자동차, 로봇 등의 분야에서 실시간 운영체제의 사용이 증가하고 있다. PICmicro의 마이크로컨트롤러는 산업현장에서 많이 사용되고 있는 마이크로컨트롤러로서, 이 제품군에 실시간 운영체제(RTOS)를 탑재하려는 연구가 폭 넓게 이루어지고 있으나 일부 제품군에서는 리소스의 제한으로 RTOS의 탑재가 어려운 경우가 많다. 이 연구에서는 교육적 목적으로 리소스가 제한된 PIC16F87x 시리즈에 대해 RTOS의 기능을 구현한다.
시스템 통합(System Integration) 패러다임의 변화와 MEMS, 네트워크 기술의 발달로 사람, 컴퓨터 그리고 사물이 유기적으로 연계되어 다양하고 편리한 서비스를 제공해 주는 컴퓨팅 기술에 대한 연구들이 진행 되고 있다. 이와 관련하여 지능형 로봇 시스템 환경은 중앙집중 환경에서 분산 환경과 웹이융합된 새로운 환경으로 변화하고 있다. 이를 적용하기 위해서 다양한 연구기관의 개발자 들은 이를 지원할 수 있는 미들웨어의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 로봇 미들웨어는 다양한 통신 프로토콜, 하드웨어, 운영체제 그리고 프로그래밍 언어의 통합, 통신 오버헤드 그리고 소프트웨어 개발 방법론 등 많은 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 통합성, 통신 오버헤드, 유연성을 기준으로 기존 미들웨어의 단점을 제시하고 해당 문제점을 해결하기 위한 지능형 로봇을 위한 효율적 미들웨어를 제안한다.
본 논문에서는 Micro 내장형 운영체제상의 실시간 객체 엔진으로 개발한 TMO-eCos를 기반으로 TMO를 이용한 이족로봇 제어 프레임워크와 이를 활용한 실제 사람의 동작과 유사하게 이족로봇을 제어할 수 있는 응용모델에 대해 기술한다. TMO 모델을 이용한 이족로봇 제어 프레임워크는 시스템 개발을 위한 객체 기반의 규격적 단층을 제공하여 모션캡춰장비의 시그널을 분석 처리할 수 있도록 설계 구현되었다.
본 논문에서는 가정용 로봇에 적용 할 수 있는 운영체제 수준의 동적 전력 관리 기법인 EAJS(Energy-Aware Job Scheduler)를 제안한다. EAJS는 workload가 일정하지 않은 IO 장치를 사용하는 job들을 스케줄하여 장치의 idle주기를 가능하면 연속적이게 만든 후, 장치를 shutdown 시켜서 에너지 소모를 줄이는 능동적인 저전력 스케줄러이다. EAJS는 기존의 저전력 스케줄러와 달리, IO 장치를 사용하는 job의 workload, job의 buffering에 사용 가능한 메모리의 크기, buffering으로 인해 발생하는 시간 지연 등을 동시에 고려하여 job을 스케줄 하기 때문에, 에너지를 절약하면서도 시스템의 성능 저하를 최소화 할 수 있다. EAJS의 prototype을 본 연구에서 개발한 가정용 로봇인 AFM(Autonomous Family Machine)에 구현하였으며, H.263 인코더를 수행시키는 실험을 통해 무선랜과 DSP의 에너지 소모가 최대 $44\%$ 가량 줄어듬을 확인 하였다.
임베디드 시스템의 발전으로 현재 진보된 로봇 시스템들은 운영 체제, 비젼 시스템 및 센서 시스템들을 별도의 호스트 PC의 도움 없이 독립적으로 탑재하여 가동 시킬 수 있다. 본 논문에서는 임베디드 시스템을 이용한 SBER (Small Biped Entertainment Robot)에 필요한 로봇의 제어기 구조와 로봇에 최적화된 임베디드 시스템을 구현한다. 또한 주 프로세서와 주 컨트롤러를 탑재한 최적화된 소형 엔터테인먼트 이족 로봇 개발을 목적으로 한다. SBER은 TI사의 DSP인 TMS320LF2407A를 로봇의 주 컨트롤러로 사용하여 로봇의 관절 제어를 통한 기본적인 보행 실험과 음원의 위치를 파악하기 위한 음원 위치 추적 문제를(Sound Localization) 수행한다. 또한 Intel사의 PXA255A를 주 프로세서로 사용하여 연산량이 높은 영상처리 알고리즘과 감정 표현, 장애물 인식 및 장애물 회피를 적용하여 보다 지능적인 로봇 시스템을 구현한다.
Robot control software is a hard real-time system that must output the planned trajectory points within an explicit short time period. In this paper, we present a design and implementation method for robot control software using commercial real-time operating systems, RTKemel 4.5. Therefore, various robot motions, efficient user interface, and system failure check are easily implemented by using multitasking function, intertask communication mechanism, and real-time runtime libraries of RTKernel. The performance analysis of commercial real-time operating system for robot control is presented based on Timed Petri net(TPN) and we can use these results to design an optimal system.
We need general developing environment to control robot with effect but less energy. So, software and hardware tools are very important. In this paper, we present a general-purpose robot control language and its implementation on Real Time O/S and VME bus system. The system runs on the VMEexec Real Time Operating System and robot program is written in the "C" language. The developed program is linked with the robot control C library io produce an executable image. Under the developed robot control environment, the user can write a general high-level control program leaving all the specific information about the robot in a robot specific file.ific file.
본 연구의 목적은 다양한 지식을 습득 및 응용하는 데 한계가 있으며, 급격한 사회의 변화를 수용할 수 없는 기존의 분과학문체제의 문제를 해결하기 위해 미래핵심 성장동력인 로봇을 활용하여 학문융합교육 프로그램을 설계하는데 있다. 이를 통해 초 중등정보통신기술교육(ICT)운영지침의 폐지로 학교에서 사양화 되는 컴퓨터교육의 중요성을 부각시키고, 창의성과 융합을 강조하는 2009년 개정교육과정의 창의적 체험활동에서 자연스럽게 활용되기 위함이다. 이에 교육용 로봇인 피코 크리켓을 활용한 학문융합교육 프로그램 교수 학습 모형의 설계를 통해 다양한 영역 및 교과에 적용하는 기초가 되고자 한다.
This paper presents a robot system that combines computer network and an autonomous mobile robot where RTOS is installed. We propose a wireless communication protocol, and also implement it on the RTOS of the robot system. Main controller of the robot processes the control program as a task type in the real-time operating system. Peripheral devices are driven by the device driver functions with the dependency of the hardware. Because the client and server program was implemented to support the multi-platforms by Java SDK and Java JMF, it is easy to analyze programs, maintain system, and correct the errors in the system. End-user can control a robot with a vision showing remote sight over the Internet in real time, and the robot is moved keeping away from the obstacles by itself and command of the server received from end-user at the local client.
로봇 운영 체제인 Robot Operating System (ROS)은 다양한 로봇 프로젝트와 연구에서 광범위하게 활용되며 국제적인 활발한 커뮤니티가 형성되어 있다. 많은 로봇 기능들이 ROS 를 활용하여 개발되어왔고, 이중에서도 Fastech 사의 Ezi-SERVO II PLUS E motor driver 를 ROS 환경에서 사용할 수 있도록 개발 작업이 진행되었다. ROS 는 Linux 기반이므로, 개발 환경으로는 초보자도 다루기 쉬우면서 비교적 저렴한 소형 컴퓨터인 Raspberry Pi 를 선택하였다. 또, Raspberry Pi 는 Linux 기반의 작은 컴퓨터로, 다양한 개별 프로젝트를 수행하기 위해 많은 사람들이 활용하고 있다. 이로 인해 Raspberry Pi 로 소규모 프로젝트를 진행하는 개발자들도 해당 모터 드라이버를 Raspberry Pi 와 ROS 를 통해 쉽게 사용할 수 있게 되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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