KR0156483B1 - 무인운반시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무인운반시스템의 무인차에 관한 것으로, 각 무인차의 교통제어장치(20)는 타무인차와 시스템제어장치간의 통신을 모니터하는 무선통신부(21)와;

무선통신부(21)로부터 수신한 데이터로부터 타무인차의 주행상태를 감시하는 타무인차상태감시부(22); 타무인차상태감시부(22)의 감시결과에 따라 교차로 및 분기합류점에서 충돌가능 여부를 검사하는 간섭 및 충돌검사부(23) : 간섭 및 충돌 검사부(23)가 충돌가능성을 감지하면 소정의 프로토콜로 주행토록 제어하는 제어 명령지령부(24); 및 무선통신부(21), 타무인차 상태감시부(22), 간섭 및 충돌 검사부(23), 제어명령지령부(24)를 제어하며 무인차운행 제어장치와 정보를 교환하여 교통제어기능을 수행하는 통신 및 타무인차 감시제어기(25)로 구성되어 무인차간의 충돌을 방지한다.

Description

무인운반시스템

제1도는 본 발명에 따른 무인운반시스템을 도시한 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 교차로상의 블로킹영역(Biocking Zone)을 도시한 도면.

제3도는 본 발명에 따른 무인차의 구성을 도시한 블록도.

제4도는 본 발명에 따른 시스템제어장치의 기능을 도시한 블록도.

제5도는 본 발명에 따른 시스템제어장치가 무인차측으로 송신하는 통신 포맷의 예를 도시한 도면.

제6도는 본 발명을 따른 무인차가 시스템제어장치측으로 송신하는 통신 포맷의 예를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 스시템제어장치 4-1∼4-N : 무인차(AGV)

10 : 무인차 운행제어부 11 : 지도데이타기억부

12 : 주행경로생성부 13 : 거리측정부

14 : 주행제어부 15 : 무인차 운행제어기

20 : 통신 및 타무인차 감시부 21 : 무선통신부

22 : 타무인차 상태감시부 23 : 간섭 및 충돌 검사부

24 : 제어명령 지령부 25 : 통신 및 타무인차감시 제어기

30 : 제어기 인터페이스부 35 : 주행부

14 : 외부장치 인터페이스부 42 : 무선통신부

43 : 무인차상태감시부 44 : 명령지령전 간섭검사부

45 : 명령지령부 46 : 주행차량관리부

47 : 지도데이타기억부 48 : 기계/인간 인터페이스부

49 : 표시부 50 : 시스템제어기

본 발명의 물류시스템 및 자동생산시스템과 같은 자동화시스템에서 부품, 제품 등을 운전자없이 자동으로 운반하는 무인운반시스템에 관한 것으로 특히. 각 무인차가 교통(traffic)제어장치를 가지고 있어 분산처리가 가능한 무인운반시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 인건비를 절감하고 작업효율을 향상시키기 위하여 물류시스템 및 자동생산시스템등과 같은 자동화시스템에서 부품이나 제품 등을 운반하는 무인운반시스템의 사용이 급속히 증가하고 있는데, 이러한 무인운반시스템은 복수의 무인차들이 교차로나 분기 합류점등에서 충돌하는 것을 방지하기 위해 교통제어장치가 필요한 바, 종래의 교통제어장치는 외부센서와 같은 별도의 하드웨어장치를 교차로 근처에 설치하여 교차로영역에 진입시 일단 정지하여 외부센서의상태에 따라 대기 혹은 진입하는 방식을 사용하거나, 중앙제어국(또는 시스템제어장치)에서 간섭검사를하여 충돌 가능성이 있으면 감속 혹은 정지할 위치를 송신하고, 그 위치에 도착했는가를 지속적으로 검사하였다.

이러한 종래의 교통제어장치에서 외부센서를 사용하는 방식은 무인차가 정지함에 따라 주행시간이 더 걸리고 외부센서들을 제어하는 교통제어기가 각 교차로 및 분기 합류점마다 설치되어야 하는 문제점이 있었고, 중앙제어국에서 일괄적으로 제어하는 방식은 중앙제어국에서 소프트웨어에 대한 오버헤드가 증가하여 무인차가 많아서 여러곳에서 간섭이 거의 동시에 일어날 경우에 이를 처리하기 위해 대기시간이 증가함에 따라 지연이 발생하는 등의 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 각각의 무인차에 교통제어기능을 부가하여 분산처리하므로써 분기합류점 및 교차로에서 무인차 상호간에 충돌없이 주행토록 하는 무인운반시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하나의 시스템제어장치와 유도선을 따라 주행하는 복수의 무인차들로 이루어진 무인운반시스템에 있어서, 상기 각 무인차가 주행부: 무인차가 주행할 수 있는 전지역에 대한 정보를 저장하고 있는 지도데이터 기억부: 상기 지도데이터 기억부(11)의 지도정보와 통신수단을 통해 송수신되는 제어정보에 따라 주행경로를 산출하여 상기 주행부를 제어하는 무인차 운행제어수단: 소정의 통신 포맷에 따라 해당 무인차와 시스템제어장치간에 통신기능을 제공하거나 타무인차와 시스템제어장치간의 통신을 모니터하는 무선통신부: 상기 무선통신으로부터 수신된 데이터를 부석하여 타무인차의 주행사태를 감시하는 타무인차 상태감시부; 상기 무인차 운행제어수단으로부터 전달된 자신의 경로정보와 상기 타무인차 상태감시부의 감시결과에 따른 타무인차의 경로정보를 비교하여 교차로 및 분기 합류점에서 충돌가능 여부를 검사하는 간섭 및 충돌 거사부 : 사기 간섭 및 충돌 검사부가 충돌 가능성을 감지하면 소정의 프로토콜로 주행토록 제어명령을 발생하는 제어명령 지령부 : 및 교통 제어기능을 수행하기 위하여 상기 무선통신부, 타무인차 상태감시부, 간섭 및 충돌 검사부, 제어명령 지령부를 각각 제어하고, 상기 ㅜ인차 운행제어 수단과 제어명령 및 경로정보를 교신하는 통신 및 타 무인차 감시제어기를 포함하여 각 모인차들에 지도데이터가 분산되어 있고, 목적지가 주어지면 최적의 주행경로에 따라 목적지로 이동함에 있어 다른 무인차들과 시스템제어장치간의 통신을 모니터하여 분기함류점 및 교차로상에서 충돌을 방지하기 위한 교통제어를 각각의 무인차에서 분산처리할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

제 1 도는 본 발명에 따른 무인운반시스템을 도시한 개략도로서, 각 무인차에 목적지를 지령하고 각 무인차의 주행상태를 감시하여 무인운반시스템의 전반적인 운행을 제어하는 시스템제어장치(2)와, 시스템제어장치(2)와 무선으로 통신하여 목적지로 부품, 제품 등을 운반하는 N대의 무인차(4-1∼4-N)로 구성된다.

그리고 각 무인차들 (4-1∼4-N)과 시스템제어장치(2)는 최적의 주행경로를 찾기 위한 지도데이타(MAP)을 가지고 있다가 미도시된 외부장치로부터의 요구 또는 시스템제어장치(2)가 지령한 목적지로 무인차를 주행토록하여 부품 또는 제품을 무인 운반한다.

이러한 무인운반시스템에서 시스템제어장치(2)와 각 무인차(4-1∼4-N)간 혹은 무인차와 무인차간에 무선으로 통신하므로, 모든 무인차들은 타 무인차의 통시을 모니터하여 타무인차의 주행상태를 감시할 수 있다.

따라서 본 발명에서는 타무인차의 통신을 모니터하여 동일한 교차로상으로 진입히는 타무인차와의 충돌을 시스템재어장치(2)의 간섭없이도 자체적으로 판단하여 충돌을 방지할 수 있도록 하는 것이다.

제2도는 본 발명에 따른 교차로상의 블로킹영역(Blocking Zone)을 도시한 도면이다.

제2도에서 횡축은 X좌표상의 상대적인 거리를 나타내고 종축은 Y좌표상의 상대적인 거리를 개략적으로 나타내며 평면상의 특정한 위치는 (X,Y)로 표시할 수 있다. 따라서 좌표점(7, 6)상에 제1 교차로(Y1)가 위치하고 상기 제 1 교차로 (T1)는 제1 블로킹영역(BZ1)이, 좌표점(12, 6)상에는 제3 교차로(Y3) 및 제3 블로킹영역(BZ3)이, 좌표점(12, 9)상에는 제4 교차로(T4) 및 제4 블로킹영역(BZ4)이 각각 위치한다.

여기서, 블로킹 영역(Blocking Zone)이라 교차로 혹은 분기합류점등에서 무인차간의 충동을 방지하기 위하여 어느 한 대의 무인차가 진입해 있으면 타무인차는 진입할 수 없는 영역을 의미하고, X축 및 Y축에 평행한 직선들은 무인차가 주행하는 차선(즉 유도선)을 나타내며 화살표방향으로 진행하는 3대의 무인차(AGV1, AGV2, AGV3)가 예시되어 있다.

이와 같은 좌표상에서 제1 무이차(AGV1)와 제2 무인차(AGV2)는 다같이 제1 교차로(T1)를 향해 진입하므로 충돌방지를 위한 교통제어가 필요한 상황이고, 이 때 종래에는 시스템제어장치(2)에서 충돌방지를 위한 지령을 내렸으나 본 발명에서는 각각의 무인차가 소정의 프로토콜에 따른 교통 제어기능을 내장하고 있으므로 무인차(AGV1, AGV2, AGV3) 가 스스로 판단하여 주행한다.

이와 같이 본 발명에 따른 각 무인차가 충돌방지를 위해 지켜야 할 소정의 교통제어 프로토콜을 동일 교차로(T1)를 향해 주행하는 제1 무인차(AGV1)와 제2 무인차(AGV2)를 예를 들어 설명한다.

첫째, 교차로(T1)를 항해 제1 무인차(AGV1)가 제2 무인차(AGV2)보다 먼저 진행하여 충돌 가능성이 없을 경우에는 제1 무인차(AGV1)가 분기 합류점 및 교차로의 블로킹영역에 진입시 다른 무인차가 그 블로킹영역에 없으면 그대로 통과하여 목적지를 향해 계속 주행하게 된다.

둘째, 제1 무인차(AGV1)가 통과하고자 하는 교차로 블로킹영역(BZ1)에 제2 무인차(AGV2)가 이미 들어와 있으면, 제1 무인차(AGV1)는 교차로 진입점에서 대기상태로 있다가 교차로 블로킹영역(BZ1)내에 있는 제2 무인차(AGV2)가 완전히 빠져 나간 후에 대기상태로 있던 제1 무인차(AGV1)가 그 교차로를 통과하게 된다.

셋째, 제1 무인차(AGV1)와 제2 무인차(AGV2)가 비슷한 시간대에 동일 교차로에 진입할 경우에는 각 무인차는 교차로 블로킹영역으로 진입시 상대 무인차가 교차로 블로킹영역에 진입했는지를 검사한다.

1) 제1 무인차(AGV1)는 제2 무인차(AGV2)가 가장 최근 송신한 데이터를 모니터했을 때 동작시킨 가상 타이머의 경과시간을 가지고, 제2 무인차(AGV2)의 현재위치를 추정하여 제2 무인차(AGV2)가 교차로 블로킹영역에 진입했는가를 판단한다.

2) 이때 제2 무인차(AGV2)가 교차로에 이미 진입했거나 진입했을 가능성이 허용오차 이내에 있으면, 제2 무인차의 무인차번호(NO)와 제1 무인차의 무인차번호(NO)를 비교하여 제2 무인차(AGV2)가 제1 무인차(AGV1)보다 우선순위가 낮으면, 제1 무인차(AGV1)는 감속으로 교차로를 통과하게 된다.

3) 제2 무인차(AGV2)의 우선순위가 제1 무인차보다 높은 경우에는 제1 무인차는 교차로 진입점에서 정지하여 대기상태로 있게 되며, 제2 무인차(AGV2)가 교차로를 완전히 빠져나간 후에 제1 무인차(AGV1)가 교차로를 통과하게 된다.

4) 제2 무인차(AGV2)에서도 위와 같은 프로토콜에 따른 교통제어기능을 가지고 있으므로, 만일 2대 모두 대기 상태로 있다하더라도 다음번 통신에 의해 각각의 무인차의 상태 및 위치가 확인되므로, 우선순위가 높은 무인차가 먼저 교차로를 통과한다. 이때 무인차의 우선순위는 각 무인차의 번호의 크기로 할당 가능하며 따라서 번화를 비교하여 판단할 수 있다.

5) 만일 두 무인차가 데드록(Dead Lock)상태에 빠지게 되면, 시스템제어장치(2)에 의해 복구되게 된다.

제 3 도는 본 발명에 따른 무인차를 도시한 블록도로서, 유도선상에 설치된 스테이션의 스테이션번호(Station No), 주파수, 속도, 거리 등을 코드화한 데이터를 내장하여 목적지가 주어지면 최적의 경로를 찾아 주행하는 무인차 운행제어부(10)와, 시스템제어장치(2)와 타무인차간의 통신을 모니터하여 터무인차의 상태를 감시하고 교차로 및 분기합류점 진입시에 타 무인차와의 충돌 가능성을 검사하여 충돌을 방지하는 통신 및 타무인차 감시부(20), 이들은 인터페이스하는 제어기 인터페이스부(30) 및 상기 무인차운행제어부(10)와 상기 통신 및 타무인차 감시부(20)의 제어에 따라 주행하는 주행부(35)로 구성된다.

그리고 상기 무인차 운행제어부(10)는 지도데이타 기억부(11), 주행경로생성부(12), 거리측정부(13), 주행제어부(14), 무인차 운행제어기(15)를 구비하고, 상기 통신 및 타무인차 감시부(20)는 타무인차와 시스템제어장치간의 통신을 모니터하는 무선통신부(21)와 상기 무서농신부(21)로부터 수신한 데이터로부터 타무인차의 주행상태를 감시하는 타무인차 상태감시부(22), 상기 타무인차 상태감시부(22)의, 감시결과에 따라 교차로 및 분기합류점에서 충돌가능 여부를 검사하는 간섭 및 충돌검사부(23) : 상기 간섭 및 충돌검사부(23)가 충돌 가능성을 감지하면 소정의 프로토콜로 주행토록 제어하는 제어명령지령부(24) : 및 상기 무선통신부(21), 타무인차 상태감시부(22), 간섭 및 충돌 검사부(23), 제어명령지령부(24)를 제어하며 상기 제어기 인터페이스부(30)를 통해 무인차 운행제어기(15)와 인터페이스하여 교통제어기능을 수행하는 통신 및 타무인차 감시제어기(25)를 구비한다.

제 4 도는 본 발명에 따른 시스템제어장치의 기능을 도시한 블록도로서, 미도시된 외부잗치와 인터페이스하는 외부장치인터페이스부(41), 복수의 무인차들과 무선으로 통신하는 무선통신부(42), 상기 무선통신부(42)로부터 수신한 데이터에 따라 무인차의 상태를 감시하는 무인차 상태감시부(43), 무인차측으로 명령을 지령하기 전에 무인차의 상태를 감시하여 충돌을 방지하기 위한 명령지령전 간섭검사부(44), 명령을 지령하는 명령지령부(45), 주행차량을 관리하는 주행차량 관리부(46), 유도선상에 설치된 스테이션번호, 주파수, 속도, 거리 등을 코드화한 지도데이타(MAP)를 저장하고 있는 지도데이타 기억부(47), 운영자와 무인운반시스템간을 인터페이스하는 기계/인간 인터페이스부(48), 각종 상태를 표시부(49) 및 상기 각 기능부(41 - 49)를 제어하는 시스템 제어기(50)로 구성된다.

이와같이 구성되는 시스템제어장치(2)와 무인차(4-1∼4-N)간의 동작을 개략적으로 살펴보면, 시스템제어장치(2)에도 무인차가 가지고 있는 것과 동일한 맵을 가지고 있으며, 외부로부터 혹은 자체 이출력장치로부터 들어오는 작업명령을 무인차에 지령하기 위해 각 무인차의 상태 및 위치등 각종 데이터를 알 필요가 있는 바, 무인차의 상태를 검사하기 위해서 시스템제어장치(2)는 각 무인차의 상태를 지속적으로 무선통신으로 검사하게 되고, 어떤 무인차에 대해 상태문의 혹은 명령지령을 하면 지정된 무인차는 자신의 상태, 현 위치, 목적지, 에러상태, 진행방향 등의 데이터를 송신하게 된다.

이때 송신되는 데이터는 시스템제어장치뿐만 아니라 다른 무인차들도 수신하여, 그 데이터를 메모리에 기억시켜 놓고 필요시 이용하게 된다.

이와 같은 방법으로 시스템제어장치(2)가 각 무인차의 상태를 확인할 때 마다 각 무인차 자체에서도 다른 무인차의 상태를 확인할 수 있게 된다.

이는 무선통신시 다수가 동시 수신 가능한 점과 이에 필요한 장치 및 소프트웨어를 각 무인차에 내장시켜 각 무인차가 자체적으로 간섭검사 및 교통제어를 수행하게 되므로써 가능하다.

또한 상기와 같은 동작을 위해 시스템제어장치(2)로부터 무인차로의 통신포맷은 제 5 도에 도시된 바와 같이. S, No, Command, Data N, 체크썸(check sum), CR등으로 이루어 지는 바, S는 통신을 위해 사용되는 헤더(Header)이고 No는 통신하기 위한 무인차번호를 나타내고., command 및 Data N은 다음 표1과 같은 의미를 가지며, 체크썸(check sum)은 전송된 데이터에서 에러가 발생하였는지를 확인하기 위한 것이고, CR은 캐리지리턴으로 통신 포맷의 종류를 나타낸다.

상기 표1)에 있어서와 같이 시스템제어자이(2)는 각 무인차의 상태를 알기 위하여 각 무인차에 상태문의명령을 지령하고, 이에 따라 각 무인차는 자신의 상태를 시스템제어장치(2)에 보고하게 된다. 또한 명령취소,강제정지등과 같은 명령으로 해당 무인차(4-1∼4-N)에 명령을 취소시키거나 정치를 명령할 수 있고, 특히 교차로상에서의 정지 및 출발을 교차로 정치, 출발 1, 2,3명릉으로 제어할 수 있다.

한편, 각 무인차(4-1∼4-N)로부터 시스템제어장치(2)로의 통신 포맷은 제 6 도에 도시한 바와 같이 R, No, 수신상태, CS, Status, DS, Error, 거리, 체크썸(check sum), CR로 이루어지는 바, R로 이루어지는 바, R는 통신을 위한 해더(header)를 나타내고, No는 무인차번호를 표시하고, 수신상태는 'h'이면 정상 수신상태를 의미하며 'i'이면 이상상태를 의미하고, CS는 현재의 스테이션번호를 나타내고, Status는 4비트로 구성되어 각 상태를 다음 표2와 같이 나타내고, DS는 목적지 스테이션번호를 나타내고, Error는 에러코드를 나타내고, 거리는 현재 스테이션번호의 위치로부터 주행거리를 나타내고 체크썸(check sum)은 전송중의 에러 유무를 확인하기 위한 것이고, CR은 캐리지리턴으로 통신 포맷의 종류를 나타낸다.

상기 표2에서와 같이 무인차(4-1∼4-N)는 자신의 상태를 보고하는데, 임의의 무인차(4-1∼4-N)가 시스템제어장치(2)와 통신할 경우 타무인차들은 상기 상태, 현재 스테이션번홍, 목적지 스테이션번호, 거리등과 같은 정보를 계속 모니터하여 타무인차들의 운행상태를 감시하므로써 당해 무인차와의 충돌을 방지할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 무인운반시스템에 사용되어 각 무인차가 교통제어기능을 구비하므로써 시스템제어장치의 간섭없이도 충돌방지를 분산처리 할 수 있어 시스템제어장치의오버헤드를 경감시키고, 정해진 프로토콜에 따라 신속하게 주행여부를 판단하여 운송효율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 하나의 시스템제어장치(2)와 유도선을 따라 주행하는 복수의 무인차들(4-1∼4-N)로 이루어진 무인운반시스템에 있어서, 상기 각 무인차가 주행부(35); 무인차가 주행할 수 있는 전지역에 대한 정보를 저장하고 있는 지도데이터 기억부(11); 상기 지도데이터 기억부(11)의 지도정보와 통신수단을 통해 송수신되는 제어정보에 따라 주행경로를 산출하여 상기 주행부(35)를 제어하는 무인차 운행제어수단; 소정의 통신포맷에 따라 해당무인차와 시스템제어장치간에 통신기능을 제공하거나 타무인차와 시스템제어장치간의 통신을 모니터하는 무선통신부 (21); 상기 무선통신부(21)로부터 수신된 데이터를 분석하여 타무인차의 주행상태를 감시하는 타무인차 상태감시부(22); 상기 무인차 운행제어수단으로부터 전달된 자신의 경로정보와 상기 타무인차 상태감시부(22)의 감시결과에 따른 타무인차의 경로정보를 비교하여 교차로 및 분기 합류점에서 충돌가능 여부를 검사하는 간섭 및 충돌 검사부 (23); 상기 간섭 및 충돌 검사부(23)가 충돌 가능성을 감지하면 소정의 프로토콜 주행토록 제어명령을 발생하는 제어명령 지령부(24); 및 교통제어기능을 수행하기 위하여 상기 무선통신부(21), 타무인차 상태 감시부(22), 간섭 및 충돌 검사부(23), 제어명령 지령부(24)를 각각 제어하고 상기 무인차 운행제어수단과 제어명령 및 경로정보를 교신하는 통신 및 타 무인차 감시 제어기(25)를 포함하여 각 무인차들에 지도데이타가 분산되어 있고, 목적지가 주어지면 최적의 주행경로에 따라 목적지로 이동함에 있어 다른 무인차들과 시스템제어장치 간의 통신을 모니터하여 분기합류점 및 교차로상에서 충돌을 방지하기 위한 교통제어를 각각의 무인차에서 분산처리할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 무인운반시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 소정의 프로토콜은 상기 무인차간에 충돌가능성이 있으면 무인차간의 우선순위를 확인하여 우선순위가 높은 무인차가 먼저 주행하도록 하는 것을 특징으로 하는 무인운반시스템.