KR20090031344A - 경로 가변 자동안내 차량 - Google Patents

Abstract

물질 취급 설비의 바닥에서 발생하는 마모 패턴들을 감소시키기 위하여 자동안내차량의 이동 경로를 변화시킬 수 있는 자동 안내 차량의 제어방법 및 자동 안내차량이 개시된다. 자동 안내차량(AGV)의 이동 경로는 AGV가 그를 따라 이동하는 선택된 정해진 루트로부터의 편차를 의도적으로 적용함으로써 변경된다.

자동안내차량, 이동 경로, 편차, 마모 패턴, 검출시스템, 콘트롤러

Description

경로 가변 자동안내 차량{VARIABLE PATH AUTOMATED GUIDED VEHICLE}

본 출원은 2006, 2, 1일자로 출원된 미국 가출원 제60/764,094호에 대한 우선권 이익을 주장하며, 이 가출원의 모든 내용은 이 출원의 개시의 일부로 간주되며 참고로 본 명세서에 기재된다.

본 발명은 일반적으로 물질 취급 차량(material handling vehicle)에 관한 것으로서, 특히 물질 취급 설비의 바닥에서 발생되는 마모 패턴을 감소시키기 위하여 이동 경로를 변경시킬 수 있는 자동 안내차량(automated guided vehicle;AGV)에 관한 것이다.

자동화되지 않은 물질 취급 차량들은, 예컨대, 하나의 위치에서 다른 위치로 설비에서 물질을 운반하기 위하여 사람에 의하여 작동되는 포크-리프트 트럭을 구비한다. 이러한 비자동화 물질 취급 차량들은 동일한 경로를 이동하면서 물질을 운반하는 동안 인간의 실수와 조작자들 사이의 변동들에 기인하여 물질을 운반시 동일한 경로를 따르지 않는다.

자동안내 차량(AGVs)은 부하들을 운반하기 위한 비자동화 차량들 대신에 물질 취급 산업에서 점증적으로 사용되고 있다. AGVs는 정해진 루트들을 따라 물질을 운반하는 데, 이 루트는 AGVs에 의하여 검출되고 검지된다. 이들 루트는 전자적이 며, 광학적이고, 또는 다른 시스템들을 통해 검지될 수 있다. AGVs에 의하여 운반되는 부하들은 크기가 변할 수 있으며 AGVs들은 특히 거대한 강 코일들과 같은 매우 무거운 하중을 정해진 안내 경로를 따라 운반하기에 적합하다.

AGVs들은 일반적으로 부하, 바퀴들, 및 안내 시스템을 장착하기 위한 프레임을 구비한다. AGV라는 용어는 다수의 유용한 자동화된 안내 시스템들을 가진 강건한 차량 디자인들을 지칭하는 데 공통적으로 사용된다. 자동화된 안내 카트(AGCs)는 유사하나 다소 덜 복잡한 용도에 사용되는 차량을 지칭하기 위하여 공통적으로 사용된다. 청구범위를 포함하여 이 출원을 일관하여, 자동화된 안내차량 또는 AGV는 자동으로 안내되는 다른 어떤 차량 및 AGVs 및 AGCs 양자를 포함하고 의미할 것이다.

AGVs는 다양한 디자인들을 가지나, 일반적으로 프레임의 네 코너들 근처에 위치된 바퀴들을 가진 프레임과, 추진 수단과 카트를 지향하는 수단을 구비한다. 소정의 AGVs는 프레임의 코너들에 인접하여 위치된 회전 캐스터(swivel castor)들을 구비하며 별개의 구동바퀴 조립체와 카트를 지향 제어하기 위한 견고한 캐스터들을 구비한다. 소정의 AGV 디자인은 프레임에 고정되고 카트 프레임의 각 측면 상의 회전 캐스터들 사이의 대략 중간에 위치된 두 개의 견고한 캐스터들을 구비한다. 다른 AGVs들은 AGV를 추진시키는 고정 구동 바퀴와 AGV의 이동을 인도하기 위한 조종가능한 캐스터 바퀴를 가지는 구동 조립체를 구비한다.

자동 안내 차량 시스템은 AGV 위에 공통으로 위치된 안내 시스템을 구비한다. 종래의 안내 시스템들은 와이어 안내, 레이저 안내, 자기 테이프 안내, 주 행(odometry) 안내, 관성 안내, 광학 안내, 및 gps와 같은 위치 안내를 포함한다. 이들 안내 시스템들은 통상 AGV 속도, 방향, 시작/정지 기능들 및 소정 경우, 물질의 적재 및 하역 및 여러 작업대들에서의 다른 조작들을 제어할 수 있다. 안내 시스템들은 또한 소정 루트의 또는 루트를 따라 다른 AGVs, 장애물이나 사람에 대한 AGV의 운동을 제어하기 위하여 사용될 수 있다.

사람에 의하여 작동되는 비자동화 차량 대신에, AGV를 사용하는 하나의 문제는 동일한 루트를 반복해서 이동함으로부터 발생하는 데, 그 결과, AGV가 작동하는 설비의 바닥에서 마모 패턴을 발생하는 것이다. AGV는 반복적으로 정해진 루트를 이동하도록 프로그램되므로, 시간이 지나면 설비의 바닥에서 마모 패턴들이 진행한다. 이러한 마모는 안내 경로로부터 의도치 않게 잘못 안내될 수 있게 하거나 장애물을 피하기 위하여 정해진 루트로부터 AGV가 벗어나기 어려운 문제를 야기하는 바닥의 부식과 마모 패턴들을 초래할 수 있다. AGV에 의하여 운반되는 부하가 무겁고 사용 주기가 큰 소정의 경우에는, 이들 마모 패턴들은 바닥의 홈들, 자국들(ruts), 깊은 구멍(potholes), 및 피팅(pitting)과 같은 설비의 바닥에 중대한 손상을 야기한다.

상기와 같은 문제점을 고려하여, 설비의 마모를 최소화하면서 정해진 루트 위에서 물질을 효과적으로 운반할 수 있는 AGV에 대한 필요가 존재하며, 특히 물질 취급 설비의 바닥에서 마모를 감소시키기 위하여 정해진 루트로부터 실제 이동 경로를 자동으로 변경시키는 AGV에 대한 필요성이 대두된다.

이러한 설명 및 첨부 도면들에 기초하여 당업자에게 명백한 이들 및 다른 필요들을 달성하기 위하여, 본 발명은 물질 취급 설비의 바닥의 마모를 감소시키기 위하여 이동 경로를 자동으로 변경하도록 구성된 방법 및 AGV에 관한 것이다. 이 방법은 변동하는 이동 경로를 따라 AGV를 인도하기 위하여 조종 및 구동 기구를 제어하는 안내 시스템을 구비한다. 이 안내 시스템은 정해진 루트에 대한 차량 위치에 대한 검출 시스템으로부터 데이터를 수집하고 정해진 루트와 동일하지 않은 이동 경로를 따라 AGV를 의도적으로 인도하기 위하여 정해진 루트로부터 편차 인자를 적용한다. 편차 인자가 적용되면, AGV의 이동 경로는 일반적으로 정해진 루트를 따르나 정해진 루트와 동일하게 합치하지는 않는다.

본 발명의 AGV는, AGV용의 소정 루트에 대한 데이터를 검출하기 위한 검출 시스템을 가지는 안내 시스템과 위치 데이터를 저장하고 정해진 루트로부터 상이한 적어도 일부를 가지는 이동 경로를 산출하기 위한 콘트롤러를 구비한다.

이하의 상세한 설명, 특허청구범위 및 도면들로부터 본 발명의 범위 및 적용가능성이 명백해질 것이다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위 내의 여러 변경 및 수정들은 이 기술 분야의 당업자에게 명백할 것이므로 상세한 설명의 구체적인 예는 단지 예로서 설명되는 것임을 이해해야 한다.

본 발명은 이하의 상세한 설명, 첨부의 특허청구범위 및 첨부 도면들로부터 더욱 완전하게 이해될 것이며, 여기에서:

도 1은 물질 취급 설비의 바닥 위에 자기 표시기를 가진 경로 위에 작동하게 정렬 위치된 AGV의 사시도이며;

도 2는 경로 위에 위치된 AGV의 도 1의 A - A 선에 따라 취한 단면도이며;

도 3은 본 발명에 따라 AGV가 안내될 수 있는 여러 경로들의 평면도이며;

도 4는 본 발명에 따라 AGV가 안내될 수 있는 여러 경로들의 평면도이며;

도 5는 본 발명에 따른 AGV가 여러 경로들을 이용할 수 있는 간단한 루프의 평면도이며; 및

도 6은 본 발명에 따른 AGV가 여러 경로들을 이용할 수 있는 복잡한 루프의 평면도이다.

본 발명은 물질 취급 설비의 바닥의 마모 패턴을 감소시키기 위하여 가변 이동 경로를 따른 자동안내차량(AGV)의 안내 장치 및 방법에 관한 것이다.

AGV는 일반적으로 도 1에서 (10)으로 도시되는 데, 물질 취급 설비의 바닥에서 정해진 루트(12)를 따라 이동한다. 이 예에서, AGV(10)는 정해진 루트(12)를 따라 이동하는 바퀴(14)와 부하(도시 없음)를 수용하기 위한 프레임(16)을 구비한다. 본 발명이 네 개의 바퀴들을 가진 AGV에 한정되지 않고 예컨대, 하나의 구동 바퀴 및 하나의 조종 바퀴를 가진 세 개의 바퀴를 구비한 다른 바퀴를 포함할 수 있음을 알아야 한다. AGV(10)의 프레임(16)은 검출 시스템과 관련하여 사용하는 콘트롤러(18)를 구비한다. 프레임(16)은 많은 상이한 특징들을 가질 수 있으며 평탄한 베드에 제한되는 것으로 이해되지는 않는데, 예컨대, 프레임(16)은 스키드와 같이 사용되는 포크 리프트 기구를 구비할 수 있다.

본 발명에서, AGV용 안내 시스템은 바닥에 매립된 안내 와이어(22)를 통하여 흐르는 전류에 의하여 생성된 자계를 검지하고 추적하는 한 쌍의 예시적인 센서(20)들을 포함하는 검출 시스템과 콘트롤러(18)를 구비한다. 검출 시스템은 AGV(10)의 위치와 관련한 데이터를 검지하여 이러한 데이터를 콘트롤러(18)에 보낸다. 이 예에서 검출 시스템이 센서들과 자계의 사용을 포함하지만, 본 발명은 예컨대 바퀴 인코더들과 자이로스코프를 사용하는 관성 안내 시스템들을 포함하는 주지의 안내 시스템을 사용할 수 있음을 이해해야 한다. 다른 안내 시스템들의 예들은 1991. 2.5일에 발행된 “자기 안내 차량”이라는 명칭의 미국 특허 제4,990,841호와, 1995. 7. 18에 발행된 “전자계를 방출하는 케이블 추적 센서를 사용하는 드라이버가 없는 차량을 안내하기 위한 장치 및 방법”이라는 명칭의 미국 특허 제5,434,781호를 포함한다.

도 2는 물질 취급 설비의 바닥(24)의 정해진 루트를 따라 이동하는 프레임(16)과 바퀴(14)들을 가지는 AGV(10)를 도시한다. 상기 설명한 바와 같이, 같은 이동 경로를 따라 이동하는 AGV의 주파수 및 AGV에 의해 운반되는 부하의 중량에 기인하여 마모 패턴(26)들이 바닥(24)에서 진행한다.

이 예에서, 콘트롤러(18)는 AGV(10) 위에 위치되며; 그러나, AGV(10) 위의 콘트롤러(18)와 관련하여 전체 이동 경로(12)에 대해 중앙으로 위치되고 AGV(10) 위에 설치되지 않은 부가적인 콘트롤러(도시 없음)가 사용될 수 있음이 가능하다. 콘트롤러(18)는 정해진 루트(12)에 대해 AGV(10)의 이동 경로를 제어하도록 사용된다. 일반적으로, 콘트롤러(18)는 AGV(10)의 위치에 관련된 안내 시스템으로부터 받 은 데이터를 콘트롤러(18)에 입력되거나 또는 안내 시스템에 의하여 수신된 기준 데이터에 대해 비교하도록 프로그램된다. 종래기술의 시스템에서, 안내 시스템으로부터 수신된 데이터와 기준 데이터 사이의 차이를 측정하고 정해진 루트에 동일하게 부합하도록 이동 경로를 항상 보정하는 것에 의하여 정해진 루트와 가능한 동일한 이동 경로 위에 AGV(10)를 유지시키기 위하여 콘트롤러가 사용된다. 본 발명에서, 정해진 루트에서 벗어나거나 변경된 이동 경로를 AGV(10)가 따라 이동하게 하기 위하여 알고리즘이 사용되거나 또는 부가적인 기준 데이터가 콘트롤러(18)에 입력된다. 정해진 루트로부터의 변화 또는 편차(deviation)는 임의적이거나 구체적이거나 또는 그 결합이다. 예컨대, 콘트롤러(18)는 정해진 루트로부터 임의로 변하도록 프로그램될 수 있으므로 정해진 경로를 따라 이동할 때마다 정해진 루트를 따른 AGV의 이동 경로는 임의로 선택된다.

콘트롤러(18)는, 또한 각각의 AGV 위의 콘트롤러(18)가 다소 상이한 변화 또는 편차를 적용하도록 프로그램될 수 있다. 각각의 AGV가 정해진 루트(12)를 따라 상이한 이동 경로를 따라 이동하면서 특정의 AGV가 정해진 루트를 따라 이동할 때마다 복수의 AGVs들과 같이 시스템에서 설비의 바닥 위의 마모를 여전히 상당히 감소시킬 실질적으로 유사한 이동 경로를 따를 수 있음을 이 예는 보여준다. 콘트롤러(18)는 또한 다양한 이동 경로들을 생성하도록 정해진 루트(12)를 따라 단지 일 부분들만을 변경시킬 수 있으며 작은 부분의 작은 변화는 AGV의 이어지는 이동 경로를 종료시키는 데 영향을 미칠 수 있다.

본 발명에서, 콘트롤러(18)는 몇가지 상이한 상황들에서 AGV(10)의 이동 경 로(12)를 변화시키도록 프로그램된다. 예컨대, 도 3 도시와 같이, 본 발명의 AGV(10)의 필요한 턴(turn)에 근접한 바닥(24)의 마모를 감소시키기 위하여 턴(A)에서 턴(B)으로 간단한 턴을 변경하도록 프로그램될 수 있다.

턴의 반경을 작게 하더라도 또는 턴의 거리를 변경함으로써 모든 이후의 이동 경로들은 정해진 루트(12)로부터 실질적으로 변경될 수 있다. 다른 예로서, 도 4 도시와 같이, 본 발명의 AGV(10)는 반경(C)으로부터 반경(D)으로 턴을 변경하도록 프로그램된다.

콘트롤러(18)는 또한 정해진 루트를 따라 이동하는 다른 AGVs(10)의 빈도(frequency)에 관련된 정보에 기초하여 AGV(10)의 이동 경로를 변화시키도록 프로그램될 수 있다. 예컨대, 이동 경로는 콘트롤러(18)에 의하여 변경될 수 있으며, 콘트롤러(18)는 경로를 가로 지르는 다른 AGVs들의 빈도 비율을 산출하도록 프로그램된다. 콘트롤러(18)는 또한 각 변화를 기록할 수 있으며 정해진 루트를 따라 각각의 후속의 이동 경로에 대한 상이한 변화를 사용한다. 통상적으로, 정해진 루트로부터 변화 양의 한계가 설정된다. 예컨대, 사람과의 상호 작용이 적거나 특정 루트를 따라 이동하는 AGVs의 높은 빈도를 가지는 영역에서, AGVs들은 사람의 보도에 인접한 정해진 루트를 따른 것보다 정해진 루트로부터 더 큰 변화를 이용할 수 있다. 정해진 루트로부터의 변화는 적용된 편차를 제한함으로써 정해진 루트로부터의 소정 거리를 측정하고 특정 영역에 대해 거리가 너무 크게 되는 경우 보정함으로써, 또는 그 결합에 의하여 용이하게 제한될 수 있다.

작동에 있어서, 도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 콘트롤러(18)는 물질 취급 설비의 바닥의 마모 패턴들을 감소시키기 위하여 AGV(10)로 하여금 이동 경로를 변경하도록 프로그램된다. 도 5는 직각의 턴을 가진 사각형으로 구성된 간단한 이동 루트의 제1 이동 경로(30)와, 제1 이동 경로(30)의 많은 부분들을 이용하도록 구성되나 약간의 부분들은 제1 이동 경로로부터 변경된 제2 이동 경로(32)를 따라 이동하는 AGV(10)를 도시한다.

이러한 예에서, 두 개의 턴(turn;방향 전환)들은 직각으로부터 원호 형상의 턴(34)들로 변경되고 하나의 직선 부분(36)은 제1 이동 경로(30)로부터 벗어난다. 다른 예로서, 도 6은 직각 턴들을 가진 네 개의 사분면들을 가진 사각형과 같이 형성된 더욱 복잡한 이동 루트를 가진 제1 이동 경로(40)를 AGV(10)가 따라 이동하는 것을 도시한다.

도 6 도시의 이러한 예에서, 콘트롤러(18)는 제1 이동 경로(40)와 같은 형상을 가지나 제1 경로(30)로부터 전체 경로가 분기되는 제2 경로(42)를 AGV(10)가 취하도록 프로그램된다.

이상의 설명은 본 발명의 예시적인 실시예를 개시하고 설명한다. 이상의 설명과, 첨부 도면들과 청구범위로부터 이 기술 분야의 당업자는 이하의 특허청구범위에 의하여 규정된 본 발명의 진정한 사상과 정당한 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변화들, 수정들 및 변경들이 이루어질 수 있음을 용이하게 이해할 것이다.

Claims (21)

1. 적어도 하나의 자동 안내 차량(AGV)을 가지는 자동 안내 차량 시스템의 제어방법으로서:

   상기 AGV가 따라 이동할 적어도 하나의 정해진 루트를 콘트롤러에 적재하는 단계;

   상기 AGV에 적어도 하나의 정해진 루트를 따르도록 지시하는 단계; 및

   정해진 루트를 따르는 상기 AGV의 이동 경로가 상기 정해진 루트로부터 변하도록 상기 정해진 루트로부터의 편차를 선택적으로 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 정해진 루트를 따르는 앞의 AGV를 따라 이동하는 AGV는 앞의 AGV의 이동 경로 및 정해진 루트로부터 변하는 이동 경로를 가지도록 상기 정해진 루트로부터의 편차를 선택적으로 적용하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 정해진 루트를 따르도록 AGV에 지시하는 단계는 상기 적어도 하나의 정해진 루트에 대한 차량의 위치에 대해 적어도 하나의 검출 시스템으 로부터 데이터를 수집하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 정해진 루트로부터의 편차를 선택적으로 적용하는 단계는, 상기 검출 시스템 및 상기 콘트롤러로부터 수집된 데이터에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 제어방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동 경로는 단지 상기 정해진 루트의 일부에 대해 상기 정해진 루트로부터 벗어나는 것을 특징으로 하는 제어방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동 경로는 상기 정해진 루트와 같은 루트의 일부를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 편차는 임의적인 것을 특징으로 하는 제어방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   정해진 루트로부터의 편차를 적용한 후에 상기 정해진 루트의 선택된 거리 범위 내에 AGV가 있는 것을 보장하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 선택된 거리 범위는 정해진 루트를 따라 변할 수 있는 것을 특징으로 하는 제어방법.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 AGV가 선택된 거리범위 외에 있으면 이동 경로를 교정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 편차는 정해진 경로를 따라 턴의 반경을 변화시키며, 정해진 루트에 대해 이동 경로에 굽어지며, 정해진 루트로부터 이동 경로를 벗어나게 하며, 상기 AGV에 대해 지향성 작동을 수행하기 앞서 정해진 루트를 따라 예상된 이동 거리를 변화시키거나, 또는 상기 사항들의 결합을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 시스템이 정해진 루트가 연장하는 목표지를 구비하며,

    상기 방법은 또한 AGV가 목표지에 도달하기 전에 정해진 루트와 실질적으로 부합하도록 AGV의 이동 경로를 교정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 콘트롤러는 AGV 위에 위치되는 것을 특징으로 하는 제어방법.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 콘트롤러는 중앙에 위치되며 복수의 AGVs들과 연통하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
15. 정해진 루트들을 따라 작업대들 사이에서 복수의 자동 안내 차량들(AGVs)을 제어하는 방법으로서, 상기 방법은:

    정해진 루트를 따라 목표 작업대로 이동하도록 제1 AGV에 지시하는 단계;

    상기 제1 AGV의 이동 경로가 정해진 루트와 부합하지 않도록 상기 제1 AGV의 이동 경로에 편차를 적용하는 단계;

    상기 정해진 루트를 따라 목표 작업대로 이동하도록 제2 AGV에 지시하는 단계; 및

    상기 제2 AGV의 이동 경로가 상기 제1 AGV의 이동 경로와 부합하지 않도록 상기 제2 AGV의 이동 경로에 편차를 적용하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 적용된 편차들은 임의적인 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제 15 항에 있어서,

    상기 적용된 편차들은 차량의 턴 반경의 편차, AGV에서 지향성 제어 작동을 수행하기 전에 이동된 거리의 편차들, 정해진 루트로부터 벗어난 거리, 정해진 루트에 대해 이동 경로를 굽히는 것, 또는 그 결합들을 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제 15 항에 있어서,

    상기 편차를 적용하는 방법은, 정해진 루트로부터 이동 경로를 변경시키기 위하여 정해진 루트를 따라 복수의 작은 편차들을 적용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제 15 항에 있어서,

    AGV가 허용된 범위보다 더 크게 정해진 루트로부터 벗어나면 이동 경로를 교정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제 15 항에 있어서,

    AGV가 작업대에 도달하기 앞서 이동 경로를 정해진 루트에 부합시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 루트를 따라 차량을 안내하기 위한 안내 시스템을 구비하는 자동 안내차량으로서:

    상기 루트에 대한 데이터를 검출하기 위한 검출 시스템;

    상기 루트와 상이한 적어도 일부를 가지는 이동 경로를 선택적으로 산출하도록 상기 데이터를 사용하기 위한 콘트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 안내 차량.

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