2.3 JAUS Nomen 2.3 JAUS Nomen
2.3 JAUS Nomenclature clature clature clature
n A represented name of whole layers
2.3.2 Subsystem
n An operator control unit
n An unmanned ground mobility platform (bulldozer, tractor, ground shuttle, etc)
n An unmanned air vehicle
n An unmanned surface vehicle
n An unmanned stationary sensor
n A surveillance system
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n A world modeling computer
n A vision processor
2.3.4 ComponentComponentComponentComponent 계층계층계층 계층
이 계층은 JAUS 계층 중 가장 하단에 있으며, 무인 시스템을
2.
2.
2.
2.4 4 4 무인 4 무인 무인 무인 자율 자율 자율 자율 차량 차량 차량 차량 시스템 시스템 시스템 시스템
본 논문의 통신 아키텍처를 위해 개발한 무인 자율 차량은 상용차의 구조를 가진 전기 차량을 사용하였다. 종·횡 방향 제어를 위해 1kW brushed DC 모터로 견인력을 내며, 차량의 기본적인 움직임인 조향과 감속을 위한 브레이크에 각각 서보 모터를 장착하였다. 무인 자율 차량은 크게 4 개의 시스템으로 구성되어 있는데, 각 시스템에는 Windows XP™ OS 가 설치된 National Instrument 社의 산업용 컴퓨터 PXI 를 장착하였다.
각각의 PXI 시스템과 DC 모터에 전원을 공급하기 위해 6 개의 차 량 용 1 2 V 배 터 리 와 2 k W 가 솔 린 발 전 기 를 장 착 하 였 다 . 세부 제원 및 사양은 다음과 같다.
Table 2.2 차량의 명세
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차량 시스템의 역할은 크게 횡방향, 종방향 제어로 나눌 수 있다.
또한 조향각, 주행 속도 및 충전량 등 차량의 전체적인 상태를 차량 내 또는 원격 시스템에서 항상 모니터링 할 수 있도록 DAQ 를 통하여 데이터를 획득 한다.
(a) 차량 시스템
(b) 운전석 (c) 계기판 Fig.2.2 차량 시스템
무인 자율 차량의 컨트롤 시스템은 크게 Motion control 과 Driver mode control, Power control 과 DAQ driver 로 나눌 수 있다. Motion controller 는 조향과 브레이크의 모터 컨트롤을 위한 것으로 모터의 rpm 을 조절하여 차량의 조향 및 브레이크를 사용자의 제약 조건에 맞게 동작하게 된다. Driver mode control driver 는 차량의 가속을 위한 것으로 기존에 장착된 차량 모터 driver 를 사용하게 된다. 지금까지의 controller 들은 조향각과 차량의 속도 등을 홀 센서와 포텐쇼미터 및 DAQ driver 를 통하여 각각의 데이터들을 획득하며, joystick 을 이용한 haptic control 도 가능하다.
Fig.2.3 차량 제어 드라이버
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2.
2.
2.444.1 4.1 .1 횡방향.1 횡방향횡방향횡방향 제어제어제어제어
차량의 이동 방향을 제어하는 횡방향 제어는 15:1 의 감속기가 장착된 100W 급 AC 서보 모터의 제어와 Rack & Pinion 기어로 하였다. 이러한 조향 제어는 데이터 신호에 대한 추종 성능이 매우 중요하여 full 조향 소요 시간 목표를 3 초 이내로 설정하였으며 조향각의 초기화와 상태 정보 획득을 위하여 포텐쇼미터를 함께 설치 하였다.
(a) 모터와 포텐쇼미터 (b) 벨트 기어 Fig.2.4 횡 방향 제어 드라이버
본 연구에서 사용된 차량의 조향은 중앙을 0°기준으로 둘 때 full 조향의 범위가 ±30° 이내로 움직인다. 이것은 본 연구에서 얻어지는 조향각 값 역시 ±30°범위 안에서 제한적으로 작동하도록 알고리즘을 구현하였다.
2.4 2.4 2.4
2.4.2 .2 .2 종방향.2 종방향종방향종방향 제어제어제어제어
종방향 제어는 크게 가속과 제동으로 나뉠 수 있는데 가속 컨트롤은 페달과 연결된 가변저항에 의해서 변화되는 전압값을 차량의 모터 컨트롤러에 입력하여 듀티값 변화에 의한 모터 회전 수를 제어하여 가속을 조절하였다. 제동의 경우 차량에 기본으로 장착되어 있는 드럼(Drum)식 브레이크를 그대로 이용하였으며 브레이크 페달을 제어하기 위해 70:1 의 감속기가 장착된 200W 급 AC 서보 모터를 이용하였다.
(a) 브레이크 제어 용 모터 (b) 포텐쇼미터 Fig.2.5 종 방향 제어 드라이버
무인 자동자가 자율 주행이 아닌 수동으로 조작할 때 브레이크 페달과 모터가 직접 연결이 되어 있을 경우 모터에 무리가 갈 수 있을 뿐만 아니라 제동 성능에 영향을 미칠 수 있다. Fig.2.5 와 같이 브레이크 페달과 모터를 flexible belt 로 연결하여 위와 같은 문제점을 해결하였다.
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