KR20230091337A - 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차 - Google Patents
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Abstract
일반 수동 조작형 지게차에 다중 동작 변환모듈을 부가하여, 일반 수동 조작형 지게차를 수동 동작형, 리모컨 동작형, 자동 동작형과 같이 다양한 동작 모드로 운영할 수 있도록 한 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차에 관한 것으로서, 수동 조작을 위한 수동 조작부, 동작 모드를 선택하기 위한 동작 모드 선택부, 지게차 안전 및 제어 기능을 위한 센서 및 스위치부, 동작 모드 선택부의 동작 모드 선택에 따라 동작 모드를 결정하고, 결정한 동작 모드에 따라 수동 조작부의 수동 조작명령과 리모컨 제어명령 및 자동 제어명령 중 어느 하나의 제어 명령으로 지게차의 동작을 제어하며, 동작 제어시 센서 및 스위치부의 감지 신호와 연동하여 안전 운행을 제어하는 동작 모드 변환모듈, 동작 모드 변환모듈에서 발생한 주행 및 조향, 포크 제어신호에 따라 주행 및 조향과 포크를 동작시키는 구동부, 구동부와 연계하여 주행 및 조향 동작을 실행하는 주행/조향 일체형 구동모듈 및 구동부와 연계하여 포크를 상/하 이동, 틸팅, 쉬프팅 시키는 포크 이동부를 포함하여, 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차를 구현한다.
Description
본 발명은 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차에 관한 것으로, 특히 일반 수동 조작형 지게차에 다중 동작 변환모듈을 부가하여, 일반 수동 조작형 지게차를 수동 동작형, 리모컨 동작형, 자동 동작형과 같이 다양한 동작 모드로 운영할 수 있도록 한 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차에 관한 것이다.
일반적으로 지게차(forklift)는 화물을 싣거나 내리는 하역 전용 장비로서, 이동 가능한 무궤도차량의 전방에 수직으로 설치된 마스트 조립체에 유압에 의해 승강하는 포크가 장착되어 이 포크에 의해 화물을 승강시켜 용이하게 이동 적재할 수 있으므로, 물류센터나 할인매장 또는 설비공장 등에서 화물을 운반하여 적재 또는 이재하는 데 널리 사용되고 있다.
사람이 직접 동작을 수행시키는 수동 지게차는 입승식, 보행식 및 좌승식으로 분류된다.
도 1a는 일반적인 수동 조작형 지게차의 전장 사진이고, 도 1b는 일반적인 수동 조작형 지게차의 구성도이다.
수동 조작을 위한 수동 조작부(10)가 구비된다. 수동 조작부(10)는 지게차를 전진, 후진, 방향, 속도 조절을 위한 구동 조작키(11), 포크(Fork)의 업-다운, 틸팅, 쉬프팅 조작을 위한 포트 조작키(12), 전원 온/오프, 비상정비, 상태 표시 등의 각종 기능 조작을 위한 기능 조작키(13)를 포함할 수 있다.
아울러 구동 조작키(11)의 조작에 따라 지게차의 구동을 위한 구동 모터(22)를 동작시키는 구동 모터 드라이버(21)가 구비되고, 상기 구동 모터(22)에서 발생한 동력을 감속하여 속도를 조절하는 구동 감속기(23)가 구비된다.
또한, 포크 조작키(12)의 조작 및 상기 구동 모터 드라이버(21)의 구동에 따라 조향을 위한 조향 모터(32)를 구동시키는 조향 모터 드라이버(31)가 구비되고, 상기 조향 모터(32)에서 발생한 동력을 감속하여 조향을 조절하는 조향 감속기(33)가 구비된다.
아울러 상기 구동 감속기(23) 및 조향 감속기(33)의 구동에 따라 지게차의 전진/후진, 방향, 속도를 조절하는 주행/조향 일체형 구동모듈(50)을 구비한다.
또한, 기능 조작키(13) 및 조향 모터 드라이버(31)의 조작에 따라 포크 동작을 위한 구동력을 제공하는 유압 모터 드라이버(41)가 구비되고, 상기 조향 모터(32) 및 상기 유압 모터 드라이버(41)와 연계하여 포크를 상/하 이동, 틸팅, 쉬프팅시키는 동력을 제공하는 파워팩(42), 상기 파워팩(42)과 연결되어 포크를 상/하 이동, 틸팅, 쉬프팅시키는 포크 이동부(43)를 포함한다.
이러한 일반적인 수동 조작형 지게차는 구동 조작키(11)의 수동 조작에 따라 구동 모터 드라이버(21), 조향 모터 드라이버(31), 구동 모터(22), 조향 모터(32), 구동 감속기(23), 조향 감속기(33) 및 주행/조향 일체형 구동모듈(50)이 상호 연동하여, 주행관련 기본 기능이 이루어진다. 즉, 전진 주행, 후진 주행, 방향전환 주행, 속도변환기능, 서행주행, 비상정지 기능 등의 주행 관련 기능이 동작한다.
아울러 포크 조작키(12)의 수동 조작에 따라, 조향 모터 드라이버(31), 유압 모터 드라이버(41), 조향 모터(32), 파워팩(42) 및 포크 이동부(43)가 상호 연동하여, 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 포크 업/다운 리프트 기능, 마스터를 기울이는 틸팅기능, 포크의 좌우 이동 쉬프트 기능이 이루어진다.
또한, 수동 조작형 지게차는 기능 조작키(13)의 조작에 따라 메인 전원 온/오프, 비상 정지, 배터리 잔량 표시, 후진시 작업자 끼임 방지 기능 등이 이루어진다.
그러나 이러한 수동 조작형 지게차는 작업자의 수동 조작키 조작에만 동작하므로, 반드시 작업자가 지게차를 직접 이동시켜야만 하는 불편함이 있다.
상기와 같이 수동 조작형 지게차는 대부분 지게차를 운전하거나 조작하기 위해 운전자가 필요한 데, 최근 들어 기업 간 경쟁과 노동력 부족현상의 심화, 산업재해 감소를 위한 무인자동화 요구 및 환경 친화적 물류체계의 요구 등의 이유로 물류기계화ㆍ자동화를 위한 물류 기술에 대해 요구가 증대됨에 따라 무인지게차의 개발에 대한 관심이 고조되고 있다.
무인 지게차는 일반적인 지게차와 같이 운전자가 직접 차량을 운전하면서 일정장소에 있는 화물을 적재하거나 또는 이재하여 다른 장소로 화물을 이재 또는 적재하는 것과는 달리, 화물의 이재 및 적재작업과 차량의 주행 및 차량의 주행속도 등과 같은 모든 기능이 원격에서 차상 제어시스템과 무인 지게차 간에 데이터 통신을 통해 수행됨에 따라 화물의 이재 및 적재작업이 자동으로 이루어지게 된다.
이러한 무인지게차는 인력 의존도가 높고 안전사고의 위험이 큰 하역작업을 자동화함으로써 노동력 부족현상으로 인한 인건비 상승을 억제하는 동시에 산업재해를 감소시키는 데에는 일정한 효과를 거둘 수 있으나, 화물의 파손이나 안전사고의 발생을 방지하기 위해 일정한 주행속도 및 이ㆍ적재작업의 속도를 유지하면서 한 번에 하나씩 화물을 이송해야 하므로 하역생산성을 더욱더 증대시키는 데에는 여전히 한계를 갖는다.
따라서 수동 조작형 지게차를 사용 목적이나 생산성 등을 고려하여 수동 조작형으로 동작시키거나 리모컨 조작형으로 동작시키거나 무인 자동 조작형으로 동작시키는 것과 같이 다양한 동작 모드로 변환시켜 동작시키는 기술이 요구된다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 수동 조작형 지게차 및 무인 지게차에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 일반 수동 조작형 지게차에 다중 동작 변환모듈을 부가하여, 일반 수동 조작형 지게차를 수동 동작형, 리모컨 동작형, 자동 동작형과 같이 다양한 동작 모드로 운영할 수 있도록 한 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차"는,
수동 조작을 위한 수동 조작부;
동작 모드를 선택하기 위한 동작 모드 선택부;
지게차 안전 및 제어 기능을 위한 센서 및 스위치부;
상기 동작 모드 선택부의 동작 모드 선택에 따라 동작 모드를 결정하고, 상기 결정한 동작 모드에 따라 수동 조작부의 수동 조작명령과 리모컨 제어명령 및 자동 제어명령 중 어느 하나의 제어 명령으로 지게차의 동작을 제어하며, 동작 제어 시 센서 및 스위치부의 감지 신호와 연동하여 안전 운행을 제어하는 동작 모드 변환모듈;
상기 동작 모드 변환모듈에서 발생한 주행 및 조향, 포크 제어신호에 따라 주행 및 조향과 포크를 동작시키는 구동부;
상기 구동부와 연계하여 주행 및 조향 동작을 실행하는 주행/조향 일체형 구동모듈; 및
상기 구동부와 연계하여 포크를 상/하 이동, 틸팅, 쉬프팅 시키는 포크 이동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 "다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차"는,
사용자의 조작에 따라 리모컨 제어명령을 발생하는 리모컨; 및
사용자의 입력 신호에 따라 지게차를 자동으로 무인 운행하기 위한 자동 제어명령을 발생하는 원격 관제부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 원격 관제부는,
사용자의 입력장치를 통한 입력신호에 따라 미리 프로그램된 지게차의 운행을 위한 관제 명령을 생성하여 발생하는 퍼스널컴퓨터;
상기 퍼스널컴퓨터에서 발생한 자동 관제 명령을 무선 신호로 만들어 송신하는 무신통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 동작모드 변환모듈은 수동 조작형 지게차에 부설되어, 수동 동작형 지게차를 수동 동작형, 리모컨 동작형 및 자동 동작형을 포함하는 다중 동작 모드로 운행시켜 주는 것을 특징으로 한다.
상기에서 수동 조작부는,
수동 조작에 따라 지게차를 전진, 후진, 방향, 속도 조절을 위한 구동 수동조작명령을 발생하는 구동 조작키;
수동 조작에 따라 포크(Fork)의 업-다운, 틸팅, 쉬프팅 조작을 위한 포크 수동 조작명령을 발생하는 포크 조작키; 및
전원 온/오프, 비상정지, 상태 표시를 포함하는 기능 수동 조작명령을 발생하는 기능 조작키를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 동작모드 선택부는,
지게차를 수동으로 동작시키기 위한 수동 동작형 모드를 선택하는 수동 동작형 스위치;
지게차를 리모컨 제어명령에 따라 동작시키기 위한 리모컨 동작형 모드를 선택하는 리모컨 동작형 스위치; 및
지게차를 원격 자동 제어명령에 따라 동작시키기 위한 자동 동작형 모드를 선택하는 자동 동작형 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 동작모드 변환모듈은,
상기 수동 조작부의 아날로그 조작 신호, 동작모드 선택부의 동작 선택 신호, 센서 및 스위치부의 복수 감지 신호를 후단으로 연결해주는 스위칭 제어 보드;
리모컨에서 발생한 리모컨 제어명령을 수신하는 리모컨 신호 수신부;
무인 자율주행을 위한 주행정보를 획득하는 라이다(Lidar) 센서;
상기 라이다 센서의 신호 및 원격 관제부에서 발생한 원격 자동 제어명령을 수신하는 자동 제어명령 수신부;
상기 스위칭 제어 보드에서 전달되는 동작 모드 선택 신호에 따라 동작 모드를 결정하며, 상기 스위칭 제어 보드를 통해 전달되는 수동 제어명령 또는 리모컨 신호 수신부를 통해 수신한 리모컨 제어명령 또는 자동 제어명령 수신부를 통해 수신한 원격 자동 제어명령에 따라 지게차의 구동과 포크 구동을 제어하는 메인 제어 보드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 동작모드 변환모듈은,
상기 구동부에 구비된 구동 모터의 회전량을 검출하여 상기 메인 제어 보드에 전달하는 구동 엔코더;
상기 구동부에 구비된 조향 모터의 회전량을 검출하여 상기 메인 제어 보드에 전달하는 조향 엔코더를 포함하고,
상기 메인 제어 보드는 상기 구동 엔코더 및 조향 엔코더의 검출 회전량에 따라 지게차의 자율주행 및 포크의 이동량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 구동부는,
지게차의 구동을 위한 구동 모터를 동작시키는 구동 모터 드라이버;
상기 구동 모터에서 발생한 동력을 감속하여 속도를 조절하는 구동 감속기;
조향을 위한 조향 모터를 구동시키는 조향 모터 드라이버;
상기 조향 모터에서 발생한 동력을 감속하여 조향을 조절하는 조향 감속기;
상기 동작 모드 변환모듈에서 발생한 포크 동작 신호에 따라 구동력을 제공하는 유압 모터 드라이버;
상기 조향 모터 및 상기 유압 모터 드라이버와 연계하여 포크를 상/하 이동, 틸팅, 쉬프팅시키는 동력을 제공하는 파워팩을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 구동부와 상기 메인 제어 보드는 캔(CAN) 통신을 통해 신호를 송수신하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 스위칭 제어 보드와 메인 제어 보드는 직접 신호 케이블 결선을 통해 신호를 송수신하며, 상기 메인 제어 보드는 상기 리모컨 신호 수신부와 상기 자동 제어명령 수신부와는 캔(CAN) 통신을 통해 리모컨 제어명령 및 원격 자동 제어명령을 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 일반 수동 조작형 지게차에 다중 동작 변환모듈을 부가하여, 일반 수동 조작형 지게차를 수동 동작형, 리모컨 동작형, 자동 동작형과 같이 다양한 동작 모드로 운영할 수 있는 장점이 있다.
또한, 일반 수동 조작형 지게차에 다중 동작 변환모듈을 부가하여, 일반 수동 조작형 지게차를 수동 동작형, 리모컨 동작형, 자동 동작형과 같이 다양한 동작 모드로 운영함으로써, 기존 리모컨 동작형 지게차 및 자동 동작형 지게차를 별도로 구입하는 데 따른 비용을 절감할 수 있는 효과도 있다.
도 1a는 일반적인 수동 조작형 지게차의 전장 사진,
도 1b는 일반적인 수동 조작형 지게차의 구성도,
도 2a는 일반적인 수동 조작형 지게차의 틸팅 기능 및 업/다운 기능 사진,
도 2b는 일반적인 수동 조작형 지게차의 포크 쉬프팅 기능 사진,
도 3은 본 발명에 따른 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차의 구성도,
도 4a는 본 발명에서 제안된 다중 동작 변환모듈이 장착되기 이전의 일반적인 지게차의 외형 및 다중 동작 변환모듈이 장착된 지게차의 외형 사진,
도 4b는 본 발명에서 제안된 다중 동작 변환모듈이 장착되기 이전의 일반적인 지게차의 전장 및 다중 동작 변환모듈이 장착된 지게차의 전장 사진이다.
도 1b는 일반적인 수동 조작형 지게차의 구성도,
도 2a는 일반적인 수동 조작형 지게차의 틸팅 기능 및 업/다운 기능 사진,
도 2b는 일반적인 수동 조작형 지게차의 포크 쉬프팅 기능 사진,
도 3은 본 발명에 따른 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차의 구성도,
도 4a는 본 발명에서 제안된 다중 동작 변환모듈이 장착되기 이전의 일반적인 지게차의 외형 및 다중 동작 변환모듈이 장착된 지게차의 외형 사진,
도 4b는 본 발명에서 제안된 다중 동작 변환모듈이 장착되기 이전의 일반적인 지게차의 전장 및 다중 동작 변환모듈이 장착된 지게차의 전장 사진이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차를 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 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차의 구성도로서, 배터리(110), 수동 조작부(120), 동작모드 선택부(130), 센서 및 스위치부(140), 동작 모드 변환모듈(150), 구동부(160), 주행/조향 일체형 구동모듈(170), 포크 이동부(180), 구동 엔코더(191), 조향 엔코더(192), 리모컨(200) 및 원격 관제부(300)를 포함할 수 있다.
배터리(110)는 구동 전원을 공급해주는 역할을 하며, 수동 조작부(120)는 수동 조작을 위한 수동 조작명령을 입력하는 역할을 한다.
이러한 수동 조작부(130)는 수동 조작에 따라 지게차를 전진, 후진, 방향, 속도 조절을 위한 구동 수동 조작명령을 발생하는 구동 조작키(121), 수동 조작에 따라 포크(Fork)의 업-다운, 틸팅, 쉬프팅 조작을 위한 포크 수동 조작명령을 발생하는 포크 조작키(122) 및 전원 온/오프, 비상정지, 상태 표시를 포함하는 기능 수동 조작명령을 발생하는 기능 조작키(123)를 포함할 수 있다.
동작 모드 선택부(130)는 지게차의 동작 모드를 선택하기 위한 동작 모드 선택신호를 발생하는 역할을 한다.
여기서 동작 모드는 지게차는 수동으로 동작시키는 수동 동작 모드, 지게차를 리모컨으로 동작시키는 리모컨 동작 모드, 지게차를 자동으로 동작시키는 자동 동막 모드를 포함할 수 있다.
이를 위해 동작모드 선택부(130)는 지게차를 수동으로 동작시키기 위한 수동 동작형 모드를 선택하는 수동 동작형 스위치, 지게차를 리모컨 제어명령에 따라 동작시키기 위한 리모컨 동작형 모드를 선택하는 리모컨 동작형 스위치 및 지게차를 원격 자동 제어명령에 따라 동작시키기 위한 자동 동작형 모드를 선택하는 자동 동작형 스위치를 포함할 수 있다.
센서 및 스위치부(140)는 지게차 안전 및 제어 기능을 위한 센서 및 스위치를 구비하고, 센서 신호 및 스위치 조작 신호를 발생하는 역할을 한다.
여기서 센서는 3개의 안전 센서, 표시를 위한 LED, 범퍼센서, 경광등 및 음향 스피커, 포크관련센서(상승, 하강, 틸팅, 쉬프팅 감지 센서), 시작 스위치, 리셋 스위치 등을 포함할 수 있다.
동작 모드 변환모듈(150)은 상기 동작 모드 선택부(130)의 동작 모드 선택에 따라 동작 모드를 결정하고, 상기 결정한 동작 모드에 따라 수동 조작부(120)의 수동 조작명령과 리모컨 제어명령 및 자동 제어명령 중 어느 하나의 제어 명령으로 지게차의 동작을 제어하며, 동작 제어 시 센서 및 스위치부(140)의 감지 신호와 연동하여 안전 운행을 제어하는 역할을 한다.
이러한 동작모드 변환모듈(150)은 수동 조작형 지게차에 부설되어, 수동 동작형 지게차를 수동 동작형, 리모컨 동작형 및 자동 동작형을 포함하는 다중 동작 모드로 운행시켜주는 역할을 한다.
이를 위해, 상기 동작모드 변환모듈(150)은 상기 수동 조작부(120)의 아날로그 조작 신호, 동작모드 선택부(130)의 동작 선택 신호, 센서 및 스위치부(140)의 복수 감지 신호를 후단으로 연결해주는 스위칭 제어 보드(150), 리모컨에서 발생한 리모컨 제어명령을 수신하는 리모컨 신호 수신부(153), 무인 자율주행을 위한 주행정보를 획득하는 라이다(Lidar) 센서(154), 상기 라이다 센서(154)의 신호 및 원격 관제부(300)에서 발생한 원격 자동 제어명령을 수신하는 자동 제어명령 수신부(155), 상기 스위칭 제어 보드(151)에서 전달되는 동작 모드 선택 신호에 따라 동작 모드를 결정하며, 상기 스위칭 제어 보드(151)를 통해 전달되는 수동 제어명령 또는 리모컨 신호 수신부(153)를 통해 수신한 리모컨 제어명령 또는 자동 제어명령 수신부(155)를 통해 수신한 원격 자동 제어명령에 따라 지게차의 구동과 포크 구동을 제어하는 메인 제어 보드(152)를 포함할 수 있다.
아울러 상기 동작모드 변환모듈(150)은 상기 구동부(160)에 구비된 구동 모터의 회전량을 검출하여 상기 메인 제어 보드(152)에 전달하는 구동 엔코더(191), 상기 구동부(160)에 구비된 조향 모터의 회전량을 검출하여 상기 메인 제어 보드(152)에 전달하는 조향 엔코더(192)를 더 포함할 수 있다.
상기 메인 제어 보드(152)는 상기 구동 엔코더(191) 및 조향 엔코더(192)의 검출 회전량에 따라 지게차의 자율주행 및 포크의 이동량을 제어할 수 있다.
구동부(160)는 상기 동작 모드 변환모듈(150)에서 발생한 주행 및 조향, 포크 제어신호에 따라 주행 및 조향과 포크를 동작시키는 역할을 한다.
이러한 구동부(160)는 지게차의 구동을 위한 구동 모터(162)를 동작시키는 구동 모터 드라이버(161), 상기 구동 모터(162)에서 발생한 동력을 감속하여 속도를 조절하는 구동 감속기(163), 조향을 위한 조향 모터(165)를 구동시키는 조향 모터 드라이버(164), 상기 조향 모터(165)에서 발생한 동력을 감속하여 조향을 조절하는 조향 감속기(166), 상기 동작 모드 변환모듈(150)에서 발생한 포크 동작 신호에 따라 구동력을 제공하는 유압 모터 드라이버(167), 상기 조향 모터(165) 및 상기 유압 모터 드라이버(167)와 연계하여 포크를 상/하 이동, 틸팅, 쉬프팅시키는 동력을 제공하는 파워팩(168)을 포함할 수 있다.
상기 구동부(160)와 상기 메인 제어 보드(152)는 캔(CAN) 통신을 통해 신호를 송수신할 수 있다.
주행/조향 일체형 구동모듈(160)은 상기 구동부(160)와 연계하여 주행 및 조향 동작을 실행하는 역할을 한다.
포크 이동부(180)는 상기 구동부(160)와 연계하여 포크를 상/하 이동, 틸팅, 쉬프팅시키는 역할을 한다.
리모컨(200)은 사용자의 조작에 따라 리모컨 제어명령을 발생하여 상기 동작 모드 변환모듈(150)에 전달하는 역할을 하며, 원격 관제부(300)는 사용자의 입력 신호에 따라 지게차를 자동으로 무인 운행하기 위한 자동 제어명령을 발생하는 역할을 한다.
상기 원격 관제부(300)는 사용자의 입력장치를 통한 입력신호에 따라 미리 프로그램된 지게차의 운행을 위한 관제 명령을 생성하여 발생하는 퍼스널컴퓨터(PC), 상기 퍼스널컴퓨터에서 발생한 자동 관제 명령을 무선 신호로 만들어 송신하는 무신 통신부를 포함할 수 있다.
상기 원격 관제부(300)와 동작 모드 변환모듈(150)은 무선 통신(예를 들어, 와이파이)을 통해 데이터를 송수신할 수 있다.
또한, 상기 스위칭 제어 보드(151)와 메인 제어 보드(152)는 직접 신호 케이블 결선을 통해 신호를 송수신하며, 상기 메인 제어 보드(152)는 상기 리모컨 신호 수신부(153)와 상기 자동 제어명령 수신부(155)와는 캔(CAN) 통신을 통해 리모컨 제어명령 및 원격 자동 제어명령을 수신한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 동작 코드를 사용자의 선택에 따라 전환 시킬 수 있는 동작모드 변환모듈(150)의 독립형 장치로 구현하고, 이를 기존 수동 동작형 지게차에 장착한 후, 수동 동작형 지게차의 각각의 블록과 동작모드 변환모듈(150)을 통신 네트워크 및 와이어 신호 케이블로 연결하여, 신호를 송수신할 수 있도록 한 것이다.
도 4a의 좌측은 기존 수동 동작형 지게차의 외형 사진이고, 우측은 기존 수동 동작형 지게차에 동작 모드 변환모듈을 장착한 경우의 지게차 외형이다.
도 4b의 좌측은 기존 수동 동작형 지게차의 전장 사진이고, 우측은 기존 수동 동작형 지게차에 동작 모드 변환모듈을 장착한 경우의 지게차의 전장 사진이다.
이러한 동작모드 변환모듈(150)을 통해 수동 동작형 지게차를 수동 동작형으로 동작시키거나, 리모컨을 통해 리모컨 동작형으로 동작시키거나, 원격 제어 명령을 통해 자율 무인 주행을 통해 자동 동작형으로 운영할 수 있다.
예컨대, 동작 모드 변환모듈(150)을 장착하고, 신호 케이블 및 통신 네트워크로 각각의 구성 블록을 연결한 상태에서, 배터리(110)를 통해 전원이 필요한 블록에 구동 전원을 공급한다.
이어, 사용자는 동작 모드 선택부(130)를 통해 지게차의 동작 모드를 선택한다.
즉, 수동 동작형 지게차를 수동 동작형 모드로 동작시키기 위해서 수동 동작형 스위치를 온 상태로 조작하거나, 수동 동작형 지게차를 리모컨 동작형 모드로 동작시키기 위해서 리모컨 동작형 스위치를 온 상태로 조작하거나, 수동 동작형 지게차를 원격 자동 제어명령에 따라 무인 자율주행으로 동작시키기 위해서 자동 동작형 스위치를 온 상태로 조작한다.
동작 모드 선택부(130)를 통해 특정 동작 모드가 선택되면, 동작 모드 선택신호는 동작 모드 변환모듈(150)의 스위칭 제어 보드(150)에 입력되고, 다시 스위칭 제어 보드(150)를 통해 메인 제어 보드(152)에 전달된다.
메인 제어 보드(152)의 제어 장치(MCU, CPU, 마이컴, 마이크로컨트롤러 중 어느 하나로 구현)는 입력되는 동작 모드 선택 신호에 따라 수동 동작형 지게차의 동작 모드를 결정한다.
이어, 수동 동작형 지게차의 동작 모드를 결정하면, 그에 대응하게 수동 동작형 지게차를 동작시키기 위해 동작 모드에 맞는 제어 명령을 수신하여 지게차를 최적으로 동작시킨다.
예컨대, 사용자가 수동 동작형 모드로 지게차의 동작 모드를 선택한 경우, 스위칭 제어 보드(151)는 수동 조작부(120)의 신호를 수신하여 메인 제어 보드(152)에 수동 조작명령을 전달한다.
이 경우, 리모컨 신호 수신부(153) 및 자동 제어명령 수신부(155)의 통신 네트워크는 차단한다.
수동 동작형 모드로 지게차를 운영할 경우, 기존과 동일하게 사용자가 수동 조작부(130)의 구동 조작키(121), 포크 조작키(122), 기능 조작키(123)를 조작하여 지게차의 동작 제어 명령을 입력하면, 동작 모드 변환모듈(150)의 스위칭 제어 보드(151)는 수동 조작부(120)에서 발생한 수동 조작명령을 메인 제어 보드(152)에 전달한다.
메인 제어 보드(152)는 전달되는 수동 조작 명령에 따라 캔 통신으로 연결된 구동부(160)를 제어하여, 기존과 같이 주행/조향 일체형 구동모듈(170)을 동작시켜 지게차의 전진, 후진, 방향, 속도 등을 제어하고, 포크 이동부(180)를 제어하여 포크를 업/다운, 틸팅, 쉬프팅시킨다.
여기서 수동 조작부(120)의 수동 조작에 따른 지게차의 동작은 기존 수동 동작형 지게차의 동작과 동일하게 이루어진다. 다만, 동작 모드 변환모듈(150)에서 구동부(160)에 전달되는 제어 명령이 기존에는 신호 케이블을 통해 전달되었으나, 본 발명에서는 캔 통신을 통해 이루어진다는 차이점만이 있다.
수동 조작으로 지게차의 운행이 시작되면, 메인 제어 보드(152)는 캔 통신을 통해 구동부(160)의 상태 신호를 수신하여 표시부를 통해 표출해주어, 사용자가 지게차의 운행 정보를 실시간으로 인지하도록 한다.
한편, 사용자가 리모컨 동작형 모드로 지게차의 동작 모드를 선택한 경우, 스위칭 제어 보드(151)는 동작 모드 선택 신호만을 메인 제어 보드(152)에 전달하며, 이후, 수동 조작부(120)의 신호를 무시하고, 수동 조작부(120)의 조작 신호를 메인 제어 보드(152)에 전달하지 않는다.
이 경우, 스위칭 제어 보드(151)의 신호는 차단하고, 자동 제어명령 수신부(155)의 통신 네트워크도 차단한다.
리모컨 동작형 모드로 지게차를 운영할 경우, 리모컨 신호 수신부(152)는 사용자가 리모컨(200)을 통해 조작하면 발생하는 리모컨 제어명령을 수신하여 상기 메인 제어 보드(152)에 전달한다. 리모컨 신호를 처리하는 방식은 일반적인 전자제품에서 리모컨 신호를 수신 및 처리하는 방식과 동일하게 이루어진다. 여기서 리모컨(200)은 실제 수동 조작부(120)의 조작 키에 대응한 버튼 및 조작 키를 구비하고, 조작 키 및 버튼의 조작에 대응하는 리모컨 제어명령을 발생한다.
상기 메인 제어 보드(152)는 리모컨 신호 수신부(153)를 통해 수신한 리모컨 제어명령에 따라 캔 통신으로 연결된 구동부(160)를 제어하여, 기존과 같이 주행/조향 일체형 구동모듈(170)을 동작시켜 지게차의 전진, 후진, 방향, 속도 등을 제어하고, 포크 이동부(180)를 제어하여 포크를 업/다운, 틸팅, 쉬프팅시킨다.
여기서 리모컨(200)의 제어 명령에 따른 지게차의 동작은 기존 수동 동작형 지게차의 동작과 동일하게 이루어진다. 다만, 동작 모드 변환모듈(150)에서 구동부(160)에 전달되는 제어 명령이 기존에는 신호 케이블을 통해 전달되었으나, 본 발명에서는 캔 통신을 통해 이루어진다는 차이점만이 있다.
리모컨 조작으로 지게차의 운행이 시작되면, 메인 제어 보드(152)는 캔 통신을 통해 구동부(160)의 상태 신호를 수신하여 표시부를 통해 표출해주어, 사용자가 리모컨을 통해 운행되는 지게차의 운행 정보를 실시간으로 인지하도록 한다.
한편, 사용자가 자동 동작형 모드로 지게차의 동작 모드를 선택한 경우, 스위칭 제어 보드(151)는 동작 모드 선택 신호만을 메인 제어 보드(152)에 전달하며, 이후, 수동 조작부(120)의 신호를 무시하고, 수동 조작부(120)의 조작 신호를 메인 제어 보드(152)에 전달하지 않는다.
이 경우, 리모컨 신호 수신부(153)의 신호는 차단한다.
자동 동작형 모드로 지게차를 운영할 경우, 자동 제어명령 수신부(155)는 사용자가 원격 관제부(300)에서 퍼스널컴퓨터로 내리는 자동 제어명령이 무선 통신을 통해 전송되면, 이를 수신하여 메인 제어 보드(152)에 전달한다. 여기서 자동 제어명령 수신부(155)에서 무선으로 신호를 수신하고 이를 캔 통신에 맞는 포맷으로 변환하여 제어명령 데이터를 메인 제어 보드(152)에 전달한다.
여기서 원격 관제부(300)는 출발지, 목적지, 경로, 경로에서 해야 할 일(포크상승, 하강, 틸팅, 쉬프팅) 등을 지정하여 원격 자동 제어명령을 발생한다.
상기 수동 동작형 지게차를 자동으로 무인 자율주행으로 동작시키기 위해서는 자율주행을 위한 다양한 정보가 필요하고, 아울러 무인으로 운영되므로 안전을 위한 다양한 안전센서도 필요하다.
여기서 센서는 3개의 안전 센서, 표시를 위한 LED, 범퍼센서, 경광등 및 음향 스피커, 포크관련센서(상승, 하강, 틸팅, 쉬프팅 감지 센서), 시작 스위치, 리셋 스위치 등을 포함할 수 있다.
메인 제어 보드(152)는 사용자의 원격 자동 제어명령에 따라 수동 동작형 지게차를 자율주행을 통해 운행하면서, 센서 및 스위치부(140)를 통해 감지되는 다양한 안전센서의 신호를 스위칭 제어 보드(151)를 통해 입력받고, 자율주행을 위해 라이다 센서(154)에서 검출된 물체 감지 및 위치 정보 등을 수신하여, 지게차의 자율 주행을 제어한다. 수동 동작형 지게차의 자율주행은 기존 자율주행 지게차의 동작 방식 또는 일반적인 자동차의 자율주행과 동일한 방식으로 구현할 수 있으므로, 그에 대한 구체적인 설명은 기존 자율주행 지게차 및 자율주행 자동차의 동작을 참조하기로 한다.
수동 동작형 지게차를 자율주행을 통해 무인으로 운행하기 위해, 상기 메인 제어 보드(152)는 자동 제어명령 수신부(155)를 통해 수신한 원격 자동 제어명령에 따라 캔 통신으로 연결된 구동부(160)를 제어하여, 기존과 같이 주행/조향 일체형 구동모듈(170)을 동작시켜 지게차의 전진, 후진, 방향, 속도 등을 제어하고, 포크 이동부(180)를 제어하여 포크를 업/다운, 틸팅, 쉬프팅시킨다.
여기서 원격 관제부(300)의 원격 자동 제어명령에 따른 지게차의 동작은 기존 수동 동작형 지게차의 동작과 동일하게 이루어진다. 다만, 동작 모드 변환모듈(150)에서 구동부(160)에 전달되는 제어 명령이 기존에는 신호 케이블을 통해 전달되었으나, 본 발명에서는 캔 통신을 통해 이루어진다는 차이점만이 있다.
원격 자동 제어명령으로 지게차의 운행이 시작되면, 메인 제어 보드(152)는 캔 통신을 통해 구동부(160)의 상태 신호를 수신하여 표시부를 통해 표출해주어, 사용자가 원격 관제를 통해 운행되는 지게차의 운행 정보를 실시간으로 인지하도록 한다.
이상 상술한 본 발명에 따르면 일반 수동 조작형 지게차에 다중 동작 변환모듈을 부가하여, 일반 수동 조작형 지게차를 수동 동작형, 리모컨 동작형, 자동 동작형과 같이 다양한 동작 모드로 운영할 수 있다.
또한, 일반 수동 조작형 지게차에 다중 동작 변환모듈만을 부가하여, 일반 수동 조작형 지게차를 수동 동작형, 리모컨 동작형, 자동 동작형과 같이 다양한 동작 모드로 운영함으로써, 기존 리모컨 동작형 지게차 및 자동 동작형 지게차를 별도로 구입하는 데 따른 비용도 절감할 수 있다.
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.
110: 배터리
120: 수동 조작부
121: 구동 조작키
122: 포크 조작키
123: 기능 조작키
130: 동작모드 선택부
140: 센서 및 스위칭부
150: 동작모드 변환모듈
151: 스위칭 제어 보드
152: 메인 제어 보드
153: 리모컨 신호 수신부
154: 라이다 센서
155: 자동 제어명령 수신부
160: 구동부
161: 구동 모터 드라이버
162: 구동 모터
163: 구동 감속기
164: 조향 모터 드라이버
165: 조향 모터
166: 조향 감속기
167: 유압 모터 드라이버
168: 파워팩
170: 주행/조향 일체형 구동 모듈
180: 포크 이동부
191: 구동 엔코더
192: 조향 엔코더
120: 수동 조작부
121: 구동 조작키
122: 포크 조작키
123: 기능 조작키
130: 동작모드 선택부
140: 센서 및 스위칭부
150: 동작모드 변환모듈
151: 스위칭 제어 보드
152: 메인 제어 보드
153: 리모컨 신호 수신부
154: 라이다 센서
155: 자동 제어명령 수신부
160: 구동부
161: 구동 모터 드라이버
162: 구동 모터
163: 구동 감속기
164: 조향 모터 드라이버
165: 조향 모터
166: 조향 감속기
167: 유압 모터 드라이버
168: 파워팩
170: 주행/조향 일체형 구동 모듈
180: 포크 이동부
191: 구동 엔코더
192: 조향 엔코더
Claims (11)
- 수동 조작을 위한 수동 조작부;
동작 모드를 선택하기 위한 동작 모드 선택부;
지게차 안전 및 제어 기능을 위한 센서 및 스위치부;
상기 동작 모드 선택부의 동작 모드 선택에 따라 동작 모드를 결정하고, 상기 결정한 동작 모드에 따라 수동 조작부의 수동 조작명령과 리모컨 제어명령 및 자동 제어명령 중 어느 하나의 제어 명령으로 지게차의 동작을 제어하며, 동작 제어시 센서 및 스위치부의 감지 신호와 연동하여 안전 운행을 제어하는 동작 모드 변환모듈;
상기 동작 모드 변환모듈에서 발생한 주행 및 조향, 포크 제어신호에 따라 주행 및 조향과 포크를 동작시키는 구동부;
상기 구동부와 연계하여 주행 및 조향 동작을 실행하는 주행/조향 일체형 구동모듈; 및
상기 구동부와 연계하여 포크를 상/하 이동, 틸팅, 쉬프팅 시키는 포크 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차.
- 청구항 1에서, 사용자의 조작에 따라 리모컨 제어명령을 발생하는 리모컨; 및
사용자의 입력 신호에 따라 지게차를 자동으로 무인 자율주행으로 운행하기 위한 자동 제어명령을 발생하는 원격 관제부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차.
- 청구항 2에서, 상기 원격 관제부는,
사용자의 입력장치를 통한 입력신호에 따라 미리 프로그램된 지게차의 운행을 위한 관제 명령을 생성하여 발생하는 퍼스널컴퓨터;
상기 퍼스널컴퓨터에서 발생한 자동 관제 명령을 무선 신호로 만들어 송신하는 무신 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차.
- 청구항 1에서, 상기 동작모드 변환모듈은 수동 조작형 지게차에 부설되어, 수동 동작형 지게차를 수동 동작형, 리모컨 동작형 및 자동 동작형을 포함하는 다중 동작 모드로 운행시키는 것을 특징으로 하는 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차.
- 청구항 1에서, 상기 수동 조작부는,
수동 조작에 따라 지게차를 전진, 후진, 방향, 속도 조절을 위한 구동 수동조작명령을 발생하는 구동 조작키;
수동 조작에 따라 포크(Fork)의 업-다운, 틸팅, 쉬프팅 조작을 위한 포크 수동 조작명령을 발생하는 포크 조작키; 및
전원 온/오프, 비상정지, 상태 표시를 포함하는 기능 수동 조작명령을 발생하는 기능 조작키를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차.
- 청구항 1에서, 상기 동작모드 선택부는,
지게차를 수동으로 동작시키기 위한 수동 동작형 모드를 선택하는 수동 동작형 스위치;
지게차를 리모컨 제어명령에 따라 동작시키기 위한 리모컨 동작형 모드를 선택하는 리모컨 동작형 스위치; 및
지게차를 원격 자동 제어명령에 따라 동작시키기 위한 자동 동작형 모드를 선택하는 자동 동작형 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차.
- 청구항 1에서, 상기 동작모드 변환모듈은,
상기 수동 조작부의 아날로그 조작 신호, 동작모드 선택부의 동작 선택 신호, 센서 및 스위치부의 복수 감지 신호를 후단으로 연결해주는 스위칭 제어 보드;
리모컨에서 발생한 리모컨 제어명령을 수신하는 리모컨 신호 수신부;
무인 자율주행을 위한 주행정보를 획득하는 라이다(Lidar) 센서;
상기 라이다 센서의 신호 및 원격 관제부에서 발생한 원격 자동 제어명령을 수신하는 자동 제어명령 수신부; 및
상기 스위칭 제어 보드에서 전달되는 동작 모드 선택 신호에 따라 동작 모드를 결정하며, 상기 스위칭 제어 보드를 통해 전달되는 수동 제어명령 또는 리모컨 신호 수신부를 통해 수신한 리모컨 제어명령 또는 자동 제어명령 수신부를 통해 수신한 원격 자동 제어명령에 따라 지게차의 구동과 포크 구동을 제어하는 메인 제어 보드를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차.
- 청구항 7에서, 상기 동작모드 변환모듈은,
상기 구동부에 구비된 구동 모터의 회전량을 검출하여 상기 메인 제어 보드에 전달하는 구동 엔코더;
상기 구동부에 구비된 조향 모터의 회전량을 검출하여 상기 메인 제어 보드에 전달하는 조향 엔코더를 포함하고,
상기 메인 제어 보드는 상기 구동 엔코더 및 조향 엔코더의 검출 회전량에 따라 지게차의 자율주행 및 포크의 이동량을 제어하는 것을 특징으로 하는 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차.
- 청구항 1에서, 상기 구동부는,
지게차의 구동을 위한 구동 모터를 동작시키는 구동 모터 드라이버;
상기 구동 모터에서 발생한 동력을 감속하여 속도를 조절하는 구동 감속기;
조향을 위한 조향 모터를 구동시키는 조향 모터 드라이버;
상기 조향 모터에서 발생한 동력을 감속하여 조향을 조절하는 조향 감속기;
상기 동작 모드 변환모듈에서 발생한 포크 동작 신호에 따라 구동력을 제공하는 유압 모터 드라이버; 및
상기 조향 모터 및 상기 유압 모터 드라이버와 연계하여 포크를 상/하 이동, 틸팅, 쉬프팅시키는 동력을 제공하는 파워팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차.
- 청구항 7에서, 상기 메인 제어 보드는 상기 구동부와 캔(CAN) 통신을 통해 제어명령을 전송하고, 상태 신호를 피드백하는 것을 특징으로 하는 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차.
- 청구항 7에서, 상기 스위칭 제어 보드와 메인 제어 보드는 직접 신호 케이블 결선을 통해 신호를 송수신하며, 상기 메인 제어 보드는 상기 리모컨 신호 수신부와 상기 자동 제어명령 수신부와는 캔(CAN) 통신을 통해 리모컨 제어명령 및 원격 자동 제어명령을 수신하는 것을 특징으로 하는 다중 동작 변환모듈이 구비된 지게차.
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-
2021
- 2021-12-16 KR KR1020210180368A patent/KR102670523B1/ko active IP Right Grant
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