Architecture

1. Task Assignment

Context Queue로부터 context와 필요한 모듈 정보를 가져와 필요한 로봇을 할당하고 Task를 생성

상태	설명
Task Allocation	Task에 필요한 로봇을 할당하는 확률적 메커니즘 동작
Task Producer	Task에 필요한 모든 로봇의 Action을 Task 단위로 묶어 Task Queue에 삽입

2. Task Scheduler

상태 머신	설명
Task Consumer	Task Queue의 Task를 가져와 각 로봇 별 Robot Queue에 Action을 삽입
Robot Monitor	각 로봇의 상태를 토픽으로 수신하여 IDLE 로봇 집합 업데이트
Task Director	Robot Queue 생성/삭제하고, Robot Queue에서 Action을 가져와 각 로봇에 토픽 발행

Prerequisites

1. System

테스트를 진행했던 서버 환경은 다음으로 구성되어 있습니다. (가상머신을 사용하여 테스트할 때에는 multipass를 사용해 환경 세팅)

• Operating System: Ubuntu 20.04.6 LTS
• Kernel: Linux 5.4.0-200-generic
• ROS version: noetic
• PC setup for TurtleBot3 완료 (Robotis Emanual 참고)

2. Install packages

실행을 위해 필요한 패키지를 설치합니다.

sudo apt update

sudo apt install python3-pip mysql-server ros-noetic-smach ros-noetic-smach-ros
pip3 install mysql-connector-python python-dotenv

3. Environment Variable

dotenv를 사용해 환경변수 저장 (데이터베이스에 접근 시 필요)

• src/ 폴더 아래에 .env 파일을 추가해주세요
• 아래의 내용이 .env에 포함되어야 하고, 각 변수값은 수정해야 합니다.

DB_HOST={server_ip}
DB_USER={granted_user}
DB_PASSWORD={granted_password}
DATABASE={schema_name}

4. ~/.bashrc

export ROS_MASTER_URI=http://{server-ip}:11311
export ROS_HOSTNAME={server-ip}
export TURTLEBOT3_MODEL=waffle

5. roscore

roscore

Run

## scene manager 실행
git clone https://github.com/lnalice/simple-robot-scene-manager.git
cd simple-robot-scene-manager
python3 ./src/scene_manager.py

## context를 publish해서 test할 때
python3 ./src/test/list_publisher.py # 방향키로 데이터 선택하고, 엔터키로 publish

Communication

1. Topic

토픽	설명	메시지 데이터 분류
/react/commander	상황ID 및 필요한 모듈 종류와 개수 전달받음	Context
/task_scheduler/{robot_name}	로봇 별 이동 및 모듈제어를 명령	Action
/task_scheduler/robot_status	로봇 상태를 받음	Status

2. Queues

분류	설명
Context Queue	Context를 담는 Queue
Task Queue	Task를 담는 Queue
Robot Queue	Action을 담는 Queue

3. Data

아래의 표는 토픽으로 전달되는 메시지 혹은 큐를 거치는 데이터에 대해 설명합니다.

분류	자료형	데이터 구조	예시
Context	String	context 모듈 종류 필요한 모듈 수 ...	"friend table 1 chair 2"
Task	List	[ Action, Action, ... ]	["MOVE tb3_0 10 0.07 -0.01 0", "MODULE tb3_0 1380 650 0"]
Action(MOVE)	String	MOVE 로봇 seconds 직진속도 각속도 delay(sec)	"MOVE tb3_0 10 0.07 -0.01 0"
Action(MODULE)	String	MODULE 로봇 수직 모터 각도차 수평 모터 각도차 delay(sec)	"MODULE tb3_0 1380 650 0"
Status	String	Action | IDLE 로봇	"IDLE tb3_0", "MOVE tb3_1"

File Structure

├── CMakeLists.txt
├── package.xml
├── assets
│   ├── sm_graph1.png
│   └── sm_graph2.png
└── src
    ├── dao
    │   ├── db
    │   │   ├── config.py
    │   │   └── connection.py
    │   ├── RobotDao.py
    │   ├── contextModuleDao.py
    │   ├── contextMoveDao.py
    │   ├── moduleDao.py
    │   ├── moveDao.py
    │   └── sceneModuleDao.py
    ├── helper
    │   ├── context2task.py
    │   ├── moduleCalculator.py
    │   └── uiTopicInterpreter.py
    ├── state_machines
    │   └── context_monitor.py
    ├── tasks
    │   ├── config
    │   │   └── actionList.py
    │   ├── logic
    │   │   └── random_allocation.py
    │   ├── robot_monitor.py
    │   ├── task_allocation.py
    │   ├── task_consumer.py
    │   ├── task_director.py
    │   └── task_producer.py
    ├── test
    │   ├── commands.csv
    │   └── list_publisher.py
    ├── scene_manager.py
    ├── task_assignment.py
    └── task_scheduler.py

• dao/

  • db/* : 데이터베이스에 연결을 위해 설정을 하고 연결 3회 시도
  • *Dao.py: MySQL에 query를 보내, INSERT, UPDATE, SELECT 등 실행

• helper/

  • moduleCalculator.py: 모터 회전각도 변위 <-> 모듈의 상태 변환
  • context2task.py: 모터 회전각도 변위 <-> 모듈의 상태 변환

• state_machines/

  • context_monitor.py: 모터 회전각도 변위 <-> 모듈의 상태 변환

• tasks/

  • config/*: Task 할당에 필요한 설정
  • logic/*: Task Allocation 확률적 메커니즘 저장

• test/

  • command.csv: 토픽 발행 시, 메시지 데이터에 담는 값 정리
  • list_publisher.py: command.csv 데이터를 std_msgs/String으로 담아 토픽 발행