Transcript Introduction to Cyber Physical System, 박진철

Introduction to Cyber Physical System
(CPS)
박진철
Software & Services Engineering Laboratory
http://soft.ssu.ac.kr/
CPS란?
• 개요
• 사이버시스템 (cyber system)과 물리시스템 (physical system)의 통합적 시
스템으로, 통신 및 제어 기능이 물리세계의 사물과 융합된 형태
• 컴퓨팅과 물리 세계가 네트워킹을 통해 유기적으로 융합되어 사물들이
서로 소통하며 자동적, 지능적으로 제어되는 시스템
• 연구목적
• 신뢰성, 안전성, 보안성, 자율성 및 실시간성을 보장하는 무결점 (zerodefect) 지능 시스템 실현
등장배경
• 지능형 장치 및 유비쿼터스 무선 통신 기기가 급증
• 컴퓨팅 및 메모리 등 하드웨어 성능의 발전
• 각종 재난과 사고를 미연에 방지할 뿐만 아니라, 고신뢰성을 보장
하는 무결점(zero-defect) 지능 시스템의 필요
CPS 필요성
• 물리 세계에 관한 많은 정보를 보다 적시에 제공 받을수 있음
• 기존의 자동제어 시스템을 포괄하는 개념으로 여러 측면에서 시
스템의 자율성(autonomy)을 가능하게 함
• CPS를 통하여 안전성(Safety)이 대폭 향상시킬수 있음
CPS 구성요소
• 물리세계 객체들
• 자동차, 주택, 의료기기 등
• 센서 및 엑츄에이터
• 임베디드 시스템
CPS 적용 도메인 (1)
CPS 적용 도메인 (2)
• 의료 및 헬스케어
• 의료로봇
• 네트워킹 기능을 탑재한 고신뢰 의료 기기
• 헬스케어 서비스
• 노인 및 장애인들을 위한 원격 헬스케어 서비스
• 운송 시스템
• 항공기 및 자동차
• 에너지를 적게 소모하면서 더 빨리, 더 멀리 운행
• 교통사고 사망자/부상사 최소화, 교통/정체 최소화 시스템
CPS 연구분야
• 지능형 교통 시스템
• V2X 기술을 활용하여 교통사고를 미연에 방지하는 다양한 프로토콜과 알
고리즘 개발
• Vehicle to Vehicle (V2V)
• Vehicle to Infrastructure (V2I)
• Vehicle to Person (V2P)
• 국방 및 제어 시스템
• 군사용 무인 정잘기
기술적 과제
• 사이버 세계와 물리 세계간 인터페이스
• IoT 장비들의 제한성으로 인한 실세계, 실시간 환경에서의 작동 오류 보완
• 분산 감지, 데이터 융합 및 제어
• 상황인식에 필요한 센서 데이터 수집, 전송 및 실시간 제어동작을 수행하
기 위한 메커니즘, 프로토콜 필요
• 시스템 융합
• 부동한 도메인에 적용된 시스템들을 하나의 안전하고 완전한 시스템으로
융합
연구 사례
• Google Cloud Robotics
• 자바기반의 ROS (Robot OS)
• 카메라, 시계, 자전거, 가전제품 등 모든 사물을 상호 연결
• CarTel 프로젝트
• Google Self-driving Car
• Distributed Robot Garden 프로젝트
• 로보트와 센서들로 구성된 자동화 온실 (Green house) 구현을 목표로 지정
한 프로젝트
CarTel 프로젝트
• Portal
• 데이터 전송
• Portal Application들을 관리
• IceDB
• 모바일 센서 데이터 저장 및 관리
• CafNet Stack
• Cabernet
• dpipe
• CafNet
Google Self-driving Car
• 장치
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•
•
•
GPS센서
카메라
레이저
스캐너
• 구성 시스템
• LIDAR
• Velodyne (레인지 파인더)
• 차의 환경과 관련한 3D 지도 생성
• 특징
• 현재 위치와 목적지를 끊임없이 비교하면서 원하는 방향으로 이동
Distributed Robot Garden (1)
• 시스템 구성요소
• 로보트
• 센서장비
•
•
•
•
Camera
Bumper
Humidity Sensor
Etc.
Distributed Robot Garden (2)
• Robot Software Architecture
• Scheduler
• 로보트가 해야 할 Task들을 스케쥴링
• Planner
• Scheduler로 부터 Task들을 할당 받은후
로보트가 실행할수 있는 Job으로 분류
Reference
• http://en.wikipedia.org/wiki/Cyber-physical_system#Mobile_cyberphysical_systems
• http://en.wikipedia.org/wiki/Google_driverless_car
• 사이버 물리 시스템 연구동향, 2013
• http://cartel.csail.mit.edu/doku.php
• http://people.csail.mit.edu/nikolaus/drg/
• Building a Distributed Robot Garden, MIT
Thanks !