02 Ni의 Sw 및 Hw를 이용한 로봇 기술 통합 솔루션 Ni 전략 마케팅 석상옥 팀장
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    02 Ni의 Sw 및 Hw를 이용한 로봇 기술 통합 솔루션 Ni 전략 마케팅 석상옥 팀장 02 Ni의 Sw 및 Hw를 이용한 로봇 기술 통합 솔루션 Ni 전략 마케팅 석상옥 팀장 Presentation Transcript

    • NI의 SW 및 HW를 이용한 로봇 기술 통합 솔루션 한국내쇼날인스트루먼트 전략마케팅팀장 석상옥 1
    • 지능 로봇이란? Sense Think Act Data Acquisition Localization Drive an Actuator Planning and Control Laws Signal Conditioning Navigation Coordinated Motion Sensor Fusion Mission Planner Self Optimization Pattern Recognition Learning Self Repair Algorithms I/O 2
    • 지능형 로봇의 개발 과정 Mechanical Electrical CAD Design Sensors, System Model Model & Simulation Actuators Identification 3
    • 지능 로봇 교재 개발 팀 4
    • 5
    • 그래픽 기반 개발 환경 LabVIEW • 순서도 형태의 그래픽 기반 프로그래밍 개발 환경 • 다양한 분석 함수 및 UI 제공 • 핵심 기술 Component화를 통한 기술공유 6
    • 7
    • 로봇 조종기 8
    • Wii 리모컨 9
    • 10
    • 다양한 SW, HW와의 연결성 제공 다른 언어로 작성된 코드 표준 통신용 프로토콜 • DLL • 시리얼 (RS232/485) • ActiveX 라이브러리 • 이더넷 • .NET 어셈블리 • USB • m파일 스크립트 • CAN, DeviceNet • I2C, SPI 응용 프로그램 • IEEE 1394 • MATLAB, Simulink • GPIB • SolidWorks • VXI • EXE 파일 실행 • PXI 11
    • 역기구학 해석 12
    • 역기구학 해석 13
    • 역기구학 프로그래밍 (C 코드) 14
    • 역기구학 프로그래밍 (LabVIEW) 15
    • LabVIEW를 이용한 Vista 음성인식 1 2 16
    • LabVIEW를 이용한 Vista 음성인식 Speech Recognizer Initialize VI 만들기(SRI.vi) 17
    • LabVIEW를 이용한 Vista 음성인식 Speak VI 만들기(SPK.vi) 18
    • 상용 HW 플랫폼을 이용한 비용 절감 직접 개발시 시간과 비용 상용제품 이용시 시간과 비용 HW 디자인: 2 주 HW 디자인: 0 주 프로토타입 A 제작/테스트: 2 주 프로토타입 A 제작/테스트: 0 주 프로토타입 B 제작/테스트: 2 주 프로토타입 B 제작/테스트: 0주 소프트웨어 디자인/코딩: 2 주 소프트웨어 디자인/코딩: 1 주 소프트웨어 테스트: 2 주 소프트웨어 테스트: 1 주 시스템 테스트/검증: 2 주 시스템 테스트/검증: 1 주 TOTAL: 12 주, 500~1500만원 TOTAL: 3 주, 1000만원 19
    • 미국 무인자동차 경진대회 – 3위와 4위팀 비교 Virginia Tech (LabVIEW and cRIO) MIT (C with a 40 core Linux cluster) 20
    • 지능형 로봇 HW 플랫폼: CompactRIO Real-Time 프로세서 재설정 가능한 FPGA PLC SBC FPGA 컴팩트하고 견고한 시스템 • 179.6X88.1X88.1(mm), 1.58kg •-40~70 °C 온도 범위 • 50g의 충격에도 견디는 내구성 저전력 소비 I/O 모듈 • 9~35 V DC 전원, 7~10 W 소비전력 •I/O 모듈: 아날로그, 디지털, 센서 I/O 모듈 Serial, TCP/IP, USB 포트 내장 •재구성 가능한 FPGA: 사용자 정의 로직 구현, 고속, 병렬 프로세싱 •Real-Time 프로세서: Real Time OS 구동, 533MHz 팬티엄급 CPU 내장 21
    • FPGA를 이용한 병렬 프로세싱 • 사용자의 용도에 맞게 다양하게 재구성 가능 • ni.com/ipnet에 유용한 예제 제공 PID 루프 1 PID 루프 2 디지털 FFT 필터 분석 최대 20개의 FPGA 기반 PID 루프 동시 제어 가능 22
    • FPGA의 빠르고 안정적인 처리 능력 일반적인 RT 기반 프로세싱 FPGA 기반 프로세싱 충돌 가능성 높은 신뢰성 40 kHz 200 kHz PID 루프 속도 PID 루프 속도 23
    • 뛰어난 안정성 • MTBF(Mean Time Between Failure) Failure rate MTBF ITEM Temp Per 10^9 (Hours) Hours -40°C 462.27 2,163,258 cRIO-9104 25°C 1415.43 706,500 70°C 6507.55 153,668 25°C 작동 온도에서 약 80년에 한 번 오동작 가능성 24
    • 간편한 LabVIEW FPGA 프로그래밍 VHDL 코딩 LabVIEW FPGA 코딩 카운터 아날로그 2채널 동시 입력 66 페이지, 약 4,000 라인 25
    • 모션 컨트롤 시스템 성능 비교 Y X Programming Supervisory Trajectory Interpolation Position / Velocity I/O Current Z Control Generation Loop V Control Stage User, Event, I/O Loop Amplification t 20 mA 3A Motor Application Feedback I/O Fixed Personality Motion Control - DSP based LabVIEW / Motor / System Motion Asst NI Motion Controller, 62.5 us Drive Stage Integrator Custom Motion Control – RTOS based NI SoftMotion Development Module Motor / System DAQ Board Drive LabVIEW Real-Time ETS, 1 ms Stage Integrator Custom Motion Control - FPGA based NI SoftMotion Development Module NI SoftMotion Development Module Motor / System Drive LabVIEW Real-Time ETS / RTX, 1 ms LabVIEW FPGA, FPGA Board, 5 us Stage Integrator Distributed Motion Control with Smart Drives LabVIEW, NI SoftMotion for Smart Drives Motor / System CANopen Smart Drive, 1394 Smart Drive Motion Asst LabVIEW Real-Time ETS, 1 ms Stage Integrator 26
    • CompactRIO를 이용한 DC 모터 제어 AC Motor Induction Motor Step Motor RC Servo Motor DC Motor High-Speed Response High-Torque, RPM Control algorithms are required. 27
    • 다양한 I/O 모듈 제공 • 아날로그 입력 ― 최대 800 kS/s, 100KS/s/ch 동시 샘플링 ― 4, 8, 16, 32 채널 옵션 ― 센서용 시그널 컨디셔닝 모듈 ― 스트레인 게이지, 가속도계, 써모커플 등 • 기타 ― 최대 300Vrms, ± 60 V, ±20 mA ― 2-포트 CAN 모듈 ― 12, 16, 24 bit 해상도 ― 232/485 통신 모듈 ― 채널 to 채널 절연 옵션 ― 브러시 DC 서보 모터 드라이브 • 아날로그 출력 • 타사 모듈 ― 최대 100 kS/s ― LIN, Profibus, WLAN 802.11, MIL- 1553, ARINC-429, GPS 등 ― 모듈당 최대 16 채널 ― 사용자 정의 모듈 구현 ― ±10 V, ±20 mA • 디지털 I/O ― 최대 10 MHz 타이밍 ― 카운터/타이머, PWM ― 8, 32 채널 옵션 ― 5V/TTL, 12/24/48 V 로직 레벨 28
    • I/O 모듈 자체 제작 키트(MDK) • 공개된 Low-level Electrical 구조 • 어떠한 센서나 마이크로프로세서도 부착가능 • 자체 제작 모듈 사례 • 8, 16, 32-bit 마이크로 프로세서 • 피에조 엑츄에이터 모션 모듈 • GPS, GPRS, GSM 모듈 • MEMS 가속도 센서, 자이로스코프 모듈 • 본사의 인증 절차 후 웹에 공시 29
    • Single-Board RIO • CompactRIO의 섀시를 제거한 단일 보드 형태 리얼 타임 프로세서 네트워킹/통신 플로팅 포인트 컨트롤, 분석 및 데이터 10/100 이더넷 포트 로깅을 위한 400 MHz 프로세서 RS232 시리얼 포트 재설정 가능한 FPGA 사용자 정의 타이밍 및 I/O 프로세싱 작은 사이즈, 저전력 소모 21 x 9 cm (또는 21 x 14 cm) 19-30 VDC 파워, 7~10 W 전력 소모 아날로그 및 디지털 I/O 내장 I/O 확장 3.3V DIO 110 채널, 24V DIO 32채널, 최대 3개의 C 시리즈 모듈 연결 가능 아날로그 입력 32채널, 아날로그 출력 4채널 (스트레인, 소음/진동, 열전대, RS485, CAN, 모션 등) 30
    • KOKIRO 시연 31
    • 로봇 기술 통합 HW 및 SW 솔루션 CompactRIO PC 32