KR102405594B1

KR102405594B1 - Autonomous Transport Vehicle

Info

Publication number: KR102405594B1
Application number: KR1020200149676A
Authority: KR
Inventors: 이도환; 김문현; 유영일
Original assignee: 주식회사 에이치엔이
Priority date: 2020-11-10
Filing date: 2020-11-10
Publication date: 2022-06-07
Also published as: KR20220063618A

Abstract

본 발명은 자율주행 시의 주행환경과 주행로봇의 상태에 기반하여 주행경로를 보정하는 자율 이송로봇에 관한 것으로, 장애물 인식 여부, 현재 적재된 수확물의 무게, 무게 분포, 운동 상태, GPS 신호 및 추종신호들을 적어도 하나 이상 고려하여 주행경로를 보정한다.
한편, 본 발명은 농림축산식품부의 재원으로 농림식품기술기획평가원의 첨단농기계산업화기술개발사업(과제번호 120078031SB010)을 통해 개발된 기술이다.The present invention relates to an autonomous transport robot that corrects a driving route based on a driving environment and the state of the driving robot during autonomous driving. The driving route is corrected by considering at least one signal.
On the other hand, the present invention is a technology developed through the Advanced Agricultural Machinery Industrialization Technology Development Project (task number 120078031SB010) of the Ministry of Agriculture, Forestry and Food Technology Planning and Evaluation with funds from the Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs.

Description

Autonomous Transport Vehicle

본 발명은 자율주행 시의 주행환경과 주행로봇의 상태에 기반하여 주행경로를 보정하는 자율 이송로봇에 관한 것이다.The present invention relates to an autonomous transport robot that corrects a driving route based on the driving environment and the state of the driving robot during autonomous driving.

농업기술 및 산업기술 등의 발달로 농작물의 수확량이 크게 증가하였고 계절에 상관없이 수확이 가능해졌고 경작 규모 또한 점차 커지고 있다.With the development of agricultural technology and industrial technology, the yield of crops has greatly increased, and harvesting is possible regardless of the season.

평야가 많고 지형이 평탄하여 대규모 경작이 가능한 농업의 경우 자율주행 트랙터, 콤바인 등의 인공지능 기반의 자율 농기계 등이 적용되어 효율을 높이고 있음. In the case of agriculture, where there are many plains and the terrain is flat, so large-scale cultivation is possible, autonomous farming machines based on artificial intelligence such as autonomous driving tractors and combines are applied to increase efficiency.

반면, 국내의 경우 농경지의 지형이 험하고 경작 규모가 작은 농업에 해당하며, 이러한 형태의 농업에서는 자율주행 농기계의 적용이 불리하여 작물의 모니터링, 제초작업, 수확물을 운반, 작업자를 추종하는 소형 농기계의 적용이 상대적으로 활발하다.On the other hand, in Korea, the terrain of agricultural land is rough and the cultivation scale is small, and in this type of agriculture, the application of autonomous driving machines is disadvantageous. The application is relatively active.

일반적으로 농경지 혹은 농작물 시설의 내부는 일 방향 혹은 격자식으로 여러 갈래의 큰 이동통로가 형성되어 있고, 이동통로의 양측에 농작물이 배치되어 있다. 그러나 작업자 및 농기계들의 움직임, 돌과 나무와 같은 장애물, 비나 눈 등의 기상상황에 따라 통로의 표면의 상태나 형상에 따라 시시각각 변화한다.In general, inside of agricultural land or crop facilities, several large passages are formed in one direction or in a grid type, and crops are arranged on both sides of the passage. However, depending on the movement of workers and agricultural machinery, obstacles such as stones and trees, and weather conditions such as rain and snow, the passage changes every moment according to the condition and shape of the surface of the passage.

상기와 같이 항상 다변화하는 통로의 주변환경과, 많은 양의 수확물이 적재되고 하역되는 주행조건이 변화하는 것은 기설정된 자율주행경로를 따라 안정적인 자율주행을 보증하는 것이 어려운 문제점이 존재한다.As described above, it is difficult to guarantee stable autonomous driving along a preset autonomous driving route due to the changing driving conditions in which a large amount of crops are loaded and unloaded and the surrounding environment of the passage is always diversified as described above.

KRKR 10-2019-0103907 10-2019-0103907 AA KRKR 10-1974641 10-1974641 B1B1

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 다변화하는 환경과 조건에 따라 자율주행 경로를 수정하여 자율 이송로봇의 안정적인 주행을 유도하는 농업용 이송로봇 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an agricultural transport robot system that induces stable driving of the autonomous transport robot by modifying the autonomous driving route according to diversifying environments and conditions.

본 발명의 일 실시예에 따르는 자율 이송로봇은,An autonomous transfer robot according to an embodiment of the present invention,

복수의 차륜을 구비한 자율 이송로봇에 있어서,In the autonomous transport robot having a plurality of wheels,

좌측열 한 쌍과 우측열 한 쌍으로 이루어지는 복수의 바퀴부, 상기 복수의 바퀴부의 구동을 각각 제어하는 모터제어부, 상기 복수의 바퀴부에 각각 연결되어 지지되는 프레임, 상기 프레임의 상부에 설치되어 수확물이 적재되는 적재부, 상기 적재부의 하면에 설치되어 적재된 수확물의 무게를 측정하는 무게감지부, 상기 프레임에 설치되어 자력계, 가속도계 혹은 회전계 등의 조합으로 현재 자율 이송로봇의 운동 상태를 결정하는 관성측정부, 상기 프레임에 설치되어 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신하여 현재 자율 이송로봇의 현재 좌표 및 운동상태를 도출하는 위성신호 수신부, 상기 프레임에 설치되어 추종신호를 송수신하는 적어도 둘 이상의 추종신호 통신부, 상기 프레임에 설치되어 자율 이송로봇의 이동방향으로 장애물 인식신호를 송출하고, 반사된 장애물 인식 신호를 수신하는 장애물 인식부, 수신된 자율 이송로봇의 좌표와 기설정된 목적지점의 좌표에 기반하여 적어도 둘 이상의 단거리 주행경로의 조합으로 이루어지는 장거리 주행경로를 결정하고, 적어도 자율 이송로봇의 현재 좌표, 운동상태, 수신된 추종신호, 장애물 인식 신호 어느 하나에 근거하여 하나 이상의 단거리 주행경로를 보정하는 경로 생성 및 보정부 및A plurality of wheel parts consisting of a pair of left and right rows, a motor control unit for controlling driving of the plurality of wheel parts, a frame connected to and supported by the plurality of wheel parts, respectively, a crop installed on the upper part of the frame Inertia measurement that determines the current state of motion of the autonomous transport robot by a combination of the loading part to be loaded, a weight sensing part installed on the lower surface of the loading part to measure the weight of the loaded crop, and a magnetometer, accelerometer or rotation meter installed on the frame unit, a satellite signal receiving unit installed in the frame to receive a GPS signal from a GPS satellite to derive the current coordinates and motion state of the autonomous transport robot; at least two or more tracking signal communication units installed in the frame to transmit and receive a tracking signal; An obstacle recognition unit installed in the frame to transmit an obstacle recognition signal in the moving direction of the autonomous transport robot and receive a reflected obstacle recognition signal, based on the received coordinates of the autonomous transport robot and the coordinates of a preset destination point, at least two or more Determining a long-distance driving path consisting of a combination of short-distance driving paths, and generating and reporting a path that corrects one or more short-distance driving paths based on at least any one of the autonomous transport robot's current coordinates, motion state, received tracking signal, and obstacle recognition signal government and

상기 보정된 단거리 주행경로에 따라 자율 이송로봇을 이동되도록 상기 모터제어부를 제어하는 주행제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.and a driving control unit for controlling the motor control unit to move the autonomous transfer robot according to the corrected short-distance driving path.

그리고, 상기 추종신호 통신부는 상기 프레임의 가장자리에 설치되어 추종신호의 세기를 측정하며, 상기 경로 생성 및 보정부는 상기 복수의 추종신호 통신부마다 수신된 각각 추종신호들을 계산하여 상기 단거리 주행경로를 보정한다.In addition, the following signal communication unit is installed at the edge of the frame to measure the strength of the tracking signal, and the path generation and correction unit calculates the respective tracking signals received for each of the plurality of tracking signal communication units to correct the short-distance driving route. .

그리고, 상기 무게감지부는, 상기 적재부의 적재영역을 적어도 둘 이상으로 구획하여, 각 적재영역의 개별 무게분포를 감지하도록 구획된 영역의 수에 대응되어 설치된다.In addition, the weight sensing unit divides the loading area of the loading part into at least two or more, and is installed to correspond to the number of partitioned zones to sense the individual weight distribution of each loading zone.

그리고, 상기 경로 생성 및 보정부는, 감지된 상기 각 적재영역의 개별 무게분포에 근거하여 단거리 주행경로를 보정한다.In addition, the path generation and correction unit corrects the short-distance driving path based on the detected individual weight distribution of each loading area.

상기 무게감지부는, 상기 적재부와 상기 바퀴부 사이인 상기 프레임 상에 위치한다.The weight sensing unit is located on the frame between the loading unit and the wheel unit.

다양한 요인에 의해 변화하는 주행경로 상의 환경과 상태, 그리고 자율 이송로봇의 상태에 따라 능동적으로 자율 주행경로를 수정함으로써, 안정적인 자율주행을 할 수 있도록 한다.It enables stable autonomous driving by actively modifying the autonomous driving path according to the environment and state of the driving path that is changed by various factors and the state of the autonomous transport robot.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 이송로봇에 관한 개념도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 이송로봇의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적재부가 구획된 영역과, 각 구획된 영역별로 무게감지부가 배치된 것을 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 장거리 주행경로 및 단거리 주행경로, 그리고 보정된 단거리 주행경로에 대한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적재부가 구획된 영역마다 상이한 무게 분포를 가진 것을 예시하는 개념도이다.
도 6은 도 5의 실시예에서 단거리 주행경로를 보정하는 것을 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 농업용 자율 이송로봇 시스템에 대한 개념도이다.1 is a conceptual diagram of an autonomous transfer robot according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of an autonomous transfer robot according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating an area in which a loading unit is divided and a weight sensing unit is disposed in each divided area according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram of a long-distance driving path, a short-distance driving path, and a corrected short-distance driving path according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram illustrating that the loading unit has a different weight distribution for each partitioned area according to an embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram illustrating correction of a short-distance driving route in the embodiment of FIG. 5 .
7 is a conceptual diagram of an autonomous transport robot system for agriculture according to another embodiment of the present invention.

도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the various aspects.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시예에 기초하여 설명하도록 하며, 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific details for carrying out the present invention will be described based on examples with reference to the drawings, and these examples will be described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the present invention.

본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조, 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein with respect to one embodiment may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention.

또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신, 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.In addition, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the following detailed description is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all scope equivalents to those claimed.

도 1 내지 도 2을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 자율 이송로봇(100)은 복수의 차륜(미도시)을 구비하고 있으며, 좌측열 한 쌍과 우측열 한 쌍으로 이루어지는 복수의 바퀴부(110), 상기 복수의 바퀴부(110) 각각의 구동을 제어하는 모터제어부(120)를 가진다.1 to 2 , the autonomous transport robot 100 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of wheels (not shown), and includes a pair of wheels in a left row and a pair in a right row. It has a unit 110 and a motor control unit 120 that controls the driving of each of the plurality of wheel units 110 .

복수의 바퀴부(110)의 각각에는 휠 허브 모터가 설치된다. 배터리로부터 전력을 제공받아 휠 허브 모터가 각각의 바퀴부에 직접 토크를 발생시킨다.A wheel hub motor is installed in each of the plurality of wheel parts 110 . Power is supplied from the battery and the wheel hub motor generates torque directly to each wheel part.

모터제어부(120)는 복수의 바퀴부(110)의 구동을 개별적으로 제어하는 구성요소로써, 자율 이송로봇(100)의 전진 및 후진, 선회 등을 구현한다.The motor control unit 120 is a component that individually controls the driving of the plurality of wheel units 110 , and implements forward, backward, and turning of the autonomous transport robot 100 .

프레임(130)은 자동차의 차체와 섀시와 대응되는 구조물로써, 본 발명의 실시예에서는 좌측열 한 쌍과 우측열 한 쌍으로 이루어지는 복수의 바퀴부(110)가 형성되어 있다.The frame 130 is a structure corresponding to the body and chassis of the vehicle, and in the embodiment of the present invention, a plurality of wheel parts 110 including a pair of left and right rows are formed.

프레임(130)은 적재부(131)를 상방으로 지지하며, 적재부(131)의 장착을 위한 별도의 장치가 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르는 자율 이송로봇(100)은 프레임(130)의 전방 및 후방에 별도의 손잡이(130H)가 구비되어 있어, 농작업자가 손잡이(130H)를 잡고 자율 이송로봇(100)을 직접 움직일 수 있도록 한다.The frame 130 supports the loading part 131 upwardly, and a separate device for mounting the loading part 131 may be formed. In addition, the autonomous transfer robot 100 according to an embodiment of the present invention is provided with separate handles 130H at the front and rear of the frame 130, so that the agricultural worker holds the handle 130H and the autonomous transfer robot ( 100) can be moved directly.

또한, 프레임(130)에는 자율 주행로봇(100)의 전원, 수동 및 자율 주행모드 설정, 가속 및 감속 등을 수동으로 설정하기 위한 별도의 조작부가 마련될 수 있다. 이러한 조작부는 프레임(130)의 전방부 혹은 후방부에 설치될 수 있다.In addition, a separate manipulation unit for manually setting power, manual and autonomous driving mode settings, acceleration and deceleration, etc. of the autonomous driving robot 100 may be provided in the frame 130 . Such a manipulation unit may be installed in the front or rear portion of the frame 130 .

그리고, 프레임(130)에 설치되는 구동제어부(120), 경로 생성 및 보정부(137), 주행제어부(138) 등의 자율 이송로봇(100)의 제어를 위한 구성요소는 도 1에 도시된 위치에 한정되는 것은 아니며, 실시하기에 따라 프레임(130)의 전방 혹은 후방 등에도 다양한 위치에 설치될 수 있다.In addition, the components for controlling the autonomous transfer robot 100, such as the driving control unit 120, the path generating and correcting unit 137, and the driving control unit 138, installed in the frame 130 are the positions shown in FIG. is not limited thereto, and may be installed at various positions in the front or rear of the frame 130 according to implementation.

적재부(131)는 수확물이 적재되는 공간이다. 실시하기에 따라 여러 적재 공간(131A)으로 구획되어 있을 수 있다. 도 1 및 도 3에 도시된 실시예에 따르면, 적재부(131)는 세 영역으로 구획되어 있으며, 도 3에 도시된 실시예에 따르면, 네 영역으로 구획되어 있다. 구획되는 공간은 다양하게 실시 될 수 있으나 바람직하게는, 수확물이 적재될 때 균일하게 무게 배분이 이루어질 수 있도록 동일한 면적 혹은 적재영역(131S)이 동일한 부피를 가지도록 구획되어야 하고, 바퀴부(110)의 좌측열 혹은 우측열에 균일하게 무게가 가해지도록 적재영역(131A)이 구획되는 것이 바람직하다.The loading unit 131 is a space in which crops are loaded. Depending on the implementation, it may be partitioned into several loading spaces (131A). According to the embodiment shown in FIGS. 1 and 3 , the loading part 131 is divided into three regions, and according to the embodiment shown in FIG. 3 , it is divided into four regions. The partitioned space may be implemented in various ways, but preferably, the same area or loading area 131S should be partitioned to have the same volume so that the weight distribution can be made uniformly when the harvest is loaded, and the wheel part 110 It is preferable that the loading area 131A is partitioned so that the weight is uniformly applied to the left or right column of the .

무게감지부(132)는 프레임(130) 상에 설치되되 적재부(131)의 하면에 위치한다. 바람직하게는 적재부(131)의 구획된 영역의 위치마다 설치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 무게 감지부(132)는 구획된 적재영역에 적재되는 수확물들의 무게들을 측정할 수 있어, 적재부(131)의 무게 분포를 유추할 수 있다..The weight sensing unit 132 is installed on the frame 130 and is located on the lower surface of the loading unit 131 . Preferably, it is preferable to be installed at each location of the partitioned area of the loading part 131 . Accordingly, the weight sensing unit 132 may measure the weights of the crops loaded in the partitioned loading area, so that the weight distribution of the loading unit 131 may be inferred.

관성측정부(133)는 프레임(130)에 설치되어 일반적으로 자력계, 가속도계 혹은 회전계 등의 센서들의 조합으로 이루어진 것으로, 현재 자율 이송로봇의 운동상태를 도출한다. The inertia measurement unit 133 is installed on the frame 130 and generally consists of a combination of sensors such as a magnetometer, an accelerometer, or a rotation meter, and derives the current state of motion of the autonomous transport robot.

위성신호 수신부(134)는 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신하여 현재 자율 이송로봇의 현재 좌표 및 운동상태를 도출한다.The satellite signal receiver 134 receives the GPS signal from the GPS satellite and derives the current coordinates and motion state of the autonomous transport robot.

관성측정부(133)에서 도출되는 로봇의 운동상태는 위성신호로부터 위치를 결정할 수 없는 음영지역에서 사용될 수 있다. 반면, 위성신호를 수신받을 수 있는 실외의 경우, 관성측정부(133)에서 측정된 신호들과 위성신호를 복합적으로 분석하여 현재 운동상태에 대한 오차를 최소화한다.The motion state of the robot derived from the inertial measurement unit 133 may be used in a shaded area where a position cannot be determined from a satellite signal. On the other hand, in the case of outdoors where satellite signals can be received, the signals measured by the inertial measurement unit 133 and the satellite signals are analyzed in a complex manner to minimize the error with respect to the current motion state.

도 2 및 도 3을 참조하면, 추종신호 통신부(135)는 프레임(130)의 네 가장자리에 설치되어 추종신호(F)의 세기를 측정한다. 바람직하게는, 프레임(130)의 전방 및 후방의 양측면 모서리에 설치될 수 있다. 이에 따라, 자율 이송로봇(100)이 추종신호(F)의 위치를 보다 용이하게 추적할 수 있다.2 and 3 , the tracking signal communication unit 135 is installed at the four edges of the frame 130 to measure the strength of the tracking signal F. Preferably, it may be installed on both sides of the front and rear corners of the frame 130 . Accordingly, the autonomous transfer robot 100 can more easily track the position of the tracking signal F.

또한, 신호의 종류에 따라 인접한 위치에 추종신호 통신부(135)가 배치될 경우, 신호간섭이나 노이즈 등이 발생할 수 있으므로, 소정의 거리가 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.In addition, when the tracking signal communication unit 135 is disposed at an adjacent position depending on the type of signal, signal interference or noise may occur.

추종신호(F)의 경우, Wi-Fi, ZigBee, 초광대역 통신 (UWB, Ultra-wideband) 등의 무선통신 기술이 적용될 수 있다. 가장 바람직하게는 매우 정밀한 공간 인식이 가능한 초광대역 신호를 이용하는 것이 바람직하다.In the case of the tracking signal F, wireless communication technologies such as Wi-Fi, ZigBee, and ultra-wideband (UWB) may be applied. Most preferably, it is preferable to use an ultra-wideband signal capable of very precise spatial recognition.

비콘(300)은 자율 이송로봇을 목표지점으로 정확하게 유도하기 위해 목표지점(P), 목표지점(P)의 주위, 음영지역 등을 포함한 자율 이송로봇(100)이 이동되어야 하는 자율주행영역 중 일부 위치에 선택적으로 설치되어 추종신호(F)를 송출한다. 이때, 비콘(300)은 개별적인 식별자를 지니고 있으며, 추종신호(F)를 송출할 때 상술한 식별자를 포함하여 송출하는 것이 바람직하다.The beacon 300 is a part of the autonomous driving area in which the autonomous transport robot 100 needs to be moved, including the target point P, the vicinity of the target point P, and the shaded area in order to accurately guide the autonomous transport robot to the target point. It is selectively installed at the location and transmits the following signal (F). In this case, the beacon 300 has an individual identifier, and when transmitting the tracking signal F, it is preferable to transmit the beacon 300 including the above-described identifier.

장애물 인식부(136)는 프레임(130)에 설치되되, 전방측과 후방측에 설치되는 것이 바람직하다. 장애물 인식주(136)는 자율 이송로봇의 이동방향으로 장애물 인식신호(O)를 송출하고, 반사된 장애물 인식 신호(O)를 수신한다. 장애물 인식부(136)는 장애물 인식신호(O)가 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여, 장애물과의 거리나 위치좌표를 측정하는 것이 가능하다. 장애물 인식신호(O)는 LIDAR에서 사용되는 레이저, 적외선, 가시광선, 음파, 혹은 초음파 등이 사용될 수 있다. 장애물 인식신호(O)의 선택은 자율 이송로봇(100)이 운용되는 환경이 고려되어야 한다. 본 발명의 일 실시예에 따르는 장애물 인식신호(O)는 레이저를 사용한다.The obstacle recognizing unit 136 is installed on the frame 130, it is preferable to be installed on the front side and the rear side. The obstacle recognition pole 136 transmits an obstacle recognition signal O in the moving direction of the autonomous transport robot, and receives the reflected obstacle recognition signal O. The obstacle recognition unit 136 measures the time when the obstacle recognition signal O is reflected and returns, and it is possible to measure the distance to the obstacle or the positional coordinates. The obstacle recognition signal O may be a laser, infrared, visible light, sound wave, or ultrasonic wave used in LIDAR. In the selection of the obstacle recognition signal O, the environment in which the autonomous transport robot 100 is operated must be considered. The obstacle recognition signal O according to an embodiment of the present invention uses a laser.

경로 생성 및 보정부(137)는 수신된 자율 이송로봇의 좌표(G)와 기설정된 목적지점(P)의 좌표에 기반하여 최초의 장거리 주행경로(L)를 생성한다. 즉, 장거리 주행경로(L)는 자율 이송로봇(100)의 현재위치와 자율 이송로봇(100)이 이동하여 도달해야할 최종 목적지 사이의 경로를 의미한다.The route generating and correcting unit 137 generates the first long-distance travel route L based on the received coordinates G of the autonomous transport robot and the coordinates of the preset destination point P. That is, the long-distance travel route L refers to a path between the current location of the autonomous transport robot 100 and the final destination to which the autonomous transport robot 100 moves and needs to reach.

단거리 주행경로(S)는 경로 생성 및 보정부(137)에 의해 보정될 수 있다. 상세하게는, 경로 생성 및 보정부(137)는 무게감지부(132)에서 감지한 적재물의 무게와 무게 분포, 관성측정부(133)에서 측정한 자율 이송로봇(100)의 운동 상태, 위성신호 수신부(134)에서 수신한 자율 이송로봇(100)의 좌표 및 이동 상태, 추종신호 통신부(135)에서 수신한 추종신호(F), 혹은 장애물 인식부(136)에서 수신한 장애물 인식신호(O) 중 어느 하나에 기초하여 단거리 주행경로(S)를 보정한다.The short-distance driving path S may be corrected by the path generating and correcting unit 137 . In detail, the path generating and correcting unit 137 includes the weight and weight distribution of the load detected by the weight sensing unit 132 , the motion state of the autonomous transport robot 100 measured by the inertia measuring unit 133 , and the satellite signal receiving unit. Among the coordinates and movement state of the autonomous transport robot 100 received at 134 , the tracking signal F received from the tracking signal communication unit 135 , or the obstacle recognition signal O received from the obstacle recognition unit 136 , The short-distance travel route S is corrected based on either one.

도 4에 도시된 일 실시예에 대해 설명하면, 장거리 주행경로(L)는 적어도 둘 이상의 두개의 단거리 주행경로(S1, S2)로 구성된다. 자율 이동로봇(100)은 주행경로를 따라서 배치되어 있는 비콘(300)으로부터 추종신호(F)를 수신하여 목표지점(P)으로 유도된다.Referring to the embodiment shown in FIG. 4 , the long-distance driving path L is configured by at least two or more short-distance driving paths S1 and S2. The autonomous mobile robot 100 is guided to the target point P by receiving the tracking signal F from the beacon 300 disposed along the driving route.

자율 주행로봇(100)이 단거리 주행경로 S1을 따라 주행한 후 장애물 인식부(136)에서 장애물을 인식한 경우, 경로 생성 및 보정부(137)는 현재 자율 이송로봇의 적재부(131)에 실려진 수확물의 무게나 적재영역(131S) 내 무게 분포, 현재 자율 이송로봇의 좌표, 운동 상태(이동속력 및 방향 등)들을 적어도 하나 이상 고려하여 보정된 단거리 주행경로(`S2)를 도출한다. 이후, 자율 주행로봇(100)은 보정된 단거리 주행경로(`S2)를 따라서 주행된다.When the autonomous driving robot 100 travels along the short-distance driving path S1 and the obstacle recognition unit 136 recognizes an obstacle, the path creation and correction unit 137 is currently loaded on the loading unit 131 of the autonomous transport robot. A corrected short-distance driving route (`S2) is derived by considering at least one of the weight of the true harvest, the weight distribution within the loading area 131S, the current coordinates of the autonomous transport robot, and the motion state (moving speed and direction, etc.). Thereafter, the autonomous driving robot 100 is driven along the corrected short-distance driving path `S2.

도 5과 도 6에 도시된 다른 일 실시예로써 자율 이송로봇(100)의 적재영역(131S)에 적재된 수확물이 좌측에 비해 우측에 많은 무게가 가해져 좌우측의 무게분포가 상이한 경우, 90도의 우회전을 해야하는 기존의 단거리 주행경로인 S1, S2 대신 넓은 반경으로 회전할 수 있도록 단거리 주행경로 `S1, `S2로 보정한다.As another embodiment shown in FIGS. 5 and 6 , when the weight distribution on the left and right sides is different because the harvest loaded in the loading area 131S of the autonomous transfer robot 100 is more weighted on the right side than on the left side, turn right at 90 degrees Instead of the existing short-distance driving paths S1 and S2 that require

또 다른 실시예로, 자율 이송로봇(100)이 정차상태에서 주행상태로 전환되는 경우, 비좁은 공간에 위치한 경유지가 존재하는 경우 등과 같이, 자율 이송로봇(100)의 좌측 혹은 우측방향으로 90도를 초과하는 선회가 필요한 단거리 주행경로는 자율 이송로봇(100)를 선회시키는 것 대신에 자율 이송로봇(100)의 후진과 좌우측 선회를 조합하여 자율 이송로봇(100)의 선회를 최소화하는 방향으로 단거리 주행경로를 보정하도록 한다.In another embodiment, when the autonomous transport robot 100 is switched from a stopped state to a driving state, 90 degrees to the left or right of the autonomous transport robot 100, such as when a waypoint located in a cramped space exists. In the short-distance driving route requiring excessive turning, instead of turning the autonomous transport robot 100, the autonomous transport robot 100 combines the reverse and left and right turns to minimize the turning of the autonomous transport robot 100. Short-distance driving Correct the path.

주행제어부(138)는 경로 생성 및 보정부(137)에 의해 보정된 단거리 주행경로를 양측 각각에 바퀴에 주행 및 조향에 필요한 개별적인 제어신호를 생성하도록 모터제어부(120)를 제어하는 구성요소이다.The driving control unit 138 is a component that controls the motor control unit 120 to generate individual control signals for driving and steering the short-distance driving path corrected by the path generating and correcting unit 137 to the wheels on each side.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 자율 이송로봇(100)을 응용한 농업용 자율 이송로봇 시스템에 관한 것이다. 중복되는 설명은 간소화하여 설명하도록 한다.Referring to FIG. 7 , it relates to an autonomous transport robot system for agriculture to which the autonomous transport robot 100 according to an embodiment of the present invention is applied. The overlapping description will be simplified and explained.

본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 자율 이송로봇 시스템은,Agricultural autonomous transport robot system according to an embodiment of the present invention,

선택된 목표지점(P)의 위치와 자율 이송로봇(100)의 현재 좌표(G)에 기반하여 적어도 둘 이상의 단거리 주행경로(S)의 조합으로 이루어진 장거리 주행경로(L)를 생성하고, 단거리 주행경로를 따라 자율주행하는 자율 이송로봇(100) 및 개별 식별자를 가지고 목표지점(P), 목표지점(P)의 주위, 음영지역 등을 포함한 자율 이송로봇(100)이 이동되어야 하는 자율주행영역 중 일부 위치에 선택적으로 설치되어, 자율 이송로봇(100)을 목표지점으로 정확하게 유도하기 위해 되어 추종신호(F)를 송출하는 비콘(300)을 포함한다.Based on the location of the selected target point (P) and the current coordinates (G) of the autonomous transport robot 100, a long-distance driving route L consisting of a combination of at least two short-distance driving routes S is generated, and the short-distance driving route is generated. Part of the autonomous driving area in which the autonomous transport robot 100, which autonomously drives along The beacon 300 is selectively installed at a location to accurately guide the autonomous transfer robot 100 to a target point and transmits a tracking signal F.

특히, 자율 이송로봇(100)은 장애물 인식 여부, 현재 적재된 수확물의 무게나 내 무게 분포, 현재 자율 이송로봇의 좌표(G), 운동 상태(이동속력 및 방향 등) 및 추종신호(F)들을 적어도 하나 이상 고려하여 단거리 주행경로를 보정한다. 이후, 자율 주행로봇(100)은 보정된 단거리 주행경로를 따라서 주행된다.In particular, the autonomous transport robot 100 detects whether obstacles are recognized, the weight or internal weight distribution of the currently loaded crop, the coordinates (G) of the current autonomous transport robot, the motion state (movement speed and direction, etc.) and the following signals (F). The short-distance driving route is corrected by considering at least one. Thereafter, the autonomous driving robot 100 is driven along the corrected short-distance driving path.

자율 이송로봇(100)이 자율주행을 하며 보정한 단거리 주행경로(`S)는 관제서버(200)로 송신된다. 관제서버(200)는 보정된 단거리 주행경로(`S)를 수신하여 장거리 주행경로(L)를 재생성한다.The autonomous transport robot 100 performs autonomous driving and the corrected short-distance driving path `S is transmitted to the control server 200 . The control server 200 receives the corrected short-distance travel route `S and regenerates the long-distance travel route (L).

이때, 관제서버(200)는 자율 이송로봇(100)이 단거리 주행경로(S)를 보정하는 당시의 자율주행 환경을 파악한다. 즉, 보정된 단거리 주행경로(`S)의 생성 당시의 자율 주행로봇의 현재 상태를 파악한다. 구체적으로, GPS 신호의의 수신 여부와 GPS 신호 세기 이력, 추종신호(F)의 수신 유무와 추종신호(F)의 세기 이력을 분석한다. 관제서버(200)는 기존 단거리 주행경로(S) 중에 포함된 음영구간의 유무와 범위, 실내/외 영역 구분 및 범위 등을 도출하는 것이 가능하다.At this time, the control server 200 grasps the autonomous driving environment at the time when the autonomous transfer robot 100 corrects the short-distance driving path S. That is, the current state of the autonomous driving robot at the time of generation of the corrected short-distance driving route (`S) is grasped. In detail, whether or not the GPS signal has been received, the history of the GPS signal strength, whether the tracking signal F has been received, and the history of the strength of the tracking signal F are analyzed. The control server 200 is capable of deriving the existence and range of the shaded section included in the existing short-distance driving route S, the indoor/outdoor area division and range, and the like.

이후, 관제서버(200)는 적어도 둘 이상의 새로운 단거리 주행경로로 이루어진 새로운 장거리 주행경로(`L)를 재생성한다. 새로운 단거리 주행경로(``S)들은, 음영구간의 유무와 범위, 실내/외 영역 구분 및 범위에 대한 정보를 포함한다.Thereafter, the control server 200 regenerates a new long-distance driving path `L consisting of at least two or more new short-distance driving paths. The new short-distance driving routes (``S) include information on the existence and range of shaded sections, and the classification and range of indoor/outdoor areas.

관제서버(200)는 새로운 장거리 주행경로(`L)를 운용중인 모든 자율 이송로봇(100)에 배포한다.The control server 200 distributes a new long-distance driving route (`L) to all autonomous transport robots 100 in operation.

자율 이송로봇(100)이 새로운 단거리 주행경로(``S)를 따라서 이동한다.The autonomous transport robot 100 moves along a new short-distance driving path ``S.

자율 이송로봇(100)은 새로운 단거리 주행경로(``S)를 따라 자율이동하여, 관제서버(200)에 의해 파악된 음영구간 혹은 실내 영역에 인접하는 경우, 관성측정부(133), 추종신호 통신부(135), 및 장애물 인식부(136)의 단일 시간당 샘플링 횟수(sampling rate) 혹은 감도(sensitivity) 등을 제어하여 음영영역 혹은 실내 영역을 통과하거나 우회해서 이동할 수 있도록 새로운 단거리 주행경로(``S)를 보정한다.The autonomous transport robot 100 autonomously moves along the new short-distance driving path ``S. A new short-distance driving route (`` S) is corrected.

자율 이송로봇(100)과 관제서버(200)는 주행경로에 대한 지속적인 피드백을 함으로써, 더욱 안정적이고 원활한 자율주행 경로를 생성할 수 있다.The autonomous transport robot 100 and the control server 200 can generate a more stable and smooth autonomous driving path by continuously providing feedback on the driving path.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예, 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정, 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described with specific matters such as specific components, limited embodiments, and drawings, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments No, various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims to be described later, but also all those with equivalent or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .

100 : 자율 이송로봇
110 : 바퀴부
120 : 모터제어부
130 : 프레임
130H : 손잡이
131 : 적재부
131S : 적재영역
132 : 무게감지부
133 : 관성측정부
134 : 위성신호 수신부
135 : 추종신호 통신부
136 : 장애물 인식부
137 : 경로 생성 및 보정부;
138 : 주행제어부
H : 수확물
F : 추종신호
O : 장애물 인식 신호
G : 현재 좌표
P : 목적지점
L : 장거리 주행경로
S : 단거리 주행경로
200 : 관제서버
300 : 비콘100: autonomous transfer robot
110: wheel part
120: motor control unit
130: frame
130H : handle
131: loading part
131S : loading area
132: weight sensing unit
133: inertial measurement unit
134: satellite signal receiver
135: following signal communication unit
136: obstacle recognition unit
137: path generation and correction unit;
138: driving control unit
H: harvest
F : follow signal
O: Obstacle recognition signal
G: current coordinates
P : destination point
L: long-distance driving route
S: short-distance driving route
200: control server
300: beacon

Claims

In the autonomous transport robot having a plurality of wheels,
a wheel portion provided with a plurality of wheels comprising a pair of left-hand rows and a pair of right-hand rows, and wheel hub motors individually installed on each wheel;
a motor control unit controlling the driving of the plurality of wheel units, respectively;
a frame connected to and supported by the plurality of wheel parts, respectively;
a loading unit installed on the frame to load crops;
a weight sensing unit installed on the frame corresponding to the loading unit and the wheel unit to measure the weight of the loaded crop;
an inertia measurement unit installed on the frame to determine the current state of motion of the autonomous transfer robot by a combination of a magnetometer, an accelerometer, and a rotation system;
a satellite signal receiver installed in the frame to receive a GPS signal from a GPS satellite to derive the current coordinates and motion state of the autonomous transport robot;
The plurality of wheel parts are installed spaced apart from each other on both front and rear sides of the frame in the driving direction corresponding to the connection positions of the plurality of wheel parts, and are disposed on at least one area of a target point on an autonomous driving route, a target point near the target point, and a GPS signal shadow section. a tracking signal communication unit configured to receive a tracking signal from a beacon configured to transmit a tracking signal for each installation location on the frame;
an obstacle recognition unit installed on the frame to transmit an obstacle recognition signal in a moving direction of the autonomous transport robot and receive a reflected obstacle recognition signal;
Based on the received coordinates of the autonomous transport robot and the coordinates of a preset destination point, a long-distance driving route consisting of a combination of at least two short-distance driving routes is determined, and at least the current coordinates of the autonomous transport robot, motion state, received tracking signal, a path generation and correction unit for correcting one or more short-distance driving paths based on any one obstacle recognition signal; and
and a driving control unit for controlling the motor control unit to move the autonomous transfer robot according to the corrected short-distance driving route;
The path generation and correction unit checks whether the GPS signal is received from the satellite signal receiving unit and the tracking signal communication unit and whether the GPS signal is shaded section or indoor section on the short-distance driving route through the reception strength and reception strength history of the tracking signal,
The inertia measurement unit, the tracking signal communication unit, and the obstacle recognition unit are confirmed to have reached the GPS signal shaded section or the indoor section on the short-distance driving path confirmed by the path creation and correction unit through the GPS signal confirmed from the satellite signal receiving unit. In some cases, the autonomous transfer robot, characterized in that the data collection sensitivity is improved or the collection period is shortened.

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The method of claim 1,
The weight sensing unit,
The autonomous transport robot, characterized in that by dividing the loading area of the loading part into at least two or more, it is installed corresponding to the number of partitioned areas to detect the individual weight distribution of each loading area.

4. The method of claim 3,
The path generation and correction unit,
An autonomous transport robot, characterized in that it corrects a short-distance driving route based on the detected individual weight distribution of each loading area.

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