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WO2025058110A1 - 로봇 충전 스테이션 - Google Patents

로봇 충전 스테이션 Download PDF

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Publication number
WO2025058110A1
WO2025058110A1 PCT/KR2023/013940 KR2023013940W WO2025058110A1 WO 2025058110 A1 WO2025058110 A1 WO 2025058110A1 KR 2023013940 W KR2023013940 W KR 2023013940W WO 2025058110 A1 WO2025058110 A1 WO 2025058110A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
charging
robot
case
charging station
rotating case
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/KR2023/013940
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이학림
천지영
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Electronics Inc
Original Assignee
LG Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Electronics Inc filed Critical LG Electronics Inc
Priority to PCT/KR2023/013940 priority Critical patent/WO2025058110A1/ko
Publication of WO2025058110A1 publication Critical patent/WO2025058110A1/ko
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/66—Data transfer between charging stations and vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/67—Controlling two or more charging stations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries

Definitions

  • the present invention relates to a charging station for a logistics robot used in a logistics site.
  • robots To take part in factory automation, robots have been developed for industrial use. Recently, the application fields of robots have expanded, and in addition to medical robots and aerospace robots, robots that can be used in daily life are also being developed.
  • robots that perform precise assembly work have been used for automation because they perform the same movements repeatedly and repeat the same movements in a set location without any unexpected situations.
  • the purpose of the present invention is to provide a robot charging station capable of installing a charger for a logistics robot at a corner and unifying the entry routes of a plurality of chargers into one, thereby saving space for an entry portion.
  • a robot charging station comprising: a base case fixed to a floor surface and including an access ramp on an outer surface; a rotating case rotatably coupled to an upper portion of the base case and including a plurality of charging sites partitioned at a first angle; a plurality of charging boxes installed in each of the charging sites of the rotating case; a driving unit that rotates the rotating case; and a control unit that controls the driving unit so that a first charging site among the plurality of charging sites of the rotating case faces the access ramp.
  • the above base case may include a base core protruding upward at the center, and the driving unit may include a ring gear formed along the outer side of the base core; and a motor fixed to the rotating case and meshed with one side of the ring gear to provide rotational force.
  • the above base case includes a base core protruding upward at the center, the rotating case includes an outer core wrapping around an outer surface of the base core, and the charging box can be arranged along the outer core to form the first angle.
  • the above rotating case extends from the outer core and includes a plurality of partitions arranged at the first angular interval, and the charging box can be respectively arranged between the partitions.
  • the above driving unit can rotate the rotating case at an angle corresponding to n multiples of the first angle.
  • a plurality of fixed magnets arranged at the first angular intervals in the above base case; and a rotation sensor detecting the fixed magnets in the above rotating case, wherein the driving unit can stop the rotation of the rotating case when the rotation sensor detects the fixed magnets.
  • the device may include a direction sensor positioned on the left and right of the rotation sensor and detecting the fixed magnet, and a control unit that determines the rotation direction of the rotation case based on the direction sensor that detects the fixed magnet among the pair of direction sensors.
  • the above control unit can monitor the charging status of a robot connected to a charging port of the charging box and designate one of the charging areas where a robot about to be charged is located or an empty charging area as the first charging area.
  • the above-mentioned access ramp may have a width corresponding to the outermost width of the partitioned charging area of the above-mentioned rotating case.
  • the above-mentioned access ramp is formed along the outer periphery of the base case with a width greater than the partitioned charging area of the above-mentioned rotating case, and the control unit can control the driving unit so that the first charging area is located on the access ramp at a location that does not face a wall or an obstacle.
  • the robot may further include an indicator for indicating the charge level.
  • a bearing is included that is positioned between the upper surface of the base case and the lower surface of the rotating case, and the bearing can be arranged to be spaced apart at a second angle that is half of the first angle.
  • the charging box of the above rotating case may be located in front of the above rotating case and may include a fixing groove on which the wheel of the robot is caught.
  • the robot charging station of the present invention can install a charger for a logistics robot at a corner, and can save space for an entry section by unifying the entry routes of a plurality of chargers into one.
  • FIG. 1 is a drawing illustrating an example of use of a robot charging station according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a robot charging station according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating another embodiment of an entry ramp for a robot charging station of the present invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional view taken along line A-A of Figure 2.
  • FIG. 5 is a plan view illustrating a robot charging station according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a base case of a robot charging station according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of the battery status of robots that can be charged in the robot charging station of the present invention.
  • a robot is a mechanical device that can automatically perform certain tasks or operations.
  • the robot may be controlled by an external control device or may have a built-in control device. It can perform tasks that are difficult for humans to perform, such as repeating preset movements, lifting heavy objects, performing precision work, and working in extreme environments.
  • a driving unit including an actuator or motor can be provided to perform various physical actions, such as moving the robot joints, to perform tasks.
  • Robots are developed first as industrial robots or medical robots with specialized appearances for specific tasks due to high manufacturing costs and issues such as specialized operation. Industrial and medical robots perform the same movements repeatedly in a designated location, but
  • a driving unit In order to perform the driving function, a driving unit is required and may include wheels, brakes, casters, motors, etc., and robots equipped with artificial intelligence are appearing to identify obstacles in the surroundings and drive to avoid them.
  • the robot charging station (600) of the present invention is characterized in that it can charge multiple robots and can be installed at a corner as shown in Fig. 1. Since the entrance can be formed on one side, the size of the space that must be left empty in front of the charging station (600) for the robots to enter can also be reduced.
  • the base case (610) may include a base plate (611) that is placed on the bottom surface and a base rim (612) that is positioned on the outer periphery.
  • the base rim (612) surrounds the outer circumference of the rotating case (620) and has a height corresponding to the thickness of the rotating plate (621), which is the bottom surface of the rotating case (620).
  • the upper surface of the base rim (612) and the upper surface of the rotating plate (621) may have the same height.
  • the rotating case (620) can be divided into a plurality of charging areas (625) so that a plurality of robots (100) can be installed.
  • Each charging area (625) can have a fan shape having a first angle, and the size of each charging area (625) can be configured to be the same. In the present embodiment, it is divided into six charging areas (625), and the central angle (first angle) of each charging area (625) is 60°.
  • each charging area (625) In the center of each charging area (625), a charging box (630) is positioned, which includes a charging port that can be connected to the robot's charging terminal.
  • Each charging area (625) can be partitioned using a partition (622), and the partition (622) guides the robot so that it can enter the charging box (630) while supporting the robot when the rotating case (620) rotates.
  • the number of charging boxes (630) and the number of partitions (622) correspond to the number of partitioned charging areas (625), and the present embodiment may be composed of six charging boxes (630) and six partitions (622).
  • a plurality of charging boxes (630) may be arranged at a first angle at the center of the rotating case (620), and the partitions (622) may also be arranged at a first angle.
  • the access ramp (615) is located on the outer side of the base case (610) and extends from the floor surface to the upper surface of the base rim (612). Since the base rim (612) has the same height as the upper surface of the rotation case (620), a robot entering along the access ramp (615) can move to the upper surface of the base case (610).
  • the control unit can rotate the rotating case (620) so that the first charging area (625a) among each charging area (625) of the rotating case (620) is connected to the entrance ramp (615).
  • the first charging area (625a) can be an empty charging area where no robot is located, or a charging area where a robot (100) that is almost fully charged is located.
  • the control unit can designate the first charging area (625a) by monitoring the current flow in the charging box (630).
  • control unit designates an empty charging area as the first charging area (625a) and places it toward the entrance ramp (615)
  • a robot (100) requiring charging can move along the entrance ramp (615) to the first charging area (625a).
  • the control unit designates the charging area (625) where a robot that is almost completed charging is located as the first charging area (625a), and can rotate the rotating case (620) so that the first charging area (625a) coincides with the entrance ramp (615).
  • the access ramp (615) of the robot charging station (600) of the embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2 may have a width corresponding to the outermost size of the partitioned charging area (625) of the rotary case (620).
  • the access ramp (615) is arranged in a direction that does not overlap with a wall or obstacle, as illustrated in FIG. 1, so that the robot (100) can climb up onto the rotary plate (621) of the rotary case (610) through the access ramp (615).
  • FIG. 3 shows another embodiment of an access ramp (615) of a robot charging station (600) of the present invention, in which the access ramp (615) may have a size larger than the width of one charging area (625).
  • the access ramp (615) is not arranged in a charging area (625) where entry is impeded by a wall or an obstacle, and in a direction where entry is not impeded due to a wall or an obstacle, the size of the access ramp (615) may be formed large so as to overlap with a plurality of charging areas (625).
  • an access ramp (615) connected to a charging area (625b) (three charging areas (625b) in this embodiment) placed in a range of about 180° can be provided.
  • the access ramp (615) of this embodiment can be divided into a size corresponding to the width of each divided charging area (625), and each access ramp (615) can be optionally installed or removed from the outer periphery of the base case (610).
  • the access ramp (615) of the robot charging station (600) of the present embodiment may be formed in a ring shape along the outer perimeter of the base case (610). The portion of the access ramp (615) facing a wall or obstacle cannot be passed by the robot.
  • the control unit can distinguish between a portion of the access ramp (615) that the robot cannot enter and a portion that the robot can enter, and control the rotating case (620) so that the first charging area (625a) is located in an accessible location. If the access ramp (615) is larger than the size of the partitioned charging area (625) of the rotating case (620), a plurality of first charging areas (625a) can be designated, thereby minimizing the rotation of the rotating case (620).
  • Fig. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A of Fig. 2.
  • a driving unit (640) is positioned at the center of the base case (610) and the rotating case (620) so that the rotating case (620) can rotate on the base case (610).
  • the base case (610) and the rotating case (620) may include a core (613, 623) protruding at the center.
  • the base core (613) of the base case (610) protrudes from the center of the base plate (611) and a power cable (637) for supplying power can pass through a small passage on the inside.
  • the outer core (623) of the rotating case (620) can be arranged at a predetermined distance from the base core (613) on the outside and can have a multi-faceted columnar shape including an internal space.
  • the outer core (623) may have a multi-faceted columnar shape with a number of 360°/first angles such that the faces facing each charging region (625) form a straight line.
  • the present embodiment illustrates an outer core (623) in the shape of a hexagonal column with six faces.
  • the base core (613) is located on the inside of the outer core (623) and is not exposed to the outside, but the outer core (623) is exposed to the outside and may further include a core cover (624) that covers the upper part of the outer core (623).
  • the core cover (624) covers the inner side of the outer core (623) and is rotatably coupled to the upper part of the base core (613) so that the rotation case (620) can stably rotate around the base core (613).
  • An indicator (626) indicating the charging status may be placed in the charging box (630), but since the charging box (630) is not visible when the robot (100) is positioned in front as shown in FIG. 1, the indicator (626) indicating the charging status may be placed in the outer core (623) or core cover (624). In the robot charging station (600) of the present embodiment, the indicator (626) is placed in the core cover (624) as shown in FIG. 2.
  • a ring gear (642) positioned on the outer periphery of the base core (613) has teeth formed in a ring shape.
  • the motor (641) is fixed to the rotating case (620), and the head gear of the motor (641) can mesh with the ring gear (642) to provide rotational force to the ring gear (642).
  • the rotating case (620) can rotate relative to the base case (610).
  • the driving unit (640) can be configured to rotate by the first angle unit so that the charging box (630) is positioned on a straight line with the entrance ramp (615).
  • the robot charging station (600) of the present invention can be equipped with a rotation sensor (645) to determine whether it has stopped at the correct position after rotation.
  • the rotation sensor (645) may include an optical sensor or a switch.
  • the optical sensor optically recognizes an identification mark located on the base case (610), and the switch may also detect the identification mark by being physically pressed.
  • the rotation sensor (645) may include a Hall IC, etc. that detects a fixed magnet (643) located on the base case (610).
  • Various types of rotation sensors (645) may be used, but the following description will be based on a Hall IC type rotation sensor (645) that detects a fixed magnet (643).
  • the fixed magnet (643) and the rotation sensor (645) may be positioned at a location spaced apart from the center of the robot charging station (600). As shown in Fig. 4, the fixed magnet (643) may be positioned at the base rim (612), and the rotation sensor (645) may be positioned at the rotation case (620). The more the magnet is positioned at a location spaced apart from the center of rotation, the more finely the rotation angle can be detected.
  • FIG. 5 is a plan view illustrating a robot charging station (600) according to one embodiment of the present invention, wherein fixed magnets (643) can be arranged at first angles so as to detect rotation of the motor (641) at first angles.
  • the rotation sensor (645) can be located in the rotation case (620) and can be arranged at a position facing the fixed magnet (643). When the rotation sensor (645) approaches the fixed magnet (643), it can detect a change in magnetic force and determine that the rotation case (620) has rotated a first angle.
  • a rotation sensor (645) may be provided for each charging area (625), but even if only one is provided, when one of the plurality of fixed magnets (643) is detected, the rotation case (620) rotates at a first angle, and it can be recognized that one of the plurality of charging areas (625) is placed on the entrance ramp (615).
  • the rotating case (620) can rotate in both directions, and thus direction sensors (646) can be placed on the left and right of the rotation sensor (645) to recognize the direction of rotation.
  • one of the direction sensors (646) can detect the fixed magnet (643), and the direction of rotation of the rotating case (620) can be detected based on the value of the direction sensor (646) that detected the fixed magnet (643).
  • the rotation case (620) can recognize that it is rotating counterclockwise.
  • the control unit can determine the charging area (625) located on the entrance ramp (615) based on the values detected by the rotation sensor (645) and the direction sensor (646).
  • the control unit can determine the amount of charge based on the current strength of the charging box (630) and can rotate the rotating case (620) so that the first charging area (625a) where the robot that has been fully charged or is nearly fully charged is located is placed parallel to the entrance ramp (615).
  • the rotating magnet is provided on the outer side of the rotating case (620), and since the motor (641) is fixed at the center of the rotating case (620), the fixed magnet (643) and the rotating magnet can fix the rotating case (620) at a position spaced from the center of rotation.
  • the motor (641) can be rotated by applying a force greater than the attractive force between the fixed magnet (643) and the rotating magnet.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a base case (610) of a robot charging station (600) according to one embodiment of the present invention, which may further include a bearing (616) positioned between a base plate (611) and a rotation plate (621) so that the rotation case (620) can stably rotate relative to the base case (610).
  • a bearing 616 positioned between a base plate (611) and a rotation plate (621) so that the rotation case (620) can stably rotate relative to the base case (610).
  • a plurality of bearings (616) are arranged in the radial direction with bearings (616) fixed on a base plate (611), and can be arranged spaced apart from each other at a predetermined angle.
  • bearings (616) arranged in a row in the radial direction are referred to as a bearing group (616g)
  • a plurality of bearing groups (616g) can be arranged in the circumferential direction at a predetermined angle.
  • the bearings (616) can be arranged at equal intervals at an angle equal to or smaller than the first angle so as to support the weight of the robot when the robot is placed on each charging area (625) of the rotating plate (621).
  • the robot charging station (600) of the present embodiment which includes six charging areas (625), may be arranged at 30° intervals and at intervals of half the first angle of 60°.
  • two groups of bearing groups (616g) are positioned at the bottom of one charging area (625), so that the weight of the robot can be stably supported.
  • a connector ring (636) that wraps around the circumference of the base core (613) may be included.
  • the inner surface of the connector ring (636) may be connected to a power cable (637) exposed to the outer surface of the base core (613).
  • the connector ring (636) has a cylindrical shape, so that even when the connector ring (636) rotates, at least a portion of the connector ring (636) can remain connected.
  • the connector ring (636) can be connected to a metal bridge (635) extended from the rotating core, as illustrated in FIG. 4.
  • the metal bridge (635) can be connected to a charging cable (634) that is connected to a charging port (632) of a charging box (630).
  • a charging cable (634) that is connected to a charging port (632) of a charging box (630).
  • the connector ring connected to the metal bridge (635) can rotate along the outer surface of the base core (613).
  • FIG. 7 is a graph showing an example of the battery status of robots (100) that can be charged in the robot charging station (600) of the present invention.
  • the priority of charging the robots (100) can be determined by setting an overall average value or a designated target value in consideration of the number of chargers (630) and the charging time compared to the operating time of all robots (100).
  • the charging management system can determine the charging order of the robots (100) by comparing the remaining battery capacity of all robots (100) and designating the robot (Robot 4) that is furthest from the average value or target value as the priority charging target.
  • the robot charging station (600) can stop charging and give the charging area to the priority charging target robot (Robot 4).
  • the robot charging station (600) of the present invention can be installed at a corner, and the entry routes of multiple chargers can be unified into one, thereby saving space for the entry of the logistics robot (100).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

바닥면에 고정되고 외곽에 진입경사로를 포함하는 베이스 케이스; 상기 베이스 케이스의 상부에 회전 가능하게 결합하고 제1 각도로 구획된 복수개의 충전영역(charging site)를 포함하는 회전 케이스; 상기 회전 케이스의 각 충전영역에 설치된 복수개의 충전박스; 및 상기 회전 케이스를 회전시키는 구동부; 및 회전 케이스의 복수개의 충전영역 중 제1 충전영역이 상기 진입경사로를 향하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 로봇 충전 스테이션은 물류로봇의 충전기를 코너에 설치할 수 있고, 복수개의 충전기의 진입루트를 하나로 통일하여 진입부를 위한 공간을 절약할 수 있다.

Description

로봇 충전 스테이션
본 발명은 물류현장에서 사용되는 물류 로봇의 충전스테이션에 관한 것이다.
공장 자동화의 일 부분을 담당하기 위해, 로봇은 산업용으로 개발되어 왔다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되고 있는바, 의료용 로봇과 우주항공용 로봇뿐만 아니라 일상 생활에서 사용될 수 있는 로봇도 개발되고 있다.
산업용 로봇 중 정밀화 된 조립작업을 수행하는 로봇은 동일한 동작을 반복적으로 수행하고, 정해진 위치에서 돌발상황 없이 동일한 동작을 반복하기 때문에 로봇을 이용한 자동화가 선행되었다.
그러나, 돌발상황에 대한 판단을 할 수 있는 충전영역인 주행을 포함하는 운송충전영역은 아직까지 로봇이 상용화가 활발히 이루어지고 있지는 않다. 다만, 최근 주변을 인식하는 센서의 성능이 우수해지고 인식된 정보를 빠르게 처리하여 대응할 수 있는 컴퓨터 파워가 향상되면서 주행용 로봇이 증가하고 있다.
산업적으로는 운송기능을 담당하는 로봇이 주목을 받고 있으며 경쟁이 나날이 심화되고 있다. 물류현장에서 로봇은 수십대를 운용하고 있으며, 충전시간 및 사용시간을 고려할 때 로봇 대수 대비 1/3정도의 충전기수가 피룡하다. 충전기는 일반적으로 벽에 붙여 설치하며, 충전기 수가 많아 질수록 물류센터의 한 쪽 벽면을 따라 일렬로 배치하게 되어 많은 공간을 차지하게 된다.
충전기 설치 장소뿐만 아니라 로봇이 충전기로 이동하기 위한 전방공간도 확보가 되어야 하나, 기존의 물류현장에서 이러한 공간을 충분히 확보하기 어렵다.
본 발명은 물류로봇의 충전기를 코너에 설치할 수 있고, 복수개의 충전기의 진입루트를 하나로 통일하여 진입부를 위한 공간을 절약할 수 있는 로봇 충전 스테이션을 제공하는 것을 목적으로 한다.
바닥면에 고정되고 외곽에 진입경사로를 포함하는 베이스 케이스; 상기 베이스 케이스의 상부에 회전 가능하게 결합하고 제1 각도로 구획된 복수개의 충전영역(charging site)를 포함하는 회전 케이스; 상기 회전 케이스의 각 충전영역에 설치된 복수개의 충전박스; 및 상기 회전 케이스를 회전시키는 구동부; 및 회전 케이스의 복수개의 충전영역 중 제1 충전영역이 상기 진입경사로를 향하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 로봇 충전 스테이션을 제공한다.
상기 베이스 케이스는 중앙에 상측으로 돌출된 베이스 코어를 포함하고, 상기 구동부는 상기 베이스 코어의 외측을 따라 형성된 링기어; 상기 회전 케이스에 고정되며 상기 링기어의 일측에 맞물려 회전력을 제공하는 모터를 포함할 수 있다.
상기 베이스 케이스는 중앙에 상측으로 돌출된 베이스 코어를 포함하고, 상기 회전 케이스는 상기 베이스 코어의 외측면을 감싸는 아우터 코어를 포함하며, 상기 충전박스는 상기 아우터 코어를 따라 상기 제1 각도를 이루며 배치될 수 있다.
상기 회전 케이스는 상기 아우터 코어에서 연장되며 상기 제1 각도 간격으로 배치된 복수개의 파티션을 포함하며, 상기 파티션 사이에 상기 충전박스가 각각 배치될 수 있다.
상기 베이스 코어에 연결된 전원 케이블; 상기 전원 케이블과 접촉하며 상기 베이스 코어의 외측을 감싸는 커넥터 링; 상기 커넥터 링과 상기 아우터 코어를 연결하는 메탈 브릿지; 및 상기 메탈 브릿지와 상기 충전박스를 연결하는 충전 케이블을 포함할 수 있다.
상기 구동부는 상기 제1 각도의 n배수에 상응하는 각도로 상기 회전 케이스를 회전시킬 수 있다.
상기 베이스 케이스에 상기 제1 각도 간격으로 배치된 복수개의 고정 고정자석; 및 상기 회전 케이스에 상기 고정자석을 감지하는 회전센서를 포함하며, 상기 구동부는 상기 회전센서가 상기 고정자석을 감지하면 상기 회전 케이스의 회전을 중단시킬 수 있다.
상기 회전센서의 좌우에 위치하며 상기 고정자석을 감지하는 방향센서를 포함하며, 상기 한 쌍의 방향센서 중 상기 고정자석을 감지한 방향센서를 기초로 상기 회전 케이스의 회전방향을 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 회전센서는 홀IC 또는 광센서를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 충전박스의 충전포트에 접속한 로봇의 충전상태를 모니터링하고 충전이 완료에 임박한 로봇이 위치하는 충전영역 또는 비어있는 충전영역 중 하나를 상기 제1 충전영역으로 지정할 수 있다.
상기 진입경사로는 상기 회전 케이스의 구획된 충전영역의 최외곽 너비에 상응하는 너비를 가질 수 있다.
상기 진입경사로는 상기 회전 케이스의 구획된 충전영역의 너비보다 크게 상기 베이스 케이스의 외곽을 따라 형성되며, 상기 제어부는 벽면 또는 장애물을 향하지 않는 위치의 진입경사로에 상기 제1 충전영역이 위치하도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.
상기 로봇의 충전량을 표시하는 인디케이터를 더 포함할 수 있다.
상기 베이스 케이스의 상면과 상기 회전 케이스의 하면 사이에 위치하는 베어링을 포함하며, 상기 베어링은 상기 제1 각도의 1/2의 각도인 제2 각도로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 회전 케이스의 상기 충전박스의 전방에 위치하며 상기 로봇의 휠이 걸리는 안착홈을 포함할 수 있다.
본 발명의 로봇 충전 스테이션은 물류로봇의 충전기를 코너에 설치할 수 있고, 복수개의 충전기의 진입루트를 하나로 통일하여 진입부를 위한 공간을 절약할 수 있다.
충전에 따른 공간의 비효율을 개선하여 공간제약으로 인한 물류로봇 도입의 허들을 제거할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 충전 스테이션의 사용예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 충전 스테이션을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 로봇 충전 스테이션의 진입경사로의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2의 A-A단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 충전 스테이션을 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 충전 스테이션의 베이스 케이스를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 로봇 충전 스테이션에 충전할 수 있는 로봇들의 배터리 상태의 일 예를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
로봇은 어떤 작업이나 조작을 자동으로 할 수 있는 기계 장치로서, 로봇은 외부의 제어 장치에 의해 조종되거나 제어 장치가 내장될 수도 있다. 기 설정된 동작만 반복하여 처리하거나 무거운 물건을 들어올리거나, 정밀한 작업의 수행 및 극한의 환경에서의 작업과 같이 인간이 수행하기 어려운 작업을 수행할 수 있다.
작업수행을 위해 액츄에이터 또는 모터를 포함하는 구동부를 구비하여 로봇 관절을 움직이는 등의 다양한 물리적 동작을 수행할 수 있다.
로봇은 그 제조비용이 높고 조작의 전문성 등의 문제로 특정 작업에 특화된 외관을 가지는 산업용 로봇이나 의료용 로봇이 먼저 발달 되었다. 산업용, 의료용 로봇은 지정된 장소에서 동일한 동작을 반복수행하나,
최근에는 이동 가능한 로봇이 등장하고 있다. 특히 우주항공산업과 같이 인간이 직접 가기 어려운 먼 행성에서 탐사작업 등을 수행할 수 있으며 이러한 로봇은 주행기능이 추가된다.
주행기능을 수행하기 위해서는 구동부를 구비하며 휠, 브레이트, 캐스터, 모터 등을 포함할 수 있으며 주변의 장애물을 파악하고 이를 피해 주행하기 위해서는 인공지능을 탑재한 로봇이 등장하고 있다.
인공 지능을 통해 로봇은 자율주행을 수행할 수 있다. 스스로 최적의 경로를 판단하고 장애물을 피해서 이동 가능한 기술을 의미하며 현재 적용되고 있는 자율주행 기술은 주행중인 차선을 유지하는 기술, 어댑티브 크루즈 컨트롤과 같이 속도를 자동으로 조절하는 기술, 정해진 경로를 따라 자동으로 주행하는 기술, 목적지가 설정되면 자동으로 경로를 설정해주는 주행기술 등이 모두 포함될 수 있다.
자율주행을 수행하기 위해서는 주변상황의 데이터를 인지하기 위해 수많은 센서를 포함할 수 있다. 센서로는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰, 라이다, 레이더 등을 들 수 있다.
센서에서 수집한 정보 이외에 RGBC카메라, 적외선 카메라 등을 통해 수집한 영상정보와 마이크로폰을 통해 수집한 음향정보를 통해 자율주행을 수행할 수 있다. 또한, 사용자 입력부를 통해 입력된 정보에 기초하여 주행할 수 있다. 무선통신부를 통해 수집한 맵 데이터, 위치정보 및 주변 상황의 정보 등 또한 자율주행 수행에 필요한 정보들이다.
맵 데이터에는 로봇이 이동하는 공간에 배치된 다양한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 예컨대, 맵 데이터에는 벽, 문 등의 고정 객체들과 화분, 책상 등의 이동 가능한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 그리고, 객체 식별 정보에는 명칭, 종류, 거리, 위치 등이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 충전 스테이션(600)의 사용예를 도시한 도면이다. 본 발명의 로봇 충전 스테이션(600)은 자율주행 가능한 로봇을 충전하기 위한 장치로서, 복수개의 로봇을 충전할 수 있는 것이 특징이다.
물류현장에서 로봇은 수십대를 운용하고 있으며, 충전시간 및 사용시간을 고려할 때 로봇 대수 대비 1/3정도의 충전기수가 피룡하다. 충전기는 일반적으로 벽에 붙여 설치하며, 충전기 수가 많아 질수록 물류센터의 한 쪽 벽면을 따라 일렬로 배치하게 되어 많은 공간을 차지하게 된다.
충전기 설치 장소뿐만 아니라 로봇이 충전기로 이동하기 위한 전방공간도 확보가 되어야 하나, 기존의 물류현장에서 이러한 공간을 충분히 확보하기 어렵다.
이러한 점을 고려하여 본 발명의 로봇 충전 스테이션(600)은 복수개의 로봇을 충전 가능면서 도 1에 도시된 바와 같이 코너에 설치할 수 있는 것을 특징으로 한다. 진입로는 한쪽에 형성할 수 있어, 로봇의 진입을 위해 충전 스테이션(600) 전방에 비워두어야 하는 공간의 크기도 줄어들 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 충전 스테이션(600)을 도시한 사시도이다.
본 발명의 로봇 충전 스테이션(600)은 바닥면에 고정되고 일측에 진입경사로(615)를 포함하는 베이스 케이스(610)와 베이스 케이스(610)의 상부에 회전 가능하게 결합하는 회전 케이스(620)로 구성된다.
본 발명의 회전 케이스(620)는 베이스 케이스(610) 상에서 회전하므로 베이스 케이스(610)와 회전 케이스(620)는 원판 형상을 가질 수 있다. 베이스 케이스(610)는 바닥면에 안착되는 베이스 플레이트(611)와 외측 둘레에 위치하는 베이스 림(612)을 포함할 수 있다.
베이스 림(612)은 회전 케이스(620)의 외측 둘레를 감싸며, 회전 케이스(620)의 바닥면인 회전 플레이트(621)의 두께에 상응하는 높이를 가진다. 베이스 림(612)의 상면과 회전 플레이트(621)의 상면은 동일 높이를 가질 수 있다.
회전 케이스(620)는 복수개의 로봇(100)이 안착될 수 있도록 복수 개의 충전영역(625)으로 구획될 수 있다. 각 충전영역(625)은 제1 각도를 가지는 부채꼴 형상을 가질 수 있으며, 각 충전영역(625)의 크기는 동일하게 구성할 수 있다. 본 실시예에서 6개의 충전영역(625)으로 구획되어 각 충전영역(625)의 중심각(제1 각도)은 60°이다.
각 충전영역(625)의 중앙에는 로봇의 충전 단자와 접속가능한 충전 포트를 포함하는 충전박스(630)가 위치한다. 각 충전영역(625)은 파티션(622)을 이용하여 구획될 수 있으며, 파티션(622)은 로봇이 충전박스(630) 방향으로 진입할 수 있도록 가이드 하면서 동시에 회전 케이스(620)가 회전 시 로봇을 지지하는 역할을 한다.
충전박스(630)의 개수와 파티션(622)의 개수는 구획된 충전영역(625)의 개수에 대응되며, 본 실시예는 6개의 충전박스(630)와 6개의 파티션(622)으로 구성될 수 있다. 복수 개의 충전박스(630)는 회전 케이스(620)의 중앙에서 제1 각도를 이루며 배치되고, 파티션(622)도 제1 각도를 이루며 배치될 수 있다.
충전박스(630)는 로봇의 충전단자의 높이에 상응하는 높이에 충전포트(632)를 구비하며, 로봇은 전면 카메라 및 라이다 등을 이용하여 충전박스(630)의 충전포트(632)와 로봇의 충전단자가 결합하도록 이동할 수 있다.
충전박스(630)의 전방에는 로봇의 휠이 고정될 수 있도록 안착홈(633)을 포함할 수 있으며, 안착홈(633)은 회전 케이스(620) 회전 시 회전 플레이트(621) 상에서 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.
진입경사로(615)는 베이스 케이스(610)의 외곽에 위치하며바닥면에서 베이스 림(612)의 상면까지 이어진다. 베이스 림(612)은 회전 케이스(620)의 상면과 높이가 같으므로 진입경사로(615)를 따라 진입한 로봇은 베이스 케이스(610)의 상면으로 이동할 수 있다.
구동부를 제어하고 충전박스를 모니터링 하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있으며, 제어부는 도 2에 도시된 로봇 충전 스테이션 내에 위치할 수도 있고, 물류현장의 전체 로봇(100)을 제어하는 로봇 제어 시스템에서 각 로봇(100)의 충전량을 고려하여 로봇 충전 스테이션(600)도 제어할 수 있다.
제어부는 회전 케이스(620)의 각 충전영역(625) 중 제1 충전영역(625a)을 진입경사로(615)와 연결되도록 회전 케이스(620)를 회전시킬 수 있다. 제1 충전영역(625a)제1 충전영역(625a)는 로봇이 위치하지 않는 빈 충전영역이나, 충전이 거의 완료된 로봇(100)이 위치하는 충전영역일 수 있다. 제어부는 충전박스(630)에서 전류흐름을 모니터링하여 제1 충전영역(625a)을 지정할 수 있다.
제어부는 빈 충전영역을 제1 충전영역(625a)으로 지정하여 진입경사로(615)를 향하도록 배치하면, 충전이 필요한 로봇(100)이 진입경사로(615)를 따라 제1 충전영역(625a)으로 이동할 수 있다. 충전완료된 로봇이 진입경사로(615)를 통해 하차할 수 있도록 제어부는 충전이 거의 완료된 로봇이 위치하는 충전영역(625)을 제1 충전영역(625a)으로 지정하고, 제1 충전영역(625a)이 진입경사로(615)와 일치하도록 회전 케이스(620)를 회전할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예의 로봇 충전 스테이션(600)의 진입경사로(615)는 회전 케이스(620)의 구획된 충전영역(625)의 최외곽 사이즈에 상응하는 너비를 가질 수 있다. 진입경사로(615)는 도 1에 도시된 바와 같이 벽면이나 장애물과 중첩되지 않는 방향으로 배치하여 로봇(100)이 진입경사로(615)를 통해 회전 케이스(610)의 회전 플레이트(621) 위로 올라갈 수 있다.
도 3은 본 발명의 로봇 충전 스테이션(600)의 진입경사로(615)의 다른 실시예로서, 진입경사로(615)가 하나의 충전영역(625)의 너비 이상의 크기를 가질 수 있다. (a)와 같이 벽면이나 장애물에 의해 진입이 방해되는 충전영역(625)에는 진입경사로(615)를 배치하지 않고, 벽면이나 장애물이 없어 진입이 방해되지 않는 방향에는 복수개의 충전영역(625)과 중첩 배치되도록 진입경사로(615)의 크기를 크게 형성할 수 있다.
도 3의 (a)와 같이 코너에 로봇 충전 스테이션(600)을 배치하는 경우, 180°정도 범위에 배치된 충전영역(625b)(본 실시예에서는 3개 충전영역(625b))과 이어지는 진입경사로(615)를 구비할 수 있다. 본 실시예의 진입경사로(615)는 구획된 각 충전영역(625)의 너비에 상응하는 크기로 분리될 수 있으며 각 진입경사로(615)는 선택적으로 베이스 케이스(610)의 외곽에 장착 또는 제거할 수 있다.
도 3의 (b)를 참고하면, 본 실시예의 로봇 충전 스테이션(600)의 진입경사로(615)는 베이스 케이스(610)의 외곽둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다. 벽면이나 장애물을 향하는 진입경사로(615) 부분은 로봇이 통과할 수 없다.
제어부는 진입경사로(615) 중 로봇이 진입할 수 없는 부분과 진입 가능한 부분을 구분하고, 진입 가능한 위치에 제1 충전영역(625a)이 위치하도록 회전 케이스(620)를 제어할 수 있다. 회전 케이스(620)의 구획된 충전영역(625)의 크기보다 큰 진입경사로(615)를 포함하는 경우 복수개의 제1 충전영역(625a)을 지정할 수 있어, 회전 케이스(620)의 회전을 최소화 할 수 있다.
도 4는 도 2의 A-A단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 베이스 케이스(610) 위에서 회전 케이스(620)가 회전할 수 있도록 구동부(640)가 베이스 케이스(610)와 회전 케이스(620)의 중앙에 위치한다. 구동부(640) 및 충전박스(630)에 전원을 공급하기 위한 접속구조를 배치하기 위해 베이스 케이스(610)와 회전 케이스(620)는 중앙부분에 돌출된 코어(613, 623)를 포함할 수 있다.
베이스 케이스(610)의 베이스 코어(613)는 베이스 플레이트(611)의 중앙에서 돌출되며 내측에 작은 통로를 통해 전원을 공급하는 전원 케이블(637)이 통과 할 수 있다. 회전 케이스(620)의 아우터 코어(623)는 베이스 코어(613)를 외측에 소정거리 이격되어 배치될 수 있으며 내부 공간을 포함하는 다면 기둥형상을 가질 수 있다.
아우터 코어(623)는 각 충전영역(625)을 향하는 면이 직선을 이루도록 360°/제1 각도의 개수를 가지는 다면 기둥형상을 가질 수 있다. 본 실시예는 6개의 면을 가지는 육각기둥 형상의 아우터 코어(623)를 도시하고 있다.
베이스 코어(613)는 아우터 코어(623)의 내측에 위치하여 외부로 노출되지 않으나, 아우터 코어(623)는 외측으로 노출되며 아우터 코어(623)의 상부를 커버하는 코어커버(624)를 더 포함할 수 있다.
코어커버(624)는 아우터 코어(623)의 내측을 커버하면서 동시에 베이스 코어(613)의 상부와 회전 가능하게 결합하여 베이스 코어(613)를 중심으로 회전 케이스(620)가 안정적으로 회전할 수 있다.
충전 상태를 표시하는 인디케이터(626)를 충전박스(630)에 배치할 수도 있으나 충전박스(630)는 도 1에 도시된 바와 같이 로봇(100)이 전방에 위치하면 가려 보이지 않으므로 아우터 코어(623) 또는 코어커버(624)에 충전 상태를 표시하는 인디케이터(626)를 배치할 수 있다. 본 실시예의 로봇 충전 스테이션(600)은 도 2에 도시된 바와 같이 코어커버(624)에 인디케이터(626)가 배치된다.
베이스 코어(613)의 외측 둘레에 위치하는 링기어(642)는 링형상으로 톱니가 형성된다. 모터(641)는 회전 케이스(620)에 고정되며, 모터(641)의 헤드기어가 링기어(642)와 맞물려 링기어(642)에 회전력을 제공할 수 있다. 모터(641)가 회전하면 회전 케이스(620)는 베이스 케이스(610)에 대해 상대적으로 회전할 수 있다.
충전영역충전영역충전영역충전영역구동부(640)는 충전박스(630)가 진입경사로(615)와 직선상에 위치하도록 제1 각도 단위로 회전하도록 구성할 수 있다. 회전 후 정확한 위치에서 멈추었는지 여부를 판단할 수 있도록 본 발명의 로봇 충전 스테이션(600)은 회전센서(645)를 구비할 수 있다.
회전센서(645)는 광학센서나 스위치를 포함할 수 있다. 광학센서는 베이스 케이스(610)에 위치하는 식별표지를 광학적으로 인식하고, 스위치는 물리적으로 눌려 식별표지를 감지할 수도 있다. 회전센서(645)는 베이스 케이스(610)에 위치하는 고정자석(643)을 감지하는 홀IC 등을 포함할 수 있다. 다양한 방식의 회전센서(645)를 이용할 수 있으나, 이하에서는 고정자석(643)을 감지하는 홀IC 타입의 회전센서(645)를 기초로 설명하도록 한다.
고정자석(643)과 회전센서(645)는 로봇 충전 스테이션(600)의 중앙에서 이격된 위치에 배치될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 고정자석(643)은 베이스 림(612)에 위치하고, 회전센서(645)는 회전 케이스(620)에 위치할 수 있다. 회전 중심에서 이격되어 배치할수록 회전각도를 미세하게 감지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 충전 스테이션(600)을 도시한 평면도로서, 고정자석(643)은 제1 각도마다 모터(641)가 회전한 것을 감지할 수 있도록 제1 각도 마다 배치될 수 있다.
회전센서(645)는 회전 케이스(620)에 위치할 수 있으며, 고정자석(643)과 대향하는 위치에서 배치될 수 있다. 회전센서(645)가 고정자석(643)에 근접하면 자력의 변화를 감지하여 회전 케이스(620)가 제1 각도 회전한 것으로 판단할 수 있다.
고정자석(643)의 개수에 상응하여 회전센서(645)는 각 충전영역(625)마다 구비할 수도 있으나, 하나만 구비하더라도 복수개의 고정자석(643) 중 하나를 감지하면 회전 케이스(620)가 제1 각도 회전하고, 복수개의 충전영역(625) 중 하나가 진입경사로(615)에 배치된 것을 인식할 수 있다.
회전 케이스(620)는 양방향으로 회전 가능하여 회전방향을 인식하기 위해 회전센서(645)의 좌우에 방향센서(646)를 배치할 수 있다. 회전 케이스(620)가 회전을 시작하면 방향센서(646) 중 하나가 고정자석(643)을 감지할 수 있으며, 고정자석(643)을 감지한 방향센서(646)의 값을 기초로 회전 케이스(620)의 회전 방향을 감지할 수 있다.
예를 들어 회전센서(645)의 시계방향에 위치하는 방향센서(646)가 고정자석(643)을 감지하면 회전 케이스(620)는 반 시계 방향으로 회전하는 것을 인식할 수 있다. 제어부는 회전센서(645)와 방향센서(646)에서 감지한 값을 기초로 진입경사로(615)에 위치하는 충전영역(625)을 판단할 수 있다.
제어부는 충전박스(630)의 전류의 세기를 기초로 충전량을 판단할 수 있으며 충전이 완료되거나 충전이 거의 완료된 로봇이 위치하는 제1 충전영역(625a)이 진입경사로(615)와 나란히 배치되도록 회전 케이스(620)를 회전시킬 수 있다.
제1 각도만큼 회전할 때 마다 고정자석(643)과 인력을 형성하는 회전자석(미도시)을 더 포함할 수 있다. 회전자석은 회전 케이스(620)의 외곽에 구비되며, 회전 케이스(620)의 중앙에서 모터(641)가 고정하므로 고정자석(643)과 회전자석은 회전 중심에서 이격된 위치에서 회전 케이스(620)를 고정할 수 있다. 모터(641)는 고정자석(643)과 회전자석의 인력 이상의 힘을 인가하여 회전시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 충전 스테이션(600)의 베이스 케이스(610)를 도시한 사시도로서, 회전 케이스(620)가 베이스 케이스(610) 에 대해 안정적으로 회전할 수 있도록 베이스 플레이트(611)와 회전 플레이트(621) 사이에 위치하는 베어링(616)을 더 포함할 수 있다.
본 실시예는 베이스 플레이트(611) 상에 고정된 베어링(616)으로 지름방향으로 복수개의 베어링(616)이 배치되고, 소정각도를 이루며 이격되어 배치될 수 있다. 지름 방향으로 일렬로 배치된 베어링(616)을 베어링 그룹(616g)이라 하면, 베어링 그룹(616g)은 복수개가 소정각도를 이루며 원주방향으로 배치될 수 있다.
베어링(616)은 회전 플레이트(621)의 각 충전영역(625)에 로봇이 안착된 경우 로봇의 무게를 지지할 수 있도록 제1 각도와 같거나 그보다 작은 각도를 이루며 등간격으로 배치될 수 있다.
6개의 충전영역(625)을 포함하는 본 실시예의 로봇 충전 스테이션(600)은 30° 간격으로 배치되어 제1 각도인 60°의 반의 간격으로 배치될 수 있다. 이 경우 한 충전영역(625)의 하부에 위치하는 베어링 그룹(616g)은 2개 그룹이 위치하므로 로봇의 무게를 안정적으로 지지할 수 있다.
회전 케이스(620)가 회전하더라도 안정적으로 베이스 코어(613)에 위치하는 전원 케이블(637)과 접속할 수 있도록, 베이스 코어(613)의 둘레를 감싸는 커넥터 링(636)을 포함할 수 있다. 커넥터 링(636)의 내측면은 베이스 코어(613)의 외측면으로 노출된 전원 케이블(637)과 접속될 수 있다.
커넥터 링(636)은 원통형의 형상을 가지고 있어, 커넥터 링(636)이 회전하더라도 커넥터 링(636)의 적어도 일부분이 접속된 상태를 유지할 수 있다. 커넥터 링(636)은 도 4에 도시된 바와 같이 회전 코어에서 연장된 메탈 브릿지(635)와 연결될 수 있다.
메탈 브릿지(635)는 충전박스(630)의 충전포트(632)와 연결되는 충전 케이블(634)과 연결될 수 있다. 회전 케이스(620)가 회전시 메탈 브릿지(635)에 연결된 커넥터링은 베이스 코어(613)의 외측면을 따라 회전할 수 있다.
커넥터 링(636)의 내측면 중 적어도 일측에서 접속이 되면 전원 케이블(637)을 통해 전원을 인가 받을 수 있으며, 커넥터 링(636)에 연결된 메탈 브릿지(635)를 통해 각 충전박스(630)의 충전포트(632)와 병렬로 연결되어 복수개의 로봇을 동시에 충전할 수 있다.
도 7은 본 발명의 로봇 충전 스테이션(600)에 충전할 수 있는 로봇(100) 들의 배터리 상태의 일 예를 도시한 그래프이다. 로봇(100) 충전의 우선순위는 전체 로봇(100)의 운영시간 대비 충전기(630)의 개수 및 충전시간을 고려하여 전체 평균값 또는 지정 타겟(target)값을 정하여 우선순위를 결정할 수 있다. 충전관리 시스템은 전체 로봇(100)들의 배터리 잔량을 비교하여 평균값 또는 타겟 값에서 가장 먼 로봇(Robot 4)을 우선 충전 대상으로 지정하여 로봇(100)들의 충전 순서를 결정할 수 있다.
우선충전 대상이 많은 경우 로봇 충전 스테이션(600)에 위치하는 로봇(Robot 6)이 완전히 충전되기 전이라도 일정 기준 이상(예를 들면 평균값 또는 80% 등) 충전되면 로봇 충전 스테이션(600)에서 충전을 중단하고 우선 충전 대상 로봇(Robot 4)에게 충전영역을 내줄 수 있다.
본 발명의 로봇 충전 스테이션(600)은 코너에 설치할 수 있고, 복수개의 충전기의 진입루트를 하나로 통일하여 물류로봇(100)의 진입을 위한 공간을 절약할 수 있다.
충전에 따른 공간의 비효율을 개선하여 공간제약으로 인한 물류로봇(100) 도입의 허들을 제거할 수 있다. .
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (15)

  1. 바닥면에 고정되고 외곽에 진입경사로를 포함하는 베이스 케이스;
    상기 베이스 케이스의 상부에 회전 가능하게 결합하고 제1 각도로 구획된 복수개의 충전영역(charging site)를 포함하는 회전 케이스;
    상기 회전 케이스의 각 충전영역에 설치된 복수개의 충전박스; 및
    상기 회전 케이스를 회전시키는 구동부; 및 회전 케이스의 복수개의 충전영역 중 제1 충전영역이 상기 진입경사로를 향하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    로봇 충전 스테이션.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 케이스는 중앙에 상측으로 돌출된 베이스 코어를 포함하고,
    상기 구동부는
    상기 베이스 코어의 외측을 따라 형성된 링기어;
    상기 회전 케이스에 고정되며 상기 링기어의 일측에 맞물려 회전력을 제공하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는
    로봇 충전 스테이션.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 케이스는 중앙에 상측으로 돌출된 베이스 코어를 포함하고,
    상기 회전 케이스는 상기 베이스 코어의 외측면을 감싸는 아우터 코어를 포함하며,
    상기 충전박스는 상기 아우터 코어를 따라 상기 제1 각도를 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는
    로봇 충전 스테이션.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전 케이스는 상기 아우터 코어에서 연장되며 상기 제1 각도 간격으로 배치된 복수개의 파티션을 포함하며,
    상기 파티션 사이에 상기 충전박스가 각각 배치되는 것을 특징으로 하는
    로봇 충전 스테이션.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 베이스 코어에 연결된 전원 케이블;
    상기 전원 케이블과 접촉하며 상기 베이스 코어의 외측을 감싸는 커넥터 링;
    상기 커넥터 링과 상기 아우터 코어를 연결하는 메탈 브릿지; 및
    상기 메탈 브릿지와 상기 충전박스를 연결하는 충전 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는
    로봇 충전 스테이션.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는
    상기 제1 각도의 n배수에 상응하는 각도로 상기 회전 케이스를 회전시키는 것을 특징으로 하는
    로봇 충전 스테이션.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 베이스 케이스에 상기 제1 각도 간격으로 배치된 복수개의 고정 고정자석; 및
    상기 회전 케이스에 상기 고정자석을 감지하는 회전센서를 포함하며,
    상기 구동부는 상기 회전센서가 상기 고정자석을 감지하면 상기 회전 케이스의 회전을 중단시키는 것을 특징으로 하는
    로봇 충전 스테이션.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전센서의 좌우에 위치하며 상기 고정자석을 감지하는 방향센서를 포함하며,
    상기 한 쌍의 방향센서 중 상기 고정자석을 감지한 방향센서를 기초로 상기 회전 케이스의 회전방향을 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    로봇 충전 스테이션.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 회전센서는 홀IC 또는 광센서인 것을 특징으로 하는
    로봇 충전 스테이션.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 충전박스의 충전포트에 접속한 로봇의 충전상태를 모니터링하고,
    충전이 완료에 임박한 로봇이 위치하는 충전영역 또는 비어있는 충전영역 중 하나를 상기 제1 충전영역으로 지정하는 것을 특징으로 하는
    로봇 충전 스테이션.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 진입경사로는
    상기 회전 케이스의 구획된 충전영역의 최외곽 너비에 상응하는 너비를 가지는 것을 특징으로 하는
    로봇 충전 스테이션.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 진입경사로는 상기 회전 케이스의 구획된 충전영역의 너비보다 크게 상기 베이스 케이스의 외곽을 따라 형성되며,
    상기 제어부는 벽면 또는 장애물을 향하지 않는 위치의 진입경사로에 상기 제1 충전영역이 위치하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는
    로봇 충전 스테이션.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 로봇의 충전량을 표시하는 인디케이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    로봇 충전 스테이션.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 케이스의 상면과 상기 회전 케이스의 하면 사이에 위치하는 베어링을 포함하며,
    상기 베어링은 상기 제1 각도의 1/2의 각도인 제2 각도로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는
    로봇 충전 스테이션.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 회전 케이스의 상기 충전박스의 전방에 위치하며 상기 로봇의 휠이 걸리는 안착홈을 포함하는 것을 특징으로 하는
    로봇 충전 스테이션.
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