KR102409528B1 - 무인 팔레트트럭 자율주행시스템 - Google Patents

무인 팔레트트럭 자율주행시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 무인 팔레트트럭 자율주행시스템은 화물을 적재하고 있으며 인식 가능한 인식기를 구비하고 있는 팔레트; 상기 팔레트와 컨베이어벨트, 장애물, 출입문, 화물트럭 상차 및 하차 지점, 무인 팔레트트럭위치정보 및 구동에 필요한 데이터를 모두 저장하고 있는 중앙서버; 상기 중앙서버와 통신 가능하며, 무인 팔레트트럭으로부터 인가 받은 맵핑 데이터를 이용하여 작업장 맵데이터를 생성하고, 생성된 데이터와 무인 팔레트트럭으로부터 인가받은 위치데이터에 따라 무인 팔레트트럭의 주행을 제어하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 입력된 주행데이터에 따라 팔레트를 옮기고 자율주행 가능한 다수개의 팔레트트럭을 포함하여 구성하되, 상기 팔레트트럭은 동력을 제공하는 전원부, 상기 전원부의 전원을 충전하는 충전부, 상기 전원부의 동력을 인가 받아 작동하며, 작업장의 맵핑을 위하여 가이드라인을 인식하는 가이드라인 인식부, 상기 전원부의 동력을 인가 받아 팔레트의 무게를 측정하는 하중감지부, 상기 전원부로부터 동력을 인가 받아 작업장의 필수 구성요소인 출입문, 컨베이어벨트, 화물트럭 상차 및 하차 지점, 팔레트의 지정된 위치를 인식하는 인식부, 상기 하중감지부의 무게와 주행속도 및 동력을 계산하여 남은 주행거리를 계산하는 연산부, 상기 연산부에서 측정된 데이터를 제어부와 중앙서버에 전달하기 위한 통신이 가능한 통신부, 상기 통신부를 통해 제어부에 실시간으로 위치를 전달하기 위한 위치감지부, 상기 전원부로부터 동력을 인가 받아 전방, 측면, 후방에 장애물을 감지하는 다수개의 감지센서, 상기 전원부의 동력을 인가 받아 팔레트를 이동시키기 위하여 팔레트에 고정되는 다수개의 돌출부 및 상기 팔레트를 이동시키기 위하여 부착되어있는 다수개의 바퀴를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무인 팔레트트럭 자율주행시스템{SYSTEM FOR UNMANNED PALLET TRUCK AUTONOMOUS DRIVING}
본 발명은 무인 팔레트트럭에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운행할 구역을 자율맵핑하고, 맵핑된 구역 내에서 자율 주행이 가능하고, 각각의 무인팔레트트럭의 위치와 출입문, 화물레일, 팔레트의 위치를 바탕으로 최단거리 운행 가능한 자율주행 가능한 무인 팔레트트럭에 관한 것이다.
최근 산업 자동화 및 무인화 경향에 따라 다양한 AGV(Automatic Guided Vehicle) 즉, 무인운반차가 산업 현장에 적용되고 있다.
그 중 유도라인을 따라 일정 경로를 반복적으로 주행하는 유도라인 추적 AGV는 생산 공정에서 정해진 위치로 대차에 적재된 부품을 운반하기 위한 용도로 사용될 수 있어 그 수요가 증가하고 있는 추세에 있다.
한편, 종래 현장에서 사용되고 있는 유도라인 추적 AGV는 주로 마그네틱 센서를 통한 1차원 스캔 방식을 사용한다. 이러한 마그네틱 센서 기반의 유도라인 추적 방식에서는 1차원의 좁은 탐색 및 감지 영역을 사용함에 따라 유도라인의 분기나 합류 지점과 같은 복합구조의 유도라인을 분석하는데 어려움이 많으며, 마그네틱 유도라인의 훼손에도 취약하다는 단점이 있다.
이러한 단점을 해결하기 위해 마그네틱 유도라인을 작업장 바닥에 매립하여 훼손을 최소로 줄이는 한편, 유도라인의 분기 및 병합 지점에 별도의 표식(마그네틱 마커, RFID 태그 등)을 작업장 바닥에 매립 설치하고, AGV에는 매립된 표식을 인식하기 위한 별도의 센서를 장착하여 활용함으로써 복합구조 유도라인 분석의 애로사항을 극복하는 방식을 사용하고 있다.
그러나 이러한 별도 표식의 매립을 통한 극복 방식은 근래의 다품종 소량생산 방식의 산업현장에서 요구하는 생산 유연성의 확보에 매우 큰 부담이 되고 있다. 즉, 생산품목에 따라 생산라인의 변경과 재설계가 수시로 이루어져야 하는데, 마그네틱 유도라인 및 별도 표식의 매립 방법은 이러한 변경에 있어 경제적, 시간적으로 매우 부담스러운 방식이며, 작업장 현장의 바닥이 철재로 구성되어 있는 경우에는 자기장간섭으로 인해 마그네틱 센서 기반 유도방식의 활용이 원천적으로 불가능하다는 한계도 있다.
또한, 무인운반차의 주행 경로 바닥에 페인트나 컬러테이프를 도색 또는 부착하고 이를 카메라가 인식하는 방식이 있으나, 이 방식 또한 작업장 오염 및 페인트나 컬러 테이프의 훼손에 취약한 문제점이 있다.
한편, 무인운반차의 진행 경로 상에 위치한 장애물을 회피하기 위해서는 상술한 종래 방식으로는 정확한 장애물 회피를 통해 신속한 대차의 이동이 곤란한 문제점이 있다.
따라서 신속하고 정확하게 장애물을 회피하며 무인운반차의 주행 효율을 향상시킬 수 있는 새로운 수단이 필요한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 작업장을 맵핑하여장애물과 타겟을 인식하고, 무인 팔레트트럭간 위치공유를 통해 최단거리로 작업을 수행하는 무인 팔레트트럭 자율주행 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무인 팔레트트럭 자율주행시스템은 화물을 적재하고 있으며 인식 가능한 인식기를 구비하고 있는 팔레트; 상기 팔레트와 컨베이어벨트, 장애물, 출입문, 화물트럭 상차 및 하차 지점, 무인 팔레트트럭위치정보 및 구동에 필요한 데이터를 모두 저장하고 있는 중앙서버; 상기 중앙서버와 통신 가능하며, 무인 팔레트트럭으로부터 인가 받은 맵핑 데이터를 이용하여 작업장 맵데이터를 생성하고, 생성된 데이터와 무인 팔레트트럭으로부터 인가받은 위치데이터에 따라 무인 팔레트트럭의 주행을 제어하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 입력된 주행데이터에 따라 팔레트를 옮기고 자율주행 가능한 다수개의 팔레트트럭을 포함하여 구성하되,
상기 팔레트트럭은 동력을 제공하는 전원부, 상기 전원부의 전원을 충전하는 충전부, 상기 전원부의 동력을 인가 받아 작동하며, 작업장의 맵핑을 위하여 가이드라인을 인식하는 가이드라인 인식부, 상기 전원부의 동력을 인가 받아 팔레트의 무게를 측정하는 하중감지부, 상기 전원부로부터 동력을 인가 받아 작업장의 필수 구성요소인 출입문, 컨베이어벨트, 화물트럭 상차 및 하차 지점, 팔레트의 지정된 위치를 인식하는 인식부, 상기 하중감지부의 무게와 주행속도 및 동력을 계산하여 남은 주행거리를 계산하는 연산부, 상기 연산부에서 측정된 데이터를 제어부와 중앙서버에 전달하기 위한 통신이 가능한 통신부, 상기 통신부를 통해 제어부에 실시간으로 위치를 전달하기 위한 위치감지부, 상기 전원부로부터 동력을 인가 받아 전방, 측면, 후방에 장애물을 감지하는 다수개의 감지센서, 상기 전원부의 동력을 인가 받아 팔레트를 이동시키기 위하여 팔레트에 고정되는 다수개의 돌출부 및 상기 팔레트를 이동시키기 위하여 부착되어있는 다수개의 바퀴를 포함 한다.
상기 인식부에서 필수 구성요소를 인식하기 위하여 출입문, 컨베이어벨트, 화물트럭 상차 및 하차 지점, 팔레트의 지정된 위치에 각각 바코드 또는 QR코드를 부착하여 인식하게 하고, 이때 어떠한 인식도 하지 못하고 감지센서만 작동할 시 장애물이라고 판정할 수 있다.
또한 팔레트트럭은 전원부에서 동력을 인가 받아 제어부로부터 입력 받은 시작 위치로 이동하여 맵핑을 시작하는 단계; 팔레트트럭은 가이드라인 인식부를 통해 벽면을 따라 주행하는 단계; 주행을 계속하면서 인식부에서 입력된 인식기가 있는지 계속해서 판단하는 단계; 이때 인식기가 입력되었을 때, 인식기의 기준으로 가이드라인을 재생성하고, 가이드라인을 따라 주행하는 단계; 가이드라인을 따라 계속해서 주행하면서 인식부에서 다른 인식기가 입력되면 주행된 거리만큼 필수구성요소로 판단하여 데이터를 입력하는 단계; 및 상기 주행을 계속하면서 인식부에서 입력된 인식기가 있는지 계속해서 판단하면서 인식부에서 입력된 인식기가 없을 시 계속하해서 가이드라인 인식부를 통해 벽면을 따라 주행하는 단계;를 포함한다.
상기 팔레트트럭은 전원부에서 동력을 인가 받아 제어부로부터 입력 받은 시작 위치로 이동하여 맵핑을 시작하는 단계에서, 입력 받은 시작데이터는 중앙서버로부터 작업장 건축도면을 사용하여 제공할 수 있다.
마지막으로 제어부에 입력된 맵핑데이터를 바탕으로 장애물과 필수구성요소를 반영한 작업장지도를 생성하는 단계; 제어부는 상기 생성된 지도와 각각의 팔레트와 팔레트트럭의 위치데이터를 바탕으로 운반시킬 팔레트와 최단거리의 팔레트트럭을 매칭하는 단계; 세어부는 상기 매칭된 결과를 바탕으로 각각의 팔레트트럭에 주행데이터를 명령하는 단계; 주행데이터가 입력된 주행팔레트트럭을 제외한 잉여팔레트트럭을 우선순위로 하여 계속해서 주행데이터를 생성하는 단계; 및 주행중인 팔레트트럭의 베터리잔량을 바탕으로 주행불가능한 팔레트트럭은 전력충전을 위하여 충전구역으로 주행명령하며, 주행가능한 베터리잔량일 시 계속해서 팔레트를 운반시킬 주행데이터를 생성하여 팔레트트럭에 명령하는 단계;를 포함한다.
이러한 특징에 따르면, 본 발명은 어떤 작업장에서도 작업장 현장 맵핑이 가능하고, 맵핑된 작업장 데이터에 따라 장애물, 팔레트, 컨베이어벨트, 화물차, 출입문 등의 작업장에 필요한 요소와 위치를 공유하여 무인팔레트트럭의 이동경로를 최단시간으로 자동설정 및 자율주행 하여 작업속도를 증가시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 팔레트트럭 자율주행시스템의 시스템 도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 팔레트트럭 자율주행시스템의 맵핑 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 팔레트트럭 자율주행시스템의 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 팔레트트럭 자율주행시스템을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 팔레트트럭 자율주행시스템의 시스템 도이다.
도 1을 참조하면 무인 팔레트트럭 자율주행시스템은 화물을 적재하고 있으며 인식 가능한 인식기를 구비하고 있는 팔레트(30), 상기 팔레트(30)와 컨베이어벨트, 장애물, 출입문, 화물트럭 상차 및 하차 지점, 무인 팔레트트럭위치정보 및 구동에 필요한 데이터를 모두 저장하고 있는 중앙서버(100), 상기 중앙서버(100)와 통신 가능하며, 무인 팔레트트럭으로부터 인가 받은 맵핑 데이터를 이용하여 작업장 맵데이터를 생성하고, 생성된 데이터와 무인 팔레트트럭으로부터 인가 받은 위치데이터에 따라 무인 팔레트트럭의 주행을 제어하는 제어부(10) 및 상기 제어부(10)로부터 입력된 주행데이터에 따라 팔레트(30)를 옮기고 자율주행 가능한 다수개의 팔레트트럭(20)을 포함하여 구성하고 있다.
상기 팔레트트럭(20)은 동력을 제공하는 전원부, 상기 전원부의 전원을 충전하는 충전부, 상기 전원부의 동력을 인가 받아 작동하며, 작업장의 맵핑을 위하여 가이드라인을 인식하는 가이드라인 인식부, 상기 전원부의 동력을 인가 받아 팔레트의 무게를 측정하는 하중감지부, 상기 전원부로부터 동력을 인가 받아 작업장의 필수 구성요소인 출입문, 컨베이어벨트, 화물트럭 상차 및 하차 지점, 팔레트의 지정된 위치 등을 인식하는 인식부, 상기 하중감지부의 무게와 주행속도 및 동력을 계산하여 남은 주행거리를 계산하는 연산부, 상기 연산부에서 측정된 데이터를 제어부(10)와 중앙서버(10)에 전달하기 위한 통신이 가능한 통신부, 상기 통신부를 통해 제어부(10)에 실시간으로 위치를 전달하기 위한 위치감지부, 상기 전원부로부터 동력을 인가 받아 전방, 측면, 후방에 장애물을 감지하는 다수개의 감지센서, 상기 전원부의 동력을 인가 받아 팔레트(20)를 이동시키기 위하여 팔레트(20)에 고정되는 다수개의 돌출부 및 상기 팔레트(20)를 이동시키기 위하여 부착되어있는 다수개의 바퀴를 포함하여 구성하고 있다.
상기 인식부에서 필수 구성요소를 인식하기 위하여 출입문, 컨베이어벨트, 화물트럭 상차 및 하차 지점, 팔레트의 지정된 위치에 각각 바코드 또는 QR코드를 부착하여 인식하게 한다. 이때, 어떠한 인식도 하지 못하고 감지센서만 작동할 시 장애물이라고 판정한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 팔레트트럭 자율주행시스템의 맵핑 순서도이다.
도 2를 참조하면, 팔레트트럭(20)은 전원부에서 동력을 인가 받아 제어부(10)로부터 입력 받은 시작 위치로 이동하여 맵핑을 시작한다(S10).
이때 입력 받은 시작데이터는 중앙서버(100)로부터 작업장 건축도면을 사용하여 제공한다.
팔레트트럭(20)은 가이드라인 인식부를 통해 벽면을 따라 주행한다(S11).
주행을 계속하면서 인식부에서 입력된 인식기가 있는지 계속해서 판단한다(S12).
이때 인식기가 입력되었을 때, 인식기의 기준으로 가이드라인을 재생성하고, 가이드라인을 따라 주행한다(S13).
가이드라인을 따라 계속해서 주행하면서 인식부에서 다른 인식기가 입력되면 주행된 거리만큼 필수구성요소로 판단하여 데이터를 입력한다(S14).
상기 주행을 계속하면서 인식부에서 입력된 인식기가 있는지 계속해서 판단하면서 인식부에서 입력된 인식기가 없을 시 계속해서 가이드라인 인식부를 통해 벽면을 따라 주행한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 팔레트트럭 자율주행시스템의 순서도이다.
도 3을 참조하면 무인 팔레트트럭 자율주행 시스템은 제어부에 입력된 맵핑데이터를 바탕으로 장애물과 필수구성요소를 반영한 작업장지도를 생성한다(S20).
제어부는 상기 생성된 지도와 각각의 팔레트와 팔레트트럭의 위치데이터를 바탕으로 운반시킬 팔레트와 최단거리의 팔레트트럭을 매칭한다(S21).
제어부는 상기 매칭된 결과를 바탕으로 각각의 팔레트트럭에 주행데이터를 명령한다(S22).
주행데이터가 입력된 주행팔레트트럭을 제외한 잉여팔레트트럭을 우선순위로 하여 계속해서 주행데이터를 생성한다(S23).
주행중인 팔레트트럭의 베터리잔량을 바탕으로 주행불가능한 팔레트트럭은 전력충전을 위하여 충전구역으로 주행명령하며, 주행가능한 베터리잔량일 시 계속해서 팔레트를 운반시킬 주행데이터를 생성하여 팔레트트럭에 명령한다(S24).
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 중앙서버 10: 제어부
20: 팔레트트럭 30: 팔레트

Claims (5)

  1. 화물을 적재하고 있으며 인식 가능한 인식기를 구비하고 있는 팔레트;
    상기 팔레트와 컨베이어벨트, 장애물, 출입문, 화물트럭 상차 및 하차 지점,
    무인 팔레트트럭위치정보 및 구동에 필요한 데이터를 모두 저장하고 있는 중앙서버;
    상기 중앙서버와 통신 가능하며, 무인 팔레트트럭으로부터 인가 받은 맵핑데이터를 이용하여 작업장 맵데이터를 생성하고, 생성된 데이터와 무인 팔레트트럭으로부터 인가받은 위치데이터에 따라 무인 팔레트트럭의 주행을 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 입력된 주행데이터에 따라 팔레트를 옮기고 자율주행 가능한 다수개의 팔레트트럭을 포함하여 구성하되,
    상기 팔레트트럭은 동력을 제공하는 전원부,
    상기 전원부의 전원을 충전하는 충전부,
    상기 전원부의 동력을 인가 받아 작동하며, 작업장의 맵핑을 위하여 가이드라인을 인식하는 가이드라인 인식부,
    상기 전원부의 동력을 인가 받아 팔레트의 무게를 측정하는 하중감지부,
    상기 전원부로부터 동력을 인가 받아 작업장의 필수 구성요소인 출입문, 컨베이어벨트, 화물트럭 상차 및 하차 지점, 팔레트의 지정된 위치를 인식하는 인식부,
    상기 하중감지부의 무게와 주행속도 및 동력을 계산하여 남은 주행거리를 계산하는 연산부,
    상기 연산부에서 측정된 데이터를 제어부와 중앙서버에 전달하기 위한 통신이 가능한 통신부,
    상기 통신부를 통해 제어부에 실시간으로 위치를 전달하기 위한 위치감지부,
    상기 전원부로부터 동력을 인가 받아 전방, 측면, 후방에 장애물을 감지하는 다수개의 감지센서,
    상기 전원부의 동력을 인가 받아 팔레트를 이동시키기 위하여 팔레트에 고정되는 다수개의 돌출부 및
    상기 팔레트를 이동시키기 위하여 부착되어있는 다수개의 바퀴를 포함하여 구성하되,
    상기 인식부에서 필수 구성요소를 인식하기 위하여 출입문, 컨베이어벨트, 화물트럭 상차 및 하차 지점, 팔레트의 지정된 위치에 각각 바코드 또는 QR코드를 부착하여 인식하게 하고, 이때 어떠한 인식도 하지 못하고 감지센서만 작동할 시장애물이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 무인 팔레트트럭 자율주행시스템.
  2. 삭제
  3. 팔레트트럭은 전원부에서 동력을 인가 받아 제어부로부터 입력 받은 시작 위치로 이동하여 맵핑을 시작하는 단계;
    팔레트트럭은 가이드라인 인식부를 통해 벽면을 따라 주행하는 단계;
    주행을 계속하면서 인식부에서 입력된 인식기가 있는지 계속해서 판단하는 단계;
    이때 인식기가 입력되었을 때, 인식기의 기준으로 가이드라인을 재생성하고,가이드라인을 따라 주행하는 단계;
    가이드라인을 따라 계속해서 주행하면서 인식부에서 다른 인식기가 입력되면 주행된 거리만큼 필수구성요소로 판단하여 데이터를 입력하는 단계; 및
    상기 주행을 계속하면서 인식부에서 입력된 인식기가 있는지 계속해서 판단 하면서 인식부에서 입력된 인식기가 없을 시 계속하해서 가이드라인 인식부를 통해벽면을 따라 주행하는 단계;를 포함하되,
    상기 팔레트트럭은 전원부에서 동력을 인가 받아 제어부로부터 입력 받은 시
    작 위치로 이동하여 맵핑을 시작하는 단계에서, 입력 받은 시작데이터는 중앙서버로부터 작업장 건축도면을 사용하여 제공하며,
    제어부에 입력된 맵핑데이터를 바탕으로 장애물과 필수구성요소를 반영한 작업장지도를 생성하는 단계;
    제어부는 상기 생성된 지도와 각각의 팔레트와 팔레트트럭의 위치데이터를 바탕으로 운반시킬 팔레트와 최단거리의 팔레트트럭을 매칭하는 단계;
    제어부는 상기 매칭된 결과를 바탕으로 각각의 팔레트트럭에 주행데이터를 명령하는 단계;
    주행데이터가 입력된 주행팔레트트럭을 제외한 잉여팔레트트럭을 우선순위로 하여 계속해서 주행데이터를 생성하는 단계; 및
    주행중인 팔레트트럭의 베터리잔량을 바탕으로 주행불가능한 팔레트트럭은 전력충전을 위하여 충전구역으로 주행명령하며, 주행가능한 베터리잔량일 시 계속해서 팔레트를 운반시킬 주행데이터를 생성하여 팔레트트럭에 명령하는 단계;를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 무인 팔레트트럭 자율주행시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
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