[논문]단위임무 기반 로봇의 임무 계획 및 자동화 임무 관리 방법론

이호주; 박원익; 김도종

doi:10.9766/kimst.2014.17.1.001

단위임무 기반 로봇의 임무 계획 및 자동화 임무 관리 방법론
Unit Mission Based Mission Planning and Automatic Mission Management for Robots 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.17 no.1, 2014년, pp.1 - 7

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, it is suggested a method of mission planning and management for robots based on the unit mission. In order to make robots execute given missions continuously as time goes by, a new concept for planning the mission which is composed of one or more unit missions and an automatic mission management scheme are developed. For managing robot's missions in real time, six management methods are devised as well in order to cope with the mismatches, which occur frequently during the mission execution, as to the initial plan. Without the operator's involvement, any mismatch can be adjusted automatically by applying one of the mission management methods. The suggested concept of mission planning and mission management methods based on the unit mission are partially realized in the Dog-Horse robot system and it is checked that it can be a viable one for developing effective robot operation systems.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 로봇이 수행하는 임무를 계획함에 있어서, 그 임무의 구성요소인 단위임무(Unit Mission) 를 식별하고 그것들의 조합으로 임무를 구성하는 방법과, 계획 대비 불일치나 예기치 못한 상황이 발생될 경우 적시 적절한 운용자 개입을 보장하거나 아니면 운용자 개입 없이도 단위임무의 자동적인 수정/변경을 통하여 임무를 지속할 수 있도록 하는 임무 관리 방법을 제안하였다.
본 논문에서는 무인차량 외에도 다양한 로봇에 적용 가능한 로봇의 임무계획과 그 자동화 관리 방법을 제안한다. 제안된 방법의 기본 개념은 우선 로봇에게 부여 가능한 최소 단위의 임무 구성요소를 단위임무(unit mission)로 식별하고 그것들의 조합으로 임무를 구성하는 것이다.
일반적으로 임무는 유인체계에서도 확인되듯이 서로 상이한 수행 특성을 갖거나 독립적인 하나 이상의 일 또는 과업(task)으로 구성된다. 본 논문에서는 임무의 구성요소를 단위임무(UM : Unit Mission)로 식별하여 그것들을 조합함으로써 임무를 계획하는 방법을 제안한다.
임무 관리에는 임무의 수정/변경, 임무의 취소, 재계획 등 여러 영역들이 포함된다. 본 연구에서는 단위임무 기반의 임무 계획 방법에 의한 임무를 수행함에 있어서 운용자 개입 없이도 지속적인 임무 수행을 가능하도록 하는 임무 관리 방법론을 제안한다. 그것은 단위임무에 대하여 각종 제약조건을 고려하여 운용자 개입 없이도 실시간적으로 자동적인 임무의 수정, 변경, 취소 등에 대한 것으로서, 단위임무의 관리를 통하여 전체적인 임무 관리가 가능하도록 해준다.

제안 방법

단위임무 관리를 위하여 6가지의 임무 관리 방법을 제안한다. 그것들은 대기(stand-by), 견인(pull), 연장 (extension), 순연(deference), 취소(cancel) 및 단축(cut)이다.
본 논문에서는 무인차량 외에도 다양한 로봇에 적용 가능한 로봇의 임무계획과 그 자동화 관리 방법을 제안한다. 제안된 방법의 기본 개념은 우선 로봇에게 부여 가능한 최소 단위의 임무 구성요소를 단위임무(unit mission)로 식별하고 그것들의 조합으로 임무를 구성하는 것이다. 또한, 임무계획 방법은 로봇이 임무를 수행함에 있어서 계획 대비 불일치가 발생할 경우 운용자 개입 없이도 그 불일치를 해소하기 위하여 임무계획의 수정/변경 및 단위임무별로 그 수행 특성을 고려하여 로봇의 운용모드를 자동적으로 최적 설정하는 방법을 포함한다.

성능/효과

제안된 단위임무 기반의 임무 계획 및 관리 방법은 견마로봇의 원격통제스테이션에 부분적으로 구현하여그 효용성을 확인하였다.
제안된 방법의 적용을 통하여 불필요한 운용자 개입을 방지할 수 있으며, 운용자 개입을 필요로 하지 않는 한 최초 계획 대비 불일치가 발생되더라도 자동 적으로 임무를 수정/변경함으로써 지속적인 임무 수행 가능하다. 또한, 단위임무 기반의 임무 계획 방법은 단위임무별로 운용모드를 사전에 최적화하여 자동적으로 적용 가능하므로 전원관리 등 보다 효과적인 로봇 운용을 가능하게 해 준다.
주요시설에 대한 감시경계를 주요 목적으로 운용되는 견마로봇의 경우에는 운용자 개입 없이도 지정된 경로 또는 경유점을 따라 지속적으로 감시경계 임무를 수행하여야 하는데, 주의를 끌만한 상황이 아닐 경우 사실상 운용자 개입을 필요로 하지 않는다. 제안된 임무 계획 및 관리 방법의 적용을 통하여 단절 없이 주야간 시설 감시경계 임무를 지속할수 있음을 확인하였다.

후속연구

또한, 단위임무 기반의 임무 계획 방법은 단위임무별로 운용모드를 사전에 최적화하여 자동적으로 적용 가능하므로 전원관리 등 보다 효과적인 로봇 운용을 가능하게 해 준다. 제안된 방법론은 견마로봇에 부분적으로 구현되어 그 효용성을 확인하였으며, 본 연구 결과는 향후 로봇협업, 임무최적화 등 로봇의 임무통제 관련 분야에 활용될 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	무인체계 또는 로봇의 군사적 활용으로 기대되는 효과는 무엇인가?	무인체계 또는 로봇의 군사적 활용으로 기대되는 효과로는 전투원의 피해를 최소화하고 필요시 병력을 대체할 수 있으며, 나아가서는 유인 보조 및 무인체계 간의 협업을 통하여 전투시너지효과를 창출할 수 있다. 하지만, 그것의 실질적인 발휘를 보장하기 위해서는 무인체계 운용을 위한 임무계획 관련 기술의 개발이 요구된다.
	미래전의 양상은 어떻게 변화될 것으로 예측하는가?	미래전은 지상․공중․해상 외에도 사이버 및 우주를 포함한 5차원의 전장에서 원거리/비대칭의 분산전력을 활용하여 개별 플랫폼(Platform) 보다는 네트워크 중심전(NCW : Network Centric Warfare)으로 변화될 것이다. 네트워크 중심전의 구성요소에는 유인체계 외에도 무인체계가 고려되고 있으며, 최첨단 과학기술의 발전 및 인명 중시 사상이 보편화되면서 그 중요성이 부각되고 있다.
	다수의 로봇을 대상으로 각각의 로봇에 대하여 다중 임무를 부여하는 임무계획 및 그 관리가 필요한 이유는 무엇인가?	우선 다수의 로봇을 대상으로 각각의 로봇에 대하여 다중 임무를 부여하는 임무계획 및 그 관리가 필요하다[1]. 이는 적시적절한 운용자 개입 또는 필요시 자동적인 임무계획의 수정/변경을 통하여 임무 수행의 단절을 방지하고 적정 수준의 로봇의 자율성을 보장하기 위함이다[2].

참고문헌 (6)

Kramer, T. A., et al., SPIE Unmanned Systems Technology VIII, 2006.
Thorpe, C. et al., "Unmanned Ground Vehicle System Perception for Outdoor Navigation," Technical Report TEC-0114, 1995.
Ho-Joo Lee, Young-il Lee, Myung-Chun Lee, "Mission Oriented Path Generation for Unmanned Combat Vehicle Based on the Mission Type and Multiple Grid Maps," Journal of the Korea Institute of Militaty Science and Technology, Vol. 13, No. 2, pp. 180-187, 2010.
Ho-Joo Lee, Young-il Lee, Yong-Woon Park, "User Interface for Unmanned Combat Vehicle Based on Mission Planning and Global Path Planning," Journal of the Korea Institute of Militaty Science and Technology, Vol. 12, No. 6, pp. 689-696, 2009.

원문보기 상세보기
Giesbrecht, J., "Global Path Planning for Unmanned Ground Vehicle," DRDC Suffield TM 2004-272, 2004.
Stentz, A., "Optimal and Efficient Path Planning for Partially Known Environments," Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation, 1994.

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