KR20230052425A - 중대형 제조 산업 현장에 최적화된 라이다 기반의 자율주행 협업 이송 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 중대형 제조 산업 현장에 최적화된 라이다 기반의 자율주행 협업 이송 로봇에 관한 발명으로써, 본 발명의 일실시예에 따르면, 협업형 이송 로봇의 개발을 통해 작업 인력을 최소화하여 비대면 환경의 스마트 제조 시스템을 구축할 수 있다.

Description

중대형 제조 산업 현장에 최적화된 라이다 기반의 자율주행 협업 이송 로봇{Self-driving collaborative transport robot optimized for mid- to large-sized manufacturing industrial sites based on LIDAR}

본 발명은 중대형 제조 산업 현장에 최적화된 라이다 기반의 자율주행 협업 이송 로봇에 관한 발명으로써, 구체적으로는 이송 로봇 제어 시스템을 포함하는 중대형 제조 산업 현장에 최적화된 라이다 기반의 자율주행 협업 이송 로봇에 관한 발명이다.

현재 국내외 제조업의 물류 이동의 실태는 대기업을 중심으로만 스마트화가 이루어진 상태이며 중견·중소기업의 경우 효율적이고 안정적인 물류자동화시스템 구현에 많은 투자비용이 발생하여 이를 적용하지 못하고 있다.

최근 E-commerce 및 IoT, 인공지능 관련 기술이 발전함에 따라 스마트 물류 기술이 발전되고 있으나 물류이송 로봇은 소형 물류이송 및 생산에만 집중되어 있으며 기술적으로 이동에 많은 제약을 보유하고 있다.

특히 생산-적재-수송-하역-출하에 이르는 전 공정을 연속적으로 수행할 수 있는 Non-stop 공정이 필수적이며 이에 따라 전 방향 이동이 가능한 중·대형 물류이송 및 조립 현장 지원 로봇의 개발의 필요성이 더욱 증대되고 있다.

이와 관련하여, 한국 특허출원 제 10-2020-0035763호에서는 이송로봇 및 이를 포함하는 기판처리시스템에 대해서 구체적으로 기술하고 있으나, 기존의 문제점을 해결하기에는 한계점이 뚜렷하였다.

이에, 상기 문제를 해결하기 위한 기술이 필요로 하게 되었다.

본 발명은 중대형 제조 산업 현장에 최적화된 라이다 기반의 자율주행 협업 이송 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예는 이송 로봇 내부의 제어시스템을 임베디드 PC 제어기를 기반으로 직접 제어용 입출력을 임베디드 제어기에서 처리할 수 있도록 구성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일실시예는 전원 공급만으로 각 구동 모터를 단일 컨트롤러에서 수신하여 제어할 수 있는 통합형 제어 시스템 개발할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일실시예는 Lidar 센서와 Vision 카메라를 통해 능동적으로 공간 내 실내 위치를 인식하여 주행이 가능한 알고리즘을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 협업형 이송 로봇의 개발을 통해 작업 인력을 최소화하여 비대면 환경의 스마트 제조 시스템을 구축할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 전 방향으로의 이동이 자유로워 복잡하고 다양한 현장에서 효율적으로 사용이 가능하며 공간 사용에 따라 작업 효율 및 생산성의 극대화된 이송 로봇을 생산가능하다.

도 1은 비전 센서에 의해 감지된 사물 모습과 주행 개요를 나타낸 도면이다.
도 2는 자율주행시스템 기술 개념도(좌) & 메카넘 휠(우)에 관한 도면이다.
도 3은 조종자 중심 기기제어 개요에 관한 도면이다.
도 4는 고장에 따른 대안운동 예시에 관한 도면이다.
도 5는 실내 위치 인식 기술에 관한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결” 되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는 도면에 기초하여 본 발명의 일실시예에 대해서 설명하기로 한다.

도 1은 비전 센서에 의해 감지된 사물 모습과 주행 개요를 나타낸 도면이다.

본 발명의 일실시예는 Lidar 센서와 Vision 카메라를 통해 능동적으로 공간 내 실내 위치를 인식하여 주행이 가능한 알고리즘을 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예는 먼저 디바이스가 위치한 공간을 주어진 맵을 기반으로 실내 공간을 1차적으로 인지하고 저장하는 과정을 거칠 수 있다.

또한 디바이스 양 측에 4개의 Lidar 장착 후 각 Lidar가 180°도 영역을 레이저 기반 센서를 통해 사물과 사람을 감지하도록 할 수 있다.

작업 환경 내의 3차원 실시간 위치 변화 데이터를 수집하여, 대상의 위치와 수량, 크기 및 모양을 판단하고 경로 변경 및 회피 주행, 또는 위험 반경 내에 접근 시 정지할 수 있는 알고리즘 반영 가능

도 2는 자율주행시스템 기술 개념도(좌) & 메카넘 휠(우)에 관한 도면이다.

본 발명의 일실시예는 Lidar 센서에서 측정하는 주변 사물 데이터를 기반으로 일정 거리 내에 사물 혹은 작업자 접근 시 설정된 알고리즘에 따라 거리별로 주행 속도 감소 및 회피 주행, 혹은 주행 정지를 할 수 있는 안전시스템을 확보할 수 있다.

비전의 TOF센서(Time of Flight)인 사물추적센서를 통해 Lidar의 한계점을 보완함으로써, Lidar와 비전 그리고 데이터매칭을 결합할 수 있다.

또한 본 발명의 일실시예는 기존에 보유하고 있는 메카넘 물류 로봇의 주행알고리즘을 적용 개발하여 물류이송의 최적화를 실현할 수 있다.

도 3은 조종자 중심 기기제어 개요에 관한 도면이다.

전 방향 이송 로봇 플랫폼은 주행 조작 시, 로봇의 이동과 회전을 반복할 경우 정면 방향에 대한 감각을 상실하는 상황이 발생할 수 있다.

또한 특정 상황에서 로봇 기준의 방향이 아닌 사용자 입장에서 직관적인 방향으로 로봇에 대한 정밀 운용이 필요할 때, 로봇 주행 제어 방향을 사용자 기준으로 바꿔 주행 제어해야 할 필요가 발생할 수 있다.

이에, 본 발명의 일실시예는 이와 같은 상황 발생 시 조종자 중심에서 기기를 제어할 수 있는 알고리즘을 포함할 수 있다.

도 4는 고장에 따른 대안운동 예시에 관한 도면이다.

본 발명의 일실시예는 비상상황 발생에 따른 LOD로봇을 자체적으로 작동을 제어할 수 있다.

본 발명의 일실시예는 주행용 구동 모터가 4개 탑재되어 있으며 일반적으로 1개가 고장을 일으키는 경우가 대부분이며, 주행 중 고장이 발생할 경우 현장의 작업자를 능동적으로 보호할 수 있는 시스템을 적용하여, 지정된 장소로 스스로 이동하는 긴급구동 및 구동정지 가능하다.

한편, 도 5는 실내 위치 인식 기술에 관한 도면이다.

본 발명의 일실시예는 2차원 라이다 인터페이스를 통한 주변 환경 정보 입수할 수 있다.

구체적으로 본 발명의 일실시예는 초음파와 라이다 등의 복합 활용을 통해 원, 근거리 장애물 인식할 수 있으며, 이를 통한 자율 주행이 가능하다.

Claims (1)

1. 제품이 적재되는 상부를 포함하고 능동적으로 공간 내 실내 위치를 인식하여 주행가능하도록 배치되는 Lidar 센서;
   상기 공간 내 로봇의 위치를 측정하는 vision 카메라;
   컨트롤 레이어의 상부에 배치되되, 상기 상부의 하부에 배치되어 상기 상부의 높낮이를 조절하는 리프트;를 포함하며
   상기 리프트의 하부에는 적어도 4개의 구동모터가 배치되어 상기 컨트롤 레이어의 위치를 조절하고,
   상기 Lidar 센서 및 상기 vision 카메라에서 센싱된 값에 기초하여 상기 컨트롤 레이어의 위치를 조절하는 중대형 제조 산업 현장에 최적화된 라이다 기반의 자율주행 협업 이송 로봇
   
   
   

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