[논문]ROS를 이용하여 상황인지 기반의 로봇 서비스를 실행시키기 위한 중계 시스템

이민호; 최종선; 최재영

doi:10.3745/ktccs.2017.6.5.211

ROS를 이용하여 상황인지 기반의 로봇 서비스를 실행시키기 위한 중계 시스템
A Relay System for Supporting the Execution of Context-Aware Robot Services on ROS 원문보기

정보처리학회논문지. KIPS transactions on computer and communication systems 컴퓨터 및 통신 시스템, v.6 no.5, 2017년, pp.211 - 218

이민호 (숭실대학교 컴퓨터학부) , 최종선 (숭실대학교 컴퓨터학부) , 최재영 (숭실대학교 컴퓨터학부)

초록
AI-Helper

최근 로봇 소프트웨어 플랫폼의 연구는 로봇 기기들의 추상화를 통해 지능형 서비스를 제공하는데 초점을 두고 있다. 사물인터넷 환경에서 지능형 로봇 서비스를 제공하기 위해서는 이기종 센서들의 환경정보를 인지하는 상황인지 기술이 필요하다. ROS는 로봇 디바이스를 추상화하는 기술을 바탕으로 로봇을 사용한다. ROS는 로봇을 제어하기 위해 이기종 센서 자체를 추상화하는 기능을 포함하고 있으나, 일관된 수집 방법을 통한 환경 정보를 바탕으로 로봇이 인지할 수 있는 상황 정보를 제공하는 기능은 결여되어 있다. 따라서 본 논문에서는 ROS가 상황인지 기반의 로봇 서비스를 제공하는데 필요한 중계 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 로봇이 인지할 수 있는 추상화된 상황정보를 제공하는 외부의 상황인지 시스템과 로봇을 제어하는 ROS를 중계하여, ROS가 상황인지 로봇 서비스를 제공할 수 있도록 도와준다. 실험에서는 제안하는 시스템을 바탕으로, 상황인지 시스템과 ROS에서 추상화된 로봇 서비스를 연동하여 로봇 서비스를 실행시키는 과정을 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recent robot software platform research focuses on providing intelligent service via abstraction of robot devices. Context-aware techniques are necessary for intelligent robot services, which are based on the perception of environmental information obtained from heterogeneous sensors in IoT environment. Robot Operating System (ROS) provides protocols to operate robot devices. ROS includes functions for abstracting heterogeneous sensors themselves in order to control the robot, however, it lacks the ability to provide context information that the robot can perceive based on environmental information through consistent collection methods. In this paper, we propose a relay system for ROS to provide context-aware robot service. The proposed system makes it possible for ROS to control and provide context-aware robot services with relay of an external context-aware system and ROS. In experiments, we demonstrate procedures that robot services abstracted from ROS and an external context-aware system works together based on the proposed system.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

MIRA (Middleware for Robotic Applications)[4]는 독일에서 제안한 미들웨어이며, ROS와 비슷한 개념인 Pub/Sub 모델에 기반하고 있지만, ROS에서 네임서버와 비슷한 마스터를 사용하는 것과는 다르게 분산된 통신 구조를 가지고 있다. 각 프로세스 단위를 유닛으로 구성하여 높은 성능과 낮은 지연시간 및 실패 방지에 목적이 있다.
본 논문에서는 ROS기반의 상황인지 로봇 서비스를 제공하기 위한 중계 시스템을 제안하였다. 제안하는 중계 시스템은 ROS 브릿지와 본 연구진이 개발한 중계 인터페이스를 통해, 외부의 상황인지 시스템과 ROS 플랫폼 간에 연계될 수 있는 방법을 제공한다.
본 절에서는 최근까지 활발히 연구가 진행되고 있는 상황 인지 관련 기술과[13-14] 로봇 디바이스 단위의 추상화에 초점을 둔 사례[15-18]에 대하여 살펴본다.
이에 본 논문에서는 ROS 기반의 상황인지 로봇 서비스를 제공하기 위한 중계 시스템을 제안한다. 제안하는 중계 시스템은 외부의 상황인지 시스템과 ROS를 중계하여, ROS 기반의 상황인지 로봇 서비스를 제공할 수 있도록 도와준다.
다양한 이기종의 로봇을 제어하기 위해 ROS를 이용한 패키지를 개발한 연구 사례도 있다[10]. 이와 같은 연구는 이기종 센서로부터 수집한 저수준 정보를 바탕으로 로봇의 행동을 제어하는데 중점을 두고 있다. 그러나 ROS 패키지 스스로가 사용자 주변의 환경 정보를 인지하여 로봇을 제어하기 위해서는 상황인지 모듈을 추가적으로 개 발해야 하며, 이를 위해서는 ROS 플랫폼과 상황인지기능을 제공하는 ROS와 별개의 시스템과 연동해야 한다.

가설 설정

a) RSEB의 CI 모듈의 RS-CI에 실행해야 하는 로봇 서비스의 이름을 전달한다.
b) 전달받은 로봇 서비스의 이름을 RM 모듈의 RFI-M에 전달한다.

제안 방법

실험에서는 외부 상황인지 시스템에서 전송하는 2가지 로봇 서비스의 이름을 중계 시스템이 수신하여 ROS 플랫폼에 전달한다. 그 후 ROS 플랫폼에서 정상적으로 노드가 실행 되는지를 확인한다.
본 논문에서 제안하는 중계시스템을 검증하기 위하여, 실험에서는 실버 노인의 거주 환경에서 발생할 수 있는 위급 상황에 대응하는 서비스 중 일부를 이용한다. Table 2는 실버 노인이 거주하는 가정환경에서 발생할 수 있는 위급상황을 가정하여 기술한 서비스 목록의 일부이다.
본 실험에서는 외부의 상황인지 시스템과 ROS 플랫폼을 연동하기 위해 제안하는 시스템을 통해서 중계하는 과정을 보인다.
실험에서는 상황인지를 바탕으로 ROS가 Table 2의 서비 스 목록을 실행시키기 위해, 제안하는 시스템이 중계해야하 는 토픽 메시지의 처리과정을 보여준다. Fig.
실험에서는 외부 상황인지 시스템에서 전송하는 2가지 로봇 서비스의 이름을 중계 시스템이 수신하여 ROS 플랫폼에 전달한다. 그 후 ROS 플랫폼에서 정상적으로 노드가 실행 되는지를 확인한다.
이를 통해 ROS 플랫폼은 상황인지 기반의 지능형 로봇 서비스를 제공할 수 있다. 실험에서는 제안하는 중계시스템을 이용하여 ROS 플랫폼과 상황인지 시스템의 연동을 통해 보인다.
연동을 위해 본 논문에서는 ROS와 상황인지 시스템과의 중계를 위해 ROS 브릿지를 이용한다. ROS 브릿지는 서버 런타임 환경에서 JSON API와 ROS간 연계를 제공하는 non-ROS 프로그램이다.
제안하는 시스템은 상황인지 시스템, 중계 시스템(RSEB), 그리고 ROS로 구성된다. 자세한 구조는 Fig.
본 논문에서는 ROS기반의 상황인지 로봇 서비스를 제공하기 위한 중계 시스템을 제안하였다. 제안하는 중계 시스템은 ROS 브릿지와 본 연구진이 개발한 중계 인터페이스를 통해, 외부의 상황인지 시스템과 ROS 플랫폼 간에 연계될 수 있는 방법을 제공한다.
이에 본 논문에서는 ROS 기반의 상황인지 로봇 서비스를 제공하기 위한 중계 시스템을 제안한다. 제안하는 중계 시스템은 외부의 상황인지 시스템과 ROS를 중계하여, ROS 기반의 상황인지 로봇 서비스를 제공할 수 있도록 도와준다. 또한 중계 시스템은 외부 상황인지 시스템과 ROS 플랫폼을 중계하기 위해, 두 시스템 간 중계자와 ROS 브릿지 (rosbridge)[11,12]를 연동시킨다.
9에서는 지능형 로봇 서비스를 제공하기 위해서 외부의 상황인지 기능을 제공하는 시스템과 중계 시스템과 연동하여 ROS의 기반의 로봇에 실행하는 모습을 보인다. 제안하는 중계시스템에서 전송한 JSON 형식의 로봇 서비스의 토픽을 ROS 브릿지에서 수신 후, ROS 토픽으로 구성하여 ROS에 노드 실행을 요청한다.
제안하는 중계시스템은 상황인지 시스템과 ROS의 중계를 위해, 로봇 서비스를 실행시키는데 필요한 정보(로봇 서 비스 이름, ROS 노드)를 ROS에 전송한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	OPRoS 오픈 플랫폼의 장점은 무엇인가?	국내에서는 현재 오픈소스화하여 개발이 진행되고 있는 OPRoS 오픈 플랫폼[1]이 있다. OPRoS는 컴포넌트를 이용하여 로봇 서비스를 블록 단위로 개발할 수 있으므로, 컴포넌트의 재사용을 통해 로봇 서비스를 쉽고 빠르게 개발할 수 있는 장점이 있다.
	ROS는 어떤 플랫폼인가?	국외에서는 대표적 로봇 미들웨어로 ROS[6]가 있다. ROS는 로봇 응용 프로그램을 개발하는데 유연성을 제공하고, 개발 및 실행환경을 지원하는 운영체제와 같은 플랫폼이다. ROS 플랫폼은 하드웨어 추상화, 디바이스 드라이버, 메시지 패싱, 라이브러리 등을 제공한다.
	서비스 로봇을 제어하기 위한 대표적인 로봇 미들웨어로 어떤 것들이 개발되었는가?	최근 로봇 소프트웨어 플랫폼의 연구는 로봇을 구동시키기 위한 다양한 센서들의 기능을 소프트웨어 모듈로 제공하기 위해 추상화하고, 추상화된 소프트웨어 모듈을 통해 로봇을 제어하여 지능형 로봇 서비스를 제공하는데 중점을 두고 있다. 이와 같은 서비스 로봇을 제어하기 위한 대표적인 로봇 미들웨어로 OPRoS[1], RT-Middleware[2], MSRS[3], MIRA[4], OROCOS Project[5], ROS[6] 등이 개발되었다. OPRoS는 네크워크 기반의 지능형 로봇 개발을 위해 RUPI와 SPIRE 기술을 수렴하였으며[7], 후에 OpenRTM 개념을 바탕으로 오픈소스화하였다.

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상세보기
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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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