KR20230145465A - 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템 및 이의 분류 방법 - Google Patents

화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템 및 이의 분류 방법 Download PDF

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본 출원은 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템 및 이의 분류 방법을 제공한다. 상기 분류 시스템은, 이동식 화물 선반(2), 분류 로봇(1), 분류 로봇 포지션닝 장치, 도입 장치, 언로딩 로봇(5), 검출 장치(4) 및 서버를 포함하고, 상기 이동식 화물 선반(2)에는 화물을 언로딩하기 위한 복수의 화물 박스(21)가 설치되며, 이동식 화물 선반(2)에는 식별 장치(3)가 구비되고 임의의 비어 있는 언로딩 영역으로 이동 가능하며; 상기 분류 로봇(1)은 복수개가 설치되고 분류 플랫폼(11) 상에서 이동 가능하게 마련되며, 분류 로봇(1)은 적재된 화물을 지정된 언로딩 영역으로 운송하고 언로딩할 수 있고; 상기 언로딩 로봇(5)은 분류 로봇(1)에 의해 언로딩된 화물을 적재하고, 상기 화물을 이동식 화물 선반(2)의 미리 설정된 비어 있는 화물 박스(21) 내에 언로딩할 수 있으며; 상기 검출 장치(4)는 식별 장치(3)의 정보를 수집할 수 있고; 상기 서버는 무선의 방식으로 분류 로봇(1)의 컨트롤러에 접속되고, 유선 또는 무선의 방식으로 언로딩 로봇(5)의 컨트롤러, 검출 장치(4) 및 도입 장치에 접속된다. 본 출원에 따른 상기 로봇 화물 분류 시스템 및 이의 분류 방법은, 구조가 콤팩트하고 분류량이 크며 공간 이용이 충분하고 분류 효율이 높은 유익한 효과를 가진다.

Description

화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템 및 이의 분류 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 4월 30일에 중국 국가지식재산권국에 출원된 출원 번호가 202110478895.X이고, 발명 명칭이 “화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템 및 이의 분류 방법”인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하고, 상기 출원의 전부 내용을 본 발명에 원용한다.
본 출원은 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템 및 이의 분류 방법에 관한 것이다.
분류 로봇, 즉 자율주행(self-navigation) 카트(cart)를 통해 화물을 분류하고 언로딩하는 기술은 이미 광범하게 응용되고 있다. 종래 기술에서, 화물은 통상적으로 수요에 따라 미리 정해진 어느 하나의 출구 내에 언로딩된다. 예를 들어, 지역에 따라 구획된 소포를 상이한 출구 내로 언로딩한 후, 동일한 출구 내의 소포를 포장하여 운송한다. 이에 대해 화물을 화물 선반 상의 미리 정해진 어느 하나의 화물 박스 내에 언로딩해야 할 필요가 있는데, 하나의 화물 선반에는 매우 많은 화물 박스가 설치될 수 있으므로, 화물 선반을 포장 위치에 운송하면 모든 화물을 편리하게 다른 영역의 포장 위치까지 운송하고 포장할 수 있다. 화물 처리 능력을 더욱 향상시키기 위해 복수의 화물 선반을 통해 동시에 분류할 필요가 있다.
상기 수요에 따라, 본 출원은 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템 및 이의 분류 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 기술방안은 다음과 같다.
본 출원에 따른 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템은, 이동식 화물 선반, 분류 로봇, 분류 로봇 포지션닝 장치, 도입 장치, 언로딩 로봇, 검출 장치 및 서버를 포함할 수 있고,
상기 이동식 화물 선반은 복수개가 설치되고, 각각의 이동식 화물 선반에는 화물을 보관하기 위한 복수의 화물 박스가 설치되며, 이동식 화물 선반은 식별 장치를 포함되고 임의의 비어 있는 언로딩 영역으로 이동 가능하며, 이동식 화물 선반은 평행 배열될 수 있고;
상기 분류 로봇은 복수개가 설치되고 분류 플랫폼 상에서 이동 가능하게 마련되며, 분류 로봇은 적재된 화물을 지정된 언로딩 영역으로 운송하고 하역할 수 있고;
상기 분류 로봇 포지션닝 장치는 분류 로봇에 대해 포지셔닝을 진행할 수 있으며;
상기 도입 장치는 분류 플랫폼의 화물 입구에 설치되고, 화물을 식별하고 도입할 수 있으며;
상기 언로딩 로봇은 상기 분류 로봇에 의해 언로딩된 화물을 적재할 수 있고, 상기 화물을 이동식 화물 선반의 미리 설정된 비어 있는 화물 박스 내에 언로딩할 수 있으며;
상기 검출 장치는 언로딩 영역의 지면 상 또는 언로딩 로봇(5)의 이동하지 않도록 마련된 고정 부재 상에 설치되고, 상기 검출 장치는 식별 장치의 정보 및 공간 위치를 수집할 수 있으며;
상기 서버는 무선의 방식으로 분류 로봇의 컨트롤러에 접속되고, 유선 또는 무선의 방식으로 언로딩 로봇의 컨트롤러, 검출 장치 및 도입 장치에 접속될 수 있다.
선택적으로, 상기 언로딩 로봇은 수직 방향 이동 장치, 평행 설치된 2개의 횡방향 이동 장치 및 반전 장치를 포함하고,
여기서, 횡방향 이동 장치는, 중공 로드, 제1 연동 벨트 풀리와 제2 연동 벨트 풀리, 연동 벨트, 서보 모터 및 슬라이드 블록을 포함할 수 있으며,
상기 중공 로드는 브라켓에 의해 지면에 고정되고 수평 장착되며, 상기 중공 로드에는 개구단이 설치되고, 상기 중공 로드의 2개의 외측면에는 요홈이 개설되어 있으며;
상기 제1 연동 벨트 풀리와 상기 제2 연동 벨트 풀리는 각각 중공 로드 내의 양단에 회동 가능하게 결합될 수 있고;
상기 연동 벨트는 제1 연동 벨트 풀리와 제2 연동 벨트 풀리를 연결시키며;
상기 서보 모터는 하우징이 중공 로드에 고정되고 회전축이 제1 연동 벨트 풀리의 중심축 또는 제2 연동 벨트 풀리의 중심축에 결합되며, 서보 모터는 상기 언로딩 로봇의 컨트롤러에 전기적으로 연결되고;
상기 슬라이드 블록에는 돌기 및 2개의 슬라이딩 레일이 설치되며, 돌기는 중공 로드의 개구단에 감입되어 연동 벨트에 고정될 수 있고, 슬라이딩 레일은 요홈만을 따라 왕복 이동 가능하며;
수직 방향 이동 장치의 구조는 횡방향 이동 장치의 구조와 동일하고, 수직 방향 이동 장치의 중공 로드는 수직 설치되며, 수직 방향 이동 장치의 중공 로드의 양단은 각각 2개의 횡방향 이동 장치의 슬라이드 블록에 고정되고;
상기 반전 장치는, 운송 프레임, 제1 감속기, 반전 모터, 반전 홀더, 반전 디스크, 제2 감속기, 스윙 모터 및 스윙 로드를 포함할 수 있으며,
상기 운송 프레임은 수직 방향 이동 장치의 슬라이드 블록에 고정되고;
상기 반전 모터는, 하우징이 제1 감속기의 하우징에 고정되며 회전축이 제1 감속기의 입력축과 결합되고, 반전 모터는 상기 언로딩 로봇의 컨트롤러에 전기적으로 연결되며;
상기 반전 홀더는 제1 감속기의 출력축에 고정되고;
상기 반전 디스크는 반전 홀더에 고정되며, 반전 디스크는 화물을 적재하거나 언로딩하도록 마련되고;
상기 제2 감속기의 하우징은 상기 운송 프레임에 고정되고;
상기 스윙 모터는, 하우징이 제2 감속기의 하우징에 고정되며 회전축이 제2 감속기의 입력축과 결합되고, 스윙 모터는 상기 언로딩 로봇의 컨트롤러에 전기적으로 연결되며;
상기 스윙 로드는, 일단이 제2 감속기의 출력축에 고정되고 타단이 제1 감속기의 하우징에 고정되며;
화물이 적재된 반전 디스크는 스윙 모터의 회전을 통해 이동식 화물 선반의 외부에서 미리 정해진 화물 박스의 상방에 이동되고, 반전 모터의 회전을 통해 화물을 상기 화물 박스 내에 언로딩할 수 있다.
선택적으로, 상기 평행 설치된 2개의 횡방향 이동 장치는 상기 수직 방향 이동 장치가 상기 이동식 화물 선반의 길이 방향에 따라 이동 가능하도록 제어할 수 있다.
선택적으로, 상기 수직 방향 이동 장치는 상기 반전 장치가 상기 이동식 화물 선반의 높이 방향을 따라 이동 가능하도록 제어할 수 있다.
선택적으로, 상기 반전 장치는 화물이 수평 방향으로 원의 궤적에 따라 이동 가능하도록 제어할 수 있고, 반전하는 것을 통해 화물을 언로딩할 수도 있다.
선택적으로, 상기 반전 장치는 상기 2개의 상기 스윙 로드를 포함할 수 있고, 상기 2개의 스윙 로드는 각각 상기 제1 감속기의 상기 하우징의 상부면 및 저부면에 위치할 수 있다.
선택적으로, 상기 이동식 화물 선반은 복수 층으로 설치될 수 있고, 각 층에는 복수의 화물 박스가 설치될 수 있으며, 복수 층으로 구성된 복수의 화물 박스는 매트릭스 형태로 배열될 수 있고, 각각의 화물 박스는 탈착 가능하다.
선택적으로, 상기 반전 디스크는 화물을 양측의 이동식 화물 선반 중 어느 하나에 언로딩할 수 있다.
선택적으로, 각각의 상기 언로딩 영역에는 2개의 검출 장치가 설치될 수 있고, 각각의 이동식 화물 선반에는 상기 2개의 검출 장치와 대응하여2개의 식별 장치가 설치되며, 2개의 검출 장치가 각각 2개의 식별 장치와 정렬되면, 이동식 화물 선반은 정밀하게 위치 결정될 수 있다.
선택적으로, 상기 식별 장치는 2차원 코드(QR코드) 또는 바코드일 수 있고 상기 검출 장치는 카메라일 수 있고, 또는 상기 식별 장치는 RFID 전자 태그이고 상기 검출 장치는 카드 리더일 수 있다.
선택적으로, 상기 검출 장치(4)는 분류 현장에 고정되거나 언로딩 로봇의 이동하지 않는 고정 부재에 고정될 수 있다.
본 출원에 따른 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 방법은 상기 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템을 포함하고, 상기 로봇 분류 시스템의 분류 방법은,
이동식 화물 선반을 선택하고 상기 이동식 화물 선반을 임의의 비어 있는 언로딩 영역으로 이동하고 하역 대기시키며, 상기 이동식 화물 선반의 적어도 하나의 화물 박스는 화물이 적재되어 있지 않는 비어 있는 화물 박스인 단계(S1);
상기 언로딩 영역에 설치된 검출 장치를 통해 상기 언로딩 영역에서의 이동식 화물 선반의 식별 장치를 판독하는 단계(S2) ;
서버는 상기 식별 장치에 의해 획득한 상기 이동식 화물 선반의 비어 있는 화물 박스, 언로딩된 화물 및 언로딩 대기 화물의 정보에 근거하여 스케줄링을 개시하는 단계(S3);
분류 로봇에 의해 분류된 화물을 상기 비어 있는 화물 박스 내에 언로딩하고자 하는 경우, 분류 로봇은 상기 화물을 상기 언로딩 영역에 가까운 위치로 운송하는 단계(S4);
상기 언로딩 영역에서의 언로딩 로봇은 상기 분류 로봇에 의해 언로딩된 상기 화물을 적재한 후, 상기 화물을 미리 정해진 비어 있는 화물 박스 내에 언로딩하는 단계(S5); 및
상기 이동식 화물 선반에서의 상기 비어 있는 화물 박스 내에 미리 정해진 화물이 만재(滿載)되면, 이동식 화물 선반을 다른 포장 영역으로 이동시켜 포장을 진행하는 단계(S6)를 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 단계(S1)에서, 상기 이동식 화물 선반의 복수의 화물 박스 중 적어도 하나의 화물 박스는 화물이 보관되어 있지 않고 비어 있는 화물 박스는, 상기 이동식 화물 선반에 화물이 보관된 적이 없었거나, 상기 이동식 화물 선반이 보관된 화물을 언로딩한 후 다시 화물의 보관을 대기하거나, 상기 이동식 화물 선반에 화물이 보관되었지만 화물이 만재되지 않은 상태에서 중단되어 언로딩 영역 및 언로딩 로봇(5)을 교체하여 계속 하역하여야 하는 경우를 의미할 수 있다.
선택적으로, 하나의 언로딩 로봇이 중단되어야 하는 경우, 서버를 통해 스케줄링을 다시 수행함으로써 인접하는 하나의 언로딩 로봇에 의해 상기 화물을 상기 이동식 화물 선반에 언로딩할 수 있다.
종래 기술에 비하여, 본 출원은 적어도 다음과 같은 장점을 가진다. 분류 로봇은 순환하면서 줄을 서서 상역 및 하역을 진행하고, 출구의 설치 개수가 많으며, 분류 효율이 높고, 분류 플랫폼은 단일 층 또는 복수 층으로 설치될 수 있으므로 분류량이 클 수 있다. 이동식 화물 선반에 많은 화물을 보관할 수 있으므로 공간 이용률이 높고, 이동식 화물 선반이 이동할 수 있기 때문에 매우 유연하며 현장의 이용률이 높을 수 있다. 언로딩 로봇이 차지하는 공간이 작게 되어 위치 결정 정확도에 대한 요구가 높지 않으므로 비용 절감에 유리할 수 있다. 또한, 언로딩 로봇에 고장이 발생하는 경우, 신속하게 해결할 수 있고, 포장 영역을 유연하게 설정할 수 있으므로 분류 현장의 분류에 영향을 주지 않는다.
본 출원은, 구조가 콤팩트하고 분류량이 크며 공간 이용이 충분하고 분류 효율이 높은 유익한 효과를 가진다.
도 1은 본 출원의 전체적 구조를 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 출원의 언로딩 로봇 및 이동 화물 선반의 주요 구조를 나타내는 예시도이다.
도 3 및 도 4는 본 출원의 반전 장치를 구조를 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 출원의 수직 방향 이동 장치 및 횡방향 이동 장치의 중공 로드와 관련되는 구조를 나타내는 예시도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 출원을 더 상세하게 설명한다.
화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이 이동식 화물 선반(2), 분류 로봇(1), 분류 로봇 포지션닝 장치, 도입 장치, 언로딩 로봇(5), 검출 장치(4) 및 서버를 포함한다.
이동식 화물 선반(2)은 복수개가 설치되고, 각각의 이동식 화물 선반(2)에는 화물을 언로딩하기 위한 복수의 화물 박스(21)가 설치된다. 본 실시예에서 이동식 화물 선반(2)은 복수 층으로 설치되고, 각 층에는 복수의 화물 박스(21)가 설치되며 매트릭스 형태로 규율적으로 배열된다. 이동식 화물 선반(2)은 식별 장치(3)가 구비되어 있고 임의의 비어 있는 언로딩 영역으로 이동할 수 있다. 본 실시예의 도 1에서, 복수의 이동식 화물 선반(2)이 평행하게 배열되어 있는 경우를 도시하였지만, 복수의 이동식 화물 선반(2)이 실제로 분류 플랫폼(11)을 에워싸도록 설치될 수도 있으므로 현장 이용률을 보다 향상시킬 수 있다.
화물을 편리하게 픽업하기 위해, 이동식 화물 선반(2)의 각 층에는 평행되는 2개의 횡향 로드(22)가 설치되고, 화물 박스(21)에는 이와 대응되는 2개의 플랜징부가 설치되며, 화물 박스(21)의 2개의 플랜징부는 2개의 횡향 로드(22) 상에 걸릴 수 있다.
분류 로봇(1)은 복수개가 설치되고 분류 플랫폼(11) 상에서 이동 가능하며, 분류 로봇(1)은 입구에서 적재된 화물을 지정된 언로딩 영역으로 운송하고 하역할 수 있다. 분류 로봇(1)은 통상적으로 자율주행(self-navigation) 카트를 사용하고, 분류 플랫폼(11)을 따라 순환하면서 화물을 운송할 수 있다. 화물 출구는 통상적으로 분류 플랫폼(11)의 가장자리에 설치되고, 분류 로봇(1)는 화물을 언로딩할 때, 반전 플레이트를 회동시키는 것을 통해 화물을 언로딩할 수 있다. 분류 플랫폼(11)은 통상적으로 일정한 높이를 가진다. 분류 플랫폼(11)은 복수 층으로 설치될 수 있고, 각 층의 분류 플랫폼(11)에는 모두 분류 로봇(1)을 배치할 수 있다.
분류 로봇 포지션닝 장치는 분류 로봇(1)에 대해 포지셔닝을 진행할 수 있으며, 무선 측위 시스템(wireless positioning system)을 이용하여 위치 결정할 수 있다. 분류 플랫폼(11)에 2차원 코드, 바코드 등을 부착하고 분류 로봇(1)에 카메라를 장착하는 것을 통해 2차원 코드, 바코드에 따른 위치 정보를 수집할 수도 있지만, 이 부분은 종래 기술에 속하는 것이다.
도입 장치는 분류 플랫폼(11)의 화물 입구에 설치될 수 있고, 작업자가 도입 장치를 파지하고 화물을 식별하여 도입할 수도 있다. 도입 장치는 화물을 식별할 수 있는 코드 판독 장치를 사용할 수 있고, 화물에는 통상적으로 2차원 코드 또는 바코드가 부착되어 있다. 이에 대응하여, 코드 판독 장치는 2차원 코드 또는 바코드 스캐너일 수 있다. 일반적으로, 작업자가 코드 판독 장치를 이용하여 화물을 스캔한 후, 화물 입구의 분류 로봇(1)에 방치한다. 분류 플랫폼(11)은 출구를 제외한 모든 위치에 화물 입구가 설치될 수 있다. 도입 장치는 화물을 분류 로봇(1)으로 운송할 수 있는 로봇 암일 수도 있다. 서버는 로봇 암에 의해 운송되는 화물의 구체적인 정보(예를 들어, 화물이 칫솔임.)를 획득할 수 있다.
언로딩 로봇(5)은 분류 로봇(1)에 의해 언로딩된 화물을 적재할 수 있고, 상기 화물을 이동식 화물 선반(2)의 미리 설정된 비어 있는 화물 박스(21) 내에 언로딩할 수 있다. 물론, 언로딩 로봇(5)은 분류 플랫폼(11)의 가장자리에 따라 설치될 수 있다.
검출 장치(4)는 언로딩 영역의 지면 상 또는 언로딩 로봇(5)의 이동하지 않도록 마련된 고정 부재 상에 고정될 수 있다. 검출 장치(4)는 식별 장치(3)의 정보를 수집할 수 있으며, 공간 위치를 수집할 수도 있다. 본 실시예에서, 식별 장치(3)는 2차원 코드 또는 바코드이고 이에 대응하여 검출 장치(4)는 카메라일 수 있으며, 또는 식별 장치(3)는 무선통신 RFID 전자 태그이고 검출 장치(4)는 무선 통신 카드 리더일 수 있다.
서버는 무선의 방식으로 분류 로봇(1)의 컨트롤러에 접속되고, 유선 또는 무선의 방식으로 언로딩 로봇(5)의 컨트롤러, 검출 장치(4) 및 도입 장치에 접속된다.
본 실시예에서, 서버는 화물의 속성에 따라 분류할 수 있고, 예를 들어, 화물이 어느 고객에 속하는 것인지, 화물이 어느 화물 선반에 속하는 것인지, 화물이 어느 공급업체에 속하는 것인지, 화물이 어느 택배 배송 지역에 속하는 것인지 및 화물이 어느 배송업자에 속하는 것인지 중 어느 하나에 따라 분류할 수 있다. 한명의 고객의 복수의 화물을 동일한 이동식 화물 선반(2)의 상이한 화물 박스(21) 내에 분류할 수 있고, 동일한 이동식 화물 선반(2)에 복수 고객의 화물을 보관시킬 수 있으며; 어떤 공급업체의 복수의 화물을 동일한 이동식 화물 선반(2)의 상이한 화물 박스(21) 내에 분류하고, 동일한 이동식 화물 선반(2)에는 동일한 공급업체의 복수의 화물을 보관시킬 수 있다.
선택적으로, 언로딩 로봇(5)은 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 수직 방향 이동 장치(43), 평행 설치된 2개의 횡방향 이동 장치(42) 및 반전 장치를 포함할 수 있다.
여기서, 횡방향 이동 장치(42)는 중공 로드(422), 제1 연동 벨트 풀리(424)와 제2 연동 벨트 풀리, 연동 벨트(423), 서보 모터(421) 및 슬라이드 블록(425)을 포함할 수 있다.
중공 로드(422)는 브라켓에 의해 지면에 고정되는 동시에 수평 장착되며, 상기 중공 로드(422)에는 개구단(4222)이 설치되고, 중공 로드(422)의 2개의 외측면에 요홈(4221)이 개설되어 있다.
제1 연동 벨트 풀리(424) 및 제2 연동 벨트 풀리는 각각 중공 로드(422) 내의 양단에 회동 가능하게 결합될 수 있다.
연동 벨트(423)는 제1 연동 벨트 풀리(424)와 제2 연동 벨트 풀리를 연결시킬 수 있다.
서보 모터(421)의 하우징은 중공 로드(422)에 고정되고, 회전축은 제1 연동 벨트 풀리(424)의 중심축 또는 제2 연동 벨트 풀리의 중심축에 결합되며, 서보 모터(421)는 언로딩 로봇(5)의 컨트롤러에 전기적으로 연결된다.
슬라이드 블록(425)에는 돌기(4252) 및 2개의 슬라이딩 레일(4251)이 설치되며, 돌기(4252)는 중공 로드(422)의 개구단(4222)에 감입되는 동시에 연동 벨트(423)에 고정될 수 있고, 슬라이딩 레일(4251)은 요홈(4221)만을 따라 왕복 이동 가능하다.
수직 방향 이동 장치(43)의 구조는 횡방향 이동 장치(42)의 구조와 동일하고, 상이한 점은, 수직 방향 이동 장치(43)의 중공 로드(422)는 수직 설치되며, 수직 방향 이동 장치(43)의 중공 로드(422)의 양단은 각각 2개의 횡방향 이동 장치(42)의 슬라이드 블록(425)에 고정되는 것이다.
수직 방향 이동 장치(43)의 구조와 횡방향 이동 장치(42)의 구조는 동일하므로 전체적인 구조를 간략화하고 유지 보수가 용이할 수 있다.
반전 장치는, 운송 프레임(61), 제1 감속기(64), 반전 모터(62), 반전 홀더(63), 반전 디스크(60), 제2 감속기(66), 스윙 모터(67) 및 스윙 로드(65)를 포함한다.
운송 프레임(61)은 수직 방향 이동 장치(43)의 슬라이드 블록(425)에 고정된다.
반전 모터(62)의 하우징은 제1 감속기(64)의 하우징에 고정되며, 회전축은 제1 감속기(64)의 입력축에 결합되고, 반전 모터(62)는 언로딩 로봇(5)의 컨트롤러에 전기적으로 연결된다.
반전 홀더(63)는 제1 감속기(64)의 출력축에 고정된다. 본 실시예에서, 안정성을 향상시키기 위해 2개의 대칭되는 반전 홀더(63)가 설치되어 있다.
반전 디스크(60)는 반전 홀더(63)에 고정되며, 반전 디스크(60)는 화물을 적재하거나 언로딩하도록 마련된다.
제2 감속기(66)의 하우징은 운송 프레임(61)에 고정된다.
스윙 모터(67)의 하우징은 제2 감속기(66)의 하우징에 고정되며, 회전축은 제2 감속기(66)의 입력축에 결합되고, 스윙 모터(67)는 언로딩 로봇(5)의 컨트롤러에 전기적으로 연결된다.
스윙 로드(65)의 일단은 제2 감속기(66)의 출력축에 고정되고, 타단은 제1 감속기(65)의 하우징에 고정되며, 본 실시예에서 스윙 로드(65)는 2개가 설치되고 각각 제1 감속기(64)의 하우징의 상부면 및 저부면에 위치됨으로써 안정성을 향상시킬 수 있다.
화물이 적재된 반전 디스크(60)는 스윙 모터(67)의 회전을 통해 이동식 화물 선반(2) 외부에서 미리 정해진 화물 박스(21)의 상방에 이동하고, 반전 모터(62)의 회전을 통해 화물을 상기 화물 박스(21) 내에 언로딩할 수 있다.
평행 설치된 2개의 상기 횡방향 이동 장치(42)는 수직 방향 이동 장치(43)가 이동식 화물 선반(2)의 길이 방향에 따라 이동 가능하도록 제어할 수 있고, 수직 방향 이동 장치(43)는 반전 장치가 상기 이동식 화물 선반(2)의 높이 방향을 따라 이동 가능하도록 제어할 수 있으며, 반전 장치는 화물이 수평 방향으로 원의 궤적에 따라 이동 가능하도록 제어할 수 있고, 반전하는 것을 통해 화물을 언로딩할 수도 있다.
언로딩 로봇(5)은 오픈 루프의 제어 방식을 이용할 수 있고, 소프트웨어를 통해 수직 방향 이동 장치(43)의 서보 모터(421)를 제어함으로써 화물을 지정된 층으로 정확하게 이동시킬 수 있으며, 소프트웨어를 통해 횡방향 이동 장치(42)의 서보 모터(421)를 제어함으로써 화물을 지정된 열로 정확하게 이동시킬 수 있다. 화물 박스(21)의 사이즈가 비교적 크기 때문에 반전 장치는 미리 설정된 화물 박스(21)에 정확하게 포지션닝되어 언로딩할 수 있다. 마찬가지로, 분류 플랫폼(11)의 가장가지로 정확하게 이동할 수도 있으므로 분류 로봇(1)에 의해 언로딩된 화물을 적재할 수 있다. 이러한 제어 방법을 통해, 부품의 설치 비용을 절감할 수 있고 화물 박스(21)의 각각에 하나의 센서를 설치할 필요가 없게 된다.
하역 효율을 향상시키고 언로딩 로봇(5)의 이용률을 향상시키기 위해, 반전 디스크(60)는 화물을 양측의 이동식 화물 선반(2) 중 어느 하나에 언로딩할 수 있다.
이동식 화물 선반(2)은 작업자 또는 운송 로봇에 의해 운송될 수 있다. 이동식 화물 선반(2)에 대해 정확하게 포지션닝하기 위해, 각각의 언로딩 영역에는 2개의 검출 장치(4)가 설치될 수 있고, 이에 대응하여 각각의 이동식 화물 선반(2)에는 2개의 식별 장치(3)가 설치될 수 있다. 2개의 검출 장치(4)와 각각 2개의 식별 장치(3)가 정렬되면, 이동식 화물 선반(2)을 정밀하게 위치 결정할 수 있다. 본 출원의 2 쌍의 식별 장치(3) 및 검출 장치(4)는 위치 결정을 진행하고 이동식 화물 선반(2)과 관련되는 정보를 판독하는 기능을 구비하게 되어 두가지 기능을 겸용할 수 있다.
바람직하게는, 검출 장치(4)는 분류 현장에 고정되거나 언로딩 로봇의 이동하지 않도록 마련된 고정 부재에 설치되고, 검출 장치(4)는 브라켓에 고정될 수 있다.
본 출원의 각 모터의 초기 위치는 한계 위치를 설정하는 것을 통해 획득할 수 있고, 또는 초기 위치 센서를 설치하는 것을 통해 모터의 초기 위치를 위치 결정할 수 있다. 예를 들어, 슬라이드 블록(425)가 제1 연동 벨트 풀리(424) 또는 제2 연동 벨트 풀리와 접촉하기 시작하는 한계 위치까지 이동되었을 때 저지되고, 모터의 구속 전류가 증대되며, 컨트롤러는 해당 위치를 모터의 초기 위치로 확정할 수 있다. 그리고, 모터가 한 바퀴 회전할 때의 슬라이드 블록(425)의 이동 거리를 추정하여 산출한다. 또는, 초기 위치 센서를 설치하고 슬라이드 블록(425)가 초기 위치 센서에 접촉하기 시작할 때의 위치를 모터의 초기 위치로 확정한다. 마찬가지로, 반전 모터(62) 및 스윙 모터(67)의 초기 위치도 한계 위치를 설정하거나 초기 위치 센서를 통해 획득할 수 있다.
본 출원은 상기 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템을 포함하는 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 방법을 더 제공한다. 상기 로봇 분류 시스템의 분류 방법은, 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다.
단계(S1): 이동식 화물 선반(2)을 선택하고 상기 이동식 화물 선반(2)을 임의의 비어 있는 언로딩 영역으로 이동하여 하역 대기시키며, 상기 이동식 화물 선반(2)의 적어도 하나의 화물 박스(21)는 화물이 보관되지 않은 화물 박스(21)이다. 여기서, 통상적으로 3 가지 경우가 존재할 수 있다. 첫 번째의 경우는, 상기 이동식 화물 선반(2)에는 화물이 보관되어 있지 않은 경우(또는 화물이 보관된 적이 없는 경우)이고; 두 번째의 경우는, 상기 이동식 화물 선반(2)은 화물을 이미 언로딩한 후 다시 화물의 보관을 대기하는 경우이며; 세 번째 경우는, 상기 이동식 화물 선반(2)은 이전에 화물을 보관하였지만 화물이 만재(滿載)되지 않은 상태에서 중단되어 언로딩 영역과 언로딩 로봇(5)을 교체하여 계속 하역해야 하는 경우일 수 있다. 여기서, 중단된 원인은 언로딩 로봇(5)에 고장이 발생하였거나 분류 현장을 옮겨야 하는 것일 수 있다.
단계(S2): 언로딩 영역에 고정된 검출 장치(4)를 통해 상기 언로딩 영역에서의 이동식 화물 선반(2)의 식별 장치(3)를 판독한다.
단계(S3): 서버는 상기 식별 장치(3)에 대한 판독을 통해 획득한 상기 이동식 화물 선반(2)의 비어 있는 화물 박스(21), 언로딩된 화물 및 언로딩 대기 화물의 정보에 근거하여 스케줄링을 개시한다. 예를 들어, 원 계획에 의하면 1 번 이동식 화물 선반(2)에서 1 호 언로딩 로봇(5)을 통해 1 번, 2 번 및 3 번 화물 박스(21)에 각각 3 개의 화물을 보관하여야 하는 것이지만, 1 호 언로딩 로봇(5)에 고장이 발생하여 중단해야 하는데 이때 3 번 화물 박스(21)에는 마지막 하나의 화물이 보관되지 않았다. 이때, 첫 번째 해결 방안으로서, 작업자가 수동으로 1 번 이동식 화물 선반(2)을 비어 있는 10 번 언로딩 영역에 운송하고, 서버는 10 번의 검출 장치(4)를 통해 상기 정보를 획득하며, 만약 서버가 세 번째 화물이 적재되어 있는 어느 하나의 분류 로봇에 관한 정보를 획득하면, 상기 세 번째 화물을 10 번 언로딩 로봇(5)이 위치하는 10 번 언로딩 영역에 운송하고, 10 번 언로딩 로봇(5)을 통해 상기 세 번째 화물을 3번 화물 박스(21) 내에 언로딩할 수 있다. 두 번째 해결 방안으로서, 인접하는 다른 하나의 언로딩 로봇, 예를 들어 2 번 언로딩 로봇(5)을 통해 상기 세 번째 화물을 1 번 이동식 화물 선반(2)의 3 번 화물 박스(21) 내에 언로딩할 수 있다.
단계(S4): 분류 로봇에 의해 분류된 화물을 상기 비어 있는 화물 박스(21) 내에 언로딩해야 하는 경우, 분류 로봇은 상기 화물을 상기 언로딩 영역에 가까운 위치로 운송한다.
단계(S5): 상기 언로딩 영역에서의 언로딩 로봇은 상기 분류 로봇에 의해 언로딩된 상기 화물을 적재한 후, 상기 화물을 미리 정해진 비어 있는 화물 박스(21) 내에 언로딩한다.
단계(S6): 상기 이동식 화물 선반(2)에서의 상기 비어 있는 화물 박스(21) 내에 미리 정해진 화물이 만재되면, 이동식 화물 선반(2)을 포장 영역으로 이동시켜 포장을 진행한다. 물론, 다른 언로딩 영역에도 검출 장치(4)가 장착되어 있어 식별 장치(3)를 판독한 후 서버를 통해 각각의 화물 박스(21)의 정보를 얻을 수 있다.
산업상 이용가능성
본 출원은 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템 및 이의 분류 방법을 제공한다. 상기 분류 시스템은, 이동식 화물 선반, 분류 로봇, 분류 로봇 포지션닝 장치, 도입 장치, 언로딩 로봇, 검출 장치 및 서버를 포함하고, 상기 이동식 화물 선반에는 화물을 언로딩하기 위한 복수의 화물 박스가 설치되며, 이동식 화물 선반에는 식별 장치가 설치되고 임의의 비어 있는 언로딩 영역으로 이동 가능하며; 상기 분류 로봇은 복수개가 설치되고 분류 플랫폼 상에서 이동 가능하며, 분류 로봇은 적재된 화물을 지정된 언로딩 영역으로 운송하고 하역할 수 있고; 상기 언로딩 로봇은 분류 로봇에 의해 언로딩된 화물을 적재하고, 상기 화물을 이동식 화물 선반의 미리 설정된 비어 있는 화물 박스 내에 언로딩할 수 있으며; 상기 검출 장치는 식별 장치의 정보를 수집할 수 있고; 상기 서버는 무선의 방식으로 분류 로봇의 컨트롤러에 접속되고, 유선 또는 무선의 방식으로 언로딩 로봇의 컨트롤러, 검출 장치 및 도입 장치에 접속된다. 본 출원은 구조가 콤팩트하고 분류량이 크며 공간 이용이 충분하고 분류 효율이 높은 유익한 효과를 가진다.
또한, 본 출원의 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템 및 이의 분류 방법은 실시 가능하며, 다양한 산업 응용 분야에 적용될 수 있음을 이해할 수 있다. 예를 들어, 본 출원의 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템 및 이의 분류 방법은 분류 로봇에 의한 화물 분류에 관한 기술 분야에 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템으로서,
    이동식 화물 선반(2), 분류 로봇(1), 분류 로봇 포지션닝 장치, 도입 장치, 언로딩 로봇(5), 검출 장치(4) 및 서버를 포함하고,
    상기 이동식 화물 선반(2)은 복수개가 설치되고, 상기 각각의 이동식 화물 선반(2)에는 화물을 언로딩하기 위한 복수의 화물 박스(21)가 설치되며, 상기 이동식 화물 선반(2)에는 식별 장치(3)가 구비되고 임의의 비어 있는 언로딩 영역으로 이동 가능하며;
    상기 분류 로봇(1)은 복수개가 설치되고 분류 플랫폼(11) 상에서 이동 가능하게 마련되며, 상기 분류 로봇(1)은 적재된 화물을 지정된 언로딩 영역으로 운송하고 언로딩 가능하고;
    상기 분류 로봇 포지션닝 장치는 분류 로봇(1)에 대해 포지셔닝하며;
    상기 도입 장치는 분류 플랫폼(11)의 화물 입구에 설치되고, 화물을 식별하고 도입 가능하며;
    상기 언로딩 로봇(5)은 분류 로봇(1)에 의해 언로딩된 화물을 적재 가능하고, 상기 화물을 이동식 화물 선반(2)의 미리 설정된 비어 있는 화물 박스(21) 내에 언로딩 가능하며;
    상기 검출 장치(4)는 언로딩 영역의 지면 상 또는 언로딩 로봇(5)의 이동하지 않는 고정 부재 상에 설치되고 상기 식별 장치(3)의 정보를 수집 가능하며;
    상기 서버는 무선의 방식으로 상기 분류 로봇(1)의 컨트롤러에 접속되고, 유선 또는 무선의 방식으로 언로딩 로봇(5)의 컨트롤러, 검출 장치(4) 및 도입 장치에 접속되는 것을 특징으로 하는 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 언로딩 로봇(5)은 수직 방향 이동 장치(43), 평행 설치된 2개의 횡방향 이동 장치(42) 및 반전 장치를 포함하고,
    상기 횡방향 이동 장치(42)는,
    중공 로드(422), 제1 연동 벨트 풀리(424)와 제2 연동 벨트 풀리, 연동 벨트(423), 서보 모터(421) 및 슬라이드 블록(425)을 포함하며,
    상기 중공 로드(422)는 브라켓에 의해 지면에 고정되고 수평 장착되며, 상기 중공 로드(422)에는 개구단(4222)이 설치되고, 상기 중공 로드(422)의 2개의 외측면에는 요홈(4221)이 개설되며;
    상기 제1 연동 벨트 풀리(424) 및 상기 제2 연동 벨트 풀리는 각각 중공 로드(422) 내의 양단에 회동 가능하게 결합되고;
    상기 연동 벨트(423)는 제1 연동 벨트 풀리(424)와 제2 연동 벨트 풀리를 연결시키며;
    상기 서보 모터(421)의 하우징은 중공 로드(422)에 고정되고, 상기 서보 모터(421)의 회전축은 제1 연동 벨트 풀리(424)의 중심축 또는 제2 연동 벨트 풀리의 중심축과 결합되며, 상기 서보 모터(421)는 상기 언로딩 로봇(5)의 컨트롤러에 전기적으로 연결되고;
    상기 슬라이드 블록(425)에는 돌기(4252) 및 2개의 슬라이딩 레일(4251)이 설치되며, 돌기(4252)는 중공 로드(422)의 개구단(4222)에 감입되어 연동 벨트(423)에 고정 가능하고, 슬라이딩 레일(4251)은 요홈(4221)만을 따라 왕복 이동 가능하며;
    상기 수직 방향 이동 장치(43)의 구조는 횡방향 이동 장치(42)의 구조와 동일하고, 수직 방향 이동 장치(43)의 중공 로드(422)는 수직 설치되며, 수직 방향 이동 장치(43)의 중공 로드(422)의 양단은 각각 2개의 횡방향 이동 장치(42)의 슬라이드 블록(425)에 고정되고;
    상기 반전 장치는,
    운송 프레임(61), 제1 감속기(64), 반전 모터(62), 반전 홀더(63), 반전 디스크(60), 제2 감속기(66), 스윙 모터(67) 및 스윙 로드(65)를 포함하며,
    상기 운송 프레임(61)은 수직 방향 이동 장치(43)의 슬라이드 블록(425)에 고정되고;
    상기 반전 모터(62)의 하우징은 제1 감속기(64)의 하우징에 고정되며, 상기 반전 모터(62)의 회전축은 제1 감속기(64)의 입력축에 결합되고, 반전 모터(62)는 상기 언로딩 로봇(5)의 컨트롤러에 전기적으로 연결되며;
    상기 반전 홀더(63)는 제1 감속기(64)의 출력축에 고정되고;
    상기 반전 디스크(60)는 반전 홀더(63)에 고정되고 화물을 적재하거나 언로딩하도록 마련되며;
    상기 제2 감속기(66)의 하우징은 상기 운송 프레임(61)에 고정되고;
    상기 스윙 모터(67)의 하우징은 제2 감속기(66)의 하우징에 고정되며, 상기 스윙 모터(67)의 회전축은 제2 감속기(66)의 입력축에 결합되고, 상기 스윙 모터(67)는 상기 언로딩 로봇(5)의 컨트롤러에 전기적으로 연결되며;
    상기 스윙 로드(65)는, 일단이 제2 감속기(66)의 출력축에 고정되고 타단이 제1 감속기(64)의 하우징에 고정되며;
    화물이 적재된 반전 디스크(60)는 상기 스윙 모터(67)의 회전을 통해 이동식 화물 선반(2)의 외부에서 미리 정해진 화물 박스(21)의 상방에 이동하고, 상기 반전 모터(62)의 회전을 통해 상기 화물을 상기 화물 박스(21) 내에 언로딩 가능한 것을 특징으로 하는 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 평행 설치된 2개의 횡방향 이동 장치는, 상기 수직 방향 이동 장치가 상기 이동식 화물 선반의 길이 방향에 따라 이동 가능하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 수직 방향 이동 장치는, 상기 반전 장치가 상기 이동식 화물 선반의 높이 방향을 따라 이동 가능하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템.
  5. 제2 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반전 장치는 화물이 수평 방향으로 원의 궤적에 따라 이동 가능하도록 제어되고, 반전하는 것을 통해 화물을 언로딩 가능하는 것을 특징으로 하는 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템.
  6. 제2 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반전 장치는 상기 2개의 스윙 로드를 포함하고,
    상기 2개의 스윙 로드는 각각 상기 제1 감속기의 상기 하우징의 상부면 및 저부면에 위치하는 것을 특징으로 하는 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동식 화물 선반(2)은 복수 층으로 설치되고, 각 층에는 복수의 화물 박스(21)가 설치되며,
    상기 복수 층으로 구성된 상기 복수의 화물 박스(21)는 매트릭스 형태로 배열되고,
    상기 각각의 화물 박스(21)는 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 반전 디스크(60)는 화물을 양측의 이동식 화물 선반(2) 중 어느 하나에 언로딩 가능한 것을 특징으로 하는 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각각의 언로딩 영역에는 2개의 검출 장치(4)가 설치되고,
    상기 각각의 이동식 화물 선반(2)에는 상기 2개의 검출 장치(4)와 대응되는 2개의 식별 장치(3)가 설치되며,
    상기 2개의 검출 장치(4)가 각각 상기 2개의 식별 장치(3)와 정렬되면, 이동식 화물 선반(2)은 정밀하게 위치 결정되는 것을 특징으로 하는 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식별 장치(3)는 2차원 코드(QR코드) 또는 바코드이고 상기 검출 장치(4)는 카메라이고, 또는
    상기 식별 장치(3)는 RFID 전자 태그이고 상기 검출 장치(4)는 카드 리더인 것을 특징으로 하는 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 장치(4)는 분류 현장에 설치되거나 언로딩 로봇의 이동하지 않는 고정 부재에 설치되는 것을 특징으로 하는 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 따른 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템을 포함하는 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 방법으로서,
    이동식 화물 선반(2)을 선택하고 상기 이동식 화물 선반(2)을 임의의 비어 있는 언로딩 영역으로 이동하고 하역 대기시키며, 상기 이동식 화물 선반(2)의 적어도 하나의 화물 박스(21)는 화물이 없는 비어 있는 화물 박스(21)인 단계(S1);
    상기 언로딩 영역에 설치된 검출 장치(4)를 통해 상기 언로딩 영역에서의 이동식 화물 선반(2)의 식별 장치(3)를 판독하는 단계(S2);
    서버는 상기 식별 장치(3)에 의해 획득한 상기 이동식 화물 선반(2)의 비어 있는 화물 박스(21), 언로딩된 화물 및 언로딩 대기 화물의 정보에 근거하여 스케줄링을 개시하는 단계(S3);
    분류 로봇(1)에 의해 분류된 화물을 상기 비어 있는 화물 박스(21) 내에 언로딩하려고 하는 경우, 분류 로봇(1)은 상기 화물을 상기 언로딩 영역에 가까운 위치로 운송하는 단계(S4);
    상기 언로딩 영역에 있는 언로딩 로봇(5)은 상기 분류 로봇(1)에 의해 언로딩된 상기 화물을 적재한 후, 상기 화물을 미리 정해진 비어 있는 화물 박스(21) 내에 언로딩하는 단계(S5); 및
    상기 이동식 화물 선반(2)의 상기 비어 있는 화물 박스(21) 내에 미리 정해진 화물이 만재(滿載)되면, 이동식 화물 선반(2)을 포장 영역으로 이동시켜 포장을 진행하는 단계(S6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 단계(S1)에서,
    상기 이동식 화물 선반(2)의 복수의 화물 박스(21) 중 적어도 하나의 화물 박스(21)는 화물이 없는 비어 있는 화물 박스(21)인 것은, 상기 이동식 화물 선반(2)에 화물이 보관된 적이 없었거나, 상기 이동식 화물 선반(2)이 화물을 언로딩한 후 다시 화물의 보관을 대기하거나, 상기 이동식 화물 선반(2)에 화물이 보관되었지만 화물이 만재되지 않은 상태에서 중단되어 언로딩 영역 및 언로딩 로봇(5)을 교체하여 계속 하역하여야 하는 경우을 의미하는 것을 특징으로 하는 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 방법.
  14. 제12 항 또는 제13 항에 있어서,
    하나의 언로딩 로봇(5)이 중단되는 경우, 서버를 통해 스케줄링을 다시 실행함으로써 인접하는 하나의 언로딩 로봇(5)을 통해 상기 화물을 상기 이동식 화물 선반(2)에 언로딩하는 것을 특징으로 하는 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 방법.
KR1020237031729A 2021-04-30 2021-11-23 화물 선반 이송이 식별 가능한 로봇에 기반한 화물 분류 시스템 및 이의 분류 방법 KR20230145465A (ko)

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