KR20210077811A - 스마트 파킹 무인운반차 - Google Patents

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KR20210077811A
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driving
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robot main
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정 도 서
서서교
전종우
최근호
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한성웰텍 (주)
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Abstract

자가 진단을 통해 상태 알람을 표시하고, 고장 등으로 인한 정지상태에서 전자 브레이크를 외부에서 해제할 수 있도록 하여 유지보수에 편의성을 제공하고, 엔코더를 이용한 분해능의 향상으로 조향의 정확성을 향상할 수 있도록 한 스마트 파킹 무인운반차에 관한 것으로서, 무인운반차에서 자가 진단 및 알람 표시 기능을 통해 유지보수에 편의성을 도모해주며, 전자 브레이크의 자동 해제를 통해 유지보수에 편의성을 향상해주며, 절대 엔코더를 이용한 높은 분해능의 방향각 제어를 통해 무인운반차를 정밀하게 전방위로 이동시킬 수 있게 된다.

Description

스마트 파킹 무인운반차{Smart parking unmanned vehicle}
본 발명은 스마트 파킹 무인운전차에 관한 것으로, 특히 자가 진단을 통해 상태 알람을 표시하고, 고장 등으로 인한 정지상태에서 전자 브레이크를 외부에서 해제할 수 있도록 하여 유지보수에 편의성을 제공하고, 엔코더를 이용한 분해능의 향상으로 조향의 정확성을 향상할 수 있도록 한 스마트 파킹 무인운반차에 관한 것이다.
스마트 파킹을 구현하기 위한 스마트 자동 주차시스템은 파킹 로봇인 무인운반차를 이용하여 차량을 이송한다.
스마트 자동 주차시스템은 차량을 더욱 쉽고 효율적으로 관리하기 위해서 저상형 무인운반차로 플레이트 위에 놓인 차량을 리프팅(Lifting)하여 이송하는 방식을 주로 사용한다.
도 1은 일반적인 스마트 자동 주차시스템의 구성도로서, 플레이트(200)의 상부에 주차 대상인 차량(1)이 올려지고, 플레이트(200)의 하부에서 저상형 무인운반차(100)가 플레이트(200)와 차량(1)을 동시에 리프팅하여 차량(1)의 원하는 위치로 이송시킨다. 여기서 플레이트(200)의 소정 위치에 장착된 배터리 충전기(300)는 무인운반차(100)에 구동 전력을 공급해주는 역할을 한다. 무인운반차(100)는 현재 매우 급속도로 개발이 되고 있다.
도 2는 일반적인 퍼즐형 스마트 자동 주차시스템의 개념도로서, 5×3 플레이트와 2대의 저상형 무인운반차를 이용하는 형태이다.
저상형 무인운반차는 전, 후, 좌, 우로 이동을 하면서 플레이트를 옮기는 방식으로 주차 차량의 입차 및 출차를 제어한다.
그러나 상기와 같은 일반적인 스마트 자동 주차시스템은 무인운반차의 고장시 자동으로 전자 브레이크가 작동을 하여 완전 정지상태가 되므로, 유지보수 매우 어려운 단점이 있다.
특히, 무인운반차가 고장이 발생하면 플레이트 밑에 위치한 상태에서 정지가 되어 관리자가 접근하는 것이 매우 어려워, 유지보수에 곤란함이 발생한다.
다시 말해, 저장형 무인운반차는 완전히 방전되거나 다른 고장에 의해서 모터가 멈추게 되면 전자 브레이크가 자동으로 동작을 하여 사람이 수동으로 무인운반차를 움직이지 못하게 되는 단점이 있다.
또한, 플레이트와 무인운반차를 이용하여 파킹 시스템을 구현하기 위해서는 정확한 전방위 이동이 가능해야 하는 데, 가공 오차, 조립 오차, 조향 각도 측정의 곤란함 등으로 인해 정확한 전방위 이동이 어려운 단점도 유발한다.
한편, 스마트 자동 주차시스템에 대해 종래에 제안된 기술이 하기의 <특허문헌 1> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 입고 및 출고되는 차량을 승·하강장치를 통해 신속하게 이동시킬 수 있는 다층 구조의 스마트 주차 시스템을 제공한다.
그러니 이러한 종래기술은 다층 구조의 스마트 주차시스템으로서, 승·하강 장치와 무한벨트를 이용하는 방식이므로, 저상형 무인운반차를 이용하는 스마트 자동 주차시스템에 비하여 더 많은 공간이 필요하고, 승·하강 장치와 무한벨트의 구현으로 주차시스템의 구성이 복잡할 뿐 아니라 주차시스템의 구축 비용도 많이 소요되는 단점이 있다.
대한민국 공개특허 10-2018-0085902호(다층 구조의 스마트 주차 시스템)
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 스마트 자동 주차시스템 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 자가 진단을 통해 상태 알람을 표시하고, 고장 등으로 인한 정지상태에서 전자적인 브레이크를 외부에서 해제할 수 있도록 하여 유지보수에 편의성을 제공하고, 엔코더를 이용한 분해능의 향상으로 조향의 정확성을 향상할 수 있도록 한 스마트 파킹 무인운반차를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "스마트 파킹 무인운반차"는, 미리 설정된 무인운반차 유지보수 항목에 대하여 자가 진단을 수행하여 이상 발생시 이상 발생의 표출을 제어하며, 무인운반차의 장애로 전자 브레이크가 동작한 상태에서 외부로부터 해제신호가 입력되면 전자 브레이크의 해제를 제어하며, 조향 조절 제어신호를 발생하는 파킹로봇 메인 컨트롤 보드; 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에서 발생하는 프런트 조향 조절 제어신호에 따라 모터를 통해 조향 방향을 조절하고, 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에서 발생하는 프런트 브레이크 해제 제어신호에 따라 프런트 전자 브레이크를 해제하는 프런트 조향/구동부; 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에서 발생하는 리어 조향 조절 제어신호에 따라 모터를 통해 조향 방향을 조절하고, 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에서 발생하는 리어 브레이크 해제 제어신호에 따라 리어 전자 브레이크를 해제하는 프런트 조향/구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 파킹로봇 메인 컨트롤 보드는 모터 토크를 일정 주기로 검출하고, 검출한 모터 토크와 모터의 정상 유무를 판정하기 위해 설정된 평균 토크를 비교하여 검출한 모터 토크가 평균 토크보다 더 큰 상황이 미리 정해진 횟수 이상으로 발생하면 모터 이상으로 판정하고, 모터 체크 알람을 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 파킹로봇 메인 컨트롤 보드는 배터리를 충전하는 충전기와 연동하여 배터리 충전횟수를 확인하고, 배터리 충전횟수가 설정된 충전 횟수를 초과하면 배터리 교환 알람을 발생하며, 배터리 출력단의 전류를 검출하여 미리 설정된 일정소비전력 이상 또는 이하이면 알람을 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 파킹로봇 메인 컨트롤 보드는 전자 태그 또는 마그네틱 유도방식 모듈의 데이터를 실시간으로 검출하여 분석하고, 분석 결과 오류 데이터 발생시 유도방식 모듈의 이상 알람을 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 프런트 조향/구동부는 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에서 출력되는 프런트 조향 각도 제어신호 및 구동신호에 따라 절대 엔코더를 이용하여 조향 방향을 설정하고 구동신호를 발생하는 프런트 엔코더; 상기 프런트 엔코더에서 설정되는 조향 각에 따라 제1 및 제2 프런트 스티어링 모터를 구동하여 조향 방향을 조절하고, 구동신호에 따라 상기 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터를 구동시키는 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터 드라이버; 상기 프런트 엔코더를 통해 출력되는 프런트 브레이크 해제 제어신호에 따라 프런트 전자 브레이크를 자동으로 해제하는 프런트 브레이크 해제 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 리어 조향/구동부는 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에서 출력되는 리어 조향 각도 제어신호 및 구동신호에 따라 절대 엔코더를 이용하여 조향 방향을 설정하고 구동신호를 발생하는 리어 엔코더; 상기 리어 엔코더에서 설정되는 조향 각에 따라 제1 및 제2 리어 스티어링 모터를 구동하여 조향 방향을 조절하고, 구동신호에 따라 상기 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터를 구동시키는 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터 드라이버; 상기 프런트 엔코더에서 출력되는 리어 브레이크 해제 제어신호에 따라 리어 전자 브레이크를 자동으로 해제하는 리어 브레이크 해제 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 "스마트 파킹 무인운반차"는, 조향 방향을 입력하거나 전자 브레이크 해제 신호를 입력하는 터치 패널로 이루어진 디스플레이; 무인 운반차의 제어 프로그램 및 자가 진단 프로그램을 내장하며, 무인 운반차의 운행시 발생하는 데이터를 저장하는 대용량 SSD 카드; 마그네틱 유도방식 모듈의 데이터를 입력받는 마그네틱 센서; QR 코드의 데이터를 실시간으로 입력받는 비전 센서; 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에서 출력되는 자가 진단에 따른 이상 발생시 알람을 출력하는 음향 출력부; 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에서 출력되는 자가 진단에 따른 이상 발생시 이상 상태를 시각적으로 표출해주는 디스플레이; 원격에서 송신된 조향 방향 조절신호 및/또는 전자 브레이크 해제 신호를 수신하여 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에 전송하는 원격 제어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 무인 운반차에서 자가 진단을 통해 이상 상태에 대한 알람을 표출하여 유지보수에 편리함을 도모해주는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 고장 등으로 인한 무인운반차의 정지상태에서 전자 브레이크를 외부에서 해제할 수 있도록 하여 유지보수에 편의성을 제공해주는 장점도 있다.
또한, 엔코더를 이용한 분해능의 향상으로 조향의 정확성을 도모할 수 있는 장점도 있다.
도 1은 일반적인 스마트 자동 주차시스템의 예시도,
도 2는 일반적인 스마트 자동 주차시스템의 동작 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 스마트 파킹 무인운반차의 실시 예 블록 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 스마트 파킹 무인운반차의 구조도,
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에서 무인운반차의 전방향 구동 예시 도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스마트 파킹 무인운반차를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스마트 파킹 무인운반차의 전체 구성도로서, 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101), 입출력 보드(102), 라이다 센서(103), 음향 출력부(104), 마그네틱 센서(106), 비전 센서(107), 배터리(108), 충전기(109), 법퍼 센서(110), 디스플레이(111), 대용량 SSD 카드(112), 원격 제어 모듈(113), 프런트 조향/구동부(150) 및 리어 조향/구동부(160)를 포함한다.
도면에는 도시하지 않았지만 비상시 이중으로 조향 및 전자 브레이크를 조작할 수 있는 이중화 안전장치를 더 구비할 수도 있다.
도 3에서 참조부호 400은 스마트 자동 주차시스템에 설치되어, 관리자가 차량을 입고하거나 출고를 할 때 조작을 하는 패널인 주차장 키오스크를 나타낸다.
주차장 키오스크(400)와 스마트 파킹 무인운반차(100) 간에는 무선 LAN과 같은 통신 프로토콜로 데이터를 송수신할 수 있으며, 주차장 키오스크(400)를 통해 자가 진단 결과나 이상이 발생한 상황 또는 유지보수 정보 등을 표출해주는 것도 가능하다.
파킹로봇 메인 컨트롤 보드(parking robot main control board)(101)는 미리 설정된 무인운반차(파킹 로봇) 유지보수 항목에 대하여 자가 진단을 수행하여 이상 발생시 이상 발생의 표출을 제어하며, 무인운반차의 장애로 전자 브레이크가 동작한 상태에서 외부로부터 해제신호가 입력되면 전자 브레이크의 해제를 제어하며, 조향 조절 제어신호 및 구동 제어신호를 발생하는 역할을 한다.
이러한 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)는 모터 토크(torque)를 일정 주기(예를 들어, 1초 단위)로 검출하고, 검출한 모터 토크와 모터의 정상 유무를 판정하기 위해 설정된 평균 토크를 비교하여 검출한 모터 토크가 평균 토크보다 더 큰 상황이 미리 정해진 횟수 이상으로 발생하면 모터 이상으로 판정하고, 모터 체크 알람을 발생할 수 있다.
또한, 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)는 배터리(108)를 충전하는 충전기(109)와 연동하여 배터리 충전횟수를 확인하고, 배터리 충전횟수가 설정된 충전 횟수(예를 들어, 1000회)를 초과하면 배터리 교환 알람을 발생하며, 배터리 출력단의 전류를 검출하여 미리 설정된 일정소비전력 이상 또는 이하이면 알람을 발생할 수 있다. 여기서 배터리(108)에 배터리 관리 시스템(BMS)이 포함된 경우에는 배터리 관리 시스템을 이용하여 충전 횟수를 검출하는 것도 가능하다.
또한, 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)는 전자 태그(예를 들어, QR code) 또는 마그네틱(magnetic) 유도방식 모듈의 데이터를 실시간으로 검출하여 분석하고, 분석 결과 오류 데이터 발생시 유도방식 모듈의 이상 알람을 발생할 수 있다.
입출력 보드(102)는 각종 검출 센서와 알람 발생기 등과 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101) 간의 입출력 데이터를 상호 인터페이스 해주는 역할을 하며, 라이다 센서(103)는 무인운반차의 안전을 위해 전방/후방/우측/좌측을 감시하고, 감시 결과를 상기 입출력 보드(102)를 통해 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)에 전달해주는 역할을 한다. 라이다 센서(103)의 출력 데이터는 2D 방식이다.
디스플레이(111)는 조향 방향을 입력하거나 전자 브레이크 해제 신호를 입력하거나 차량의 입고 및 출고에 대해 조작 신호를 입력하는 역할을 하는 것으로서, 조작의 편의성을 위해 RGB 램프 및 터치 패널로 구현하는 것이 바람직하다. 아울러 디스플레이(111)는 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)에서 출력되는 자가 진단에 따른 이상 발생시 이상 상태를 시각적으로 표출해주기 위해 RGB 램프를 포함하며, RGB램프는 무인운반차의 전/후/좌/우에 각각 설치되는 것이 바람직하다.
대용량 SSD 카드(112)는 무인 운반차의 제어 프로그램 및 자가 진단 프로그램을 내장하며, 무인 운반차의 운행시 발생하는 데이터를 저장하는 역할을 한다.
원격 제어 모듈(113)은 원격에서 리모컨 등으로부터 송신된 조향 방향 조절신호 및/또는 전자 브레이크 해제 신호를 수신하여 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)에 전송하는 역할을 한다. 즉, 원격 제어 신호를 수신하는 역할을 한다.
음향 출력부(104)는 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)에서 출력되는 자가 진단에 따른 이상 발생시 알람을 출력하는 역할을 한다.
마그네틱 센서(106)는 마그네틱 유도방식 모듈의 데이터를 입력받는 역할을 하며, 비전 센서(107)는 QR 코드의 데이터를 실시간으로 입력받는 역할을 한다.
프런트 조향/구동부(150)는 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)에서 발생하는 프런트 조향 조절 제어신호에 따라 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터(114, 117)를 통해 조향 방향을 조절하고, 구동 제어신호에 따라 상기 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터(114, 117)를 통해 무인운반차를 이동시키며, 프런트 브레이크 해제 제어신호에 따라 프런트 전자 브레이크를 해제하는 역할을 한다.
이러한 프런트 조향/구동부(150)는 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)에서 출력되는 프런트 조향 각도 제어신호 및 구동 제어신호에 따라 절대 엔코더(Absolute Encoder)를 이용하여 조향 방향을 설정하고, 구동신호를 발생하는 프런트 엔코더(Front Encoder)(116), 상기 프런트 엔코더(116)에서 설정되는 조향 각에 따라 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터(114)(117)를 구동하여 조향 방향을 조절하고, 구동 신호에 따라 상기 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터(114)(117)를 구동시켜 무인운반차를 이동시키는 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터 드라이버(Front Driving Motor Driver)(115)(118), 상기 프런트 엔코더(116)에서 출력되는 프런트 브레이크 해제 제어신호에 따라 프런트 전자 브레이크를 자동으로 해제하는 프런트 브레이크 해제 시스템(119)을 포함한다.
리어 조향/구동부(160)는 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)에서 발생하는 리어 조향 조절 제어신호에 따라 제1 및 제2 리어 드라이빙 모터(121)(124)를 통해 조향 방향을 조절하고, 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)에서 발생하는 리어 구동 제어신호에 따라 제1 및 제2 리어 드라이빙 모터(121)(124)를 구동시켜 무은운반차를 이동시키며, 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)에서 발생하는 리어 브레이크 해제 제어신호에 따라 리어 전자 브레이크를 해제하는 역할을 한다.
이러한 리어 조향/구동부(160)는 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)에서 출력되는 리어 조향 각도 제어신호 및 구동 제어신호에 따라 절대 엔코더를 이용하여 조향 방향을 설정하고 구동신호를 발생하는 리어 엔코더(Rear Encoder)(123), 상기 리어 엔코더(123)에서 설정되는 조향 각에 따라 제1 및 제2 리어 드라이빙 모터(Rear Driving Motor)(121)(124)를 구동하여 조향 방향을 조절하고, 상기 리어 엔코더(123)에서 출력되는 구동 신호에 따라 상기 제1 및 제2 리어 드라이빙 모터(Rear Driving Motor)(121)(124)를 구동하여 무인운반차를 이동시키는 제1 및 제2 리어 드라이빙 모터 드라이버(122)(125), 상기 리어 엔코더(123)에서 출력되는 리어 브레이크 해제 제어신호에 따라 리어 전자 브레이크를 자동으로 해제하는 리어 브레이크 해제 시스템(126)을 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 스마트 파킹 무인운반차의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 배터리(108)에 의해 구동 전원이 공급되면 스마트 파킹 무인운반차(100)의 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)는 자가 진단을 통해 무인운반차의 이상 유무를 스스로 점검한다.
즉, 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)는 모터 토크(torque)를 일정 주기(예를 들어, 1초 단위)로 검출하고, 검출한 모터 토크와 모터의 정상 유무를 판정하기 위해 미리 설정된 평균 토크를 비교하여, 검출한 모터 토크가 평균 토크보다 더 큰 상황이 미리 정해진 횟수 이상으로 발생하면 모터 이상으로 판정하고, 모터 체크 알람을 발생한다. 발생한 모터 체크 알람은 입출력 보드(102)를 통해 음향 출력부(104)로 전달되고, 음향 출력부(104)에서 모터 체크 알람을 출력하여 관리자가 모터 이상 상황을 바로 인지할 수 있도록 한다.
아울러 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)는 실시간 지속적으로 배터리(108)를 충전하는 충전기(109)와 연동하여 배터리 충전횟수를 확인한다. 여기서 배터리(108)에 배터리 관리 시스템(BMS)이 포함된 경우에는 배터리 관리 시스템을 이용하여 충전 횟수를 검출하는 것도 가능하다. 그리고 배터리 충전횟수를 확인한 결과, 배터리 충전횟수가 설정된 충전 횟수(예를 들어, 1000회)를 초과하면 배터리 교환 알람을 발생한다. 발생한 배터리 교환 알람은 입출력 보드(102)를 통해 음향 출력부(104)로 전달되고, 음향 출력부(104)에서 배터리 교환 알람을 발생하여, 관리자가 배터리의 상황을 인지하도록 한다.
또한, 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)는 내장된 센서를 통해 배터리(108) 출력단의 전류를 검출한다. 이렇게 검출되는 전류는 무인운반차 구동시 전류 값이 되며, 검출한 전류를 무인운반차의 정상적인 구동 유무를 판정하기 위해 미리 설정된 일정소비전력과 비교하여, 검출한 전류가 상기 일정 소비전력 이상 또는 이하가 되면 이상 상태로 판단을 하고 알람을 발생한다.
또한, 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)는 비전 센서(107)를 통해 전자 태그(예를 들어, QR code) 또는 마그네틱(magnetic) 유도방식 모듈의 데이터를 실시간으로 검출하여 분석하고, 분석 결과 오류 데이터 발생시 유도방식 모듈의 이상으로 판정하고, 유도방식 모듈의 이상 상태에 대해 알람을 발생한다.
여기서 검출한 모든 데이터 및 자가 진단 결과 등은 대용량 SSD 카드(120)에 저장된다.
아울러 자가 진단 결과 이상이 발생한 상태에 대해서는 이상 상태 정보를 디스플레이(111)에 표출하여, 관리자가 발생하는 알람에 대해서 어느 부분에 이상이 발생했는지를 정확하게 인지하도록 한다. 필요에 따라 알람 형태를 변경하여 청각적으로 관리자가 어느 부분에 이상이 발생했는지를 인지할 수 있도록 할 수도 있다.
한편, 무인운반차(100)의 고장 등으로 인해 전자 브레이크가 동작하여 무인운반차(100)가 특정 위치에서 완전히 멈춤 상태가 되면, 관리자는 주차장 키오스크(400) 또는 무선 리모컨을 이용하여 브레이크 해제 신호를 입력한다. 무인운반차(100)에 관리자가 쉽게 접근할 수 있는 상태이면 디스플레이(111)를 통해 브레이크 해제 신호를 입력할 수 있다.
주차장 키오스크(400)로부터 전송된 브레이크 해제신호는 무선 LAN을 통해 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)에 전달되며, 무선 리모컨을 통해 전송된 브레이크 해제신호는 원격 제어 모듈(113)에서 수신하여 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)에 전달되며, 디스플레이(111)를 통해 입력된 브레이크 해제신호는 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)에 직접적으로 인가된다.
파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)는 브레이크 해제신호가 인가되면, 프런트 조향/구동부(150) 및 리어 조향/구동부(160)에 브레이크 해제 제어신호를 인가한다. 프런트 브레이크 해제시스템(119) 및 리어 브레이크 해제시스템(126)은 전달되는 브레이크 해제 제어신호에 따라 자동으로 전자 브레이크를 해제하여, 무인운반차(100)가 수동으로 이동될 수 있도록 한다.
여기서 프런트 브레이크 해제시스템(119)과 리어 브레이크 해제시스템(126)은 동일한 구성으로 이루어지며 동일하게 작용한다. 따라서 이하 설명의 편의를 위해 프런트 브레이크 해제시스템(119)에 대해서만 설명하기로 한다.
프런트 브레이크 해제시스템(119)은 내부적으로 메인 파워(배터리)로부터 전원을 공급받는 전원 공급 단자를 분리할 수 있도록 하는 전원 단자 분리기, 전자 브레이크를 온/오프하는 신호를 분리하는 브레이크 신호 분리기, 모터 드라이버 전원 단자, 모터 드라이버 브레이크 해제 단자 등을 구비한다. 전원 및 브레이크 신호를 공급할 수 있는 전원 단자 분리기 및 브레이크 신호 분리기는 파킹로봇의 측면에 설치하여 관리자의 접근에 용이성을 도모한다. 긴급 정지시 전원 및 브레이크 해제 신호를 통해 전원 단자 및 브레이크 신호를 분리하여, 수동으로 무인운반차의 이송이 가능하도록 한다.
전자 브레이크의 해제로 관리자는 용이하게 무인운반차를 플레이트 외부로 이동시켜, 유지보수를 수행한다.
다음으로, 본 발명의 또 다른 특징으로서 조향을 정확히 제어하여, 기존 가공의 오차, 조립의 오차, 조향 각도 측정의 곤란함 등으로 인해 발생하는 정확한 전방위 구동 제어의 불가능을 해결하였다.
예컨대, 구동 방향인 조향을 위해, 관리자가 주차장 키오스크(400), 디스플레이(111), 원격 무선 리모컨 등을 이용하여 조향 방향을 입력하면, 파킹로봇 메인 컨트롤 보드(101)는 프런트 및 리어의 조향 각도 제어를 위해서 프런트 엔코더(116) 및 리어 엔코더(123)에 조향각도 제어신호를 입력한다.
여기서 프런트 엔코더(116)와 리어 엔코더(123)의 구성 및 동작은 동일하게 이루어져, 한 쌍의 프런트 조향/구동부(150)와 리어 조향/구동부(160)는 동일한 방향으로 동일한 구동이 이루어진다.
예컨대, 프런트 엔코더(116)와 리어 엔코더(123)는 13비트의 데이터를 이용하는 절대 엔코더(Absolute Encoder)를 이용하며, 0.044°의 분해능으로 조향 방향을 세팅한다. 따라서 매우 정밀한 조향 방향의 세팅이 가능하여, 가공 오차, 조립 오차, 조향 각도 측정의 곤란함 등으로 인해 발생하는 정확한 전방위 구동의 어려움을 극복하고, 고정밀의 전방위 구동이 가능해지는 것이다.
프런트 엔코더(116)에서 설정되는 조향 방향 각도 설정 값에 따라 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터 드라이버(115)(118)는 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터(114)(117)를 동작시켜 프런트 휠(131)의 조향 각도(방향각)를 정밀하게 조절한다. 마찬가지로, 리어 엔코더(123)에서 설정되는 조향 방향 각도 설정 값에 따라 제1 및 제2 리어 드라이빙 모터 드라이버(122)(125)는 제1 및 제2 리어 드라이빙 모터(121)(124)를 동작시켜 리어 휠(132)의 조향 각도(방향각)를 정밀하게 조절한다.
도 5a는 프런트 조향/구동부(150)와 리어 조향/구동부(160)의 방향각을 모두 0°로 세팅한 상태의 무인운반차 조향 방향 예시이며, 도 5b는 프런트 조향/구동부(150)와 리어 조향/구동부(160)의 방향각을 모두 90°로 세팅한 상태의 무인운반차 조향 방향 예시이며, 도 5c는 프런트 조향/구동부(150)와 리어 조향/구동부(160)의 방향각을 모두 180°로 세팅한 상태의 무인운반차 조향 방향 예시이며, 도 5d는 프런트 조향/구동부(150)와 리어 조향/구동부(160)의 방향각을 모두 270°로 세팅한 상태의 무인운반차 조향 방향 예시이며, 도 5e는 프런트 조향/구동부(150)와 리어 조향/구동부(160)의 방향각을 모두 임의의 각도로 세팅한 상태의 무인운반차 조향 방향 예시이다. 여기서 무인 운반차(100)의 이동 방향은 전방위가 된다.
이렇게 절대 엔코더를 이용하여 조향 각도(방향각)를 정밀하게 세팅한 상태에서, 구동시 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터 드라이버(115)(118)는 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터(114)(117)를 구동시켜 무인운반차(100)를 이동시키고, 동시에 제1 및 제2 리어 드라이빙 모터 드라이버(122)(125)는 제1 및 제2 리어 드라이빙 모터(121)(124)를 구동시켜 무인운반차(100)를 이동시키게 된다.
이와 같이 본 발명은 무인운반차에서 자가 진단 및 알람 표시 기능을 통해 유지보수에 편의성을 도모해주며, 전자 브레이크의 자동 해제를 통해 역시 유지보수에 편의성을 향상해주며, 절대 엔코더를 이용한 높은 분해능의 방향각 제어를 통해 무인운반차를 정밀하게 전방위로 이동시킬 수 있게 되는 것이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
100: 무인 운반차(파킹 로봇) 101: 파킹로봇 메인 컨트롤 보드
102: 입출력 보드 103: 라이다 센서
104: 음향 출력부 106: 마그네틱 센서
107: 비전 센서 108: 배터리
109: 충전기 110: 범퍼센서
111: 디스플레이 112: 대용량 SSD 카드
113: 원격 제어 모듈 114: 제1 프런트 드라이빙 모터
115: 제1 프런트 드라이빙 모터 드라이버
116: 프런트 엔코더 117: 제2 프런트 드라이빙 모터
118: 제2 프런트 드라이빙 모터 드라이버
119: 프런트 브레이크 해제시스템 121: 제1 리어 드라이빙 모터
122: 제1 리어 드라이빙 모터 드라이버
123: 리어 엔코더 124: 제2 리어 드라이빙 모터
125: 제2 리어 드라이빙 모터 드라이버
126: 리어 브레이크 해제시스템 150: 프런트 조향/구동부
160: 리어 조향/구동부

Claims (7)

  1. 스마트 파킹을 위한 무인운반차로서,
    미리 설정된 무인운반차 유지보수 항목에 대하여 자가 진단을 수행하여 이상 발생시 이상 발생의 표출을 제어하며, 무인운반차의 장애로 전자 브레이크가 동작한 상태에서 외부로부터 해제신호가 입력되면 전자 브레이크의 해제를 제어하며, 조향 조절 제어신호를 발생하는 파킹로봇 메인 컨트롤 보드;
    상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에서 발생하는 프런트 조향 조절 제어신호에 따라 모터를 통해 조향 방향을 조절하고, 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에서 발생하는 프런트 브레이크 해제 제어신호에 따라 프런트 전자 브레이크를 해제하는 프런트 조향/구동부; 및
    상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에서 발생하는 리어 조향 조절 제어신호에 따라 모터를 통해 조향 방향을 조절하고, 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에서 발생하는 리어 브레이크 해제 제어신호에 따라 리어 전자 브레이크를 해제하는 프런트 조향/구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 파킹 무인운반차.
  2. 청구항 1에서, 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드는 모터 토크를 일정 주기로 검출하고, 검출한 모터 토크와 모터의 정상 유무를 판정하기 위해 설정된 평균 토크를 비교하여 검출한 모터 토크가 평균 토크보다 더 큰 상황이 미리 정해진 횟수 이상으로 발생하면 모터 이상으로 판정하고, 모터 체크 알람을 발생하는 것을 특징으로 하는 스마트 파킹 무인운반차.
  3. 청구항 1에서, 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드는 배터리를 충전하는 충전기와 연동하여 배터리 충전횟수를 확인하고, 배터리 충전횟수가 설정된 충전 횟수를 초과하면 배터리 교환 알람을 발생하며, 배터리 출력단의 전류를 검출하여 미리 설정된 일정소비전력 이상 또는 이하이면 알람을 발생하는 것을 특징으로 하는 스마트 파킹 무인운반차.
  4. 청구항 1에서, 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드는 전자 태그 또는 마그네틱 유도방식 모듈의 데이터를 실시간으로 검출하여 분석하고, 분석 결과 오류 데이터 발생시 유도방식 모듈의 이상 알람을 발생하는 것을 특징으로 하는 스마트 파킹 무인운반차.
  5. 청구항 1에서, 상기 프런트 조향/구동부는 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에서 출력되는 프런트 조향 각도 제어신호 및 구동신호에 따라 절대 엔코더를 이용하여 조향 방향을 설정하고 구동신호를 발생하는 프런트 엔코더; 상기 프런트 엔코더에서 설정되는 조향 각에 따라 제1 및 제2 프런트 스티어링 모터를 구동하여 조향 방향을 조절하고, 구동신호에 따라 상기 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터를 구동시키는 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터 드라이버; 상기 프런트 엔코더를 통해 출력되는 프런트 브레이크 해제 제어신호에 따라 프런트 전자 브레이크를 자동으로 해제하는 프런트 브레이크 해제 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 파킹 무인운반차.
  6. 청구항 1에서, 상기 리어 조향/구동부는 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에서 출력되는 리어 조향 각도 제어신호 및 구동신호에 따라 절대 엔코더를 이용하여 조향 방향을 설정하고 구동신호를 발생하는 리어 엔코더; 상기 리어 엔코더에서 설정되는 조향 각에 따라 제1 및 제2 리어 스티어링 모터를 구동하여 조향 방향을 조절하고, 구동신호에 따라 상기 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터를 구동시키는 제1 및 제2 프런트 드라이빙 모터 드라이버; 상기 프런트 엔코더에서 출력되는 리어 브레이크 해제 제어신호에 따라 리어 전자 브레이크를 자동으로 해제하는 리어 브레이크 해제 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 파킹 무인운반차.
  7. 청구항 1에서, 조향 방향을 입력하거나 전자 브레이크 해제 신호를 입력하는 터치 패널로 이루어진 디스플레이; 무인 운반차의 제어 프로그램 및 자가 진단 프로그램을 내장하며, 무인 운반차의 운행시 발생하는 데이터를 저장하는 대용량 SSD 카드; 마그네틱 유도방식 모듈의 데이터를 입력받는 마그네틱 센서; QR 코드의 데이터를 실시간으로 입력받는 비전 센서; 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에서 출력되는 자가 진단에 따른 이상 발생시 알람을 출력하는 음향 출력부; 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에서 출력되는 자가 진단에 따른 이상 발생시 이상 상태를 시각적으로 표출해주는 디스플레이; 원격에서 송신된 조향 방향 조절신호 및/또는 전자 브레이크 해제 신호를 수신하여 상기 파킹로봇 메인 컨트롤 보드에 전송하는 원격 제어 모듈; 비상시 이중으로 조향 및 전자 브레이크를 조작하는 이중화 안전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 파킹 무인운반차.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180085902A (ko) 2017-01-20 2018-07-30 (주)미래로중공업 다층 구조의 스마트 주차 시스템

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