USN 환경의 지능형 서비스 로봇을 위한 RTAI 기반의 실시간 제어 구조 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 USN 환경의 지능형 서비스 로봇을 위한 실시간 제어 구조의 구현을 목표로 하고 있다. 이와 같은 로봇은 고령의 노약자에게 보다 능동적인 서비스를 제공할 수 있다. 이와 같은 서비스는 주로 노인의 정신적 신체적 데이터를 이동 서비스 로봇을 활용하여 모니터링함으로써 가능하게 된다. 무선 센서는 비 접촉식과 접촉식에 의하여 노인의 신체적 조건을 감시하게 되며 예방적인 감시를 수행한다. 센서 노드에서의 센서 데이터는 멀티홉 통신에 의하여 싱크노드로 전달되어 지며,싱크노드는 로봇에 통합되어 있고 특히 데이터 수집과 관리 및 주 제어장치로의 전송이 이루어 진다. 위급한 상황을 능동적으로 처리하기 위하여 센서 노드로 부터 싱크노드로의 데이터 전송이 실시간으로 이루어져야 하며, 또한 데이터 처리와 이 데이터 처리를 위한 로봇의 작업이 실시간으로 이루어져야 한다. 따라서 본 논문에서는 오픈 소스로 개발 중인 최신의 실시간 임베디드 리눅스를 이용하는 것으로 한다. 노인의 행동을 감시하는 센서 네트워크에 멀티홉 통신을 적용하고 실시간 소프트웨어 구조를 실시간 임베디드 리눅스 기반으로 제시한다. 능동적 서비스를 위하여는 이동 로봇이 활용되었다. 실시간 타스크는 위급한 센서 데이터를 실시간으로 처리하기 위하여 우선 순위를 가지고 구현되었다. 제안된 소프트웨어 구조는 센싱, 통신과 실시간 처리가 통합된 구조로 활용이 가능할 것으로 판단된다. 마지막으로 제안된 구조의 실시간성을 검증하기 위하여 센싱 데이터 전송을 처리하는 작업에서의 지연과 폐루프 이동 로봇의 경로 제어에서의 실시간성을 비실시간 임베디드 리눅스와 비교하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper proposes a real-time control software architecture based on Embedded Linux for service robots in Ubiquitous Sensor Network (USN) environments. Such robots provide more active assisted living services for elderly persons. This is achieved by monitoring their mental and physiological data with the facility provided by mobile service robots. Wireless sensor nodes are positioned far from the phenomenon or attached on a patient to trigger preventive measure. Sensed data in sensor nodes are routed back to a sink node by multi-hop communication. The sink node, which is fitted on a main controller of the robot, performs the functions of data collection, coordination and transmission to the main controller. For the purpose of handling emergency situations, it needs to satisfy real-time requirements in routing algorithm from the sensor nodes to the moving sink node, process collected data and invoke tasks for the robot to execute. This paper realized multi-hop sensor network to detect elderly people’s behavior and proposed a real-time software architecture based on Xenomai for the sink node. Leveraging off the active service of the assisted living for the elderly people, the mobile robot is used. The real-time task was implemented with a priority to rapidly respond to urgent sensor data. The proposed software architecture is anticipated to integrate sensing, communicating and computing in real-time manner. In order to validate deterministic response of the proposed system, the performance measurement of the delay in handling sensing data transmission and performing trajectory control with feedback loop is evaluated with non real-time standard Linux.