KR102151764B1 - 물류운반용 이동로봇 및 이를 포함한 운반시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물품 운반용 이동로봇을 개시한다. 본 발명에 따른 이동로봇은, 물품을 수납하는 저장공간; 상기 저장공간의 일측에 설치된 도어; 상기 저장공간의 내부에 설치되는 것으로서, 물품이 놓여지는 회전부와, 상기 회전부를 회전시키는 회전구동부를 구비하는 컨베이어를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이동로봇의 내부에 설치된 컨베이어를 이용하여 물품을 싣고 내리는 동작을 자동화함으로써 전반적인 물류 효율을 향상시킬 수 있고, 컨베이어가 큰 부피를 차지하지 않을 뿐만 아니라 동작범위도 매우 제한적이기 때문에 이동로봇의 크기 증가를 최소화할 수 있다. 또한 이동로봇이 내부에 물품을 수납한 상태에서 이동하고 도어에 잠금장치를 설치할 수 있으므로 운반 중에 물품 도난이나 파손의 위험을 크게 줄일 수 있다.

Description

물류운반용 이동로봇 및 이를 포함한 운반시스템{Mobile robot of transporting goods and transport system comprising the same}

본 발명은 물류운반용 이동로봇에 관한 것으로서, 구체적으로는 물품을 싣고 내리는 동작을 자동으로 수행하는 이동로봇과 이를 포함한 운반 시스템에 관한 것이다.

최근 사람을 대신하여 의료검체나 소형 화물 등의 물품을 운반하는 물류운반용 자율주행 이동로봇(이하 '이동로봇'이라 한다)이 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 이러한 이동로봇은 구동장치, 각종 센서, 제어컴퓨터, 구동전원 등을 탑재하고, 이동공간의 환경정보와 자신의 위치정보를 이용하여 자율적으로 경로를 산출하고 목표지점까지 물품을 운반한다.

이동로봇을 이용하여 물품을 운반하는 과정은 대략 다음과 같다. 먼저 송하인이 호출장치를 이용하여 이동로봇을 호출하고, 호출에 응하여 이동로봇이 도착하면 송하인은 운반할 물품을 이동로봇에 싣고 출발명령을 입력한다. 이어서 이동로봇은 목표지점까지의 경로를 산출하고 산출된 경로를 따라 자율 주행한다. 목표지점에 이동로봇이 도착하면 수하인은 이동로봇에서 물품을 내리고 완료명령을 입력한다. 완료명령이 입력되면 이동로봇은 대기장소 또는 다음 호출장소로 이동한다.

그런데 이러한 방식으로 물품을 운송하는 종래의 이동로봇은 다음과 같은 몇 가지 문제점이 있다.

첫째, 종래의 이동로봇은 물품을 싣고 내리는 것을 사람에 의존하기 때문에 송하인이나 수하인이 자리에 없으면 이동로봇이 대기할 수밖에 없고, 이로 인해 물류효율이 크게 저하되는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 물품을 싣고 내리는 동작을 자동으로 수행하는 장치를 추가로 설치하는 것이 바람직한데 이동로봇에 이러한 장치를 설치하면 이동로봇의 크기가 증가할 수밖에 없어 사람이 많은 환경에서 주행하기가 어려워지는 문제가 있다.

예를 들어 특허문헌 1은 물품을 싣고 내리는 동작을 자동으로 수행하는 포크형 이재장치를 구비한 무인대차를 소개하고 있는데, 포크형 이재장치는 크기가 클 뿐만 아니라 승강운동과 신장운동을 위해 충분한 공간이 필요하므로 이를 이동로봇에 설치하면 이동로봇의 크기가 너무 커지는 문제가 있다.

둘째, 종래의 이동로봇은 물품을 올려 놓는 거치대가 외부로 노출되어 있거나 잠금장치가 없는 경우가 많고, 이로 인해 운반 중인 물품이 도난되거나 충돌로 인해 파손되는 경우가 발생할 수 있는 위험이 있다.

한국등록실용신안 제20-0334624호(2003.11.28 공고)

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 물품을 싣고 내리는 동작을 자동화하면서도 크기 증가를 최소화한 이동로봇을 제공하는데 그 목적이 있다. 또한 본 발명은 물품을 운반하는 중에 도난이나 파손을 방지할 수 있는 이동로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 양상은, 물품을 수납하는 저장공간; 상기 저장공간의 일측에 설치된 도어; 상기 저장공간의 내부에 설치되는 것으로서, 물품이 놓여지는 회전부와, 상기 회전부를 회전시키는 회전구동부를 구비하는 컨베이어를 포함하는 물품운반용 이동로봇을 제공한다.

본 발명의 제1 양상에 따른 이동로봇은, 외부 컨베이어와 연동하기 위하여 상기 컨베이어의 앞쪽에 설치된 기어; 상기 회전부의 회전축과 상기 기어의 사이에 설치되어 회전력을 전달하는 회전력전달부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 제1 양상에 따른 이동로봇은, 상기 컨베이어를 수평방향으로 왕복 이동시키는 선형구동부를 포함할 수 있다.

본 발명의 제2 양상은, 물품을 수납하는 저장공간과, 상기 저장공간의 일측에 설치된 도어와, 상기 저장공간의 내부에 설치되는 것으로서 물품이 놓여지는 회전부와 상기 회전부를 회전시키는 회전구동부를 구비한 제1 컨베이어를 포함하는 이동로봇; 물품을 이송하는 제2 컨베이어를 구비하는 저장부; 상기 이동로봇이 물품을 반출하거나 반입하는 위치와 상기 제2 컨베이어의 사이에 설치되는 것으로서, 중계 컨베이어와, 상기 중계 컨베이어를 상기 제1 컨베이어 또는 상기 제2 컨베이어에 대응하는 높이로 승강시키는 승강구동부를 구비하는 승강모듈을 포함하는 물품 운반 시스템을 제공한다.

본 발명의 제2 양상에 따른 물품 운반 시스템에서, 상기 이동로봇은, 상기 제1 컨베이어에서 상기 승강모듈쪽으로 이격된 위치에 설치된 제1 기어와, 상기 제1 컨베이어의 회전축과 상기 제1 기어의 사이에 설치되어 회전력을 전달하는 회전력전달부를 포함하고, 상기 승강모듈은, 상기 중계 컨베이어에서 상기 이동로봇쪽으로 이격된 위치에 설치된 제2 기어와, 상기 중계 컨베이어의 회전축과 상기 제2 기어의 사이에 설치되어 회전력을 전달하는 회전력전달부를 포함하며, 상기 제1 기어와 상기 제2 기어가 치합한 상태에서 상기 제1 컨베이어와 상기 중계 컨베이어 중에서 하나를 구동시키면 상기 제1 컨베이어와 상기 중계 컨베이어가 함께 회전하면서 물품을 이송할 수 있다.

또한 본 발명의 제2 양상에 따른 물품 운반 시스템에서, 상기 이동로봇은 상기 제1 컨베이어를 수평방향으로 왕복 이동시키는 선형구동부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 제2 양상에 따른 물품 운반 시스템에서, 상기 승강모듈은 상기 중계 컨베이어를 수평방향으로 왕복 이동시키는 선형구동부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 제2 양상에 따른 물품 운반 시스템에서, 상기 승강모듈은 상기 중계 컨베이어의 일측을 상승 또는 하강시키는 경사구동부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 제2 양상에 따른 물품 운반 시스템에서, 상기 이동로봇의 상기 제1 컨베이어는 서로 상하로 배치된 한 쌍의 컨베이어를 포함하고, 상기 저장부의 상기 제2 컨베이어는 서로 상하로 배치된 한 쌍의 컨베이어를 포함할 수 있다.

본 발명의 제3 양상은, 물품을 수납하는 저장공간과, 상기 저장공간의 일측에 설치된 도어와, 상기 저장공간의 내부에 설치되는 것으로서 물품이 놓여지는 회전부와 상기 회전부를 회전시키는 회전구동부를 구비한 제1 컨베이어를 포함하는 이동로봇; 물품을 보관하는 제2 컨베이어를 구비하는 저장선반을 포함하는 물품 운반 시스템을 제공한다.

본 발명의 제3 양상에 따른 물품 운반 시스템에서, 상기 이동로봇은, 상기 제1 컨베이어에서 상기 저장선반쪽으로 이격된 위치에 설치된 제1 기어와, 상기 제1 컨베이어의 회전축과 상기 제1 기어의 사이에 설치되어 회전력을 전달하는 회전력전달부를 포함하고, 상기 저장선반은, 상기 제2 컨베이어에서 상기 이동로봇쪽으로 이격된 위치에 설치된 제2 기어와, 상기 제2 컨베이어의 회전축과 상기 제2 기어의 사이에 설치되어 회전력을 전달하는 회전력전달부를 포함하며, 상기 제1 기어와 상기 제2 기어가 치합한 상태에서 상기 제1 컨베이어와 상기 제2 컨베이어 중에서 하나를 구동시키면 상기 제1 컨베이어와 상기 제2 컨베이어가 함께 회전하면서 물품을 이송할 수 있다.

본 발명의 제3 양상에 따른 물품 운반 시스템에서, 상기 이동로봇은 상기 제1 컨베이어를 수평방향으로 왕복 이동시키는 선형구동부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 제3 양상에 따른 물품 운반 시스템에서, 상기 저장선반은 상기 제2 컨베이어를 수평방향으로 왕복 이동시키는 선형구동부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 제3 양상에 따른 물품 운반 시스템에서, 상기 저장선반은 상기 제2 컨베이어의 일측을 상승 또는 하강시키는 경사구동부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 제3 양상에 따른 물품 운반 시스템에서, 상기 이동로봇의 상기 제1 컨베이어는 서로 상하로 배치된 상부 컨베이어와 하부 컨베이어를 포함하고, 상기 저장선반의 상기 제2 컨베이어는, 상기 이동로봇의 상부 컨베이어에 대응하는 높이에 배치된 하나 이상의 컨베이어와 상기 이동로봇의 하부 컨베이어에 대응하는 높이에 배치된 하나 이상의 컨베이어를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 이동로봇의 내부에 설치된 컨베이어를 이용하여 물품을 싣고 내리는 동작을 자동화함으로써 전반적인 물류 효율을 향상시킬 수 있고, 컨베이어가 큰 부피를 차지하지 않을 뿐만 아니라 동작범위도 매우 제한적이기 때문에 이동로봇의 크기 증가를 최소화할 수 있다.

또한 이동로봇이 내부에 물품을 수납한 상태에서 이동하고 도어에 잠금장치를 설치할 수 있으므로 운반 중에 물품 도난이나 파손의 위험을 크게 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동로봇의 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동로봇의 측면도
도 3은 이동로봇의 컨베이어를 상세히 나타낸 도면
도 4 및 도 5는 각각 이동로봇의 제1 도어와 제2 도어를 통해 컨테이너를 반출하는 모습을 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 운반시스템을 나타낸 사시도
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 운반시스템을 나타낸 측면도
도 8은 승강모듈을 나타낸 도면
도 9a내지 도 9f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 운반시스템에서 이동로봇에 컨테이너를 싣는 과정을 순서대로 나타낸 도면
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 운반시스템을 나타낸 사시도
도 11은 저장선반을 나타낸 도면
도 12는 저장선반의 컨베이어를 나타낸 도면
도 13은 이동로봇과 저장선반의 컨베이어가 연동하는 모습을 나타낸 도면
도 14는 충전스테이션을 나타낸 도면
도 15는 이동로봇의 저면사시도
도 16은 이동로봇이 충전스테이션에 도킹하는 모습을 나타낸 도면

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

참고로 본 명세서에서 하나의 구성요소(element)가 다른 구성요소와 연결 또는 결합되는 경우는, 다른 구성요소와 직접적으로 연결 또는 결합되는 경우뿐만 아니라 중간에 다른 요소를 사이에 두고 간접적으로 연결 또는 결합되는 경우도 포함한다. 또한 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 직접 연결 또는 직접 결합되는 경우는 중간에 다른 요소가 개재되지 않는 것을 의미한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함 또는 구비하는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다. 또한 본 명세서에 첨부된 도면에는 실제 치수와 다르게 과장되게 나타낸 부분이 있는데, 이는 설명과 이해의 편의를 위한 것일 뿐이며 이로 인해 본 발명의 범위가 제한적으로 해석되거나 왜곡되어서는 아니 됨은 물론이다.

도 1의 사시도와 도 2의 측면도에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동로봇(100)은, 하우징의 내부에 형성된 제1 저장공간(101)과 제2 저장공간(102), 제1 저장공간(101)의 일측에 설치된 제1 도어(110), 제2 저장공간(102)의 일측에 설치된 제2 도어(120), 제1 저장공간(101)의 내부에 설치된 제1 로봇용 컨베이어(160a), 제2 저장공간(102)의 내부에 설치된 제2 로봇용 컨베이어(160b), 각종 입출력수단(132,134,136), 각종 감지수단(142,144,146,148) 등을 포함한다.

또한 도면에는 나타내지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동로봇(100)은 바퀴를 구동시키는 모터 등의 구동수단, 배터리 등의 구동전원, 자율주행 알고리즘에 따라 경로설정 및 주행을 제어하는 제어부, 외부시스템과의 유선 또는 무선통신을 위한 통신부 등을 포함한다.

제1 저장공간(101)은 제2 저장공간(102)의 하부에 배치된다. 제1 저장공간(101)과 제2 저장공간(102)은 서로 연통될 수도 있고, 격벽에 의해 서로 격리될 수도 있다. 도면에는 이동로봇(100)의 내부에 2개의 저장공간(101,102)이 형성된 것으로 나타내었으나, 저장공간의 개수는 제한되지 않으므로 1개의 저장공간을 포함할 수도 있고 3개 이상의 저장공간을 포함할 수도 있다.

제1 도어(110)와 제2 도어(120)는 각각 도어구동부(도면에는 나타내지 않았음)에 의해 개폐 동작을 하며, 도어구동부는 이동로봇(100)의 제어부에 의해 제어된다.

이와 같이 이동로봇(100)의 내부에 도어(110,120)에 의해 개폐되는 저장공간(101,102)를 설치하면, 운반 중 물품 도난이나 충돌에 의한 파손을 방지할 수 있는 이점이 있다.

도면에는 나타내지 않았으나, 각 도어(110,120)에는 잠금장치가 설치될 수 도 있다. 잠금장치는 열쇠 등을 이용하는 기계식 잠금장치일 수도 있고, 비밀번호 인증, 보안카드 인증, RF인증, 생체인증(지문, 홍채, 음성 등) 등을 이용한 전자식 잠금장치일 수도 있다.

제1 및 제2 로봇용 컨베이어(160a,160b)는 각각 반송할 물품이나 물품이 수납된 컨테이너(50)가 놓여지는 부분으로서, 물품이나 컨테이너(50)를 자동으로 싣고 내리는 역할을 한다. 적재되는 물품이나 컨테이너(50)의 크기나 형상은 제한되지 않는다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 필요한 경우에는 물품 자체나 물품이 수납되는 컨테이너(50)를 구분하지 않고 '물품'이라 칭하기로 한다.

도 3은 제2 로봇용 컨베이어(160b)를 자세히 나타낸 것으로서, 제2 로봇용 컨베이어(160b)는 컨베이어구동부(170)와, 반입된 물품을 지지하는 한편 컨베이어구동부(170)에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전하면서 물품을 이동시키는 회전부(161)를 포함한다. 회전부(161)는 컨베이어벨트를 포함할 수도 있고 다수의 롤러를 포함할 수도 있다. 컨베이어벨트와 롤러가 함께 사용될 수도 있다,

컨베이어구동부(170)는 회전부(161)를 회전시키는 회전구동부와 제2 로봇용 컨베이어(160b) 자체를 수평방향으로 이동시키는 선형구동부를 포함할 수 있다. 회전구동부와 선형구동부 중에서 적어도 하나는 생략될 수도 있다. 또한 컨베이어구동부(170)는 제2 로봇용 컨베이어(160b)가 물품이 미끄러질 정도의 경사각을 갖도록 제2 로봇용 컨베이어(160b)의 일단을 상승시키거나 하강시키는 경사구동부(도면에는 나타내지 않았음)를 포함할 수도 있다.

회전부(161)의 일단으로부터 이격된 위치에는 회전부(161)의 회전축과 연동하는 기어(162)가 설치될 수 있다. 이때 기어(162)와 회전부(161)의 회전축 사이에는 회전력전달부(164)가 설치된다. 회전력전달부(164)는 기어, 벨트, 와이어 등의 선택 또는 조합을 통해 회전부(161)의 회전력을 기어(162)로 전달하거나, 이와 반대로 기어(161)의 회전력을 회전부(161)로 전달한다.

따라서 회전부(161)가 회전하면 회전력전달부(164)의 구성에 따라 기어(162)가 정방향 또는 역방향으로 회전하며, 기어(162)가 회전하면 회전부(161)가 이와 연동하여 회전하게 된다.

기어(162)는 후술하는 승강모듈(200) 또는 저장선반(400)의 기어(212,412)와 치합하여 이동로봇(100)의 회전부(161)의 회전력을 승강모듈(200) 또는 저장선반(400)의 회전부(211, 411)로 전달한다. 이와 반대로 기어(162)는 승강모듈(200) 또는 저장선반(400)의 기어(212,412)와 치합하여 승강모듈(200) 또는 저장선반(400)의 회전부(211, 411)의 회전력을 이동로봇(100)의 회전부(161)로 전달하는 역할을 할 수도 있다.

이상에서 설명한 제2 컨베이어(160b)의 구성은 제1 로봇용 컨베이어(160a)에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

도면에는 나타내지 않았지만, 제1 및 제2 저장공간(101,102)에는 각각 제1 및 제2 로봇용 컨베이어(160a,160b)를 따라 반입된 물품의 이동이나 흔들림을 방지하기 위한 정렬수단이 설치될 수도 있다.

또한 제1 및 제2 저장공간(101,102)에는 반입된 물품이 정위치에 정렬되었는지 여부 또는 물품 반출이 완료되었는지 여부를 확인할 수 있는 센서(광센서, 접촉검출센서, 근접센서, 거리센서 등)가 설치될 수 있다. 이동로봇(100)의 제어부는 이러한 센서를 통해 물품 반입이 완료되었는지 여부를 확인하고 반입이 완료된 것으로 판단하면 제1 및/또는 제2 로봇용 컨베이어(160a,160b)의 동작을 정지시킴으로써 물품이 저장공간(101,102)의 내벽에 충돌하는 것을 방지할 수 있고, 제1 및/또는 제2 도어(110,120)를 닫을지 여부를 판단할 수 있다. 또한 물품 반출이 완료되었는지 여부를 확인하고 반출이 완료된 것으로 판단하면 제1 및/또는 제2 로봇용 컨베이어(160a,160b)의 동작을 정지시키거나 제1 및/또는 제2 도어(110,120)를 닫을지 여부를 판단할 수 있다.

도 4는 제1 저장공간(101)에 수납된 컨테이너(50)를 반출하는 과정을 나타낸 것으로서, 제1 도어(110)가 열린 이후에 제1 로봇용 컨베이어(160a)가 선형구동부에 의해 제1 도어(110)의 바깥쪽을 향해 약간 이동한 모습을 나타내고 있다.

도 5는 제2 저장공간(102)에 수납된 컨테이너(50)를 반출하는 과정을 나타낸 것으로서, 제2 도어(120)가 열린 이후에 제2 로봇용 컨베이어(160b)가 선형구동부에 의해 제2 도어(120)의 바깥쪽을 향해 약간 이동한 모습을 나타내고 있다.

이와 같이 선형구동부를 이용하여 제1 및 제2 로봇용 컨베이어(160a,160b)를 수평방향으로 이동시키면 물품을 반출하거나 반입할 때 이동로봇(100)의 로봇용 컨베이어(160a,160b)와 외부 컨베이어의 간격을 적절히 유지할 수 있으므로 물품 운반 작업을 보다 원활하게 수행할 수 있는 이점이 있다.

한편 이동로봇(100)에 설치된 입출력수단(132,134,136)은 터치스크린(132), 긴급스위치(134), 직접교시부(136) 등을 포함할 수 있다.

터치스크린(132)은 송하인이나 수하인이 필요한 명령을 입력할 수 있는 인터페이스를 제공하고, 필요한 정보를 화면을 통해 표시하는 역할을 한다.

긴급스위치(134)는 긴급 상황에서 관리자나 관리시스템으로 소정의 긴급신호를 송출하는 명령을 입력하는 수단으로 활용될 수 있다.

직접교시부(136)는 이동로봇(100)이 주행 중에 장애물을 회피하지 못하거나 기타 사유로 인해 제대로 주행할 수 없는 경우에 주변 사람이나 관리자가 직접 조작하여 이동로봇(100)을 우회경로, 대기장소 등으로 이동시키는 장치로서, 3D 마우스, 조이스틱 등의 형태로 제공될 수 있다.

감지수단(142,144,146,148)은, 블랙박스 역할을 하는 카메라(142), 경로설정과 자율주행을 위해 자신의 위치를 확인하기 위한 위치감지센서(144), 충돌방지를 위한 적외선센서(146), 거리측정을 위한 레이저센서(148) 등을 포함할 수 있다.

전술한 입출력수단(132,134,136)과 감지수단(142,144,146,148)은 이동로봇(100)의 일측에만 설치될 수도 있고, 사용편의를 위하여 양측에 설치될 수도 있다.

이하에서는 전술한 이동로봇(100)에 물품을 싣거나 내리는 운반시스템을 설명한다.

먼저 본 발명의 제1 실시예에 따른 운반시스템은 도 6의 사시도와 도 7의 측면도에 나타낸 바와 같이, 이동로봇(100), 저장부용 하부컨베이어(310)와 저장부용 상부컨베이어(320)를 구비하는 저장부(300), 이동로봇(100)과 저장부(300)의 사이에 설치되는 승강모듈(200)을 포함한다.

승강모듈(200)은 이동로봇(100)의 각 컨베이어(160a,160b)와 저장부(300)의 각 컨베이어(310.320)의 높이차를 보상하면서 물품을 이송하는 역할을 한다.

구체적으로 살펴보면, 승강모듈(200)은, 프레임(202)과, 프레임(202)에 승강 가능하게 설치된 중계 컨베이어(210)와, 중계 컨베이어(210)를 승강시키는 승강구동부(220)를 포함한다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 중계 컨베이어(210)는 컨베이어 벨트 또는 롤러 등의 회전부(211)를 포함할 수 있다. 또한 중계 컨베이어(210)는 회전부(211)를 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 회전구동부를 포함할 수도 있고, 중계 컨베이어(210)를 수평방향으로 이동시키는 선형구동부를 포함할 수도 있다. 또한 중계 컨베이어(210)는 물품이 미끄러질 정도의 경사각을 갖도록 중계 컨베이어(210)의 일단을 상승시키거나 하강시키는 경사구동부(도면에는 나타내지 않았음)를 포함할 수도 있다.

중계 컨베이어(210)의 일단, 즉 이동로봇(100)이 대기하는 쪽의 단부에서 이격된 위치에는 회전부(211)와 연동하는 기어(212)가 설치될 수 있다. 이동로봇(100)의 경우와 마찬가지로 기어(212)와 회전부(211)의 회전축 사이에는 회전력전달부가 설치되며, 회전부(211)가 회전하면 회전력전달부의 구성에 따라 기어(212)가 정방향 또는 역방향으로 회전하며, 이와 반대로 기어(212)가 회전하면 회전부(211)가 이와 연동하여 회전하게 된다.

기어(212)는 이동로봇(100)의 기어(162)와 치합하여 이동로봇(100)의 회전부(161)의 회전력을 중계 컨베이어(210)에 구비된 회전부(211)로 전달한다. 이와 반대로 기어(212)는 이동로봇(100)의 기어(162)와 치합하여 중계 컨베이어(210)의 회전부(211)의 회전력을 이동로봇(100)의 회전부(161)로 전달하는 역할을 할 수도 있다.

중계 컨베이어(210)의 타단, 즉 저장부용 컨베이어(310,320) 쪽의 단부에서 이격된 위치에도 회전부(211)의 회전축과 연동하는 기어(212)가 설치될 수 있고, 이 경우에는 저장부용 컨베이어(310,320)에 중계 컨베이어(210)의 기어(212)와 연동하는 기어가 설치될 수도 있다.

중계 컨베이어(210)의 회전부(211)를 회전시키는 회전구동부, 중계 컨베이어(210) 자체를 수평이동시키는 선형구동부, 중계 컨베이어(210)를 승강시키는 승강구동부(220) 등은 운반시스템 전체의 동작을 총괄적으로 제어하는 제어부(도면에는 나타내지 않았음)의 제어에 의해 동작할 수도 있고, 이동로봇(100)에서 송출되는 제어신호에 의해 동작할 수도 있다.

저장부(300)는 이동로봇(100)으로부터 인계받은 물품을 보관하거나 이동로봇(100)에 실을 물품을 보관하는 역할을 한다.

저장부용 하부컨베이어(310)와 저장부용 상부컨베이어(320)는 각각 회전부와 회전부를 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 회전구동부를 포함한다. 회전부는 회전구동부에 의해 회전하는 구동축과 종동축에 감긴 컨베이어 벨트일 수도 있고, 회전구동부에 의해 회전하는 롤러일 수도 있다.

저장부용 하부컨베이어(310)와 저장부용 상부컨베이어(320)에는 각각 스토퍼(340)가 설치될 수 있다. 스토퍼(340)는 하부컨베이어(310) 또는 상부컨베이어(320)를 따라 승강모듈(200)로 이동하는 물품을 일시 정지시키는 역할을 한다.

본 발명의 실시예에서는 저장부(300)가 서로 상하로 배치된 2개의 컨베이어(310,320)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 컨베이어의 개수가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 도 9a 내지 도 9f를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 운반시스템을 이용하여 이동로봇(100)에 물품을 싣는 과정을 설명한다.

먼저, 도 7에 나타낸 바와 같이, 이동로봇(100)은 저장공간(110,120)에 물품을 싣지 않은 상태에서 승강모듈(200)로 이동하여 대기위치에 정지한다. 이때 이동로봇(100)은 공지된 위치인식 및 자율 주행 알고리즘을 이용하여 승강모듈(200)까지 이동하고, 공지된 도킹기술을 이용하여 승강모듈(200) 일측의 대기위치에 정지할 수 있다.

저장부(300)는 이동로봇(100)이 도착한 이후 또는 이전에 물품이 수납된 컨테이너(50)를 하부컨베이어(310)와 상부컨베이어(320)의 단부까지 이동시킬 수도 있다. 이때 하부컨베이어(310)와 상부컨베이어(320)에 설치된 스토퍼(340)를 동작시켜 컨테이너(50)의 이동을 일시 중지시킬 수 있다.

이 상태에서 승강모듈(200)의 중계 컨베이어(210)는, 예를 들어 저장부용 하부컨베이어(310)와 동일한 높이로 이동하고, 저장부용 하부컨베이어(310)에 설치된 스토퍼(340)가 제거되면 컨테이너(50)가 저장부용 하부컨베이어(310)의 회전력에 의해 중계 컨베이어(210)의 상부로 이동한다. 이때 승강모듈(200)의 중계 컨베이어(210)와 하부컨베이어(310)가 함께 동일한 방향으로 회전하면서 컨테이너(50)를 이동시킬 수도 있다. (도 9a 참조)

이어서 승강모듈(200)의 중계 컨베이어(210)는 이동로봇(100)의 제1 로봇용 컨베이어(160a)와 동일한 높이로 이동하고, 이동로봇(100)의 제1 도어(110)가 열린 이후에 중계 컨베이어(210)에 놓여진 컨테이너(50)를 이동로봇(100)의 제1 로봇용 컨베이어(160a)로 인계한다. 컨테이너(50)의 인계방식은 다양하게 선택될 수 있다.

일 예로서, 중계 컨베이어(210)와 이동로봇(100)의 제1 로봇용 컨베이어(160a)를 동일한 방향으로 각각 회전시켜서 중계 컨베이어(210)에 놓여진 컨테이너(50)를 제1 로봇용 컨베이어(160a)로 이동시킬 수 있다. 이때 중계 컨베이어(210)와 제1 로봇용 컨베이어(160a) 사이의 간격이 너무 넓은 경우에는, 간격조절을 위하여 중계 컨베이어(210)와 제1 로봇용 컨베이어(160a) 중에서 적어도 하나를 서로를 향하여 수평 이동시킬 수도 있다.

다른 예로서, 중계 컨베이어(210)의 일측을 상승시켜 컨테이너(50)가 경사면을 따라 미끄러지면서 이동로봇(100)의 제1 로봇용 컨베이어(160a)의 상부로 이동하도록 할 수도 있다.

또 다른 예로서, 이동로봇(100)의 제1 로봇용 컨베이어(160a) 또는 중계 컨베이어(210)를 수평방향으로 이동시켜 제1 로봇용 컨베이어(160a)의 기어(162)와 중계 컨베이어(210)의 기어(212)를 서로 치합시킨 상태에서, 제1 로봇용 컨베이어(160a)의 회전부(161)를 회전시키면 중계 컨베이어(210)의 회전부(211)가 함께 회전하면서 제1 로봇용 컨베이어(160a)의 상부로 컨테이너(50)를 이동시키게 된다.

이와 반대로 기어(162,212)가 치합된 상태에서, 중계 컨베이어(210)의 회전부(211)를 회전시키면 제1 로봇용 컨베이어(160a)의 회전부(161)가 함께 회전하면서 제1 로봇용 컨베이어(160a)의 상부로 컨테이너(50)를 이동시키게 된다.

어떤 경우이든 제1 로봇용 컨베이어(160a)와 중계 컨베이어(210)가 같은 방향으로 회전해야만 컨테이너(50)가 제1 로봇용 컨베이어(160a)의 상부로 원활하게 이동할 수 있으므로 이를 고려하여 회전력전달부(164)를 구성해야 함은 물론이다. (도 9b 및 도 9c 참조)

이동로봇(100)은 제1 로봇용 컨베이어(160a)와 컨테이너(50)가 제1 저장공간(101) 내부의 정위치에 정렬된 것을 확인한 후에 제1 도어(110)를 닫는다.

이어서 승강모듈(200)의 중계 컨베이어(210)는 저장부(300)의 상부컨베이어(320)와 동일한 높이로 이동하고, 상부컨베이어(320)에 설치된 스토퍼(340)가 제거되면 컨테이너(50)가 상부컨베이어(320)의 회전력에 의해 중계 컨베이어(210)의 상부로 이동한다. (도 9d 및 도 9e 참조)

이어서 승강모듈(200)의 중계 컨베이어(210)는 이동로봇(100)의 제2 로봇용 컨베이어(160b)와 동일한 높이로 이동하고, 이동로봇(100)의 제2 도어(120)가 열린 이후에 중계 컨베이어(210)에 놓여진 컨테이너(50)를 이동로봇(100)의 제2 로봇용 컨베이어(160b)로 인계한다. 컨테이너(50)의 인계방식은 전술한 바와 같다.

이동로봇(100)은 제2 로봇용 컨베이어(160b)와 컨테이너(50)가 제2 저장공간(102) 내부의 정위치에 정렬된 것을 확인한 후에 제2 도어(120)를 닫고, 물품을 운반할 목표지점을 향해 출발한다. (도 9f참조)

이상에서는 저장부(300)에 보관된 물품을 이동로봇(100)에 싣는 과정을 설명하였는데, 이동로봇(100)에 실린 물품을 저장부(300)로 옮기는 과정은 전술한 설명으로부터 통상의 기술자가 자명하게 이해할 수 있을 것이므로 설명을 생략하기로 한다.

다음으로 본 발명의 제2 실시예에 따른 운반시스템을 설명한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 운반시스템은 도 10에 나타낸 바와 같이, 이동로봇(100)과 컨테이너(50)가 놓여지는 다수의 선반용 컨베이어(410)를 구비한 저장선반(400)을 포함한다.

이러한 저장선반(400)은 이동로봇(100)이 운반 중인 빈 컨테이너(50)를 내려 놓는 용도로 사용될 수도 있고, 운반할 물품이나 컨테이너(50)를 일시 보관하는 용도로 사용될 수도 있다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 저장선반(400)은 프레임(402)과 다수의 선반용 컨베이어(410)을 포함한다. 다수의 선반용 컨베이어(410)는 이동로봇(100)의 제1 로봇용 컨베이어(160a)에 대응하는 높이에 배치된 하나의 이상의 컨베이어(410)와 이동로봇(100)의 제2 로봇용 컨베이어(160b)에 대응하는 높이에 배치된 하나 이상의 컨베이어(420)를 포함할 수 있다. 또한 각 선반용 컨베이어(410)는 전방으로 돌출된 기어(412)를 포함할 수 있다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 각 선반용 컨베이어(410)는 컨베이어 벨트 또는 롤러 등의 회전부(411)를 포함할 수 있다. 또한 도면에는 나타내지 않았으나, 선반용 컨베이어(410)는 회전부(411)를 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 회전구동부를 포함할 수도 있고, 선반용 컨베이어(410)를 수평방향으로 이동시키는 선형구동부를 포함할 수도 있다. 또한 선반용 컨베이어(410)는 물품이 미끄러질 정도의 경사각을 갖도록 컨베이어(410)의 일단을 상승시키거나 하강시키는 경사구동부(도면에는 나타내지 않았음)를 포함할 수도 있다.

선반용 컨베이어(410)의 회전부(411)를 회전시키는 회전구동부, 컨베이어(410) 자체를 수평이동시키는 선형구동부, 컨베이어(410)의 일단을 승강시키는 경사구동부 등은 운반시스템 전체의 동작을 총괄적으로 제어하는 제어부(도면에는 나타내지 않았음)의 제어에 의해 동작할 수도 있고, 이동로봇(100)에서 송출되는 제어신호에 의해 동작할 수도 있다.

선반용 컨베이어(410)의 일단, 즉 이동로봇(100)이 대기하는 쪽의 단부에는 회전부(411)의 회전축과 연동하는 기어(412)가 설치될 수 있다. 이 경우 기어(412)와 회전부(411)의 회전축 사이에는 회전력전달부(414)가 설치되며, 회전부(411)가 회전하면 회전력전달부(414)의 구성에 따라 기어(412)가 정방향 또는 역방향으로 회전하며, 이와 반대로 기어(412)가 회전하면 이에 연동하여 회전부(411)가 회전하게 된다.

기어(412)는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 이동로봇(100)의 기어(162)와 치합하여 이동로봇(100)의 회전부(161)의 회전력을 저장선반(400)의 선반용 컨베이어(410)에 구비된 회전부(411)로 전달한다. 이와 반대로 기어(412)는 이동로봇(100)의 기어(162)와 치합하여 선반용 컨베이어(410)의 회전부(411)의 회전력을 이동로봇(100)의 회전부(161)로 전달하는 역할을 할 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 운반시스템을 이용하여 이동로봇(100)에 물품을 싣는 과정을 설명한다.

먼저, 이동로봇(100)은 저장공간(110,120)에 물품을 싣지 않은 상태에서 저장선반(400)으로 이동하여 대기위치에 정지하며, 제1 및 제2 도어(110,120) 중에서 반입대상 컨테이너(50)가 놓여진 선반용 컨베이어(410)에 대응하는 도어(110,120)를 열어서 해당 컨테이너(50)를 인계받는다.

이때의 인계방식은 전술한 방식과 유사하다. 즉, 저장선반(400)의 선반용 컨베이어(410)와 이동로봇(100)의 대응하는 로봇용 컨베이어(160a,160b)를 각각 동일한 방향으로 회전시켜서 저장선반(400)의 선반용 컨베이어(410)에 놓여진 컨테이너(50)를 이동로봇(100)의 로봇용 컨베이어(160a,160b)로 이동시킬 수 있다. 이때 저장선반(400)의 컨베이어(410) 또는 이동로봇(100)의 컨베이어(160a,160b)를 수평방향으로 이동시켜서 컨베이어 간의 간격을 조절할 수도 있다.

이와 달리 저장선반(400)의 선반용 컨베이어(410)의 일측을 상승시켜 컨테이너(50)가 경사면을 따라 미끄러지면서 이동로봇(100)의 대응하는 컨베이어(160a,160b)의 상부로 이동하도록 할 수도 있다.

이와 달리 이동로봇(100)의 로봇용 컨베이어(160a,160b)에 구비된 기어(162)와 저장선반(400)의 선반용 컨베이어(410)에 구비된 기어(412)를 서로 치합시킨 상태에서, 이동로봇(100)의 컨베이어(160a,160b) 또는 저장선반(400)의 컨베이어(410)를 회전시킴으로써 컨테이너(50)를 이동로봇(100)의 컨베이어(160a,160b)로 이동시킬 수 있다.

이하에서는 도 14 내지 도 16을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동로봇(100)을 위한 충전스테이션(500)을 설명한다.

충전스테이션(500)은, 전원공급회로, 제어부 등을 내장한 본체(502)와, 본체(502)의 상부로 노출된 한 쌍의 전극(520)과, 각 전극(520)을 커버하는 한 쌍의 전극커버(510)를 포함한다.

이와 같이 전극(520)이 충전스테이션(500)의 상부를 향해 노출되므로 도 15에 나타낸 바와 같이 이동로봇(100)의 대응하는 충전단자(180)는 이동로봇(100)의 저면에서 하부를 향해 노출되도록 설치된다.

각 전극커버(510)의 일단은 수직 방향의 회전축에 의해 본체(502)에 대해 회전 가능하게 결합되며, 회전축에는 토션스프링 등의 탄성수단이 설치된다.

따라서 도 16에 나타낸 바와 같이, 이동로봇(100)이 진입하여 이동로봇(100)의 하단이 각 전극커버(510)의 일측을 밀면 각 전극커버(510)가 회전하면서 전극(520)이 노출되고, 이동로봇(100)이 계속 진입하면 이동로봇(100)에 구비된 한 쌍의 충전단자(180)가 한 쌍의 전극(520)에 각각 접촉하게 된다.

그리고 충전을 완료하고 이동로봇(100)이 후퇴하면 탄성수단의 복원력에 의해 전극커버(510)가 반대방향으로 회전하여 전극(520)을 커버한다.

도면에는 나타내지 않았으나, 충전스테이션(500)과 이동로봇(100)에는 충전위치에 정확하게 정렬하였는지 여부를 감지하는 정렬감지수단이 설치되는 것이 바람직하다. 정렬감지수단은 서로 대응하는 발광다이오드와 수광다이오드를 포함할 수도 있고, 접촉감지센서를 포함할 수도 있고, 그 밖의 센서를 포함할 수 있다.

충전스테이션(500)의 제어부는 정렬감지수단에 의해 이동로봇(100)이 정위치에 도달한 것으로 판단되면 전원공급경로를 연결하여 전극(510)을 통해 충전전력을 공급한다. 또한 이동로봇(100)이 정위치에서 벗어난 것으로 판단되면 전원공급경로를 차단하여 전력공급을 차단한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않고 구체적인 적용 과정에서 다양하게 변형 또는 수정되어 실시될 수 있으며, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다 할 것이다.

50: 컨테이너 100: 이동로봇 101: 제1저장공간
102: 제2 저장공간 110: 제1 도어 120: 제2 도어
132: 터치스크린 134: 긴급스위치 136: 직접교시부
142: 카메라 144: 위치감지센서 146: 적외선센서
148: 레이저센서 160a: 제1 로봇용 컨베이어
160b: 제2 로봇용 컨베이어 161: 회전부 162: 기어
164: 회전력전달부 170: 컨베이어구동부 180: 충전단자
200: 승강모듈 210: 중계 컨베이어 211: 회전부
212: 기어 220: 승강구동부 300: 저장부
310: 저장부용 하부컨베이어 320: 저장부용 상부컨베이어
340: 스토퍼 400: 저장선반 410: 선반용 컨베이어
411: 회전부 412: 기어 414: 회전력전달부
500: 충전스테이션 510: 전극커버 520: 전극

Claims (15)

1. 물품을 수납하는 저장공간;
   상기 저장공간의 일측에 설치된 도어;
   상기 저장공간의 내부에 설치되는 것으로서, 물품이 놓여지는 회전부와, 상기 회전부를 회전시키는 회전구동부를 구비하는 로봇용 컨베이어;
   외부 컨베이어와 연동하기 위하여 상기 로봇용 컨베이어의 앞쪽에 설치된 기어;
   상기 회전부의 회전축과 상기 기어의 사이에 설치되어 회전력을 전달하는 회전력전달부
   를 포함하는 물품 운반용 이동로봇
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 물품을 수납하는 저장공간과, 상기 저장공간의 일측에 설치된 도어와, 상기 저장공간의 내부에 설치되는 것으로서 물품이 놓여지는 회전부와 상기 회전부를 회전시키는 회전구동부를 구비한 로봇용 컨베이어를 포함하는 이동로봇;
   물품을 이송하는 저장부용 컨베이어를 구비하는 저장부;
   상기 이동로봇이 물품을 반출하거나 반입하는 위치와 상기 저장부용 컨베이어의 사이에 설치되는 것으로서, 중계 컨베이어와, 상기 중계 컨베이어를 상기 로봇용 컨베이어 또는 상기 저장부용 컨베이어에 대응하는 높이로 승강시키는 승강구동부를 구비하는 승강모듈
   을 포함하며,
   상기 이동로봇은, 상기 로봇용 컨베이어에서 상기 승강모듈쪽으로 이격된 위치에 설치된 제1 기어와, 상기 로봇용 컨베이어의 회전축과 상기 제1 기어의 사이에 설치되어 회전력을 전달하는 회전력전달부를 포함하고,
   상기 승강모듈은, 상기 중계 컨베이어에서 상기 이동로봇쪽으로 이격된 위치에 설치된 제2 기어와, 상기 중계 컨베이어의 회전축과 상기 제2 기어의 사이에 설치되어 회전력을 전달하는 회전력전달부를 포함하며,
   상기 제1 기어와 상기 제2 기어가 치합한 상태에서 상기 로봇용 컨베이어와 상기 중계 컨베이어 중에서 하나를 구동시키면 상기 로봇용 컨베이어와 상기 중계 컨베이어가 함께 회전하면서 물품을 이송하는 것을 특징으로 하는 물품 운반 시스템
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,
   상기 승강모듈은 상기 중계 컨베이어를 수평방향으로 왕복 이동시키는 선형구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 운반 시스템
8. 물품을 수납하는 저장공간과, 상기 저장공간의 일측에 설치된 도어와, 상기 저장공간의 내부에 설치되는 것으로서 물품이 놓여지는 회전부와 상기 회전부를 회전시키는 회전구동부를 구비한 로봇용 컨베이어를 포함하는 이동로봇;
   물품을 이송하는 저장부용 컨베이어를 구비하는 저장부;
   상기 이동로봇이 물품을 반출하거나 반입하는 위치와 상기 저장부용 컨베이어의 사이에 설치되는 것으로서, 중계 컨베이어와, 상기 중계 컨베이어를 상기 로봇용 컨베이어 또는 상기 저장부용 컨베이어에 대응하는 높이로 승강시키는 승강구동부를 구비하는 승강모듈
   을 포함하며,
   상기 승강모듈은 상기 중계 컨베이어의 일측을 상승 또는 하강시키는 경사구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 운반 시스템
9. 삭제
10. 삭제
11. 물품을 수납하는 저장공간과, 상기 저장공간의 일측에 설치된 도어와, 상기 저장공간의 내부에 설치되는 것으로서 물품이 놓여지는 회전부와 상기 회전부를 회전시키는 회전구동부를 구비한 로봇용 컨베이어를 포함하는 이동로봇;
    물품을 보관하는 선반용 컨베이어를 구비하는 저장선반
    을 포함하며,
    상기 이동로봇은, 상기 로봇용 컨베이어에서 상기 저장선반쪽으로 이격된 위치에 설치된 제1 기어와, 상기 로봇용 컨베이어의 회전축과 상기 제1 기어의 사이에 설치되어 회전력을 전달하는 회전력전달부를 포함하고,
    상기 저장선반은, 상기 선반용 컨베이어에서 상기 이동로봇쪽으로 이격된 위치에 설치된 제2 기어와, 상기 선반용 컨베이어의 회전축과 상기 제2 기어의 사이에 설치되어 회전력을 전달하는 회전력전달부를 포함하며,
    상기 제1 기어와 상기 제2 기어가 치합한 상태에서 상기 로봇용 컨베이어와 상기 선반용 컨베이어 중에서 하나를 구동시키면 상기 로봇용 컨베이어와 상기 선반용 컨베이어가 함께 회전하면서 물품을 이송하는 것을 특징으로 하는 물품 운반 시스템
12. 삭제
13. 제11항에 있어서,
    상기 저장선반은 상기 선반용 컨베이어를 수평방향으로 왕복 이동시키는 선형구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 운반 시스템
14. 물품을 수납하는 저장공간과, 상기 저장공간의 일측에 설치된 도어와, 상기 저장공간의 내부에 설치되는 것으로서 물품이 놓여지는 회전부와 상기 회전부를 회전시키는 회전구동부를 구비한 로봇용 컨베이어를 포함하는 이동로봇;
    물품을 보관하는 선반용 컨베이어를 구비하는 저장선반
    을 포함하며,
    상기 저장선반은 상기 선반용 컨베이어의 일측을 상승 또는 하강시키는 경사구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 운반 시스템
15. 물품을 수납하는 저장공간과, 상기 저장공간의 일측에 설치된 도어와, 상기 저장공간의 내부에 설치되는 것으로서 물품이 놓여지는 회전부와 상기 회전부를 회전시키는 회전구동부를 구비한 로봇용 컨베이어를 포함하는 이동로봇;
    물품을 보관하는 선반용 컨베이어를 구비하는 저장선반
    을 포함하며,
    상기 이동로봇의 상기 로봇용 컨베이어는 서로 상하로 배치된 상부 컨베이어와 하부 컨베이어를 포함하고,
    상기 저장선반의 상기 선반용 컨베이어는, 상기 이동로봇의 상부 컨베이어에 대응하는 높이에 배치된 하나 이상의 컨베이어와 상기 이동로봇의 하부 컨베이어에 대응하는 높이에 배치된 하나 이상의 컨베이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 운반 시스템

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