KR20220087806A - 자동 선적 로봇 시스템 및 이의 제어 방법 - Google Patents

자동 선적 로봇 시스템 및 이의 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220087806A
KR20220087806A KR1020200178203A KR20200178203A KR20220087806A KR 20220087806 A KR20220087806 A KR 20220087806A KR 1020200178203 A KR1020200178203 A KR 1020200178203A KR 20200178203 A KR20200178203 A KR 20200178203A KR 20220087806 A KR20220087806 A KR 20220087806A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
container
shipping
robot system
spreader
weight
Prior art date
Application number
KR1020200178203A
Other languages
English (en)
Inventor
김한유
신희창
이영준
임재훈
호재석
Original Assignee
김한유
신희창
이영준
임재훈
호재석
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김한유, 신희창, 이영준, 임재훈, 호재석 filed Critical 김한유
Priority to KR1020200178203A priority Critical patent/KR20220087806A/ko
Publication of KR20220087806A publication Critical patent/KR20220087806A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G67/00—Loading or unloading vehicles
    • B65G67/60—Loading or unloading ships
    • B65G67/603—Loading or unloading ships using devices specially adapted for articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G63/00—Transferring or trans-shipping at storage areas, railway yards or harbours or in opening mining cuts; Marshalling yard installations
    • B65G63/002—Transferring or trans-shipping at storage areas, railway yards or harbours or in opening mining cuts; Marshalling yard installations for articles
    • B65G63/004—Transferring or trans-shipping at storage areas, railway yards or harbours or in opening mining cuts; Marshalling yard installations for articles for containers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/06009—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code with optically detectable marking
    • G06K19/06037—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code with optically detectable marking multi-dimensional coding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G2201/00—Indexing codes relating to handling devices, e.g. conveyors, characterised by the type of product or load being conveyed or handled
    • B65G2201/02—Articles
    • B65G2201/0235—Containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G2814/00—Indexing codes relating to loading or unloading articles or bulk materials
    • B65G2814/03—Loading or unloading means
    • B65G2814/0301—General arrangements
    • B65G2814/0302—Central control devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G2814/00—Indexing codes relating to loading or unloading articles or bulk materials
    • B65G2814/03—Loading or unloading means
    • B65G2814/0397—Loading or unloading means for ships

Abstract

자동 선적 로봇 시스템 및 이의 제어 방법이 개시된다. 의에 의한 자동 선적 로봇 시스템은, 선적 위치에 대한 이미지를 획득하는 카메라; 와, 수직 방향 및 수평 방향으로 이동하고, 컨테이너를 픽업하여 상기 선적 위치로 이동시키는 스프레더; 와, 상기 스프레더에 부착되어, 소정 거리내로 접근하는 상기 컨테이너를 감지하는 초음파 센서; 와, 상기 선적 위치에 대한 이미지에 기초하여 상기 선적 위치에 대응하는 좌표를 계산하는 좌표 설정부; 및 상기 초음파 센서가 상기 컨테이너를 감지하는 경우 상기 컨테이너를 픽업하여 상기 좌표로 이동시키도록 상기 스프레더를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 선적 공간을 복수개의 열과 층으로 분할하고, 상기 복수개의 열 각각에 대해 현재열의 현재층에 순차적으로 선적한 후 상기 현재열의 모든층을 순차적으로 선적하도록 상기 선적 위치를 설정할 수 있다.

Description

자동 선적 로봇 시스템 및 이의 제어 방법{AN AUTOMATIC SHIPMENT ROBOT SYSTEM AND METHOD OF THE SAME}
본 발명은 자동 선적 로봇 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 영상처리와 IoT를 활용하여 화물을 자동으로 선적할 수 있는 자동 선적 로봇 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
기존 항만 물류 시스템에서 해운 선박에 컨테이너를 실으려면 작업자가 직접 크레인에 탑승하여 항만 작업자와 무전 연락을 하며 컨테이너를 선적해야 한다.
이 경우, 항만 작업자는 컨테이너의 하역 위치를 설정하고, 크레인 작업자는 크레인을 조종하여 컨테이너를 설정된 하역 위치로 이동시킨다. 이러한 모든 작업들은 숙련된 작업자에 의해 직접 수행된다.
한편, 배에 화물을 선적하는 경우, 화물 무게를 감안하여 적절하게 화물을 배치하는 것이 무엇보다 중요하다. 만일, 배의 중심을 기준으로 화물 무게가 한쪽으로 지나치게 쏠리게 되면 배는 운항 중에 전복될 수 있다. 따라서, 기존에는 숙련된 작업자가 화물 무게를 고려하여 직접 화물의 위치를 배치하였다.
이와 같이 기존에는 컨테이너 선적 및 하역과 같은 작업들을 숙련된 작업자가 직접 수행한다. 그러나, 작업자마다 작업 방식이 상이하고, 정형화된 방식이나 기준이 아닌 경험칙에 의거하여 화물을 배치하는 것이므로 정확하고 신뢰성 있는 화물 선적을 수행할 수 없다는 문제점이 있다. 따라서, 작업자가 직접 수행해야 하는 화물의 하역 및 선적 작업을 효율적으로 자동화하기 위한 방안이 필요하다.
한국공개특허공보 10-2017-0137711호(2017.12.13)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 작업자가 직접 크레인을 조작하여 화물을 하역하는 대신 영상처리와 센서를 이용하여 자동으로 선적을 수행함으로써 화물의 하역 과정을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 자동 선적 로봇 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 화물을 선적하는 선적 알고리즘과 컨테이너의 무게를 고려하여 적절하게 분산 배치할 수 있는 무게 알고리즘을 정의하는 자동 선적 로봇 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 자동 선적 로봇 시스템은, 선적 위치에 대한 이미지를 획득하는 카메라; 와, 수직 방향 및 수평 방향으로 이동하고, 컨테이너를 픽업하여 상기 선적 위치로 이동시키는 스프레더; 와, 상기 스프레더에 부착되어, 소정 거리내로 접근하는 상기 컨테이너를 감지하는 초음파 센서; 와, 상기 선적 위치에 대한 이미지에 기초하여 상기 선적 위치에 대응하는 좌표를 계산하는 좌표 설정부; 및 상기 초음파 센서가 상기 컨테이너를 감지하는 경우 상기 컨테이너를 픽업하여 상기 좌표로 이동시키도록 상기 스프레더를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 선적 공간을 복수개의 열과 층으로 분할하고, 상기 복수개의 열 각각에 대해 현재열의 현재층에 순차적으로 선적한 후 상기 현재열의 모든층을 순차적으로 선적하도록 상기 선적 위치를 설정할 수 있다.
상기 자동 선적 로봇 시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 컨테이너가 기준 무게값보다 작으면 현재 위치로부터 가장 가까운 위치에 선적하고, 상기 기준 무게값보다 크면 중심 위치를 선택할 수 있다.
상기 자동 선적 로봇 시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 현재층에 있는 상기 컨테이너의 개수가 2이상인 경우 상기 현재층의 빈 위치를 선택하고, 상기 현재층에 있는 상기 컨테이너의 개수가 1인 경우 상기 현재열에 적재되어 있는 상기 컨테이너의 무게가 최소인 위치를 선택할 수 있다.
상기 자동 선적 로봇 시스템에 있어서, 상기 카메라 및 상기 스프레더는, 수직 방향으로 평행하게 배치되고, 레일을 따라 이동할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 자동 선적 로봇 시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 카메라가 상기 컨테이너에 부착된 QR 코드를 스캔하는 경우, 상기 QR 코드로부터 컨테이너 정보를 인식하며, 상기 컨테이너 정보는, 컨테이너 ID(Container ID), 회사(Corp), 무게(Weight) 및 분류(Classification) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 자동 선적 로봇 시스템의 제어 방법은, 선적 위치에 대한 이미지를 획득하는 단계; 와, 상기 선적 위치에 대한 이미지에 기초하여 선적 위치에 대응하는 좌표를 계산하는 단계; 와, 스프레더에 부착된 초음파 센서에 의해, 소정 거리내로 접근하는 컨테이너를 감지하는 단계; 및 상기 초음파 센서가 상기 컨테이너를 감지하는 경우 상기 컨테이너를 픽업하여 상기 좌표로 이동시키도록 상기 스프레더를 수평 방향 및 수직 방향으로 이동시키는 단계; 를 포함하되, 선적 공간을 복수개의 열과 층으로 분할하고, 상기 복수개의 열 각각에 대해 현재열의 현재층에 순차적으로 선적한 후 상기 현재열의 모든층을 순차적으로 선적하도록 상기 선적 위치를 설정할 수 있다.
상기 자동 선적 로봇 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 컨테이너가 기준 무게값보다 작으면 현재 위치로부터 가장 가까운 위치에 선적하고, 상기 기준 무게값보다 크면 중심 위치를 선택할 수 있다.
상기 자동 선적 로봇 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 현재층에 있는 상기 컨테이너의 개수가 2이상인 경우 상기 현재층의 빈 위치를 선택하고, 상기 현재층에 있는 상기 컨테이너의 개수가 1인 경우 상기 현재열에 적재되어 있는 상기 컨테이너의 무게가 최소인 위치를 선택할 수 있다.
상기 자동 선적 로봇 시스템의 제어 방법에 있어서, 카메라가 상기 컨테이너에 부착된 QR 코드를 스캔하는 경우, 상기 QR 코드로부터 컨테이너 정보를 인식하며, 상기 컨테이너 정보는, 컨테이너 ID(Container ID), 회사(Corp), 무게(Weight) 및 분류(Classification) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 자동으로 컨테이너 및 화물의 선적을 수행함으로써 항만 시설을 자동화할 수 있고, 화물의 하역 과정을 보다 효율적으로 수행하여 업무 효율성을 극대화하고 비용을 절약하는 등의 경제적 효과를 기대할 수 있고, 인재 발생 가능성을 최소화하여 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 항만 물류 자동화를 통하여 국가경쟁력을 강화하고 관련 산업의 확대 및 활성화를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템이 스프레더의 간격을 조절하는 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템의 동작 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템이 화물을 내려놓을 위치의 좌표를 계산하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템이 화물을 정해진 위치에 내려놓는 하역과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템이 무게 알고리즘을 적용하여 선적하는 과정을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템이 생성하는 선적 정보를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템(100)은 영상처리 및 IoT를 이용하여 컨테이너의 선적 알고리즘을 설정하고, 이에 기초하여 컨테이너를 선박에 자동으로 선적할 수 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템(100)은 카메라(120), 스프레더(110), 초음파 센서(130), 좌표 설정부(미도시) 및 제어부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
카메라(120)는 선적 위치에 대한 이미지를 획득할 수 있다.
스프레더(110)는 수직 방향 및 수평 방향으로 이동할 수 있다. 이 경우, 스프레더(110)는 컨테이너(140)를 픽업하여 선적 위치로 이동시킬 수 있다.
스프레더(110)는 신축 및 인장 동작을 수행하고, 컨테이너를 잡을 수 있을 때까지 압축할 수 있다.
스프레더(110)는 상하 운동을 수행할 수 있다. 구체적으로, 모터에 달려있는 도르래를 제어하여 줄을 스프레더(110)에 묶어 아래로 움직이고, 컨테이너(140)를 집어 위로 올릴 수 있게 제어한다.
일 실시예에 의하면, 카메라(120)와 스프레더(110)는 수직 방향으로 평행하게 배치되고, 레일을 따라 이동할 수 있도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 영상 처리 과정 중 장애물이 발생하지 않게 한다.
여기서, 레일 구조는 2중 레일 구조일 수 있다. 구체적으로, 상위층 레일에서는 카메라(120)의 이동을 통한 영상 처리 기능을 수행하여, 컨테이너(140)를 적재할 위치를 확인할 수 있다. 해당 위치 확인 시 카메라(120)가 이동한 거리를 측정하여 위치 좌표를 측정해 저장할 수 있다. 이에 의해, 카메라(120)의 위치 및 컨테이너(140)의 인식 및 스프레더(110)의 이동이 병렬적으로 처리될 수 있다.
초음파 센서(130)는 스프레더(110)에 부착되어, 소정 거리내로 접근하는 컨테이너(140)를 감지할 수 있다.
좌표 설정부(미도시)는 선적 위치에 대한 이미지에 기초하여, 상기 선적 위치에 대응하는 좌표를 계산할 수 있다.
제어부(미도시)는 초음파 센서(130)가 컨테이너(140)를 감지하는 경우, 컨테이너(140)를 픽업하여 선적 위치에 대응하는 좌표로 이동시키도록 스프레더(110)를 제어할 수 있다.
제어부(미도시)는 선적 공간을 복수개의 열과 층으로 분할하고, 복수개의 열 각각에 대해 현재열의 현재층에 순차적으로 선적한 후 현재 열의 모든 층을 순차적으로 선적하도록 선적 위치를 설정할 수 있다.
제어부(미도시)는 무게 알고리즘을 적용하여 화물의 최적 선적 위치를 결정할 수 있다. 여기서, 무게 알고리즘은 화물을 최적 위치에 선적하는 알고리즘일 수 있다. 구체적으로, 제어부(미도시)는 컨테이너(140)가 기준 무게값보다 작으면 현재 위치로부터 가장 가까운 위치에 선적하고, 기준 무게값보다 크면 중심 위치를 선택할 수 있다. 이 경우, 제어부(미도시)는 현재층에 있는 컨테이너(140)의 개수가 2이상인 경우 현재층의 빈 위치를 선택하고, 현재층에 있는 컨테이너(140)의 개수가 1인 경우 현재열에 적재되어 있는 컨테이너(140)의 무게가 최소인 위치를 선택할 수 있다.
도 1을 참조하면, 자동 선적 로봇 시스템(100)이 도시된다. 도 1의 경우, 크레인 형태로 구현되는 경우를 가정하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
자동 선적 로봇 시스템(100)은 컨테이너 트럭으로부터 선박으로의 로딩 및 선박으로부터 컨테이너로의 선적 로딩을 포함하는 양방향 과정을 모두 자동으로 수행할 수 있다.
자동 선적 로봇 시스템(100)은 영상 처리에 기초하여, 컨테이너 인식, QR 코드 인식, 양하 위치 인식을 수행할 수 있다. 이 경우, 컨테이너에 부착되거나 표기된 QR 코드를 인식하여 컨테이너 정보를 수집할 수 있다. 컨테이너 정보는, 컨테이너 ID(Container ID), 회사(Corp), 무게(Weight) 및 분류(Classification) 등을 포함할 수 있다. 적절한 하역 위치를 선정하기 위하여, QR 코드로 얻은 정보를 이용하여 분석한 정보를 통해 화물 하역 위치를 분류할 수 있다.
선적 알고리즘을 생성하고, 영상처리 작업을 통해 윤곽선을 인식하여 화물의 위치와 화물의 적재 위치를 자동으로 계산하여 화물의 하역과정에 활용할 수 있다.
양하 위치 인식의 경우, 컨테이너의 양하할 위치를 인식하여 적절한 하역과정을 수행한다.
도 2를 참조하면, 카메라(120)를 이용하여 선적 위치의 좌표를 인식한다(S201).
컨테이너에 표시된 QR 코드를 인식한다(S202).
초음파 센서(130)를 통해 컨테이너(140)의 접근을 인식한다(S203).
이 경우, 모터가 스프레더(110)를 동작시켜 컨테이너(140)를 집어 올리고 선적 위치로 이동시킨다(S204).
선적 상태 및 결과에 대한 정보를 메인 서버에 전송한다(S205).
도 3은 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템이 스프레더의 간격을 조절하는 일 실시예를 도시한 도면이다.
자동 선적 로봇 시스템(100)은 컨테이너 규격에 대응되게 스프레더 간격을 조절할 수 있다. 이에 의해, 컨테이너(140)를 안정적으로 들어올릴 수 있다.
도 3에서, 스프레더(110)의 양쪽 픽업부(310, 320) 각각은 수평 방향으로 이동 가능하게 구성된다.
픽업부(310, 320) 각각의 안쪽에는 무게센서 모듈(315, 325)이 부착될 수 있다. 이 경우, 컨테이너(140)를 집는 과정에서 일정량 이상 압력이 초과되면, 압축을 중지한 후 컨테이너(140)를 들어올릴 수 있다.
컨테이너(140)의 규격 및 무게에 따라, 허용 압력량은 조절될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템의 동작 과정을 도시한 도면이다.
기본 세팅을 수행한다(S410).
기본 세팅은 스프레더 상태 해제(release), 초기 위치, 화물을 내려놓을 구역의 X 좌표 간격, 화물을 놓을 구역의 크기(X * Y * Z) 등과 같은 초기 설정을 수행할 수 있다.
화물을 내려놓을 위치의 좌표를 계산한다(S420).
화물을 내려놓을 위치의 [x, y] 좌표를 계산해서 저장한다. 이에 대해서는 도 5에 대한 설명에서 상세하게 설명한다.
화물을 집어서 정해진 위치에 하역한다(S430).
스프레더가 화물을 집어서 정해진 위치에 놓은 하역과정을 반복하여 수행한다. 이에 대해서는 도 6에 대한 설명에서 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템이 화물을 내려놓을 위치의 좌표를 계산하는 과정을 도시한 도면이다.
자동 선적 로봇 시스템은 영상처리를 이용하여 화물을 내려놓을 위치의 [x, y] 좌표를 계산할 수 있다. 좌표 계산 과정은 다음과 같다.
카메라를 전방으로 이동한다(S501).
자동 선적 로봇 시스템은 카메라를 초기 위치에서 전방(즉, +y 방향)으로 이동시킨다.
지면 표식이 지정 표식과 일치하는지 판단한다(S502).
구체적으로, 자동 선적 로봇 시스템은 카메라를 통해 카메라가 이동한 전방 위치에 대한 영상을 획득할 수 있다. 이 경우, 획득한 영상에 대해 영상 처리를 수행하여, 지면에 존재하는 표식이 기설정된 표식 형태와 일치하는지 판단한다. 이를 위해, 자동 선적 로봇 시스템은 기설정된 표식 형태를 저장할 수 있다.
만일, 지면 표식이 지정 표식과 일치하지 않으면(S502-No), S501 단계로 되돌아가 카메라를 전방으로 계속 이동시킨다. 이에 의해, 카메라는 기설정된 표식 형태가 존재하는 위치까지 이동할 수 있다.
반면, 지면 표식이 지정 표식과 일치하면(S502-Yes), 표식의 [x, y] 좌표값을 저장한다(S503).
자동 선적 로봇 시스템은 스텝모터에 가해진 펄스의 횟수를 카운트하여 y 좌표를 계산하고, 이에 기초하여 [x, y] 좌표를 계산하여 저장할 수 있다.
현재 모든 열의 계산을 완료하였는지 판단한다(S504). 여기서, 현재 열은 현재 카메라의 위치와 같은 x 좌표를 가진 좌표들을 의미한다.
현재 열의 모든 위치에 대해 계산을 다 완료하지 않은 경우(S504-No), S501 단계로 되돌아가 카메라를 전방으로 이동시킨다.
현재 열의 모든 위치에 대해 계산을 완료한 경우(S504-Yes), 카메라를 초기 위치로 변경한다(S505). 즉, 카메라를 후방(-y 방향)으로 이동시켜 초기 위치에 위치시킨 후 하역 작업 시작을 지시한다.
도 6은 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템이 화물을 정해진 위치에 내려놓는 하역과정을 도시한 도면이다.
자동 선적 로봇 시스템은 스프레더로 화물을 집어 지정한 위치에 내려놓는 작업을 반복하여 수행할 수 있다.
화물의 QR 코드를 인식했는지 확인한다(S601).
QR 코드가 인식되지 않으면(S601-No), S601 단계로 다시 되돌아가 화물의 QR 코드를 인식한다.
QR 코드가 인식되면(S601-Yes), 스프레더를 아래로 움직인다(S602). 이 경우, 초기 위치로부터 스프레더를 하강시킨다.
초음파 센서로 측정거리가 물체와 가까운지 판단한다(S603). 초음파 센서에 의해 계산된 목표물과의 거리가 지정한 수치보다 작은지 판단할 수 있다.
만일, 측정거리와 물체가 가깝지 않으면(S603-No), S602 단계로 되돌아가 스프레더를 아래로 이동시킨다.
반면, 측정거리와 물체가 가까우면(S603-Yes), 물체를 잡고 스프레더를 위로 이동시킨다(S604). 목표물을 집은 후 스프레더를 상승시킬 수 있다.
스프레더를 하역 위치로 이동시킨다(S605). 스프레더를 전방(+y 방향)으로 이동시킨다.
스프레더를 강하한다(S606). 물체를 내려놓기 위해 스프레더를 하강시킨다.
스프레더가 충분히 내려왔는지 판단한다(S607). 만일, 스프레더가 충분히 내려오지 않았다면(S607-No), S606 단계로 되돌아가 스프레더를 계속 하강시킨다. 반면, 스프레더가 충분히 내려왔다면(S607-Yes), 물체를 내려놓고 스프레더를 상승시킨다(S608).
스프레더를 원위치로 이동시킨다(S609).
스프레더를 후방(-y 방향)으로 이동시켜 초기 위치에 위치시킨다.
현재층을 모두 채웠는지 판단한다(S610).
구체적으로, 현재 열의 현재 층이 꽉 채워졌는지 판단한다.
현재층을 모두 채우지 않은 경우(S610-No), S601 단계로 되돌아가 하역 작업을 계속한다.
현재층을 모두 채운 경우(S610-Yes), 모든 층을 모두 채웠는지 판단한다(S611). 이 경우, 현재 열의 모든 층이 꽉 채워졌는지 판단한다.
모든 층을 모두 채우지 않았으면(S611-No), S601 단계로 되돌아가 하역 작업을 계속한다.
모든 층을 모두 채웠으면(S611-Yes), 하역 작업을 종료한다.
한편, 하역 작업을 수행할 때마다 그 횟수를 누적하여 기록하고, S610 단계와 S611 단계에서의 판단에 활용할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템이 무게 알고리즘을 적용하여 선적하는 과정을 도시한 도면이다.
자동 선적 로봇 시스템은 화물 선적 시 무게 알고리즘을 적용할 수 있다. 여기서, 무게 알고리즘은 QR 코드로부터 얻은 무게정보를 이용하여 화물을 최적 위치에 선적하는 알고리즘일 수 있다.
배에 화물을 선적하는 경우, 화물 무게를 감안하여 적절하게 화물을 배치하는 것이 중요하다. 만일, 배의 중심을 기준으로 화물 무게가 한쪽으로 지나치게 쏠리게 되면 운항 중 배는 전복될 수 있다. 따라서, 기존에는 숙련된 작업자가 화물 무게를 고려하여 직접 화물의 위치를 배치하였다. 그러나, 작업자마다 작업 방식이 상이하고, 정형화된 방식이나 기준이 아닌 경험칙에 의거하여 화물을 배치하는 것으로서 정확하고 정밀한 화물 배치를 수행할 수 없다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 배에 화물을 선적하는 경우, 화물 무게를 고려하여 화물 선적 위치를 결정할 수 있는 무게 알고리즘을 제안한다.
구체적으로, 무게 알고리즘은, 다음과 같이 구성될 수 있다.
화물이 기준 무게 보다 적으면 현재 위치로부터 가장 가까운 위치를 선택하고, 기준 무게 보다 크면 가운데 위치를 선택할 수 있다.
현재 층에 있는 화물의 개수가 2개 이상인 경우 현재 층의 빈 위치를 선택한다.
현재 층에 있는 화물의 개수가 1개인 경우, 열에 적재되어 있는 화물의 무게가 최소인 위치를 선택한다. 만일, 그 위치에 이미 화물이 있는 경우 남은 위치 중에서 열에 적재된 화물의 무게가 최소인 위치를 선택한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 무게가 주어진다(S701). 화물에 부착된 QR 코드를 인식하고, 이로부터 정보를 해석하여 무게 정보를 획득할 수 있다.
선박이 비어있는지 판단한다(S702).
선박이 빈 상태인 경우(S702-Yes), 무게가 가벼운지 판단한다(S703). 첫 번째 화물이 가벼운지 판단한다. 무게가 가벼우면(S703-Yes), 가까운 위치를 선택한다(S704). 무게가 가볍지 않으면(S703-No), 가운데 위치를 선택한다(S705). 즉, 충분히 가벼운 경우 현재 위치로부터 가장 가까운 위치를 선택하고, 아닌 경우 가운데 위치를 선택한다. 화물의 위치가 선택되면, S714 단계로 이동한다.
한편, S702 단계에서 선박이 빈 상태가 아닌 경우(S702-No), 현재층이 꽉 찼는지 판단한다(S706).
현재층이 꽉 차지 않은 경우(S706-No), 현재층에 화물이 1개 있는지 판단한다(S707). 구체적으로, 현재층에 있는 화물의 개수가 1개인지, 아니면 2개 이상인지 판단한다.
만일, 현재층에 화물이 1개 있는 경우(S707-Yes), 현재층의 위치 중 무게의 합이 가장 적은 열을 선택하고(S709), 선택한 위치에 이미 화물이 있는지 판단한다(S710). 선택한 위치에 이미 화물이 존재하면(S710-Yes), 현재층의 빈자리 중 무게의 합이 가장 적은 열을 선택한다(S711). 선택한 위치에 이미 화물이 존재하지 않으면(S710-No), 그 위치를 선택한다(S712).
반면, 현재층에 화물이 1개 있는 경우가 아니면(S707-No), 현재층이 빈자리를 선택한다(S708).
현재층이 꽉 찬 경우(S706-Yes), 다음 층의 위치 중 무게의 합이 가장 적은 열을 선택한다(S713).
무게의 균형이 깨졌는지 판단한다(S714). 선택한 위치를 적용했을 때, 무게의 균형이 깨지는지 확인한다.
균형이 깨졌다면(S714-Yes), 무게의 균형을 맞추기 위해 화물의 재배치를 실시한다(S715). 예를 들어, 균형을 맞추기 위해 현재 층의 화물을 옮겨 균형을 맞출 수 있다.
무게의 균형이 깨지지 않았다면(S714-No), 화물을 선적한다(S716). 선택한 위치에 실제로 화물을 선적한다.
더 이상 선적할 공간이 있는지 판단하고(S717), 선적할 공간이 없는 경우 절차를 종료한다.
도 8은 본 발명에 따른 자동 선적 로봇 시스템이 생성하는 선적 정보를 도시한 도면이다.
자동 선적 로봇 시스템(100)은 선적 정보를 생성하여 작업자 단말이나 관리자 단말 또는 서버에 전송할 수 있다. 이 경우, 작업자 단말이나 관리자 단말 또는 서버의 웹 브라우저 화면에는 선적 정보가 표시될 수 있다. 이에 의해, 작업자와 관리자는 선적 결과와 진행 현황을 확인할 수 있다.
선적 정보는 구역별 컨테이너 누적 무게, 컨테이너 선적, 배 기울기 및 컨테이너 정보를 포함할 수 있다.
구역별 컨테이너 누적 무게(810)는 구역별로 컨테이너 무게의 누적 총량을 표시한다. 도 8을 참조하면, A 구역의 누적 총량은 11t, B 구역의 누적 총량은 13t, C 구역의 누적 총량은 3t으로, 모든 구역에 선적된 컨테이너 무게의 총 합계는 27t이다. 관리자는 C 구역에 선적된 컨테이너의 무게가 상대적으로 적음을 쉽게 인식할 수 있다.
컨테이너 선적(820)은 구역별로 적재된 컨테이너 수를 표시한다. 도 8의 경우, A 구역과 B구역에는 각각 2개의 컨테이너가, C 구역에는 1개의 컨테이너가 적재된다.
배 기울기(830)는 컨테이너 무게에 따른 배 기울기 정도를 표시한다. 이 경우, 배 기울기(830)는 이미지로 표시되며, 실제 선박의 기울기와 대응되는 각도로 표시된다.
컨테이너 정보(840)는 컨테이너에 부착된 QR 코드를 인식하여 획득한 컨테이너 정보를 목록화 하여 표시한다. 컨테이너 정보(840)는 컨테이너 ID(Container ID), 회사(Corp), 무게(Weight), 분류(Classification)를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 9의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 자동 선적 로봇 시스템(100)일 수 있다.
도 9의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 자동 선적 로봇 시스템 110: 스프레더
120: 카메라 130: 초음파 센서
140: 컨테이너

Claims (9)

  1. 자동 선적 로봇 시스템에 있어서,
    선적 위치에 대한 이미지를 획득하는 카메라;
    수직 방향 및 수평 방향으로 이동하고, 컨테이너를 픽업하여 상기 선적 위치로 이동시키는 스프레더;
    상기 스프레더에 부착되어, 소정 거리내로 접근하는 상기 컨테이너를 감지하는 초음파 센서;
    상기 선적 위치에 대한 이미지에 기초하여 상기 선적 위치에 대응하는 좌표를 계산하는 좌표 설정부; 및
    상기 초음파 센서가 상기 컨테이너를 감지하는 경우 상기 컨테이너를 픽업하여 상기 좌표로 이동시키도록 상기 스프레더를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    선적 공간을 복수개의 열과 층으로 분할하고, 상기 복수개의 열 각각에 대해 현재열의 현재층에 순차적으로 선적한 후 상기 현재열의 모든층을 순차적으로 선적하도록 상기 선적 위치를 설정하는, 자동 선적 로봇 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 컨테이너가 기준 무게값보다 작으면 현재 위치로부터 가장 가까운 위치에 선적하고, 상기 기준 무게값보다 크면 중심 위치를 선택하는, 자동 선적 로봇 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 현재층에 있는 상기 컨테이너의 개수가 2이상인 경우 상기 현재층의 빈 위치를 선택하고,
    상기 현재층에 있는 상기 컨테이너의 개수가 1인 경우 상기 현재열에 적재되어 있는 상기 컨테이너의 무게가 최소인 위치를 선택하는, 자동 선적 로봇 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카메라 및 상기 스프레더는,
    수직 방향으로 평행하게 배치되고, 레일을 따라 이동할 수 있도록 구성되는, 자동 선적 로봇 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 카메라가 상기 컨테이너에 부착된 QR 코드를 스캔하는 경우, 상기 QR 코드로부터 컨테이너 정보를 인식하며,
    상기 컨테이너 정보는, 컨테이너 ID(Container ID), 회사(Corp), 무게(Weight) 및 분류(Classification) 중 적어도 하나를 포함하는, 자동 선적 로봇 시스템.
  6. 자동 선적 로봇 시스템의 제어 방법에 있어서,
    선적 위치에 대한 이미지를 획득하는 단계;
    상기 선적 위치에 대한 이미지에 기초하여 선적 위치에 대응하는 좌표를 계산하는 단계;
    스프레더에 부착된 초음파 센서에 의해, 소정 거리내로 접근하는 컨테이너를 감지하는 단계; 및
    상기 초음파 센서가 상기 컨테이너를 감지하는 경우 상기 컨테이너를 픽업하여 상기 좌표로 이동시키도록 상기 스프레더를 수평 방향 및 수직 방향으로 이동시키는 단계; 를 포함하되,
    선적 공간을 복수개의 열과 층으로 분할하고, 상기 복수개의 열 각각에 대해 현재열의 현재층에 순차적으로 선적한 후 상기 현재열의 모든층을 순차적으로 선적하도록 상기 선적 위치를 설정하는, 자동 선적 로봇 시스템의 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 컨테이너가 기준 무게값보다 작으면 현재 위치로부터 가장 가까운 위치에 선적하고, 상기 기준 무게값보다 크면 중심 위치를 선택하는, 자동 선적 로봇 시스템의 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 현재층에 있는 상기 컨테이너의 개수가 2이상인 경우 상기 현재층의 빈 위치를 선택하고,
    상기 현재층에 있는 상기 컨테이너의 개수가 1인 경우 상기 현재열에 적재되어 있는 상기 컨테이너의 무게가 최소인 위치를 선택하는, 자동 선적 로봇 시스템의 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    카메라가 상기 컨테이너에 부착된 QR 코드를 스캔하는 경우, 상기 QR 코드로부터 컨테이너 정보를 인식하며,
    상기 컨테이너 정보는, 컨테이너 ID(Container ID), 회사(Corp), 무게(Weight) 및 분류(Classification) 중 적어도 하나를 포함하는, 자동 선적 로봇 시스템의 제어 방법.
KR1020200178203A 2020-12-18 2020-12-18 자동 선적 로봇 시스템 및 이의 제어 방법 KR20220087806A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200178203A KR20220087806A (ko) 2020-12-18 2020-12-18 자동 선적 로봇 시스템 및 이의 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200178203A KR20220087806A (ko) 2020-12-18 2020-12-18 자동 선적 로봇 시스템 및 이의 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220087806A true KR20220087806A (ko) 2022-06-27

Family

ID=82247047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200178203A KR20220087806A (ko) 2020-12-18 2020-12-18 자동 선적 로봇 시스템 및 이의 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220087806A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102545901B1 (ko) * 2022-09-22 2023-06-21 주식회사 위즈팩토리 스마트팩토리 플랫폼 공정 관리 시스템

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170137711A (ko) 2015-04-15 2017-12-13 오카도 이노베이션 리미티드 로봇 컨테이너 핸들링 디바이스 및 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170137711A (ko) 2015-04-15 2017-12-13 오카도 이노베이션 리미티드 로봇 컨테이너 핸들링 디바이스 및 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102545901B1 (ko) * 2022-09-22 2023-06-21 주식회사 위즈팩토리 스마트팩토리 플랫폼 공정 관리 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6852938B2 (ja) 調整機構を備えたロボットシステム及びロボットシステムを動作させる方法
EP3453656B1 (en) Unloading apparatus and unloading method
EP3569525B1 (en) Storage system
US9067744B2 (en) Robot system, robot, and sorted article manufacturing method
CN107533332B (zh) 运输车及运输系统
KR102169508B1 (ko) 저장 및 인출 시스템의 케이스 유니트 검출
US20100222915A1 (en) Method and device for automated loading of packages on a load carrier
JP5510841B2 (ja) ロボットシステム及び仕分け済み物品の製造方法
JPWO2015125217A1 (ja) 搬送車制御装置および搬送車制御システム
JP5083382B2 (ja) 自動倉庫
KR20210145802A (ko) 지능형 지게차 및 컨테이너 위치 및 자세 편이 검출 방법
CN109018803B (zh) 垂直升降货柜的存储控制方法、系统和装置
KR20220087806A (ko) 자동 선적 로봇 시스템 및 이의 제어 방법
CN113971543B (zh) 货物储位的确定方法、装置、设备、系统及介质
JP3890886B2 (ja) 物流倉庫における積荷出庫指示システム、および積荷出庫指示方法
EP3904223A1 (en) Article package filling method, article packaging method and device, and control system
CN111908188B (zh) 船舱装货方法、装置、计算机设备和存储介质
KR102491429B1 (ko) 인공지능을 이용한 다수의 직육면체 블록들의 적층 구조에서의 각 블록의 인식 및 로딩 시스템, 및 그 방법
KR102496310B1 (ko) 자동 창고 시스템
CN219990185U (zh) 搬运系统
WO2020230421A1 (ja) 搬送装置
JP7430973B2 (ja) 遠隔操作システム
KR20230066955A (ko) 배터리 이동용 운송 장치 및 그 제어방법
JP2023180072A (ja) 情報処理装置、情報処理方法、プログラム及びシステム
JP2022100437A (ja) 情報処理装置、情報処理方法、プログラム、及び制御システム