구조구난 로봇을 제어하기 위한 분산처리 기반의 플랫폼 설계

https://www.koreascience.or.kr/article/CFKO201629368415144.pdf

0. 단어 정리

1. Job

주로 대용량의 데이터를 처리하는 배치 작업이나 프로세스를 의미

https://blog.lgcns.com/1453

 

2. 비정형 데이터

미리 정의된 데이터 모델이 없거나 미리 정의된 방식으로 정리되지 않은 정보를 말한다.

비정형 정보는 일반적으로 텍스트 중심으로 되어 있으나 날짜, 숫자, 사실과 같은 데이터도 포함될 수 있다. 이로써 변칙과 모호함이 발생하므로 데이터베이스의 칸 형식의 폼에 저장되거나 문서에 주석화된 데이터에 비해 전통적인 프로그램을 사용하여 이해하는 것을 불가능하게 만든다.

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B9%84%EC%A0%95%ED%98%95_%EB%8D%B0%EC%9D%B4%ED%84%B0

 

1. 서론

• 문제 상황
  • 재난 현장을 실시간 영상으로 재구성하기 위해서는 2D RGB 및 3D 센서 데이터, IMU 등의 다양한 센서 데이터의 통신 및 실시간 처리가 필요
  • 다수의 로봇으로부터 획득하는 대용량 데이터는 기존의 단일 컴퓨팅 환경에서 실시간에 처리하기 어려움
• 논문 요약
  • 다수 로봇으로부터 습득한 센서 데이터를 효율적으로 처리하기 위한 플랫폼
  • 센서 데이터를 처리할 때 Master-Slave 구조의 분산 처리 서버를 활용하여 부하에 따른 속도 저하 없이 데이터 처리

 

2. 관련 연구

• 클라우드 서버
  • 클라우드 기반의 Visual SLAM, 클라우드 서버를 활용한 로봇 간 협업 및 지식 공유
  • 위 연구들은 클라이언트 로봇은 센싱, 트래킹 등 간단한 처리 수행, 서버 측에서 학습, 인식의 복잡한 처리 수행 but 배치 처리 기반 ( 일정량의 데이터를 수잡한 후 일괄적으로 처리하므로 실시간성이 조금 떨어짐 )

 

3. 센서 데이터 처리 플랫폼 설계

• 데이터 전송 규약 (프로토콜)

• 서버 구조
  • Master-Slave 형태의 분산처리 서버 구조 설계
    • Master 서버는 다수의 클라이언트로부터 수신한 센서 데이터 처리를 위한 Job을 생성하고 Slave 서버로 할당 + 연결된 모든 클라이언트와 Slave 서버의 정보 및 Job에 대한 메타데이터 저장 및 관리
    • Slave 서버는 센서 데이터를 실질적으로 처리하고 비정형 데이터 형태로 DB 서버에 분산 저장 및 관리

4. 실험 및 결과 분석

• 단일 컴퓨팅 환경 vs 분산처리 (2D 카메라 활용)
  • 단일 : 5개 미만의 센서가 생성하는 데이터를 처리할 때는 처리 속도 저하 X, but 5개 이상이면 CPU 과부하로 인한 속도 처하
  • 분산 : 센서의 개수가 증가하더라도 균일한 처리 속도를 나타냄

 

5. 결론 및 향후 과제

• 다양한 센서 데이터
• DB에 저장 되어있는 처리된 센서 데이터를 통해 제어