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윈도우 유저 레벨 로봇 컴포넌트에 실시간성 지원 방법
A Method to Support Real-time for User-level Robot Components on Windows 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.11 no.7, 2011년, pp.51 - 59  

주민규 (충남대학교 컴퓨터공학과) ,  이진욱 (충남대학교 컴퓨터공학과) ,  장철수 (한국전자통신연구원) ,  김성훈 (한국전자통신연구원) ,  이철훈 (충남대학교 컴퓨터공학과)

초록
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미래 시장을 선도할 핵심 분야로 지능형 서비스 로봇을 꼽을 수 있으며, 지능형 서비스 로봇은 인간과 공존하면서 육체적, 정신적, 감성적으로 인간을 보조하는 로봇이다. 지능형 서비스 로봇은 인간과 밀접한 관계를 맺으며 동작하기 때문에 지능형 서비스 로봇이 제공하는 핵심 서비스의 안정적인 수행은 로봇 사용자의 안전을 보장하기 위한 필수적인 고려사항이다. 이러한 안전성을 위해서는 정해진 시간마다 주기적으로 핵심 서비스를 수행시키는 실시간성이 필수 불가결한 요소이다. 현재 많은 로봇 컴포넌트들이 개발의 편의성을 위해 범용 운영체제인 윈도우를 사용하지만, 윈도우는 실시간성을 지원하지 않는 문제점이 있으며 실시간성 제공을 위해 RTX나 INtime과 같은 고가의 써드파티를 별도로 설치하여 사용해야 한다. 또한 로봇 컴포넌트는 유저 레벨에서 동작하기 때문에 유저영역에서 실시간성을 제공할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 범용 운영체제 윈도우의 커널 레벨에서 실시간성을 제공하는 RTiK을 이용하여 유저 레벨에서 동작하는 함수를 주기적으로 동작시키는 방법을 설계 및 구현하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Intelligent service robots leading the future market are robots which assist humans physically, mentally, and emotionally. Since intelligent service robots operate in a tightly coupled manner with humans, their safe operation should be an inevitable consideration. For this safety, real-time capabili...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 x86기반 윈도우의 커널 레벨에서만 실시간성을 지원하는 기존 RTiK의 내부를 수정하여, 윈도우 유저 레벨에서 사용자가 정의한 함수를 동작시키는 방법을 설계 및 구현 하였다. 이를 통해 윈도우 유저 레벨에서 동작하는 로봇 컴포넌트 쓰레드에 실시간성을 지원함으로써 정확한 주기에 로봇 컴포넌트가 동작하게 하여, 기존의 값 비싼 써드파티 운영체제를 대신하여 로봇 미들웨어에게 실시간성을 지원하는 방법을 연구하였다.
  • 본 논문에서는 현재 상용화되어 사용되고 있는 로봇들과의 호환성을 유지하면서, 유저 레벨에서 동작하는 로봇 컴포넌트에 실시간성을 지원하기 위해 커널 레벨에서만 동작하는 RTiK을 이용하여 윈도우 유저 레벨에서 동작하는 함수를 호출 하는 방법을 설계 및 구현하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
윈도우가 실시간성을 지원하지 못하는 이유는 무엇인가? 지능형 로봇은 간호 로봇, 청소 로봇, 교육용 로봇, 길안내 로봇 등이 있으며, 이러한 로봇들은 인간과 밀접한 관계를 맺으며 동작하기 때문에 언제 일어날지 모르는 상황에 대해 빠른 대처를 해야 한다[1]. 하지만, 현재 로봇 컴포넌트들은 개발의 편리성을 위해 범용 운영체제인 윈도우의 유저 레벨에서 개발하는 추세이며, 윈도우는 굶주림 현상(Starvation)을 방지하기 위해 런 타임 우선순위 값을 두어 스케줄링을 하므로 실시간성을 지원하지 못한다. 윈도우의 실시간성 지원을 위해서 써드파티 운영체제를 별도로 설치하여 사용해야 하며, 써드파티(Third-Party) 운영체제를 사용할 경우 고가의 구입비 및 유지 보수비 등을 지불해야 하는 문제점이 있다.
기존 RTiK가 유저 레벨의 로봇 컴포넌트에게 실시간성을 지원할 수 없는 이유는 무엇인가? 윈도우의 실시간성 지원을 위해서 써드파티 운영체제를 별도로 설치하여 사용해야 하며, 써드파티(Third-Party) 운영체제를 사용할 경우 고가의 구입비 및 유지 보수비 등을 지불해야 하는 문제점이 있다. 그리고 기존 RTiK(Real-Time implanted Kernel)의 경우 윈도우의 커널 레벨에서만 실시간성을 지원하는 문제점 때문에 유저 레벨의 로봇 컴포넌트에게 실시간성을 지원할 수 없다[13].
로봇 미들웨어의 문제점은 무엇인가? 현재 상용화된 외국의 로봇 미들웨어로는 OROCOS(Open Robot Control Software), MSRS(MicroSoft Robotic Studio), MIRO(Mi cro-Mid dleware for Mobile Robot Application)등이 있으며, 국내에서는 OPRoS(Open Platform for Robotic Service)라는 로봇미들웨어가 개발 중이다. 이러한 미들웨어는 실시간 운영체제 상에서만 실시간성을 지원하는 문제점이 있다[4-9].
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참고문헌 (26)

  1. D. Yu, H. Lin, R. Guo, J. Yang, and P. Xiao, "Research on real-time middleware for open architecture controller," Embedded and Rea l-Time Computing Systems and Applications, 2005. Proceddings. 11th IEEE International Conference on, pp.80-83, 2005(8). 

  2. http://www.intervalzero.com 

  3. http://www.tenasys.com 

  4. http://www.orocos.org 

  5. H. Bruyninckx, P. Soetens, and B. Koninckx, "The Real-Time Motion Control Core of the Orocos Project," IEEE International Conference on Robotics & Automation, Vol.2, pp. 2766-2771, 2003. 

  6. H. Bruyninckx, "Open Robot Control Software: the OROCOS project," IEEE International Conference on Robotics & Automation, Vol.3, pp.2523-2528, 2001. 

  7. http://www.microsoft.com/korea/robotics/default.mspx 

  8. http://msdn.microsoft.com/en-us/library/cc998480.aspx 

  9. http://miro-middleware.berlios.de/ 

  10. 장덕영, Windows 구조와 원리, 한빛미디어, 2009. 

  11. JOHNSON M. HART, Windows 시스템 프로그래밍 3판, 정보문화사, 2008. 

  12. http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms685100(VS.85).aspx 

  13. 이진욱, 조문행, 김종진, 조한무, 박영수, 이철훈, "윈도우 기반의 점검장비에 실시간성을 지원하는 실시간 이식 커널의 설계 및 구현", 한국콘텐츠학회논문지, 제10권, 제10호, pp.36-44, 2010(10). 

  14. Intel, Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual Vol.1 : Basic Architecture, Intel, 2009(9). 

  15. Intel, Intel I/O Controller Hub 6(ICH6) Family Datasheet, Intel, 2005(1). 

  16. Intel, Intel 64 and IA-32 Architectures Sof tware Developer's Manual Vol.3 : System Prog ramming Guide, Intel, 2009(9). 

  17. Intel, Intel 64 Architectures x2APIC Specification, Intel, Intel 2008(6). 

  18. Intel, Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual Vol.2 : Instruction Set Reference, Intel, 2009(9). 

  19. Walter Oney, Programming the Microsoft Windows Driver Model 2nd Edition, 정보문화사, 2004. 

  20. 이봉석, IT Expert 윈도우 디바이스 드라이버, 한빛미디어, 2009. 

  21. http://technet.microsoft.com/en-us/sysinternals 

  22. http://www.ntkernel.com 

  23. http://www.osronline.com 

  24. Mark E. Russinovich and David A. Solomon, Microsoft Windows Internals 4th Edition, Microsoft Press, 2006. 

  25. Johnson M.Hart, Windows System Progra mming 3rd Edition, Addison Wesley, 2005. 

  26. John Robbins, DEBUGGING APPLICA TIONS For Microsoft .NET And Microsoft WINDOWS, Microsoft, 2003. 

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