수중 로봇의 실시간 임무 수행을 위한 다중-스레드(thread)기반의 단순화된 소프트웨어 구조

Abstract

본 논문은 수중로봇의 다양한 센서 정보와 알고리즘의 실시간 처리 및 안정적인 동작를 위하여 개발자 환경에서 쉽게 구현이 가능한 기초적이며 단순화된 소프트웨어 구조를 제안한다. 서로 다른 출력 주기를 갖는 센서 정보를 바탕으로 다양한 알고리즘을 적용하여 안정적인 로봇 제어 시스템을 구성하기 위해서는 다중 처리 능력과 실시간성이 보장된 소프트웨어 구조가 필수적이다. 비주기적인 센서의 정보 처리와 알고리즘 연산을 중복 수행하면 시간 지연 등의 간섭으로 인해 정보의 손실과 연산의 오류가 발생할 수 있다. 이를 극복하기 위해 본 논문에서는 각 센서 또는 알고리즘마다 개별적으로 수행업무를 할당 받은 임무-스레드(mission thread)와 임무-스레드의 수행 및 정확한 시간 관리를 위한 감독관-스레드(supervisor thread)를 두어 실시간 처리를 위한 기초적인 소프트웨어 구조를 구성한다. 이러한 구조는 하나의 감독관에 의해 개별 임무를 철저히 관리함을 목적으로 하며, 다양한 정보의 비주기적인 생성에도 정확한 수행 시간의 확인을 통해 연산의 오류를 줄일 수 있다. 제안된 소프트웨어 구조의 검증을 위해 AHRS, RLG, DVL, SONAR의 센서 정보를 이용하여 수중 로봇의 위치 추정 알고리즘을 수행하여 보고, 검증 실험을 통하여 성능을 확인하였다.용하여 안정적인 로봇 제어 시스템을 구성하기 위해서는 다중 처리 능력과 실시간성이 보장된 소프트웨어 구조가 필수적이다. 비주기적인 센서의 정보 처리와 알고리즘 연산을 중복 수행하면 시간 지연 등의 간섭으로 인해 정보의 손실과 연산의 오류가 발생할 수 있다. 이를 극복하기 위해 본 논문에서는 각 센서 또는 알고리즘마다 개별적으로 수행업무를 할당 받은 임무-스레드(mission thread)와 임무-스레드의 수행 및 정확한 시간 관리를 위한 감독관-스레드(supervisor thread)를 두어 실시간 처리를 위한 기초적인 소프트웨어 구조를 구성한다. 이러한 구조는 하나의 감독관에 의해 개별 임무를 철저히 관리함을 목적으로 하며, 다양한 정보의 비주기적인 생성에도 정확한 수행 시간의 확인을 통해 연산의 오류를 줄일 수 있다. 제안된 소프트웨어 구조의 검증을 위해 AHRS, RLG, DVL, SONAR의 센서 정보를 이용하여 수중 로봇의 위치 추정 알고리즘을 수행하여 보고, 검증 실험을 통하여 성능을 확인하였다.