초록 ▼

1. 단계최종목표
Silver Mate 로봇의 다양한 미션을 수행하기 위하여 제어구조의 심도있는 연구와, 타 소과제-이송 플랫폼 자율주행과 머니플레이터의 궤적 제어-와의 동기화된 연동을 실시간으로 구현하는 제어구조를 개발한다.
$\circ$ 실시간 제어를 위한 프로세스 인터페이스 개발 (한국과학기술원)
$\circ$ 행위기반의 하이브리드 Deliberative/Reactive 제어 모듈 개발 (제주대)
$\circ$ 이동 플랫폼을 이용한 실험 및 검증

1. 단계최종목표
Silver Mate 로봇의 다양한 미션을 수행하기 위하여 제어구조의 심도있는 연구와, 타 소과제-이송 플랫폼 자율주행과 머니플레이터의 궤적 제어-와의 동기화된 연동을 실시간으로 구현하는 제어구조를 개발한다.
$\circ$ 실시간 제어를 위한 프로세스 인터페이스 개발 (한국과학기술원)
$\circ$ 행위기반의 하이브리드 Deliberative/Reactive 제어 모듈 개발 (제주대)
$\circ$ 이동 플랫폼을 이용한 실험 및 검증 (한국과학기술원, 제주대)
2. 개발내용 및 결과
기존의 지능 로봇들이 가지고 있는 하드웨어 및 소프트웨어 구조를 분석하고, 이를 바탕으로 Silver Mate 로봇에 적합한 구조를 설계, 제안하였다. 제안된 소프트웨어 구조는 Deliberative 및 Reactive 계층을 포함하는 Hybrid 제어 구조로, 로봇의 직접적인 제어를 담당하는 Reactive 계층에 실시간성을 부여하기 위한 다양한 기술들이 연구되었다. 실시간성이 보강된 단위 행위 알고리즘들이 제안되었으며, Reactive Layer의 Resource, Actuator, Action, Action Coordinator 등의 컴포넌트들을 실시간 OS를 이용하여 구현하는 방법이 제안되었다. 또한 이를 위해 필요한 실시간 디바이스 드라이버 기술 및 실시간 네트워킹 기술이 연구되었다. 이러한 연구 결과들은 실제로 플랫폼에 구현되어 동작을 검증함으로써, 통합 로봇의 Reactive Control Layer를 구성하는데 사용되었다. 위탁과제로는 새로운 Sequencing 및 Deliberative 층의 구조가 제안되었으며, 시뮬레이션을 통해 다층구조의 행위 모델을 기반으로 동기화된 머니플레이터/모바일을 제어의 유용성을 검증하였다.
3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
구현된 소프트웨어는 로봇 플랫폼에 특화된 결과물로 상용화는 어렵지만, 제안된 소프트웨어 구조는 이후 다른 지능 로봇에 적용하는 것이 가능하므로 기술 이전이 가능하다. 또, 개발된 실시간 장애물 회피 알고리즘은 현재 다양한 상용 서비스 로봇에 적용하여 보다 우수한 주행 능력 부여하는 것으로 기대되며 기존의 시스템인 아이보 등의 개방형 제어 구조의 단점을 보완하는 시스템의 개발이 가능하다. 필요한 태스크를 쉽게 개발하여 사전 검정을 함으로서 실제 수행 시 생기는 문제를 사전에 예방이 가능하다
4. 적용분야
높은 지능화가 요구되는 휴머노이드 로봇 뿐 만 아니라 유비쿼터스 환경에 적용되는 로봇 등의 로봇 서비스 증대에 크게 기여하리라 여겨진다. 또, 사용자에게 로봇 서비스를 증대함으로서 국가가 추구하는 로봇 보급 정책의 성공적인 사례를 만들 수 있다고 여겨진다.

목차 Contents

• 제 1 장 서론 ... 5
• 제 1 절 연구개발의 필요성 및 목표 ... 5
• 제 2 절 단계 및 연차별 추진전략 ... 7
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 8
• 제 1 절 실시간 hybrid 제어구조 - 실시간 기술 ... 8
• 1. Silver Mate 로봇 제어 하드웨어/소프트웨어 구조 분석 ... 8
• 2. Silver Mate 로봇 제어 하드웨어/소프트웨어 구조 설계 ... 9
• 3. 컴포넌트의 실시간성 분석 ... 10
• 4. 실시간 및 비실시간 컴포넌트간의 IPC: Shared Memory ... 11
• 5. 실시간 인터럽트 처리 기술 ... 24
• 제 2 절 실시간 네트워킹 기술 ... 26
• 1. Silver Mate 로봇에 사용할 네트워크에 대한 연구 ... 26
• 2. RS-422를 사용한 실시간 Serial Networking ... 26
• 3. 실시간 네트워킹 기법 연구 Ethernet ... 31
• 제 3 절 실시간 디바이스 드라이버 기술 ... 35
• 1. 실시간 디바이스 드라이버 : DAQ ... 35
• 2. 실시간 디바이스 드라이버 PCICAN ... 44
• 제 4 절 실시간 reactive 제어 기술 ... 48
• 1. 행위 기반의 실시간 Reactive Control Layer 설계 ... 48
• 2. SI를 위한 Reactive Control Layer 컴포넌트 구현 및 검증 ... 54
• 3. 실시간 Reactive 제어 - 장애물 회피 알고리즘 개발 ... 56
• 제 5 절 적응형 deliberative 제어 기술 ... 58
• 1. Silver Mate 로봇 하드웨어 플랫폼의 기술 분석 ... 58
• 2. UML기반 Silver Mate 로봇의 구성요소의 객체 모델링 ... 60
• 3. Silver Mate 로봇의 기본 및 복합 Task표현 ... 61
• 4. 3D simulation을 위한 로봇 및 환경 설계 ... 63
• 5. Task수행 확인을 위한 3D simulation ... 67
• 6. Deliberative 층 제어모듈 개발 ... 68
• 7. Multi-layer behavior mode ... 69
• 8. UML을 이용한 Class Diagram 표현 ... 71
• 9. UML을 이용한 로직 시뮬레이션 표현 ... 72
• 제 3 장 결과 및 향후계획 ... 74
• 제 1 절 연구목표 달성에 필요한 핵심기술 확보의 대표적 성과 ... 74
• 제 2 절 연구개발 성과물 목록(3년간 실적 기재) ... 74
• 제 3 절 연구개발성과의 실용화 ... 75
• 제 4 절 연구개발을 통하여 파생된 성과 ... 75
• 제 5 절 연구개발결과 요약 ... 76