KR102085137B1 - Smart caster and method of tracking transport apparatus including the same - Google Patents
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Abstract
이송 장치의 본체와 결합하기 위한 마운트, 상기 마운트에 회전 가능하게 결합되는 프레임, 및 상기 프레임에 설치되는 휠을 포함하는 스마트 캐스터는 상기 마운트와 상기 프레임 사이의 회전각에 대응하는 엔코더 신호를 출력하는 엔코더, 상기 휠의 회전 운동으로부터 3상 교류 신호를 생성하는 전동 발전기, 상기 엔코더 신호와 상기 3상 교류 신호를 수신하여 이동 방향과 속도를 결정하기 위한 이동 데이터를 생성하는 컨트롤러, 및 상기 3상 교류 신호로부터 직류 전원 생성하여, 상기 컨트롤러 및 상기 엔코더의 구동 전원을 공급하는 전원부를 포함한다.The smart caster including a mount for coupling with the main body of the transfer device, a frame rotatably coupled to the mount, and a wheel installed on the frame, outputs an encoder signal corresponding to a rotation angle between the mount and the frame. An encoder, a motor generator for generating a three-phase alternating current signal from a rotational movement of the wheel, a controller for receiving the encoder signal and the three-phase alternating current signal and generating movement data for determining a movement direction and speed, and the three-phase alternating current It generates a DC power from the signal, and includes a power supply for supplying the drive power of the controller and the encoder.
Description
본 개시는 스마트 캐스터 및 이를 포함하는 이송 장치의 추적 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a smart caster and a tracking method of a transfer device including the same.
일반적으로 캐스터는 예컨대, 물품을 운반하는 카트, 병원의 침대, 유모차, 사무실 의자 등과 같은 다양한 이송 장치의 하부에 설치되어 이동의 편리성을 제공한다. 회전 캐스터는 이송 장치에 가해지는 힘의 방향에 따라 이송 장치가 다양한 방향으로 이동할 수 있도록 한다.In general, casters are installed underneath various transport devices such as, for example, carts for carrying goods, beds in hospitals, strollers, office chairs, and the like, to provide convenience of movement. The rotary caster allows the conveying device to move in various directions depending on the direction of the force applied to the conveying device.
본 개시가 해결하고자 하는 과제는 자신의 이동 방향과 속도에 관한 이동 정보를 외부로 전송할 수 있는 스마트 캐스터, 및 이를 포함하는 이송 장치의 추적 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present disclosure is to provide a smart caster that can transmit the movement information on its movement direction and speed to the outside, and a tracking method of the transfer device including the same.
상술한 기술적 과제들을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 제1 측면에 따른 스마트 캐스터는 이송 장치의 본체와 결합하기 위한 마운트, 상기 마운트에 회전 가능하게 결합되는 프레임, 및 상기 프레임에 설치되는 휠을 포함한다. 상기 스마트 캐스터는 상기 마운트와 상기 프레임 사이의 회전각에 대응하는 엔코더 신호를 출력하는 엔코더, 상기 휠의 회전 운동으로부터 3상 교류 신호를 생성하는 전동 발전기, 상기 엔코더 신호와 상기 3상 교류 신호를 수신하여 이동 방향과 속도를 결정하기 위한 이동 데이터를 생성하는 컨트롤러, 및 상기 3상 교류 신호로부터 직류 전원 생성하여, 상기 컨트롤러 및 상기 엔코더의 구동 전원을 공급하는 전원부를 포함한다.As a technical means for achieving the above technical problem, the smart caster according to the first aspect of the present disclosure is a mount for coupling with the main body of the transfer device, a frame rotatably coupled to the mount, and a wheel installed in the frame It includes. The smart caster is an encoder for outputting an encoder signal corresponding to the rotation angle between the mount and the frame, a motor generator for generating a three-phase AC signal from the rotational movement of the wheel, receiving the encoder signal and the three-phase AC signal And a controller for generating movement data for determining a movement direction and speed, and a power supply unit for generating DC power from the three-phase AC signal to supply driving power to the controller and the encoder.
본 개시의 제2 측면에 따르면, 본체와 상기 본체의 하부에 결합된 적어도 하나의 스마트 캐스터를 포함하는 이송 장치의 추적 방법이 제공된다. 상기 적어도 하나의 스마트 캐스터 각각은 상기 본체와 결합하기 위한 마운트, 상기 마운트에 회전 가능하게 결합되는 프레임, 상기 마운트와 상기 프레임 사이의 회전각에 대응하는 엔코더 신호를 출력하는 엔코더, 상기 프레임에 설치되는 휠, 상기 휠의 회전 운동으로부터 3상 교류 신호를 생성하는 전동 발전기, 상기 엔코더 신호와 상기 3상 교류 신호를 수신하여 이동 방향과 속도를 결정하기 위한 이동 데이터를 생성하는 컨트롤러, 상기 이동 데이터를 무선으로 전송하는 무선 통신부, 및 상기 3상 교류 신호로부터 직류 전원 생성하여, 상기 컨트롤러 및 상기 엔코더의 구동 전원을 공급하는 전원부를 포함한다. 상기 이송 장치의 추적 방법은, 상기 무선 통신부와 네트워크를 통해 통신 가능한 서버에 의해 수행되며, 상기 무선 통신부로부터 상기 이동 데이터를 수신하는 단계, 및 상기 이동 데이터로부터 상기 이송 장치의 이동 경로 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.According to a second aspect of the present disclosure, there is provided a tracking method of a transport apparatus including a body and at least one smart caster coupled to a lower portion of the body. Each of the at least one smart caster is a mount for coupling with the main body, a frame rotatably coupled to the mount, an encoder for outputting an encoder signal corresponding to a rotation angle between the mount and the frame, is installed in the frame A wheel, a motor generator for generating a three-phase alternating current signal from a rotational movement of the wheel, a controller for receiving the encoder signal and the three-phase alternating current signal and generating movement data for determining a movement direction and speed, and wirelessly transferring the movement data. And a power supply unit configured to generate DC power from the three-phase AC signal, and to supply driving power to the controller and the encoder. The tracking method of the transfer device is performed by a server capable of communicating with the wireless communication unit via a network, receiving the movement data from the wireless communication unit, and generating the movement path data of the transfer device from the movement data. Steps.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 스마트 캐스터는 단순히 이동의 편리성을 제공할 뿐만 아니라, 이동 경로를 정확히 추적할 수 있도록 휠의 진행 방향 및 회전 속도에 관한 이동 정보를 외부 통신 장치로 전송할 수 있다. 외부 통신 장치는 이동 정보를 수신하여 스마트 캐스터 또는 이를 포함하는 이송 장치의 현재 위치 및 현재까지의 이동 경로를 추적할 수 있다.The smart caster according to various embodiments of the present disclosure may not only provide convenience of movement, but also transmit movement information regarding a traveling direction and a rotation speed of the wheel to an external communication device so as to accurately track the movement path. . The external communication device may receive the movement information to track the current position of the smart caster or the transfer apparatus including the same and the movement route to the present.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 스마트 캐스터는 휠의 회전 운동으로부터 전력을 생성하기 때문에 별도의 전원 장치나 충전 과정이 필요하지 않다. 따라서 친환경적이며 별도의 전원 장치가 필요하지 않으므로 반영구적으로 사용될 수 있다.The smart caster according to various embodiments of the present disclosure generates power from the rotational movement of the wheel, and thus does not require a separate power supply or charging process. Therefore, it is environmentally friendly and can be used semi-permanently because no separate power supply is required.
도 1은 일 실시예에 따른 스마트 캐스터의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 스마트 캐스터를 개략적으로 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 스마트 캐스터의 예시적인 구조를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 스마트 캐스터의 전원부의 예시적인 회로도를 도시한다.
도 5a는 일 실시예에 따른 스마트 캐스터의 휠이 제1 방향으로 회전할 때의 3상 교류 신호를 예시적으로 도시한다.
도 5b는 일 실시예에 따른 스마트 캐스터의 휠이 제2 방향으로 회전할 때의 3상 교류 신호를 예시적으로 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따라서 스마트 캐스터를 포함하는 이송 장치를 추적하는 시스템을 도시한다.
도 7은 다른 실시예에 따른 스마트 캐스터의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 8은 도 7의 스마트 캐스터를 개략적으로 도시한다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 스마트 캐스터의 구성을 도시하는 블럭도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a smart caster according to an embodiment.
2 schematically illustrates a smart caster according to one embodiment.
3 illustrates an exemplary structure of a smart caster according to one embodiment.
4 illustrates an exemplary circuit diagram of a power supply unit of a smart caster according to an embodiment.
5A exemplarily shows a three-phase AC signal when the wheel of the smart caster rotates in the first direction according to an embodiment.
5B exemplarily illustrates a three-phase AC signal when the wheel of the smart caster rotates in the second direction.
6 illustrates a system for tracking a transport device including a smart caster according to one embodiment.
7 is a block diagram showing a configuration of a smart caster according to another embodiment.
FIG. 8 schematically illustrates the smart caster of FIG. 7.
9 is a block diagram showing a configuration of a smart caster according to another embodiment.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나 본 개시의 기술적 사상은 다양한 형태로 변형되어 구현될 수 있으므로 본 명세서에서 설명하는 실시예들로 제한되지 않는다. 본 명세서에 개시된 실시예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술을 구체적으로 설명하는 것이 본 개시의 기술적 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 공지 기술에 대한 구체적인 설명을 생략한다. 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, various embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present disclosure. However, the technical idea of the present disclosure may be implemented in various forms and is not limited to the embodiments described herein. In describing the embodiments disclosed in the present specification, when it is determined that the detailed description of related known technologies may obscure the gist of the technical idea of the present disclosure, detailed descriptions of the known technologies will be omitted. The same or similar components will be given the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted.
명세서 전체에서, 어떤 요소가 다른 요소와 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 요소를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 요소가 다른 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 요소 외에 또 다른 요소를 배제하는 것이 아니라, 또 다른 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is "connected" to another element, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. . In addition, when an element "includes" another element, this means that an element may be further included in addition to the other element, unless specifically stated otherwise.
일부 실시예들은 기능적인 블럭 구성들 및 다양한 처리 단계들로 설명될 수 있다. 이러한 기능 블록들의 일부 또는 전부는 특정 기능을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 기능 블럭들은 하나 이상의 마이크로프로세서들에 의해 구현되거나, 소정의 기능을 위한 회로 구성들에 의해 구현될 수 있다. 본 개시의 기능 블럭들은 다양한 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 본 개시의 기능 블럭들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 본 개시의 기능 블록이 수행하는 기능은 복수의 기능 블록에 의해 수행되거나, 본 개시에서 복수의 기능 블록이 수행하는 기능들은 하나의 기능 블록에 의해 수행될 수도 있다. 또한, 본 개시는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다.Some embodiments may be described in terms of functional block configurations and various processing steps. Some or all of these functional blocks may be implemented in various numbers of hardware and / or software configurations that perform particular functions. For example, the functional blocks of the present disclosure may be implemented by one or more microprocessors or by circuit configurations for a given function. The functional blocks of the present disclosure may be implemented in various programming or scripting languages. The functional blocks of the present disclosure may be implemented in algorithms executed in one or more processors. Functions performed by the functional blocks of the present disclosure may be performed by a plurality of functional blocks, or functions performed by the plurality of functional blocks in the present disclosure may be performed by one functional block. In addition, the present disclosure may employ the prior art for electronic configuration, signal processing, and / or data processing.
도면에 도시된 구성요소들 간의 연결 선 또는 연결 부재들은 기능적 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것일 뿐이다. 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가되는 다양한 기능적 연결, 물리적 연결, 또는 회로적 연결에 의해 구성요소들 간의 연결이 구현될 수 있다.Connecting lines or connecting members between the components shown in the drawings are merely illustrative of functional connections and / or physical or circuit connections. In an actual device, the connection between the components may be implemented by various functional connections, physical connections, or circuit connections that are replaceable or added.
도 1은 일 실시예에 따른 스마트 캐스터의 구성을 도시하는 블럭도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a smart caster according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 스마트 캐스터(100)는 캐스터(110), 엔코더(120), 전동 발전기(130), 컨트롤러(140), 무선 통신부(150), 정류기(160), 및 배터리(170)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the
스마트 캐스터(100)는 이송 장치의 하부에 설치되어 이동의 편리성을 제공할 수 있으며, 이송 장치에 가해지는 힘의 방향에 따라 다양한 방향으로 이송 장치가 이동할 수 있도록 한다. 스마트 캐스터(100)는 단순히 이동의 편리성을 제공할 뿐만 아니라, 이동의 방향 및 속도에 관한 이동 정보를 외부로 전송할 수 있다. 본 명세서에서, 이송 장치는 실시예들에 따른 스마트 캐스터(100)가 설치되어, 물품이나 사람을 지지하고 이들을 용이하게 이동할 수 있게 하는 장치를 의미한다. 예를 들면, 이송 장치는 물품을 운반하는 카트, 병원의 침대, 유모차, 사무실 의자 등과 같은 장치일 수 있다.The
캐스터(110)는 스마트 캐스터(100)의 하드웨어 구성을 통칭하는 구성요소로서, 이송 장치의 본체와 결합하기 위한 마운트, 마운트에 회전 가능하게 결합되는 프레임, 및 프레임에 설치되는 휠을 포함할 수 있다. The
프레임은 마운트의 하부에 결합되어 수평 방향으로 회전할 수 있다. 그러나, 캐스터(110)의 구조에 따라 프레임은 수평 방향 외에 다른 방향으로 회전할 수도 있으며, 2개 이상의 회전 축을 따라 회전할 수도 있다. 프레임이 마운트에 대해 회전하면, 휠의 진행 방향, 즉, 수평 회전 방향이 바뀌고, 휠의 수직 회전, 즉, 롤링(rolling)에 따라 이송 장치가 이동하는 방향이 달라지게 된다.The frame can be coupled to the bottom of the mount to rotate in the horizontal direction. However, according to the structure of the
휠은 프레임에 설치되는 수평 축을 중심으로 수직 방향으로 회전, 즉, 롤링(rolling)할 수 있다. 휠은 금속, 플라스틱, 우레탄 등의 다양한 재질로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 휠은 전동 발전기(130)의 일부, 예컨대, 회전자를 포함할 수 있다.The wheel may rotate, i.e., roll in a vertical direction about a horizontal axis installed in the frame. The wheel may be formed of various materials such as metal, plastic, urethane, and the like. According to one embodiment, the wheel may comprise part of the
엔코더(120)는 마운트와 프레임 사이의 회전각에 대응하는 엔코더 신호를 출력할 수 있다. 엔코더(120)는 회전하는 물체의 회전 각속도와 위치를 검출하기 위한 장치로서, 회전을 검출하는 수단에 따라 광학식 엔코더와 자기식 엔코더로 구분될 수 있지만, 본 실시예에 따르면 어떤 방식의 엔코더라도 채용될 수 있다.The
일 예에 따르면, 엔코더(120)는 전원 공급 여부와 관계 없이 절대적인 위치를 측정할 수 있는 앱솔루트(absolute) 엔코더일 수 있다. 다른 예에 따르면, 엔코더(120)는 일정한 기준과의 상대적인 위치를 측정하는 인크리멘탈(incremental) 엔코더일 수도 있다.According to an example, the
전동 발전기(130)는 휠의 회전 운동으로부터 3상 교류 신호를 생성할 수 있다. 전동 발전기(130)는 휠의 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 3상 교류 발전기일 수 있다. 전동 발전기(130)는 고정자와 회전자를 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 회전자는 고정자의 외측에서 회전하며 고정자에 자기장을 인가할 수 있다. 이 경우, 회전자는 휠의 일부일 수 있으며, 휠과 함께 회전할 수 있다.
컨트롤러(140)는 엔코더(120)로부터 엔코더 신호를 수신하고, 전동 발전기(130)로부터 3상 교류 신호를 수신할 수 있다. 컨트롤러(140)는 수신된 엔코더 신호와 3상 교류 신호로부터 스마트 캐스터(100)의 이동 방향과 속도를 결정하기 위한 이동 데이터를 생성할 수 있다. The
이송 장치가 제1 수평 방향으로 이동할 경우, 스마트 캐스터(100)의 프레임은 마운트에 대하여 제1 수평 방향으로 회전하게 된다. 즉, 휠의 진행 방향은 제1 수평 방향과 동일해진다. 엔코더(120)는 제1 수평 방향에 대응하는 엔코더 신호를 출력하고, 컨트롤러(140)는 엔코더 신호로부터 제1 수평 방향을 감지할 수 있다.When the transport device moves in the first horizontal direction, the frame of the
컨트롤러(140)는 3상 교류 신호의 주기는 휠의 회전 속도에 반비례하게 된다. 또한, 3상 교류 신호의 위상은 휠의 회전 방향에 따라 달라진다. 컨트롤러(140)는 예컨대 3상 교류 신호 각각의 제로 크로싱 시간을 검출하고, 이들을 비교함으로써 휠의 회전 방향과 회전 속도를 결정할 수 있다. 컨트롤러(140)는 미리 설정된 프로토콜에 따라 이동 방향과 속도를 결정하기 위한 이동 데이터를 생성할 수 있다.The
무선 통신부(150)는 컨트롤러(140)로부터 이동 데이터를 수신하여 외부 장치로 무선으로 전송할 수 있다. 무선 통신부(150)는 무선 통신을 수행할 수 있는 모듈로서, 무선 통신은 예컨대 WiFi(wireless fidelity), 블루투스, 블루투스 저전력(BLE), 지그비(Zigbee), NFC(near field communication), 자력 시큐어 트랜스미션(Magnetic Secure Transmission), 라디오 프리퀀시(RF), 또는 보디 에어리어 네트워크(BAN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예에 따르면 무선 통신은 예컨대 LTE, LTE-A(LTE Advance), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA), UMTS(universal mobile telecommunications system), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications) 등 중 적어도 하나를 사용하는 셀룰러 통신을 포함할 수도 있다.The
외부 장치는 무선 통신부(150)로부터 이동 데이터를 수신하여 이송 장치의 현재 위치 및 이동 경로를 추적할 수 있는 장치로서, 예컨대 휴대용 단말기 또는 서버 컴퓨터 장치일 수 있다. 휴대용 단말기는 예컨대 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, PDA, PMP(portable multimedia player), 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 서버 컴퓨터 장치는 예컨대 데스크탑 PC, 워크스테이션, 등을 포함할 수 있다.The external device is a device capable of receiving movement data from the
외부 장치가 휴대용 단말기인 경우 무선 통신부(150)는 블루투스 또는 지그비 등과 같은 무선 통신을 수행할 수 있으며, 외부 장치가 서버인 경우 무선 통신부(150)는 WiFi와 같은 무선 통신을 수행할 수 있다.When the external device is a portable terminal, the
정류기(160)는 전동 발전기(130)로부터 생성된 3상 교류 신호로부터 직류 전원을 생성할 수 있다. 정류기(160)에서 생성된 직류 전원은 배터리(170)에 저장될 수 있으며, 배터리(170)는 엔코더(120)와 컨트롤러(140)에 구동 전원을 공급할 수 있다. 도 1에 도시되지는 않았지만, 배터리(170)는 무선 통신부(150)의 구동 전원도 공급할 수 있다. 정류기(160)와 배터리(170)는 전원부로 지칭될 수 있다.The
도 2는 일 실시예에 따른 스마트 캐스터를 개략적으로 도시한다.2 schematically illustrates a smart caster according to one embodiment.
도 2를 참조하면, 스마트 캐스터(100)는 캐스터(110), 엔코더(120), 전동 발전기(130), 컨트롤러(140) 및 전원부(165)를 포함한다. 도 2에는 회전축(134)에 수직하게 절단한 전동 발전기(130)의 단면도가 도시된다.Referring to FIG. 2, the
캐스터(110)는 이송 장치의 본체와 결합하기 위한 마운트(111), 마운트(111)에 회전 가능하게 결합되는 프레임(113), 및 프레임에 설치되는 휠(115)을 포함할 수 있다. 도 2에서 프레임(113)은 마운트(111)에 대하여 수평 방향으로 휘전하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이로 한정되지 않는다. 도 2에서 본 실시예의 용이한 이해를 위하여 휠(115)이 프레임(113)로부터 이격되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 도 3에 도시된 바와 같이 휠(115)은 회전축(134)을 통해 프레임(113)과 결합될 수 있다.The
엔코더(120)는 마운트(111)와 프레임(113) 사이에 배치되어 마운트(111)와 프레임(113) 사이의 회전각에 대응하는 엔코더 신호를 출력할 수 있다. 엔코더(120)가 절대적인 회전각에 대응하는 엔코더 신호를 출력할 수 있다.The
전동 발전기(130)는 고정자와 고정자의 외측에서 회전하는 회전자를 포함할 수 있다. 고정자는 회전축(134), 회전축(134)으로부터 회전자를 향하여 연장되는 적어도 3개의 슬롯들(135), 슬롯들(135)에 각각 권선된 코일들(136)을 포함할 수 있다. 적어도 3개의 슬롯들(135)은 회전축(134)에 고정될 수 있다. 도 2에서는 예시적으로 3개의 슬롯들(135)이 개시되지만, 슬롯들(135)의 개수는 3개보다 많을 수 있다. 예컨대, 슬롯들(135)은 6개, 9개, 12개, 15개 등과 같은 3의 배수 개일 수 있다. 슬롯들(135) 각각에는 코일들(136)이 권선될 수 있다. 슬롯들(135)의 개수에 따라 코일들(136)은 서로 3개의 군으로 나뉠 수 있다. 동일 군의 코일들(136)은 서로 전기적으로 연결되어 등가적으로 하나의 인덕터로 표현될 수 있다.The
회전자는 휠 케이스(131) 및 휠 케이스(131)의 안쪽면에 배치되는 적어도 2개의 자석들(132, 133)을 포함한다. 회전자는 자석들(132, 133)을 이용하여 내측에 위치하는 고정자에 자기장을 인가한다. 도 2에서는 예시적으로 2개의 자석들(132, 133), 예컨대, N극 자석(132)과 S극 자석(133)이 도시되지만, 더 많은 개수의 자석들이 휠 케이스(131)의 안쪽 면에 배열될 수 있다. 예컨대, 복수 개의 N극 자석과 이와 동일 개수의 S극 자석이 서로 교대로 휠 케이스(131)의 안쪽 면에 배열될 수 있다.The rotor includes a
휠 케이스(131)는 캐스터(110)의 휠(115)의 외형을 형성할 수 있다. 휠(115)이 회전함에 따라, 휠 케이스(131)의 내측에 고정된 자석들(132, 133)도 함께 회전한다. 회전에 의하여 고정자에 인가되는 자기장의 방향이 변하고, 코일들(136)에 유도 전류가 생성된다. 코일들(136) 각각에 생성되는 유도 전류들은 3상 교류 신호로서 전원부(165) 및 컨트롤러(140)로 출력될 수 있다.The
전원부(165)는 도 1의 정류기(160)와 배터리(170)를 포함할 수 있다. 전원부(165)는 3상 교류 신호로부터 직류 전원을 생성하여 컨트롤러(140) 및 엔코더(120)의 구동 전원을 공급할 수 있다.The
도 2에는 무선 통신부(170)가 도시되지 않았지만, 도 2의 스마트 캐스터(100)는 무선 통신부(170)를 더 포함할 수 있다. 도 2에 명확히 도시되지는 않았지만, 코일들(136) 각각으로부터 출력되는 3상 교류 신호는 컨트롤러(140)로도 출력될 수 있으며, 전원부(165)는 엔코더(120)의 구동 전원을 공급할 수 있다.Although the
도 3은 일 실시예에 따른 스마트 캐스터의 예시적인 구조를 도시한다.3 illustrates an exemplary structure of a smart caster according to one embodiment.
도 3을 참조하면, 스마트 캐스터(100)는 캐스터(110), 엔코더(120), 전동 발전기(130), 및 회로 전원부(180)를 포함한다. 회로 전원부(180)는 도 1의 컨트롤러(140), 무선 통신부(150), 정류기(160), 및 배터리(170)를 포함할 수 있다. 도 3에는 회전축(134)을 따라 절단한 캐스터(110)의 단면도가 도시된다.Referring to FIG. 3, the
캐스터(110)는 마운트(111), 프레임(113), 및 휠(115)을 포함한다. 마운트(111)는 이송 장치의 본체(10)에 결합될 수 있다. 마운트(111)는 나사 등을 통해 본체(10)에 결합될 수 있다. 프레임(113)은 마운트(111)에 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 프레임(113)과 마운트(111) 간의 용이한 상대적 운동을 위하여 프레임(113)과 마운트(111) 사이에 베어링(112)이 배치될 수 있다. 프레임(113)은 휠(115)의 외측에서 회전축(134)을 통해 휠(115)을 지지할 수 있다.The
프레임(113)에는 회전축(134)이 결합될 수 있다. 회전축(134)은 프레임(113)에 고정될 수 있다. 휠(115)은 회전축(134)을 중심으로 수직 방향으로 회전할 수 있다. 회전축(134)과 휠(115) 간의 용이한 상대적 운동을 위하여 회전축(134)과 휠(115) 사이에 베어링(114)이 배치될 수 있다. 휠(115)은 휠 케이스(131)의 위주면 상의 바퀴(116)를 더 포함할 수 있다. 바퀴(116)는 고무 또는 우레탄과 같은 수지로 형성될 수 있으며, 지면과 높은 마찰력을 가질 수 있다. 본 실시예에 따르면, 휠(115)은 회전측(134)을 중심으로 회전하는 부분을 의미할 수 있으며, 휠 케이스(131), 바퀴(116), 및 휠 케이스(131)의 내측 면에 배치되는 자석들(132, 133)을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 휠 케이스(131)와 자석들(132, 133)은 전동 발전기(130)의 회전자를 구성하므로, 휠(115)은 전동 발전기(130)의 회전자를 포함하는 것으로 이해될 수 있다.The
엔코더(120)는 마운트(111)와 프레임(113) 사이에 배치되어 마운트(111)와 프레임(113) 사이의 회전각에 대응하는 엔코더 신호를 출력할 수 있다. 일 예에 따르면, 엔코더(120)는 서로 상대적으로 운동하는 내측부(120a)와 외측부(120b)를 포함할 수 있다. 엔코더(120)는 내측부(120a)가 외측부(120b)에 대해 회전한 각도에 대응하는 엔코더 신호를 출력할 수 있다. 내측부(120a)는 마운트(111)의 돌출부(111P)와 결합되고, 외측부(120b)는 프레임(113)의 상측면 상에 결합될 수 있다. 마운트(111)의 돌출부(111P)는 마운트(111)에 대한 프레임(113)의 회전 중심에 위치할 수 있다. 프레임(113)이 마운트(111)에 대해 회전할 경우, 외측부(120b)도 내측부(120a)에 대해 회전하게 되며, 엔코더(120)는 회전각에 대응하는 엔코더 신호를 출력할 수 있다.The
전술한 바와 같이, 전동 발전기(130)는 회전자와 고정자를 포함한다. 회전자는 휠 케이스(131)와 자석들(132, 133)을 포함하며, 휠(115)에 포함될 수 있다. 고정자는 회전축(134), 슬롯들(135) 및 코일들(136)을 포함할 수 있다. 코일들(136)은 회로 전원부(180)와 배선을 통해 연결되며, 배선을 통해 3상 교류 신호가 전달될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 회로 전원부(180)는 프레임(113)의 바깥 쪽에 배치될 수 있다. 예를 들면, 회로 전원부(180)는 컨트롤러(140), 무선 통신부(150), 정류기(160), 및 배터리(170)가 배치되는 인쇄 회로 기판의 형태를 가질 수 있으며, 프레임(113)의 측면에 배치되고, 하우징 또는 케이스로 보호될 수 있다. 이때, 3상 교류 신호를 전달하는 배선들은 회전축(134)을 통해 코일들(136)과 회로 전원부(180) 사이에 연결될 수 있다. 예컨대, 회전축(134)에는 배선들이 지나갈 수 있는 내부 공간이 있을 수 있으며, 이 내부 공간을 통해 배선이 휠 케이스(131)의 안쪽에서 바깥쪽으로 지나갈 수 있다. 도 2에는 코일들(136)과 회로 전원부(180) 사이에 2개의 배선이 연결되는 것으로 도시되지만, 3상 교류 신호를 전달하기 위해 적어도 3개의 배선이 코일들(136)과 회로 전원부9180) 사이에 연결될 수 있다.As described above, the
다른 예에 따르면, 회로 전원부(180)는 휠 케이스(131) 내에 전동 발전기(130)의 고정자와 함께 배치될 수 있다. 슬롯들(135)과 코일들(136)은 인쇄 회로 기판 상에 회로 전원부(180)와 함께 배치될 수 있다. 엔코더(120)로부터 출력되는 엔코더 신호는 회전축(134)을 통해 휠 케이스(131) 내부의 회로 전원부(180)로 전달될 수 있다.According to another example, the circuit
도 4는 일 실시예에 따른 스마트 캐스터의 전원부의 예시적인 회로도를 도시한다.4 illustrates an exemplary circuit diagram of a power supply unit of a smart caster according to an embodiment.
도 4를 참조하면, 전동 발전기(130)의 고정자는 적어도 3개의 코일들(136a, 136b, 136c)을 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 코일들(136a, 136b, 136c) 각각의 제1 단자(end)는 서로 연결될 수 있다. 코일들(136a, 136b, 136c) 각각의 제2 단자(end)는 정류기(160)로 연결될 수 있다. 도 4에 도시되지 않았지만, 코일들(136a, 136b, 136c) 각각의 제2 단자(end)는 컨트롤러(140)에도 연결될 수 있다.Referring to FIG. 4, the stator of the
정류기(160)는 배터리(170)의 양극에 연결되는 제1 다이오드들(Da1, Db1, Dc1) 및 배터리의 음극에 연결되는 제2 다이오드들(Da2, Db2, Dc2)을 포함할 수 있다. 제1 다이오드들(Da1, Db1, Dc1)과 제2 다이오드들(Da2, Db2, Dc2)은 서로 대응하는 다이오드들끼리 직렬로 연결될 수 있다. 코일들(136a, 136b, 136c) 각각의 제2 단자(end)는 제1 다이오드들(Da1, Db1, Dc1)과 제2 다이오드들(Da2, Db2, Dc2) 사이의 노드들에 각각 연결된다.The
코일(136a)에서 생성되는 교류 신호의 전압(Va)이 양(+)인 경우, 양의 전압(Va)은 제1 다이오드(Da1)을 통해 배터리(170)의 양극에 인가된다. 코일(136a)에서 생성되는 교류 신호의 전압(Va)이 음(-)인 경우, 음의 전압(Va)은 제2 다이오드(Da2)을 통해 배터리(170)의 음극에 인가된다. 이러한 방식으로 정류기(160)는 코일들(136a, 136b, 136c)로부터 생성되는 3상 교류 신호들을 직류 전력으로 변환하며, 생성된 직류 전력을 배터리(170)에 저장할 수 있다.When the voltage Va of the AC signal generated by the
도 4에 도시된 정류기(160)의 회로 구성은 예시적이며, 정류기(160)는 다른 종류의 회로 구성을 가질 수 있다.The circuit configuration of the
도 5a는 일 실시예에 따른 스마트 캐스터의 휠이 제1 방향으로 회전할 때의 3상 교류 신호를 예시적으로 도시한다. 도 5b는 일 실시예에 따른 스마트 캐스터의 휠이 제2 방향으로 회전할 때의 3상 교류 신호를 예시적으로 도시한다.5A exemplarily shows a three-phase AC signal when the wheel of the smart caster rotates in the first direction according to an embodiment. 5B exemplarily illustrates a three-phase AC signal when the wheel of the smart caster rotates in the second direction.
도 5a를 참조하면, 스마트 캐스터(100)의 휠(115)이 제1 방향(예컨대, 시계 방향)으로 회전할 때 코일들(136a, 136b, 136c)에서 생성되는 3상 교류 신호의 전압들(Va, Vb, Vc)이 도시된다. 전압들(Va, Vb, Vc)은 휠(115)의 회전 속도에 따라 주기 또는 주파수가 달라진다. 휠(115)의 회전 속도가 빠르면, 전압들(Va, Vb, Vc)의 주기가 짧아지고, 휠(115)의 회전 속도가 느리면, 전압들(Va, Vb, Vc)의 주기가 길어진다.Referring to FIG. 5A, the voltages of the three-phase AC signal generated in the
컨트롤러(140)는 전압들(Va, Vb, Vc)을 직접 측정하거나, 아날로그-디지털 변환 회로를 통해 전압들(Va, Vb, Vc)의 변화를 모니터링할 수 있다. 컨트롤러(140)는 전압들(Va, Vb, Vc)의 제로 크로싱(zero-crossing)을 검출할 수 있다. 컨트롤러(140)는 전압들(Va, Vb, Vc) 각각의 위상이 0도 및 180도인 시간 및 그 때의 위상을 검출할 수 있다.The
도 5a의 그래프에서, 전압(Va)에 관하여 컨트롤러(140)는 제1 시간(t1)에 위상이 180도이고, 제4 시간(t4)에 위상이 0도임을 검출할 수 있다. 전압(Vb)에 대하여 컨트롤러(140)는 제2 시간(t2)에 위상이 180도이고, 제5 시간(t5)에 위상이 0도임을 검출할 수 있다. 전압(Vc)에 대하여 컨트롤러(140)는 제3 시간(t3)에 위상이 180도이고, 제6 시간(t6)에 위상이 0도임을 검출할 수 있다.In the graph of FIG. 5A, with respect to the voltage Va, the
도 5b의 그래프에서, 전압(Va)에 관하여 컨트롤러(140)는 제3 시간(t3)에 위상이 180도이고, 제6 시간(t6)에 위상이 0도임을 검출할 수 있다. 전압(Vb)에 대하여 컨트롤러(140)는 제2 시간(t2)에 위상이 180도이고, 제5 시간(t5)에 위상이 0도임을 검출할 수 있다. 전압(Vc)에 대하여 컨트롤러(140)는 제1 시간(t1)에 위상이 180도이고, 제4 시간(t4)에 위상이 0도임을 검출할 수 있다.In the graph of FIG. 5B, with respect to the voltage Va, the
컨트롤러(140)는 전압들(Va, Vb, Vc)에 대해 검출한 제로 크로싱 정보를 기초로 이동 데이터를 생성할 수 있다. 이동 데이터에는 전압들(Va, Vb, Vc) 각각의 제로 크로싱 시간, 및 그 때의 위상이 포함될 수 있다. 또한, 이동 데이터에는 마운트(111)와 프레임(113) 사이의 회전각에 관한 정보가 포함될 수 있다.The
도 6은 일 실시예에 따라서 스마트 캐스터를 포함하는 이송 장치를 추적하는 시스템을 도시한다.6 illustrates a system for tracking a transport device including a smart caster according to one embodiment.
도 6을 참조하면, 이송 장치 추적 시스템(1000)은 이송 장치(11), 서버(2000) 및/또는 단말기(3000), 및 네트워크(4000)를 포함할 수 있다. 이송 장치(11)는 본체(10)와 본체의 하부에 결합되는 적어도 하나의 스마트 캐스터(100)를 포함할 수 있다. 하나의 이송 장치(11)에 하나의 스마트 캐스터(100)가 포함될 수도 있고, 복수, 예컨대, 4개의 스마트 캐스터(100)가 포함될 수도 있다.Referring to FIG. 6, the transport
스마트 캐스터(100)는 무선 통신부(170)를 이용하여 이동 방향 및 속도를 결정하기 위한 이동 데이터를 외부로 전송할 수 있다. 이동 데이터는 네트워크(4000)를 통해 서버(2000) 또는 단말기(3000)에 의해 수신될 수 있다. 본 명세서에서는 서버(2000)가 이동 데이터를 수신하고, 이동 데이터로부터 이송 장치(11)의 이동 방향 및 속도를 결정하고, 이동 방향 및 속도에 기초하여 이송 장치(11)의 현재 위치 및 이동 경로를 결정하는 것으로 가정한다. 또한, 본 명세서에서 단말기(3000)는 서버(2000)에 접속하여 이송 장치(11)의 현재 위치 및 이동 경로를 조회하여 사용자에게 표시할 수 있는 것으로 가정한다. 그러나, 단말기(3000)가 스마트 캐스터(100)로부터 직접 이동 데이터를 수신하고, 이동 데이터를 기초로 이송 장치(11)의 이동 방향 및 속도, 현재 위치, 및 이동 경로를 연산할 수 있다.The
서버(2000)는 스마트 캐스터(100)로부터 이동 데이터를 수신한다. 이동 데이터는 스마트 캐스터(100)의 마운트(111)와 프레임(113) 사이의 회전각에 관한 정보, 및 휠(115)의 회전 방향 및 속도를 결정할 수 있는 3상 교류 신호의 제로 크로싱 정보를 포함할 수 있다. 서버(2000)는 이동 데이터로부터 이송 장치(11)의 이동 방향 및 속도를 결정할 수 있다.The
서버(2000)는 회전각의 정보를 포함하는 이동 데이터로부터 휠(115)의 진행 방향을 결정할 수 있다. 마운트(111)와 프레임(113) 사이의 회전각은 휠(115)의 진행 방향과 실질적으로 동일하다.The
서버(2000)는 3상 교류 신호의 제로 크로싱 정보를 포함하는 이동 데이터로부터 휠(115)의 회전 방향 및 회전 속도를 결정할 수 있다.The
도 5a의 예에서, 서버(2000)는 제로 크로싱 시간, 즉, 제1 내지 제6 시간(t1-t6)의 시간차를 이용하여 회전 각속도를 산출할 수 있다. 예를 들면, 제2 시간(t2)과 제1 시간(t1) 사이의 시간(t2-t1) 동안 휠(115)은 60도를 회전한 것이므로, 제1 시간(t1)과 제2 시간(t2) 사이에 휠(115)이 회전한 각속도는 60도/(t2-t1)와 같이 산출될 수 있다. 서버(2000)에는 휠(115)의 반지름에 관한 정보가 저장되어 있을 수 있으며, 서버(2000)는 회전 각속도와 휠(115)의 반지름에 관한 정보를 기초로 스마트 캐스터(100)의 이동 속도 및 이동 거리를 산출할 수 있다.In the example of FIG. 5A, the
도 5a의 예에서 서버(2000)는 제로 크로싱 시간 및 그 때의 위상을 기초로, 전압(Va)의 위상이 가장 빠르고 전압(Vc)의 위상이 가장 느리다는 것을 검출할 수 있다. 즉, 서버(2000)는 전압들(Va, Vb, Vc)의 위상 순서가 전압(Va), 전압(Vb), 전압(Vc)의 순서임을 검출할 수 있다. 서버(2000)는 검출된 위상 순서를 통해 휠(115)의 회전 방향을 결정할 수 있다. 도 5a의 경우, 서버(2000)는 전압(Va), 전압(Vb), 전압(Vc)의 위상 순서를 통해 휠(115)의 회전 방향이 제1 방향(예컨대, 시계 방향 또는 순방향)이었음을 결정할 수 있다.In the example of FIG. 5A, the
도 5b의 예에서, 전압(Vc)의 위상이 가장 빠르고 전압(Va)의 위상이 가장 느리다. 전압들(Va, Vb, Vc)의 위상 순서가 전압(Vc), 전압(Vb), 전압(Va)의 순서이다. 도 5b의 경우, 서버(2000)는 제로 크로싱 시간 및 그 때의 위상을 기초로 전압(Vc), 전압(Vb), 전압(Va)의 위상 순서를 검출할 수 있고, 검출된 위상 순서를 통해 휠(115)의 회전 방향이 제2 방향(예컨대, 반시계 방향 또는 역방향)이었음을 결정할 수 있다.In the example of FIG. 5B, the phase of voltage Vc is the fastest and the phase of voltage Va is the slowest. The phase order of the voltages Va, Vb, and Vc is the order of the voltage Vc, the voltage Vb, and the voltage Va. In the case of FIG. 5B, the
서버(2000)는 마운트(111)와 프레임(113) 사이의 회전각, 및 휠(115)의 회전 방향을 기초로 이송 장치(11)의 이동 방향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 서버(2000)가 마운트(111)와 프레임(113) 사이의 회전각이 30도이고 휠(115)의 회전 방향이 순방향임을 검출한 경우, 서버(2000)는 이송 장치(11)가 본체(10)의 기준 방향에 대해 30도로 진행하였다고 결정할 수 있다. 서버(2000)가 회전각이 30도이고 휠(115)의 회전 방향이 역방향임을 검출한 경우, 서버(2000)는 이송 장치(11)가 본체(10)의 기준 방향에 대해 -150도로 진행하였다고 결정할 수 있다.The
서버(2000)는 스마트 캐스터(100)로부터 수신되는 이동 데이터를 기초로 해당 순간, 또는 짧은 기간 동안 스마트 캐스터(100)가 이동하는 방향 및 속도를 결정하고, 이를 저장소에 저장할 수 있다. 서버(2000)는 스마트 캐스터(100)의 이동 방향 및 속도를 누적함으로써 스마트 캐스터(100)의 현재 위치 및 현재 위치까지의 이동 경로를 추적할 수 있다. 서버(2000)는 현재 위치 및 이동 경로에 관한 이동 경로 데이터를 생성하고, 저장소에 저장할 수 있다.The
다른 예에 따르면, 이송 장치(11)는 복수의 스마트 캐스터(100)를 포함할 수 있다. 예컨대, 이송 장치(11)는 4개의 스마트 캐스터(100)를 포함할 수 있다. 지면의 굴곡에 따라 4개의 스마트 캐스터(100) 중 일부는 지면과 이격될 수 있으며, 실제 이동과 관계 없이 휠(115)이 헛돌거나 수평으로 회전할 수 있다. 이송 장치(11)는 3개의 바퀴로도 안정적인 자세를 유지할 수 있기 때문에, 4개의 스마트 캐스터(100) 중 어느 하나는 지면으로부터 떨어져 있을 수 있으며, 지면으로부터 떨어진 스마트 캐스터(100)로부터 전송되는 이동 데이터는 이송 장치(11)의 이동 정보로서 유효하지 않다.According to another example, the
하나의 이송 장치(11)에 설치된 4개의 스마트 캐스터(100) 각각은 자신의 식별 번호를 가지고 있으며, 서버(2000)는 식별 번호를 통해 4개의 스마트 캐스터(100)가 하나의 이송 장치(11)에 설치되어 있고, 각각 어떤 위치에 부착되었는지에 관한 정보를 저장하고 있을 수 있다.Each of the four
서버(2000)는 동일 이송 장치(11)에 설치된 스마트 캐스터들(100) 각각으로부터 이동 데이터를 수신할 수 있다. 이동 데이터에는 스마트 캐스터(100)의 식별 번호가 포함될 수 있다. 서버(2000)는 이동 데이터로부터 스마트 캐스터(100) 각각의 이동 정보를 생성할 수 있다. 이동 정보는 이동 방향과 속도를 포함할 수 있다. 서버(2000)는 스마트 캐스터(100) 각각의 이동 정보, 및 스마트 캐스터(100) 각각이 본체(10)에 결합된 위치들의 정보를 기초로, 이동 데이터들 각각의 유효성을 검증할 수 있다.The
일 예로서, 제1 내지 제3 스마트 캐스터는 제1 방향으로 이동하는데, 제4 스마트 캐스터는 제1 방향과 전혀 다른 제2 방향으로 이동한다거나 멈춰있는 것으로 결정되는 경우, 서버(2000)는 제4 스마트 캐스터로부터 수신된 이동 데이터가 유효하지 않다고 결정하고, 이송 장치(11)의 현재 위치 및 이동 경로를 결정할 때 제4 스마트 캐스터로부터 수신된 이동 데이터를 배제할 수 있다.As an example, when the first to third smart casters move in the first direction, and the fourth smart caster moves or stops in a second direction that is completely different from the first direction, the
다른 예로서, 이송 장치(11)가 제1 스마트 캐스터를 축으로 회전할 때, 제1 내지 제4 스마트 캐스터들 각각으로부터 수신되는 제이동 데이터로부터 결정되는 제1 내지 제4 스마트 캐스터들 각각의 제1 내지 제4 이동 정보는 서로 다를 수 있다. 서버(2000)는 제1 내지 제4 스마트 캐스터들의 설치 위치를 고려하여 제1 내지 제4 스마트 캐스터들이 제1 내지 제4 이동 정보에 따라 각각 이동하는 것이 가능한 것인지의 여부를 판단할 수 있다. 만약 불가능하다면, 서버(2000)는 제1 내지 제4 이동 정보들에 대하여 소거법을 적용하여, 제1 내지 제4 이동 데이터 중에서 유효하지 않은 이동 데이터를 검출할 수 있다.As another example, when the
단말기(3000)는 서버(2000)에 접속하여 이송 장치(11) 또는 스마트 캐스터(100)의 현재 위치 또는 이동 경로에 관한 정보를 요청할 수 있다. 서버(2000)는 단말기(3000)의 요청에 따라 해당 정보를 전송할 수 있으며, 단말기(3000)는 현재 위치 또는 이동 경로를 표시 장치에 표시할 수 있다.The terminal 3000 may access the
네트워크(4000)는 스마트 캐스터(100)와 서버(2000) 및/또는 단말기(3000)를 연결하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 네트워크(4000)는 스마트 캐스터(100)가 서버(2000) 및/또는 단말기(3000)로 이동 데이터를 송신할 수 있는 접속 경로를 제공할 수 있다. 네트워크(4000)는 단말기(3000)가 서버(2000)에 접속하여 이송 장치(11)의 현재 위치 및/또는 이동 경로에 관한 정보를 수신할 수 있는 접속 경로를 제공할 수 있다. The
네트워크(4000)는 무선 네트워크를 포함하며, 서버(2000)와 단말기(3000) 간의 통신을 위하여 유선 네트워크를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 네트워크(4000)는 근거리 네트워크(LAN: Local Area Network), 도시권 네트워크(MAN: Metropolitan Area Network), 광역 네트워크(WAN: Wide Area Network) 등과 같은 다양한 네트워크를 포함할 수 있다. 네트워크(4000)는 월드 와이드 웹(WWW: World Wide Web)을 포함할 수도 있다. 그러나, 본 실시예에 따른 네트워크(4000)는 앞에서 열거된 네트워크에 국한되지 않고, 공지의 무선 데이터 네트워크, 공지의 전화 네트워크, 공지의 유/무선 텔레비전 네트워크 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.The
도 7은 다른 실시예에 따른 스마트 캐스터의 구성을 도시하는 블럭도이다. 도 8은 도 7의 스마트 캐스터를 개략적으로 도시한다.7 is a block diagram showing a configuration of a smart caster according to another embodiment. FIG. 8 schematically illustrates the smart caster of FIG. 7.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 스마트 캐스터(200)는 캐스터(210), 엔코더(220), 전동 발전기(230), 컨트롤러(240), 무선 통신부(250), 정류기(260), 배터리(270), 및 압력 센서(280)를 포함한다. 전원부(265)는 정류기(260)와 배터리(270)를 포함할 수 있다.7 and 8, the
전동 발전기(230)는 고정자와 고정자의 외측에서 회전하는 회전자를 포함할 수 있다. 고정자는 회전축(234), 회전축(234)으로부터 회전자를 향하여 연장되는 적어도 3개의 슬롯들(235), 슬롯들(235)에 각각 권선된 코일들(236)을 포함할 수 있다. 회전자는 휠 케이스(231) 및 휠 케이스(231)의 안쪽면에 배치되는 적어도 2개의 자석들(232, 133)을 포함한다.The
캐스터(210), 엔코더(220), 전동 발전기(230), 컨트롤러(240), 무선 통신부(250), 정류기(260), 및 배터리(270)는 도 1 내지 도 3의 캐스터(110), 엔코더(120), 전동 발전기(130), 컨트롤러(140), 무선 통신부(150), 정류기(160), 및 배터리(170)와 실질적으로 동일하며, 이들에 대하여 반복하여 설명하지 않는다.The
압력 센서(280)는 인가되는 하중에 대응하는 압력 신호를 출력할 수 있다. 압력 센서(280)는 마운트(211)에 설치되거나, 프레임(213)에 설치되거나, 마운트(211)와 프레임(213) 사이에 설치될 수 있다. 압력 센서(280)는 수직 방향의 압력에 대응하는 압력 신호를 출력할 수 있다.The
하나의 이송 장치에 복수의 스마트 캐스터(200)가 설치되는 경우, 지면의 굴곡에 따라 스마트 캐스터들(200) 중 적어도 하나는 지면으로부터 떨어질 수 있다. 지면으로부터 떨어진 스마트 캐스터(200)는 이송 장치의 이동과 관련없는 이동 데이터를 생성하여 외부로 전송할 수 있다.When a plurality of
컨트롤러(240)는 압력 센서(280)로부터 압력 신호를 수신할 수 있다. 컨트롤러(240)는 압력 신호에 대응하는 하중이 미리 설정된 값 이하인 경우, 이동 데이터를 생성하지 않을 수 있다. 하중이 미리 설정된 값 이하인 경우는 스마트 캐스터(200)가 지면으로부터 떨어진 경우이다. 이 경우, 스마트 캐스터(200)의 무게로 인하여 압력 센서(280)는 음(-)의 압력을 감지할 수도 있다. 이때 생성된 이동 데이터는 유효하지 않으므로, 스마트 캐스터(200)의 컨트롤러(240)는 유효하지 않은 이동 데이터를 생성하지 않거나 이동 데이터를 외부로 전송하지 않을 수 있다. 다른 예에 따르면, 컨트롤러(240)는 이동 데이터에 유효하지 않다는 플래그를 포함시켜 전송할 수도 있다.The
본 실시예에 따른 스마트 캐스터(200)로부터 이동 데이터를 수신한 서버(2000)는 이동 데이터의 유효성을 검증하는 단계를 생략하거나, 이동 데이터의 유효성을 검증하는데 소요되는 자원을 감소시킬 수 있다.The
도 9는 또 다른 실시예에 따른 스마트 캐스터의 구성을 도시하는 블럭도이다.9 is a block diagram showing a configuration of a smart caster according to another embodiment.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 스마트 캐스터(300)는 캐스터(310), 엔코더(320), 전동 발전기(330), 컨트롤러(340), 무선 통신부(350), 정류기(360), 배터리(370), 및 신호 수신기(380)를 포함한다.Referring to FIG. 9, the
캐스터(310), 엔코더(320), 전동 발전기(330), 컨트롤러(340), 무선 통신부(350), 정류기(260), 및 배터리(370)는 도 1 내지 도 3의 캐스터(110), 엔코더(120), 전동 발전기(130), 컨트롤러(140), 무선 통신부(150), 정류기(160), 및 배터리(170)와 실질적으로 동일하며, 이들에 대하여 반복하여 설명하지 않는다.The
신호 수신기(380)는 미리 설정된 무선 신호를 수신하여 컨트롤러(340)로 출력할 수 있다. 무선 신호는 특정 위치에 송신할 수 있는 지향성을 갖는 신호일 수 있다. 예컨대, 무선 신호는 적외선 신호 또는 RF 신호일 수 있다. 컨트롤러(340)는 신호 수신기(380)가 수신한 무선 신호에 응답하여 위치를 초기화하기 위한 위치 초기화 데이터를 전송하도록 무선 통신부(350)를 제어할 수 있다. 무선 통신부(350)는 위치 초기화 데이터를 송신할 수 있다.The
무선 신호는 미리 설정된 위치에만 전송될 수 있으며, 이송 장치가 해당 위치에 위치할 때에만 수마트 캐스터(300)의 신호 수신기(380)는 미리 설정된 무선 신호를 수신할 수 있다. 서버(2000)는 무선 신호를 수신할 수 있는 위치에 관한 정보를 저장하고 있을 수 있다. 서버(2000)는 스마트 캐스터(300)로부터 위치 초기화 데이터를 수신하는 경우, 스마트 캐스터(300)의 위치를 무선 신호를 수신할 수 있는 위치로 초기화할 수 있다.The wireless signal may be transmitted only to a preset position, and the
서버(2000)가 스마트 캐스터로부터 이동 데이터만 수신하는 경우, 스마트 캐스터(300)가 현재 이동하고 있는 방향과 속도에 관한 정보만을 생성할 수 있으므로, 현재 위치에 누적 오차가 발생할 수 있으며, 초기 위치가 부정확할 경우 정확한 위치를 검출할 수 없다. 본 실시예에 따르면, 스마트 캐스터(300)는 특정 위치에 위치하는 경우에만 위치 초기화 데이터를 전송한다. 서버(2000)는 스마트 캐스터(300)로부터 위치 초기화 데이터를 수신함으로써 스마트 캐스터(300)의 현재 위치를 정확히 검출할 수 있으며, 누적 오차를 제거할 수 있다.When the
예컨대, 이송 장치(11)가 쇼핑몰의 카트인 경우, 쇼핑몰의 입구 또는 계산대에 미리 설정된 무선 신호를 송신할 수 있는 신호 송신기가 설치될 수 있다. 스마트 캐스터(300)를 포함하는 이송 장치(11)가 해당 위치를 지나갈 때, 신호 수신기(380)는 상기 무선 신호를 수신할 수 있으며, 스마트 캐스터(300)는 위치 초기화 데이터를 전송할 수 있다. 서버(2000)는 위치 초기화 데이터를 수신하면, 해당 스마트 캐스터(300)의 현재 위치를 신호 송신기를 설치한 위치로 초기화할 수 있다.For example, when the
이상 설명된 다양한 실시예들은 예시적이며, 서로 구별되어 독립적으로 실시되어야 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 설명된 실시예들은 서로 조합된 형태로 실시될 수 있다.The various embodiments described above are exemplary and should not be distinguished from each other and executed independently. Embodiments described herein may be implemented in combination with each other.
이상 설명된 다양한 실시예들은 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수개 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 애플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.The various embodiments described above may be implemented in the form of a computer program that can be executed through various components on a computer, such a computer program may be recorded on a computer readable medium. In this case, the medium may be to continuously store a computer executable program or to temporarily store the program for execution or download. In addition, the medium may be a variety of recording means or storage means in the form of a single or several hardware combined, not limited to a medium directly connected to any computer system, it may be distributed on the network. Examples of media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, And ROM, RAM, flash memory, and the like, configured to store program instructions. In addition, examples of another medium may include a recording medium or a storage medium managed by an app store that distributes an application, a site that supplies or distributes various software, a server, or the like.
본 명세서에서, "부", "모듈" 등은 프로세서 또는 회로와 같은 하드웨어 구성(hardware component), 및/또는 프로세서와 같은 하드웨어 구성에 의해 실행되는 소프트웨어 구성(software component)일 수 있다. 예를 들면, "부", "모듈" 등은 소프트웨어 구성 요소들, 객체 지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들에 의해 구현될 수 있다.In this specification, “unit”, “module”, or the like may be a hardware component such as a processor or a circuit, and / or a software component executed by a hardware configuration such as a processor. For example, "parts", "modules", and the like may include components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, It may be implemented by procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays and variables.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
100: 스마트 캐스터
110: 캐스터
111: 마운트
113: 프레임
115: 휠
120: 엔코더
130: 전동 발전기
140: 컨트롤러
150: 무선 통신부
160: 정류기
170: 배터리100: smart caster
110: caster
111: mount
113: frame
115: wheel
120: encoder
130: motor generator
140: controller
150: wireless communication unit
160: rectifier
170: battery
Claims (11)
상기 마운트와 상기 프레임 사이의 회전각에 대응하는 엔코더 신호를 출력하는 엔코더;
상기 휠의 회전 운동으로부터 3상 교류 신호를 생성하는 전동 발전기;
상기 엔코더 신호와 상기 3상 교류 신호를 수신하여 이동 방향과 속도를 결정하기 위한 이동 데이터를 생성하는 컨트롤러; 및
상기 3상 교류 신호로부터 직류 전원 생성하여, 상기 컨트롤러 및 상기 엔코더의 구동 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 스마트 캐스터.In the smart caster comprising a mount for coupling with the main body of the transfer device, a frame rotatably coupled to the mount, and a wheel installed on the frame,
An encoder for outputting an encoder signal corresponding to a rotation angle between the mount and the frame;
A motor generator for generating a three-phase AC signal from the rotational movement of the wheel;
A controller configured to receive the encoder signal and the three-phase AC signal to generate movement data for determining a movement direction and a speed; And
And a power supply unit generating DC power from the three-phase AC signal and supplying driving power to the controller and the encoder.
상기 전원부로부터 구동 전원을 공급받고, 상기 컨트롤러로부터 상기 이동 데이터를 수신하여 외부 장치로 무선으로 전송하는 무선 통신부를 더 포함하는 스마트 캐스터.The method according to claim 1,
And a wireless communication unit receiving driving power from the power supply unit, receiving the movement data from the controller, and wirelessly transmitting the movement data to an external device.
상기 전원부는 상기 3상 교류 신호를 상기 직류 전원으로 변환하는 정류기 및 상기 직류 전원을 저장하는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 캐스터.The method according to claim 1,
The power supply unit includes a rectifier for converting the three-phase AC signal into the direct current power source and a battery for storing the direct current power source.
상기 휠은 상기 전동 발전기의 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 캐스터.The method according to claim 1,
The wheel is a smart caster, characterized in that it comprises a rotor of the motor generator.
상기 전동 발전기는 고정자 및 상기 고정자의 외측에서 회전하며 상기 고정자에 자기장을 인가하는 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 캐스터.The method according to claim 1,
The motor generator comprises a stator and a rotor rotating outside the stator and applying a magnetic field to the stator.
상기 고정자는 상기 휠의 회전 축, 상기 회전 축으로부터 상기 회전자를 향하여 연장되는 적어도 3개의 슬롯, 및 상기 적어도 3개의 슬롯에 권선되는 적어도 3개의 코일을 포함하고,
상기 회전자는 상기 휠의 회전에 따라 상기 회전 축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 스마트 캐스터.The method according to claim 5,
The stator comprises a rotation axis of the wheel, at least three slots extending from the rotation axis toward the rotor, and at least three coils wound around the at least three slots,
The rotor is a smart caster, characterized in that for rotating around the axis of rotation in accordance with the rotation of the wheel.
인가되는 하중에 대응하는 압력 신호를 상기 컨트롤러로 출력하는 압력 센서를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 압력 신호에 대응하는 하중이 미리 설정된 값 이하인 경우, 상기 이동 데이터를 생성하지 않는 것을 특징으로 하는 스마트 캐스터.The method according to claim 1,
Further comprising a pressure sensor for outputting a pressure signal corresponding to the applied load to the controller,
The controller does not generate the movement data when the load corresponding to the pressure signal is equal to or less than a preset value.
미리 설정된 무선 신호를 수신하여 상기 컨트롤러로 출력하는 신호 수신기를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 무선 신호에 응답하여 위치를 초기화하기 위한 위치 초기화 데이터를 전송하도록 상기 무선 통신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 캐스터.The method according to claim 2,
A signal receiver for receiving a preset wireless signal and outputs to the controller,
And the controller controls the wireless communication unit to transmit location initialization data for initializing a location in response to the wireless signal.
상기 적어도 하나의 스마트 캐스터 각각은 상기 본체와 결합하기 위한 마운트, 상기 마운트에 회전 가능하게 결합되는 프레임, 상기 마운트와 상기 프레임 사이의 회전각에 대응하는 엔코더 신호를 출력하는 엔코더, 상기 프레임에 설치되는 휠, 상기 휠의 회전 운동으로부터 3상 교류 신호를 생성하는 전동 발전기, 상기 엔코더 신호와 상기 3상 교류 신호를 수신하여 이동 방향과 속도를 결정하기 위한 이동 데이터를 생성하는 컨트롤러, 상기 이동 데이터를 무선으로 전송하는 무선 통신부, 및 상기 3상 교류 신호로부터 직류 전원 생성하여, 상기 컨트롤러 및 상기 엔코더의 구동 전원을 공급하는 전원부를 포함하고,
상기 이송 장치의 추적 방법은, 상기 무선 통신부와 네트워크를 통해 통신 가능한 서버에 의해 수행되며,
상기 무선 통신부로부터 상기 이동 데이터를 수신하는 단계; 및
상기 이동 데이터로부터 상기 이송 장치의 이동 경로 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 이송 장치의 추적 방법.In the tracking method of the transfer device comprising a main body and at least one smart caster coupled to the lower portion of the main body,
Each of the at least one smart caster is a mount for coupling with the main body, a frame rotatably coupled to the mount, an encoder for outputting an encoder signal corresponding to a rotation angle between the mount and the frame, is installed in the frame A wheel, a motor generator for generating a three-phase alternating current signal from a rotational movement of the wheel, a controller for receiving the encoder signal and the three-phase alternating current signal and generating movement data for determining a movement direction and speed, and wirelessly transferring the movement data. And a wireless communication unit for transmitting a DC power from the three-phase AC signal, and supplying driving power to the controller and the encoder.
The tracking method of the transfer device is performed by a server that can communicate with the wireless communication unit through a network,
Receiving the movement data from the wireless communication unit; And
Generating movement path data of the transportation device from the movement data.
상기 적어도 하나의 스마트 캐스터 각각은 미리 설정된 무선 신호를 수신하여 상기 컨트롤러로 출력하는 신호 수신기를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 무선 신호에 응답하여 위치를 초기화하기 위한 위치 초기화 데이터를 전송하도록 상기 무선 통신부를 제어하며,
상기 이송 장치의 추적 방법은,
상기 위치 초기화 데이터를 수신하는 단계; 및
상기 이송 장치의 위치를 미리 설정된 위치로 초기화하는 단계를 포함하고,
상기 이송 장치가 상기 미리 설정된 위치에 위치할 때 상기 미리 설정된 무선 신호를 수신할 수 있는 것을 특징으로 하는 이송 장치의 추적 방법.The method according to claim 9,
Each of the at least one smart caster further comprises a signal receiver for receiving a preset wireless signal and outputs it to the controller,
The controller controls the wireless communication unit to transmit location initialization data for initializing a location in response to the wireless signal,
Tracking method of the transfer device,
Receiving the location initialization data; And
Initializing a position of the transfer device to a preset position;
And the pre-configured radio signal can be received when the transfer device is located at the preset position.
상기 이송 장치는 상기 본체의 하부에 결합된 복수의 스마트 캐스터들을 포함하고,
상기 이송 장치의 추적 방법은,
상기 복수의 스마트 캐스터 각각으로부터 복수의 상기 이동 데이터를 수신하는 단계;
상기 복수의 이동 데이터로부터 상기 복수의 스마트 캐스터 각각의 이동 정보를 생성하는 단계; 및
상기 복수의 스마트 캐스터가 상기 본체에 결합된 위치들의 정보 및 상기 이동 정보를 기초로, 상기 복수의 이동 데이터들 각각의 유효성을 검증하는 단계를 포함하는 이송 장치의 추적 방법.The method according to claim 9,
The transfer device includes a plurality of smart casters coupled to the bottom of the body,
Tracking method of the transfer device,
Receiving a plurality of said movement data from each of said plurality of smart casters;
Generating movement information of each of the plurality of smart casters from the plurality of movement data; And
And validating each of the plurality of movement data based on the movement information and the position information coupled to the main body by the plurality of smart casters.
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