KR102244491B1 - 작업 차량 자동 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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임대영
김상호
길우람
박원석
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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명의 일 실시 예는 작업용 차량에 이용되는 조향장치의 제어기기에서 오차를 최소화시키면서 작업용 차량에 대한 제어가 수행되도록 하는 기술을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 작업 차량 자동 제어 장치는, 작업을 수행하는 차량에 설치되고 자계 안내선을 감지하여 자계 위치정보를 생성하는 자계센서부; 자계센서부로부터 자계 위치정보를 전달 받고, 차량의 이동 방향에 대한 제어 신호를 생성하는 메인제어부; 유압을 이용하여 차량의 이동 방향을 제어하는 유압식조향부, 유압식조향부와 결합하고 유압식조향부에 회전 조작력을 제공하는 조향기어, 및 조향기어와 결합하고 메인제어부로부터 제어 신호를 전달 받아 조향기어로 구동력을 제공하는 구동유닛,를 구비하는 조향제어모듈;을 포함한다.

Description

작업 차량 자동 제어 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING WORKING VEHICLE AUTOMATICALLY}
본 발명은 작업에 이용되는 차량의 주행을 자동으로 제어하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 작업용 차량에 이용되는 조향장치의 제어기기에서 오차를 최소화시키면서 작업용 차량에 대한 제어가 수행되도록 하는 기술에 관한 것이다.
농장 또는 공장 등에서의 작업용 무인 차량은 타이밍밸트 이용 방식, 전자 유도 방식, 광학 테이프 이용 방식 혹은 자기 테이프 이용 방식 등의 유도 방식에 의하여 사용자의 조작 없이도 각각의 작업 공간으로 주행 가능한 차량이다.
최근에는, 농어촌의 인력 부족 현상으로 인하여 농어촌에서도 기계화가 지속적으로 진행되고 있으며, 이에 따라, 작업용 무인 차량에 대한 수요 증가로 인해 관련 연구 개발이 활발히 수행되고 있다. 그리고, 관련 현장에서는, 제어 성능이 향상된 작업용 무인 차량에 대한 요청이 증가하고 있는 실정이다.
종래기술이 작업용 무인 차량에서는, 조향장치의 제어기기에서 조향장치에 대한 별도의 피드백 없이 유도장치의 신호에 따라 차량의 방향을 연산하여 조향장치를 제어함으로써, 오차가 발생하더라도 즉각적인 오차 수정 효율이 저하되는 등의 문제가 있으며, 오차 수정을 수행하면서 제어하기 위해서 별도의 장치가 부가되어 구조가 복잡해지는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1257566호(발명의 명칭: 자동 이송 차량 및 이의 제어 방법)에서는, 지면에 설치된 마그네틱 라인을 통해 안내 경로를 인식하는 안내 경로 인지부와 이송력을 생성하는 구동유닛이 배치되는 자동 이송 차량 바디와, 복수 개의 초음파 센서를 포함하고 안내 경로 상의 장애물을 감지하는 감지 신호를 출력하는 감지부; 상기 안내 경로 상에 이송 장애물을 판단하기 위한 사전 설정 기준 데이터를 포함하는 저장부; 상기 저장부와 전기적으로 연결되고 상기 감지 신호와 상기 사전 설정 기준 데이터에 기초하여 상기 안내 경로의 회피 여부를 판단하는 제어부; 상기 제어부의 연산 제어 신호에 따라 상기 감지 신호에 기초하여 주행 방향에서의 장애물과의 상대 좌표를 연산하는 연산부;를 구비하는 자동 이송 차량이 개시되어 있다.
대한민국 등록특허 제10-1257566호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 작업용 차량에 이용되는 조향장치의 제어기기에서 오차를 최소화시키면서 작업용 차량에 대한 제어가 수행되도록 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 작업을 수행하는 차량에 설치되고 자계 안내선을 감지하여 자계 위치정보를 생성하는 자계센서부; 상기 자계센서부로부터 자계 위치정보를 전달 받고, 상기 차량의 이동 방향에 대한 제어 신호를 생성하는 메인제어부; 유압을 이용하여 상기 차량의 이동 방향을 제어하는 유압식조향부, 상기 유압식조향부와 결합하고 상기 유압식조향부에 회전 조작력을 제공하는 조향기어, 및 상기 조향기어와 결합하고 상기 메인제어부로부터 제어 신호를 전달 받아 상기 조향기어로 구동력을 제공하는 구동유닛,를 구비하는 조향제어모듈;을 포함하고, 상기 조향기어의 회전각에 대한 정보인 회전각 정보가 상기 조향제어모듈로부터 상기 메인제어부로 전달되고, 상기 메인제어부는 상기 회전각 정보를 분석하여 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 조향제어모듈은, 상기 조향기어의 회전각을 감지하여 상기 회전각 정보를 생성하여 상기 메인제어부로 전달하는 회전센서부를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 회전각 정보는, 상기 메인제어부로부터 상기 구동유닛으로 제어 신호가 전달되기 전 상기 조향기어의 회전각 값일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 메인제어부는, 상기 회전각 정보에 의한 회전각을 보상한 후 상기 조향기어가 실질적으로 회전되어야 하는 각인 조향기어의 실질회전각을 연산하여 제어 신호를 생성하는 피드백을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 구동유닛은, 모터를 구비하고 상기 메인제어부로부터 제어 신호를 전달 받아 구동하는 모터부, 및 상기 모터부와 결합하고 상기 조향기어와 치합하며 상기 구동유닛의 구동력을 상기 조향기어로 전달하는 모터기어,를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 조향기어와 연결되고 수동 조작력을 상기 조향기어로 전달하는 수동조작부를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 자계 안내선을 감지하여 자계 위치정보가 생성되고 자계 위치정보가 상기 메인제어부로 전달되는 제1단계; 상기 조향제어모듈로부터 상기 메인제어부로 상기 회전각 정보가 전달되고, 상기 메인제어부가 상기 회전각 정보를 분석하여 상기 차량의 주행 방향 상태를 판단하는 제2단계; 상기 메인제어부가 상기 회전각 정보를 이용하여 상기 조향기어의 회전각을 연산하고 상기 차량의 이동 방향에 대한 제어 신호를 생성하는 제3단계; 및 상기 메인제어부로부터 상기 구동유닛의 모터부로 제어 신호가 전달되고, 모터부에 결합된 모터기어가 회전함으로써 상기 조향기어가 회전하는 제4단계;를 포함한다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 조향장치의 제어기기에서 조향장치의 조향에 대한 피드백이 실시간으로 수행되어, 조향 제어를 위한 조향 휠(steering)의 제어를 수행함으로써, 작업용 차량의 조향 오차를 최소화할 수 있다는 것이다.
그리고, 본 발명의 효과는, 단순한 구조로 작업용 차량의 주행이 자동 제어되도록 함으로써, 작업용 차량의 내구 안정성을 향상시킬 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 제어 장치의 구성에 대한 블록도이다.
도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어모듈에 대한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어모듈에 대한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어모듈에 대한 측면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 제어 장치의 구성에 대한 블록도이고, 도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어모듈(100)에 대한 사시도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어모듈(100)에 대한 평면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어모듈(100)에 대한 측면도이다. 도 1에서, 실선의 화살표는 제어 신호의 전달을 나타내고, 점선의 화살표는 회전각 정보의 피드백 신호를 나타낼 수 있다.
도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 자동 제어 장치는, 작업을 수행하는 차량에 설치되고 자계 안내선을 감지하여 자계 위치정보를 생성하는 자계센서부(300); 자계센서부(300)로부터 자계 위치정보를 전달 받고, 차량의 이동 방향에 대한 제어 신호를 생성하는 메인제어부(200); 유압을 이용하여 차량의 이동 방향을 제어하는 유압식조향부(130), 유압식조향부(130)와 결합하고 유압식조향부(130)에 회전 조작력을 제공하는 조향기어(110), 및 조향기어(110)와 결합하고 메인제어부(200)로부터 제어 신호를 전달 받아 조향기어(110)로 구동력을 제공하는 구동유닛(120),를 구비하는 조향제어모듈(100);을 포함한다. 그리고, 조향기어의 회전각에 대한 정보인 회전각 정보가 조향제어모듈(100)로부터 메인제어부(200)로 전달되고, 메인제어부(200)는 회전각 정보를 분석하여 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 조향기어의 회전각은, 도 4의 중앙축(a-a')을 기준으로 조향기어(110)가 회전한 상태의 각도일 수 있다. 이에 대해서는, 하기에 상세히 설명하기로 한다.
자계 안내선은, 노면에 그루브를 파고 이와 같은 그루브에 자석을 설치하여 자석띠의 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 자계센서부(300)는 이와 같은 자석띠의 진행 방향을 감지함으로써, 자계 위치정보를 생성할 수 있다.
유압식조향부(130)는 유압식 동력 조향 방식에 의해 작동하며, 조향기어(110)의 회전 방향에 따라 유압의 유동을 제어하고, 이와 같이 제어되는 유압을 차량의 차륜과 연결된 차륜 제어 장치에 전달하여 차륜의 진행 방향을 제어할 수 있다. 즉, 조향기어(110)는 조향 휠(steering)의 기능을 수행하고, 조향기어의 회전각 변화에 따라 차륜의 진행 방향이 가변할 수 있다. 상기된 자계 안내선에 대한 사항, 유압식 동력 조향 방식에 대한 사항과 이를 이용한 차륜 진행 방향 제어에 대한 사항은 종래기술로써 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2와 도 3에서 보는 바와 같이, 구동유닛(120)은, 모터를 구비하고 메인제어부(200)로부터 제어 신호를 전달 받아 구동하는 모터부(121), 및 모터부(121)와 결합하고 조향기어(110)와 치합하며 구동유닛(120)의 구동력을 조향기어(110)로 전달하는 모터기어(122),를 구비할 수 있다. 유압식조향부(130)는, 유압식조향부(130)의 일 부위를 감싸는 형상으로 형성되어 유압식조향부(130)의 외측을 부분적으로 케이싱하는 부분케이스(140)와 결합할 수 있다. 그리고, 모터부(121)는 부분케이스(140)의 내측면과 유압식조향부(130)의 외측면 사이의 공간에 형성되어 부분케이스(140)와 결합하고, 이에 따라, 모터부(121)는 부분케이스(140)에 의해 고정 지지될 수 있다.
그리고, 모터부(121)와 결합하는 모터기어(122)와 유압식조향부(130)와 결합하는 조향기어(110)는 서로 치합되며, 모터부(121)의 회전에 따라 모터기어(122)가 회전하고, 이에 따라 조향기어(110)가 회전할 수 있다. 여기서, 조향기어(110)와 모터기어(122)의 기어비는, 1.7~2.5 : 1의 비율 범위일 수 있다. 그리고, 바람직하게는, 조향기어(110)와 모터기어(122)의 기어비는, 2.1 : 1일 수 있다. 조향기어(110)와 모터기어(122)의 기어비에 있어서, 모터기어(122)의 잇수 1에 대해 조향기어(110)의 잇수가 1.7 미만으로 형성되는 경우, 모터기어(122)의 회전에 대한 조향기어의 회전각이 과도하여 회전각 정보 자체에 오차가 발생할 수 있다. 그리고, 조향기어(110)와 모터기어(122)의 기어비에 있어서, 모터기어(122)의 잇수 1에 대해 조향기어(110)의 잇수가 2.5 초과로 형성되는 경우, 모터기어(122)의 회전에 대한 조향기어의 회전각이 과소하여 상기된 비율 범위의 기어비인 경우와 비교하여 조향기어(110)의 회전을 위한 모터기어(122)의 회전이 증가하게되고 이에 따라, 조향제어모듈(100)의 조향 반응성이 감소하여 차량의 운전 효율이 저하될 수 있다.
본 발명의 자동 제어 장치는, 조향기어(110)와 연결되고 수동 조작력을 조향기어(110)로 전달하는 수동조작부를 더 포함할 수 있다. 수동조작부는 사용자의 조작력을 조향기어(110)로 전달할 수 있으며, 모터부(121)의 구동 없이 수동으로 조향기어(110)를 회전시키는 경우에 이용될 수 있다. 도 2 내지 도 4에서 보는 바와 같이, 수동조작부는, 유압식조향부(130)와 결합하고 사용자의 조작력에 따라 회전 운동을 수행하는 조작회전체(410), 조향기어(110)와 결합하는 연결회전체(420) 및, 조작회전체(410)와 연결회전체(420)를 연결하고 조작회전체(410)의 회전력을 연결회전체(420)로 전달하는 연결체(430),를 구비할 수 있다. 여기서, 조작회전체(410)는 사용자가 조작을 수행하는 조작부(미도시)와 연결될 수 있다.
연결체(430)의 일단은 조작회전체(410)의 가장자리와 결합하고, 연결체(430)의 타단은 연결회전체(420)의 가장자리와 결합하며, 조작회전체(410)의 회전축과 연결회전체(420)의 회전축을 통과하며 각각의 회전축에 직교하는 축인 중앙축(a-a')에 대해 연결체(430)의 길이 방향 중심축이 대각선이 되도록 연결체(430)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 조작회전체(410)의 회전에 따른 연결회전체(420)의 회전각 범위가 증가하여 사용자에 의한 수동 조작이 용이할 수 있다.
조향제어모듈(100)은, 조향기어의 회전각을 감지하여 회전각 정보를 생성하여 메인제어부(200)로 전달하는 회전센서부(150)를 더 구비할 수 있다. 구체적으로, 회전센서부(150)는 유압식조향부(130)와 결합하고 조향기어(110)에 인접하여 형성될 수 있으며, 중앙축(a-a')을 기준으로 한 조향기어의 회전각을 감지할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 중앙축(a-a')을 기준으로 한 조향기어의 회전각을 회전센서부(150)가 감지한다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 기준은 중앙축(a-a')과 다른 축으로 정해질 수도 있다.
도 4에서 보는 바와 같이, 조작회전체(410)에는 홀의 형상인 조작기준홀(411)이 형성되고, 연결회전체(420)에는 홀의 형상인 연결기준홀(421)이 형성될 수 있으며, 조작기준홀(411)과 연결기준홀(421)이 서로 마주보면서 조작기준홀(411)의 중심과 연결기준홀(421)의 중심이 중앙축(a-a') 상에 있는 경우가 초기 상태임과 동시에 차량이 직진 주행하는 상태일 수 있다. 사용자는 조작기준홀(411)과 연결기준홀(421)을 이용하여 각각의 구성요소가 상기와 같은 초기 상태에 있음을 육안으로 확인할 수 있으며, 이에 따라, 초기 상태로 조작하였음에도 오차가 발생하는 경우, 이에 대해 확인할 수 있다.
그리고, 도 4에 있어서, 중앙축(a-a')을 기준으로 조향기어(110)(또는 연결회전체(420))가 시계 방향으로 회전하는 경우, 조향기어(110)가 양의 방향으로 회전한다고 하고, 중앙축(a-a')을 기준으로 조향기어(110)(또는 연결회전체(420))가 반시계 방향으로 회전하는 경우, 조향기어(110)가 음의 방향으로 회전한다고 할 수 있다. 또한, 차량이 우회전 하기 위해서는 조향기어(110)가 양의 방향으로 회전하고, 차량이 좌회전 하기 위해서는 조향기어(110)가 음의 방향으로 회전할 수 있다. 그리고, 상기된 바와 같이, 조향기어의 회전각은, 도 4의 중앙축(a-a')을 기준으로 조향기어(110)가 회전한 상태의 각도일 수 있다. 이하, 동일하다.
회전각 정보는, 메인제어부(200)로부터 구동유닛(120)으로 제어 신호가 전달되기 전 조향기어의 회전각 값일 수 있다. 그리고, 메인제어부(200)는, 회전각 정보에 의한 회전각을 보상한 후 조향기어(110)가 실질적으로 회전되어야 하는 각인 조향기어의 실질회전각을 연산하여 제어 신호를 생성하는 피드백을 수행할 수 있다.
구체적으로, 자계센서부(300)로부터 전달된 자계 위치정보에 의해 차량이 우회전해야 하여 조향기어의 회전각이 C도로 형성되어야 하는 것으로 메인제어부(200)에서 판단되는 경우, 메인제어부(200)는 회전각 정보(+P도 또는 -P도)를 우선 확인하여 조향기어의 회전각 상태를 분석할 수 있다. 그리고, 차량의 상태에 따라 각각 다른 방식으로 제어 신호가 생성될 수 있다. 여기서, C와 P는 양(+)의 상수일 수 있다.
먼저, 차량이 직진 주행(또는 후진 주행)을 수행 중이어서 조향기어의 회전각이 0도인 것으로 회전각 정보가 메인제어부(200)로 피드백되는 경우, 메인제어부(200)는 회전각의 보상이 필요 없는 것으로 판단하고, 요구되는 조향기어의 실질회전각(C+0)에 대한 제어 신호를 모터부(121)로 전달하고, 모터부(121)가 제어 신호에 따라 모터기어(122)를 회전시켜 조향기어(110)를 C도 만큼 회전시킴으로써, 중앙축(a-a')을 기준으로 한 조향기어의 회전각 값이 C도로 될 수 있다.
또한, 차량이 좌회전 수행 중이어서 조향기어의 회전각이 -P도인 것으로 회전각 정보가 메인제어부(200)로 피드백되는 경우, 메인제어부(200)는 회전각의 보상이 필요한 것으로 판단하고, 차량의 우회전에 요구되는 조향기어의 회전각 연산에서 음의 회전각 값인 -P도를 보상함으로써, 차량의 우회전에 요구되는 조향기어의 실질회전각으로 (C+P)도의 값을 도출할 수 있으며, 이에 대한 제어신호를 모터부(121)로 전달할 수 있다. 그리고, 모터부(121)가 제어 신호에 따라 모터기어(122)를 회전시켜 조향기어(110)를 (C+P)도 만큼 양의 방향으로 회전시킴으로써, 중앙축(a-a')을 기준으로 한 조향기어의 회전각 값이 C도로 될 수 있다.
그리고, 차량이 우회전 수행 중이어서 조향기어의 회전각이 P도인 것으로 회전각 정보가 메인제어부(200)로 피드백되는 경우, 메인제어부(200)는 회전각의 보상이 필요한 것으로 판단하고, 조향기어의 실질회전각으로 (C-P)도의 값을 도출할 수 있으며, 이에 대한 제어신호를 모터부(121)로 전달할 수 있다. 그리고, 모터부(121)가 제어 신호에 따라 모터기어(122)를 회전시켜 조향기어(110)를 (C-P)도 만큼 회전시킴으로써, 중앙축(a-a')을 기준으로 한 조향기어의 회전각 값이 C도로 될 수 있다. 여기서, C가 P보다 큰 경우에는 조향기어(110)가 양의 방향으로 (C-P)도 만큼 회전할 수 있고, C가 P보다 작은 경우에는 조향기어(110)가 음의 방향으로 (P-C)도 만큼 회전할 수 있다.
상기와 같은 원리는, 자계센서부(300)로부터 전달된 자계 위치정보에 의해 차량이 좌회전해야 하여 조향기어의 회전각으로 -C도로 형성되어야 하는 것으로 메인제어부(200)에서 판단되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 자동 제어 장치를 이용한 작업 차량 자동 제어 방법에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 제1단계에서, 자계 안내선을 감지하여 자계 위치정보가 생성되고 자계 위치정보가 메인제어부(200)로 전달될 수 있다. 다음으로, 제2단계에서, 조향제어모듈(100)로부터 메인제어부(200)로 회전각 정보가 전달되고, 메인제어부(200)가 회전각 정보를 분석하여 차량의 주행 방향 상태를 판단할 수 있다. 그리고, 제3단계에서, 메인제어부(200)가 회전각 정보를 이용하여 조향기어의 회전각을 연산하고 차량의 이동 방향에 대한 제어 신호를 생성할 수 있다. 그 후, 메인제어부(200)로부터 구동유닛(120)의 모터부(121)로 제어 신호가 전달되고, 모터부(121)에 결합된 모터기어(122)가 회전함으로써 조향기어(110)가 회전할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 조향제어모듈 110 : 조향기어
120 : 구동유닛 121 : 모터부
122 : 모터기어 130 : 유압식조향부
140 : 부분케이스 150 : 회전센서부
200 : 메인제어부 300 : 자계센서부
410 : 조작회전체 411 : 조작기준홀
420 : 연결회전체 421 : 연결기준홀
430 : 연결체

Claims (7)

  1. 작업을 수행하는 차량에 설치되고 자계 안내선을 감지하여 자계 위치정보를 생성하는 자계센서부;
    상기 자계센서부로부터 자계 위치정보를 전달 받고, 상기 차량의 이동 방향에 대한 제어 신호를 생성하는 메인제어부;
    유압을 이용하여 상기 차량의 이동 방향을 제어하는 유압식조향부, 상기 유압식조향부와 결합하고 상기 유압식조향부에 회전 조작력을 제공하는 조향기어,
    상기 조향기어와 결합하고 상기 메인제어부로부터 제어 신호를 전달 받아 상기 조향기어로 구동력을 제공하며 상기 조향기어와 치합하여 구동력을 전달하는 모터기어를 구비하는 구동유닛,를 구비하는 조향제어모듈; 및
    상기 조향기어와 연결되고 수동 조작력을 상기 조향기어로 전달하는 수동조작부;를 포함하고,
    상기 조향기어의 회전각에 대한 정보로써 상기 메인제어부로부터 상기 구동유닛으로 제어 신호가 전달되기 전 상기 조향기어의 회전각 값인 회전각 정보가 상기 조향제어모듈로부터 상기 메인제어부로 전달되며,
    상기 메인제어부는, 상기 회전각 정보에 의한 회전각을 구비한 상태인 상기 조향기어가 초기상태로 되기 위해 필요한 회전각 값인 보상 값(P)을 상기 자계 위치정보에 의해 필요한 상기 조향기어의 회전각(C)에 가감해서 상기 조향기어가 실질적으로 회전되어야 하는 각인 조향기어의 실질회전각을 연산하여 생성된 제어 신호를 상기 구동유닛으로 전달함으로써, 조향 오차가 최소화되고,
    상기 조향기어와 상기 모터기어 기어비는 1.7~2.5 : 1의 비율 범위로 형성되어, 상기 회전각 정보의 오차를 방지하며, 상기 조향제어모듈의 조향 반응성 감소에 따른 상기 차량의 운전 효율 저하가 방지되며,
    상기 수동조작부는, 상기 유압식조향부와 결합하고 사용자의 조작력에 따라 회전운동을 수행하는 조작회전체, 상기 조향기어와 결합하는 연결회전체 및, 상기 조작회전체와 상기 연결회전체를 연결하고 상기 조작회전체의 회전력을 상기 연결회전체로 전달하는 연결체,를 구비하고,
    상기 연결체의 일단은 상기 조작회전체의 가장자리와 결합하고, 상기 연결체의 타단은 상기 연결회전체의 가장자리와 결합하며, 상기 조작회전체의 회전축과 상기 연결회전체의 회전축을 통과하며 각각의 회전축에 직교하는 축인 중앙축(a-a')에 대해 상기 연결체의 길이 방향 중심축이 대각선이 되도록 상기 연결체가 형성되어,
    상기 조작회전체의 회전에 따른 상기 연결회전체의 회전각 범위가 증가하여 사용자에 의한 수동 조작이 용이하고,
    사용자의 수동 조작력이 상기 조향기어로 전달 가능하여, 상기 구동유닛의 구동력 미제공 시 상기 조향기어에 대한 회전 조작이 가능한 것을 특징으로 하는 작업 차량 자동 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조향제어모듈은, 상기 조향기어의 회전각을 감지하여 상기 회전각 정보를 생성하여 상기 메인제어부로 전달하는 회전센서부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 작업 차량 자동 제어 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동유닛은, 모터를 구비하고 상기 메인제어부로부터 제어 신호를 전달 받아 구동하며 상기 모터기어와 결합하는 모터부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 작업 차량 자동 제어 장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1의 작업 차량 자동 제어 장치를 이용한 작업 차량 자동 제어 방법에 있어서,
    자계 안내선을 감지하여 자계 위치정보가 생성되고 자계 위치정보가 상기 메인제어부로 전달되는 제1단계;
    상기 조향제어모듈로부터 상기 메인제어부로 상기 회전각 정보가 전달되고, 상기 메인제어부가 상기 회전각 정보를 분석하여 상기 차량의 주행 방향 상태를 판단하는 제2단계;
    상기 메인제어부가 상기 회전각 정보를 이용하여 상기 조향기어의 회전각을 연산하고 상기 차량의 이동 방향에 대한 제어 신호를 생성하는 제3단계; 및
    상기 메인제어부로부터 상기 구동유닛의 모터부로 제어 신호가 전달되고, 모터부에 결합된 모터기어가 회전함으로써 상기 조향기어가 회전하는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업 차량 자동 제어 방법.
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