제어 및 자동화 분야에서는 표준 필드 버스 인의 요구 사항을 충족에 실시간 Ethernet프로토콜의 급속한 발전하여 본 논문은 오픈소스 솔루션을 사용하여 이동 로봇의 실시간 동시 제어시스템의 개발을 목표로 최첨단 실시간 Ethernet 프로토콜인 EtherCAT을 사용한다. EtherCAT은 여러 기능을 가지고 있으며 이더넷과 ...
제어 및 자동화 분야에서는 표준 필드 버스 인의 요구 사항을 충족에 실시간 Ethernet프로토콜의 급속한 발전하여 본 논문은 오픈소스 솔루션을 사용하여 이동 로봇의 실시간 동시 제어시스템의 개발을 목표로 최첨단 실시간 Ethernet 프로토콜인 EtherCAT을 사용한다. EtherCAT은 여러 기능을 가지고 있으며 이더넷과 데이터 전송을 위한 이더넷 대역폭의 최적 사용량 짧은 주기 시간 및 완벽한 호환성 등 다양한 매력적인 기능을 제공한다. 본 논문에서는 오픈소스 구성 요소에서 설계 이동 로봇 제어 시스템을 개발하여 실시간 성능 평가를 통해 그 효과를 입증하는 2 가지 목표를 가지고 있다. 제어 시스템은 표준 리눅스 및 실시간 확장인 Xenomai를 사용한 듀얼커널 방법으로 구성되어 있으며 IgH EtherCAT 마스터 스택은 마스터와 슬레이브 간의 EtherCAT 프로토콜을 사용하여 통신을 처리하는 오픈소스 솔루션이다. 실시간 특성을 검증하기 위해 실험 작시법은 테스크의 주기성, 지터, 그리고 EtherCAT 테스크의 실행 시간을 설정하였다. 제어 실행시의 주기성 점에서 열린 마스터와 슬레이브 사이의 타이밍 분석, 실시간 시스템의 타당성을 검증한다. 이동 로봇 제어 시스템으로써 본 논문에서는 회선에 따라 속도 지령을 생성하여 계획된 경로 추적 제어를 고려합니다. 곡률의 고도에 따라 계획된 경로는 어떤 부드러운 곡선 경로 또는 높은 곡률의 곡선 경로로 기재되어 있다. 경로의 정의에 의하면, 속도 프로파일은 속도 명령이 CANopen-over-EtherCAT 프로토콜에 의해 서보 드라이브로 전송되는 2 개의 EtherCAT 슬레이브 동기 동작에 의해 개발 된 이동 로봇을 작동시키기 위해 생성 된다.
제어 및 자동화 분야에서는 표준 필드 버스 인의 요구 사항을 충족에 실시간 Ethernet 프로토콜의 급속한 발전하여 본 논문은 오픈소스 솔루션을 사용하여 이동 로봇의 실시간 동시 제어시스템의 개발을 목표로 최첨단 실시간 Ethernet 프로토콜인 EtherCAT을 사용한다. EtherCAT은 여러 기능을 가지고 있으며 이더넷과 데이터 전송을 위한 이더넷 대역폭의 최적 사용량 짧은 주기 시간 및 완벽한 호환성 등 다양한 매력적인 기능을 제공한다. 본 논문에서는 오픈소스 구성 요소에서 설계 이동 로봇 제어 시스템을 개발하여 실시간 성능 평가를 통해 그 효과를 입증하는 2 가지 목표를 가지고 있다. 제어 시스템은 표준 리눅스 및 실시간 확장인 Xenomai를 사용한 듀얼 커널 방법으로 구성되어 있으며 IgH EtherCAT 마스터 스택은 마스터와 슬레이브 간의 EtherCAT 프로토콜을 사용하여 통신을 처리하는 오픈소스 솔루션이다. 실시간 특성을 검증하기 위해 실험 작시법은 테스크의 주기성, 지터, 그리고 EtherCAT 테스크의 실행 시간을 설정하였다. 제어 실행시의 주기성 점에서 열린 마스터와 슬레이브 사이의 타이밍 분석, 실시간 시스템의 타당성을 검증한다. 이동 로봇 제어 시스템으로써 본 논문에서는 회선에 따라 속도 지령을 생성하여 계획된 경로 추적 제어를 고려합니다. 곡률의 고도에 따라 계획된 경로는 어떤 부드러운 곡선 경로 또는 높은 곡률의 곡선 경로로 기재되어 있다. 경로의 정의에 의하면, 속도 프로파일은 속도 명령이 CANopen-over-EtherCAT 프로토콜에 의해 서보 드라이브로 전송되는 2 개의 EtherCAT 슬레이브 동기 동작에 의해 개발 된 이동 로봇을 작동시키기 위해 생성 된다.
With the rapid development of real-time Ethernet protocols in meeting the requirements of being a standard fieldbus in the fields of control and automation, this paper aims to develop a real-time motion control system for a mobile robot using an open source distribution of the state-of-the-art real-...
With the rapid development of real-time Ethernet protocols in meeting the requirements of being a standard fieldbus in the fields of control and automation, this paper aims to develop a real-time motion control system for a mobile robot using an open source distribution of the state-of-the-art real-time Ethernet protocol, EtherCAT. EtherCAT offers various appealing features such as optimal usage of the Ethernet bandwidth for data transfers, short cycle times, and full compatibility with the Ethernet, making it accessible on-the-fly. This paper has a two-fold goal of developing a mobile robot control system designed from open source components and proving its validity through a real-time performance evaluation. The control system consists of a dual-kernel approach using standard Linux and real-time extension, Xenomai. An EtherCAT Master stack provided by IgH is an open source solution that handles communication using EtherCAT protocol between the master and the slaves. In order to validate feasibility of the real-time system, timing analysis between the master and the slaves is performed in terms of periodicity of the cyclic task, jitter, and in-control execution time as test metrics. As a mobile robot control system, this paper considers tracking control of planned path by generating velocity commands based on convolution. Depending on the altitude of the curvature, the planned path is described either as a smooth curved path or a high-curvature curved path. According to the definition of the path, the velocity profile is generated to actuate the developed mobile robot by synchronized motion of two EtherCAT slaves, where the velocity commands are transmitted to the servo drives by means of CANopen-over-EtherCAT protocol.
With the rapid development of real-time Ethernet protocols in meeting the requirements of being a standard fieldbus in the fields of control and automation, this paper aims to develop a real-time motion control system for a mobile robot using an open source distribution of the state-of-the-art real-time Ethernet protocol, EtherCAT. EtherCAT offers various appealing features such as optimal usage of the Ethernet bandwidth for data transfers, short cycle times, and full compatibility with the Ethernet, making it accessible on-the-fly. This paper has a two-fold goal of developing a mobile robot control system designed from open source components and proving its validity through a real-time performance evaluation. The control system consists of a dual-kernel approach using standard Linux and real-time extension, Xenomai. An EtherCAT Master stack provided by IgH is an open source solution that handles communication using EtherCAT protocol between the master and the slaves. In order to validate feasibility of the real-time system, timing analysis between the master and the slaves is performed in terms of periodicity of the cyclic task, jitter, and in-control execution time as test metrics. As a mobile robot control system, this paper considers tracking control of planned path by generating velocity commands based on convolution. Depending on the altitude of the curvature, the planned path is described either as a smooth curved path or a high-curvature curved path. According to the definition of the path, the velocity profile is generated to actuate the developed mobile robot by synchronized motion of two EtherCAT slaves, where the velocity commands are transmitted to the servo drives by means of CANopen-over-EtherCAT protocol.
주제어
#Real-time Ethernet Protocol EtherCAT Motion Control Real-time Linux Xenomai
학위논문 정보
저자
델가도 라이마리우스
학위수여기관
서울과학기술대학교
학위구분
국내석사
학과
전기정보공학과
지도교수
김중균
발행연도
2015
키워드
Real-time Ethernet Protocol EtherCAT Motion Control Real-time Linux Xenomai
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