KR20220065607A - 건설기계의 비상 정지 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

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허연행
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현대두산인프라코어(주)
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Abstract

건설기계의 유압 제어 방법에 있어서, 상기 건설기계의 무인 자동화 작업 중 비상 정지 명령 신호를 수신한다. 상기 비상 정지 명령 신호에 기초하여 비상 정지 상황의 위험도 레벨을 결정한다. 복수 개의 비상 정지 모드들 중에서 상기 위험도 레벨에 대응하는 비상 정지 모드를 선택한다. 상기 선택된 비상 정지 모드에 따른 시계열적 제어 동작들을 수행하도록 상기 건설기계를 제어한다.

Description

건설기계의 비상 정지 제어 방법 및 시스템{CONTROL METHOD AND SYSTEM OF EMERGNECY STOP IN CONSTRUCTION MACHINERY}
본 발명은 건설기계의 비상 정지 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 무인 자동화 작업을 수행하기 위한 건설기계에서의 비상 정지 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 비상 정지 제어 시스템에 관한 것이다.
무인 자동화 건설기계는 플래너와 같은 관제부로부터 전달받은 작업 명령에 따라 무인 자동화 작업을 수행할 수 있다. 상기 무인 자동화 작업 중에 건설기계의 장비 고장 등의 비상 상황 발생 시, 원격으로 장비를 제어하기 때문에, 상황 별로 빠르고 적절하게 대체하는 데 어려움이 있다.
본 발명의 일 과제는 건설기계의 무인 자동화 작업 시에 비상 상황 발생 시, 빠르고 적절하게 대체할 수 있는 비상 정지 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 과제는 상술한 비상 정치 제어 방법을 수행하기 위한 건설기계의 비상 정지 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 비상 정지 제어 방법에 있어서, 상기 건설기계의 무인 자동화 작업 중 비상 정지 명령 신호를 수신한다. 상기 비상 정지 명령 신호에 기초하여 비상 정지 상황의 위험도 레벨을 결정한다. 복수 개의 비상 정지 모드들 중에서 상기 위험도 레벨에 대응하는 비상 정지 모드를 선택한다. 상기 선택된 비상 정지 모드에 따른 시계열적 제어 동작들을 수행하도록 상기 건설기계를 제어한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 비상 정지 명령 신호를 수신하는 것은 관제부로부터 제공된 작업 명령 정보로부터 원격 비상 정지 명령 신호를 획득하는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 비상 정지 명령 신호를 수신하는 것은 상기 건설기계에서 제공된 고장 정보로부터 내부 비상 정지 명령 신호를 획득하는 것을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 비상 정지 명령 신호에 기초하여 상기 위험도 레벨을 결정하는 것은 상기 원격 비상 정지 명령 신호와 상기 내부 비상 정지 명령 신호 중에서 위험도 레벨이 높은 신호를 상기 비상 정지 명령 신호로 선택하는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 방법은, 상기 건설기계에서 제공된 고장 정보를 상기 관제부로 송신하는 것을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 비상 정지 명령 신호는 비상 정지 신호 발생 및 위험도 레벨에 관한 정보를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 복수 개의 상기 비상 정지 모드들 중에서 상기 위험도 레벨에 대응하는 비상 정지 모드를 선택하는 것은, 상기 건설기계의 비상 정지 상황 시 상기 위험도 레벨에 따라 상기 시계열적 제어 동작들이 각각 정의된 복수 개의 상기 비상 정지 모드들을 설정하고; 그리고 상기 위험도 레벨에 대응되는 상기 비상 정지 모드를 선택하는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 시계열적 제어 동작들을 수행하도록 상기 건설기계를 제어하는 것은 상기 건설기계의 트랜스미션, 스티어링, 파일럿 컷 오프 스위치, 브레이크 및 엔진의 동작들을 순차적으로 제어하는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 시계열적 제어 동작들을 수행하도록 상기 건설기계를 제어하는 것은, 상기 위험도 레벨이 상대적으로 낮아지는 경우, 상기 시계열적 제어 동작들 중 수행되는 동작들의 개수가 감소하도록 제어하는 것을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 비상 정치 제어 시스템은, 건설기계의 무인 자동화 작업 중 비상 정지 명령 신호를 수신하고 상기 비상 정지 명령 신호의 위험도 레벨에 대응하는 비상 정지 모드를 선택하며 상기 선택된 비상 정지 모드에 따른 시계열적 제어 동작들을 수행하기 위한 제어 신호를 출력하기 위한 제어 장치, 및 상기 제어 신호에 따라 상기 건설기계를 제어하기 위한 작업 제어 장치를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치는 관제부로 제공된 작업 명령 정보로부터 원격 비상 정지 명령 신호를 상기 비상 정지 명령 신호로서 획득할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설기계의 비상 정지 제어 시스템은 상기 건설기계에 설치되어 상기 건설기계의 고장 정보를 획득하기 위한 측정부를 더 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 측정부에 의해 획득한 상기 고장 정보로부터 내부 비상 정지 명령 신호를 상기 비상 정지 명령 신호로서 획득할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 원격 비상 정지 명령 신호와 상기 내부 비상 정지 명령 신호 중에서 위험도 레벨이 높은 신호를 상기 비상 정지 명령 신호로 선택할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 건설기계의 비상 정지 상황 시 상기 위험도 레벨에 따라 상기 시계열적 제어 동작들이 각각 정의된 복수 개의 상기 비상 정지 모드들을 설정하기 위한 설정부, 및 복수 개의 상기 비상 정지 모드들 중에서 상기 결정된 위험도 레벨에 대응되는 상기 비상 정지 모드를 선택하기 위한 선택부를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 위험도 레벨이 상대적으로 낮아지는 경우, 상기 시계열적 제어 동작들 중 수행되는 동작들의 개수가 감소하도록 제어할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 원격으로 건설기계의 무인 자동화 작업 수행 시, 상기 건설기계가 장비 고장 등으로 정상적인 장비 운용이 불가한 비상 상황이 발생한 경우, 장비 또는 작업장에 끼치는 위험의 심각도(위험도 레벨)에 따라 구분된 비상 정지 모드의 일련의 제어 동작들을 수행함으로써, 상황 별로 빠르고 적절하게 비상 상황을 대처할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 건설기계를 나타내는 측면도이다.
도 2는 도 1의 건설기계의 비상 정지 제어 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 제어 장치 및 작업 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 비상 정지 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 건설기계를 나타내는 측면도이다. 도 2는 도 1의 건설기계의 비상 정지 제어 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 3은 도 2의 제어 장치 및 작업 제어 장치를 나타내는 블록도이다. 도 1에는 휠 로더가 도시되어 있으나 이로 인하여 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 비상 정치 제어 시스템이 휠 로더에서만 이용되는 것으로 한정되는 것은 아니며, 굴삭기, 지게차, 농기계, 광산 장비 등과 같은 무인 자동화 작업을 수행할 수 있는 산업용 차량 등에도 적용될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 상기 휠 로더에 대해서만 기술하기로 한다.
도 1을 참조하면, 휠 로더(10)는 서로 회전 가능하게 연결된 전방 차체(12) 및 후방 차체(14)를 포함할 수 있다. 전방 차체(12)는 작업 장치 및 전방 휠(70)을 포함할 수 있다. 후방 차체(14)는 운전실(40), 엔진룸(50) 및 후방 휠(72)를 포함할 수 있다.
상기 작업 장치는 붐(20) 및 버켓(30)을 포함할 수 있다. 붐(20)은 전방 차체(12)에 자유롭게 회전 가능하도록 부착되고 버켓(30)은 붐(20)의 일단부에 자유롭게 회전 가능하도록 부착될 수 있다. 붐(20)은 전방 차체(12)에 한 쌍의 붐 실린더들(22)에 의해 연결되고, 붐(20)은 붐 실린더(22)의 구동에 의해 상하 방향으로 회전할 수 있다. 틸트 암(34)은 붐(20)의 거의 중심부 상에서 자유롭게 회전 가능하도록 부착되고, 틸트 암(34)의 일단부와 전방 차체(12)는 한 쌍의 버켓 실린더들(32)에 의해 연결되고, 틸트 암(34)의 타단부에 틸트 로드에 의해 연결된 버켓(30)은 버켓 실린더(32)의 구동에 의해 상하 방향으로 회전(덤프 또는 크라우드)할 수 있다.
또한, 전방 차체(12)와 후방 차체(14)는 센터 핀(16)에 의해 서로 회전 가능하게 연결되고, 스티어링 실린더(도시되지 않음)에 신축에 의해 전방 차체(12)가 후방 차체(14)에 대하여 좌우로 굴절될 수 있다.
후방 차체(14)에는 휠 로더(10)를 주행시키기 위한 주행 장치가 탑재될 수 있다. 엔진(도시되지 않음)은 엔진룸(50) 내에 배치되고 상기 주행 장치에 파워 출력을 공급할 수 있다. 상기 주행 장치는 토크 컨버터, 트랜스미션, 프로펠러 샤프트, 액슬 등을 포함할 수 있다. 상기 엔진의 파워 출력은 상기 토크 컨버터, 상기 트랜스미션, 상기 프로펠러 샤프트 및 상기 액슬 통해 전방 휠(70) 및 후방 휠(72)로 전달되어 휠 로더(10)가 주행하게 된다.
상기 트랜스미션은 제1 속 내지 제4 속 사이에서 속도단들을 변속시키는 유압 클러치들을 포함할 수 있고, 상기 토크 컨버터의 출력축의 회전은 상기 트랜스미션에 의해 변속될 수 있다. 변속된 회전은 상기 프로펠러 샤프트 및 상기 액슬을 통해 전방 휠(70) 및 후방 휠(72)로 전달되어 상기 휠 로더가 주행할 수 있다. 상기 트랜스미션은 전진용 유압 클러치, 후진용 유압 클러치 및 제1 속 내지 제4 속용 유압 클러치들을 포함할 수 있다. 상기 유압 클러치들 각각은 트랜스미션 제어장치(TCU)를 통해 공급되는 압유(클러치압)에 의해 결합 또는 해방될 수 있다. 즉, 상기 유압 클러치에 공급되는 클러치압이 증가하면 상기 유압 클러치는 결합되고 상기 클러치압이 감소하면 해방될 수 있다.
후방 차체(14)에는 상기 작업 장치의 붐 실린더(22) 및 버켓 실린더(32)에 압유를 공급하기 위한 가변 용량형 유압 펌프(도시되지 않음)가 탑재될 수 있다. 상기 가변 용량형 유압 펌프는 상기 엔진으로부터의 파워 출력의 일부를 사용하여 구동될 수 있다. 예를 들면, 상기 엔진의 출력은, 상기 엔진과 상기 토크 컨버터 사이에 설치되어 있는 기어 트레인과 같은 동력전달장치(PTO)를 통해서 상기 작업 장치용 유압 펌프와 스티어링용의 유압 펌프를 구동시킬 수 있다.
상기 가변 용량형 유압 펌프에는 펌프 제어장치가 연결되고, 상기 펌프 제어장치에 의해 상기 가변 용량형 유압 펌프의 토출 유량이 제어될 수 있다. 상기 유압 펌프의 유압 회로 상에는 붐 제어 밸브와 버켓 제어 밸브와 같은 메인 제어 밸브(MCV)가 설치될 수 있다. 상기 유압 펌프의 토출유는 메인 제어 밸브(MCV)의 전단의 유압라인에 설치된 상기 붐 제어 밸브 및 상기 버켓 제어 밸브를 통해 붐 실린더(22) 및 버켓 실린더(32)에 공급될 수 있다. 메인 제어 밸브(MCV)는 상기 조작 레버의 조작에 따라 입력된 파일럿 압력 신호에 따라 상기 유압 펌프로부터 토출된 작동유를 붐 실린더(22) 및 버켓 실린더(32)로 공급할 수 있다. 이에 따라, 붐(20)과 버켓(30)은 상기 유압 펌프로부터 토출된 작동유의 유압에 의해 구동될 수 있다.
운전실(40)은 상기 휠 로더의 후방 차체(14)의 상부에 설치될 수 잇다. 운전실(40) 내에는 운전 조작 장치가 구비될 수 있다. 상기 운전 조작 장치는 주행 페달, 브레이크 페달, 및 FNR 주행 레버와 붐 실린더(22)와 버켓 실린더(32)와 같은 실린더들을 작동시키기 위한 조작 레버들을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 휠 로더(10)는 상기 엔진의 출력을 동력전달장치(PTO)를 통해 상기 주행 장치를 구동시키기 위한 주행 장치계와 붐(20)과 버켓(30)과 같은 작업 장치를 구동시키기 위한 유압 장치계를 포함할 수 있다.
이하에서는, 건설기계의 비상 정지 제어 시스템에 대하여 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 건설기계의 비상 정지 제어 시스템은 휠 로더와 같은 건설기계의 무인 자동화 작업을 제어하기 위한 제어 신호들을 생성하고 출력하기 위한 제어 장치(200) 및 상기 제어 신호들에 따라 상기 건설기계의 동작들을 제어하기 위한 작업 제어 장치(300)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 건설기계의 비상 정지 제어 시스템은 상기 건설기계에 장착되어 상기 건설기계의 고장 정보를 획득하기 위한 측정부(110)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 건설기계의 비상 정지 제어 시스템은 상기 건설기계의 무인 자동화 작업을 위한 작업 지형의 지형 정보 및 작업 명령 정보를 원격으로 제공하기 위한 관제부(400)를 더 포함할 수 있다.
제어 장치(200)는 차량 제어장치(VCU)의 일부 또는 별도의 컨트롤러로서 후방 차체(14)에 탑재될 수 있다. 제어 장치(200)는 여기서 설명되는 기능들을 수행하기 위한 지정된 하드웨어, 소프트웨어 및 회로를 포함할 수 있다. 이러한 구성 요소들은 로직 회로, 마이크로프로세서, 메모리 장치들 등과 같은 전기적 회로들에 의해 물리적으로 수행될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 측정부(110)는 건설기계(10)의 상태값들에 대한 센서 신호들을 획득할 수 있다. 측정부(110)는 상기 무인 자동화 작업 수행 시 건설기계(10)의 상태값들을 실시간으로 측정할 수 있다. 예를 들면, 건설기계(10)의 상태값들은 고장 정보에 관한 센서 신호들을 포함할 수 있다.
또한, 측정부(110)는 상기 작업 장비의 무인 자동화 작업을 위해 필요한 주변 환경 인지 데이터를 획득하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 상기 센서는 작업 지형을 파악하고 주변 사물을 감지하기 위한 주변 환경 인지 데이터를 획득할 수 있다. 상기 센서는 전방의 지형 또는 물체를 스캐닝하여 전방 지면 정보 및 사물 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 상기 센서는 라이다(LiDAR) 센서, 스테레오 카메라 센서, 레이다(Radar) 센서, 초음파 센서 등을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제어 장치(200)는 상기 고장 정보 또는 상기 주변 환경 인지 데이터를 상위 제어부로서의 관제부(400)로 송신하고, 관제부(400)로부터 상기 무인 자동화 작업을 위한 작업 지역의 지형 정보 및 작업 명령 정보를 수신할 수 있다.
제어 장치(200)는 관제부(400)와 무선 또는 유선으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 제어 장치(200)는 관제부(400)와의 무선 통신을 위한 무선 송수신부를 포함할 수 있다. 상기 무선 송수신부는 CDMA, GSM과 같은 셀룰러 통신, Wi-Fi, 라디오 통신과 같이 공지의 통신 규격을 이용할 수 있다. 상기 무선 송수신부는 TMS(Telematics Monitor System) 모듈을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제어 장치(200)는 건설기계(100)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 작업 제어 장치(300)에 출력할 수 있다. 제어 장치(200)는 마이크로컴퓨터 및 각종 인터페이스를 포함하고, 외부 메모리 또는 내부 메모리에 저장되는 프로그램 및 레시피 정보에 따라 상기 건설기계의 동작을 제어할 수 있다.
상기 건설기계의 비상 정지 제어 시스템은 무인 자동화 작업 모드 및 수동 작업 모드 중에서 어느 하나의 작업 모드를 선택하기 위한 선택부를 더 포함할 수 있다.
상기 무인 자동화 작업 모드가 선택된 경우, 제어 장치(200)는 관제부(400)로부터 제공된 작업 명령 정보로부터 목표 명령 신호를 수신할 수 있다. 상기 목표 명령 신호는 상기 무인 자동화 작업 궤적을 위한 건설기계(100)의 상태값들에 대한 지령 신호들을 포함할 수 있다.
상기 수동 작업 모드가 선택된 경우, 제어 장치(200)는 운전 조작 장치로부터의 조작 신호들을 수신할 수 있다. 상기 조작 신호는 수동 조이스틱/페달 지령 신호들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제어 장치(200)는 무인 자동화 작업 모드 중에 비상 정지 명령 신호를 수신하고, 상기 비상 정지 명령 신호의 위험도 레벨에 대응하는 비상 정지 모드에 따른 시계열적 제어 동작들을 수행하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 제어 장치(200)는 명령 신호 발생부(210), 설정부(220), 선택부(230) 및 출력부(240)를 포함할 수 있다.
명령 신호 발생부(210)는 측정부(110)에 의해 획득한 상기 고장 정보로부터 내부 비상 정지 명령 신호를 상기 비상 정지 명령 신호로서 발생시킬 수 있다. 또한, 명령 신호 발생부(210)는 엔진 제어 장치(ECU)(350), 트랜스미션 제어 장치(TCU)(310), 스티어링 제어 장치(320) 등으로부터 장비 에러 코드를 수신하고 이에 기초하여 상기 내부 비상 정지 명령 신호를 발생시킬 수 있다. 이와 함께, 제어 장치(200)는 상기 고장 정보(위험도 레벨, 발생 출처, 세부 에러 사항)을 상위 제어부로서의 관제부(400)로 송신할 수 있다.
설정부(220)는 상기 비상 정지 명령 신호의 위험도 레벨에 따라 복수 개의 비상 정지 모드들을 설정할 수 있다. 상기 건설기계의 무인 자동화 작업 중 장비가 고장 나거나 제어 능력을 상실하는 등의 비상 상황이 발생하는 경우, 비상 정지 상황의 위험도 레벨에 따라 복수 개의 비상 정지 모드들이 설정될 수 있다. 상기 비상 정지 모드들 각각에는 시계열적 제어 동작들이 정의될 수 있다.
선택부(230)는 관제부(400)로부터 제공된 작업 명령 정보로부터 원격 비상 정지 명령 신호를 상기 비상 정지 명령 신호로서 수신하고, 상기 비상 정지 명령 신호의 위험도 레벨에 대응하는 상기 비상 정지 모드를 선택할 수 있다.
또한, 선택부(230)는 상기 원격 비상 정지 명령 신호와 상기 내부 비상 정지 명령 신호 중에서 위험도 레벨이 높은 신호를 상기 비상 정지 명령 신호로 선택할 수 있다. 예를 들면, 상기 원격 비상 정지 명령 신호의 위험도 레벨이 낮은 레벨(Level Low)이고 상기 내부 비상 정지 명령 신호의 위험도 레벨이 높은 레벨(Level High)인 경우, 선택부(230)는 상기 비상 정지 명령 신호의 위험도 레벨을 높은 레벨(Level High)로 결정하고, 결정된 높은 레벨(Level High)에 대응하는 비상 정지 모드를 선택할 수 있다.
출력부(240)는 상기 선택된 비상 정지 모드에 따른 시계열적 제어 동작들을 수행하기 위한 제어 신호를 작업 제어 장치(300)에 출력할 수 있다.
예를 들면, 상기 비상 정지 명령 신호의 상기 위험도 레벨은 높은 레벨(Level High), 중간 레벨(Level Medium) 및 낮은 레벨(Level Low)로 구분될 수 있고, 각각의 위험도 레벨에 따라 제1 비상 정지 모드, 제2 비상 정지 모드 및 제3 비상 정지 모드가 설정될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 비상 정지 모드들 각각에는 시계열적 제어 동작들이 정의될 수 있다. 아래 [표 1]에는 상기 제1 내지 제3 비상 정지 모드들 각각에 정의된 시계열적 제어 동작들을 나타내고 있다.
Figure pat00001
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 위험도 레벨이 상대적으로 낮아지는 경우, 상기 시계열적 제어 동작들 중 수행되는 동작들의 개수가 감소하도록 제어할 수 있다.
작업 제어 장치(300)는 트랜스미션 제어 장치(310), 스티어링 제어 장치(320), 파일럿 컷 오프 제어 장치(330), 브레이크 제어 장치(340), 엔진 제어 장치(350) 등과 같은 제어 장치들을 포함하고, 제어 장치(200)로부터 출력된 제어 신호에 따라 상기 건설기계의 동작들을 제어할 수 있다.
예를 들면, 트랜스미션 제어 장치(310)는 제어 장치(200)로부터 출력된 컷 오프 제어 신호에 따라 트랜스미션을 중립 상태로 전환하도록 수행하도록 트랜스미션을 제어할 수 있다.
스티어링 제어 장치(320)는 제어 장치(200)로부터 출력된 스티어링 잠금 제어 신호에 따라 스티어링 잠금 동작을 수행하도록 스티어링 장치를 제어할 수 있다.
파일럿 컷 오프 제어 장치(330)는 제어 장치(200)로부터 출력된 파일럿 컷 오프 제어 신호에 따라 파일럿 컷 오프 제어 밸브를 오프(OFF)시켜 작업 장치의 동작을 정지시킬 수 있다.
브레이크 제어 장치(340)는 제어 장치(200)로부터 출력된 브레이크 제어 신호에 따라 서비스 브레이크의 페달 위치 및 파킹 브레이크 동작을 제어할 수 있다.
엔진 제어 장치(350)는 제어 장치(200)로부터 출력된 엔진 시동 오프 신호에 따라 엔진을 정지시킬 수 있다.
이하에서는, 도 3의 건설기계의 비상 정지 제어 시스템을 이용하여 건설 기계에서의 비상 정지를 위한 제어 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 비상 정지 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 먼저, 무인 자동화 작업 모드에 따라 건설기계의 무인 자동화 작업을 수행하고(S100), 상기 무인 자동화 작업 중에 비상 정지 명령 신호를 수신할 수 있다(S110).
예시적인 실시예들에 있어서, 작업자는 선택부를 통해 무인 자동화 작업 모드 및 수동 작업 모드 중에서 어느 하나의 작업 모드를 선택할 수 있다.
상기 무인 자동화 작업 모드가 선택된 경우, 관제부(400)로부터 제공된 작업 명령 정보로부터 상기 가상 명령 신호를 수신할 수 있다. 상기 가상 명령 신호는 무인 자동화 작업 궤적을 위한 건설기계의 상태값들에 대한 지령 신호들을 포함할 수 있다.
또한, 관제부(400)로부터 제공된 상기 작업 명령 정보로부터 원격 비상 정지 명령 신호를 비상 정지 명령 신호로서 획득할 수 있다.
이와 다르게, 측정부(110)에 의해 획득한 고장 정보로부터 내부 비상 정지 명령 신호를 상기 비상 정지 명령 신호로서 획득할 수 있다. 엔진 제어 장치(ECU)(350), 트랜스미션 제어 장치(TCU)(310), 스티어링 제어 장치(320) 등으로부터 수신된 장비 에러 코드로부터 상기 내부 비상 정지 명령 신호를 획득할 수 있다.
이어서, 상기 비상 정지 명령 신호의 위험도 레벨에 대응하는 비상 정지 모드를 결정하고(S120), 상기 비상 정지 모드에 따른 시계열적 제어 동작들을 수행할 수 있다(S130).
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설기계의 무인 자동화 작업 중 장비가 고장 나거나 제어 능력을 상실하는 등의 비상 상황이 발생하는 경우, 비상 정지 상황의 위험도 레벨에 따라 복수 개의 비상 정지 모드들이 설정될 수 있다. 상기 비상 정지 모드들 각각에는 시계열적 제어 동작들이 정의될 수 있다.
예를 들면, 상기 비상 정지 명령 신호의 상기 위험도 레벨은 높은 레벨(Level High), 중간 레벨(Level Medium) 및 낮은 레벨(Level Low)로 구분될 수 있고, 각각의 위험도 레벨에 따라 제1 비상 정지 모드, 제2 비상 정지 모드 및 제3 비상 정지 모드가 설정될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 비상 정지 모드들 각각에는 시계열적 제어 동작들이 정의될 수 있다.
제어 장치(200)의 선택부(230)는 상기 비상 정지 명령 신호의 위험도 레벨에 대응하는 상기 비상 정지 모드를 선택할 수 있다.
또한, 선택부(230)는 상기 원격 비상 정지 명령 신호와 상기 내부 비상 정지 명령 신호 중에서 위험도 레벨이 높은 신호를 상기 비상 정지 명령 신호로 선택할 수 있다. 예를 들면, 상기 원격 비상 정지 명령 신호의 위험도 레벨이 낮은 레벨(Level Low)이고 상기 내부 비상 정지 명령 신호의 위험도 레벨이 높은 레벨(Level High)인 경우, 선택부(230)는 상기 비상 정지 명령 신호의 위험도 레벨을 높은 레벨(Level High)로 결정하고, 결정된 높은 레벨(Level High)에 대응하는 비상 정지 모드를 선택할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 위험도 레벨이 상대적으로 낮아지는 경우, 상기 시계열적 제어 동작들 중 수행되는 동작들의 개수가 감소하도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 비상 정지 모드(높은 레벨) 또는 상기 제2 비상 정지 모드(중간 레벨)에서는 상기 건설기계의 트랜스미션, 스티어링, 파일럿 컷 오프 스위치, 브레이크 및 엔진의 동작들을 순차적으로 제어할 수 있다. 상기 제3 비상 정지 모드(낮은 레벨)에서는 상기 건설기계의 트랜스미션, 스티어링, 파일럿 컷 오프 스위치 및 브레이크의 동작들을 순차적으로 제어할 수 있다.
이어서, 비상 정지 해제 신호를 수신하는 경우, 상기 비상 정지 모드를 정지할 수 있다.
예를 들면, 관제부(400)로부터 원격 비상 정지 해제 신호를 수신하거나 건설기계 내부의 장비 에러 코드로부터 내부 비상 정지 해제 신호를 획득할 수 있다.
상술한 바와 같이, 원격으로 건설기계의 무인 자동화 작업 수행 시, 상기 건설기계가 장비 고장 등으로 정상적인 장비 운용이 불가한 비상 상황이 발생한 경우, 장비 또는 작업장에 끼치는 위험의 심각도(위험도 레벨)에 따라 구분된 비상 정지 모드의 일련의 제어 동작들을 수행함으로써, 상황 별로 빠르고 적절하게 비상 상황을 대처할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 휠 로더 12: 전방 차체
14: 후방 차체 20: 붐
22: 붐 실린더 24: 붐 각도 센서
30: 버켓 32: 버켓 실린더
34: 틸트 암 36: 버켓 각도 센서
40: 운전실 50: 엔진룸
70: 전방 휠 72: 후방 휠
110: 측정부 200: 제어 장치
210: 명령 신호 발생부 220: 설정부
230: 선택부 240: 출력부
300: 작업 제어 장치 3210: 트랜스미션 제어 장치
320: 스티어링 제어 장치 330: 파일럿 컷 오프 제어 장치
340: 브레이크 제어 장치 350: 엔진 제어 장치
400: 관제부

Claims (15)

  1. 건설기계의 무인 자동화 작업 중 비상 정지 명령 신호를 수신하고;
    상기 비상 정지 명령 신호에 기초하여 비상 정지 상황의 위험도 레벨을 결정하고;
    복수 개의 비상 정지 모드들 중에서 상기 위험도 레벨에 대응하는 비상 정지 모드를 선택하고; 그리고
    상기 선택된 비상 정지 모드에 따른 시계열적 제어 동작들을 수행하도록 상기 건설기계를 제어하는 것을 포함하는 건설기계의 비상 정지 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 비상 정지 명령 신호를 수신하는 것은 관제부로부터 제공된 작업 명령 정보로부터 원격 비상 정지 명령 신호를 획득하는 것을 포함하는 건설기계의 비상 정지 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 비상 정지 명령 신호를 수신하는 것은 상기 건설기계로부터 제공된 고장 정보로부터 내부 비상 정지 명령 신호를 획득하는 것을 더 포함하는 건설기계의 비상 정지 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 비상 정지 명령 신호에 기초하여 상기 위험도 레벨을 결정하는 것은 상기 원격 비상 정지 명령 신호와 상기 내부 비상 정지 명령 신호 중에서 위험도 레벨이 높은 신호를 상기 비상 정지 명령 신호로 선택하는 것을 포함하는 건설기계의 비상 정지 제어 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 건설기계로부터 제공된 고장 정보를 상기 관제부로 송신하는 것을 더 포함하는 건설기계의 비상 정지 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 비상 정지 명령 신호는 비상 정지 신호 발생 및 위험도 레벨에 관한 정보를 포함하는 건설기계의 비상 정지 제어 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 복수 개의 상기 비상 정지 모드들 중에서 상기 위험도 레벨에 대응하는 비상 정지 모드를 선택하는 것은,
    상기 건설기계의 비상 정지 상황 시 상기 위험도 레벨에 따라 상기 시계열적 제어 동작들이 각각 정의된 복수 개의 상기 비상 정지 모드들을 설정하고; 그리고
    상기 위험도 레벨에 대응되는 상기 비상 정지 모드를 선택하는 것을 포함하는 건설기계의 비상 정지 제어 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 시계열적 제어 동작들을 수행하도록 상기 건설기계를 제어하는 것은 상기 건설기계의 트랜스미션, 스티어링, 파일럿 컷 오프 스위치, 브레이크 및 엔진의 동작들을 순차적으로 제어하는 것을 포함하는 건설기계의 비상 정지 제어 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 시계열적 제어 동작들을 수행하도록 상기 건설기계를 제어하는 것은, 상기 위험도 레벨이 상대적으로 낮아지는 경우, 상기 시계열적 제어 동작들 중 수행되는 동작들의 개수가 감소하도록 제어하는 것을 포함하는 건설기계의 비상 정지 제어 방법.
  10. 건설기계의 무인 자동화 작업 중 비상 정지 명령 신호를 수신하고, 상기 비상 정지 명령 신호의 위험도 레벨에 대응하는 비상 정지 모드를 선택하며 상기 선택된 비상 정지 모드에 따른 시계열적 제어 동작들을 수행하기 위한 제어 신호를 출력하기 위한 제어 장치; 및
    상기 제어 신호에 따라 상기 건설기계를 제어하기 위한 작업 제어 장치를 포함하는 건설기계의 비상 정지 제어 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제어 장치는 관제부로 제공된 작업 명령 정보로부터 원격 비상 정지 명령 신호를 상기 비상 정지 명령 신호로서 획득하는 건설기계의 비상 정지 제어 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 건설기계에 설치되어 상기 건설기계의 고장 정보를 획득하기 위한 측정부를 더 포함하고,
    상기 제어 장치는 상기 측정부에 의해 획득한 상기 고장 정보로부터 내부 비상 정지 명령 신호를 상기 비상 정지 명령 신호로서 획득하는 건설기계의 비상 정지 제어 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 원격 비상 정지 명령 신호와 상기 내부 비상 정지 명령 신호 중에서 위험도 레벨이 높은 신호를 상기 비상 정지 명령 신호로 선택하는 건설기계의 비상 정지 제어 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 제어 장치는
    상기 건설기계의 비상 정지 상황 시 상기 위험도 레벨에 따라 상기 시계열적 제어 동작들이 각각 정의된 복수 개의 상기 비상 정지 모드들을 설정하기 위한 설정부; 및
    복수 개의 상기 비상 정지 모드들 중에서 상기 결정된 위험도 레벨에 대응되는 상기 비상 정지 모드를 선택하기 위한 선택부를 포함하는 건설기계의 비상 정지 제어 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 위험도 레벨이 상대적으로 낮아지는 경우, 상기 시계열적 제어 동작들 중 수행되는 동작들의 개수가 감소하도록 제어하는 건설기계의 비상 정지 제어 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102616121B1 (ko) * 2023-06-21 2023-12-20 (주)정도 스마트 리프팅 로봇과 ai영상분석을 활용한 osc 시공방법

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