스마트 웨어하우징 및 공장용 올방향 자율 이동 로봇(AMR)

1. 솔루션 개요

이 솔루션은 창고 시나리오에서 선반 또는 재료의 자동화된 정밀하고 효율적인 운송을 목표로 설계되었습니다. 이 로봇은 고급 다방향 이동 시스템, 지능형 리프팅 및 회전 메커니즘, 적응형 화물 잠금 장치, 그리고 포괄적인 환경 인식 시스템을 통합하고 있습니다. 이를 통해 자동화된 창고와 스마트 공장에 원활하게 통합될 수 있으며, 물류 효율성을 크게 향상시키면서 노동 비용과 운영 위험을 줄일 수 있습니다.

II. 시스템 구성 및 핵심 기술

운송 로봇은 주로 4개의 핵심 시스템으로 구성됩니다: 이동 섀시, 회전 리프팅 장치, 적응형 잠금 장치, 그리고 통합 제어 시스템.

1. 이동 섀시: 민첩한 다방향 이동 및 안정적인 하중 부담

섀시는 로봇의 이동 기반이며, 구조적 견고성을 위해 본체와 일체화된 고강도 사각 베이스 플레이트를 특징으로 합니다.

• 다방향 이동 시스템: 독립적으로 구동되는 4개의 Mecanum 휠 어셈블리를 장착하고 있습니다. 각 휠은 독립적인 모터로 구동되어 로봇에게 전방/후방, 측면, 대각선, 그리고 360° 현지 회전 등 모든 방향의 이동 능력을 부여하여 좁은 공간에서도 뛰어난 조종성을 제공합니다.
• 강화된 충격 흡수 시스템: 두 개의 대각선으로 위치한 휠 브래킷에는 고성능 충격 흡수 장치가 장착되어 있습니다. 이러한 장치는 관절 구조와 가이드 메커니즘(소켓 + 가이드 컬럼)을 결합하고 원통형 스프링을 감쇠 요소로 사용하여 불평탄한 바닥으로 인한 진동을 효과적으로 흡수하여 이동 및 리프팅 작업 중 극단적인 안정성을 보장합니다.
• 안전 및 보조 디자인: 물리적 보호를 위한 앞뒤 범퍼가 장착되어 있습니다. 본체 상부에는 리프팅 메커니즘을 위한 접근 구멍이 있으며, 휠 위에는 열 방출 창과 빛 투과 패널이 설계되어 모터 냉각과 유지 관리를 위한 내부 조명을 제공합니다.

2. 회전 리프팅 장치: 정밀한 리프팅 및 각도 조정

이 장치는 로봇의 "실행팔" 역할을 하며, 섀시 내부에 수직으로 설치되어 화물의 리프팅 및 각도 조정을 담당합니다.

• 듀얼 드라이브 설계: "리드 스크루-너트" 전송 원칙에 따라 두 개의 독립적인 모터로 제어됩니다:
  • 리프팅 모터: 리프팅 기어를 구동하여 리드 스크루 하단에 장착된 리프팅 기어 링과 맞물려 리드 스크루를 회전시킵니다. 이 회전은 리드 스크루 너트를 통해 정밀한 수직 리프팅을 수행합니다.
  • 회전 모터: 회전 기어를 구동하여 리드 스크루 너트와 일체화된 회전 기어 링과 맞물려 상부 리프팅 플레이트를 360° 연속 회전시킵니다.
• 기능 통합: 특정 높이까지 선반을 리프팅하고 중공간에서 각도를 조정하여 다양한 높이와 방향의 저장 위치와 완벽하게 연결되며, 작동 범위를 크게 확장합니다.

3. 적응형 잠금 장치: 지능형 인식 및 신뢰성 있는 잠금

이 장치는 고정 프레임 내부에 설치되어 리프팅 전후에 선반을 자동으로 식별하고 잠금합니다.

• 적응형 구조: 삼각형 박스 구조를 갖춘 지원 프레임과 적응형 프레임을 사용하며, 수직 슬라이드로 연결됩니다. 적응형 프레임은 수직으로 부유하여 접촉 시 선반과 일치하는 접촉을 보장합니다.
• 전자석 잠금: 적응형 프레임은 볼 헤드 연결을 갖춘 두 개의 전자석을 장착하고 있어 360° 자유 회전이 가능합니다. 이는 선반과의 최대 면적 접촉을 보장하여 안전하고 신뢰성 있는 고정을 가능하게 합니다. 전자석은 프레임 도어 패널의 접근 구멍을 통해 작동합니다.
• 정밀한 감지: 한계 스위치와 근접 센서를 장착하여 선반에 접근할 때 상대 위치를 정확히 감지하여 섀시의 최종 정렬을 유도하고 실패 없는 잠금 과정을 보장합니다.

4. 통합 제어 시스템 및 인식 네트워크

제어기는 로봇의 "뇌" 역할을 하며, 본체 내부에 통합되어 모든 동작을 조정합니다.

• 포괄적인 인식:
  • 깊이 카메라: 선반의 정확한 3D 위치를 식별하여 로봇의 초기 위치 결정을 유도합니다.
  • LiDAR: 고정 프레임 전면에 장착되어 대규모 전방 장애물 감지 및 SLAM 기반 맵핑/네비게이션을 가능하게 합니다.
  • 다중 모달 센서 배열: 본체 양측에 초음파 및 광전 센서가 혼합되어 장애물 크기에 따른 센서 읽기 변화를 분석하여 근거리 블라인드 스폿에 대한 보완적인 보호를 제공합니다.
• 인간-기계 상호작용 (HMI): 긴급 정지 버튼과 상태 표시등을 포함하여 운영 안전성을 보장하고 실시간 장비 상태 표시를 제공합니다.

III. 지능형 워크플로우

1. 태스크 할당 및 위치 결정: 시스템 명령을 받으면 로봇은 LiDAR를 사용하여 목표 선반 영역으로 이동합니다. 깊이 카메라를 사용하여 정확한 최종 위치 결정을 수행합니다.
2. 정밀한 정렬 및 교정: 로봇은 선반 아래로 이동합니다. 적응형 잠금 장치의 센서가 활성화되어 미세 조정을 수행하여 선반과 최적의 정렬을 보장합니다.
3. 적응형 잠금: 정렬 후 전자석이 활성화되어 선반의 지정된 점에 단단히 붙어 화물을 고정합니다.
4. 리프팅 및 각도 조정: 회전 리프팅 메커니즘이 활성화됩니다. 리프팅 모터가 선반을 부드럽게 지면에서 들어올립니다. 그 다음 회전 모터가 목적지에 따라 선반의 각도를 조정합니다.
5. 지능형 운송: 로봇은 계획된 경로를 따라 선반을 목적지까지 운송합니다. LiDAR와 센서 배열을 사용하여 전체 과정에서 활성 장애물 회피를 수행합니다.
6. 언로딩 및 반환: 목표 지점에 도달하면 리프팅 메커니즘이 선반을 자리에 내려놓고 전자석이 비활성화되어 해제됩니다. 로봇은 다음 태스크로 진행하거나 대기 영역으로 돌아갑니다.

IV. 핵심 장점 요약

• 최고의 유연성: 다방향 이동 섀시는 어느 방향으로든 유연한 이동을 가능하게 하여 회전 반경을 크게 줄이고 공간 활용 및 운영 효율성을 향상시킵니다.
• 높은 지능: 깊이 비전, LiDAR, 그리고 여러 센서를 통합하여 식별, 위치 결정, 잡아당기기, 장애물 회피 등의 전체 프로세스를 자동화하여 높은 수준의 지능을 제공합니다.
• 예외적인 안정성: 독특한 충격 흡수 설계는 울퉁불퉁함을 효과적으로 필터링하며, 전자석 잠금 방법과 결합하여 가치있는 또는 취약한 물품의 안정적인 운송을 보장합니다.
• 강력한 기능: 이동, 리프팅, 회전 기능을 하나의 단위로 통합하여 복잡한 창고 환경에서 장거리, 다수 목적지 운송 요구사항을 처리할 수 있습니다.
• 원활한 자동화 통합: 표준화된 제어 시스템 인터페이스는 상위 창고 관리 시스템(WMS) 및 창고 제어 시스템(WCS)과 쉽게 통합되며, "무인 공장" 및 자동화된 저장 시스템 구축에 이상적인 솔루션입니다.