KR102303521B1

KR102303521B1 - 적재물 다중 하역 매니퓰레이터의 진동 감쇠 방법

Info

Publication number: KR102303521B1
Application number: KR1020190153580A
Authority: KR
Inventors: 박상원
Original assignee: 주식회사 노바
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2021-09-23
Also published as: KR20210064869A

Abstract

본 발명은, 이동가능한 바디; 상기 바디의 베이스 부재의 양측에서 상부로 연장되는 측면 서포트 프레임을 포함하며, 상기 측면 서포트 프레임 사이로 컨베이어가 연장되는 것을 허용하는 서포트 프레임; 상기 서포트 프레임에서 Y축 방향으로 이동가능하게 설치되는 Y축 슬라이더; 상기 Y축 슬라이더에 배치되며, 상기 베이스 부재에 대해 X축 방향으로 이동가능한 그립퍼 서포트; 및 상기 그립퍼 서포트의 전측으로 연결되며, 인가되는 진공에 의해 적재물을 진공 부착하는 진공면을 전단에 구비한 진공 그립퍼를 포함하는 적재물 다중 하역 매니퓰레이터를 제공한다.

Description

적재물 다중 하역 매니퓰레이터의 진동 감쇠 방법{VIBRATION DAMPING METHOD OF MULTI-UNLOADING MANIPULATOR FOR CARGO}

본 발명은 적재물 다중 하역 매니퓰레이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컨테이너 내에 적재된 택배 물품 등과 같은 적재물을 하역하는 데 사용되는 적재물 다중 하역 매니퓰레이터에 관한 것이다.

택배 서비스업이 크게 발달하면서 택배물을 운반하는 과정에서의 불필요한 비용 및 시간을 줄이고자 하는 노력이 계속되고 있다. 그 중에서도 트럭 등을 통해 운송되어 온 컨테이너(container)으로부터 택배물품을 내리는 과정은 전체 운송 프로세스에 적지 않은 비중을 차지하는 과정으로, 해당 과정을 보다 효율적으로 개선하고자 하는 많은 아이디어들이 제안되고 있다.

적재물을 하차할 때에 컨테이너의 입구와 외부 컨베이어 사이에 경사면을 만들어 적재물이 경사면을 따라 자연스럽게 하차되도록 구현하는 장치는 국내 공개특허 10-2010-0018824 등을 통해 개시된 바 있다. 그러나 위와 같은 방식의 하역 장치는 컨테이너 입구와 컨베이어 사이 구간에서만 적재물을 이동시킬 수 있을 뿐, 컨테이너 내부에서는 여전히 인력을 투입하여 컨테이너 입구까지 적재물을 밀어내야 하는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0018824호

본 발명은 컨테이너 내에 적재된 택배 물품 등의 적재물을 컨베이어의 상부로 드랍(drop)할 수 있는 적재물 다중 하역 매니퓰레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 규칙 또는 불규칙한 배열의 가로열과 세로열을 가지면서 매트리스 형태로 쌓인 적재물 매트리스에서 선택된 세로열을 따라 복수의 적재물을 동시에 컨베이어로 드랍할 수 있는 적재물 다중 하역 매니퓰레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 규칙 또는 불규칙한 배열의 가로열과 세로열을 가지면서 매트리스 형태로 쌓인 적재물 매트리스에서 적재물들의 배치를 자동으로 인식하고 적재물을 홀딩하여 컨베이어로 드랍할 수 있는 적재물 다중 하역 매니퓰레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 이동가능한 바디; 상기 바디의 베이스 부재의 양측에서 상부로 연장되는 측면 서포트 프레임을 포함하며, 상기 측면 서포트 프레임 사이로 컨베이어가 연장되는 것을 허용하는 서포트 프레임; 상기 서포트 프레임에서 Y축 방향으로 이동가능하게 설치되는 Y축 슬라이더; 상기 Y축 슬라이더에 배치되며, 상기 베이스 부재에 대해 X축 방향으로 이동가능한 그립퍼 서포트; 및 상기 그립퍼 서포트의 전측으로 연결되며, 인가되는 진공에 의해 적재물을 진공 부착하는 진공면을 전단에 구비한 진공 그립퍼를 포함하는 적재물 다중 하역 매니퓰레이터를 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 진공그립퍼의 진공면은 표면에 흡입홀이 형성된 흡입블럭으로 형성되되, 상기 흡입블럭은 상기 진공면의 길이방향으로 복수개가 배치되고, 각 흡입블럭은 개별적으로 전진 및 후퇴 이동가능하게 설치된다

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 그립퍼 서포트와 상기 진공 그립퍼에 양단이 회전가능하게 고정되는 링크암을 더 포함하여, 상기 진공 그립퍼가 상기 그립퍼 서포트에 대해 움직이는 것을 허용한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 그립퍼 서포트는 상기 Y축 슬라이더 상에서 X축 방향으로 이송 가능하게 설치된다. 상기 링크암의 일단은 회전축을 통해 상기 진공 그립퍼와 연결되고, 타단은 회전축을 통해 상기 그립퍼 서포터와 연결될 때, 상기 링크암에 포함된 회전 구동부는 일단에 위치한 회전축과 타단에 위치한 회전축을 서로 반대 방향으로 회전하도록 구동시킬 수 있다. 상기 회전 구동부는 제어부에 의해 제어될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 진공 그립퍼를 요구된 위치로 이동시키도록 상기 회전 구동부를 동작시키는 입력 신호를 수신하고, 상기 입력 신호에 잔류진동제거 신호를 추가한 신호를 상기 회전 구동부에 출력할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 회전 구동부에서 발생하는 잔류진동 제거를 위한 파라미터를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 파라미터는 상기 링크암의 일단에 위치한 회전축으로부터 상기 진공 그립퍼까지의 거리와 상기 링크암의 타단에 위치한 회전축으로부터 상기 진공 그립퍼까지의 거리를 특성을 포함할 수 있다.

본 발명은 다른 목적을 달성하기 위해, 적재물 다중 하역 매니퓰레이터를 제어하는 방법으로서, (a) 제어부가 상기 진공 그립퍼를 요구된 위치로 이동시키도록 상기 회전 구동부를 동작시키는 입력 신호를 수신하는 단계; (b) 제어부가 상기 입력 신호에 잔류진동제거 신호를 추가한 신호를 추가하는 단계; 및 (c) 제어부가 상기 회전 구동부에 상기 잔류진동제거 신호가 추가된 신호를 출력하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a) 단계 이전에, 제어부가 회전 구동부에서 발생하는 잔류진동 제거를 위한 파라미터를 메모리에 저장하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 파라미터는 상기 링크암의 일단에 위치한 회전축으로부터 상기 진공 그립퍼까지의 거리와 상기 링크암의 타단에 위치한 회전축으로부터 상기 진공 그립퍼까지의 거리를 특성을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 제어 방법은 컴퓨터에서 각 단계들을 수행하도록 작성되어 컴퓨터로 독출 가능한 기록 매체에 기록된 컴퓨터프로그램의 형태로 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터에 의하면, 컨테이너 내부로 진입 이동하면서 컨테이너 내부에 적재된 택배 물품 등의 적재물을 컨베이어의 상부로 탈락시켜 외부로 반출할 수 있다. 본 발명에 의하면, 규칙 또는 불규칙한 배열의 가로열과 세로열을 가지면서 매트리스 형태로 쌓인 적재물 매트리스에서 선택된 세로열을 따라 배치되는 있는 복수의 적재물을 동시에 컨베이어로 드랍할 수 있으므로 작업 효율성이 향상된다.

본 발명에 의하면, 컨테이너 내부에 적재된 적재물들의 배치를 자동으로 인식하여 자동으로 동작을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터의 사시도이다.
도 2 은 본 발명에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터의 측면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터에서 진공그립퍼를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 제어부의 화물인식방법에 대한 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따라 잔류진동제거를 위한 입력 신호와 출력 신호의 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터의 제어 방법에 대한 개략적인 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터는 트럭 등의 컨테이너로부터 택배 상자 등과 같은 적재물을 하역하기 위한 것이다. 컨테이너는 트럭 등에 일체로 구비된 형태뿐만 아니라, 트레일러에 의해 운반되는 컨테이너 등 다양한 형태의 컨테이너를 포함한다. 적재물은 택배 상자 등과 같은 상자 형태뿐만 아니라, 컨테이너 내에서 규칙 또는 불규칙한 가로열과 세로열을 이루면서 적층되는 다양한 형태의 적재물을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 적재물 매트리스는, 컨테이너 내부에 적재물들이 규칙 또는 불규칙한 배열의 가로열과 세로열을 이루면서 적재된 형태를 의미하는 것으로서, 컨테이너의 깊이 방향으로도 적재물 매트리스를 이루면서 적재된다. 컨테이너 내부에 적재되는 적재물들, 박스 형태로 포장된 택배 상자일 수 있다. 이러한 택백 상자들은 내부에 포장된 물품의 크기에 따라 다양한 크기를 가지기 때문에 컨테이너의 폭 방향, 높이 방향, 깊이방향으로 불규칙한 배열을 이루면서 전체적으로 직육면체를 이루도록 배치된다.

본 발명의 실시예에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터는 깊이방향으로 앞쪽에 위치하는 적재물 매트리에서 최상위 세로열부터 아래 방향의 세로열 방향으로 적재물을 하역하고, 앞쪽 깊이열의 적재물 매트리스의 적재물이 하역하고 나면 다음으로 위치하는 깊이열의 적재물 매트리스에서 다시 최상위 세로열부터 아래 방향의 세로열 방향으로 적재물을 하역하는 방식으로 동작할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터에 적재물 하중 방식은 상술한 설명에 의해 제한되지 않으며, 변형이 가능하다 먼저, 본 발명에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터의 기계적 구조에 대한 설명이다.

도 1은 본 발명에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터의 사시도이고, 도 2 은 본 발명에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터의 측면도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터에서 진공그립퍼를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예에 다른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터는 바디(100)와, Y축 슬라이더(200)와, 그립퍼 서포트(300)와, 진공그립퍼(500), 카메라(700), 제어부(800)를 포함한다.

바디(100)는 바퀴(110)에 의해 움직임이 가능하게 구성된다. 바디는 플레이트 형태의 베이스 부재(120)를 포함하고, 베이스 부재(120)의 양측으로 전후단 각각 바퀴(110)를 구비한다. 본 발명의 실시예에 의하여 바퀴를 구동할 수 있는 드라이빙 유닛(미도시)이 구비되며, 외부에서 조이스틱 등을 통해 운전을 제어할 수 있게 설정될 수 있다.

바디(100)가 움직임 가능하게 구성되므로, 컨테이너에서 깊이열 방향으로 앞쪽의 적재물이 하역되고 나면, 컨테이너 내부로 전진하여 뒤쪽의 적재물을 하역시킬 수 있다.

베이스 부재(120)에는 서로 대향하는 배치되는 양측 측면 서포트 프레임(132)을 포함하는 서포트 프레임(130)들을 구비한다. 양측 측면 서포트 프레임(132)의 상단을 연결하는 수평 프레임(134)을 구비하며, 서포트 프레임(130)은 갠트리 구조로 형성될 수 있다. 서포트 프레임(130)의 내부인 양측 서포트 프레임(132) 사이로 컨베이어(600)가 연장되어 배치될 수 있다.

Y축 슬라이더(200)는 서포트 프레임(130)의 지지되어 높이 방향인 Y축 방향으로 이동가능하게 설치된다.

Y축 슬라이더(200)를 Y축 방향으로 이송시키기 위한 Y축 이송유닛이 제공된다. Y축 이송유닛은 안내 가이드(252), 스크류 가이드(254), 이동블럭(258)을 포함한다.

측면 서포트 프레임(132) 내측면에 한 쌍의 안내 가이드(252)가 배치되고, 안내 가이드(252)의 사이에 이동블럭(258)이 장착된 스크류 가이드(254)가 배치된다. 스크류 가이드(254)의 회전에 이동블럭(258)이 상하 이동된다.

Y축 슬라이더(200)는 이동가이드(252) 및 이동블럭(258)에 의해 지지되고, 이동블럭(258)의 움직임을 따라 Y축 방향으로 상하 이동된다.

스크류 가이드(254)를 구동시키는 구동모터(260)는, 양측 측면 서포트 프레임(132)의 상단을 연결하는 수평 프레임(134)에 배치된다. 본 발명의 실시예에 의하면, 구동 벨트(미도시)를 통해 양측 스크류 가이드(254)의 상단(255)이 구동모터(260)의 회전력을 동시에 전달받도록 배치된다. 이를 통해 측면 서포트 프레임(132)에 각각 위치한 Y축 이송유닛의 동기화를 달성한다. Y축 슬라이더(200)는 양 측단이 지지되면서 안정적으로 상하 방향으로 움직일 수 있다.

Y축 슬라이더(200) 상에 그립퍼 서포트(300)가 설치된다. 본 발명의 실시예에 의하면, 그립퍼 서포트(300)는 Y축 슬라이더(200) 상에서 X축 방향으로 이송가능하게 설치된다. 그립퍼 서포트(300)는 Y축 슬라이더(200) 상에서 가이드 레일(미도시) 등에 의해 지지되어 X축 방향으로 이송가능하게 설치되므로, 베이스 부재(120)에 대하여 X축 방향으로 이송가능하다.

본 발명의 실시예에 의하면, Y축 슬라이더(200)에는 그립퍼 서포트(300)를 X축 방향으로 이송시키기 위한 X축 이송유닛이 제공된다.

X축 이송유닛은 그립퍼 서포트(300)에 구비되는 랙기어(360)를 포함한다. Y축 슬라이더(200)에 구동모터(362)가 배치되고, 랙 기어(360)에 구동모터(362)의 구동기어가 맞물려 그립퍼 서포트(300)가 Y축 슬라이더(200) 상에서 X축 방향으로 이송된다.

본 발명의 실시예에 의하면, Y축 이송유닛은 스크류 타입 가이드를 적용하고 있으며, X축 이송유닛은 랙 기어 타입을 적용하고 있으나, 다양한 이송가이드가 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면 서포트 프레임(130)에 Y축 슬라이더(200)가 설치되고 Y축 슬라이더(200)에 그립퍼 서포트(300)가 X축 방향으로 이송가능하게 설치되므로, 그립퍼 서포트(300)는 베이스 부재에 대해 상하 운동 전진 및 후퇴 운동이 가능하게 된다.

그립퍼 서포트(300)의 전단에는 진공그립퍼(500)가 설치된다. 본 발명의 실시예에 의하면, 진공 그립퍼(500)는 링크암(400)을 통해 그립퍼 서포트(300)에 연결된다. 진공 그립퍼(500)는 그립퍼 서프트(300)에 대해 상하 방향 높이 조절이 가능하다.

진공그립퍼(500)는 전단으로 진공을 통해 적재물을 부착하는 부착면(510)이 형성된다. 이러한 부착면은 다수의 진공컵이 배치된 형태일 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 부착면(510)은 전면으로 흡입홀이 형성된 흡입블럭(520)으로 형성된다. 흡입블럭(520)의 전면에는 진공 흡입력을 유지 또는 향상시키기 위한 보조부재가 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 부착면(510)은 복수의 흡입블럭(520)이 적어도 가로열 즉, 진공면의 길이방향으로 배치되어 형성된다. 여기서, 각각의 흡입블럭(520)은 개별적으로 전진 및 후퇴 가능하게 배치되는 데, 각 흡입블럭(520)이 지지봉(542)에 지지되면서 개별적으로 전진 및 후퇴 가능하게 배치된다.

흡입블럭(520)에는 다수의 진공연결부(524)가 형성되어 흡입홀들과 연결된다. 진공이 인가되면 흡입블럭(520)에 택배 상자의 표면이 진공 부착되고, 택배 상자를 적재물 매트리스에서 이탈시킨 후 진공이 제거되면, 택배 상자는 아래에 위치한 컨베이어(600)로 드랍된다. 드랍된 택배 상자는 컨베이어(600)를 통해 컨테이너의 외부로 반출된다.

진공그립퍼(500)는 가로열과 세로열을 이루면서 배치된 적재물 매트리스에서 상위 세로열에 접근하여 택배 상자들의 표면에 진공부착을 행한다. 이때 세로열에서 배치된 적재물들은 일반적으로 깊이차를 이루면서 배열된다. 예컨대 택배 상자들은 크기가 저마다 다르기 때문에 X축 방향으로 택배 상자들의 표면 위치가 상이하다.

본 발명에 의하면, 복수의 흡입블럭(520)은 X축 방향으로 지지봉의 길이만큼 개별적으로 움직이는 것이 가능하다. 따라서, 상대적으로 표면이 근접한 택배상자들을 부착하는 흡입블럭(520)은, 상대적으로 표면이 이격된 택배상자들을 부착하는 흡입블럭(520) 보다 X축 방향으로 후퇴하는 것이 가능하다. X축 방향 이동은 흡입블럭(520)이 택배 상자의 표면과 접촉한 상태에서도 그립퍼 서포트(300)가 추가적으로 X축 방향으로 이동하는 경우 지지봉(542)이 후측으로 이동하면서 발생한다. 그립퍼 서포트(300)의 이동량은 제어부에 의해 제어된다. 그립퍼 서포트(300)의 이동량을 제어하기 위해 다양한 방식이 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면 딥러닝 기술을 이용한 화물인식 시뮬레이션을 통해 그립퍼 서포트(300)의 이동량이 제어된다. 또한 센서 등이 부가될 수 있다.

링크암(400)은 그립퍼 서포트(300)의 전단에 구비되어 진공그립퍼(500)와 연결된다. 링크암(400)의 후단이 그립퍼 서포트(300)의 몸체에 회전가능하게 고정되고, 타단이 진공 그립퍼(500)의 고정부(505)에 회전가능하게 고정된다. 양측 링크암(400)의 전단 및 후단을 그립퍼 서포트(300) 및 진공 그립퍼(500)에 회전가능하게 고정하는 부분에는 회전축(411, 412)이 설치되고, 각 회전축을 회전시키기 위하여 모터 등의 회전 구동부가 제공된다. 회전 구동부는 링크암(400)의 회전을 제어하여 진공 그립퍼(500)의 높이 방향 위치 즉, Y방향 위치를 조절할 수 있다.

상기 링크암(400)에 제공된 회전 구동부는 제어 신호를 출력하는 제어부(800)에 의해서 제어될 수 있다. 상기 회전 구동부는 상기 링크암의 일단에 위치한 회전축과 타단에 위치한 회전축을 서로 반대 방향으로 회전하도록 구동시킬 수 있다. 보다 자세하게, 상기 링크암(400)의 일단에 상기 진공 그립퍼(500)와 연결된 회전축이 시계방향으로 회전할 때, 상기 링크암(400)의 타단에 상기 그립퍼 서포터와 연결된 회전축은 반시계방향으로 회전하게 된다. 반대로, 상기 링크암(400)의 일단에 상기 진공 그립퍼(500)와 연결된 회전축이 반시계방향으로 회전할 때, 상기 링크암(400)의 타단에 상기 그립퍼 서포터와 연결된 회전축은 시계방향으로 회전하게 된다. 상기 링크암(400)의 타단에 상기 그립퍼 서포터와 연결된 회전축의 회전에 의해서 상기 진공 그립퍼(500)의 Y 방향 위치를 조절할 수 있다. 이때, 상기 링크암(400)의 일단에 상기 진공 그립퍼(500)와 연결된 회전축이 상기 링크암(400)의 타단에 상기 그립퍼 서포터와 연결된 회전축과 반대 방향으로 회전하므로 상기 진공 그립퍼(500)의 흡입블럭(520)이 적재물과 마주보도록 구동될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 적재물 다중 하역 매니퓰레이터는 컨베이어 시스템과 연계된다. 바디(100)의 베이스 부재(120)의 상부로 양측 측면 서포트 프레임(132)의 사이로 컨베이어(600)가 연장되고, 컨베이어(600)의 전단이 진공그립퍼(500)의 아래로 배치된다. 따라서 진공그립퍼(500)에 의해 적재 매트리스로부터 이탈한 적재물들은 컨베이어(600)의 상부로 드랍되고, 컨베이어(600)를 통해 컨테이너 외부로 이송된다.

본 발명에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터는 카메라(700)를 포함하고, 딥러닝 기술을 이용하여 화물을 인식하고, 적재물을 적재물 매트리스로부터 이탈시키기 위해 동작한다. 카메라부(700)는 본 발명에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터의 정면 즉, 컨테이너 내부에 적재되는 적재물들을 촬영할 수 있도록 설치될 수 있다. 카메라부(700)는 컨테이너 내부에 적재되는 적재물들에 대한 이미지 데이터를 출력할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 카메라부(700)는 적재물들에 3차원 공간 정보를 획득하기 위한 스테레오 카메라(stereo camera)일 수 있다. 스테레오 카메라는 두 대의 카메라가 미리 설정된 간격을 사이에 두고 배치된 장치를 의미한다. 스테레오 카메라를 통해 상기 적재물들의 형상, 컨테이너 배부에 배치된 위치(깊이)에 대한 정보를 획득할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 카메라부(700)는 적재물들에 3차원 공간 정보를 획득하기 위한 ToF(Time of Flight) 카메라일 수 있다. 상기 ToF 카메라는 적외선 광원 및 적외선 센서를 이용하여 이미지의 픽셀에 대한 깊이 정보를 출력할 수 있는 장치를 의미한다. 상기 ToF 카메라를 통해 상기 적재물들의 형상, 컨테이너 배부에 배치된 위치(깊이)에 대한 정보를 획득할 수 있다.

한편, 본 명세서에서는 카메라부(700)가 스테레오 카메라인 실시예를 중심으로 제어부(800)의 동작을 설명하도록 하겠다. 그러나 이하 설명될 실시예가 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다.

본 발명에 따른 제어부(800)는 카메라부(700)에서 출력된 이미지 데이터를 이용하여 적재물들을 인식하고, 적재물들의 인식 결과에 따라 적재물 다중 하역 매니퓰레이터가 적재물들을 하역할 수 있도록 제어할 수 있다.

도 4 는 본 발명에 따른 제어부의 화물인식방법에 대한 흐름도이다.

도 4 를 참조하면, 먼저 단계 S10에서, 제어부(800)는 카메라부(700)로부터 이미지 데이터를 수신할 수 있다. 상기 이미지 데이터는 적재물들이 촬영된 이미지이다.

다음 단계 S20에서, 제어부(800)는 상기 이미지 데이터를 이용하여 뎁스맵(depth map)을 생성할 수 있다. 상기 뎁스 맵은 카메라부(700)와 적재물둘의 사이 거리에 대한 데이터를 가질 수 있다. 상기 스테레오 카메라 또는 ToF 카메라를 이용하여 뎁스 맵을 생성하는 기술은 당업자에게 알려진 기술인바 생성 방법에 대한 상세한 설명은 생략한다.

다음 단계 S30에서, 제어부(800)는 상기 뎁스 맵에 포함된 거리 데이터를 이용하여 히스토그램을 계산할 수 있다. 일 예로, 상기 히스토그램은 거리 정보를 X 축으로 설정되고, Y축을 픽셀의 개수로 설정될 수 있다. 이 때, 상기 X축은 20mm 간격으로 구현될 수 있다. 상기 히스토그램을 통해, 상기 적재물들이 적재된 깊이를 이산적(Discrete)으로 구분할 수 있다. 도 4 에 도시된 예시에서 총 3개의 대표값이 확인된다. 대표값이란, 히스토그램 내 상대적으로 높은 픽셀 개수를 가진 X축 값을 의미한다. 대표값을 선택하는 기준은 다양하게 설정될 수 있다. 가장 멀리 위치한 대표값은 컨테이너의 벽면으로 예상되며, 나머지 2개의 대표값은 적재물들이 2단 깊이로 적재된 상태라는 것을 예상하게 수 있다.

다음 단계 S40에서, 제어부(800)는 상기 히스토그램의 대표값을 이용하여 작업 영역을 산출할 수 있다. 최초 하역 작업의 경우, 제어부(800)는 가장 앞 쪽에 위치한 적재물들 즉, 적재물 다중 하역 매니퓰레이터에 가깝게 위치한 적재물들을 작업 영역으로 산출할 수 있다. 가장 앞 쪽에 위치한 적재물들이 모두 하역된 경우, 제어부(800)는 두번째 위치한 적재무들을 작업 영역으로 산출할 수 있다. 일 예에 따르면, 제어부(800)는 상기 대표값을 기준으로 ±70mm(140mm)의 깊이를 가진 영역을 상기 작업 영역으로 포함시킬 수 있다.

다음 단계 S50에서, 제어부(800)는 이미지 데이터에서 상기 작업 영역에 해당하는 영역만을 추출할 수 있다.

다음 단계 S60에서, 제어부(800)는 상기 작업 영역 내 포함된 각각의 적재물을 구별하고, 각 적재물이 위치한 높이에 따른 작업 중심점을 산출할 수 있다.

보다 구체적으로, 제어부(800)는 이미지 내 특징점을 추축하고, 이를 이용하여 개별 적재물의 외형(박스)를 추출할 수 있다. 이 때, 상기 이미지는 정형화물(박스) 및 비정형화물들이 적재되어 있는 형태가 일반적이기 때문에 이미지 특성상 객체 아랫면으로는 공간(이미지상에서는 여백)이 없는 RGB 이미지일 가능성이 높다. 그래서 일반적인 RCNN의 계열의 딥러닝 기술로는 바운딩 박스들의 크기가 큰 오차가 생기면 화물들의 위치를 정확히 인식하는데 문제가 발생할 수 있다. 바람직하게, 상기 제어부(800)는 빠른 실시간 객체 검출을 특징으로 하는 YOLO 모델을 기반으로 객체들을 추출하고 객체의 정확한 픽셀단위 너비를 예측하는 Masking 레이어를 추가한 모델을 이용하여 보다 정확하게 적재물들을 구분할 수 있다.

그리고 제어부(800)는 추출된 각 적재물의 중심점을 추출할 수 있다. 이때, 제어부(800)는 비슷한 높이를 가진 적재물끼리 크러스터링을 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 제어부(800)는 가장 높은 중심점을 기준으로 200mm 이내에 중심점이 포함된 적재물들을 제1 블록으로 설정할 수 있다. 상기 제어부(800)는 상기 제1 블럭에 포함되지 않은 중심점 중 가장 높은 중심점을 기준으로 다시 200mm 이내에 중심점이 포함됨 적재물들을 제2 블록으로 설정할 수 있다. 이처럼 작업 영역 내 모든 적재물에 대해서 최하단까지 블록으로 지정하는 작업을 수행할 수 있다. 한편, 상기 중심점을 기준으로 하나의 블록에 포함되는 범위는 상기 흡입블럭(520)의 높이에 대응하여 설정될 수 있다. 이후 상기 제어부(800)는 상기 제1 블록에 포함됨 적재물들부터 하역되도록 본 명세서에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터가 작동하도록 제어할 수 있다.

여기까지, 본 발명에 따른 다중 하역 매니퓰레이터의 기계적 구조 및 기본적인 구동 원리에 대한 설명이다. 다만, 실제 환경에서 상기 링크암(400)에 포함된 회전 구동부가 동작할 때 잔류 진동일 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(800)는 상기 상기 링크암(400)에 포함된 회전 구동부가 동작하도록 제어 신호를 출력할 때, 잔류 진동이 제거되도록 신호를 출력할 필요가 있다.

이를 위해, 본 발명에 따른 제어부(800)는 상기 진공 그립퍼(500)를 요구된 위치로 이동시키도록 상기 회전 구동부를 동작시키는 입력 신호를 수신하고, 상기 입력 신호에 잔류진동제거 신호를 추가한 신호를 상기 회전 구동부에 출력할 수 있다. 상기 입력 신호는 사용자 또는 중앙 제어 서버에 등에서 입력된 신호일 수 있다. 상기 입력 신호는 특정 위치로 상기 진공 그립퍼(500)를 이동시키는 신호이다. 상기 입력 신호가 그대로 상기 회전 구동부에 출력될 경우, 상기 진공 그립퍼(500)가 특정 위치에 해당하는 위치까지 도달하도록 상기 링크암(400)의 일단 및 타단에 구비된 회전축이 회전하게 될 것이다. 그러나 회전 과정에서 발생하는 잔류진동으로 인해 상기 진공 그립퍼(500)가 요구된 위치에 정확하게 도달하지 못 할 수도 있고, 또는 잔류 진동에 의해 요구된 위치에 정지할 때까지 시간이 소요될 수도 있다. 상기 출력 신호는 이러한 잔류진동이 제거될 수 있도록 처리된 신호로서, 상기 입력 신호에 잔류진동제거 신호가 추가된 신호이다.

도 5는 본 발명에 따라 잔류진동제거를 위한 입력 신호와 출력 신호의 예시도이다.

도 5의 왼쪽에 도시된 입력 신호 그래프를 참조하면, 상기 회전 구동부는 일정한 가속도로 속력이 증가하여 특정 회전 속도에 도달하고, 특정 회전 속도에서 다시 일정한 가속도로 속력이 감소한다. 입력 신호가 그대로 회전 구동부에 출력될 경우, 속력이 감소한 후에도 잔류진동이 발생할 수 있다. 그러나 본 발명에 따라 잔류진동제거 신호가 추가된 출력 신호를 회전 구동부에 출력하면, 잔류진동이 제어 가능한 범위 내로 감소하게 된다.

한편, 상기 제어부(800)는 그 내부에 메모리를 포함할 수 있다. 상기 메모리는 회전 구동부에서 발생하는 잔류진동 제거를 위한 파라미터를 저장할 수 있다. 상기 파라미터는 회전 구동부에 포함된 모터의 특성, 상기 진공 그립퍼(500)의 무게, 상기 링크암(400)의 무게, 각 구조를 이루는 재료의 강성, 고유진동값, 감쇠비 등에 대한 특성을 고려하여 설정될 수 있다.

특히, 상기 파라미터는 상기 링크암의 일단에 위치한 회전축으로부터 상기 진공 그립퍼까지의 거리와 상기 링크암의 타단에 위치한 회전축으로부터 상기 진공 그립퍼까지의 거리를 특성을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 링크암(400)의 일단 및 타단에 위치한 회전축은 서로 반대 방향으로 회전할 수 있다. 따라서, 동시에 회전하는 경우, 잔류진동이 서로 다른 방향으로 발생할 수 있다. 다만, 회전 운동의 특성상, 상기 링크암(400)의 일단에 위치한 회전축에서 발생하는 잔류 진동은 상기 링크암(400)의 일단에 위치한 회전축으로부터 상기 진공 그립퍼(500)까지의 거리의 특성이 반영될 것이고, 상기 링크암(400)의 타단에 위치한 회전축에서 발생하는 잔류 진동은 상기 링크암(400)의 타단에 위치한 회전축으로부터 상기 진공 그립퍼(500)까지의 거리의 특성이 반영될 것이다. 따라서, 상기 제어부(800)는 서로 다른 회전축에서 서로 반대 방향으로 발생하는 잔류진동을 제거하도록 설정된 파라미터를 이용하여 잔류진동제거 신호를 생성하고 이를 입력 신호에 추가할 수 있다. 한편, 본 발명에서 잔류진동은 회전 운동에 의해 발생하는 현상이고, 상기 진공 그립퍼(500)이 요구되는 위치는 Y축을 기준으로 설정되기 때문에, 상기 파라미터는 회전각이 클 수록 잔류진동제거 신호의 크기가 작아질 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터의 제어 방법을 설명하도록 하겠다. 다만, 본 발명에 따른 제어 방법을 설명함에 있어서, 적재물 다중 하역 매니퓰레이터의 각 구성에 대한 설명은 반복되므로 생략하겠다.

도 6은 본 발명에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터의 제어 방법에 대한 개략적인 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 먼저 단계 S100에서, 상기 제어부(800)는 회전 구동부에서 발생하는 잔류진동 제거를 위한 파라미터를 메모리에 저장할 수 있다. 다음 단계 S110에서, 상기 제어부(800)는 상기 진공 그립퍼(500)를 요구된 위치로 이동시키도록 상기 회전 구동부를 동작시키는 입력 신호를 수신할 수 있다. 다음 단계 S120에서, 상기 제어부(800)는 상기 입력 신호에 잔류진동제거 신호를 추가한 신호를 추가할 수 있다. 그리고 다음 단계 S130에서, 상기 제어부(800)는 상기 회전 구동부에 상기 잔류진동제거 신호가 추가된 신호를 출력할 수 있다. 단계 S110 내지 단계 S130은 본 발명에 따른 적재물 다중 하역 매니퓰레이터가 동작하는 동안 반복 신행될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 제어 방법은 컴퓨터에서 각 단계들을 수행하도록 작성되어 컴퓨터로 독출 가능한 기록 매체에 기록된 컴퓨터프로그램의 형태로 구현될 수 있다.

상기 컴퓨터프로그램은, 상기 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 상기 방법들을 실행시키기 위하여, 상기 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 상기 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 상기 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 상기 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터의 프로세서가 상기 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 상기 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다.

상기 저장되는 매체는, 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상기 저장되는 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 프로그램은 상기 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 상기 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 상기 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환은 본 발명의 보호범위에 속한다.

Claims

이동가능한 바디;
상기 바디의 베이스 부재의 양측에서 상부로 연장되는 측면 서포트 프레임과 상기 양측 측면 서포트 프레임의 상단을 연결하는 수평 프레임을 구비하여 갠트리 구조로 형성되며, 양측의 상기 측면 서포트 프레임 사이로 컨베이어가 연장되는 것을 허용하는 서포트 프레임;
서포트 프레임에서 Y축 방향으로 이동가능하게 설치되는 Y축 슬라이더에 배치되어 베이스 부재에 대해 X축 방향으로 이동가능한 그립퍼 서포트;
상기 그립퍼 서포트의 전측으로 연결되며, 인가되는 진공에 의해 적재물을 진공 부착하는 진공면을 전단에 구비한 진공 그립퍼;
일단이 회전축을 통해 상기 진공 그립퍼와 연결되고, 타단이 회전축을 통해 상기 그립퍼 서포트와 연결된 링크암;
상기 링크암의 일단에 위치한 회전축과 타단에 위치한 회전축을 서로 반대 방향으로 회전하도록 구동시키는 회전 구동부;
상기 회전 구동부에서 발생하는 잔류진동 제거를 위한 파라미터를 저장하는 메모리; 및
상기 파라미터를 이용하여 상기 진공 그립퍼를 요구된 위치로 이동시키도록 상기 회전 구동부를 동작시키는 입력 신호를 수신하고, 상기 입력 신호에 잔류진동제거 신호를 추가한 신호를 상기 회전 구동부에 출력하는 제어부;를 포함하되,
상기 파라미터는, 상기 링크암의 일단에 위치한 회전축으로부터 상기 진공 그립퍼까지의 거리와 상기 링크암의 타단에 위치한 회전축으로부터 상기 진공 그립퍼까지의 거리를 특성을 포함하고, 상기 회전 구동부의 회전각이 클 수록 잔류진동제거 신호의 크기가 작아지게 하는 것을 특징으로 하는 적재물 다중 하역 매니퓰레이터.
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이동가능한 바디; 상기 바디의 베이스 부재의 양측에서 상부로 연장되는 측면 서포트 프레임과 상기 양측 측면 서포트 프레임의 상단을 연결하는 수평 프레임을 구비하여 갠트리 구조로 형성되며, 양측의 상기 측면 서포트 프레임 사이로 컨베이어가 연장되는 것을 허용하는 서포트 프레임; 서포트 프레임에서 Y축 방향으로 이동가능하게 설치되는 Y축 슬라이더에 배치되어 베이스 부재에 대해 X축 방향으로 이동가능한 그립퍼 서포트; 상기 그립퍼 서포트의 전측으로 연결되며, 인가되는 진공에 의해 적재물을 진공 부착하는 진공면을 전단에 구비한 진공 그립퍼; 일단이 회전축을 통해 진공 그립퍼와 연결되고, 타단이 회전축을 통해 상기 그립퍼 서포트와 연결된 링크암; 및 상기 링크암의 일단에 위치한 회전축과 타단에 위치한 회전축을 서로 반대 방향으로 회전하도록 구동시키는 회전 구동부;를 포함하는 적재물 다중 하역 매니퓰레이터의 동작을 제어하는 방법으로서,
(a) 제어부가 회전 구동부에서 발생하는 잔류진동 제거를 위한 파라미터를 메모리에 저장하는 단계;
(b) 제어부가 상기 진공 그립퍼를 요구된 위치로 이동시키도록 상기 회전 구동부를 동작시키는 입력 신호를 수신하는 단계;
(c) 제어부가 상기 파라미터를 이용하여 상기 입력 신호에 잔류진동제거 신호를 추가한 신호를 추가하는 단계; 및
(d) 제어부가 상기 회전 구동부에 상기 잔류진동제거 신호가 추가된 신호를 출력하는 단계;를 포함하되,
상기 파라미터는, 상기 링크암의 일단에 위치한 회전축으로부터 상기 진공 그립퍼까지의 거리와 상기 링크암의 타단에 위치한 회전축으로부터 상기 진공 그립퍼까지의 거리를 특성을 포함하고, 상기 회전 구동부의 회전각이 클 수록 잔류진동제거 신호의 크기가 작아지게 하는 것을 특징으로 하는 적재물 다중 하역 매니퓰레이터의 제어 방법.
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컴퓨터에서 청구항 5에 따른 제어 방법의 각 단계들을 수행하도록 작성되어 컴퓨터로 독출 가능한 기록 매체에 기록된 컴퓨터프로그램.