 있다.

도 1은 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 건설기계의 테일 제어 과정에 설명도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 건설기계의 테일 제어 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 건설기계의 이동 경로 및 작업 경로에 대한 설명도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 테일 제어 장치에서의 보정 과정에 대한 설명도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 건설기계의 테일 제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 제2 테일 제어 장치에서의 테일 제어 방법에 대한 상세 흐름도이다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 건설기계의 테일 제어 과정에 설명도이다.

우선, 건설기계의 테일 제어(Tail Control) 과정이란 제1 건설기계(11)의 작업자가 작업하는 것과 동일하게 여러 대의 제2 건설기계(12)가 작업자 없이 동시에 동일한 작업을 수행하는 것을 말한다. 또한, 테일 제어 기능은 제2 건설기계(12) 이외의 다른 제3, 제4, …, 제N 건설기계에서도 동일하게 적용될 수 있다. 이와 같은 건설기계의 테일 제어를 위해, 제1 건설기계(11)와 제2 건설기계(12)는 각각 제1 테일 제어 장치(110) 및 제2 테일 제어 장치(120)를 포함한다.

이하, 건설기계 중에서 휠로더에 테일 제어 기능이 적용되는 일례를 설명하기로 한다. 예컨대, 건설기계의 테일 제어 시스템은 작업이 간단한 휠로더에 적용되는 경우, 다수의 휠로더를 연속적이고 반복적인 동작을 자동으로 구동 제어할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 건설기계(11)에서 운전자가 조이스틱 및 페달을 통해 작동하면, 제1 테일 제어 장치(110)는 구동부가 구동된 작동 정보와 제1 건설기계(11)가 작동하는 동안 제1 건설기계(11)의 좌표 정보를 수집한다. 그리고 제1 테일 제어 장치(110)는 수집된 작동 정보 및 좌표 정보를 무선 통신을 통해 제2 건설기계(12)에 포함된 제2 테일 제어 장치(120)에 전송한다. 예를 들어, 작동 정보에는 조이스틱 입력 데이터, 페달 입력 데이터 및 엔진 속도 데이터가 포함될 수 있다. 또한, 좌표 정보에는 GPS(Globla Positioning System) 위성(10)을 통한 절대 좌표 및 센서를 통한 상대 좌표가 포함될 수 있다.

그러면, 제2 테일 제어 장치(120)는 제1 테일 제어 장치(110)로부터 작동 정보 및 좌표 정보를 수신한다. 그리고 제2 테일 제어 장치(120)는 수신된 좌표 정보 또는 작동 정보를 제1 건설기계(11)의 작업량만큼 보정하고, 그 보정된 결과를 기초로 하여 제1 건설기계(11)의 작업을 추종하도록 제2 건설기계(12)의 구동부를 제어한다.

즉, 제1 건설기계(11)를 운전자가 작동하면, 제2 건설기계(12)뿐만 아니라 나머지 건설기계는 이에 대한 작동 정보 및 좌표 정보를 무선통신으로 수신하여 운전자 없이 제1 건설기계(11)와 동일한 작업을 할 수 있다.

한편, 제1 테일 제어 장치(110)는 다수의 건설기계 간의 작업의 동일한 수행을 위해서 기설정된 제1 건설기계(11)에서 설정된 장비 설정 데이터를 제2 건설 기계(12)의 제2 테일 제어 장치(120)에 전송하여 장비 설정 데이터를 동일하게 맞출 수 있다. 여기서, 장비 설정 데이터에는 작업 모드 데이터, 엔진 속도 데이터, 펌프 압력 데이터, 기타 장비 설정 데이터(예컨대, 에어컨 가동 유무 등)가 포함될 수 있다. 이와 같이, 제1 건설기계(11)와 제2 건설기계(12) 간의 서로 다른 설정을 작업 수행 전에 미리 동기화시키면, 동일한 작업 성능으로 제어될 수 있다.

도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 건설기계의 테일 제어 시스템의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 건설기계의 테일 제어 시스템은 제1 테일 제어 장치(110) 및 제2 테일 제어 장치(120)를 포함한다. 여기서, 테일 제어 시스템은 제1 테일 제어 장치(110) 및 제2 테일 제어 장치(120) 이외의 다른 제3, 제4, …, 제N 테일 제어 장치도 동일하게 포함할 수 있다.

제1 테일 제어 장치(110)는 좌표 정보 수신부(211), 구동부(212), 통신부(213), 제어부(214) 및 거리 감지부(215)를 포함한다. 한편, 제2 테일 제어 장치(120)는 좌표 정보 수신부(221), 구동부(222), 통신부(223), 제어부(224) 및 거리 감지부(225)를 포함한다.

이하, 제1 테일 제어 장치(110)의 구성요소부터 살펴보고, 다음으로 제2 테일 제어 장치(120)의 구성요소에 대해서 살펴보기로 한다.

우선, 제1 테일 제어 장치(110)는 적어도 하나의 작업기를 구비한다. 구동부(212)는 제1 테일 제어 장치(110)의 작업기들을 각각 구동시킨다.

통신부(213)는 제2 테일 제어 장치(120)의 통신부(223)와 통신하고, 제1 건설기계(11)에서의 작동 정보 및 좌표 정보를 제2 테일 제어 장치(120)에 전송한다. 또한, 통신부(213)는 제2 테일 제어 장치(120)로부터 자동 작업 결과를 수신받을 수 있다.

좌표 정보 수신부(211)는 GPS 위성(10)과 통신한다. 좌표 정보 수신부(211)는 GPS 위성(10)으로부터 현재 제1 건설기계(11)의 현재 위치와 대응되는 절대 좌표를 수신한다.

거리 감지부(215)는 제1 건설기계(11)와 적재물(101) 간의 거리를 감지하여 적재물(101)과의 상대 좌표를 산출한다. 이를 위해, 거리 감지부(215)는 초음파 센서, 레이저 센서 등의 거리 감지 센서를 구비한다. 거리 감지부(215)는 건설기계의 전방뿐만 아니라 측방, 후방 등에 위치한 물체와의 거리를 감지할 수 있다. 또한, 거리 감지부(215)는 제1 건설기계(11)가 이동하는 도중에 다른 건설기계나 장애물 등과의 거리를 감지하여 제어부(214)로 물체와 감지된 거리를 전달한다.

제어부(214)는 작업자의 조작에 의해 발생된 조이스틱 입력 데이터, 페달 입력 데이터 등을 기초로 하여 구동부(212)를 제어한다. 이때, 제어부(214)는 구동부(212)의 구동에 의해 발생하는 구동 데이터(예컨대, 엔진 속도 데이터, 펌프 압력 데이터 등)를 수집한다. 그리고 제어부(214)는 조이스틱 입력 데이터, 페달 입력 데이터, 엔진 속도 데이터 및 펌프 압력 데이터 등이 포함된 작동 정보를 생성한다. 그리고 제어부(214)는 작동 정보를 통신부(213)를 통해 제2 테일 제어 장치(120)에 전송한다. 또한, 제어부(214)는 제1 건설기계(11)의 작동에 의해 발생된 작업 패턴이나 부하 데이터 등을 산출하여 통신부(213)를 통해 제2 테일 제어 장치(120)에 전송할 수 있다. 이러한 작업 이전, 제어부(214)는 사용자에 의해 선택된 작업 설정값을 산출하거나 미리 정의된 작업 설정값에 따라 현재 작업 모드를 테일 제어 기능을 위한 작업 모드로 설정할 수 있다. 그리고 제어부(214)는 이러한 작업 모드 데이터를 통신부(213)를 통해 제2 테일 제어 장치(120)에 전송할 수 있다.

한편, 제2 테일 제어 장치(120)는 적어도 하나의 작업기를 구비한다. 구동부(222)는 제2 테일 제어 장치(120)의 작업기들을 각각 구동시킨다.

통신부(223)는 제1 테일 제어 장치(110)의 통신부(213)와 통신한다. 통신부(223)는 제1 테일 제어 장치(110)로부터 작동 정보 및 좌표 정보를 수신하여 제어부(224)로 전달한다. 또한, 통신부(223)는 제어부(224)에 의해 수행된 자동 작업 결과를 전달받아 제1 테일 제어 장치(110)에 전송할 수 있다.

좌표 정보 수신부(221)는 GPS 위성(10)과 통신한다. 좌표 정보 수신부(221)는 GPS 위성(10)으로부터 현재 제2 건설기계(12)의 현재 위치와 대응되는 절대 좌표를 수신한다.

거리 감지부(225)는 제2 건설기계(12)와 적재물(101) 간의 거리를 감지하여 적재물(101)과의 상대 좌표를 산출한다. 이를 위해, 거리 감지부(225)는 초음파 센서, 레이저 센서 등의 거리 감지 센서를 구비한다. 거리 감지부(225)는 건설기계의 전방뿐만 아니라 측방, 후방 등에 위치한 물체와의 거리를 감지할 수 있다. 또한, 거리 감지부(225)는 제2 건설기계(12)가 이동하는 도중에 다른 건설기계나 장애물 등과의 거리를 감지하여 제어부(224)로 물체와 감지된 거리를 전달한다.

제어부(224)는 제1 테일 제어 장치(110)로부터 통신부를 통해 수신된 작동 정보 및 좌표 정보를 제1 건설기계(11)의 작업량만큼 보정한다. 여기서, 제어부(224)는 수신된 좌표 정보의 절대 좌표에 제1 건설기계(11)가 작업한 작업축의 좌표값만큼 추가하되, 수신된 좌표 정보의 상대 좌표와 적재물(101)과 감지된 거리가 동일하도록 보정할 수 있다.

반면, 제어부(224)는 절대 좌표를 보정하지 않고, 통신부(223)를 통해 수신된 작동 정보를 제1 건설기계(11)의 작업량만큼 보상되도록 보정할 수 있다.

그리고 제어부(224)는 보정된 결과를 기초로 하여 제1 건설기계(11)의 작업을 추종하도록 제2 건설기계(12)의 구동부(222)를 제어한다.

이를 위해, 제어부(224)는 먼저 제1 테일 제어 장치(110)로부터 수신된 작동 정보 및 좌표 정보를 기초로 하여 이동 경로와 작업 경로를 구분하여 생성한다. 여기서, 제어부(224)는 제1 및 제2 건설기계(11, 12) 간의 경로에 중첩이 발생하는 경우, 제1 건설기계(11)가 우선순위를 가지고 제2 건설기계(12)보다 먼저 이동하도록 구동부(222)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(224)는 생성된 이동 경로에 따라 이동할 때 장애물이 감지되는 경우, 구동부(222)의 브레이킹을 구동하여 정지하고 그 장애물이 감지되지 않으면 생성된 이동 경로에 따라 이동할 수 있다.

도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 건설기계의 이동 경로 및 작업 경로에 대한 설명도이다.

제2 테일 제어 장치(120)의 제어부(224)는 제1 테일 제어 장치(110)로부터 수신된 작동 정보 및 좌표 정보를 기초로 하여 이동 경로와 작업 경로를 구분하여 생성한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이동 경로에는 301 구간 및 303 내지 305 구간이 포함된다. 또한, 작업 경로에는 302 구간이 포함된다.

따라서 제어부(224)는 좌표 정보 수신부(221)에서 수신된 절대 좌표를 기준으로 현재 제2 건설기계(12)가 이동 경로 또는 작업 경로에 있는지를 확인하여 구동부(222)를 제어할 수 있다.

제2 건설기계(12)는 301 구간 및 303 내지 305 구간이 포함된 이동 경로를 이동하는 도중에 다른 건설기계 또는 장애물과 충돌이 발생할 수 있는 상황이 발생할 수 있다. 제2 테일 제어 장치(120)의 좌표 정보 수신부(221)에서 수신된 절대 좌표와 거리 감지부(225)에서 감지된 상대 좌표를 이용하여 제1 건설기계(11)와 제2 건설기계(12) 간의 경로에서 중첩이 발생하는지 여부를 확인할 수 있다. 여기서, 제어부(224)는 이동 경로 중의 중첩 여부를 DGPS와 같은 절대 좌표를 이용하여 확인할 수 있다. 또한, 제어부(224)는 초음파 센서나 레이저 센서를 통해 상대 좌표를 이용하여 근접 거리에서의 충돌 여부를 확인할 수 있다.

제1 건설기계(11)와 제2 건설기계(12) 간의 경로에서 중첩이 생기면, 제2 테일 제어 장치(120)의 제어부(224)는 제1 건설기계(11)가 우선순위를 가지도록 구동부(222)를 제어한다. 즉, 제1 건설기계(11)가 우선순위를 가져서 제1 건설기계(11)는 연속적으로 작동한다. 반면, 제2 테일 제어 장치(120)의 제어부(224)는 절대 좌표 및 상대 좌표를 통해 제1 건설기계(11)의 현재 위치를 확인하고, 제1 건설기계(11)가 지나가는 도중에 정지상태를 유지할 수 있다. 그리고 제어부(224)는 제1 건설기계(11)가 이동하는 경우 충돌없이 이동할 수 있다.

한편, 각각의 제어부(214, 224)는 각각의 이동 경로 중 전방에 장애물이 감지되면 풀 브레이킹(Full braking)을 하여 정지한다. 그리고 각각의 제어부(214, 224)는 장애물이 없어지면 다시 이동하거나 작동할 수 있다.

도 4는 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 테일 제어 장치에서의 보정 과정에 대한 설명도이다.

제2 테일 제어 장치(120)의 제어부(224)는 도 3의 301 구간 및 303 내지 305 구간이 포함된 이동 경로에서 제1 테일 제어 장치(110)에서 수집된 조이스틱 데이터, 페달 데이터, 엔진 속도 데이터 등이 포함된 작동 정보에 따라 제1 건설기계(11)를 추종하도록 구동부(222)를 제어한다.

한편, 제어부(224)는 도 3의 302 구간이 포함된 작업 경로에서 제1 건설기계(11)의 절대 좌표와 동일한 경로대로 작동하지 않는다. 제어부(224)는 제1 건설기계(11)에 의한 작업량만큼 절대 좌표를 보정한다. 이는 적재물(101)이 제1 건설기계(11)에 의해 움푹 파이기 때문에 제1 건설기계(11)의 작업량을 보상하여 더욱 정확한 작업을 수행하기 위함이다.

따라서 제어부(224)는 절대 좌표와 초음파 센서를 통한 상대 좌표를 이용하여 이동 경로를 보정하고 보정된 작동 정보를 기초로 하여 자동 작업을 수행할 수 있다.

이후, 제어부(224)는 이동 경로에 해당하는 구간에서는 작동 정보에 따라 제1 건설기계(11)를 추종하도록 구동부(222)를 제어한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 302 구간인 작업 경로의 시작 위치는 제2 건설기계(12)와 적재물(101)과의 거리가 L인 지점이다.

제1 건설기계(11)의 작업량으로 a만큼 파이게 되면, 제2 건설기계(12)는 a만큼 작업 경로의 시작 위치인 절대 좌표(x, y)를 보정하여 보정된 절대 좌표(x+a, y) 위치부터 작업 경로에 해당하는 자동 작업을 수행한다. 즉, 제2 건설기계(12)는 작업축인 x축 방향으로 a만큼 전진하여 자동 작업을 시작하게 된다. 여기서, 보정은 작업축이 x축에 한정되지 않으며, 제2 건설기계(12)가 자동 작업을 수행해야 하는 위치에 따라 다른 축만큼 보정될 수 있다.

도 5는 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 건설기계의 테일 제어 방법에 대한 흐름도이다.

제1 테일 제어 장치(110)는 제2 테일 제어 장치(120)와 무선 통신을 통해 서로 통신하여 테일 기능을 연동한다(S502). 제1 건설기계(11)는 작업자가 조작하는 건설기계가 될 수 있고, 제2 건설기계(12)는 제1 건설기계(11)를 추종하여 작업하는 건설기계가 될 수 있다.

제1 건설기계(11)에서 수행되는 테일 제어 과정부터 살펴보면, 제1 건설기계(11)는 작업자의 조작에 따라 작업을 시작한다(S504). 이때, 제1 테일 제어 장치(110)는 제1 건설기계(11)의 작업자에게 제2 테일 제어 장치(120)와 테일 기능 연동이 개시되어 있음을 알릴 수 있다.

이어서, 제1 테일 제어 장치(110)는 구동부(212)를 통해 작동 정보를 수집하고, 좌표 정보 수신부(211) 및 거리 감지부(215)를 통해 좌표 정보를 수집한다(S506).

그리고 제1 테일 제어 장치(110)는 수집된 작동 정보 및 좌표 정보를 제2 테일 제어 장치(120)에 전송한다(S508)..

이후, 제2 건설기계(12)에서 수행되는 테일 제어 과정을 살펴보면, 후, 제2 테일 제어 장치(120)는 제1 테일 제어 장치(110)로부터 수신된 작동 정보 및 좌표 정보에 따라 자동 작업을 수행한다(S510).. 제2 테일 제어 장치(120)의 자동 작업 과정은 도 6에서 상세하게 설명하기로 한다.

제2 테일 제어 장치(120)는 자동 작업 결과를 수집하여 제1 테일 제어 장치(110)에 전송한다(S512).

그리고 제1 테일 제어 장치(110)는 제1 테일 제어 장치(110)로부터 피드백받은 자동 작업 결과를 작업자에게 출력할 수 있다(S514).

도 6은 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 제2 테일 제어 장치에서의 테일 제어 방법에 대한 상세 흐름도이다.

제2 테일 제어 장치(120)의 통신부(223)는 제1 테일 제어 장치(110)로부터 작동 정보 및 좌표 정보를 수신한다(S602).

그리고 제2 테일 제어 장치(120)의 제어부(224)는 통신부(223)를 통해 수신된 작동 정보 및 좌표 정보를 기초로 제1 건설기계(11)의 이동 경로와 작업 경로를 구분하여 생성한다(S604).

이후, 좌표 정보 수신부(221)는 GPS 위성(10)을 통해 현재 위치를 모니터링하고 모니터링 결과 즉, 절대 좌표를 제어부(224)로 전달한다(S606).

그리고 제어부(224)는 생성된 이동 경로를 추종하여 이동하도록 구동부(222)를 제어한다(S608).

이후, 제어부(224)는 제2 건설기계(12)의 현재 좌표가 작업 경로에 진입하는지 여부를 확인한다(S610).

상기 확인 결과(S610), 제2 건설기계(12)의 현재 좌표가 작업 경로에 진입하는 경우, 제어부(224)는 제1 건설기계(11)의 작업량만큼 작업 경로를 보정할 수 있다(S612). 반면, 제2 건설기계(12)의 현재 좌표가 작업 경로에 진입하지 않고 이동 경로에 있는 경우, 제어부(224)는 S608 과정부터 수행하여 이동 경로를 추종하여 이동한다.

제어부(224)는 S612 과정에서 보정된 작업 경로에 따라 자동 작업을 수행한다(S614).

제어부(224)는 이동 경로를 추종하여 적재물(101)을 운반하는 덤프 트럭을 감지하고, 감지된 덤프 트럭에 적재물(101)을 배출한다(S616).

한편, 제어부(224)는 이동 경로 중 제1 및 제2 건설기계(11, 12) 간의 경로 중첩이 발생하는지 여부를 확인한다(S618).

상기 확인 결과(S618), 제1 및 제2 건설기계(11, 12) 간의 경로 중첩이 발생하는 경우, 제어부(224)는 제1 건설기계(11)가 먼저 지나가도록 구동부(222)의 이동을 제어한다(S620). 예를 들어, 제어부(224)는 제1 및 제2 건설기계(11, 12) 간의 경로 중첩이 발생하는 구간에 근접함에 따라 제2 건설기계(12)의 구동부(222)를 제어하여 이동 속도를 줄일 수 있다.

그리고 제어부(224)는 제1 건설기계(11)가 지나가면 이동하도록 구동부(222)를 제어한다(S622).

한편, 상기 확인 결과(S618), 제1 및 제2 건설기계(11, 12) 간의 경로 중첩이 발생하지 않는 경우, 제어부(224)는 이동 경로 중 장애물이 감지되는지 여부를 확인한다(S624).

그리고 제어부(224)는 구동부(222)에 구비된 브레이크를 작동시켜 풀 브레이킹(Full braking)을 하여 정지한다(S626).

이후, 제어부(224)는 거리 감지부(225)에서 감지되는 신호가 없는 경우 즉, 장애물이 감지되지 않으면 이동하도록 구동부(222)를 제어한다(S628).

한편, S622 과정 및 S624 과정 이후, 제어부(224)는 다음 작업을 시작하기 위해 이동 경로의 초기 좌표로 복귀한다(S630).

이때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 명세서의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 명세서의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 명세서의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 명세서의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

11: 제1 건설기계 12: 제2 건설기계
10: GPS 위성 101: 적재물
110: 제1 테일 제어 장치 120: 제2 테일 제어 장치
211 및 221: 좌표 정보 수신부 212 및 222: 구동부
213 및 223: 통신부 214 및 224: 제어부
215 및 225: 거리 감지부

Claims (12)

1. 적어도 하나의 작업기를 구동시키기 위한 구동부를 포함하는 제1 건설기계 및 제2 건설기계 간의 테일 제어 시스템에 있어서,
   상기 제1 건설기계의 구동부가 구동된 작동 정보와 상기 제1 건설기계가 작동하는 동안 상기 제1 건설기계의 좌표 정보를 수집하고, 상기 수집된 작동 정보 및 좌표 정보를 전송하는 제1 테일 제어 장치; 및
   상기 제1 테일 제어 장치로부터 작동 정보 및 좌표 정보를 수신하고, 상기 수신된 좌표 정보 또는 작동 정보를 상기 제1 건설기계의 작업량만큼 보정하고, 상기 보정된 결과를 기초로 하여 상기 제1 건설기계의 작업을 추종하도록 상기 제2 건설기계의 구동부를 제어하는 제2 테일 제어 장치
   를 포함하는 건설기계의 테일 제어 시스템.
2. 적어도 하나의 작업기를 구동시키기 위한 구동부를 포함하는 제1 건설기계 및 제2 건설기계 간의 테일 제어 시스템에 있어서,
   상기 제1 건설기계의 구동부가 구동된 작동 정보와 상기 제1 건설기계가 작동하는 동안 상기 제1 건설기계의 좌표 정보를 수집하고, 상기 수집된 작동 정보 및 좌표 정보를 전송하는 제1 테일 제어 장치; 및
   상기 제1 테일 제어 장치로부터 작동 정보 및 좌표 정보를 수신하고, 상기 제1 테일 제어 장치로부터 수신된 작동 정보 및 좌표 정보를 기초로 하여 상기 제1 건설기계의 작업을 추종하도록 상기 제2 건설기계의 구동부를 제어하는 제2 테일 제어 장치
   를 포함하고,
   상기 제2 테일 제어 장치는,
   상기 제1 및 제2 건설기계 간의 경로에 중첩이 발생하는 경우, 상기 제1 건설기계가 우선순위를 가지고 제2 건설기계보다 먼저 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 건설기계의 테일 제어 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제2 테일 제어 장치는,
   상기 제1 테일 제어 장치로부터 수신된 작동 정보 및 좌표 정보를 기초로 하여 이동 경로와 작업 경로를 구분하여 생성하는 건설기계의 테일 제어 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제2 테일 제어 장치는,
   상기 생성된 이동 경로에 따라 이동할 때 장애물이 감지되는 경우, 구동부의 브레이킹을 구동하여 정지하고 상기 장애물이 감지되지 않으면 상기 생성된 이동 경로에 따라 이동하는 건설기계의 테일 제어 시스템.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제2 테일 제어 장치는 상기 제2 건설기계와 적재물 간의 거리를 감지하는 거리 감지부를 더 포함하며
   상기 제2 테일 제어 장치는,
   상기 수신된 좌표 정보의 절대 좌표에 상기 제1 건설기계가 작업한 작업축의 좌표값만큼 추가하되, 상기 수신된 좌표 정보의 상대 좌표와 적재물과 감지된 거리가 동일하도록 보정하는 건설기계의 테일 제어 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 테일 제어 장치는,
   상기 제1 및 제2 건설기계 간의 경로에 중첩이 발생하는 경우, 상기 제1 건설기계가 우선순위를 가지고 제2 건설기계보다 먼저 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 건설기계의 테일 제어 시스템.
7. 적어도 하나의 작업기를 구동시키기 위한 구동부를 포함하는 제1 건설기계 및 제2 건설기계 간의 테일 제어 방법에 있어서,
   제1 테일 제어 장치가 상기 제1 건설기계의 구동부가 구동된 작동 정보와 상기 제1 건설기계가 작동하는 동안 상기 제1 건설기계의 좌표 정보를 수집하는 단계;
   상기 제1 테일 제어 장치가 상기 수집된 작동 정보 및 좌표 정보를 전송하는 단계;
   제2 테일 제어 장치가 상기 제1 테일 제어 장치로부터 작동 정보 및 좌표 정보를 수신하는 단계;
   상기 제2 테일 제어 장치가 상기 수신된 좌표 정보 또는 작동 정보를 상기 제1 건설기계의 작업량만큼 보정하는 단계; 및
   상기 제2 테일 제어 장치가 상기 보정된 결과를 기초로 하여 상기 제1 건설기계의 작업을 추종하도록 상기 제2 건설기계의 구동부를 제어하는 단계
   를 포함하는 건설기계의 테일 제어 방법.
8. 적어도 하나의 작업기를 구동시키기 위한 구동부를 포함하는 제1 건설기계 및 제2 건설기계 간의 테일 제어 방법에 있어서,
   제1 테일 제어 장치가 상기 제1 건설기계의 구동부가 구동된 작동 정보와 상기 제1 건설기계가 작동하는 동안 상기 제1 건설기계의 좌표 정보를 수집하는 단계;
   상기 제1 테일 제어 장치가 상기 수집된 작동 정보 및 좌표 정보를 전송하는 단계;
   제2 테일 제어 장치가 상기 제1 테일 제어 장치로부터 작동 정보 및 좌표 정보를 수신하는 단계;
   상기 제2 테일 제어 장치가 상기 수신된 좌표 정보 또는 작동 정보를 기초로 하여 상기 제1 건설기계의 작업을 추종하도록 상기 제2 건설기계의 구동부를 제어하는 단계;
   상기 제2 테일 제어 장치가 상기 제1 및 제2 건설기계 간의 경로에 중첩이 발생하는지를 확인하는 단계; 및
   상기 제2 테일 제어 장치가 상기 제1 건설기계가 우선순위를 가지고 제2 건설기계보다 먼저 이동하도록 제어하는 단계
   를 더 포함하는 건설기계의 테일 제어 방법.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
   상기 제2 테일 제어 장치가 상기 제1 테일 제어 장치로부터 수신된 작동 정보 및 좌표 정보를 기초로 하여 이동 경로와 작업 경로를 구분하여 생성하는 단계
   를 더 포함하는 건설기계의 테일 제어 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 테일 제어 장치가 상기 생성된 이동 경로에 따라 이동할 때 장애물이 감지되는 경우, 브레이킹을 구동하여 정지하는 단계; 및
    상기 제2 테일 제어 장치가 상기 장애물이 감지되지 않으면 상기 생성된 이동 경로에 따라 이동하는 단계
    를 더 포함하는 건설기계의 테일 제어 방법.
11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 테일 제어 장치는 상기 제2 건설기계와 적재물 간의 거리를 감지하고, 상기 수신된 좌표 정보의 절대 좌표에 상기 제1 건설기계가 작업한 작업축의 좌표값만큼 추가하되, 상기 수신된 좌표 정보의 상대 좌표와 적재물과 감지된 거리가 동일하도록 보정하는 건설기계의 테일 제어 방법.
12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 테일 제어 장치가 상기 제1 및 제2 건설기계 간의 경로에 중첩이 발생하는지를 확인하는 단계; 및
    상기 제2 테일 제어 장치가 상기 제1 건설기계가 우선순위를 가지고 제2 건설기계보다 먼저 이동하도록 제어하는 단계
    를 더 포함하는 건설기계의 테일 제어 방법.

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