Experiment_실험 방법
#멀티로봇 #논문리뷰 #프로세스마이닝 #라라크루
삶의 우여곡절이 있었지만 다시 본업인 논문 리뷰로 돌아왔다. 현재 작성 중인 논문도 한 30% 가량 완성하고 있고, 앞으로 70%를 어떻게 써야하나 부담이 되지만, 본 논문을 리뷰하면서 힘을 내어보고, 미루어 왔던 연재를 다시 시작해본다.
[Experiment]
•가치 있는 데이터를 생성하기 위해 다중 로봇-단일 운영자 시나리오를 재현하는 데 목적을 두고 설계
•미션의 성능, 운영자의 명령, 에이전트의 행동 및 그들 간의 상호 작용을 연구에 적용 가능
•총 36회의 실험이 진행. 전체 미션을 분석하기 위한 20회와 두 가지 명령 방법을 분석하기 위한 16회 실험.
•모든 미션은 동일한 운영자에 의해 수행되었으며 해당 운영자는 미션을 모니터링 하고 로봇에게 간단한 인터페이스를 통해 명령을 내리는 역할 진행.
본 논문은 드론의 기능을 하는 로봇과 정찰을 하는 로봇으로 구성되어 화재 모니터링, 칩입자 감시, 화재 진압을 목표로 한다. 로봇의 임무에 관련해서는 5.1에 자세히 기술한다.
그림1. 다양한 구성 요소를 (시나리오, 로봇, 컴퓨터 및 인터페이스) 사용한 실험 레이아웃Mission
•미션의 목적은 화재를 찾아 끄고 침입자를 감지하고 추적하는 것
•이를 위해 실험실에서는 축소된 크기이지만 관련성 있는 시나리오가 재현
•그림 2 이 시나리오에는 세 개의 관심 영역이 있음
1) 로봇이 미션을 시작하고 완료하는 기지를 나타내는 고정 원
2) 로봇이 물을 얻을 수 있는 저장소를 나타내는 고정된 정사각형
3) 미션에 따라 위치가 변경되며 감지 및 소화해야 하는 화재 위치
미션 및 간단한 설명이 포함된 순서대로 정렬된 작업 목록
Begin : 로봇은 높은 고도(1.6m)로 영역을 왕복하며 잠재적인 화재 찾기
Surveillance : 로봇은 낮은 고도(0.8m)로 지점 목록을 따라 날아가 잠재적인 화재 확인
Capture : 로봇은 저장소로 날아가 (0.6m) 내려가 물을 적재
Release : 로봇은 화재 지점으로 날아가 (1.2m) 상승하고 물을 방출
Go to WP : 로봇은 다른 목적을 위해 웨이포인트로 이동
Tracking : 로봇은 시나리오 전체를 낮은 고도(0.8m)로 목표를 추적함
Finish : 로봇이 착륙하고 전원 off
위의 작업 목록은 필자가 전에 분석 시에 사용한 프로세스 마이닝에 들어가는 이벤트, 액티비티에 들어가는 요소라고 볼 수 있다.
그림2. 실험: a. 로봇 시나리오 b. 미션 수행Robots and equipment
•Parrot AR.Drone 2.0 쿼드콥터 2대, KUKA Youbot 로봇 1대가 침입자로 미션 수행.
•이 방식으로 공중 로봇은 미션 오퍼레이터에 의해 제어, 그 정보는 미션 실행 및 분석에 사용.
•반면에 지상 로봇은 미션에 참여하지 않은 다른 사람에 의해 제어되었고, 그 정보는 공중 로봇에 의해 획득.
•Parrot AR.Drone 2.0 쿼드콥터는 실내 비행에 적합한 저렴하고 소형의 드론으로 무게는 420g, 1500mAh 배터리 약 18분의 운행 가능.
•쿼드로터는 로봇 컨트롤러에서 생성된 속도 명령(선형 및 각속도 참조)을 수신.
•이 컨트롤러는 현재 위치 및 목표 포즈를 사용하여 적절한 속도 명령을 생성하는 PID 조절기.
•실험에서는 두 가지 명령 방식을 사용 1) 직접 로봇 컨트롤러로 보내지는 웨이포인트 명령 2) 통신 노드에 의해 웨이포인트로 변환되는 태스크 명령.
•그림 3. 이 노드는 로봇(Ubuntu ROS)과 인터페이스(Windows) 사이의 인터페이스로 작동하며 텔레메트리에서 정보를 추출하고 고수준 명령을 저수준 명령으로 변환.
•반면, KUKA Youbot 로봇은, 무게는 20 kg이며 하중은 20 kg으로 이 로봇에는 채널이 있어서 텔레메트리 및 명령을 교환하기 위해 다른 컴퓨터와 통신할 수 있음. 내장된 PC에서 안내, 탐색 및 제어 알고리즘을 실행 가능.
•지상 로봇은 로봇 팀의 일부가 아님. 미션에 참여하지 않은 사람이 조이패드로 원격으로 제어. 이 지상 로봇의 정보는 공중 로봇에 의해 획득되어야 하며, 이는 미션 계획, 모니터링 및 분석에 대한 도전 과제임
•Optitrack 모션 캡처 시스템이 사용되어 로봇의 정확한 위치 및 방향을 수집 가능. 이 시스템은 방에 위치한 카메라 및 일련의 마커가 부착된 로봇의 특정 패턴을 사용하여 6 자유도(DoF) 공간에서 로봇을 캡처하고 추적
Interface
•미션의 정보를 수신하고 로봇에 명령을 보내기 위한 직관적인 운영자 인터페이스 개발
•이 인터페이스는 UAV(무인항공기)의 정보뿐만 아니라
그들의 카메라 이미지도 실시간으로 표시 가능
•그림3은 미션 및 로봇 그룹의 정보를 제공하는 주요 윈도우 창과 운영자가 다양한 유형의 명령을 생성할 수 있는 명령 창임
•이 인터페이스는 미션 중에 모든 정보와 명령을 기록할 수 있음
•로봇이 있는 시나리오의 지도로 사용자가 가장 흥미로운 것을 선택할 수 있으며
선택된 로봇의 정보(방향, 속도, 가속도, 배터리 등)와 페이로드(카메라 이미지)를
보여주는 패널
•명령 창은 두 가지 명령 방법 허용
웨이포인트 명령 방식에서는 운영자가 UAV가 하나씩 도달해야 하는 웨이포인트를 보내고,
태스크 명령 방식에서는 운영자가 작업(예: 감시, 정찰, 캡처 및 해제)을 보내고 시스템이 이러한 작업을 웨이포인트로 분할하여 하나씩 보냄.
그림3. 로봇 관리 시스템 (ROS)Integration
•로봇, 모션 캡처 시스템 및 인터페이스는 Robot Operating System (ROS)를 통해 통합.
•구체적으로 다음 네 가지 노드를 갖춘 ROS 아키텍처가 개발.
•Information node : 로봇 및 모션 캡처 시스템으로부터의 메시지를 ROS 토픽을 통해 받아와 이를 TCP 소켓을 통해 인터페이스로 전송
•Commanding node : 인터페이스로부터 TCP 소켓을 통해 명령을 받아와 ROS 토픽을 통해 이를 로봇에게 전송
•Task node :고수준 명령(작업)을 받아와 중간 수준 명령(웨이포인트)으로 분할하고 컨트롤러 노드에 전송. 이 노드는 미션을 작업 명령을 통해 제어할 때 작동
•Controller node : 로봇의 현재 위치 및 목표 위치를 받아와 PID 컨트롤러를 통해 속도 명령을 생성하고 로봇에게 전송
논문의 내용을 거의 70~80% 이상 이해가 되고, 로봇의 목적 및 그 방법들에 대해 완벽하게 숙지가 되었다. 그래서 자연스럽게 그 결과가 어떻게 될지 궁금하다
