myMotion-IF는myMotion 제품군을 탑재할 수 있는 인터페이스 보드 입니다. UART, I2C, USB 인터페이스를 지원하면서 초소형 표면 실장형 보드 마운트 패키지로 제작된 myMotion 제품군을 이용해, 회로를 꾸미거나 간단하게 테스트 할 때 편리하게 이용하실 수 있습니다.

myMotion-IF는 기능 및 외형에 따라 몇가지 타입으로 이루어져 있습니다. 각각의 타입들이 제공하는 다양한 사용 예를 통하여 myMotion 제품군에 보다 쉽게접근할 수 있습니다. 사용자의 보다 다양한 요구에 부합할 수 있는 새로운 타입의 myMotion-IF도 계속 출시될 예정입니다.

Type A는myMotion-IF 시리즈 중 가장 작은 크기를 가졌으며 micro USB 인터페이스 하

나만을 가지고 있습니다. 또한 myMotion 납땜 패드에 hole도 함께 가지고 있어 헤더 소켓(header socke

t)이나 헤더 핀(header pin)을 이용하여다양한 형태로 사용 가능합니다. myMotion-IF보드에 표시된 백색 삼각형으로 myMotion 제품을 납땜하거나 연결할 때에 1번 핀의 위치를 확인할 수 있습니다.

전원 공급은 micro USB를 통해 제공되는 USB 전원을 이용하므로 별도의 전원을 외부에서 공급할 필요가 없습니다. 또한2개의 볼트 구멍과 1개의 반원형 고정구(지름 3.2mm)가 있습니다. myMotion-IF를 볼트를 이용해 기구물에 부착하고자 할때 이 구멍을 이용할 수 있습니다.

Type B는 myMotion 제품이 제공하는 UART, I2C, USB 인터페이스 모두를 커넥터 형태로 인출한 타입입니다.Micro USB를 사용하는 경우 USB전원으로 동작하므로 별도의 외부 전원을 필요로 하지않습니다. UART나 I2C를 이용하는 경우 외부 전원5V를 인가해야 합니다. 외부 전원 공급 핀과 micro USB의 전원은 하나로 연결되어 있으므로 micro USB를사용하는 경우에는 외부 전원을 연결해서는 안됩니다.

myMotion-IF Type C는 RS-232C인터페이스를 가지고 있으며 산업용으로 쓰기에 적합하도록 설계된 타입입니다. 전원은 외부에서7V~13V사이의 전원을 인가해야 하며, 보드에 장착된 RS-232C 커넥터는 암놈(Female) 타입입니다. PC와의 연결에 사용하는 RS-232 케이블은1:1다이렉트 형식의 “시리얼 연장 케이블”을 사용해야 합니다. Type C의 핀 레이아웃 및 시리얼 케이블은아래 이미지와같습니다. 

myMotion-IF Type D는 외부와 선을 연결하지 않고 신호를 Bluetooth로 전송할 수 있는 타입입니다. 또한 충전식 배터리를 내장하고 있으므로 항시 전원 공급이 용이하지 않은 환경 또는 신호선 연결이 구조상 어려운 상황에서 myMotion을 사용할 수 있도록 개발되었습니다.

보드에서 제공되는 micro USB는 배터리 충전 및 유선 통신 기능을 제공합니다. 

배

터리에는 양면 접착 테이프가 기본 제공 됩니다. 용도에따라 myMotion-IF PCB 뒷면에 배터리를 접착시켜 사용할 수도 있습니다. 이처럼 배터리를 연결했을 때의 높이는 약 10mm입니다.

Type D의 핀 레이아웃은 아래와 같습니다.

• myMotion-IF 드라이버 다운로드
  
  VCPDriver_V1.1_Setup.exe

• 간략 치수 도면
  
  
  
  
  Type A / Type B
  

  
  Type C / Type D
  
  
  

myMotion-IF 와 호환되는 모듈

• myARS-USB

제품 판매처로 이동

• 설치 OS: 안드로이드 2.1 이상
• 지원 블루투스 모듈: myBluetooth-EX
  
• 동작 확인된 스마트 폰
  
  • 갤럭시 S
  • 갤럭시 탭
  • 디자이어
  • 베가
  • 모토로이(XT720) - thanks to kinong
  • Sony Ericsson x10 mini - thanks to 2525kih@naver.com
    

• V2.0
• 원하는 문자열을 등록한 후 발송할 수 있는 기능(AddItem 버튼 이용)
• 수신된 문자열을 화면에 출력하는 기능
  
• 시리얼 통신 프로그램으로 기본 골격을 갖춘 버전
  
• V1.x
• myBluetooth-EX와 연결되는지 확인하는 기능
• 임베디드 보드에서 myBluetooth-EX로 데이터를 송신하면 다시 똑같은 문자를 되돌려 보내는 Echo 기능
• 미리 지정된 문자를 전송하는 Send 기능
  

• 안드로이드 스마트폰
• myBluetooth-EX
• myMCU-EXP 확장보드
• myUSB2UART
  

1) BluetoothMaster 실행하기

스마트 폰에 BluetoothMaster를 설치한 후 아래 이미지와 같은 아이콘을 클릭합니다. BluetoothMaster는 마켓에서 BluetoothMaster 이름으로 검색하면 내려 받으실 수 있습니다. 무료 어플리케이션입니다.

2) 메뉴 화면 전환

아이콘을 클릭하면 BluetoothMaster의 타이틀 화면이 나옵니다. 화면의 아무곳이나 터치하면 메뉴 화면으로 전환됩니다.

    

3) 블루투스 연결하기

 

"1. Connect 선택 후 연결한 장치를 선택합니다. 이전에 연결한 적이 있는 장치들이 목록에 표시됩니다. 여러 개의 myBluetooth-EX가 혼재하는 환경일 경우는 주소까지 확인한 후 선택해 주세요. 목록에 myBluetooth-EX가 없다면 [Scan for devices]를 클릭하여 장치를 찾아주시기 바랍니다.
여기까지 진행되었다면 myBlutooth-EX와 안드로이드 스마트폰은 서로 연결이 된 셈입니다.  만일 목록에 myBluetooth-EX가 보이지 않는다면 myBluetooth-EX 모듈에 전원이 제대로 인가되어 있는지 확인해 보시기 바랍니다.




4) 에코 모드 동작

에코 모드는 연결된 myBluetooth-EX가 어떤 데이터를 보내면 이를 수신한 후 다시 그대로 재발송하는 모드로 송수신을 테스트하는 가장 간단한 방법입니다. 위 예에서는 위드로봇에서 제작한 myMCU-EXP 확장 보드에 임베디드 보드를 연결한 후 간단한 프로그램을 작성하여 PC에서 ComPortMaster를 이용하여 특정 문자를 발송하는 예입니다. 임베디드 보드에서 문자를 발송하면 BluetoothMaster가 이를 받아 재전송하는 모습을 보실 수 있습니다.

5) send 모드 동작

BluetoothMaster V1.0과 달리 V2.0 버전에서는 Send기능에서 원하는 메시지를 보낼 수 있습니다. 기본적으로 저장되어있는 aaa 혹은 bbb 를 전송하거나 입력란에 원하는 문자를 입력하여 저장한 후 전송할 수 있습니다. AddItem 버튼을 누르면 입력한 문자가 리스트에 추가되고 추가한 문자열을 클릭하면 전송됩니다. 동영상 예제에서는 "withrobot"이라는 문자열을 추가한 후 이를 스마트폰에서 임베디드 보드쪽으로 전송한 후 이를 다시 PC에서 받아 제대로 수신이 되었는지를 확인하는 내용이 들어있습니다.

또한 임베디드 보드가 송신한 문자열을 수신하여 화면에 출력하는 기능을 가지고 있어 Send 모드에서 다양한 데이터 송수신 실험이 가능합니다.

테스트 동영상

위 전체 과정을 동영상으로 촬영하였습니다. 해상도 문제로 화면의 문자들이 명확하게 보이지는 않지만 전체 동작의 흐름을 파악하시는데 도움이 될 것입니다.

지원 블루투스 모듈 myBluetooth-EX 구매 방법

• 제품 소개
• 온라인 판매처 이동

FAQ

• 통신 속도는 어떻게 설정하나요?
• myBluetooth-EX 는 미리 통신 속도가 설정되어 있으며, BluetoothMaster가 이를 자동으로 감지합니다. 따라서 번거로운 통신 속도 셋팅은 걱정하지 않으셔도 됩니다. 자신이 사용하고 싶은 통신 속도의 myBluetooth-EX 모듈을 구매하시면 됩니다.

• 스테레오 IMU 융합 보드 (의뢰처: 삼성종합기술원)
  
• 식사보조 시스템 개발 (의뢰처: 국립재활원) - PJT Code: WithSpoon
• 영상기반수평변위모니터링 시스템 개발 (의뢰처:지식경제부, 총괄: KAIST) - PJT Code:IBLD
  
• 실버캐어용 매개인터페이스 장치기술 개발 (의뢰처: 지식경제부, 총괄: ETRI) - PJT Code: W2atch
  
• 실외 환경에 강인한 도로기반 자율주행기술 개발 (의뢰처: 지식경제부, 총괄: ETRI) - PJT Code: ROTUS
• 차량용 다중 센서 융합 기술 개발 (의뢰처: 국토해양부, 총괄: 한국교통연구원) - PJT Code: uT
• 얼굴 검출 비전 모듈 개발 (의뢰처: ETRI) - PJT Code: EVIM
• Set Screw  홈 검출 비전 라이브러리 개발 (의뢰처: 삼성전자) - PJT Code: S-Hole
• 무선 열쾌적도 및 환기성능 측정 시스템 2차 (의뢰처: 서울시립대) - PJT Code: TCM2
  
• 차로 구별 uT 모형 제작 (의뢰처: 한국교통연구원) - PJT Code:MODEL
• 8ch 음성 신호 입력 보드 제작(의뢰처: 삼성종합기술원) - PJT Code: MCB
• ETRO 기능 개선 (의뢰처: ETRI) - PJT Code: ETRO-T
• 재활공학용 데이터 글로브 제작 (의뢰처:울산로보틱스) - PJT Code: eGlove
• 가속도, 엔코더 측정 장치 개발 (의뢰처: IS&T) - PJT Code: IST

• ITS 표준 플랫폼 개발 (의뢰처: 경봉)
  
• GPU 프로그래밍을 이용한 실시간 Pre-viz 시스템 개발 (의뢰처: ETRI, 한국전자통신연구원)
• SIP 모듈 데모용 소프트웨어 개발(의뢰처: 삼성전자)
  
• 초소형 IMU 융합 영상 처리 보드 개발 (의뢰처: 삼성종합기술원)
• 초소형 IMU 융합 스테레오 영상 처리 보드 개발 (의뢰처: 삼성종합기술원)
• 감성 표현 모바일 로봇 Aruemi 개발 (의뢰처: ETRI)
• u-TSN 모듈 개발 4차년도 (의뢰처: 한국교통연구원)
• 열쾌적도 측정 시스템 개발(의뢰처:서울시립대)
  

• myCortex-LM8962: ARM사의 최신 코어 Cortex-M3와 LAN,CAN 을 내장한 ARM 개발 보드
• myCortex-LMx08 : 저가형 Cortex-M3 평가 보드
  
• myNDS-Motion
• myUSB2UART: 초소형 USB2UART 변환 보드
• Chiron: Laparoscopic surgery Manipulator 설계 및 제작 (의뢰처: 국립암센터)
• Stereo Module: ARM9 기반 스테레오 카메라 (의뢰처: 삼성종합기술원)
• u-TSN 단말기 개발 3차년도: GPS 및 INS의 sensor fusion (의뢰처: 한국교통연구원)
• Multi touch sensor 보드 개발 (의뢰처:삼성종합기술원)
• 모출납 장치용 지폐 인식 장치 개발 (의뢰처:메카트로)
• 몰입형 CAVE 시스템 개발 (의뢰처: 한국기술교육대학교)
  
• 장대교량 풍진동 무선 계측 시스템 개발 (의뢰처:삼성물산 건설부)
• 반도체 공기청청용 모터 진동 계측 시스템 Vibrometer (의뢰처: Lot Vaccume)
  

• CAVE: 다수 프로젝터로 하나의 스크린을 구현한 시스템 (의뢰처: 한국기술교육대학)
  
• Smart-I V1.0 : ARM9 코어와 CMOS 카메라를 장착한 임베디드 비전 시스템
  
• MIC(multi-modal interface controller): 다양한 햅틱 장치를 블루투스로 제어하는 지능형 스타일러스 (ETRI)
  
• myJTAG
• ASURA
• RAVI: RFID를 이용하여 localization을 수행하고, 이동 로봇의 map building 및 navigation 수행

• Robaa-Checker : 2D 바코드 인쇄 품질 검사 장치 (의뢰처: 한화종합화학)
  
• myVision USB : USB 이미지 그래버 (image grabber). NTSC 영상을 PC로 받아들이는 장치 (자체개발)
  
• MRcode: 고속시에도 강인하게 검출되는 2D barcode symbol (자체개발)
  
• MRreader: 2D Barcode decoder (의뢰처: 마이크로로봇)
  
• myVision PCI
• myDSP2407

myARS는 센서 특성에 따른 오차를 줄이기 위해 생산과정에서 이미 모든 캘리브레이션을 마친 상태로 출고됩니다. 또한 캘리브레이션 기능을 내장하고 있으므로 사용 환경에 따라 보다 정확한 결과값을 얻을 수 있도록 추가적인 보정을 할 수도 있습니다

기능상의 특징

• 칼만 필터를 이용한 5축 IMU 센서 융합
• 롤-피치(roll-pitch) 각도 출력
• 3축 가속도 센서, 2축 자이로 센서, 온도 센서 raw data 출력
• 100Hz 데이터 출력 속도
• 40Hz dynamic bandwidth
• UART/I2C/USB 인터페이스 지원
• DATA READY 인터럽트 출력.
• 단일 커맨드를 이용한 손쉬운 영점 보정 기능
• Start-up calibration이 필요없는 fully static fusion algorithm(전원투입시 정지해 있을 필요 없음)

• 2족 보행 로봇의 움직임, 기울어짐 측정
• 무인 항공기(UAV) 자세 제어
• 차량의 Dead Reckoning 기술 구현

• 사용자 가이드
  myARS-USB 사용자가이드 rev.B.pdf
• 빠른 시작 가이드
• myARS-USB Quick Start Guide.pdf
• Fighter3D 프로그램 :
  Fighter3D_myARS-USB.rar
• Lab View 예제 : -준비중-
  

• 제품 개발 과정 소개
  

• myUSB2UART : 초소형 USB<->UART 변환 모듈
  
• ComPortMaster : MCU 실험에 최적! 터미널 프로그램
  
• myGyro300SPI : 디지털 인터페이스 1축 자이로 센서
  
• myGyro61xEB : 아날로그 인터페이스 1축 자이로 센서
  
• myAccel3LV02 : 디지털 인터페이스 3축 가속도 센서
• myMotion-IF : myMotion 제품군을 탑재할 수 있는 인터페이스 보드

• myARS-USB
• myMotion-IF Type(A)
• myMotion-IF Type(B)
• myMotion-IF Type(C)
• myMotion-IF Type(D)
  

• 설치 OS: 안드로이드 2.1 이상
• 지원 블루투스 모듈: myBluetooth-EX
• 동작 확인된 스마트 폰
  
• 갤럭시 S
• 갤럭시 탭
• 디자이어
• 베가
• 모토로이(XT720) - thanks to kinong
• Sony Ericsson x10 mini - thanks to 2525kih@naver.com
  

BluetoothMaster 마켓 바로가기

• 안드로이드 스마트폰
• myBluetooth-EX
• myMCU-EXP 확장보드
• myUSB2UART
  

1) BluetoothMaster 실행하기

스마트 폰에 BluetoothMaster를 설치한 후 어래 이미지와 같은 아이콘을 클릭합니다.

2) 메뉴 화면 전환

아이콘을 클릭하면 BluetoothMaster의 타이틀 화면이 나옵니다. 화면의 아무곳이나 터치하면 메뉴 화면으로 전환됩니다.

           

3) 블루투스 연결하기

에코 모드는 연결된 myBluetooth-EX가 어떤 데이터를 보내면 이를 수신한 후 다시 그대로 재발송하는 모드로 송수신을 테스트하는 가장 간단한 방법입니다. 위 예에서는 위드로봇에서 제작한 myMCU-EXP 확장 보드에 임베디드 보드를 연결한 후 간단한 프로그램을 작성하여 PC에서 ComPortMaster를 이용하여 특정 문자를 발송하는 예입니다. 임베디드 보드에서 문자를 발송하면 BluetoothMaster가 이를 받아 재전송하는 모습을 보실 수 있습니다.

5) send 모드 동작

테스트 동영상

위 전체 과정을 동영상으로 촬영하였습니다. 해상도 문제로 화면의 문자들은 명확하게 보이지는 않지만 전체 동작의 흐름을 파악하시는데 도움이 될 것입니다.

추후 PC에서 동작하는 ComPortMaster 기능을 일부 포함하여 안드로이드 폰에서도 손쉽게 시리얼 통신 테스트를 진행할 수 있도록 할 예정입니다.

공지 사항

• 타사의 블루투스 모듈과의 연계 문의, 기술 지원은 제공하지 않습니다.
• 무선 통신은 RF 상황에 따라 100% 동작을 보장할 수 없습니다. 본 프로그램 사용 중에 통신 문제로 송수신 데이터는 일부 유실 될 수 있으며 이에 따른 피해에 대해 책임을 지지 않습니다.
• 동작하는 스마트폰 모델은 현재 위드로봇에서 보유 중인 스마트폰을 대상으로 동작 확인하였습니다. 다른 모델에서 동작 확인이 되시면 다른 사용자분들을 위해 댓글 형식으로 알려주세요. 동작 확인 스마트폰 목록을 갱신하도록 하겠습니다.
  

9월 21일(화)부터 24일(금)까지 휴무입니다. (추석기간 + 24일)

위드로봇을 찾아주신 분들께 양해드립니다.



9월 20일은 정상업무합니다.

• 롤-피치(roll-pitch) 각도 출력(각 축별 -60~60도 범위)
• 칼만 필터를 이용한 5축 IMU 센서 융합
  
• 3축 가속도 센서, 2축 자이로 센서 raw data 출력
• 100Hz 데이터 bandwidth
• UART를 통한 손쉬운 인터페이스
• UART 혹은 스위치를 통한 손쉬운 영점 보정 기능
  

• 2족 보행 로봇의 움직임, 기울어짐 측정
• 무인 항공기(UAV) 자세 제어
  

• 사용자 가이드
• myARS User's Guide Rev.A.pdf
• 빠른 시작 가이드
• myARS Quick Start Guide_Gill.pdf
• Fighter3D 프로그램 :
  Fighter3D.zip
• Lab View (2010/12/03 분할압축)
• Lab View1.rar
• Lab View2.rar
• Lab View3.rar
• Lab View4.rar
• Lab View5.rar

관련 제품

제품 특징

• 최대 ±150 도/s, ±300 도/s 각속도 검출
• 5V 단일 전원으로 동작. 별도의 독립된 출력 기준전압(Vref)
• 자가 진단 기능 및 온도 센서 내장
• 저역 통과 필터 대역 변경 가능(최대 2.5kHz)
• 20핀 DIP 형태 패키지
  

• 각속도 측정
• 진동 측정
• Intelligent robot control
• Image stabilization
• Inertial measurement units

• 사용자 설명서
• myGyro61xEB.pdf
• 데이타쉬트
• ADXRS610.pdf
• ADXRS613.pdf
• 온도 보상
• myGyro61xEB 온도보상.pdf

• myGyro610EB 바로가기
• myGyro613EB 바로가기

• 발주처: 국토해양부 (총괄책임: 한국교통연구원)
  
• 개발 기간: 2008.6 - 2010.5 (22개월)
• 과제 제목: u-TSN 모듈 개발
• 과제 목적: 
• GPS 정보와 관성 센서 데이터의 융합 알고리즘 개발
• 개별 차량의 이동 정보, 상태 추출
  
• 차량의 이동 정보 및 상호 통신이 가능한 UVS 단말기 개발
• 옥외 설치형 UIS 단말기 개발
• 위드로봇에 할당된 정부 출연금 규모: 7억 5천 42만원 (민간 부담금 합계 총 개발 금액 11억 516만원)

• 소형, 저가형, 고성능 IMU 개발 (uT-IMU)
  
• GPS와 IMU의 융합 알고리즘 개발 (GPS+IMU 융합 알고리즘)
  
• 돌발 상황 감지
• 차량에 탑재 가능한 UVS(Ubiquitous Vehicle Sensor) 개발
• 차량과 차량사이에 V2V(Vehicle to Vehicle) 통신 가능
• 차량과 노변 기지국 사이에 V2I(Vehicle to Infra structure) 통신 가능
• 주) 통신 모듈은 타 기관에서 개발하며, 이를 시스템 통합하는 업무를 담당
  
• 개별 차량의 이동 정보, 상태 실시간 추출
• 실외에 장착하여 u-교통 센터(UTC) 및 차량과 통신이 가능한 UIS(Ubiquitous Infra-structure Sensor) 개발
• V2I 통신 가능
• I2C(Infra-structure to UTC) 간의 통신 가능

3. GPS+IMU 융합 알고리즘 개발
IMU의 개발 목적은 크게 네 가지입니다.

• GPS 신호에서 나온 차량 위치 데이터의 품질을 높히고,
• GPS 신호가 수신되지 않은 경우(지하, 터널, 건물 내부)에도 일정 시간 동안 위치 서비스를 제공하고,
• 교통 공학에서 필요한 정보를 획득하며,
• 돌발 상황(추돌, 전복, 급정거)을 자동으로 검출

GPS 신호은 인공 위성으로부터 RF로 수신하기 때문에 도로 주변에 높은 고층 건물이 하늘을 가리면 차량 위치에 많은 오차가 발생하게 됩니다. 이를 멀티 패스 페이딩이라고 부르는데요, 실제 차량의 네이게이터에서는 지도의 맵 매칭을 통해 이 문제를 해결하고 있습니다. 당 과제에서는 맵 매칭 하기 전의 데이터 품질을 높이는 방안으로 GPS와 IMU 융합, 즉 소위 말하는 센서 퓨전(sensor fusion) 기법을 통해 차량 위치 정밀도를 좀 더 증가시키는 방안을 연구했습니다.

전형적인 센서 퓨전은 Kalman filter를 쓰는 것입니다. 신호의 노이즈 모델이 zero-mean, normal distribution을 가지면 Kalman filter은 optimal filter로 동작합니다. 하지만 시스템 구성을 어떻게 하느냐에 따라 같은 kalman filter를 사용하더라도 성능은 천차만별이 됩니다. 전형적인 GPS와 IMU의 센서 퓨전은 IMU의 출력을 navigation algorithm을 돌려 navigation frame 좌표계로 변환한 뒤 GPS 정보와 합치는 방식입니다. 이렇게 하면 결과는 나옵니다만 만족할 만한 수준은 못됩니다. 위드로봇에서는 GPS+IMU 이외에도 OBD(On-Board Diagnostic) 정보를 이용하여 다음과 같이 총 5개의 모듈로 구성된 시스템을 제안하였습니다. 차량의 동적 상태를 판별하는 모듈(Vehicle Dynamic identification)이 있어 IMU 데이터로부터 차량의 주행 상태를 크게 3가지(정차-직선주행-회전)로 판별합니다. 이 판별된 데이터와 IMU 출력값을 이용하여 IMU의 bias를 제거하여 Land Vehicle Motion model에 넣어 줍니다. 두 개의 Kalman filter가 시리얼하게 동작하면서 각각 속도, 고도, 위치 정보를 추출합니다. 이 부분에 관련하여 총 3건의 특허가 출원이 되었습니다.

전형적인 GPS와 IMU의 융합 방식

위드로봇에서 제안한 GPS+IMU+OBD의 융합 방식

기존 방식과 가장 큰 차이점은 차량의 주행 모드를 자동으로 판별할 수 있다는 점입니다. 이를 이용하면 도로의 혼잡도를 좀 더 능동적으로 분석 가능합니다. 차량이 주행 중에 얼마나 정차했는지를 파악하는 정차 시간, 정차 횟수를 알 수 있으며, 전체 구간의 평균 속도가 아닌 실제 주행했을 때 직선 구간의 최고속은 얼마인지, 실 주행 평균 속도는 얼마인지 알 수 있어 기존 루프 검지기 방식에서는 얻을 수 없었던 데이터들을 획득할 수 있습니다. 또한 이 장치를 장착한 차량을 프루브 카(Probe car)로 투입하면 특정 시간 대의 특정 교통 흐름에 대한 데이터를 얻을 수 있습니다. 아울러 가감속 패턴을 분석하면 교통 신호 변경에 따른 CO2 배출 저감량에 얼마나 공헌하는지 정량적인 데이터도 얻을 수 있어 요즘 관심 받는 녹색 성장의 지표를 파악할 수 있겠죠.

어떻게 주행 모드가 얻어지는지 아래 자료로 설명드리겠습니다. 주로 실험한 지역은 일산 백석역 주변입니다. 연구단인 한국교통연구원(KOTI)가 일산이 있기 때문에 데모 지역은 일산 지역이 되었습니다.

데모 주행 지역(일산 백석역) 소개

(1)번이 출발지역입니다. 고양 우체국이 있어 차량을 손쉽게 정차할 수 있어 출발 지역으로 선정되었습니다.
(1) - (2)번은 일반 8차선 도로입니다. (2)번에서 우회전을 하구요, (2)-(3)번 도로 사이에는 신호등이 3개가 있어 데모 중에 신호 상황에 따라 정차하곤 합니다. (3)번 코너 지역이 주변에 고층 빌딩이 많아 멀티 패스 현상이 심하게 발생하는 곳입니다. (4)- (5)번은 차량 혼잡도가 높아 정차가 빈번하게 이뤄지는 곳이고, (5)번에서 우회전한 후 다시 (1)번에서 우회전하여 출발점으로 돌아오는 경우입니다.

이 지역을 주행하면 다음과 같은 정보를 얻을 수 있습니다.

전체 주행 경로

멀티 패스 현상이 심한 곳의 GPS 신호(붉은색)와 융합 결과(녹색)

우선 빨간색 점이 GPS 위성이 알려준 위치 정보입니다. 녹색점은 GPS와 IMU를 융합한 위치 정보이구요. 일반적으론 비슷하지만 (3)번 부분을 확대해 보면 차량은 직선 주행을 했음에도 불구하고 GPS 정보는 건물 안쪽으로 파고들어 주행하는 패턴을 보여줍니다. 반면 IMU와 융합된 결과는 약간 왜곡이 됐습니다만 차량의 직선 주행 양상을 보여주고 있습니다.

위 그림은 주행 패턴을 뽑은 그래프입니다. 녹색 선이 IMU에서 파악된 차량의 주행 속도 그래프입니다. 그리고 discrete하게 1-2-3 을 왔다갔다하는 그래프는 바로 주행 모드 그래프입니다. 1이면 정차, 2이면 직선 주행, 3이면 회전을 뜻합니다. 각각의 우회전 코스에서 회전하는 부분이 잘 검출되고 있는 것을 확인할 수 있습니다.

위 사진은 UVS를 장착한 차량의 사진입니다. 현재는 개발 편의상 꽤 크게 제작되어 있습니다만, 줄이면 17cm * 14 cm 정도로 줄일 수 있을 것으로 예상됩니다.

동영상으로 보시면 좀 더 이해가 빠릅니다. 아래 동영상은 일산 백석역 외곽을 주행한 경우로, 약 150초에서부터 끝까지는 GPS 신호를 받지 않고 IMU + OBD로만 주행한 경우입니다. GPS 도움 없이도 8분 이상 차량의 위치 정보가 잘 검출되는 모습을 확인할 수 있습니다.

• 프로젝트명: 장대교량 풍진동 무선 계측 시스템 개발 (S-Bridge)
• 기간: 2008.11.15. ~ 2009.11.15.
• 발주처: 삼성물산 건설사업부
• 과업 내용: 인천대교 풍진동 측정 무선 계측 시스템 제작

S-Bridge 소개
  S-Bridge는 위드로봇 내부에서 "장대교량 풍진동 무선 계측 시스템 개발 프로젝트"를 부르는 프로젝트 코드 네임입니다. 위드로봇에서는 과제가 시작되면 공통적으로 부르는 짦은 코드 네임을 부여하는데 이 과제에서 제작하는 센서 시스템이 튼튼한 다리를 만드는데 기여했으면 하는 의지를 담아 Strong Bridge, Supper Bridge 의 약자로 S-Bridge 로 코드 네임을 지었습니다.



사장교? 현수교?
  다리에서 일하려다보니 다리에 대해 좀 알아야하더군요. 우선 다리의 형태, 구조에 따른 분류를 공부해야 했습니다.

• 현수교: 거더교로 다리를 만들면, 모든 하중에 교각에 집중되기 때문에 교각을 촘촘이 설치해야 합니다. 그런데 강 위에 이렇게 교각을 촘촘히 설치하면 배들이 지나다닐 수 없습니다. 또한 물살이 빨라 교각을 설치하기 어려운 지역은 더욱 더 난감합니다. 이럴 경우 높다란 탑을 두 개 만들고 이 사이를 케이블로 연결합니다. 그 다음 다시 케이블 여러 개를 밑으로 떨어뜨린 후 이 끝은 다리에 연결하여 다리의 하중을 케이블로 지탱하는 구조로 만듭니다. 현수교로 유명한 다리는 금문교(Golden Gate Bridge)가 있죠.

• 사장교: 현수교처럼 다리를 케이블로 지탱하는 개념은 비슷하지만 주탑이 높다랗게 만들어지고, 이 주탑에 연결된 케이블이 바로 다리와 연결된다는 점이 차이점입니다. 일반적으로 경간이 4~500m 이내이면 사장교가 좀 더 경제성이 있고, 그 이상이면 현수교가 경제성이 있다곤 하지만 최근에는 여러 가지 공법이 개발되면서 꼭 이 말이 맞다곤 할 수 없게 되었습니다. 주관적인 관점에서 사장교가 현수교에 비해 미려하다는 의견이 많아 최근 장대교량에 사장교 형식으로 많이 건설되고 있습니다.

  인천대교는 사장교 형식입니다. 주탑과 주탑 사이가 무려 800m나 되는 엄청난 다리죠. 실제 주탑 밑에서 위를 올려다 보면 정말 대단합니다. 문제는 800m 에 달하는 다리의 무게가 모두 케이블에 의해 주탑으로 연결되어 있기에 바람이 불면 풍압에 의해 다리를 흔들게 되고, 이게 케이블을 흔들어 주탑까지 흔들리게 된다는 점입니다. 따라서 (a) 다리를 만들고 있는 동안에 다리가 얼마나 흔들리고 있는지를 파악할 필요가 있으며 (b)만들어진 다음에도 다리의 흔들림을 계속적으로 모니터링할 필요가 있습니다. S-Brdige 과제는 (a)에 촛점이 맞춰진 과제입니다. 즉, 건설하는 동안 바람에 의해 다리가 얼마나 흔들리는지 데이터를 취득하여 추후 공사할 때 유용한 데이터로 활용하겠다는 것이죠.

과업 범위

1. 무선으로 40개 노드의 연동이 가능한 무선 네트워크 시스템
2. 저잡음 진동 측정 시스템
3. 풍압 측정 시스템

  이렇게 써놓고 보면 별 것 없이 수월하게 끝낼 수 있는 과제처럼 보입니다. 전형적인 센서 네트워크이니까요. 하지만 다음과 같은 문제점들이 위드로봇 뒤통수를 때렸습니다.

1. 표준 Zigbee 스텍으로는 depth를 3 이상 가진 노드를 생성할 수 없어 일렬로 쭉 늘어 놓은 구조에서는 극도의 비효율적인 시스템이 된다. 또한 다리의 진동은 매우 느린 동역학 특성을 가지고 있어 각 센서의 싱크(sync)가 매우 중요하다.
   
2. 쓸만한 저잡음 진동 측정 센서는 무지무지 고가이다. 센서 가격만 과제비의 절반을 넘어섬
   
3. 풍압측정? 어떻게 측정하지? 풍속은 바람개비 달아서 측정하지만 풍압은? 센서가 있나?

  해결책으로 A는 zigbee가 아닌 다른 방식으로 우회해서 문제를 해결했고, B는 일반 저가형 센서에 필터를 잘 설계하는 방식으로 도망갈 수 밖에 없었습니다. 그리고 풍압 측정은 기구 구조물를 잘 설계하여 풍압 측정 시스템을 만들고, 이를 평가할 수 있는 기관에 맡겨 풍압이 측정이 되는지 비교하여 허용 범위 오차내 들어옴을 확인 후 사용하였습니다. 이 부분은 클라이언트의 요청에 의해 자세히 공개할 수 없음을 이해해 주시기 바랍니다.

  만들어진 시스템은 크게 두 개의 블록으로 구성됩니다. 하나는 무선 노드 이구요, 나머지 하나는 센서 입니다. 센서는 다시 진동 측정용 센서와 풍압 측정용 센서 두 종류가 있어, 다리의 진동을 측정하고 싶으면, 무선 노드 + 진동 측정 센서로 구성하여 사용하고, 풍압을 측정하고 싶으면 무선 노드 + 풍압 측정용 센서로 구성하여 사용합니다. 일반적으로 20개 내외를 진동 측정용으로 경관 위에 쭉 늘어놓고, 풍압 측정용으로 다리 중앙에 위, 아래로 10개 내외를 배치하여 동시에 측정했습니다. 이렇게 해야 풍압이 다리의 진동에 미치는 영향을 알 수 있으니까요.

자, 사진으로 보시죠.

  한 번 계측을 나가려면 난리 부르스를 쳐야 합니다. 40개가 넘는 노드들을 충전하고, 동작을 확인한 다음에 4개씩 각각 묶어 차로 옮겨야 하는데요, 이 작업만 반나절입니다.  나중에 이삿짐 꾸리는데 많은 도움이 될 것 같습니다.

준비가 다 되어 출격 준비를 앞두고 엘리베이터를 통해 진격하는 무선 노드들의 모습입니다.

  공사 현장인 다리 위에 올라가면 항상 모자를 써야만 합니다. 저 모자가 없으면 출입이 안됩니다. ^^; 모자 받으러 다리를 몇 번 건넜었는지 모르겠습니다. 옆 사진은 늠름하게 모자를 쓰고 무선 노드들의 배치를 지휘하고 있는 플랫폼 팀장님의 모습입니다. 아직 솔로이니 관심 있는 분들은 품절되기 전에 연락주시기 바랍니다.

  정확한 풍압 측정을 위해 다리 밑에도 노드들을 붙여야 합니다. 사진을 보시면 노드들이 다리 밑 부분에 붙어 있는 것을 보실 수 있습니다. 헉... 저 노드들을 다리 밑에 어떻게 붙였을까요? 꽤나 위험해 보이는 사다리를 타고 내려가 붙여야 하는데 처음에는 무지 겁납니다. 하지만 몇 번 하고 나면, 공사 현장에서 가장 시원하고, 편안 곳이 이 다리 밑 부분입니다. 점심 먹고 이곳에서 누워 바닷 바람을 쐬며 휴식을 취하곤 했습니다.
인천대교 밑에서 낮잠을 자본 개발자가 몇 명이나 될까요? ^^;

  여러 개의 센서 노드가 모여있는 모습니다. 일반적으로는 이렇게 배치하지는 않고 각 노드가 약 30m씩 떨어지게끔 쭉 늘어놓고 실험합니다. 막상 제대로 늘어놓고 실험한 사진을 찍은게 없습니다. 정신없이 실험하다보면 매번 사진찍을 기회를 놓쳐서 말이죠.

  사진 우측에 안테나가 삐죽 솟아있는 시스템이 중앙에 위치하여 노트북과 연결됩니다. 이 장치를 통해 중앙에서 각 노드들의 연결 상태들을 모니터링 할 수 있습니다. 한 방에 모든 노드들이 무선으로 붙어주면 좋은데, 매번 RF 전파 컨디션에 따라 안 붙는 녀석들이 있습니다. 그럼 무선으로 restart를 하던지, 뛰어가서 on/off를 하던지 해야 합니다.

그리고 노트북의 화면이 여름 땡볕 밑에서는 잘 보이지 않아 고생했습니다. 옥외에서 하는 실험은 일단 실내 실험에 비해 5배는 힘들고, 속도가 나질 않는 것 같습니다.

  다리 중앙에 설치된 DGPS 입니다. sub meter 오차를 가지고 있으며, 이 장치로도 다리의 모니터링을 수행합니다.
 

  과제가 종료되었습니다만 계약 조건에 의해 수행 결과는 아쉽게도 홈페이지에 공개할 수가 없습니다.
  이 과제를 진행하며 별 생각없이 지나다니는 도로, 다리들이 얼마나 많은 사람들의 노고로 만들어 졌는지 생각해 보는 계기가 되었습니다. 건설 현장에서 고생하신 모든 분들께 박수를 보내며 과제가 많이 지연됨에도 많은 배려를 해 주신, 그 덕분에 마음 고생 많이 하신 삼성물산 김상범 박사님께도 감사드립니다.

  또한 현존하는 센서 네트워크 기술이 아직도 해결해야 할 문제가 많음을 느꼈습니다. 통신 자체에는 관심을 가지고 있지 않은 위드로봇 입장에서는 이러한 기반 기술이 단단하게 만들어져 있어야 가져다 사용하는데 문제가 없는데 아직까지는 많은 문제가 있어 응용단에서 해결해야만 하는 어려움이 있었습니다.
  이 과제가 계기가 되었는지 센서 네트워크 과제는 2010년 들어 다시 시작하게 되었습니다. 2010년 4Q쯤에 공개할 만한 내용물이 나올 것 같으니 그 때 다시 포스팅을 하겠습니다.

• 임의의 baud rate를 사용할 수 있게 되었습니다. 이전 버전에서는 Baud rate 선택창을 통해 사전에 정의된 값만 선택할 수 있었으나 이번 버전부터는 사용자가 원하는 값을 직접 키보드로 입력해서 사용할 수도 있습니다.
• Auto CR/LF 기능을 개선했습니다. 좀 더 반응속도가 빨라졌습니다.
• 수신 성능을 개선했습니다. 내부 구조를 대폭 수정하여 속도를 향상시키고 가끔씩 발생하는 에러도 수정하였습니다.
• 윈도우즈용 인스톨러 형태로 배포됩니다. 설치파일을 다운로드 받아 실행하면 설치 과정이 진행되며 프로그램 그룹과 단축키 등도 간편하게 만들 수 있습니다. 물론 언인스톨도 간단하게 됩니다.
  

• 등록번호 : 2010-01-243-001663
• 프로그램 명칭 : ComPortMaster

ComPortMaster-1.4.0.exe

ComPortMaster-1.4.0.pdf

• myUSB2UART
• myBluetooth-EX
• 듀얼 USB2UART - FT2232EB