배경

As robotics rapidly advances, developing robot applications remains challenging due to the high costs and complexities associated with hardware. Traditionally, testing requires physical robots, making the process expensive and time-consuming. This has led to the development of Virtual Robot Controllers (VRCs), which leverage container-based virtualization to provide a flexible and efficient environment for developing and testing robot applications, offering a cost-effective alternative to physical hardware.

가상 로봇 제어기(VRC)란

무엇인가?

A Virtual Robot Controller (VRC) is a software-based system designed to emulate the control system functions of a real robot within a virtual environment. Unlike traditional approaches that rely on physical hardware for development and testing, VRCs enable developers to fully simulate and manage a robot's behavior in a software-defined space. The primary uses of a virtual controller include.
개발 및 테스트
가상 로봇 제어기는 안전하고 제어된 환경에서 로봇 애플리케이션을 개발하고 테스트할 수 있는 기능을 제공합니다. 개발자는 다양한 시나리오에서 로봇의 동작을 시뮬레이션하여 알고리즘을 개선하고, 성능을 최적화하며, 실제 하드웨어 손상 없이 문제를 디버그할 수 있습니다.
교육 및 훈련
VRC는 교육 환경에서 널리 사용되며, 학생과 전문가들이 물리적 로봇 없이도 로봇 제어와 프로그래밍에 대한 실습 경험을 쌓을 수 있도록 돕습니다. 이는 물리적 로봇에 드는 비용을 줄이고도 실습 환경을 제공합니다.

가상 로봇 제어기가

필요한 이유

Virtual Robot Controllers (VRCs) are essential because they offer a cost-effective, scalable, and safe alternative to physical robots. VRCs allow developers to simulate and test robotic applications in a virtual environment, reducing the need for expensive hardware and minimizing risks. They also accelerate development by enabling rapid iteration, leading to faster innovation and deployment of new robotic solutions. Additionally, VRCs offer enhanced scalability through cloud integration, enabling the management of large-scale robotic operations without the limitations of physical hardware.
Virtual Robot Controller
Traditional Physical Robots
Cost
Lower,
as no physical hardware
High due to hardware
and maintenance expenses
Scalability
Virtually unlimited scalability
in simulations
Limited by physical constraints
and available resources
Risk
No risk to physical
equipment
High risk of damaging
hardware during testing
Development Speed
Faster, with rapid iterations
in a virtual setup
Slower, with longer cycles
due to physical limitations

특징

VRC의 구조

The Virtual Robot Controller (VRC) provides a scalable and flexible environment for developing and managing robot applications through container-based virtualization. It operates within a cloud infrastructure, using orchestration platforms like Kubernetes to deliver its functions as a SaaS (Software as a Service) model. The key structural components of VRC are as follows.
인터페이스 계층
프론트엔드 서버 머신
이 서버는 웹 기반의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 제공하여 사용자가 가상 로봇 제어기를 쉽게 관리하고 제어할 수 있게 해줍니다. GUI는 VRC와의 상호작용을 단순화하여 원활한 운영과 구성을 보장합니다.
코어 계층
메인 서버 머신
제어 서버
VRC의 핵심 작업을 관리하며, 클라우드 환경 내에서 가상화된 제어기의 배포와 실행을 조정합니다.
관리 기능
시스템 관리, 모니터링, 리소스 할당 및 작업 스케줄링 등의 기능을 담당합니다.
Image Store
TERMINAL 및 Karajan과 같은 사전 구성된 가상 로봇 제어기 이미지를 저장하여 사용자가 배포하고 관리할 수 있게 합니다.
오케스트레이션 플랫폼
쿠버네티스 통합
VRC의 배포, 확장 및 운영을 관리하며, 여러 작업 머신에서 동시에 여러 제어기를 실행하여 대규모 작업을 처리할 수 있도록 합니다.
작업 머신
전용 사용자 공간
각 작업 머신은 가상화된 제어기가 실행되는 전용 사용자 공간을 호스팅합니다. 이러한 격리된 환경 덕분에 여러 가상 로봇 제어기를 효율적으로 실행할 수 있으며 상호 간섭을 방지합니다.
네트워크 연결
작업 머신은 메인 서버 및 다른 머신과 네트워크로 연결되어 실시간 통신과 동기화를 가능하게 합니다. 또한, 네트워크 상에서 시뮬레이션 로봇을 실행하여 실시간 피드백과 상호작용을 제공합니다.
시뮬레이터에서의 로봇
작업 머신을 통한 실행
시뮬레이션된 로봇은 작업 머신 내의 전용 사용자 공간에서 실행됩니다. 이러한 시뮬레이션은 네트워크 상에서 이루어져, 제어된 가상 환경에서 로봇 애플리케이션의 정확한 테스트와 개발이 가능합니다.

VRC의 워크플로우

The operational workflow of VRC outlines the steps users take to configure, deploy, and manage virtual robot controllers within the system. This workflow is designed to be intuitive, ensuring users can optimize their robotic operations seamlessly.
서버 연결
서버에 연결
사용자는 인터넷을 통해 VRC 시스템에 연결하여 클라우드 기반 인프라에 접근합니다.
사용자 인증
로그인
사용자는 자격 증명을 사용하여 로그인하며, 이를 통해 보안이 강화되고 가상 로봇 제어기를 관리할 권한을 부여받습니다.
VRC 관리
VRC 생성/삭제/실행/일시 정지
사용자는 필요에 따라 가상 로봇 제어기를 생성, 삭제, 실행 또는 일시 정지할 수 있습니다. VRC 시스템은 이러한 작업을 간단하게 관리할 수 있는 인터페이스를 제공하여 로봇 애플리케이션을 유연하고 효율적으로 제어할 수 있게 합니다.
애플리케이션 개발
로봇 애플리케이션 만들기
구성이 완료되면 사용자는 제공된 환경을 사용하여 로봇 애플리케이션을 개발할 수 있습니다. 작업 머신을 통해 실행되는 시뮬레이션된 로봇을 사용하여 로봇 행동과 제어 알고리즘을 리스크 없이 가상 환경에서 종합적으로 테스트하고 개선할 수 있습니다.

VRC의 장점

민트로봇의 가상 로봇 제어기(VRC)는 로봇 애플리케이션의 개발, 테스트 및 관리 방식을 혁신하는 주요 이점을 제공합니다. 고급 가상화 및 클라우드 기반 기술을 활용하여, VRC는 사용자가 확장 가능하고 효율적이며 비용 효율적인 솔루션을 제공받을 수 있게 합니다.
비용 효율성과 확장성
하드웨어 비용 절감
VRC는 개발 시 고가의 물리적 로봇이 필요하지 않게 하여 비용을 크게 절감합니다.
대규모 확장성
컨테이너 기반 가상화와 클라우드 통합을 통해 VRC는 소수의 로봇에서 수천 대의 로봇까지 분산 처리 환경 내에서 확장 가능합니다.
가속화된 개발과 안전한 테스트
빠른 프로토타이핑
VRC는 가상 환경에서 빠른 개발 및 테스트 사이클을 가능하게 하여 새로운 애플리케이션의 시장 출시 시간을 단축합니다.
안전한 테스트 환경
VRC는 물리적 하드웨어에 손상을 가하지 않고 새로운 알고리즘과 로봇 행동을 테스트할 수 있어 고위험 시나리오에 이상적입니다.
클라우드 기반 유연성 및 협업
클라우드 통합
VRC의 클라우드 인프라는 원격 액세스를 지원하여 여러 위치에서 협력 개발이 가능하게 합니다. 이를 통해 사용자는 필요에 따라 가상 제어기를 배포하고 관리할 수 있습니다.
중앙 집중식 제어
VRC는 개별 로봇에 내장된 제어기가 필요하지 않은 중앙 집중식 "뇌 없는" 제어를 통해 복잡한 로봇 시스템(예: 군집형 로봇)의 효율적인 관리를 가능하게 합니다.
정확한 시뮬레이션과 맞춤화
현실적인 시뮬레이션
고급 시뮬레이션 엔진은 실제 환경 배포 전에 로봇 애플리케이션을 검증할 수 있는 매우 정확한 환경을 제공합니다.
맞춤화 가능하고 사용자 친화적
웹 기반 GUI는 직관적이며 모든 사용자가 접근할 수 있는 환경을 제공하면서, 특정 요구에 맞춘 맞춤형 시뮬레이션 환경을 생성하고 관리할 수 있는 기능을 제공합니다.

비교

1st Generation vs
2nd Generation vs
3rd Generation

Virtual Robot Controllers (VRCs) have seen significant advancements over three generations. The first generation offered basic functionality with no direct connection to actual robots. The second generation improved by emulating real controllers but faced scalability issues. The third generation introduces container-based virtualization, enabling multiple controllers on a single PC and seamless cloud integration. The table below outlines these key differences.
3rd Generation
2nd Generation
1st Generation
Controller
Container-based virtualized
controller using Docker or Podman
Can emulate the actual
controller and manage multiple controllers on a single PC
Cloud integration enables
large-scale operations
Host-based virtualized
controller using VMWare or
VirtualBox
Can emulate the actual
controller
High resource consumption
limits scalability
No virtualized controllers
Independent program
unrelated to real robots
Simulation
Integration with third-party physics engines;
comprehensive simulation capabilities
Self-developed rendering program; limited simulation capabilities
Self-developed ODE physics engine
Use
Hobby, education, job training, and verification of mass and sophisticated robot applications
Job training for robot
automation
Hobby, programming
education
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결론

민트로봇의 가상 로봇 컨트롤러(VRC)는 하드웨어에 의존하던 로봇 개발 방식을 클라우드 기반의 가상 환경으로 전환하는 필수 기술입니다. VRC는 개발 과정을 간소화하고 물리적 한계를 제거하여 개발자, 교육자, 기업들이 더 빠르고 효율적으로 혁신을 이룰 수 있도록 합니다. 현대 로봇 공학의 핵심 도구로서 VRC는 자동화의 미래를 형성하며, 고급 로봇 애플리케이션을 보다 접근 가능하고 신뢰성 있게 만듭니다.
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