In this paper, we propose a real-time centralized soft motion control system for high speed and precision robot control. The system engages EtherCAT as high speed industrial motion network to enable force based motion control in real-time and is composed of software-based master controller with PC and slave interface modules. Hard real-time control capacity is essential for high speed and precision robot control. To implement soft based real time control, The soft based master controller is designed using a real time kernel (RTX) and EtherCAT network, and servo processes are located in the master controller for centralized motion control. In the proposed system, slave interface modules just collect and transfer all sensor information of robot to the master controller via the EtherCAT network. It is proven by experimental results that the proposed soft motion control system has real time controllability enough to apply for various robot control systems.
Recently, demands of information devices are increasing as we can find so many information devices around us such as smartphone, MID(Mobile Internet Device), Tablet. These characteristics of information devices services should support soft real-time based time guaranteed multimedia services and control internet appliances. In this situation, soft real-time supported system should be developed to consider as a total aspect of hardware, kernel, middleware, application. But this paper will describe soft real-time supporting and evaluation methods for information device as an aspect of only kernel.
최근 real-time 시스템들이 많이 개발되어 상용화되고 있고, 여러 산업분야에 적용되고 있다. 한편 리눅스 운영체제의 사용이 증가하고 안정화됨에 따라, 이 시스템에 real-time 기능을 추가하기 위한 노력으로 여러 프로젝트가 진행 중에 있다. 이 가운데 시스템간에 네트웍 패킷을 송수신하고 이를 처리하는 과정에 대해 본 논문은 soft real-time을 적응하고자 한다. 기존 방식은 TOP HALF와 BOTTOM HALF로 인터럽트 처리과정을 나누어 BOTTOM HALF의 크기와 시스템 콜의 사용 빈도에 비례하여 종료시간을 예측할 수 없다. 이에 본 논문에서는 real-time 네트웍 패킷을 좀더 신속히 처리할 수 있도록 네트웍 인터럽트 처리 방안을 소개하고자 한다.
면광원에 의한 부드러운 그림자의 표현은 가상 장면을 보다 사실적으로 보이도록 한다. 하지만 부드러운 그림자의 계산은 매우 느리게 수행되기 때문에 실시간 3차원 응용 프로그램에 적용하기 위해서는 가속화가 요구된다. 우리는 기존의 실시간 부드러운 그림자 방법들이 가정했던 면광원의 모양과 색상을 보다 일반적으로 확장하여 임의의 모양과 색상을 갖는 면광원에 대한 부드러운 그림자 생성 방법을 제안한다. 그림자 매핑 정보를 획득할 수 있는 그림자 맵은 픽셀과 면광원 간의 가시성 검사를 근사하기 위해 사용되며 픽셀 주변의 그림자 복잡도에 따라 근사의 정도를 결정하였다. 그 결과 보다 일반적인 형태와 색상의 면광원에 대한 부드러운 그림자를 실시간에 표현할 수 있었다.
본 논문에서는 이더넷을 기반으로 연결되어 있는 분산 soft real-time 시스템에 적용될 수 있는, LAN/TCP라 명명된 확장된 TCP/IP 프로토콜을 제안하고 있다. LAN/TCP는 기존의 TCP/IP 환경에서 아무런 충돌 없이 호환성을 유지하면서 soft real-time 특성을 제공하기 때문에 기존의 응용 프로그램을 별 다른 수정 없이 사용할 수 있다. LAN/TCP는 주기적으로 수집, 갱신되는 제어 신호를 상대적으로 낮은 트래픽으로 전송할 수 있는 PTM(Periodic Transmission Mode)전송 방식을 제공한다. 본 논문은 제안된 프로토콜의 시뮬레이션 및 실험 결과를 제시하고 있다.
본 논문에서는 Qplus의 빠른 부팅과 연성 실시간 기술의 응답성 개선 효과를 입증하기 위해 절대적인 평가보다 상대적인 평가를 통해 실제 사용되는 서비스가 원활히 수행되는 지를 평가한다. 연성 실시간, 빠른 부팅, 파일 시스템 기술이 적용된 Qplus와 이러한 기술이 적용되지 않은 임베디드 리눅스를 개발보드에 탑재한 후, 멀티미디어 스트리밍 서비스에 대한 연성 실시간 기능 및 통신 성능 평가를 위해 AV(Audio/Video) 그룹통신을 개발 보드에 포팅하여 부팅시간 측정 실험, 연성실시간 측정 실험을 위해 자체 성능 측정실험, 통신 성능 평가를 위해 네트워크경유 성능 측정실험 등으로 나누어 크게 3가지를 수행하여 Qplus의 실제적인 성능평가와 분석을 수행한다.
In real-time control systems, the traditional timing analysis based on worst-case response-time(WCRT) is too conservative for the firm and soft real-time control systems, which permit the maximum utilization factor greater than one. We suggested a probabilistic analysis method possible to apply the firm and soft real-time control systems under considering dependency relationship between tasks. The proposed technique determines the deadline miss probability(DMP) of each task from computing the average response-time distribution under a fixed-priority scheduling policy. The method improves the predictable ability forthe average performance and the temporal behavior of real-time control systems.
As the robot industry develops, industrial automation uses industrial robots in many parts of the manufacturing industry. However, rigidity-based conventional robots have a disadvantage in that they are challenging to use in environments where they grab fragile objects or interact with people because of their high rigidity. Therefore, researches on soft robot have been actively conducted. The soft robot can hold or manipulate fragile objects by using its compliance and has high safety even in an atypical environment with human interaction. However, these advantages are difficult to use in dynamic situations and control by the material's nonlinear behavior. However, for the soft robot to be used in the industry, control is essential. Therefore, in this paper, real-time PD control is applied, and the behavior of the soft actuator is analyzed by providing various waveforms as inputs. Also, Iterative learning control (ILC) is applied to reduce errors and select an ILC type suitable for soft actuators.
대부분의 실시간 동시성제어 기법은 주로 한 가지 종류의 실시간 트랜잭션들을 위한 데이터 충돌 해결에 적용되어왔다. 다양한 응용 프로그램 지원과 하드웨어 성능향상으로 실시간 데이터베이스 시스템에서 여러 종류의 실시간 트랜잭션들을 스케줄 할 필요성이 증가하고 있다. 본 논문에서는 하드와 소프트 실시간 트랜잭션들 사이의 데이터 충돌을 해결하는 통합된 동시성제어 기법을 제안한다. 기존에 연구된 PCP(Priority Ceiling Protocol)와 MVPR(Multiversion with Precedence Relationship) 기법을 기반으로 하드 실시간 트랜잭션이 종료시한 내에 작업을 종료하도록 보장하며 종료시한을 만족하는 소프트 실시간 트랜잭션의 비율을 향상시키도록 한다. 제안한 통합된 동시성제어 기법이 직렬화가능 스케줄을 만족시키고 교착상태를 발생시키지 않음을 증명하였다. 모의실험을 통하여 다른 동시성제어 기법과 성능평가 비교를 하였다.
본 논문은 소프트 실시간 시스템을 위한 스케쥴링을 간단히 하기 위하여 "두 단계 데드라인" 방법을 제안하였다. 각각의 작업은 두 개의 데드라인을 갖는데, 첫 번째 데드라인과 두 번째 데드라인이라 부른다. 첫 번째 데드라인은 일반 실시간 시스템의 데드라인과 같다. 두 번째 데드라인은 첫 번째 데드라인 보다 늦은 시각인데, 늦은 결과가 아직은 사용할 만한 가장 늦은 시각이다. 첫 번째 데드라인 이내에 끝난 일은 만점을 주지만, 첫 번째 데드라인을 놓치고 두 번째 데드라인 이내에 끝난 일에 대해서는 부분 점수만 인정한다. 본 논문에서, 첫 번째 데드라인, 두 번째 데드라인, 부분 점수 등을 고려하여 다이나믹하게 일들의 우선 순위를 정하는 방법을 고안하였다. 시뮬레이션 결과를 통하여 두 단계 스케쥴링 알고리즘이 소프트 실시간 시스템과 일시적으로 과부하가 걸린 하드 실시간을 처리하는데 적절한 방법임을 확인하였다.법임을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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