KR102315225B1 - 파렛트 자동인식 무인운반차 및 파렛트 자동인식 도킹시스템 - Google Patents

파렛트 자동인식 무인운반차 및 파렛트 자동인식 도킹시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 작업장 내에서 무인으로 동작하며, 작업장 내 파렛트의 위치의 자동인식, 지정 파렛트로 자율이동, 지정 파렛트의 자율 픽업 및 픽업한 파렛트를 지정된 위치로 자율 이송할 수 있는 파렛트 자동인식 무인운반차 및 파렛트 자동인식 도킹시스템을 제안한다. 상기 파렛트 자동인식 무인운반차는 작업장에 설치되어 물품을 적재하여 지정된 곳으로 자율주행하는 파렛트 자동인식 무인운반차로써, 자동인식부, 도킹부, 통신부, 주행부와 관제 및 제어부를 포함한다.

Description

파렛트 자동인식 무인운반차 및 파렛트 자동인식 도킹시스템 {A pallet automatically recognized autonomous carrier and a pallet automatically recognized docking system}
본 발명은 파렛트 자동인식 무인운반차에 관한 것으로, 특히, 작업장 내에서 무인으로 동작하며, 작업장 내 파렛트의 위치의 자동인식, 지정 파렛트로 자율이동, 지정 파렛트의 자율 픽업 및 픽업한 파렛트를 지정된 위치로 자율 이송할 수 있는 파렛트 자동인식 무인운반차 및 상기 파렛트 자동인식 무인운반차를 포함하는 파렛트 자동인식 도킹시스템에 관한 것이다.
일반적으로 화물운송 차량, 컨테이너 및 우편집중국에서 파렛트(pallet) 단위로 화물을 하역한다.
도 1은 평파렛트와 롤파렛트의 예를 설명한다.
도 1을 참조하면, 파렛트는 크게 평파렛트(110)와 롤파렛트(120)로 구분할 수 있다는 것을 알 수 있다.
평파렛트(110)는 윗면과 밑면이 평평한 사각형태를 가지며, 중간에 포크(또는 지게날)가 삽입되어 평파렛트(110)를 픽업하는데 사용되는 포크 삽입 홈(111)이 형성되어 있다. 롤파렛트(120)는 밑면에 설치된 바퀴(121)로 이동하며, 사면에 설치된 벽(122)이 형성하는 공간에 짐을 적재할 수 있도록 한다.
파렛트 단위로 화물을 하역시, 대부분 작업자가 직접 핸들링하는 지게차나 핸드카를 이용한다. 지게차나 핸드카를 작업할 파렛트의 위치로 이동하는 일, 해당 파렛트를 픽업하는 일 및 픽업한 파렛트를 지정하는 장소로 이송하는 일은 모두 작업자가 직접 수행해야 하는 불편함이 있었다.
이러한 불편을 해소하고자 제안된 2016년 1월 28일에 등록된 대한민국 등록특허 10-1591459호에 따르면, 작업장 바닥면에 설치한 레일을 이용하여 파렛트가 자동으로 이동할 수 있도록 하였다.
바닥에 레일을 설치하는 것이 모든 작업장에 가능한 것이 아니고, 레일을 설치하는 일은 상당한 경비가 투입되어야 한다는 단점이 있다. 또한, 파렛트도 레일을 따라 이동할 수 있도록 하기 위해서는 종래의 파렛트를 그대로 사용할 수 없다는 단점이 있다.
파렛트는 레일을 따라서만 이동 가능하기 때문에, 파렛트의 동선도 결정되어 풀품의 효과적인 이송이 불가능하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 작업장 내에서 무인으로 동작하며, 작업장 내 파렛트의 위치의 자동인식, 지정 파렛트로 자율이동, 지정 파렛트의 자율 픽업 및 픽업한 파렛트를 지정된 위치로 자율 이송할 수 있는 파렛트 자동인식 무인운반차를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 작업장 내에서 무인으로 동작하며, 작업장 내 파렛트의 위치의 자동인식, 지정 파렛트로 자율이동, 지정 파렛트의 자율 픽업 및 픽업한 파렛트를 지정된 위치로 자율 이송할 수 있는 파렛트 자동인식 무인운반차를 포함하는 파렛트 자동인식 도킹시스템을 제공하는 것에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 파렛트 자동인식 무인운반차는 작업장에 설치되어 물품을 적재하여 지정된 곳으로 자율주행하는 파렛트 자동인식 무인운반차로써, 자동인식부, 도킹부, 통신부, 주행부와 관제 및 제어부를 포함한다. 상기 자동인식부는 상기 무인운반차의 작업장 내에서의 측위, 상기 작업장에 위치하는 파렛트의 헤딩 값을 측정한다. 상기 도킹부는 상기 작업장 내에서 상기 파렛트를 픽업하거나 픽업한 파렛트를 하역한다. 상기 통신부는 상기 파렛트, 작업장에 설치된 복수의 UWB 앵커와 통신을 수행한다. 상기 주행부는 상기 무인운반차의 주행 및 조향을 제어한다. 상기 관제 및 제어부는 상기 자동인식부, 상기 도킹부 및 상기 주행부의 동작을 제어하여, 상기 작업장의 맵(map) 정보를 저장하고, 관리자로부터 작업지시의 접수, 접수한 지시에 따른 작업을 수행한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 파렛트 자동인식 도킹시스템은, 상기 적어도 하나의 파렛트 자동인식 무인운반차, 상기 파렛트 자동인식 무인운반차가 설치된 작업장에 위치하는 적어도 하나의 파렛트 및 상기 작업장의 이동구간에 상기 작업장을 직교하는 복수의 교차점에 설치되는 UWB 앵커모듈을 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 파렛트 자동인식 무인운반차 및 파렛트 자동인식 도킹시스템은, 기존의 카메라 영상 및 라이다 영상 이외에, UWB 앵커 모듈로부터 수신하는 정보를 이용하여 무인운반기의 위치를 인식하게 됨으로써, 작업장 내의 무인운반기의 절대 위치를 잃어버리는 경우가 발생하지 않으며, 작업자 내에 특징 위치에 무인운반차의 존재를 실시간으로 확인할 수 있고, 이 모든 것이 작업자의 수동이 아니라 자동으로 수행함으로써, 경비를 최소로 할 수 있다.
도 1은 평파렛트와 롤파렛트의 예를 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 파렛트 자동인식 도킹시스템의 일 실시 예이다.
도 3은 본 발명에 따른 파렛트 자동인식 도킹시스템의 다른 일 실시 예이다.
도 4는 본 발명에 따른 무인운반차가 인식한 파렛트에 따라 포크를 제어하는 기능블록을 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 무인운반차 시제품의 사진이다.
도 6은 도 5에 도시된 본 발명에 따른 무인운반차 시제품의 명칭을 설명한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 파렛트 자동인식 도킹시스템의 일 실시 예이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 파렛트 자동인식 도킹시스템(200)은 파렛트 자동인식 무인운반차(210), 파렛트(270), UWB 앵커모듈(280) 및 관제장치(290)를 포함한다.
파렛트(270), UWB 앵커모듈(280) 및 관제장치(290)는 작업장 내부 또는 작업장과 가까운 곳에 설치되며, 무인운반차(210)는 작업장 내에서 작업을 수행한다.
파렛트 자동인식 무인운반차(210)는 자동인식부(220), 도킹부(230), 통신부(240), 주행부(250)와 관제 및 제어부(260)를 포함한다.
자동인식부(220)는 무인운반차(210)의 위치를 측정하거나 파렛트의 헤딩 값을 측정하며, RGB-D 카메라(221), 라이다 센서(222) 및 UWB 태그(223)를 포함한다. RGB-D 카메라(221)는 무인운반차(210)의 측위, 파렛트(270)의 헤딩 값, 중심점 및 포크 삽입 홈을 측위하는데 사용하는 영상을 촬영한다. 라이다 센서(222)는 무인운반차(210)의 측위를 사용하는데 사용되는 영상을 수집한다. UWB 태그(223)는 무인운반차(210)의 측위를 사용하는데 사용되는 복수의 UWB 앵커의 위치 정보를 수집한다.
도킹부(230)는 무인운반차(210)가 파렛트(260)를 픽업하는 기능을 수행하며, 마그네틱 변위센서(231), 유압식 상하 리프팅 장치(232), 유압식 좌우 쉬프팅 장치(233) 및 포크(지겟날, 234)를 포함한다. 마그네틱 변위센서(231)는 포크(234)에 설치되며, 포크(234)를 구성하는 2개의 날의 위치정보를 생성한다. 유압식 상하 리프팅 장치(232)는 와이어 인코더(미도시) 및 리프팅 유압모터(미도시)를 이용하여 포크(234)를 상하로 이동시킨다. 유압식 좌우 쉬프팅 장치(233)는 쉬프팅 유압모터(미도시)를 이용하여 포크(234)를 좌우로 이동시킨다. 포크(234)는 파렛트(270)의 하단부에 삽입하여, 파렛트(270)를 픽업 또는 하역하는데 사용된다.
통신부(240)는 무인운반차(210)가 파렛트(270), UWB 앵커모듈(280) 및 관제장치(290)와 정보를 교환하는 창구이다.
주행부(250)는 무인운반차(210)의 주행을 제어하는 주행인코더(미도시), 주행모터(미도시) 및 감속기(미도시)와 조향을 제어하는 조향인코더(미도시) 및 조향모터(미도시)를 포함한다.
관제 및 제어부(260)는 자동인식부(220), 도킹부(230) 및 주행부(250)의 동작을 제어하여, 무인운반차(210)가 작업을 수행하는 작업장의 맵(map) 정보를 저장하고, 관리자로부터 작업지시의 접수, 접수한 지시에 따른 작업을 수행한다.
파렛트(270)는 상부 또는 내부에 짐을 적재하는 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이 평파렛트(271)와 롤파렛트(272)로 구분할 수 있다. 각각의 파렛트(271, 272)는 고유의 인식정보(ID)가 지정되어 있고, 고유의 인식정보(ID)를 외부로 송신할 수 있다. 파렛트(270)에 부여된 고유의 인식정보(ID)를 통해, 작업장에 위치하는 복수의 파렛트(270) 중에서 무인운반기(210)가 픽업해야 할 파렛트(270)를 구분할 수 있고, 고유의 인식정보(ID)를 송신하는 파렛트(270)의 위치도 추적이 가능하게 된다.
UWB 앵커모듈(280)은 베이스 스테이션(281) 및 작업장을 직교하는 복수의 교차점에 설치되는 복수의 UWB 앵커(282)를 포함한다. 복수의 UWB 앵커(282)는 자동인식부(220)를 구성하는 UWB 태그(223)와 통신을 수행하며, UWB 태그(223)는 수신한 복수의 UWB 앵커(282)의 신호의 감도를 이용하여 무인운반차(210)의 위치를 특정할 수 있다.
UWB(Ultra Wide Band) 측위는 블루투스나 Wi-Fi의 RSSI 신호 세기에 의한 측위와는 달리 ToF(Time of Fly, 신호 전달 시간) 즉 신호의 전달 시간의 차이에 의해 결정한다.
관제장치(290)는 관리자의 요구를 입력하거나 관리자에게 상황을 전달하는 입출력장치(291), 측위알고리즘을 저장한 서버(292) 및 외부와 통신을 수행하는 통신부(293)를 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 파렛트 자동인식 도킹시스템의 다른 일 실시 예이다.
도 3을 참조하면, 무인운반차(210, Pallet Truck AGV)가 UWB 앵커모듈(280)과 통신을 수행하여 무인운반차(210)의 현재 위치를 파악할 수 있으며, 주행부(250)가 무인운반차(210)를 이동시키는 기능을 수행한다는 것을 알 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 무인운반차가 인식한 파렛트에 따라 포크를 제어하는 기능블록을 설명한다.
도 4를 참조하면, 포크의 상하 리프팅 유압 모터(404)는 자동인식부(220)를 구성하는 RGB-D 카메라(221)와 도킹부(230)의 상하 리프팅 장치(233)에 포함된 와이어 인코더(403)의 정보를 이용하여 포크(234)를 상하로 이동시키며, 좌우 쉬프팅 유압 모터(405)는 자동인식부(220)를 구성하는 RGB-D 카메라(221)와 좌우 쉬프팅 장치(234)에 포함된 마그네틱 선형 인코더(401)를 이용하여 포크(234)의 날을 좌우로 이동시킨다는 것을 알 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 무인운반차 시제품의 사진이다.
도 6은 도 5에 도시된 본 발명에 따른 무인운반차 시제품의 명칭을 설명한다.
도 5 및 도 6의 좌측사진은 무인운반차의 후측면에서 찍은 사진이고, 도 5 및 도 6의 우측사진은 무인운반차의 전측면에서 찍은 사진이다.
본 발명에 따른 무인운반차(210)는 측면에 측면 안전 센서(Side safety sensor)가 설치되며, 포크의 2개의 날의 종단부에는 푸쉬 스위치 센서(Push switch sensor) 장치가 설치되어 있으며, 후면 하단에는 안전범퍼(Safety bumper)가 설치되어 있다는 것을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 파렛트 자동인식 무인운반차(210)는, 무인운반차(210)의 측위를 위해서 RGB-D 카메라(221) 및 라이다 센서(222)를 사용하는 실시 예가 가능하며, 필요에 따라서는 RGB-D 카메라(221), 및 라이다 센서(222)에 UWB 태그(223)에서 수집한 정보를 이용하는 실시 예도 가능하다.
라이다 센서(222)는 전원이 공급이 차단되면, 이전에 수행해서 얻은 정보가 모두 없어지기 때문에, 무인운반차(210)의 동작 중 전원을 꺼버리는 경우, 무인운반차(210)의 측위를 새롭게 시작하여야 하는 단점이 있지만, UWB 태그(223)에서 수집하는 정보는 변하지 않으므로, 이들을 합쳐 전원의 차단 후 재공급 여부에 관계없이 무인운반차(210)의 측위가 가능하게 될 것이다.
작업현장에서 RGB-D 카메라(221), 및 라이다 센서(222)의 오동작으로 순간적으로 무인운반차(210)의 현재 위치를 인식하지 못하는 경우가 발생하고, 이때마다 무인운반차(210)의 현재 위치를 새롭게 추적하여야 하지만, UWB 앵커모듈(270) 및 UWB 태그(223)를 이용하면 이때에도 최소한의 시간으로 무인운반차(210)의 절대 위치를 계산할 수 있다.
따라서, 절대 위치를 잃어버리는 경우가 발생하지 않으며, 작업자 내에 특징 위치에 무인운반차의 존재를 실시간으로 확인할 수 있고, 이 모든 것이 작업자의 수동이 아니라 자동으로 수행함으로써, 경비를 최소로 할 수 있다.
본 발명에 따른 무인운반차(210)는 파렛트의 종류를 구분하지 않고 픽업할 수 있으므로, 협소한 물류센터 내에 두 가지 파렛트가 공존하는 경우에도, 판단의 오류 없이 자동으로 파렛트를 구분하여 지정 물류를 자동으로 전달할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.
210: 무인운반차
220: 자동인식부 230: 도킹부
240: 통신부 250: 주행부
260: 관제 및 제어부
270: 파렛트
280: UWB 모듈
290: 관제장치

Claims (5)

  1. 작업장에 설치되어 물품을 적재하여 지정된 곳으로 자율주행하는 파렛트 자동인식 무인운반차로써,
    상기 무인운반차의 작업장 내에서의 측위, 상기 작업장에 위치하는 파렛트의 헤딩 값을 측정하는 자동인식부;
    상기 작업장 내에서 상기 파렛트를 픽업하거나 픽업한 파렛트를 다운로드 하는 도킹부;
    상기 파렛트, 작업장에 설치된 복수의 UWB 앵커와 통신을 수행하는 통신부;
    상기 무인운반차의 주행 및 조향을 제어하는 주행부; 및
    상기 자동인식부, 상기 도킹부 및 상기 주행부의 동작을 제어하여, 상기 작업장의 맵(map) 정보를 저장하고, 관리자로부터 작업지시의 접수, 접수한 지시에 따른 작업을 수행하는 관제 및 제어부를 포함하고,
    상기 자동인식부는,
    상기 무인운반차의 측위, 상기 파렛트의 헤딩 값, 중심점 및 포크 삽입 홈을 측위하는데 사용하는 영상을 촬영하는 RGB-D 카메라; 상기 무인운반차의 측위를 사용하는데 사용되는 영상을 수집하는 라이다 센서; 및 상기 무인운반차의 측위를 사용하는데 사용되는 상기 복수의 UWB 앵커의 위치 정보를 수집하는 UWB 태그를 포함하고,
    상기 도킹부는,
    상기 포크에 설치되며, 상기 포크를 구성하는 2개의 날의 위치정보를 생성하는 마그네틱 변위센서;
    와이어 인코더 및 리프팅 유압모터를 이용하여 상기 포크를 상하로 이동시키는 유압식 상하 리프팅 장치;
    쉬프팅 유압모터를 이용하여 상기 포크를 좌우로 이동시키는 유압식 좌우 쉬프팅 장치; 및
    상기 파렛트의 하단부의 상기 포크 삽입 홈 삽입하여, 상기 파렛트를 픽업 또는 하역하는데 사용되는 포크를 포함하는 파렛트 자동인식 무인운반차.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 무인운반차의 작업장 내에서의 측위, 상기 작업장에 위치하는 파렛트의 헤딩 값을 측정하는 자동인식부; 상기 작업장 내에서 상기 파렛트를 픽업하거나 픽업한 파렛트를 다운로드 하는 도킹부; 상기 파렛트, 작업장에 설치된 복수의 UWB 앵커와 통신을 수행하는 통신부; 상기 무인운반차의 주행 및 조향을 제어하는 주행부; 및 상기 자동인식부, 상기 도킹부 및 상기 주행부의 동작을 제어하여, 상기 작업장의 맵(map) 정보를 저장하고, 관리자로부터 작업지시의 접수, 접수한 지시에 따른 작업을 수행하는 관제 및 제어부를 포함하고, 상기 자동인식부는 상기 무인운반차의 측위, 상기 파렛트의 헤딩 값, 중심점 및 포크 삽입 홈을 측위하는데 사용하는 영상을 촬영하는 RGB-D 카메라; 상기 무인운반차의 측위를 사용하는데 사용되는 영상을 수집하는 라이다 센서; 및 상기 무인운반차의 측위를 사용하는데 사용되는 상기 복수의 UWB 앵커의 위치 정보를 수집하는 UWB 태그를 포함하며, 상기 도킹부는 상기 포크에 설치되며, 상기 포크를 구성하는 2개의 날의 위치정보를 생성하는 마그네틱 변위센서; 와이어 인코더 및 리프팅 유압모터를 이용하여 상기 포크를 상하로 이동시키는 유압식 상하 리프팅 장치; 쉬프팅 유압모터를 이용하여 상기 포크를 좌우로 이동시키는 유압식 좌우 쉬프팅 장치; 및 상기 파렛트의 하단부의 상기 포크 삽입 홈 삽입하여, 상기 파렛트를 픽업 또는 하역하는데 사용되는 포크를 포함하는 파렛트 자동인식 무인운반차;
    상기 파렛트 자동인식 무인운반차가 설치된 작업장에 위치하는 적어도 하나의 파렛트; 및
    상기 작업장의 이동구간에 상기 작업장을 직교하는 복수의 교차점에 설치되는 UWB 앵커모듈을 포함하는 파렛트 자동인식 도킹시스템.
  5. 제4항에서,
    상기 적어도 하나의 파렛트 각각은 고유의 인식정보가 지정되어 있고, 상기 고유의 인식정보를 외부로 송신하며,
    상기 UWB 앵커모듈을 구성하는 복수의 UWB 앵커는 상기 자동인식부를 구성하는 상기 UWB 태그와 통신을 수행하며, 상기 UWB 태그는 수신한 복수의 UWB 앵커의 신호의 전달시간의 차이를 이용하여 무인운반차의 위치를 특정하는 파렛트 자동인식 도킹시스템.
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