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로봇 원격조종을 위한 멀티 햅틱 제어 환경 개발
Development of Multi Haptic Control Environments for Tele-operating Robot System 원문보기

멀티미디어학회논문지 = Journal of Korea Multimedia Society, v.16 no.6, 2013년, pp.689 - 699  

최유락 (한국원자력연구원) ,  이재철 (한국원자력연구원) ,  김재희 (한국원자력연구원) ,  김승호 (한국원자력연구원) ,  권오석 (충남대학교 컴퓨터공학과)

초록
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로봇 원격조종 방법은 1:1, 1:N, N:1, 그리고 N:N의 다양한 방법이 있다. 오퍼레이터가 원격지 로봇을 제어하기 위해서는 로봇의 주변 상황, 모바일 장치의 충돌 가능성, 그리고 매니퓰레이터의 힘을 인지할 수 있어야 한다. 원격조종에서는 데이터 통신과 처리에 소요되는 시간에 따른 지연이 발생하는데, 이 시간 지연은 로봇의 충돌과 햅틱 기반 제어에 있어 양방향 힘 반영에 따른 매니퓰레이터의 바이브레이션과 과도한 힘 반영을 초래할 수 있다. N:N 제어 방식은 근래 개발 중인 조종 기술로 멀티 오퍼레이터가 멀티 로봇을 스위칭하면서 제어하는 구조를 가진다. 이 구조를 구현하기 위해서는 오퍼레이터가 어떤 로봇을 제어할 것인지, 또는 그 로봇의 어떤 장치를 제어할 것인지에 대한 스위칭 기능이 필요하며, 다수의 오퍼레이터가 함께 원격조종을 수행할 때에는 이 스위칭 알고리즘이 반드시 필요하다. 또한 오퍼레이터의 성향에 따라 조종 성향이 달라지므로 이를 일반화하기위한 방안도 요구된다. 본 논문에서는 다수의 로봇과 다수의 오퍼레이터가 원격으로 로봇들을 제어하여 작업을 수행할 수 있는 햅틱 기반 제어 환경을 구축하는 방안과 구현에 대하여 기술한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

There are four methods such as 1:1, 1:N, N:1, and N:N in the tele-operating system for control the remote side robot. The operator must know the information of surroundings of the robot, collision possibility of the mobil equipment, and force feedback of the manipulator. The time delay problem occur...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 Drill-Ship 재난구조용 원격조종 로봇을 개발하면서 이러한 한계를 극복하기 위해 다수 조종자가 원격지에 있는 다수 로봇을 조종할 뿐만 아니라 협조협업하면서 작업을 수행할 수 있는 햅틱 기반 N-to-N 원격조종 환경 개발에 관하여 기술한다[3].
  • 본 논문에서는 N-to-N 원격조종용 햅틱 제어 환경 구축에서 로봇의 작업감 인지 문제, 시간 지연에 따른 로봇 제어의 어려움, 그리고 협업을 위한 멀티 로봇 제어 구현 문제 등을 해결하기 위한 원격조종 시스템 구현 방안을 기술한다.
  • 본 논문에서는 다양한 제어 방식에 대해 설명하고 각 제어 방식의 문제점들과 해결을 위한 방안을 기술한다.
  • 본 논문에서는 멀티 오퍼레이터와 멀티 로봇이 서로 협업하는 햅틱 기반의 원격 조종 시스템 구현 방안에 있어 로봇의 원격 조종의 이슈가 되는 문제점들과 이들을 해결하기 위한 방안들을 시스템 구현 방법과 각 시스템에 구현되는 알고리즘을 위주로 설명하였으며, 각각의 문제점들에 대해서 구현된 시스템을 이용하여 실험한 결과를 기술하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
오퍼레이터가 원격지 로봇을 제어하기 위해서 무엇을 해야하는가? 로봇 원격조종 방법은 1:1, 1:N, N:1, 그리고 N:N의 다양한 방법이 있다. 오퍼레이터가 원격지 로봇을 제어하기 위해서는 로봇의 주변 상황, 모바일 장치의 충돌 가능성, 그리고 매니퓰레이터의 힘을 인지할 수 있어야 한다. 원격조종에서는 데이터 통신과 처리에 소요되는 시간에 따른 지연이 발생하는데, 이 시간 지연은 로봇의 충돌과 햅틱 기반 제어에 있어 양방향 힘 반영에 따른 매니퓰레이터의 바이브레이션과 과도한 힘 반영을 초래할 수 있다.
로봇 원격조종 방법엔 어떤 방법이 있는가? 로봇 원격조종 방법은 1:1, 1:N, N:1, 그리고 N:N의 다양한 방법이 있다. 오퍼레이터가 원격지 로봇을 제어하기 위해서는 로봇의 주변 상황, 모바일 장치의 충돌 가능성, 그리고 매니퓰레이터의 힘을 인지할 수 있어야 한다.
오퍼레이터 한명이 원격지 로봇 1대를 제어하는 방식의 문제점은? 오퍼레이터 한명이 원격지 로봇 1대를 제어하는 방식으로 오퍼레이터가 로봇의 모든 동작명령을 전달한다. 수행할 작업의 복잡도에 제약이 많고, 작업자의 피로도 증가 문제가 발생하며, 오퍼레이터에게 높은 숙련도를 요구하며, 시간지연이 존재하는 경우에는 실질적인 제어가 어려운 문제가 발생한다.
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참고문헌 (11)

  1. K. Hashtrudi-Zaad and S.E. Salcudean, "Analysis of Control Architectures for Teleoperation Systems with Impedance/Admittance Master and Slave Manipulators," The International Journal of Robotics Research, Vol. 20, No. 6, pp. 419-445, 2001. 

  2. L.E. Parker, "Multiple Mobile Robot Systems," Springer Handbook of Robotics, pp. 921-941, Springer Berlin Heidelberg, 2008. 

  3. R. Murray, "Recent Research in Cooperative Control of Multivehicle Systems," Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control , Vol. 129, pp. 571-583, 2007. 

  4. D. Lee, A. Franchi, P. Robuffo Giordano, H. I.Son, and H.H. Bulthoff, "Semi-Autonomous haptic Teleoperation of Multiple Unmanned sAerial Vehicles Over the Internet," Proc. the 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 1341-1347, 2011. 

  5. N. Diolaiti and C. Melchiorri, "Teleoperation of a Mobile Robot Through Haptic Feedback," IEEE International Workshop HAVE Haptic Virtual Environments and Their Applications, pp. 67-72, 2002. 

  6. Chang-Hyun Cho, Jae-Bok Song, Mung-Sang Kim, and Chang-Soon Hwang, "Energy-Based Control of a Passive Haptic Device," Proc. the 2004 IEEE International Conference on Robotics & Automation, pp. 292-297, 2004. 

  7. Asif Iqbal and Hubert Roth, "Stabilization Of Teleoperated SystemsWith Stochastic Time Delays Using Time Domain Passivity Control," SICE-ICCAS 2006, pp. 393-398, 2006. 

  8. Heon Park, Sang-Chul Lee, Su-Sung Lee, and Jang-Myung Lee, "A Robust Adaptive Impedance Control Algorithm for Haptic Interface," Journal of Control, Automation and Systems Engineering, Vol. 8, No. 5, pp. 393-400, 2002. 

  9. Kee-Hoon Kim, W.K. Chung, and Y. Youm, "On the Design Method of a Haptic Interface Controller with Virtual Coupling," Proc. the International Conference on Control, Automation and Systems, pp. 71-74, 2001. 

  10. S. Shin , I. No, T. Hwang, M. Oh, J. Ko, and J. Shim, "AMethod of Collision Avoidance for Autonomous Mobil Robot using the antenna, IR and ultrasonic," Journal of Korea Multimedia Society, Vol. 15, No. 10, pp. 1236-1246, 2012. 

  11. Kyung-Lyong Han, Oh Kyu Choi, In Lee, Inwook Hwang, Jin S. Lee, and Seungmoon Choi, "Design and Control of Omni-Directional Mobile Robot for Mobile Haptic Interface," International Conference on Control, Automation and Systems, pp 1290-1295, 2008. 

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