Implementation of a ZigBee-based High Performance Sensor Node for the Robot Environment Platform

로봇환경플랫폼을 위한 직비 기반의 고성능 센서노드 구현

  • 김기민 (국민대학교 대학원 전자공학과) ;
  • 이경중 (국민대학교 대학원 전자공학과) ;
  • 김재오 (국민대학교 대학원 전자공학과) ;
  • 문찬우 (국민대학교 전자공학부) ;
  • 안현식 (국민대학교 전자공학부)
  • Received : 2010.06.14
  • Accepted : 2010.08.13
  • Published : 2010.08.31

Abstract

In this paper, a ZigBee-based wireless sensor network is configured for the robot to effectively communicate with the environment platform where sensor nodes are implemented using high performance microcontrollers. The localization and the navigation functions are also required to the robot which performs the given task using various types of sensor information. A new type of ZigBee stack is developed using the RUM(Router Under MAC) of the Atmel Corp. and it is applied to a 32-bit ARM core microcontroller for the high performance sensor data manipulation and transmission. It is verified by experiments that the wireless sensor network consisting of developed high performance sensor nodes can be effectively used for the robot environment platform.

환경 플랫폼에서 로봇이 주변 환경과 효과적으로 결합되어 주어진 임무를 수행하기 위해서는 로봇의 위치화(Localizatioin) 및 내비게이션(Navigation) 기능이 필수적이다. 본 논문에서는 우선, 로봇 플랫폼용 고성능 센서 노드로 이루어진 무선 네트워크를 구성하여 다양한 센서 데이터의 고속 연산 및 전송이 가능하도록 하고 특히, 로봇의 위치화 기능을 구현한다. 저비용, 저전력 특징의 직비(ZigBee) 기반 센서 노드를 32 비트급 마이크로컨트롤러 중심으로 구성함으로써 다양한 센서 데이터의 실시간 처리 및 로봇 위치화 성능을 향상시킨다. Atmel사의 RUM(Router Under MAC)을 이용하여 32 비트급 직비 스택을 개발하고 이를 활용함으로써 고속의 센서 데이터 처리 및 위치화 기능이 가능한 고성능 센서노드를 구현하고 실제 실험을 통하여 성능을 확인한다.

Keywords

References

  1. 이경중, 김기민, "로봇 환경 플랫폼 구성을 위한 ZigBee기반 센서노드 구현", 2010 정보 및 제어 학술대회, pp.141-142, 2010
  2. 장동현, 현종웅, 김래근, "홈 네트워크 국내외 동향 및 발전 전망", 한국정보처리학회지, 11권 3호, pp.3-11, 2004
  3. 조성선, 이재환, "블루투스 기술 및 시장 동향", 2001
  4. 김창환, "UWB 무선통신 기술 동향", 주간기술동향, 통권 1345호, 2008
  5. ETRI, "홈 네트워크 기술 및 시장동향", 2005
  6. Atmel, "AVR2070:Toute under MAC(RUM) with IPv6 and 6LowPAN"
  7. D. Bouvet, G. Garcia, "Improving the accuracy of dynamic localizationsystems using RTK GPS by identifying the GPS latency", Proceedings of the 2000 IEEE, International conference on Robotics & Automation, 2000
  8. Z. Xiang, S. Song., J. Chen, H. Wang, J. Huang, and X. Gao, "A wireless lan-based indoor positioning technology," IBM Journal on Research and Development, pp.617-626, September 2004
  9. M. Wallbaum amd S. Diepolder, "Bebchmarking Wirless Lan Location Systems," The 2nd IEEE International Workshop on Mobile Commerce and Service(WMCS'05), pp. 42-51, July 2005
  10. J. Hightower and G. Borriello, "Location systems for ubiquitous computing", IEEE Computer, Vol.34, No.8, pp.57-66, August 2001 https://doi.org/10.1109/2.940014
  11. J. Blumenthal, R. Grossmann and F. Golatowski, "Weighted Centroid Localization in ZigBee-based Sensor Networks", Intelligent Signal Processing, 2007. WISP 2007, pp. 1-6, IEEE International Symposium, 3-5 October 2007
  12. Atmel, "AT86RF230 PRELIMINARY", 2007
  13. Shyam Sadasivan, "An Introduction to the ARM Cortex-M3 Processor", 2006