KR102619118B1

KR102619118B1 - 작업자 선도형 스마트 이송 로봇

Info

Publication number: KR102619118B1
Application number: KR1020210176661A
Authority: KR
Inventors: 민중후
Original assignee: 주식회사 엑스와이지
Priority date: 2021-12-10
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2023-12-29
Also published as: KR20230087955A

Abstract

본 발명은 작업자 선도형 스마트 이송 로봇에 관한 것으로, 더 상세하게는 물류창고 등에서 적재물을 이송시키는 로봇이 작업자를 선도하는 형태의 작업자 선도형 스마트 이송 로봇에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 다수의 적재대(D)를 기준으로 작업공간(A), 복도(B) 및 교차점(C)으로 구획되는 시설에서 운행되며, 다수의 작업자 중 어느 한 작업자(이하, '매칭된 작업자(M)'라 함)와 1대1 매칭되는, 작업자 선도형 스마트 이송 로봇으로써, 상기 매칭된 작업자(M)가 착용한 작업자단말기(200)로부터 매칭된 작업자(M)의 위치를 수신하고, 로봇의 현재 위치를 파악하여 관제서버(300)로 송신하는 제어부(100); 및 상기 매칭된 작업자(M)를 선도하도록 제어되는 이송부;를 포함하고, 상기 제어부(100)는: 상기 관제서버(300)로부터 매칭된 작업자(M)의 작업리스트를 수신하는 작업리스트수신모듈(101); 상기 작업리스트로부터 매칭된 작업자(M)의 현재작업구간 정보를 생성하는 작업구간판단모듈(102); 상기 매칭된 작업자(M)가 착용한 작업자단말기(200)로부터 매칭된 작업자(M)의 위치 및 이동속도를 수신하는 이동속도수신모듈(103); 상기 로봇의 현재 위치를 탐지하는 로봇위치센서모듈(104); 상기 현재작업구간 정보, 매칭된 작업자(M)의 위치, 로봇의 현재 위치 및 매칭된 작업자(M)의 이동속도를 관제서버(300)로 송신하는 통신모듈(105); 및 상기 관제서버(300)로부터 타 작업자(W)의 이동속도 정보를 수신하여 매칭된 작업자(M)의 이동경고구간(1) 정보를 생성하고, 상기 관제서버(300)로부터 타 작업자(W)의 현재작업구간 정보를 수신하여 매칭된 작업자(M)의 이동불가구간(2) 정보를 생성하는 이동판단모듈(106);을 포함하고, 상기 작업자단말기(200)는: 상기 매칭된 작업자(M)의 현재작업구간 정보에 대응되는 구간의 지면을 투명색으로 표기하고, 상기 매칭된 작업자(M)가 작업 가능한 작업공간(A)이면서 현재작업구간이 아닌 구간(이하, '작업가능구간(3)'이라 함)의 지면을 제1색상으로 표기하고, 상기 매칭된 작업자(M)의 이동경고구간(1) 정보에 대응되는 구간의 지면을 제2색상으로 표기하고, 상기 매칭된 작업자(M)의 이동불가구간(2) 정보에 대응되는 구간의 지면을 제3색상으로 표기하는, 작업자 선도형 스마트 이송 로봇을 제공한다.

Description

작업자 선도형 스마트 이송 로봇{Operator-Leading Smart Transport Robot}

본 발명은 작업자 선도형 스마트 이송 로봇에 관한 것으로, 더 상세하게는 물류창고 등에서 적재물을 이송시키는 로봇이 작업자를 선도하는 형태의 작업자 선도형 스마트 이송 로봇에 관한 것이다.

물류산업의 효율성 향상 및 인건비 절감 등을 목적으로 다양한 형태의 로봇들이 개발 및 적용되고 있다.

그러나, 모 물류회사에서 물류창고에 로봇을 도입한 후에 인적 사고가 두 배 가량 증가했다는 주장이 제기된 바 있으며, 이러한 사고 증가의 직접적인 원인이 로봇이 아니라고 하더라도 로봇과 작업자 간, 작업자와 작업자 간, 로봇과 로봇 간의 충돌이나 기타 사고를 방지하기 위한 시스템이 필요하다.

국내등록특허 제10-0826881호에는 "안전 주행을 위한 자율이동로봇 및 이를 이용한 이동 경로제어 방법"이 개시되어 있다.

상기 특허문헌에서는 자율주행로봇의 이동 경로를 자동으로 보정하는 형태의 제어 방법이 제안되고 있으나, 이러한 종래 기술은 지정된 경로(시작 지점~목표 지점을 잇는 이동 경로)를 따라 자율적으로 주행하는 로봇에 관한 것이어서, 작업자를 선도하는 형태의 자율주행로봇에 적용할 수 없다는 한계점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 종래 자율주행로봇의 한계점을 극복하기 위하여, 작업자와 상호작용하는 로봇이 로봇과 작업자 간, 작업자와 작업자 간, 로봇과 로봇 간 사고를 방지할 수 있도록 기능하는 작업자 선도형 스마트 이송 로봇을 제공한다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 자율주행로봇의 한계점을 극복하기 위하여, 다수의 적재대를 기준으로 작업공간, 복도 및 교차점으로 구획되는 시설에서 운행되며, 다수의 작업자 중 어느 한 작업자(이하, '매칭된 작업자'라 함)와 1대1 매칭되는, 작업자 선도형 스마트 이송 로봇으로써, 상기 매칭된 작업자가 착용한 작업자단말기로부터 매칭된 작업자의 위치를 수신하고, 로봇의 현재 위치를 파악하여 관제서버로 송신하는 제어부; 및 상기 매칭된 작업자를 선도하도록 제어되는 이송부;를 포함하고, 상기 제어부는: 상기 관제서버로부터 매칭된 작업자의 작업리스트를 수신하는 작업리스트수신모듈; 상기 작업리스트로부터 매칭된 작업자의 현재작업구간 정보를 생성하는 작업구간판단모듈; 상기 매칭된 작업자가 착용한 작업자단말기로부터 매칭된 작업자의 위치 및 이동속도를 수신하는 이동속도수신모듈; 상기 로봇의 현재 위치를 탐지하는 로봇위치센서모듈; 상기 현재작업구간 정보, 매칭된 작업자의 위치, 로봇의 현재 위치 및 매칭된 작업자의 이동속도를 관제서버로 송신하는 통신모듈; 및 상기 관제서버로부터 타 작업자의 이동속도 정보를 수신하여 매칭된 작업자의 이동경고구간 정보를 생성하고, 상기 관제서버로부터 타 작업자의 현재작업구간 정보를 수신하여 매칭된 작업자의 이동불가구간 정보를 생성하는 이동판단모듈;을 포함하고, 상기 작업자단말기는: 상기 매칭된 작업자의 현재작업구간 정보에 대응되는 구간의 지면을 투명색으로 표기하고, 상기 매칭된 작업자가 작업 가능한 작업공간이면서 현재작업구간이 아닌 구간(이하, '작업가능구간'이라 함)의 지면을 제1색상으로 표기하고, 상기 매칭된 작업자의 이동경고구간 정보에 대응되는 구간의 지면을 제2색상으로 표기하고, 상기 매칭된 작업자의 이동불가구간 정보에 대응되는 구간의 지면을 제3색상으로 표기하는, 작업자 선도형 스마트 이송 로봇을 제공한다.

또한, 상기 이동판단모듈은: 상기 관제서버로부터 수신한 인접 작업공간에 위치한 타 작업자의 이동속도 정보와 매칭된 작업자의 이동속도 정보를 연산하여 충돌 가능성이 소정의 수치 이상으로 계산되는 경우, 매칭된 작업자에 대해 해당 작업공간을 이동경고구간으로 지정하며, 상기 관제서버로부터 타 작업자의 현재작업구간 정보 및 상기 타 작업자의 현재작업구간의 최대작업자수 정보를 수신하여, 타 작업자의 현재작업구간에 최대작업자수 이상의 작업자가 위치한 경우, 매칭된 작업자에 대해 해당 작업공간을 이동불가구간으로 지정할 수 있다.

그리고, 상기 작업구간판단모듈은: 상기 작업자가 현재작업구간을 벗어나 작업가능구간에 진입하여 소정의 시간 이상동안 어느 한 작업가능구간에 위치하는 경우, 해당 작업가능구간을 현재작업구간으로 지정하고, 상기 통신모듈은: 상기 작업구간판단모듈에 의해 현재작업구간이 변경되었을 때, 변경된 현재작업구간 정보와, 매칭된 작업자의 위치, 로봇의 현재 위치 및 매칭된 작업자의 이동속도를 관제서버로 송신하고, 상기 관제서버는: 상기 다수의 작업자들에 대해 하나 이상의 작업들이 소정의 순번에 따라 정렬된 상기 작업리스트를 개별적으로 생성하여 저장하는 작업리스트생성모듈; 및 상기 작업구간판단모듈에 의해 현재작업구간이 변경되었을 때, 변경된 현재작업구간을 작업리스트에 반영하여 변경된 현재작업구간에 대응하는 작업들을 최우선순위 작업으로 정렬하며, 기존 최우선순위 작업들을 변경된 현재작업구간에 대응하는 작업들의 후순위로 정렬하는 작업리스트갱신모듈;을 포함할 수 있다.

아울러, 상기 작업자단말기는: 상기 매칭된 작업자가 이동경고구간으로 이동할 때, 매칭된 작업자의 시선 방향에 대한 이동경고구간의 방향을 판단하여, 상기 이동경고구간의 방향에 상기 제2색상을 점멸시키며 경보음을 발생시키고, 상기 로봇은: 상기 매칭된 작업자가 이동경고구간 또는 이동불가구간에 진입했을 경우에 매칭된 작업자로부터 가장 인접한 복도에 정지 상태로 대기할 수 있다.

또한, 상기 작업자단말기는: 상기 매칭된 작업자의 시선 방향을 촬영하여 영상 데이터를 취득하는 촬영모듈; 상기 영상 데이터를 제어부에 송신하는 영상송신모듈; 상기 로봇에서 처리된 공간다각형데이터를 수신하는 공간다각형데이터수신모듈; 및 상기 로봇에서 처리된 공간다각형데이터와 매칭된 작업자의 시선 방향을 연산하여 공간다각형별 지면을 투명색, 제1색상 내지 제3색상 중 어느 하나의 색으로 표시하는 색표현모듈;을 포함하고, 상기 제어부는: 취득된 상기 영상 데이터로부터 지면과 작업대 사이의 경계선을 따라 증강현실 공간에 가상의 제1선분을 생성하는 작업대경계생성모듈; 매칭된 작업자가 현재 위치한 작업공간, 복도 또는 교차점(이하, '현재구획'이라 함)의 위치로부터 매칭된 작업자의 전방에 위치한 다른 작업공간, 복도 또는 교차점(이하, '다른구획'이라 함)까지의 거리를 연산하고, 취득된 상기 영상 데이터에 대해 상기 현재구획의 위치로부터 다른구획까지의 거리를 대입하여, 현재구획과 다른구획 사이의 경계선을 따라 증강현실 공간에 가상의 제2선분을 생성하는 작업공간경계생성모듈; 상기 매칭된 작업자의 시선 방향에 수직하면서 지면에 대응하는 가상의 평면에 포함되는 가상의 제3선분을 생성하는 작업자경계생성모듈; 상기 제1선분 내지 제3선분으로 이루어지는 다각형(상기 공간다각형)을 공간다각형데이터로 생성하는 공간다각형생성모듈; 및 상기 공간다각형데이터를 작업자단말기로 송신하는 공간다각형데이터송신모듈;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 작업자 선도형 자율주행 로봇을 사용하는 물류 시스템에서의 안전사고를 방지할 수 있다.

또한, 데이터 처리를 개별 자율주행로봇에 분산시킴으로써 관제서버(중앙서버)와 작업자단말기의 처리 부하저감시킬 수 있으며, 이에 따라 관제서버의 처리속도를 개선할 수 있고, 작업자단말기의 H/W 요구 스펙을 낮출 수 있다(경량화/원가절감).

그리고, 작업자의 판단에 따라 작업리스트를 자동으로 수정하도록 구성함으로써, 다수의 작업자간의 혼선 없이 자율적인 작업 순서 조절이 가능해진다.

아울러, 모든 작업공간에 획일적으로 타 작업자가 접근하지 못하도록 제한하는 것이 아니라 작업공간의 크기 등에 따라 지정되는 최대작업자수를 고려함으로써, 물류센터의 전체 작업 속도 및 효율성을 향상시킬 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 작업자 선도형 스마트 이송 로봇을 구성하는 모듈들의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 작업자 선도형 스마트 이송 로봇이 적용되는 예시를 '시설' 도면상에 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 작업자 선도형 스마트 이송 로봇의 동작 흐름도이다.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 작업자 선도형 스마트 이송 로봇에 사용되는 작업리스트의 예시를 나타낸 도면이다.

이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

본 문서에서, "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.

본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.

본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.

본 발명의 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

그리고, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르는 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드(프로그램)로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 분산 컴퓨터 시스템에 의하여 분산 방식으로 실행될 수 있는 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드를 저장할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 다수의 적재대(D)를 기준으로 작업공간(A), 복도(B) 및 교차점(C)으로 구획되는 시설에서 운행되며, 다수의 작업자 중 어느 한 작업자(이하, '매칭된 작업자(M)'라 함)와 1대1 매칭되는, 작업자 선도형 스마트 이송 로봇으로써, 상기 매칭된 작업자(M)가 착용한 작업자단말기(200)로부터 매칭된 작업자(M)의 위치를 수신하고, 로봇의 현재 위치를 파악하여 관제서버(300)로 송신하는 제어부(100); 및 상기 매칭된 작업자(M)를 선도하도록 제어되는 이송부;를 포함하고, 상기 제어부(100)는: 상기 관제서버(300)로부터 매칭된 작업자(M)의 작업리스트를 수신하는 작업리스트수신모듈(101); 상기 작업리스트로부터 매칭된 작업자(M)의 현재작업구간 정보를 생성하는 작업구간판단모듈(102); 상기 매칭된 작업자(M)가 착용한 작업자단말기(200)로부터 매칭된 작업자(M)의 위치 및 이동속도를 수신하는 이동속도수신모듈(103); 상기 로봇의 현재 위치를 탐지하는 로봇위치센서모듈(104); 상기 현재작업구간 정보, 매칭된 작업자(M)의 위치, 로봇의 현재 위치 및 매칭된 작업자(M)의 이동속도를 관제서버(300)로 송신하는 통신모듈(105); 및 상기 관제서버(300)로부터 타 작업자(W)의 이동속도 정보를 수신하여 매칭된 작업자(M)의 이동경고구간(1) 정보를 생성하고, 상기 관제서버(300)로부터 타 작업자(W)의 현재작업구간 정보를 수신하여 매칭된 작업자(M)의 이동불가구간(2) 정보를 생성하는 이동판단모듈(106);을 포함하고, 상기 작업자단말기(200)는: 상기 매칭된 작업자(M)의 현재작업구간 정보에 대응되는 구간의 지면을 투명색으로 표기하고, 상기 매칭된 작업자(M)가 작업 가능한 작업공간(A)이면서 현재작업구간이 아닌 구간(이하, '작업가능구간(3)'이라 함)의 지면을 제1색상으로 표기하고, 상기 매칭된 작업자(M)의 이동경고구간(1) 정보에 대응되는 구간의 지면을 제2색상으로 표기하고, 상기 매칭된 작업자(M)의 이동불가구간(2) 정보에 대응되는 구간의 지면을 제3색상으로 표기하는, 작업자 선도형 스마트 이송 로봇을 제공한다.

상기 시설이란, 물류창고, 물류센터, 허브, 소터(Sorter) 등 소정의 물건/물품/상품들이 적재/하역/이송되는 장소를 의미할 수 있다.

도 2에 상기 시설의 예시가 도시되어 있으며, 적재대(D)들을 기준으로 작업공간(A)(작업자 또는 로봇 등이 적재대(D)에 적재된 물건에 접근하여 작업할 수 있는 공간)과, 복도(B)(각 적재대(D) 사이의 공간 또는 적재대(D)와 시설 벽면 사이의 공간) 및 교차점(C)(서로 다른 작업공간(A) 또는/및 복도(B) 사이의 연결지점)이 구획될 수 있다.

상기와 같이 구획된 작업공간(A), 복도(B) 및 교차점(C)은 각자 유일한 값을 가지는 식별자(ID)를 가질 수 있으며, 자율주행로봇, 관제서버(300) 등의 기기는 각 구획들을 상기 식별자를 통해 구분할 수 있다.

상기 '작업자'는, 상기 시설 내에서 로봇과 함께 작업하는 사람을 의미하며, 그 중 어느 한 로봇과 매칭된 작업자(M)는 '매칭된 작업자(M)'로써 로봇(제어부(100))과 상호작용할 수 있다. 이러한 로봇 시스템에서, 어떤 작업자는 자신과 매칭된 로봇에 대해서는 '매칭된 작업자(M)'의 지위를 가지며, 다른 로봇에 대해서는 '타 작업자(W)'의 지위를 가질 수 있다.

작업자는: GPS, 가속도센서, AR영사장치(Head Mount Display 등) 및 스피커 등이 구비된 작업자단말기(200)를 착용하여 매칭된 로봇과 상호작용할 수 있다. 작업자단말기(200)의 예시로는, AR글래스 등이 사용될 수 있다. 이를 구성하기 위한 기판, 중앙처리장치, 메모리, 기구 구조 등은 통상의 기술자가 쉽게 실시할 수 있는 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 이송부는: 매칭된 작업자(M)를 선도하며 자율주행하기 위한 영상인식장치, 객체인식 알고리즘, 장애물 회피 알고리즘, 바퀴 및 주행모터 등의 구성을 포함할 수 있다. 이러한 이송부의 구성은 통상의 기술자가 쉽게 실시할 수 있는 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 작업리스트는 도 4에 도시된 바와 같이 테이블 형태로 저장될 수 있으며, 바람직하게는 데이터베이스로써 저장될 수 있다.

작업리스트에는 작업순위와 그 작업순위에 해당하는 물품의 좌표 및 물품코드가 대응되어 저장될 수 있으며, 해당되는 작업구간의 값이 참조를 위하여 저장될 수 있다. 이 작업구간의 정보 중 가장 높은 순위(작업순위 값이 낮은)에 해당하는 작업구간이 현재작업구간으로 지정될 수 있다(작업리스트생성모듈(301)).

작업자는 자신의 작업리스트의 1순위에 해당하는 물품부터 작업순위에 따라 순차적으로 작업을 진행할 수 있다. 이 때, 작업자는 현재 작업중인 물품이 작업 대상 물품이 맞는지 여부를 물품코드를 통해 확인할 수 있으며, 상기 물품코드는 제품을 식별하기 위하여 제품의 고유번호(품종), 제품의 제조일자 및 제품의 LOT번호 중 하나 이상의 값을 포함할 수 있다.

도 4의 예시에서는, 해당 작업자(매칭된 작업자(M))의 현재작업구간은 A07 작업공간(A)일 수 있다.

상기 제1색상은 파란색 또는 녹색으로, 제2색상은 주황색으로, 제3색상은 빨간색으로 표시될 수 있으며, 이에 따라 직관적인 시각 이미지를 제공할 수 있다.

또한, 상기 이동판단모듈(106)은: 상기 관제서버(300)로부터 수신한 인접 작업공간(A)에 위치한 타 작업자(W)의 이동속도 정보와 매칭된 작업자(M)의 이동속도 정보를 연산하여 충돌 가능성이 소정의 수치 이상으로 계산되는 경우, 매칭된 작업자(M)에 대해 해당 작업공간(A)을 이동경고구간(1)으로 지정하며, 상기 관제서버(300)로부터 타 작업자(W)의 현재작업구간 정보 및 상기 타 작업자(W)의 현재작업구간의 최대작업자수 정보를 수신하여, 타 작업자(W)의 현재작업구간에 최대작업자수 이상의 작업자가 위치한 경우, 매칭된 작업자(M)에 대해 해당 작업공간(A)을 이동불가구간(2)으로 지정할 수 있다.

도 2 a를 참조하면, 매칭된 작업자(M)를 중심으로 북서쪽 방향(도면을 기준), 북동쪽 방향, 남서쪽 방향이 작업가능구간(3)으로 표기되고 있다. 북서쪽 방향의 작업공간(A)은 공간이 넓어 최대작업자수가 2 이상인 작업공간(A)이며, 남서쪽 방향의 작업공간(A)은 공간이 좁아 최대작업자수가 1인 작업공간(A)이다. 두 작업공간(A)에는 모두 1명의 타 작업자(W) 및 1대의 로봇이 배치되어 있으나, 두 작업공간(A) 중 북서쪽 방향의 작업공간(A)만이 매칭된 작업자(M)에게 작업가능구간(3)으로써 취급될 수 있다.

상기 충돌 가능성의 계산은 시설의 면적, 작업대의 크기, 작업대의 배치 간격, 작업대의 높이, 로봇의 크기, 로봇의 속도/가속도 등을 고려하여 통상의 기술자가 쉽게 실시할 수 있을 것이다.

도 2 b에는 상기 매칭된 작업자(M)가 이동경고구간(1)에 진입하는 상태가 도시되어 있다. 또한, 타 작업자(W)도 이동경고구간(1) 방향으로 이동하고 있는 상태를 도시하였다.

도 2 b에서 매칭된 작업자(M)의 시선 방향이 남쪽을 향하고 있으므로, 북쪽은 매칭된 작업자(M)의 시야 밖에 존재한다. 이러한 상황에서는 제어부(100) 및 작업자단말기(200)의 처리 부하를 저감시키기 위해 북서쪽 및 북동쪽의 작업가능구간(3)은 색표지를 생략할 수 있다.

도 2 c에서 매칭된 작업자(M)는 교차점(C)인 이동경고구간(1)에서 서쪽 방향을 향하고 있다. 이 때, 동쪽 방향에 위치한 이동불가구간(2)은 제어부(100) 및 작업자단말기(200)의 처리 부하를 저감시키기 위해 색표지를 생략할 수 있다. 또한, 매칭된 작업자(M)가 위치한 공간에 대해서도, 매칭된 작업자(M)를 기준으로 몸 옆/뒤쪽 부분에 대해 색표지를 생략할 수 있다.

도 2 c에서와 같이 매칭된 작업자(M)가 안전하게 작업가능구간(3)으로 이동한 뒤에, 로봇(R)은 이동경고구간(1)이 안전하게 통과할 수 있는 구역인 것으로 판단할 수 있으며, 이에 따라 매칭된 작업자(M)가 위치한 작업가능구간(3)(새로운 현재작업구간)으로 이동하고, 다시 매칭된 작업자(M)를 선도할 수 있다.

그리고, 상기 작업구간판단모듈(102)은: 상기 작업자가 현재작업구간을 벗어나 작업가능구간(3)에 진입하여 소정의 시간 이상동안 어느 한 작업가능구간(3)에 위치하는 경우, 해당 작업가능구간(3)을 현재작업구간으로 지정하고, 상기 통신모듈(105)은: 상기 작업구간판단모듈(102)에 의해 현재작업구간이 변경되었을 때, 변경된 현재작업구간 정보와, 매칭된 작업자(M)의 위치, 로봇의 현재 위치 및 매칭된 작업자(M)의 이동속도를 관제서버(300)로 송신하고, 상기 관제서버(300)는: 상기 다수의 작업자들에 대해 하나 이상의 작업들이 소정의 순번에 따라 정렬된 상기 작업리스트를 개별적으로 생성하여 저장하는 작업리스트생성모듈(301); 및 상기 작업구간판단모듈(102)에 의해 현재작업구간이 변경되었을 때, 변경된 현재작업구간을 작업리스트에 반영하여 변경된 현재작업구간에 대응하는 작업들을 최우선순위 작업으로 정렬하며, 기존 최우선순위 작업들을 변경된 현재작업구간에 대응하는 작업들의 후순위로 정렬하는 작업리스트갱신모듈(302);을 포함할 수 있다.

도 4의 예시에서, 매칭된 작업자(M)가 현재작업구간인 A07 작업공간(A)을 벗어나 작업가능구간(3)이었던 D11 작업공간(A)으로 이동하여 작업리스트가 갱신되는 경우, 기존 도 4에 작업순위 17번 내지 24번의 작업들이 1번 내지 8번으로 조정되고, 이에 따라 기존 작업순위 1번 내지 23번의 작업들이 9번 이후의 작업순서로 조정될 수 있다.

이러한 작업리스트갱신은 매칭된 작업자(M)가 별도의 조작을 하지 않아도 자동으로 처리될 수 있으며, 매칭된 작업자(M)가 작업가능구간(3)이 아닌 다른 영역에 위치해있을 때에는 작업리스트가 갱신되지는 않으나, 매칭된 작업자(M)의 현재작업구간은 타 작업자(W)에게 작업가능구간(3)으로써 취급 및 처리될 수 있다.

작업리스트가 갱신된 후, 로봇(R)은 갱신된 작업리스트에 따라 매칭된 작업자(M)를 선도할 수 있다.

아울러, 상기 작업자단말기(200)는: 상기 매칭된 작업자(M)가 이동경고구간(1)으로 이동할 때, 매칭된 작업자(M)의 시선 방향에 대한 이동경고구간(1)의 방향을 판단하여, 상기 이동경고구간(1)의 방향에 상기 제2색상을 점멸시키며 경보음을 발생시키고, 상기 로봇은: 상기 매칭된 작업자(M)가 이동경고구간(1) 또는 이동불가구간(2)에 진입했을 경우에 매칭된 작업자(M)로부터 가장 인접한 복도(B)에 정지 상태로 대기할 수 있다.

도 2 b에는 매칭된 작업자(M)가 이동경고구간(1)에 접근하는 상황이 도시되어 있다. 매칭된 작업자(M)가 교차점(C)으로 이동할 때, 그와 동시에 또는 선제적으로 타 작업자(W)가 교차점(C)으로부터 소정의 거리 내에서 교차점(C) 방향으로 이동하고 있는 경우, 매칭된 작업자(M)에게 해당 교차점(C)을 이동경고구간(1)으로써 통지하여 타 작업자(W)가 근처로 접근하고 있음을 표시할 수 있다. 이 때, 매칭된 작업자(M)가 착용한 작업자단말기(200)의 좌측면이 제2색상(주황색)으로 점멸될 수 있다.

매칭된 작업자(M)에게로의 경고과 더불어, 로봇을 안전한 구간인 복도(B) 지점에서 대기하도록 처리함으로써, 연쇄추돌사고 등을 방지할 수 있다.

또한, 상기 작업자단말기(200)는: 상기 매칭된 작업자(M)의 시선 방향을 촬영하여 영상 데이터를 취득하는 촬영모듈(201); 상기 영상 데이터를 제어부(100)에 송신하는 영상송신모듈(202); 상기 로봇에서 처리된 공간다각형데이터를 수신하는 공간다각형데이터수신모듈(203); 및 상기 로봇에서 처리된 공간다각형데이터와 매칭된 작업자(M)의 시선 방향을 연산하여 공간다각형별 지면을 투명색, 제1색상 내지 제3색상 중 어느 하나의 색으로 표시하는 색표현모듈(204);을 포함하고, 상기 제어부(100)는: 취득된 상기 영상 데이터로부터 지면과 작업대 사이의 경계선을 따라 증강현실 공간에 가상의 제1선분을 생성하는 작업대경계생성모듈(107); 매칭된 작업자(M)가 현재 위치한 작업공간(A), 복도(B) 또는 교차점(C)(이하, '현재구획'이라 함)의 위치로부터 매칭된 작업자(M)의 전방에 위치한 다른 작업공간(A), 복도(B) 또는 교차점(C)(이하, '다른구획'이라 함)까지의 거리를 연산하고, 취득된 상기 영상 데이터에 대해 상기 현재구획의 위치로부터 다른구획까지의 거리를 대입하여, 현재구획과 다른구획 사이의 경계선을 따라 증강현실 공간에 가상의 제2선분을 생성하는 작업공간경계생성모듈(108); 상기 매칭된 작업자(M)의 시선 방향(4)에 수직하면서 지면에 대응하는 가상의 평면에 포함되는 가상의 제3선분을 생성하는 작업자경계생성모듈(109); 상기 제1선분 내지 제3선분으로 이루어지는 다각형(상기 공간다각형)을 공간다각형데이터로 생성하는 공간다각형생성모듈(110); 및 상기 공간다각형데이터를 작업자단말기(200)로 송신하는 공간다각형데이터송신모듈(111);을 포함할 수 있다.

상기와 같은 공간다각형생성 및 송신 모듈/방법을 통해, 작업자단말기(200)에서의 데이터 처리 부하를 로봇의 제어부(100)로 분산시킴으로써 작업자단말기(200)의 하드웨어 요구 스펙을 낮추고, 작업자단말기(200)를 경량화할 수 있다. 또한, 작업자단말기(200)에서 처리해야 하는 다른 연산(촬영, 데이터 송수신 등)에 CPU(중앙처리장치) 할당량을 높여 처리 속도를 향상시킬 수 있다.

상기와 같이 경계선 등을 인식하는 것은 종래 인공지능 객체인식 알고리즘 등을 활용할 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.

상기 작업자단말기(200)는: 작업자정보송신모듈에서, 상기 매칭된 작업자(M)의 위치 및 이동속도를 송신하는 단계; 촬영모듈(201)에서, 상기 매칭된 작업자(M)의 시선 방향을 촬영하여 영상 데이터를 취득하는 단계; 영상송신모듈(202)에서, 상기 영상 데이터를 제어부(100)에 송신하는 단계; 공간다각형데이터수신모듈(203)에서, 상기 제어부(100)로부터 매칭된 작업자(M)의 현재작업구간정보에 대응되는 구간의 정보 및 공간다각형데이터를 수신하는 단계; 색표현모듈(204)에서, 현재작업구간, 작업가능구간(3), 이동경고구간(1) 및 이동불가구간(2) 중 하나 이상의 지면에 대해 지정된 색상을 표지하는 단계; 및 경보모듈(207)에서, 상기 매칭된 작업자(M)가 이동경고구간(1)으로 이동할 때, 매칭된 작업자(M)의 시선 방향에 대한 이동경고구간(1)의 방향을 판단하여, 상기 이동경고구간(1)의 방향에 상기 제2색상을 점멸시키며 경보음을 발생시키는 단계;에 따라 제어될 수 있다.

상기 제어부(100)는: 작업리스트수신모듈(101)에서, 상기 관제서버(300)로부터 매칭된 작업자(M)의 작업리스트를 수신하는 단계; 작업구간판단모듈(102)에서, 상기 작업리스트로부터 매칭된 작업자(M)의 현재작업구간 정보를 생성하는 단계; 이동속도수신모듈(103)에서, 상기 매칭된 작업자(M)가 착용한 작업자단말기(200)로부터 매칭된 작업자(M)의 위치 및 이동속도를 수신하는 단계; 로봇위치센서모듈(104)에서, 상기 로봇의 현재 위치를 탐지하는 단계; 통신모듈(105)에서, 상기 현재작업구간 정보, 매칭된 작업자(M)의 위치, 로봇의 현재 위치 및 매칭된 작업자(M)의 이동속도를 관제서버(300)로 송신하는 단계; 이동판단모듈(106)에서, 상기 관제서버(300)로부터 타 작업자(W)의 이동속도 정보를 수신하여 매칭된 작업자(M)의 이동경고구간(1) 정보를 생성하는 단계; 이동판단모듈(106)에서, 상기 관제서버(300)로부터 타 작업자(W)의 현재작업구간 정보를 수신하여 매칭된 작업자(M)의 이동불가구간(2) 정보를 생성하는 단계; 작업대경계생성모듈(107)에서, 취득된 상기 영상 데이터로부터 지면과 작업대 사이의 경계선을 따라 증강현실 공간에 가상의 제1선분을 생성하는 단계; 작업공간경계생성모듈(108)에서, 매칭된 작업자(M)가 현재 위치한 작업공간(A), 복도(B) 또는 교차점(C)(이하, '현재구획'이라 함)의 위치로부터 매칭된 작업자(M)의 전방에 위치한 다른 작업공간(A), 복도(B) 또는 교차점(C)(이하, '다른구획'이라 함)까지의 거리를 연산하고, 취득된 상기 영상 데이터에 대해 상기 현재구획의 위치로부터 다른구획까지의 거리를 대입하여, 현재구획과 다른구획 사이의 경계선을 따라 증강현실 공간에 가상의 제2선분을 생성하는 단계; 작업자경계생성모듈(109)에서, 상기 매칭된 작업자(M)의 시선 방향에 수직하면서 지면에 대응하는 가상의 평면에 포함되는 가상의 제3선분을 증강현실 공간에 생성하는 단계; 공간다각형생성모듈(110)에서, 상기 제1선분 내지 제3선분으로 이루어지는 다각형(상기 공간다각형)을 공간다각형데이터로 생성하는 단계; 및 공간다각형데이터송신모듈(111)에서, 상기 공간다각형데이터를 작업자단말기(200)로 송신하는 단계;에 따라 제어될 수 있다.

상기 매칭된 작업자(M)의 이동경고구간(1) 정보를 생성하는 단계는: 상기 관제서버(300)로부터 수신한 인접 작업공간(A)에 위치한 타 작업자(W)의 이동속도 정보와 매칭된 작업자(M)의 이동속도 정보를 연산하여 충돌 가능성이 소정의 수치 이상으로 계산되는 경우, 매칭된 작업자(M)에 대해 해당 작업공간(A)을 이동경고구간(1)으로 지정하고, 상기 매칭된 작업자(M)의 이동불가구간(2) 정보를 생성하는 단계는: 상기 관제서버(300)로부터 타 작업자(W)의 현재작업구간 정보 및 상기 타 작업자(W)의 현재작업구간의 최대작업자수 정보를 수신하여, 타 작업자(W)의 현재작업구간에 최대작업자수 이상의 작업자가 위치한 경우, 매칭된 작업자(M)에 대해 해당 작업공간(A)을 이동불가구간(2)으로 지정할 수 있다.

상기 매칭된 작업자(M)의 현재작업구간 정보를 생성하는 단계는: 상기 작업자가 현재작업구간을 벗어나 작업가능구간(3)에 진입하여 소정의 시간 이상동안 어느 한 작업가능구간(3)에 위치하는 경우, 해당 작업가능구간(3)을 현재작업구간으로 지정할 수 있다.

상기 관제서버(300)는: 작업리스트생성모듈(301)에서, 상기 다수의 작업자들에 대해 하나 이상의 작업들이 소정의 순번에 따라 정렬된 상기 작업리스트를 개별적으로 생성하여 저장하는 단계; 및 작업리스트갱신모듈(302)에서, 상기 작업구간판단모듈(102)에 의해 현재작업구간이 변경되었을 때, 변경된 현재작업구간을 작업리스트에 반영하여 변경된 현재작업구간에 대응하는 작업들을 최우선순위 작업으로 정렬하며, 기존 최우선순위 작업들을 변경된 현재작업구간에 대응하는 작업들의 후순위로 정렬하는 단계;에 따라 제어될 수 있다.

A : 작업공간
B : 복도
C : 교차점
D : 적재대
M : 매칭된 작업자
W : 타 작업자
R : 로봇
1 : 이동경고구간
2 : 이동불가구간
3 : 작업가능구간
4 : 매칭된 작업자의 시선 방향
5 : 매칭된 작업자로부터 가장 인접한 복도
100 : 제어부
101 : 작업리스트수신모듈
102 : 작업구간판단모듈
103 : 이동속도수신모듈
104 : 로봇위치센서모듈
105 : 통신모듈
106 : 이동판단모듈
107 : 작업대경계생성모듈
108 : 작업공간경계생성모듈
109 : 작업자경계생성모듈
110 : 공간다각형생성모듈
111 : 공간다각형데이터송신모듈
200 : 작업자단말기
201 : 촬영모듈
202 : 영상송신모듈
203 : 공간다각형데이터수신모듈
204 : 색표현모듈
205 : 속도측정모듈
206 : 작업자위치센서모듈
207 : 작업자정보송신모듈
208 : 경보모듈
300 : 관제서버
301 : 작업리스트생성모듈
302 : 작업리스트갱신모듈
S101 : 매칭된 작업자의 작업리스트를 수신하는 단계
S102 : 매칭된 작업자의 현재작업구간 정보를 생성하는 단계
S103 : 매칭된 작업자의 위치 및 이동속도를 수신하는 단계
S104 : 로봇의 현재 위치를 탐지하는 단계
S105 : 로봇의 현재 위치 및 매칭된 작업자의 이동속도를 관제서버로 송신하는 단계
S106 : 매칭된 작업자의 이동경고구간 정보를 생성하는 단계
S107 : 매칭된 작업자의 이동불가구간 정보를 생성하는 단계
S108 : 공간다각형데이터를 생성하는 단계
S109 : 공간다각형데이터를 작업자단말기로 송신하는 단계
S201 : 매칭된 작업자의 위치 및 이동속도를 측정하는 단계
S202 : 매칭된 작업자의 위치 및 이동속도를 송신하는 단계
S202 : 영상 데이터를 취득하는 단계
S203 : 영상 데이터를 제어부에 송신하는 단계
S204 : 타 작업자의 위치 및 이동속도를 수신하는 단계
S205 : 현재작업구간정보에 대응되는 구간의 정보 및 공간다각형데이터를 수신하는 단계
S206 : 하나 이상의 지면에 대해 지정된 색상을 표지하는 단계
S301 : 작업리스트를 생성하는 단계
S302 : 작업리스트갱신단계

Claims

다수의 적재대를 기준으로 작업공간, 복도 및 교차점으로 구획되는 시설에서 운행되며, 다수의 작업자 중 어느 한 작업자(이하, '매칭된 작업자'라 함)와 1대1 매칭되는, 작업자 선도형 스마트 이송 로봇으로써,
상기 매칭된 작업자가 착용한 작업자단말기로부터 매칭된 작업자의 위치를 수신하고, 로봇의 현재 위치를 파악하여 관제서버로 송신하는 제어부; 및
상기 매칭된 작업자를 선도하도록 제어되는 이송부;를 포함하고,
상기 제어부는:
상기 관제서버로부터 매칭된 작업자의 작업리스트를 수신하는 작업리스트수신모듈;
상기 작업리스트로부터 매칭된 작업자의 현재작업구간 정보를 생성하는 작업구간판단모듈;
상기 매칭된 작업자가 착용한 작업자단말기로부터 매칭된 작업자의 위치 및 이동속도를 수신하는 이동속도수신모듈;
상기 로봇의 현재 위치를 탐지하는 로봇위치센서모듈;
상기 현재작업구간 정보, 매칭된 작업자의 위치, 로봇의 현재 위치 및 매칭된 작업자의 이동속도를 관제서버로 송신하는 통신모듈; 및
상기 관제서버로부터 타 작업자의 이동속도 정보를 수신하여 매칭된 작업자의 이동경고구간 정보를 생성하고, 상기 관제서버로부터 타 작업자의 현재작업구간 정보를 수신하여 매칭된 작업자의 이동불가구간 정보를 생성하는 이동판단모듈;을 포함하고,
상기 작업자단말기는:
상기 매칭된 작업자의 현재작업구간 정보에 대응되는 구간의 지면을 투명색으로 표기하고,
상기 매칭된 작업자가 작업 가능한 작업공간이면서 현재작업구간이 아닌 구간(이하, '작업가능구간'이라 함)의 지면을 제1색상으로 표기하고,
상기 매칭된 작업자의 이동경고구간 정보에 대응되는 구간의 지면을 제2색상으로 표기하고,
상기 매칭된 작업자의 이동불가구간 정보에 대응되는 구간의 지면을 제3색상으로 표기하는, 작업자 선도형 스마트 이송 로봇
청구항 1항에 있어서,
상기 이동판단모듈은:
상기 관제서버로부터 수신한 인접 작업공간에 위치한 타 작업자의 이동속도 정보와 매칭된 작업자의 이동속도 정보를 연산하여 충돌 가능성이 소정의 수치 이상으로 계산되는 경우, 매칭된 작업자에 대해 해당 작업공간을 이동경고구간으로 지정하며,
상기 관제서버로부터 타 작업자의 현재작업구간 정보 및 상기 타 작업자의 현재작업구간의 최대작업자수 정보를 수신하여, 타 작업자의 현재작업구간에 최대작업자수 이상의 작업자가 위치한 경우, 매칭된 작업자에 대해 해당 작업공간을 이동불가구간으로 지정하는, 작업자 선도형 스마트 이송 로봇
청구항 2항에 있어서,
상기 작업구간판단모듈은:
상기 작업자가 현재작업구간을 벗어나 작업가능구간에 진입하여 소정의 시간 이상동안 어느 한 작업가능구간에 위치하는 경우, 해당 작업가능구간을 현재작업구간으로 지정하고,
상기 통신모듈은:
상기 작업구간판단모듈에 의해 현재작업구간이 변경되었을 때, 변경된 현재작업구간 정보와, 매칭된 작업자의 위치, 로봇의 현재 위치 및 매칭된 작업자의 이동속도를 관제서버로 송신하고,
상기 관제서버는:
상기 다수의 작업자들에 대해 하나 이상의 작업들이 소정의 순번에 따라 정렬된 상기 작업리스트를 개별적으로 생성하여 저장하는 작업리스트생성모듈; 및
상기 작업구간판단모듈에 의해 현재작업구간이 변경되었을 때, 변경된 현재작업구간을 작업리스트에 반영하여 변경된 현재작업구간에 대응하는 작업들을 최우선순위 작업으로 정렬하며, 기존 최우선순위 작업들을 변경된 현재작업구간에 대응하는 작업들의 후순위로 정렬하는 작업리스트갱신모듈;을 포함하는, 작업자 선도형 스마트 이송 로봇
청구항 2항에 있어서,
상기 작업자단말기는:
상기 매칭된 작업자가 이동경고구간으로 이동할 때, 매칭된 작업자의 시선 방향에 대한 이동경고구간의 방향을 판단하여, 상기 이동경고구간의 방향에 상기 제2색상을 점멸시키며 경보음을 발생시키고,
상기 로봇은:
상기 매칭된 작업자가 이동경고구간 또는 이동불가구간에 진입했을 경우에 매칭된 작업자로부터 가장 인접한 복도에 정지 상태로 대기하는, 작업자 선도형 스마트 이송 로봇
청구항 1항에 있어서,
상기 작업자단말기는:
상기 매칭된 작업자의 시선 방향을 촬영하여 영상 데이터를 취득하는 촬영모듈;
상기 영상 데이터를 제어부에 송신하는 영상송신모듈;
상기 로봇에서 처리된 공간다각형데이터를 수신하는 공간다각형데이터수신모듈; 및
상기 로봇에서 처리된 공간다각형데이터와 매칭된 작업자의 시선 방향을 연산하여 공간다각형별 지면을 투명색, 제1색상 내지 제3색상 중 어느 하나의 색으로 표시하는 색표현모듈;을 포함하고,
상기 제어부는:
취득된 상기 영상 데이터로부터 지면과 작업대 사이의 경계선을 따라 증강현실 공간에 가상의 제1선분을 생성하는 작업대경계생성모듈;
매칭된 작업자가 현재 위치한 작업공간, 복도 또는 교차점(이하, '현재구획'이라 함)의 위치로부터 매칭된 작업자의 전방에 위치한 다른 작업공간, 복도 또는 교차점(이하, '다른구획'이라 함)까지의 거리를 연산하고, 취득된 상기 영상 데이터에 대해 상기 현재구획의 위치로부터 다른구획까지의 거리를 대입하여, 현재구획과 다른구획 사이의 경계선을 따라 증강현실 공간에 가상의 제2선분을 생성하는 작업공간경계생성모듈;
상기 매칭된 작업자의 시선 방향에 수직하면서 지면에 대응하는 가상의 평면에 포함되는 가상의 제3선분을 생성하는 작업자경계생성모듈;
상기 제1선분 내지 제3선분으로 이루어지는 다각형(상기 공간다각형)을 공간다각형데이터로 생성하는 공간다각형생성모듈; 및
상기 공간다각형데이터를 작업자단말기로 송신하는 공간다각형데이터송신모듈;을 포함하는, 작업자 선도형 스마트 이송 로봇