WO2025005368A1 - 물류 시스템 및 그의 관제 장치 - Google Patents

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WO2025005368A1
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logistics
logistics robot
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range
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PCT/KR2023/020887
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이범준
박경동
안계운
윤상원
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Hyundai Motor Co
Kia Corp
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Hyundai Motor Co
Kia Corp
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    • G05D2105/28—Specific applications of the controlled vehicles for transportation of freight

Definitions

  • the present invention relates to a logistics system and a control device thereof that enable a logistics robot to move efficiently within an operational boundary.
  • Logistics robots are being introduced not only in general logistics warehouses and factories, but also in smart factories that manufacture products with different specifications using various parts, for the flexible and efficient supply and transport of parts, etc.
  • Logistics robots are a general term for autonomous mobile robots (AMR) and automated guided vehicles (AGV), and these logistics robots can move and perform tasks under the control of a control device.
  • AMR autonomous mobile robots
  • AGV automated guided vehicles
  • logistics robots can move along an optimal path based on path planning to perform missions assigned by a control device.
  • a method may be applied to control the logistics robot to slow down or perform evasive driving.
  • the movement efficiency of the logistics robot may be reduced due to control such as slow down or evasive driving to prevent a collision.
  • the purpose of the present invention is to provide a logistics system and a control device thereof that enable a logistics robot to move efficiently by adjusting a peripheral recognition range, which serves as a collision prediction judgment criterion for the logistics robot, based on map information about the operational boundary, thereby ensuring the efficiency of the logistics system.
  • a control device includes a map management unit that sets at least one section within a preset operation boundary as a section of interest based on map information corresponding to the preset operation boundary; and a monitoring unit that determines whether a logistics robot has entered the preset section of interest and instructs adjustment of the surrounding recognition range of the logistics robot based on the result of the determination of whether or not the logistics robot has entered.
  • a logistics system includes: a logistics robot that moves within a preset operating boundary and detects an object within a peripheral recognition range through an equipped sensor; and a control device that sets at least one section within the operating boundary as a section of interest based on map information corresponding to the operating boundary, determines whether the logistics robot has entered the at least one section of interest, and instructs to adjust the peripheral recognition range based on a result of the determination of whether the logistics robot has entered.
  • a logistics system comprises: a logistics robot that moves within a preset operation boundary and detects an object within a peripheral recognition range through an equipped sensor; and a control device that sets at least one section within the operation boundary as a section of interest based on map information corresponding to the operation boundary and transmits the section of interest to the logistics robot, wherein the logistics robot determines whether it has entered the section of interest and adjusts the peripheral recognition range based on a result of the determination of whether or not it has entered.
  • collision avoidance control of a logistics robot can be efficiently performed by adjusting the peripheral recognition range, which serves as a collision prediction criterion, by reflecting the characteristics of each section within the operating boundary.
  • the peripheral recognition range can be reduced to prevent unnecessary collision avoidance control from being performed and slowing down the logistics robot, thereby improving the movement efficiency of the logistics robot.
  • the range of peripheral recognition can be expanded, effectively preventing collisions between logistics robots while improving the movement efficiency of logistics robots.
  • FIGS. 4A to 4D are drawings for explaining adjustment of the peripheral recognition range according to embodiments of the present invention.
  • pre-set means that when a parameter is used in a process or algorithm, the value of the parameter is determined in advance.
  • the value of the parameter may be set when the process or algorithm starts or may be set during a section in which the process or algorithm is performed.
  • the controller may include a communication device that communicates with other controllers or sensors to control the functions it is responsible for, a memory that stores operating systems or logic commands and input/output information, and one or more processors that perform judgments, calculations, decisions, etc. necessary for controlling the functions it is responsible for.
  • the operational boundary (100) may include a logistics robot (110), equipment (120), a monitoring device (130), and a control device (140).
  • the operation boundary (100) may be equipped with multiple logistics robots (110), multiple facilities (120), and multiple detection devices (130) depending on the production process and target production speed of the product.
  • the operation boundary (100) may be implemented as a smart factory, and the multiple facilities may be implemented as production devices, but are not necessarily limited thereto. Hereinafter, each component will be described.
  • the logistics robot (110) may include an autonomous mobile robot (hereinafter, referred to as 'AMR' for convenience) and an automated guided vehicle (hereinafter, referred to as 'AGV' for convenience).
  • 'AMR' autonomous mobile robot
  • 'AGV' automated guided vehicle
  • only one type of AGV or AMR may be operated, or both AGV and AMR may be operated together within the operation boundary (100).
  • AGVs generally perform required actions (movement, direction change, stop, etc.) within the operation boundary (100) by recognizing and following guide devices placed on the floor for guiding the AGV.
  • the guide devices may mean optically recognizable markers (spots, 2D codes, etc.), tags that can be recognized in a close range without contact (e.g., NFC tags, RFID tags, etc.), magnetic strips, wires, etc., but this is only an example and is not necessarily limited thereto.
  • the guide devices may be placed continuously on the floor or may be placed discontinuously and spaced apart from each other. Since AGVs basically perform operations by recognizing and following guide devices, they require that guide devices be installed in advance before operation.
  • the installation or modification of guide devices must be physically performed.
  • the control device (140) must control the AGV based on the guidance equipment, so commands such as 'drive until the third marker is recognized' from the current location, 'change the heading direction by 90 degrees when the third marker is recognized', etc. can be transmitted to the AGV as individual command units or mission units (e.g., recovery, supply, charging, patrol, etc.) including multiple commands.
  • AMR can determine its current location (i.e., positioning) by sensing its surroundings, and its ability to perform path planning on its own using positioning and a map is the most distinguishing feature from AGV. Accordingly, if a map with compatible coordinates is shared between AMR and control device (140), the control device (140) can control AMR by instructing AMR to follow a path based on coordinates. In addition, if an obstacle is detected during driving, AMR can set an avoidance path on its own, avoid the obstacle, and return to the original path.
  • the function of the control device (140) setting the path of AMR to one or more transit coordinates can be referred to as global path planning, and the function of AMR setting a movement path or an avoidance path between transit coordinates according to global path planning can be referred to as local path planning.
  • the facility (120) may mean, for example, a device (robot arm, conveyor belt, etc.) that performs a production process of a product within an operating boundary (100), and in a broader sense, may mean a device positioned to assist in the performance of a mission, such as entry and exit of a logistics robot (110), when the production process is performed by a person.
  • a device positioned to assist in the performance of a mission may be, but is not necessarily limited to, a device that detects the status of a designated location where a pallet carried by a logistics robot (110) can be put down or collected within an area where a specific production process is performed, a device that determines the progress of the process, a means for blocking entry and exit within an area, etc.
  • the facility (120) is controlled through a PLC (Programmable Logic Controller) and can communicate with a control device (140) in relation to the process progress.
  • PLC Process Control Deformation Controller
  • the monitoring device (130) can perform a function of obtaining information for judging the situation within the operating boundary (100) and transmitting it to the control device (140).
  • the monitoring device (130) can include a camera, a proximity sensor, etc., but is not necessarily limited thereto.
  • the control device (140) can perform communication with the aforementioned components (110, 120, 130) to obtain information necessary for the operation of the operation boundary (100) or control each component.
  • the control device (140) can perform dispatching of the logistics robot (110), route setting, mission assignment, process management by product, material management, etc.
  • control device (140) may include a local control device (ACS: AMR/AGV Control System) that controls surrounding process facilities based on the location of the AGV/AMR and performs mission-based control of the AGV/AMR, and an integrated control device (MoRIMS: Mobile Robot Integrated Monitoring System) that integrates and controls two or more local control devices.
  • the integrated control device may perform status and path, logistics flow setting, and traffic control of all logistics robots (110) within the operation boundary (100) from each of a plurality of local control devices.
  • the integrated control device may perform integrated control for collision prevention, such as bottleneck level analysis of an intersection/overlapping area, driving acceleration/deceleration control, and avoidance path regeneration, through traffic distribution control between heterogeneous types based on information acquired through a plurality of local control devices (ACS).
  • integrated control for collision prevention such as bottleneck level analysis of an intersection/overlapping area, driving acceleration/deceleration control, and avoidance path regeneration, through traffic distribution control between heterogeneous types based on information acquired through a plurality of local control devices (ACS).
  • the integrated control device can have a manufacturing execution system (MES) as its upper control subject, and the manufacturing execution system (MES) can be linked with an automated scheduler (APS: Advanced Planning & Scheduling).
  • MES manufacturing execution system
  • APS automated scheduler
  • devices for mutual communication between each component such as beacons, repeaters, and APs (Access Points), chargers for charging logistics robots (110), loading spaces for storing or loading parts, spaces for storing finished products or intermediate products, traffic lights, circuit breakers, and waiting spaces for idle logistics robots (110), can of course be appropriately placed within the operation boundary (100).
  • control device (140) that can be applied to embodiments of the present invention is described with reference to FIG. 2.
  • the map management unit (148) obtains map information in the form of a grid map obtained when an AMR among logistics robots (110) drives within the operating boundary (100), and can provide a tool that allows the factory manager to edit the obtained map information. By editing the map information, a zone, a virtual lane, an intersection, a no-entry zone, etc., in which one or more preset actions are performed when the logistics robot (110) enters, can be set, but this is only an example and is not necessarily limited thereto.
  • the map management unit (148) can also distribute the corresponding map to the remaining logistics robots (110) other than the logistics robot (110) that obtained the initial grid map through actual driving, through the communication unit (146).
  • the work schedule management unit (149) can manage and monitor the mission of the logistics robot (110) based on the process information of the operation boundary (100) received from the equipment (120) and the monitoring device (130) through the communication unit (146). In addition, the work schedule management unit (149) can select a specific logistics robot (110) and assign a mission, and set the global path of the logistics robot (110) according to the assigned mission.
  • the map management unit (148) can set at least one section within the operation boundary (100) as a section of interest based on map information corresponding to the operation boundary (100).
  • the map information may include the location of each section within the operating boundary (100), the number of fixed objects for each section, the width of the path along which the logistics robot (110) moves for each section, the number of times the objects move for each section, the set speed of the logistics robot for each section, and the type of objects for each section.
  • information about the facility (120) may be reflected in the map information, and information about the facility (120) may be obtained from the facility (120) through the communication unit (146).
  • the map management unit (148) sets the area of interest based on the above map information, thereby allowing the characteristics of each area within the operating boundary to be reflected in the adjustment of the surrounding recognition range of the logistics robot (110).
  • the monitoring unit (147) can determine whether the logistics robot (110) has entered the set area of interest, and can instruct the logistics robot (110) to adjust its surrounding recognition range based on the result of determining whether or not it has entered.
  • the monitoring unit (147) can instruct the logistics robot (110) to adjust its surrounding recognition range by transmitting a control signal corresponding to the result of the determination of whether or not to enter to the logistics robot (110).
  • control signal can be output through the communication unit (146) of the control device (140), and the logistics robot (110) that receives the output control signal can perform adjustment of the surrounding recognition range.
  • the interest section may include multiple sections, and may include at least a first interest section and a second interest section.
  • the monitoring unit (147) may instruct to adjust the surrounding recognition range when the logistics robot (110) enters the interest section, but may instruct to adjust the surrounding recognition range differently depending on which of the multiple interest sections the logistics robot (110) entered.
  • the monitoring unit (147) can instruct the logistics robot (110) to reduce the surrounding recognition range at least to one side when the logistics robot (110) enters the first interest section.
  • the first interest section can be set by considering at least one of the position of fixed objects in each section and the width of the path along which the logistics robot (110) moves in each section.
  • the monitoring unit (147) may expand the surrounding recognition range at least in one direction when the logistics robot (110) enters the second interest section.
  • the second interest section may be set by considering at least one of the number of movements of other objects in each section, the set speed of the logistics robot (110) in each section, and the type of other objects in each section.
  • the monitoring unit (147) can instruct the logistics robot (110) that has entered the area of interest to readjust the surrounding recognition range to before adjustment if it leaves the area of interest.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of a logistics robot configuration that can be applied to embodiments of the present invention.
  • the logistics robot (110) may include a driving unit (111), a sensing unit (112), a loading unit (113), a communication unit (114), and a control unit (115). Each component is described below.
  • the driving unit (111) may include a driving source, wheels, suspension, etc. that are involved in the movement, steering, and stopping of the logistics robot (110).
  • the driving source may be an electric motor that receives power from a built-in battery (not shown).
  • the wheels may include one or more driving wheels that receive driving force from the driving source, and non-driving wheels that rotate by the movement of the body without receiving the driving force.
  • the driving source may be matched to each driving wheel so that the rotation of each driving wheel may be independently controlled. In this case, by making the rotation directions of different driving wheels different, the body may be rotated without a separate steering means so that steering may be performed.
  • At least some of the non-driving wheels may be configured as caster-type wheels, but this is exemplary and is not necessarily limited thereto.
  • the sensing unit (112) is intended to detect the surrounding environment of the logistics robot (110) or its own operating status, and may include at least one of a 2D laser scanner (e.g., LiDAR), a 3D vision (stereo) camera, a multi-axis gyro sensor, an acceleration sensor, a wheel encoder, and a proximity sensor.
  • a 2D laser scanner e.g., LiDAR
  • 3D vision (stereo) camera e.g., a 3D vision (stereo) camera
  • a multi-axis gyro sensor e.g., an acceleration sensor, a wheel encoder, and a proximity sensor.
  • the encoder can output information that can determine how much the wheel has rotated by using light emitted from a light-emitting element (e.g., a photodiode). For example, the encoder can count the number of slits arranged along the circumference of the wheel or a disk rotating with the wheel per unit time.
  • the control unit (115) can perform odometry to estimate displacement by analyzing the amount of position change with respect to time using data acquired through the encoder and the gyro sensor. However, the displacement estimated based on the encoder data may have an error from the actual displacement due to wheel slip or wear (wheel-related diameter change).
  • control unit (115) can perform noise and error correction on the information collected from the wheel and the gyro sensor using a predetermined algorithm (e.g., EKF: Extended Kalman Filter) to output a result that tends to be close to the actual value.
  • EKF Extended Kalman Filter
  • a 2D laser scanner can scan the surrounding environment by projecting a laser beam onto the surrounding area through a rotating reflector and detecting the reflected signal. At this time, the intensity of the reflected signal and the time difference between the irradiation and reception can be analyzed to output the detection result in the form of a point cloud.
  • the 3D vision camera can calculate the distance to an object based on the parallax between two cameras spaced apart by a certain distance, that is, the pixel distance between the images captured by each camera.
  • a texture projector that projects infrared light of a certain pattern can also be provided so that detection is possible even for flat objects of the same color (e.g., a white wall).
  • the map management unit (148) can display the surrounding recognition range (V) of the logistics robot (110) on the virtual map.
  • the peripheral recognition range (V) may be divided into a plurality of ranges that do not overlap each other, for example, a first range (V1) and a second range (V2) located outside the first range (V1).
  • the driving speed of the logistics robot (110) may be adjusted differently depending on whether the other object exists in the first range (V1) or the second range (V2).
  • control device (140) can receive facility logistics outgoing information from the facility (120) (S510), and can set an area of interest by reflecting the received facility logistics outgoing information in map information (S520).
  • control device (140) can receive the current location from the logistics robot (110) (S530), and based on the received location of the logistics robot (110), it can determine whether the logistics robot (110) has entered the section of interest within the operation boundary (100) (S540).
  • the control device (140) can instruct the robot to adjust the surrounding recognition range by outputting a command to adjust the surrounding recognition range (S550).
  • a logistics robot (110) that has received a command to adjust the surrounding recognition range can adjust the surrounding detection range according to the command (S560).
  • control device (140) can receive facility logistics outgoing information from the facility (120) (S610) and can set an area of interest by reflecting the received facility logistics outgoing information in map information (S620).
  • the logistics robot (110) that has received the area of interest can determine by itself whether it has entered the area of interest (S650), and if it has entered the area of interest, it can adjust the surrounding recognition range (S660).
  • collision avoidance control can be performed while securing the movement efficiency of the logistics robot by expanding the surrounding recognition range.

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Abstract

기 설정된 운용 바운더리에 대응되는 맵 정보에 기반하여, 상기 운용 바운더리 내의 적어도 하나의 구간을 관심 구간으로 설정하는 맵 관리부; 및 상기 설정된 관심 구간에 물류 로봇이 진입하였는지 여부를 판단하고, 상기 진입 여부의 판단 결과에 기반하여 상기 물류 로봇의 주변 인식 범위를 조정하도록 지시하는 모니터링부를 포함하는 물류 시스템 및 그의 관제 장치가 소개된다.

Description

물류 시스템 및 그의 관제 장치
본 발명은 물류 로봇이 운용 바운더리 내에서 효율적으로 이동할 수 있도록 하는 물류 시스템 및 그의 관제 장치에 관한 것이다.
일반적인 물류 창고나 공장은 물론, 다양한 부품을 사용하여 서로 다른 사양의 물품을 제조하는 스마트 공장 등에서는 유연하고 효율적인 부품 등의 공급과 이송을 위해 물류 로봇이 도입되고 있다.
물류 로봇은 자율 주행 모바일 로봇(AMR: Autonomous Mobile Robot) 및 무인 반송차(AGV: Automated Guided Vehicle) 등을 통칭하는 개념이며, 이러한 물류 로봇은 관제 장치의 제어에 따라 이동 및 작업을 수행할 수 있다.
스마트 공장에서 물류 로봇은 관제 장치로부터 할당된 미션을 수행하기 위해 패스 플래닝(Path Planning)에 기반한 최적의 이동 경로를 따라 이동할 수 있다.
한편, 복수의 물류 로봇이 각각의 이동 경로에 따라 이동하는 과정에서는 상호 간의 충돌이 발생할 수 있다. 물류 로봇에 충돌이 발생할 경우, 물류 로봇이 손상되어 손해가 발생됨은 물론, 공정이 지연되는 등으로 인해 공정 전체에 막대한 손해가 초래될 수 있다.
이와 같은 손해를 방지하기 위하여, 물류 로봇과 타물체가 근접한 경우 물류 로봇이 감속 주행하거나, 회피 주행하도록 제어하는 등의 방안이 적용될 수 있다. 다만, 물류 로봇과 타물체가 근접하여도 실제로 충돌로 이어지지 않는 경우가 존재할 수 있는데, 이러한 경우에는 충돌을 방지하기 위한 감속 주행, 회피 주행 등의 제어로 인해 물류 로봇의 이동 효율이 저하될 수 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명의 목적은 운용 바운더리에 대한 맵 정보를 기반으로, 물류 로봇의 충돌 예측 판단 기준이 되는 주변 인식 범위를 조정함으로써 물류 로봇이 효율적으로 이동하도록 하고, 그를 통해 물류 시스템의 효율을 확보할 수 있도록 하는 물류 시스템 및 그의 관제 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 관제 장치는, 기 설정된 운용 바운더리에 대응되는 맵 정보에 기반하여, 상기 운용 바운더리 내의 적어도 하나의 구간을 관심 구간으로 설정하는 맵 관리부; 및 상기 설정된 관심 구간에 물류 로봇이 진입하였는지 여부를 판단하고, 상기 진입 여부의 판단 결과에 기반하여 상기 물류 로봇의 주변 인식 범위를 조정하도록 지시하는 모니터링부를 포함한다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 물류 시스템은, 기 설정된 운용 바운더리 내에서 이동하며, 구비된 센서를 통해 주변 인식 범위 내의 물체를 감지하는 물류 로봇; 및 상기 운용 바운더리에 대응되는 맵 정보에 기반하여, 상기 운용 바운더리 내의 적어도 하나의 구간을 관심 구간으로 설정하고, 상기 적어도 하나의 관심 구간에 물류 로봇이 진입하였는지 여부를 판단하며, 상기 진입 여부의 판단 결과에 기반하여 상기 주변 인식 범위를 조정하도록 지시하는 관제 장치를 포함한다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 물류 시스템은, 기 설정된 운용 바운더리 내에서 이동하며, 구비된 센서를 통해 주변 인식 범위 내의 물체를 감지하는 물류 로봇; 및 상기 운용 바운더리에 대응되는 맵 정보에 기반하여, 상기 운용 바운더리 내의 적어도 하나의 구간을 관심 구간으로 설정하고, 상기 관심 구간을 상기 물류 로봇에 전달하는 관제 장치를 포함하되, 상기 물류 로봇은, 상기 관심 구간에 진입하였는지 여부를 판단하고, 상기 진입 여부의 판단 결과에 기반하여 상기 주변 인식 범위를 조정하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 운용 바운더리 내의 각 구간별 특성을 반영하여 충돌 예측 기준이 되는 주변 인식 범위를 조정함으로써 물류 로봇의 충돌 방지 제어가 효율적으로 수행될 수 있게 된다.
특히, 충돌 위험이 낮은 경우에는 주변 인식 범위를 축소함으로써, 불필요하게 충돌 방지 제어가 수행되어 물류 로봇이 감속하는 것을 방지할 수 있게 되며, 이를 통해 물류 로봇의 이동 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 충돌 위험이 높은 경우에는 주변 인식 범위를 확대함으로써, 물류 로봇의 충돌을 효과적으로 방지하면서도 물류 로봇의 이동 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
나아가, 물류 로봇의 이동 효율 향상을 통해 물류 로봇이 적용된 물류 시스템의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
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 1은 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 물류 시스템의 운용 바운더리 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 관제 장치 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 물류 로봇 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예들에 따른 주변 인식 범위 조정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 물류 시스템의 시퀀스 다이어그램이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
다음의 실시예들의 기재에 있어서, "기 설정된"이라는 용어는 프로세스나 알고리즘에서 매개변수를 사용할 때 매개변수의 수치가 미리 결정되어 있음을 의미한다. 매개변수의 수치는 실시예에 따라서 프로세스나 알고리즘이 시작할 때 설정되거나 프로세스나 알고리즘이 수행되는 구간 동안 설정될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제어기(Controller)는 담당하는 기능의 제어를 위해 다른 제어기나 센서와 통신하는 통신 장치, 운영체제나 로직 명령어와 입출력 정보 등을 저장하는 메모리 및 담당 기능 제어에 필요한 판단, 연산, 결정 등을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
먼저, 실시예에 따른 물류 로봇이 배치 및 운용되는 운용 바운더리의 구성을 도 1을 참조하여 설명한다
도 1을 참조하면, 운용 바운더리(100)는 물류 로봇(110), 설비(120), 감시 장치(130) 및 관제 장치(140)를 포함할 수 있다.
운용 바운더리(100)에는 생산물의 생산 공정과 목표 생산 속도에 따라 복수의 물류 로봇(110), 복수의 설비(120) 및 복수의 감지 장치(130)가 구비될 수 있다. 운용 바운더리(100)는 스마트 팩토리로, 복수의 설비는 생산 장치로 구현될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이하, 각 구성 요소를 설명한다.
먼저, 물류 로봇(110)은 자율 주행 모바일 로봇(Autonomous Mobile Robot, 이하, 편의상 'AMR'이라 칭함) 및 무인 반송차(Automated Guided Vehicle, 이하, 편의상 'AGV'라 칭함)를 포함할 수 있다. 운용 바운더리(100)에서 물류 로봇(110)의 운용 방침에 따라 AGV나 AMR 중 한 종류만 운용될 수도 있고, 운용 바운더리(100) 내에서 AGV와 AMR이 함께 운용될 수도 있다.
AGV는 일반적으로 AGV의 안내(guide)를 위해 바닥에 배치된 안내 설비를 인식 및 추종함으로써 운용 바운더리(100) 내에서 요구되는 동작(이동, 방향 전환, 정지 등)을 수행하게 된다. 여기서 안내 설비란 광학적으로 인식 가능한 마커(스폿, 2D 코드 등), 근거리에서 비접촉식으로 인식 가능한 태그(예컨대, NFC 태그, RFID 태그 등), 마그네틱 스트립, 와이어 등을 의미할 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 안내 설비는 바닥에 연속적으로 배치될 수도 있고, 불연속적으로 상호 이격되어 배치될 수도 있다. AGV는 기본적으로 안내 설비의 인식과 추종을 통해 동작을 수행하기 때문에 운용 전에 안내 설비가 미리 설치되어 있을 것을 요구하여, 새로운 경로로 AGV를 이동시키거나 기존 경로를 수정해야 할 경우, 안내 설비의 신설이나 수정이 물리적으로 이루어질 필요가 있다. 또한, AGV는 안내 설비를 통해 설정된 경로를 벗어나지 않으므로 경로 상 또는 주변에 장애물이 감지된 경우 감지된 장애물이 사라지거나 별도의 제어를 받을 때까지 정지하는 것이 일반적이다. AGV의 운용에 있어서 관제 장치(140)는 안내 설비를 기준으로 AGV를 제어해야 하므로, 현재 위치에서 '3번째 마커가 인식될 때까지 주행', '3번째 마커가 인식되면 헤딩 방향을 90도 전환' 등과 같은 의미의 명령을 개별 명령 단위 또는 복수의 명령을 포함하는 미션(예컨대, 회수, 공급, 충전, 패트롤 등) 단위로 AGV에 전달할 수 있다.
AMR은 주변 감지를 통해 현재 위치를 판단(즉, 측위)할 수 있으며, 측위와 맵을 이용하여 자체 경로 설정(path planning)이 가능한 점이 AGV와 가장 구분되는 점이라 할 수 있다. 따라서, AMR과 관제 장치(140)에 좌표가 호환되는 맵이 공유된 경우 관제 장치(140)가 AMR에 좌표 기반으로 경로를 지시하는 방식으로 AMR을 제어할 수 있게 된다. 또한, 주행 중 장애물이 감지된 경우 AMR은 자체적으로 회피 경로를 설정하여 장애물을 회피한 후 기존 경로로 복귀할 수 있다. 관제 장치(140)가 AMR의 경로를 하나 이상의 경유 좌표로 설정하는 기능을 글로벌 패스 플래닝(global path planning)이라 칭할 수 있으며, 글로벌 패스 플래닝에 따른 경유 좌표 사이에서 AMR이 이동 경로를 설정하거나 회피 경로를 설정하는 기능을 로컬 패스 플래닝(local path planning)이라 칭할 수 있다.
다음으로, 설비(120)는 예를 들어 운용 바운더리(100) 내에서 생산물의 생산 공정을 수행하는 장치(로봇암, 컨베이어 벨트 등)를 의미할 수 있으며, 보다 넓은 의미에서 생산 공정이 사람에 의해 수행될 경우 물류 로봇(110)의 출입 등의 미션 수행을 보조하기 위해 배치된 장치를 의미할 수도 있다. 미션 수행을 보조하기 위해 배치된 장치라 함은, 특정 생산 공정이 수행되는 영역 내에서 물류 로봇(110)이 운반하는 팔레트를 내려놓거나 수거할 수 있는 지정 위치의 상태를 감지하는 장치, 공정 진행도를 판단하는 장치, 영역 내 출입 차단 수단 등이 될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 설비(120)는 PLC(Programmable Logic Controller)를 통해 제어되며, 공정 진행과 관련하여 관제 장치(140)와 통신을 수행할 수 있다.
감시 장치(130)는 운용 바운더리(100) 내의 상황을 판단하기 위한 정보를 획득하여 관제 장치(140)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 감시 장치(130)는 카메라, 근접 센서 등을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
관제 장치(140)는 전술한 구성 요소(110, 120, 130)와 통신을 수행하여 운용 바운더리(100)의 운용에 필요한 정보를 획득하거나 각 구성 요소를 제어할 수 있다. 예컨대, 관제 장치(140)는 물류 로봇(110)의 배차, 경로 설정, 미션 할당, 생산물별 공정 관리, 자재 관리 등을 수행할 수 있다.
구현에 있어서, 관제 장치(140)는 AGV/AMR의 위치를 기반으로 주변 공정 설비를 제어하고, AGV/AMR의 미션 기반 제어를 수행하는 로컬 관제 장치(ACS: AMR/AGV Control System)와, 둘 이상의 로컬 관제 장치를 통합하여 관제하는 통합 관제 장치(MoRIMS: Mobile Robot Integrated Monitoring System)를 포함할 수 있다. 통합 관제 장치는 복수의 로컬 관제 장치 각각으로부터 운용 바운더리(100) 내의 전 물류 로봇(110)의 상태와 경로, 물류 흐름설정 및 트래픽 제어를 수행할 수 있다. 예컨대, 로컬 관제 장치(ACS)가 동일 제조사나 동일 기종의 물류 로봇 단위로 구비될 경우, 통합 관제 장치는 복수의 로컬 관제 장치(ACS)를 통해 획득되는 정보를 기반으로 이기종간 트래픽 분산 제어를 통해 교차/중첩 구역의 병목 수준 분석, 주행 가/감속 제어, 회피 경로 재생성 등 충돌 방지를 위한 통합 제어를 수행할 수 있다.
아울러, 통합 관제 장치도 그 상위 제어 주체로 제조 실행 시스템(MES: Manufacturing Execution System)을 가질 수 있으며, 제조 실행 시스템(MES)은 다시 자동화 스케쥴러(APS: Advanced Planning & Scheduling)와 연동될 수 있다.
전술한 운용 바운더리(100)의 구성(110, 120, 130, 140) 외에, 비컨, 중계기, AP(Access Point) 등과 같은 각 구성요소 간의 상호 통신을 위한 장치, 물류 로봇(110)의 충전을 위한 충전기, 부품 저장이나 적재를 위한 적재 공간, 완제품이나 중간 생산물이 보관되는 공간, 신호등, 차단기, 유휴 물류 로봇(110)의 대기 공간 등이 운용 바운더리(100) 내에 적절히 배치될 수 있음은 물론이다.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 관제 장치(140)의 구성을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 관제 장치 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다. 도 2에 도시된 각 구성 요소는 본 발명의 실시예들과 관련된 구성 요소를 위주로 나타낸 것으로, 실제 관제 장치(140)의 구현에 있어서는 이보다 많거나 적은 구성 요소가 포함될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 관제 장치(140)는 펌웨어 관리부(141), 트래픽 제어부(142), 공정 관리부(143), 생산/물류 관리부(144), 재고 관리부(145), 통신부(146), 모니터링부(147), 맵 관리부(148) 및 작업 스케줄 관리부(149)를 포함할 수 있다.
펌웨어 관리부(141)는 통신부(146)를 통해 물류 로봇(110)의 최신 펌웨어를 획득하고, 물류 로봇(110)에 전송하여 펌웨어 업데이트가 수행되도록 하여 물류 로봇(110)의 펌웨어를 최신 상태로 유지할 수 있다.
트래픽 제어부(142)는 물류 로봇(110)의 경로를 기반으로 신호등과 차단기를 제어하며, 트래픽에 따라 물류 로봇(110)의 경로를 재산정할 수도 있다.
공정 관리부(143)는 생산물별 공정을 정의하고, 공정 진척도, 진행 위치 등의 미션을 관리할 수 있다.
생산/물류 관리부(144)는 미션 기반으로 물류 로봇(110)을 배차할 수 있다.
재고 관리부(145)는 자재별 위치와 수량을 관리하며, 이러한 정보는 물류 로봇(110)을 팔레트 픽업이나 회수를 위해 실제 자재의 조립/소모가 감지되는 시점보다 미리 목적지로 출발시키는 등 보다 효율적인 공정 운용을 위해 유용할 수 있다.
통신부(146)는 물류 로봇(110), 설비(120) 및 감시 장치(130)와 같은 운용 바운더리(100)의 내부 구성 요소는 물론, 펌웨어 업데이트 서버 등과 같은 외부 개체와의 통신도 수행할 수 있다.
모니터링부(147)는 개별 물류 로봇(110)의 위치, 경로, 배터리 상태, 통신 상태, 파워 트레인 상태 등을 모니터링할 수 있다. 여기서, 경로는 웨이포인트 기반의 글로벌 경로와 실시간 로컬 경로를 포함하는 개념이다. 또한, 배터리 상태는 전압, 전류, 온도, 전압과 전류의 피크치, 충전 상태(SOC: State Of Charge), 내구 상태(SOH: State Of Health) 등을 포함할 수 있다. 통신 상태는 현재 활성화된 통신 프로토콜(Wi-Fi 등), 연결된 AP, AP와의 거리, 사용 중인 채널 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 아울러, 파워 트레인 상태는 구동계의 부하, 온도, RPM 등을 포함할 수 있다.
그 외에도 모니터링부(147)는 개별 물류 로봇(110)에 현재 할당된 미션, 동작 모드, 펌웨어 버전 등을 확인할 수도 있다.
맵 관리부(148)는 물류 로봇(110) 중 AMR이 운용 바운더리(100) 내부를 주행하면서 획득한 그리드 맵 형태의 맵 정보를 획득하며, 획득된 맵 정보에 기반하여 팩토리 관리자가 편집할 수 있는 툴을 제공할 수 있다. 맵 정보의 편집을 통해, 물류 로봇(110)이 진입할 경우 미리 설정된 하나 이상의 동작을 수행하는 영역(zone), 가상 차로(lane), 교차로, 진입 금지 영역 등이 설정될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 맵 관리부(148)는 최초 그리드 맵을 실제 주행을 통해 획득한 물류 로봇(110) 이외의 나머지 물류 로봇(110)에 해당 맵을 통신부(146)를 통해 배포할 수도 있다.
작업 스케줄 관리부(149)는 설비(120) 및 감시 장치(130)로부터 통신부(146)를 통해 수신한 운용 바운더리(100)의 공정 정보를 기반으로, 물류 로봇(110)의 미션을 관리하고 모니터링할 수 있다. 또한, 작업 스케줄 관리부(149)는 특정 물류 로봇(110)을 선택하여 미션을 할당하며, 할당된 미션에 따라 물류 로봇(110)의 글로벌 경로를 설정할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 맵 관리부(148)는 운용 바운더리(100)에 대응되는 맵 정보에 기반하여, 운용 바운더리(100) 내의 적어도 하나의 구간을 관심 구간으로 설정할 수 있다.
이 경우, 맵 정보에는 운용 바운더리(100) 내 각 구간의 위치, 각 구간별 고정된 타물체의 수, 각 구간별 물류 로봇(110)이 이동하는 경로의 폭, 각 구간별 타물체의 이동 횟수, 각 구간별 물류 로봇의 설정 속력 및 각 구간별 타물체의 종류 등이 포함될 수 있다.
또한, 맵 정보에는 설비 물류 불출 정보 등 설비(120)에 대한 정보가 반영될 수 있으며, 설비(120)에 대한 정보는 통신부(146)를 통해 설비(120)로부터 획득될 수 있다.
맵 관리부(148)는 위와 같은 맵 정보에 기반하여 관심 구간을 설정함으로써, 물류 로봇(110)의 주변 인식 범위 조정에 운용 바운더리 내 각 구간별 특성이 반영되도록 할 수 있게 된다.
모니터링부(147)는 설정된 관심 구간에 물류 로봇(110)이 진입하였는지 여부를 판단하고, 진입 여부의 판단 결과에 기반하여 물류 로봇(110)의 주변 인식 범위를 조정하도록 지시할 수 있다.
보다 구체적으로, 모니터링부(147)는 운용 바운더리(100) 내 각 구간의 위치 및 물류 로봇(110)의 위치에 기반하여 물류 로봇(110)이 운용 바운더리(100) 내에서 관심 구간에 진입하였는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 운용 바운더리(100) 내 각 구간의 위치는 전술한 바와 같이 맵 정보에 포함될 수 있으며, 물류 로봇(110)의 위치는 물류 로봇(110)으로부터 획득하거나, 감시 장치(130)로부터 획득할 수 있다.
또한, 모니터링부(147)는 진입 여부의 판단 결과에 대응되는 제어 신호가 물류 로봇(110)에 전달되도록 함으로써 물류 로봇(110)의 주변 인식 범위를 조정하도록 지시할 수 있다.
이 경우, 제어 신호는 관제 장치(140)의 통신부(146)를 통해 출력될 수 있으며, 출력된 제어 신호를 전달받은 물류 로봇(110)이 주변 인식 범위의 조정을 수행할 수 있다.
한편, 관심 구간은 복수의 구간을 포함할 수 있으며, 적어도 제1 관심 구간 및 제2 관심 구간을 포함할 수 있다. 이 경우, 모니터링부(147)는 물류 로봇(110)이 관심 구간에 진입한 경우 주변 인식 범위를 조정하도록 지시하되, 복수의 관심 구간 중 어느 관심 구간에 물류 로봇(110)이 진입하였는지에 따라 주변 인식 범위를 다르게 조정하도록 지시할 수 있다.
보다 구체적으로, 모니터링부(147)는 물류 로봇(110)이 제1 관심 구간에 진입한 경우 주변 인식 범위를 적어도 일방으로 축소하도록 지시할 수 있다. 이 경우, 제1 관심 구간은 각 구간별 고정된 타물체의 위치 및 각 구간별 물류 로봇(110)이 이동하는 경로의 폭 중 적어도 하나를 고려하여 설정될 수 있다.
이와 달리, 모니터링부(147)는 물류 로봇(110)이 제2 관심 구간에 진입한 경우, 주변 인식 범위를 적어도 일방으로 확장할 수도 있다. 이 경우, 제2 관심 구간은 각 구간별 타물체의 이동 횟수, 각 구간별 물류 로봇(110)의 설정 속력 및 각 구간별 타물체의 종류 중 적어도 하나를 고려하여 설정될 수 있다.
또한, 모니터링부(147)는 관심 구간에 진입한 물류 로봇(110)이 관심 구간을 이탈한 경우 주변 인식 범위를 조정 전으로 재조정하도록 지시할 수 있다.
주변 인식 범위의 조정에 관련한 보다 상세한 내용에 관하여는 도 4a 내지 도 4b를 참조하여 후술하도록 하며, 다음으로, 도 3을 참조하여 물류 로봇에 대하여 먼저 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 물류 로봇 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 물류 로봇(110)은 주행부(111), 센싱부(112), 적재부(113), 통신부(114) 및 제어부(115)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성 요소를 설명한다.
주행부(111)는 물류 로봇(110)의 이동, 조향 및 정지에 관여하는 구동원, 휠 및 서스펜션 등을 포함할 수 있다. 구동원은 내장된 배터리(미도시)로부터 전력을 공급받는 전기 모터가 이용될 수 있다. 휠은 구동원으로부터 구동력을 공급받는 하나 이상의 구동륜과, 구동력을 공급받지 않고 차체의 이동에 의해 회전하는 비구동륜을 포함할 수 있다. 구현에 따라, 복수의 구동륜이 구비된 경우 구동륜별로 구동원이 매칭되어 각 구동륜의 회전이 독립적으로 제어될 수 있다. 이러한 경우, 서로 다른 구동륜의 회전 방향을 상이하게 함으로써 별도의 조향 수단 없이도 차체를 회전시켜 조향이 이루어지도록 할 수 있다. 적어도 일부의 비구동륜은 캐스터 타입 휠로 구성될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
센싱부(112)는 물류 로봇(110) 주변 환경이나 자체 동작 상태 등을 감지하기 위한 것으로, 2D 레이저 스캐너(예컨대, LiDAR), 3D 비전(스테레오) 카메라, 다축 자이로 센서, 가속도 센서, 휠 인코더, 근접 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
인코더는 발광소자(예컨대, 광 다이오드)에서 출사되는 광을 이용하여 휠이 얼마나 회전했는지 판단할 수 있는 정보를 출력할 수 있다. 예컨대, 인코더는 단위 시간동안 휠 또는 휠과 함께 회전하는 디스크에 원주 방향을 따라 배치된 슬릿의 수를 카운팅할 수 있다. 제어부(115)는 인코더와 자이로 센서를 통해 획득된 데이터로 시간 대비 위치 변화량을 분석하여 변위를 추정하는 오도메트리(odometry) 수행이 가능하다. 다만, 휠의 슬립이나 마모(휠 동반경 변화)로 인해 인코더 데이터를 기반으로 추정된 변위가 실제 변위와 오차가 있을 수 있다. 따라서, 오도메트리 수행 시 제어부(115)는 휠과 자이로 센서로부터 수집된 정보를 소정 알고리즘(예컨대, EKF: Extended Kalman Filter)으로 노이즈 및 오차에 대한 보정을 수행하여 실제 값에 가까운 경향성이 있는 결과를 출력할 수 있다. 이러한 오도메트리는 후술할 2D 레이저 스캐너를 이용한 현재 위치 판단(Localization)이 불가할 경우 특히 유용할 수 있다.
2D 레이저 스캐너는 회전하는 반사경을 통해 주변에 레이저를 조사하고, 반사되어 돌아오는 신호를 감지함으로써 주변 환경을 스캔할 수 있다. 이때, 반사된 신호의 강도와 조사/수신 간의 시간 차이를 분석하여 포인트 클라우드 형상의 감지 결과를 출력할 수 있다.
3D 비전 카메라는 일정 거리만큼 이격된 두 개의 카메라 간의 시차, 즉, 각 카메라를 통해 촬영된 이미지 사이의 픽셀 거리를 기반으로 물체까지의 거리를 계산할 수 있다. 이때, 동일 색상의 평면체(예컨대, 흰 벽) 등에 대해서도 감지가 가능하도록 소정 패턴의 적외선 광을 투사하는 텍스쳐 프로젝터(texture projector)가 구비될 수도 있다.
일반적으로 2D 레이저 스캐너는 맵핑, 네비게이션, 사물 인식 등에 사용되고, 3D 카메라는 네비게이션 중 특히 장애물 회피를 위해 활용될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
적재부(113)는 이송 대상 물품을 적재하기 위한 수단으로, 차체 상부의 상판 자체 또는 상판에 배치된 테이블, 리프트, 수직 축을 따라 회전하는 턴테이블, 포크 리프트, 컨베이어 또는 이들을 조합한 형태가 될 수 있다. 포크 리프트의 경우 지게차와 유사하게, 텔레스코픽 및 틸팅 기능을 지원할 수도 있다.
통신부(114)는 설비(120), 관제 장치(140) 등 운용 바운더리(100) 내의 타 구성 요소와 통신을 수행할 수 있으며, 물류 로봇(110)간의 통신도 지원할 수 있으며, 충전 미션 수행시 충전기와의 통신도 가능하다.
제어부(115)는 전술한 각 구성 요소(111, 112, 113, 114)의 전반적인 제어를 수행하는 주체로서, 통신부(114)를 통해 관제 장치(140)로부터 획득된 정보를 기반으로 현재 미션, 현재 위치, 목적지 판단, 경로 플래닝, 적재부 제어 등을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 물류 로봇(110)은 구비된 센서를 통해 주변 인식 범위 내의 물체를 감지할 수 있으며, 이 경우 구비된 센서는 센싱부(112)에 포함될 수 있다.
주변 인식 범위는 센서를 통해 인식되며, 물류 로봇(110)의 충돌 예측을 판단하는 기준으로 작용할 수 있다. 예를 들어, 주변 인식 범위 이내에 타물체가 존재하는 경우에 물류 로봇(110)은 충돌을 예측할 수 있다.
주변 인식 범위 이내에 타물체가 존재하여 충돌이 예측되는 경우, 물류 로봇(110)은 감속 주행, 긴급 정지하거나 회피 주행하는 등으로 주행 속도를 조절하여 충돌을 방지할 수 있다.
특히, 주변 인식 범위는 서로 중첩되지 않는 복수의 범위를 포함할 수 있고, 물류 로봇(110)은 타물체가 복수의 범위 중 어느 범위에 존재하는지에 따라 주행 속도를 다르게 조절할 수 있다.
이 경우, 복수의 범위는 제1 범위 및 제1 범위에 비해 외측에 위치하는 제2 범위를 포함할 수 있으며, 물류 로봇(110)은 타물체가 제2 범위에 존재하는 경우에 비해 타물체가 제1 범위에 존재하는 경우 주행 속도를 더 감속할 수 있다.
물류 로봇(110)은 관제 장치(140)의 지시에 따라 주변 인식 범위를 조정할 수 있으며, 주변 인식 범위의 조정은 예를 들어, 센서 자체의 감지 거리를 조정하거나, 센서를 통한 감지 정보 중 주변 인식에 활용되는 감지 정보의 범위를 조정하는 것으로 수행될 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예들에 따른 주변 인식 범위 조정을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 4a를 참조하면, 맵 정보에 기반하여 구현된 가상맵 화면의 예시가 나타난다. 가상맵 화면은 운용 바운더리(100)의 적어도 일부와 대응되도록 구현될 수 있다. 또한, 가상맵 화면 상에는 물류 로봇(110)에 대한 표시가 포함되며, 기타 설비(120) 등 타물체에 대한 표시가 함께 포함될 수 있다.
이하에서는 물류 로봇(110)이 출발지(A)에서 출발하여 제1 관심 구간(C1)을 거쳐 도착지(B)로 향하는 과정을 예를 들어 설명한다. 여기서, 출발지(A) 및 도착지(B) 중 적어도 하나는 운용 바운더리(100) 내 설비(120)에 해당할 수 있다.
물류 로봇(110) 출발지(A)를 떠나 제1 관심 구간(C1)으로 이동하는 과정에서, 맵 관리부(148)는 물류 로봇(110)의 주변 인식 범위(V)를 가상맵 상에 표시할 수 있다.
물류 로봇(110)이 이동하여 제1 관심 구간(C1)에 진입한 경우, 주변 인식 범위(V)는 적어도 일방으로 축소될 수 있으며, 이 경우 물류 로봇(110)이 이동하는 경로의 폭이 좁은 구간이 제1 관심 구간(C1)으로 설정될 수 있다.
물류 로봇(110)이 이동하는 경로의 폭이 좁은 경우, 거리 상으로는 타물체가물류 로봇(110)의 근처에 위치할 수 있지만, 물류 로봇(110)이 정해진 경로로 이동하기만 하면 충돌의 위험이 낮으므로, 이 경우에는 주변 인식 범위(V)를 축소함으로써 물류 로봇(110)이 감속하거나 경로를 우회하지 않고 계속 이동할 수 있게 된다.
한편, 물류 로봇(110)이 제1 관심 구간(C1)을 통과한 후 도착지(B)로 이동하는 과정에서는 이동 경로의 폭이 다시 넓어지게 되므로, 주변 인식 범위(V)가 조정 전 상태로 다시 재조정될 수 있다. 재조정에 따라, 주변 인식 범위(V)가 다시 확장될 수 있으며, 주변 인식 범위(V)의 확장에 따라 물류 로봇(110)의 충돌 예측이 기본 설정에 따라 수행될 수 있게 된다.
한편, 물류 로봇(110)이 제2 관심 구간(C2)에 진입한 경우, 주변 인식 범위(V)는 적어도 일방으로 확장될 수 있다. 이 경우, 타물체의 이동 횟수가 많은 구간이 제2 관심 구간(C2)으로 설정될 수 있다. 여기서, 타물체에는 운용 바운더리(100) 내에서 이동하는 작업자 등의 사람, 다른 물류 로봇(110), 생산 로봇 등이 포함될 수 있다.
이 경우, 제2 관심 구간(C2)에서는 타물체의 이동이 잦으므로 물류 로봇(110)의 충돌 위험이 비교적 클 수 있다. 따라서, 주변 인식 범위(V)가 확장됨으로써 물류 로봇(110)의 충돌을 보다 확실하게 방지될 수 있다.
특히, 주변 인식 범위(V)가 확장됨에 따라, 충돌을 미리 예측하여 물류 로봇(110)을 감속시키는 등의 제어를 통해, 물류 로봇(110)의 충돌뿐만 아니라, 충돌 직전에 물류 로봇(110)을 긴급 정지시킴으로써 물류 로봇(110)의 이동 효율이 더욱 저해되는 것을 방지할 수 있게 된다.
다음으로, 도 4b는 도 4a에 나타난 가상맵 화면 상의 다른 일부분을 표현한 것으로 전제할 수 있으며, 물류 로봇(110)이 출발지(A)로부터 제1 관심 구간(C1)을 거쳐 도착지(B)로 이동하는 과정에 대한 가상맵 화면을 나타낸다.
도 4b를 참조하면, 제1 관심 구간(C1)은 해당 구간 내 고정된 타물체의 위치를 고려하여 설정된 것일 수 있으며, 예를 들어 고정된 타물체가 3개 이상 위치하는 구간이 제1 관심 구간(C1)으로 설정될 수 있다.
구간 내에 고정된 타물체의 수가 많은 경우, 물류 로봇(110) 근처에 다수의 타물체가 존재할 수 있지만, 타물체가 고정되어 있기 때문에 실질적인 충돌 위험은 크지 않을 수 있다.
따라서, 물류 로봇(110)이 제1 관심 구간(C1)에 진입할 경우 주변 인식 범위(V)를 적어도 일방으로 축소함으로써, 타물체가 비교적 물류 로봇(110)에 근접한 경우에도 충돌이 예측되지 않도록 할 수 있다.
한편, 주변 인식 범위(V)는 서로 중첩되지 않는 복수의 범위로 구분될 수 있으며, 예를 들어, 제1 범위(V1) 및 제1 범위(V1)에 비해 외측에 위치하는 제2 범위(V2)로 구분될 수 있다. 이 경우, 타물체가 제1 범위(V1) 및 제2 범위(V2) 중 어느 범위에 존재하는지에 따라 물류 로봇(110)의 주행 속도가 다르게 조절될 수 있다.
특히, 타물체가 제1 범위(V1) 내에 존재할 경우, 제2 범위(V2)에 존재할 경우에 비해 물류 로봇(110)의 충돌 위험이 더 큰 점을 고려하여, 타물체가 제1 범위(V1) 내에 존재할 경우에는 제2 범위(V2)에 존재할 경우에 비해 물류 로봇(110)의 주행 속도가 더 많이 감속될 수 있다.
한편, 주변 인식 범위(V)를 조정하는 과정에서는 제1 범위(V1) 및 제2 범위(V2)가 함께 조정되거나, 제1 범위(V1) 및 제2 범위(V2) 중 어느 한 범위만 조정될 수도 있다. 특히, 주변 인식 범위(V)를 축소할 경우, 제1 범위(V1)는 충돌 위험이 큰 범위이므로 그대로 유지하고, 제2 범위(V2)만을 축소하여 불필요하게 물류 로봇(110)의 이동이 방해받는 것을 방지할 수도 있다.
다음으로, 도 4c는 도 4a에 나타난 가상맵 화면 상의 다른 일부분을 표현한 것으로 전제할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 제2 관심 구간(C2)은 해당 구간에서의 물류 로봇(110)의 설정 속력을 고려하여 설정된 것일 수 있다. 예를 들어 물류 로봇(110)이 고속으로 이동하는 구간이 제2 관심 구간(C2)으로 설정될 수 있으며, 이 경우 주변 인식 범위(V)는 물류 로봇(110)의 이동 방향(예를 들어, 전방)으로 확장될 수 있다.
물류 로봇(110)의 설정 속도가 높은 구간에서는 물류 로봇(110)이 고속으로 이동하게 되므로, 타물체가 물류 로봇(110)으로부터 비교적 멀리에 있는 경우에도 충돌이 발생할 가능성이 높아지게 된다. 따라서, 주변 인식 범위(V)를 물류 로봇(110)의 이동 방향으로 확장하여 조기에 충돌을 예측할 수 있도록 할 수 있다.
다음으로, 도 4d는 도 4a에 나타난 가상맵 화면 상의 다른 일부분을 표현한 것으로 전제할 수 있다.
도 4d를 참조하면, 제2 관심 구간(C2)은 해당 구간 내 타물체의 종류를 고려하여 설정된 것일 수 있다. 예를 들어, 일측에 개폐 가능한 문이 존재하는 구간이 제2 관심 구간(C2)으로 설정될 수 있으며, 이 경우 주변 인식 범위(V)는 문이 존재하는 방향으로 확장될 수 있다. 또한, 문이 존재하는 방향과 반대측에 고정된 타물체가 존재할 경우, 주변 인식 범위(V)는 문이 존재하는 방향으로 확장되되, 그 반대 방향으로는 축소될 수도 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 6을 참조하여 물류 시스템의 관제 과정을 순차적으로 설명하도록 한다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 물류 시스템의 시퀀스 다이어그램이다.
도 5를 참조하면, 관제 장치(140)는 설비(120)로부터 설비 물류 불출 정보를 전달받을 수 있으며(S510), 전달받은 설비 물류 불출 정보를 맵 정보에 반영하여 관심 구간을 설정할 수 있다(S520).
또한, 관제 장치(140)는 물류 로봇(110)으로부터 현재 위치를 전달받을 수 있으며(S530), 전달받은 물류 로봇(110)의 위치에 기반하여 물류 로봇(110)이 운용 바운더리(100) 내에서 관심 구간에 진입하였는지를 판단할 수 있다(S540).
물류 로봇(110)이 운용 바운더리(100) 내에서 관심 구간에 진입한 경우, 관제 장치(140)는 주변 인식 범위 조정 명령을 출력하는 등을 통해 주변 인식 범위를 조정하도록 지시할 수 있다(S550).
주변 인식 범위 조정 명령을 전달받은 물류 로봇(110)은 주변 감지 범위를 명령에 따라 조정할 수 있다(S560).
*
도 6을 참조하면, 도 5에서와 마찬가지로 관제 장치(140)는 설비(120)로부터 설비 물류 불출 정보를 전달받을 수 있으며(S610), 전달받은 설비 물류 불출 정보를 맵 정보에 반영하여 관심 구간을 설정할 수 있다(S620).
다만, 도 5를 참조하여 설명한바와는 달리, 관제 장치(140)는 물류 로봇(110)의 이동 경로와 설정된 관심 구간의 중첩 여부를 판단하고(S630), 물류 로봇(110)의 이동 경로와 설정된 관심 구간이 중첩되는 경우 관심 구간을 물류 로봇에 전달할 수 있다(S640)
관심 구간을 전달받은 물류 로봇(110)은 관심 구간의 진입 여부를 스스로 판단하고(S650), 관심 구간에 진입한 경우, 주변 인식 범위를 조정할 수 있다(S660).
상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 운용 바운더리 내의 각 구간 별 특성을 반영하여 충돌 예측 기준이 되는 주변 인식 범위를 조정함으로써 물류 로봇의 충돌 방지 제어가 효율적으로 수행될 수 있게 된다.
특히, 충돌 위험이 낮은 경우에 주변 인식 범위를 축소함으로써, 불필요하게 충돌 방지 제어가 수행되는 것을 완화하고 물류 로봇의 이동 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 충돌 위험이 높은 경우에는 주변 인식 범위를 확대함으로써, 물류 로봇의 이동 효율을 확보하면서 충돌 방지 제어를 수행할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

Claims (16)

  1. 기 설정된 운용 바운더리에 대응되는 맵 정보에 기반하여, 상기 운용 바운더리 내의 적어도 하나의 구간을 관심 구간으로 설정하는 맵 관리부; 및
    상기 설정된 관심 구간에 물류 로봇이 진입하였는지 여부를 판단하고, 상기 진입 여부의 판단 결과에 기반하여 상기 물류 로봇의 주변 인식 범위를 조정하도록 지시하는 모니터링부를 포함하는 관제 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 관심 구간은,
    적어도 제1 관심 구간 및 제2 관심 구간을 포함하고,
    상기 모니터링부는,
    상기 관심 구간에 상기 물류 로봇이 진입한 경우, 상기 주변 인식 범위를 조정하도록 지시하되, 상기 제1 관심 구간 및 상기 제2 관심 구간 중 어느 관심 구간에 상기 물류 로봇이 진입하였는지에 따라 상기 주변 인식 범위를 다르게 조정하도록 지시하는 것을 특징으로 하는 관제 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    상기 물류 로봇이 상기 제1 관심 구간에 진입한 경우, 상기 주변 인식 범위를 적어도 일방으로 축소하도록 지시하는 것을 특징으로 하는 관제 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 맵 정보는,
    상기 운용 바운더리 내 각 구간별 고정된 타물체의 위치 및 상기 운용 바운더리 내 각 구간별 상기 물류 로봇이 이동하는 경로의 폭 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 맵 관리부는,
    상기 고정된 타물체의 위치 및 상기 경로의 폭 중 적어도 하나에 기반하여 상기 제1 관심 구간을 설정하는 것을 특징으로 하는 관제 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    상기 물류 로봇이 상기 제2 관심 구간에 진입한 경우, 상기 주변 인식 범위를 적어도 일방으로 확장하도록 지시하는 것을 특징으로 하는 관제 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 맵 정보는,
    상기 운용 바운더리 내 각 구간별 타물체의 이동 횟수, 상기 운용 바운더리 내 각 구간별 물류 로봇의 설정 속력 및 상기 운용 바운더리 내 각 구간별 타물체의 종류 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 맵 관리부는,
    상기 이동 횟수, 상기 설정 속력 및 상기 종류 중 적어도 하나에 기반하여 상기 제2 관심 구간을 설정하는 것을 특징으로 하는 관제 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    상기 관심 구간에 진입한 상기 물류 로봇이 상기 관심 구간을 이탈한 경우, 상기 주변 인식 범위를 상기 조정 전으로 재조정하도록 지시하는 것을 특징으로 하는 관제 장치.
  8. 기 설정된 운용 바운더리 내에서 이동하며, 구비된 센서를 통해 주변 인식 범위 내의 물체를 감지하는 물류 로봇; 및
    상기 운용 바운더리에 대응되는 맵 정보에 기반하여, 상기 운용 바운더리 내의 적어도 하나의 구간을 관심 구간으로 설정하고, 상기 적어도 하나의 관심 구간에 물류 로봇이 진입하였는지 여부를 판단하며, 상기 진입 여부의 판단 결과에 기반하여 상기 주변 인식 범위를 조정하도록 지시하는 관제 장치를 포함하는 물류 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 물류 로봇은,
    타물체가 상기 주변 인식 범위 내에 존재하는 경우 주행 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 물류 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 주변 인식 범위는,
    서로 중첩되지 않는 복수의 범위를 포함하고,
    상기 물류 로봇은,
    상기 타물체가 상기 복수의 범위 중 어느 범위에 존재하는지에 따라 주행 속도를 다르게 조절하는 것을 특징으로 하는 물류 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 복수의 범위는,
    제1 범위 및 상기 제1 범위에 비해 외측에 위치하는 제2 범위를 포함하고,
    상기 물류 로봇은,
    상기 타물체가 상기 제2 범위에 존재하는 경우에 비해 상기 타물체가 상기 제1 범위에 존재하는 경우 주행 속도를 더 감속하는 것을 특징으로 하는 물류 시스템.
  12. 기 설정된 운용 바운더리 내에서 이동하며, 구비된 센서를 통해 주변 인식 범위 내의 물체를 감지하는 물류 로봇; 및
    상기 운용 바운더리에 대응되는 맵 정보에 기반하여, 상기 운용 바운더리 내의 적어도 하나의 구간을 관심 구간으로 설정하고, 상기 관심 구간을 상기 물류 로봇에 전달하는 관제 장치를 포함하되,
    상기 물류 로봇은,
    상기 관심 구간에 진입하였는지 여부를 판단하고, 상기 진입 여부의 판단 결과에 기반하여 상기 주변 인식 범위를 조정하는 것을 특징으로 하는 물류 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 물류 로봇은,
    타물체가 상기 주변 인식 범위 내에 존재하는 경우 주행 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 물류 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 주변 인식 범위는,
    서로 중첩되지 않는 복수의 범위를 포함하고,
    상기 물류 로봇은,
    상기 타물체가 상기 복수의 범위 중 어느 범위에 존재하는지에 따라 주행 속도를 다르게 조절하는 것을 특징으로 하는 물류 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 복수의 범위는,
    제1 범위 및 상기 제1 범위에 비해 외측에 위치하는 제2 범위를 포함하고,
    상기 물류 로봇은,
    상기 타물체가 상기 제2 범위에 존재하는 경우에 비해 상기 타물체가 상기 제1 범위에 존재하는 경우 주행 속도를 더 감속하는 것을 특징으로 하는 물류 시스템.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 관제 장치는,
    상기 물류 로봇의 이동 경로와 상기 관심 구간이 중첩될 경우, 상기 관심 구간을 상기 물류 로봇에 전달하는 것을 특징으로 하는 물류 시스템.
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