사용자 행동과 연동하는 이동 로봇의 군집 주행을 위한 미들웨어 설계

Overview

사용자의 보행을 보조하거나 화물 운동 서비스 제공에는 다양한 종류의 로봇이 사용된다. 그 중에서 펫봇(Pet-Bot)은 저주파 통신 신호를 사용해서 사용자를 특정 짓고 위치를 추정해서 사용자와 동행하는 로봇이다. 이전까지의 펫봇은 사용자당 운용이 가능한 로봇 수가 한대 라는 한계가 있었기에 사용자가 한번에 많은 화물을 운반해야 하거나 로봇 한대가 운반하기에는 무리가 있는 무게의 화물을 운반한다는 등에서 사용 한계가 있기 때문에 펫봇의 사용 영역과 활용도를 제한했다. 이를 개선하기 위해서 사용자의 필요에 따른 추가적인 로봇의 합류 및 협업을 할 수 있도록 하는 군집 지능 로봇의 개념을 적용하여 펫봇의 한계점을 개선하게 되었다.

Description

군집 주행 서비스의 첫 번째 목표는 사용자로부터 군집 주행 명령을 받은 사용자와 연동된 로봇이 주변 대기 로봇들을 탐색하고 탐색된 개체들에게 참여 의사를 물어 각 개체의 응답에 따라 참여 개체들을 선정해서 군집 네트워크를 형성하는 것이고, 두 번째는 군집에 참여하는 개체의 수에 따라서 각 개체가 미리 지정해둔 대형을 개체간 상대 위치 정보를 기반으로 형성하는 것이며, 마지막으로는 각 개체들이 상대 위치 인지 가능 범위 안에 위치하면서 대형을 유지하며 사용자와 동행하는 것이다.

시스템을 설계하기 위해서는 1. 우선 순위 기반 멀티태스킹, 2. 참여 개체 판단 및 그룹화, 3. 군집 내 시간 동기, 4. 로봇간 상대 위치 인지, 5. 역할별 제어기와 같은 기능이 필요하다.

군집 내 개체 간 상대 위치를 위해서 적외선 통신을 사용하는데, 군집에 참여하는 모든 개체들을 지정된 대형을 형성하고 일정 범위 내에 군집을 형성해야 하기 때문에 해당 개체 주변의 개체들로부터의 상대 위치 정보를 가지고 있어야 한다. 이를 위해 군집에 참여하는 개체들은 신호의 혼선이 없도록 한 신호 송신 주기에 한 개체만이 군집 식별자를 담은 신호를 송신하고 나머지 개체들이 해당 신호를 수신하도록 하며 군집 내 개체들이 순차적으로 적외선 신호를 송신하도록 송신 토큰을 사용한다. 적외선 신호 수신 로봇은 적외선 신호의 세기와 측정된 방향을 바탕으로 신호 송신 로봇을 기준으로 한 자신의 상대 위치를 인지한다.