[논문]RT 미들웨어를 이용한 7자유도 매니퓰레이터 협업로봇을 위한 RT 컴포넌트 구현에 관한 연구

문용선; 배영철; 노상현; 조광훈

doi:10.13067/jkiecs.2011.6.1.142

[국내논문] RT 미들웨어를 이용한 7자유도 매니퓰레이터 협업로봇을 위한 RT 컴포넌트 구현에 관한 연구
A Study on RT Component Implementation for Cooperation Robot of 7 Degree of Freedom Manipulator using RT Middleware 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.6 no.1, 2011년, pp.142 - 147

문용선 (순천대학교 정보통신공학과) , 배영철 (전남대학교 전기전자통신컴퓨터공학부) , 노상현 (순천대학교 전자공학과) , 조광훈 ((주)메크로시스템 엔진니어링)

초록
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본 연구에서는 로봇 미들웨어 기술 중 국제표준으로 채택된 RTM을 이용하여 7자유도 매니퓰레이터 협업로봇의 구성 요소를 RT 컴포넌트로 만들었다. 또한 미들웨어 네트워크를 기반으로 로봇 구성 요소의 RT 컴포넌트를 서로 연결하여 하나의 로봇 시스템을 구현하였으며, 실제 제작된 7자유도 매니퓰레이터를 이용하여 구현 시스템의 동작을 테스트하였다.

In this paper, we make a RT component as a configuration element of cooperation robot of 7 degree of freedom manipulator using RTM which was adapted international standardization among the robot middleware technology. We implemented the one system by connecting the RT component of elements of a robot organize to each other based on middleware network and tested an operation of implemented system using the 7 degree of freedom manipulator which was real made.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 로봇 미들웨어 기술 중 국제표준으로 채택된 OpenRTM을 이용하여 7자유도 매니퓰레이터 협업로봇의 구성 요소를 RT 컴포넌트로 만들고 미들웨어 네트워크를 기반으로 로봇 구성 요소의 RT 컴포넌트를 서로 연결하여 하나의 로봇 시스템을 구현하였으며, 실제 제작된 7자유도 매니퓰레이터를 이용하여 구현 시스템의 성능을 테스트하고자 하였다. 다만 매니퓰레이터가 완성되지 않은 상태라 하나의 로봇 관절만을 동작하는데 머물러 있는 상태이며, 또한 7자유도 매니퓰레이터를 제어하기 위해 기구학을 연구하고 있는 단계이다.
본 연구에서는 로봇 미들웨어 분야에서 국제표준화된 규격인 RT Middleware의 RT-Component를 이용하여 7자유도 매니퓰레이터 협업로봇의 구성 요소를 컴포넌트화하여 하나의 로봇 시스템을 구현하고자 한다.

제안 방법

7자유도 매니퓰레이터 협업로봇 시스템의 제어를 위해 로봇 시스템의 구성요소를 분석하고 이를 RT 미들웨어의 RT 컴포넌트로 구현하였다. 사용된 RT 미들웨어는 OpenRTM-aist-1.
7자유도 매니퓰레이터는 기존에 연구했던 7자유도 매니퓰레이터 협업로봇을 사용하였고, 이 매니퓰레이터는 각 관절에 중공 모터를 사용하지 않고, 두 개의 모터와 기어를 사용한 구조로 설계하여 중공타입의 모듈형 로봇 관절을 구현한 것과 드라이버 일체형 구조로 설계함으로써 보다 효율적인 응용이 가능하다.
Joint Motion Status Provider RTC는 받은 관절 모션 스테이터스 정보를 Main Task Controller RTC와 Motion Generator RTC에 전송하게 된다. Main Task Controller RTC는 관절 모션 스테이터스 정보를 디스플레이만 하며, Motion Generator RTC는 관절 모션 스테이터스 정보 중 토크 값을 이용하여 초기 제어 명령에 대한 동작을 수행하는 도중이라도 외부에서 힘이 가해지는 것을 체크하여 사람과 협업할 수 있도록 구성하였다.
이와 같은 방법으로 2.1에서 언급한 RT 컴포넌트 구성의 기능을 추가하여 7자유도 매니퓰레이터 협업로봇 시스템을 구성할 RT 컴포넌트를 구현하였다. 그림 8에 구현한 MainTaskController RTC의 프로그램 코드 중 입력받은 데이터를 처리하는 기능을 나타내었다.

대상 데이터

RT 미들웨어 기반의 7자유도 매니퓰레이터 협업로봇 시스템을 크게 4개의 RT 컴포넌트로 구성하였다. 각각의 이름은 Main Task Controller RTC, Motion Generator RTC, Joint Module, 그리고 JMS Provider으로 표 2에 개략적인 역할 분배를 나타내었다.

후속연구

향후 연구과제로 7자유도 매니퓰레이터 협업로봇을 완성하고 이를 바탕으로 본 연구에서 구현한 로봇 시스템의 다양한 각도에서의 동작 테스트 및 기구학을 이용한 제어 알고리즘을 수행할 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	이동로봇의 한계점을 극복하기 위해 어떠한 기술이 연구되고 있는가?	21세기로 들어오면서 지능형 서비스 로봇은 다양한 환경에서 자율적으로 주행하면서 작업을 안정적으로 수행하는 기술이 개발되고 있다. 또한, 이동성만을 가지는 이동로봇의 한계점을 극복하기 위해 인간의 팔과 유사한 로봇 매니퓰레이터가 장착되어 자신과 외부의 상태를 인지하고 판단하여 행동하며, 인간과의 상호작용을 통해 상황에 맞추어 이동하며 작업하는 Mobile Manipulation 기술이 현재 꾸준히 연구되고 있다. 이러한 기술의 발전을 위해서는 기계, 전자, 통신, 제어, 센서 등 여러 분야의 기술들이 융합되어 적용되어야 한다.
	대표적인 통합 소프트웨어 프레임워크에는 어떠한 것들이 있는가?	최근에는 OpenRTM과 같이 미들웨어 기반의 통합 소프트웨어 환경을 구축을 기반으로 하는 소프트웨어 프레임워크들이 많이 개발되고 있으며, 대표적인 통합 소프트웨어 프레임워크로는 iRSP, MSRDS 등이 있다. 그러나 OpenRTM의 경우 종래의 미들웨어 기반의 통합 소프트웨어 프레임워크와는 달리 분산된 장치들과의 실시간 통신에 대한 부분까지 일정부분 보장하고 있어 차별성을 가진다.
	각 관절의 출력축에 토크센서를 설계 적용하는 것은 어떠한 이점을 얻을 수 있는가?	각 관절의 출력축에 토크센서를 설계 적용하여 각 관절에 전해지는 힘의 크기에 따른 토크를 측정하고 제어할 수 있다. 그러므로 외부의 반응에 보다 빠르고, 안정적으로 대응할 수 있어 인간과 함께 작업공간을 공유할 수 있는 협업로봇으로써의 기능을 할 수 있는 것이다.

참고문헌 (9)

인간기능 생활지원 지능로봇 기술개발사업단, "차세대 지능로봇 핵심 기술", Jinhan M&B, 2006.
문용선, 노상현, 배영철, 조광훈, "RT 미들웨어를 이용한 모바일 매니퓰레이션 로봇 시스템 구현에 관한 연구", 지능시스템학회, 추계학술대회, 제20권 2호, pp. 43-45, 2010.
이재경, 조형석, 김승호,"이동 매니퓰레이터의 동작계획을 위한 플랫포옴의 자세 조정 알고리즘",대학기계학회, 추계학술대회논문집, pp. 598-601, 2009.
국제 표준화 협회 "OMG Robotics DTF", 2007
Daniele Calisi, OpenRDK : a modular framework for robotic software development, 2008.
S. Sablatnog, S. Enderle, and G. Kraetzschmar. Miro - middleware for mobile robot applications. IEEE Transaction on Robotics and Automation, 2002.
OPEN RTM Document, "http://www.openrtm.org/"
Slovakian-Hungarian Joint Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics, "Virtual Master Device", 2007.
OMG "Robotic Technology Component Specification Version 1.0", 2008.

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