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보고서 상세정보

실시간 제어 체계 기술

  • 사업명

    21세기프론티어기술개발

  • 과제명

    실시간 제어 체계 기술

  • 주관연구기관

    한국과학기술원
    Korea Advanced Institute of Science and Technology

  • 연구책임자

    김병국

  • 참여연구자

    이형선   최상우   신혁기   김홍준   천홍석   신향기  

  • 보고서유형

    2단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2009-05

  • 과제시작년도

    2008

  • 주관부처

    지식경제부

  • 사업 관리 기관

    한국산업기술평가원

  • 등록번호

    TRKO200900074268

  • 과제고유번호

    1415091087

  • 키워드

    분산 실시간 제어 구조.하이브리드 제어.실시간 운영체제.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    ...


    1. 단계 최종목표
    실버메이트 로봇의 모바일-머니퓰레이터의 실시간 연동 구현을 위한 실시간 제어구조를 개발한다.
    $\cdot$두 프로세서를 사용한 분산 실시간 제어시스템 구조설계 (한국과학기술원)...

    1. 단계 최종목표
    실버메이트 로봇의 모바일-머니퓰레이터의 실시간 연동 구현을 위한 실시간 제어구조를 개발한다.
    $\cdot$두 프로세서를 사용한 분산 실시간 제어시스템 구조설계 (한국과학기술원)
    $\cdot$머니퓰레이터 실시간 제어 framework (한국과학기술원)
    $\cdot$Dependable sensing 및 actuation 요소기술 개발 (한국과학기술원)
    $\cdot$분산 실시간 networking 요소기술 개발 (한국과학기술원)
    $\cdot$실시간 obstacle avoidance 구현 (제주대)
    2. 개발내용 및 결과
    실시간 제어시스템 구조 설계에서는 이동플랫폼과 머니퓰레이터 등 서로 다른 제어 대상이 네트워크로 연결된 분산 시스템 상에 존재하는 경우에 각 액츄에이터의 동기화된 실시간 제어가 가능한 구조가 제안되고 구현되었다. Dependable sensing 및 actuation 기술 연구는 1단계에서 신뢰성 있는 센서 및 액츄에이터의 이용을 위해 실시간 디바이스 드라이버 개발을 통해 발견된 문제점들을 보완하고, 로봇의 하드웨어 상태를 실시간으로 점검하고 상태를 기록하는 Robot Health Monitoring 기능이 구현되었으며, Resource 수준에서는 센서의 이상상태의 검출을 통한 복원 등이 연구되었다. 또, 차세대 센서 및 액츄에이터를 위한 통신 인터페이스로 USB 1.1/2.0 , IEEE1394 및 RS-485을 위한 실시간 디바이스 드라이버들이 개발되었다. 실시간 네트워킹은 1단계를 통해 연구된 실시간 Ethernet 네트워킹 기술에서 더 나아가, full-duplex Ethernet switch에 기반을 둔 시스템 상에서 향상된 통신 속도를 가지는 네트워킹 기술들이 연구되었다. 마지막으로
    위탁 연구로 진행된 실시간 장애물 회피는 Elastic strip 기반의 개선된 알고리즘이 제안되었으며, 이를 통해 동적 장애물 회피 가능하게 되었다.
    3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
    본 연구를 통해 지능로봇의 이동 플랫폼 및 머니퓰레이터의 동작을 안정적이며 강인하게 제어할 수 있다. 또한, 제어의 기반을 마련하는 실시간 운영체제 기술과 실시간 디바이스 드라이버 및 실시간 네트워킹 기술은 지능로봇 뿐 아니라 여타 다른 제어 시스템으로의 적용이 가능하며, 소프트웨어의 구조적인 측면에서는 다양한 제어 알고리즘을 쉽게 적용 및 검증이 가능하다. 경제적인 측면에서는, 선진국에 비해 미흡한 기술을 가진 국내 관련 기업으로의 기술이전을 통해 국제 경쟁력을 강화할 수 있을 것이다.
    4. 적용분야
    실시간 제어 체계 기술은 로봇시스템을 구성하는 3대 요소인 메커니즘, 하드웨어, 소프트웨어 중 소프트웨어의 근간을 차지하는 부분으로 개방형 제어기 구조, 실시간 운영체제, 임베디드 운영체제, middleware, 네트워크, 표준화 등을 포함한 로봇 시스템 제어용 소프트웨어 기술이다. 이러한 소프트웨어 기술의 연구인력 및 인프라의 확보는 향후 국내 로봇산업의 국제경쟁력을 좌우하는 중요한 요소의 하나가 될 수 있으며, 또한 이 자체로도 유망 수출품목이 될 수 있는 분야이다.


  • 목차(Contents) 

    1. 제 1 장 서론 ... 5
    2. 제 1 절 연구개발의 필요성 및 목표 ... 5
    3. 제 2 절 연구개발 추진전략 ... 9
    4. 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 10
    5. 제 1 절 분산 실시간 제어 구조 ... 10
    6. 1. 분산 실시간 제어구조의 설계 ... 10<...
    1. 제 1 장 서론 ... 5
    2. 제 1 절 연구개발의 필요성 및 목표 ... 5
    3. 제 2 절 연구개발 추진전략 ... 9
    4. 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 10
    5. 제 1 절 분산 실시간 제어 구조 ... 10
    6. 1. 분산 실시간 제어구조의 설계 ... 10
    7. 2. Virtual Resource Component ... 12
    8. 3. 분산 실시간 제어 소프트웨어의 구현: Mobile-base ... 16
    9. 4. 분산 실시간 제어 소프트웨어의 구현: Manipulator ... 21
    10. 5. 컴포넌트 및 계층 인터페이스 표준화 ... 25
    11. 6. 차세대 플랫폼을 위한 실시간 운용 소프트웨어 ... 26
    12. 제 2 절 Dependable sensing 및 actuation ... 31
    13. 1. Robot Health Monitoring ... 31
    14. 2. 센서 오류 검출 및 복구 ... 34
    15. 3. 실시간 디바이스 드라이버: RS-232C ... 38
    16. 4. 실시간 디바이스 드라이버: RS-485 ... 39
    17. 5. 실시간 디바이스 드라이버: CAN ... 43
    18. 6. 실시간 디바이스 드라이버: DAQ보드 ... 47
    19. 7. 실시간 디바이스 드라이버: USB 1.1/2.0 ... 53
    20. 8. 실시간 디바이스 드라이버: IEEE1394 ... 67
    21. 제 3 절 실시간 네트워킹 기술 ... 71
    22. 1. Full-duplex switch 기반 실시간 이더넷 운용 기술 ... 71
    23. 2. 스위치 트래픽의 실시간 효율적 운영방안 ... 78
    24. 3. IPv6, 1 Gbps 실시간 이더넷 드라이버 ... 83
    25. 4. 여러 processor를 사용한 계산 및 통신 task scheduling ... 89
    26. 제 4 절 실시간 장애물 회피 기술(위탁) ... 94
    27. 제 3 장 결과 및 향후계획 ... 112
    28. 제 1 절 연구목표 달성에 필요한 핵심기술 확보의 대표적 성과 ... 112
    29. 제 2 절 연구개발 성과물 목록 ... 112
    30. 제 3 절 연구개발성과의 실용화 ... 113
    31. 제 4 절 연구개발을 통해 파생된 성과 ... 113
    32. 제 5 절 연구개발결과 요약 ... 114
  • 참고문헌

    1. 전체(0)
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