배경

로봇 기술의 급속한 발전에 따라, 다양한 제조업체들이 고유한 프로토콜과 인터페이스를 가진 로봇을 개발하고 출시하고 있습니다. 이러한 로봇들은 종종 자체적인 통신 방식을 사용하여, 여러 로봇 브랜드를 단일 시스템 내에서 통합하고 운영하는 데 복잡성을 더합니다. 이 통합 과정은 시간이 많이 소요되고 비용이 많이 들 수 있으며, 표준화된 시스템이 부족하여 상호 운용성 문제를 일으키고, 결국 생산성과 효율성을 저하시킵니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 민트로봇은 "TERMINAL" 미들웨어 라이브러리를 개발했습니다.

로봇 미들웨어란 무엇인가?

로봇 미들웨어는 다양한 제조업체가 제공하는 개별 로봇의 비표준화된 제어 인터페이스를 통합하고 관리하는 도구입니다. 이 기술은 여러 로봇의 다양한 프로토콜을 효율적으로 처리하여, 사용자가 통합된 플랫폼 내에서 여러 로봇을 쉽게 제어할 수 있도록 합니다.

제조사별 다양한 프로토콜

모든 로봇은 외부 시스템과 상호 작용하기 위한 프로토콜을 제공합니다.

이들 프로토콜은 표준화되어 있지 않으며, 각 제조업체는 서로 다른 통신 방법과 데이터 구조를 사용하므로, 단일 시스템 내에서 여러 로봇을 통합하고 제어하는 것이 매우 복잡합니다.

만약 사용자가 이러한 모든 프로토콜을 개별적으로 구현하려면, 기술적으로 어려운 과정일 뿐만 아니라 유지보수에도 상당한 노력이 필요하며, 결과적으로 많은 시간과 비용이 소요됩니다.

일관된 인터페이스 제공

로봇 미들웨어는 제어 기능을 분류하고 단일 프로토콜을 제공하여, 다양한 로봇을 통합 시스템 내에서 일관되게 제어할 수 있도록 합니다.

사용자는 개별 로봇 프로토콜에 대해 걱정할 필요 없이 로봇 기능을 활용할 수 있으며, 미들웨어가 통신 방법과 데이터 구조의 복잡성을 처리합니다.

로봇의 종류와 관계없이 소프트웨어 로직을 변경할 필요가 없어, 사용자는 특정 공급업체에 의존하지 않고도 다양한 제조업체의 로봇을 유연하고 효율적으로 운영할 수 있습니다.

로봇 미들웨어가 필요한 이유

다양한 제조업체의 여러 로봇을 효과적으로 통합하고 관리하기 위해서는 일관되고 통합된 제어 시스템이 필수적입니다. 미들웨어 없이 작업을 수행하면 과정이 복잡하고 비용이 많이 들지만, 미들웨어는 통합을 단순화하고 비용을 줄이며 확장성을 향상시킵니다.

Different Protocols by Manufacturer

PC-based integrated control architecture with robot middleware

With Middleware

Without Middleware

Integration
Complexity

Simplified integration
with a unified system.

High complexity due to
different robot protocols.

Development
Costs

Lower costs with
a single protocol.

High costs from implementing
individual protocols.

Management

Easy and efficient
management.

Difficult and time-
consuming to manage.

Expansion

Scalable and
flexible expansion.

Challenging and slow
to scale the system.

Software
Maintenance

Flexible and cost-effective
software updates and maintenance.

Complex and costly
updates and maintenance.

특징

TERMINAL의 구조

Mintrobot의 미들웨어 기술은 기성품, 맞춤형 및 시뮬레이션 로봇을 일관되게 제어할 수 있는 휴대용 소프트웨어 라이브러리입니다. 이 기술의 주요 구조적 특징은 다음과 같습니다.

인터페이스 레이어

프로토콜 서버

다양한 로봇과의 통신에 필요한 프로토콜을 관리하여, 각 로봇의 고유한 프로토콜이 TERMINAL 내에서 표준화되도록 보장합니다.

프론트엔드 (GUI) 웹 서버

사용자 친화적인 인터페이스를 제공하여 사용자가 웹 기반 GUI를 통해 로봇을 쉽게 구성하고 제어할 수 있도록 합니다.

핵심 레이어 (제어 인터페이스 레이어)

핵심 레이어는 TERMINAL의 중심으로, 인메모리 처리를 통해 효율적인 로봇 제어를 구현합니다. 이는 TERMINAL의 제어 기능이 빠르고 일관되게 작동하도록 보장합니다. 핵심 레이어는 다음과 같은 주요 구성 요소로 구성됩니다.

통신 라이브러리

유니버설 로봇, TM 로보틱스, MiR와 같은 제조업체의 라이브러리를 포함하여 다양한 로봇과의 통신을 지원합니다.

제어 기능 라이브러리

모션 제어, SLAM, 내비게이션과 같은 필수 로봇 기능을 관리하는 라이브러리를 포함합니다.

운영 체제 커널 및 장치 드라이버

운영 체제 커널 및 장치 드라이버는 TERMINAL의 운영에 중요한 역할을 하며, 기본 시스템 기능을 관리하고 하드웨어와의 상호 작용을 원활하게 합니다. 이 레이어는 로봇 시스템 전반에 걸쳐 안정적이고 신뢰할 수 있는 운영을 보장합니다.

네트워크 연결

기성 로봇 플랫폼 제품

TERMINAL은 다양한 제조업체의 기성 로봇 플랫폼과 네트워크를 통해 연결되어, 여러 로봇을 통합적으로 제어할 수 있습니다.

시뮬레이션 및 맞춤형 로봇

TERMINAL은 네트워크를 통해 시뮬레이션 및 맞춤형 로봇(예: 모터, 센서)과도 연결되어, 다양한 로봇 시스템 간의 통합 제어 및 효율적인 관리를 제공합니다.

TERMINAL의 워크플로우

TERMINAL의 운영 워크플로우는 사용자가 시스템 내에서 로봇을 효과적으로 구성하고 프로그래밍하며 제어하기 위해 거치는 단계를 설명합니다. TERMINAL은 초기 설정부터 실시간 제어까지 로봇 관리를 간소화하는 streamlined 프로세스를 제공하여, 사용자가 로봇 작업을 쉽게 최적화할 수 있도록 보장합니다.

(1) 시스템 구성

TERMINAL을 사용하는 첫 번째 단계는 시스템 구성입니다. 이 단계에서는 로봇과 관련된 기본 설정을 완료하여 로봇이 올바르게 초기화되고 운영 준비가 완료되도록 합니다.

(2) GUI를 통한 사전 프로그래밍 및 호출

사용자는 TERMINAL의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 활용하여 로봇의 동작을 사전 프로그래밍할 수 있습니다. 이 단계에서는 전통적인 방법을 사용하여 필요한 움직임과 작업을 정의하며 로봇의 행동을 미리 설정합니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.

조깅

실행 전에 로봇의 움직임을 테스트하고 조정합니다.

위치 저장 및 경로 가르치기

로봇이 따를 경로와 위치를 저장하고 이에 따라 로봇에게 지시합니다.

포즈 저장 및 동작 가르치기

특정 위치를 저장하고 로봇에 해당 동작을 가르칩니다.

추가 기능

다양한 다른 사전 프로그래밍 기능을 포함합니다.

(3) 직접 제어 기능 호출

사전 프로그래밍된 동작 외에도, 사용자는 TERMINAL을 통해 직접 제어 기능을 호출할 수 있습니다. 이를 통해 다음과 같은 고급 기능을 활용할 수 있습니다.

협업 제어 기능

여러 로봇 간의 협조된 제어를 지원합니다.

지속적인 상태 모니터링

로봇의 상태를 실시간으로 모니터링하여 최적의 성능을 보장합니다.

추가 기능

실시간 조정, 오류 복구 및 맞춤형 시퀀스와 같은 고급 기능을 포함합니다.

TERMINAL의 장점

TERMINAL은 다양한 로봇 시스템을 관리하고 제어하는 데 있어 여러 가지 중요한 혜택을 제공합니다. 다음은 TERMINAL이 제공하는 주요 혜택입니다:

클래스 추상을 통한 API 표준화

유연성 향상을 위한 클래스 추상화

TERMINAL은 API를 클래스 추상화를 통해 표준화하여 로봇 시스템 구축을 간소화하고, 다양한 제조업체의 여러 로봇 및 장치를 원활하게 통합할 수 있도록 하여 독점 시스템에 제한되지 않습니다.

안정성 및 비용 효율성 향상

통합된 인터페이스를 통해 시스템 구성 요소 간의 원활한 상호 작용을 보장함으로써, TERMINAL은 시스템 통합, 확장 및 유지보수와 관련된 시간과 비용을 줄입니다. 이러한 일관성은 외부 조건이 변화하더라도 장기적인 안정성과 지속 가능성을 보장합니다.

확장 가능하고 효율적인 네트워크 기반 시스템

신뢰할 수 있는 네트워킹 및 확장성

TCP/IP 프로토콜을 활용한 TERMINAL의 네트워크 기반 미들웨어는 장치 간의 빠르고 원활한 통신을 가능하게 합니다. 이는 클라우드 컴퓨팅 및 IoT와 같은 다른 ICT 솔루션과의 확장 가능한 통합을 보장하며, 큰 중단 없이 이루어집니다.

사용자 편의를 위한 최적화된 통신

고속 통신 프로토콜을 통해 빠른 데이터 전송 및 제한 없는 시스템 접근을 가능하게 하여, 사용자 편의성을 높이고 전체 시스템 최적화, 다운타임 최소화 및 생산성 극대화를 실현합니다.

일관된 제어 및 신뢰할 수 있는 관리

TERMINAL은 다양한 로봇 시스템 간의 일관된 제어를 보장하여 효과적인 관리 및 운영을 가능하게 합니다.

구조화된 관리를 위한 계층적 제어 API

TERMINAL은 구조화되고 효율적인 로봇 제어를 지원하는 계층적 API를 제공하여 복잡한 로봇 시스템의 관리를 간소화합니다.

다양한 로봇 간의 일관된 제어

서로 다른 로봇 간의 일관된 제어 API는 지속적인 조정의 필요성을 줄여 오류를 최소화하고 전체 시스템의 신뢰성을 향상시킵니다. 이는 높은 운영 기준을 유지하는 데 매우 중요합니다.

비교

TERMINAL vs.
ROS/ROS2 주요
차이점

로봇 제어를 위한 미들웨어를 선택할 때, 효율성과 유지보수가 핵심 고려 사항입니다. TERMINAL은 ROS/ROS2에 비해 더 간단하고 효율적인 통신 구조를 제공하여 자원 사용과 유지보수에서 상당한 이점을 가져옵니다. 계층적 API 지원 덕분에 TERMINAL은 상업적 애플리케이션에 특히 적합합니다. 아래 표는 TERMINAL과 ROS/ROS2 간의 주요 차이점을 강조합니다.

TERINAL

ROS / ROS2

TERMINAL

ROS/ROS2

System
Structure

A single executable is
written entirely in Python.

Executable components in different
programming languages.

Characteristics

Software library providing refined
control functions and interfaces.

An open platform for experimenting
with various control functions.

Main Purpose

Commercial-focused.

Research-focused.

Communication
Method

IPC-PIPE and Shared Memory,
faster communication.

Network-based middleware
(TCPROS, DDS).

Network Traffic
and Speed

Low traffic,
faster speed.

High traffic,
slower speed.

Hierarchical
Control APIs

Available for efficient control.

Not available.

Consistency of
Control APIs

Consistent across
various robots.

Inconsistent for
different robots.

결론

요약하자면, TERMINAL은 특히 산업 실무현장 응용분야에서 ROS/ROS2에 비해 더 간소화되고 효율적인 로봇 제어 솔루션을 제공합니다. 간단한 구조, 향상된 통신 효율성, 일관된 제어 API 덕분에 다양한 로봇 시스템을 최소한의 자원 소비와 유지보수로 관리하기에 이상적인 선택입니다. TERMINAL은 현재의 요구를 충족시키는 강력한 도구일 뿐만 아니라, 미래의 기술 발전에도 확장 가능하고 적응할 수 있는 솔루션입니다.

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