자동제어 개념4 1 1

목 차 1 제어란 무엇인가? 2 제어 시스템의 기본 구성 3 개루프제어와 폐루프제어 4 궤환제어 시스템의 시초 5 안정성이란? 목 차 1 제어란 무엇인가? 2 제어 시스템의 기본 구성 3 개루프제어와 폐루프제어 4 궤환제어 시스템의 시초 5 안정성이란? 6 서보제어 7 서보모터와 구동기 8 자동화를 위한 계측 9 시퀀스제어 10 간단한 제어기의 구성 11 디지털 제어 12. 센서 인터페이스 13.지능형 이동로봇 설계의 예 2 2

자율주행 이동로봇 시스템 설계 5. 자율주행 이동로봇 시스템 설계의 사례 ◆ 자율주행을 위한 이동로봇은 양 바퀴형으로 전륜에는 조향부가 없는 베어링 구조 설계. ◆ 후륜 양축 바퀴의 개별 동력제어를 수행함으로 회전하는 양 바퀴형 이동로봇의 구조 설계. Right DC-M Left DC-M L-DRV R-DRV DSP-Motion Controller PWM OUT L-channel DA output R -channel DA output L-CHANNEL-32bit ENCREMENTAL ENCODER STEP M-DRV. Step Motor PLUSE OUT 3 LASER SCAN SENSOR Length 10m +-0.2mm Embedded XP PC CAM USB UART UART TO USB R-CHANNEL-32bit GUIDE SENSOR <이동로봇의 전체 구성도>

자율주행 이동로봇 시스템 설계 6. 임베디드 시스템 기반의 상위제어기 구현 ◆ 온톨로지 응용 프로그램은 JDK6.0과 Jena2프로그램언어를 사용. ◆ 실시간 제어와 PC용 웹 카메라의 영상과 센서의 측정값의 실시간 고속연산을 위해 임베디드 시스템을 선정.

자율주행 이동로봇 시스템 설계 7. 임베디드 시스템 기반의 지식체계 구현 온톨로지 기반 지능형 자율주행 엔진 웹 카메라와 거리 센서를 이용한 파노라마 영상의 생성 온톨로지 기반 지능형 자율주행 엔진 임베디드 시스템과 센서 및 하위 모션 제어기의 연동

자율주행 이동로봇 시스템 설계 8. 이동로봇의 다축 모션 제어칩 설계 및 적용 ◆ 모션 제어칩 적용을 통한 향후 확장성과 다축동기제어 구현. - 후륜구동용 직류전동기의 2축 위치 제어와 센서 회전부의 스텝전동기를 구동. - 향후 확장성을 고려하여 전동기 6축을 제어할 수 있도록 설계. 설계 사양 모션 제어칩 설계 및 구성도

자율주행 이동로봇 시스템 설계 9. 자율주행 시스템의 하위 제어시스템 설계 ◆ 이동로봇의 위치 제어용 모션제어를 위한 하드웨어 구성 - 다축 모션제어를 위한 전동기 인터페이스부와 DSP(Digital Signal Processor)기반의 주 제어보드 설계. - 후륜 구동을 위한 기동전압 24VDC, 200Watt용량, 2.5A, 최대3900RPM의 직류 전동기구성. - 동작의 안정성을 확보하기 위해 감속기어를 적용. 설계 사양 적용된 직류전동기와 구동 드라이버 제어보드 구성도 및 설계 완료된 주 제어보드

자율주행 이동로봇 시스템 설계 10. 외부 환경 인식을 위한 센서 인터페이스 ◆ 이동로봇의 외부 환경감지 - 영상 카메라 및 레이저센서는 위치 감지를 위해 스텝 전동기를 적용 - 축(Shaft)의 위치를 검출하기 위한 스텝전동기 및 드라이버 구성. 레이저 센서의 사양 설계 완료된 레이저 센서 및 카메라의 모션 기동부 방향 감지를 위한 근접 센서와 탈조 방지용 가이드부

자율주행 이동로봇 시스템 설계 11. 계층 구조의 제어시스템 ◆ 2계층의 분산 제어 시스템구성 - 이동로봇에 부착된 감지센서로부터 온톨지 기반의 추론과 경로탐색을 수행하기위해 윈도우즈 기반의 HMI(Human Machine Interface) 상위제어기구성 - DSP(Digital Signal Processor)기반의 하위제어기의 계층구조 구성. Ontology Engine Ontology engine Main CPU (TMS320LF2407) Motion Control IC (MC06-08M01) Mobile Robot (2X-DC Motor ) Synchronous Signal Control Bus Signal D/A signal out Encoder Signal out Bluetooth/UART Port Sensor Feed Back signal Sensor Rotation Device (1X-Step Motor ) Step Pulse out Sensor Ontology Reasoning conceptualization of the sensing information Sensing Data Value Path Planning value output 온톨로지 기반의 계층 제어기 구성

자율주행 이동로봇 시스템 설계 12. 완성된 자율 이동로봇 시스템 스텝 전동기 60각 5상 센서인터페이스 영상 CAM, Laser ,근접센서 상위 제어기 Window XP Mobile USB2.0- 4x Ethernet 800 X 600해상도 Touch screen 전동기 드라이버 직류전동기,스텝전동기 드라이버 하위제어기 DSP320LF2407, 모션제어 Chip A/D, D/A,GPIO,UART, Bluetooth 양축 직류 전동기 기동전압 24VDC, 200Watt용량, 2.5A, 최대3900RPM 20:1감속기채용 직류전압 충전기 전압 24V,10Ah

실험 및 검토 13. 자율주행 시스템의 응용 프로그램 <응용 프로그램의 구성 > 자율주행 시스템의 응용 프로그램 ① 센서가 회전하면서 획득한 장애물의 거리 정보를 2차원으로 표현 ② 카메라가 획득한 영상정보. ③ 로봇이 감지한 장애물을 개념화하여 장애물의 거리 정보와 색상 정보를 각도별로 표현. ④ ‘획득’ 과정을 통해 로봇이 인식한 장애물의 방향과 색상 관계를 시각적으로 표현. ⑤ ‘인식’ 과정을 통한 로봇의 위치 추론 결과 ⑥ 현재 위치에서 목표점까지의 경로 계획 자율주행 시스템의 응용 프로그램

실험 및 검토 11. 실외주행 실험 실외주행실험 의 위치에 따른 이동로봇의 감지 정보와 경로 실외주행실험 에서 획득된 파노라마 영상과 거리정보의 처리