KR20130120249A - 파일 기반 로봇 제어 모듈 매핑 기법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로봇 제어 소프트웨어가 번거로운 수정 없이 다양한 로봇 위에서 동작할 수 있도록 하는 방법을 제시한다. 예를 들어, 로봇 소프트웨어 개발자가 공룡 로봇을 제어하기 위한 소프트웨어를 만들었고 이를 휴먼 로봇에 탑재하여 사용하려고 한다. 일반적인 경우에는 기존의 소프트웨어를 수정하여 로봇 위에서 실행 가능한 이미지 형태로 만드는 과정이 필요하기 때문에 소프트웨어 개발자 입장에서는 다른 구조의 로봇을 제어하기 위해 매번 번거로운 작업을 해야 한다. 하지만 본 기술을 이용하면 기존의 로봇 제어 소프트웨어로 다른 구조의 로봇을 제어 할 때, 소프트웨어의 수정 없이 로봇 설정 파일의 간단한 수정을 통해 손쉽게 이용 가능하다.

Description

파일 기반 로봇 제어 모듈 매핑 기법{Mapping Method of Robot Control Module based on File}
로봇 제어 방법, 특히 복잡한 하드웨어 구조를 가진 다양한 로봇들의 움직임을 제어하는 방법과 기존에 작성된 SW의 이식성을 향상 시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래 기술에서는 로봇 제어 SW는 제어하려는 로봇의 HW적 특성을 고려하고 다양한 움직임을 각각 정의하여 해당 로봇에 의존적인 방식으로 작성되었다.
이러한 방법으로 작성된 로봇 제어 SW는 이기종 HW로 구성된 복잡한 로봇들 간에 이식성과 제어 정밀도를 떨어뜨리고, SW 작성 비용을 증가시킨다.
따라서, 공공기관 서비스 로봇, 토이 로봇, 산업용 로봇에 적용되는 지능형 서비스 로봇, 로봇 제어 SW, 이기종 로봇 프로그래밍 분야에 있어서 SW로 제어 가능한 로봇을 대상으로 제시하는 로봇 설정 파일을 작성하고, 제시하는 기법을 사용하여 기존에 작성된 로봇용 SW의 실행 방법을 사용자에게 제공하는 기술이 요구된다.
제안하는 발명은 액추에이터를 제어의 단위로 하여 로봇 제어 SW가 번거로운 수정 없이 다양한 로봇 위에서 동작할 수 있도록 하는 파일 기반 매핑 방법을 제시한다. 예를 들어, 로봇 SW 개발자가 공룡 로봇을 제어하기 위한 SW를 만들었고 이를 휴먼 로봇에 탑재하여 사용하려고 한다. 일반적인 경우에는 기존의 SW를 수정하여 로봇 위에서 실행 가능한 이미지 형태로 만드는 과정이 필요하기 때문에 SW 개발자 입장에서는 다른 구조의 로봇을 제어하기 위해 매번 번거로운 작업을 해야 한다. 하지만 본 발명을 이용하면 기존의 로봇 제어 SW로 다른 구조의 로봇을 제어 할 때, 소프트웨어의 수정 없이 로봇 설정 파일의 간단한 수정을 통해 손쉽게 이용 가능하다. 본 발명은 개발자가 로봇 제어 SW를 작성하기 위해 필요한 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스와 로봇 액추에이터와 매핑에 관한 정보를 포함하는 로봇 설정 파일, 파일 기반 매핑 알고리즘으로 구성된다.
로봇 프로그램 개발자는 로봇 제어를 위해 제공되는 API(Application Programming Interface)를 이용하여 쉽고 빠르게 로봇 제어용 안드로이드 프로그램을 작성하여 로봇을 제어하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 액추에이터 정보에 따라 제어 환경을 구성하는 단계, 상기 액추에이터의 현재 상태를 검출하는 단계, 상기 액추에이터의 동작을 설정하는 단계, 로봇 제어 요청을 전송받는 단계, 상기 제어 요청에 따라 상기 액추에이터를 제어하는 단계를 포함하는 로봇 제어 방법을 제공할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 액추에이터 정보에 따라 제어 환경을 구성하는 단계는, 액추에이터 정보를 포함하는 로봇 설정 파일을 생성하는 단계, 상기 액추에이터를 추상화된 인터페이스에 매핑시키는 단계를 포함하는 로봇 제어 방법을 제공할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제어 요청에 따라 상기 액추에이터를 제어하는 단계는, 상기 제어 요청에 대응하는 상기 액추에이터의 동작을 수행하는 단계인 것을 특징으로 하는 로봇 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 안드로이드 기반 로봇은 액추에이터, 통신부, 메모리 및 상기 메모리에 저장되어 있는 프로그램을 실행하는 처리기를 포함하고, 상기 프로그램은, 액추에이터 정보에 따라 제어 환경을 구성하고, 상기 액추에이터의 현재 값을 획득하며, 상기 액추에이터의 동작을 설정하고, 로봇 제어 요청을 전송받으며, 상기 제어 요청에 따라 상기 액추에이터를 제어하는 명령어를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 안드로이드 기반 로봇에서 상기 액추에이터 정보에 따라 제어 환경을 구성하는 명령어는, 액추에이터 정보를 포함하는 로봇 설정 파일을 생성하고, 상기 액추에이터를 인터페이스에 매핑시키는 명령어를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 안드로이드 기반 로봇에서 상기 제어 요청에 따라 상기 액추에이터를 제어하는 명령어는, 상기 제어 요청에 대응하는 상기 액추에이터의 동작을 수행하는 명령어인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 작성된 로봇 제어 SW는 간단한 로봇 설정 파일의 수정만으로 다양하고 복잡한 이기종 로봇들 위에서 동작 가능하다.
새로운 기종의 로봇에 대해 제어용 SW를 모두 재작성할 필요 없이 기존에 작성된 SW를 활용할 수 있기 때문에 SW 비용 측면에서 유용하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 로봇, 안드로이드 장치 및 안드로이드 서비스 관리 서버의 관계를 개괄적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 로봇의 액추에이터 매핑을 개괄적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 로봇과 안드로이드 장치의 소프트웨어 구조를 개괄적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 로봇의 액추에이터 제어 방법을 나타내기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 로봇의 세부 구성을 도시한 블럭도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 로봇(110), 안드로이드 장치(120) 및 안드로이드 서비스 관리 서버(130)의 관계를 개괄적으로 나타낸 도면이다. 본실시예에서는 안드로이드 서비스 관리 서버(130)를 통해 로봇(110)이 다수의 안드로이드 장치(120)가 각각 제공하는 상이한 서비스들을 종합적 혹은 직접적으로 이용하는 방법을 나타낸다. 안드로이드 장치들(120)은 안드로이드 서비스 관리 서버(130)에 안드로이드 장치의 기기 정보, 제공 가능한 서비스 정보, 실행 가능한 어플리케이션 정보를 등록하면, 로봇(110)이 안드로이드 서비스 관리 서버(130)로부터 안드로이드 서비스 혹은 어플리케이션 실행을 위한 정보를 제공 받아 해당하는 안드로이드 장치(120)를 이용 가능하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 로봇의 액추에이터 매핑을 개괄적으로 나타낸 도면이다. 본실시예에서는, 로봇 제어 소프트웨어가 번거로운 수정 없이 다양한 로봇 위에서 동작할 수 있도록 하는 방법을 제시한다. 예를 들어, 로봇 소프트웨어 개발자가 공룡 로봇(220)을 제어하기 위한 소프트웨어를 만들었고 이를 휴먼 로봇(210)에 탑재하여 사용하려고 한다. 일반적인 경우에는 기존의 소프트웨어를 수정하여 로봇 위에서 실행 가능한 이미지 형태로 만드는 과정이 필요하기 때문에 소프트웨어 개발자 입장에서는 다른 구조의 로봇을 제어하기 위해 매번 번거로운 작업을 해야 한다. 하지만 본 기술을 이용하면 기존의 로봇 제어 소프트웨어로 다른 구조의 로봇을 제어 할 때, 소프트웨어의 수정 없이 로봇 설정 파일의 간단한 수정을 통해 손쉽게 이용 가능하다.
여기서, 로봇 설정 파일에는 로봇 제어용 어플리케이션의 이름, 실제 로봇 제어 요소가 되는 액추에이터의 정보, 액추에이터 매핑 정보 등이 포함된다. 본 발명을 이용하여 로봇을 제어하기 위해서는 2개의 로봇 설정 파일이 필요하다. 하나는 로봇 제어 소프트웨어 개발자가 자신이 제어하려는 가상의 로봇에 대한 액추에이터 정보와 매핑 정보를 포함시키며, 다른 하나는 실제 로봇 하드웨어 플랫폼을 제공하는 제조사 측에서 로봇 제어를 위해 필요한 액추에이터 제어 정보를 포함시킨다.
액추에이터 매핑을 위한 액추에이터는 로봇의 관절 등과 같이 실제 로봇의 움직임을 제어하기 위한 하드웨어적 제어 요소이다. 로봇 제어용 소프트웨어에서는 2개의 로봇 설정 파일에 저장 되어 있는 액추에이터 정보를 기반으로 소프트웨어적 제어 모듈, 즉 각 로봇에 대한 ACT_1(211, 221), ACT_2(212, 222), ACT_3(213, 223), ACT_4(214, 224)들의 리스트를 생성한다. 제어 모듈들이 생성 되면 로봇 설정 파일에 있는 매핑 정보를 기반으로 2개의 제어 모듈 리스트 내의 요소들 간에 매핑이 이루어지고, 로봇 제어 소프트웨어에서는 매핑된 모듈만을 가지고 실제 로봇을 제어할 수 있게 된다. 이와 같이 본 기술을 통해 만들어진 로봇 제어 소프트웨어는 별도의 코드 수정 없이도 설정 파일의 매핑 정보만을 수정하여 다양한 하드웨어 구조를 가진 로봇 상에서 동작할 수 있다.
본실시예에서는 공룡 로봇(220)의 머리에 해당하는 ACT_1(221)의 액추에이터와 휴먼 로봇(210)의 머리에 해당하는 ACT_1(211)의 액추에이터가 매핑되고, 공룡 로봇(220)의 다리에 해당하는 ACT_3(223)의 액추에이터와 휴먼 로봇(210)의 다리에 해당하는 ACT_3(213)의 액추에이터가 매핑될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 로봇(310)과 안드로이드 장치(320)의 소프트웨어 구조를 개괄적으로 나타낸 도면이다.
Robot Service Interface(321)는 안드로이드 소프트웨어 개발자가 로봇(310)을 제어하기 위해 사용 가능하면서 단순하고 직관적인 인터페이스들로 구성된다. 본 컴포넌트를 통해 이용 가능한 안드로이드 서비스 인터페이스들은 다음과 같다. 안드로이드 장치(320)가 로봇(310)을 이용하기 위한 연결 인터페이스인 Connection, 안드로이드 장치(320)를 통해 로봇(310)에게 글자를 전달하면 로봇(310)이 이를 음성으로 출력하는 TTS와 안드로이드 장치(320)를 통해 로봇(310)에게 음성을 전달하면 로봇(310)이 이를 글자로 출력하는 STT 및 안드로이드 장치(320)가 로봇(310)에게 사진을 보내면 로봇(310)이 카메라를 통해 사진 속 대상을 인식하는 Vision에 대한 인터페이스인 Recognition, 안드로이드 장치(320)가 로봇(310)의 센서들에 대한 정보를 얻고, 로봇(310)의 특정 센서 값들을 조건으로 동작하는 이벤트를 설정하는 인터페이스인 Sensor, 안드로이드 장치(320)를 통해 로봇(310)이 사진, 동영상, 음성 등을 저장하고 출력하게 하는 인터페이스인 Multimedia, 로봇(310)의 카메라와 마이크에 대한 입력을 안드로이드 장치(320)를 통해 출력하는 인터페이스인 Streaming, 안드로이드 장치(320)를 통해 로봇(310)의 주행을 제어하는 인터페이스인 Running, 안드로이드 장치(320)를 통해 로봇(310)의 동작을 제어하는 인터페이스인 Motion이 있을 수 있다.
Android Service Manager(322)는 안드로이드 장치(320)가 제공하는 서비스 정보를 관리하며, 로봇(310)에게 안드로이드 장치(320)의 서비스를 직접적으로 제공해 주는 컴포넌트이다.
Robot Service Agent(323)는 안드로이드 소프트웨어 개발자가 Robot Service Interface(321)를 통해 로봇(310)에게 서비스를 요청하려고 할 때, 서비스 요청에 대한 정보를 가공하여 로봇(310)에게 전달하는 컴포넌트이다.
Android Control Interface(324)는 안드로이드 장치(320) 제어를 위해 추상화된 인터페이스들로 구성되는 컴포넌트이다.
Android Service Interface(311)는 로봇 소프트웨어 개발자가 안드로이드 장치(320)의 서비스를 이용하기 위해 사용 가능한 단순하고 직관적인 인터페이스들로 구성되며, 대부분의 기능은 Robot Service Interface(321)와 유사하고 다른 Interface들이 추가될 수 있다.
특히, 로봇(310)이 이용 가능한 안드로이드 장치(320)들에 대한 정보, 서비스들에 대한 정보, 어플리케이션들에 대한 정보를 획득할 수 있는 인터페이스인 Information, 로봇(310)이 안드로이드 장치(320)의 특정 어플리케이션을 실행시킬 수 있는 인터페이스인 Application, 로봇(310)이 안드로이드 장치(320)를 통해 전화, 문자, e-mail을 이용할 수 있도록 하는 인터페이스인 Communication, 그외 로봇(310)이 안드로이드 장치(320)의 위치를 파악하고, 안드로이드 장치(320)를 통해 지도를 출력하고, 안드로이드 장치(320)에게 글자를 번역하게 하는 인터페이스가 추가될 수 있다.
Robot Service Manager(312)는 로봇(310)이 제공하는 서비스 정보를 관리하며, 안드로이드 장치(320)에게 로봇 서비스를 직접적으로 제공해 주는 컴포넌트이다.
Android Service Agent(313)는 로봇 소프트웨어 개발자가 Android Service Interface를 통해 안드로이드 장치(320)에게 서비스를 요청하려고 할 때, 이용 요청에 대한 정보를 가공하여 안드로이드 장치(320)에게 전달하는 컴포넌트이다.
Robot Control Interface(314)는 로봇(310) 제어를 위해 추상화 된 인터페이스들로 구성되는 컴포넌트이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 로봇의 액추에이터 제어 방법을 나타내기 위한 흐름도이다.
제어 환경 구성 단계(S410)에서는 로봇이 액추에이터를 제어하기 위해 필요한 제어 환경을 구성한다. 구체적으로는 액추에이터 정보를 포함하는 로봇 설정 파일을 생성하고 액추에이터를 로봇의 추상화된 인터페이스에 매핑시키는 작업 외 기타 초기화 작업이 수행될 수 있다.
이어서, 액추에이터 현재 상태 검출 단계(S420)에서는 액추에이터의 현재 상태를 검출하여 인터페이스로 전달한다. 예를 들어, 액추에이터가 다리 관절에 해당하는 경우에 보행 명령을 받으면, 보행 명령을 수행하기 위해 다리 관절의 현재 각도, 현재 위치 등 액추에이터의 현재 상태를 파악할 수 있다.
그리고, 액추에이터 동작 설정 단계(S430)에서는 추상화된 인터페이스에 따라 액추에이터에 대해 미리 동작을 설정할 수 있다. 구체적으로는 휴먼 로봇의 다리 관절에 해당하는 액추에이터에 대해 보행 동작을 미리 설정할 수 있다. 이는 예시에 불과한 것으로서 한정하는 것은 아니다.
이어서, 로봇 제어 요청 전송 단계(S440)에서는 로봇이 안드로이드 장치로부터 로봇 제어 요청을 전송받는다. 구체적으로는 안드로이드 장치의 Robot Service Agent가 로봇 제어 요청에 대한 정보를 가공하여 로봇에게 전송한다.
그리고, 액추에이터 제어 단계(S450)에서는 로봇 제어를 위해 추상화된 인터페이스로 구성되는 Robot Control Interface를 통해 매핑된 액추에이터 단위로 로봇의 동작을 제어한다. 구체적으로는 Robot Service Manager가 로봇 서비스를 안드로이드 장치에게 직접 제공한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 로봇의 세부 구성을 도시한 블럭도이다. 본실시예에 따르면, 로봇(510)은 통신부(511), 메모리(512), 처리기(513) 및 액추에이터(514)를 포함할 수 있다.
통신부(511)는 근거리 통신 내지 원거리 통신이 가능한 통신장치가 포함될 수 있다. 구체적으로 통신부는 LAN, Wi-Fi, 블루투스, Zig-bee 등의 근거리 통신 기술을 이용하여 근거리에 인접한 안드로이드 장치(520) 및 로봇(510)이 서로 연동할 수 있고, CDMA, WCDMA, LTE 등의 원거리 통신 기술을 이용하여 멀리 떨어진 안드로이드 장치(520) 및 로봇(510)이 서로 연동할 수 있다.
메모리(512)는 액추에이터 정보에 따라 제어 환경을 구성하고, 액추에이터의 현재 값을 획득하며, 액추에이터의 동작을 설정하고, 로봇 제어 요청을 전송받으며, 상기 제어 요청에 따라 상기 액추에이터를 제어하는 명령어를 포함하는 프로그램이 저장할 수 있다. 도 4에서 로봇(510)에 의해 수행되는 단계들은 메모리(512)에 저장된 프로그램에 의해 실행될 수 있다. 메모리(512)는 예를 들어, 하드디스크, SSD, SD카드 및 기타 저장매체일 수 있다.
처리기(513)는 메모리(512)에 저장된 프로그램의 명령어에 따라 처리하는 장치로서, CPU 등의 마이크로프로세서가 포함될 수 있다.
액추에이터(514)는 관절 및 기타 로봇의 움직임을 제어하기 위한 하드웨어적 요소로서 추상화된 인터페이스에 매핑되어 설정된 동작대로 제어된다.
110: 로봇
120: 안드로이드 장치
130: 안드로이드 서비스 관리 서버

Claims (6)

  1. 액추에이터 정보에 따라 제어 환경을 구성하는 단계;
    상기 액추에이터의 현재 상태를 검출하는 단계;
    상기 액추에이터의 동작을 설정하는 단계;
    로봇 제어 요청을 전송받는 단계; 및
    상기 제어 요청에 따라 상기 액추에이터를 제어하는 단계
    를 포함하는 로봇 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터 정보에 따라 제어 환경을 구성하는 단계는,
    액추에이터 정보를 포함하는 로봇 설정 파일을 생성하는 단계; 및
    상기 액추에이터를 추상화된 인터페이스에 매핑시키는 단계
    를 포함하는 로봇 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 요청에 따라 상기 액추에이터를 제어하는 단계는,
    상기 제어 요청에 대응하는 상기 액추에이터의 동작을 수행하는 단계
    인 것을 특징으로 하는 로봇 제어 방법.
  4. 액추에이터;
    통신부;
    메모리; 및
    상기 메모리에 저장되어 있는 프로그램을 실행하는 처리기를 포함하고,
    상기 프로그램은,
    액추에이터 정보에 따라 제어 환경을 구성하고;
    상기 액추에이터의 현재 값을 획득하며;
    상기 액추에이터의 동작을 설정하고;
    로봇 제어 요청을 전송받으며;
    상기 제어 요청에 따라 상기 액추에이터를 제어하는 명령어
    를 포함하는 안드로이드 기반 로봇.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 액추에이터 정보에 따라 제어 환경을 구성하는 명령어는,
    액추에이터 정보를 포함하는 로봇 설정 파일을 생성하고, 상기 액추에이터를 인터페이스에 매핑시키는 명령어
    를 포함하는 안드로이드 기반 로봇.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어 요청에 따라 상기 액추에이터를 제어하는 명령어는,
    상기 제어 요청에 대응하는 상기 액추에이터의 동작을 수행하는 명령어
    인 것을 특징으로 하는 안드로이드 기반 로봇.
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