KR102594255B1 - Mobile robot network multiplexing system for enhancing safety and reliability, and method for recovering fault therewith - Google Patents

Mobile robot network multiplexing system for enhancing safety and reliability, and method for recovering fault therewith Download PDF

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Abstract

본 발명은 제어 프로세서들 및 노드들의 네트워크를 링크감지 및 자동회귀(Auto loop-back) 기능이 지원되는 링(Ring) 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하도록 구성되어, 네트워크를 다중화 구조로 확장시킴으로써 각 제어 프로세서의 결함 및 다중 네트워크 결함 등과 같은 다양한 결함에 대한 대응이 가능할 뿐만 아니라 장애상태에 대응하여 자체적으로 네트워크 운영모드를 최적화하여 시스템을 신속하고 정확하게 정상화시킬 수 있고, 시스템을 중복 설치하지 않아도 운영이 가능할 뿐만 아니라 다양한 결함 종류에 대한 대응이 가능하기 때문에 협소한 설치 공간을 가지면서 외부 충격이 빈번하게 발생하는 이동로봇의 특성에 적합한 시스템/네트워크를 제공할 수 있는 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템 및 이를 이용한 장애 복구 방법에 관한 것이다.The present invention is configured to connect a network of control processors and nodes in a ring or daisy chain method that supports link detection and auto loop-back functions, expanding the network into a multiplexed structure. By doing so, it is possible to respond to various defects such as defects in each control processor and multiple network defects, as well as to quickly and accurately normalize the system by optimizing the network operation mode in response to failure conditions, and without having to install duplicate systems. A network multiplexing system and This is about a failure recovery method using this.

Description

안전성 및 신뢰도를 높인 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템 및, 이를 이용한 장애 복구 방법{Mobile robot network multiplexing system for enhancing safety and reliability, and method for recovering fault therewith}Mobile robot network multiplexing system for enhancing safety and reliability, and fault recovery method using the same {Mobile robot network multiplexing system for enhancing safety and reliability, and method for recovering fault therewith}

본 발명은 안전성 및 신뢰도를 높인 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템 및 이를 이용한 장애 복구 방법에 관한 것으로서, 상세하게로는 제어 프로세서들 및 노드들의 네트워크를 링크감지 및 자동회귀(Auto loop-back) 기능이 지원되는 링(Ring) 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하도록 구성되어, 네트워크를 다중화 구조로 확장시킴으로써 각 제어 프로세서의 결함 및 다중 네트워크 결함 등과 같은 다양한 결함에 대한 대응이 가능할 뿐만 아니라 장애상태에 대응하여 자체적으로 네트워크 운영모드를 최적화하여 시스템을 신속하고 정확하게 정상화시킬 수 있는 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템 및 이를 이용한 장애 복구 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a network multiplexing system for mobile robots with improved safety and reliability and a failure recovery method using the same. In detail, link detection and auto loop-back functions support the network of control processors and nodes. It is configured to connect in a ring or daisy chain method, expanding the network into a multiplexed structure, enabling response to various faults such as faults in each control processor and multiple network faults, as well as responding to fault conditions. This relates to a network multiplexing system for mobile robots that can quickly and accurately normalize the system by optimizing its own network operation mode and a failure recovery method using the same.

최근 들어, 통신 인프라가 확장되고, 전자 디바이스 산업이 고도화되고 정밀화됨에 따라 항공, 발전설비, 웹 서버 등의 시스템이 기하급수적으로 발전하고 있고, 이러한 시스템들은 각종 다양한 프로세서들, 액추에이터(Actuator)들, 센서(Sensor)들이 상호 연동하여 복잡하고 정밀하게 연결되기 때문에 네트워크를 필수적으로 구성하고 있다.Recently, as communication infrastructure has expanded and the electronic device industry has become more sophisticated and sophisticated, systems such as aviation, power generation facilities, and web servers have developed exponentially, and these systems include various processors, actuators, Because sensors are interconnected and connected in a complex and precise manner, they essentially form a network.

이러한 시스템은 기술이 고도화되고 집적화됨에 따라 고품질의 서비스를 제공할 수 있는 장점을 가지나, 시스템 구조 및 설계의 고도화와 비례하여, 소프트웨어적 결함 또는 물리적 결함의 발생률 또한 증가하는 특성을 갖고, 시스템의 결함은 막대한 경제적 및 사회적 피해를 야기하기 때문에 네트워크 구성요소들을 관리하기 위한 네트워크 관리 시스템(NMS, Network Management System)에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다.These systems have the advantage of providing high-quality services as technology becomes more advanced and integrated, but the incidence of software defects or physical defects also increases in proportion to the advancement of system structure and design, and system defects Because it causes enormous economic and social damage, various studies are being conducted on network management systems (NMS) to manage network components.

특히 높은 신뢰도 및 안전성이 요구되는 시스템의 경우, 결함 발생 시, 발생하는 피해규모가 현저히 커지기 때문에 이에 대한 더욱 정밀한 대비책이 요구된다.In particular, in the case of systems that require high reliability and safety, when a defect occurs, the amount of damage incurred significantly increases, so more precise preparation measures are required.

이에 따라, 최근에는 시스템의 네트워크를 이중화 또는 다중화 하여, 시스템의 예상치 못한 결함 발생 시, 시스템을 신속하게 복구 및 재가동하기 위한 방안이 연구되어 현장에 널리 사용되고 있다.Accordingly, recently, methods for quickly recovering and restarting the system when an unexpected fault occurs in the system by duplicating or multiplexing the system network have been studied and are widely used in the field.

이때 시스템 이중화는 시스템 결함을 대비하여, 대체 구동 가능한 설비를 추가로 설치함으로써 결함 발생 시, 대체 설비로 시스템을 정상화 시키는 방법을 의미하고, 시스템 다중화는 대체 구동 가능한 설비를 2개 이상 추가로 설치하는 방법을 의미한다.At this time, system redundancy refers to a method of normalizing the system with replacement equipment in the event of a defect by installing additional equipment that can be operated as a substitute in preparation for system defects, and system multiplexing refers to installing two or more additional equipment that can operate as an alternative. means method.

도 1은 종래의 이중화 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.Figure 1 is an exemplary diagram for explaining a conventional redundancy system.

도 1의 종래의 이중화 시스템(이하 종래기술이라고 함)(210)은 메인 웹서버 및 메인 DB서버를 포함하되, 서브 웹서버 및 서브 DB서버를 추가 설치하여 웹서버 및 DB서버가 이중화로 구성된다.The conventional redundancy system (hereinafter referred to as the prior art) 210 of FIG. 1 includes a main web server and a main DB server, and additionally installs a sub web server and a sub DB server, so that the web server and DB server are duplicated. .

이러한 종래기술(210)은 웹서버 및 DB서버가 이중화로 중복 구성됨으로써 메인 웹서버 또는 메인 DB서버에서 결함 발생 시, 대체 구동 가능한 서브 웹서버 또는 서브 DB서버로 IP를 이전하여 시스템의 신속한 복구 및 정상화가 가능한 장점을 갖는다.In this prior art (210), the web server and DB server are redundantly configured, so that when a defect occurs in the main web server or main DB server, the IP is transferred to a sub web server or sub DB server that can be operated as a substitute, thereby ensuring rapid recovery of the system. It has the advantage of being able to be normalized.

그러나 종래기술(210)은 별도의 서브 웹서버 및 서브 DB서버가 설치되기 때문에 소정의 설치 공간이 필요하여 공간적 제약이 따르는 단점을 갖고, 이러한 단점은 설치 공간이 제한적이고 협소한 특성을 갖는 이동로봇이나 자동차 시스템에 적용할 수 없는 구조적 한계를 갖는다.However, the prior art 210 has the disadvantage of requiring a certain amount of installation space because a separate sub-web server and sub-DB server are installed, resulting in space constraints. This disadvantage is that the installation space is limited and the mobile robot has narrow characteristics. However, it has structural limitations that cannot be applied to automotive systems.

즉 종래의 이중화 시스템(210)은 이동로봇이나 자동차 등과 같이 설치 공간이 협소하고 제한적인 시스템에는 적용하기가 적합하지 않은 단점을 갖는다.That is, the conventional redundancy system 210 has the disadvantage of being unsuitable for application to systems with narrow and limited installation space, such as mobile robots or automobiles.

한편, 일반적으로 이동로봇 및 자동차 시스템은 대부분 CAN(Control Area Network) 통신을 적용하고 있을 뿐만 아니라 멀티 드롭(Multi drop) 방식을 지원하기 때문에 제어 프로세서 또는 네트워크 등에서 결함이 발생할 경우, 시스템의 일부 또는 전체가 동작하지 못하는 문제점이 발생한다.Meanwhile, in general, most mobile robot and automobile systems not only apply CAN (Control Area Network) communication but also support multi-drop, so if a defect occurs in the control processor or network, part or all of the system may be damaged. A problem occurs where it does not work.

도 2는 종래에 CAN통신 및 멀티 드롭 방식이 적용된 네트워크가 적용된 이동로봇 시스템을 나타내는 예시도이다.Figure 2 is an example diagram showing a mobile robot system using a conventional CAN communication and multi-drop network.

도 2의 종래의 이동로봇 시스템(220)은 제어 프로세서(221)와 노드(222)들이 CAN 통신 및 멀티 드롭 방식으로 연결됨으로써 네트워크 구성이 간단할 뿐만 아니라 멀티 마스터 기능이 우수하며, 회선 사용 효율성이 높은 장점을 갖는다.In the conventional mobile robot system 220 of FIG. 2, the control processor 221 and the nodes 222 are connected by CAN communication and multi-drop method, so that the network configuration is simple, the multi-master function is excellent, and line usage efficiency is high. It has high advantages.

그러나 종래의 이동로봇 시스템(220)은 제어 프로세서(221)에서 결함이 발생하는 경우, 시스템 전체 동작에 장애가 발생할 뿐만 아니라 네트워크에서 결함 발생 시에도 시스템 동작에 장애가 발생하기 때문에 시스템 안전성 및 신뢰도가 떨어지는 단점을 갖는다.However, the conventional mobile robot system 220 has the disadvantage of lowering system safety and reliability because when a fault occurs in the control processor 221, not only does a fault occur in the entire system operation, but also when a fault occurs in the network, a fault occurs in the system operation. has

특히 외부 충격, 진동 등이 빈번하게 발생하는 이동로봇은 높은 안전성 및 신뢰도가 요구되기 때문에 이동로봇에 적합하지 않은 구조적 한계를 갖는다.In particular, mobile robots that frequently experience external shocks and vibrations have structural limitations that make them unsuitable because they require high safety and reliability.

즉 외부 충격, 진동 등이 심하며 설치 공간이 협소한 이동로봇의 시스템 안전성 및 신뢰도를 개선시키기 위한 새로운 네트워크 구조에 대한 요구가 시급한 실정이다.In other words, there is an urgent need for a new network structure to improve the system safety and reliability of mobile robots that are subject to severe external shocks, vibrations, etc. and have a small installation space.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 제어 프로세서들 및 노드들의 네트워크를 링크감지 및 자동회귀(Auto loop-back) 기능이 지원되는 링(Ring) 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하도록 구성되어, 네트워크를 다중화 구조로 확장시킴으로써 각 제어 프로세서의 결함 및 다중 네트워크 결함 등과 같은 다양한 결함에 대한 대응이 가능할 뿐만 아니라 장애상태에 대응하여 자체적으로 네트워크 운영모드를 최적화하여 시스템을 신속하고 정확하게 정상화시킬 수 있는 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템 및 이를 이용한 장애 복구 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is intended to solve this problem, and the problem of the present invention is to connect the network of control processors and nodes to a ring or daisy chain that supports link detection and auto loop-back functions. ), and by expanding the network into a multiplexed structure, it is possible to respond to various faults such as faults in each control processor and multiple network faults, as well as optimize the network operation mode in response to fault conditions to improve the system. The purpose is to provide a network multiplexing system for mobile robots that can be quickly and accurately normalized and a failure recovery method using the same.

또한 본 발명의 다른 해결과제는 시스템을 중복 설치하지 않아도 운영이 가능할 뿐만 아니라 다양한 결함 종류에 대한 대응이 가능하기 때문에 협소한 설치 공간을 가지면서 외부 충격이 빈번하게 발생하는 이동로봇의 특성에 적합한 시스템/네트워크를 제공할 수 있는 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템 및 이를 이용한 장애 복구 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, another problem solved by the present invention is that it can be operated without duplicate installation of the system and can respond to various types of defects, so it is a system suitable for the characteristics of mobile robots that have a small installation space and frequently experience external shocks. /The purpose is to provide a network multiplexing system for mobile robots that can provide a network and a failure recovery method using the same.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 제어 프로세서(Controller)를 메인 제어 프로세서 및 서브 제어 프로세서의 듀얼로 구성함과 동시에 각 제어 프로세서의 통신모듈을 제1, 2 통신모듈의 듀얼로 구성하며, 각 노드의 포트를 쿼드 포트로 구성하는 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템의 장애를 복구하기 위한 장애 복구 방법(S1)에 있어서: 상기 장애 복구 방법(S1)은 상기 메인 제어 프로세서의 제1 통신모듈의 TX포트 및 제2 통신모듈의 RX포트와, 상기 노드들을 링(Ring) 통신 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하여 메인 네트워크(N1)를 구성함과 동시에 상기 메인 제어 프로세서의 제2 통신모듈의 TX포트 및 제1 통신모듈의 RX포트와, 상기 노드들을 링(Ring) 통신 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하여 상기 메인 네트워크(N1)를 이중화로 구성하며, 상기 메인 네트워크(N1)에 링크감지 및 자동회귀(Auto loop-back) 기능을 지원하는 단계20(S20); 상기 서브 제어 프로세서의 제1 통신모듈의 TX포트 및 제2 통신모듈의 RX포트와, 상기 노드들을 링(Ring) 통신 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하여 서브 네트워크(N2)를 구성함과 동시에 상기 서브 제어 프로세서의 제2 통신모듈의 TX포트 및 제1 통신모듈의 RX포트와, 상기 노드들을 링(Ring) 통신 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하여 상기 서브 네트워크(N2)를 이중화로 구성하며, 상기 서브 네트워크(N2)에 링크감지 및 자동회귀(Auto loop-back) 기능을 지원하는 단계30(S40); 상기 단계20(S20)에 의해 설정된 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 메인 네트워크(N1)가 활성화되되, 상기 단계30(S30)에 의해 설정된 상기 서브 네트워크(N2)가 비활성화되도록 세팅되는 단계40(S40); 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 링크감지 기능 및 상호 모니터링 정보를 이용하여, 상기 메인 네트워크(N1)의 링크를 감지하는 단계50(S50); 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계50(S50)에서 검출된 감지데이터를 분석하여, 장애가 발생하였는지 여부를 판단하는 단계60(S60); 상기 단계60(S60)에서 장애가 발생하였다고 판단될 때 진행되는 단계80(S80); 상기 단계60(S60)에서 장애가 발생하였다고 판단될 때 진행되며, 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 장애를 복구하여 시스템을 정상화시키는 단계90(S90)을 포함하고, 상기 단계80(S80)은 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계60(S60)에서 검출된 감지데이터와, 상대방으로부터 전송받은 모니터링 정보를 분석하는 단계800(S800); 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계800(S800)에 의해 검출된 감지데이터를 통해, 상기 메인 네트워크(N1) 상에 단일 결함이 발생할 때, 장애종류를 제1 장애상태로 결정하는 단계801(S801); 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계800(S800)에 의해 검출된 감지데이터를 통해, 상기 메인 네트워크(N1) 상에 다중 결함이 발생할 때, 장애종류를 제2 장애상태로 결정하는 단계802(S802); 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계800(S800)에 의해 검출된 감지데이터를 통해, 상기 메인 제어 프로세서에서 결함이 발생함과 동시에 상기 메인 네트워크(N1) 상에 단일 또는 다중 결함이 발생할 때, 장애종류를 제3 장애상태로 결정하는 단계803(S803); 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계800(S800)에 의해 검출된 감지데이터를 통해, 상기 메인 제어 프로세서에서 결함이 발생함과 동시에 상기 메인 네트워크(N1) 상에 단일 결함이 발생되면서 상기 서브 네트워크(N2)에서도 단일 결함이 발생할 때, 장애종류를 제4 장애상태로 결정하는 단계804(S804); 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계800(S800)에 의해 검출된 감지데이터를 통해, 상기 메인 네트워크(N1)에서 다중 결함이 발생함과 동시에 상기 서브 네트워크(N2) 상에 다중 결함이 발생할 때, 장애종류를 제5 장애상태로 결정하는 단계805(S805)를 포함하고, 상기 단계90(S90)은 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계80(S80)에서 결정된 장애상태가 ‘제1 장애상태’인 경우, 상기 메인 네트워크(N1)의 이중화 구조와, 자동회귀 기능을 이용하여, 상기 메인 제어 프로세서로부터 상기 메인 네트워크(N1) 상 결함이 발생된 위치 이전의 노드까지의 네트워크를 활성화시킴과 동시에 상기 메인 네트워크(N1) 상 결함이 발생된 위치 이후의 노드로부터 상기 메인 프로세서까지의 네트워크를 활성화시킴으로써 제1 장애상태를 복구하고, 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계80(S80)에서 결정된 장애상태가 ‘제2 장애상태’인 경우, 상기 메인 제어 프로세서를 비활성화시키되, 상기 서브 제어 프로세서 및 상기 서브 네트워크(N2)를 활성화시킴으로써 제2 장애상태를 복구하고, 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계80(S80)에서 결정된 장애상태가 ‘제3 장애상태’인 경우, 제어 프로세서의 이중화 구조를 이용하여, 상기 메인 제어 프로세서를 비활성화시키되, 상기 서브 제어 프로세서 및 상기 서브 네트워크(N2)를 활성화시킴으로써 제3 장애상태를 복구하고, 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계80(S80)에서 결정된 장애상태가 ‘제4 장애상태’인 경우, 제어 프로세서의 이중화 구조와, 네트워크 이중화 구조 및 자동 회귀(Loop-back) 기능을 이용하여, 상기 메인 제어 프로세서를 비활성화시키되, 상기 서브 제어 프로세서를 활성화시키며, 상기 서브 제어 프로세서로부터 상기 서브 네트워크(N2) 상 결함이 발생된 위치 이전의 노드까지의 네트워크를 활성화시킴과 동시에 상기 서브 네트워크(N2) 상 결함이 발생된 위치부터 상기 서브 제어 프로세서까지의 네트워크를 활성화시킴으로써 제4 장애상태를 복구하고, 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계80(S80)에서 결정된 장애상태가 ‘제5 장애상태’인 경우, 제어 프로세서의 이중화 구조와, 네트워크 이중화 구조 및 자동 회귀(Loop-back) 기능을 이용하여, 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서를 활성화시킴과 동시에 각 제어 프로세서에서 자동 회귀가 가능한 네트워크만을 독립적으로 활성화시킴으로써 제5 장애상태를 복구하는 것이다.The solution of the present invention to solve the above problem is to configure the control processor (Controller) as a dual main control processor and a sub-control processor, and at the same time configure the communication module of each control processor as a dual first and second communication module. , in the failure recovery method (S1) for recovering from a failure in the network multiplexing system of a mobile robot in which the ports of each node are configured as quad ports: the failure recovery method (S1) of the first communication module of the main control processor A main network (N1) is formed by connecting the TX port and the RX port of the second communication module, and the nodes in ring communication or daisy chain, and at the same time, the second communication module of the main control processor The TX port of and the RX port of the first communication module are connected to the nodes in ring communication or daisy chain to configure the main network (N1) in redundancy. Step 20 (S20) of supporting link detection and auto loop-back functions; Constructing a sub-network (N2) by connecting the TX port of the first communication module and the RX port of the second communication module of the sub-control processor and the nodes through ring communication or daisy chain method; At the same time, the sub-network (N2) is duplicated by connecting the TX port of the second communication module and the RX port of the first communication module of the sub-control processor and the nodes through ring communication or daisy chain method. Step 30 (S40) of supporting link detection and auto loop-back functions in the sub-network (N2); Step 40 (S40) in which the main control processor and the main network (N1) set by step 20 (S20) are activated, but the sub-network (N2) set by step 30 (S30) is set to be deactivated; Step 50 (S50) of the main control processor and the sub-control processor detecting a link of the main network (N1) using a link detection function and mutual monitoring information; Step 60 (S60) in which the main control processor and the sub-control processor analyze the sensed data detected in step 50 (S50) and determine whether a failure has occurred; Step 80 (S80), which is performed when it is determined that a failure has occurred in step 60 (S60); It proceeds when it is determined that a failure has occurred in step 60 (S60), and includes step 90 (S90) in which the main control processor and the sub-control processor repair the failure and normalize the system, and step 80 (S80) Step 800 (S800) in which the main control processor and the sub-control processor analyze the sensed data detected in step 60 (S60) and the monitoring information received from the other party; The main control processor and the sub-control processor determine a failure type as a first failure state when a single fault occurs on the main network (N1) through the sensed data detected in step 800 (S800). 801(S801); When multiple faults occur on the main network (N1), the main control processor and the sub-control processor determine the fault type as a second fault state through the sensed data detected in step 800 (S800). 802(S802); Through the detection data detected by the main control processor and the sub-control processor in step 800 (S800), a fault occurs in the main control processor and at the same time, a single or multiple faults occur on the main network (N1). At step 803 (S803), determining the failure type as the third failure state; Through the sensed data detected by the main control processor and the sub-control processor in step 800 (S800), a fault occurs in the main control processor and at the same time a single fault occurs on the main network (N1), When a single fault occurs in the sub-network (N2), step 804 (S804) of determining the fault type as the fourth fault state; Through the sensed data detected by the main control processor and the sub-control processor in step 800 (S800), multiple faults occur in the main network (N1) and at the same time, multiple faults occur in the sub-network (N2). When occurring, it includes step 805 (S805) of determining the type of failure as a fifth failure state, and step 90 (S90) determines that the main control processor and the sub-control processor determine the failure state in step 80 (S80). In the case of a 'first failure state', using the redundancy structure of the main network (N1) and the autoregressive function, the network from the main control processor to the node before the location where the fault occurred on the main network (N1) By activating and simultaneously activating the network from the node after the location where the fault occurred on the main network (N1) to the main processor, the first failure state is recovered, and the main control processor and the sub-control processor perform the steps above. If the failure state determined in 80 (S80) is a 'second failure state', the main control processor is deactivated, but the second failure state is recovered by activating the sub-control processor and the sub-network (N2), and the main If the failure state of the control processor and the sub-control processor determined in step 80 (S80) is a 'third failure state', the main control processor is deactivated using the redundancy structure of the control processor, and the sub-control processor and The third failure state is recovered by activating the sub-network (N2), and when the main control processor and the sub-control processor determine the 'fourth failure state' in step 80 (S80), the control processor By using a redundancy structure, a network redundancy structure, and an automatic loop-back function, the main control processor is deactivated and the sub-control processor is activated, and a defect on the sub-network (N2) is detected from the sub-control processor. The fourth failure state is recovered by activating the network up to the node before the occurrence location and simultaneously activating the network from the location where the fault occurred on the sub-network (N2) to the sub-control processor, and the main control processor and When the failure state determined in step 80 (S80) is the 'fifth failure state', the sub-control processor uses the redundancy structure of the control processor, the network redundancy structure, and the automatic loop-back function to The fifth failure state is recovered by activating the control processor and the sub-control processor and independently activating only the network capable of automatic regression in each control processor.

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상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 제어 프로세서들 및 노드들의 네트워크를 링크감지 및 자동회귀(Auto loop-back) 기능이 지원되는 링(Ring) 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하도록 구성되어, 네트워크를 다중화 구조로 확장시킴으로써 각 제어 프로세서의 결함 및 다중 네트워크 결함 등과 같은 다양한 결함에 대한 대응이 가능할 뿐만 아니라 장애상태에 대응하여 자체적으로 네트워크 운영모드를 최적화하여 시스템을 신속하고 정확하게 정상화시킬 수 있게 된다.According to the present invention, which has the above problems and solutions, the network of control processors and nodes is configured to connect in a ring or daisy chain method that supports link detection and auto loop-back functions. By expanding the network into a multiplexed structure, it is possible to respond to various faults such as faults in each control processor and multiple network faults, as well as to quickly and accurately normalize the system by optimizing the network operation mode in response to fault conditions. There will be.

또한 본 발명에 의하면 시스템을 중복 설치하지 않아도 운영이 가능할 뿐만 아니라 다양한 결함 종류에 대한 대응이 가능하기 때문에 협소한 설치 공간을 가지면서 외부 충격이 빈번하게 발생하는 이동로봇의 특성에 적합한 시스템/네트워크를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, not only can the system be operated without duplicate installation, but it can also respond to various types of defects, so it is possible to create a system/network suitable for the characteristics of mobile robots that have a small installation space and frequently experience external shocks. can be provided.

도 1은 종래의 이중화 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 종래에 CAN통신 및 멀티 드롭 방식이 적용된 네트워크가 적용된 이동로봇 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템을 이용한 장애 복구 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 4는 도 3에 의해 구성되는 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명이 산업용 이더넷 기반의 프로세서 및 네트워크 다중화 시스템으로 변경되었을 때를 나타내는 예시도이다.
도 6은 도 2의 장애상태 분석/결정단계를 나타내는 플로차트이다.
도 7의 (a)는 도 6의 장애상태 분석/결정단계에 결정된 제1 장애상태를 설명하기 위한 예시도이고, (b)는 제2 장애상태를 설명하기 위한 예시도이고, (c)는 제3 장애상태를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8의 (d)는 도 6의 장애상태 분석/결정단계에 결정된 제4 장애상태를 설명하기 위한 예시도이고, (e)는 제5 장애상태를 설명하기 위한 예시도이다.
도 9의 (a)는 도 3의 장애복구 및 시스템 정상화 단계가 제1 장애상태를 복구하는 과정을 설명하기 위한 예시도이고, (b)는 제2 장애상태를 복구하는 과정을 설명하기 위한 예시도이고, (c)는 제3 장애상태를 복구하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 10의 (d)는 도 3의 장애복구 및 시스템 정상화 단계가 제4 장애상태를 복구하는 과정을 설명하기 위한 예시도이고, (e)는 제5 장애상태를 복구하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
Figure 1 is an exemplary diagram for explaining a conventional redundancy system.
Figure 2 is an example diagram showing a mobile robot system using a conventional CAN communication and multi-drop network.
Figure 3 is a flow chart showing a failure recovery method using a network multiplexing system for a mobile robot, which is an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a network multiplexing system for a mobile robot configured as shown in FIG. 3.
Figure 5 is an example diagram showing when the present invention is changed to an industrial Ethernet-based processor and network multiplexing system.
FIG. 6 is a flow chart showing the failure state analysis/decision step of FIG. 2.
Figure 7 (a) is an exemplary diagram for explaining the first failure state determined in the failure state analysis/determination step of Figure 6, (b) is an exemplary diagram for explaining the second failure state, and (c) is an exemplary diagram for explaining the second failure state. This is an example diagram to explain the third disorder state.
Figure 8(d) is an example diagram for explaining the fourth failure state determined in the failure state analysis/decision step of Figure 6, and (e) is an example diagram for explaining the fifth failure state.
Figure 9 (a) is an example diagram for explaining the process of recovering the first failure state in the failure recovery and system normalization step of Figure 3, and (b) is an example for explaining the process for recovering the second failure state. , and (c) is an example diagram to explain the process of recovering from the third failure state.
Figure 10 (d) is an example diagram for explaining the process of recovering the fourth failure state in the failure recovery and system normalization step of Figure 3, and (e) is an example for explaining the process for recovering the fifth failure state. It is also a degree.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 3은 본 발명의 일실시예인 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템을 이용한 장애 복구 방법을 나타내는 플로차트이고, 도 4는 도 3에 의해 구성되는 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템을 나타내는 구성도이고, 도 5는 본 발명이 산업용 이더넷 기반의 프로세서 및 네트워크 다중화 시스템으로 변경되었을 때를 나타내는 예시도이다.Figure 3 is a flowchart showing a failure recovery method using a network multiplexing system for a mobile robot, which is an embodiment of the present invention, Figure 4 is a configuration diagram showing a network multiplexing system for a mobile robot configured by Figure 3, and Figure 5 is a diagram showing the present invention. This is an example diagram showing when the invention is changed to an industrial Ethernet-based processor and network multiplexing system.

도 3의 본 발명의 일실시예인 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템을 이용한 장애 복구 방법(S1)은 이동로봇의 제어 프로세서(Controller)를 이중화로 구성함과 동시에 각 제어 프로세서의 통신모듈을 듀얼로 구비하면서 각 노드의 통신포트를 쿼드 포트로 구비하며, 제어 프로세서들 및 노드들의 네트워크를 링크감지 및 자동회귀(Auto loop-back) 기능이 지원되는 링(Ring) 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하도록 구성되어, 네트워크를 다중화 구조로 확장시킴으로써 각 제어 프로세서의 자체 결함 및 다중 네트워크 결함 등의 다양한 결함이 발생하더라도, 시스템을 신속하고 정확하게 복구시킬 수 있을 뿐만 아니라 결함 상태에 대응하여 자체적으로 네트워크 운영모드를 최적화하여 시스템 안전성 및 신뢰도를 극대화시킬 수 있으며, 협소한 설치 공간을 가지면서 외부 충격이 빈번하게 발생하는 이동로봇의 특성에 적합한 네트워크 구조를 제공하기 위한 것이다.The failure recovery method (S1) using a network multiplexing system for a mobile robot, which is an embodiment of the present invention shown in FIG. 3, configures the control processor (controller) of the mobile robot to be dual and has dual communication modules for each control processor. The communication port of each node is equipped with a quad port, and the network of control processors and nodes is connected in a ring or daisy chain method that supports link detection and auto loop-back functions. By expanding the network into a multiplexed structure, not only can the system be quickly and accurately recovered even if various faults such as self-faults of each control processor and multiple network faults occur, but it can also operate the network operation mode on its own in response to fault conditions. System safety and reliability can be maximized by optimization, and it is intended to provide a network structure suitable for the characteristics of mobile robots that have a small installation space and frequently experience external shocks.

또한 본 발명의 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템을 이용한 장애 복구 방법(S1)은 도 3에 도시된 바와 같이, 프로세서 및 노드 설치단계(S10)와, 메인 네트워크 구성/설정단계(S20), 서브 네트워크 구성/설정단계(S30), 네트워크 활성화단계(S40), 링크감지단계(S50), 장애발생여부 판별단계(S60), 네트워크 활성화 지속단계(S70), 장애 상태 분석/결정단계(S80), 장애복구 및 시스템 정상화단계(S90)로 이루어진다.In addition, as shown in FIG. 3, the failure recovery method (S1) using the network multiplexing system of the mobile robot of the present invention includes a processor and node installation step (S10), a main network configuration/setting step (S20), and a sub-network configuration. /Setting phase (S30), network activation phase (S40), link detection phase (S50), failure determination phase (S60), network activation continuation phase (S70), failure status analysis/decision phase (S80), failure recovery and a system normalization step (S90).

이러한 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템을 이용한 장애 복구 방법(S1)을 도 3 내지 5를 참조하여 살펴보기로 한다.A failure recovery method (S1) using the mobile robot's network multiplexing system will be examined with reference to FIGS. 3 to 5.

프로세서 및 노드 설치단계(S10)는 네트워크 대상인 프로세서들 및 노드들을 준비 및 설치하는 단계이다.The processor and node installation step (S10) is a step of preparing and installing network target processors and nodes.

또한 프로세서 및 노드 설치단계(S10)에서, 도 4와 5에 도시된 바와 같이, 제어 프로세서(Controller)는 메인 제어 프로세서(3)와, 서브 제어 프로세서(4)로 구성된다.Additionally, in the processor and node installation step (S10), as shown in FIGS. 4 and 5, the control processor (Controller) consists of a main control processor (3) and a sub-control processor (4).

또한 메인 제어 프로세서(3)에는 듀얼 통신모듈(31), (32)들이 설치되고, 서브 제어 프로세서(4) 또한 듀얼 통신모듈(41), (42)들이 설치된다.In addition, dual communication modules 31 and 32 are installed in the main control processor 3, and dual communication modules 41 and 42 are also installed in the sub control processor 4.

또한 프로세서 및 노드 설치단계(S10)에서, 각 노드(5)에는 기존의 듀얼 포트가 대신 쿼드 포트(51)들이 확장 적용되도록 한다.Additionally, in the processor and node installation step (S10), quad ports 51 are extended to each node 5 instead of the existing dual ports.

이때 노드(Node)는 이동로봇을 구성하는 액추에이터에 구비되는 액추에이터(Actuator) 노드 또는 이동로봇에 설치되는 센서(Sensor)에 구비되는 센서 노드를 의미한다.At this time, node refers to an actuator node provided in an actuator constituting a mobile robot or a sensor node provided in a sensor installed in a mobile robot.

또한 프로세서 및 노드 설치단계(S10)에서, 메인 제어 프로세서(3) 및 서브 제어 프로세서(4)는 데이터 송수신이 가능하도록 설계된다.Additionally, in the processor and node installation step (S10), the main control processor 3 and sub-control processor 4 are designed to enable data transmission and reception.

메인 네트워크 구성/설정단계(S20)는 도 4와 5에 도시된 바와 같이, 메인 제어 프로세서(3)의 제1 통신모듈(31)의 TX포트 및 제2 통신모듈(32)의 RX포트와, 노드(5)들을 링(Ring) 통신 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하여 메인 네트워크(N1)를 구성하는 단계이다.As shown in FIGS. 4 and 5, the main network configuration/setting step (S20) includes the TX port of the first communication module 31 and the RX port of the second communication module 32 of the main control processor 3, This is the step of forming the main network (N1) by connecting the nodes (5) using ring communication or daisy chain method.

또한 메인 네트워크 구성/설정단계(S20)는 메인 제어 프로세서(3)의 제2 통신모듈(32)의 TX포트 및 제1 통신모듈(31)의 RX포트와, 노드(5)들을 링(Ring) 통신 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하여 메인 네트워크(N1)를 이중화로 구성하는 단계이다.In addition, the main network configuration/setting step (S20) involves ringing the TX port of the second communication module 32 and the RX port of the first communication module 31 of the main control processor 3 and the nodes 5. This is the step to configure the main network (N1) as redundant by connecting through communication or daisy chain method.

또한 메인 네트워크 구성/설정단계(S20)는 이중화된 메인 네트워크(N1)에 링크감지 및 자동회귀(Auto loop-back) 기능을 지원한다.Additionally, the main network configuration/setting step (S20) supports link detection and auto loop-back functions in the duplicated main network (N1).

즉 메인 네트워크 구성/설정단계(S20)는 프로세서 및 노드 설치단계(S10)에 의해 메인 제어 프로세서(3)가 듀얼 통신모듈(31), (32)들이 구비됨과 동시에 각 노드(5)에 쿼드 포트(51)들이 구비되도록 구성됨으로써 메인 제어 프로세서(3) 및 노드(5)들 사이의 네트워크 이중화 시스템을 구성할 수 있게 된다.That is, in the main network configuration/setting step (S20), the main control processor (3) is equipped with dual communication modules (31) and (32) through the processor and node installation step (S10), and at the same time, each node (5) is equipped with a quad port. By being configured to have (51), it is possible to configure a network redundancy system between the main control processor (3) and the nodes (5).

예를 들어, 메인 제어 프로세서(3)에서 송신된 메시지는 메인 네트워크(N1)를 통해 각 노드들로 순차적으로 전송될 뿐만 아니라 역방향으로 각 노드들로 전송되게 된다.For example, the message transmitted from the main control processor 3 is not only sequentially transmitted to each node through the main network (N1), but also transmitted to each node in the reverse direction.

서브 네트워크 구성/설정단계(S30)는 서브 제어 프로세서(4)의 제1 통신모듈(41)의 TX포트 및 제2 통신모듈(42)의 RX포트와, 노드(5)들을 링(Ring) 통신 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하여 서브 네트워크(N2)를 구성하는 단계이다.The sub-network configuration/setting step (S30) involves ring communication between the nodes 5 and the TX port of the first communication module 41 and the RX port of the second communication module 42 of the sub-control processor 4. Alternatively, this is the step of forming a sub-network (N2) by connecting in a daisy chain manner.

또한 서브 네트워크 구성/설정단계(S30)는 서브 제어 프로세서(4)의 제2 통신모듈(42)의 TX포트 및 제1 통신모듈(41)의 RX포트와, 노드(5)들을 링(Ring) 통신 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하여 서브 네트워크(N2)를 구성하는 단계이다.In addition, the sub-network configuration/setting step (S30) is performed by ringing the TX port of the second communication module 42 of the sub-control processor 4 and the RX port of the first communication module 41, and the nodes 5. This is the step to form a sub-network (N2) by connecting through communication or daisy chain method.

또한 서브 네트워크 구성/설정단계(S30)는 서브 네트워크(N2)들에 링크감지 및 자동회귀(Auto loop-back) 기능을 지원한다.Additionally, the sub-network configuration/setting step (S30) supports link detection and auto loop-back functions in the sub-networks (N2).

즉 서브 네트워크 구성/설정단계(S30)는 프로세서 및 노드 설치단계(S10)에 의해 서브 제어 프로세서(4)가 듀얼 통신모듈(41), (42)들이 구비됨과 동시에 각 노드(5)에 쿼드 포트(51)들이 구비되도록 구성됨으로써 서브 제어 프로세서(4) 및 노드(5)들 사이의 네트워크 이중화 시스템을 구성할 수 있게 된다.That is, in the sub-network configuration/setting step (S30), the sub-control processor (4) is equipped with dual communication modules (41) and (42) through the processor and node installation step (S10), and at the same time, each node (5) is equipped with a quad port. By being configured to have (51), it is possible to configure a network redundancy system between the sub-control processor (4) and the nodes (5).

네트워크 활성화단계(S40)는 관리자에 의해, 메인 네트워크 구성/설정단계(S20)에 의해 설정된 메인 제어 프로세서(3) 및 메인 네트워크(N1)를 활성화시키는 단계이다.The network activation step (S40) is a step of activating the main control processor 3 and the main network (N1) set by the administrator in the main network configuration/setting step (S20).

또한 네트워크 활성화단계(S40)는 서브 네트워크 구성/설정단계(S30)에 의해 설정된 서브 네트워크(N2)를 비활성화 시킨다. 이때 메인 제어 프로세서(3) 및 서브 제어 프로세서(4)는 네트워크 상태의 모니터링을 수행하며, 서로 데이터 통신 가능하도록 연결되어 모니터링 정보를 서로 송수신할 수 있도록 구성된다.Additionally, the network activation step (S40) deactivates the subnetwork (N2) set by the subnetwork configuration/setting step (S30). At this time, the main control processor 3 and the sub-control processor 4 monitor the network status, and are connected to enable data communication with each other to transmit and receive monitoring information.

링크감지(S50)는 메인 제어 프로세서(3) 및 서브 제어 프로세서(4)가 링크감지 기능을 이용하여 각 링크의 상태를 감지하는 단계이다.Link detection (S50) is a step in which the main control processor 3 and sub control processor 4 detect the status of each link using the link detection function.

장애발생여부 판단단계(S60)는 메인 제어 프로세서(3) 및 서브 제어 프로세서(4)가 링크감지단계(S50)에서 검출된 감지데이터와, 상호 모니터링 정보를 분석 및 활용하여, 장애가 발생하였는지 여부를 판단하는 단계이다.In the determination step (S60) whether a failure has occurred, the main control processor (3) and the sub control processor (4) analyze and utilize the sensed data and mutual monitoring information detected in the link detection step (S50) to determine whether a failure has occurred. This is the judgment stage.

또한 장애발생여부 판단단계(S60)는 1)만약 장애가 발생하지 않았다고 판단되면, 다음 단계로 네트워크 활성화 지속단계(S70)를 진행하며, 2)만약 장애가 발생하였다고 판단되면, 다음 단계로 장애 상태 분석/결정단계(S80)를 진행한다.In addition, in the step of determining whether a failure has occurred (S60), 1) if it is determined that a failure has not occurred, the next step is the network activation continuation step (S70), and 2) if it is determined that a failure has occurred, the next step is to analyze the failure status/ Proceed to the decision step (S80).

네트워크 활성화 지속단계(S70)는 장애발생여부 판단단계(S60)에서 장애가 발생하지 않았다고 판단될 때 진행되며, 현재 설정된 네트워크 상태가 지속되는 단계이다.The network activation continuation stage (S70) is performed when it is determined that no failure has occurred in the failure determination stage (S60), and is a stage in which the currently set network state is continued.

도 6은 도 2의 장애상태 분석/결정단계를 나타내는 플로차트이고, 도 7의 (a)는 도 6의 장애상태 분석/결정단계에 결정된 제1 장애상태를 설명하기 위한 예시도이고, (b)는 제2 장애상태를 설명하기 위한 예시도이고, (c)는 제3 장애상태를 설명하기 위한 예시도이고, 도 8의 (d)는 도 6의 장애상태 분석/결정단계에 결정된 제4 장애상태를 설명하기 위한 예시도이고, (e)는 제5 장애상태를 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 6 is a flowchart showing the failure state analysis/decision step of FIG. 2, (a) of FIG. 7 is an example diagram for explaining the first failure state determined in the failure state analysis/decision step of FIG. 6, and (b) is an exemplary diagram for explaining the second failure state, (c) is an exemplary diagram for explaining the third failure state, and (d) in FIG. 8 is the fourth failure determined in the failure state analysis/decision step of FIG. 6. This is an example diagram for explaining the state, and (e) is an example diagram for explaining the fifth failure state.

장애상태 분석/결정단계(S80)는 도 6에 도시된 바와 같이, 감지데이터 분석단계(S800)와, 제1 장애상태 결정단계(S801), 제2 장애상태 결정단계(S802), 제3 장애상태 결정단계(S803), 제4 장애상태 결정단계(S804), 제5 장애상태 결정단계(S805)로 이루어진다.As shown in FIG. 6, the failure state analysis/decision step (S80) includes a sensed data analysis step (S800), a first failure state determination step (S801), a second failure state determination step (S802), and a third failure state. It consists of a state determination step (S803), a fourth failure state determination step (S804), and a fifth failure state determination step (S805).

감지데이터 분석단계(S800)는 메인 제어 프로세서(3)가 링크감지단계(S60)에서 검출된 감지데이터와, 서브 제어 프로세서(4)로부터 전송받은 모니터링 정보를 분석 및 활용하여, 장애상태를 결정하는 단계이다.In the sensed data analysis step (S800), the main control processor (3) analyzes and utilizes the sensed data detected in the link detection step (S60) and the monitoring information received from the sub-control processor (4) to determine the failure state. It's a step.

이때 1)‘제1 장애상태’는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 메인 제어 프로세서(3)에 연결된 메인 네트워크(N1) 상에 단일 결함이 발생할 때의 장애종류를 의미하고, 2)‘제2 장애상태’는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 메인 제어기 프로세서(3)에 연결된 메인 네트워크(N1) 상에 다중 결함이 발생할 때의 장애종류를 의미하고, 3)‘제3 장애상태’는 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 메인 제어 프로세서(3)에서 결함이 발생함과 동시에 메인 네트워크(N1) 상에 단일 또는 다중 결함이 발생단일 결함이 발생할 때의 장애종류를 의미하고, 4)‘제4 장애상태’는 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이, 메인 제어 프로세서(3)에서 결함이 발생함과 동시에 메인 네트워크(N1)에서 결함이 발생하면서 서브 네트워크(N2)에서도 결함이 발생할 때의 장애종류를 의미하고, 5)‘제5 장애상태’는 도 8의 (e)에 도시된 바와 같이, 메인 네트워크(N1)에서 다중 결함이 발생함과 동시에 서브 네트워크(N2)에서 다중 결함이 발생할 때의 장애종류를 의미한다.At this time, 1) 'first failure state' refers to the type of failure when a single fault occurs on the main network (N1) connected to the main control processor 3, as shown in (a) of FIG. 7, and 2 ) 'Second failure state' refers to the type of failure when multiple faults occur on the main network (N1) connected to the main controller processor 3, as shown in (b) of FIG. 7, 3)' As shown in (c) of FIG. 7, the 'third failure state' occurs when a fault occurs in the main control processor 3 and at the same time a single or multiple faults occur on the main network (N1). 4) 'Fourth failure state' refers to a fault occurring in the main control processor 3 and at the same time a fault occurring in the main network N1, as shown in (d) of FIG. 8. It refers to the type of failure when a fault occurs in the sub-network (N2), and 5) 'fifth failure state' is when multiple faults occur in the main network (N1), as shown in (e) of FIG. 8. It refers to the type of failure when multiple faults occur in the subnetwork (N2) at the same time.

도 9의 (a)는 도 3의 장애복구 및 시스템 정상화 단계가 제1 장애상태를 복구하는 과정을 설명하기 위한 예시도이고, (b)는 제2 장애상태를 복구하는 과정을 설명하기 위한 예시도이고, (c)는 제3 장애상태를 복구하는 과정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 10의 (d)는 도 3의 장애복구 및 시스템 정상화 단계가 제4 장애상태를 복구하는 과정을 설명하기 위한 예시도이고, (e)는 제5 장애상태를 복구하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.Figure 9 (a) is an example diagram for explaining the process of recovering the first failure state in the failure recovery and system normalization step of Figure 3, and (b) is an example for explaining the process for recovering the second failure state. 10(d) illustrates the process of recovering the fourth failure state in the failure recovery and system normalization steps of FIG. 3. This is an example diagram for this purpose, and (e) is an example diagram for explaining the process of recovering the fifth failure state.

도 3의 장애복구 및 시스템 정상화 단계(S90)는 메인 제어 프로세서(3) 또는 서브 제어 프로세서(4)가 장애상태 분석/결정단계(S80)에서 결정된 장애상태에 따라, 장애를 극복하여 시스템을 정상화시키는 단계이다.In the fault recovery and system normalization step (S90) of FIG. 3, the main control processor 3 or sub-control processor 4 overcomes the fault and normalizes the system according to the fault state determined in the fault state analysis/decision step (S80). This is the step to do it.

또한 장애복구 및 시스템 정상화 단계(S90)는 장애상태 분석/결정단계(S80)에서 결정된 장애상태가 ‘제1 장애상태’인 경우, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 메인 네트워크(N1)의 이중화 구조와, 자동회귀 기능을 이용하여, 메인 제어 프로세서(3) 및 서브 제어 프로세서(4)는 메인 제어 프로세서(3)로부터 메인 네트워크(N1) 상 결함이 발생된 위치 이전의 노드까지의 네트워크를 활성화시킴과 동시에 메인 네트워크(N1) 상 결함이 발생된 위치부터 메인 제어 프로세서(3)까지의 네트워크를 활성화시킴으로써 제1 장애상태에 대한 신속한 시스템 복구 및 시스템 정상화가 이루어지게 된다.In addition, in the failure recovery and system normalization step (S90), when the failure state determined in the failure state analysis/decision step (S80) is the 'first failure state', as shown in (a) of FIG. 9, the main network (N1) ) and the auto-regressive function, the main control processor 3 and the sub-control processor 4 are used to control data from the main control processor 3 to the node before the location where the fault occurred on the main network (N1) By activating the network and simultaneously activating the network from the location where the fault occurred on the main network (N1) to the main control processor (3), rapid system recovery and system normalization for the first failure state are achieved.

이때 서브 제어 프로세서(4)는 네트워크 상태에 대한 모니터링 기능만 수행한다.At this time, the sub-control processor 4 only performs a monitoring function for network status.

또한 장애복구 및 시스템 정상화 단계(S90)는 장애상태 분석/결정단계(S80)에서 결정된 장애상태가 ‘제2 장애상태’인 경우, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 제어 프로세서의 이중화 구조를 이용하여, 메인 제어 프로세서(3)를 비활성화시키되, 서브 제어 프로세서(4)를 활성화시킴과 동시에 서브 제어 프로세서(4) 라인의 서브 네트워크(N2)를 활성화시킴으로써 제2 장애상태에 대한 신속한 시스템 복구 및 시스템 정상화가 이루어지게 된다.In addition, in the failure recovery and system normalization step (S90), when the failure state determined in the failure state analysis/decision step (S80) is a 'second failure state', as shown in (b) of FIG. 9, the control processor is redundant. Using the structure, the main control processor (3) is deactivated, but the sub-control processor (4) is activated, and at the same time, the sub-network (N2) of the sub-control processor (4) line is activated, thereby quickly responding to the second failure state. Recovery and system normalization will take place.

또한 장애복구 및 시스템 정상화 단계(S90)는 장애상태 분석/결정단계(S80)에서 결정된 장애상태가 ‘제3 장애상태’인 경우, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 제어 프로세서의 이중화 구조를 이용하여, 메인 제어 프로세서(3)를 비활성화시키되, 서브 제어 프로세서(4) 및 서브 네트워크(N2)를 활성화시킴으로써 제3 장애상태에 대한 신속한 시스템 복구 및 시스템 정상화가 이루어지게 된다.In addition, in the failure recovery and system normalization step (S90), when the failure state determined in the failure state analysis/decision step (S80) is a 'third failure state', as shown in (c) of FIG. 9, the control processor is redundant. By using this structure, the main control processor 3 is deactivated, but the sub-control processor 4 and the sub-network N2 are activated, thereby enabling rapid system recovery and system normalization for the third failure state.

또한 장애복구 및 시스템 정상화 단계(S90)는 장애상태 분석/결정단계(S80)에서 결정된 장애상태가 ‘제4 장애상태’인 경우, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 제어 프로세서의 이중화 구조와, 네트워크 이중화 구조 및 자동 회귀(Loop-back) 기능을 이용하여, 메인 제어 프로세서(3)를 비활성화시키되, 서브 제어 프로세서(4)를 활성화시키고, 서브 제어 프로세서(4)로부터 서브 네트워크(N2) 상 결함이 발생된 위치 이전 노드까지의 네트워크를 활성화시킴과 동시에 서브 네트워크(N2) 상 결함이 발생된 위치 이후 노드부터 서브 제어 프로세서(4)까지의 네트워크를 활성화시킴으로써 제4 장애상태에 대한 신속한 시스템 복구 및 시스템 정상화가 이루어지게 된다.In addition, in the failure recovery and system normalization step (S90), when the failure state determined in the failure state analysis/decision step (S80) is the 'fourth failure state', as shown in (a) of FIG. 10, the control processor is redundant. Using the structure, network redundancy structure, and automatic loop-back function, the main control processor (3) is deactivated, but the sub control processor (4) is activated, and the sub network (N2) is activated from the sub control processor (4). ) by activating the network up to the node before the location where the fault occurred on the sub-network (N2) and at the same time activating the network from the node after the location where the fault occurred on the sub-network (N2) to the sub-control processor 4. System recovery and system normalization will take place.

또한 장애복구 및 시스템 정상화 단계(S90)는 장애상태 분석/결정단계(S80)에서 결정된 장애상태가 ‘제5 장애상태’인 경우, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 제어 프로세서의 이중화 구조와, 네트워크 이중화 구조 및 자동 회귀(Loop-back) 기능을 이용하여, 메인 제어 프로세서(3) 및 서브 제어 프로세서(4)를 모두 활성화시키며, 각 제어 프로세서에서 자동 회귀가 가능한 네트워크만을 독립적으로 활성화하여 제5 장애상태에 대한 신속한 시스템 복구 및 시스템 정상화가 이루어지게 된다.In addition, in the failure recovery and system normalization step (S90), when the failure state determined in the failure state analysis/decision step (S80) is the 'fifth failure state', as shown in (b) of FIG. 10, the control processor is redundant. By using the structure, network redundancy structure, and auto-recursion (Loop-back) function, both the main control processor (3) and sub-control processor (4) are activated, and only the network capable of auto-recursion is independently activated in each control processor. As a result, rapid system recovery and system normalization for the fifth failure state are achieved.

이와 같이 본 발명의 일실시예인 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템 및 이를 이용한 장애 복구 방법(S1)은 제어 프로세서들 및 노드들의 네트워크를 링크감지 및 자동회귀(Auto loop-back) 기능이 지원되는 링(Ring) 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하도록 구성되어, 네트워크를 다중화 구조로 확장시킴으로써 각 제어 프로세서의 결함 및 다중 네트워크 결함 등과 같은 다양한 결함에 대한 대응이 가능할 뿐만 아니라 장애상태에 대응하여 자체적으로 네트워크 운영모드를 최적화하여 시스템을 신속하고 정확하게 정상화시킬 수 있다.As such, the mobile robot network multiplexing system and the failure recovery method (S1) using the same, which are an embodiment of the present invention, connect the network of control processors and nodes to a ring (Ring) function that supports link detection and auto loop-back functions. ) or daisy chain, it expands the network into a multiplexed structure, enabling response to various faults such as faults in each control processor and multiple network faults, as well as self-networking in response to fault conditions. By optimizing the operating mode, the system can be quickly and accurately normalized.

또한 본 발명의 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템 및 이를 이용한 장애 복구 방법(S1)은 시스템을 중복 설치하지 않아도 운영이 가능할 뿐만 아니라 다양한 결함 종류에 대한 대응이 가능하기 때문에 협소한 설치 공간을 가지면서 외부 충격이 빈번하게 발생하는 이동로봇의 특성에 적합한 시스템/네트워크를 제공할 수 있다.In addition, the mobile robot network multiplexing system of the present invention and the failure recovery method (S1) using the same can be operated without duplicate installation of the system and can respond to various types of defects, so it has a small installation space and is resistant to external shocks. It is possible to provide a system/network suitable for the characteristics of these frequently occurring mobile robots.

S1:이동로봇의 네트워크 다중화 구성 방법
S10:프로세서 및 노드 설치단계 S20:메인 네트워크 구성/설정단계
S30:서브 네트워크 구성/설정단계 S40:네트워크 활성화단계
S50:링크감지단계 S60:장애발생여부 판별단계
S70:네트워크 활성화 지속단계 S80:장애 상태 분석/결정단계
S90:장애복구 및 시스템 정상화단계 S800:분석단계
S801:제1 장애상태 결정단계 S802:제2 장애상태 결정단계
S803:제3 장애상태 결정단계 S804:제4 장애상태 결정단계
S805:제5 장애상태 결정단계
S1: How to configure network multiplexing for mobile robots
S10: Processor and node installation step S20: Main network configuration/setting step
S30: Sub-network configuration/setting step S40: Network activation step
S50: Link detection step S60: Determination step whether a failure has occurred
S70: Network activation continuation phase S80: Failure status analysis/decision phase
S90: Failure recovery and system normalization phase S800: Analysis phase
S801: First failure state determination step S802: Second failure state determination step
S803: Third failure state determination step S804: Fourth failure state determination step
S805: Fifth failure state determination step

Claims (7)

제어 프로세서(Controller)를 메인 제어 프로세서 및 서브 제어 프로세서의 듀얼로 구성함과 동시에 각 제어 프로세서의 통신모듈을 제1, 2 통신모듈의 듀얼로 구성하며, 각 노드의 포트를 쿼드 포트로 구성하는 이동로봇의 네트워크 다중화 시스템의 장애를 복구하기 위한 장애 복구 방법(S1)에 있어서:
상기 장애 복구 방법(S1)은
상기 메인 제어 프로세서의 제1 통신모듈의 TX포트 및 제2 통신모듈의 RX포트와, 상기 노드들을 링(Ring) 통신 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하여 메인 네트워크(N1)를 구성함과 동시에 상기 메인 제어 프로세서의 제2 통신모듈의 TX포트 및 제1 통신모듈의 RX포트와, 상기 노드들을 링(Ring) 통신 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하여 상기 메인 네트워크(N1)를 이중화로 구성하며, 상기 메인 네트워크(N1)에 링크감지 및 자동회귀(Auto loop-back) 기능을 지원하는 단계20(S20);
상기 서브 제어 프로세서의 제1 통신모듈의 TX포트 및 제2 통신모듈의 RX포트와, 상기 노드들을 링(Ring) 통신 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하여 서브 네트워크(N2)를 구성함과 동시에 상기 서브 제어 프로세서의 제2 통신모듈의 TX포트 및 제1 통신모듈의 RX포트와, 상기 노드들을 링(Ring) 통신 또는 데이지 체인(Daisy chain) 방식으로 연결하여 상기 서브 네트워크(N2)를 이중화로 구성하며, 상기 서브 네트워크(N2)에 링크감지 및 자동회귀(Auto loop-back) 기능을 지원하는 단계30(S30);
상기 단계20(S20)에 의해 설정된 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 메인 네트워크(N1)가 활성화되되, 상기 단계30(S30)에 의해 설정된 상기 서브 네트워크(N2)가 비활성화되도록 세팅되는 단계40(S40);
상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 링크감지 기능 및 상호 모니터링 정보를 이용하여, 상기 메인 네트워크(N1)의 링크를 감지하는 단계50(S50);
상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계50(S50)에서 검출된 감지데이터를 분석하여, 장애가 발생하였는지 여부를 판단하는 단계60(S60);
상기 단계60(S60)에서 장애가 발생하였다고 판단될 때 진행되는 단계80(S80);
상기 단계60(S60)에서 장애가 발생하였다고 판단될 때 진행되며, 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 장애를 복구하여 시스템을 정상화시키는 단계90(S90)을 포함하고,
상기 단계80(S80)은
상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계60(S60)에서 검출된 감지데이터와, 상대방으로부터 전송받은 모니터링 정보를 분석하는 단계800(S800);
상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계800(S800)에 의해 검출된 감지데이터를 통해, 상기 메인 네트워크(N1) 상에 단일 결함이 발생할 때, 장애종류를 제1 장애상태로 결정하는 단계801(S801);
상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계800(S800)에 의해 검출된 감지데이터를 통해, 상기 메인 네트워크(N1) 상에 다중 결함이 발생할 때, 장애종류를 제2 장애상태로 결정하는 단계802(S802);
상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계800(S800)에 의해 검출된 감지데이터를 통해, 상기 메인 제어 프로세서에서 결함이 발생함과 동시에 상기 메인 네트워크(N1) 상에 단일 또는 다중 결함이 발생할 때, 장애종류를 제3 장애상태로 결정하는 단계803(S803);
상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계800(S800)에 의해 검출된 감지데이터를 통해, 상기 메인 제어 프로세서에서 결함이 발생함과 동시에 상기 메인 네트워크(N1) 상에 단일 결함이 발생되면서 상기 서브 네트워크(N2)에서도 단일 결함이 발생할 때, 장애종류를 제4 장애상태로 결정하는 단계804(S804);
상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계800(S800)에 의해 검출된 감지데이터를 통해, 상기 메인 네트워크(N1)에서 다중 결함이 발생함과 동시에 상기 서브 네트워크(N2) 상에 다중 결함이 발생할 때, 장애종류를 제5 장애상태로 결정하는 단계805(S805)를 포함하고,
상기 단계90(S90)은
상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계80(S80)에서 결정된 장애상태가 ‘제1 장애상태’인 경우, 상기 메인 네트워크(N1)의 이중화 구조와, 자동회귀 기능을 이용하여, 상기 메인 제어 프로세서로부터 상기 메인 네트워크(N1) 상 결함이 발생된 위치 이전의 노드까지의 네트워크를 활성화시킴과 동시에 상기 메인 네트워크(N1) 상 결함이 발생된 위치 이후의 노드로부터 상기 메인 프로세서까지의 네트워크를 활성화시킴으로써 제1 장애상태를 복구하고,
상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계80(S80)에서 결정된 장애상태가 ‘제2 장애상태’인 경우, 상기 메인 제어 프로세서를 비활성화시키되, 상기 서브 제어 프로세서 및 상기 서브 네트워크(N2)를 활성화시킴으로써 제2 장애상태를 복구하고,
상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계80(S80)에서 결정된 장애상태가 ‘제3 장애상태’인 경우, 제어 프로세서의 이중화 구조를 이용하여, 상기 메인 제어 프로세서를 비활성화시키되, 상기 서브 제어 프로세서 및 상기 서브 네트워크(N2)를 활성화시킴으로써 제3 장애상태를 복구하고,
상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계80(S80)에서 결정된 장애상태가 ‘제4 장애상태’인 경우, 제어 프로세서의 이중화 구조와, 네트워크 이중화 구조 및 자동 회귀(Loop-back) 기능을 이용하여, 상기 메인 제어 프로세서를 비활성화시키되, 상기 서브 제어 프로세서를 활성화시키며, 상기 서브 제어 프로세서로부터 상기 서브 네트워크(N2) 상 결함이 발생된 위치 이전의 노드까지의 네트워크를 활성화시킴과 동시에 상기 서브 네트워크(N2) 상 결함이 발생된 위치부터 상기 서브 제어 프로세서까지의 네트워크를 활성화시킴으로써 제4 장애상태를 복구하고,
상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 상기 단계80(S80)에서 결정된 장애상태가 ‘제5 장애상태’인 경우, 제어 프로세서의 이중화 구조와, 네트워크 이중화 구조 및 자동 회귀(Loop-back) 기능을 이용하여, 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서를 활성화시킴과 동시에 각 제어 프로세서에서 자동 회귀가 가능한 네트워크만을 독립적으로 활성화시킴으로써 제5 장애상태를 복구하는 것을 특징으로 하는 장애 복구 방법(S1).
The control processor (Controller) is configured as a dual main control processor and a sub-control processor, and the communication module of each control processor is configured as a dual first and second communication module, and the port of each node is configured as a quad port. In the failure recovery method (S1) for recovering from a failure in the robot's network multiplexing system:
The failure recovery method (S1) is
Constructing a main network (N1) by connecting the TX port of the first communication module and the RX port of the second communication module of the main control processor and the nodes through ring communication or daisy chain method; At the same time, the main network (N1) is duplicated by connecting the TX port of the second communication module and the RX port of the first communication module of the main control processor and the nodes in ring communication or daisy chain method. Step 20 (S20) of supporting link detection and auto loop-back functions in the main network (N1);
Constructing a sub-network (N2) by connecting the TX port of the first communication module and the RX port of the second communication module of the sub-control processor and the nodes through ring communication or daisy chain method; At the same time, the sub-network (N2) is duplicated by connecting the TX port of the second communication module and the RX port of the first communication module of the sub-control processor and the nodes through ring communication or daisy chain method. Step 30 (S30) of supporting link detection and auto loop-back functions in the sub-network (N2);
Step 40 (S40) in which the main control processor and the main network (N1) set by step 20 (S20) are activated, but the sub-network (N2) set by step 30 (S30) is set to be deactivated;
Step 50 (S50) of the main control processor and the sub-control processor detecting a link of the main network (N1) using a link detection function and mutual monitoring information;
Step 60 (S60) in which the main control processor and the sub-control processor analyze the sensed data detected in step 50 (S50) and determine whether a failure has occurred;
Step 80 (S80), which is performed when it is determined that a failure has occurred in step 60 (S60);
It proceeds when it is determined that a failure has occurred in step 60 (S60), and includes step 90 (S90) in which the main control processor and the sub-control processor recover from the failure and normalize the system,
The step 80 (S80) is
Step 800 (S800) in which the main control processor and the sub-control processor analyze the sensed data detected in step 60 (S60) and the monitoring information received from the other party;
The main control processor and the sub-control processor determine a failure type as a first failure state when a single fault occurs on the main network (N1) through the sensed data detected in step 800 (S800). 801(S801);
When multiple faults occur on the main network (N1), the main control processor and the sub-control processor determine the fault type as a second fault state through the sensed data detected in step 800 (S800). 802(S802);
Through the detection data detected by the main control processor and the sub-control processor in step 800 (S800), a fault occurs in the main control processor and at the same time, a single or multiple faults occur on the main network (N1). At step 803 (S803), determining the failure type as the third failure state;
Through the sensed data detected by the main control processor and the sub-control processor in step 800 (S800), a fault occurs in the main control processor and at the same time a single fault occurs on the main network (N1), When a single fault occurs in the sub-network (N2), step 804 (S804) of determining the fault type as the fourth fault state;
Through the sensed data detected by the main control processor and the sub-control processor in step 800 (S800), multiple faults occur in the main network (N1) and at the same time, multiple faults occur in the sub-network (N2). When occurring, it includes step 805 (S805) of determining the failure type as the fifth failure state,
The step 90 (S90) is
When the failure state determined in step 80 (S80) is the 'first failure state', the main control processor and the sub-control processor use the redundancy structure of the main network (N1) and the autoregressive function to Activating the network from the control processor to the node before the location where the fault occurred on the main network (N1) and simultaneously activating the network from the node after the location where the fault occurred on the main network (N1) to the main processor Recover the first failure state by doing so,
If the failure state of the main control processor and the sub-control processor determined in step S80 is a 'second failure state', the main control processor is deactivated and the sub-control processor and the sub-network (N2) are connected. Recover the second failure state by activating it,
If the failure state of the main control processor and the sub-control processor determined in step 80 (S80) is a 'third failure state', the main control processor is deactivated using the redundant structure of the control processor, and the sub-control processor is deactivated. Recovering the third failure state by activating the processor and the sub-network (N2),
When the failure state determined in step 80 (S80) is the 'fourth failure state', the main control processor and the sub-control processor use the control processor's redundancy structure, network redundancy structure, and automatic loop-back function. Using this, the main control processor is deactivated, but the sub-control processor is activated, and the network from the sub-control processor to the node before the location where the defect occurred on the sub-network (N2) is activated, and at the same time, the sub-network is activated. (N2) Recovering the fourth failure state by activating the network from the location where the phase fault occurred to the sub-control processor,
When the failure state determined in step 80 (S80) is the 'fifth failure state', the main control processor and the sub-control processor use the control processor's redundancy structure, network redundancy structure, and automatic loop-back function. A failure recovery method (S1) characterized in that the fifth failure state is recovered by activating the main control processor and the sub-control processor and independently activating only the network capable of automatic regression in each control processor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014022777A (en) * 2012-07-12 2014-02-03 Alaxala Networks Corp Network control system and communication path control method
JP2014057167A (en) * 2012-09-11 2014-03-27 Hitachi Metals Ltd Communication system and optical transmission device

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