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국방로봇의 계층적 결점관리 모델 설계 및 구현 = The Design and Implementation of a Hierarchical Fault Management Model for the Military Robot

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도서 상세정보
자료유형 :	(군대학) 학위논문
분류기호 :	393.8
서명/저자사항 :	국방로봇의 계층적 결점관리 모델 설계 및 구현= The Design and Implementation of a Hierarchical Fault Management Model for the Military Robot/ 김종영.
발행사항 :	서울: 국방대학교, 2012
형태사항 :	113 p.; 26 cm.
일반주기 :	지도교수: 윤희병
학위논문주기 :	학위논문(박사) -- 국방관리대학원,: 국방정보체계전공, 2012
언어	한국어

원문
원문보기 :	국방로봇의 계층적 결점관리 모델 설계 및 구현 = The Design and Implementation of a Hierarchical Fault Management Model for the Military Robot

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국방대학교 도서관

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로봇 분야에서 소프트웨어의 재사용과 상호운용성을 높이기 위해서 컴포넌트 기반 개발방법론을 적용하고 있는 추세이다. 컴포넌트 모델을 기반으로 하는 대표적인 로봇 플랫폼에는 유럽의 Orocos(Open Robot Control Software), OMG의 RTC(Robot Technology Component), 지식경제부 주관의 오프로스(OPRoS, Open Platform for Robot Service) 등이 있다. 국방 분야의 경우, 로봇 컴포넌트 모델에 대한 표준이 정립되어 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 정부 표준인 오프로스 컴포넌트 모델 및 프레임워크를 기반으로 연구를 수행하고자 한다.
국방로봇은 일반적으로 내장형, 실시간성 및 데이터 집약적인 특징을 가지고 있으며 안전성, 신뢰성 및 결점허용과 같은 시스템 특성을 보장해야 한다. 대부분의 국방로봇은 시가지, 산악 지형 등과 같은 동적인 외부환경 하에서 운용되기 때문에 결점에 매우 강인해야 한다. 이를 위해 전통적인 결점허용 기법의 적용뿐만 아니라 설계단계에서 로봇 컴포넌트의 실행정보를 정량적으로 분석하여 응용 컴포넌트를 구성 시 활용할 필요가 있다. 또한 컴포넌트에 시간관련 결점이 발생하더라도 주기적인 실행을 보장할 수 있는 실행기의 자가-관리 메커니즘이 요구된다. 그리고 로봇마다 공통적으로 발생하는 결점을 프레임워크 차원에서 관리함으로써 개발비용과 시간을 절약하고 로봇의 신뢰성을 향상시킬 필요가 있다. 하지만 Orocos, Orca 등 컴포넌트 기반 개발방법을 적용하고 있는 로봇 플랫폼들의 경우, 프레임워크 차원에서 결점을 체계적으로 관리할 수 있는 기능에 대한 연구는 미진한 실정이다.
본 논문에서는 컴포넌트 기반 국방로봇의 결점을 효율적으로 관리하기 위한 계층적 결점관리 모델을 제안한다. 제안 결점관리 모델은 결점탐지, 결점진단, 그리고 결점고립 및 복구의 계층적 구조를 갖는다. 로봇 컴포넌트를 시간, 데이터, 실행예외, 그리고 체크포인트-롤백의 4가지 관점에서 모델링하고 컴포넌트 정상실행 항목을 도출하여, 이를 기반으로 결점을 탐지한다. 결점진단을 위해 7가지의 결점상태를 정의하고 상태 간의 전이를 추적 및 관리하기 위한 결점상태 다이어그램을 유지한다. 효율적인 결점고립 및 복구를 위해 로봇 컴포넌트 실행엔진의 자가-관리 개념을 확장하고 초기화, 체크포인트-롤백, 그리고 자체-복구 기법을 적용한다. 추가적으로 로봇 컴포넌트의 실행정보를 세부적으로 모니터링 할 수 있도록 상태전시 패널의 사용자 인터페이스(UI)를 정의한다.
결점관리 모델의 타당성을 검증하기 위해서 오프로스 로봇 플랫폼을 활용하여 감시정찰 임무를 수행하는 국방로봇 프로토타입을 구현하고 결점주입 방식을 활용하여 실험을 수행한다. 실험에서는 제안 결점관리 모듈이 로봇 컴포넌트의 실행동작을 모니터링하고 결점발생 시 정상적으로 탐지, 진단 및 복구를 수행하는지 여부를 확인한다. 결점은 실행예외, 데이터관련 결점 및 시간관련 결점을 모델링하고 컴포넌트 실행 중에 일정시간이 경과 후 발생하도록 한다. 실험결과, 제안 결점관리 모듈이 컴포넌트 실행상태를 정상적으로 모니터링하고 결점을 탐지, 진단 및 복구함을 확인할 수 있다.
제안 모델은 다음과 같은 부분에 있어서 국방로봇의 신뢰성 향상에 기여할 수 있을 것으로 판단된다. 소프트웨어 컴포넌트의 실행상태, 포트 입/출력 정보, 실행예외 정보 등을 프레임워크 차원에서 지속적으로 모니터링 함으로써 컴포넌트의 결점이 발생할 경우 즉각적으로 탐지가 가능하다. 그리고 탐지된 결점을 하위 범주로 세분화하고 결점상태 다이어그램을 유지함에 따라 정확한 진단 및 복구를 수행할 수 있다. 또한 컴포넌트 실행정보 분석을 위한 도구를 제공함으로써 설계단계에서 컴포넌트 분석 시 객관적이고 정량적인 데이터 활용이 가능하다. 마지막으로 시간관련 결점이 발생하기 이전에 컴포넌트를 실행기에서 분리하는 사전-분리 메커니즘을 통해 실행엔진의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

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