KR102515092B1 - 양방향 자율 이동 장치에서의 이동 경로 제어 방법, 장치 및 시스템 - Google Patents

양방향 자율 이동 장치에서의 이동 경로 제어 방법, 장치 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양방향 자율 이동 장치 시스템에서의 이동 경로 제어 방법, 장치 및 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 양방향 자율 이동 장치에서 교착 상태(deadlock) 발생을 효과적으로 방지하면서, 나아가 목적지까지의 운송 소요 시간도 최소화할 수 있는 양방향 자율 이동 장치 시스템에서의 이동 경로 제어 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명에서는, 복수의 제어 위치(CP)와, 상기 복수의 제어 위치(CP)를 연결하는 양방향 이동 가능한 복수의 단위 경로가 구비되는 작업 공간에서 이동하면서, 지속적으로 주어지는 작업(task)을 수행하는 복수의 자율 이동 장치의 이동을 제어하는 방법에 있어서, 제1 자율 이동 장치가 현재 위치하는 제1 제어 위치(CP)와 연결된 하나 이상의 제어 위치(CP) 중 이동하더라도 교착 상태(deadlock)를 유발하지 않는 제어 위치(CP)를 선택하여 이동할 제2 제어 위치(CP)로 산출하는 이동 제어 위치 산출 단계; 상기 제2제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보에 대하여, 상기 제1 제어 위치(CP)로 연결되는 제1 단위 경로 방향으로의 이동을 금지하도록 변경하는 이동 가능 방향 정보 변경 단계; 및 상기 변경된 제2 제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보를 실시간으로 반영하면서 미리 정해진 경로 알고리즘(routingalgorithm)을 이용해 복수의 자율 이동 장치의 이동 경로를 제어하는 이동 경로 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 장치 제어 방법을 개시한다.

Description

양방향 자율 이동 장치에서의 이동 경로 제어 방법, 장치 및 시스템{Method, apparatusand systemforcontrolling to avoid deadlock in bi-directional automated moving device}
본 발명은 양방향 자율 이동 장치에서의 이동 경로 제어 방법, 장치 및 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 양방향 자율 이동 장치에서 교착 상태(deadlock) 발생을 효과적으로 방지하면서, 나아가 목적지까지의 운송 소요 시간도최소화할 수 있는양방향 자율 이동 장치에서의 이동 경로제어 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다.
최근 전자 상거래의 성장, 공장 자동화의 확산 등으로 자율적으로 이동하면서 제품이나 부품 등의 수송하는 등의 작업을 자동화하는 다양한 자율 이동 장치가 빠르게 확산하고 있다.
보다 구체적인 예를 들어, 물류 창고나 공장 등에서 제품이나 부품 등의 운반을 자동화하기 위하여 무인운반차량(Automated Guided Vehicle, AGV)을 활용하거나, 자율 이동 로봇(Autonomous Mobile Robot)을 제품 등의 수송에 적용하여 작업 효율을 개선하고 비용을 절감하려는 시도가 폭넓게 이루어지고 있다.
이때, 상기 무인운반차량(AGV)은 공중이나 지면, 또는 지면 하부에 전선이나 마커 또는 마그네틱 테이프 등을 구비하여 영상 식별, 자석, 레이저 등을 이용해 정해진 경로를 따라 이동하면서 자동으로 제품 등을 운반하게 된다.
보다 구체적으로, 도 1에 예시된 아마존의 키바(Kiva) 시스템에서는 전세계의 물류 창고에서 20만대 이상의 무인운반차량(AGV)(10)을 운영하고 있으며, 이를 통해 물류 비용을 20% 절감하고, 물류 운반 시간을 1/6로 단축시킨 것으로 알려져 있다.
그런데, 상기 무인운반차량(AGV)(10)은 이동 경로를 미리 정해진 단방향으로만 이동할 수 있는 단방향 무인운반차량(AGV) 시스템(도 2의 (a))과, 양방향으로 모두 이동할 수 있는 양방향 무인운반차량(AGV) 시스템(도 2의 (b))으로 나눌 수 있다.
이때, 단방향 무인운반차량(AGV) 시스템은 출발지에서 목적지까지 이동하기 위하여 이동 경로의 방향에 따라 둘러가야 하므로 이동 거리가 길어지는 반면, 양방향 무인운반차량(AGV) 시스템은 최단 거리로 이동이 가능하다는 장점이 있어, 제한된 공간 내에서 보다 효율적인 운송이 가능하다는 장점을 가진다.
그런데, 상기 양방향 무인운반차량(AGV) 시스템에서는 복수의 무인운반차량(AGV)이 이동 불가 상황에 빠지는 교착 상태(deadlock)가 유발될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 양방향 무인운반차량(AGV) 시스템에서는 두대의 무인운반차량(AGV)이 서로 마주보고 접근하여 발생하는 헤딩-온 교착 상태(Heading-on deadlock)(도 3의 (a))와 복수의 무인운반차량(AGV)의 경로가 회전하듯 맞물리면서 발생하는 루프-사이클교착 상태(Loop-cycledeadlock)(도 3의 (b))가 발생할 수 있다.
이와 같이 교착 상태(deadlock)가 발생할 경우 전체 무인운반차량(AGV) 등 자율 이동 장치의 작업 처리 효율이 급격히 저하될 수 있는 바, 양방향 자율 이동 장치에서의 교착 상태(deadlock) 발생을 효과적으로 방지하면서, 나아가 목적지까지의 이동 소요 시간도 최소화할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
한국공개특허공보 제10-2005-0076584호(2005.07.26)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 양방향 자율 이동 장치에서의 교착 상태(deadlock) 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 양방향 자율 이동 장치에서의 이동 경로 제어 방법, 장치 및 시스템을제공하는것을목적으로한다.
또한, 본 발명에서는 자율 이동 장치가 출발지에서 목적지까지 이동하는데 소요되는 시간도 최소화할 수 있는 양방향 자율 이동 장치에서의 이동 경로 제어 방법, 장치 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 아래에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 측면에 따른 자율 이동 장치 제어 방법은, 복수의 제어 위치(CP)와, 상기 복수의 제어 위치(CP)를 연결하는 양방향 이동 가능한 복수의 단위 경로가 구비되는 작업 공간에서 이동하면서, 지속적으로 주어지는 작업(task)을 수행하는 복수의 자율 이동 장치의 이동을 제어하는 방법에 있어서, 제1 자율 이동 장치가 현재 위치하는 제1 제어 위치(CP)와 연결된 하나 이상의 제어 위치(CP) 중 이동하더라도 교착 상태(deadlock)를 유발하지 않는 제어 위치(CP)를 선택하여 이동할 제2 제어 위치(CP)로 산출하는 이동 제어 위치 산출 단계; 상기 제2제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보에 대하여, 상기 제1 제어 위치(CP)로 연결되는 제1 단위 경로 방향으로의 이동을 금지하도록 변경하는 이동 가능 방향 정보 변경 단계; 및 상기 변경된 제2 제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보를 실시간으로 반영하면서 미리 정해진 경로 알고리즘(routingalgorithm)을 이용해 복수의 자율 이동 장치의 이동 경로를 제어하는 이동 경로 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 이동 제어 위치 산출 단계에서는, 두 대의 자율 이동 장치가 동일한 단위 경로의 반대 방향에서 진입하는 헤딩-온 교착 상태(Heading-on deadlock)의 발생을 방지할 수 있는 제어 위치(CP) 중에서 상기 제2 제어 위치(CP)를 산출할 수 있다.
또한, 상기 이동 제어 위치 산출 단계에서는, 복수의 자율 이동 장치가 이동할 단위 경로가 서로 맞물리는 루프-사이클교착 상태(Loop-cycledeadlock)의 발생을 방지할 수 있는 제어 위치(CP) 중에서 상기 제2 제어 위치(CP)를 산출할 수 있다.
나아가, 상기 이동 제어 위치 산출 단계에서는, 미리 정해진 개수 이상의 자율 이동 장치가 특정한 영역에 연접하여 멈추어 있는 경우, 상기 특정한 영역을 회피하여 이동할 상기 제2 제어 위치(CP)를 산출할 수 있다.
또한, 상기 이동 경로 제어 단계는, 상기 제1 자율 이동 장치가 상기 제2 제어 위치(CP)로 이동하기에 앞서 다른 자율 이동 장치가 상기 제2 제어 위치(CP)로 이동하지 못하도록 상기 제2 제어 위치(CP)에 대한 점유권 확보를 시도하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 작업 공간은 복수의 단위 경로가 그리드(Grid) 형상을 이루는 그리드 지역과 미리 정해진 형상의 단위 모듈(unit module)이 반복하는 형상으로 배치되는 모듈 지역을 포함하며, 상기 제1 자율 이동 장치가 상기 제2 제어 위치(CP)에 대한 점유권 확보 시도가 실패한 경우, 상기 제1 자율 이동 장치가 위치하는 상기 제1 제어 위치(CP)가 그리드 지역에 포함되는 경우에는 상기 제1 제어 위치(CP)로 진입하는 단위 경로에 대한 가중치를 변경하여 상기 경로 알고리즘이 상기 제1 제어 위치(CP)로 이동하는 단위 경로를 회피하도록 하면서, 상기 제2 제어 위치(CP)에 대한 점유권이 확보될 때까지 대기할 수 있다.
또한, 상기 제1 자율 이동 장치가 위치하는 상기 제1 제어 위치(CP)가 모듈 지역에 포함되는 경우에는, 상기 제1 자율 이동 장치의 전방에 미리 정해진 개수 이상의 자율 이동 장치가 정지해 있다면 상기 제1 제어 위치(CP)로 진입하는 단위 경로에 대한 가중치를 변경하여 상기 경로 알고리즘이 상기 제1 제어 위치(CP)로 이동하는 단위 경로를 회피하도록 하면서, 상기 제2 제어 위치(CP)에 대한 점유권이 확보될 때까지 대기할 수 있다.
또한, 상기 제2 제어 위치(CP)에 대한 점유권이 확보되면, 상기 제1 자율 이동 장치가 상기 제2 제어 위치(CP)로 이동하기 전에, 상기 제1 제어 위치(CP)로 진입하는 단위 경로에 대한 가중치를 원상태로 초기화할 수 있다.
나아가, 상기 이동 경로 제어 단계에서, 상기 제1 자율 이동 장치가 상기 제1 제어 위치(CP)에서 상기 제2 제어 위치(CP)로 출발하면서, 상기 변경된 제2 제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보를 원상태로 초기화할 수 있다.
또한, 상기 이동 경로 제어 단계에서는, 상기 제1 자율 이동 장치가 상기 변경된 제2 제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보를 실시간으로 상기 복수의 자율 이동 장치와 공유하여, 상기 복수의 자율 이동 장치가 상기 변경된 제2 제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보를 반영하여 미리 정해진 경로 알고리즘(routingalgorithm)을 이용해 이동 경로를 산출하여 이동할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 자율 이동 장치 제어 시스템은, 복수의 제어 위치(CP)와, 상기 복수의 제어 위치(CP)를 연결하는 양방향 이동 가능한 복수의 단위 경로가 구비되는 작업 공간에서 이동하면서, 지속적으로 주어지는 작업(task)을 수행하는 복수의 자율 이동 장치의 이동을 제어하는 시스템에 있어서, 제1 자율 이동 장치가 현재 위치하는 제1 제어 위치(CP)와 연결된 하나 이상의 제어 위치(CP) 중 이동하더라도 교착 상태(deadlock)를 유발하지 않는 제어 위치(CP)를 선택하여 이동할 제2 제어 위치(CP)로 산출하는 이동 제어 위치 산출부; 상기 제2제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보에 대하여, 상기 제1 제어 위치(CP)로 연결되는 제1 단위 경로 방향으로의 이동을 금지하도록 변경하는 이동 가능 방향 정보 변경부; 및 상기 변경된 제2 제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보를 실시간으로 반영하면서 미리 정해진 경로 알고리즘(routingalgorithm)을 이용해 복수의 자율 이동 장치의 이동 경로를 제어하는 이동 경로 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 자율 이동 장치에서의 이동 경로 제어 방법, 장치 및 시스템에서는, 자율 이동 장치의 교착 상태(deadlock) 발생을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 자율 이동 장치에서의 이동 경로 제어 방법, 장치 및 시스템에서는, 자율 이동 장치이 교착 상태의 발생을 회피하면서 출발지에서 목적지까지 이동하는데 소요되는 시간도 최소화할 수 있게 된다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 아마존의 키바(Kiva) 시스템을 예시하는 도면이다.
도2는 단방향 무인운반차량(AGV) 시스템과 양방향 무인운반차량(AGV) 시스템을 예시하는 도면이다.
도 3은 무인운반차량(AGV)의 교착 상태(deadlock)를 예시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 방법의 순서도를 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 시스템의 구성도를 예시하는 도면이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 시스템에서의 작업 공간을 예시하는 도면이다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 시스템에서의 제어 위치(CP)와 단위 경로를예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 시스템에서 제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보를 예시하는 도면이다.
도 10과 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 시스템에서 교착 상태(deadlock)을 회피하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 12에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 방법에서 모듈 지역에서의 이동 가능 방향 정보 변경을 예시하고 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 방법에 대한 구체적인 알고리즘을 예시하는 도면이다.
도 14a 내지 도 14f은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 방법에서의 제어 위치(CP)와 단위 경로에 대한 처리를 설명하는 도면이다.
도 15 내지 도 18에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 방법에서의 성능 실험 레이아웃 및 실험 결과를 예시하고 있다.
도 19 내지 도 20에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 방법에서의 활용성 실험 환경을 예시하고 있다.
도 21 및 도 22에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 방법에서 이동할 제2 제어 위치(CP)를 산출하는 구체적인 알고리즘을 예시하고 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.
이하의 실시예는 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 자율 이동 장치에서의 이동 경로 제어 방법, 장치 및 시스템에 대한 예시적인 실시 형태들을 첨부된 도면을 참조하여 차례로 설명한다.
이때, 본 발명에서 상기 자율 이동 장치(Automated Moving Device)는 미리 지정된 경로를 따라 이동하면서 작업을 수행하는 무인운반차량(Automated Guided Vehicle, AGV)이나 자율 이동 로봇(Autonomous Mobile Robot, AMR) 등을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않으며 이외에도 미리 지정된 경로를 따라 이동하면서 작업을 수행하는 다양한 장치도 포함될 수 있다.
나아가, 아래에서는 주로 자율 이동 장치의 일 실시예로서 무인운반차량(AGV)을 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정되지 않으며, 이외에도 적용되는 어플리케이션에 따라 다양한 장치들이 본 발명에서 자율 이동 장치로서 사용될 수 있다.
먼저, 도 4에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 자율 이동 장치 제어 시스템(100)에서 자율 이동 장치의 이동 경로를 제어하는 방법에 대한순서도가 예시되어 있다.
도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 이동 장치 제어 방법은, 복수의 제어 위치(Control Point, CP)(270)와, 상기 복수의 제어 위치(CP)(270)를 연결하는 양방향 이동 가능한 복수의 단위 경로(unit path)(280)가 구비되는 작업 공간(200)에서 이동하면서, 지속적으로 주어지는 작업(task)을 수행하는 복수의 자율 이동 장치(110)의 이동을 제어하는 방법에 있어서,제1 자율 이동 장치(110)가 현재 위치하는 제1 제어 위치(CP)(270)와 연결된 하나 이상의 제어 위치(CP)(270) 중 이동하더라도 교착 상태(deadlock)를 유발하지 않는 제어 위치(CP)(270)를 선택하여 이동할 제2 제어 위치(CP)(270)로 산출하는 이동 제어 위치 산출 단계(S110), 상기 제2제어 위치(CP)(270)의 이동 가능 방향 정보에 대하여, 상기 제1 제어 위치(CP)(270)로 연결되는 제1 단위 경로(280) 방향으로의 이동을 금지하도록 변경하는 이동 가능 방향 정보 변경 단계(S120) 및상기 변경된 제2 제어 위치(CP)(270)의 이동 가능 방향 정보를 실시간으로 반영하면서 미리 정해진 경로 알고리즘(routingalgorithm)을 이용해 복수의 무인운반차량(AGV)(110)의 이동 경로를 제어하는 이동 경로 제어 단계(S130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때,상기 이동 제어 위치 산출 단계(S110)에서는,두 대의 자율 이동 장치(110)가 동일한 단위 경로(280)의 반대 방향에서 진입하는 헤딩-온 교착 상태(Heading-on deadlock)의 발생을 방지할 수 있는 제어 위치(CP)(270) 중에서 이동할 제2 제어 위치(CP)(270)를 산출할 수 있다.
또한, 상기 이동 제어 위치 산출 단계(S110)에서는,복수의 자율 이동 장치(110)가 이동할 단위 경로(280)가 서로 맞물리는 루프-사이클교착 상태(Loop-cycledeadlock)의 발생을 방지할 수 있는 제어 위치(CP)(270)중에서 이동할 제2 제어 위치(CP)(270)를 산출할 수 있다.
나아가, 상기 이동 제어 위치 산출 단계(S110)에서는,미리 정해진 개수 이상의 자율 이동 장치(110)가 특정한 영역에 연접하여 멈추어 있는 경우, 상기 특정한 영역을 회피하여 이동할 상기 제2 제어 위치(CP)(270)를 산출할 수 있다.
또한, 상기 이동 경로 제어 단계(S130)는,상기 제1 자율 이동 장치(110)가 상기 제2 제어 위치(CP)(270)로 이동하기에 앞서 다른 자율 이동 장치(110)가 상기 제2 제어 위치(CP)(270)로 이동하지 못하도록 상기 제2 제어 위치(CP)(270)에 대한 점유권 확보를 시도하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 작업 공간(200)은 복수의 단위 경로가 그리드(Grid) 형상을 이루는 그리드 지역(250)과 미리 정해진 형상의 단위 모듈(unit module)이 반복하는 형상으로 배치되는 모듈 지역(260)을 포함하며, 상기 제1 자율 이동 장치(110)가 상기 제2 제어 위치(CP)(270)에 대한 점유권 확보 시도가 실패한 경우, 상기 제1 자율 이동 장치(110)가 위치하는 상기 제1 제어 위치(CP)(270)가 그리드 지역(250)에 포함되는 경우에는 상기 제1 제어 위치(CP)(270)로 진입하는 단위 경로(280)에 대한 가중치를 변경하여 상기 경로 알고리즘이 상기 제1 제어 위치(CP)(270)로 이동하는 단위 경로(280)를 회피하도록 하면서,상기 제2 제어 위치(CP)(270)에 대한 점유권이 확보될 때까지 대기하도록 할 수있다.
또한, 상기 제1 자율 이동 장치(110)가 위치하는 상기 제1 제어 위치(CP)(270)가 모듈 지역(260)에 포함되는 경우에는,상기 제1 자율 이동 장치(110)의 전방에 미리 정해진 개수 이상의 자율 이동 장치(110)가 정지해 있다면 상기 제1 제어 위치(CP)(270)로 진입하는 단위 경로(280)에 대한 가중치를 변경하여 상기 경로 알고리즘이 상기 제1 제어 위치(CP)(270)로 이동하는 단위 경로(280)를 회피하도록 하면서,상기 제2 제어 위치(CP)(270)에 대한 점유권이 확보될 때까지 대기하도록 할 수 있다.
나아가,상기 제2 제어 위치(CP)(270)에 대한 점유권이 확보되면, 상기 제1 자율 이동 장치(110)가 상기 제2 제어 위치(CP)(270)로 이동하기 전에, 상기 제1 제어 위치(CP)(270)로 진입하는 단위 경로(280)에 대한 가중치를 원상태로 초기화할 수 있다.
또한, 상기 이동 경로 제어 단계(S130)에서,상기 제1 자율 이동 장치(110)가 상기 제1 제어 위치(CP)(270)에서 상기 제2 제어 위치(CP)(270)로 출발하면서, 상기 변경된 제2 제어 위치(CP)(270)의 이동 가능 방향 정보를 원상태로 초기화할 수 있다.
나아가, 상기 이동 경로 제어 단계(S130)에서는,상기 제1 자율 이동 장치(110)가 상기 변경된 제2 제어 위치(CP)(270)의 이동 가능 방향 정보를 실시간으로 다른 복수의 자율 이동 장치(110)와 공유하여,상기 복수의 자율 이동 장치(110)가 상기 변경된 제2 제어 위치(CP)(270)의 이동 가능 방향 정보를 반영하여 미리 정해진 경로 알고리즘(routingalgorithm)을 이용해 이동 경로를 산출하여 이동하도록 할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 자율 이동 장치에서의 이동 경로 제어 방법, 장치 및 시스템에서는, 자율 이동 장치의 교착 상태(deadlock) 발생을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 나아가 자율 이동 장치가 교착 상태의 발생을 회피하면서 출발지에서 목적지까지 이동하는데 소요되는 시간도 최소화할 수 있게 된다.
또한, 도 5에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 이동 장치 제어 시스템(100)의 구성도를 예시하고 있다.
도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 이동 장치 제어 시스템(100)은 복수의 자율 이동 장치(110)와 제어부(120) 및 상기 자율 이동 장치(110)와 상기 제어부(120)를 연결하는 통신 네트워크(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
이에 따라, 상기 자율 이동 장치(110)는 상기 제어부(120)로부터 작업 공간(200)에 대한 데이터, 다른 자율 이동 장치(110)에 대한 데이터, 작업 지시 데이터 등에서 하나 이상의 데이터를 제공받아 작업을 수행할 수 있다.
이때, 상기 자율 이동 장치(110)는 상기 제어부(120)로부터 전송받은 데이터를 이용하여 자체적으로 이동 경로 등을 산출하고 이동 작업을 수행할 수 있겠으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 상기 제어부(120)에서 상기 자율 이동 장치(110)의 이동 경로를 산출해 상기 자율 이동 장치(110)로 제공하거나 다른 자율 이동 장치(110)에서 산출하여 제공하는 등 외부 장치에서 산출된 이동 경로를 제공받아 이동 작업을 수행하는 것도 가능하다.
여기서, 상기 제어부(120)는 서버 등을 이용하여 구성될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 작동 환경에 따라서는 상기 제어부(120)가 별도의 장치로 구현되지 않고 하나 또는 둘 이상의자율 이동 장치(110)와 결합되어구성되는 것도 가능하다.
나아가, 상기 자율 이동 장치(110)와 제어부(120)를 연결하는 통신 네트워크(130)로서는 유선 네트워크와 무선 네트워크를 포함할 수 있으며, 구체적으로, 근거리 통신망 (LAN: Local Area Network), 도시권 통신망 (MAN: Metropolitan Area Network), 광역 통신망 (WAN: Wide Area Network) 등의 다양한 통신망을 포함할 수 있다. 또한, 상기 통신 네트워크(130)는 공지의 월드 와이드 웹(WWW: World Wide Web)을 포함할 수도 있다. 그러나, 본 발명에 따른 통신 네트워크(130)는 상기 열거된 네트워크에 국한되지 않고, 공지의 무선 데이터 네트워크나 공지의 유무선 네트워크를 포함할 수도 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 이동 장치 제어 방법 및 시스템(100)을 각 구성 요소 별로 나누어 보다 자세하게 살핀다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 이동 장치 제어 방법은, 복수의 제어 위치(CP)(270)와, 상기 복수의 제어 위치(CP)(270)를 연결하는 양방향 이동 가능한 복수의 단위 경로(280)가 구비되는 작업 공간((200)에서, 지속적으로 주어지는 작업(task)을 수행하는 복수의 자율 이동 장치(110)의 이동을 제어하는 방법에 관한 것이다.
이때, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 작업 공간(200)은 피운반체(240)가 보관되는 보관 지역(220), 상기 무인운반차량(AGV) 등 자율 이동 장치(110)가 이동하는 이동 지역(210) 및 상기 보관 지역(220)으로부터 운반된 피운반체(240)에 대하여 작업자가 작업을 수행하는 작업장 지역(230)을 포함할 수 있다(이하, 무인운반차량(AGV)을 예시로 들어 설명한다).
나아가, 상기 작업 공간(200)은, 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 단위 경로(280)가 그리드(grid) 형상을 이루어 밀집하여 배치되는 그리드 지역(250)과 상기 보관 지역을 이루는 미리 정해진 형상의 단위 모듈(unit module)이 반복하는 형상으로 배치되는 모듈 지역(260)으로 구분될 수도 있다.
여기서, 상기 제어 위치(CP)(270)는, 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 단위 경로(280) 간의 교차점에 구성될 수 있으며, 상기 무인운반차량(AGV)(110)이 다음 이동할 경로를 찾는 의사 결정을 내리는 장소로 기능할 수 있다.
그러나, 본 발명이 반드시 상기 도 6 내지 도 8에 예시된 작업 공간(200)에 한정되어 적용되는 것은 아니며, 이외에도 다양한 형상의 작업 공간(200)에도 충분히 적용 가능하다.
또한, 상기 각 제어 위치(CP)(270)에는 상기 무인운반차량(AGV)(110)이 이동할 수 있는 단위 경로의 방향을 나타내는 이동 가능 방향 정보(Path_info)가 할당될 수 있다.
보다 구체적인 예를 들어, 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 무인운반차량(AGV)(110)이 A 제어 위치(CP)(270)에 위치하는 경우, 상기 무인운반차량(AGV)(110)은 좌측 또는 우측 방향에 위치하는 B, C 제어 위치(CP)(270)로는 이동 가능하므로 PA,right와 PA,left 는 1(=이동 가능)이 되고, 상하 방향으로는 이동이 불가능하므로 PA,up와 PA,down 은 0(=이동 불가)이 될 수 있다.
이때, 상기 각 제어 위치(CP)(270)에서의 이동 가능 방향 정보는 모든 무인운반차량(AGV)(110)이 동일한 값으로 공유하게 되며, 나아가 상기 이동 가능방향 정보를 포함한 링크의 가중치 정보도 공유할 수 있으며, 이에 따라 상기 이동 가능 방향 정보 등은 동적 다익스트라(Dynamic Dijkstra) 알고리즘 등 경로 알고리즘(routing algorithm)에서 이동 가능 방향을 제한하기 위하여 사용될 수 있다.
또한, 상기 이동 제어 위치 산출 단계(S110)에서는, 제1 무인운반차량(AGV)(110)이 현재 위치하는 제1 제어 위치(CP)(270)와 연결된 하나 이상의 제어 위치(CP)(270) 중 이동하더라도 교착 상태(deadlock)를 유발하지 않는 제어 위치(CP)(270)를 선택하여 이동할 제2 제어 위치(CP)(270)로 산출하게 된다.
나아가, 본 발명에서 교착 상태(deadlock)의 유발을 억제하더라도 예외적으로 교착 상태(deadlock)가 발생하는 경우에 대비하여 예외 처리를 통해 교착 상태(deadlock)를 풀어주는 알고리즘을 추가할 수도 있다.
이때, 상기 이동 제어 위치 산출 단계(S110)에서는,두 대의 무인운반차량(AGV)(110)이 동일한 단위 경로(280)의 반대 방향에서 진입하는 헤딩-온 교착 상태(Heading-on deadlock)의 발생을 방지할 수 있는 제어 위치(CP)(270) 중에서 이동할 제2 제어 위치(CP)(270)를 산출할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 현재 제2 무인운반차량(110b)(도 10의 AGV G)의 목적지가 A2 제어 위치(270)(도 10의 CP A2)인 경우, 제1 무인운반차량(110a)(도 10의 AGV Y)이 B2 제어 위치(270)(도 10의 CP B2)에서 B3제어 위치(270)(도 10의 CP B3)로 향할 때,만약 상기 제2 무인운반차량(110b)(도 10의 AGV G)이 B3제어 위치(270)(도 10의 CP B3)에 도착하여 B2 제어 위치(270)(도 10의 CP B2)로 향하면,헤딩-온 교착 상태(Heading-ondeadlock)이 발생할 수 있다.
이에 대하여, 상기 제1 무인운반차량(110a)(도 10의 AGV Y)은B2 제어 위치(270)(도 10의 CP B2)에서 B3제어 위치(270)(도 10의 CP B3)로 향하는 순간, B2 제어 위치(270)(도 10의 CP B2)에서 B3제어 위치(270)(도 10의 CP B3) 방향의 경로를 예약할 수 있다. 즉, 반대 방향의 이동 가능 방향 정보(Path_info) 값을 0로 변경한다. 이에 따라,제2 무인운반차량(110b)(도 10의 AGV G)이B3제어 위치(270)(도 10의 CP B3)에서 동적 다익스트라(dynamic Dijkstra) 알고리즘 등 경로 알고리즘(routing algorithm)을 이용하여 이동 경로를 찾으면, 상기 이동 가능 방향 정보(Path_info) 값이 1인 방향으로 내에서 경로를 산출하면 헤딩-온 교착 상태(Heading-ondeadlock)를 발생시키는 방향이 아니라, 도 10과 같이 A3 제어 위치(도 10의 CP A3) 방향으로 이동하게 된다.
나아가, 상기 제1 무인운반차량(110a)(도 10의 AGV Y)이 상기 B3제어 위치(270)(도 10의 CP B3)를 지나는 순간, 다른 무인운반차량(110)들이 해당 단위 경로(280)를 사용할 수 있도록 상기 이동 가능 방향 정보(Path_info) 값을 다시 1로 바꾸게 된다.
나아가, 모듈 지역(260)에서는 여러 개의 단위 경로(280)가 하나의 외길 형태를 구성하게 되어, 위와 같이 그리드 지역(250)에서와 같이단위 경로(280) 단위로이동 가능 방향 정보(Path_info)값을 수정하면 교착 상태(Deadlock)가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 모듈 지역(260)에서는 무인운반차량(AGV)(110)의 상황과 위치에 따라 한번에 수정하는 이동 가능 방향 정보(Path_info)의개수를 달리 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이동 제어 위치 산출 단계(S110)에서는,복수의 무인운반차량(AGV)(110)이 이동할 단위 경로(280)가 서로 맞물리는 루프-사이클교착 상태(Loop-cycledeadlock)의 발생을 방지할 수 있는 제어 위치(CP)(270) 중에서 이동할 제2 제어 위치(CP)(270)를 산출할 수도 있다.
보다 구체적으로, 도 11(a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1 무인운반차량(110a)(도 11(a)의 AGV Y)이 상측 방향으로 이동하는 경우 루프-사이클교착 상태(Loop-cycledeadlock)를 형성시킬 수 있으므로, 상기 제1 무인운반차량(110a)(도 11(a)의 AGV Y)이 상측 방향으로 이동하지 않고 다른 방향으로 이동하도록 하여 루프-사이클교착 상태(Loop-cycledeadlock)의 발생을 회피하게 된다.
나아가, 상기 이동 제어 위치 산출 단계(S110)에서는,미리 정해진 개수 이상의 무인운반차량(AGV)(110)이 특정한 영역에 연접하여 멈추어 있는 경우, 상기 특정한 영역을 회피하여 이동할 상기 제2 제어 위치(CP)(270)를 산출할 수 있다.
즉, 도 11(b)에서 볼 수 있는 바와 같이, 다수의 무인운반차량(AGV)(110)이 실시간으로 이동중인 환경에서는 상기 제1 무인운반차량(110a)(도 11(a)의 AGV Y)이 루프-사이클교착 상태(Loop-cycledeadlock)의 발생을 회피하기 위하여상측 방향이 아닌 우측 방향으로 이동하려고 하는 경우, 다른 제2 무인운반차량(AGV)(110b)이 우측 방향으로부터 이동하는 경우가 발생할 수 있다.
이러한 경우, 상기 제1 무인운반차량(110a)(도 11(a)의 AGV Y)은 불가피하게 이동해왔던 이전 제어 위치(270)로 되돌아가야 하는 문제가 발생하게 되며, 이로 인해 시스템 성능 측면에서 가장 비효율적인 결과를 초래할 수 있다.
이러한 문제 상황을 예방하기위하여, 위와 같은 루프-사이클교착 상태(Loop-cycledeadlock)회피 방법과 함께, 도 11(b)에 도시된 바와 같이 특정 개수 이상의 무인운반차량(AGV)(110)이 연속하여정지되어 있는 구역을 회피하도록 하는 방법을 사용할 수 있으며, 이에 따라 혼잡상황을 해결하면서 이동한 경로를 다시 되돌아가는 움직임을 최소화하여 시스템 성능의 악화를 방지할 수 있다. 나아가, 도 11(b)에서는 그리드 지역(250)의 예를 들어 설명하고 있으나 이는 모듈 지역(260)의 경우에도 동일하게 적용 가능하다.
나아가, 도 12에서는 본 발명의일실시예에따른무인운반차량(AGV) 제어 방법에서 모듈 지역(260)에서의 이동 가능 방향 정보 변경을 예시하고 있다.
보다 구체적으로, 도 12에서 볼 수 있는 바와 같이, 모듈 지역(260)에서는 도 12의 모든 케이스(case 1-4)에 대하여 제1 제어 위치(CP)(270a)로 향하는 순간 제2제어 위치(CP)(270b)까지(즉, 목적지 혹은 중간 목적지)까지의 단위 경로(280)에 대하여 한번에 경로(path)를예약을 할 수 있다(즉, 이동 가능 방향 정보(Path_info)를 변경).
이어서, 상기 모든 케이스(case 1-4)에서 제2제어 위치(CP)(270)에 도착하는 순간 앞서 한번에 예약했던 경로(path)를 취소(cancel)하거나, 케이스(case) 1,2,3의 경우는 제3 제어 위치(CP)(270c)를 지날 때 이미 지나온 일부 경로(path)에 대해서 먼저 취소(cancel)할 수 있다(즉, 이동 가능 방향 정보(Path_info)를 원상태로 초기화).
이때, 경로 예약(path reservation)의 경우, 다른 무인운반차량(AGV)(110)이 반대 방향에서 접근하는 것은 불가능하지만, 같은 방향에서는 접근가능 하므로, 모든 단위 경로(280)는 예약한 다른 무인운반차량(AGV)(110)이 없을 때만 취소(cancel)를 진행하도록 할 수 있다.
또한, 도 13에서는 본 발명의일실시예에따른무인운반차량(AGV) 제어 방법에 대한 구체적인 알고리즘을 예시하고 있다.
먼저, 도 13의 라인 1에서 볼 수 있는 바와 같이 상기 알고리즘은 무인운반차량(AGV)(110)이 목적지에 도착할 때까지 반복하여 수행될 수 있다.
이어서, 라인 2 및 라인 3에서는 상기 무인운반차량(AGV)(110)의 현재 제어 위치(270)에서 교착 상태(deadlock)를 회피하면서 동적 다익스트라(Dynamic Dijkstra) 알고리즘 등 경로 알고리즘(routing algorithm)을 이용하여 다음 이동할 제어 위치(270)를 산출하게 된다.
이때,두 대의 무인운반차량(AGV)(110)이 동일한 단위 경로(280)의 반대 방향에서 진입하는 헤딩-온 교착 상태(Heading-on deadlock)의 발생을 방지할 수 있는 제어 위치(CP)(270) 중에서 이동할 제2 제어 위치(CP)(270)를 산출할 수 있다.
또한, 복수의 무인운반차량(AGV)(110)이 이동할 단위 경로(280)가 서로 맞물리는 루프-사이클교착 상태(Loop-cycledeadlock)의 발생을 방지할 수 있는 제어 위치(CP)(270) 중에서 이동할 제2 제어 위치(CP)(270)를 산출할 수 있다.
또한, 미리 정해진 개수 이상의 무인운반차량(AGV)(110)이 특정한 영역에 연접하여 멈추어 있는 경우, 상기 특정한 영역을 회피하여 이동할 상기 제2 제어 위치(CP)(270)를 산출할 수 있다.
나아가, 도 21 및 도 22에서는 상기 무인운반차량(AGV)(110)의 현재 제어 위치(270)에서 교착 상태(deadlock)를 회피하면서 동적 다익스트라(Dynamic Dijkstra) 알고리즘을 이용해 이동할 다음 제어 위치(270)를 산출하는 구체적인 알고리즘을 예시하고 있다.
다음으로, 라인 4에서는, 도 14a에서 볼 수 있는 바와 같이, 이동할 다음 제어 위치(CP)(270)가 정해지면,무인운반차량(AGV)(110)이 안전하게 이동하고 다른 무인운반차량(AGV)(110)들이 교착 상태(deadlock)를 회피하여 이동할 수 있도록 이동 가능 방향 정보(Path information) 값들을 수정하며(도 14a에서 PN,left = 0), 이에 따라 다른 무인운반차량(AGV)(110)들이 동적 다익스트라(Dynamic Dijkstra) 알고리즘을 이용해 이동 경로를 찾을 때 교착 상태(deadlock)를 회피하는 방향으로 움직이도록 유도하게 된다.
다음으로, 라인 5에서는, 도 14b에서 볼 수 있는 바와 같이, 이동할 다음 제어 위치(CP)(270)(도 14b에서 CPN)에 대하여 점유권 확보를 시도하게 된다.
그런데, 도 14c에서 볼 수 있는 바와 같이, 이때 다른 무인운반차량(AGV)(110)이 지금 이동하고자 하는 다음 제어 위치(CP)(270)로 이미 이동중이거나, 다음 제어 위치(CP)(270)에서 떠나기 전이라면 점유권 확보가 실패하게 되며, 이러한 경우 상기 무인운반차량(AGV)(110)은 현재 제어 위치(CP)(270)에 정지해야 한다(라인 6).
또한, 상기 무인운반차량(AGV)(110)이 정지하는 현재 제어 위치(CP)(270)가 그리드 지역(250)에 해당하는 경우, 도 14d에서 볼 수 있는 바와 같이, 다른 무인운반차량(AGV)(110)들이 정지되어 있는 상기 무인운반차량(AGV)(110)을 피하여 이동하도록 상기 무인운반차량(AGV)(110)이 정지하는 현재 제어 위치(CP)(270)로 향하는 모든 방향의 단위 경로(280)에 대한 가중치(예를 들어, Dijkstra cost)에 큰 값을 더하여 줄 수 있다(라인 7-8).
또한, 상기 무인운반차량(AGV)(110)이 정지하는 현재 제어 위치(CP)(270)가 모듈 지역(260)에 해당하는 경우, 도 14 e에서 볼 수 있는 바와 같이, 추가적으로다른 무인운반차량(AGV)(110)가 뒤따라 들어올 경우 혼잡이 발생하면서 모듈 지역(260) 안에서 루프-사이클 교착 현상(Loop cycledeadlock)이 발생할 수 있으므로, 전방에 다수의무인운반차량(AGV)(110)들이 연속하여 정지된 상황이라면 현재 제어 위치(CP)(270)로부터 다수의 무인운반차량(AGV)(110)들이 연속하여 정지된 영역 방향의 가중치(예를 들어, Dijkstra cost)를 수정하여, 다수의무인운반차량(AGV)(110)들이 연속하여 정지된 영역을 다른 무인운반차량(AGV)(110)들이 회피하도록 유도할 수 있다(라인 9-13).
다음으로, 라인 14-15에서는 상기 무인운반차량(AGV)(110)이 이동할 다음 제어 위치(CP)(270)에 대한 점유권을 확보할 때까지 대기하게 된다.
또한, 라인 16-20에서는 상기 무인운반차량(AGV)(110)이 이동할 다음 제어 위치(CP)(270)에 대한 점유권을 확보하면, 앞서 수정된 가중치(예를 들어, Dijkstra cost)를 원상태로 초기화하게 된다.
이어서, 라인 21-22에서는, 상기 점유권 확보 및 가중치 초기화가 완료되면 상기 무인운반차량(AGV)(110)이 다음 제어 위치(CP)(270)로 이동을 시작한다. 이때, 도 14f에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 무인운반차량(AGV)(110)이 현재 제어 위치(CP)(270)를 통과하는 시점에 앞서 변경했던 이동 가능 방향 정보(Path_info)를 원상태로 초기화할 수 있으며(도 14f에서 PC,left = 1), 이를 통해 다른 무인운반차량(AGV)(110)이 동적 다익스트라(Dynamic Dijkstra) 알고리즘 등 경로 알고리즘(routing algorithm)을 이용하여 이동 경로를 탐색할 때, 상기 단위 경로(280)도 다시 사용할 수 있도록 하게 된다.
다음으로, 도 15 내지 도 18에서는 본 발명의일실시예에따른무인운반차량(AGV) 제어 방법에서의 성능 실험을 위한 레이아웃 및 실험 결과를 예시하고 있다.
먼저, 도 15에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 방법에서의 성능 실험을 위한 레이아웃을 도시하고 있다. 보다 구체적으로, 도 15(a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 실험에서는 20 x 20의 사이즈를 가지는 작업 공간(200)을 사용하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 방법에서의 성능을 수정 DRR(Dynamic Resource Reservation) 방식 및 인피저블로어 바운드(infeasible lower bound) 방식(즉, 무인운반차량(AGV)이 물리적인 충돌 없이 관통하는 움직임이 가능하여 최단 경로로 이동하는 방식)(=고스트(Ghost)모드)과 비교하였으며, 보다 구체적으로 도 15(b)의 양방향의 인피저블로어 바운드(infeasible lower bound) 레이아웃과 도 15(c)의 단방향의 인피저블로어 바운드(infeasible lower bound) 레이아웃을 사용하여 실험을 수행하였다.
이때, 사용된 무인운반차량(AGV)(110)의 대수는 20대이었고, 이에 따라 밀집도(Density = 사용된 무인운반차량(AGV)의 대수 /전체 제어 위치(CP)(270)의 개수)는 5%이었다.
먼저, 수정 DRR 테스트에서는 2만개의 작업(task)가 임의로 저장된 10개의 작업 세트를 사용하여 2일 동안 실험을 수행하였고, 인피저블로어 바운드(infeasible lower bound) 테스트에서는 작업(task) 발생 속도를 증가시키면서 10개의 실험을 25시간 동안 진행하였다.
우선, 도 16에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 방법에서는 교착 상태(deadlock)의 발생 없이 10개의 모든 작업 세트에 대해서 2일 안에 2만개의 작업(task)을 모두 완수하였고, 수정 DRR 방식 대비 46% 이상 많은 물량을 처리할 수 있음을 확인하였다. 반면, 수정 DRR 방식은 5% 밀집도(density) 수준 내에서도 5개의 작업 세트에 대해서 교착 상태(deadlock)가 발생하였다.
또한, 도 17 및 도 18에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 방법에서는 양방향인피저블로어 바운드(infeasible lower bound)방식 대비 최대 9.7% 적은 물량을 처리했고,단방향인피저블로어 바운드(infeasible lower bound) 방식 대비 최대 약 10% 많은 물량을 처리하여, 실험 결과를 볼 때 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 방법이 매우 우수한 성능을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 도 19과 도 20에서는 본 발명의일실시예에따른무인운반차량(AGV) 제어 방법에서의 활용성 실험 환경을 예시하고 있다.
먼저, 도 19(a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의일실시예에따른무인운반차량(AGV) 제어 방법에서의 활용성 실험에서 사용된 레이아웃(layout)은 3종류(short, normal, long)로서, 단위 모듈(unit module) 내의 피운반체(예를 들어, bile Storage Unit, MSU) 개수를 각각 6개, 14개, 22개로 설정하였고, 유닛 모듈은 도 19(b)와 같이 배치되었다.
이때, 밀집도(Density) 값은 앞서 성능 실험(performance test)에서 진행했던 5%에서부터 5%씩 늘려서 실험을 수행하였다.
이때, 밀집도가 15%인 경우는 제어 위치(CP)(270) 7칸 당 1대의 무인운반차량(AGV)(110)이 존재하는 형태이고, 키바(KIVA)시스템의 동작 영상과 비교해 보더라도 밀집도가 상당히 높은 수준으로 실험을 수행하였다.
이때, 각각의 레이아웃에 대한 무인운반차량(AGV)(110)의 구체적인 대수는 도 20에 도시된 바와 같으며, 작업(task)는 포아송 분포를 따르며 지속적으로 생성시켰다.
이러한 환경에서 활용성 실험을 수행한 결과, 총 3500개의 작업(task)을 수행할 때까지 시뮬레이션을 구동할 수 있었고, 180개의 실험을 모두 완수하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인운반차량(AGV) 제어 방법이 매우 우수한 활용성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 자율 이동 장치에서의 이동 경로 제어 방법, 장치 및 시스템에서는, 자율 이동 장치의 교착 상태(deadlock) 발생을 효과적으로 방지할 수 있으며, 나아가 자율 이동 장치가 교착 상태의 발생을 회피하면서 출발지에서 목적지까지 이동하는데 소요되는 시간도 최소화할 수 있게 된다.
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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 무인운반차량
100 : 자율 이동 장치 제어 시스템
110, 110a, 110b, 110n : 자율 이동 장치, 무인운반차량
120 : 제어부
130 : 통신 네트워크
200 : 작업 공간
210 : 이동 지역
220 : 보관 지역
230 : 작업장 지역
240 : 피운반체
250 : 그리드 지역
260 : 모듈 지역
270, 270a, 270b, 270c : 제어 위치
280 : 단위 경로

Claims (11)

  1. 복수의 제어 위치(CP)와, 상기 복수의 제어 위치(CP)를 연결하는 양방향 이동 가능한 복수의 단위 경로가 구비되는 작업 공간에서 이동하면서, 지속적으로 주어지는 작업(task)을 수행하는 복수의 자율 이동 장치의 이동을 제어하는 방법에 있어서,
    제1 자율 이동 장치가현재 위치하는 제1 제어 위치(CP)와 연결된 하나 이상의 제어 위치(CP) 중 이동하더라도 교착 상태(deadlock)를 유발하지 않는 제어 위치(CP)를 선택하여 이동할 제2 제어 위치(CP)로 산출하는 이동 제어 위치 산출 단계;
    상기 제2제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보에 대하여, 상기 제1 제어 위치(CP)로 연결되는 제1 단위 경로 방향으로의 이동을 금지하도록 변경하는 이동 가능 방향 정보 변경 단계;및
    상기 변경된 제2제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보를 실시간으로 반영하면서미리 정해진 경로 알고리즘(routingalgorithm)을 이용해 복수의 자율 이동 장치의 이동 경로를 제어하는 이동 경로 제어단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 장치제어 방법.
  2. 제1항에있어서,
    상기 이동 제어 위치 산출 단계에서는,
    두 대의 자율 이동 장치가동일한 단위 경로의 반대 방향에서 진입하는 헤딩-온 교착 상태(Heading-on deadlock)의 발생을 방지할 수 있는 제어 위치(CP) 중에서 상기 제2 제어 위치(CP)를 산출하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 장치 제어 방법.
  3. 제1항에있어서,
    상기 이동 제어 위치 산출 단계에서는,
    복수의 자율 이동 장치가 이동할단위 경로가 서로 맞물리는 루프-사이클교착 상태(Loop-cycledeadlock)의 발생을 방지할 수 있는 제어 위치(CP) 중에서 상기 제2 제어 위치(CP)를 산출하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 장치 제어 방법.
  4. 제1항에있어서,
    상기 이동 제어 위치 산출 단계에서는,
    미리 정해진 개수 이상의 자율 이동 장치가특정한 영역에 연접하여 멈추어 있는 경우,
    상기 특정한 영역을 회피하여 이동할 상기 제2 제어 위치(CP)를 산출하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 장치 제어 방법.
  5. 제1항에있어서,
    상기 이동 경로 제어 단계는,
    상기 제1 자율 이동 장치가 상기 제2 제어 위치(CP)로 이동하기에 앞서 다른 자율 이동 장치가 상기 제2 제어 위치(CP)로 이동하지 못하도록 상기 제2 제어 위치(CP)에 대한 점유권 확보를 시도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 장치 제어 방법.
  6. 제5항에있어서,
    상기 작업 공간은 복수의 단위 경로가 그리드(Grid) 형상을 이루는 그리드 지역과 미리 정해진 형상의 단위 모듈(unit module)이 반복하는 형상으로 배치되는 모듈 지역을 포함하며,
    상기 제1 자율 이동 장치가 상기 제2 제어 위치(CP)에 대한 점유권 확보 시도가 실패한 경우,
    상기 제1 자율 이동 장치가위치하는 상기 제1 제어 위치(CP)가 그리드 지역에 포함되는 경우에는 상기 제1 제어 위치(CP)로 진입하는 단위 경로에 대한 가중치를 변경하여 상기 경로 알고리즘이 상기 제1 제어 위치(CP)로 이동하는 단위 경로를 회피하도록 하면서,
    상기 제2 제어 위치(CP)에 대한 점유권이 확보될 때까지 대기하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 장치 제어 방법.
  7. 제6항에있어서,
    상기 제1 자율 이동 장치가 위치하는 상기 제1 제어 위치(CP)가 모듈 지역에 포함되는 경우에는,
    상기 제1 자율 이동 장치의 전방에 미리 정해진 개수 이상의 자율 이동 장치가 정지해 있다면 상기 제1 제어 위치(CP)로 진입하는 단위 경로에 대한 가중치를 변경하여 상기 경로 알고리즘이 상기 제1 제어 위치(CP)로 이동하는 단위 경로를 회피하도록 하면서,
    상기 제2 제어 위치(CP)에 대한 점유권이 확보될 때까지 대기하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 장치 제어 방법.
  8. 제6항에있어서,
    상기 제2 제어 위치(CP)에 대한 점유권이 확보되면,
    상기 제1 자율 이동 장치가 상기 제2 제어 위치(CP)로 이동하기 전에, 상기 제1 제어 위치(CP)로 진입하는 단위 경로에 대한 가중치를 원상태로 초기화하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 장치 제어 방법.
  9. 제6항에있어서,
    상기 이동 경로 제어 단계에서,
    상기 제1 자율 이동 장치가 상기 제1 제어 위치(CP)에서 상기 제2 제어 위치(CP)로 출발하면서,
    상기 변경된 제2 제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보를 원상태로 초기화하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 장치 제어 방법.
  10. 제1항에있어서,
    상기 이동 경로 제어 단계에서는,
    상기 제1 자율 이동 장치가 상기 변경된 제2 제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보를 실시간으로 상기 복수의 자율 이동 장치와 공유하여,
    상기 복수의 자율 이동 장치가 상기 변경된 제2 제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보를 반영하여 미리 정해진 경로 알고리즘(routingalgorithm)을 이용해 이동 경로를 산출하여 이동하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 장치 제어 방법.
  11. 복수의 제어 위치(CP)와, 상기 복수의 제어 위치(CP)를 연결하는 양방향 이동 가능한 복수의 단위 경로가 구비되는 작업 공간에서 이동하면서, 지속적으로 주어지는 작업(task)을 수행하는 복수의 자율 이동 장치의 이동을 제어하는 시스템에 있어서,
    제1 자율 이동 장치가 현재 위치하는 제1 제어 위치(CP)와 연결된 하나 이상의 제어 위치(CP) 중 이동하더라도 교착 상태(deadlock)를 유발하지 않는 제어 위치(CP)를 선택하여 이동할 제2 제어 위치(CP)로 산출하는 이동 제어 위치 산출부;
    상기 제2제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보에 대하여, 상기 제1 제어 위치(CP)로 연결되는 제1 단위 경로 방향으로의 이동을 금지하도록 변경하는 이동 가능 방향 정보 변경부; 및
    상기 변경된 제2 제어 위치(CP)의 이동 가능 방향 정보를 실시간으로 반영하면서 미리 정해진 경로 알고리즘(routingalgorithm)을 이용해 복수의 자율 이동 장치의 이동 경로를 제어하는 이동 경로 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동 장치 제어 시스템.
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