Zynq EPP를 이용한 모터 제어기의 하드웨어 구현

문용선,임승우,이영필,배영철,Moon, Yong-Seon,Lim, Seung-Woo,Lee, Young-Pil,Bae, Young-Chul 한국전자통신학회 2013 한국전자통신학회 논문지 Vol.8 No.11

본 논문에서는 기존의 DSP, MCU, FPGA 기반의 모션 제어기들의 구조적인 문제점을 개선하기 위하여 최신 All Programmable SoC 인 Zynq EPP를 이용한 FPGA + 임베디드 프로세서 기반의 모터 제어기에 대한 하드웨어를 구현하였다. 구현한 모터 제어기는 FPGA와 임베디드 프로세서의 장점을 융합한 제어기로서 고속의 모터 제어용 신호처리 부분은 FPGA 기반의 모터 제어기가 수행한다. 복잡한 소수연산 등의 알고리즘 처리가 요구되는 모션 프로파일 및 기구학 계산 등은 듀얼 코어 기반의 임베디드 프로세서에서 처리하여 하나의 칩에서 분산처리 효과를 실현할 수 있는 구조적인 장점을 가진다. 또한 FPGA 상에 구현된 모터 제어 IP 코어의 추가를 통하여 손쉬운 다축 모터 제어기로의 구성이 가능한 장점도 가진다. In this paper, we implement a hardware for motor control based on FPGA + embedded processor using Zynq EPP which is All Programmable SoC in order to improve a structural problem of motion control based on such as DSP, MCU and FPGA previously. The implemented motor controller that is fused controller with advantage of FPGA and embedded processor. The signal processing part of high velocity motor control is performed by motor controller based on FPGA. A motion profile and kinematic calculation that are required algorithm process such as operation of a complicate decimal point has processed in an embedded processor based on dual core. As a result of a hardware implementation, it has an advantage that has can be realized an effect of distribution process in one chip. It has also an advantage that is able to organize as a multi-axis motor controller through adding the IP core of motor control implemented on FPGA.

CC2520 기반의 지그비 모듈 구현에 대한 연구

문용선,배영철,노상현,Moon, Yong-Seon,Bae, Young-Chul,Roh, Sang-Hyun 한국전자통신학회 2010 한국전자통신학회 논문지 Vol.5 No.6

본 논문에서는 지그비를 이용한 이동 로봇의 자율주행의 선행 연구로서, 메시 네트워크가 가능한 Zigbee Pro 표준안을 지원하는 CC2520을 기반으로 한 지그비 모듈을 개발하였다. 제작 후 성능 개선의 방법으로 지그비 무선 주파수 대역에 맞는 안테나를 네트워크 분석기를 이용하여 선택하였다. 또한 지그비 모듈의 임피던스 매칭을 실행하여 무선 통신의 가능한 송 수신 거리를 늘렸으며, 통신의 안정성을 확보하였다. In this paper, we developed a Zigbee module based on CC2520 which is possible to construct the mesh network and also support to Zigbee Pro standard as a preceding research of autonomous moving of mobile robot using Zigbee. After manufacturing the Zigbee module, we selected antenna to fit Zigbee wireless frequency band using network analyze as means performance improvement. We also carry out an impedance matching of Zigbee module, extend the possible distance of two-way wireless communication and ensure the safety of communication.

7자유도 매니퓰래이터 협업로봇 설계

문용선,배영철,노상현,조광훈,박용구,Moon, Yong-Seon,Bae, Young-Chul,Roh, Sang-Hyun,Cho, Kwang-Hoon,Park, Yong-Gu 한국전자통신학회 2010 한국전자통신학회 논문지 Vol.5 No.1

본 논문에서는 7자유도 매니퓰레이터를 개발에 있어서 각 관절에 2개 이상의 일반적인 모터를 적용하여 중공형 관절을 구현하고, 전장부가 내장된 소형 구조를 설계하였다. 또한 기존의 산업용 로봇의 한계로 지적받고 있는 작업 반경의 한계 및 위험성을 극복할 수 있는 방안을 제시하고 보다 효율적이며, 안전한 매니퓰레이터의 구현 방법을 제시한다. In this paper, we implement that hollow type joint using two more than general motor and design for compact structure embedded electronic parts in the development of 7 degree of freedom manipulator. We propose a method to overcome risk and the limit of operating radius which are point out as a limit of previous industrial robot. and also propose to more efficient and stable manipulator implement method.

이동 로봇 모듈의 RTC 미들웨어 개발

문용선,배영철,노상현,조광훈,박용구,Moon, Yong-Seon,Bae, Young-Chul,Roh, Sang-Hyun,Cho, Kwang-Hoon,Park, Yong-Gu 한국전자통신학회 2010 한국전자통신학회 논문지 Vol.5 No.2

In this paper, we developed component for constituent of mobile robot system using RTC which is adapted as an international standardization among the robot middleware technology. We implemented one system by connecting the f elements of mobile robot constituent to each other and performed performance test on mobile robot system using real mobile robot NRLAB 02 that were implemented. 본 연구에서는 로봇 미들웨어 기술 중 국제표준으로 채택된 RTC를 이용하여 이동 로봇 시스템의 구성요소에 대한 컴포넌트를 개발하였다. 또한 미들웨어 네트워크를 기반으로 이동 로봇 구성요소를 서로 연결하여 하나의 시스템을 구현하였으며 실제 이동 로봇인 NRLAB 02를 이용하여 구현한 이동 로봇 시스템의 성능 시험을 수행하였다.

가정환경에서 홈 서비스로봇 인터페이스에 관한 연구

문용선,강성률,최형윤,Moon Yong-Seon,Kang Sung-ryul,Choi Hyeong-Yoon 한국정보통신학회 2006 한국정보통신학회논문지 Vol.10 No.9

현대는 과학의 발달로 점차 고령화 사회가 되면서 인간의 수명이 늘어나고 있어 장애를 갖는 장애인이 늘어나고 있다. 이러한 장애인을 위해 홈에서 가사 일을 도울 수 있는 홈 서비스 로봇의 개발이 이루어지고 있고, 이에 대한 기술로 인터페이스를 중요시하고 있다. 본 논문에서는 홈에서 인간과 로봇간의 인터페이스를 위한 음성 인식과 스테레오 카메라를 이용하여 음성에 따라 스테레오 카메라에 들어오는 물체의 거 리를 측정하였다. Present age the allotted span is increasing as becoming agining society gradually by scientific development and handicapped person who have native, acquired drag as long as is in mechanization of life culture is increasing. In this research to control robot through speech recognition controlling robot for handicapped person.

다수의 모터를 활용한 로봇관절 구조 설계

문용선,노상현,조광훈,배영철,Moon, Yong-Seon,Roh, Sang-Hyun,Jo, Kwang-Hun,Bae, Young-Chul 한국전자통신학회 2012 한국전자통신학회 논문지 Vol.7 No.2

본 논문에서는 모터 설계에서 기존의 단일 모터를 사용한 구동 구조의 단점을 보완하고 중공형 관절의 장점을 활용할 수 있는 방안으로 다수의 모터를 이용한 관절 구성을 통해 높은 토크, 높은 정밀성, 낮은 백래쉬 구현 방법, 2차적인 안전장치 설계 및 적용 방법 등을 제시한다. In this paper, In order to make up for the weak point of driving structure that existing used single motor in motor design, as a method to make use of advantage for joint of hollow type, we propose implementation methods for high torque, high precision, backlash less, and design of secondary safety device, and application method through joint organization using multiple motors.

Zynq를 이용한 비전 및 모션 컨트롤러 통합모듈 구현

문용선,노상현,이영필,Moon, Yong-Seon,Roh, Sang-Hyun,Lee, Young-Pil 한국전자통신학회 2013 한국전자통신학회 논문지 Vol.8 No.1

최근 자동화 시스템에 있어 중요한 요소인 비전과 모션 컨트롤러를 통합한 솔루션이 많이 개발되고 있다. 다만 이러한 솔루션은 비전 처리와 모션 컨트롤을 네트워크로 통합하거나 하나의 모듈에 투 칩 솔루션으로 구성된 경우가 많다. 본 연구에서는 최근에 개발된 확장형 프로세싱 플랫폼인 Zynq-7000을 이용한 비전 및 모션 제어기를 통합한 원 칩 솔루션을 구현하였다. 또한 모션 컨트롤은 제어의 실시간이 보장되면서 대량의 데이터를 처리할 수 있는 개방형 표준 이더넷 호환성을 가지고 있는 산업용 이더넷 프로토콜인 EtherCAT을 적용하였다. Recently the solution integrated of vision and motion controller which are important element in automatiomn system has been many developed. However typically such a solutions has a many case that integrated vision processing and motion control into network or organized two chip solution on one module. We implement one chip solution integrated into vision and motion controller using Zynq-7000 that is developed recently as extended processing platform. We also apply EtherCAT to motion control that is industrial Ethernet protocol which have compatibility for open standardization Ethernet in order to control of motion because EtherCAT has a secure to realtime control and can treat massive data.

정밀 GPS 기반의 실외환경에서의 로봇 위치 추정 및 OpenRTM을 이용한 모니터링

문용선,노상현,조광훈,배영철,Moon, Yong-Seon,Roh, Sang-Hyun,Jo, Kwang-Hun,Bae, Young-Chul 한국전자통신학회 2012 한국전자통신학회 논문지 Vol.7 No.2

In the case of outdoor moving of robot, it is differ to indoor moving case due to it cannot prepare map early for entire outdoor environments, there is nearly no research based on map because most outdoor robots use GPS. In this paper, we implement outdoor robot localization that using precision GPS and then GPS data applying MCL algorithm in outdoor environments of plane of 2 dimensional without incline section. We also perform a simple mission scenario by using applied robot localization in outdoor robot. We applying OpenRTM based on middleware, we can be controlled and grasped situation of the outdoor robot by remote through server by manager. 로봇의 실외 주행의 경우 실내 주행과 달리 실외 환경 전체에 대한 지도를 미리 작성할 수 없어 대부분 GPS를 이용하고 있으며 지도에 기반한 연구는 거의 없는 상황이다. 본 논문에서는 경사 구간이 없는 2차원 평면의 실외환경에서 정밀 GPS를 사용하여 GPS 데이터를 MCL 알고리즘에 적용하여 실외 로봇 위치 추정을 구현하고, 이를 적용하여 간단한 임무 시나리오를 수행하였다. 그리고 미들웨어 기반의 OpenRTM을 적용하여 관리자가 서버를 통해 원격으로 로봇을 제어하거나 상황을 관제할 수 있도록 하였다.

화재감지를 위한 로봇 설계 및 데이터 처리

문용선,서영남,고낙용,노상현,박종규,Moon, Yong-Seon,Seo, Young-Nam,Ko, Nak-Young,Roh, Sang-Hyun,Park, Jongkyu 한국전자통신학회 2010 한국전자통신학회 논문지 Vol.5 No.1

본 논문에서는 화재감지를 위한 자율이동로봇을 설계하였다. 로봇은 넓은 범위의 검출을 위해 회전하는 열 센서를 갖추고 있다. 열 감지 센서인 A2TPMI를 사용하였다. 안정적인 데이터를 획득위해 화재감지를 위한 데이터 처리방법으로 AD컨버터와 칼만 필터를 사용하여 하였다. In this paper, an autonomous mobile robot for fire detection is designed. The robot is equipped with thermal sensor which rotates for wide range of detection. The fire detector A2TPMI is used. A data processing method for robust fire detection is also implemented. AD converter and Kalman filter is applied to remove noisy signal from the fire detection sensor.

WDM 방식의 양방향 광 이더캣 통신 모듈 구현

문용선,노상현,조광훈,배영철,Moon, Yong-Seon,Roh, Sang-Hyun,Jo, Kwang-Hun,Bae, Young-Chul 한국전자통신학회 2012 한국전자통신학회 논문지 Vol.7 No.2

Recently in industry communication, the efforts that use robot and automation system increased by cooperation with optical communication and industrial Ethernet. In this paper, in order to solve the problem that total network blocking when network fault happens and wiring problem of optical cable, which were big serious disadvantage in industrial optical network systems, we propose bi-directional optical EtherCAT communication technique based on single optical core, which applying WDM method. We describe the content for implementation of WDM bi-directional optical EtherCAT communication module and performance evaluation to verify the performance of related technology as a whole. 최근에 산업용 통신망에서 광통신과 산업용 이더넷을 융합하여 고속으로 로봇, 자동화 시스템에 사용하자고 하는 노력이 증가되고 있다. 본 논문에서는 기존의 산업용 광 네트워크 시스템의 큰 문제점으로 작용하였던 광 네트워크 결함 발생 시의 전체 네트워크 차단 문제 및 광케이블의 배선 문제를 해결하기 위하여 WDM 방식을 적용한 싱글 광 코어 기반의 양방향 광 이더캣 통신 기술을 제안하였다. 또한 해당 기술의 성능 검증을 위하여 WDM 양방향 광 이더캣 통신 모듈을 구현 및 성능 검증에 대한 내용을 종합적으로 기술하였다.