JP2016517554A - 小型統合制御装置 - Google Patents

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Abstract

自律走行用ロボット駆動時に生成される大容量センサデータを受信し、大容量の演算を並列処理する第１制御部と、大容量の演算を第１制御部と並列して処理する第２制御部と、ロボットの電源状態モニタリング、ロボットと近接した位置にある障害物モニタリング、モータ制御、リレー制御及び第１制御部との通信を行うマイクロ制御部と、電源の供給を制御する電源部と、を含む小型統合制御装置である。

Description

本発明は、人工知能、軍事装備、工場自動化、移動型サーバ装備、自律走行ロボット分野の統合制御器に係り、さらに詳細には、大容量のセンサデータを入力されて並列処理し、迅速な結果を獲得する小型統合制御器に関する。
図１は、従来の制御器の一例を図示している。既存制御器システムでは、図１に図示されているように、大容量センサデータを処理するために、多数のＣＰＵ（central processing unit） coreが要求され、それを確保するために、多数のＰＣ（personal computer）１１０，１１１，１１２，１１３，１１４及び１１５をギガビットイーサネット(登録商標)スイッチ１２０を介して連結して利用した。
また、多数のＰＣ以外にも、システムを制御するための外部センサと付加的なパートとがそれぞれ個別的製品に連結され、制御器システムは、相当な大きさ及び体積を有していた。
"Combining Multiple Robot Behaviors for Complex Off-Road Missions", accepted for publication at International IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems, 2011 "Towards Fully Autonomous Driving: Systems and Algorithms", 2011 IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV) Baden-Baden, Germany, June 5-9, 2011
図１に図示された大容量センサデータ１００がＰＣ１ １１０に入力される場合、ＰＣ１ １１０は、ＰＣ２ １１１、ＰＣ３ １１２、ＰＣ４ １１３、ＰＣ５ １１４及びＰＣ６ １１５のような他のＰＣに、受信された大容量のセンサデータを伝送して共有した。しかし、データを伝送して共有するところにおいて、ギガビットイーサネット(登録商標)スイッチの場合、理論的には、１００ＭＢ／ｓであるものの、実際には、約５０ＭＢ／ｓの伝送速度を有することになるので、ＰＣ間に大容量のデータを効率的に共有することができないという問題点があった。
かような問題点を解決するために、ＰＣ１ １１０は、受信された大容量のセンサデータのうち、重要な何フレームかのみを選定して共有するので、ＰＣ１ １１０以外の他のＰＣ １１１，１１２，１１３，１１４及び１１５は、分解能が低下したセンサデータを基盤に演算を行い、精密な演算結果値を得ることができないという問題点がある。
本発明では、制御器でのデータ処理及びプロセッシングを高速化し、以上の問題点を処理し、制御器装備を小型化するものである。
本発明の望ましい一実施形態として、小型統合制御装置は、自律走行用ロボット駆動時に生成される大容量センサデータを受信し、大容量の演算を並列処理する第１制御部と、前記第１制御部と連結され、前記大容量の演算を、前記第１制御部と並列して処理する第２制御部と、前記ロボットの電源状態モニタリング、前記ロボットと近接した位置にある障害物モニタリング、前記ロボットのモータ制御、前記ロボットのリレー制御、及び前記第１制御部との通信を行うマイクロ制御部と、前記ロボットが利用するセンサ、前記第１制御部、前記第２制御部及び前記マイクロ制御部への電源供給を制御する電源部と、を含むことを特徴とする。
望ましくは、前記第１制御部は、ＧｂＥ（gigabit Ethernet(登録商標)）スイッチから、前記大容量センサデータを入力されることを特徴とする。
望ましくは、前記マイクロ制御部は、前記第１制御部とイーサネット(登録商標)通信を行い、前記イーサネット(登録商標)通信に損傷が発生する場合、前記第１制御部とＲＳ２３２通信を行うことを特徴とする。
望ましくは、前記第１制御部は、前記ロボットが自ら道を選択して障害物を避け、目的地に移動するために、前記大容量センサデータから獲得した前記ロボットの位置データ、及び前記ロボットと近接した位置にある障害物に係わるデータを基に、自律走行のための移動経路を算出することを特徴とする。
望ましくは、前記第２制御部は、前記大容量の演算のうち、環境認識と係わる演算を処理し、前記環境認識と係わる演算は、カメラ及びレーザースキャナを含むセンサのデータを処理する演算を含むことを特徴とする。
望ましくは、前記第１制御部は、ボード（board）状に具現され、前記ボードの背面パネル（backplane）側は、前記第１制御部と前記第２制御部とを連結するＰＣＩｅ通信ライン、前記マイクロ制御部と連結されるserial通信ライン及びイーサネット(登録商標)（Ethernet(登録商標)）通信ラインが配置され、前記ボードの前面パネル（front pannel）側は、power ＬＥＤ（light emitting diode）、リセットボタン（reset button）、スピーカ（speaker connect）、マイクロフォン（microphone）、ＶＧＡ（video graphics adapter）またはＨＤＭＩ(登録商標)（high definition multimedia interface）、少なくとも一つ以上のＵＳＢ（universal serial bus）、少なくとも一つ以上のＧｂＥスイッチ、少なくとも一つ以上のFirewire、少なくとも一つ以上のserial通信ラインが配置されることを特徴とする。
本発明の他の望ましい一実施形態として、小型統合制御装置は、自律走行用ロボット駆動時に生成される大容量センサデータを受信し、大容量の演算を並列処理する第１制御部と、前記ロボットの電源状態モニタリング、前記ロボットと近接した位置にある障害物モニタリング、前記ロボットのモータ制御、前記ロボットのリレー制御、及び前記第１制御部との通信を行うマイクロ制御部と、前記ロボットが利用するセンサ、第１制御部及び前記マイクロ制御部への電源供給を制御する電源部と、を含むことを特徴とする。
本発明のさらに他の望ましい一実施形態として、小型統合制御装置は、自律走行用ロボット駆動時に生成される大容量センサデータを受信し、大容量の演算を並列処理する第１制御部と、前記ロボットの電源状態モニタリング、前記ロボットと近接した位置にある障害物モニタリング、前記ロボットのモータ制御、前記ロボットのリレー制御、及び前記第１制御部との通信を行うマイクロ制御部と、前記ロボットが利用するセンサ、第１制御部、及び前記マイクロ制御部への電源供給を制御する電源部と、を含むことを特徴とする。
本発明では、小型統合制御器を介して、データ処理を高速化して演算の正確度を高めることができるという利点がある。また、本発明の小型統合制御器では、現在のシステム状態をＬＣＤを介して確認することができるという利点がある。そして、従来には、多数のＰＣを連結して制御器の大きさが大型であったが、本発明の一実施形態では、４００ｍｍ＊４５０ｍｍ＊３５０ｍｍ程度の小型統合制御器を開示して体積を減らすことができるという利点がある。
従来の制御器の一例を図示する図面である。 本発明の望ましい一実施形態に係わる小型統合制御器の一例を図示する図面である。 本発明の望ましい一実施形態に係わる小型統合制御器の具現例を図示する図面である。 本発明の望ましい一実施形態に係わる、図２ないし図３に開示された小型統合制御器の内部構成図を図示する図面である。 本発明の望ましい一実施形態に係わる小型統合制御器で支援する各レイヤ（layer）の内部構成図を図示する図面である。 本発明の他の望ましい一実施形態に係わる、中型ロボットで利用される小型統合制御装置の一例である。 本発明のさらに他の望ましい一実施形態に係わる、中型ロボットで利用される小型統合制御装置において図５に図示されたlayerを利用する一例を図示する図面である。 本発明のさらに他の望ましい一実施形態に係わる、小型ロボットで利用される小型統合制御装置の一例である。 本発明のさらに他の望ましい一実施形態に係わる、小型ロボットで利用される小型統合制御装置において、図５に図示されたlayerを利用する一例を図示する図面である。 本発明のさらに他の望ましい一実施形態に係わる、小型レイントレーサ（line tracer）で利用される小型統合制御装置の一例である。 図２に図示された自律走行用ロボットで利用する小型統合制御器の前面パネルの構成図を図示する図面である。 Xeon（processor）ボード（board）の詳細構成図を図示する図面である。 Xeon Ｐｈｉボード（board）の詳細構成図を図示する図面である。 本発明の望ましい一実施形態に係わる小型統合制御装置のマイクロ制御部（ＭＣＵ）インターフェースの詳細構成図を図示する図面である。 本発明の望ましい一実施形態に係わる、power boardの詳細構成図を図示する図面である。 本発明の望ましい一実施形態に係わる小型統合制御装置のケース構成図を図示する図面である。
本明細書で使用された用語は、実施形態について説明するためのものであり、本発明を制限するものではない。本明細書において、単数形は、文言で特別に言及しない限り、複数形も含む。明細書で使用される「含む（comprises）」及び／または「含むところの（comprising）」は、言及された構成要素、段階、動作及び／または素子は、一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除するものではない。
取り立てての定義がなければ、本明細書で使用される全ての用語（技術的及び科学的な用語を含む）は、本発明が属する技術分野において当業者に共通して理解される意味で使用されるものである。また、一般的に使用される前もって定義されている用語は、明白に特別に定義されていない限り、理想的にまたは過度に解釈されるものではない。
図２は、本発明の望ましい一実施形態であり、自律走行用ロボットで利用する小型統合制御器の一例を図示している。図２ないし図３に図示された小型統合制御器の構成は、自律走行レベル７以上の機能を要求する自律走行用大型ロボット制御器に具現が可能である。自律走行レベル７以上の機能は、速い速度で自ら経路を選択して障害物を避け、目的地に移動することができる機能を意味する。
小型統合制御器２００は、ＧｂＥスイッチ（gigabit Ethernet(登録商標) switch）２１０、第１制御部２２０、第２制御部２３０、マイクロ制御部２４０及び電源部２５０を含む。
ＧｂＥスイッチ２１０は、各種センサ信号をＧｂＥとして入力され、第１制御部２２０に伝達する。
第１制御部２２０は、大容量センサデータを受信し、大容量の演算を並列処理する。一例として、第１制御部２２０は、自律走行ロボットが自ら道を選択して障害物を避け、目的地に移動するために、大容量センサデータから獲得したロボットの位置データ、及びロボットと近接した位置にある障害物に係わるデータを基に、大容量の演算を並列処理し、自律走行のための移動経路を算出するように具現される。
大容量センサデータの一例としては、自律走行用ロボット駆動時に生成される全方向ＬＡＤＡＲセンサ情報、２Ｄ，３Ｄ ＬＡＤＡＲ距離情報、カメラ（ＣＡＭＥＲＡ）映像情報などを含む。
第２制御部２３０は、第１制御部２２０と同一のクロックを利用して、第１制御部２２０と連結され、第１制御部２２０で処理する大容量の演算を共に並列に処理する。
第２制御部２３０は、第１制御部２２０で行う大容量の演算処理のうち、カメラやレーザスキャナのような周辺環境を認識するセンサのデータを処理する演算を並列に処理するように具現が可能である。また、第２制御部２３０は、第１制御部２２０で行う大容量の演算処理のうち、並列処理を最適化することができる部分の演算も並列に処理することができる。
マイクロ制御部２４０は、ロボットの電源状態モニタリング、ロボットと近接した位置にある障害物モニタリング、ロボットのモータ制御、ロボットのリレー制御及び第１制御部２２０との通信を行う。マイクロ制御部２４０は、第１制御部２２０と一次的にイーサネット(登録商標)通信を行い、イーサネット(登録商標)通信に損傷が発生する場合、二次的に第１制御部２２０とＲＳ２３２通信を行う。
また、マイクロ制御部２４０は、ロボットの電源状態モニタリング、ロボットと近接した位置にある障害物モニタリング、ロボットのモータ制御、ロボットのリレー制御、及び前記第１制御部との通信状態を含む現在小型統合制御器の状態を、ＬＣＤ（liquid crystal display）にディスプレイするように具現される。マイクロ制御部２４０のインターフェースと係わっては、図１４を参考する。
電源部２５０は、ロボットが利用するセンサ、第１制御部２２０、第２制御部２３０及びマイクロ制御部２４０での電源供給を制御する。
図３は、本発明の望ましい一実施形態であって、小型統合制御器の具現例を図示している。
図３に図示された小型統合制御器３００は、速い速度で自ら経路を選択して障害物を避け、目的地に移動することができる機能を具備した自律走行ロボットに具現された事例を図示している。
小型統合制御器３００は、ＧｂＥスイッチ３１０、第１制御部３２０、第２制御部３３０、マイクロ制御部３４０及び電源部３５０を含む。
一実施形態において、第１制御部３２０として、Xeon（プロセッサ）ボード（board）、第２制御部３３０として、Xeon Ｐｈｉ（補助プロセッサ（co-processor））、マイクロ制御部３４０として、ＭＣＵ（micro control unit）、そして電源部３５０として、powerを開示している。
Xeon（プロセッサ）ボード３２０は、上位制御器であって、サーバ級Xeon ＣＰＵ（central processing unit）（８core）２個でもって、総１６coreを構成することができ、hyper−threadingを使用する場合、総３２coreで運用することができる。従って、既存の多数のＰＣ（personal computer）とＧｂＥスイッチとから構成されたシステムが、１つのボードによって構成されるので、ＧｂＥを介した大容量のセンサデータ損失を根本的に防ぐことができるという利点がある。
Xeon（プロセッサ）ボード３２０は、Xeon Ｐｈｉ（補助プロセッサ）３３０と、背面パネル（backplane）のＰＣＩｅ（peripheral component interconnect express）を介して連結される。Xeon Ｐｈｉ ３３０は、６１個の１．０５３ＧＨｚ coreが集積された構造の補助プロセッサであって、大容量のデータを並列に処理することができる機能がある。ＰＣＩｅは、８ＧＢ／ｓの通信速度を有しており、実質的な通信速度を８０％と仮定しても、ＧｂＥ（実質的通信速度：５０ＭＢ／ｓ）を基に連結された既存システム（図１参照）との比較時に、通信速度が約１６４倍向上するということが分かる。
ＭＣＵボード３４０は、ロボット駆動部、近接センサ、システムfaultのような簡単な信号を処理する下位制御器である。ＭＣＵボードは、上位制御器であるXeonボードとは、一次メイン通信手段として、イーサネット(登録商標)を使用し、二次サブ通信手段として、ＲＳ２３２を使用するように具現が可能である。それにより、初期開発中には、ＲＳ２３２を使用して、ＯＳがポーティングされた後にはイーサネット(登録商標)を使用するように具現が可能である。システム運用中に、イーサネット(登録商標)に損傷が発生すれば、二次通信手段であるＲＳ２３２によって機能代替が行われる。ＭＣＵボード３４０のイーサネット(登録商標)と、ＲＳ２３２は、背面パネルを介して、常にXeon（プロセッサ）ボード３２０と結合されるように具現される。また、ＭＣＵボード３４０は、powerボード３５０とＣＡＮ通信で連結されており、電源状態及びfault状況に対して、周辺装置の後続対策を制御するように具現される。
powerボード３５０は、２４Ｖのバッテリ電圧を印加されて運用される。最大２．５ｋＷ級の容量であり、制御器内の各種ボード電源、ヒータ電源、放熱装置電源を供給し、外部センサ電源も供給する。
図４は、本発明の望ましい一実施形態であって、図２ないし図３に開示された小型統合制御器の内部構成図を図示している。
Xeon（プロセッサ）ボード３２０は、大きく見て、system layer、interface layer、core layer及びapplication layerを支援する。各レイヤ（layer）については、図５の説明を参照する。
Xeon Ｐｈｉ（補助プロセッサ）３３０は、core layerにおいて、動的障害物の探知及び追跡、レーザ基盤環境認識のような環境認識を支援して処理が可能である。また、並列処理を最適化することができる部分を処理するように具現が可能である。planning ＳＷでも、各格子（grid layout）に分けて処理することができ、並列化が可能であるならば、補助プロセッサで処理される。
図５は、本発明の望ましい一実施形態であって、小型統合制御器で支援する各layerの内部構成図を図示している。
本発明の望ましい一実施形態であって、小型統合制御器は、図５に図示されたsystem layer ５１０、interface layer ５２０、core layer ５３０及びapplication layer ５４０を支援する。
system layer ５１０は、ロボットの応用ソフトウェアを駆動するためのＯＳ（operating system）及びミドルウェアを含む。ＯＳとしては、リヌックス系のＯＳが搭載され、ロボットミドルウェアとしては、現在は、ＲＯＳ（robot operating system）系ミドルウェアが搭載されるが、ロボット応用ソフトウェアノード間の通信、プロセス（process）実行及びリソース管理を行う他のミドルウェアが搭載されもする。そのようにsystem layerを分離することにより、ロボット開発者は、アルゴリズムに重点を置いて開発することができる。
interface layer ５２０は、ＭＣＵ、センサ及び通信インターフェースを支援する。core layer ５３０は、動的環境リアルタイム把握、視覚走行距離把握、レーザスキャンマッチングのような位置推定、動的障害物の探知及び追跡、レーザ基盤環境認識のような環境認識、ＲＲＴサンプリング基盤全域経路計画、custom planning及び動的障害物回避のようなplanning、basic waypoint following及びfast waypoint followingのような走行制御、その外数学ライブラリー及びユーティリティライブラリーを支援する。
図６は、本発明の他の望ましい一実施形態であって、中型ロボットで利用される小型統合制御装置の一例である。すなわち、走行速度は遅いが、自ら経路を選択して障害物を避け、目的地に移動する機能を有した（自律走行レベル６以下）中型移動ロボット用小型統合制御装置の一例である。
中型ロボットは、全方向ＬＡＤＡＲのような大容量センサが必要なく、商用自動車のように高速走行が困難であるために、図２において、第２制御部２３０と背面パネルとが除去された形態に具現される。
図７は、本発明のさらに他の望ましい一実施形態であって、中型ロボットで利用される小型統合制御装置において、図５に図示されたlayerを利用する一例を図示している。図７に開示された構造は、第２制御部（補助プロセッサ）がないので、基本的な環境認識だけ可能である（自律走行レベル６）。
その結果、図４の第２制御部（補助プロセッサ）で遂行された環境認識機能が、第１制御部（メインプロセッサ）にマイグレーションされ、他のソフトウェア機能の速度が遅くなり、中型ロボットの遅い自律走行まで可能である。
図８は、本発明のさらに他の望ましい一実施形態であって、小型ロボットで利用される小型統合制御装置の一例である。小型ロボットは、センサ数が少なく、図２において、第２制御部２３０、背面パネル及びＧｂＥスイッチまで除去された構造に具現される。
図９は、本発明のさらに他の望ましい一実施形態であって、小型ロボットで利用される小型統合制御装置において、図５に図示されたlayerを利用する一例を図示している。
図９に図示された場合、環境認識を行わないように、環境認識ＳＷを除去するように具現される。
その場合、小型ロボットは、目的地が与えられれば、指定された経路を利用して、目的地に移動する。すなわち、ＧＰＳ（global position system）、ＩＭＵ（inertial measurement unit）またはレーザスキャナを使用して、環境地図がある状態でのみ位置推定が可能であり、推定された位置情報と指定された経路情報とを利用して走行する（自律走行レベル５）。
図１０は、本発明のさらに他の望ましい一実施形態であって、小型ライントレーサ（line tracer）で利用される小型統合制御装置の一例である。
図１１は、図２に図示された自律走行用ロボットで利用する小型統合制御器の前面パネルの構成図を図示している。
６Ｕ sizeのラックタイプであり、スロットを介して振動に強靭なコネクタ（例えば、ＣＰＣＩ connector）が装着された背面パネルと結合される構造であり、Xeon（プロセッサ）ボード（main board）１１１０、Xeon Ｐｈｉ １１２０、ＳＳＤ（solid state drive）１１３０、ＭＣＵ １１４０、ＧｂＥスイッチ１１５０及びpowerボード１１６０から構成される。本発明のさらに他の望ましい一実施形態では、Xeon Ｐｈｉ １１２０とＳＳＤ １１３０とがイーサネット(登録商標)スイッチブレード（blade）内部に装着されるように具現が可能である。
図１２は、Xeon（プロセッサ）ボード１１１０の詳細構成図を図示している。背面パネル側は、常時連結される通信ラインが配置され、前面パネル側は、外部センサの組み合わせによって頻繁な変更が必要な通信ラインが配置されている。前面パネル側及び背面パネル側の構成について述べれば、ＵＳＢポートは、総７個によって構成され、連結装置は、以下の通りである。
Power LED 1 １２０１
Reset Button １２０２
Speaker connector １２０３
Microphone 1 １２０４
VGA or HDMI(登録商標) １２０５
USB 1：Keyboard １２０６
USB 2：Mouse １２０６
USB 3：Tethering １２０６
USB 4：SPAN-CPT １２０６
USB 5：Light-Bar 1 １２０６
USB 6：Light-Bar 2 １２０６
USB 7：Spare １２０６
GbE 1：Switch B １２０７
GbE 2：Switch C １２０７
GbE 3：Spare (3D LADAR) １２０７
GbE 4：Spare １２０７
GbE 5：MCU (Cortex M4) １２０８
FireWire 1：Front Stereo Camera R １２０９
FireWire 2：Front Stereo Camera L １２０９
FireWire 3：Rear Stereo Camera R １２０９
FireWire 4：Rear Stereo Camera L １２０９
Serial 1：Spare (RS232) １２１０
Serial 2：Spare (RS232) １２１０
Serial 3：MCU (Cortex M4) １２１１
PCIe １２１２
背面パネル側には、Xeon Ｐｈｉと連結されるＰＣＩｅ １２１２とＭＣＵとが連結されるserial、イーサネット(登録商標)が配置されている。
図１３は、Xeon Ｐｈｉ ボードの詳細構成図を図示している。Xeon Ｐｈｉは、ＰＣＩｅと、背面パネルを経てXeon（プロセッサ）ボードと連結される。
図１４は、本発明の望ましい一実施形態であって、小型統合制御装置のマイクロ制御部（ＭＣＵ）インターフェースの詳細構成図を図示している。
ＭＣＵボード１４１０は、ロボットの大きさ及び用途によって、大型、中型、小型に、制御器のシリーズ化に備え、各制御器の要求条件をいずれも反映した構造で具現が可能である。powerボードと背面パネルとを介して、ＣＡＮ通信に連結され、電源状態に対する措置と、近接障害物探知、モータ制御、ＲＣ調整器入力、wireless Ｗｉ−Ｆｉ通信、各種リレー制御、保護回路などから構成されており、現在システム状態をＬＣＤを介して確認するように具現が可能である。
図１４を参照すれば、ＭＣＵボード１４１０の前面パネル１４００を構成している構成について述べれば、以下の通りである。
ＳＤ card １４０１：ブラックボックスロギング（black box logging）／ファームウェアアップデート
Mode button １４０２：ＬＣＤ画面モード変更
選択 button １４０３：ＬＣＤ画面メニュー入力
遅延 out １４０４：４ＣＨのリレーポート
ＲＣ ＰＷＭ １４０５：ＲＣ受信機入力８ＣＨ、５Ｖ出力
近接センサ１４０６：近接センサ入力
エンコーダ４ＣＨ１４０７：motor encoder入力
ＣＡＮ１ １４０８：車両ＶＣＵ連結
ＣＡＮ２ １４０９：ＯＢＤ−ＩＩ連結
ＲＳ４８５ １４１０：モータコントロール参考
ＲＳ２３２ １４１１：デバッギング＆制御
mini−ＵＳＢ １４１２：デバッギングポート
無線Ｗｉ−Ｆｉアンテナ１４１３）：無線インターネット接続アンテナ
背面パネル側を構成している構成について述べれば、以下の通りである。
ＲＳ２３２ １４２１：メイン（Xeon）ボードと連結
イーサネット(登録商標)１４２２：メイン（Xeon）ボードと連結
図１５は、本発明の望ましい一実施形態であって、powerボードの詳細構成図を図示している。
センサ電源は、１２Ｖ ９ＣＨ、２４Ｖ ６ＣＨ、ＬＭＳセンサ専用２４Ｖ ６ＣＨに供給され、各チャネルは、最大７０Ｗの容量を出力することができる。各センサ電源チャネルは、ハードウェアスイッチによってオン／オフ可能であり、ＭＣＵボードにおいて、ＣＡＮ通信で、それぞれのチャネルをソフトウェア的にオン／オフにすることもできる。
そして、各チャネルのオン／オフいかんをＭＣＵ側で確認することができる構造である。そして、ヒータと内部ファン（fan）とを装着し、それらを駆動し、零下の駆動条件から、制御器内の温度を常温に上げて駆動することができる機能を追加した。そして、ＬＣＤ画面を介して、power関連状態情報を確認することができる。各電源チャネルの構成は、以下の通りである。
１２Ｖパワー１：走行カメラ電源１５１０
１２Ｖパワー２：走行カメラ電源１５１０
１２Ｖパワー３：走行カメラ電源１５１０
１２Ｖパワー４：走行カメラ電源１５１０
１２Ｖパワー５：走行カメラサーバ電源１５１０
１２Ｖパワー６：ステレオカメラサーバ電源１５１０
１２Ｖパワー７：ＳＰＡＮ−ＣＰＴ電源１５１０
１２Ｖパワー８：ＰＴＺカメラ電源１５１０
１２Ｖパワー９：Spare １５１０
２４Ｖパワー１：Front Stereo Camera Ｒ電源１５２０
２４Ｖパワー２：Front Stereo Camera Ｌ電源１５２０
２４Ｖパワー３：rear stereo camera Ｒ電源１５２０
２４Ｖパワー４：rear stereo camera Ｌ電源１５２０
２４Ｖパワー５：spare（Monitor）１５２０
２４Ｖパワー６：spare １５２０
ＬＭＳ ２４Ｖパワー１：ＬＭＳ１５１電源１５３０
ＬＭＳ ２４Ｖパワー２：ＬＭＳ１５１電源１５３０
ＬＭＳ ２４Ｖパワー３：ＬＭＳ１５１電源１５３０
ＬＭＳ ２４Ｖパワー４：ＬＭＳ５１１電源１５３０
ＬＭＳ ２４Ｖパワー５：ＬＤ−ＭＲＳ電源１５３０
ＬＭＳ ２４Ｖパワー６：Spare １５３０
図１６は、本発明の望ましい一実施形態であって、小型統合制御装置のケース構成図を図示している。
小型統合制御装置のケース１６００は、粉塵、振動、衝撃を緩和させることができる構造によって具現される。Air conditioner１６１０を装着し、完全遮蔽をなし、外部からの粉塵を遮断しながら、制御器内において、過熱温度調節を可能にし、零下の環境条件では、内部ヒータとファン（fan）とによって、制御器内の温度を零度以上に上げるように具現が可能である。
また、小型統合制御装置のケース１６００の内部シャーシ縁部には、ゴムダンパを装着し、車の振動を緩和することができるようにした。前面パネル側coverは、door状に強化アクリルを装着し、小型統合制御装置の前面パネル情報をケース外部で確認することができるように具現が可能である。
また、前面パネルに連結された電源線と信号線は、チューブを介して外部に突き出され、そのチューブは、金属ケーブルタイによって締められ、外部粉塵と水とが制御器内に入らないようにし、ＩＰ６５の認証を受けることができるように設計が可能である。
本発明は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に、コンピュータで読み取り可能なコードによって具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取り可能なデータが保存される全種の記録装置を含む。コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ（read only memory）、ＲＡＭ（random access memory）、ＣＤ（compact disc）−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー(登録商標)ディスク、光データ保存装置などがある。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散され、分散方式で、コンピュータで読み取り可能なコードが保存されて実行される。本発明を具現するための機能的な（functional）プログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマによって容易に推論されるであろう。
以上、本発明について、望ましい実施形態を中心に説明した。本発明が属する技術分野で当業者は、本発明の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態で本発明を具現することができるということを理解するであろう。従って、以上で開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮されなければならない。本発明の範囲は、前述の説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての差異は、本発明に含まれたものであると解釈されなければならないのである。
２００ 小型統合制御器
２１０ ＧｂＥスイッチ（gigabit Ethernet(登録商標) switch）
２２０ 第１制御部
２３０ 第２制御部
２４０ マイクロ制御部
２５０ 電源部

Claims (12)

  1. 自律走行用ロボット駆動時に生成される大容量センサデータを受信し、大容量の演算を並列処理する第１制御部と、
    前記第１制御部と連結され、前記大容量の演算を、前記第１制御部と並列して処理する第２制御部と、
    前記ロボットの電源状態モニタリング、前記ロボットと近接した位置にある障害物モニタリング、前記ロボットのモータ制御、前記ロボットのリレー制御、及び前記第１制御部との通信を行うマイクロ制御部と、
    前記ロボットが利用するセンサ、前記第１制御部、前記第２制御部及び前記マイクロ制御部への電源供給を制御する電源部と、を含むことを特徴とする小型統合制御装置。
  2. 前記第１制御部は、
    ＧｂＥ（gigabit Ethernet(登録商標)）スイッチから、前記大容量センサデータを入力されることを特徴とする請求項１に記載の小型統合制御装置。
  3. 前記前記マイクロ制御部は、
    前記第１制御部とイーサネット(登録商標)通信を行い、前記イーサネット(登録商標)通信に損傷が発生する場合、前記第１制御部とＲＳ２３２通信を行うことを特徴とする請求項１に記載の小型統合制御装置。
  4. 前記第１制御部は、
    前記ロボットが自ら道を選択して障害物を避け、目的地に移動するために、前記大容量センサデータから獲得した前記ロボットの位置データ、及び前記ロボットと近接した位置にある障害物に係わるデータを基に、自律走行のための移動経路を算出することを特徴とする請求項１に記載の小型統合制御装置。
  5. 前記第２制御部は、
    前記大容量の演算のうち、環境認識と係わる演算を処理し、前記環境認識と係わる演算は、カメラ及びレーザスキャナを含むセンサのデータを処理する演算を含むことを特徴とする請求項１に記載の小型統合制御装置。
  6. 前記マイクロ制御部は、
    前記ロボットの電源状態モニタリング、前記ロボットと近接した位置にある障害物モニタリング、前記ロボットのモータ制御、前記ロボットのリレー制御、及び前記第１制御部との通信状態をＬＣＤにディスプレイすることを特徴とする請求項１に記載の小型統合制御装置。
  7. 前記第１制御部は、
    １６coreを構成するように具現が可能であり、hyper−threadingを使用する場合、総３２coreで運用が可能であることを特徴とする請求項１に記載の小型統合制御装置。
  8. 前記第１制御部は、ボード（board）状に具現され、
    前記ボードの背面パネル側は、前記第１制御部と前記第２制御部とを連結するＰＣＩｅ通信ライン、前記マイクロ制御部と連結されるserial通信ライン及びイーサネット(登録商標)通信ラインが配置され、
    前記ボードの前面パネル側は、power ＬＥＤ、reset button、speaker connector、microphone、ＶＧＡまたはＨＤＭＩ(登録商標)、少なくとも一つ以上のＵＳＢ、少なくとも一つ以上のＧｂＥスイッチ、少なくとも一つ以上のFirewire、少なくとも一つ以上のserial通信ラインが配置されることを特徴とする請求項１に記載の小型統合制御装置。
  9. 前記自律走行用ロボットは、
    早い速度で自ら経路を選択して障害物を避け、目的地に移動が可能であることを特徴とする請求項１に記載の小型統合制御装置。
  10. 自律走行用ロボット駆動時に生成される大容量センサデータを受信し、大容量の演算を並列処理する第１制御部と、
    前記ロボットの電源状態モニタリング、前記ロボットと近接した位置にある障害物モニタリング、前記ロボットのモータ制御、前記ロボットのリレー制御、及び前記第１制御部との通信を行うマイクロ制御部と、
    前記ロボットが利用するセンサ、第１制御部及び前記マイクロ制御部への電源供給を制御する電源部と、を含むことを特徴とする小型統合制御装置。
  11. 前記第１制御部は、
    ＧｂＥスイッチから、前記大容量センサデータを入力されることを特徴とする請求項１０に記載の小型統合制御装置。
  12. 前記自律走行用ロボットは、
    走行速度は遅いが、自ら経路を選択して障害物を避け、目的地に移動する機能を有したことを特徴とする請求項１１に記載の小型統合制御装置。
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