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배경 및 필요성

• 중소기업 물류 현장은 도입 비용 부담과 비정형 작업환경으로 인해 범용 AMR을 적용하기 어렵고, 협소한 통로와 규격이 일정하지 않은 랙 환경에 대응할 수 있는 맞춤형 시스템이 필요함.
• 중소형 창고의 랙 하부 공간에 진입할 수 있는 소형 AMR과, 외부 환경 변화에도 안정적으로 동작하는 라인 추종 및 정밀 랙 중심 정렬 기술 확보가 요구됨.
• 여러 AMR을 동시에 운용할 경우 로봇 위치와 작업 우선순위를 고려하여 임무를 배정하고 경로 중첩을 방지하는 초연결 관제·스케줄링 기술이 필요함.

연구목표

중소기업형 AMR 실증 테스트베드를 구축하고, MES-ROS2-AMR 연계형 자율주행·다중로봇 운용·정밀 랙 중심 정렬 알고리즘을 개발·검증하여 실제 사업장 적용 기반을 마련.

연구기간

2024년 12월 ~ 2025년 6월

핵심 연구성과

• 중소형 창고 랙 규격을 고려한 소형 AMR 플랫폼을 개발하고, 폭 434mm·길이 604mm·높이 345mm, 최대 적재중량 250kg 수준의 시스템을 실험 검증.
• 자율주행, 라인 추종, 랙 중심 정렬을 통합한 다중모드 주행체계와 다중 AMR 작업 스케줄러를 구축하여 입·출하 물류 운용 시나리오를 구현.

시스템 구성 및 추진체계

• MES의 사용자 명령과 데이터베이스 정보를 ROS2 서버의 데이터 관리자·작업 스케줄러가 처리하고, 각 AMR의 주행·센서·모터·적재 모듈에 임무와 경로를 전달하는 초연결 구조로 구성.
• 자율주행은 Cartographer 기반 지도작성, AMCL 위치추정, A* 전역경로계획 및 DWB 제어를 적용하고, 카메라·LiDAR·휠 엔코더 정보를 융합.

통합 자율주행 아키텍처

• 자율주행·라인 추종·랙 중심 정렬의 세 가지 운전모드를 센서·모터 구동계와 통합하고, 상황에 따라 모드를 전환하여 협소 공간에서도 안정적인 운용이 가능하도록 설계.

라인 tracking

• 좌·우 라인과 중심선을 추정하여 협소 통로에서의 정밀 경로 추종이 가능하도록 구현. LiDAR 장애물 검출 결과와 영상기반 횡방향 거리오차·기울기오차를 함께 사용하여 PD 제어기로 선속도와 각속도를 보정.
• 조명 변화, 라인 일부 가림, 경로 굴곡 등 외부 요인에도 안정적으로 라인을 인식하도록 영상처리 파이프라인을 구성.

운영 실증

• 충전 스테이션 출발부터 입·출하 위치 이동, 적재 및 복귀까지의 단일 AMR 물류 프로세스와 작업 스케줄러 기반 다중 AMR 동시 운용을 실험으로 검증.