KR20230089010A - 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 supporting link detection and auto loop-back functions, thereby extending the network to a multiplexing structure. By doing so, it is possible not only to respond to various defects such as defects of each control processor and multiple network defects, but also to quickly and accurately normalize the system by optimizing the network operation mode in response to failure conditions, and without installing redundant systems. A mobile robot network multiplexing system that can provide a system/network suitable for the characteristics of a mobile robot in which external shocks frequently occur while having a narrow installation space as it is operable and responds to various types of defects, and It relates to 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 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 a mobile robot with improved safety and reliability and a method for recovering from failure using the same, and more specifically, supports link detection and auto loop-back functions for a network of control processors and nodes. It is configured to be connected in a ring or daisy chain method, and by expanding the network into a multiplexed structure, it is possible to respond to various faults such as faults of each control processor and multiple network faults, as well as respond to fault conditions. The present invention relates to a network multiplexing system of a mobile robot that can quickly and accurately normalize the system by optimizing the network operation mode by itself 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 the communication infrastructure expands and the electronic device industry becomes sophisticated and sophisticated, systems such as aviation, power generation facilities, and web servers are developing exponentially, and these systems include various processors, actuators, Since the sensors are interconnected and connected in a complex and precise manner, they constitute a network essential.

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 is advanced and integrated, but the incidence of software defects or physical defects increases in proportion to the advancement of system structure and design, and the system's defects [0004] [0008] [0003] Since the system causes enormous economic and social damage, various studies on a network management system (NMS) for managing network components are being conducted.

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 a system requiring high reliability and safety, more precise countermeasures are required because the scale of damage that occurs when a defect occurs significantly increases.

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, in recent years, a method for quickly recovering and restarting the system when an unexpected failure of the system occurs by duplicating or multiplexing the network of the system has been studied and is 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 means a method of normalizing the system with alternative facilities in case of a defect by installing additional facilities that can be replaced in preparation for system defects, and system multiplexing means installing two or more additional facilities that can be replaced means the way

도 1은 종래의 이중화 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.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 redundant system (hereinafter referred to as the prior art) 210 of FIG. 1 includes a main web server and a main DB server, but additionally installs a sub web server and a sub DB server so that the web server and the DB server are configured in redundancy. .

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 the DB server are redundantly configured, so that when a defect occurs in the main web server or the main DB server, the IP is transferred to a sub-web server or sub-DB server that can be substituted for rapid recovery and recovery of the system. It has the advantage of being able to normalize.

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 a disadvantage that a predetermined installation space is required because a separate sub-web server and sub-DB server are installed, resulting in space limitations. This disadvantage is a mobile robot having a limited and narrow installation space. 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 redundant system 210 has a disadvantage that is not suitable for application to a system having a narrow and limited installation space, such as a mobile robot or an automobile.

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.On the other hand, in general, mobile robots and automobile systems not only apply CAN (Control Area Network) communication but also support multi-drop method, so if a defect occurs in the control processor or network, some or all of the system There is a problem that does not work.

도 2는 종래에 CAN통신 및 멀티 드롭 방식이 적용된 네트워크가 적용된 이동로봇 시스템을 나타내는 예시도이다.2 is an exemplary view showing a mobile robot system to which a conventional CAN communication and multi-drop network are applied.

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 the network configuration is simple, the multi-master function is excellent, and the line usage efficiency is high. 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, in the conventional mobile robot system 220, when a defect occurs in the control processor 221, not only the entire system operation fails, but also system operation failure occurs when a failure occurs in the network, resulting in poor system safety and reliability. have

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

즉 외부 충격, 진동 등이 심하며 설치 공간이 협소한 이동로봇의 시스템 안전성 및 신뢰도를 개선시키기 위한 새로운 네트워크 구조에 대한 요구가 시급한 실정이다.That is, 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 and vibrations and have a narrow 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 to solve this problem, and an object of the present invention is to link a network of control processors and nodes into a ring or daisy chain in which link detection and auto loop-back functions are supported. ) method, and by expanding the network into a multiplexed structure, it is possible to respond to various defects such as defects of each control processor and multiple network defects, and also to optimize the network operation mode in response to failure conditions to optimize the system. It is to provide a network multiplexing system of a mobile robot 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 of the present invention is a system suitable for the characteristics of a mobile robot in which external shocks frequently occur while having a narrow installation space because it is possible to operate without installing redundant systems and respond to various types of defects. / It is to provide a network multiplexing system of a mobile robot capable of providing a network and a method for recovering from a failure 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 진행되며, 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 장애를 복구하여 시스템을 정상화시키는 단계90(S90)을 포함하는 것이다.The solution of the present invention for solving the above problems is to configure a control processor (Controller) as a dual of a main control processor and a sub control processor, and at the same time configure a communication module of each control processor as a dual of first and second communication modules, , In the failure recovery method (S1) for recovering failures of a network multiplexing system of a mobile robot in which the ports of each node are configured as quad ports: The failure recovery method (S1) is a first communication module of the main control processor The main network (N1) is formed by connecting the TX port and the RX port of the second communication module and the nodes in a ring communication or daisy chain method, and at the same time, the second communication module of the main control processor The main network (N1) is configured in redundancy by connecting the TX port of the TX port and the RX port of the first communication module and the nodes in a ring communication or daisy chain method, and the main network (N1) Step 20 (S20) of supporting a link detection and auto loop-back function; Constituting 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 in a ring communication or daisy chain method; At the same time, the TX port of the second communication module and the RX port of the first communication module of the sub control processor are connected to the nodes in a ring communication or daisy chain method to redundant the sub network (N2) Step 30 (S40) of supporting a link detection and auto loop-back function in the sub-network N2; step 40 (S40) of setting the main control processor and the main network (N1) set by step 20 (S20) to be activated, but the sub-network (N2) set by step 30 (S30) to be deactivated; Step 50 (S50) of the main control processor and the sub control processor detecting a link of the main network N1 by using a link detection function and mutual monitoring information; Step 60 (S60) of the main control processor and the sub control processor analyzing the detected data detected in step 50 (S50) and determining whether or not a failure has occurred; It proceeds when it is determined that a failure has occurred in step 60 (S60), and includes a step 90 (S90) in which the main control processor and the sub control processor restore the failure and normalize the system.

또한 본 발명에서 상기 장애 복구 방법(S1)은 상기 단계60(S60)에서 장애가 발생하였다고 판단될 때 진행되는 단계80(S80)을 더 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 포함하는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the failure recovery method (S1) further includes a step 80 (S80) performed when it is determined that a failure has occurred in the step 60 (S60), and the step 80 (S80) includes the main control processor and the Step 800 (S800) of the sub control processor analyzing the detected data detected in step 60 (S60) and the monitoring information transmitted from the other party; The main control processor and the sub control processor determining a failure type as a first failure state when a single failure occurs on the main network N1 through the detection data detected by the step 800 (S800). 801 (S801); The main control processor and the sub control processor determining a failure type as a second failure state when multiple failures occur on the main network N1 through the detection data detected by the 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 single or multiple fault occurs on the main network N1 at the same time as a fault occurs in the main control processor. When the failure occurs, step 803 of determining the failure type as the third failure state (S803); Through the detection data detected by the main control processor and the sub control processor in step 800 (S800), when a defect occurs in the main control processor and a single defect occurs on the main network N1, the Step 804 (S804) of determining a failure type as a fourth failure state when a single failure occurs in the sub-network N2; Through the detection 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 simultaneously multiple faults occur in the sub network N2. When it occurs, it is preferable to include a step 805 (S805) of determining the type of failure as a fifth failure state.

또한 본 발명에서 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 이후까지의 네트워크를 활성화시킴으로써 제1 장애상태를 복구하는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the step 90 (S90) is a dualization structure of the main network (N1) when the failure state determined in the step 80 (S80) is the 'first failure state' of the main control processor and the sub control processor. And, by using an auto-regression function, the network from the main control processor to the node prior to the location where the defect occurred on the main network N1 is activated, and at the same time, after the location where the defect occurred on the main network N1 It is preferred to recover the first fault state by activating the network up to .

또한 본 발명에서 상기 단계90(S90)은 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 복구하는 것이 바람직하다.In the present invention, step 90 (S90) disables the main control processor when the failure state determined in step 80 (S80) is the 'second failure state' of the main control processor and the sub control processor. Preferably, the second fault state is recovered by activating the sub-control processor and the sub-network N2.

또한 본 발명에서 상기 단계90(S90)은 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 복구하는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, in the step 90 (S90), when the failure state determined in the step 80 (S80) is the 'third failure state' of the main control processor and the sub control processor, using a dual structure of control processors, Preferably, the third failure state is recovered by inactivating the main control processor and activating the sub control processor and the sub network N2.

또한 본 발명에서 상기 단계90(S90)은 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 복구하는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, in the step 90 (S90), when the failure state determined in the step 80 (S80) of the main control processor and the sub control processor is a 'fourth failure state', the duplex structure of the control processor and the network duplex Using the structure and automatic loop-back function, the main control processor is inactivated, the sub control processor is activated, and the node prior to the location where the fault occurred on the sub network N2 from the sub control processor. It is preferable to recover the fourth failure state by activating the network from the location where the defect occurred on the sub-network N2 to the sub-control processor at the same time as activating the network up to the first.

또한 본 발명에서 상기 단계90(S90)은 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 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, in the step 90 (S90), when the failure state determined in the step 80 (S80) of the main control processor and the sub control processor is the 'fifth failure state', the duplex structure of the control processor and the network duplex It is to recover from the fifth failure state by activating the main control processor and the sub control processor and independently activating only the network capable of auto return in each control processor using the structure and loop-back function. desirable.

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 having the above problems and solutions, a network of control processors and nodes is configured to be connected in a ring or daisy chain method in which link detection and auto loop-back functions are supported. By expanding the network into a multiplexed structure, it is possible to respond to various defects such as defects of each control processor and multiple network defects, and to quickly and accurately normalize the system by optimizing the network operation mode itself in response to failure 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, since it is possible to operate without installing redundant systems and respond to various types of defects, a system/network suitable for the characteristics of a mobile robot in which external shocks frequently occur while having a narrow installation space is developed. can provide

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.1 is an exemplary diagram for explaining a conventional redundancy system.
2 is an exemplary view showing a mobile robot system to which a conventional CAN communication and multi-drop network are applied.
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.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a network multiplexing system for a mobile robot configured in FIG. 3 .
5 is an exemplary view 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 status analysis/determination step of FIG. 2 .
7(a) is an exemplary diagram for explaining the first failure state determined in the failure state analysis/determination step of FIG. 6, (b) is an exemplary diagram for explaining the second failure state, and (c) It is an exemplary diagram for explaining the third failure state.
8(d) is an exemplary diagram for explaining the fourth failure state determined in the failure state analysis/determination step of FIG. 6, and (e) is an exemplary diagram for explaining the fifth failure state.
9(a) is an exemplary diagram for explaining a process of recovering from a first failure state in the failure recovery and system normalization step of FIG. 3, and (b) is an example for explaining a process of recovering from a second failure state. , and (c) is an exemplary diagram for explaining a process of recovering from a third failure state.
10(d) is an exemplary diagram for explaining a process of recovering from a fourth failure state in the failure recovery and system normalization step of FIG. 3, and (e) is an example for explaining a process of recovering from a fifth failure state. It is also

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying 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.3 is a flow chart showing a failure recovery method using a network multiplexing system for mobile robots, which is an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a configuration diagram showing the network multiplexing system for mobile robots configured in FIG. 3, and FIG. It is an exemplary view 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 the mobile robot network multiplexing system, which is an embodiment of the present invention of FIG. 3, configures the control processor (Controller) of the mobile robot in redundancy and at the same time has dual communication modules of 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 supporting link detection and auto loop-back functions. By expanding the network into a multiplexed structure, the system can be quickly and accurately restored even if various faults such as self-defects of each control processor and multiple network faults occur, as well as automatically changing the network operation mode in response to faulty conditions. Optimization can maximize system safety and reliability, and it is to provide a network structure suitable for the characteristics of a mobile robot in which external shocks frequently occur while having a narrow installation space.

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, the failure recovery method (S1) using the network multiplexing system of the mobile robot of the present invention, as shown in FIG. / setting step (S30), network activation step (S40), link detection step (S50), failure determination step (S60), network activation continuation step (S70), failure state analysis/determination step (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 network multiplexing system of the mobile robot will be described 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.In addition, in the processor and node installation step (S10), as shown in FIGS. 4 and 5, the control processor (Controller) is composed 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.In addition, in the processor and node installation step (S10), quad ports 51 are extended and applied 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, the node refers to an actuator node provided in an actuator constituting the mobile robot or a sensor node provided in a sensor installed in the mobile robot.

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

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.In the main network configuration/setting step (S20), as shown in FIGS. 4 and 5, the TX port of the first communication module 31 of the main control processor 3 and the RX port of the second communication module 32, This is a step of configuring the main network N1 by connecting the nodes 5 in a 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) is the TX port of the second communication module 32 of the main control processor 3 and the RX port of the first communication module 31, and the nodes 5 ring (Ring) This step is to configure the main network (N1) in redundancy by connecting them in a 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.In addition, in the main network configuration/setting step (S20), link detection and auto loop-back functions are supported 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 provided with the dual communication modules (31) and (32) by the processor and node installation step (S10), and at the same time, each node (5) has a quad port. (51) is configured so that it is possible to configure a network redundant 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 a 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.In the sub-network configuration/setting step (S30), 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 and the nodes 5 are connected in a ring. Alternatively, this is a step of configuring the subnetwork N2 by connecting them in a daisy chain method.

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, in the sub-network configuration/setting step (S30), the TX port of the second communication module 42 and the RX port of the first communication module 41 of the sub control processor 4 and the nodes 5 are connected in a ring This is a step of configuring the subnetwork N2 by connecting them in a communication or daisy chain manner.

또한 서브 네트워크 구성/설정단계(S30)는 서브 네트워크(N2)들에 링크감지 및 자동회귀(Auto loop-back) 기능을 지원한다.In addition, in the sub-network configuration/setting step (S30), link detection and auto loop-back functions are supported 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 provided with the dual communication modules 41 and 42 by the processor and node installation step (S10), and each node 5 has a quad port. 51 are provided, it is possible to configure a network redundant 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 in which the manager activates the main control processor 3 and the main network N1 set by 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.In addition, 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 state, and are connected to each other to enable data communication, so that monitoring information can be transmitted and received.

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 the sub control processor 4 detect the state 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 step of determining whether a failure has occurred (S60), the main control processor 3 and the sub control processor 4 analyze and utilize the detected data and mutual monitoring information detected in the link detection step (S50) to determine whether or not 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 or not a failure has occurred (S60), 1) if it is determined that no failure has 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 state/ The decision step (S80) proceeds.

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

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.6 is a flow chart showing the failure state analysis/determination step of FIG. 2, FIG. 7 (a) is an exemplary diagram for explaining the first failure state determined in the failure state analysis/determination step of FIG. 6, (b) is an exemplary diagram for explaining the second failure state, (c) is an exemplary diagram for explaining the third failure state, and FIG. 8(d) is a fourth failure determined in the failure state analysis/determination step of FIG. It is an exemplary diagram for explaining the state, and (e) is an exemplary 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/determination step (S80) includes the detection data analysis step (S800), the first failure state determination step (S801), the second failure state determination step (S802), and the third failure state determination step (S802). 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 detection data analysis step (S800), the main control processor 3 analyzes and utilizes the detection data detected in the link detection step (S60) and the monitoring information transmitted from the sub control processor 4 to determine the failure state. It is 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' means the type of failure when a single defect occurs on the main network N1 connected to the main control processor 3, as shown in (a) of FIG. ) As shown in FIG. As shown in (c) of FIG. 7, the third failure state' is when a defect occurs in the main control processor 3 and a single or multiple defects occur on the main network N1 at the same time. As shown in (d) of FIG. It means the type of failure when a defect occurs in the sub-network N2 as well. 5) The 'fifth failure state' refers to the occurrence of multiple defects in the main network N1 as shown in (e) of FIG. It means the type of failure when multiple defects 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.9(a) is an exemplary diagram for explaining a process of recovering from a first failure state in the failure recovery and system normalization step of FIG. 3, and (b) is an example for explaining a process of recovering from a second failure state. (c) is an exemplary diagram for explaining a process of recovering from a third failure state, and FIG. 10 (d) describes a process of recovering a fourth failure state in the failure recovery and system normalization step of FIG. (e) is an exemplary diagram for explaining a 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 failure recovery and system normalization step (S90) of FIG. 3, the main control processor 3 or the sub control processor 4 normalizes the system by overcoming the failure according to the failure state determined in the failure state analysis/determination step (S80). It is a step to

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/determination step (S80) is the 'first failure state', as shown in (a) of FIG. 9, the main network (N1 ) using the redundant structure and the autoregressive function, the main control processor 3 and the sub control processor 4 extend from the main control processor 3 to the node prior to the location where the defect occurred on the main network N1. At the same time as activating the network, by activating the network from the location where the defect 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 the network state.

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/determination step (S80) is the 'second failure state', as shown in (b) of FIG. 9, the control processor is duplicated. 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, so that the system responds quickly to the second fault condition. Recovery and normalization of the system will be performed.

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/determination step (S80) is the 'third failure state', as shown in (c) of FIG. 9, the control processor is duplicated. Using this structure, the main control processor 3 is inactivated, but the sub control processor 4 and the sub network N2 are activated so that rapid system recovery and system normalization for the third failure state are achieved.

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/determination step (S80) is the 'fourth failure state', as shown in (a) of FIG. 10, the control processor is duplicated. The main control processor 3 is inactivated, the sub control processor 4 is activated, and the sub network N2 from the sub control processor 4 ) by activating the network up to the node before the location where the defect occurred and at the same time activating the network from the node after the location where the defect occurred on the sub network N2 to the sub control processor 4, promptly responding to the fourth failure state. System recovery and system normalization are performed.

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/determination step (S80) is the 'fifth failure state', as shown in (b) of FIG. 10, the control processor is duplicated. Using the structure, network redundancy structure and loop-back function, both the main control processor (3) and the sub control processor (4) are activated, and only the network capable of auto-return is independently activated in each control processor. Thus, 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 described above, the mobile robot network multiplexing system and the failure recovery method (S1) using the same, which is an embodiment of the present invention, connects a network of control processors and nodes to a ring in which link detection and auto loop-back functions are supported. ) or daisy chain, it is possible to respond to various faults such as faults of each control processor and multiple network faults by expanding the network into a multiplexed structure, By optimizing the operation 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 network multiplexing system of the mobile robot of the present invention and the failure recovery method using the same (S1) can be operated without redundant installation of the system and can respond to various types of defects, so it has a narrow installation space and external impact. A system/network suitable for the frequently occurring characteristics of mobile robots can be provided.

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 결정단계S1: How to configure mobile robot network multiplexing
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: Failure determination step
S70: Continued Network Activation Step S80: Failure State Analysis/Determination Step
S90: Failure recovery and system normalization step S800: Analysis step
S801: First failure state determination step S802: Second failure state determination step
S803: Step 3 determining the state of failure S804: Step determining the fourth state of failure
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(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 진행되며, 상기 메인 제어 프로세서 및 상기 서브 제어 프로세서가 장애를 복구하여 시스템을 정상화시키는 단계90(S90)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장애 복구 방법(S1).The control processor (Controller) is composed of a main control processor and a sub control processor dual, and at the same time, the communication module of each control processor is composed of a dual communication module of the 1st and 2nd communication modules, and the port of each node is configured as a quad port. In the failure recovery method (S1) for recovering from failure of the network multiplexing system of the robot:
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 in a ring communication or daisy chain method; At the same time, the TX port of the second communication module and the RX port of the first communication module of the main control processor are connected to the nodes in a ring communication or daisy chain method to redundant the main network (N1) Step 20 (S20) of supporting a link detection and auto loop-back function in the main network (N1);
Constituting 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 in a ring communication or daisy chain method; At the same time, the TX port of the second communication module and the RX port of the first communication module of the sub control processor are connected to the nodes in a ring communication or daisy chain method to redundant the sub network (N2) Step 30 (S40) of supporting a link detection and auto loop-back function in the sub-network N2;
step 40 (S40) of setting the main control processor and the main network (N1) set by step 20 (S20) to be activated, but the sub-network (N2) set by step 30 (S30) to be deactivated;
Step 50 (S50) of the main control processor and the sub control processor detecting a link of the main network N1 by using a link detection function and mutual monitoring information;
Step 60 (S60) of determining whether a failure has occurred by analyzing the detected data detected in step 50 (S50) by the main control processor and the sub control processor;
It proceeds when it is determined that a failure has occurred in the step 60 (S60), and the failure recovery method comprising a step 90 (S90) in which the main control processor and the sub control processor recover the failure to normalize the system ( S1). 제1항에 있어서, 상기 장애 복구 방법(S1)은
상기 단계60(S60)에서 장애가 발생하였다고 판단될 때 진행되는 단계80(S80)을 더 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 포함하는 것을 특징으로 하는 장애 복구 방법(S1).The method of claim 1, wherein the failure recovery method (S1)
Further comprising a step 80 (S80) performed when it is determined that a failure has occurred in the step 60 (S60),
The step 80 (S80) is
Step 800 (S800) of the main control processor and the sub control processor analyzing the detected data detected in step 60 (S60) and the monitoring information transmitted from the other party;
The main control processor and the sub control processor determining a failure type as a first failure state when a single failure occurs on the main network N1 through the detection data detected by the step 800 (S800). 801 (S801);
The main control processor and the sub control processor determining a failure type as a second failure state when multiple failures occur on the main network N1 through the detection data detected by the 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 single or multiple fault occurs on the main network N1 at the same time as a fault occurs in the main control processor. When the failure occurs, step 803 of determining the failure type as the third failure state (S803);
Through the detection data detected by the main control processor and the sub control processor in step 800 (S800), when a defect occurs in the main control processor and a single defect occurs on the main network N1, the Step 804 (S804) of determining a failure type as a fourth failure state when a single failure occurs in the sub-network N2;
Through the detection 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 simultaneously multiple faults occur in the sub network N2. When a failure occurs, a failure recovery method (S1) comprising a step 805 (S805) of determining the failure type as a fifth failure state. 제2항에 있어서, 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 이후까지의 네트워크를 활성화시킴으로써 제1 장애상태를 복구하는 것을 특징으로 하는 장애 복구 방법(S1).The method of claim 2, wherein the step 90 (S90)
When the failure state determined in the step 80 (S80) is the 'first failure state', the main control processor and the sub control processor use the dualization structure of the main network N1 and the auto-regression function to By activating the network from the control processor to the node before the point where the defect occurred on the main network (N1) and at the same time activating the network up to the point where the defect occurred on the main network (N1) or later, the first failure state is resolved. Disaster recovery method (S1), characterized by restoring. 제2항에 있어서, 상기 단계90(S90)은
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 복구하는 것을 특징으로 하는 장애 복구 방법(S1).The method of claim 2, wherein the step 90 (S90)
When the failure state of the main control processor and the sub control processor determined in step 80 (S80) is a 'second failure state', the main control processor is deactivated, but the sub control processor and the sub network N2 are disabled. A failure recovery method (S1) characterized by restoring the second failure state by activating. 제2항에 있어서, 상기 단계90(S90)은
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 복구하는 것을 특징으로 하는 장애 복구 방법(S1).The method of claim 2, wherein the step 90 (S90)
When the failure state determined in step 80 (S80) of the main control processor and the sub control processor is a 'third failure state', the main control processor is deactivated by using a dual structure of control processors, and the sub control processor is deactivated. A failure recovery method (S1) characterized in that the third failure state is recovered by activating the processor and the subnetwork (N2). 제2항에 있어서, 상기 단계90(S90)은
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 복구하는 것을 특징으로 하는 장애 복구 방법(S1).The method of claim 2, wherein the step 90 (S90)
When the failure state determined in step 80 (S80) of the main control processor and the sub control processor is the 'fourth failure state', the redundancy structure of the control processor, the network redundancy structure, and the automatic loop-back function to inactivate the main control processor, activate the sub control processor, and activate the network from the sub control processor to the node before the location where the defect occurred on the sub network N2, and at the same time activate the sub network (N2) The failure recovery method (S1) characterized in that the fourth failure state is restored by activating a network from the location where the phase defect occurred to the sub control processor. 제2항에 있어서, 상기 단계90(S90)은
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 method of claim 2, wherein the step 90 (S90)
When the failure state determined in step 80 (S80) of the main control processor and the sub control processor is the 'fifth failure state', the redundancy structure of the control processor, the network redundancy structure, and the automatic loop-back function The 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 a network capable of automatic regression in each control processor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014057167A (en) * 2012-09-11 2014-03-27 Hitachi Metals Ltd Communication system and optical transmission device

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