KR102357156B1 - 자율주행형 무인이송차량의 장애물 회피 구동 제어 시스템 - Google Patents

자율주행형 무인이송차량의 장애물 회피 구동 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자율주행형 무인이송차량의 장애물 회피 구동 제어 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 자율주행으로 구동하는 무인이송차량이 구동 중 장애물을 감지하였을 때 자동으로 회피구동하기 위한 기술로, 장애물 감지 시 무인이송차량의 이탈방향을 최소화하여 장애물이 감지되지 않은 방향으로 회피구동할 수 있도록 하는 자율주행형 무인이송차량의 장애물 회피 구동 제어 시스템에 관한 것이다.

Description

자율주행형 무인이송차량의 장애물 회피 구동 제어 시스템{Obstacle Avoidance Driving Control System for Autonomous Vehicles}
본 발명은 자율주행형 무인이송차량의 장애물 회피 구동 제어 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 자율주행으로 구동하는 무인이송차량이 구동 중 장애물을 감지하였을 때 자동으로 회피구동하기 위한 기술로, 장애물 감지 시 무인이송차량의 이탈방향을 최소화하여 장애물이 감지되지 않은 방향으로 회피구동할 수 있도록 하는 자율주행형 무인이송차량의 장애물 회피 구동 제어 시스템에 관한 것이다.
AGV(Automatic Guided Vehicle)는 무인이송차량으로, 종래의 컨베이어를 이용한 물류이송방식을 대체하여 자동으로 물류를 적재 및 이송시키는 차량이다.
AGV는 컨베이어나 레일과 같은 고정된 기구물을 설치하지 않는다는 점과 경로설정 및 변경이 용이하다는 장점이 있다.
한편, 종래에는 무인이송차량의 진행 경로 상에 장애물이 위치하였을 때 정확한 장애물 회피를 통한 신속한 대차의 이동이 곤란한 문제점이 있다.
따라서, 보다 신속하고 정확하게 장애물을 회피하며 무인운반차의 주행 효율을 향상시킬 수 있는 새로운 수단이 요구된다.
선행기술문헌 : KR 등록특허공보 제1280908호(2013.7.2.공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 무인이송차량의 구동 중 장애물의 방향을 인식하여 장애물을 자동회피하고, 장애물 감지 시 장비구동방향 이탈을 최소화하여 목적지까지 이동할 수 있도록 하는 자율주행형 무인이송차량의 장애물 회피 구동 제어 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 자율주행형 무인이송차량의 장애물 회피 구동 제어 시스템은 본체의 대각방향의 모서리 부분에 구비되고 장애물을 감지하는 복수의 장애물감지센서, 무인이송차량의 전방에 구비되고, 주행라인의 기둥 또는 벽면에 구비된 표식체를 인식하여 무인이송차량의 초기위치 및 현재 위치값을 인식할 수 있도록 하는 위치센서, 및 장애물감지센서로부터 장애물이 감지되면 장애물을 자동회피하기 위한 회피기동을 제어하는 제어부를 포함하는 무인이송차량; 및 무인이송차량과 무선통신을 수행하며 무인이송차량으로부터 운행정보 및 장애물감지정보를 수신하여 무인운반차량의 운행상태를 시각적으로 모니터링할 수 있도록 하는 모니터링프로그램을 포함하는 모니터링단말기를 포함할 수 있다.
또한, 모니터링단말기의 모니터링프로그램에는 장애물감지센서의 감지범위를 시각적으로 확인할 수 있는 장애물센싱영역이 출력되고, 장애물센싱영역은 장애물감지센서 하나당 3개의 분할면으로 표현되며, 분할면 마다 장애물의 검출여부를 표시하게 되고, 각 장애물센싱영역의 분할면은 장애물이 검출된 영역과 검출되지 않은 영역이 서로 다른 색상으로 출력되어 장애물검출영역과 비검출영역이 가시적으로 구분될 수 있도록 하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 모니터링단말기의 모니터링프로그램은 무인이송차량의 속도 또는 장애물감지여부에 따라 장애물센싱영역이 확장 또는 축소되되, 무인이송차량의 속도가 빠를 경우 장애물센싱영역이 확장되고, 무인이송차량의 속도가 느리거나 주행중 장애물이 감지될 경우 장애물센싱영역이 줄어드는 것을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 무인이송차량의 구동 중 장애물의 방향을 인식하여 장애물을 회피하되, 이탈방향을 최소화하여 장애물 감지 방향의 반대방향으로 회피구동하여 목적지까지 이동할 수 있도록 하는 데 그 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자율주행형 무인이송차량의 장애물 회피 구동 제어 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자율주행형 무인이송차량의 장애물 회피 구동 제어 시스템의 무인이송차량의 개념도,
도 3은 현재위치값과 목적지 간의 사이각인 θ2를 나타낸 도면,
도 4 내지 도 6은 사용자 단말의 모니터링모듈의 예시화면을 나타낸 도면으로,
도 4는 장애물센싱영역이 축소된 상태를 나타낸 도면이고,
도 5는 장애물센싱영역이 확대된 상태를 나타낸 도면이며,
도 6은 장애물이 검출된 영역과 검출되지 않은 영역이 서로 다른 색상으로 출력된 상태를 나타낸 도면이다.
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 자율주행형 무인이송차량의 장애물 회피 구동 제어 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자율주행형 무인이송차량의 장애물 회피 구동 제어 시스템의 무인이송차량의 개념도이며, 도 3은 현재위치값과 목적지 간의 사이각인 θ2를 나타낸 도면이고, 도 4 내지 도 6은 사용자 단말의 모니터링모듈의 예시화면을 나타낸 도면으로, 도 4는 장애물센싱영역이 축소된 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 장애물센싱영역이 확대된 상태를 나타낸 도면이며, 도 6은 장애물이 검출된 영역과 검출되지 않은 영역이 서로 다른 색상으로 출력된 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자율주행형 무인이송차량의 장애물 회피구동 제어 시스템으로, 자율주행으로 구동하는 무인이송차량이 구동 중 장애물을 감지 시에 자동으로 회피할 수 있도록 한다.
본 발명은 장애물 감지 시 무인이송차량의 이탈방향을 최소화하여 장애물이 감지되지 않은 방향으로 회피구동할 수 있도록 하고, 장애물의 방향을 인식하여 무인이송차량의 현위치에서 목적지까지의 최단경로를 산출하여 목적지까지 신속한 회피구동이 가능하도록 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자율주행형 무인이송차량의 장애물 회피 구동 제어 시스템(100)은 무인이송차량(10)과, 무인이송차량(10)과 무선통신을 수행하며 무인이송차량(10)으로부터 운행정보 및 장애물감지정보를 수신하여 무인운반차량(10)의 운행상태를 시각적으로 모니터링할 수 있도록 하는 모니터링프로그램(32)을 포함하는 모니터링단말기(30)을 포함하여 이루어진다.
이하에서는, 본 발명을 구성하는 구성요소 및 기능에 대해 설명한다.
무인이송차량(10)은 자율주행으로 구동되고, 장애물감지센서(18), 위치센서(20), 제어부(14), 구동부(16)를 포함하여 구성된다.
무인이송차량(10)의 전방에 구비되고 주행라인의 기둥 또는 벽면에 구비된 표식체(R)를 인식하여 무인이송차량(10)의 위치값을 인식할 수 있도록 하는 위치센서(20)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 장애물감지센서(18)는 무인이송차량 본체(미도시)의 대각방향의 모서리 부분에 구비되어 장애물을 감지한다.
예컨대, 장애물감지센서(18)는 무인이송차량 본체(미도시)의 전방 좌측과 후방 우측에 각각 구비되고, 하나의 장애물감지센서의 센서범위는 대각 방향에서 좌우로 약 270도 이상의 넓은 시야를 제공할 수 있다.
위치센서(20)는 무인이송차량의 전방에 구비되고, 주행라인의 기둥 또는 벽면에 구비된 표식체를 인식하여 무인이송차량의 초기위치 및 현재 위치값을 인식할 수 있도록 한다.
위치센서(20)의 전방에 위치한 표식체(R)를 센싱하고 반사되어 수신된 빛에 대한 데이터를 기초로 삼각측량법을 이용하여 위치값을 산출한다.
제어부(14)는 장애물감지센서(18)로부터 장애물이 감지되면 장애물을 자동회피하기 위한 회피기동을 제어한다.
도 3를 참조하면, 제어부(14)는 위치센서(20)를 이용하여 무인이송차량(10)의 현재위치값과 목적지 간의 사이각인 θ2를 파악하고, θ2를 토대로 장애물 회피기동 시에 기 산출된 각도를 고려하여 신속하게 목적지까지 도달할 수 있도록 한다.
θ2는 장애물을 회피할 때 목적지와 현재 진행방향의 각도가 지속적으로 변하므로 현재 진행방향과 목적지와의 각도를 고려하여 신속한 장애물 회피기동을 하도록 한다.
θ2 를 산출하는 방법은 다음과 같다.
POS X = 현재 X좌표 위치 (절대위치)
POS Y = 현재 Y좌표 위치 (절대위치)
Δ X = 설정된 목적지까지의 X좌표 위치 (상대위치)
Δ Y = 설정된 목적지까지의 Y좌표 위치 (상대위치)
Δ X,Y은 초기위치의 POS X,Y 값과 나중위치의 POS X,Y 값을 연산(-)하여 생성한 값으로, 생성된 Δ X,Y 값에 삼각함수를 이용하여 목적지까지의 거리를 산출할 수 있다.
θ2 = Δ X,Y값으로 atan 연산을 통해 생성된다.
제어부(14)에는 무인이송차량의 기동방향을 다수개의 각도범위로 세분화되어 저장되고, 각 기동방향의 각도범위에 대응되어 회피기동할 수 있는 회피각이 매칭되어 저장된다. 이에 따라 무인이송차량의 기동방향이 특정각도에 위치할 경우, 해당 기동방향에 따라 매칭되는 회피각으로 자동 회피기동한다. 기동방향에 따른 회피각은 -90도를 기준으로 회피기동하도록 설정된다.
아래와 같이, 무인이송차량이 기동하는 방향(θ2)을 8 방향으로 나누고, 회피기동방법을 아래의 예시를 들어 설명한다.
[무인이송차량의 기동방향]
1. -22.5도~22.5도 (45도)
2. 22.5도~67.5도 (45도)
3. 67.5도~135도 (67.5도)
4. 135도~157.5도 (22.5도)
5. 157.5도~, ~-157.5도(45도)
6. -157.5도~-112.5도 (45도)
7. -112.5도~-45도 (67.5도)
8. -45도~22.5도 (22.5도)
예컨대, 무인이송차량의 후방우측센서 중앙에 장애물이 감지되고, 주행방향 θ2가 30°인 경우 상술한 8방향 중 주행방향의 2번에 해당되어 주행방향의 역방향인 -60°방향으로 회피기동한다.
또 다른 예로, 무인이송차량의 후방우측센서 우측에 장애물이 감지되고, 주행방향 θ2가 120°인 경우 상술한 8방향 중 주행방향의 3번에 해당되어 주행방향의 30° 방향으로 회피기동한다.
무인이송차량(10)이 목적지 부근에 도달하면 기 설정된 각도로 회전하기 위해 θ1(현재 각도(α) - 목적지 위치에서의 설정된 각도(β)를 주행에 반영하여 회전을 한다.
θ1은 무인이송차량의 현재 진행방향 각도(α)에서 최종 목적지에 도달하였을 때 목적지 위치에서 설정된 기동각도(β)의 차를 나타낸 것으로, θ1을 통해 무인이송차량의 틀어진 위치를 보정할 수 있도록 한다.
θ1은 무인이송차량이 현재 위치한 지점으로부터 목적지와의 거리가 소정 거리(예컨대, 목적지와의 거리가 600m)내로 도달되었을 경우에 이루어진다.
구동부(16)는 제어부(14)로부터 제어신호를 전송받아 장애물을 자동회피한다. 보다 구체적으로, 구동부(16)는 본체(미도시)의 양측면 전후에 독립된 구동모터와 각각 연결되어 구비되며, 제어부(14)의 구동신호에 의해 수직 또는 회전중심에서 선회 반경이 없이 좌우 방향으로 수평주행을 수행하기 위해 회전속도 및 회전방향을 달리할 수 있도록 각각 독립 구동이 가능하다. 예컨대, 구동부(16)는 메카넘휠이 이용될 수 있다.
모니터링단말기(30)는 무인이송차량(10)과 무선통신을 수행하며 무인이송차량(10)으로부터 운행정보 및 장애물감지정보를 수신하여 무인운반차량(10)의 운행상태를 시각적으로 모니터링할 수 있도록 하는 모니터링프로그램(32)을 포함한다.
모니터링단말기(30)의 모니터링프로그램(32)에는 장애물감지센서의 감지범위를 시각적으로 확인할 수 있는 장애물센싱영역(34)이 출력되고, 장애물감지센서 마다 센싱영역을 확인할 수 있는 화면창이 독립적으로 구현된다.
예컨대, 장애물센싱영역(34)은 장애물감지센서의 센싱범위인 270°를 고려하여 삼각형상으로 형성될 수 있다.
장애물센싱영역(34)은 장애물감지센서 하나당 3개의 분할면으로 표현되며, 분할면 마다 장애물의 검출여부를 표시하게 되고, 각 장애물센싱영역의 분할면은 장애물이 검출된 영역과 검출되지 않은 영역이 서로 다른 색상으로 출력되어 장애물검출영역과 비검출영역이 가시적으로 구분될 수 있도록 한다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 모니터링단말기(30)의 모니터링프로그램(32)은 무인이송차량(10)의 속도 또는 장애물감지여부에 따라 장애물센싱영역(34)이 확장 또는 축소되되, 무인이송차량(10)의 속도가 빠를 경우 장애물센싱영역(34)이 확장되고, 무인이송차량(10)의 속도가 느리거나 주행중 장애물이 감지될 경우 장애물센싱영역(34)이 줄어들도록 설정되어 있다.
여기서, 장애물센싱영역이 확장 또는 축소되는 방식에 대해 구체적으로 설명하면, 장애물센싱영역(34)의 크기는 무인이송차량(10)의 속도와 장애물감지여부에 따라 다수의 크기로 세분화되어 설정될 수 있고, 설정된 무인이송차량의 속도에 매칭되는 크기의 장애물센싱영역으로 표시된다.
예컨대, 무인이송차량이 표준속도로 정주행 시에는 미리 설정된 표준화된 장애물센싱영역의 크기로 표시되고, 무인이송차량의 속도가 기 설정된 속도보다 빨라지게 되면 장애물센싱영역이 확장되어 표시되며, 무인이송차량의 속도가 기 설정된 속도보다 느려지거나 장애물감지센서에 의해 장애물이 감지되면 미리 설정된 장애물센싱영역으로 축소시켜 표시되도록 한다.
또한, 대각방향 양 모서리에 위치한 장애물감지센서(18)에서 동시에 장애물이 감지된 경우, 어느 쪽으로도 회피기동을 할 수 없으므로, 장애물센싱영역을 일시적으로 좁혀 무인이송차량(10)의 가동범위를 좁혀가며 기동하도록 한다.
도 6을 참조하면, 모니터링모듈(32)은 각 장애물센싱영역의 분할된 각 면은 장애물이 검출된 영역과 검출되지 않은 영역이 서로 다른 색상으로 출력되어 장애물 검출영역과 비검출영역이 가시적으로 구분될 수 있도록 한다.
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.
10 - 무인이송차량 14 - 제어부
16 - 구동부 18 - 장애물감지센서
20 - 위치센서 30 - 모니터링단말기
32 - 모니터링프로그램 34 - 장애물센싱영역

Claims (3)

  1. 본체의 대각방향의 모서리 부분에 구비되고 장애물을 감지하는 복수의 장애물감지센서,
    무인이송차량의 전방에 구비되고, 주행라인의 기둥 또는 벽면에 구비된 표식체를 인식하여 무인이송차량의 초기위치 및 현재 위치값을 인식할 수 있도록 하는위치센서, 및
    장애물감지센서로부터 장애물이 감지되면 장애물을 자동회피하기 위한 회피기동을 제어하는 제어부
    를 포함하는 무인이송차량; 및
    무인이송차량과 무선통신을 수행하며 무인이송차량으로부터 운행정보 및 장애물감지정보를 수신하여 무인운반차량의 운행상태를 시각적으로 모니터링할 수 있도록 하는 모니터링프로그램을 포함하는 모니터링단말기
    를 포함하고,
    모니터링프로그램에는 장애물감지센서의 감지범위를 시각적으로 확인할 수 있는 장애물센싱영역이 출력되고, 장애물센싱영역은 장애물감지센서 하나당 3개의 분할면으로 표현되며, 분할면 마다 장애물의 검출여부를 표시하게 되고, 각 장애물센싱영역의 분할면은 장애물이 검출된 영역과 검출되지 않은 영역이 서로 다른 색상으로 출력되어 장애물검출영역과 비검출영역이 가시적으로 구분될 수 있도록 하는 것
    을 포함하며,
    모니터링프로그램은 무인이송차량의 속도 또는 장애물감지여부에 따라 장애물센싱영역이 확장 또는 축소되되, 무인이송차량의 속도가 빠를 경우 장애물센싱영역이 확장되고, 무인이송차량의 속도가 느리거나 주행중 장애물이 감지될 경우 장애물센싱영역이 줄어드는 것
    을 포함하고,
    장애물센싱영역의 크기는 무인이송차량의 속도와 장애물감지여부에 따라 다수의 크기로 세분화되어 저장되고, 기 저장된 무인이송차량의 속도에 매칭되는 크기의 장애물센싱영역이 출력되는 것
    을 포함하며,
    제어부는
    무인이송차량이 목적지 부근에 도달하면, 무인이송차량의 현재진행방향과 최종목적지에 도달하였을 때 정차되어야 하는 주행정지방향과의 차이를 분석하여 분석된 결과에 따라 무인이송차량의 현재 위치를 보정하도록 하는 것
    을 포함하고,
    제어부는
    장애물이 감지된 방향으로부터 무인이송차량이 회피가능한 기동방향이 다수개의 각도범위로 저장되고, 기 저장된 다수개의 각도범위 중 선택된 어느 하나의 범위로 회피기동하는 것
    을 포함하는 자율주행형 무인이송차량의 장애물 회피 구동 제어 시스템.


















  2. 삭제
  3. 삭제
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