[논문]무인차량용 다중채널 무선원격 제어시스템의 설계

김진관; 유영재

doi:10.5391/jkiis.2014.24.5.489

무인차량용 다중채널 무선원격 제어시스템의 설계
Design of Multiple Channel Wireless Remote Control System for Unmanned Vehicle 원문보기

한국지능시스템학회 논문지 = Journal of Korean institute of intelligent systems, v.24 no.5, 2014년, pp.489 - 494

김진관 (목포대학교 제어로봇공학과) , 유영재 (목포대학교 제어로봇공학과)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 무인차량용 다중채널 무선원격 제어시스템의 설계방안을 제안한다. 기존의 무선원격 제어시스템은 단일 제어채널로 구성되어 제어채널에 고장이 발생하였을 때 응급대처가 불가능한 문제점이 있다. 따라서 휴대용 무선원격 제어기와 스테이션용 무선원격 제어로 구성되는 다중채널 무선원격시스템을 제안한다. 무인차량용 다중채널 무선원격 제어시스템을 개발하기 위하여 휴대용 무선원격 제어기와 휴대용 무선원격 제어기를 설계 및 개발하였다. 개발한 무선원격 제어시스템의 성능을 확인하기 위하여 무인차량에 적용하여 주행 실험을 실시하였다. 무선원격제어기의 고장 시 휴대용 무선원격제어기를 이용한 비상정지 실험과 휴대용 무선원격제어기의 고장 시 스테이션용 원격제어시스템을 이용한 비상정지 실험을 실시한 결과 모두 만족하는 비상정지 성능을 발휘함을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, a design of multiple channel wireless remote control system for unmanned vehicle is proposed. One of serious problems of the previous wireless remote control system is that it does not work when a control channel is damaged in case of emergency because it's composed of single control channel. Therefore, we propose the multiple channel wireless remote system which is composed of a portable wireless remote controller and a stationary wireless remote controller. The portable wireless remote controller and stationary wireless remote controller are designed and the multiple channel wireless remote control system for unmanned vehicles in developed. By applying to the unmanned vehicle to check its performance. The wireless remote control system is tested. Emergency stop using the portable wireless remote controller is tested when the stationary wireless remote controller is damaged. Also, emergency stop using the stationary wireless remote controller is tested when the portable wireless remote controller is damaged. The result of emergency stop test shows satisfied performance.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 무인차량용 다중채널 무선원격 제어시스템을 제안하였다. 기존의 무선원격 제어시스템의 문제점을 해결하기 위해여 제안한 무인차량용 다중 채널 무선원격 제어시스템을 설계 및 개발하였다.
이에 본 논문에서는 무인차량용 다중채널 무선원격 제어 시스템을 제안한다. 제안한 무선원격 제어시스템을 실현하기 위하여 휴대용 무선원격 제어기와 스테이션용 무선원격제어기, 모니터링 시스템을 포함하는 무인차량용 다중채널 무선원격 제어시스템의 설계 및 개발한다.

가설 설정

넷째, 무선원격 제어기와 무인차량간의 사이에 벽이 존재 하지 않는 장소.
개발한 무인차량용 무선원격 제어시스템을 성능을 확인 하기 위한 무선원격 제어시스템의 실험은 휴대용 무선원격제어기 비상정지 실험과 스테이션용 무선원격 제어기 비상 정지 실험으로 나누어진다. 무선원격 제어기간의 통신오류 혹은 고장이 발생하였을 때를 가정하여 실험방법을 설정하였다.
스테이션용 무선원격제어기의 오류 혹은 고장이 발생한 상황으로 가정하여 실험을 실시하였다.
휴대용 무선원격제어기의 오류 혹은 고장이 발생한 상황으로 가정하여 실험을 실시하였다.

제안 방법

본 논문에서는 무인차량용 다중채널 무선원격 제어시스템을 제안하였다. 기존의 무선원격 제어시스템의 문제점을 해결하기 위해여 제안한 무인차량용 다중 채널 무선원격 제어시스템을 설계 및 개발하였다. 또한 무인차량의 정보를 습득하기 위하여 모니터링 시스템을 개발하였다.
개발된 다중채널 무선원격 제어시스템을 실험하기 위하여 무인차량에 적용하였다. 다중채널 무선원격 제어시스템의 성능을 확인하여 위하여 현장용 무선원격 제어기 와 스테이션용 무선원격 제어기의 실험을 실시하였다.
둘째, 무인차량을 무인주행 모드로 실험구간을 주행.
둘째, 영상 및 데이터 측정 환경으로 정지선의 측면에 카메라 고정하여 무인주행 중 E-Stop신호에 의하여 정지하는 무인차량의 주행 및 정지 영상을 촬영.
기존의 무선원격 제어시스템의 문제점을 해결하기 위해여 제안한 무인차량용 다중 채널 무선원격 제어시스템을 설계 및 개발하였다. 또한 무인차량의 정보를 습득하기 위하여 모니터링 시스템을 개발하였다.
그림 1는 제안하는 무인차량용 다중채널 무선원격 제어 시스템의 구조이다. 무인차량과 스테이션, 휴대용 무선원격제어기 및 스테이션용 무선원격 제어기의 제어채널을 통한 무인차량의 제어를 표현하였다.
본 논문에서 제안한 무인차량용 다중채널 무선원격 제어 시스템은 제어대상의 근거리에서 무인차량을 제어할 수 있는 휴대용 무선원격 제어기와 스테이션에서 차량을 제어하는 스테이션용 무선원격 제어기, 무인차량의 영상 및 주행 정보를 취득하는 모니터링 시스템을 포함하는 무선원격 제어시스템이다.
스테이션용 무선원격 제어기와 휴대용 무선원격제어기를 이용하여 다중채널 무선원격 제어시스템을 개발하였다. 개발된 다중채널 무선원격 제어시스템을 실험하기 위하여 무인차량에 적용하였다.
무인차량의 조향 및 구동속도, 모드 및 비상 정지 등의 신호를 무인차량에 전송하여 무인차량을 제어한다. 스테이션의 영상 및 모니터링 시스템은 무선 랜을 이용 하여 무인차량의 정보를 중계기를 통하여 무인차량에 부착되어있는 카메라의 영상과 차량의 위치정보를 스테이션에 전송한다. 이를 바탕으로 무인차량의 위치와 주행경로, 영상 정보를 스테이션의 모니터링 시스템에 표현한다.
스테이션의 영상 및 모니터링 시스템은 무선 랜을 이용 하여 무인차량의 정보를 중계기를 통하여 무인차량에 부착되어있는 카메라의 영상과 차량의 위치정보를 스테이션에 전송한다. 이를 바탕으로 무인차량의 위치와 주행경로, 영상 정보를 스테이션의 모니터링 시스템에 표현한다.
이에 본 논문에서는 무인차량용 다중채널 무선원격 제어 시스템을 제안한다. 제안한 무선원격 제어시스템을 실현하기 위하여 휴대용 무선원격 제어기와 스테이션용 무선원격제어기, 모니터링 시스템을 포함하는 무인차량용 다중채널 무선원격 제어시스템의 설계 및 개발한다. 2장에서는 제안 하는 무인차량용 다중구조 무선원격 제어시스템에 대하여 설명한다.
조이스틱은 차량의 조향 및 구동을 조절하도록 되어있으며 한 개의 토글스위치는 비상정지 스위치 이다. 좌측의 조이스틱은 조향을 제어하며 우측의 조이스틱은 상부에서 하부로 이동할수록 무인차량의 주행속도가 올라가도록 설계하였다.
차량 내부의 차량제어기는 유선통신 및 무선원격제어기의 수신을 제어하는 차량제어기와 차량의 조향을 제어하는 조향제어기, 차량의 구동을 제어하는 구동제어기로 구성되어 있다. 차량 제어기의 내부 유선통신을 이용하여 차량제어기에서 조향제어기와 주행제어기에 조향 값과 차량의 속도 값을 전송하여 조향 및 구동의 제어가 가능한 구조로 설계하였다.
첫째 스테이션용 무선원격 제어기와 무인차량의 데이터 초기화 실시, 무선원격 제어기의 송수신여부 확인.
첫째, 길이 50m, 폭 3m의 실험구간 과 실험주간의 끝 지점에 정지선 그리고 길이 4m 폭 4m의 정지구간을 포함하는 실험구간.
첫째, 휴대용 무선원격 제어기와 무인차량의 데이터 초기화 실시, 무선원격 제어기의 송수신여부 확인.
휴대용 무선원격 제어기는 무인차량을 근거리에서 무선 제어가 가능한 제어기 이다. 현장 사용자의 간단한 조작에 무인차량을 제어하도록 설계 하였다. 2개의 조이스틱과 하나의 토글스위치로 이루어져 있다.

대상 데이터

무인차량의 비상정지 실험에서 발생할 수 있는 오차의 감소를 위하여 스테이션용 무선원격 제어기의 비상정지 실험을 12회 실시하여 최대 제동거리 와 최저 제동거리를 제외한 10회의 실험 결과 값을 선정하였다.
무인차량의 비상정지 실험에서 발생할 수 있는 오차의 감소를 위하여 스테이션용 무선원격 제어기의 실험을 12회 실시하여 최대 제동거리 와 최저 제동거리를 제외한 10회의실험 결과 값을 선정하였다.
그림4는 실험용 무인차량의 구조를 표현한 것이다. 실험용 무인차량은 차량제어기와 조향 모터와 구동 모터 배터리로 구성되어 있으며 차량제어기 내부에 휴대용 원격제어기의 수신기와 스테이션용 무선원격제어기의 수신기, 무선 랜을 내장하였다. 또한 차량 정면의 영상촬영이 가능하도록 카메라를 정면을 향하여 부착하였다.
제안하는 무인차량용 다중 채널 무선원격 제어시스템의 실험을 위하여 실험용 전기자동차 그림4와 같이 설계 및 제작하였다. 차량의 크기는 길이 1100mm, 폭 700mm, 높이 450mm 이며 무게는 88kg, 최대하중은 200kg, 회전각 최대 40°, 회전반경은 1.
차량의 크기는 길이 1100mm, 폭 700mm, 높이 450mm 이며 무게는 88kg, 최대하중은 200kg, 회전각 최대 40°, 회전반경은 1.5m가 되도록 설계하였다.

성능/효과

21초이다. 각 실험결과의 오차는 무인차량의 차량 제어기 간의 유선통신으로 인한 지연으로 약 0.15초의 통신 지연이 발생하였다. 통신 지연으로 인하여 무인차량의 제동거리가 늘어났음을 확인하였다.
무선원격 제어기의 실험결과를 분석하여 휴대용 무선원격 제어기는 평균 제동거리 33.54cm, 스테이션용 무선원격제어기는 평균 제동거리 77.2cm로 분석되었다. 이는 차량제어기의 내부 유선통신의 지연과 모니터링 시스템의 무선 랜을 이용한 영상전송의 지연으로 인하여 E-Stop 신호가 늦게 전송되어 제동거리의 차이가 발생하였다.
휴대용 무선원격 제어기와 스테이션용 무선원격 제어기를 이용하여 고장이 발생한 무선원격 제어기를 제외한 다른 무선원격 제어기를 사용하여 비상정지가 이루어짐을 확인 하였다.

후속연구

향후연구에서는 개발된 무인차량용 무선원격 제어시스템의 전송속도 및 무인차량의 반응속도를 개선하는 연구를 진행할 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	무인차량이란 무엇을 의미하는가?	무인차량은 운전자의 조작 없이 자동차 스스로 주행하는 차량을 뜻한다. 주행환경 및 경로를 인식하여 목표지점까지 운행이 가능한 차량이다.
	기존 무선원격 제어시스템의 문제점은?	본 논문에서는 무인차량용 다중채널 무선원격 제어시스템의 설계방안을 제안한다. 기존의 무선원격 제어시스템은 단일 제어채널로 구성되어 제어채널에 고장이 발생하였을 때 응급대처가 불가능한 문제점이 있다. 따라서 휴대용 무선원격 제어기와 스테이션용 무선원격 제어로 구성되는 다중채널 무선원격시스템을 제안한다.
	무인차량용 다중채널 무선원격 제어시스템의 구성은?	무인차량용 다중채널 무선원격 제어시스템은 다중채널의 제어채널을 가지는 무선원격 제어시스템이다. 무인차량의 조향 및 구동속도, 비상정지의 기능을 제어가 가능한 휴대용 무선원격 제어기, 스테이션에서 무선 랜을 이용한 차량의 영상, 차량의 주행정보 등을 확인할 수 있는 모니터링 시스템, 스테이션에서 조향, 구동속도, 모드 기능을 무선원격 제어하는 무선원격 제어기로 구성되어있다.

참고문헌 (9)

Su-Hyun Lee and Hyoung-don Cho, "An industrial Monitoring & control system using RF communication system," Korean Institute of Information Scientists and Engineers, vol. 39, no. 1, pp. 271-273, 2012.
Sung-Kyun Kang, Hyung-Jun Park, Min-Sung Kang and Chang-Su Han, "Development of installation type control system for the remote control excavator," Transactions of the Korean Society of mechanical engineers, vol. 2011 no. 5, pp. 298-303, 2011.
Jung-Hyun Park, Jik-Han Jung, Byung-Wook Kim, Sang-Uk Park and Dong-Jo Park, "Wireless digital packet communication and analog image communication systems for Fire fighting robots," Journal of institute of control robotics and systems, vol. 13, no. 2, pp. 121-127, 2007.

원문보기 상세보기
Wan-jae Shin and Jahng-Hyon Park, "Controller design for a robot's safe contact on an object," Journal of the Korean Socision Engineering. vol. 23, no. 4, pp. 83-90, 2006.
Young-Shick Ro, Hee-Jun Kang and Ki-Su Jung, "A study of the teleoperation for mobile robots based on internet," The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, vol. 2006, no. 7, pp. 1983-1986, 2006.
Min-su Jang, Seo-Hyun Jeon, Kwang-Jun Jang ,Dae-Ha Lee and Youn-gjo Cho, "Effective remote operation and monitoring for collective intelligence robot systems," HCI Society of Korea, vol. 2013, No. 1, pp. 521-524, 2013.
Sun-Kil Park, Dae-Young Im and Young-Jae Ryoo, "Development of wireless remote controller for mobile robot," Journal of Korean Institute of Intelligent Systems, vol. 19, no. 1, pp. 208-210, 2009.
Dong-Han Lee, Cheul-Joon Hwang, Kyoo-Seok Park and Min-Soo Jung, "Design and implementation of a remote control system for wireless automobile based on bluetooth," Korea Multimedia Society, vol. 2009, no. 2, pp. 562-565, 2009.
Jong-Seon Kim, Yeong-Seon Yu, Sung-Ho Kim and Young-Hoon Joo, "Remote navigation system for mobile robot," The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, vol. 2007, no. 4, pp. 325-327, 2007.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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