KR102903124B1 - 자율주행 물류로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물품을 적재함에 싣고 내리는 하역작업이 자체적으로 이루어지게 자동화함으로써 물품 운반 작업을 신속하고 원활하게 하여 운반 효율을 높일 수 있고, 자율주행을 위한 구동부에 간단한 구성의 서스펜션을 적용하면서도 안정한 주행이 가능하고, 부품수를 줄여 전체 중량을 감소시킬 수 있으며, 노면의 변화에도 주행시 하중 변동없이 수평유지와 자율주행시 안정성을 극대화시킬 수 있는 자율주행 물류로봇을 제공한다.
이를 위해 본 발명의 자율주행 물류로봇은, 물품 적재공간을 가지는 적재함과, 적재함에 설치되어 물품을 수평방향으로 이동시켜 적재공간 내에 자동 공급 또는 배출하기 위한 수평이동유닛과, 적재함에 설치되어 상기 수평이동유닛을 수직방향으로 이동시키기 위한 수직이동유닛과, 적재함 하부에 설치되어 적재함을 이동시키기 위한 자율주행구동부를 포함한다.

Description

자율주행 물류로봇{Autonomous driving logistics robot}

본 발명은 자율주행 물류로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배출라인을 통해 배출되는 물품을 자동 적재하고 자율주행으로 다른 장소로 이동한 후 공급라인에 자동 하차하여 공급할 수 있는 자율주행 물류로봇에 관한 것이다.

최근 자율주행 기술이 발전하면서 자율주행로봇을 제품 생산라인이나 물류센타의 물품 운반시스템에 도입함으로써 생산되는 제품이나 유통되는 물품을 자율적으로 다른 장소로 운반하는 작업을 자동화하여 효율적으로 운행하고 있다.

예를 들면, 대한민국 등록특허 제10-2301734호에는 복수의 물품을 물류운송로봇의 트레이에 적재하고, 상기 트레이에 물품이 적재될 때마다, 적재된 해당 물품의 종류 및 하역위치를 결정하고, 상기 트레이에 모든 물품의 적재가 완료된 이후에, 복수의 물품 각각에 대한 하역위치에 따라 물류운송로봇의 운송경로를 결정하고, 결정된 운송경로에 기초하여, 해당 하역위치에 위치하는 피킹로봇에 상기 트레이에 적재된 물품의 피킹을 명령하고 물품이 피킹됨에 따라 감소된 중량이 해당 하역위치에서 하역되어야 할 물품의 중량범위에 해당하는지 여부에 기초하여, 해당 하역위치에서의 해당 종류의 물품이 정상적으로 하역되었는지를 판단할 수 있는 자동화 공정 연동 운영을 위한 물류운송로봇이 알려져 있다.

그러나 상기한 종래의 물류운송로봇은 물품을 트레이에 싣고 내리는 하역작업을 별도의 피킹로봇이 수행함에 따라, 물품을 싣고 내리는 작업이 신속하고 원활하지 못하여 비효율적이고, 물품의 하역장소마다 피킹로봇을 구비해야 하므로 운영 비용을 상승시키는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 물품을 트레이에 올려 놓거나 내려 놓는 작업이 자체적으로 이루어지게 자동화함으로써 물품 운반 작업을 신속하고 원활하게 하여 운반 효율을 높이고, 별도의 피킹로봇을 사용함에 따른 운영 비용을 절감할 수 있는 자율주행 물류로봇을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 자율주행을 위한 구동부에 간단한 구성의 서스펜션을 적용하면서도 안정한 주행이 가능하고, 부품수를 줄여 전체 중량을 감소시킬 수 있으며, 노면의 변화에도 주행시 하중 변동없이 수평유지와 자율주행시 안정성을 극대화시킬 수 있고, 모든 바퀴가 항상 지면에 일정한 하중으로 밀착되도록 하여 물품 운반 주행시 흔들림이나 주행불능 현상을 방지할 수 있으며, 제동시 앞쪽으로 기울어지는 현상을 없애 적재함에서 물품이 낙하하는 것을 방지할 수 있는 자율주행 물류로봇을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 물품 적재공간을 가지는 적재함; 상기 적재함에 설치되어 물품을 수평방향으로 이동시켜 적재공간 내에 자동 공급 또는 배출하기 위한 수평이동유닛; 상기 적재함에 설치되어 상기 수평이동유닛을 수직방향으로 이동시키기 위한 수직이동유닛; 및 상기 적재함 하부에 설치되어 적재함을 이동시키기 위한 자율주행구동부를 포함하는 자율주행 물류로봇에 특징이 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 수평이동유닛은, 적재함에 전,후방의 수평방향으로 배치되어 물품이 놓여지는 컨베이어기구와, 상기 컨베이어기구를 구동하기 위한 제1 전동모터로 이루어지는 자율주행 물류로봇에 특징이 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 수직이동유닛은, 상기 적재함 후방측에 수직방향으로 설치된 스크류봉과, 상기 수평이동유닛에 구비되어 상기 스크류봉과 나사맞춤된 스크류블럭과, 상기 스크류봉을 회전시키기 위한 제2 전동모터로 이루어지는 자율주행 물류로봇에 특징이 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 적재함에 설치된 인체감지수단을 더 포함하며, 상기 인체감지수단은 물품이 출입하는 적재함의 입구 양쪽에 배치한 발,수광센서로 이루어지는 자율주행 물류로봇에 특징이 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 자율주행구동부에는 장비 통신용 적외선 센서와, 장애물 감지 및 자율 주행용 라이다 센서와, 장비 도킹 및 장애물 감지용 카메라가 설치되는 자율주행 물류로봇에 특징이 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 자율주행구동부의 구동몸체 둘레에는 장애물 충돌 감지를 위한 범퍼 센서를 설치한 자율주행 물류로봇에 특징이 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 적재함은 자율주행구동부로부터 착탈 가능하게 설치되는 자율주행 물류로봇에 특징이 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 자율주행구동부는, 상기 적재함 하부에 설치되는 구동몸체; 상기 구동몸체에 구비된 차체프레임의 전방 좌,우측에 설치되는 제1 캐스터휠; 상기 차체프레임의 후방 좌,우측에 설치되는 제2 캐스터휠; 상기 차체프레임의 중간 좌,우측에 설치되는 구동륜; 및 상기 좌,우측 제1 캐스터휠, 제2 캐스터휠 및 구동륜을 상호 연동 가능하게 연결하는 복수개의 링크아암을 포함하는 자율주행 물류로봇에 특징이 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 좌,우측 제1 캐스터휠, 제2 캐스터휠 및 구동륜을 복수개의 링크아암으로 상호 연동 가능하게 연결하는 구조는, 상기 제1 캐스터휠과 구동륜 사이에 위치하고, 상기 차체프레임에 좌우방향을 축선으로 하여 고정 설치되는 제1 피벗축; 상기 제1 피벗축에 일단이 회전자유롭게 연결되고, 타단에 상기 제1 캐스터휠이 설치되는 제1 링크아암; 상기 구동륜의 회전중심축에 회전자유롭게 설치되어, 일단이 상기 제1 피벗축에 회전자유롭게 연결된 제2 링크아암; 상기 제2 캐스터휠과 구동륜 사이에 위치하고, 상기 차체프레임에 좌우방향을 축선으로 하여 고정 설치되는 제2 피벗축; 상기 제2 피벗축에 회전자유롭게 설치되어 일단에 상기 제2 캐스터휠이 설치된 제3 링크아암; 및 상기 제2 링크아암과 제3 링크아암이 상호 반대 회전방향으로 연동하도록 제2 링크아암과 제3 링크아암의 타단을 회전자유롭게 연결하는 제4 링크아암으로 이루어지는 자율주행 물류로봇에 특징이 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 구동륜과 제1 및 제2 캐스터휠이 수평면에 접촉한 상태에서 상기 구동륜의 회전중심축과 제1 및 제2 피벗축은 동일 수평선상에 위치하고, 상기 차체프레임은 수평을 유지하도록 설정된 자율주행 물류로봇에 특징이 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 제1 및 제2 캐스터휠이 설치되는 제1 및 제3 링크아암의 끝단과 차체프레임 사이에 탄력설치되어 제1 및 제2 캐스터휠이 차체프레임으로부터 이격되는 방향으로 탄성력을 부여하는 제1 및 제2 탄성부재를 더 포함하는 자율주행 물류로봇에 특징이 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 제4 링크아암이 연결되는 제3 링크아암의 끝단과 차체프레임 사이에 탄력설치되어 제3 및 제4 링크아암의 연결부분이 차체프레임으로부터 이격되는 방향으로 탄성력을 부여하는 제3 탄성부재를 더 포함하는 자율주행 물류로봇에 특징이 있다.

상기한 본 발명의 특징적 구성에 의하면, 적재함에 구비한 수평이동유닛과 수직이동유닛에 의해 별도의 피킹로봇 없이 운반할 물품을 자체적으로 싣고 내리는 하역 작업이 자동화됨에 따라, 제품을 제조하는 공장의 자동 출하시스템이나 유통센터의 물류 운반시스템에서 물품 운반을 신속하고 원활하게 수행하여 작업의 효율성을 높일 수 있고, 별도의 피킹로봇을 모든 하역위치에 배치할 필요가 없어 구입 및 설치에 따른 운영 비용을 대폭 절감하는 효과가 있다.

또한 본 발명의 자율주행 물류로봇은, 자율주행구동부에 구비된 서스펜션 기능에 의해 주행시 평탄하지 않은 지면에서도 안정적으로 주행할 수 있고, 이러한 서스펜션 기능이 제1 및 제2 캐스터휠과 구동륜을 연결하는 제1 내지 제4 링크아암에 의해 이루어짐에 따라, 자율주행구동부에 대한 구성을 간소화하고 중량 및 부품수를 최대한 감소시킬 수 있어 제조시 조립성 및 생산성을 향상시키고 제조비용을 대폭 절감하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 자율주행 물류로봇의 자율주행구동부는, 서스펜션 기능을 수행하는 제1 내지 제4 링크아암이 연결되는 구동륜의 회전중심축과 제1 및 제2 피벗축이 차체프레임 하부의 동일 수평선상에 위치함에 따라, 중간부분의 구동륜을 지면과 밀착시키는 하중을 크게 할 수 있으며, 이로 인해 지면과의 동력전달이 확실하게 이루어지고 노면의 변화에도 각각의 바퀴에 작용하는 하중이 변동되지 않고 모든 바퀴가 항상 지면에 일정한 하중으로 밀착할 수 있기 때문에 물품 운반시 안정성을 극대화하여 물품을 흔들림 없이 더욱 안전하게 운반할 수 있으며, 제동시에도 앞쪽으로 기울어지는 현상을 없애 주행중 급정지로 인해 물품이 낙하하는 것을 예방하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 자율주행 물류로봇은, 자율주행구동부 및 적재함에 설치되는 라이다 및 각종 센서에 의해 이동 경로, 주변 장애물의 위치 및 형상, 전방 3D 스캔 및 인체의 움직임 등을 검출함에 따라, 물품 운반을 위한 자율주행시 장애물 회피에 필요한 시야를 확보하고, 바닥 상태 정보를 실시간 감지 및 인식할 수 있어 자율주행시 안전성을 극대화하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자율주행 물류로봇의 사시도.
도 2는 도 1에서 내부 주요구성을 나타낸 자율주행 물류로봇의 일부 분리 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 자율주행 물류로봇의 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 자율주행 물류로봇의 배면도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 자율주행 물류로봇의 동작 상태도.
도 7은 본 발명에 따른 자율주행 물류로봇의 자율주행구동부에서 한쪽 구동륜을 제거한 구동몸체 내부를 나타낸 저면 사시도.
도 8은 도 7에 나타낸 자율주행구동부의 측면도.
도 9 내지 도 12는 본 발명에 따른 자율주행 물류로봇의 자율주행구동부와 종래 자율주행구동부의 동작 상태 비교도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 자율주행 물류로봇을 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 본 발명의 자율주행 물류로봇은, 물품 적재공간을 가지는 적재함(51)과, 적재함(51)에 설치되어 적재함(51) 내에 물품을 수평방향으로 이동시켜 자동 공급 및 배출하기 위한 수평이동유닛(60)과, 적재함(51)에 설치되어 상기 수평이동유닛(60)을 수직방향으로 이동시키기 위한 수직이동유닛(70)과, 적재함(51) 하부에 설치되어 적재함(51)을 이동시키기 위한 자율주행구동부(10)를 포함한다.

적재함(51)은 전방과 상방으로 개방된 박스형태로 구성되고, 자율주행구동부(10) 상에 설치되어 장비 내부에 비정상적인 접근을 막기 위한 안전 커버의 기능을 수행하는 것으로, 도시하지는 않았지만 측벽은 필요시 분리가 용이하도록 착탈 가능한 구조로 구성하는 것이 바람직하다.

적재함(51)의 상부에는 자율주행 물류로봇에 명령을 입력하고 동작상태를 확인하기 위한 터치 LCD(52)와, 상태표시 LED램프(53) 및 비상정지버튼(54)을 설치한다. 상태표시 LED(53)는 예를 들면 녹색(정상 작동중), 적색(비상 정지중) 및 주황색(이상 발생시)으로 구분하여 상태를 표시할 수 있도록 한다.

또한, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 자율주행 물류로봇의 전방쪽에는 적재함(51) 내부로 물품이 공급 또는 배출되는 입구 양쪽에 인체감지수단이 설치되고, 인체감지수단은 예를 들어 발,수광센서(55a,55b)를 설치하여 적재함(51) 근처 또는 내부로 인체가 접근하거나 들어오는 것을 감지할 수 있도록 하며, 자율주행구동부(10)에는 장비 통신용 적외선 센서(56a), 장애물 감지 및 자율주행용 라이다 센서(56b), 장비 도킹 및 장애물 감지용 카메라(56c)를 설치하여 주변 장애물의 위치 및 형상, 전방 3D 스캔 및 물체의 움직임, 전,후방 장애물과의 거리를 검출하여 안전한 자율주행이 이루어질 수 있게 한다.

또한 자율주행구동부(10)의 구동몸체(10a) 둘레에는 장애물 충돌 감지를 위한 범퍼 센서(56d)를 설치하여 장애물과의 충돌시 주행을 자동으로 비상정지할 수 있게 하며, 도 4에 도시된 바와 같이 자율주행 물류로봇의 후방측에는 착탈식 배터리팩(56e)을 장착할 수 있도록 하고, 자율주행구동부(10)의 후방측에도 비상정지 버튼(56f)을 설치하는 것이 바람직하다.

수평이동유닛(60)은 적재함(51)에 설치되어 적재함(51) 내에 물품을 수평방향으로 이동시켜 자동 공급 및 배출하기 위한 것으로, 도 2 및 도 5에서와 같이 적재함(51)에 수평방향으로 배치된 받침프레임(61) 상에 설치되는 컨베이어기구(62)와, 컨베이어기구(62)를 구동하기 위한 제1 전동모터(63)로 이루어진다.

컨베이어기구(62)는 적재함(51)의 전,후방에 배치된 벨트풀리(62b)와, 이에 회전지지되는 컨베이어벨트(62a)로 구성되어 컨베이어벨트(62a) 상에 놓인 물품을 적재함(51)의 전,후방향으로 이동시키게 된다.

제1 전동모터(63)는 어느 한쪽(본 실시예에서는 내측)의 벨트풀리(62b)를 회전구동하도록 설치되고, 벨트 및 벨트풀리로 이루어지는 동력전달기구(64)를 통해 벨트풀리(62b)를 구동하도록 하고 있지만, 이에 한정하는 것은 아니고 감속용 기어 또는 체인과 같은 다른 동력전달기구를 이용할 수도 있다.

수직이동유닛(70)은, 상기 수평이동유닛(60)을 수직방향으로 이동시켜 하역위치에서 물품을 배출하거나 물품을 공급받기 위한 이송시스템의 컨베이어(C)와 높이를 맞추기 위한 것으로, 수직방향으로 설치되어 회전지지된 스크류봉(71)과, 수평이동유닛(60)의 받침프레임(61)에 고정 설치되어 상기 스크류봉(71)과 나사맞춤되는 스크류블럭(72)과, 상기 스크류봉(71)을 회전시키기 제2 전동모터(73)로 이루어진다. 수평이동유닛(60)의 상하이동은 직선가이드 수단을 이용하여 흔들림 없이 원활하게 할 수 있다.

자율주행구동부(10)는 적재함(51)을 상부에 장착하고 자율주행하여 이동시키기 위한 것으로, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.

도 7 및 도 8은 한쪽 구동륜(14)을 제거한 상태에서 자율주행구동부(10)의 내부 구성을 나타낸 것으로, 구동몸체(10a) 내에 구비되는 차체프레임(11)의 전,후방 좌우 양측에 제1 및 제2 캐스터휠(12,13)이 설치되고, 차체프레임(11)의 중간지점 좌우 양측에는 구동륜(14)이 설치된다. 양측의 구동륜(14)은 구동모터(도시 안됨) 내장형인 것이 바람직하고, 또는 차체프레임(11)에 별도로 구비한 구동모터에 의해 구동하는 외장형으로 구성하여도 좋다.

또한, 상기 제1 및 제2 캐스터휠(12,13)과 구동륜(14)에는 평탄하지 않은 노면에서도 안정된 주행을 수행할 수 있도록 하는 서스펜션이 구비되고, 상기 서스펜션은 상기 좌,우측 제1 캐스터휠(12), 제2 캐스터휠(13) 및 구동륜(14)을 상호 연동 가능하게 연결하는 복수개의 링크아암으로 이루어진다.

상기 좌,우측 제1 캐스터휠(12), 제2 캐스터휠(13) 및 구동륜(14)을 복수개의 링크아암으로 상호 연동 가능하게 연결하는 구조는, 상기 차체프레임(11)의 좌우 양측에 설치되는 제1 및 제2 피벗축(21,22)을 구비한다. 제1 피벗축(21)은 제1 캐스터휠(12)과 구동륜(14) 사이에 위치하고, 상기 차체프레임(11)에 좌우방향을 축선으로 하여 고정 설치된다.

제2 피벗축(22)은 제2 캐스터휠(13)과 구동륜(14) 사이에 위치하고, 상기 차체프레임(11)에 좌우방향을 축선으로 하여 고정 설치된다.

또한 제1 및 제2 캐스터휠(12,13)은 제1 내지 제4 링크아암(31,32,33,34)에 의해 구동륜(14)과 연결된다. 제1 링크아암(31)은 제1 피벗축(21)에 일단이 회전 자유롭게 연결되고 타단에 제1 캐스터휠(12)이 설치된다.

제2 링크아암(32)은 상기 구동륜(14)에 회전 자유롭게 설치되어 일단은 상기 제1 피벗축(21)에 회전 자유롭게 연결된다.

제3 링크아암(33)은 상기 제2 피벗축(22)에 회전 자유롭게 설치되어 일단에 제2 캐스터휠(13)이 설치된다.

제4 링크아암(34)은 상기 제2 및 제3 링크아암(32,33)의 타단을 연결하기 위한 것으로, 제2 링크아암(32)과 제3 링크아암(33)이 상호 반대 회전방향으로 연동하도록 제2 링크아암(32) 및 제3 링크아암(33)의 타단과 회전자유롭게 연결된다.

즉, 제2 링크아암(32)과 제4 링크아암(34) 연결부분이 제3 링크아암(33)과 제4 링크아암(34) 연결부분의 하부에 위치하도록 설정함으로써, 제2 링크아암(32)이 구동륜(14)의 회전중심축(14a)을 중심으로 시계방향으로 회전할 때, 제4 링크아암(34)이 제3 링크아암(33)을 밀어올려 제2 피벗축(22)을 중심으로 반시계방향으로 회전시키고, 제2 링크아암(32)이 구동륜(14)의 회전중심축(14a)을 중심으로 반시계방향으로 회전할 때, 제4 링크아암(34)이 제3 링크아암(33)을 아래로 당겨 제2 피벗축(22)을 중심으로 시계방향으로 회전시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따른 자율주행 물류로봇의 자율주행구동부(10)는, 상기 구동륜(14)과 제1 및 제2 캐스터휠(12,13)이 수평면에 접촉한 상태에서 상기 구동륜(14)의 회전중심축(14a)과 제1 및 제2 피벗축(21,22)이 동일 수평선상에 위치하고, 이때 상기 차체프레임(11)이 수평을 유지하도록 설정하는 것이 바람직하다.

또한 상기 제1 및 제2 캐스터휠(12,13)이 설치되는 제1 및 제3 링크아암(31,33)의 끝단과 차체프레임(11) 사이에 제1 및 제2 탄성부재(41,42)가 탄력설치된다. 제1 및 제2 탄성부재(41,42)는 압축코일스프링으로 구성하여 양단을 제1 및 제3 링크아암(31,33)과 차체프레임(11)에 각각 지지시킴으로써 제1 및 제2 캐스터휠(12,13)이 항상 차체프레임(11)으로부터 이격되는 방향으로 탄성력을 부여할 수 있다.

또한 제4 링크아암(34)이 연결되는 제3 링크아암(33)의 끝단과 차체프레임(11) 사이에 제3 탄성부재(43)가 탄력설치된다. 제3 탄성부재(43)도 마찬가지로 압축코일스프링으로 구성하여 양단을 제3 링크아암(33)과 차체프레임(11)에 각각 지지시킴으로써 제3 및 제4 링크아암(34)의 연결부분이 항상 차체프레임(11)으로부터 이격되는 방향으로 탄성력을 부여할 수 있다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 자율주행 물류로봇의 작용을 설명하면 다음과 같다.

자율주행 물류로봇은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 예를 들면 제조공장에서 제조되어 배출되거나 물류창고의 운반시스템에서 분류되어 컨베이어(C)를 통해 배출되는 물품(W)을 적재함(51) 내에 자체적으로 적재할 수 있다.

즉, 수직이동유닛(70)의 제2 전동모터(73)를 구동하여 스크류봉(71)을 회전시키면 이와 나사맞춤된 스크류블럭(73)에 의해 수평이동유닛(60)을 상하방향으로 이동시켜 컨베이어(C)의 상면과 동일한 수평 높이로 위치시킬 수 있다.

이어서 수평이동유닛(60)의 제1 전동모터(63)를 구동하면, 동력전달기구(64)에 의해 벨트풀리(62b)를 회전시킬 수 있고, 이로써 컨베이어벨트(62a)를 외측에서 내측으로 구동시키면 컨베이어(C)로부터 배출되는 물품(W)을 컨베이어벨트(62a) 상으로 옮길 수 있음과 동시에, 적재함(51) 내측으로 이동시켜 적재할 수 있으며, 물품(W)이 적재위치에 도달하면 도시하지 않은 위치검출센서가 이를 검출하여 제1 전동모터(63)의 구동을 정지시킴으로써 물품(W)은 적재위치에서 멈추게 된다.

물품(W)의 적재가 완료되면, 자율주행구동부(10)의 구동으로 물품(W)을 이동시킬 수 있고, 물품(W)의 이동시에는 도 5에서와 같이 수직이동유닛(70)을 구동하여 수평이동유닛(60)이 항상 하부에 위치되게 함으로써 무게 중심을 낮추고 흔들림을 최소화하여 주행시 안정성을 유지하고 흔들림에 의한 물품 낙하를 최대한 방지할 수 있도록 한다.

자율주행 물류로봇이 물품을 운반하여 다른 장소의 하역위치에 도착하게 되면, 상기한 바와 같이 수직이동유닛(70)의 제2 구동모터(73)가 구동하여 수평이동유닛(60)을 상하방향으로 이동시킴으로써 물품(W)을 옮겨 공급할 컨베이어(C)의 높이와 일치시키고, 이어서 수평이동유닛(60)의 제1 구동모터(63)를 구동시켜 물품(W)이 놓여진 컨베이어벨트(62a)를 내측에서 외측으로 구동시키면, 물품(W)을 컨베이어(C) 상에 공급할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 자율주행 물류로봇은 적재함(51)에 설치된 수평이동유닛(60) 및 수직이동유닛(70)에 의해 물건을 싣고 내리는 하역 작업을 자체적으로 수행할 수 있어 모든 하역장소에 종래의 피킹로봇을 배치할 필요가 없고, 이로써 물품 운반작업이 효율적으로 이루어짐과 동시에, 운영 비용도 대폭 절감할 수 있다.

한편, 자율주행구동부(10)는, 도 1 및 도 3에서와 같이 전방에 배치된 장비 통신용 적외선 센서(56a), 장애물 감지 및 자율 주행용 라이다 센서(56b), 장비 도킹 및 장애물 감지용 카메라(56c)를 이용하여 주변 장애물의 위치 및 형상, 전방 3D 스캔 및 물체의 움직임, 전,후방 장애물과의 거리를 검출하여 장애물과 충돌 없이 원하는 위치까지 안전하게 자율주행할 수 있으며, 또한 자율주행구동부(10)의 구동몸체(10a) 둘레에 구비된 범퍼 센서(56d)로 장애물과의 충돌을 예방할 수 있고, 장애물과의 충돌시에는 주행을 자동으로 비상정지시키게 된다.

더욱이 본 발명의 자율주행 물류로봇은 노면 적응형 서스펜션을 구비한 자율주행구동부(10)에 의해 불규칙한 지면에서도 주행시 흔들림을 최대한 방지하여 물품 운반시 주행 안정성을 더욱 증대시킬 수 있다.

즉, 도 9 내지 도 12은 본 발명에 따른 자율주행 물류로봇의 자율주행구동부(10)와 종래의 텐션장치를 구비한 자율주행구동부(10)의 동작 상태도로서, 도 9의 (a)에서와 같이 본 발명의 자율주행구동부(10)는 구동륜(14)의 회전중심축(14a), 제1 및 제2 피벗축(21,22)을 연결하는 제1 내지 제4 링크아암(31,32,33,34)으로 이루어져 도 9의 (b)에서와 같이 텐션장치(5,6,7)를 적용한 종래의 자율주행구동부(10)에 비하여 구성이 매우 간소화되어 중량을 감소시킬 수 있고, 부품수도 약 60％ 이상 줄일 수 있어 제조비용을 대폭 절감시킬 수 있다.

또한 본 발명의 자율주행구동부(10)는 차체프레임(11)에 작용하는 하중이 제1 및 제2 피벗축(21,22)에 의해 구동륜(14)을 중심으로 하여 양쪽으로 분산되어, 중간의 구동륜(14)은 50％, 양쪽의 제1 및 제2 캐스터휠(12,13)에는 각각 25％씩 작용하게 되고, 이로 인해 구동륜(14)과 지면의 밀착력이 커서 동력 전달이 확실하게 이루어지므로 원활하게 주행할 수 있다.

이에 대하여 종래의 자율주행구동부(10)는 중간의 구동륜(4), 양쪽의 캐스터휠(1,2)이 각각의 텐션장치(5,6,7)에 의해 각각 개별적으로 설치된 것이므로, 차체프레임(1)에 작용하는 하중의 위치에 따라, 각각 0~100％씩 불균형으로 작용하게 되고, 이로 인해 중간의 구동륜(4)과 지면에 작용하는 하중이 낮아 밀착력 부족할 경우 미끄러짐 현상으로 원활한 주행이 이루어지지 않을 뿐만아니라, 심하게는 헛도는 현상이 발생한다.

또한 도 10의 (a) 및 도 11의 (a)에서와 같이 평탄하지 않은 노면을 주행할 때, 본 발명의 자율주행구동부(10)는 제1 내지 제4 링크아암(31,32,33,34)에 의해 중간의 구동륜(14), 전,후방의 제1 및 제2 캐스터휠(12,13)이 항상 지면과 밀착하여 주행 안정성이 매우 양호하지만, 종래의 자율주행구동부(10)는 도 10의 (b)에서와 같이 전,후방의 캐스터휠(1,2)이 지면에 접촉하고 중간의 구동륜(4)이 지면으로부터 이탈하여 주행이 불안정하거나 불능상태가 될 수 있으며, 또한 도 11의 (b)에서와 같이 중간의 구동륜(4)이 지면과 접촉하고, 전,후방의 캐스터휠(1,2)이 지면으로부터 이탈할 경우에는 자율주행 물류로봇이 앞뒤로 기울어져 역시 안정한 주행이 이루어지지 않게 된다.

즉, 본 발명은 도 10의 (a)에서와 같이 전,후방의 제1 및 제2 캐스터휠(12,13)측 지면이 높고, 중간의 구동륜(14)측 지면이 낮을 경우, 그 높이 차이만큼 제1 및 제3 링크아암(31,33)이 제1 및 제2 피벗축(22)을 중심으로 회전하여 구동륜(14)을 지면과 밀착시키게 되므로, 구동륜(14)의 구동력을 유지하여 원활한 주행을 지속할 수 있다.

또한 도 11의 (a)에서와 같이 전,후방의 제1 및 제2 캐스터휠(12,13)측 지면이 낮고, 중간의 구동륜(14)측 지면이 높을 경우에도, 그 높이 차이만큼 제1 및 제3 링크아암(31,33)이 제1 및 제2 피벗축(21,22)을 중심으로 회전하여 전,후방의 제1 및 제2 캐스터휠(12,13)을 지면과 밀착시키게 되므로, 자율주행 물류로봇이 앞뒤로 기울어지지 않고 안정된 주행을 지속할 수 있다.

이어서, 도 12의 (a)에서와 같이 본 발명의 자율주행구동부(10)는 제동시 관성력에 의해 하중이 앞으로 쏠려도 제1 내지 제4 링크아암(31,32,33,44)에 의해 중간의 구동륜(14)과 전,후측의 제1 및 제2 캐스터휠(12,13)이 연결된 것이므로, 모든 바퀴가 지면과 접촉된 상태를 유지할 수 있지만, 도 12의 (b)에서와 같이 종래의 자율주행구동부(10)는 구동륜(4)과 전,후측의 캐스터휠(1,2)이 텐션장치(5,6,7)에 의해 각각 별도로 지지된 것이므로 제동시 관성력에 의해 하중이 앞으로 쏠리게 되면, 전방의 캐스터휠(1)에 큰 하중이 작용하여 앞으로 기울어지게 되고 , 이로써 자율주행 물류로봇의 운반 주행시 물품이 낙하하는 현상이 발생할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 자율주행구동부(10)에 의하면, 전,후측의 제1 및 제2 캐스터휠(12,13)과 중간의 구동륜(14)을 연결하는 제1 내지 제4 링크아암(31,32,33,34)에 의해 평탄하지 않은 노면에서도 구동륜(14)과 제1 및 제2 캐스터휠(12,13)이 항상 지면과 접촉되어 안정되고 원활한 주행이 가능하고, 제동시 기울어짐이 없어 낙하로 인해 쉽게 손상될 수 있는 물품의 운반시 매우 유용하다.

또한 차체프레임(11)과 제1 및 제3 링크아암(31,33) 사이에 설치된 제1 내지 제3 탄성부재(41,42,43)에 의하면, 도 10 및 도 11에서와 같이 편평한 노면과 불균칙한 노면을 주행하는 것에 의해 제1 및 제3 링크아암(31,33)이 제1 및 제2 피벗축(21,22)을 중심으로 반복하여 소정각도 정,역회전(요동)할 때, 탄력적으로 수축 및 이완함으로써 제1 및 제3 링크아암(31,33)의 동작시 충격을 완화하여 더욱 안정되고 흔들림 없는 주행을 할 수 있다.

이상과 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 자율주행구동부 10a : 구동몸체
11 : 차체프레임 12,13 : 캐스터휠
14 : 구동륜 14a : 회전중심축
21,22 : 제1 및 제2 피벗축 31,32,33,34 : 제1 내지 제4 링크아암
41,42,43 : 탄성부재 51 : 적재함
60 : 수평이동유닛 62 : 컨베이어기구
63 : 제1 전동모터 70 : 수직이동유닛
71 : 스크류봉 72 : 스크류블럭
73 : 제2 전동모터

Claims (12)

1. 물품 적재공간을 가지는 적재함;
   상기 적재함에 설치되어 물품을 수평방향으로 이동시켜 적재공간 내에 자동 공급 또는 배출하기 위한 수평이동유닛;
   상기 적재함에 설치되어 상기 수평이동유닛을 수직방향으로 이동시키기 위한 수직이동유닛; 및
   상기 적재함 하부에 설치되어 적재함을 이동시키기 위한 자율주행구동부;를 포함하고,
   상기 자율주행구동부는,
   상기 적재함 하부에 설치되는 구동몸체;
   상기 구동몸체에 구비된 차체프레임의 전방 좌,우측에 설치되는 제1 캐스터휠;
   상기 차체프레임의 후방 좌,우측에 설치되는 제2 캐스터휠;
   상기 차체프레임의 중간 좌,우측에 설치되는 구동륜; 및
   상기 좌,우측 제1 캐스터휠, 제2 캐스터휠 및 구동륜을 상호 연동 가능하게 연결하는 복수개의 링크아암;을 포함하고,
   상기 좌,우측 제1 캐스터휠, 제2 캐스터휠 및 구동륜을 복수개의 링크아암으로 상호 연동 가능하게 연결하는 구조는,
   상기 제1 캐스터휠과 구동륜 사이에 위치하고, 상기 차체프레임에 좌우방향을 축선으로 하여 고정 설치되는 제1 피벗축;
   상기 제1 피벗축에 일단이 회전자유롭게 연결되고, 타단에 상기 제1 캐스터휠이 설치되는 제1 링크아암;
   상기 구동륜의 회전중심축에 회전자유롭게 설치되어, 일단이 상기 제1 피벗축에 회전자유롭게 연결된 제2 링크아암;
   상기 제2 캐스터휠과 구동륜 사이에 위치하고, 상기 차체프레임에 좌우방향을 축선으로 하여 고정 설치되는 제2 피벗축;
   상기 제2 피벗축에 회전자유롭게 설치되어 일단에 상기 제2 캐스터휠이 설치된 제3 링크아암; 및
   상기 제2 링크아암과 제3 링크아암이 상호 반대 회전방향으로 연동하도록 제2 링크아암과 제3 링크아암의 타단을 회전자유롭게 연결하는 제4 링크아암;을 포함하고,
   상기 구동륜과 제1 및 제2 캐스터휠이 수평면에 접촉한 상태에서 상기 구동륜의 회전중심축과 제1 및 제2 피벗축은 동일 수평선상에 위치하고, 상기 차체프레임은 수평을 유지하도록 설정된 것을 특징으로 하는 자율주행 물류로봇.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 수평이동유닛은,
   적재함에 전,후방의 수평방향으로 배치되어 물품이 놓여지는 컨베이어기구와, 상기 컨베이어기구를 구동하기 위한 제1 전동모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자율주행 물류로봇.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 수직이동유닛은,
   상기 적재함 후방측에 수직방향으로 설치된 스크류봉과, 상기 수평이동유닛에 구비되어 상기 스크류봉과 나사맞춤된 스크류블럭과, 상기 스크류봉을 회전시키기 위한 제2 전동모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자율주행 물류로봇.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 적재함에 설치된 인체감지수단을 더 포함하며,
   상기 인체감지수단은 물품이 출입하는 적재함의 입구 양쪽에 배치한 발,수광센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자율주행 물류로봇.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 자율주행구동부에는 장비 통신용 적외선 센서와, 장애물 감지 및 자율 주행용 라이다 센서와, 장비 도킹 및 장애물 감지용 카메라가 설치되는 것을 특징으로 하는 자율주행 물류로봇.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 자율주행구동부의 구동몸체 둘레에는 장애물 충돌 감지를 위한 범퍼 센서를 설치한 것을 특징으로 하는 자율주행 물류로봇.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 적재함은 자율주행구동부로부터 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 자율주행 물류로봇.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 캐스터휠이 설치되는 제1 및 제3 링크아암의 끝단과 차체프레임 사이에 탄력설치되어 제1 및 제2 캐스터휠이 차체프레임으로부터 이격되는 방향으로 탄성력을 부여하는 제1 및 제2 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 물류로봇.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 제4 링크아암이 연결되는 제3 링크아암의 끝단과 차체프레임 사이에 탄력설치되어 제3 및 제4 링크아암의 연결부분이 차체프레임으로부터 이격되는 방향으로 탄성력을 부여하는 제3 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 물류로봇.