KR20240026376A

KR20240026376A - 화물 하차 자동화 방법 및 이를 수행하기 위한 화물 하차 자동화 머신

Info

Publication number: KR20240026376A
Application number: KR1020220103786A
Authority: KR
Inventors: 정병진; 박종삼; 정병택
Original assignee: 주식회사 에스티씨엔지니어링
Priority date: 2022-08-19
Filing date: 2022-08-19
Publication date: 2024-02-28
Also published as: WO2024039082A1

Abstract

화물 하차 자동화 방법 및 이를 수행하기 위한 화물 하차 자동화 머신이 개시된다. 개시되는 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 방법은, 하나 이상의 프로세서들, 및 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 포함하는 화물 하차 자동화 머신에서 수행되는 방법으로서, 화물들이 적재된 적재함 내부를 촬영한 적재 화물 영상을 획득하는 단계, 적재 화물 영상에 기초하여 적재함 내 화물의 위치, 화물의 종류, 및 화물의 적재 패턴 중 하나 이상을 포함하는 적재 화물 관련 정보를 확인하는 단계, 및 적재 화물 관련 정보에 기초하여 화물 하차 자동화 머신에 구비되는 한 쌍의 로봇 팔 장치를 동작시켜 적재된 화물을 하차시키는 단계를 포함한다.

Description

화물 하차 자동화 방법 및 이를 수행하기 위한 화물 하차 자동화 머신{CARGO UNLOADING AUTOMATION METHOD AND CARGO UNLOADING AUTOMATION MACHINE FOR EXECUTING THE METHOD}

본 발명의 실시예는 화물 하차 자동화 기술과 관련된다.

최근 3년간 택배 물동량은 매년 10~13%씩 증가했으나 택배 평균 배송단가는 매년 2~3%씩 하락하고 있어 물류 산업에서 자동화는 기업의 경쟁력 유지를 위해 매우 중요한 일이 되고 있다. 현재 택배 공정 중 상당 부분은 벨트 소터 등 장비를 이용한 물류 센터 내 자동화가 적용되어 있지만 차량의 적재함에서 각종 택배 화물을 내리는 하차 작업은 수작업에 의존하고 있다.

그리고, 전국적인 1일 택배 수요량 처리를 위해 허브 터미널의 간선 화물 트럭은 통상 1대당 2천여개의 화물을 적재하여 2명의 작업자가 1시간 내에 모두 하차해야 한다. 이는 택배 허브 터미널의 여러 작업 중 가장 강도가 높아 작업자들의 기피 작업이 되고 있다. 따라서, 간선 화물 트럭의 하차 작업을 자동화 할 수 있는 로봇 시스템의 개발이 요구된다.

본 발명은 적재함 내 화물을 인식하고 자동으로 하차시킬 수 있는 화물 하차 자동화 방법 및 이를 수행하기 위한 화물 하차 자동화 머신을 제공하는 것을 목적으로 한다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 방법은, 하나 이상의 프로세서들, 및 상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 포함하는 화물 하차 자동화 머신에서 수행되는 방법으로서, 화물들이 적재된 적재함 내부를 촬영한 적재 화물 영상을 획득하는 단계; 상기 적재 화물 영상에 기초하여 적재함 내 화물의 위치, 화물의 종류, 및 화물의 적재 패턴 중 하나 이상을 포함하는 적재 화물 관련 정보를 확인하는 단계; 및 상기 적재 화물 관련 정보에 기초하여 상기 화물 하차 자동화 머신에 구비되는 한 쌍의 로봇 팔 장치를 동작시켜 적재된 화물을 하차시키는 단계를 포함한다.

상기 화물 하차 자동화 방법은, 상기 적재 화물 관련 정보에 기초하여 상기 화물 하차 자동화 머신에 구비되는 컨베이어 장치의 전단부 높이 및 경사 중 하나 이상을 조절하는 단계를 더 포함하고, 상기 하차시키는 단계는, 상기 적재된 화물을 상기 컨베이어 장치의 전단부에 하차시킬 수 있다.

상기 화물 하차 자동화 머신은, 다축 회전과 전진 및 후진 이동이 가능하도록 마련되는 암 유닛 및 상기 암 유닛에 연결되고 상기 화물과 접촉하여 상기 화물을 하차시키는 핸드 유닛을 각각 포함하는 한 쌍의 로봇 팔 장치를 구비하고, 상기 각 핸드 유닛은, 상기 적재함 내부의 화물을 쓸어 내리도록 마련되는 하차 컨베이어 벨트를 포함할 수 있다.

상기 하차시키는 단계는, 상기 적재 화물 관련 정보에 기초하여 상기 적재함 내 최상단의 양측에 위치하는 화물의 종류를 확인하는 단계; 상기 확인된 화물의 종류에 기초하여 상기 로봇 팔 장치의 하차 모드를 결정하는 단계; 및 상기 로봇 팔 장치를 이용하여 상기 결정된 하차 모드에 따라 상기 최상단의 양측에 위치하는 화물을 하차시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 화물 하차 자동화 방법은, 상기 한 쌍의 로봇 팔 장치를 상기 적재함 내 최상단의 비어 있는 양측에 각각 위치시키는 단계; 상기 로봇 팔 장치의 하차 모드를 측면 스윕 모드로 결정하는 단계; 및 상기 측면 스윕 모드에 의해 상기 적재함 내 최상단에 위치하는 나머지 화물들을 하차시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 측면 스윕 모드는, 상기 적재된 화물이 한 쌍의 상기 하차 컨베이어 벨트 사이에 위치하도록 하고, 한 쌍의 상기 하차 컨베이어 벨트를 상기 화물의 양 측부에서 상기 화물과 마주보도록 배치시킨 상태에서 한 쌍의 상기 하차 컨베이어 벨트를 상기 화물 하차 자동화 머신 측으로 회전하여 상기 화물을 아래로 쓸어 내리도록 할 수 있다.

상기 하차시키는 단계는, 상기 하차 컨베이어 벨트를 이용하여 상기 적재함 내 화물을 다운 스윕 모드 또는 측면 스윕 모드로 하차시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 다운 스윕 모드는, 상기 하차 컨베이어 벨트를 상기 화물의 상부에서 상기 화물과 마주보도록 배치시킨 상태에서 상기 하차 컨베이어 벨트를 상기 화물 하차 자동화 머신 측으로 회전하여 상기 화물을 아래로 쓸어 내리도록 하고, 상기 측면 스윕 모드는, 상기 적재된 화물이 한 쌍의 상기 하차 컨베이어 벨트 사이에 위치하도록 하고, 한 쌍의 상기 하차 컨베이어 벨트를 상기 화물의 양 측부에서 상기 화물과 마주보도록 배치시킨 상태에서 한 쌍의 상기 하차 컨베이어 벨트를 상기 화물 하차 자동화 머신 측으로 회전하여 상기 화물을 아래로 쓸어 내리도록 할 수 있다.

상기 하차시키는 단계는, 상기 화물 하차 자동화 머신에 구비되는 컨베이어 장치의 전단부 높이를 상기 다운 스윕 모드에 맞추어 조절하는 단계; 상기 적재함 내 최상단의 양측에 위치하는 화물을 상기 다운 스윕 모드로 하차시키는 단계; 상기 컨베이어 장치의 전단부 높이를 상기 측면 스윕 모드에 맞추어 조절하는 단계; 및 상기 적재함 내 최상단의 나머지 화물들을 상기 측면 스윕 모드로 하차시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 측면 스윕 모드로 하차시키는 단계는, 상기 최상단의 나머지 화물들이 하차될수록 상기 한 쌍의 로봇 팔 장치의 간격을 줄여가면서 상기 측면 스윕 모드를 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 화물 하차 자동화 머신은 다축 회전 및 이동이 가능한 한 쌍의 로봇 팔 장치를 구비하며, 로봇 팔 장치가 하차 컨베이어 벨트, 흡착 수단, 및 클램프 수단을 구비함으로써, 적재된 화물의 위치, 화물의 적재 패턴, 및 화물의 종류 등에 따라 다운 스윕(down sweep) 모드, 측면 스윕(side sweep) 모드, 흡착 모드, 및 클램핑 모드 등과 같은 다양한 하차 모드로 동작하여 적재 화물을 용이하고 신속하게 하차시킬 수 있게 된다.

또한, 한 쌍의 로봇 팔 장치의 사이에 컨베이어 장치가 마련됨으로써, 한 쌍의 로봇 팔 장치를 통해 하차시킨 화물을 컨베이어 장치를 통해 신속하게 후방으로 이송시킬 수 있게 된다.

또한, 화물 하차 자동화 머신은 도크와 화물 차량의 적재함과 높이 차이가 있는 경우에도, 높이 조절되는 무한궤도를 통해 용이하게 적재함 내부로 진입할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 머신을 나타낸 전면 사시도 및 배면 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 머신이 적재함 내부로 진입하여 화물을 하차시키는 상태를 나타낸 도면이며,
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 팔 장치를 나타낸 사시도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 팔 장치의 암 유닛에서 각 축부를 나타낸 도면이며,
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드 유닛의 일측부 및 타측부를 나타낸 사시도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 흡착 패드부가 전진 이동되는 상태를 나타낸 도면이며,
도 9는 본 발명의 일 실시예에서 클램핑부가 전진 이동되는 상태를 나타낸 도면이고,
도 10 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 머신이 적재함에서 적재 화물을 하차시키는 동작을 나타낸 도면이며,
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 머신에서 컨베이어 장치를 나타낸 사시도이고,
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 머신에서 컨베이어 장치를 나타낸 평면도이며,
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨베이어 장치에서 화물의 이송 방향을 나타낸 도면이고,
도 20은 본 발명의 일 실시예에서 컨베이어 장치의 제1 측면부가 하부로 접히는 상태를 나타낸 도면이며,
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 머신을 이용한 화물 하차 방법을 나타낸 흐름도이고,
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 모드에 의한 화물 하차 방법을 나타낸 흐름도이며,
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 머신이 적재함 내 최상단의 나머지 화물들을 측면 스윕 모드를 통해 하차시키는 상태를 나타낸 도면이며,
도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하차 모드에 의한 화물 하차 방법을 나타낸 흐름도이고,
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 머신에서 적재함 내 화물의 위치에 따라 화물을 하차시키는 상태를 나타낸 도면이며,
도 26은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.

한편, 상측, 하측, 일측, 타측 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 머신을 나타낸 전면 사시도 및 배면 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 화물 하차 자동화 머신(100)은 로봇 팔 장치(102), 컨베이어 장치(104), 궤도 장치(106), 및 본체 프레임(108)을 포함할 수 있다.

화물 하차 자동화 머신(100)은 적재함(50) 내에 적재되어 있는 화물(이하, 적재 화물이라 지칭할 수 있음)들을 하차하거나 하차 후 운반하기 위한 것이다. 여기서, 적재함(50)은 화물 차량(예를 들어, 간선 화물차 등)에 장착되는 적재함일 수도 있고 컨테이너일 수도 있다. 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재함(50)의 입구에서 적재함 내의 적재 화물을 하차시킬 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 적재함(50)의 내부로 진입하여 적재함 내의 적재 화물을 하차시킬 수도 있다.

또한, 화물 하차 자동화 머신(100)은 화물의 적재 패턴, 화물의 적재 위치, 화물의 종류 등을 인식하고 그에 따라 화물의 하차 모드를 결정하기 위한 다양한 센서 장비(예를 들어, 비전 센서 또는 라이다(Lidar) 또는 비전 및 라이다의 융합 센서, 스캐너 등)를 포함할 수 있다.

로봇 팔 장치(102)는 본체 프레임(108)의 양측에 마련될 수 있다. 즉, 로봇 팔 장치(102)는 본체 프레임(108)의 양측에서 한 쌍으로 마련될 수 있다. 로봇 팔 장치(102)는 사람의 팔처럼 한 쌍으로 동작하여 적재함 내 벌크 형태로 쌓여 있는 박스, 비닐 파우치, 및 마대 등 다양한 형태의 화물을 하차시키도록 마련될 수 있다. 로봇 팔 장치(102)는 적재함 내 적재 화물을 컨베이어 장치(104) 측으로 하차시킬 수 있다.

컨베이어 장치(104)는 본체 프레임(108)에 장착될 수 있다. 컨베이어 장치(104)는 본체 프레임(108)에 의해 지지될 수 있다. 컨베이어 장치(104)는 본체 프레임(108)에서 로봇 팔 장치(102)의 길이 방향을 따라 마련될 수 있다. 컨베이어 장치(104)는 로봇 팔 장치(102)에 의해 하차된 적재 화물을 본체 프레임(108)의 후방으로 이송시키는 역할을 할 수 있다.

컨베이어 장치(104)는 로봇 팔 장치(102)와 연동하여 동작할 수 있다. 컨베이어 장치(104)의 전단부는 로봇 팔 장치(102)의 동작에 따라 높이가 조절되도록 마련될 수 있다. 이때, 컨베이어 장치(104)의 전단부는 로봇 팔 장치(102)에 의해 하차되려고 하는 적재 화물의 높이에 따라 높이 조절이 될 수 있다.

궤도 장치(106)는 본체 프레임(108)의 하부에 마련될 수 있다. 궤도 장치(106)는 화물 하차 자동화 머신(100)을 이동시키는 역할을 할 수 있다. 즉, 궤도 장치(106)는 화물 하차 자동화 머신(100)을 적재함 입구로 이동시키거나 적재함 내부로 진입하도록 할 수 있다.

본체 프레임(108)은 화물 하차 자동화 머신(100)을 지지하는 역할을 할 수 있다. 본체 프레임(108)은 화물 하차 자동화 머신(100)을 지지할 수 있는 다양한 형태로 마련될 수 있는 바, 그 형태가 한정되는 것은 아니다. 본체 프레임(108)은 로봇 팔 장치(102)를 지지하도록 마련될 수 있다. 본체 프레임(108)은 컨베이어 장치(104)를 지지하도록 마련될 수 있다. 또한, 본체 프레임(108)은 궤도 장치(106)의 상부에서 궤도 장치(106)와 연결될 수 있다.

본체 프레임(108)에는 화물 하차 자동화 머신(100)에 동력을 제공하고, 화물 하차 자동화 머신(100)의 동작을 제어하는 회로 장치들을 포함하는 전장 함(108a)이 장착될 수 있다. 또한, 본체 프레임(108)에는 로봇 팔 장치(102) 및 궤도 장치(106) 중 하나 이상에 유압을 제공하기 위한 유압 탱크(108b)가 장착될 수 있다. 또한, 본체 프레임(108)에는 화물 하차 자동화 머신(100)의 동작을 확인하기 위한 하나 이상의 모니터(108c)가 장착될 수 있다.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 팔 장치(102)를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 팔 장치(102)의 암 유닛에서 각 축부를 나타낸 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 로봇 팔 장치(102)는 암 유닛(arm unit)(111) 및 핸드 유닛(113)을 포함할 수 있다.

로봇 팔 장치(102)는 적재함 내 화물의 적재 패턴, 화물의 적재 위치, 및 화물의 종류 중 하나 이상에 따라 결정되는 하차 모드로 동작될 수 있다. 하차 모드는 적재함 내 화물을 하차시키기 위한 동작 모드로서, 예를 들어, 하차 모드에는 다운 스윕(down sweep) 모드, 측면 스윕(side sweep) 모드, 흡착 모드, 및 클램핑 모드 등이 있을 수 있다.

암 유닛(111)은 본체 프레임(108)의 양측에 장착될 수 있다. 암 유닛(111)은 다축 회전이 가능하도록 마련될 수 있다. 또한, 암 유닛(111)은 전진 및 후진 이동이 가능하도록 마련될 수 있다. 암 유닛(111)은 다축 회전과 전진 또는 후진 이동을 동시에 수행하도록 마련될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 암 유닛(111)은 6축 자유도를 갖도록 마련될 수 있다. 암 유닛(111)은 제1 축부(111-1), 제2 축부(111-2), 제3 축부(111-3), 제4 축부(111-4), 제5 축부(111-5), 및 제6 축부(111-6)를 포함할 수 있다.

제1 축부(111-1)는 본체 프레임(108) 상에 장착될 수 있다. 제1 축부(111-1)는 제1 방향(①)으로 회전 가능하게 마련될 수 있다. 제2 축부(111-2)는 제1 축부(111-1)와 연결되어 마련될 수 있다. 제2 축부(111-2)는 제2 방향(②)으로 회전 가능하게 마련될 수 있다. 제3 축부(111-3)는 제2 축부(111-2)와 연결되어 마련될 수 있다. 제3 축부(111-3)는 제3 방향(③)을 따라 전진 및 후진 이동 가능하게 마련될 수 있다.

제4 축부(111-4)는 제3 축부(111-3)와 연결되어 마련될 수 있다. 제4 축부(111-4)는 제4 방향(④)으로 회전 가능하게 마련될 수 있다. 제5 축부(111-5)는 제4 축부(111-4)와 연결되어 마련될 수 있다. 제5 축부(111-5)는 제5 방향(⑤)으로 회전 가능하게 마련될 수 있다. 제6 축부(111-6)는 제5 축부(111-5)와 연결되어 마련될 수 있다. 제6 축부(111-6)는 제6 방향(⑥)으로 회전 가능하게 마련될 수 있다. 여기서, 제1 방향(①) 내지 제6 방향(⑥)은 각각 서로 다른 방향일 수 있다. 이 경우, 암 유닛(111)은 5개의 축 방향으로 회전 하면서 전진 및 후진 이동할 수 있게 된다.

핸드 유닛(113)은 암 유닛(111)의 단부에 연결되어 마련될 수 있다. 핸드 유닛(113)은 적재 화물과 접촉되는 부분으로, 적재 화물을 컨베이어 장치(104) 측으로 하차시키는 부분이다. 핸드 유닛(113)은 제6 축부(111-6)에 연결되어 마련될 수 있다. 핸드 유닛(113)이 암 유닛(111)에 연결되어 있는 바, 핸드 유닛(113)은 암 유닛(111)의 동작에 따라 암 유닛(111)과 함께 5개의 축 방향으로 회전 하면서 전진 및 후진 이동할 수 있게 된다. 이와 같이, 로봇 팔 장치(102)가 6축 자유도를 가지도록 마련됨으로써, 적재함 내 모든 범위를 커버하여 적재 화물을 하차시킬 수 있게 된다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드 유닛(113)의 일측부 및 타측부를 나타낸 사시도이다. 핸드 유닛(113)은 컨베이어 벨트(121), 흡착 수단(123), 및 클램프 수단(125)을 포함할 수 있다.

핸드 유닛(113)의 일측부에는 하차 컨베이어 벨트(121)가 장착될 수 있다. 로봇 팔 장치(102)를 사람의 팔로 비유할 때 핸드 유닛(113)의 일측부는 손바닥으로 비유할 수 있다. 하차 컨베이어 벨트(121)는 암 유닛(111)의 길이 방향을 따라 마련될 수 있다. 하차 컨베이어 벨트(121)는 일정 방향으로 회전되도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 하차 컨베이어 벨트(121)는 순환 회전되도록 루프 형태로 마련될 수 있다.

하차 컨베이어 벨트(121)는 본체 프레임(108) 방향 측으로(즉, 안쪽 방향으로) 회전하도록 마련될 수 있다. 즉, 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)에서 각 핸드 유닛(113)의 하차 컨베이어 벨트(121)는 본체 프레임(108) 방향 측으로 회전하도록 마련될 수 있다.

한 쌍의 하차 컨베이어 벨트(121)가 본체 프레임(108) 방향 측으로 회전함에 따라, 한 쌍의 하차 컨베이어 벨트(121) 사이에서 한 쌍의 하차 컨베이어 벨트(121)와 접촉하는 적재 화물들이 본체 프레임(108) 방향 쪽으로 쓸려 내려가면서 컨베이어 장치(104) 측으로 하차되게 된다. 즉, 하차 컨베이어 벨트(121)는 스윕(sweep) 모드에 사용되는 것으로, 로봇 팔 장치(102)의 하차 모드가 다운 스윕(down sweep) 모드 또는 측면 스윕(side sweep) 모드일 때 사용될 수 있다.

하차 컨베이어 벨트(121)의 표면에는 적재 화물을 쓸어 내릴 때, 적재 화물과의 마찰력을 높이기 위해 요철 패턴부(121a)가 형성될 수 있다. 요철 패턴부(121a)는 하차 컨베이어 벨트(121)의 표면에서 돌출되는 형태로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 요철 패턴부(121a)는 하차 컨베이어 벨트(121)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 복수 개가 마련될 수 있다.

핸드 유닛(113)의 타측부에는 흡착 수단(123) 및 클램프 수단(125)이 각각 마련될 수 있다. 로봇 팔 장치(102)를 사람의 팔로 비유할 때 핸드 유닛(113)의 타측부는 손등으로 비유할 수 있다. 핸드 유닛(113)의 타측부에서 흡착 수단(123)과 클램프 수단(125)은 각각 상하로 배치될 수 있다. 흡착 수단(123) 및 클램프 수단(125)은 각각 핸드 유닛(113)의 길이 방향을 따라 마련될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 흡착 수단(123) 및 클램프 수단(125)은 핸드 브라켓(127)을 통해 핸드 유닛(113)에 장착될 수 있다. 핸드 브라켓(127)의 양측은 하차 컨베이어 벨트(121)의 양측에 고정될 수 있다. 핸드 브라켓(127)은 하차 컨베이어 벨트(121)와 흡착 수단(123) 및 클램프 수단(125) 사이에 마련될 수 있다.

흡착 수단(123)은 적재함 내의 적재 화물을 흡착하여 하차시키는 역할을 할 수 있다. 즉, 흡착 수단(123)은 로봇 팔 장치(102)의 하차 모드가 흡착 모드인 경우 사용될 수 있다. 예를 들어, 흡착 수단(123)은 핸드 유닛(113)의 길이 방향을 따라 전진 및 후진 이동하도록 마련될 수 있다. 흡착 수단(123)은 흡착 패드부(123a) 및 흡착 구동부(123b)를 포함할 수 있다.

흡착 패드부(123a)는 적재 화물을 흡착시키는 부분이다. 흡착 패드부(123a)는 복수 개가 마련될 수 있다. 복수 개의 흡착 패드부(123a)의 일단은 각각 장착 플레이트(123a-2)에 고정될 수 있다. 장착 플레이트(123a-2)는 흡착 구동부(123b)와 연결될 수 있다. 여기서는, 흡착 패드부(123a)가 복수 개 마련되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

흡착 패드부(123a)의 단부에는 적재 화물을 진공 흡착하는 석션 컵(123a-1)이 마련될 수 있다. 석션 컵(123a-1)은 다양한 방향으로 굽힘이 가능하도록 자바라 형태로 마련될 수 있으나, 그 형태가 이에 한정되는 것은 아니다.

흡착 구동부(123b)는 흡착 패드부(123a)를 전진 및 후진 이동시키도록 마련될 수 있다. 또한, 흡착 구동부(123b)는 흡착 패드부(123a)가 적재 화물을 흡착하도록 진공 발생기를 포함할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에서 흡착 패드부(123a)가 전진 이동되는 상태를 나타낸 도면이다. 흡착 구동부(123b)는 흡착 모드 시 흡착 패드부(123a)를 전진 이동시켜 적재 화물을 흡착하도록 할 수 있다. 흡착 구동부(123b)는 흡착된 적재 화물을 하차시킨 흡착 패드부(123a)를 후진 이동하여 원 위치시킬 수 있다.

여기서는 흡착 패드부(123a)가 전진 이동하여 적재 화물을 흡착하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 흡착 패드부(123a)가 고정된 상태에서 핸드 유닛(111)이 적재 화물 측으로 이동한 후 흡착 패드부(123a)을 통해 적재 화물을 흡착할 수도 있다.

클램프 수단(125)은 적재함 내의 적재 화물을 집어서 하차시키는 역할을 할 수 있다. 즉, 클램프 수단(125)은 로봇 팔 장치(102)의 하차 모드가 클램핑 모드인 경우 사용될 수 있다. 예를 들어, 클램프 수단(125)은 핸드 유닛(113)의 길이 방향을 따라 전진 및 후진 이동하도록 마련될 수 있다. 클램프 수단(125)은 클램핑부(125a) 및 클램프 구동부(125b)를 포함할 수 있다.

클램핑부(125a)는 적재 화물을 집어드는 부분이다. 이때, 적재 화물의 종류는 마대 자루일 수 있다. 즉, 클램핑부(125a)는 적재 화물 중 마대 자루를 집어들도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 클램핑부(125a)의 단부는 집게 형태로 마련될 수 있다. 클램프 구동부(125b)는 클램핑부(125a)를 전진 및 후진 이동시키도록 마련될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에서 클램핑부(125a)가 전진 이동되는 상태를 나타낸 도면이다. 클램프 구동부(125b)는 클램핑 모드 시 클램핑부(125a)를 전진 이동시켜 적재 화물을 집도록 할 수 있다. 클램프 구동부(125b)는 적재 화물을 하차시킨 클램핑부(125a)를 후진 이동하여 원 위치시킬 수 있다.

여기서는 클램핑부(125a)가 전진 이동하여 적재 화물을 집는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 클램핑부(125a)가 고정된 상태에서 핸드 유닛(111)이 적재 화물 측으로 이동한 후 클램핑부(125a)을 통해 적재 화물을 클램핑하도록 마련될 수도 있다.

도 10 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 머신이 적재함에서 적재 화물을 하차시키는 동작을 나타낸 도면이다.

도 10을 참조하면, 화물 하차 자동화 머신(100)은 비전 센서 등을 통해 화물과의 거리, 화물의 적재 패턴, 화물의 적재 위치, 및 화물의 종류 등을 인식할 수 있다. 이때, 화물 하차 자동화 머신(100)은 화물과의 거리에 따라 화물 측으로 이동할 수 있다. 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재된 화물의 높이에 따라 순차적으로 화물을 하차시킬 수 있다.

도 11을 참조하면, 화물 하차 자동화 머신(100)은 화물의 적재 높이에 따라 컨베이어 장치(104)의 전단부 높이를 조절할 수 있다. 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재된 화물 중 최상단에 위치한 화물의 높이에 기반하여 컨베이어 장치(104)의 전단부 높이를 조절할 수 있다. 즉, 로봇 팔 장치(102)가 적재된 화물 중 최상단에 위치한 화물부터 하차시키게 되는 바, 적재된 화물 중 최상단에 위치한 화물을 안전하게 받아 낼 수 있는 높이로 컨베이어 장치(104)의 전단부 높이를 조절할 수 있다.

도 12를 참조하면, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재된 화물 중 최상단에 위치한 화물을 하차시키기 위해 로봇 팔 장치(102)를 해당 화물의 상부로 위치시킬 수 있다. 예시적인 실시예에서, 적재된 화물 중 최상단에 위치한 화물이 박스 형태이고 최상단에 위치한 화물의 상부에 로봇 팔 장치(102)의 진입 공간이 확보된 경우, 로봇 팔 장치(102)는 다운 스윕(down sweep) 모드로 동작하여 최상단에 위치한 화물을 하차시킬 수 있다. 이때, 로봇 팔 장치(102)는 적재된 화물에서 최상단에 위치한 화물 중 가장 바깥쪽에 위치하는 화물들을 다운 스윕 모드로 하차시킬 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 13을 참조하면, 로봇 팔 장치(102)가 다운 스윕(down sweep) 모드를 통해 적재된 화물 중 최상단에 위치한 화물을 컨베이어 장치(104) 측으로 하차시키는 상태를 나타내었다. 여기서, 다운 스윕 모드는 핸드 유닛(113)의 하차 컨베이어 벨트(121)를 대상 화물(즉, 하차시킬 화물)의 상부에서 대상 화물과 마주보도록 배치시킨 상태(즉, 하차 컨베이어 벨트(121)의 표면이 대상 화물의 상부에서 대상 화물의 상면과 마주보는 상태)에서 하차 컨베이어 벨트(121)를 본체 프레임(108) 방향 측으로 회전하여 대상 화물을 아래로 쓸어 내리도록 하는 동작 모드를 의미할 수 있다. 이때, 다운 스윕 모드를 통해 하차시킬 화물의 개수 또는 화물의 위치 등에 따라 한 쌍의 하차 컨베이어 벨트(121)가 모두 다운 스윕 모드로 동작할 수도 있고, 그 중 어느 하나만 다운 스윕 모드로 동작할 수도 있다.

도 14를 참조하면, 로봇 팔 장치(102)가 측면 스윕(side sweep) 모드를 통해 적재된 화물을 하차시키는 상태를 나타내었다. 예시적인 실시예에서, 로봇 팔 장치(102)는 적재된 화물에서 최상단에 위치한 화물 중 가장 바깥쪽에 위치하는 화물들을 다운 스윕 모드로 하차시킨 후, 가운데 부분에 위치하는 화물들을 측면 스윕 모드로 하차시킬 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 적재된 화물 중 최상단에 위치한 화물이 박스 형태이고 최상단에 위치한 화물의 측부에 로봇 팔 장치(102)의 진입 공간이 확보된 경우, 로봇 팔 장치(102)는 측면 스윕 모드로 동작하여 화물을 하차시킬 수 있다.

여기서, 측면 스윕 모드는 한 쌍의 하차 컨베이어 벨트(121) 사이에 하나 이상의 대상 화물이 위치하도록 하고, 한 쌍의 하차 컨베이어 벨트(121)를 대상 화물(즉, 하차시킬 화물)의 양측부에서 대상 화물과 마주보도록 배치시킨 상태(즉, 하차 컨베이어 벨트(121)의 표면이 대상 화물의 측부에서 대상 화물의 측면과 마주보는 상태)에서 한 쌍의 하차 컨베이어 벨트(121)를 본체 프레임(108) 방향 측으로 회전하여 대상 화물을 아래로 쓸어 내리도록 하는 동작 모드를 의미할 수 있다.

구체적으로, 로봇 팔 장치(102)는 핸드 유닛(113)을 적재된 화물의 측부 공간으로 진입시킬 수 있다(도 14의 (a)). 다음으로, 로봇 팔 장치(102)는 핸드 유닛(113)의 한 쌍의 하차 컨베이어 벨트(121)가 대상 화물의 측면과 마주보도록 배치할 수 있다(도 14의 (b)). 다음으로, 로봇 팔 장치(102)는 한 쌍의 하차 컨베이어 벨트(121)를 본체 프레임(108) 방향 측으로 회전하여 대상 화물을 아래로 하차시킬 수 있다(도 14의 (c)). 이때, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재된 화물들이 하차됨에 따라 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)를 상호 안쪽으로 모으면서 측면 스윕 모드로 계속 동작할 수 있다.

도 15를 참조하면, 로봇 팔 장치(102)가 클램핑 모드를 통해 적재된 화물을 하차시키는 상태를 나타내었다. 예시적인 실시예에서, 화물 하차 자동화 머신(100)은 하차해야 할 화물의 종류에 따라 로봇 팔 장치(102)를 클램핑 모드로 동작시킬 수 있다. 예를 들어, 하차해야 할 화물의 종류가 마대 자루 또는 파우치 등과 같이 클램프 수단(125)을 통해 잡을 수 있는 화물인 경우, 화물 하차 자동화 머신(100)은 로봇 팔 장치(102)를 클램핑 모드로 동작시킬 수 있다.

구체적으로, 화물의 종류가 마대 자루인 경우(도 15의 (a)), 로봇 팔 장치(102)는 핸드 유닛(113)을 대상 화물 측으로 이동시킨 후 클램프 수단(125)의 클램핑부(125a)을 통해 대상 화물을 붙잡을 수 있다(도 15의 (b)). 이때, 대상 화물과의 거리에 따라 클램핑부(125a)를 전진 이동시킬 수도 있다. 다음으로, 로봇 팔 장치(102)는 대상 화물을 아래로 잡아 당겨 대상 화물을 하차시킬 수 있다(도 15의 (c)).

도 16을 참조하면, 로봇 팔 장치(102)가 흡착 모드를 통해 적재된 화물을 하차시키는 상태를 나타내었다. 예시적인 실시예에서, 로봇 팔 장치(102)는 화물의 적재 높이 및 화물의 종류 중 하나 이상에 따라 흡착 모드로 화물을 하차시킬 수 있다. 예를 들어, 대상 화물이 최하단 또는 최상단에 위치하고 화물이 박스 형태인 경우, 로봇 팔 장치(102)는 흡착 모드를 통해 대상 화물을 하차시킬 수 있다. 도 16에서는 대상 화물이 최하단에 위치하는 박스 형태인 경우 흡착 모드로 화물을 하차시키는 상태를 나타내었다.

구체적으로, 로봇 팔 장치(102)는 흡착 수단(123)의 흡착 패드부(123a)를 통해 대상 화물을 흡착할 수 있다(도 16의 (a)). 이때, 대상 화물과의 거리에 따라 흡착 패드부(123a)를 전진 이동시킬 수도 있다. 다음으로, 로봇 팔 장치(102)는 대상 화물을 흡착시킨 상태에서 대상 화물을 컨베이어 장치(104)의 상부로 이동시킬 수 있다(도 16의 (b)). 다음으로, 로봇 팔 장치(102)는 흡착 패드부(123a)에서 대상 화물을 탈착시켜 대상 화물을 컨베이어 장치(104)에 하차시킬 수 있다(도 16의 (c)).

개시되는 실시예에 의하면, 화물 하차 자동화 머신(100)은 다축 회전 및 이동이 가능한 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)를 구비하며, 로봇 팔 장치(102)가 하차 컨베이어 벨트(121), 흡착 수단(123), 및 클램프 수단(125)을 구비함으로써, 적재된 화물의 위치, 화물의 적재 패턴, 및 화물의 종류 등에 따라 다운 스윕(down sweep) 모드, 측면 스윕(side sweep) 모드, 흡착 모드, 및 클램핑 모드 등과 같은 다양한 하차 모드로 동작하여 적재 화물을 용이하고 신속하게 하차시킬 수 있게 된다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 머신에서 컨베이어 장치를 나타낸 사시도이고, 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 머신에서 컨베이어 장치를 나타낸 평면도이다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 컨베이어 장치(104)는 한 쌍의 로봇 팔 장치(102) 사이에 마련될 수 있다. 컨베이어 장치(104)는 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)에 의해 하차된 화물들을 싱귤레이팅 하는 역할을 할 수 있다. 즉, 컨베이어 장치(104)는 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)에 의해 하차된 화물들을 자동 정렬하여 이송시키는 역할을 할 수 있다. 컨베이어 장치(104)는 제1 컨베이어부(104-1), 제2 컨베이어부(104-2), 및 제3 컨베이어부(104-3)를 포함할 수 있다.

제1 컨베이어부(104-1)는 컨베이어 장치(104)의 전단부에 마련될 수 있다. 제1 컨베이어부(104-1)는 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)에 의해 하차되는 화물을 받아주는 역할을 할 수 있다. 제1 컨베이어부(104-1)는 지면으로부터의 높이가 조절되도록 마련될 수 있다. 또한, 제1 컨베이어부(104-1)는 경사가 조절되도록 마련될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 제1 컨베이어부(104-1)는 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)의 하차 모드 및 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)를 통해 하차시킬 화물의 적재함 내 위치에 따라 높이 및 경사 중 하나 이상이 조절되도록 마련될 수 있다. 이때, 제1 컨베이어부(104-1)는 하차되는 화물을 안전하게 받아줄 수 있는 높이 및 경사를 가지도록 조절될 수 있다.

제1 컨베이어부(104-1)는 진입부(131), 제1 측면부(133), 제2 측면부(135), 가이드부(137), 및 이송부(139)를 포함할 수 있다.

진입부(131)는 제1 컨베이어부(104-1)의 전단에 마련될 수 있다. 진입부(131)는 기 설정된 제1 폭을 갖도록 마련될 수 있다. 진입부(131)는 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)에 의해 하차되는 화물들을 후방의 이송부(139)로 전달하도록 복수 개의 제1 롤러(a)들을 포함할 수 있다. 이때, 제1 롤러들은 제1 컨베이어부(104-1)의 폭 방향과 평행하게 마련될 수 있다. 또한, 제1 롤러들은 진입부(131)의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다.

제1 측면부(133)는 진입부(131)의 후방에서 이송부(137)의 일측부에 마련될 수 있다. 제1 측면부(133)는 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)에 의해 하차되는 화물들을 후방으로 전달하도록 컨베이어 벨트를 포함할 수 있다.

제2 측면부(135)는 진입부(131)의 후방에서 이송부(137)의 타측부에 마련될 수 있다. 제2 측면부(135)는 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)에 의해 하차되는 화물들을 후방으로 전달하도록 컨베이어 벨트를 포함할 수 있다.

가이드부(137)는 제1 컨베이어부(104-1)의 양측부에서 일정 높이를 가지고 마련될 수 있다. 가이드부(137)는 진입부(131), 제1 측면부(133), 및 제2 측면부(135)에 안착되어 후방으로 전달되는 화물들을 이송부(139) 측으로 가이드해주는 역할을 할 수 있다.

가이드부(137)는 제1 측면부(133)의 바깥측 테두리 및 제2 측면부(133)의 바깥측 테두리를 따라 각각 형성되다가 중심부를 향하여 모아져 이송부(137)의 양측 테두리를 따라 마련될 수 있다. 가이드부(137)는 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)에 의해 하차된 화물들이 제1 컨베이어부(104-1)의 외부로 이탈되는 것을 방지하는 역할도 하게 된다.

이송부(139)는 진입부(131)의 후방에서 제1 측면부(133)와 제2 측면부(135) 사이에 마련될 수 있다. 이송부(139)는 진입부(131)의 폭보다 작은 제2 폭을 갖도록 마련될 수 있다. 이송부(139)는 진입부(131), 제1 측면부(133), 및 제2 측면부(135)를 통해 전달되는 화물들을 후방의 제2 컨베이어부(104-2)로 이송시키는 역할을 할 수 있다.

이송부(139)는 제1 이송부(139-1), 제2 이송부(139-2), 및 제3 이송부(139-3)를 포함할 수 있다. 제1 이송부(139-1)는 이송부(139)의 중심부에서 이송부(139)의 길이 방향을 따라 마련될 수 있다. 제1 이송부(139-1)는 제1 컨베이어부(104-1)의 폭 방향과 평행하게 마련되고, 이송부(139)의 길이 방향을 따라 복수 개가 마련되는 제2 롤러(b)들을 포함할 수 있다.

제2 이송부(139-2)는 제1 이송부(139-1)의 좌측에서 이송부(139)의 길이 방향을 따라 마련될 수 있다. 제2 이송부(139-2)는 좌측 사선 방향으로 마련되고 이송부(139)의 길이 방향을 따라 복수 개가 마련되는 제3 롤러(c)들을 포함할 수 있다.

제3 이송부(139-3)는 제1 이송부(139-1)의 우측에서 이송부(139)의 길이 방향을 따라 마련될 수 있다. 제3 이송부(139-2)는 우측 사선 방향으로 마련되고 이송부(139)의 길이 방향을 따라 복수 개가 마련되는 제4 롤러(d)들을 포함할 수 있다.

여기서, 제2 이송부(139-2)가 좌측 사선 방향의 제3 롤러(c)들을 포함하고, 제3 이송부(139-2)가 우측 사선 방향의 제4 롤러(d)들을 포함함으로써, 제1 컨베이어부(104-1) 상의 화물들이 이송부(139)의 중심(즉, 제1 이송부(139-1))으로 모이면서 후방으로 이송될 수 있게 된다.

제2 컨베이어부(104-2)는 제1 컨베이어부(104-1)의 후방에서 컨베이어 장치(104)의 길이 방향을 따라 마련될 수 있다. 제2 컨베이어부(104-2)는 하방으로 일정 각도로 경사지게 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 컨베이어부(104-1)는 제2 컨베이어부(104-2)의 단부에서 틸팅 가능하게 결합되어 마련될 수 있다.

제2 컨베이어부(104-2)의 중심부에는 제2 컨베이어부(104-2)의 폭 방향과 평행하고, 제2 컨베이어부(104-2)의 길이 방향을 따라 제5 롤러(e)들이 마련될 수 있다. 제2 컨베이어부(104-2)의 양측부에는 제6 롤러(f) 및 제7 롤러(g)가 마련될 수 있다. 제6 롤러(f)는 제5 롤러(e)의 좌측에서 좌측 사선 방향으로 제2 컨베이어부(104-2)의 길이 방향을 따라 마련될 수 있다. 제7 롤러(g)는 제5 롤러(e)의 우측에서 우측 사선 방향으로 제2 컨베이어부(104-2)의 길이 방향을 따라 마련될 수 있다.

제3 컨베이어부(104-3)는 제2 컨베이어부(104-2)의 후방에서 컨베이어 장치(104)의 길이 방향을 따라 마련될 수 있다. 제3 컨베이어부(104-3)의 폭은 제2 컨베이어부(104-2)의 폭과 대응하게 마련될 수 있다. 제3 컨베이어부(104-3)는 제3 컨베이어부(104-3)의 폭 방향과 평행하고, 제3 컨베이어부(104-3)의 길이 방향을 따라 마련되는 복수 개의 제8 롤러(h)를 포함할 수 있다.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨베이어 장치에서 화물의 이송 방향을 나타낸 도면이다. 도 19를 참조하면, 컨베이어 장치(104)는 제1 구간 내지 제11 구간으로 구분할 수 있다. 제1 구간(①)은 진입부(131)가 마련되는 영역일 수 있다. 제2 구간(②)은 제1 이송부(139-1) 중 전단부가 위치하는 영역일 수 있다. 제3 구간(③)은 제1 이송부(139-1) 중 후단부가 위치하는 영역일 수 있다. 제4 구간(④)은 제2 이송부(139-2)가 마련되는 영역일 수 있다. 제5 구간(⑤)은 제3 이송부(139-3)가 마련되는 영역일 수 있다. 제6 구간(⑥)은 제1 측면부(133)가 마련되는 영역일 수 있다. 제7 구간(⑦)은 제2 측면부(135)가 마련되는 영역일 수 있다. 제8 구간(⑧)은 제2 컨베이어부(104-2)의 제5 롤러(e)들이 마련되는 영역일 수 있다. 제9 구간(⑨)은 제2 컨베이어부(104-2)의 제6 롤러(f)들이 마련되는 영역일 수 있다. 제10 구간(⑩)은 제2 컨베이어부(104-2)의 제7 롤러(g)들이 마련되는 영역일 수 있다. 제11 구간(⑪)은 제3 컨베이어부(104-3) 즉, 제8 롤러(h)가 마련되는 영역일 수 있다.

여기서, 컨베이어 장치(104)는 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)에 의해 하차되는 화물들을 감지할 수 있는 하나 이상의 센서를 구비할 수 있다. 컨베이어 장치(104) 상에 안착되는 화물들을 감지한 경우, 컨베이어 장치(104)는 전 구간을 동작시킬 수 있다. 이 경우, 화물들은 도 19에 도시된 화살표 방향과 같이 컨베이어 장치(104)의 중심부로 자동 정렬되면서 후방으로 이송되게 된다.

한편, 컨베이어 장치(104)는 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)에 의해 하차된 화물들을 싱귤레이팅 하기 위해 각 구간 별로 화물의 이송 속도(또는 컨베이어 벨트나 롤러의 회전 속도)를 제어할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 제2 구간(②), 제3 구간(③), 제8 구간(⑧), 및 제11 구간(⑪)은 제1 이송 속도로 동작할 수 있다. 그리고, 제4 구간(④), 제5 구간(⑤), 제9 구간(⑨), 및 제10 구간(⑩)은 제1 이송 속도보다 느린 제2 이송 속도로 동작할 수 있다. 또한, 제1 구간(①), 제6 구간(⑥), 및 제7 구간(⑦)은 제2 이송 속도보다 느린 제3 이송 속도로 동작될 수 있다.

한편, 제1 측면부(133) 및 제2 측면부(135)는 하부로 수직하게 접힘이 가능하도록 마련될 수 있다. 제1 측면부(133) 및 제2 측면부(135)는 이송부(139)의 양측에 각각 회전 가능하게 마련될 수 있다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에서 컨베이어 장치(104)의 제1 측면부(133)가 하부로 접히는 상태를 나타낸 도면이다. 도 20의 (a)는 화물 하차 자동화 머신을 위에서 바라본 도면이고, 도 20의 (b)는 화물 하차 자동화 머신을 후방에서 바라본 도면이다. 여기서는, 제1 측면부(133)가 하부로 접히는 상태를 나타내었으나, 제2 측면부(133)도 이와 동일하게 구성될 수 있다.

도 20을 참조하면, 제1 측면부(133)는 적재된 화물의 폭과 제1 컨베이어부(104-1)의 폭 간의 차이에 따라 하부로 수직하게 접히도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재된 화물의 폭과 제1 컨베이어부(104-1)의 폭 간의 차이가 기 설정된 기준 값 이하인 경우, 제1 측면부(133)를 하부로 접어서 제1 측면부(133)가 차지하던 공간을 확보할 수 있다. 이 경우, 작업자가 제1 측면부(133)가 차지하던 공간을 통해 이동 가능하게 된다. 즉, 제1 측면부(133)가 차지하던 공간을 작업자 진입 통로로 확보할 수 있게 된다.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 머신을 이용한 화물 하차 방법을 나타낸 흐름도이다. 도시된 흐름도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.

도 21을 참조하면, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재함 내부에 적재된 화물을 촬영한 영상(적재 화물 영상)을 획득할 수 있다(S 101). 예를 들어, 화물 하차 자동화 머신(100)은 3D 깊이 카메라(3D depth camera), 비전 센서 또는 라이다(Lidar), 및 이들이 조합된 장비 등을 통해 적재 화물 영상을 획득할 수 있다.

다음으로, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재 화물 영상에 기반하여 적재함 내 화물의 위치, 화물의 종류, 및 화물의 적재 패턴 중 하나 이상을 포함하는 적재 화물 관련 정보를 확인할 수 있다(S 103).

즉, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재 화물 영상에 기초하여 적재함 내에서 각 화물이 어느 위치에 존재하는지, 각 화물의 종류(예를 들어, 박스, 마대자루, 파우치 등)가 어떻게 되는지, 적재함 내 화물들이 어떤 패턴으로 적재되어 있는지 등을 확인할 수 있다.

구체적으로, 적재함 내에는 다양한 종류의 화물들이 다양한 패턴(예를 들어, 박스들이 정렬되어 적재된 경우, 밑 부분에는 박스들이 정렬되어 적재되고 윗 부분에는 박스들이 비정렬되어 적재된 경우, 마대자루들이 정렬되어 적재된 경우, 밑 부분에는 마대자루들이 정렬되어 적재되고 윗 부분에는 마대자루들이 비정렬되어 적재된 경우, 밑 부분에는 박스들이 적재되고, 윗 부분에는 마대자루들이 적재된 경우 등)으로 적재되어 있는데, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재 화물 영상을 분석하여 이러한 화물의 적재 패턴을 확인할 수 있다.

다음으로, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재 화물 관련 정보에 기초하여 로봇 팔 장치(102)를 동작시켜 적재된 화물을 하차시킬 수 있다(S 105). 즉, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재 화물 관련 정보에 기초하여 로봇 팔 장치(102)의 하차 모드(다운 스윕(down sweep) 모드, 측면 스윕(side sweep) 모드, 흡착 모드, 및 클램핑 모드 등)를 결정하고 그에 따라 화물을 하차시킬 수 있다. 하차 모드에 의한 구체적인 화물 하차 방법은 도 22 내지 24를 참조하여 후술하기로 한다.

도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 모드에 의한 화물 하차 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 22를 참조하면, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재 화물 관련 정보에 기초하여 적재함 내 최상단의 양측에 위치하는 화물의 종류를 확인할 수 있다(S 201).

다음으로, 화물 하차 자동화 머신(100)은 확인된 화물의 종류에 기초하여 하차 모드를 결정할 수 있다(S 203).

예를 들어, 화물 하차 자동화 머신(100)은 확인된 화물의 종류가 마대 자루인 경우, 화물의 하차 모드를 클램핑 모드로 결정할 수 있다. 또한, 확인된 화물의 종류가 박스인 경우, 화물 하차 자동화 머신(100)은 화물의 하차 모드를 흡착 모드로 결정할 수 있다.

다음으로, 화물 하차 자동화 머신(100)은 결정된 하차 모드에 따라 적재함 내 최상단의 양측에 위치하는 화물을 하차시킬 수 있다(S 205). 여기서, 적재함 내 최상단의 양측에 위치하는 화물을 하차시킴으로써, 적재함 내 최상단의 양측이 비어 공간이 형성되게 된다.

다음으로, 화물 하차 자동화 머신(100)은 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)를 각각 적재함 내 최상단의 양측에 위치시킬 수 있다(S 207). 즉, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재함 내 최상단의 비어 있는 양측에 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)를 삽입하여 위치시킬 수 있다.

다음으로, 화물 하차 자동화 머신(100)은 측면 스윕 모드로 적재함 내 최상단에 위치하는 나머지 화물들을 하차시킬 수 있다(S 209).

구체적으로, 화물 하차 자동화 머신(100)은 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)의 하차 모드를 측면 스윕 모드로 결정하여 하차 컨베이어 벨트(121)를 측면 스윕 모드를 수행하기 위한 자세 및 위치로 조절할 수 있다. 즉, 화물 하차 자동화 머신(100)은 하차 컨베이어 벨트(121)가 최상단에 위치하는 나머지 화물의 양 측면에 대면하도록 위치시킬 수 있다. 그 후, 화물 하차 자동화 머신(100)은 하차 컨베이어 벨트(121)를 본체 프레임(108) 방향 측으로 회전하여 화물들을 컨베이어 장치(104)로 쓸어 내릴 수 있다.

도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 머신(100)이 적재함 내 최상단의 나머지 화물들을 측면 스윕 모드를 통해 하차시키는 상태를 나타낸 도면이다. 도 23을 참조하면, 화물 하차 자동화 머신(100)은 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)를 적재함 내 최상단의 비어 있는 양측에 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)를 삽입하여 위치시킨 후, 측면 스윕 모드를 통해 화물들을 컨베이어 장치(104)로 쓸어 내릴 수 있다. 이때, 화물 하차 자동화 머신(100)은 화물들이 하차됨에 따라 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)의 간격을 줄여가면서 측면 스윕 모드로 동작할 수 있다.

도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하차 모드에 의한 화물 하차 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 24를 참조하면, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재 화물 관련 정보에 기초하여 컨베이어 장치(104)의 전단부 높이를 다운 스윕 모드에 맞추어 조절할 수 있다(S 301).

예를 들어, 컨베이어 장치(104)의 전단부는 적재함 내 화물의 위치 및 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)의 각 하차 모드 중 하나 이상에 따라 높이가 설정되어 있을 수 있다. 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재 화물 관련 정보에 기초하여 적재함 내 화물의 위치를 확인하고 컨베이어 장치(104)의 전단부 높이를 다운 스윕 모드에 맞추어 조절할 수 있다.

다음으로, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재함 내 최상단의 양측에 위치하는 화물을 다운 스윕 모드로 하차시킬 수 있다(S 303).

즉, 화물 하차 자동화 머신(100)은 한 쌍의 로봇 팔 장치(102)를 다운 스윕 모드를 수행하기 위한 자세 및 위치로 조절할 수 있다. 이때, 화물 하차 자동화 머신(100)은 하차 컨베이어 벨트(121)가 최상단의 양측에 위치하는 화물의 상면에 대면하도록 위치시킬 수 있다. 그 후, 화물 하차 자동화 머신(100)은 하차 컨베이어 벨트(121)를 본체 프레임(108) 방향 측으로 회전하여 화물들을 컨베이어 장치(104)로 쓸어 내릴 수 있다. 여기서, 적재함 내 최상단의 양측에 위치하는 화물을 하차시킴으로써, 적재함 내 최상단의 양측이 비어 공간이 형성되게 된다.

다음으로, 화물 하차 자동화 머신(100)은 컨베이어 장치(104)의 전단부 높이를 측면 스윕 모드에 맞추어 조절할 수 있다(S 305). 즉, 적재함 내 최상단에 위치하는 나머지 화물들은 측면 스윕 모드로 하차시키게 되므로, 화물 하차 자동화 머신(100)은 컨베이어 장치(104)의 전단부 높이를 측면 스윕 모드에 맞추어 조절하게 된다.

다음으로, 화물 하차 자동화 머신(100)은 측면 스윕 모드로 적재함 내 최상단에 위치하는 나머지 화물들을 하차시킬 수 있다(S 307).

여기서, 화물 하차 자동화 머신(100)은 S 301 내지 S 307의 과정을 반복 수행하여 적재함 내 각 층에 적재된 화물들을 순차적으로 하차시킬 수 있다.

도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 하차 자동화 머신에서 적재함 내 화물의 위치에 따라 화물을 하차시키는 상태를 나타낸 도면이다.

도 25를 참조하면, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재함 내 최상단의 양측에 위치하는 화물을 흡착 모드를 통해 하차시킬 수 있다(도 25의 (a)). 또한, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재함 내 최상단의 나머지 화물(중앙 부분에 위치하는 화물)들을 측면 스윕 모드를 통해 하차시킬 수 있다(도 25의 (b)).

또한, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재함 내 최상단의 양측에 위치하는 화물을 다운 스윕 모드를 통해 하차시킬 수 있다(도 25의 (c)). 여기서는, 화물이 층별로 순차적으로 하차됨에 따라 화물의 상부에 비어 있는 공간이 있으므로 다운 스윕 모드를 통해 적재함 내 최상단의 양측에 위치하는 화물을 하차시킬 수 있다. 또한, 화물 하차 자동화 머신(100)은 적재함 내 최하단에 위치하는 화물을 흡착 모드를 통해 하차시킬 수 있다(도 25의 (d)).

도 26은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술된 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.

도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 화물 하차 자동화 머신(100)일 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 화물 하차 자동화 방법을 수행하기 위한 장치일 수 있다.

컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.

통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.

컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 화물 하차 자동화 머신
102 : 로봇 팔 장치
104 : 컨베이어 장치
104-1 : 제1 컨베이어부
104-2 : 제2 컨베이어부
104-3 : 제3 컨베이어부
106 : 궤도 장치
108 : 본체 프레임
108a : 전장함
108b : 유압 탱크
108c : 모니터
110 : 높이 단차 센서
111 : 암 유닛
111-1 : 제1 축부
111-2 : 제2 축부
111-3 : 제3 축부
111-4 : 제4 축부
111-5 : 제5 축부
111-6 : 제6 축부
113 : 핸드 유닛
121 : 컨베이어 벨트
121a : 요철 패턴부
123 : 흡착 수단
123a : 흡착 패드부
123a-1 : 석션 컵
123a-2 : 장착 플레이트
123b : 흡착 구동부
125 : 클램프 수단
125a : 클램핑부
125b : 클램프 구동부
131 : 진입부
133 : 제1 측면부
135 : 제2 측면부
137 : 가이드부
139 : 이송부
139-1 : 제1 이송부
139-2 : 제2 이송부
139-3 : 제3 이송부
141 : 제1 무한궤도
143 : 제2 무한궤도
145 : 제3 무한궤도
147 : 이동 거리 측정 센서
151 : 제1 높이 조절 유닛
153 : 제2 높이 조절 유닛
155 : 제3 높이 조절 유닛
155a : 지지 플레이트
155b : 궤도 연결부
155c : 제1 높이 조절부
155d : 제2 높이 조절부
155e : 상하 이동 측정 센서

Claims

하나 이상의 프로세서들, 및
상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 포함하는 화물 하차 자동화 머신에서 수행되는 방법으로서,
화물들이 적재된 적재함 내부를 촬영한 적재 화물 영상을 획득하는 단계;
상기 적재 화물 영상에 기초하여 적재함 내 화물의 위치, 화물의 종류, 및 화물의 적재 패턴 중 하나 이상을 포함하는 적재 화물 관련 정보를 확인하는 단계; 및
상기 적재 화물 관련 정보에 기초하여 상기 화물 하차 자동화 머신에 구비되는 한 쌍의 로봇 팔 장치를 동작시켜 적재된 화물을 하차시키는 단계를 포함하는, 화물 하차 자동화 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 화물 하차 자동화 방법은,
상기 적재 화물 관련 정보에 기초하여 상기 화물 하차 자동화 머신에 구비되는 컨베이어 장치의 전단부 높이 및 경사 중 하나 이상을 조절하는 단계를 더 포함하고,
상기 하차시키는 단계는, 상기 적재된 화물을 상기 컨베이어 장치의 전단부에 하차시키는, 화물 하차 자동화 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 화물 하차 자동화 머신은, 다축 회전과 전진 및 후진 이동이 가능하도록 마련되는 암 유닛 및 상기 암 유닛에 연결되고 상기 화물과 접촉하여 상기 화물을 하차시키는 핸드 유닛을 각각 포함하는 한 쌍의 로봇 팔 장치를 구비하고,
상기 각 핸드 유닛은, 상기 적재함 내부의 화물을 쓸어 내리도록 마련되는 하차 컨베이어 벨트를 포함하는, 화물 하차 자동화 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 하차시키는 단계는,
상기 적재 화물 관련 정보에 기초하여 상기 적재함 내 최상단의 양측에 위치하는 화물의 종류를 확인하는 단계;
상기 확인된 화물의 종류에 기초하여 상기 로봇 팔 장치의 하차 모드를 결정하는 단계; 및
상기 로봇 팔 장치를 이용하여 상기 결정된 하차 모드에 따라 상기 최상단의 양측에 위치하는 화물을 하차시키는 단계를 포함하는, 화물 하차 자동화 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 화물 하차 자동화 방법은,
상기 한 쌍의 로봇 팔 장치를 상기 적재함 내 최상단의 비어 있는 양측에 각각 위치시키는 단계;
상기 로봇 팔 장치의 하차 모드를 측면 스윕 모드로 결정하는 단계; 및
상기 측면 스윕 모드에 의해 상기 적재함 내 최상단에 위치하는 나머지 화물들을 하차시키는 단계를 더 포함하는, 화물 하차 자동화 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 측면 스윕 모드는,
상기 적재된 화물이 한 쌍의 상기 하차 컨베이어 벨트 사이에 위치하도록 하고, 한 쌍의 상기 하차 컨베이어 벨트를 상기 화물의 양 측부에서 상기 화물과 마주보도록 배치시킨 상태에서 한 쌍의 상기 하차 컨베이어 벨트를 상기 화물 하차 자동화 머신 측으로 회전하여 상기 화물을 아래로 쓸어 내리도록 하는, 화물 하차 자동화 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 하차시키는 단계는,
상기 하차 컨베이어 벨트를 이용하여 상기 적재함 내 화물을 다운 스윕 모드 또는 측면 스윕 모드로 하차시키는 단계를 포함하는, 화물 하차 자동화 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 다운 스윕 모드는, 상기 하차 컨베이어 벨트를 상기 화물의 상부에서 상기 화물과 마주보도록 배치시킨 상태에서 상기 하차 컨베이어 벨트를 상기 화물 하차 자동화 머신 측으로 회전하여 상기 화물을 아래로 쓸어 내리도록 하고,
상기 측면 스윕 모드는, 상기 적재된 화물이 한 쌍의 상기 하차 컨베이어 벨트 사이에 위치하도록 하고, 한 쌍의 상기 하차 컨베이어 벨트를 상기 화물의 양 측부에서 상기 화물과 마주보도록 배치시킨 상태에서 한 쌍의 상기 하차 컨베이어 벨트를 상기 화물 하차 자동화 머신 측으로 회전하여 상기 화물을 아래로 쓸어 내리도록 하는, 화물 하차 자동화 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 하차시키는 단계는,
상기 화물 하차 자동화 머신에 구비되는 컨베이어 장치의 전단부 높이를 상기 다운 스윕 모드에 맞추어 조절하는 단계;
상기 적재함 내 최상단의 양측에 위치하는 화물을 상기 다운 스윕 모드로 하차시키는 단계;
상기 컨베이어 장치의 전단부 높이를 상기 측면 스윕 모드에 맞추어 조절하는 단계; 및
상기 적재함 내 최상단의 나머지 화물들을 상기 측면 스윕 모드로 하차시키는 단계를 포함하는, 화물 하차 자동화 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 측면 스윕 모드로 하차시키는 단계는,
상기 최상단의 나머지 화물들이 하차될수록 상기 한 쌍의 로봇 팔 장치의 간격을 줄여가면서 상기 측면 스윕 모드를 수행하는, 화물 하차 자동화 방법.
청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 하나의 항에 기재된 화물 하차 자동화 방법을 수행하기 위한 화물 하차 자동화 머신.