KR20220162253A - 스마트폰을 이용한 무인 지게차 제어기 - Google Patents

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KR20220162253A
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김용진
황규용
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현대엠시스템즈 주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/07581—Remote controls

Abstract

본 발명은 스마트폰과 무선CAN변환기를 이용하여 무인 지게차 제어기의 구성을 용이하게 하는데 목적이 있다. 종래의 무인 지게차 제어기는 PC를 기반으로 구현되어 있어, 무인 지게차의 설정 및 제어를 위해서는 모니터와 키보드를 이용하여 조작을 수행하였다. 이와 같은 방식은 조작하는 사람이 무인 지게차에 접근하여야 하였으며, 이 과정에서 무인 지게차의 우발적인 동작에 의한 인명사고의 위험이 있었다.
본 발명에서는 스마트폰을 통하여 무인 지게차 제어에 필요한 데이터를 전송하고, 이를 무선CAN변환기에서 처리하여 무인 지게차 제어기에 전달함으로서, 모니터와 키보드 같은 디바이스를 제거하여 무인 지게차의 운용을 효과적이고 안전하게 수행할 수 있도록 한다.

Description

스마트폰을 이용한 무인 지게차 제어기 {Autonomous Forklift Controller using smart phone}
본 발명은 무인 지게차의 동작을 설정하고 제어하는 무인 지게차 제어기에 있어 스마트폰을 이용한 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 무인 지게차의 설정과 제어에 있어 종래의 제어기는 무인 지게차에 탑재된 형태로 구현되어 있어, 설정 및 제어에 애로 사항이 있었으며, 이를 개선하고자 스마트폰에 탑재된 무선랜 기능을 이용하여 원격에서 설정 및 제어를 수행하는 무인 지게차 제어기에 관한 것이다.
최근 자동차 분야에서 자율 주행에 대한 연구 개발이 활발하게 진행되고 있으며, 산업 분야에서는 대표적인 장비인 지게차에 대한 무인화 연구 및 상용화가 활발하게 진행되고 있다.
무인 지게차에 대한 설명에 앞서 일반적인 기존 지게차의 동작에 대해서 간략하게 서술하고자 한다. 일반적인 지게차의 형상 및 주요 부분을 도2에 표시하였다. 지게차는 일반적인 자동차와 동일하게 액셀 및 브레이크를 이용하여 가속과 감속을 수행하며, 핸들을 이용하여 방향을 전환한다. 조작 레버를 이용하여 화물을 올리고 내리는 포크를 제어할 수 있으며, 포크의 제어는 유압부에 의해서 수행된다.
이와 같은 일반적인 지게차의 구조를 도3에 도식적으로 표시하였다. 조작 레버(104), 핸들(105), 브레이크(106), 액셀(107)은 지게차 제어기(100)에 연결된다. 지게차 제어기(100)은 통상적으로 지게차 기계 전체를 제어한다는 의미로 MCU (Machine Control Unit)라는 명칭으로 업계에서 부르고 있다. 지게차 제어기(100)에서는 제어 명령에 따라서 엔진(101), 조향부(102), 유압부(103)을 제어하여 지게차의 전진/후진/방향 전환/가속 및 감속/포크의 조작 등을 수행하게 된다.
종래의 지게차는 대부분의 경우 지게차를 사람이 직접 운전하거나 조작하여야 하며, 최근에는 노동력 부족의 심화, 물류 효율성 개선의 필요성 등이 대두되면서, 무인 지게차에 대한 관심이 높아지고 있다.
무인 지게차는 일반적인 지게차와 달리, 화물의 상차 및 하차, 주행 등 모든 기능을 원격에서 제어하며, 기존 지게차 제어기(100)의 상위에 무인 지게차를 설정하고 제어하기 위한 무인 지게차 제어기(108)가 별도로 요구된다.
무인 지게차의 일반적인 구조를 도4에 나타내었다. 이러한 무인 지게차 제어기는 통상적으로 컴퓨터인 PC를 기반으로 제작되어 사용되고 있는 것이 일반적이다.
도4에 표시한 무인 지게차 구조를 설명하면 다음과 같다. 먼저 감지 센서(109)는 레이더 또는 라이더 등으로 구성되는 지게차의 전후방 감지 센서이다. 감지 센서(109)는 무인 지게차의 주행에 있어서 장애물 감시 및 물체의 거리를 추정하는 용도로 사용된다. 감지 센서(109)에서 탐지된 정보를 기반으로 무인 지게차 제어기(108)은 어떤 방향으로 얼마나 주행할지 판단하여 지게차 제어기(100)에 명령을 전달한다.
이때 PC를 이용한 무인 지게차 제어기(108)는 작업자가 무인 지게차에 접근하여 설정하여야 한다는 문제점을 가지고 있어, 만일의 경우 작업자가 무인 지게차에 접근하여 무인 지게차 제어기를 조작하는 과정에서 우발적인 동작이 발생한다면 사고로 이어질 수 있다는 문제점을 내포하고 있다.
대한민국 특허공개공보 제10-2016-0106440호(2016.09.12.)
두산로지피아 무인지게차 소개서
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 무인 지게차의 설정 및 제어 등의 조작을 작업자가 보유한 스마트폰을 이용하여 원격에서 조정하는데 있다. 이때 일반적으로는 무인 지게차 제어기로 사용되는 컴퓨터를 제거하고, 스마트폰을 직접 지게차 제어기(100)에 원격으로 접속할 수 있도록 하여 가격을 절감하고 안전성을 개선하는 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 해결 수단을 고안하였다.
무인 지게차 제어기(108)에 연결된 모니터(111)과 키보드(110)을 제거;
무인 지게차 제어기에 대한 휴먼 인터페이스를 스마트폰으로 수행;
무선 CAN 변환기(200)을 무인 지게차 제어기(108)에 연결;
무인 지게차 제어기(108)와 스마트폰(300)을 무선랜을 통하여 연결;
무인 지게차 제어기(108)와 스마트폰(300)을 CAN 통신을 통하여 연결;
종래의 무인 지게차 제어기는 무인 지게차의 설정을 위하여 모니터와 키보드가 요구되었으며, 모니터와 키보드를 이용하여 무인 지게차를 설정하기 위하여 접근하는 과정에서 우발적인 사고에 노출되는 경우가 빈번하였다.
본 발명은 스마트폰을 이용하여 무선랜 방식으로 무선 CAN 변환기(200)에 접속하여, 무인 지게차의 설정 및 제어와 관련된 신호를 무인 지게차 제어기(108)에 전달할 수 있도록 하여 원격에서도 효과적으로 무인 지게차의 설정 및 제어가 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트폰을 이용한 무인 지게차 제어기의 전체 구성도이다.
도 2는 일반적인 지게차 형상 및 주요 부분에 대한 설명이다.
도 3은 일반적인 지게차의 구조에 대한 설명이다.
도 4는 일반적인 무인 지게차의 구조에 대한 설명이다.
도 5는 무선CAN변환기의 구성도이다.
도 6은 스마트폰에서의 무인 지게차의 기능 구성도이다.
도 7은 종래의 무인 지게차와 무인 지게차 제어기의 실물도
무인 지게차를 설정하고 제어하기 위한 수단으로 종래의 발명인 대한민국 특허공개 정보 (10-2016-0106440 / 등록번호 10-1666638 : PWM 신호를 이용한 무인 지게차 장치)에서는 스마트폰의 블루투스를 이용하여 무인 지게차를 제어하는 방식을 고안하였다.
이 방식은 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 이용한 무인 지게차 제어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공사장이나 물류업체에서 지게차가 물체를 들어 올린 상태에서 운반할 경우에 시야를 가려 인명사고가 발생하는데 이를 개선하고자 블루투스 통신을 이용하여 스마트폰으로 조종할 수 있는 PWM 신호를 이용한 무인 지게차 장치에 관한 것이다.
종래의 발명에서는 지게차의 주행 및 작업 제어를 스마트폰에 탑재된 블루투스 기능을 활용하여 이를 PWM 신호로 변환하여 수행할 수 있다고 판단하였으나, 이는 실제와 큰 차이가 있다. 지게차의 주행과 관련한 모터 및 엔진은 근본적으로 PWM(Pulse Width Modulation) 형태로 제어가 되지만, 실제로는 상위단에서 CAN 통신에 의해 제어가 수행된다.
이는 지게차의 주행 및 작업과 관련한 기능은 매우 중요한 기능이므로, 단순한 PWM 신호에 의해서 수행하는 경우 악의적인 외부 공격에 의해 지게차 동작 제어가 임의로 변경될 가능성이 있으므로 철저한 보안에 의거하여 동작을 하도록 설계한다.
이를 위해서 제조사별로 암호화된 CAN 통신 프로토콜에 의해서 지게차의 제어를 수행하는 것이 대부분이다.
본 발명의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명인 스마트폰을 이용한 무인 지게차 제어기는 무선 CAN 변환기(200)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 5는 무선 CAN 변환기의 구성도이다. 무선 CAN 변환기는 CAN 송수신기(401), 프로세서(402), 무선랜 모듈(403)으로 구성된다. 무선랜 신호는 무선랜 모듈(403)을 이용하여 송수신되고 프로세서(402)에서 CAN 데이터 신호로 변환된다.
이때 무선 CAN 변환기(200)은,
스마트폰(300)으로부터의 무선랜 신호를 이용하여 무선으로 무인 지게차를 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
CAN 데이터 신호에는 지게차의 주행/조작 등과 관련한 일련의 정보가 포함되어 있다. 이러한 CAN 데이터 신호는 지게차 제조사의 고유한 정보이며, 제조사에 있어 중요한 정보이므로 자체적인 암호화가 되어 있다. 이와 같이 암호화되어 있는 CAN 데이터 신호는 CAN 송수신기(401)을 통하여 CAN 신호로 변환되며, 기존의 지게차 제어기(100)에 연결된다.
스마트폰(300)은,
무인 지게차의 전후진을 제어하는 주행 제어(600),
무인 지게차의 좌우 회전을 제어하는 저향 제어(601),
무인 지게차의 포크를 제어하는 유압 제어(602),
무인 지게차의 자율주행을 제어하는 자동 위치 추적(603),
무인 지게차의 자율작업을 제어하는 자동 작업 관제 제어(604)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 인용하여 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다.
다만, 이러한 실시예에 본 발명의 권리 범위가 한정되는 것은 아니며, 당업자 수준에서 용이하게 변형 가능한 발명으로서, 기술적 사상이 동일하다면 모두 본 발명의 권리 범위에 속함을 밝혀 둔다.
도 1은 볼 발명의 실시예에 따른 스마트폰을 이용한 무인 지게차의 전체 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 무인 지게차 제어기(108)과 무선 CAN 변환기(200), 스마트폰(300)을 포함하여 구성된다.
스마트폰(300)에서 주행 제어(600)에 해당하는 명령을 실행하게 되면, 이 신호는 무선CAN 변환기(200)에서 수신한다.
무선CAN변환기(200)에서는 무인 지게차 제어기(108)로 주행 제어(600)에 해당하는 명령을 CAN 데이터의 형식으로 변환하여 전달한다.
무인 지게차 제어기(108)은 실제로 지게차를 제어하기 위하여 지게차 제어기(100)으로 데이터를 전달한다.
상기와 같은 구성을 통하여 작업자는 무인 지게차의 설정 및 제어를 위하여 무인 지게차에 접근할 필요가 없이 원격에서 무인 지게차의 설정 및 제어를 수행할 수 있게 되어, 지게차 근접에 따른 위험 요소를 감소할 수 있다는 효과를 제공하게 된다.
또한, 종래의 무인 지게차의 경우 도7에 표시한 것과 같이 지게차의 중앙이나 운전석 부근에 무인 지게차 제어기(108)을 위치하여야 했으므로, 공간적으로도 문제점이 발생하였다.
반면 본 발명에서는 종래의 무인 지게차 제어기(108)에서 모니터와 키보드를 제거하였으므로, 무인 지게차 제어기를 임의의 위치에 배치할 수 있게 되므로 공간적인 효율성을 제공할 수 있다.
4차 산업혁명이 시작되면서 자율 주행, 자율 작업은 산업계 전반에 있어 중요한 화두로 대두되고 있다. 물류 현장에서 널리 사용되는 지게차의 경우 일반적인 자동차에 비해서 작업이나 주행이 단순하므로 무인화 및 자율화하기에 용이하다. 따라서 세계 각국의 지게차 업체에서는 무인 지게차에 대한 연구 및 사업화를 활발하게 진행하고 있다.
본 발명에서는 스마트폰 및 무선CAN 변환기를 이용한 무인 지게차 구성에 대해 고안하였으며, 이는 신규 생산되는 무인 지게차 뿐만 아니라 종래에 운영되고 있는 기존 지게차를 무인화하는데 용이하게 적용할 수 있다.
또한, 지게차 뿐만 아니라 전동 카트와 같은 운반 수단에도 적용하여 무인 운반 카트를 구성하는데도 용이하게 적용할 수 있다.
100 : 지게차 제어기
108 : 무인 지게차 제어기
200 : 무선 CAN 변환기
300 : 스마트폰
401 : CAN 송수신기
402 : 프로세서
403 : 무선랜 모듈

Claims (3)

  1. 무인 지게차에 있어서,
    무선 CAN 변환기(200)과 스마트폰(300)을 이용하여 무인 지게차를 설정하고 제어할 수 있도록 하는 장치 구성
  2. 제 1항에 있어서, 무인 지게차 제어기(108)과 무선CAN 변환기(200)이 상호 연결되어, 스마트폰(300)에서 발송한 데이터를 CAN 데이터로 변환하여 무인 지게차 제어기(108)에서 처리하고 최종적으로 지게차 제어기(100)으로 전달하는 장치 구성
  3. 스마트폰(300)과 무인 CAN 변환기(200)을 이용하여 종래의 무인 지게차 제어기에서 요구되었던 모니터, 키보드를 제거하여 무인 지게차 제어기(108)의 장착 위치를 지게차의 임의의 지점에 장착할 수 있는 장착 방법




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* Cited by examiner, † Cited by third party
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두산로지피아 무인지게차 소개서

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