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KR102595040B1 - 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템 - Google Patents

전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템 Download PDF

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KR102595040B1
KR102595040B1 KR1020210167488A KR20210167488A KR102595040B1 KR 102595040 B1 KR102595040 B1 KR 102595040B1 KR 1020210167488 A KR1020210167488 A KR 1020210167488A KR 20210167488 A KR20210167488 A KR 20210167488A KR 102595040 B1 KR102595040 B1 KR 102595040B1
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KR
South Korea
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robot
self
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driving
autonomous
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박종현
김정호
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주식회사 로탈
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Abstract

본 발명은 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 물류관리시스템을 포함한 상위시스템, 관제시스템, 통신서버, 자율주행로봇이 유기적으로 결합되어 효율적으로 자율주행로봇을 관제할 수 있는 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 물류 반송명령을 할 수 있는 물류시스템을 포함한 상위시스템; 반송명령을 받아 자율주행로봇에 업무를 할당하고 작업을 위한 경로를 생성할 수 있는 관제시스템; 상위시스템, 관제시스템 및 자율주행로봇을 통신으로 연결할 수 있는 통신서버; 및 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행로봇을 포함하는, 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템을 제공한다.

Description

전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템 {A control system of an autonomous mobile robot device applied with a mechnum wheel capable of omnidirectional driving.}
본 발명은 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 물류관리시스템을 포함한 상위시스템, 관제시스템, 통신서버, 자율주행로봇이 유기적으로 결합되어 효율적으로 자율주행로봇을 관제할 수 있는 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템에 관한 것이다.
AGV(Automatic Guided Vehicle)는 무인이송차량으로, 종래의 컨베이어를 이용한 물류이송방식을 대체하여 자동으로 물류를 적재 및 이송시키는 차량을 말한다.
이러한 무인이송차량은 컨베이어나 레일과 같은 고정된 기구물을 설치하지 않는다는 점과 경로설정 및 변경이 용이하다는 장점이 있다. 다품종 소량생산 제조 공정은 생산제품에 따라 물류라인이 다변화되는데, 컨베이어나 레일과 같은 많은 공간을 고정적으로 차지하는 물류설비는 물류효율 뿐만 아니라, 전체적인 생산효율을 떨어뜨린다는 문제점이 있다.
인력 부족 및 생산비용 증가로 인하여 공장 자동화로의 변화로 인하여 모든 산업군에서 물류 자동화에 대한 요구가 증대되고 있으며, 물류자동화의 대표적인 제품이 무인이송차량(AGV-Automatic Guided Vehicle) 및 자율주행로봇(AMR-Automonous Mobil Robot)이다.
생산제품의 다변화 및 물류효율까지 고려하여 자율주행로봇(AMR-Automonous Mobil Robot)의 도입이 필요하며, 스마트 공장 자동화에서 MES 또는 MCS(물류관제시스템)에서 물류 반송명령은 AMR 관제 시스템(ACS-AMR Control System)에 전달하고, ACS로부터 명령 받은 AMR은 설비에서 제품을 로딩 및 언로딩하여 자동이송이 가능한 시스템이 필요한 실정이다.
선행기술문헌 : KR공개특허공보 제10-2015-0041346호(2015.04.16. 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 스마트공장에서 공장 내 다양한 설비들의 제어기의 상태 모니터링에 OPC(Open Plaform Communication)을 사용하여 AMR 및 설비간 통신 및 상태를 모니터링 할 수 있으며, 자율주행로봇의 제어 방법 및 OPC-UA 프로토콜을 사용하여 ACS, MES, AMR 간 인터페이스를 통하여 물류자동화를 구현할 수 있는 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템은 물류 반송명령을 할 수 있는 물류시스템을 포함한 상위시스템; 반송명령을 받아 자율주행로봇에 업무를 할당하고 작업을 위한 경로를 생성할 수 있는 관제시스템; 상위시스템, 관제시스템 및 자율주행로봇을 통신으로 연결할 수 있는 통신서버; 및 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행로봇을 포함한다.
또한, 관제시스템은 자율주행로봇 운용을 위한 작업장정보를 포함한 기준정보를 관리할 수 있는 기준정보관리부, 상위시스템으로부터 반송명령을 수신하여 일감 할당 및 자율주행로봇의 작업을 관리할 수 있는 작업관리부, 자율주행로봇의 경로생성을 관리할 수 있는 경로생성부, 자율주향로봇의 위치 및 상태정보를 관리할 수 있는 모니터링부를 포함하는 것을 포함한다.
또한, 자율주행로봇은 내부에 위치하는 구성요소의 탈부착을 용이하게 하기 위하여 구성요소 장착 위치별로 모듈화된 바디프레임, 진행경로에 위치하는 장애물을 감지하기 위해 바디프레임외측에 구비되는 다수개의 장애물감지부, 바디프헤임의 외측 면에 구비되며, 장애물감지부의 감지범위를 벗어난 장애물과의 충돌시 충돌신호를 전송하는 충돌감지부, 바디프레임의 상측에 결합되고 내부에 구동제어부, 충전용배터리를 포함한 로봇동작장비를 구비한 상부하우징, 상측이 평면으로 되어 있으며, 상방운동 및 하방운동이 가능하고, 상방운동을 통하여 대차를 리프팅할 수 있는 대차리프팅부, 관제시스템에서 송신된 신호를 수신하여 매카넘휠을 포함한 구동 장치의 동작을 제어하는 구동제어부, 및 바디프레임의 양 측면 전 후에 독립된 구동모터와 각각 연결되어 구비되며, 구동제어부의 구동신호에 의하여 각각 독립 구동이 가능한 메카넘휠을 포함하는 것을 포함한다.
본 발명에 의하면 물류관제시스템을 포함한 상위시스템에서 물류 반송 명령을 AMS 관제 시스템(AMS Control System, ACS)에 전달하고, ACS로부터 명령받은 AMR은 설비에서 제품을 로딩 및 언로딩하여 자동이송이 가능하다는 효과가 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 구성요소간의 통신 관계를 도시한 도면,
도 3는 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율 주행 모바일 로봇장치의 전방사시도,
도 4은 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율 주행 모바일 로봇장치의 후방사시도,
도 5는 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율 주행 모바일 로봇장치의 저면사시도,
도 6는 전방향주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율 주행 모바일 로봇장치의 상부하우징이 제거된 상태의 사시도,
도 7은 전방향주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율 주행 모바일 로봇장치의 진행방향에 따른 메카넘 휠의 동작을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 전체프로세스를 도시한 도면,
도 9은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 메인 플로우를 도시한 도면,
도 10는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 주행작업시 프로세스를 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 위치보정시 프로세스를 도시한 도면,
도 12은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 작업종류에 따른 동작을 도시한 도면,
도 13는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 정상처리 시퀸스를 도시한 도면,
도 14은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 작업취소처리 시퀸스를 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 오류 처리 시퀸스를 도시한 도면,
도 16는 대차 리프팅을 위하여 대차의 하부에 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치가 위치한 모습을 도시한 도면,
도 17은 도 16의 일측면도,
도 18은 대차 리프팅으로 위하여 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 대차리프팅부가 상방운동한 모습을 도시한 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 구성요소간의 관계를 도시한 도면, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 구성요소간의 통신 관계를 도시한 도면, 도 3는 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율 주행 모바일 로봇장치의 전방사시도, 도 4은 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율 주행 모바일 로봇장치의 후방사시도, 도 5는 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율 주행 모바일 로봇장치의 저면사시도, 도 6는 전방향주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율 주행 모바일 로봇장치의 상부하우징이 제거된 상태의 사시도, 도 7은 전방향주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율 주행 모바일 로봇장치의 진행방향에 따른 메카넘 휠의 동작을 도시한 도면, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 전체프로세스를 도시한 도면, 도 9은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 메인 플로우를 도시한 도면, 도 10는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 주행작업시 프로세스를 도시한 도면,도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 위치보정시 프로세스를 도시한 도면, 도 12은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 작업종류에 따른 동작을 도시한 도면, 도 13는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 정상처리 시퀸스를 도시한 도면, 도 14은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 작업취소처리 시퀸스를 도시한 도면, 도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 오류 처리 시퀸스를 도시한 도면, 도 16는 대차 리프팅을 위하여 대차의 하부에 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치가 위치한 모습을 도시한 도면, 도 17은 도 16의 일측면도, 도 18은 대차 리프팅으로 위하여 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 대차리프팅부가 상방운동한 모습을 도시한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템은 상위시스템(100), 관제시스템(200), 통신서버(300), 및 자율주행로봇(400)을 포함하여 이루어진다.
본 발명은 자율주행 모바일 로봇장치 관제시스템의 물류 자동화 기기인 AGV(Automated Guided Vehicle-무인이송차량) 또는 AMR(Automonous Mobile Robot-자율주행로봇)을 관제하는 시스템으로, 물류자동화 기기인 AGV 또는 AMR을 이용하여 물류 자동화 구현시 동선, 충돌, 대기, 모니터링을 포함한 여러상황에 맞는 제어가 필요하다.
상위시스템(100)인 물류제어시스템으로부터 반송명령을 받아 최적화 경로를 스케줄링하고 명령을 수행 가능한 AGV를 할당하여 작업을 배분하고, 상위시스템(100)에서 반송명령이 내려오면 관제시스템(200)에서 명령을 받고 작업을 위한 경로를 생성하여 대기중인 AGV를 포함한 자율주행로봇(400)에게 작업을 할당하며, 다수의 AGV가 운생시 교차로 및 충돌 회피를 위해 관제 및 모니터링을 수행한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 구성 요소에 대해 상세하게 설명한다.
상위시스템(100)은 물류 반송명령을 할 수 있는 MES(Manufacturing Execution System), MCS(Material Control System) 등을 포함한 물류시스템이 될 수 있다.
상위시스템(100)은 생산현장을 최적화 하고, 제품의 주문 단계에서 완성 단계까지의 모든 생산 활동의 최적화를 가능하게 지원하며, 이를 위하여 실시간으로 정확한 데이터를 이용해 공장 내에 존재하는 모든 작업 활동을 가이드하고 착수하며 응답하고 보고할 수 있다.
상위시스템(100)은 물류반송명령을 할 수 있으며, 상위시스템(100)의 물류반송명령은 통신서버를 통하여 관제시스템(200)에 전달된다.
관제시스템(200)은 상위시스템(100)으로부터 반송명령을 받아 자율주행로봇(400)에 업무를 할당하고 작업을 위한 경로를 생성할 수 있다.
도2를 참조하면 관제시스템(ACS-Ams Control System)은 실행 모듈(ACS Client), 통신 모듈(ACS Application Server), 데이터베이스모듈(ACS DB)로 구성되며, 단일 플랫폼 구성의 위해 .NET 플랫폼상에서 구성되고 추후 타 시스템과의 확장을 고려하여 TCP/IP 기반의 OPC 서버인 통신서버와의 통신을 통해 인터페이스한다.
관제시스템의 실행 모듈은 기준정보관리부, 작업관리부, 경로생성부, 모니터링부를 포함하여 이루어진다.
관제시스템(200)은 자율주행로봇과 상위시스템 사이에서 중계역할을 담당하며, 물류제어시스템을 포함한 상위시스템으로부터 반송명령을 받아 최적화 경로를 스케줄링하고 명령을 수행가능한 자율주행로봇을 할당하여 작업을 배분한다.
기준정보관리부는 자율주행로봇 운용을 위한 작업장 정보를 포함한 기준정보를 관리할 수 있다.
기준정보관리부에서는 자율주행로봇의 정보를 등록하여 관리하고, 자율주행로봇 운용을 위하여 작업장, 지도, 태크, 사용자 등을 정의하며, 위치정보 및 작업장 정보를 관리할 수 있다.
기준정보관리부는 자율주행로봇정보관리부, 사용자정보관리부, 스테이션정보관리부, 작업장정보관리부를 포함하여 구성될 수 있으며, 자율주행로봇정보관리부는 자율주행로봇의 타입, 통신프로토콜을 포함한 자율주행로봇의 정보를 등록 및 관리할 수 있으며, 사용자정보관리부는 일반사용자 및 관리자를 등록할 수 있으며, 해당사용자의 정보를 관리할 수 있고, 스테이션정보관리부는 고객사 기준정보를 관리할 수 있으며, 작업장정보관리부는 작업이 이루어지는 공간의 정보를 관리할 수 있다.
작업관리부는 상위시스템의 반송명령을 통신서버로부터 전송받아 해당 반송명령을 수신하여 각각의 자율주행로봇에 일감을 할당하고, 자율주행로봇의 작업을 관리할 수 있다.
작업관리부는 공급지시정보부, 공급지시예약정보부, 배터리관리부를 포함하여 이루어질 수 있으며, 공급지시정보, 자율주행로봇의 배터리관리, 수작업지시 등을 포함한 작업을 관리할 수 있다.
공급지시부는 상위시스템인 물류관제시스템으로부터 받은 공급지시정보를 이용하여 출발처리, 도착처리를 할 수 있으며, 작업대기, 작업진행 등의 지시를 통신서버를 통하여 자율주행로봇에게 전송할 수 있다.
공급지시예약정보부는 순차적 공급 지시 스케줄 정보를 관리할 수 있으며, 운행가능한 자율주행로봇이 없는 경우 작업대기, 작업진행 등의 지시예약을 관리할 수 있고, 배터리 관리부는 자율주행로봇의 배터리의 잔량에 따라 자율주행로봇에게 배터리 충전 신호를 전송할 수 있다.
경로생성부는 기준정보관리부에 저장되어 있는 작업장 맵을 포함한 작업장 정보를 바탕으로 자율주행로봇이 주행할 수 있는 최적의 경로를 생성하여 자율주행로봇으로 경로정보를 전송한다.
모니터링부는 자율주행로봇의 종합현황을 시각화하여 모니터링 할 수 있으며, 자율주행로봇의 위치, 작업내용, 작업상태를 포함하여 자율주행로봇의 위치 및 상태정보를 모니터링하면서 관리할 수 있다.
모니터링부에서 자율주행로봇의 위치는 작업장 layout을 축적에 맞게 이미지화하여 자동주행로봇의 위치를 표시할 수 있으며, 작업정보, 자율주행로봇의 타입, 운행상태, 배터리정보를 포함한 자동주행로봇의 상태정보를 모니터링할 수 있다.
통신서버(300)는 상위시스템(100), 관제시스템(200), 자율주행로봇(400)과 통신을 할 수 있으며, 상위시스템(100)은 통신서버를 통하여 반송명령을 내리고 관제시스템(200)은 통신서버(300)를 통하여 반송명령을 전송받아 업무진행정보를 생성하고 통신서버(300)를 통하여 업무진행정보를 자율주행로봇(400)에 전송한다.
통신서버(300)는 OPC UA(Open Plaform Communication Unified Architecture)를 이용하여 통신할 수 있으며, OPC를 사용하여 통신하는 경우 다양한 전용 기기와의 통신을 OPC UA 프로토콜을 사용하여 교신이 가능하여 다수의 설비와 연동이 가능하다.
OPC UA 프로토콜을 사용하는 통신서버는 독립적이고 다양한 시스템과 장비들이 네트워크를 통해서 클라이언트와 서버 간에 메시지를 보냄으로써 통신이 이루어 지며, 클라이언트와 서버를 식별하고 외부의 공격으로부터 보호할 수 있는 보안통신도 구비된다.
OPC UA 프로토콜을 사용하지 않는 종래의 일반적인 PC 기반의 통신서버는 호환성을 고려하지 않고 개발되어 상호 호환성이 부족하여 제조사가 각각 다른 설비가 통합적으로 접속하고, 제어하기는 불가능 하고, 각각의 설비에 맞는 별도의 통신장비가 필요한 문제점이 있었다.
본 발명의 통신서버는 OPC UA 프로토콜을 사용하여 상위시스템, 관제시스템 및 자율주행로봇이 통합적으로 통신을 수행할 수 있으며, 각각의 설비가 원활하게 데이터를 송수신할 수 있는 장점이 있다.
자율주행로봇은 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용되며, 바디프레임(410), 장애물감지부(420), 충돌감지부(430), 상부하우징(440), 대차리프팅부(450), 구동제어부(460), 메카넘휠(470)을 포함하여 구성된다.
자율주행로봇은 통신서버와 OPC UA를 통하여 데이터를 송수신하며, 본 발명의 자율주행로봇은 다수 대가 될 수 있으며, 자율주행로봇의 수가 증가하면 자율주행로봇데이터개체는 구조체로 만들어서 OPC 태그를 추가 생성한다.
자율주행로봇은 wifi를 포함한 무선통신으로 통신을 수행하고, OPC 서버인 통신서버와 유무선 공유기를 이용하여 통신을 실시하며, 통신을 위하여 고정형 IP로 설정되고, 자율주행로봇의 모든 명령은 통신서버를 통하여 관제시스템에서 수신한다.
도 5를 참조하면, 바디프레임(410)은 내부에 위치하는 구성요소의 탈부착 및 유지 보수를 용이하게 하기 위하여 구성요소가 장착되는 위치별로 모듈화되어 구성된다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 바디프레임(410)에 구비되는 메카넘휠(470)은 전후 직진 구동 및 좌우 수평 구동이 가능한 바퀴로써, 그 특성상 별도의 조향장치를 요하지 않고, 휠의 회전 구동 반경에 대해 거의 제한을 받지 않는다.
따라서 본 발명의 바디프레임은 구동바퀴가 차지하는 비중을 줄이고, 다양한 전장 부품이 모듈화되어 탈부착 가능하게 탑재될 수 있으므로 자율주행로봇의 유지 및 보수가 용이한 장점이 있다.
장애물감지부(420)는 적외선센서, 레이저센서를 포함하여 소정거리에 떨어져 있는 장애물을 인식하기 위한 센서로써, 자율주행로봇의 진행경로에 위치하는 장애물을 감지하기 위하여 다수개가 바디프레임(410)의 외측 면에 구비될 수 있다.
충돌감지부(430)는 장애물감지부의 감지범위를 벗어난 장애물과 자율주행로봇이 충돌하는 경우 그 충돌신호를 관제시스템(200)으로 전송하면 관제시스템(200)은 구동제어부(460)로 동작신호를 전송한다.
구동제어부(460)에서는 통신서버(300)와 통신을 수행할 수 있으며, 통신서버(300)로부터 관제시스템(200)에서 전송된 신호를 수신하여, 관제시스템(200)의 경로생성부에서 생성된 경로를 따라 주행할 수 있으며, 장애물감지부 및 충돌감지부에서 장애물이 감지되는 경우, 감지된 장애물 및 충돌된 장애물을 회피하기 위한 신호를 메카넘휠(470)로 전송하여 충돌된 장애물을 회피하여 자율주행로봇(400)이 원래의 진행경로를 따라서 구동될 수 있도록 한다.
구동제어부는 리얼타임 OS 기반으로 제어, 통신, 데이터 계층으로 구분되고, 제어계층은 래더프로그램으로 제어로직이 구현되며, 데이터수집 및 기타함수기능을 통하여 자율주행로봇을 제어하고, 데이터 계층은 데이터 수집보드를 통하여 센서 데이터를 수집하여 제어부에 전송한다.
구동제어부(460)는 비상정지스위치(461) 및 수동조작버튼부(462)를 구비하고 있어, 자율주행로봇이 이상동작을 하는 경우 비상정지스위치(461)를 이용하여 자율주행로봇의 동작을 정지시킬 수 있으며, 수동조작버튼부(462)를 통하여 자율주행로봇을 수동으로 조작할 수 있다.
대차리프팅부(450)는 상측이 평면으로 되어 있어 대차가 거치될 수 있으며, 상방운동 및 하방운동을 할 수 있다.
대차리프팅부는 대차를 리프팅하지 않을 때에는 바디프레임 내부로 인입되어 바디프레임과 같은 높이로 바디프레임에 돌출되어 있지 않으며, 대차를 리프팅 하는 경우에는 상방운동을 하여 바디프레임 외부로 인출되어 대차를 리프팅할 수 있다.
도 15 내지 도 17을 참조하면, 대차를 리프팅하는 경우, 자율주행로봇은 대차의 하측으로 이동하고, 대차리프팅부가 상방운동하여 대차를 리프팅할 수 있다.
디스플레이부(480)은 자율주행로봇의 상면에 위치할 수 있으며, 자율주행로봇의 작업정보, 운행상태, 배터리정보를 포함한 자율주행로봇의 상태정보를 시각화하여 디스플레이 할 수 있다.
또한, 배터리(491)와 충전단자(492)를 구비하고 있어 무선으로 동작할 수 있으며, 배터리의 용량이 부족한 경우 충전단자(492)를 통하여 배터리(491)를 충전할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템의 동작방법에 대하여 상세히 설명한다.
상위시스템(100)인 물류관리시스템이 통신서버(300)로 반송명령을 전송하고, 통신서버(300)는 상위시스템(100)으로부터 전송받은 반송명령을 관제시스템(200)으로 전송한다.
관제시스템(200)은 통신서버(300)로부터 상위시스템(100)인 물류관리시스템이 전송한 반송명령을 받아 작업을 할당하고 자율주행로봇(400)을 운영을 진행한다.
관제시스템(200)은 통신서버(300)로부터 상위시스템(100)으로부터 반송명령을 수신 후 명령을 분석하여 기준정보관리부에 저장되어 있는 작업장 정보를 바탕으로 자율주행로봇의 최적의 경로를 생성하고 자율주행로봇(400)의 작업내용을 생성 후 통신서버(300)를 통하여 자율주행로봇(400)에 작업내용을 할당한다.
자율주행로봇(400)은 다수 대가 작업을 수행 할 수 있으며, 전송받은 작업명령이 없는 경우에는 주행하지 않고 대기 상태에 있고, 각각의 자율주행로봇은 통신서버(300)로부터 관테시스템(200)이 전송한 작업내용을 전송받을 수 있으며, 작업내용을 전송받은 경우, 작업내용에 따라 작업을 수행할 수 있다.
보다 상세하게는, 관제시스템(200)이 통신서버(300)로부터 상위시스템(100)의 대차이송명령을 수신하면, 대차이송에 필요한 자율주행로봇의 각각의 동작을 하위명령으로 생성하여 동작의 순서대로 자율주행로봇에 명령을 전송할 수 있다.
예컨대, 상위시스템에서 A 위치에 있는 대차를 B 위치로 이송을 시키는 명령이 관제시스템에 전송된 경우 관제시스템은 자율주행로봇이 현재위치에서 A 위치로 이동할 수 있도록 하기 위하여 경로를 생성하고 A위치에 도착하여 대차리프팅부를 상방운동하여 대차를 자율주행로봇에 로드할 수 있는 하위명령 1을 생성하고, A 위치에서 B위치로 이동할 수 있도록 하기 위하여 경로를 생성하고 B 위치에 도착하여 대차리프팅부를 하방운동하여 대차를 언로드할 수 있는 하위명령 2을 생성할 수 있다.
먼저, 하위명령 1을 자율주행로봇으로 전송하여 자율주행로봇이 관제시스템(200)의 경로생성부에서 생성된 경로에 따라 A 위치로 이동하고 자율주행로봇이 A 위치로 이동하여 대차리프팅부를 상방운동하여 대차를 자율주행로봇에 로드할 수 있도록 한다.
자율주행로봇이 하위명령 1의 수행을 완료하면 자율주행로봇은 하위명령 1의 수행을 완료하였다는 신호를 관제시스템으로 전송하고, 관제시스템은 하위명령 1의 수행완료신호를 전송받으면 하위명령 2를 자율주행로봇으로 전송한다.
자율주행로봇은 하위명령 2를 전송받으면 관제시스템의 경로생성부에서 생성된 경로에 따라 B 위치로 이동하고 B 위치에서 자율주행로봇이 대차리프팅부를 하방 운동하여 대차를 자율주행로봇에서 언로드 할 수 있도록 하며, 하위명령 2의 수행을 완료하면 자율주행로봇은 하위명령 2의 수행을 완료하였다는 신호를 관제시스템으로 전송하고, 관제시스템은 업무수행을 완료하였다는 신호를 통신서버를 통하여 상위시스템으로 전송한다.
상위시스템에서 물류이송신호를 전송한 뒤, 물류이송을 취소할 수 있으며, 이하에서는 상위시스템에서 물류이송신호를 전송한 뒤, 물류이송을 취소하는 신호를 전송하는 경우의 동작방법에 대하여 설명한다.
물류관리시스템을 포함한 상위시스템에서 통신서버를 통하여 관제시스템으로 물류이송신호를 전송하면, 관제시스템은 물류이송에 필요한 자율주행로봇의 각각의 동작을 하위명령으로 생성하여 동작의 순서대로 자율주행로봇으로 하위명령을 전송한다.
예컨대, 상위시스템에서 A 위치에 있는 대차를 B 위치로 이송을 시키는 명령이 관제시스템에 전송된 경우 관제시스템은 자율주행로봇이 현재위치에서 A 위치로 이동할 수 있도록 하기 위하여 경로를 생성하고 A위치에 도착하여 대차리프팅부를 상방운동하여 대차를 자율주행로봇에 로드할 수 있는 하위명령 1을 생성하고, A 위치에서 B위치로 이동할 수 있도록 하기 위하여 경로를 생성하고 B 위치에 도착하여 대차리프팅부를 하방운동하여 대차를 언로드할 수 있는 하위명령 2을 생성할 수 있다.
먼저, 하위명령 1을 자율주행로봇으로 전송하여 자율주행로봇이 관제시스템의 경로생성부에서 생성된 경로에 따라 A위치로 이동하고 자율 주행로봇이 A 위치로 이동하여 대차리프팅부를 상방운동하여 대차를 자율주행로봇에 로드할 수 있도록 한다.
자율주행로봇에 하위명령 1이 전송된 이후에 물류관리시스템을 포함한 상위시스템에서 물류이송을 취소하는 신호가 전송된 경우 관제시스템은 자율주행로봇에 물류이송취소신호를 전송하고, 하위명령 1 및 하위명령 2를 취소처리 하여 작업을 취소처리한다.
작업이 취소처리되면 관제시스템은 통신서버를 통하여 상위시스템에 작업취소처리 신호를 전송한다.
이하에서는, 자율주행로봇이 작업수행 중 에러가 발생한 경우 동작방법에 대해서 상세하게 설명한다.
물류관리시스템을 포함한 상위시스템에서 통신서버를 통하여 관제시스템으로 물류이송신호를 전송하면, 관제시스템은 물류이송에 필요한 자율주행로봇의 각각의 동작을 하위명령으로 생성하여 동작의 순서대로 자율주행로봇으로 하위명령을 전송한다.
예컨대, 상위시스템에서 A 위치에 있는 대차를 B 위치로 이송을 시키는 명령이 관제시스템에 전송된 경우 관제시스템은 자율주행로봇이 현재위치에서 A 위치로 이동할 수 있도록 하기 위하여 경로를 생성하고 A위치에 도착하여 대차리프팅부를 상방운동하여 대차를 자율주행로봇에 로드할 수 있는 하위명령 1을 생성하고, A 위치에서 B위치로 이동할 수 있도록 하기 위하여 경로를 생성하고 B 위치에 도착하여 대차리프팅부를 하방운동하여 대차를 언로드할 수 있는 하위명령 2을 생성할 수 있다.
먼저, 하위명령 1을 자율주행로봇으로 전송하여 자율주행로봇이 관제시스템의 경로생성부에서 생성된 경로에 따라 A위치로 이동하고 자율 주행로봇이 A 위치로 이동하여 대차리프팅부를 상방운동하여 대차를 자율주행로봇에 로드할 수 있도록 한다.
도 5를 참조하면 자율주행로봇에는 수동으로 자율주행로봇을 제어할 수 있는 수동운전스위치부(462)를 구비하고 있어 수동으로 자율주행로봇의 제어가 가능하고, 하위명령 1을 수행하는 동안 자동주행로봇에 에러가 발생하는 경우 자율주행로봇의 주행을 수동으로 할 수 있도록 전환하고, 에러발생신호 및 하위명령 1을 취소하는 신호를 관제시스템으로 전송한다.
관제시스템은 자율주행로봇으로부터 에러발생신호 및 하위명령 1을 취소하는 신호를 전송받으면 하위신호 1 및 2를 취소처리하고, 작업을 취소처리하며, 작업취소 신호를 상위시스템으로 전송한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 - 상위시스템 200 - 관제시스템
300 - 통신서버 400 - 자율주행로봇
410 - 바디프레임 420 - 장애물감지부
430 - 충돌감지부 440 - 상부하우징
450 - 대차리프팅부 460 - 구동제어부
470 - 메카넘휠 480 - 디스플레이부

Claims (3)

  1. 물류 반송명령을 할 수 있는 물류시스템을 포함한 상위시스템;
    반송명령을 받아 자율주행로봇에 업무를 할당하고 작업을 위한 경로를 생성할 수 있는 관제시스템;
    상위시스템, 관제시스템 및 자율주행로봇을 통신으로 연결할 수 있는 통신서버; 및
    전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행로봇
    을 포함하고,
    관제시스템은 실행모듈, 통신모듈, 데이터베이스모듈를 포함하여 구성되며,
    실행모듈은
    자율주행로봇 운용을 위한 작업장정보를 포함한 기준정보를 관리할 수 있는 기준정보관리부,
    상위시스템으로부터 반송명령을 수신하여 일감 할당 및 자율주행로봇의 작업을 관리할 수 있는 작업관리부,
    자율주행로봇의 경로생성을 관리할 수 있는 경로생성부,
    자율주행로봇의 위치 및 상태정보를 관리할 수 있는 모니터링부
    를 포함하고,
    상기 기준정보관리부는 자율주행로봇정보관리부, 사용자정보관리부, 작업장정보관리부를 포함하며,
    자율주행로봇정보관리부는 자율주행로봇의 타입, 통신프로토콜을 포함한 자율주행로봇의 정보를 등록 및 관리할 수 있으며,
    사용자정보관리부는 일반사용자 및 관리자를 등록할 수 있으며, 해당사용자의 정보를 관리할 수 있고,
    작업장정보관리부는 작업이 이루어지는 공간의 정보를 관리할 수 있는 것,
    상기 작업관리부는 공급지시정보부, 공급지시예약정보부, 배터리관리부를 포함하며,
    공급지시부는 상위시스템인 물류관제시스템으로부터 받은 공급지시정보를 이용하여 출발처리, 도착처리를 할 수 있으며, 작업대기, 작업진행의 지시를 통신서버를 통하여 자율주행로봇에 전송할 수 있고,
    공급지시예약정보부는 순차적 공급 지시 스케줄 정보를 관리할 수 있으며, 운행가능한 자율주행로봇이 없는 경우, 작업대기, 작업진행의 지시예약을 관리할 수 있으며,
    배터리관리부는 자율주행로봇의 배터리 잔량에 따라 자율주행로봇에게 배터리 충전신호를 전송할 수 있는 것
    을 포함하며,
    자율주행로봇은 다수 대가 작업을 수행 할 수 있으며, 전송받은 작업명령이 없는 경우에는 주행하지 않고 대기 상태에 있고, 각각의 자율주행로봇은 통신서버로부터 관제시스템이 전송한 작업내용을 전송받을 수 있으며, 작업내용을 전송받은 경우, 작업내용에 따라 작업을 수행할 수 있는 것; 및
    관제시스템이 통신서버로부터 상위시스템의 대차이송명령을 수신하면, 대차이송에 필요한 자율주행로봇의 각각의 동작을 하위명령으로 생성하여 동작의 순서대로 자율주행로봇에 명령을 전송할 수 있는 것
    을 포함하고,
    상기 자율주행로봇은
    내부에 위치하는 구성요소의 탈부착을 용이하게 하기 위하여 구성요소 장착 위치별로 모듈화된 바디프레임,
    진행경로에 위치하는 장애물을 감지하기 위해 바디프레임외측에 구비되는 다수개의 장애물감지부,
    바디프레임의 외측 면에 구비되며, 장애물감지부의 감지범위를 벗어난 장애물과의 충돌시 충돌신호를 전송하는 충돌감지부,
    바디프레임의 상측에 결합되고 내부에 구동제어부, 충전용배터리를 포함한 로봇동작장비를 구비한 상부하우징,
    상측이 평면으로 되어 있으며, 상방운동 및 하방운동이 가능하고, 상방운동을 통하여 대차를 리프팅할 수 있는 대차리프팅부
    관제시스템에서 송신된 신호를 수신하여 매카넘휠을 포함한 구동 장치의 동작을 제어하는 구동제어부, 및
    바디프레임의 양 측면 전 후에 독립된 구동모터와 각각 연결되어 구비되며, 구동제어부의 구동신호에 의하여 각각 독립 구동이 가능한 메카넘휠
    을 포함하며,
    구동제어부는
    통신서버와 통신을 수행할 수 있으며, 통신서버로부터 관제시스템에서 전송된 신호를 수신하여, 관제시스템의 경로생성부에서 생성된 경로를 따라 주행할 수 있으며, 장애물감지부 및 충돌감지부에서 장애물이 감지되는 경우, 감지된 장애물 및 충돌된 장애물을 회피하기위한 신호를 메카넘휠로 전송하여 충돌된 장애물을 회피하여 자율주행로봇이 원래의 진행경로를 따라서 구동될 수 있도록 하는 것
    비상정지스위치 및 수동조작버튼부를 구비하고 있어, 자율주행로봇이 이상동작을 하는 경우 비상정지스위치를 이용하여 자율주행로봇의 동작을 정지시킬 수 있으며, 수동조작버튼부를 통하여 자율주행로봇을 수동으로 조작할 수 있는 것;
    을 포함하고,
    대차리프팅부는 대차를 리프팅하지 않을 때에는 바디프레임 내부로 인입되어 바디프레임과 같은 높이로 바디프레임에 돌출되어 있지 않으며, 대차를 리프팅하는 경우에는 상방운동을 하여 바디프레임 외부로 인출되어 대차를 리프팅할 수 있는 것;
    대차를 리프팅하는 경우, 자율주행로봇은 대차의 하측으로 이동하고, 대차리프팅부가 상방운동하여 대차를 리프팅할 수 있는 것;
    자율주행로봇에는 수동으로 자율주행로봇을 제어할 수 있는 수동운전스위치부를 구비하고 있어 수동으로 자율주행로봇의 제어가 가능하고, 자동주행로봇에 에러가 발생하는 경우 자율주행로봇의 주행을 수동으로 할 수 있도록 전환할 수 있는 것;
    관제시스템이 통신서버로부터 상위시스템의 대차이송명령을 수신하면, 대차이송에 필요한 자율주행로봇의 각각의 동작을 하위명령으로 생성하여 동작의 순서대로 자율주행로봇에 명령을 전송할 수 있는 것
    을 포함하는 전방향 주행이 가능한 메카넘 휠이 적용된 자율주행 모바일 로봇장치의 관제시스템.

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