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문제 정의
- 본 실험에 사용한 로봇은 원자력 발전소의 중저준위 폐기물을 담은 드럼통의 부식 및 방사능 누수의 검사를 수행할 목적으로 개발되었다. 현재 제작 중인 프로토타입 로봇은 몸체를 알루미늄 프로파일로 구성하였으며, 바퀴 모듈은 10mm의 두께의 알루미늄으로 제작하였다.
제안 방법
- 미리 정의된 서비스를 로봇 시스템에 맞게 수정하였으며, 그림 3 의 좌측 그림이 수정된 서비스 UI이다. 3D Simulation service는 실제 동작 환경을 3D 모의 환경으로 구성해 놓았으며, 실제 로봇을 모델링하여 3D 로봇을 구현하였다. 정확한 시뮬레이션을 위한 물리 엔진어 지원되며, 로봇과 연동하지 3D 모의 환경에서도 제어 및 컨트롤 할 수 있다.
- MSRDS의 시뮬레이션과 실제 로봇의 동기화 방식을 제시하며 온라인 피드백 제어 실험을 통해 검증하였다.
- UI service의 SimpleDashBoard는 사용자에게 로봇에 센서값 및 로봇의 현재 상태를 모니터링 할 수 있게 하며, 컨트롤 박스를 통해 로봇을 제어한다. 미리 정의된 서비스를 로봇 시스템에 맞게 수정하였으며, 그림 3 의 좌측 그림이 수정된 서비스 UI이다. 3D Simulation service는 실제 동작 환경을 3D 모의 환경으로 구성해 놓았으며, 실제 로봇을 모델링하여 3D 로봇을 구현하였다.
- Update#는 엔코 더 값을 피드백 받아 증가된 값 만 큼 속도로 변환하여 RobotEntitv에 반영하여 실제 로봇과 동일한 움직임을 구현해 낸다. 스레드와 Update간의 동기화에는 ManualResetEvent을 사용하여 공유 자원에 대한 충돌을 방지 하였다.
- 실험의 검증은 타이머를 이용하여 일정시간 동안 이동시킨 후 시뮬레이션에서의 로봇의 움직인 거리와 실제 로봇의 이동 거리를 측정 비교하였다. 그림 6에서와 같이 시작지점은 붉은색 라인에서 위치를 초기화 한 후 L9 초간 동일한 속도 값을 주어 일직선으로 이동시켜 주었다.
- Actuator service는 제어신호를 하드웨어에게 전송 및 수신 하는 서비스로, 데이터 흐름 제어를 한다. 연산시간을 단축하기 위해 Brick 서비스를 만들지 않고 Maxon-motoi#의 EPOSAPI를 이용하여 직접 서비스를 구성하였다,
대상 데이터
- 8개의 모터를 움직이기 위해 8개의 모터드라이버를 각각 장착하였다. 발열에 충분히 대비할 수 있도록, 그림 1과 같이 적절한 간격을 두어 배치하였다.
- 엔코더는 512CPT(Counts Per Tum)의 분해능을 가지고 있으며 3-Channel의 출력을 가진다. 모터 드라이버로는 Maxonmotor#의 EPOS 를 사용하였다.
- 바퀴모듈은 총 4개이며 같은 구조로 제작되어 있다. 모터는 Maxon-motor#의 150W 급의 RE40 모터와 기어비가 43:1인 감속기가 결합된 모터를 사용하였다. 이 모터는 8000RPM(Revolution Per Minute)의 속도를 낼 수 있으며 정격전압은 48V 이다.
- 현재 제작 중인 프로토타입 로봇은 몸체를 알루미늄 프로파일로 구성하였으며, 바퀴 모듈은 10mm의 두께의 알루미늄으로 제작하였다. 바퀴모듈은 총 4개이며 같은 구조로 제작되어 있다. 모터는 Maxon-motor#의 150W 급의 RE40 모터와 기어비가 43:1인 감속기가 결합된 모터를 사용하였다.
- 본 실험에서는 산업용 PC대신 노트북을 사용하여 시스템을 구성하였다. 실험용 노트북의 모델은 mt이 CPU기반의 Windows OS를 탑재하여 실험용 노트북을 구성하였고, 로봇 프레임 위에 노트북을 얹어 실험을 진행하였다.
- 구성하였다. 실험용 노트북의 모델은 mt이 CPU기반의 Windows OS를 탑재하여 실험용 노트북을 구성하였고, 로봇 프레임 위에 노트북을 얹어 실험을 진행하였다.
- 이러한 장점으로 인해 본 논문에서는 MSRDS를 이용하여 로봇 구동 및 제어 시스템을 구성하였으며, 원자력 발전소 중저준위 폐기물 저장창고에서 폐기물 드럼통의 이상 유무 및 방사선 검출을 위해 개발 중에 있는 로봇을 사용하였다. MSRDS의 시뮬레이션과 실제 로봇의 동기화 방식을 제시하며 온라인 피드백 제어 실험을 통해 검증하였다.
- 조향범위는 180#로 제한하였으며, 축에 리밋스위치를 장착하여 동작범위에 제한을 두었다. 추진부에 도 타이 밍 풀리 와 타이 밍벨트를 사용하였다.
- 부식 및 방사능 누수의 검사를 수행할 목적으로 개발되었다. 현재 제작 중인 프로토타입 로봇은 몸체를 알루미늄 프로파일로 구성하였으며, 바퀴 모듈은 10mm의 두께의 알루미늄으로 제작하였다. 바퀴모듈은 총 4개이며 같은 구조로 제작되어 있다.
이론/모형
- 사용하였다. 모터 드라이버간의 데이터 전송은 CAN(Conti#er Area Network)으로 이루어지며, 외부 PC와는 RS-232 방식을 사용하였다. 조향범위는 180#로 제한하였으며, 축에 리밋스위치를 장착하여 동작범위에 제한을 두었다.
성능/효과
- MSRDS를 이용하여 단시간에 서비스들을 조합하여 시뮬레이션 수행과실제 구동실험을 행하였으며, 그 결과 무리 없이 제어가 가능 하다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 하드웨어와 시뮬레이션의 동기화를 위한 시스템으로 그림 5와 같이 제시하여 그 성능을 실험 검증하였다.
- Update를 통해 EPOSAPI를 호출하는 것에 비해 시뮬레이션 화면의 갱신지연 현상의 발생 빈도수가 줄었다. 결과는 표 1, 그림 6과 같으며, 시뮬레이션과 실제 로봇의 오차율은 0.
후속연구
- 추후 연구과제로서 실시간 운영체제인 WinCE에서의 동작 테스트 및 Brick서비스와 API를 이용한 직접 호출과의 차이 점을 분석 및 검증을 수행할 예정이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.