KR20050031082A

KR20050031082A - 이동로봇의 구성 및 운영방법

Info

Publication number: KR20050031082A
Application number: KR1020050015212A
Authority: KR
Inventors: 전용수
Original assignee: 주식회사 에이포웰
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2005-04-01

Abstract

본 발명은 이동로봇이 설정된 일정 공간에서 작업하는 경우, 각각이 자신의 절대위치를 확인하면서 서로간에 충돌을 회피하고 설정된 일정한 경로를 따라서 효율적으로 움직이기위한 이동로봇 시스템의 구성 및 그 운용방법에 관한 것이다.

Description

이동로봇의 구성 및 운영방법{The configuration and operating method of mobile robot}

이동로봇의 자기위치확인을 최소한의 비용으로 가능하도록 구성하는 시스템 및 이 시스템을 사용한 로봇운영방법.

AGV(Automatic Guided Vehicle)란 공장이나 작업장등의 바닥에 매설된 유도선이나 또는 바닥의 표면에 부착된 자기띠등을 따라 지정된 위치에 운반물을 이적재하는 시스템인바, 운반경로의 변화가 발생하면 바닥공사를 전체적으로 다시 하여야 하고 또 바닥에 유도선을 매설하는 경우에는 그 공사비용등이 더욱 크다 할 수 있겠다. 이를 보완하기위하여 최근에는 레이저 항법시스템을 갖춘 AGV로 주변의 반사판을 읽으며 경로를 계산하여 예정된 목적지로 물건을 운반하기도 하나 이 역시 고가의 레이저센서를 사용하므로 전체의 구성단가가 높아지는 단점이 있었다 .

또한 AGV가 현재의 경로를 이탈하여 별도의 장소에 이동된 후 다시 경로안으로 들어오는 경우에 기존의 AGV로서는 현재의 위치를 잃어버려 초기화 작업을 다시 해주어야하는 단점이 있었다 .

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 이동로봇의 경로 형성을 빠르고 적은 비용으로 할 수 있도록 구성하였고 또 로봇이 경로를 이탈했다가 다시 임의의 경로로 복귀하는 경우에도 즉각적으로 자신의 절대위치를 알 수 있도록 구성하였다.

도 1은 본 발명에 속하는 이동로봇의 구성도이다 .

이동로봇(10)의 구동장치는, 도 1을 참조하여 보면, 구동휠(10a, 10b)과 캐스터(14a, 14b) 및 각종 센서(15, 16, 17, 18)를 포함하여 구성된다 .

상기 구동휠(11a, 11b)은 일반적인 바퀴형상으로, 지면과 접촉되는 부분은 탄성체로 형성된다. 상기 구동휠(11a, 11b)은 이동로봇의 하부프레임에 장착되며, 구동모터(12a, 12b)에 의하여 구동된다. 상기 구동휠(11a, 11b)의 구동속도는 구동모터에 부착된 엔코더(13a, 13b)에 의하여 측정된다 .

상기 캐스터(14a, 14b)는 상기 구동장치의 전, 후방 등에 설치되며 이동로봇(10)을 지지하게 된다. 상기 캐스터(14a, 14b)는 상기 구동휠(11a, 11b)의 장착위치에 따라 전방 또는 후방에만 사용될 수 있음은 물론이다 .

상기 장애물 감지센서(17)는 로봇진행방향에 대하여 소정의 각도에 따라서 배치된다 .

또 바닥의 라인을 감지하기위하여 이동로봇의 바닥 전면부에는 라인감지를 위한 바닥라인감지센서(17)가 위치하고 로봇의 구동휠의 중심점이 위치하는 바닥부위에는 로봇의 절대위치를 측정하기위한 RFID 또는 바코드 리더기(16)가 설치된다 .

바닥에 설치되는 바닥라인(20)의 재질 및 두께는 오염 및 충격에 파손 되지않아야 하고 사용되는 근접센서의 특성에따라서 적절히 설정되어야 한다. 본 발명에서는 미관등을 고려하여 스테인레스스틸의 재료로써 단위길이는 약1m, 넓이는 약30mm 및 두께는 약1mm정도를 적용하였고 밑면은 바닥에 쉽게 탈, 착이 가능한 접착테이프를 부착하였다. 또 로봇이 바닥라인을 따라서 주행하면서 즉각적으로 자기의 절대위치를 파악하기위하여 각각의 바닥라인에는 1개 혹은 다수개의 RFID 테그 또는 바코드를 일정한 간격으로 장착한다 .

로봇에는 상기 바닥라인을 감지하기위한 근접센서(15)를 구동휠보다 일정거리이상 전면에 부착하여 바닥라인을 감지하여 항상 로봇의 중심선이 바닥라인과 일치하도록 제어하여 로봇이 바닥라인(20)을 따라서 주행하도록 한다 .

경비의 절감 및 작업공간을 효율적으로 이용하기위하여 로봇의 이동경로는 1줄의 바닥라인으로 설정하고 복수의 로봇이 하나의 경로를 사용하여 움직이기위하여 각각의 로봇은 서로간에 자기의 위치와 이동상태를 로봇에 장착된 RF송, 수신기(18)를 사용하여 통신하고 우선순위가 낮은 로봇은 높은 로봇에게 현재의 경로를 양보하고 일정위치에서 회피하였다가 우선순위가 높은 로봇이 지나치면 다시 경로로 복귀하여 본래의 목적지로 이동하는 알고리즘을 적용할 수 있다 .

로봇은 기본적으로 엔코더(13)의 거리정보를 사용하여 사산법에의하여 자신의 현재위치를 측정하나 이는 누적오차로인하여 일정이상의 거리를 주행하는 경우는 로봇의 절대위치에 큰 오차가 발생할 수 있다. 이러한 오차를 피하기위하여 로봇은 바닥라인(20)에 설정되어 각각의 고유의 번호를 가지는 RFID 테그 또는 바코드를 읽어서 정확히 자기위치를 보정할 수 있다. 또 이러한 정확한 자기위치값을 바탕으로 각각의 로봇은 서로간에 충돌을 방지하며서 효율적으로 운행할 수 가 있다 .

본 발명에 의한 이동로봇은 저가의 비용으로 자신의 절대위치를 인식할 수 있고 또 로봇상호간 통신에의하여 하나의 바닥라인을 효과적으로 사용하면서 여러대의 로봇을 운용할 수 있으므로 일반적으로 사용되는 AGV에 대하여 휠씬 탄력적으로 현장배치가 가능하고 자동물류시스템을 구축하는데에 핵심적인 역활을 할 수있다.

도 1은 본 발명에 따른 이동로봇의 구성도 .

도 2는 이동로봇의 운행경로를 구성하는 바닥띠의 상세도 .

도 3은 단일 경로를 운행하는 복수의 이동로봇이 충돌을 방지하기위한 회피알고리즘

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

10 - 이동로봇

11a, 11b - 구동휠

12a, 12b - 구동모터

13a, 13b - 엔코더

14a, 14b - 캐스터

15 - 바닥라인 감지센서

16 - RFID 리더기/바코드 리더기

17 - 장애물 감지센서(초음파)

18 - RF송, 수신기

20 - 바닥라인

21 - 바닥라인의 하부접착부

22 - RFID 테그/바코드

Claims

하부프레임의 구동바퀴에는 엔코더가 부착된 구동휠이 장착되고 앞면 또는 앞, 뒤면에 캐스터가 장착되며 라인트레이싱을 위하여 바닥 전면부에는 바닥라인감지센서가 위치하며 로봇의 기본적인 이동거리 및 위치는 엔코더의 속도를 적분하여 사산법으로 측정하는 이동로봇에 있어서,

상기 사산법의 오차를 보정하기위하여 라인트레이싱을 하는 중에 실시간으로 바닥라인에 포함된 RFID 테그 또는 바코드를 읽을 수 있거나 또는 로봇이 라인을 벗어나서 임의의 라인에 복귀하는 경우에도 즉각적으로 라인에 포함된 RFID 테그 또는 바코드를 읽어서 로봇의 절대위치를 알 수 있도록 로봇의 밑면에 RFID리더기 또는 바코드 리더기를 장착한 이동로봇의 구성시스템 .
제 1항의 로봇을 유도하는 바닥라인은 일반적으로 유지보수 및 내구성을 고려하여 금속의 띠로서 제작되며 밑면은 바닥에 쉽게 탈, 착이 가능한 접착테이프가 부착되고 또 로봇이 바닥라인을 따라서 주행하면서 즉각적으로 자기의 절대위치를 파악할 수 있도록 각각이 별도의 ID를 가지는 1개 혹은 다수개의 RFID 테그 또는 바코드를 일정한 간격으로 장착하여 구성되는 바닥라인 .
상기 제1항의 로봇과 제2항의 바닥라인을 사용한 이동로봇시스템에서,경비의 절감 및 작업공간을 효율적으로 이용하기위하여 로봇의 이동경로는 1줄의 바닥라인으로 설정하고 복수의 로봇이 하나의 경로를 사용하여 움직이기위하여 각각의 로봇은 서로간에 자기의 위치와 이동상태를 로봇에 장착된 RF송, 수신기를 사용하여 통신하고 우선순위가 낮은 로봇은 높은 로봇에게 현재의 경로를 양보하고 일정위치에서 회피하였다가 우선순위가 높은 로봇이 지나치면 다시 경로로 복귀하여 본래의 목적지로 이동하는 로봇운행 시스템 .