[논문]친환경 스마트 가전 응용 시스템용 Ecobot 로봇 플랫폼 개발

문용선; 배영철; 차현록; 노상현; 박종규

[국내논문] 친환경 스마트 가전 응용 시스템용 Ecobot 로봇 플랫폼 개발
The Development of Ecobot Robot for Friendly Environment Smart Home Appliance Application System 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.5 no.4, 2010년, pp.480 - 485

문용선 (순천대학교 정보통신공학과) , 배영철 (전남대학교 전기전자통신컴퓨터공학부) , 차현록 (생산기술연구원) , 노상현 (순천대학교 전자공학과) , 박종규 (한국과학기술정보연구원)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 친환경 스마트가전 응용시스템을 위한 모바일 로봇 플랫폼인 Ecobot을 개발하였다. Ecobot은 Zigbee 네트워크로 홈 네트워크를 구성한 친환경 스마트 가전 응용시스템에서 쾌적 환경 감시 및 안내의 역할을 수행한다. 쾌적 환경을 위해 환경 감시 센서가 탑재되어 있으며, Zigbee 네트워크를 통해 스마트 가전기기와 연동하여 스마트 가전기기를 제어하여 쾌적 환경을 유지시킨다. 또한 URG-04LX 레이저 거리 센서를 이용하여 자율주행 및 충돌 회피를 통해 실내 환경을 감시하게 된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we developed mobile robot platform called Ecobot for the application system of friendly environment smart home appliance. Ecobot fulfills the purposes of monitoring of the healthy environment and guidance in the application system of friendly smart environment home appliance, home network formed by Zigbee network. For the healthy environment, the system contains monitoring sensor. Moreover, it continuously keeps the healthy environment by controlling the smart home appliances linkng with Zigbee network. And also using the URG-04LX laser distance sensor, it monitors indoor environment through autonomous moving and collision avoidance.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이에 본 연구에서는 가전과 스마트 시스템을 융합한 기능을 수행할 수 있는 친환경 스마트가전 시스템과의 연동 및 실내 주행을 위한 Ecobot 로봇 플랫폼을 개발하고 그 결과를 보고한다.
본 연구에서는 친환경 스마트가전 응용시스템을 위한 Ecobot 로봇 플랫폼 개발에 대한 것으로 시스템 구성과 기구부 설계에서부터 제작까지의 과정을 기술하였고, Ecobot 플랫폼의 기구부 구동 테스트와 Zigbee 네트워크를 통한 제어 테스트를 통해 동작의 수행 능력을 확인하고 문제점을 도출하였다.

제안 방법

본 논문에서 개발한 Ecobot은 친환경 스마트가전 응용시스템에서 쾌적 환경 관리와 안내를 위한 목적으로 개발되었으며 기본적인 시스템은 그림 1과 같다.
본 논문에서 개발한 Ecobot은 전체적으로 원형의 모습이며, 크기는 지름 500mm에 높이 153mm의 크기를 가진다. 기본 골격인 기구부의 재질은 전체 무게를 고려하여 Aluminum 5051계열을 사용하여 경량화 하였고, 아노다이징 후처리를 통해 경도를 높였다. 외부 케이스의 재질은 가볍고, 내구성, 내충격성 등이 우수한 FRP(glass Fiber Reinforced Plastic)를 사용하였다.
먼저 기구부에서 2개의 구동 휠은 타이밍 풀리로 연결된 BLDC 모터로부터 동력을 얻게 된다. 좁은 가정환경 내에서 사용하기 위해 차동 구동 형태를 채택하여 적용하였고, 로봇 플랫폼의 균형을 유지하기 위해 2개의 캐스터가 Ecobot의 전․후에 위치한다. 사용 전원은 Ni-MH 배터리를 적용하여 여러 셀을 24V 10A로 구성하여 Ecobot의 중심에 위치하게 설계 되었다.
좁은 가정환경 내에서 사용하기 위해 차동 구동 형태를 채택하여 적용하였고, 로봇 플랫폼의 균형을 유지하기 위해 2개의 캐스터가 Ecobot의 전․후에 위치한다. 사용 전원은 Ni-MH 배터리를 적용하여 여러 셀을 24V 10A로 구성하여 Ecobot의 중심에 위치하게 설계 되었다. 그림 4에 Ecobot의 기구부 구성도를 나타내었다
주요 제어 구성은 Ecobot 로봇 연결, Zigbee 연결 설정, 로봇 속도 설정, 수동 동작 테스트, 조이스틱 주행, 환경 감시 주행, 감시조건 설정, 그리고 환경 정보를 한눈에 볼 수 있게 하기 위한 그래프 및 세그먼트로 구성되어 있다.

대상 데이터

본 논문에서 개발한 Ecobot은 전체적으로 원형의 모습이며, 크기는 지름 500mm에 높이 153mm의 크기를 가진다. 기본 골격인 기구부의 재질은 전체 무게를 고려하여 Aluminum 5051계열을 사용하여 경량화 하였고, 아노다이징 후처리를 통해 경도를 높였다.
기본 골격인 기구부의 재질은 전체 무게를 고려하여 Aluminum 5051계열을 사용하여 경량화 하였고, 아노다이징 후처리를 통해 경도를 높였다. 외부 케이스의 재질은 가볍고, 내구성, 내충격성 등이 우수한 FRP(glass Fiber Reinforced Plastic)를 사용하였다. 그림 2에 Ecobot의 외형 설계 개념을 나타내었다.

이론/모형

제어 측면의 테스트는 Zigbee 센서를 이용한 방법과 무선 네트워크를 이용한 SBC로의 원격 데스크탑 연결을 통한 테스트 방법으로 수행되었다.

성능/효과

시험 결과 우려되었던 FRP로 제작된 외형 케이스의 영향으로 인한 Zigbee 네트워크의 수신 감도가 저하되는 현상은 발생하지 않았다.

후속연구

스마트 가전 로봇은 실내 환경 정보를 습득할 수 있는 센서가 탑재되어 실내 환경 정보에 따라 스마트 가전기기를 제어하여 온도, 습도, 산소농도와 같은 실내환경 유지나 방문자의 안내 및 침입자 감시 등의 역할을 수행할 수 있을 것으로 예상된다.
향후에는 발견한 Ecobot 플랫폼의 문제점을 보완하며 친환경 스마트가전 응용시스템과의 연동 테스트와 응용 어플리케이션에 대해서 연구할 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Ecobot 플랫폼의 구성요소는 무엇인가?	Ecobot 플랫폼의 구성요소는 크게 제어기, 액츄에이터, 센서, 비전, 네트워크, 전력, 보조 장치, 휠 등으로 구성되며 이를 그림 3에 나타내었으며 주요 구성품인 기구부와 전장부를 중심으로 기술한다.
	Ecobot의 전장부는 무엇을 의미하는가?	Ecobot의 전장부는 SBC, 모터 드라이브와 같은 제어 모듈들과 각종 센서에 대한 것을 의미한다. 먼저 메인 제어를 위해 임베디드용 SBC가 탑재되어 Ecobot을 제어하게 되며, 구동을 위한 2개의 BLDC 모터 드라이브가 있다.
	Ecobot의 전장부의 배치 및 구성은 어떠한가?	Ecobot의 전장부는 SBC, 모터 드라이브와 같은 제어 모듈들과 각종 센서에 대한 것을 의미한다. 먼저 메인 제어를 위해 임베디드용 SBC가 탑재되어 Ecobot을 제어하게 되며, 구동을 위한 2개의 BLDC 모터 드라이브가 있다. 자율주행 및 충돌 회피를 위한 URG-04LX센서가 탑재되며 주변 환경을 인터넷 환경에서 볼 수 있도록 Camera가 장착된다. 그리고 친황경 스마트 가전과의 네트워킹을 위한 Zigbee 센서와 8포트 I/O 모듈이 장착되며, 마지막으로 각 전장부 모듈에 원할한 전원 공급을 위한 터미널 블록이 장착된다. 그림 5에 Ecobot의 전장부 배치 및 구성을 나타내었다.

참고문헌 (11)

INS, IEEE1588 - Precise Time Synchronization as the Basis for Real Time Applications in Automation" 2004,
EtherCAT Technology Group, "EtherCAT Specification V1.0", 2004.
Beckhoff, "EtherCAT Slave Controller (ESC10/20 Hardware Data Sheet)", 2005.
EtherCAT Technology Group, "EtherCAT Communicatin", 2007.
EtherCAT Technology Gourpu, "IEC 61800-7 ETG Implementation Guideline for ther CiA402 Drive Profile", 2007.
TenAsys, "INtime Software User Guid", 2003.
TenAsys, "INtime Real-time for Windows Introduction", 2005.
KyoBo Book Centre, "Theory of Machines and Mechanisms", 1997.
Yong-seon Moon, Sang-hyun Roh, Hyunrok Cha, Youngchul Bae, "A Study on Development of Ecobot Robot Platform for friendly Environment Smart Home Appliance Application System ", Proceeding of Spring 2010 of The Korea Institute of Electronic Communication Science, pp. 127-130, 2010.
Yong-seon Moon, Youngchul Bae, Sang-hyun Roh Kwang-hoon Cho $^{\ast}$ , Yong-gu Park, "Design of 7 D.O.F Manipulator Cooperation Robot", The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Science, vol.5, no. 1, pp. 37-53, 2010.
Yong-seon Moon, Youngchul Bae, Sang-hyun Roh Kwang-hoon Cho, Yong-gu Park, "The Development of RTC middleware of Mobile robot module", The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Science, vol.5, no. 2, pp. 214-220, 2010.

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