KR102248439B1 - 물류로봇장치, 이를 포함하는 물류창고 관리시스템 및 관리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물류창고와 같은 특정 작업 구역에서의 작업자의 선택적인 탑승 이동이 가능하며, 전산화된 창고시스템과 연동하여 각 제품 재고의 위치정보를 기초로 산출된 최적의 동선을 따라 작업자를 추종하면서 이동하는 물류로봇장치와, 이를 포함하는 물류창고 관리시스템 및 관리방법에 관한 것이다.

Description

물류로봇장치, 이를 포함하는 물류창고 관리시스템 및 관리방법{Logistics robot device, logistics warehouse management system and management method including the same}

본 발명은 물류로봇장치에 관한 것으로, 특히 물류창고와 같은 특정 작업 구역에서의 작업자의 선택적인 탑승 이동이 가능하며, 전산화된 창고시스템과 연동하여 각 제품 재고의 위치정보를 기초로 산출된 최적의 동선을 따라 작업자를 추종하면서 이동하는 물류로봇장치 및 물류로봇장치가 구비되는 물류창고 관리시스템 및 관리방법에 관한 것이다.

물류업 시장은 스마트폰의 대중화, 핀테크(FinTech) 기술을 기초로 하는 E-커머스(commerch) 시장의 고속 성장과 물류업계의 과열 경쟁으로 빠르게 변화하고 있다. 그러나 현재의 물류현장은 24시간 가동하는 노동집약적 산업이라는 물류업의 특성과 고령화에 따른 노동인력의 감소, 인건비 증가 등에 따라 인력 확보에 무척 어려운 현실에 놓여있다.

구체적으로 인구고령화로 인한 노동력 부족현상이다. 즉 생산 가능 인구의 감소와 고령인구의 증가로 인하여 인건비 증가와 노동인력의 감소 문제이다.

또 높은 업무강도로 인한 인력확보의 어려움 및 비숙련자의 낮은 업무효율성이다. 물류현장의 업무강도는 다른 업종 대비 무척 높다고 할 수 있으며, 이로 인한 현장의 노동 인력 수급은 무척 어려운 현황에 처해있는 실정이다.

또 물류현장은 여성 및 고령자 등 신체적 열위에 있는 노동자들은 쉽게 참여하기 어려운 분야가 되고 있고 있으며, 생산연령인구가 급격히 줄어드는 가운데 이러한 문제는 인력수급을 더욱 어렵게 하는 요소 중 하나이다. 인력확보의 어려움으로 인해 비숙련자의 투입이 불가피한 상황이고, 비숙련자의 업무처리 능력 향상이 시장 안정성과 사업 성공의 중요한 변수로 작용한다. 실제로 많은 현장 관리자들은 비숙련자의 생산성 대비 숙련자의 생산성은 약 3배에 가깝다고 평가하고 있다.

한편, 물류현장에서 주문 피킹 작업은 창고 내에서 가장 노동 집약적인 작업으로 여겨지며 물류센터 내에서 운영비용의 55% 이상을 형성한다고 알려져 있다.

그리고 주문 피킹에는 많은 육체노동이 필요하기 때문에 프로세스가 느려질 수 있으며 인적 오류의 영향을 받아 비효율적인 동선 소비가 많을 우려가 있으며, 주문 피킹 작업에서 동선 이동으로 인하여 소모되는 시간은 약 55%에 해당한다고 알려져 있고, 비숙련자에게 이를 교육 및 안내(guide)하는 일은 물류현장의 생산성 향상을 위해 필수적이라 할 것이다.

실제로, 고객의 니즈(needs)가 다양화됨에 따라 물류센터에서 관리해야 할 제품 stock keeping unit(재고 보관 단위, SKU)의 개수가 급증하게 되었다. 이에 따라 물류센터의 통합 및 대규모화되는 현대의 물류현장에서 현장 노동자의 주문 피킹 업무를 보조하는 일은 더욱 중요성이 강조된다.

이와 같은 다양한 문제점들로 인하여 노동인력 대체와 생산성 향상은 절실하다고 할 수 있고, 각종 로봇장치를 채용하는 방안이 적극 고려되고 있다.

로봇장치의 예로, 작업 시작부터 끝까지 작업자를 추종하는 추종형 로봇장치를 사용하는 경우와 피킹 작업 외의 이동을 자율주행으로 이동하는 자율주행 로봇장치를 말할 수 있다. 그러나 추종형 로봇장치는 피킹 구역 외의 지역에서의 작업효율이 떨어지고, 자율주행 로봇장치는 자율주행을 위해 고가 센서를 사용해야 하기 때문에 장비가 매우 비싸지는 점과, 이 또한 통로의 협소함, 산재한 장애물 등으로 인해 작업효율이 현실적으로 떨어지는 것이 사실이다.

또한, 추종형 로봇장치와 같은 협업 로봇이 아닌 무인 자동화 로봇을 도입하기 위해서는 기존의 물류창고의 장비와 레이아웃 등을 대거 변경해야 적용가능 하다는 부담이 있고, 또 로봇도입의 비용뿐만 아닌 현장 초기 세팅 고정비가 무척 높다는 문제가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 작업자를 추종하며 이동하면서 피킹 구역(picking zone) 이외에서는 작업자가 직접 탑승하여 이동함으로써 작업시간 단축과 작업자의 편의를 도모할 수 있는 물류로봇 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전산화된 정보에 의한 피킹 오더(picking order)에 따라 최적의 동선을 따라 이동하면서 피킹, 적재함으로써 물류작업의 효율성을 극대화할 수 있는 물류창고 관리시스템 및 관리방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 저면에 휠이 구비되며, 골격을 형성하는 바디 프레임; 상기 바디 프레임의 상방에 작업자에 의해 피킹되는 제품이 적재되는 적재부; 상기 적재부의 일측과 이격되는 수직 프레임과의 사이 공간의 탑승부; 상기 탑승부에 마련되는 핸들유닛; 상기 핸들유닛과 탈부착 가능한 정보표시패널; 및 상기 핸들유닛 및 정보표시패널의 구동을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 수직 프레임의 전면에는 작업자 또는 다른 물류로봇을 감지하도록 하나 이상의 센서가 설치되는 물류로봇을 제공한다.

상기 정보표시패널은, 피킹 대상 제품정보, 이동경로 정보, 탑승모드 및 추종모드, 자율주행모드, 운영모드를 선택하는 모드 선택 버튼, 업무 종료 버튼을 표시한다.

상기 탑승부의 바닥면에는 무게감지센서가 장착될 수 있고, 탑승 유무에 따라 탑승모드, 추종모드, 자율주행모드 중 어느 하나의 구동모드로 운행된다.

본 발명에 따르면, 상기한 물류로봇; 상기 물류로봇과 통신하면서 물류로봇의 주행을 제어하는 관제모듈; 및 상기 정보표시패널과 동기화되어 정보를 표시하는 작업지시용 단말장치를 포함하는 물류창고 관리시스템을 제공한다.

상기 관제모듈은, 발생한 주문 데이터를 기초로 전산화된 창고시스템과 연동하여 각 제품의 재고 위치정보를 가지고 피킹 오더를 분석하는 데이터 분석부; 분석된 피킹 오더에 따라 물류창고 내에서의 최적 이동경로를 설정하는 경로 설정부; 상기 피킹 오더에 따라 물류로봇 및 작업자 할당을 위한 명령부; 상기 제품 정보와 설정된 이동경로를 상기 물류로봇에 전송하는 통신부를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 관제모듈이 주문 데이터 및 제품 위치정보, 경로정보를 물류로봇에 제공하는 단계; 작업자가 탑승하는 탑승모드에 따라 상기 물류로봇이 이동경로를 따라 정해진 물류창고로 이동하는 단계; 상기 물류로봇이 물류창고에 도착하면 변환된 추종모드에 의해 상기 물류창고내의 피킹구역에서 작업자를 추종하면서 주행하는 단계; 상기 물류로봇의 적재부에 피킹된 제품이 적재되는 단계; 및 정해진 주문 데이터의 모든 제품이 피킹 및 적재되면, 상기 물류로봇이 주문하역장으로 이동하는 단계를 포함하는 물류창고 관리방법을 제공한다.

상기 피킹된 제품이 적재된 후, 정보표시패널에 적재된 제품을 체크하는 단계를 더 포함하고, 제품 체크가 미수행되면 알람이 발생한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 관제모듈이 주문 데이터를 분석하여 최적화된 이동경로를 생성하는 생성단계; 상기 관제모듈이 상기 주문 데이터를 작업자에게 할당하고 물류창고의 해당 피킹구역으로 이동명령하는 제1 이동명령단계; 상기 관제모듈이 상기 피킹구역의 작업자 위치로 물류로봇을 이동명령하는 제2 이동명령단계; 상기 피킹구역 내에서 모든 제품의 피킹 및 적재가 수행되게 상기 물류로봇이 주행하는 주행단계; 어느 하나의 상기 피킹구역에서의 피킹 및 적재가 완료되면 타 피킹 구역의 피킹 완료여부를 판단하는 판단단계; 및 상기 타 피킹 구역을 포함한 모든 피킹구역에서의 피킹 및 적재가 완료되면 물류로봇을 주문 하역장으로 이동하는 이동단계를 포함하는 물류창고 관리방법을 제공한다.

상기 제2 이동명령단계는 피킹구역으로 이동한 물류로봇의 수령 여부를 확인하는 단계를 더 포함한다.

상기 제2 이동명령단계에서, 물류로봇은 상기 관제모듈의 명령에 따라 자율주행모드로 주행한다.

상기 주행단계에서, 물류로봇은 작업자를 추종하는 추종모드로 주행한다.

상기 주행단계는, 상기 물류로봇이 정보표시패널을 통해 피킹해야 할 제품을 작업자에게 안내하는 단계; 상기 작업자가 피킹 구역에 도착하면 피킹할 제품 수와 상기 물류로봇의 적재부를 표시하여 적재작업을 수행하는 단계를 더 포함한다.

상기 적재작업은, 상기 적재부가 둘 이상의 적재공간으로 구획되고, 소정 피킹구역에 도착하면 피킹할 제품에 따라 미리 정해진 적재공간을 안내할 수 있다.

상기 물류로봇은 피킹구역 간의 이동은 탑승모드로 주행한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 관제모듈이 주문 데이터를 분석하여 제품별 총괄 피킹 리스트를 생성하는 단계; 상기 관제모듈이 각 피킹 구역별로 작업자 및 물류로봇을 할당하고 상기 총괄 피킹 리스트를 물류로봇에 전달하는 단계; 상기 관제모듈이 적어도 둘 이상의 물류로봇을 담당 피킹구역으로 이동 명령하는 단계; 상기 피킹구역마다 물류로봇의 수령을 확인하는 단계; 상기 특정 피킹 구역에서 제품의 피킹 및 적재를 수행하는 단계; 피킹 구역별로 피킹 및 적재가 완료된 각각의 물류로봇이 자율주행모드에 의해 주문 하역장으로 이동하는 단계를 포함하는 물류창고 관리방법을 제공한다.

이상과 같은 본 발명의 물류로봇장치, 이를 포함하는 물류창고 관리시스템 및 관리방법에 따르면, 물류창고 등에서의 작업자 피로도를 개선할 수 있다. 특히 작업자가 고령, 여성 인력인 점을 고려하며 그 효과는 크다고 할 수 있다.

또 물류로봇은 다양한 주행모드를 제공하고 있기에, 작업자는 원거리 이동시 탑승한 채로 이동할 수 있고, 물류창고 내의 피킹 구역에서는 작업자를 추종하여 주행하는 모드로 동작한다. 이러한 모드 전환은 작업자의 탑승 여부에 따라 자동으로 이루어질 수 있어 편의성이 향상된다.

그리고 작업자가 물류로봇에 주문 제품을 피킹 및 적재하지 않고 피킹 구역을 벗어날 경우 알람을 발생하기 때문에, 주문 제품에 대한 완전한 피킹 작업이 가능하다.

그리고 본 발명은 저렴한 구축비용으로 기존의 다른 물류창고에도 적용할 수 있어, 새로운 비지니스를 창출할 수 있는 기대도 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 물류로봇장치의 사시도
도 2는 도 1의 물류로봇장치의 블록구성도
도 3은 도 2의 도시된 정보표시패널의 화면 정보를 보인 구성도
도 4는 본 발명의 물류로봇장치가 활용되는 주행 모드를 나타낸 예시도
도 5는 본 발명의 물류로봇장치가 포함된 물류창고 관리시스템의 구성도
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 물류창고 관리시스템의 관리방법을 설명하는 흐름도
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 물류창고 관리시스템의 관리방법을 설명하는 흐름도
도 8은 물류창고 내의 피킹 구역을 설명하는 예시도

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하에서는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 추종형 로봇장치(이하 물류로봇이라 칭하기로 함)(100)를 보인 구성도이다. 이를 보면 물류 로봇(100)은 이동 가능하도록 저면에 복수의 휠(110)이 구비되며, 적재부(120) 및 탑승부(130)가 구비된 로봇 본체(110)로 구성된다. 로봇 본체(110)는 기본적으로 바디 프레임이 골격을 형성하고 있다.

적재부(120)는 피킹 오더에 따라 제품 적재공간에서 작업자가 피킹하는 제품을 적재하는 공간이고, 탑승부(130)는 작업자가 탑승할 수 있는 공간을 말한다. 탑승부(130)의 전방에는 수직 프레임(140)이 형성된다. 그래서 수직 프레임(140)과 적재부(120)의 일면 사이가 탑승 공간이 되는 것이다.

탑승부(130)는 로봇 본체(110)의 전방에 위치하고 작업자가 탑승할 수 있는 소정 공간이 마련되어 있다. 그리고 물류로봇(100)의 주행방향을 조정하도록 수직 프레임(140)의 상방에 핸들유닛(150)이 마련된다. 수직 프레임(140)은 핸들유닛(150)의 조작방향과 대응하여 회동할 수 있도록 구성된다. 이렇게 전방에 핸들유닛(150)이 마련되기 때문에 전방에 위치한 휠이 방향조절 휠이 되고 후방에 위치한 휠이 구동 휠이 될 것이다. 물류 로봇(100)의 적재 하중을 고려하여 보조 휠이 더 설치될 수 있다. 그러나 물류로봇(100)의 형상은 이와는 다르게 구성될 수도 있다. 예를 들어 아래에서 설명하는 도 4의 도면과 같이 전방에 적재부, 후방에 탑승부가 마련되는 구조일 수도 있는 것이다.

그리고 탑승부(130)의 핸들유닛(150)에는 정보표시패널(160)이 설치된다. 도 3에 도시한 바와 같이 상기 정보표시패널(160)은 작업자가 피킹해야 할 제품정보 표시부(161), 물류로봇(100)의 최적 이동경로 등을 표시하는 표시부(162)가 마련된다. 또 정보표시패널(160)은 터치스크린방식으로 각종 정보를 입력하도록 다수의 버튼이 마련될 수도 있다. 예를 들어 아래에서 설명하는 각종 모드 선택을 위한 모든 선택 버튼(163), 적재완료를 위한 적재완료버튼(164), 업무 종료를 위한 업무종료 버튼(165) 등을 말할 수 있다. 이러한 정보표시패널(160)은 탈부착 가능하게 제공될 수 있으며, 작업자가 휴대하는 작업 지시용 단말장치(400)와 동기화될 수 있다. 즉 작업 지시용 단말장치(400)에도 제품정보, 최적 이동경로가 함께 표시된다.

상기 모드 선택 버튼(163)은 4가지 모드를 지원한다. 모드 선택 버튼(163) 조작에 따른 4가지 모드는 탑승 모드(제1 모드), 추종 모드(제2 모드), 자율주행모드(제3 모드), 운영모드(제4 모드)로 구분할 수 있다.

상기 탑승 모드는 작업자가 탑승부(130)에 탑승하여 물류로봇(100)을 직접 운전하여 주행하는 모드이고, 추종 모드는 전방의 작업자를 물류로봇(100)이 추종하면서 주행하는 모드, 자율주행모드는 물류로봇(100)이 정해진 이동경로를 따라 자율적으로 주행하는 모드를 말한다. 그리고 운영모드는 상기한 3가지 모드를 적절하게 조합하여 이루어진 모드를 말한다.

운영 모드는 도 4를 참고하여 설명한다. 운영 모드는 물류로봇(100)을 다양한 분야에 활용하기 위한 것으로서, 제품 적재공간 상황, 작업자 숙련도, 작업량 등에 따라 적절한 모드로 선택되어 활용될 수 있다.

도 4a는 작업자 추종 모드를 나타낸 도면으로, 상기 모드는 물류로봇(100)이 작업자를 추종하면서 이동하는 모드를 말하며, 주로 제품 적재공간 내에서 제품의 피킹 작업과 단거리 이동시에 주로 사용된다.

도 4b는 작업자 추종과 물류로봇(100)을 추종하는 추종 모드이다. 한 명의 작업자가 다수의 물류로봇을 이동할 때 사용될 수 있다. 전방에서 작업자가 이동하면 물류로봇(100a)이 작업자를 추종하며, 물류로봇(100a)을 따라 다른 물류로봇(100b)들이 추종하는 방식이다. 이러한 추종 모드는 작업 생산성을 증대시킬 수 있다.

도 4c는 작업자가 탑승부(130)에 탑승한 채 직접 운전하면서 이동하는 탑승 모드이다. 주로 물류창고 간의 장거리 이동에 주로 사용되며, 이를 통해 작업 강도를 경감하고 생산성을 증대할 수 있다.

도 4d는 탑승 및 견인 모드로서, 작업자가 물류로봇(100)에 탑승하여 운전하고 물류로봇(100)의 구동력에 의해 견인되는 하나 이상의 이송 대차(200)가 이동하는 모드이다. 주로 장거리 이동시 사용되며, 작업강도는 낮고 생산성은 증대될 수 있다.

도 4e는 물류로봇(100)이 정해진 경로를 따라 작업위치 또는 목적지까지 이동하는 자율주행모드이다.

도 4f는 자율주행모드 및 작업자 추종모드가 결합한 형태이다. 전방의 물류로봇(100)은 자율주행모드로 운행되고 그 뒤를 작업자가 추종하는 모드이다. 이는 비숙련자가 대량의 피킹작업을 수행할 때 유리하다.

도 4g는 자율주행 탑승모드이다. 작업자가 물류로봇(100)에 탑승한 상태에서 그 물류로봇이 자율주행모드로 이동하는 모드이다. 작업이 미숙한 비숙련자를 지원할 수 있으면서 생산성의 증대는 기대할 수 있다.

도 4h는 자율주행탑승 및 견인 모드이다. 상기 자율주행 탑승모드로 주행하는 물류로봇(100)에 다수의 이송대차(200)가 견인되어 함께 이동하는 모드이다.

다시 도 1 및 도 2를 참고하면 상기 적재부(120)는 하나의 공간으로 형성되거나 또는 도면에는 미도시하고 있지만 격벽에 의해 둘 이상의 적재공간으로 형성된다. 그리고 적재 공간마다 LED가 설치된다. LED는 작업자가 피킹한 물품을 정확하게 적재할 공간을 안내한다. 그리고 적재부(120)의 하부에는 물류로봇의 구동을 위한 구동모터, 구동력을 제공하는 배터리 등이 구비된다. 배터리는 유무선 충전방식에 의하여 충전된다.

상기 물류 로봇(100)에는 각종 센서로 이루어진 센서부(170)가 설치된다. 구체적으로 물류 로봇의 전방에는 작업자를 감지하는 하나 이상의 센서가 장착된다. 센서는 작업자 인식 및 추종 능력의 향상을 위한 센서모듈 형태로 제공된다. 센서모듈에는 작업자의 이동 및 변화, 장애물로 인한 작업자의 가려짐 현상, 다른 작업자로 인한 추종 인식 오류를 최소화하기 위하여 둘 이상의 센서가 적정 위치에 설치될 수 있다. 예를 들면 작업공간, 움직이는 작업자 등을 실시간으로 복원할 수 있는 RGB-D 센서(171), 그리고 라이다(Lidar) 센서(172), 무선통신장치인 비컨(173), RSSI(174)가 작업자의 이동위치 및 이동속도 변화에 능동적으로 추종할 수 있도록 적절하게 조합되어 이루어진다. 또 탑승부(130)의 저면에 무게감지센서(175)가 설치된다. 무게감지센서(175)는 탑승자의 탑승유무를 감지하여 탑승모드 및 추종모드, 자율주행모드 등의 운전 모드 변경이 자동으로 이루어지도록 하기 위함이다.

그리고 물류로봇(100)의 전반적인 동작을 제어하도록 제어부(180)가 구비된다. 제어부(180)는 관제 모듈(300)과의 통신을 제어하여 각종 정보를 전송받아 이를 정보표시패널(160)에 표시하고, 물류로봇(100)의 구동과 관련된 정보 및 제품의 피킹/적재 등의 정보를 관제 모듈(300)로 전송하는 역할을 한다. 또 제어부(180)는 각종 모드에 따라 물류로봇(100)이 탑승모드나 추종모드, 자율주행모드, 운영모드로 주행되도록 제어한다.

도 5는 본 발명의 물류로봇장치가 포함된 물류창고 관리시스템의 구성도이다. 도시한 바와 같이 물류로봇(100)과 통신하면서 물류로봇(100)의 주행을 제어하는 관제 모듈(300)이 구비된다.

관제모듈(300)은 물류로봇(100)의 주행을 위한 지도(map) 관리 및 경로 설정기능 등을 수행한다. 즉 주문 데이터 분석에 따른 오더 배칭(order bathcing) 및 오더 라우팅(order routing) 기능을 수행하는 것이다. 상기 오더 배칭은 주문 데이터에서 유사한 주문을 묶어 작업자에게 할당하는 것이고, 오더 라우팅은 할당 작업을 처리하기 위한 최적의 작업자 경로를 정하는 것이다.

이를 위해 관제모듈(300)은 발생한 주문 데이터를 기초로 전산화된 창고시스템과 연동하여 각 제품의 재고 위치정보를 가지고 피킹 오더를 분석하는 데이터 분석부(310), 분석된 피킹 오더에 따라 공장 내에서의 최적 경로를 설정하는 경로 설정부(320) 등을 구성을 포함한다. 이는 상기 창고시스템이 수시로 변환하는 제품별 재고 위치를 파악 및 분석하여 인터페이스 된 관제 모듈(300)에 전달하는 시스템이 구축되어 있기 때문에 가능하다. 결과적으로 관제 모듈(300)은 제품 재고위치를 실시간으로 갱신할 수 있는 것이고, 데이터 분석부(310) 및 경로 설정부(320)가 피킹 정보 및 최적 경로정보를 생성할 수 있게 됨을 의미한다.

또 관제모듈(300)은 피킹 오더에 따라 물류 로봇 및 작업자를 할당하여 명령하는 명령부(330), 통신을 위한 통신부(340) 등의 구성들을 포함한다.

한편, 작업지시용 단말장치(400)는 반드시 필요한 구성은 아니다. 그러나 작업자가 피킹 구역에서 이동하면서 피킹할 제품목록을 확인하거나 또는 각종 버튼을 더 용이하게 조작할 수 있게 함으로써, 작업능률 향상을 위해 필요할 수 있다. 즉, 작업자는 정보표시패널(160)을 통해 각종 정보를 확인하고 조작하지만, 이보다는 작업자가 휴대하면서 확인 및 조작하는 것이 더 바람직할 수 있기 때문이다.

다음에는 이러한 물류로봇(100)을 이용하여 제품 피킹 및 출하 작업을 하는 과정을 살펴본다. 소비자로부터 주문이 발생하면 관제모듈(300)은 주문 데이터를 분석하는 과정부터 수행한다(s100).

제품 주문은 많은 소비자에 의해 동시에 발생할 수 있으며 소비자들은 동일하거나 유사한 제품, 전혀 상이한 제품 구매에 대한 행위가 일어난다. 따라서 제품 적재공간에서 제품 피킹의 효율성을 극대화하기 위해서는 동일하거나 유사한 제품별로 분류하는 작업이 필요하다.

관제모듈(300)이 주문 데이터를 분석하고 이를 통해 동일 또는 유사 주문에 대한 묶음 정보를 생성(order bathcing)한다(s102). 그리고 제품 피킹을 위한 최적 경로 정보(order routing)를 생성한다(s104). 최적 경로 정보는 유사주문 묶음정보에 따라 제품 적재공간 내에서 경유할 피킹 구간 리스트 및 피킹 구간의 우선순위를 생성하는 것에 의해 달성할 수 있다.

이후 관제모듈(300)은 작업 가능한 작업자 유휴 여부 및 물류로봇을 체크한 다음 피킹 작업에 투입할 작업자 및 물류로봇을 할당한다(s106). 이처럼 작업자 및 물류로봇이 할당되면 관제모듈(300)은 할당된 물류로봇의 정보표시패널(160)에 피킹과 관련된 정보들, 예를 들면 주문 데이터, 제품 위치정보 및 경로정보들을 전달한다. 여기서 경로정보는 현 위치에서 물류창고까지의 이동정보, 또 제품 적재공간의 피킹 구역들에서의 이동정보를 포함한다.

관제모듈(300)은 특정 장소에 위치한 물류로봇을 제품 적재공간(물류공간) 또는 제품 적재공간 내의 특정 피킹구역으로 이동하도록 명령한다(s110). 물류 로봇의 이동은 탑승 모드(제1 모드) 또는 자율주행 모드(제3 모드)에 의해 이루어진다. 탑승 모드의 경우, 작업자가 탑승부(130)에 탑승하여 정보표시패널(160) 또는 작업지시용 단말장치(400)에 표시된 제품 적재공간으로의 경로정보를 확인하면서 직접 조작하는 것이다. 그리고 자율주행 모드는 물류로봇(100)의 자율주행 기능에 따라 정해진 경로정보를 따라 해당 제품 적재공간까지 이동하는 것이다. 또는 자율주행 모드는 작업자가 위치한 장소까지 자율주행으로 이동하는 것도 포함할 수 있다. 이 경우 작업자는 자율주행 이동한 물류로봇(100)을 탑승하고 제품 적재 공간까지 탑승 모드로 이동할 수 있다.

이와 같이 작업자가 대응하는 물류로봇(100)을 탑승하거나 해당 물류창고로 이동한 물류로봇을 확인하면, 작업자는 물류로봇(100)을 정상적으로 수령했음을 정보표시패널(160)이나 작업지시용 단말장치(400)를 통해 조작한다(s112). 이는 관제모듈(300)이 수령 확인신호를 전송받지 못하면 작업자가 위치한 장소까지 물류로봇의 이동을 계속 제어하기 위함이다.

이처럼 작업자가 탑승한 물류로봇(100)이 피킹을 위한 제품 적재공간(물류창고)까지 이동한 다음에는 작업자는 물류로봇(100)에서 하차하여 실제 피킹을 위한 피킹구역내로 이동하게 될 것이다. 작업자가 물류로봇(100)에서 하차하지 않고 피킹구역 내에서 물류로봇(100)에 작업자가 탑승한 상태에서 피킹 구간을 따라 이동할 수 있으나, 피킹구역에서 제품을 피킹하기 위해서는 작업자는 물류로봇(100)에서 반드시 하차해야 하기 때문에, 상기 피킹구역에서는 작업자는 직접 도보로 이동하는 것이 바람직할 것이다.

따라서 제품 적재공간 도착 후 작업자가 하차하면 물류로봇(100)은 탑승 모드에서 추종모드로 자동 변환된다. 이러한 모드 자동변환은 탑승부(130)의 발판에 설치된 무게감지센서(175)에 의해 탑승자의 하차를 감지하여 변환시키게 된다. 또는 작업자가 정보표시패널(160)이나 작업지시용 단말장치(400)의 모드선택 버튼(163)을 조작하여 직접 변환할 수도 있다.

작업자가 정보표시패널(160)이 안내하는 이동경로를 따라 물품 피킹을 위해 이동한다. 그러면 물류로봇(100)은 작업자를 추종하면서 이동한다. 상기 이동경로를 따라 이동하는 작업자는 주문 내역을 확인하면서 상품 적재공간에서 해당 제품을 피킹하고 적재하게 된다(s114). 이때 물류로봇(100)은 작업자의 모션을 감지하여 계속 이동이 아닌 일시 이동 중지된 상태가 될 것이다.

작업자는 피킹한 제품을 적재공간에 적재한 다음에는 정보표시패널(160)에 표시된 주문 데이터에서 해당 제품의 적재완료버튼(164)을 체크한다(s116). 즉 작업자는 피킹할 제품을 추종하는 물류로봇(100)의 적재공간에 적재만 하는 것이 아니고, 작업자가 해당 피킹 구간에서 피킹할 제품을 정상적으로 피킹하였는지를 확인하기 위해서이다.

그래서 작업자가 이동경로 상의 피킹 구간에서 피킹할 제품을 피킹하지 못하고 지나가거나 또는 제품 적재를 하지 못하면, 제어부(180)는 알람을 발생하여 피킹 여부를 확인할 수 있도록 한다(s117). 알람 정보는 정보표시패널(160)이나 작업지시용 단말장치(400)에 마련된 스피커(미도시) 등을 이용할 수 있다.

한편, 제품 적재공간인 물류 창고 내에는 대부분 복수의 피킹 구역이 있다. 예를 들면, 도 8에 도시한 바와 같이 물류 창고 내에는 A 내지 G까지의 피킹 구역 및 주문하역장이 존재한다.

피킹할 주문 데이터가 어느 하나의 피킹 구역(즉 A 내지 G 피킹구역 중 한 구역)에만 해당한다면 상술한 피킹 작업에 따라 피킹 작업이 완료되면, 정보표시패널(160) 또는 작업지시용 단말장치(400)에는 피킹 완료 메시지가 안내된다. 다른 피킹 구역에서의 피킹 작업이 없는 경우이다(s120에서 아니오). 이를 확인한 작업자는 물류로봇(100)을 주문하역장(또는 출하장)으로 이동한다(s128). 이 역시 작업자가 물류로봇(100)을 직접 운전하거나 관제모듈의 자율주행 모드 제어에 따라 이동할 수 있다.

그러나 주문 데이터에 따라 피킹할 제품이 다른 피킹 구역에 위치할 수 있다. 이때는 해당 제품을 피킹하기 위해서 그 피킹 구역으로 이동해야 할 것이다.

따라서 본 실시 예는 상술한 바와 같이 소정 피킹 구역에서의 피킹 작업이 모두 완료된 다음 타 피킹 구역에서의 피킹 작업 여부를 판단한다(s120). 판단 결과 더 이상의 피킹 작업이 없으면 상술한 바와 같이 주문하역장으로 이동하며, 반면 타 피킹 구역에서의 피킹 작업이 필요하면, 관제모듈(300)은 현재의 피킹 구역에서 피킹이 필요한 다른 구역까지의 이동경로 정보를 제공한다.

타 피킹 구역으로의 물류로봇(100) 이동은 자율주행 모드에 따라 이동하게 된다. 즉 각 피킹 구역마다 다른 작업자가 할당되어 있기 때문이다. 따라서 물류로봇(100)이 다른 피킹 구역으로 이동하면(s122), 해당 피킹 구역의 작업자는 물류 로봇 수령확인을 체크하고, 추종모드로 이동하는 물류로봇(100)의 적재공간에 제품을 피킹 및 적재하는 과정을 수행하게 된다(s124). 물론 한 명의 작업자가 둘 이상의 피킹 구역을 담당한다면, 피킹 완료한 피킹 구역에서 다른 피킹 구역으로 이동시 작업자가 물류로봇(100)에 탑승하여 운전하면서 이동할 수도 있을 것이다.

그리고 이와 같은 피킹 작업은 피킹할 제품을 모두 피킹할 때까지 반복적으로 수행된다.

주문 데이터에 따라 피킹 구역에서의 피킹 및 적재작업이 모두 완료되면(s126), 관제모듈(300)의 명령에 따라 물류로봇(100)은 주문 하역장이나 정해진 위치로 이동하게 된다(s128). 이때 주문 하역장으로 이동하기 전에 작업자는 업무종료 확인버튼(165)을 조작한다. 업무종료 확인버튼(165)이 조작되면 관제모듈(300)은 주문 제품을 모두 피킹 및 적재하였는지를 다시 판단하고, 하나의 제품이라도 미적재되었다면 알람을 발생한다. 또 업무종료 버튼(165)이 미조작된 경우에도 알람을 발생한다. 즉 모든 피킹 및 적재작업이 완료된 경우에만 주문 하역장으로 이동할 수 있다.

이러한 과정이 모두 완료되면 주문 하역장으로 이동한 물류로봇(100)에 적재된 제품의 검수과정이 진행되고, 주문받은 제품이 모두 정상적으로 적재되었다면 제품의 최종 패키징과정이 진행된다. 이후 패키징 된 제품들은 고객에게 배송되는 과정이 수행된다.

상술한 실시 예는 한 곳 이상의 피킹 구역에 하나의 물류로봇(100)이 이동하면서 제품을 피킹 및 적재하는 구성을 설명하고 있다. 즉 주문별로 제품을 피킹하는 것이라 할 수 있다.

본 발명은 제품 총괄 피킹 후 주문 분류를 수행하는 다른 실시 예도 제공한다. 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 피킹 과정을 보인 흐름도이다.

관제모듈(300)이 주문 데이터를 분석하고(s200), 한 번에 처리할 총괄 피킹 리스트를 생성한다(s202). 총괄 피킹 리스트에는 각 피킹 구역에서 피킹할 제품 정보가 포함된다. 이렇게 생성된 총괄 피킹 리스트에 포함된 제품들을 적재 위치별로 분류한 후 각 피킹 구역에 위치한 담당 작업자에게 전달된다(s204). 아울러 관제모듈(300)은 각 피킹 구역별로 물류로봇(100)을 할당하고, 자율주행 모드로 각 피킹 구역까지 이동시킨다(s206).

각 피킹 구역별 담당 작업자는 자신의 피킹 구역으로 이동한 물류로봇(100)을 확인하고, 정상적으로 수령하였음을 체크한다(s208).

이후 작업자는 자신의 피킹 구역에서 정해진 경로를 따라 이동하면서 총괄 피킹 리스트에 포함된 제품들을 피킹한 후 추종하는 물류로봇(100)에 적재한다(s210). 여기서도 제품들을 적재할 때에는 해당 제품의 적재완료버튼(164)을 체크한다(s212). 적재완료버튼(164)이 미조작되면 제어부(180)는 알람을 발생한다(s211)

이와 같이 해당 피킹 구역에서 피킹하여야 할 모든 제품이 적재되면, 작업자는 업무종료버튼(165)을 입력한다(s214). 그러면 관제모듈(300)은 물류로봇(100)을 자율주행 모드로 변환하고 주문하역장으로 이동시킨다(s216). 이러한 과정은 물류창고 내의 모든 피킹 구역에서 동일하게 진행될 것이다.

주문 하역장의 담당 작업자들은 각 피킹 구역으로부터 도착한 각 물류로봇에 적재된 제품을 하차하고, 총괄 피킹된 제품들을 각각의 주문별로 분류 및 검수하는 작업을 수행한다.

작업 수행 결과 분류 오류가 발생하지 않으면 최종 패키징 작업을 수행한다. 이후 패키징 된 제품들은 고객에게 배송된다.

이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 물류로봇 101: 휠
110: 로봇본체 120: 적재부
130: 탑승부 140: 수직 프레임
150: 핸들유닛 160: 정보표시패널
163: 모드 선택 버튼 164: 적재 완료 버튼
165: 업무 종료 버튼 170: 센서부
175: 무게감지센서 180: 제어부
200: 이송대차 300: 관제모듈
310: 데이터 분석부 320: 경로 설정부
330: 명령부 340: 통신부
400: 작업지시용 단말장치

Claims (15)

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8. 관제모듈이 주문 데이터를 분석하여 최적화된 이동경로를 생성하는 생성단계;
   상기 관제모듈이 상기 주문 데이터를 작업자에게 할당하고 물류창고의 해당 피킹구역으로 이동명령하는 제1 이동명령단계;
   상기 관제모듈이 상기 피킹구역의 작업자 위치로 물류로봇을 이동명령하는 제2 이동명령단계;
   상기 피킹구역 내에서 모든 제품의 피킹 및 적재가 수행되게 상기 물류로봇이 주행하는 주행단계;
   어느 하나의 상기 피킹구역에서의 피킹 및 적재가 완료되면 타 피킹 구역의 피킹 완료여부를 판단하는 판단단계; 및
   상기 타 피킹 구역을 포함한 모든 피킹구역에서의 피킹 및 적재가 완료되면 물류로봇을 주문 하역장으로 이동하는 이동단계를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 물류창고 관리방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제2 이동명령단계는,
   피킹구역으로 이동한 물류로봇의 수령 여부를 확인하는 단계를 더 포함하는 물류창고 관리방법.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 이동명령단계에서,
    물류로봇은 상기 관제모듈의 명령에 따라 자율주행모드로 주행하는 물류창고 관리방법.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 주행단계에서,
    물류로봇은 작업자를 추종하는 추종모드로 주행하는 물류창고 관리방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 주행단계는,
    상기 물류로봇이 정보표시패널을 통해 피킹해야 할 제품을 작업자에게 안내하는 단계; 및
    상기 작업자가 피킹 구역에 도착하면 피킹할 제품 수와 상기 물류로봇의 적재부를 표시하여 적재작업을 수행하는 단계를 더 포함하는 물류창고 관리방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 적재작업은,
    상기 적재부가 둘 이상의 적재공간으로 구획되고,
    소정 피킹구역에 도착하면 피킹할 제품에 따라 미리 정해진 적재공간을 안내하는 물류창고 관리방법.
14. 제 8 항에 있어서,
    상기 물류로봇은 피킹구역 간의 이동은 탑승모드로 주행하는 물류창고 관리방법.
15. 삭제

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