JP6629980B2 - 位置測定モジュール及びこれを含む移送ユニットの走行制御装置 - Google Patents

位置測定モジュール及びこれを含む移送ユニットの走行制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、位置測定モジュール及びこれを含む移送ユニットの走行制御装置に関するものであり、外力によって巻き出されるワイヤーの巻出長及び巻出角度をそれぞれ算出し、算出した巻出長及び巻出角度を利用してワイヤーの一部の地点の位置情報及び速度を順番に算出した後、速度が臨界値を超える場合、超過回数に対応する制御信号を生成する位置測定モジュール及びこれを含む移送ユニットの走行制御装置に関するものである。
最近、情報処理装置の電子製品の回路の集積技術の発達により、汎用のコンピューター装置と、その周辺機器も発展を続けているが、ユーザーから信号を入力してもらう入力装置の発達は進んでいないのが現状である。
入力装置は、コンピューター装置に信号を入力するためのデバイス(Device)を意味し、インプットシステムともいう。人間が情報を解釈して記憶する方式とは違って、コンピューター装置は0と1で情報を表示するプロセスを行う。これにより、入力装置は文字、図形、音声、数字等の資料を読み取り、0と1の二進数の形態に変えて処理を行うことができるようにする役割を果たす。初期のコンピューター装置では紙製のカードによる入力装置が多く活用されたが、最近の代表的な入力装置は文字を入力するキーボードと空間を指すことができるマウスであり、ユーザーが文字、数字または特殊文字を入力すると、内部的に0と1の二進数に変換されてコンピューター装置に入力される。
その他、画面に表示された各種の図や資料の位置を指すマウス、ゲーム等に多く使われるジョイスティックといった入力装置もある。その中でタッチスクリーンといった入力装置は現金自動預け払い機やノート型パソコン、コンピューター、モバイル端末等に使われ、スクリーンに指やペンを利用して情報を入力することができるようにしている。
このような、従来の入力装置は、2次元空間である平面があってこそ駆動することができ、ユーザーがディスプレイに表示される情報を確認して信号を入力しなければならなかった。そこから発展した形としては指で駆動するフィンガーマウスや空間マウス等があるが、前述の通り単価や使用上の不便さのために使いにくいという点がある。
また、IT装置の使用頻度が高まり、情報のデジタル化に沢山の時間を費やしていて、キーボードを使いながらマウスを使う方式ではなく、キーボードとマウスに対して別途時間差を置いて入力する方式を取っていて、入力速度を遅延させるという問題点がある。
一方、産業社会の高度化による製造工程の無人化及び自動化システムが著しく増加することにより、貨物等の保管と移送工程も人手による作業の介入を最小化しようとする要求が広がっている。それに、生産製品、産業材といった貨物を収容して走行する台車、ロボット等の装備が産業現場に迅速に適用されている流れがあり、このような移送装備は無人化及び自動化システムにおいて最も中核的な役割を担うことになった。
このような移送装備は、一般的に走行経路に沿って形成されたガイドレール、コンベヤベルト等を感知して自動走行する構造であり、大規模の生産ラインや製品量産のための工程のみに実用性を見せている。従って、狭い作業現場、比較的少量、軽量の物品移送等に対しては適用が容易でなく、移送システムを構築するうえで求められる高価な費用といった沢山の制約を伴うことになる。また、前述した従来の移送装備は、走行経路と到着地点が予め設定されていて、多様な場所及び空間への物品移送が不可能であるという短所を持つ。
本発明の目的は、外力によって巻き出されるワイヤーの巻出長及び巻出角度をそれぞれ算出した後、巻出長及び巻出角度を利用してワイヤーの一部の地点の位置情報を算出することにより、ワイヤーの時間による位置情報を測定することができる位置測定モジュールを提供しようとするものである。
また、本発明の目的は、時間による位置情報に基づいて速度を算出し、速度の臨界値超過回数に対応して制御信号を生成することができる位置測定モジュールを提供しようとするものである。
本発明の目的は、移送ユニットの一側から巻き出されたワイヤーの一側と制御部の一側を互いに着脱することができる移送ユニットの走行制御装置を提供しようとするものである。
本発明による位置測定モジュールは、外力によって巻き出されるワイヤー;前記ワイヤーが巻き出された巻出長を算出する長さ算出部;前記ワイヤーが巻き出された巻出角度を算出する角度算出部;及び前記巻出長及び前記巻出角度を利用して前記ワイヤーの少なくとも一部の地点の位置情報を算出する位置情報算出部;を含めて構成される。
好ましくは、前記長さ算出部は、前記ワイヤーが巻き出されて回転する第1回転部材;前記第1回転部材の回転量を測定する回転量測定センサー;及び前記回転量に比例して前記巻出長を算出する長さ算出モジュール;を含むことができる。好ましくは、前記角度算出部は、前記ワイヤーが巻き出される方向に回転する第2回転部材;前記第2回転部材の回転角を測定する回転角測定センサー;及び前記回転角から前記第2回転部材の回転軸を基準とする前記巻出角度を算出する角度算出モジュール;を含むことができる。
好ましくは、前記回転角測定センサーまたは前記回転量測定センサーは、ポテンショメーター及びエンコーダーのいずれかであることができる。
好ましくは、前記位置情報算出部は、前記ワイヤーの少なくとも一部の地点の位置情報(X、Y座標)を時間による座標系上に座標として算出及び保存することができる。
好ましくは、位置測定モジュールは、基準時間(△T)以内に前記ワイヤーの少なくとも一部の地点が移動した移動距離(△L)を速度値(V)として算出する速度算出部;をさらに含むことができる。好ましくは、位置測定モジュールは、前記速度算出部から算出される速度値と予め設定された臨界値を比較して制御信号を生成する制御信号生成部;をさらに含むことができる。好ましくは、前記制御信号生成部は、予め設定された時間以内に前記速度値が前記臨界値を超える屈曲部の数に対応して前記制御信号を生成することができる。好ましくは、前記制御信号は、走行装置を加速、減速及び停止させる制御信号の一つであることができる。好ましくは、位置測定モジュールは、前記巻出長が予め設定された長さを超える場合、警告信号を生成する警告信号生成部;をさらに含むことができる。
また、本発明による移送ユニットの走行制御装置は、外力によって巻き出されるワイヤー;前記ワイヤーの巻出長を算出する長さ算出部;及び前記ワイヤーの巻出角度を算出する角度算出部;を含む位置測定モジュールが提供される移送ユニット;及び前記ワイヤーの末端部と着脱することができるように構成され、前記移送ユニットの走行動作を制御する制御部;を含むことができる。ここで、制御部は外部から供給される電源によって充電することができるよう構成されることができる。
好ましくは、前記ワイヤーの末端部及び前記制御部の一側にはそれぞれ第1及び第2磁性体;が提供され、前記第1及び第2磁性体の磁力によって着脱されることができる。ここで、前記制御部の一側には、前記ワイヤーの末端部に提供される磁性体と磁力によって着脱することができる金属プレート;が外側または内側に選択的に位置することができる。
好ましくは、前記制御部は、外部から電源を供給される第1コネクター溝;及び前記第1コネクター溝に電気的につながる第1電池;を含むことができる。好ましくは、前記制御部は、外側に突出した連結ジャック;をさらに含み、前記連結ジャックは、前記移送ユニットに形成された第2コネクター溝につながることができる。好ましくは、前記移送ユニットは、前記第2コネクター溝に電気的につながる第2電池;を含むことができる。好ましくは、前記連結ジャックの一側及び前記第2コネクター溝の一側には、それぞれ相違な極性の磁性体が備えられ、前記磁性体の磁力によって互いに着脱することができる。好ましくは、前記移送ユニットは、前記位置測定モジュール及び前記制御部から印加される制御信号をもとに駆動する駆動部;をさらに含むことができる。
好ましくは、前記走行制御装置は、前記ワイヤーと一緒に提供される電線;前記第1磁性体の一側から外側に突出して形成される一つ以上の連結ピン;及び前記第2磁性体の一側から内側に形成される一つ以上の連結溝;をさらに含むことができる。
好ましくは、前記一つ以上の連結ピンが前記一つ以上の連結溝に挿入されることにより、前記制御部は前記移送ユニットから電源供給を受けることができる。
好ましくは、前記位置測定モジュールは、前記ワイヤーの巻き出しの際に、一緒に回転する第1回転部材の回転量及び第2回転部材の回転角をもとに前記ワイヤーの巻出長及び巻出角度を算出することができる。
好ましくは、前記位置測定モジュールは、前記ワイヤーの巻出長及び巻出角度をもとに前記ワイヤーの末端部地点の位置情報を獲得し、前記獲得した位置情報を時間毎に分類し、座標系上に対応させて保存することができる。
好ましくは、前記ワイヤーは導電性を備え、そして前記制御部は前記導電性ワイヤーを通じて前記位置測定モジュールから電源供給を受けることができる。好ましくは、前記移送ユニットは、前記制御部によって走行モードが第1走行モードで設定される場合、前記位置測定モジュールによって算出される前記ワイヤーの一側の末端地点の位置に走行が誘導されることができる。好ましくは、前記移送ユニットは、前記制御部によって走行モードが第2走行モードに設定される場合、コントローラーモジュールに入力されるユーザーの操作信号を前記ワイヤーを通じて受信し、前記操作信号によって走行方向が制御されることができる。
本発明による位置測定モジュールは、ワイヤーの巻出長及び巻出角度を算出してワイヤーの一部の地点の位置情報を算出することにより、ユーザーの外力によって巻き出されるワイヤーの正確な位置情報を獲得することができる効果を持つ。
また、本発明は、ワイヤーの位置情報に基づき速度を算出し、速度の臨界値超過回数に対応して制御信号を生成することにより、ユーザーがワイヤーを引っ張る行為を制御信号として生成することができる効果を持つ。
また、本発明による移送ユニットの走行制御装置はワイヤーと制御部にそれぞれ備えられる磁性体を通じて相互連結が容易であるため、移送ユニットの走行制御が不要な状況や、あるいは制御部を別途分離しなければならない場合、迅速かつ簡単に分離・除去することができる利便性を持つ。
また、制御部に形成されるコネクター溝を通じて外部から電源供給を受けたり、または移送ユニットに形成されるコネクター溝に連結ジャックをつないで電源供給を受けることができるため、制御部の充電を必要とする場合、別途のケーブルがなくても迅速かつ簡単に制御部を充電することができる利便性を持つ。
また、本発明の移送モジュールは、移送ユニットに充電された電源をワイヤーを通じて制御部に供給することができるため、制御部を長時間使用するうえで制御部の制限的な電池容量を気にする必要がないという利点を持つ。
また、本発明によると、ユーザーの操作によって移送ユニットの走行モードを多様に設定することができ、それによって位置測定モジュールから算出される特定地点の位置への自動走行誘導ができるため、走行モード設定後にユーザーが別途の操作や制御をしなくてもいいという利便性を持つ。
また、本発明によると、制御部によって入力されるユーザーの方向操作信号をもとに移送ユニットの走行方向を自由自在に制御することができるため、移送ユニットの精密な走行制御ができ、ユーザーのアクセスが容易ではない狭い空間でも移送ユニットの走行方向を容易に制御することができるという利点を持つ。
また、本発明によると、制御部と移送ユニットを相互連結するワイヤーが移送ユニット内部の弾性部材の回転弾性力をもとに自動で巻き取られるか巻き出されることができるため、ワイヤーが長く伸びて積載物または障害物に引っかかったり絡んだりする問題点を未然に防止することができる利点を持つ。
また、本発明によると、ワイヤーの一側の末端地点の速度を算出した後、移送ユニットの走行速度を加速または減速させるための制御信号をもとに移送ユニットの走行動作を制御することができる利点を持つ。
また、本発明によると、制御部を通じて移送ユニットの走行モードを遠隔で無線制御することができるため、移送ユニットの走行モードを制御するうえで障害物等を気にすることなく自由自在に移送ユニットの走行動作を制御することができる利点を持つ。
また、本発明によると、導電性ワイヤーを通じて位置測定モジュールから制御部に電源を供給することにより、制御部内部に別途の電源供給源の備えを排除し、その構造を単純化することができる長所が発生する。
図1は、本発明の第1の実施例による位置測定モジュールの具体的な構成を示した図面である。 図2は、本発明の第1の実施例による位置測定モジュールの構成間の結合を示した分解図である。 図3は、本発明の第1の実施例による位置測定モジュールからワイヤーが巻き出される形状を示した図面である。 図4は、本発明の第1の実施例による位置測定モジュールの位置情報算出過程を説明するための図面である。 図5は、本発明の第1の実施例による位置測定モジュールから算出した位置情報をx-y直交座標系上に座標として示したグラフである。 図6は、本発明の第1の実施例による位置測定モジュールから算出した位置情報をx-y直交座標系上に座標として示したグラフである。 図7は、本発明の第1の実施例による位置測定モジュールから算出したワイヤーの少なくとも一部の地点の速度値を示したグラフである。 図8は、本発明の第2の実施例による位置測定モジュールの長さ算出部及び角度算出部を具体的に示した図面である。 図9は、本発明の第3の実施例による位置測定モジュールの長さ算出部及び角度算出部を具体的に示した図面である。 図10は、本発明の第1の実施例による移送ユニットの走行制御装置(1100)の形態を概略的に示した図面である。 図11は、移送ユニット(1200)の下側部に位置した位置測定モジュール(100)からワイヤー(110)が巻き出されるか巻き取られる状態を概略的に示した図面である。 図12は、制御部(1500)の形態をより具体的に示した図面である。 図13は、コントローラーモジュール(1520)を上下左右方向に操作して移送ユニット(1200)の走行動作を無線で制御する状態を概略的に示した図面である。 図14は、制御部(1500)から外側に突出した連結ジャック(1530’)の形態及び連結ジャック(1530’)が移送ユニット(1200)の第2コネクター溝(1230)に挿入されて制御部(1500)が充電される状態を概略的に示した図面である。 図15は、本発明の第1の実施例による制御部(1500)の第2磁性体の一側から内側方向に形成された連結溝(1530”)の形態及び第1磁性体(1410)の一側から突出した一つ以上の連結ピン(1410a)が前記連結溝(1530”)に挿入され制御部(1500)が充電される状態を概略的に示した図面である。
<位置測定モジュール>
図1及び図2を参照すると、本発明の第1の実施例による位置測定モジュール(100)は、ワイヤー(110)、長さ算出部(120)、角度算出部(130)、位置情報算出部(130)、速度算出部(140)、制御信号生成部(150)及び警告信号生成部(160)を含むことができる。図1に示した位置測定モジュール(100)の具体的な構成は、第1の実施例によるものであり、図1に示した複数のブロックは、全てのブロックが必須構成要素ではなく、第2の実施例において一部のブロックが追加、変更、または削除されることができることに留意する。
図3を参照すると、本発明の第1の実施例による位置測定モジュール(100)の内部にはワイヤー(110)の一端が巻き取られていて、ワイヤー(110)の少なくとも一部の地点がユーザーの外力によって引っ張られて巻き出されるか巻き取られることができる。
ワイヤー(110)は位置測定モジュール(100)の内部に巻き出されるか巻き取られる場合、印加される張力によって途切れない限り、種類及び材質が限定されないことに留意する。
長さ算出部(120)は巻き出されたワイヤー(110)の長さを算出する役割を果たすことができる。より具体的に、長さ算出部(120)はユーザーの外力によって引っ張られて位置測定モジュール(100)から巻き出されたワイヤー(110)の長さを算出する役割を果たすことができる。このために、長さ算出部(120)は第1回転部材(121)、回転量測定センサー(122)及び長さ算出モジュール(123)を含めて構成されることができる。
第1回転部材(121)は円筒状で形成され、ワイヤー(110)の一端につながり、第1回転部材(121)の外側にワイヤー(110)が巻き出されるか巻き取られることができる。第1回転部材(121)は時計回り及び反時計回りのいずれかの方向に回転する場合、第1回転部材(121)からワイヤー(110)が巻き出されることができ、他の一方向にはワイヤー(110)が巻き取られることができる。
この際、第1回転部材(121)の内側には第1回転部材(121)の回転軸と同様の回転軸で回転し、回転弾性を持つ弾性部材(121’)がつながることができる。ここで、弾性部材(121’)はぜんまいであることができる。これにより、外力によって第1回転部材(121)にワイヤー(110)が巻き出されて第1回転部材(121)が回転する場合、ワイヤー(110)の巻き出しによる第1回転部材(121)の回転量に比例して弾性部材(121’)の回転弾性力は、増加することができる。
つまり、第1回転部材(121)からワイヤー(110)が巻き出されるほど弾性部材(121’)の回転弾性力が増し、より大きな外力でワイヤー(110)を引っ張るとワイヤー(110)が第1回転部材(121)から巻き出されることができる。
また、ワイヤー(110)に外力が作用しないか、回転弾性力より小さい外力が作用する場合、前記弾性部材(121’)の回転弾性力によって第1回転部材(121)が巻き出し方向と反対方向に回転してワイヤー(110)が第1回転部材(121)に巻き取られることができる。
回転量測定センサー(122)は第1回転部材(121)の回転量を測定する役割を果たすことができる。より具体的に、回転量測定センサー(122)は第1回転部材(121)につながり、ワイヤー(110)の巻き出しによる第1回転部材(121)の回転量を測定することができる。
この際、回転量測定センサー(122)は第1回転部材(121)にワイヤー(110)が最大に巻き取された場合、第1回転部材(121)の位置をもとに回転量を測定することができる。例えば、第1回転部材(121)にワイヤー(110)が最大に巻き取された場合、回転量測定センサー(122)から測定される第1回転部材(121)の回転量は、0であることができる。
回転量測定センサー(122)は等間隔で溝が形成された回転エンコーダーリングが第1回転部材(121)と一緒に回転することによって通った溝の数をカウントして回転量を測定するエンコーダー(Encoder)であることができる。
エンコーダーについて簡略に説明すると、回転エンコーダーリング(110)上には所定の等間隔に複数の穴または溝等(これを「目盛り」と通称することとする)が形成されている。回転エンコーダーリングが回転すると、読み取りヘッドでは回転エンコーダーリング上に形成された目盛りがいくつ通ったかをカウントする。目盛りの間隔、つまり1回転における目盛り数は回転エンコーダーリングの製造時に予め設定されていて、読み取りヘッドで数えた目盛りの数を使用して回転エンコーダーリングがどれだけ回転したかを測定することができる。
また、回転量測定センサー(122)は回転変位の変化によって回転軸が回転すると、内部のワイパーが抵抗体の上を移動することにより、回転量に比例して電圧を出力するポテンショメーター(Potentiometer)であることができる。長さ算出モジュール(123)は、回転量測定センサー(122)から測定された第1回転部材(121)の回転量に比例してワイヤー(110)の巻き出された巻出長を算出する役割を果たすことができる。より具体的に、長さ算出モジュール(123)は、第1回転部材(121)の外周(l1)と第1回転部材(121)の回転量(r1)を掛けて巻出長(l)として算出することができる。この際、長さ算出モジュール(123)は、下記の数1を利用して巻出長を算出することができる。
ここで、lはワイヤーの巻出長、lは第1回転部材の外周、aは外周補正定数、及びrは第1回転部材の回転量であることができる。
角度算出部(130)はワイヤー(110)の巻き出された角度を算出する役割を果たすことができる。より具体的に、角度算出部(130)はユーザーの外力によって引っ張られたワイヤー(110)と位置測定モジュール(100)が成す角度を算出する役割を果たすことができる。そのために、角度算出部(130)は第2回転部材(131)、回転角測定センサー(132)及び角度算出モジュール(123)を含めて構成されることができる。
第2回転部材(131)は円筒状で形成され、第2回転部材(131)の内側から外側へワイヤー(110)が通過することができる溝(131’)が形成されることができる。つまり、ワイヤー(110)の一端は第1回転部材(121)につながり、ワイヤー(110)の末端は第2回転部材(131)に形成された溝(131’)を通過して位置測定モジュール(100)の外部に巻き出されることができる。
第2回転部材(131)は、外力によるワイヤー(110)の巻出角度が変更される場合、第2回転部材(131)の内側に位置するワイヤー(110)の一部の地点と位置測定モジュール(100)の外部に位置して外力が印加されて地点間で直線を成すために第2回転部材(131)の溝(131’)はワイヤー(110)から外力を受けて回転することができる。この際、第1及び第2回転部材(131)の回転軸は同様であることができる。
回転角測定センサー(132)は第2回転部材(131)の回転角を測定する役割を果たすことができる。より具体的に、回転角測定センサー(132)は第2回転部材(131)につながり、ワイヤー(110)の巻出角度変更による第2回転部材(131)の回転角を測定することができる。
この際、回転角測定センサー(132)は第2回転部材(131)が前記回転軸を基準に時計回り及び反時計回りのいずれかの方向に最大に回転した位置を基準に回転角を測定することができる。
回転角測定センサー(132)は等間隔に溝が形成された回転エンコーダーリングが第2回転部材(131)と一緒に回転することによって通った溝の数をカウントして回転量を測定するエンコーダー(Encoder)であることができる。また、回転角測定センサー(132)は回転変位の変化によって回転軸が回転すると、内部のワイパーが抵抗体の上を移動することにより、回転角に比例して電圧を出力するポテンショメーター(Potentiometer)であることができる。
角度算出モジュール(133)は、回転角測定センサー(132)から測定された第2回転部材(131)の回転角を利用してワイヤー(110)の巻き出された巻出角度を算出する役割を果たすことができる。より具体的に、角度算出モジュール(133)は、第2回転部材(131)の回転角(r)に回転角補正定数(b)を掛けて巻出角度(r)を算出することができる。
ここで、回転角補正定数(b)は回転角測定センサー(132)から測定される回転角データの種類によって回転角(r)を巻出角度(r)で補正するための補正定数であることができる。例えば、回転角測定センサー(132)が第2回転部材(131)の回転角変化によって電圧を出力するポテンショメーターである場合、角度算出モジュール(133)は、出力される電圧データを巻出角度(r)で補正する回転角補正定数(b)を利用して巻出角度(r)を算出することができる。この際、角度算出モジュール(133)は下記の数2を利用して巻出角度を算出することができる。
ここで、rはワイヤーの巻出角度、rは第2回転部材の回転角、bは回転角補正定数であることができる。
位置情報算出部(140)は長さ算出部(120)及び角度算出部(130)からそれぞれ算出した巻出長及び巻出角度を利用してワイヤー(110)の少なくとも一部の地点の位置情報を時間による座標系上に座標として算出し、保存する役割を果たすことができる。ここで、ワイヤー(110)の少なくとも一部の地点は、ワイヤー(110)の末端(A)であることができる。また、座標系はx-y直交座標系、3次元座標系、円筒座標系のいずれかであることができる。
一方、位置情報算出部(140)は算出した座標を保存するためにフラッシュメモリー(Flash Memory)、SRAM(Static Random Access Memory )、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)、EPROM(Erasable and Programmable Read Only Memory)、ハードディスクドライブ(Hard Disk Drive;HDD)及びソリッドステートドライブ(Solid State Drive;SSD)の一つ以上を含むことができる。
図4を参照すると、位置情報算出部(140)は外力によって巻き出されたワイヤー(110)の少なくとも一部の地点のうち末端(A)の位置情報を基準時間(△T)毎にx-y直交座標系上に座標として算出することができる。ここで、基準時間(△T)は、位置情報算出部(140)が位置情報を座標として算出する周期であることができ、例えば、基準時間(△T)は20msであることができる。
位置情報算出部(140)が基準時間(△T)毎に位置情報を算出するために、長さ算出部(120)及び角度算出部(130)も基準時間(△T)毎にそれぞれ巻出長及び巻出角度を算出することができる。例えば、位置情報算出部(140)は長さ算出部(120)から算出された巻出長(l)及び角度算出部(130)から算出した巻出角度(r)を利用してx-y直交座標系上にx軸座標及びy軸座標をワイヤー末端(A)の位置情報として算出することができる。より具体的に、位置情報算出部(140)は下記の数3を利用してx軸座標を算出し、数4を利用してy軸座標を算出することができる。
ここで、xはワイヤー末端のx-y直交座標系上にx軸座標、lはワイヤーの巻出長、及びrはワイヤーの巻出角度であることができる。
ここで、yはワイヤー末端のx-y直交座標系上にy軸座標、lはワイヤーの巻出長,及びrはワイヤーの巻出角度であることができる。
図5を参照すると、ワイヤー(110)が第1回転部材(121)に最大に巻き取された状態から外力によって巻き出された後、ワイヤー(110)に作用する外力より弾性部材(121’)から第1回転部材(121)に作用する回転弾性力が大きく、ワイヤー(110)が第1回転部材(121)に再び巻き取られる場合、図4に示した通り、位置情報算出部(140)は基準時間(△T)毎にワイヤー(110)の少なくとも一部の地点の位置情報を複数の座標として算出することができる。
図6を参照すると、ワイヤー(110)の巻き出し及び巻き取りが2回繰り返された場合、図5に示した通り、位置情報算出部(140)は基準時間(△T)毎にワイヤー(110)の少なくとも一部の地点の位置情報を複数の座標として算出することができる。
速度算出部(150)は、基準時間(△T)以内にワイヤー(110)の少なくとも一部の地点が移動した移動距離(△L)を速度値(V)として算出する役割を果たすことができる。より具体的に、速度算出部(150)は基準時間(△L)前後のそれぞれの座標から基準時間(△L)以内にワイヤー(110)が移動した移動距離(△L)を算出し、移動距離(△L)を基準時間(△T)で割って速度値(V)を算出することができる。
図7を参照すると、速度算出部(150)は位置情報算出部(140)から図5及び図6に示したワイヤー(110)の少なくとも一部の地点の位置情報(座標)を受けて基準時間(△T)以内に移動した移動距離(△L)を算出し、速度値(V)として算出することができる。
ワイヤー(110)が外力によって第1回転部材(121)に巻き出し及び巻き取りがそれぞれ順番に1回ずつ行われる場合、速度算出部(150)から算出される速度値(V)は、ワイヤー(110)が巻き出される時点から中止される時点まで増加してから減少し、ワイヤー(110)が巻き取られる時点から中止される時点まで再び増加してから減少することができる。つまり、ワイヤー(110)が第1回転部材(121)に巻き出されるか巻き取られる場合、ワイヤー(110)の少なくとも一部の地点の速度値(V)は増加及び減少を1回繰り返すことができる。この際、制御信号生成部(160)は速度算出部(150)から算出される速度値(V)と予め設定された臨界値を比較して制御信号を生成する役割を果たすことができる。
ここで、予め設定された臨界値は、外部から印加される外力が制御信号の入力であるかどうかを判断する基準値であることができる。つまり、速度値(V)が予め設定された臨界値を超える場合、制御信号生成部(160)はユーザーからワイヤー(110)を通じて制御信号が入力されるものと判断することができる。
より具体的に、制御信号生成部(160)は速度算出部(150)から算出されたワイヤー(110)の少なくとも一部の地点の速度値(V)の増加及び減少の繰り返しによって形成される屈曲部のうち予め設定された時間以内に臨界値を超える数に対応して制御信号を生成することができる。ここで、制御信号は走行装置を加速、減速及び停止させる制御信号の一つであることができる。
図7を参照すると、予め設定された臨界値が20である場合、制御信号生成部(160)は速度値(V)の増加及び減少の繰り返しによって最初に形成された屈曲部(C1)の速度値が臨界値の20を超えるかどうかを判断することができる。制御信号生成部(160)は屈曲部(C1)の速度値が臨界値を超えるものと判断した結果、予め設定された時間以内に臨界値を超える速度値の屈曲部が形成されるかを判断することができる。制御信号生成部(160)は屈曲部(C2)が予め設定された時間以内に形成され、速度値が臨界値を超えるものと判断することができる。この際、制御信号生成部(160)は予め設定された時間以内に臨界値を超える屈曲部(C1、C2)の数を2回と判断し、走行装置の速度を加速させる加速制御信号を生成することができる。さらに、制御信号生成部(160)は屈曲部(C3、...、C6)が予め設定された時間以内に形成され、屈曲部(C3、...、C6)の速度値が臨界値を超えるものと判断することができ、それにより、予め設定された時間以内に臨界値を超える屈曲部(C3、...、C6)の数を4回と判断して走行装置の速度を減速させる減速制御信号を生成することができる。本発明の第1の実施例による位置 測定装置(100)が走行装置につながり制御信号生成部(160)から生成された制御信号を走行装置に送信する場合、走行装置は制御信号に対応して速度が制御されることができる。
警告信号生成部(170)は、限られたワイヤー(110)の長さを超えてワイヤー(110)が巻き出されることを防止するために、長さ算出部(120)から算出したワイヤー(110)の巻出長が予め設定された長さを超える場合、警告信号を生成する役割を果たすことができる。ここで、予め設定された長さは30cmないし2mであることができる。
警告信号生成部(170)は警告信号を出力し、ユーザーに警告する警告信号出力部を含むことができる。警告信号出力部は文字、記号、図及び数字のうち一つ以上で警告信号を出力するディスプレイ、音響で警告信号を出力するスピーカーのうち一つ以上であることができる。
PCBハウジング(180)は、長さ算出モジュール(123)、角度算出モジュール(133)、位置情報算出部(140)、速度算出部(150)、制御信号生成部(160)及び警告信号生成部(170)を印刷回路基板(PCB)に実装し、内部に収納する役割を果たすことができる。
長さ算出モジュール(123)、角度算出モジュール(133)、位置情報算出部(140)、速度算出部(150)、制御信号生成部(160)及び警告信号生成部(170)は中央処理装置(Central Processing Unit;CPU)を通じて応用プログラム及びアプリケーションのようなソフトウェアを駆動する一つのマイクロコントローラー(Micro Controller Unit;MCU)であることができる。
図8は、本発明の第2の実施例による位置測定モジュール(200)の長さ算出部及び角度算出部を具体的に示した図面である。図1及び図2に示した本発明の第1の実施例による位置測定モジュール(100)と図8に示した本発明の第2の実施例による位置測定モジュール(200)を比較すると、角度算出部の構造が相違するだけで、他の構成及びその構成の役割は同様であるため、詳しい説明を割愛することにする。
図8を参照すると、本発明の第2の実施例による位置測定モジュール(200)の第1回転部材(221)及び回転量測定センサー(222)の回転軸は、第2回転部材(231)及び回転角測定センサー(232)の回転軸と相違することができる。
また、第2回転部材(231)は第1回転部材(221)の前面に位置し、90度に曲がった形状で、一側にはワイヤー(210)が貫通することができる溝が形成されることができる。
第2回転部材(231)に形成された溝を貫通するワイヤー(210)は巻出角度が変更されることによって直線を第1回転部材(221)から直線を維持するために第2回転部材(231)に斥力を印加することになり、これによって、第2回転部材(231)はワイヤー(210)の巻出角度に回転することができる。
この際、第2回転部材(231)の他側は、回転角測定センサー(232)につながって回転することにより、回転角測定センサー(232)から回転角を測定するようにすることができる。
図9は本発明の第3の実施例による位置測定モジュール(100)の長さ算出部及び角度算出部を具体的に示した図面である。図1及び図2に示した本発明の第1の実施例による位置測定モジュール(100)と図9に示した本発明の第3の実施例による位置測定モジュール(100)を比較すると、本発明の第3の実施例による位置測定モジュール(100)は、本発明の第1の実施例による位置測定モジュール(100)の第2回転部材(131)及び回転量測定センサー(132)がそれぞれ移動部材(331)及び距離測定センサー(332)に替えられるだけで、他の構成及びその構成の役割は同様であるため、詳しい説明を割愛することにする。
図9を参照すると、本発明の第3の実施例による位置測定モジュール(100)の移動部材(331)及び距離測定センサー(232)は第1回転部材(321)及び回転量測定センサー(322)の前面に位置することができる。移動部材(331)は直線に移動でき、ワイヤー(310)が貫通する溝が形成されることができる。
第1回転部材(321)から巻き出されるワイヤー(310)が移動部材(331)に形成された溝を貫通し、ワイヤー(310)は巻出角度が変更されることによって第1回転部材(321)から直線を維持するために移動部材(331)に斥力を印加することができる。これによって、移動部材(331)はワイヤー(210)の巻出角度ほど直線に移動することができる。この際、移動部材(331)の他側は、距離測定センサー(332)につながって直線移動し、距離測定センサー(332)は移動部材(331)の移動距離を測定することができる。以後、本発明の第3の実施例による位置測定モジュール(100)の角度算出モジュールは、距離測定センサー(332)から測定された移動部材(331)の移動距離をワイヤー(310)の巻出角度として算出することができる。
<移送ユニットの走行制御装置>
図10を参照すると、走行制御装置(1100)は移送ユニット(1200)、位置測定モジュール(100)、ワイヤー(110)及び制御部(1500)を含めて構成されることができる。
まず、移送ユニット(1200)は、各種物品または各種産業資材を移動、移送、輸送、運搬するための移送手段を意味することができ、内部の収容空間または積載空間に該当するハウジング(housing)を含むことができ、ハウジングの下側には移送ユニット(1200)を床面から位置移動させるための一つ以上の輪(wheel)が備えられることができる。
この際、移送ユニット(1200)は、一つ以上の輪に動力(回転力)を伝達するための駆動部及び前記駆動部に電源を供給する第2電池をさらに含めて構成されることができる。駆動部は、例えばモーターを意味することができ、第2電池はモーターに電気エネルギーを供給する電池を意味することができる。
ここで、モーターとは、前記一つ以上の輪を回転させることができる物理的な電気的装置を全て包括する意味で解釈することが望ましく、特に電池とは、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池等のように充放電が可能な二次電池として解釈されることが望ましく、二次電池ではなく充電ができない一次電池にも代替、適用されることができることに留意する。
また、第2電池は前記駆動部の駆動(または回転)を持続させるに充分な程度の定格容量及び定格出力量を持つことができ、特に後述される制御部(1500)内部に備えられた第1電池(1540)を充電させる役割も果たすことによって制御部(1500)の必要電力量に比例して出力電圧を変換するインバーターの役割またはコンバーターの役割も果たすことができることに留意する。
位置測定モジュール(100)は、前記移送ユニット(1200)の少なくとも一部分に位置することができ、例えば移送ユニット(1200)の内側に位置するか、または移送ユニット(1200)の下側部から外部に露出するよう位置することができ、本明細書ではその中で特に移送ユニット(1200)の下側部から外部に露出するよう位置するように図示及び記載していることに留意し、位置測定モジュール(100)の位置は制限されないことに留意する。それだけでなく、位置測定モジュール(100)は、移送ユニット(1200)から着脱することができるように構成することができ、移送ユニット(1200)とは別に利用及び動作することができることに留意する。
このような位置測定モジュール(100)は、内側にワイヤー(110)が巻き取された一種のリール線(電気延長線)モジュールの形を取ることができ、外力によって巻き出される前記ワイヤー(110)の巻出長、巻出角度等を算出して、算出した巻出長及び巻出角度を利用してワイヤー(110)の特定の地点(例えば、後述する第1磁性体(1410)等)の位置情報及び速度値等を時間毎に算出し、それによる結果を獲得することができる。このような位置測定モジュール(100)及びワイヤー(110)については前述したため、これに対する重複説明を割愛することにする。
ワイヤー(110)は、第1の実施例として導電性を備えることができ、この場合、制御部(1500)と移送ユニット(1200)相互は導電性ワイヤー(110)によって電気的、通信的につながることができるようになる。
要するに、制御部(1500)は導電性ワイヤー(110)を経路にして位置測定モジュール(100)のエネルギー供給源から供給される電源で駆動することができ、制御部(1500)の駆動によって生成される信号は再び導電性ワイヤー(110)を通じて移送ユニット(1200)に伝達され、制御部(1500)を操作して移送ユニット(1200)の走行を制御することもできるようになる。
図11を参照すると、ワイヤー(110)の末端部には制御部(1500)と着脱ができるように磁力を持つ第1磁性体(1410)(例えば、磁石等)が備えられることができる。同様に後述する制御部(1500)の一側には前記第1磁性体(1410)と磁力によって着脱することができる第2磁性体(1510)が備えられることができ、この際、第1及び第2磁性体(1410、1510)は相違な極性を取るように構成されることによって互いに引っ張る引力が作用することができる。
制御部(1500)は位置測定モジュール(100)から巻き出されたワイヤー(110)と着脱した状態でユーザーの手にパージされることができ、制御部(1500)をパージしたユーザーが動きによってワイヤー(110)の末端部に位置する第1磁性体(1410)の位置が移動して位置変化を生成する役割を果たすことができる。以後、移送ユニット(1200)は、前記のように制御部(1500)の位置変化に相応して制御部(1500)方向に走行されることができる。
それだけでなく、制御部(1500)はワイヤー(110)との接触が不在な状態(例えば、ワイヤー(110)が位置測定モジュール(100)の内側に巻き取られて制御部(1500)につながっていない状態)でも移送ユニット(1200)に制御信号を無線で印加することができ、そのために移送ユニット(1200)は前記無線制御信号を受信するための信号受信部(図示せず)を含めて構成されることができる。
図12及び図13を参照すると、制御部(1500)は第2磁性体(1510)、コントローラーモジュール(1520)、第1コネクター溝(1530)、第1電池(1540)及び状態表示モジュール(1550)を含めて構成されることができ、第1の実施例において移送ユニット(1200)の走行モードを変更するためのトグルスイッチであるモード変更スイッチ(図示せず)をさらに含むことができる。
第2磁性体(1510)は、前記第1磁性体(1410)と磁力によって着脱することができ、第1磁性体(1410)と極性が相違する磁性体を意味することができ、第1及び第2磁性体(1410、1510)が磁力によって互いに着脱されることにより、第1磁性体(1410)の位置変化に相応して移送ユニット(1200)の走行動作及び走行方向等が変更されることができる。
第1の実施例において、制御部(1500)は第2磁性体(1510)ではなく金属プレート(図示せず)が提供されることができ、前記金属プレートは第2磁性体(1510)の役割を代わりに果たすことができるよう制御部(1500)の一側から第2磁性体(1510)の位置と同一の位置に提供されることができる。例えば、金属プレートは制御部(1500)の外側に付着することができるよう提供されることにより、前記第1磁性体(1410)が持つ磁力によって第1磁性体(1410)と着脱されることもでき、他の例を挙げると、金属プレートは制御部(1500)の内側に挿入または介在することができるよう提供されることにより、前記第1磁性体(1410)が持つ磁力によって第1磁性体(1410)と着脱することもできる。一方、金属プレートが前記の役割(第1磁性体(1410)が持つ磁力によって第1磁性体(1410)と制御部(1500)の一側面が接して着脱することができるようにする役割)をする限り、金属プレートの材質及び種類、厚さ、面積等は制限されないことに留意する。
コントローラーモジュール(1520)は、例えばジョイスティックのような操縦レバー型の入力装置として実装することができ、ユーザーの手操作によって中心軸を基準に360度の回転半径に回転することができる。
第1の実施例において、制御部(1500)に備えられたコントローラーモジュール(1520)をユーザーが操作することにより、制御部(1500)から移送ユニット(1200)の信号受信部(図示せず)に制御信号が無線で印加されることができ、このような場合、移送ユニット(1200)の駆動部は無線で印加される制御信号をもとに回転速度、回転方向等が制御されることができる。
第1コネクター溝(1530)は、制御部(1500)の一側面(例えば、側面または下側面等)に位置されることができ、外部の電源供給ジャック(1001)から電源供給を受けることができる溝を意味することができる。このような第1コネクター溝(1530)は、供給される電源を充電して蓄積するための第1電池(1540)に電気的につながることができ、第1電池(1540)内に充電された電源をエネルギー源として制御部(1500)が作動することができる。このような第1コネクター溝(1530)は、外部の電源供給ジャック(1001)を収容することができるよう電源供給ジャック(1001)の形態に相応するよう内側に形成された溝形で示されているが、電源供給ジャック(1001)ではない移送ユニット(1200)または位置測定モジュール(100)に形成されたコネクター溝に挿入することができるよう外側に突出した形態の連結ジャックの形態にも多様に形成されることができることに留意する。
第1電池(1540)は前記移送ユニット(1200)に備えられた第2電池と同様に制御部(1500)の駆動を持続させるに充分な程度の定格容量及び定格出力量を持つことができ、特に移送ユニット(1200)または位置測定モジュール(100)から電源供給を受けて蓄積する役割も果たすことによって、制御部(1500)の必要電力量に比例して第2電池から供給される供給電圧を変換するインバーターの役割またはコンバーターの役割も果たすことができることに留意する。
状態表示モジュール(1550)は、制御部(1500)の駆動状態、移送ユニット(1200)の制御状態またはコントローラーモジュール(1520)の操作状態等をユーザーが視認することができるようにする役割を果たすことができ、本明細書では一列に配列された一つ以上のLED素子として示したが、状態表示モジュール(1550)はこのようなLED素子に限られず、多様な種類の液晶パネル等によって実装することができることに留意する。
第1の実施例として、走行モードの場合、第1走行モードまたは第2走行モードに設定することができる。ここで第1走行モード及び第2走行モードとは、移送ユニット(1200)の走行モードを指すものであり、第1走行モードは移送ユニット(1200)の走行を特定地点の位置に自動誘導することができるモードを意味し、第2走行モードは移送ユニット(1200)の走行をユーザーの操作によって制御することができるモードを意味することができることに留意する。
図13を参照すると、ユーザーが指を利用して制御部(1500)のコントローラーモジュール(1520)、より具体的に円形の安着面が形成されたレバーを前面方向へ押し出す動作を取ることになり、この際発生する制御信号を信号発信部(図示せず)を通じて移送ユニット(1200)の信号受信部(図示せず)に伝えることになり、この際印加される制御信号が駆動部に伝わることができる。それにより、駆動部は前記制御信号に反応してレバーが移動した方向と相応する方向(例えば、時計回り等)に回転するようになり、移送ユニット(1200)は駆動部の回転力によってレバーが移動した方向と同じ方向(前面)に移動することになる。一方、レバーの方向はユーザーの内側方向、右方向、左方向等に多様に変わることができ、それに相応して信号受信部(図示せず)に伝わる制御信号も変更されることができ、移送ユニット(210)は前記変更された制御信号に相応して走行が制御されることができることが明らかであることに留意する。
図14を参照すると、制御部(1500)の一側には第1コネクター溝(1530)とは異なる形で制御部(1500)の外側方向に突出した連結ジャック(1530’)が形成されたことが分かる。この際、連結ジャック(1530’)は、移送モジュール(200)の少なくとも一部分に位置した第2コネクター溝(1230)に挿入されることができ、第2コネクター溝(1230)は、第2電池に電気的につながることができるため、制御部(1500)内の第1電池(1540)は第2電池から供給される電源をもとに充電されることができる。一方、本明細書の第2コネクター溝(1230)が位置測定モジュール(100)の少なくとも一部分に位置するものと示したが、第2コネクター溝(1230)は、位置測定モジュール(100)ではない移送モジュール(200)の少なくとも一部分にも位置することができることに留意する。
図15を参照すると、制御部(1500)の一側(より具体的に、下側面)にはさらに異なる形で制御部(1500)の内側方向に一つ以上の連結溝(1530”)が形成されたことが分かる。この際、連結溝(1530”)には第1磁性体(1410)の一側から外側方向に突出して形成された一つ以上の連結ピン(1410a)が挿入されることができ、この際一つ以上の連結ピン(1410a)は、ワイヤー(110)と一緒に提供される電線(1420)に電気的につながることができる。この際、電線(1420)は、移送ユニット(1200)に提供された第2電池(220)に電気的につながることができるため、制御部(1500)内の第1電池(1540)は第2電池から供給される電源をもとに充電されることができる。
また、このような場合、第1及び第2磁性体(1410、1510)の間に作用する磁力によって第1及び第2磁性体(1410、1510)が互いに接する状態が維持することができるため、制御部(1500)の第1電池(1540)が充電される状態が外部の衝撃に関係なく強固に維持することができる。

Claims (7)

  1. 外力によって巻き出されるワイヤー、
    前記ワイヤーが巻き出された巻出長を算出する長さ算出部、
    前記ワイヤーが巻き出された巻出角度を算出する角度算出部、及び、
    前記巻出長及び前記巻出角度を利用して前記ワイヤーの少なくとも一部の地点の位置情報を算出する位置情報算出部、
    基準時間(△T)以内に前記ワイヤーの少なくとも一部の地点が移動した移動距離(△L)を速度値(V)として算出する速度算出部、及び
    前記速度算出部から算出される速度値と予め設定された臨界値を比較し、制御信号を生成する制御信号生成部、を含むことを特徴とする、位置測定モジュール。
  2. 前記制御信号生成部は、予め設定された時間以内に前記速度値が前記臨界値を超える屈曲部の数に対応して前記制御信号を生成することを特徴とする、請求項に記載の位置測定モジュール。
  3. 前記制御信号は、走行装置を加速、減速及び停止させる制御信号の一つであることを特徴とする、請求項に記載の位置測定モジュール。
  4. 外力によって巻き出されるワイヤー、前記ワイヤーの巻出長を算出する長さ算出部、及び前記ワイヤーの巻出角度を算出する角度算出部を含む位置測定モジュールが提供される移送ユニット、及び、
    前記ワイヤーの末端部と着脱することができるように構成され、前記移送ユニットの走行動作を制御する制御部を含み、
    前記移送ユニットは、前記制御部によって走行モードが第1走行モードに設定された場合、前記位置測定モジュールによって算出される前記ワイヤーの一側の末端地点の位置に走行が誘導されることを特徴とする、移送ユニットの走行制御装置。
  5. 外力によって巻き出されるワイヤー、前記ワイヤーの巻出長を算出する長さ算出部、及び前記ワイヤーの巻出角度を算出する角度算出部を含む位置測定モジュールが提供される移送ユニット、及び、
    前記ワイヤーの末端部と着脱することができるように構成され、前記移送ユニットの走行動作を制御する制御部を含み、
    前記移送ユニットは、前記制御部によって走行モードが第2走行モードに設定される場合、コントローラーモジュールに入力されるユーザーの操作信号を前記ワイヤーを通じて受信し、前記操作信号によって走行方向が制御されることを特徴とする、移送ユニットの走行制御装置。
  6. 前記位置測定モジュールは、
    前記ワイヤーの巻出長及び巻出角度をもとに前記ワイヤーの末端部地点の位置情報を獲得し、前記獲得した位置情報を時間別に分類して座標系上に対応して保存することを特徴とする、請求項4又は5に記載の移送ユニットの走行制御装置。
  7. 前記ワイヤーは、導電性を備え、そして
    前記制御部は、前記導電性ワイヤーを通じて、前記位置測定モジュールから電源供給を受け、前記移送ユニットの走行を制御することができるよう構成されることを特徴とする、請求項4又は5に記載の移送ユニットの走行制御装置。
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