KR102162756B1 - 공정 및 생산관리를 위한 모바일 로봇 플랫폼 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공정 및 생산관리를 위한 모바일 로봇 플랫폼 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 무인운반차의 주행 경로 상의 바닥에 코드마크를 부착하고 부착된 코드마크를 인식하여 주행 중인 무인이송로봇의 현재 위치, 주행 속도, 주행 경로를 인식하여 유연하고, 신속하게 생산제품을 운송할 수 있으며, 순차적으로 장애물을 회피하기 위해 무인이송로봇의 바디프레임에 대각 방향으로 장애물감지부가 구비되어 무인운반차의 진행 경로 사방에 위치하는 장애물을 감지하고, 장애물감지부에 의해 감지되지 않은 장애물과 무인운반차가 충돌할 경우 충돌감지부에서 장애물과의 충돌을 감지한 후 충돌된 장애물을 회피하여 정상 주행을 할 수 있으며, 메카넘휠에 의해 전후주행 및 좌우 수평주행이 가능한 순차적 장애물 회피가 가능한 공정 및 생산관리를 위한 모바일 로봇 플랫폼 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 내부에 위치하는 구성요소의 탈부착을 용이하게 하기 위해 구성요소 장착 위치 별로 모듈화된 바디프레임; 진행경로에 위치하는 장애물을 감지하기 위해 바디프레임의 외측에 구비되는 다수 개의 장애물감지부; 바디프레임의 외측 면에 구비되며, 장애물감지부의 감지범위를 벗어난 장애물과의 충돌시 충돌신호를 전송하는 충돌감지부; 진행 경로 상의 바닥에 부착된 코드마크를 인식하여 진행 방향에서 현재 위치, 및 진행 경로를 인식하기 위해 구비되는 코드마크인식부; 바디프레임의 상측에 결합하고 내부에 구동제어부, 충전용배터리를 포함한 로봇동작장비를 구비한 상부하우징; 매니퓰레이터 및 카메라를 포함한 생산관리장비를 결합할 수 있고 상부하우징의 상측에 형성된 결합부; 무인이송로봇의 진행경로 상에 부착되는 다수의 코드마크; 장애물감지부, 충돌감지부 및 코드마크인식부를 포함한 센서에서 송신된 신호를 수신하여 연산을 수행하고, 생산관리장비제어부와 구동제어부로 동작신호를 송신하는 시스템제어부; 시스템제어부에서 송신된 신호를 수신하여 결합부에 결합된 매니퓰레이터 및 카메라를 포함한 생산관리장비의 동작을 제어하는 생산관리장비제어부; 시스템제어부에서 송신된 신호를 수신하여 매카넘휠을 포함한 구동 장치의 동작을 제어하는 구동제어부; 및 바디프레임의 양 측면 전후에 독립된 구동모터와 각각 연결되어 구비되며, 구동제어부의 구동신호에 의해 각각 독립 구동이 가능한 메카넘휠을 포함하는, 공정 및 생산관리를 위한 모바일 로봇 플랫폼 시스템을 제공한다.

Description

공정 및 생산관리를 위한 모바일 로봇 플랫폼 시스템{Mobile robot platform system for process and production management}

본 발명은 공정 및 생산관리를 위한 모바일 로봇 플랫폼 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 무인운반차의 주행 경로 상의 바닥에 코드마크를 부착하고 부착된 코드마크를 인식하여 주행 중인 무인이송로봇의 현재 위치, 주행 속도, 주행 경로를 인식하여 유연하고, 신속하게 생산제품을 운송할 수 있으며, 매니퓰레이터에 구비된 비전센서가 생산설비에 부착된 QR 코드를 인식하여 위치를 보정할 수 있고, 순차적으로 장애물을 회피하기 위해 무인운반차의 바디프레임에 대각 방향으로 장애물감지부가 구비되어 무인운반차의 진행 경로 사방에 위치하는 장애물을 감지하고, 장애물감지부에 의해 감지되지 않은 장애물과 무인운반차가 충돌할 경우 충돌감지부에서 장애물과의 충돌을 감지한 후 충돌된 장애물을 회피하여 정상 주행을 할 수 있으며, 메카넘휠에 의해 전후주행 및 좌우 수평주행이 가능한 순차적 장애물 회피가 가능한 공정 및 생산관리를 워한 모바일 로봇 플랫폼 시스템에 관한 것이다.

최근 산업 자동화 및 무인화 경향에 따라 다양한 AGV(Automatic Guided Vehicle) 즉, 무인운반차가 산업 현장에 적용되고 있다.

그 중 유도라인을 따라 일정 경로를 반복적으로 주행하는 유도라인 추적 AGV는 생산 공정에서 정해진 위치로 대차에 적재된 부품을 운반하기 위한 용도로 사용될 수 있어 그 수요가 증가하고 있는 추세에 있다.

한편, 종래 현장에서 사용되고 있는 유도라인 추적 AGV는 주로 마그네틱 센서를 통한 1차원 스캔 방식을 사용한다. 이러한 마그네틱 센서 기반의 유도라인 추적 방식에서는 1차원의 좁은 탐색 및 감지 영역을 사용함에 따라 유도라인의 분기나 합류 지점과 같은 복합구조의 유도라인을 분석하는데 어려움이 많으며, 마그네틱 유도라인의 훼손에도 취약하다는 단점이 있다.

이러한 단점을 해결하기 위해 마그네틱 유도라인을 작업장 바닥에 매립하여 훼손을 최소로 줄이는 한편, 유도라인의 분기 및 병합 지점에 별도의 표식(마그네틱 마커, RFID 태그 등)을 작업장 바닥에 매립 설치하고, AGV에는 매립된 표식을 인식하기 위한 별도의 센서를 장착하여 활용함으로써 복합구조 유도라인 분석의 애로사항을 극복하는 방식을 사용하고 있다.

그러나 이러한 별도 표식의 매립을 통한 극복 방식은 근래의 다품종 소량생산 방식의 산업현장에서 요구하는 생산 유연성의 확보에 매우 큰 부담이 되고 있다. 즉, 생산품목에 따라 생산라인의 변경과 재설계가 수시로 이루어져야 하는데, 마그네틱 유도라인 및 별도 표식의 매립 방법은 이러한 변경에 있어 경제적, 시간적으로 매우 부담스러운 방식이며, 작업장 현장의 바닥이 철재로 구성되어 있는 경우에는 자기장간섭으로 인해 마그네틱 센서 기반 유도방식의 활용이 원천적으로 불가능하다는 한계도 있다.

또한, 무인운반차의 주행 경로 바닥에 페인트나 컬러테이프를 도색 또는 부착하고 이를 카메라가 인식하는 방식이 있으나, 이 방식 또한 작업장 오염 및 페인터나 컬러 테이프의 훼손에 취약한 문제점이 있다.

한편, 매니퓰레이터는 동작 및 형태의 특성으로 인해 재난지역에서 생존자를 탐색하는 구조로봇에서부터 내시경, 싱글포트 수술 로봇 등과 같은 의료용 로봇, 군사용 로봇, 우주에서의 다양한 작업을 수행하는 로봇, 위험물 처리로봇 및 배관 청소 로봇과 같은 각종 산업용 로봇과 같은 로봇 분야에 다양하게 활용되고 있다.

특히 관절식 암 로봇들 (articulated arm robots) 과 같은 매니퓰레이터들은 예컨대 산업적 환경에서의 조립 또는 제조에서 여러 가지의 작업공정을 위해 이용된다. 이때, 적어도 하나의 매니퓰레이터는 상응하여 매니퓰레이터 제어기에 의해 제어되고, 작업공정 또는 공정흐름은 공정 제어기에 의해 제어된다.

작업공정의 공지된 흐름은 예컨대 매니퓰레이터가 경로계획 (path planning) 에 미리 정해져 있는 작업점(working point) 에 접근하는 것이다. 상기 작업점에 도달하면, 예컨대 상기 작업공정을 위한 프로그램은 공정 제어기를 통해 시작되고, 상응하여 상기 매니퓰레이터에 의해 또는 상기 매니퓰레이터에 위치해 있는 엔드이펙터 (end effector) 또는 공구에 의해 실행된다.

종래의 매니퓰레이터가 구비된 이송로봇은 바퀴의 백러쉬, 프레임공차, 휠 마모, 먼지에 의한 마찰력 변화 등에 의한 누적오차가 발생되어 위치의 정밀도가 낮아지는 문제점이 있었다.

따라서, 보다 신속하고 정확하게 생산제품을 이송하기 위하여 주기적으로 로봇의 위치보정을 해주는 새로운 수단이 필요한 실정이다.

선행기술문헌 : KR공개특허공보 제10-2015-0041346호(2015.04.16. 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 무인이송로봇의 주행 경로 상의 바닥에 코드마크를 부착하고 부착된 코드마크를 인식하여 주행 중인 무인이송로봇의 현재 위치, 주행 속도, 주행 경로를 인식하여 유연하고, 신속하게 생산물품을 운송할 수 있으며, 순차적으로 장애물을 회피하기 위해 무인이송로봇의 바디프레임에 대각 방향으로 장애물감지부가 구비되어 무인운반차의 진행 경로 사방에 위치하는 장애물을 감지하고, 장애물감지부에 의해 감지되지 않은 장애물과 무인운반차가 충돌할 경우 충돌감지부에서 장애물과의 충돌을 감지한 후 충돌된 장애물을 회피하여 정상 주행을 할 수 있으며, 메카넘휠에 의해 전후주행 및 좌우 수평주행이 가능한 순차적 장애물 회피가 가능하고 생산설비에 부착된 QR코드를 통하여 매니퓰레이터의 정확한 위치를 주기적으로 보정할 수 있는 공정 및 생산관리를 위한 모바일 로봇 플랫폼 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 공정 및 생산관리를 위한 모바일 로봇 플랫폼 시스템은 내부에 위치하는 구성요소의 탈부착을 용이하게 하기 위해 구성요소 장착 위치 별로 모듈화된 바디프레임; 진행경로에 위치하는 장애물을 감지하기 위해 바디프레임의 외측에 구비되는 다수 개의 장애물감지부; 바디프레임의 외측 면에 구비되며, 장애물감지부의 감지범위를 벗어난 장애물과의 충돌시 충돌신호를 전송하는 충돌감지부; 진행 경로 상의 바닥에 부착된 코드마크를 인식하여 진행 방향에서 현재 위치, 및 진행 경로를 인식하기 위해 구비되는 코드마크인식부; 바디프레임의 상측에 결합하고 내부에 구동제어부, 충전용배터리를 포함한 로봇동작장비를 구비한 상부하우징; 매니퓰레이터 및 카메라를 포함한 생산관리장비를 결합할 수 있고 상부하우징의 상측에 형성된 결합부; 무인이송로봇의 진행경로 상에 부착되는 다수의 코드마크; 장애물감지부, 충돌감지부 및 코드마크인식부를 포함한 센서에서 송신된 신호를 수신하여 연산을 수행하고, 생산관리장비제어부와 구동제어부로 동작신호를 송신하는 시스템제어부; 시스템제어부에서 송신된 신호를 수신하여 결합부에 결합된 매니퓰레이터 및 카메라를 포함한 생산관리장비의 동작을 제어하는 생산관리장비제어부; 시스템제어부에서 송신된 신호를 수신하여 매카넘휠을 포함한 구동 장치의 동작을 제어하는 구동제어부; 및 바디프레임의 양 측면 전후에 독립된 구동모터와 각각 연결되어 구비되며, 구동제어부의 구동신호에 의해 각각 독립 구동이 가능한 메카넘휠을 포함한다.

또한, 코드마크는 십자타입 및 다이아몬드타입으로 형성되어 있으며, 십자타입은 중앙부에 중심 QR 코드가 위치하며 중심 QR 코드의 외측사방에 4개의 QR 코드가 위치하여 5개의 QR코드를 구비하고, 다이아몬드타입은 중앙부에 중심 QR 코드가 위치하며 중심 QR 코드의 외측 사방에는 십자형자의 빈공간이 위치하며 빈공간 사방에 QR 코드가 위치하여 9개의 QR 코드를 구비하는 것을 더 포함할 수 있다.

또한, QR 코드 데이터, 무선 리모컨 연결방식 및 장비 연결 상태 확인를 표시하는 상태표시부, QR 코드 및 매니퓰레이터에 구비된 카메라 영상을 표시하는 영상표시부를 포함한 원격제어프로그램; 및 방향운동제어레버, 회전운동제어레버, 상향운동제어버튼, 하향운동제어버튼 및 안전센서 비활성화버튼을 포함하는 무선 리모콘을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 신속하고 정확하게 장애물을 회피할 수 있어 생산제품을 이송하는 무인이송로봇의 주행 효율을 향상시킬 수 있으며, 무인이송로봇의 유지 및 보수가 용이한 효과가 있고 주기적으로 매니퓰레이터 및 무인이송차량의 위치를 보정하여 위치 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정 및 생산관리를 위한 모바일 로봇 플랫폼 시스템에서 결합부에 매니퓰레이터가 결합된 무인이송로봇을 나타낸 측면도,
도 2는 결합부에 매니퓰레이터가 결합된 무인이송로봇을 나타낸 정면도,
도 3은 무인이송차량의 내부구성도,
도 4는 코드마크를 이용한 무인이송차량의 자세제어상태를 도시한 도면,
도 5는 십자타입코드마크를 도시한 도면,
도 6은 다이아몬드타입 코드마크를 도시한 도면,
도 7은 센서 신호 흐름을 도시한 블록도,
도 8은 원격제어프로그램을 도시한 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정 및 생산관리를 위한 모바일 로봇 플랫폼 시스템에서 결합부에 매니퓰레이터가 결합된 무인이송로봇을 나타낸 측면도, 도 2는 결합부에 매니퓰레이터가 결합된 무인이송로봇을 나타낸 정면도, 도 3은 무인이송차량의 내부구성도, 도 4는 코드마크를 이용한 무인이송차량의 자세제어상태를 도시한 도면, 도 5는 십자타입코드마크를 도시한 도면, 도 6은 다이아몬드타입 코드마크를 도시한 도면, 도 7은 센서 신호 흐름을 도시한 블록도, 도 8은 원격제어프로그램을 도시한 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정 및 생산관리를 위한 모바일 로봇 플랫폼 시스템은, 도 1 내지 도 8을 참조하면, 바디프레임(10), 장애물감지부(20), 충돌감지부(30), 코드마크인식부(40), 결합부(130), 구동제어부(72), 메카넘휠(80), 구동상태발광부(90), 터치판넬(100), 퀵스위치(110), 구동배터리(120), 원격제어프로그램(200), 무선 리모콘(300)을 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 무인이송로봇을 이용한 지능형 모바일 생산관리시스템은 도 4 내지 도6을 참조하면, 무인이송로봇의 주행 경로 상의 바닥에 십자타입 코드마크(2) 및 다이아몬드타입 코드마크(3)를 소정 간격으로 부착하고 무인이송로봇에 구비된 QR 코드인식부(40)에서 부착된 코드마크를 인식하여 주행 중인 무인운반차의 현재 위치, 주행 속도, 주행 경로를 인식하여 유연하고, 신속하게 운송할 수 있으며 매니퓰레이터의 비전센서를 통하여 생산설비에 부착된 QR코드를 인식하여 자동으로 매니퓰레이터의 정확한 위치를 보정하여 정확한 위치로의 이송이 가능하다.

또한, 바디프레임(10) 외측 면에 장애물감지부(20)가 구비되어 무인이송차량이 자율주행 시 무인이송로봇의 진행 경로 사방에 위치하는 장애물을 감지하고, 이를 회피하여 주행 가능하고 장애물감지부(20)에 의해 감지되지 않은 장애물과 무인이송로봇이 충돌하는 경우 충돌감지부(30)에서 장애물과의 충돌을 감지한 후 충돌된 장애물을 회피하여 정상주행을 할 수 있다.

먼저, 본 발명에 따른 무인이송로봇을 이용한 지능형 모바일 생산관리시스템은 무인이송로봇이 작업현장에서 주행하는 주행경로 상의 바닥에 십자타입(2) 및 다이아몬드타입(3)으로 구성된 코드마크를 소정간격으로 부착하고 입력된 위치에 도착하여 동작을 수행할 생산설비에 QR코드(7)를 부착한다.

이후 무인이송차량(400)에 구비된 코드마크인식부(40)에서 주행경로의 바닥 상에 부착된 코드마크의 형태를 인식하여 주행 중인 로봇의 현재 위치, 주행속도, 주행경로를 포함한 주행정보를 획득하고, 구동제어부로 획득된 주행정보를 전송하면 구동제어부(72)에서는 무인이송차량의 진행방향, 주행속도 등을 결정하여 무인이송로봇을 구동시킨다.

무인이송차량(400)은 무인이송로봇의 하단부에 구비되어 있으며 매그넘휠을 이용하여 무인이송로봇의 주행이 가능하게 한다.

또한, 무인이송차량(400)의 코드마크인식부(40)에서 코드마크와 무인이송차량(400)의 센터포지션을 인식하여 코드마크와 무인이송차량의 센터포지션과의 거리, 코드마크의 기울어진 정도를 판독하여 시스템제어부(70)로 전송하면, 시스템제어부에서는 무인이송차량의 센터포지션을 코드마크의 중심부에 위치시키도록 연산을 수행한 후 동작신호를 구동제어부(72)로 전송하여 구동제어부(72)에서 무인이송차량(400)을 구동하여 무인이송차량의 자세를 제어할 수 있다.

무인이송로봇은 바퀴의 백러쉬, 프레임공차, 휠 마모, 먼지에 의한 마찰력변화를 포함한 다양한변수들에 의하여 주행 누적오차가 발생되어 위치 정밀도가 낮아지기때문에 정확한 작업수행을 위해서는 위치보정이 필수적인 바 코드마크인식부에서 코드마크와 무인이송로봇의 코드마크인식부(40)를 통하여 무인이송로봇의 위치보정을 할 수 있다.

또한, 무인이송로봇이 정해진 위치에 도착한 후 입력된 동작을 수행하는데 효과적이고 정밀한 동작수행을 위해서는 매니퓰레이터(150)를 포함한 생산관리장비의 정확한 위치가 필수적이다.

결합부(130)에 매니퓰레이터가 결합된 경우, 입력된 위치에 도착 후 매니퓰레이터(150)의 끝단에 구비된 비젼센서(170)로 생산설비에 부착되어 있는 QR코드(7)를 인식하여 매니퓰레이터의 정확한 위치보정을 한 후 동작을 수행하게 된다.

매니퓰레이터의 위치정확도를 위하여 입력된 위치에 도착 후 매니퓰레이터의 끝단에 구비된 비젼센서(170)로 설비에 부작되어 있는 QR코드(7)를 인식하여 QR코드(7)와 비젼센서(170)와의 거리, QR코드(7)의 기울어진 정도를 판독하여 시스템제어부(70)로 전송하면 시스템제어부(70)에서 생산관리장비제어부(71)로 동작신호를 송신한다.

생산관리장비제어부(71)는 시스템제어부(70)에서 송신한 신호를 수신하여 매니퓰레이터(150)를 포함한 생산관리장비(140)의 정확한 위치보정을 위한 연산을 수행후 매니퓰레이터를 포함한 생산관리장비(140)의 자세제어를 위한 제어명령을 매니퓰레이터를 포함한 생산관리장비로 전송하여 생산관리장비의 동작을 제어하게 된다.

또한, 도 3를 참조하면, 순차적으로 장애물을 회피하기 위해 무인이송로봇의 바디프레임(10)에 대각 방향으로 장애물감지부(20)가 구비되어 무인이송로봇의 진행 경로 사방에 위치하는 장애물을 감지하고 이를 회피하여 주행한다.

또한, 도 3을 참조하면, 장애물감지부(20)에 의해 감지되지 않은 장애물과 무인이송로봇이 충돌할 경우 충돌감지부(30)에서 장애물과의 충돌을 감지한 후 충돌된 장애물을 회피하여 정상 주행을 할 수 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 바디프레임(10)의 양 측면 전후에는 회전반경의 제한이 없는 메카넘휠(80)이 구비되어 전후주행 및 좌우 수평주행이 가능한 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 순차적 장애물 회피가 가능한 무인이송로봇을 구성하는 구성 요소에 대해 상세하게 설명한다.

바디프레임(10)은 도 3을 참조하면, 내부에 위치하는 구성요소의 탈부착 및 유지 보수를 용이하게 하기 위해 아래에 서술된 구성요소가 장착되는 위치별로 모듈화되어 구성된다.

바디프레임(10)에 구비되는 메카넘휠(80)은 전후 직진 구동 및 좌우 수평 구동이 가능한 바퀴로써, 그 특성상 별도의 조향장치를 요하지 않고, 휠의 회전 구동 반경에 대해 거의 제한을 받지 않는다.

따라서 본 발명의 바디프레임(10)은 구동바퀴가 차지하는 비중을 줄이고, 다양한 전장 부품이 모듈화되어 탈부착 가능하게 탑재될 수 있으므로 무인이송로봇의 유지 및 보수가 용이한 장점이 있다.

장애물감지부(20)는 도 3를 참조하면, 적외선센서, 레이저센서를 포함하여 소정거리에 떨어져 있는 장애물을 인식하기 위한 센서로써, 무인이송로봇의 진행경로에 위치하는 장애물을 감지하기 위해 바디프레임(10)의 대각 방향 모서리 부분에 복수 개가 한 쌍을 이루며 구비되거나 다수의 장애물감지부(20)가 바디프레임의 외측 면에 구비될 수 있다.

장애물감지부(20)가 바디프레임의 모서리에 설치되는 경우, 바디프레임(10)의 모서리부분에 구비된 한 쌍의 1차 장애물감지부(20) 중 하나의 1차 장애물감비부는 대각 방향에서 좌우로 약 272도 이상의 넓은 시야를 제공할 수 있으므로, 바디프레임(10)의 대각방향으로 구비된 복수의 1차 장애물감지부(20)는 무인이송로봇의 진행방향에 대해 사방 360도 전 범위에 위치하는 장애물을 감지하게 된다.

충돌감지부(30)는 도 3을 참조하면, 바디프레임(10)의 사면 외곽에 바디프레임(10)의 둘레를 따라 구비된다. 충돌감지부(30)는 장애물감지부(20)의 감지범위를 벗어난 장애물과 무인이송로봇가 충돌할 경우 그 충돌신호를 아래에 서술된 시스템제어부(70)로 전송하면 시스템제어부(70)는 구동제어부(72)로 동작신호를 송신한다.

구동제어부(72)에서는 시스템제어부(70)에서 송신된 신호를 수신하여 충돌된 장애물을 회피하기 위한 신호를 메카넘휠(80)로 전송하여 충돌된 장애물을 회피하여 무인이송로봇이 원래의 진행경로를 따라 구동될 수 있도록 한다.

여기서, 충돌감지부(30)를 구성하는 구성요소와 그 작용에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

충돌감지부(30)는 범퍼(32), 리니어 부시(34), 리니어 샤프트(36), 및 리미트 스위치를 포함하여 구성된다.

만약, 무인이송로봇의 진행경로 상에 위치한 장애물이 바디프레임(10)의 외곽을 둘러싸고 있는 어느 하나의 범퍼(32)에 충돌하면, 범퍼가 내측에 위치한 리니어 샤프트(36)를 밀게 된다.

이때 리니어 샤프트가 후방으로 밀리면서 리미트 스위치를 작동시키게 되고, 리미트 스위치는 구동제어부(72)로 충돌 신호를 전달하며, 구동제어부(72)는 충돌된 장애물을 회피하기 위한 회피 구동 신호를 메카넘휠(80)로 전송하게 된다.

상부하우징은 바디프레임(10)의 상측에 안착되며, 바디프레임과 탈부착이 가능하다.

상부하우징의 상측에 형성되어 있는 결합부(130)에는 다관절 매니퓰레이터 및 카메라를 포함한 생산관리장비가 결합될 수 있다.

결합부(130)에 결합되는 다관절 매니퓰레이터(150)는 도1을 참조하면 상부하우징의 상측의 결합부(130)에 결합될 수 있고 3축외력감지센서, 파지부 및 비젼센서를 포함하여 구성된다.

비젼센서(170)는 매니퓰레이터의 끝단에 구비되며 생산설비에 부착된 QR코드(7)를 인식하여 매니퓰레이터(150)의 정확한 위치를 보정할 수 있다.

매니퓰레이터(150)의 위치정확도를 위하여 입력된 위치에 도착 후 매니퓰레이터의 끝단에 구비된 비전센서(170)로 설비에 부착되어 있는 QR코드(7)를 인식하여 QR코드와 비전센서와의 거리, QR코드의 기울어진 정도를 판독하여 시스템제어부(70)로 전송하면 시스템제어부(70)에서 정확한 위치보정을 위한 연산을 수행한 후 동작신호를 생산관리장비제어부(71)로 전송하여 생산관리장비제어부에서 매니퓰레이터의 자세를 제어한다.

3축외력감지센서는 각 관절부에 구비되어 있으며, 매니퓰레이터(150)가 동작을 하는 중 X축, Y축, Z축 방향으로 외력이 감지되는 경우 외력이 감지되는 방향으로의 운동은 정지하고 해당 동작의 다음순서의 입력동작을 수행하게 된다.

매니퓰레이터(150)는 3개이상의 관절을 포함하고 있으며 관절에 의하여 X축 직선운동, Y축 직선운동, Z축 직선운동, X축 회전운동 및 Y축회전운동이 가능하다.

한편, 매니퓰레이터(150)는 사람이 직접 매니퓰레이터를 움직여 동작을 입력할 수 있는 티칭(teaching)기능을 구비하고 있다.

매니퓰레이터의 각 관절의 잠금을 해제한 후 티칭모드에서 사람이 매니퓰레이터를 직접 움직여 수행동작을 입력하면 매니퓰레이터의 움직임이 구동제어부에 저장된다.

티칭모드를 해제 후 매니퓰레이터를 동작시키면 티칭모드에서 사람이 매니퓰레이터를 직접 움직여 입력한 수행동작과 동일한 동작을 자동으로 수행하게 된다.

파지부(160)는 매니퓰레이터 끝단에 위치하며, 흡착, 파악, 유지를 포함한 파지를 할 수 있는 공구가 결합되어 생산된 제품을 파지하여 입력된 위치로 이송할 수 있다.

또한, 결합부(130)에는 카메라가 결합될 수 있으며 무인이송로봇에 결합되는 카메라는 GPS를 포함한 위치정보송수신부의 데이터를 참조하여 회전가능하며 무인이송로봇의 주행 경로 상의 사방 영상을 획득할 수 있다.

본원발명의 무인이송로봇은 무인이송로봇이 진행하는 경로의 바닥에 코드마크가 부착되고 이를 인식하여 진행 경로를 결정하는 포인트 투 포인트(Point to point) 이동방식으로써 진행경로 상의 바닥에 소정 간격으로 부착된 코드마크를 인식하여 무인이송로봇의 현재의 위치, 주행속도, 진행 방향을 인식하는 방식을 취한다.

본원발명에 따른 코드마크 방식은 공장 환경에 적합한 형태의 코드로 유연성 있게 변경하기가 용이하고, 코드마크의 훼손 시 즉각적으로 대응이 가능하다.

QR 코드인식부(40)는 도 5를 참조하면, 스캔 카메라를 포함한 비젼센서로서, 무인운반차가 주행하는 진행 경로 상의 바닥에 부착된 코드마크를 인식하여 인식된 정보를 구동제어부(72)로 전송하게 되면, 구동제어부(72)에서는 진행 방향에서 무인이송로봇의 현재 위치, 주행속도 및 진행 경로를 인식하고 진행방향, 및 진행 속도를 결정하게 된다.

코드마크를 인식하는 본원발명의 방식은 종래의 무인운반차가 진행 경로 상에 위치하는 RFID 태그 또는 진행 경로의 바닥에 부착된 마그네틱 테이프, 색테이프를 무인운반차에 부착된 RFID 리더기 또는 카메라가 인식하며 진행 경로, 및 현재의 위치를 인식하며 주행하는 방식에 비해 경제성 및 주행효율이 뛰어나고 유지 및 보수가 용이한 효과를 발행시킨다.

본원발명에서 무인이송로봇이 주행하는 주행 경로 상의 바닥에 부착되는 코드마크(2)는 도 5에 도시한 바와 같이 십자타입(2) 및 다이아몬드타입(3)으로 구비될 수 있다.

구체적으로, 도 5 및 도 6을 참조하면, 십자타입(2)은 중앙부에 중심 QR 코드가 위치하며 중심 QR 코드(6)의 외측 사방에 4개의 QR 코드가 위치하여 5개의 QR 코드를 구비하고, 다이아몬드타입(3)은 중앙부에 중심 QR 코드(5)가 위치하며 중심 QR코드의 외측 사방에는 십자형태의 빈공간(4)이 위치하며 빈공간(4) 사방에 QR 코드가 위치하여 9개의 QR 코드를 구비한다.

QR 코드는 무인이송로봇의 주행속도, 운행방향을 포함한 운행정보, 무인이송로봇의 현재위치를 포함한 위치정보를 판단하기 위한 정보를 포함한다.

코드마크인식부(40)는 도 7을 참조하면, 스캔 카메라를 포함한 비젼센서로서, 무인이송로봇이 주행하는 진행 경로 상의 바닥에 부착된 코드마크(2)와 무인운반차의 센터포지션(8)에 관한 위치정보를 함께 획득하여 인식된 정보를 구동제어부(72)로 전송한다.

시스템제어부(70)는 도 7을 참조하면, 장애물감지부(20), 충돌감지부(30), 코드마크인식부(40), 위치정보송수신부(45), 매니퓰레이터 비전센서(170) 및 무선리모콘(300)을 포함하여 무인운반차에 구비된 센서에서 송신된 신호를 수신하여 MCU 등의 중앙처리장치에서 연산을 수행하고, 진행방향에서 무인이송로봇의 현재 자세를 인식하고 진행방향, 진행속도, 및 자세제어를 위한 제어명령을 생산관리제어부(71) 및 구동제어부(72)로 전송하여 전체 구동 장치 및 생산관리장비를 제어한다.

또한, 시스템제어부(70)은 아래에 서술된 원격제어프로그램(200)에 의해 원격에서 무인이송차량을 제어할 수 있도록 무선통신부가 구비된다.

구체적으로, 도 4을 참조하면, 코드마크인식부(40)에서 코드마크(2)와 무인운반차의 센터포지션에 관한 상대적 위치정보를 함께 획득하여 구동제어부로 전송한다.

메카넘휠(80)은 도 2를 참조하면, 바디프레임(10)의 양 측면 전후에 독립된 구동모터와 각각 연결되어 구비되며, 구동제어부(72)의 구동신호에 의해 수직 또는 회전중심에서 선회 반경이 없이 좌우 방향으로 수평주행을 수행하기 위해 회전속도 및 회전방향을 달리할 수 있도록 각각 독립 구동이 가능하다.

한편, 무인이송로봇이 운행하는 대부분의 작업라인에는 다양한 소음의 발생으로 인해 무인운반차의 운행 상태를 소리로 확인하는데 상당한 어려움이 있다.

본원발명에서는 이러한 어려움을 해결하기 위해 무인의 운행상태에 따라 해당 구동 상태를 나타낼 수 있는 색을 발광할 수 있는 구동상태발광부(90)가 구비된다.

구동상태발광부(90)는 도 2 및 도 3을 참조하면, 다양한 색을 가진 LED 등이 사용될 수 있으며, 무인운반차의 주행상태, 회전, 정지, 운행상태, 충전상태를 포함하여 무인운반차의 구동상태를 각 상태에 따라 구별되는 색상으로 시각적으로 확인하기 위해 바디프레임(10)의 외측에 구비된다.

터치패널(100)과 퀵스위치(110)는 상부하우징(40)에 구비되며 상부하우징(40)이 무인이송차량의 바디프레임에 부착될 경우 구동제어부와 자동으로 연결된다.

터치패널(100)은 구동제어부(72)설정을 통해 무인이송로봇의 구동을 사용자가 직접 수동으로 조작할 수 있도록 하고 퀵스위치는 무인이송로봇의 온오프를 포함하여 구동에 있어 기본적 기능을 신속하게 수핼할 수 있도록 단축된 스위치 형태로 구비된다.

구동배터리(120)는 도 2을 참조하면, 전기를 요하는 구성요소에 전원을 공급하며, 다른 구성요소와의 위치 및 무인운반차의 무게 중심을 고려하여 바디프레임(10)의 중앙부에 위치한다.

또한, 무인이송로봇은 원격제어프로그램(200)을 내장하고 있어 무선리모콘(300)으로 무인이송로봇을 원격으로 제어할 수 있다.

원격제어프로그램(200)은 무인이송로봇을 무선리모콘으로 원격에서 제어하기 위한 프로그램으로써, 무인이송로봇의 다관절 매니퓰레이터에 구비된 카메라에서 취득된 영상을 보여주기 위한 영상출력부가 구비되며, 원격제어프로그램(200)을 설정할 수 있는 프로그램설정부(220), 무선리모콘연결상태를 보여주는 연결상태표시부(230), 현재 무인이송로봇의 좌표와 이동속도 및 이동각도를 표시하는 위치표시부(240)가 구비된다.

무선리모콘(300)은 방향운동제어레버, 회전운동제어레버, 상향운동제어버튼, 하향운동제어버튼 및 안전센서 비활성화 버튼이 구비된다.

무인이송로봇은 입력된 위치와 코드마크를 통한 자동주행뿐만 아니라 상부하우징에 구비된 터치패널(100) 및 무선리모콘(300)을 이용하여 수동으로도 제어할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

2 - 십자타입코드마크 3 - 다이아몬드타입코드마크
10 - 바디프레임 20 - 장애물감지부
30 - 충돌감지부 40 - QR 코드인식부
70 - 시스템제어부 71 - 생산관리장비제어부
72 - 구동제어부 80 - 메카넘휠
90 - 구동상태발광부 100 - 터치판넬
110 - 퀵스위치 120 - 구동배터리
130 - 결합부 140 - 생산관리장비
150 - 매니퓰레이터 160 - 매니퓰레이터 파지부
170 - 매니퓰레이터 비전센서 200 - 원격제어프로그램
300 - 무선리모콘 400 - 무인이송차량

Claims (3)

1. 내부에 위치하는 구성요소의 탈부착을 용이하게 하기 위해 구성요소 장착 위치 별로 모듈화된 바디프레임;
   진행경로에 위치하는 장애물을 감지하기 위해 바디프레임의 외측에 구비되는 다수 개의 장애물감지부;
   바디프레임의 외측 면에 구비되며, 장애물감지부의 감지범위를 벗어난 장애물과의 충돌시 충돌신호를 전송하는 충돌감지부;
   진행 경로 상의 바닥에 부착된 코드마크를 인식하여 진행 방향에서 현재 위치, 및 진행 경로를 인식하기 위해 구비되는 코드마크인식부;
   바디프레임의 상측에 결합하고 내부에 구동제어부, 충전용배터리를 포함한 로봇동작장비를 구비한 상부하우징;
   매니퓰레이터 및 카메라를 포함한 생산관리장비를 결합할 수 있고 상부하우징의 상측에 형성된 결합부;
   무인이송로봇의 진행경로 상에 부착되는 다수의 코드마크;
   장애물감지부, 충돌감지부 및 코드마크인식부를 포함한 센서에서 송신된 신호를 수신하여 연산을 수행하고, 생산관리장비제어부와 구동제어부로 동작신호를 송신하는 시스템제어부;
   시스템제어부에서 송신된 신호를 수신하여 결합부에 결합된 매니퓰레이터 및 카메라를 포함한 생산관리장비의 동작을 제어하는 생산관리장비제어부;
   시스템제어부에서 송신된 신호를 수신하여 매카넘휠을 포함한 구동 장치의 동작을 제어하는 구동제어부; 및
   바디프레임의 양 측면 전후에 독립된 구동모터와 각각 연결되어 구비되며, 구동제어부의 구동신호에 의해 각각 독립 구동이 가능한 메카넘휠
   을 포함하고,
   코드마크는 십자타입 및 다이아몬드타입으로 형성되어 있으며,
   십자타입은 중앙부에 중심 QR 코드가 위치하며 중심 QR 코드의 외측사방에 4개의 QR 코드가 위치하여 5개의 QR코드를 구비하고,
   다이아몬드타입은 중앙부에 중심 QR 코드가 위치하며 중심 QR 코드의 외측 사방에는 십자형자의 빈공간이 위치하며 빈공간 사방에 QR 코드가 위치하여 9개의 QR 코드를 구비하는 것
   을 포함하며,
   QR 코드 데이터, 무선 리모컨 연결방식 및 장비 연결 상태 확인를 표시하는 상태표시부, QR 코드영상 및 매니퓰레이터에 구비된 카메라 영상을 표시하는 영상표시부를 포함하는 원격제어프로그램; 및
   방향운동제어레버, 회전운동제어레버, 상향운동제어버튼, 하향운동제어버튼 및 안전센서 비활성화버튼을 포함하는 무선 리모콘
   을 포함하고,
   결합부에는 결합되는 매니퓰레이터는
   매니퓰레이터가 동작 하는 중 X축, Y축, Z축 방향으로 외력이 감지되는 경우 외력이 감지되는 방향으로의 운동은 정지하고 해당 동작의 다음순서의 입력동작을 수행하게 하는 3축외력감지센서,
   흡착, 파악, 유지를 포함한 파지를 할 수 있는 공구가 결합되어 생산된 제품을 파지하여 입력된 위치로 이송할 수 있는 파지부, 및
   생상설비에 부착된 QR코드를 인식하여 매니퓰레이터의 정확한 위치를 보정할 수 있는 비전센서
   를 포함하여 구성되는 것; 및
   사람이 직접 매니퓰레이터를 움직여 동작을 입력할 수 있는 티칭기능을 구비하며,
   티칭기능은 매니퓰레이터의 각 관절의 잠금을 해제한 후 티칭모드에서 사람이 매니퓰레이터를 직접 움직여 수행동작을 입력하여 구동제어부에 저장하면 매니퓰레이터가 구동제어부에 저장된 직접 움직여 입력한 수행동작과 동일한 동작을 자동으로 수행하는 것
   을 포함하는 것
   을 포함하는 공정 및 생산관리를 위한 모바일 로봇 플랫폼 시스템
2. 삭제
3. 삭제

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