소개
20년 이상의 역사를 자랑하는 MontaVista는 전 세계 다양한 산업 분야의 수백만 대의 기기에 기술력을 제공하고 있습니다.
최근 가장 빠르게 발전하는 기술 분야 중 하나는 머신러닝(ML) 과 인공지능(AI) 분야이며, 여기에 점점 더 복잡해지는 분산형 센서 및 액추에이터 컴퓨팅 노드가 결합되어 있습니다. 여기서 "로봇"이라는 용어는 점점 더 복잡해지는 작업을 수행하기 위해 협력하는 다양한 고정형 및 이동형 컴퓨팅 모듈의 복잡한 집합체를 설명하는 데 사용됩니다.
이러한 기술의 응용 분야는 지능형 창고 및 산업 생산 라인 에서부터 원격 의료 및 자율 주행 차량 에 이르기까지 다양합니다. 이러한 작업을 지원하는 기술은 단순한 컴퓨터 비전부터 동시 위치 추정 및 지도 작성(SLAM), 인공지능 추론, 대화형 사용자 인터페이스에 이르기까지 폭넓습니다.
최고의 신뢰성을 갖춘 Linux 임베디드 애플리케이션이 필요할 때마다 MontaVista의 전문가들이 최적의 솔루션을 찾아드립니다.
로봇 운영체제(ROS):
로봇 운영 체제(ROS)는 로봇 및 로봇과 유사한 산업용 애플리케이션 개발을 용이하게 하는 오픈 소스 로봇 미들웨어 제품군 입니다. ROS2는 실시간 사용 사례를 지원하도록 설계되어 개발자가 더욱 견고하고 예측 가능한 로봇 애플리케이션을 구축할 수 있도록 합니다.
ROS는 그 자체로 운영 체제는 아니지만, 리눅스 운영 체제에서 자주 사용됩니다. 지원되는 ROS 릴리스는 일반적으로 AMD64 및 ARM64용 최신 우분투 리눅스 배포판(그리고 최근에는 Windows용)에 맞춰 미리 빌드된 배포판 형태로 제공됩니다.
이 문서에서는 Robot OS(버전 2) 기반 시스템 설계 맥락에서 MontaVista의 CGX Linux 및 MVSecure 서비스에 대한 개요를 제공합니다.
ROS2 시스템의 구조
ROS2 기반 시스템은 로봇 애플리케이션을 구현하기 위해 함께 작동하는 여러 상호 연결된 구성 요소로 이루어져 있습니다. 다음은 일반적인 ROS2 기반 (분산) 시스템의 구조에 대한 개략적인 설명입니다.
노드:
노드는 ROS2에서 연산의 기본 단위입니다. 노드는 센서 제어, 데이터 처리 또는 알고리즘 실행과 같은 특정 작업을 수행하는 개별 프로세스입니다.
일반적으로 ROS2 시스템 내에서는 여러 노드가 동시에 실행되며, 각 노드는 로봇 기능의 서로 다른 측면을 담당합니다.
필요에 따라 노드는 전용 하드웨어(예: AI 또는 컴퓨터 비전과 같은 GPU 집약적인 작업을 위한 하드웨어 가속 기능을 갖춘 NVidia Jetson)부터 중간 규모의 임베디드 시스템(예: 센서 및 액추에이터와의 통신용)을 거쳐 공유 하드웨어에서 실행되는 컨테이너화 또는 가상화된 노드에 이르기까지 다양한 환경에서 실행될 수 있습니다.
노드들은 토픽을 발행하고 구독함으로써 서로 메시지를 주고받으며 통신합니다.
주제 및 메시지:
메시지는 노드 간에 교환되는 정보를 나타내는 데 사용되는 데이터 구조입니다. 각 메시지 유형은 센서 판독값, 모터 명령 또는 로봇 자세와 같은 특정 데이터 형식에 해당합니다.
토픽은 노드들이 메시지를 교환하는 데 사용하는 명명된 버스입니다. 노드는 토픽에 메시지를 게시하여 데이터를 공유하거나 토픽을 구독하여 데이터를 수신할 수 있습니다. 토픽을 통해 노드들은 비동기 통신을 할 수 있으며, 이를 통해 각 노드는 독립적으로 데이터를 송수신할 수 있습니다.
데이터 배포 서비스(DDS):
DDS는 분산형 ROS 시스템의 여러 노드 간 데이터 교환을 용이하게 하는 표준화된 데이터 중심 미들웨어입니다. 이는 ROS 시스템의 통신 인프라에서 매우 중요한 역할을 합니다.
ROS2는 다양한 DDS 구현을 지원합니다. 노드 간 통신 처리를 위해 Fast RTPS 또는 Cyclone DDS가 널리 사용됩니다. 이러한 구현은 노드 간 효율적인 메시지 교환을 위한 검색, 직렬화 및 전송과 같은 기능을 제공합니다.
사용자는 성능, 신뢰성 및 확장성에 대한 요구 사항에 가장 적합한 DDS 구현 방식을 선택할 수 있습니다. 정교한 DDS 구현 방식은 수백 또는 수천 개의 노드로 구성된 대규모 로봇 환경에서 통신을 처리하는 동시에 견고성과 내결함성을 보장합니다.
ROS-산업용(ROS-I):
ROS-Industrial은 ROS2의 기능을 기반으로 구축되었으며, ROS의 고급 기능을 제조 자동화 및 로봇 공학 분야로 확장한 오픈 소스 프로젝트입니다. ROS-Industrial 저장소에는 일반적인 산업용 매니퓰레이터, 그리퍼, 센서 및 장치 네트워크용 인터페이스가 포함되어 있습니다.
ROS-I에 대한 자세한 정보는 다음 웹사이트를 참조하십시오: https://rosindustrial.org/
솔루션 설명
ROS 기반 로봇의 하드웨어는 일반적으로 강력한 ARM 또는 임베디드 x86 프로세서를 중심으로 구축되며, 대개 리눅스 운영체제의 한 종류를 실행합니다.
이 섹션에서는 ROS2 기반 로봇의 수명 주기에서 흔히 볼 수 있는 몇 가지 사용 사례를 보여줍니다.
실험실에서 로봇 프로토타입 제작하기:
ROS2 생태계의 핵심 강점은 오픈 소스로 이용 가능한 다양한 하드웨어 센서 및 액추에이터입니다. 이를 통해 실제 하드웨어 또는 ROS에 포함된 다양한 시뮬레이션 환경을 활용한 가상 프로토타입을 매우 빠르게 제작할 수 있습니다.
사용 가능한 하드웨어 드라이버에 대한 개요는 다음을 참조하십시오.
https://github.com/orgs/ros-drivers/repositories
연구실에서 만든 로봇을 현실 세계로 가져오기:
현재 ROS2 문서에서는 사용자가 우분투(데비안 리눅스 기반)에 ROS 워크스페이스를 설정하는 방법을 안내하고 있지만, 전문적인 CICD 개발 워크플로우를 위해서는 Yocto 기반 빌드 시스템을 사용하는 것이 좋습니다. MontaVista의 Yocto 전문가들이 여러분의 임베디드 개발 워크플로우에 ROS 런타임을 통합할 수 있도록 도와드리겠습니다.
사용 가능한 Yocto 버전 및 ROS 메타 패키지 지원에 대한 개요는 다음 링크를 참조하십시오. https://github.com/ros/meta-ros?tab=readme-ov-file#meta-ros
로봇을 건강하게 유지하기
로봇이 산업 환경에 설치되면 원격 접속, 유지보수 및 서비스를 위해 인터넷에 연결될 가능성이 높습니다.
무엇보다 중요한 것은 ROS와 Linux OS가 최고의 사이버 보안 지침에 따라 설계 및 구현되었는지 확인하는 것입니다. 예를 들어 전원 켜짐부터 부팅까지 신뢰 체인을 확보하고 SELinux 설정을 올바르게 구성하는 것이 중요합니다.
로봇의 수명 기간 동안 로봇에서 실행되는 소프트웨어는 원격으로 업데이트할 수 있어야 하며, 제조업체는 알려진 모든 취약점을 수정하고 현장에 있는 로봇에 배포해야 합니다. 미국과 유럽은 최근 업데이트된 사이버 보안 지침을 발표했습니다. 자세한 내용은 다음을 참조하십시오.
https://www.cisa.gov/sites/default/files/2023-10/SecureByDesign_1025_508c.pdf
이러한 요구 사항을 충족하는 것은 중소 규모 엔지니어링 팀에게는 어려울 수 있습니다. MontaVista는 통신 인프라와 같은 열악한 환경에서도 Linux 시스템을 안정적으로 운영해 온 수십 년의 경험을 보유하고 있습니다.
요약
ROS2는 로봇 및 기타 산업용 분산 장치를 신속하게 프로토타입 제작하고 개발하는 데 매우 유용한 툴킷이자 미들웨어 플랫폼입니다.
MontaVista의 CGX Linux는 까다로운 산업 환경의 요구 사항을 충족하도록 설계되어 탁월한 안정성과 연결성을 제공함으로써 임베디드 산업 시스템을 향상시킵니다.
MontaVista의 CGX는 안전한 부팅과 포괄적인 보안 기능을 통해 안전한 환경을 제공하여 현장에서 작동하는 로봇에 강력한 보호 기능과 데이터 무결성을 보장합니다.
안전하고 신뢰할 수 있으며 연결성이 뛰어난 산업용 임베디드 시스템 솔루션을 찾고 계신다면, MontaVista의 CGX Linux가 이러한 모든 요구 사항을 충족하고 그 이상의 기능을 제공합니다. 지금 바로 문의하셔서 MontaVista의 안전한 Linux 플랫폼에서 ROS가 제공하는 고유한 이점을 활용해 보세요.
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