BECKHOFF, 우주 공간에서의 EtherCAT
가장 중요한 견고성
| 독일우주국(DLR)의 로봇 및 메카트로닉 센터에 의해 개발된 포스피드백 기능을 갖춘 EtherCAT 기반의 스페이스 조이스틱(RJo). |
EtherCAT은 국제우주정거장(ISS)의 여러 프로젝트에 사용되고 있다. 독일우주센터(DLR)와 러시아연방우주청(ROSKOSMOS)의 공동 프로젝트인 ‘Kontur 2’ 뿐만 아니라 유럽우주기구(ESA)의 ‘햅틱스(Haptics)’프로젝트에서도 EtherCAT이 사용된다.
ISS를 통해 여러 자유도를 가진 로봇은 처음으로 지구에서원격 조종 되었다. 이 작업을 위해 우주비행사 Oleg Kononenko는 독일우주센터의 로봇 및 메카트로닉 센터에서 개발한 조이스틱 ‘RJo’를 사용하였다.포스 피드백을 통해 사용자는 마이크로중력에서 지상 로봇의 접촉력을 느낄 수 있다. 조이스틱의 모터와 센서는 EtherCAT으로 연결되어 있다. 이DRL 프로젝트에서 ISS에 대한 통신 연결은 2내지 4ms의 매우 짧은 왕복 시간이 사용되지만, 아주 작은 대역폭을 제공하며ISS가 날라다니는 동안 단 몇 분만에 가능하다.
ESA Telerobotics and Haptics Laboratory의 책임자인André Schiele 박사와 그의 팀은 ‘햅틱스(Haptics)’ 프로젝트에서 더 넓은 대역폭과 제한이 거의 없는 접촉 시간을 가진정지궤도위성을 통해 NASA가 제공하는 통신 연결을 사용하지만, 약850ms의 왕복 시간에 따라 제어 알고리즘에 특별한 시도를 제공한다. 또한, ESA는 이 프로젝트를 위한 EtherCAT 기반의조이스틱을 개발하였다. ‘Haptics-1’에서 마이크로중력의 포스 피드백을 위한 물리적 데이터 집합이 수집되고,‘Haptics-2’에서 우주 공간에서의 통신 연결은 원거리 로보틱스(tele-robotics)을 위해 사용된다. 이것은 DLR의‘Kontur2’ 프로젝트와 유사하지만 다른 제어공학 경계조건을 가지고 있다. ‘Haptics-2’에서 사상 처음으로 우주로부터 포스 피드백을 가진 지상 축 제어가 실현되었다.
“언제든 시스템에 있는 각 구성 요소의 동작을 정확히알 수 있는 실시간 제어를 위해 우리는 결정적인 네트워크가 절대적으로 필요합니다. EtherCAT의 또 다른이점으로 마스터는 특별한 하드웨어를 필요로 하지 않으며, 이더넷 포트가 충분하고 그 외 나머지는 소프트웨어적인부분입니다”라고 André Schiele 박사는 EtherCAT을 사용하기로 한 결정적인 이유에 대해 설명한다.
로봇 및 메카트로닉 센터의 시리얼 통신 기술 조정자인Georg Plank를 위해기술의 견고성은 가장 중요하다. “스루풋(throughput), 결정론,보편적인 마스터 구현과 같이 잘 알려진 기능 외에도, 우주 환경에서의 안정성이 가장중요합니다. 따라서, 다른 방사선원과 선량을 가진 ET1100(EtherCATSlave Controller)의 성능을 테스트 했습니다. 그 결과ET1100은 이러한 극단적인 요구 사항을 충족하고 있습니다.”
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