KR20200086431A - 능동적 주행경로 트래킹 기능을 갖는 무인반송차량 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무인반송차량에 관련되는 것이되, 바닥에 마련된 주행라인을 따라 이동시에 보다 안정적인 주행이 가능하고, 특히 다수의 무인반송차량을 연결한 다량 무인반송차량에 적용되기에 적합한 기술로서, 바디 프레임; 상기 바디 프레임의 하면측에 마련되는 복수의 휠; 상기 휠에 회전력을 제공하기 위한 구동모듈; 상기 바디 프레임의 센터부에 마련되는 서보모터; 상기 서보모터의 회전축에 대해 직각으로 연결되어 360도 회전이 가능하며, 지면에 마련되는 주행경로를 인식할 수 있는 주행경로 추적센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동적 주행경로 트래킹 기능을 갖는 무인반송차량에 관한 것이다.

Description

능동적 주행경로 트래킹 기능을 갖는 무인반송차량{unmanned vehicle with the function of active driving path tracking}

본 발명은 무인반송차량에 관련되는 것이되, 바닥에 마련된 주행라인을 따라 이동시에 보다 안정적인 주행이 가능하고, 특히 다수의 무인반송차량을 연결한 다량 무인반송차량에 적용되기에 적합한 능동적 주행경로 트래킹 기능을 갖는 무인반송차량에 관한 기술이다.

무인반송차량은 주로 공장과 같은 산업현장에서 각종 소재나 부품 혹은 완제품을 원하는 장소로 운반할 수 있도록 하고자 개발된 것이다.

특히, 인건비 부담을 줄이면서 생산성 향상에도 기여할 수 있기 때문에 대형 공장 등에서는 무인반송차량의 활용 가능성이 매우 높다.

근래에는 자율주행차량도 등장하고 있지만, 산업적으로 사용되는 무인반송차량의 경우 제한된 공간에서 일정한 경로를 따라 반복 주행하도록 하는 형태로 주로 사용된다는 특징이 있다.

무인반송차량의 이동경로를 지정하는 방식 중 하나로서 바닥에 소정의 주행라인을 형성시켜서 센서가 주행라인을 인식하면서 이동할 수 있도록 한다.

주행라인을 따라 이동하도록 구성되는 일반적인 무인반송차량의 경우 차체에 장착된 선형위치센서(트래킹센서, Tracking sensor)를 활용하여 차량의 회전에 필요한 정보를 수집하여 이동되도록 하는 라인-트래킹(line-tracking) 기법이 사용된다.

즉, 지정된 라인을 원점으로 하는 상대좌표계 구성을 통하여 레귤레이터 시스템을 구성함으로써, 무인주행제어 시스템을 간편하게 구성하고 차량의 위치 인식에 필요한 계측 장비와 연산을 최소화하여 운용 편의성과 비용절감을 모두 충족시킬 수 있도록 하는 것이다.

대부분의 공장자동화나 물류 자동화 시스템을 비롯하여 아마추어용 무인차량 플랫폼이나 교육용 장비에 이르기까지 대부분의 무인반송차량은 주행 경로가 표시된 바닥면을 따라 움직이는 라인-트랙킹 기반의 주행시스템이 적용되고 있다.

상대좌표의 원점에 해당하는 경로의 표기는 주로 마그네틱 라인이나 전자기 신호선, 레이저, 비전시스템 기반의 테이핑 라인 등이 사용되고 있다.

한편, 무인반송차량은 경우에 따라 두 대 이상을 연결하여 여러 대가 함께 이동될 수 있도록 사용되기도 한다.

즉, 도 1과 같이 두 대의 무인반송차량을 상호 연결하여 함께 이동되도록 하는 경우 앞에 위치하는 제1차량에 설치된 위치센서가 인지하여 제공하는 정보를 활용하여 주행하도록 구성된다.

이와 같은 경우 제1차량(10)에 장착되는 위치센서(11)는 결합되는 제2차량(20)에 대한 정보를 제공하지 못하기 때문에 커버 주행시에 제2차량(20)은 지정된 경로(30)를 벗어나 회전되는 문제점이 있었다. 즉, 다수의 차량이 결합되어 있는 경우에는 전체 차량의 회전반경이 커지게 됨에 따른 문제점이 발생되었다.

한편, 종래의 무인반송차량은 1차원 라인스캐닝 방식으로 경로를 트랙킹하기 때문에 이론상으로 90도 이상의 각도를 갖는 경로를 추종할 수 없다는 문제점도 있었다.

또한, 기존의 무인반송차량의 경우 주행방향 관성에 의해 차량이 커버를 돌기전에 이미 위치센서가 경로를 이탈하게 되므로 실제적으로 45도 이상의 각도를 안정적으로 주행함에 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 10-1420625

따라서 본 발명에서는 바닥에 설치된 주행라인을 인식하면서 주행하게 되는 무인반송차량에 있어서 보다 정확하고 안정적으로 주행방향 제어가 이루어질 수 있도록 하는 능동적 주행경로 트래킹 기능을 갖는 무인반송차량을 제공하고자 한다.

제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 능동적 주행경로 트래킹 기능을 갖는 무인반송차량은, 바디 프레임; 상기 바디 프레임의 하면측에 마련되는 복수의 휠; 상기 휠에 회전력을 제공하기 위한 구동모듈; 상기 바디 프레임의 센터부에 마련되는 서보모터; 상기 서보모터의 회전축에 대해 직각으로 연결되어 360도 회전이 가능하며, 지면에 마련되는 주행경로를 인식할 수 있는 주행경로 추적센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 서보모터는 상기 주행경로 추적센서가 상기 주행경로를 따라 움직이도록 회전하게 되며, 상기 서보모터의 회전축에 엔코더가 결합되어 상기 회전축의 회전변위를 상기 엔코더가 인식하여 제어부로 주행정보를 제공하도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 휠은 전방향 주행이 가능한 전방향휠인 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 무인반송차량은 2대 이상 복수개가 연결되는 다량 무인반송차량이되, 각각의 무인반송차량에 구비되는 엔코더가 제공하는 복수의 상기 주행정보를 취합하여 상기 무인반송차량들이 상기 주행경로를 따라 이동할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 복수의 엔코더들이 제공하는 주행정보 중 회전변위가 동일한 경우는 상기 주행경로의 중심을 벗어난 것으로 인식하여 좌우 이동 보상 주행이 이루어지도록 하며, 회전변위가 다른 경우는 주행경로에 대해 회전이 필요한 것으로 인식하여 회전이동 보상주행이 이루어지도록 동작되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 무인반송차량의 주행 안정성을 높일 수 있으며, 2대 이상의 무인반송차량을 연결한 다량 무인반송차량의 방향 전환시에 주행라인을 크게 벗어나지 않으면서 방향전환이 가능하도록 할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에서 다량 무인반송차량의 커버 주행 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 능동적 주행경로 트래킹 기능을 갖는 무인반송차량의 개념도.
도 3은 본 발명에 의한 무인반송차량의 구성도.
도 4는 다량 무인반송차량인 경우 좌우 보상주행이 이루어지는 예시도.
도 5는 다량 무인반송차량인 경우 회전 보상주행이 이루어지는 예시도.

이하 본 발명에 의한 능동적 주행경로 트래킹 기능을 갖는 무인반송차량에 대해 보다 상세한 설명을 하도록 하며 첨부되는 도면을 참조하는 것으로 한다.

단, 제시되는 도면 및 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 기술적 사상에 따른 하나의 실시 가능한 예를 설명하는 것인 바 본 발명의 기술적 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

첨부되는 도 2는 본 발명에 따른 능동적 주행경로 트래킹 기능을 갖는 무인반송차량의 개념도이며, 도 3은 본 발명에 의한 무인반송차량의 구성도이며, 도 4는 다량 무인반송차량인 경우 좌우 보상주행이 이루어지는 예시도이고, 도 5는 다량 무인반송차량인 경우 회전 보상주행이 이루어지는 예시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 능동적 주행경로 트래킹 기능을 갖는 무인반송차량(이하, 무인반송차량이라 한다)은 주요한 구성요소로 바디 프레임(100), 휠(200), 구동모듈(300), 서보모터(400), 주행경로 추적센서(500)를 포함하여 이루어진다.

바디 프레임(100)은 대략 직사각형의 외형을 이룰 수 있으며, 상황에 따라 바디 프레임의 사이즈나 형상은 다양한 변형이 가능하다.

바디 프레임(100)의 하면측에 복수의 휠(200)이 설치되며, 본 실시예의 경우 좌우 양측 가장자리를 따라 2개씩, 총 4개의 휠이 구비되는 것으로 하고 있다.

바디 프레임(100) 내부에는 구동모듈(300)이 마련되며, 구동모듈(300)은 휠(200)에 회전력을 제공하는 기능을 한다. 구동모듈(300)은 공지의 모터, 감속기 등의 조합을 통해 구성되는 일반적인 사항인 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하는 것으로 한다.

특히, 본 발명의 경우 바디 프레임(100)의 센터부에 서보모터(400)가 마련되며, 서보모터(400)의 회전축(410)에 대해 직각으로 연결되어 수평을 이루게 설치되는 주행경로 추적센서(500)가 구비된다.

주행경로 추적센서(500)는 지면에 미리 설치된 주행라인(L)을 인식할 수 있는 센서이며, 주행라인(L)을 인식하면서 주행할 수 있도록 주행경로를 인지하는 기능을 하게 된다.

주행경로 추적센서(500)는 서보모터(400)의 회전축(410)에 연결되어 있으며, 360도 회전이 가능하며, 서보모터(400)의 제어에 따라 정역회전이 이루어질 수 있다.

한편, 주행경로를 무인반송차량이 인식할 수 있도록 바닥에 설치되는 주행라인(L)은 직선경로이되 각도가 변하는 부분이 있게 되며, 이에 따라 무인반송차량은 방향 전환을 하면서 이동하게 된다.

특히, 본 발명의 경우 주행경로 추적센서(500)가 주행라인(L)의 경로변화에 따라 먼저 추종하여 소정의 각도 및 방향으로 회전되게 함으로써 무인반송차량이 과도하게 주행라인을 벗어남이 없이 안정적으로 주행할 수 있도록 한다는 특징이 있다.

보다 구체적으로 주행경로 추적센서(500)는 소정의 폭과 길이를 갖는 사각바 형상을 이루도록 하며, 바람직하게 주행경로 추적센서(500)의 중심이 주행라인(L)의 중심에 일치될 수 있도록 제어되게 함으로써 무인반송차량의 주행 안정성을 높일 수 있도록 한다.

한편, 서보모터(400)의 회전축(410)에는 회전각도를 측정할 수 있는 엔코더(420)가 설치되도록 하고, 엔코더(420)가 회전축(410)의 회전변위를 측정하여 제어부(미도시)로 주행정보를 제공하도록 구성할 수 있다.

다시 말해서 제어부에서는 주행경로 추적센서(500)가 제공하는 정보와 엔코더(420)가 제공하는 정보를 입력받아 무인반송차량의 방향제어가 이루어질 수 있도록 구동모듈(300)에 대한 제어를 하게 된다.

주행경로 추적센서(500)는 주행라인(L)의 중심과 일치될 수 있도록 제어되는데, 예를 들어 주행경로 추적센서(500)의 중심과 주행라인(L)의 중심과의 거리가 멀어지게 되면 거리가 좁혀질 수 있도록 서보모터(400)가 작동하게 되고, 이에 따라 주행경로 추적센서(500)의 중심과 주행라인(L)의 중심이 일치 내지 특정 오차 범위내에 들어오게 되면 서보모터(400)는 정지하여 현재 경로를 유지할 수 있도록 제어된다.

무인반송차량의 구동모듈(300)에 대한 제어는 엔코더(420)가 인식하는 서보모터(400)의 회전변위에 대한 정보를 주행정보로 하여 무인반송차량이 특정한 방향 및 각도로 경로를 변경할 수 있도록 휠(200)을 제어하게 된다.

또한, 보다 바람직하게 무인반송차량에 사용되는 휠(200)들은 전방향휠인 것으로 할 수 있다. 전방향휠은 일반휠과 달리 360도 방향 전환이 가능하도록 설계된 휠을 의미하며, 이 자체는 공지된 기술인 바 이에 대한 설명은 생략한다.

전방향휠이 적용되는 본 발명의 무인반송차량의 경우 주행라인을 벗어난 경우에도 차체의 회전동작이 아닌 좌우 수평이동을 통해 올바른 주행경로로 재진입이 가능하기 때문에 매우 효율적이고도 안정적인 주행이 가능하게 한다.

한편, 본 발명에 의한 무인반송차량은 무인반송차량이 2대 이상 복수개가 연결되는 다량 무인반송차량에 적용되기에 매우 적합하다.

본 실시예에서는 2대의 무인반송차량이 연결되어 주행하는 경우에 대해 설명하도록 하며, 필요에 따라서는 3대 이상의 무인반송차량이 연결되어 주행되도록 할 수 있는 것이다.

설명의 편의상 앞쪽부터 제1무인반송차량(V1), 제2무인반송차량(V2)이라 칭하도록 한다.

다량 무인반송차량으로 구성되는 경우 각각의 무인반송차량, 즉 제1무인반송차량(V1) 및 제2무인반송차량(V2)은 동일한 구성요소로 이루어진다.

제1무인반송차량(V1) 및 제2무인반송차량(V2)은 바디 프레임(100), 휠(200), 구동모듈(300), 서보모터(400), 주행경로 추적센서(500)를 포함하게 되며, 서보모터(400)의 회전축(410)에는 엔코더(420)가 구비된다.

다량 무인반송차량으로 이루어지는 경우 각 무인반송차량에 구비되는 엔코더(420)가 제공하는 복수의 주행정보를 취합하여 다량 무인반송차량의 주행이 이루어지도록 제어된다.

구체적으로 제1무인반송차량(V1)이 제공하는 제1주행정보와 제2무인반송차량(V2)이 제공하는 제2주행정보를 취합하여 주행라인을 따라 보다 안정적으로 주행할 수 있도록 한다.

기본적으로 각 무인반송차량에 설치된 주행경로 추적센서(500)는 바닥에 설치된 주행라인(L)의 중심부에 일치되게끔 회전하게 되는데, 2대 이상의 무인반송차량이 연결되어 움직이게 되는 다량 무인반송차량의 경우 주행을 하다 보면 다양한 원인에 의해 주행라인을 벗어나기도 한다.

이런 경우 복수의 무인반송차량들이 주행라인을 따라 안정적으로 이동될 수 있도록 하기 위해 주행라인으로부터 무인반송차량들의 이탈정도를 인지하여 올바른 경로를 찾아 주행할 수 있도록 제어되어야 한다.

하지만, 다량 무인반송차량의 경우 여러대의 무인반송차량이 연속적으로 연결되어 있으므로 각각의 위치정보가 필요하고, 이를 통합하여 효율적으로 다량 무인반송차량의 주행이 이루어지게 해야 한다.

이를 위해 본 발명에서는 각 무인반송차량에 개별적으로 엔코더(420)를 마련하여 제1무인반송차량(V1)에서 읽어들이는 제1엔코더(420a)의 주행정보와 제2무인반송차량(V2)에서 읽어들이는 제2엔코더(420b)의 주행정보를 조합하여 주행라인(L)을 따라 이동할 수 있도록 보상제어를 하게 된다.

즉, 도 4와 같이 제1엔코더(420a)가 제공하는 회전변위와 제2엔코더(420b)가 제공하는 회전변위가 동일한 경우는 주행라인(L)의 중심을 벗어난 상태로 다량 무인반송차량은 소정의 수평이동이 요구되는 것으로 인식되어 좌우 이동 보상 주행이 이루어지도록 제어된다.

다시 말해서 주행라인(L)에 대해 다량 무인반송차량(V1,V2)은 좌측 또는 우측으로 수평 이동하면 올바른 주행경로에 진입하게 되는 것이며, 회전변위가 0 내지 설정된 최소 오차 범위에 들어올 때까지 좌우 이동 주행이 수행된다. 특히, 무인반송차량에 구비되는 휠이 전방향 휠인 경우 보다 효율적으로 다량 무인반송차량은 주행라인의 중심으로 진입될 수 있게 제어할 수 있다.

한편, 도 5와 같이 제1엔코더(420a)와 제2엔코더(420b)가 읽어들이는 회전변위가 다른 경우는 주행라인(L)이 제공하는 올바른 주행경로에 대해 다량 무인반송차량이 평행하지 않고 대각선으로 배치된 것을 의미하며, 이 경우에는 회전이동 보상주행이 이루어져야 한다.

예를 들어 제1무인반송차량(V1)과 제2무인반송차량(V2)이 주행라인(L)에 대해 소정의 각도로 비스듬히 배치된 경우, 제1무인반송차량(V1)의 제1엔코더(420a)가 읽어들이는 회전변위는 플러스값이 되며, 제2무인반송차량(V2)의 제2엔코더(420b)가 읽어들이는 회전변위는 마이너스값이 될 것이다.

따라서 다량 무인반송차량은 제1엔코더(420a)와 제2엔코더(420b)가 읽어들이는 회전변위가 0 에 수렴되는 방향으로 제어됨으로써 주행라인으로 재진입되어 올바른 주행이 가능하도록 제어된다.

본 발명의 유용성은 기존 무인반송차량의 아래와 같은 문제점으로 더욱 부각될 수 있다.

즉, 기존의 다량 무인반송차량의 경우 무인반송차량이 주행라인을 평행하게 벗어나 좌우 수평이동이 필요한 것인지, 대각선으로 배치되어 회전이 필요한 것인지를 구분하지 못하였기 때문에 무인반송차량이 주행라인에 대해 평행하게 벗어난 경우에도 회전명령으로 인식하여 주행중 끊임없이 좌우로 회전을 수행하는 문제점이 있었다.

하지만, 본 발명은 좌우 수평이동이 필요한 경우와 회전이 필요한 경우를 명확하게 구분하여 인식할 수 있기 때문에 불필요한 회전주행을 줄일 수 있으며, 보다 안정적이고 신속한 주행이 가능하도록 한다.

또한, 본 발명에 의하면 주행경로가 복잡하거나 급격한 각도 변화가 있다고 하더라도 큰 무리없이 주행라인을 따라 안정적인 주행이 가능하다는 이점도 제공한다.

본 발명은 주행 안정성이 요구되는 무인반송차량 특히 다량 무인반송차량에 적용되기에 적합한 기술이다.

100 : 바디 프레임
200 : 휠
300 : 구동모듈
400 : 서보모터
410 : 회전축
420 : 엔코더
420a: 제1엔코더 420b: 제2엔코더
500 : 주행경로 추적센서
V1 : 제1무인반송차량
V2 : 제2무인반송차량
L : 주행라인

Claims (5)

1. 무인반송차량에 있어서,
   바디 프레임;
   상기 바디 프레임의 하면측에 마련되는 복수의 휠;
   상기 휠에 회전력을 제공하기 위한 구동모듈;
   상기 바디 프레임의 센터부에 마련되는 서보모터;
   상기 서보모터의 회전축에 대해 직각으로 연결되어 360도 회전이 가능하며, 지면에 마련되는 주행경로를 인식할 수 있는 주행경로 추적센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동적 주행경로 트래킹 기능을 갖는 무인반송차량.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 서보모터는 상기 주행경로 추적센서가 상기 주행경로를 따라 움직이도록 회전하게 되며, 상기 서보모터의 회전축에 엔코더가 결합되어 상기 회전축의 회전변위를 상기 엔코더가 인식하여 제어부로 주행정보를 제공하도록 하는 것을 특징으로 하는 능동적 주행경로 트래킹 기능을 갖는 무인반송차량.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 휠은 전방향 주행이 가능한 전방향휠인 것을 특징으로 하는 능동적 주행경로 트래킹 기능을 갖는 무인반송차량.
4. 제 2 항 또는 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 무인반송차량은 2대 이상 복수개가 연결되는 다량 무인반송차량이되,
   각각의 무인반송차량에 구비되는 엔코더가 제공하는 복수의 상기 주행정보를 취합하여 상기 무인반송차량들이 상기 주행경로를 따라 이동할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 능동적 주행경로 트래킹 기능을 갖는 무인반송차량.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 복수의 엔코더들이 제공하는 주행정보 중 회전변위가 동일한 경우는 상기 주행경로의 중심을 벗어난 것으로 인식하여 좌우 이동 보상 주행이 이루어지도록 하며, 회전변위가 다른 경우는 주행경로에 대해 회전이 필요한 것으로 인식하여 회전이동 보상주행이 이루어지도록 동작되도록 하는 것을 특징으로 하는 능동적 주행경로 트래킹 기능을 갖는 무인반송차량.
   
   
   
   

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