KR19980021908A - 무인운반차의 장애물 회피방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 창고안 혹은 공장등에서 물품의 반송 등에 이용되는 무인운반차의 주행방법에서 직선 경로상에 장애물이 있을 경우 이를 회피하는 방법에 관한 것으로, 장애물 감지센서를 구동하여 주행 경로상에서 장애물을 감지하는 단계(100,101); 장애물이 검출되면 이 장애물의 위치 및 방향을 판별하는 단계(102); 판별된 장애물의 위치 및 방향에 따라 장애물을 회피하기 위한 경로를 설정하는 단계(103); 설정된 회피 경로에 따라 진행하는 단계(104); 및 장애물 회피가 완료되면 무인운반차를 유도선으로 복귀(106)하는 단계를 포함한다. 따라서 본 발명에 따라 무인운반차의 주행 경로상에 장애물이 나타나면 무인운반차가 이를 감지한 후 회피경로를 따라 주행하여 장애물을 회피한 후 다시 유도선으로 복귀하여 주행할 수 있도록 하므로써 장애물로 인해 무인운반차가 대기하여 작업시간이 지연되는 것을 줄일 수 있다.

Description

무인운반차의 장애물 회피방법( Method of evading an obstacle in an automatic guided vehicle )

본 발명은 창고안 혹은 공장등에서 물품의 반송 등에 이용되는 무인운반차의 주행방법에 관한 것으로, 특히 직선 경로상에 장애물이 있을 경우 이를 회피하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 물류시스템 및 자동생산시스템과 같은 자동화시스템에서 사용되는 무인운반시스템은 중앙에서 전체 무인운반차의 주행을 통제하는 무인운반차 제어컴퓨터와, 무인운반차와 송수신하기 위한 무선통신기, 유도선(guide path), 무인운반차, 작업 스테이션(station) 등으로 구성되어 무인운반차 제어컴퓨터가 무선통신기를 통해 지시하는 경로로 무인운반차가 유도선을 따라 이동하고 작업 스테이션에서 일시 정지하여 부품, 자재, 제품 등을 이,적재하도록 되어 있다. 그리고 이러한 무인운반시스템에서 무인운반차가 주행하는 경로(guide path)에는 마크(mark)가 표시되어 무인운반차가 위치를 파악할 수 있도록 되어 있으며, 유도선의 배치는 무인운반차시스템이 운용되는 환경에 따라 다양하지만 크게 직선구간과 곡선구간 등을 포함하고 있다.

그런데 이와 같이 무인운반차가 유도선을 따라 주행하도록 된 무인운반차시스템에서 무인운반차가 주행할 경로상에 장애물이 놓여 있을 경우에, 종래에는 장애물을 회피할 방법이 없어 그 장애물이 제거될 때까지 정지상태로 대기해야 했기 때문에 시간이 낭비되어 작업에 막대한 지장을 초래하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 무인운반차가 주행할 직선경로상에 장애물이 나타날 경우에, 이 장애물을 회피한 후 다시 유도선을 따라 주행하게 하는 무인운반차의 장애물 회피방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은, 무인운반차가 제어컴퓨터의 지령에 의해 유도선을 따라 주행하도록 된 무인운반차시스템에 있어서, 장애물 감지센서를 구동하여 주행 경로상에서 장애물을 감지하는 단계; 장애물이 검출되면 이 장애물의 위치 및 방향을 판별하는 단계; 판별된 장애물의 위치 및 방향에 따라 장애물을 회피하기 위한 경로를 설정하는 단계; 설정된 회피 경로에 따라 진행하는 단계; 및 장애물 회피가 완료되면 무인운반차를 유도선으로 복귀하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명에 따라 무인운반차의 주행 경로상에 장애물이 나타나면 무인운반차가 이를 감지한 후 회피경로를 따라 주행하여 장애물을 회피한 후 다시 유도선으로 복귀하여 주행할 수 있도록 하므로써 장애물로 인해 무인운반차가 대기하여 작업시간이 지연되는 것을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 무인운반차의 구성을 도시한 블럭도

도 2는 본 발명에서 이용되는 장애물 감지센서의 구성을 도시한 블럭도

도 3a는 직선 주행시 중앙에 장애물이 있을 경우의 회피 경로의 예를 도시한 도면

도 3b는 직선 주행시 중앙의 우측으로 치우쳐 장애물이 있을 경우 회피경로의 예를 도시한 도면

도 4는 본 발명에 따라 무인운반차가 주행하면서 장애물을 회피하는 흐름을 도시한 흐름도

도 5는 도 4에 도시된 장애물 회피절차를 도시한 세부 흐름도

도 6은 도 4에 도시된 무인운반차가 유도선으로 복귀하는 절차를 도시한 세부 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11: 장애물 감지센서 12: 각도 센서

13: 센서 콘트롤러 14: 무인운반차운행 콘트롤러

15: 송수신기 16: 구동제어장치

17: 구동장치 18,25,26: 엔코더

21,22: 케스터 23: 휠

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명이 적용되는 무인운반차는 도 1에 도시된 바와 같이, 장애물 감지센서(11), 각도센서(12), 센서 콘트롤러(13), 무인운반차 운행 콘트롤러(14), 송수신기(15), 구동제어장치(16), 구동장치(17), 엔코더(18) 등으로 이루어져 있다.

또한, 장애물 감지센서(11)는 도 2에 도시된 바와 같이, 8각형의 각면에 위치한 8개의 물체 감지센서(SN, SS, SE, SW, SNE, SNW, SSE, SSW)로 구성되어 8 방향에서의 물체를 감지할 수 있도록 되어 있다. 즉, 무인운반차가 진행하는 방향(전방)을 북(N)으로 할 경우, 후방을 남(S), 우측을 동(E), 좌측을 서(W)로 하고 각 방향의 사이를 북동(NE), 북서(NW), 남동(SE), 남서(SW)로 구분한 후, 각 방향에 있는 물체를 감지하기 위한 센서를 무인운반차에 부착한다. 이때 무인운반차의 전면과 후면에는 케스터(21,22)가 있으며 후면의 케스터(22)에 엔코더(26)가 부착되어 주행거리를 계산할 수 있게 하고, 무인운반차를 주행시키기 위하여 휠(23)을 회전시키는 구동모터(24)에도 엔코더(25)가 부착되어 무인운반차의 주행거리를 산출할 수 있게 되어 있다. 여기서, 물체 감지센서는 발광소자와 수광소자로 이루어져 전방으로 방사된 빛이 장애물에 부딪쳐 되돌아오는 것을 수광하여 전기적인 신호로 변환한 후 수신된 신호의 세기에 따라 장애물의 유무 및 장애물과의 거리 등을 산출할 수 있도록 구현되어 있다.

각도센서(12)는 무인운반차가 회전하는 각도를 검출하여 센서 콘트롤러(13)로 출력하고, 센서 콘트롤러(13)는 장애물 감지센서(11)와 각도센서(12)로부터 수신된 신호를 처리함과 아울러 센서의 동작을 제어한다. 무인운반차 운행 콘트롤러(14)는 송수신기(15)를 통해 수신된 제어컴퓨터(도시되지 않음)의 지령에 따라 주행하기 위하여 구동제어장치(16)에 구동제어신호를 출력하고, 구동제어장치(16)는 구동장치(17)를 구동하여 무인운반차가 유도선(guide line)을 따라 지정된 작업스테이션으로 주행하도록 한다. 이때 구동장치(17)는 통상 구동모터로 이루어지며, 구동장치의 회전을 검출하여 거리 및 속도를 산출하기 위하여 엔코더가 구동장치에 연결되어 있다.

도 4는 본 발명에 따라 무인운반차가 주행하면서 장애물을 회피하는 방법을 도시한 흐름도이다. 도 4에 있어서 장애물을 회피하는 방법은 장애물 감지센서(11)를 구동하여 주행 경로상에서 장애물을 감지하는 단계(100,101), 장애물이 검출되면 이 장애물의 위치 및 방향을 판별하는 단계(102), 판별된 장애물의 위치 및 방향에 따라 장애물을 회피하기 위한 경로를 설정하는 단계(103), 설정된 회피 경로에 따라 진행하는 단계(104), 및 장애물 회피가 완료되면 무인운반차를 유도선으로 복귀하는 단계(105)를 포함하고 있다.

도 5는 도 4에 도시된 장애물 회피단계를 도시한 세부 흐름도이다. 장애물 회피단계(103)는 정면(진행방향:북(N))에 물체가 존재하고, 좌측 45도(북서(NW))에도 물체가 존재하면 우측으로 45도(북동방향(NE)) 회전하는 단계(11,113,114); 정면(N)에 물체가 존재하지 않고, 좌측 45도에 물체가 존재하면 우측으로 45도 회전하는 단계(111,112,114); 정면에 물체가 존재하고 좌측 45도에 물체가 존재하지 않으면 좌측으로 45도 회전하는 단계(111,113,116); 정면에 물체가 존재하지 않고 좌측 45도에도 물체가 존재하지 않으며 우측 45도에 물체가 존재하는 경우 좌측으로 45도 회전하는 단계(111,112,115,116); 및 정면에 물체가 존재하지 않고 좌측 45도와 우측 45도에 물체가 존재하지 않을 경우에는 계속 진행하는 단계(111,112,115,117)로 이루어져 있다.

도 6은 도 4에 도시된 유도선 복귀절차를 도시한 세부 흐름도이다. 유도선으로 복귀하는 단계는 장애물에 대한 회피과정을 역으로 수행하면 되므로 도 6에서와 같이, 장애물에 대한 회피가 완료되면 회피한 순서와 진행거리를 역순으로 시행하여 완료되면 유도센서를 구동한 후 계속 진행한다(121~124). 이때 장애물 회피과정에서 회피경로에 대한 데이타를 무인운반차의 메모리에 저장하고 있다가 유도선으로 복귀하는 과정에서 이를 사용한다.

이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 동작을 도 3a, 3b와 같이 주행로상에 장애물이 있을 경우를 예로 들어 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 무인운반차에서는 장애물을 감지하기 위한 감지센서의 동작이 중요한데, 이 감지센서(11)는 앞서 설명한 바와같이 정 8각형의 각면에 부착된 8개의 물체감지센서로 이루어져 해당 방향에서의 물체를 감지할 수 있도록 한다. 따라서 도 2의 SN 센서는 전방에서의 물체를 감지하고, SS 센서는 후방에서의 물체를 감지하며, SE 센서는 우측에 있는 물체를 감지하고, SW 센서는 좌측에 있는 물체를 감지한다. 그리고 SNW 센서는 좌측 45도상의 물체를 감지하고, SNE 센서는 우측 45도상의 물체를 감지한다.

이때 무인운반차가 전방으로 진행할 경우 장애물의 위치를 알기 위해서 도 2와 같이 배치된 물체감지센서에서 각 센서를 순차적으로 구동하여 장애물을 탐지한다. 즉 동시에 8개의 물체감지센서를 작동시키는 것이 아니라 무인운반차의 구동방향에 따라 특정의 구동순서에 의해 순차적으로 물체감지센서를 구동한다. 이때 물체감지센서를 구동하는 순서는 무인운반차가 전진시에는 SN - SW - SNE - SNW - SE 센서 순서이고, 후진시에는 SS - SW - SSE - SSW - SE 센서 순이다. 이와 같이 순서를 정해 물체감지센서를 구동하는 것은 근접한 센서 사이에 간섭이 일어나는 것을 줄이기 위함이다.

이와 같이 8개의 물체감지센서로 이루어진 장애물 감지용 센서(11)를 무인운반차에 부착한 후 무인운반차 주행방향으로 5개의 센서로부터 입력된 신호를 판단하여 장애물의 유무를 판단한다. 즉, 무인운반차 주행중 뒤쪽에 장애물이 출현했을 경우에는 방해없이 진행할 수 있으므로 무인운반차가 전진시에는 SN, SE, SW, SNE, SNW 물체감지센서를 이용하고, 무인운반차가 후진시에는 SS, SE, SW, SSE, SSW 물체감지센서를 이용하면 된다.

무인운반차의 진행방향에서 앞쪽이나 우측, 좌측방향에 장애물이 나타날 경우에는 무인운반차의 진행방향과 평형을 이루지 않는 한 장애물과 충돌이 일어나게 되므로 충돌방지를 위해 무인운반차는 안전한 방향으로 회피시켜 주어야 한다. 무인운반차가 장애물을 발견할 경우 이를 회피하기 위한 방법은 다음과 같이 장애물의 위치에 따라 정해진다.

1. 장애물이 정면에 존재할 때(도 3a의 경우)

도 3a와 같이 무인운반차가 주행하는 방향의 중앙근처에 장애물이 있으면, 도 2와 같은 장애물감지센서의 전방센서(SN)가 물체를 감지하게 된다. 따라서 도 3a의 p11 지점에서 우측으로 45도 회전한 후 진행하는데, 이때 회전에 의해 물체감지센서(SN)는 장애물을 감지하지 못하므로 좌측센서(SNW, SW)로 장애물을 감지하면서 주행한다. 주행중 좌측센서(SNE, SE)가 물체를 감지하지 못하면 p12 지점에서 좌측으로 90도 회전한 후, p11 지점에서 p12 지점까지의 거리를 진행하고, p13 지점에서 다시 우측으로 45도 회전하여 장애물을 회피한 후 유도선상으로 돌아온다. 이때 진행 거리뿐만 아니라 회전각도도 메모리에 저장하여 두고, 이 데이터를 이용하여 돌아갈 위치를 찾는데 사용한다.

여기서, 장애물 회피동작중에는 무인운반차가 유도선을 벗어나게 되므로 유도선의 센싱을 중단해야 하고, 장애물을 회피한 후 p13 지점에 도달하면 다시 유도선 센싱을 시작하여 무인운반차가 유도선을 따라 주행할 수 있게 한다. 이때 거리측정을 위해서는 엔코더를 사용하는데, 엔코더에 의한 거리측정은 오차가 많기 때문에 오차를 보정할 수 있도록 무인운반차의 앞과 뒤에 달린 케스터(21,22)에 각도센서와 엔코더를 부착하여 에러를 보정해 준다. 또한 에러 보정을 하기 위해서 유도센서 양단에 어느정도 이상의 값이 존재하면 유도선상에 무인운반차가 위치한 것으로 판단한다.

2. 장애물이 정면에 길게 놓여 있는 경우(도 3b의 경우)

도 3b와 같이 무인운반차가 진행하는 방향의 정면에 우측으로 길게 장애물이 놓여 있을 경우에 전면센서(SN)와 우측센서(SNE)가 장애물을 검출하게 되면 장애물이 일정거리로 다가올 때 p21 지점에서 45도 우로 회전한 후 주행하면서 좌측 45도 센서(SNW)로 측면의 물체를 감지하면서 진행하다가 좌측 45도 좌측 90도에 설치된 센서(SNW,SW)중 어느 하나라도 일정거리 안으로 물체가 존재하면 p22 지점에서 다시 우측으로 45도 더 회전하여 (원상태에서 90도) 진행한다.

완전히 물체를 벗어나 센서(SNW,SW)에 물체가 감지되지 않으면, p23지점에서 좌측으로 45도 회전하여 좌측 90도에 설치된 센서(SW)를 이용하여 물체를 감지하면서 진행한다. 또 좌측 90도에 설치된 센서(SW)에 물체가 감지되지 않으면 p24 지점에서 다시 좌측으로 45도 회전하여 좌측 90도에 설치된 센서(SW)를 이용하여 물체를 감지하면서 진행한다. 진행하다가 물체감지센서(SE)에서 물체가 감지되지 않으면 완전히 물체를 벗어난 것이므로 물체를 회피하면서 진행한 거리를 방향을 반대로 하면서 진행하면 다시 유도라인상으로 되돌아 갈 수 있다. 즉, p25지점에서 좌측으로 45도 회전한 후 p23과 p24지점간의 거리만큼 진행하다가 p26에서 다시 좌측으로 45도 회전하여 p22에서 p23거리만큼 이동한 후 p27에서 우측으로 45도만큼 회전한 후 p21에서 p22거리만큼 이동한 후 p28에서 우측으로 45도 만큼 회전하여 유도선상에 정위치한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따라 유도선상에 물체가 존재할 경우 물체를 회피하여 우회한 거리를 계산한 후, 원래의 유도라인을 따라가므로써 종래와 같이 장애물이 제거될 때 까지 무인운반차가 기다릴 필요가 없으므로 무인운반차의 운용효율을 증대시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 무인운반차가 제어컴퓨터의 지령에 의해 유도선을 따라 주행하도록 된 무인운반차 운반시스템에 있어서, 장애물 감지센서를 구동하여 주행 경로상에서 장애물을 감지하는 단계(100,101); 장애물이 검출되면 이 장애물의 위치 및 방향을 판별하는 단계(102); 판별된 장애물의 위치 및 방향에 따라 장애물을 회피하기 위한 경로를 설정하는 단계(103); 설정된 회피 경로에 따라 진행하는 단계(104); 및 장애물 회피가 완료되면 무인운반차를 유도선으로 복귀(106)하는 단계를 포함하는 무인운반차의 장애물 회피방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 장애물을 회피하는 단계(103)는 정면(진행방향:북(N))에 물체가 존재하고, 좌측 45도(북서(NW))에도 물체가 존재하면 우측으로 45도(북동방향(NE)) 회전하는 단계(11,113,114); 정면(N)에 물체가 존재하지 않고, 좌측 45도에 물체가 존재하면 우측으로 45도 회전하는 단계(111,112,114); 정면에 물체가 존재하고 좌측 45도에 물체가 존재하지 않으면 좌측으로 45도 회전하는 단계(111,113,116); 정면에 물체가 존재하지 않고 좌측 45도에도 물체가 존재하지 않으며 우측 45도에 물체가 존재하는 경우 좌측으로 45도 회전하는 단계(111,112,115,116); 및 정면에 물체가 존재하지 않고 좌측 45도와 우측 45도에 물체가 존재하지 않을 경우에는 계속 진행하는 단계(111,112,115,117)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무인운반차의 장애물 회피방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 유도선으로 복귀하는 단계는 장애물에 대한 회피과정을 메모리에 저장한 후 장애물에 대한 회피가 완료되면 회피한 순서와 진행거리를 역순으로 진행하는 것을 특징으로 하는 무인운반차의 장애물 회피방법.