무인운반차(AGV)의 주행경로 및 위치인식을 위한 라인스캔카메라를 이용한 패턴인식 알고리즘 구현

김수현(Kim Soo Hyun),이형규(Lee Hyung Gyu) 한국산업정보학회 2018 한국산업정보학회논문지 Vol.23 No.1

AGVS (Automated Guided Vehicle System)는 작업 공간 내 특정 물건 또는 상품들을 자동으로 이동 시켜주는 물류 자동화의 핵심 기술이다. 기존의 AGV는 독립적인 실내위치인식 기술과 함께 각 AGV별로 주행경로 인식을 위해 레이저, 마그네틱, 관성 센서 등을 이용하기 때문에 고비용이며 유지 및 확장이 어렵다는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해 본 논문에서는 라인스캐카메라 기반의 마이크로 컨트롤러에서도 구현 가능한 경량화 된 패턴인식 기술을 이용하여 AGV의 주행제어뿐 아니라 위치인식을 동시에 할 수 있는 기술을 제안한다. 제안된 패턴인식기술은 각 AGV가 라인으로 표시된 경로를 인식하여 자율주행을 가능하게 할 뿐 아니라 경로 상에 바코드 형태의 간단한 이미지 형태로 설치된 패턴인식을 통해 AGV자신의 위치를 파악하는 기술을 동시에 제공하기 때문에 AGVS 구현 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐 아니라 경로 재설정 및 확장에 유리하다. 제안된 기술의 효용성 검증을 위해 마이크로 컨트롤러에서 동작 가능한 패턴인식기술을 구현하였고, AGV 프로토타입을 이용한 실험으로 그 결과 및 효용성을 검증하였다. AGVS (Automated Guided Vehicle System) is a core technology of logistics automation which automatically moves specific objects or goods within a certain work space. Conventional AGVS generally requires the in-door localization system and each AGV equips expensive sensors such as laser, magnetic, inertial sensors for the route recognition and automatic navigation. thus the high installation cost is inevitable and there are many restrictions on route(path) modification or expansion. To address this issue, in this paper, we propose a cost-effective and scalable AGV based on a light-weight pattern recognition technique. The proposed pattern recognition technology not only enables autonomous driving by recognizing the route(path), but also provides a technique for figuring out the loc ation of AGV itself by recognizing the simple patterns(bar-code like) installed on the route. This significantly reduces the cost of implementing AGVS as well as benefiting from route modification and expansion. In order to verify the effectiveness of the proposed technique, we first implement a pattern recognition algorithm on a light-weight MCU(Micro Control Unit), and then verify the results by implementing an MCU_controlled AGV prototype.

확률적 시뮬레이션 기반 AGV 배차

최이(Choe, Ri),박태진(Park, Tae-Jin),류광렬(Ryu, Kwang-Ryel) 한국항해항만학회 2008 한국항해항만학회지 Vol.32 No.10

자동화 컨테이너 터미널에서 안벽크레인, AGV (Automated Guided Vehicle)와 같은 하역장비의 작업은 수많은 요인에 영향을 받으며, 이로 인해 각 장비의 작업시간 예측에 있어 불확실성이 존재한다 이러한 불확실성은 AGV 배차를 어렵게 만들고 작업효율을 떨어뜨리는 주요 원인 중 하나이다. 본 논문에서는 이러한 불확실성에 대처하기 위하여 확률적 시뮬레이션 기반 AGV 배차 알고리즘을 제안한다. 제안 방안은 AGV에 작업을 할당할 때, 할당된 작업의 수행 및 이후 일정 기간 동안의 AGV의 작업에 대해 확률적 시뮬레이션을 여러 번 반복 수행하여 작업할당에 대한 평가치의 확률적 표본을 수집한다. 수집한 표본으로부터 평가의 기대치를 추정하고 이를 이용하여 대안을 평가함으로써 불확실성의 영향을 줄인다. 평가의 신뢰도를 높이기 위해서는 많은 수의 표본을 수집해야 하므로 실시간 제약 하에서 수집 가능한 확률적 표본의 수를 늘리기 위해 이벤트 기반의 고속 시뮬레이션을 디자인하였다. 시뮬레이션 실험을 통해 검증한 결과 불확실성이 있는 환경에서 제안방안의 성능이 정적인 환경을 가정하는 방안보다 뛰어남을 확인하였다. In an automated container terminal, various factors affect the operation of container handling equipment such as quay cranes and AGVs, and thus calculating the exact operation time is nearly infeasible. This uncertainty makes it difficult to dispatch AGVs well. In this paper, we propose a simulation-based AGV dispatching algorithm When dispatching an AGV to an operation, the proposed algorithm conducts multiple stochastic simulation for the succeeding AGV operations for the predetermined period to collect stochastic samples of the result of the dispatching. In the stochastic simulation, the uncertainty of crane operations is represented as a simple probability distribution and the operation time of a crane is determined according to this. A dispatching option is evaluated by the total delay time of quay cranes which is estimated by averaging the quay crane delay of each simulation In order to collect a sufficient number of samples that guarantee the credibility of the evaluation, we devised a high-speed simulator that simulates AGV operation The effectiveness of the proposed algorithm is validated by simulation experiments.

AGV 시스템의 모델링 및 교통제어를 위한 Simulation Tool 개발

홍현주(Hyun-Ju Hong),노영식(Young-Shick Ro),강희준(Hee-Jun Kang),서영수(Young-Soo Suh),김태후(Tai-Hoo Kim) 한국지능시스템학회 2004 한국지능시스템학회논문지 Vol.14 No.4

본 논문에서는 가상 AGV를 이용한 AGVS의 시스템 모델링과 교통제어 대해 연구하였다. 실제 AGV에 기초한 가상의 AGV의 모델을 제안하고 각각의 가상 AGV가 독립적으로 명령을 수행하도록 하였다. 또한 공장 환경을 모델링하기 위해 연속된 직선경로정보와 AGV가 작업할 작업장소를 Vector Drawing방식으로 모델링이 가능하도록 하였다. 그리고, 서로 다른 AGV가 경로 합류점에서의 충돌을 방지하면서 정지하지 않고 AGV를 통과시킬 수 있도록 합류구역의 교통제어방식과 경로가 정체될 때 이를 우회할 수 있도록 하는 알고리즘을 제안하였다. 그리고 제안된 모델과 교통제어방식에 대하여 시뮬레이션을 수행하여 유효성을 검증하였다. In this paper, we studied about AGVs modeling and material handling automation simulation using a virtual AGV. The proposed virtual AGV model that operates independently each other is based on a real AGV. Continuous straight-line and workstation model using vector drawing methodthat could easily, rapidly work system modeling are suggested. Centralized traffic control, which could collision avoidance in intersection and should not stop AGV as possible, and algorithm for detour routing which performs when another AGV is working in pre-routed path are proposed. The traffic control and the algorithm have been proved efficience by simulation.

AGV 기반 제조물류시스템의 성능평가를 위한 해석적 모형에 관한 연구 -반도체 Tandem 레이아웃 시스템을 중심으로-

이문수 ( Moon Su Lee ),채준재 ( Jun Jae Chae ) 한국로지스틱스학회 2010 로지스틱스연구 Vol.18 No.2

본 논문에서는 AGV(Automated Guided Vehicle)기반의 Tandem 레이아웃 내 구역(zone)의 물류 시스템 성능을 분석하기위해 대기행렬이론을 이용한 새로운 개념의 해석적 모형을 개발하고 이를 제시하였다. 일반적으로 해석적 모형이 가지는 간편함과 편리함에도 불구하고 AGV기반의 제조물류시스템의 분석을 위해서는 시뮬레이션기법이 주로 사용되어 왔었다. 이러한 현상의 가장 큰 이유 중 하나는 해석적 모형 자체의 부정확성 때문이었다. 따라서 본 논문에서는 AGV 기반의 제조물류시스템이 가지는 특성을 감안한 정확한 해석적 모형 개발 방법론을 제시하고 여기에 AGV 배차규칙을 어떻게 반영할 수 있는지에 대한 기본적인 접근방법에 대해 논하고자 한다. 이를 위해 우선 AGV기반의 제조물류시스템이 가지는 특성인 상태의존성(state-dependency)을 감안한 모형을 개발하고 해당 모형을 바탕으로 기본적인 2가지 AGV 배차규칙(Shortest Distance Rule: SDR; Time Limit/Shortest Distance Rule: TL/SDR)들을 어떻게 반영할 수 있는지에 대한 방법론을 제시하고 예제를 통해 그 정확성을 분석하였고, 각각의 경우 시뮬레이션 모델을 통해 해석적 모형의 정확성을 비교 검토하였다. This study presents a new analytical model with bases of queueing theory for analyzing the performance of material handling system of zone in AGV-based Tandem layout. Generally, the simulation method is preferred to analyze the AGV-based material handling system since the inaccuracies of analytical model though the analytical model is simple and convenient to apply. Thus, this paper introduces the methodology for developing analytical model which is well representing the characteristics of AGV-based material handling system. This paper also discusses the basic approaches for how the AGV dispatching rules are applied to the model. We developed the model taking one of the characteristics of AGV based material handling system, the state-dependency, into consideration. With this model, we suggest the methodology for how the two AGV dispatching rules, shortest distance rule (SDR) and time limit/shortest distance rule (TL/SDR), can be applied to the model. The accuracy of the model was investigated through the example problem and result of simulation model.

Tandem AGV 레이아웃을 위한 효율적 휴리스틱 알고리즘

이문수(Moonsu Lee) 한국산업경영학회 2007 經營硏究 Vol.22 No.4

Automated Guided Vehicle(AGV) 물류시스템은 물류시스템 내에서 물류의 이동이 AGV를 통해 이루어지는 시스템으로서 통합형(Conventional) AGV 레이아웃 시스템과 Tandem AGV 레이아웃 시스템으로 대별된다. 통합형 AGV 레이아웃 시스템이란 시스템 상의 모든 AGV 경로가 하나로 연결되어 있어서 각 AGV 들이 연결되어진 경로를 따라 시스템 내의 모든 곳(station)을 운행할 수 있는 시스템으로서 AGV 관리의 복잡성이나 교통량 증가로 인한 AGV들 간의 간섭 및 정체 등의 비효율성을 갖고 있음이 지적되었다. Tandem AGV 레이아웃 시스템은 기존의 통합형 AGV 레이아웃 시스템을 하나 혹은 다수의 station들을 포함하는 겹치지 않는 여러 조각의 닫혀진 loop들로 나눈 후 각 loop 내에 하나의 AGV 만을 할당한다. 이 AGV는 해당 loop 내에서만 이동 가능하고 각 loop 사이의 물류의 이동은 각각의 loop에 주어진 transfer point를 통해서만 이루어지므로 기존의 통합형 AGV 레이아웃 시스템이 가지고 있던 비효율성을 제거할 수 있다. 이러한 tandem AGV 레이아웃 시스템의 효율성은 기존의 통합형 AGV 시스템을 tandem AGV 레이아웃으로 분할하는 알고리듬에 직접적으로 영향을 받기 때문에, tandem AGV 시스템 분할을 위한 효율적인 휴리스틱 알고리듬의 개발은 매우 중요하다. 본 연구에서는 기존의 통합형 AGV 시스템을 최저의 비용으로 최적의 효율을 낼 수 있는 tandem AGV 레이아웃으로 분할하는 휴리스틱 알고리듬을 개발하였다. 본 논문에 제시된 알고리듬은 기존의 Yu & Egbelu의 분할 알고리듬을 새로운 backtracking의 개념과 ""우선순위함수""를 도입하여 수정 및 확장함으로써 보다 나은 성능을 가지게 된 알고리듬이다. 몇 가지 예제를 통해 실험한 결과 기존의 알고리듬보다 같거나 적은 수의 zone을 얻을 수 있었으며 zone간의 AGV 활용율의 편차도 크게 줄일 수 있었다. Automated Guided Vehicle(AGV) system is a system where the material is transported from one station to another for its processing by several AGVs in the system. In the conventional AGV layout system, all AGV paths are connected each other in the system and thus, each AGV can move all sections of the system. On the other hands, in a tandem Automated Guided Vehicle (AGV) system, the system layout is partitioned into several non-overlapping loop based zones and each zone has a single dedicated AGV and a transfer point. A material to be processed is transported from one zone to another by a transfer point which connects two or more zones. Since the performance of a tandem AGV layout system directly depends on the partitioning algorithm, developing efficient heuristic partitioning algorithm for a tandem AGV layout system is very important. In this paper, based on the Yu & Egbelu"s heuristic algorithm, a new heuristic partitioning algorithm that minimizes the number of zones and determine the transfer point locations is developed. For partitioning process, we set the upper bound for maximum allowable vehicle utilization to 0.8(80%) and develop the priority rules for ordering starting and expanding stations.

센서융합을 이용한 AGV의 라인 트레킹 방법

정경훈(Kyunghoon Jung),김정민(Jungmin Kim),박정제(Jungje Park),김성신(Sungshin Kim),배선일(Sunil Bae) 한국지능시스템학회 2010 한국지능시스템학회논문지 Vol.20 No.1

본 논문은 AGV(autonomous guided vehicle)의 센서융합을 통한 위치측정(localization)과 라인 트레킹(line tracking) 방법인 AGV의 유도 시스템(guidance system)에 관한 연구이다. 기존에 AGV는 유도 되어진 선만을 주행 가능한 시스템이었고, 그러한 유도 시스템에 대표적인 방법으로는 자기-자이로 유도(magnet-gyro guidance) 방식과 유선 유도(wire guidance) 방식이 있었다. 하지만 이들은 설치 및 유지보수에 대한 비용이 높고, 작업 환경의 변화에 따른 시스템의 변경이 어렵다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 논문에서는 레이저 내비게이션과 자이로, 엔코더를 함께 이용하여 외란에 강인하고 작업 환경 및 작업의 내용에 따른 주행 경로 변경이 유연한 위치측정 시스템을 구현하였다. 또한 유도선이 없는 레이저 내비게이션의 라인 트레킹을 위해서 프로그램 상에 가상의 유도선을 설정하고, 경유 노드를 생성하여 AGV와 노드 사이의 각도 차를 바탕으로 주행 제어기(driving controller)를 설계하였다. 실험은 직접 제작한 AGV를 이용하였으며, 동일한 작업공간에서 반복적으로 라인 트래킹 실험을 하였다. 실험 결과, 설정된 주행선의 경로와 실제 AGV 사이의 최대 오차가 49.93㎜ 이내였으며, 제안한 시스템이 AGV의 라인 트레킹에 효율적임을 확인할 수 있었다. This paper present to study the guidance system as localization technique using sensor fusion and line tracking technique using virtual line for AGV(autonomous guided vehicle). An existing AGV could drive on decided line only. And representative guidance systems of such guidance system are magnet-gyro guidance and wired guidance. However, those have had the high cost of installation and maintenance, and the difficulty of system change according to variation of working environment. To solve such problems, we make the localization system which is fused with a laser navigation and gyro, encoder. The system is robust against noise, and flexible according to working environment through sensor fusion. For line tracking of laser navigation without wire guidance, we set the virtual line in program, and design the driving controller based on difference of angle and distance between AGV's position and decided virtual line. To experiment, we use the AGV which is made by ourselves, and experiment the line tracking repeatedly on same experimental environment. In result, maximum distance error between decided virtual line and AGV's position was less than 49.93㎜, and we verified that the proposed system is efficient for line tracking of actual AGV.

중량물 운송을 위한 AGV의 주행 제어 방법

우승범(Seungbeom Woo),정경훈(Kyunghoon Jung),김정민(Jungmin Kim),박정제(Jungje Park),김성신(Sungshin Kim) 한국지능시스템학회 2010 한국지능시스템학회논문지 Vol.20 No.3

본 논문은 중량물 운송을 위한 AGV(autonomous guided vehicle)의 주행 제어 방법에 관한 연구이다. 일반적으로 실제 산업 현장에서 하루 20시간 이상 작업하는 경로 추적 방식의 fork-type AGV는 팔레트 하역 작업 시에 목표 지점에 대한 높은 정지 정밀도와, AGV의 정지 정밀도를 높이기 위해 저속으로 주행 하는 기술이 요구 된다. 따라서 본 논문에서는 엔코더의 데이터를 계측 받아 AGV의 주행 속도를 측정 및 분석하여 AGV의 최저 주행 속도 유지 및 AGV의 정지 정밀도를 높이는 주행 제어 방법을 연구 하였다. 본 논문에서 제안한 주행 제어 방법의 실험은 팔레트 앞 4m 지점부터 직선 주행후에 팔레트 하역 작업을 수행하도록 하였고, 총 10회 실험 후에 이들의 정밀도를 분석하였다. 그 결과, 팔레트 하역 시 목표 지점에 대한 정지 정밀도의 최대 오차가 18.64㎜이내로 높은 정지 정밀도의 안정적인 주행 제어가 가능함을 확인 할 수 있었다. This paper presents to study the velocity control method of AGV for heavy material transport. Generally, in the industries, fork-type AGV using path tracking requires high stop-precision with performing operations for 20 hours. To obtain the high stop-precision of AGV for heavy material transport, AGV requires driving technic during low speed. Hence, we use encoder with keeping the speed of AGV and study the velocity control method to improve for the stop-precision of AGV. To experiment the proposed the velocity control method, we performed the experiments engaging the pallet located 4m in front of the AGV. In the experimental result, the maximum error of stop-precision was less than 18.64㎜, and we verified that the proposed method is able to control stable.

자동화 컨테이너 터미널의 AGV 배차 스케줄링 모형 개발

신재영(Jae-Yeong Shin),권지용(Ji-Yong Kwon),이수빈(Su-Bin Lee) 한국항해항만학회 2023 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.1

컨테이너 터미널의 자동화는 항만 경쟁력을 좌우하는 중요한 요소로 글로벌 선진항만은 컨테이너 터미널 자동화를 통해 경쟁력을강화하는 추세이다. 자동화 터미널의 필수 이송 장비인 AGV의 운영 효율화는 자동화 터미널의 생산성을 제고할 수 있다. 자동화 컨테이너 터미널에서의 AGV 운영은 기존 컨테이너 터미널의 이송 장비 운영과는 다르게, 지정된 경로에 따라 주행하는 등 자동화 시스템을 기반으로 운영되어 작업부하 및 교착, 충돌 등과 같은 문제들을 고려하여야 한다. 이러한 요소들을 방지하고 AGV 운영 효율화를 지향하기 위해서는 보다정교한 모델이 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 터미널 내 AGV 주행경로 및 작업 배정 상황을 고려한 AGV 스케줄링 모형을 제안한다. 해당모형은 교착 상황에 대한 문제를 예방하고 AGV 대수 및 작업 개수 변경으로 다양한 Case를 생성해 AGV 주행상황을 만들어 알고리즘과 최적해 분석을 통해 제안한 알고리즘을 평가한다. The automation of container terminals is an important factor that determines port competitiveness, and global advanced ports tend to strengthen their competitiveness through container terminal automation. The operational efficiency of the AGV, which is an essential transport equipment of the automated terminal, can improve the productivity of the automated terminal. The operation of AGVs in automated container terminals differs from that of conventional container terminals, as it is based on an automated system in which AGVs travel along designated paths and operate according to assigned tasks, requiring consideration of factors such as workload, congestion, and collisions. To prevent such problems and improve the efficiency of AGV operations, a more sophisticated model is necessary. Thus, this paper proposes an AGV scheduling model that takes into account the AGV travel path and task assignment within the terminal The model prevent the problem of deadlock and. various cases are generated by changing AGV algebra and number of tasks to create AGV driving situations and evaluate the proposed algorithm through algorithm and optimization analysis.

가감속을 고려한 교착없는 AGV 주행경로설정

최이(Ri Choe),박태진(Taejin Park),류광렬(Kwang Ryel Ryu) 한국항해항만학회 2006 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.3 No.1

컨테이너 터미널과 같이 다수의 AGV(Automated Guided Vehicle)를 한정된 공간에서 동시에 운용하는 환경에서는 AGV의 작업생산성에 악영향을 주는 충돌, 데드락(deadlock), 라이브락(livelock)이 발생할 확률이 높다. 또한, AGV의 가/감속 운동은 AGV의 주행시간을 예측하기 어렵게 만들기 때문에 AGV 라우팅을 더욱 어렵게 만드는 요인이다. 본 연구에서는 AGV 사이의 충돌, 데드락, 라이브락을 방지하기 위해 점유영역 예약테이블(Occupancy Area Reservation table; OAR table)올 이용하는 방법과 최적주행경로를 선택하기 위해 가감속 운동을 고려하여 AGV의 주행시간을 추정하는 방법을 제안한다. 시간중심 시뮬레이션 (time-driven simulation)을 통해 제안방안을 실험한 결과 제안방안의 효과를 확인하였다. In the environment where multiple AGVs(Automated Guided Vehicles) operate concurrently in limited space, collisions, deadlocks, and livelocks which have negative effect on the productivity of AGVs occure more frequently. The accelerated motion of an AGV is also the factor that make the AGV routing more difficult because the accelerated motion makes it difficult to estimate the vehicle's exact travel time. In this study, we propose methods of avoiding collisions, deadlocks, and livelocks using OAR(Occupancy Area Reservation) table, and selecting best route by estimating the travel time of an AGV in accelerated motion. A time-driven simulation validated the effectiveness of the proposed methods.

무게중심법을 이용한 무인 운반차(AGV)의 운전제어

탁한호(Han Ho Tack),권성갑(Sung Gab Kwon) 한국산업정보학회 2014 한국산업정보학회논문지 Vol.19 No.2

제조공장 또는 물류 창고의 화물운송 자동화를 위하여 AGV가 많이 사용되고 있다. AGV는 주로 정해진 장소 간에 화물을 운송하는 목적으로 사용되며, 매우 고가이다. 산업현장에서 는 AGV 전용 메인제어장치를 자체적으로 PLC를 사용하여 간이적으로 개발하는 경우가 많다. 간이적으로 개발한 AGV는 단순 기능으로만 국한되어 있어 주행 중에 많은 오류를 범한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 전용 AGV 제어가 개발되어 있지만, 이 또한 각 생산 공장의 특징과 구조에 따라서 용도에 맞게 변경이 불가능하다. 본 연구에서는 AGV 주행 흔들림 개선과 공장의 특성에 따라 자유롭게 변경이 가능한 PLC 연동형 AGV 전용 제어 시스템의 설계 방법을 제안하였으며, 실험을 통하여 여러 가지 주행 성능을 분석한 결과, 제안된 AGV 시스템이 운영상에 효율적임을 알 수 있었다. AGV is most often used for the automation of freight transportation in the manufacturing industry or the distribution warehouses. AGV is fairly costly and used in goods transport between the determined location. The main control device dedicated to AGV is often autonomously developed for simplification using PLC in industry field. However, AGV developed for simplification makes many errors in traffic because it is developed for the limited simple function. Control device dedicated to AGV has been developed to solve the problem but it is almost impossible to revise the device according to the character and structure of every manufacturing industry. The purpose of this study is to propose the design method of the control system interlocked with PLC and dedicated to AGV. The control system should be to improve the problem of traffic rolling and possible to be revised according to the character of factory. It is apparent the proposed AGV system is efficient in operation in the result of several traffic performance analysis through the tests.