KR100338493B1

KR100338493B1 - Ｉｒ 적외선모듈을 이용한 축구로봇 통신시스템

Info

Publication number: KR100338493B1
Application number: KR1019990047713A
Authority: KR
Inventors: 김종환; 박귀홍
Original assignee: 윤덕용; 한국과학기술원
Priority date: 1999-10-30
Filing date: 1999-10-30
Publication date: 2002-05-30
Also published as: EP1101514A2; EP1101514A3; JP2001191286A; KR20010039352A

Abstract

본 특허은 IR 적외선모듈과 중계기를 이용한 축구로봇 통신시스템에 관한 것이다. 종래의 축구로봇을 이용하여 축구 경기를 하는 축구로봇 통신시스템에서는 축구로봇을 무선제어하는 수단으로 적외선모듈 또는 RF모듈을 이용하여 제어하는 것이 일반적이다. 그러나 상기 종래의 적외선모듈을 이용한 통신방식은 통신속도(최대 9600 bps)가 낮기 때문에 축구로봇을 경기상황에 맞게 원할하게 제어 하기가 어려운 문제점이 있으며, RF모듈은 통신속도가 높은데 비해서 가격 및 제어회로가 복잡하며 코스트가 높아 축구로봇의 통신시스템 제작에 코스트 부담의 문제점이 있다. 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 발명으로서 호스트 PC로부터 축구로봇을 제어하기 위한 신호를 받는 중계기, 상기 중계기의 소정의 제어신호를 축구로봇에 무선으로 전송하기 위한 적어도 4개 이상의 IR 적외선모듈, 상기 전송된 IR 적외선모듈 신호를 수신하는 베이스밴드 방식의 수신부를 장착한 축구로봇으로 구성되어, 상기 IF 적외선모듈과 중계기를 사용하여 축구로봇에 적용함을 특징으로 하는 축구로봇 통신시스템을 제시한다.

Description

ＩＲ 적외선모듈을 이용한 축구로봇 통신시스템 {Football robot communication system using IR module}

본 발명은 로봇를 이용하여 축구경기를 하기 위한 축구로봇 통신시스템에 관한 것이다.

종래의 축구로봇 통신시스템에 있어서 로봇 키트를 무선제어하는 수단으로 적외선모듈 또는 RF모듈을 이용하여 제어하는 것이 일반적이다.

그러나 상기 종래의 ASK(Amplited shift keying)방식을 사용한 적외선 모듈은 통신속도(최대 9600 bps)가 낮기 때문에 로봇 키트를 경기상황에 맞게 제어 하기가 어려운 문제점이 있으며, RF모듈 역시 성능이 우수한데 비해 가격이 높으며, 회로가 복잡하여 축구로봇 통신시스템 제작에 코스트 부담과 설계에 어려움이 있고, 또한 사용 주파수 영역도 2가지로 제한 되어 있어 2개의 축구팀만이 경기를 할수밖에 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 발명한 것으로, RF모듈과 같은 전송속도의 성능을 갖으며, 축구로봇 통신시스템의 제작 코스트가 다운되고, 회로가 간단한 IR 적외선모듈을 이용한 축구로봇 통신시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술 사상은 호스트 PC로부터 축구로봇을 제어하는 제어신호를 입력받아 IR 적외선모듈로 소정의 제어신호를 출력하는 중계기,

상기 중계기에서 출력되는 소정의 제어신호를 축구로봇에 무선으로 전송하기 위한 적어도 4개 이상의 IR 적외선모듈,

상기 무선으로 전송된 IR 적외선모듈의 제어신호를 수신하는 베이스밴드 방식의 수신부를 장착한 축구로봇로 구성되어,

상기 IF 적외선모듈과 중계기를 사용하여 축구로봇에 적용함을 특징으로 하는 축구로봇 통신시스템을 제시한다.

본 발명에 적용한 IrDA(Infrared Data Association)방식은 종래의 ASK(Ampl

ited shift keying)방식보다 통신속도가 높으며 또한 IR 적외선모듈을 사용하여 소정의 데이터 통신이 가능한 통신 방식이다.

제 1도는 본 발명의 축구로봇 통신시스템의 블록 다이어그램이다.

제 2도는 제 1도의 축구로봇 통신시스템에 사용하는 IR 적외선모듈과 중계기 블록도이다.

제 3도는 제 2도의 모듈 지지대를 나타낸 도면이다.

제 4도는 축구경기장에서 로봇에 적외선 제어신호 전송이 가능한 영역을 나타낸 도면이다.

제 5도는 본 발명의 적외선 제어신호 방식과 종래의 적외선 제어신호 방식을 설명하기위한 신호 파형도이다.

제 6도는 본 발명의 적외선 수신부와 종래의 적외선 수신부를 나타낸 블록도이다.

< 도면의 주요부분에 관한 설명 >

10 : 호스트 컴퓨터 20 : 중계기

21 : 호스트 컴퓨터 수신부 22, 23 : 비동기 통신부

24 : 레귤레이터 25 : 중계기 마이컴

26 : 인버터 27 : 엔코딩부

28 : 발광부 30 : IR 적외선모듈

33, 33a : 수광부 34, 34a : 증폭기

35 : 저역필터 35a : 대역필터

35b : 포락선 검파기 35c : 적분기

35d : 비교기 37 : 디지탈회로 소자

38 : 축구로봇 마이컴 39 : 모터구동부

40 : 축구로봇 50 : 카메라

이하에서는 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용에 대해서 첨부된 도면을참조하면서 설명하기로 한다.

도 1, 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 호스트 검퓨터(10)로부터 축구로봇을 제어하기 위한 제어명령을 받는 중계기(20)와 그 중계기(20)의 제어신호를 토대로 IrDA1.0 방식의 적외선 신호로 송신하는 IR 적외선모듈(30)로 구성되어 있으며, 상기 적외선모듈(30)은 도 4처럼 H형의 지지대의 각 끝에 하나씩 구성되어 있고, 중앙에는 중계기(20)가 설치되어 있으며, 또한 상기 IrDA1.0방식의 적외선 신호를 수신받은 축구로봇의 제어상태를 촬영하여 그 촬영된 축구로봇의 위치, 방향등의 영상정보를 호스트 컴퓨터(10)로 전송하는 카메라(50)가 축구경기장 상부에 설치된 지지대에 구성되어 있다.

상기 IR 적외선모듈(30)로부터 소정의 제어신호를 수신하는 축구로봇 수신부는 베이스밴드 방식의 수신회로로 구성되며, 그 구성은 IR 적외선모듈로부터 전송되는 신호를 수신하는 수광소자(33)와, 수신된 신호를 소정의 신호로 증폭하는 증폭기(34), 증폭된 신호중 노이즈로 작용하는 고주파성분을 제거하는 저역필터(33)와, 저역필터(33)의 신호를 입력받는 마이컴(38) 및 상기 마이컴 신호를 토대로 모터를 구동하는 모터구동부(39)와 상기 축구로봇에 전원을 공급하는 전원부로 구성되어 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 호스트 컴퓨터(10)는 경기장에 있는 공의 위치와 축구로봇(40)의 위치, 속도 및 방향, 작전 및 전술 명령에 관한 모든 정보를 중계기(20)와 IR 적외선모듈(30)을 통해 무선으로 해당 축구로봇(40)에 신호를 전송한다. 단 상기 호스트 컴퓨터(10)의 제어는 경기 시작과 멈춤 그리고 재시작 시에만 축구로봇에게 명령을 전달할수 있도록 되어 있다.

또한 상기 호스트 컴퓨터(10)의 제어를 상기 축구로봇(40)에 중계기(20)와 IR 적외선모듈(30)을 통해 전송한다. 또한 그와같은 전송방식에 있어서, 종래에는 통신속도가 최대 9600 bps인 ASK방식을 사용한데 비해 본 발명의 전송방식은 통신속도가 19200 bps인 IrDA1.0방식을 이용하여 축구로봇의 제어신호를 전송한다.

상기 중계기(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 호스트 컴퓨터(10)의 제어신호를 전송받는 호스트 컴퓨터 수신기(21)에서 9V이상의 입력전압을 5V의 로직 신호레벨로 바꾸어 비동기 통신부(22)를 거쳐 상기 중계기(20)에 내장된 마이컴(25)으로 인터럽트 신호를 출력한다.

상기 마이컴(25)은 비동기 통신부(22, 23)로부터 입력받은 인터럽트 신호를 토대로 상기 비동기 소자(22, 23)에 저장된 데이터를 읽어 한바이트씩 읽어 저장하면서 데이터 패킷이 완성되면 이를 인버터(26)를 통해 소정의 신호를 출력한다.

상기 인버터(26)에서 출력되는 출력신호는 점퍼에 따라서 출력신호를 반전시키기거나 반전시키지 않은 상태로 보내기도 하지만 상기 IR 적외선모듈(30)을 사용하는 경우에는 반전시키지 않은 신호를 상기 IR 적외선모듈(30)로 출력한다.

따라서 축구로봇(40)은 엔코딩부(27)와 발광부(28)로 이루어진 IR 적외선모듈(30)의 소정의 출력신호를 상기 축구로봇(40)에 장착된 축구로봇 수신부로 수신하여 수신된 제어신호에 의해 경기를 진행한다. 또한 상기 수신된 제어신호에 의해 제어되는 축구로봇의 위치, 각도등을 카메라로 촬영하여 영상 정보를 얻어냄으로서 상황에 따른 적절한 전술은 상기 호스트 컴퓨터(10)의 계산에 의하여 각 축구로봇에 전달한다.

특히 상기 본발명의 구성요소중 하나인 중계기(20)의 작용을 구체적으로 살펴보면 상기 IR 적외선모듈(30)은 전송채널이 하나만 존재하기 때문에 한 경기장 내에서 두 개의 팀이 상기 IR 적외선모듈을 공용으로 사용하는 것은 무리다. 하지만 두 개의 팀이 같은 데이터 패킷을 가지고 있는 경우에 있어서는 상기 중계기에 의해 IR 적외선모듈(30)의 채널을 공용화로 사용하는 것이 가능하다.

따라서 출력부가 최대 5개까지 구성이 가능한 상기 중계기(20)는 2개 축구팀이 공동으로 사용할수 있다. 예를 들어 PC1(컴퓨터1)과 PC2(컴퓨터2)로 부터 일정한 형식의 데이터 패킷을 모두 받으면 빨리 받는 순서대로 Output에 그 신호를 출력하므로서 두개의 축구팀이 공용으로 상기 IR 적외선모듈(30)을 사용할 수 있는 것이다.

상기 비동기 통신부(22, 23)는 비동기 통신을 위한 소자를 지칭한 것으로 UART칩 이라고도 일컫는다.

도 3은 'H'형상의 지지대를 이용하여 사방에 하나씩 IR 적외선모듈(30)을 장착하고 가운데 중계기(20)를 설치한 상태를 나타낸 도면이다.

도 4는 적외선 통신에 있어서 시야각에 대한 상태를 도시한 도면이다.

적외선 통신 방식에서는 발광부에서 수광부에 신호를 보내면 시야각 내에서는 정확한 데이터를 받을 수 있지만 상기 시야각을 넘으면 정확한 데이타를 받을수 없다.

IR 적외선모듈에서 정확한 데이터를 보내고 받을 수 있는 시야각은 약 14°정도이다.

이는 카메라 지지대의 높이가 2m일 때 수직방향에서 50cm 떨어진 거리에서 정확한 데이터를 받을수 있는 각도이다.

따라서 상기와 같이 시야각이 제한되어 있으므로 경기장 전체에 대해서 적외선 통신으로 호스트 검퓨터(10)에서 보낸 데이터를 축구로봇(40)들이 전송 받을 수 있도록 하기위해서는 최소한 4개의 IR 적외선모듈이 필요하다.

결국 경기장 전체에서 효율적으로 축구로봇(40)에 데이터를 전송하려면 도 3에서 도시한 바와 같이 " H " 모양으로 한 모듈지지대에 IR 적외선모듈(30)을 만들어서 카메라 지지대쪽에 매달아야 하므로 가벼운 재질을 이용해야 한다.

도 5는 상기 IR 적외선모듈(30)을 통해 전송하는 방식에 있어서 통신속도가 최대 9600 bps인 ASK방식과 통신속도가 최대 19200 bps인 IrDA1.0방식의 신호파형을 도시한 도면이다.

상기 ASK방식은 전송하려는 정보를 부반송파에 실어보내는 방법이고, 상기 IrDA1.0방식은 전송하려는 정보신호에 따라 적외선을 직접 발광시키거나, 발광시키지 않는 방법이다. 예를들어 도 4에 도시된 바와 같이 ASK방식은 테이터가 ' 0 '일때 50KHZ의 신호가 생기고 데이터가 ' 1 '일때는 신호가 생기지 않는다.

이에 반해 상기 IrDA1.0방식은 데이터가 " 0 "일 때 1비트 시간 주기의 3/16시간 만큼 신호가 생기고 " 1 "일때는 신호가 생기지 않는다. 따라서 상기의 IrDA1.0방식으로 송신되는 적외선 모듈을 수신받는 축구로봇(40)은 전송받은 제어에의해 위치, 각도, 속도를 토대로 상대방 골대에 골을 넣는다.

따라서 상기 수신된 신호를 통해 제어되는 축구로봇(40)은 다시 카메라(50)에 의해 축구로봇(40)의 위치, 각도등의 영상정보를 호스트 컴퓨터(10)에 전송하므로써 다음 동작의 지령을 제어받는다.

특히 상기 베이스밴드 방식에서는 통신품질을 높이기 위해서 발광강도를 높여야 하며 외부 잡음을 줄이기 위해서는 수신감도를 낮추어야 한다.

상기 IR 적외선모듈(30)로 통신하는 적외선 통신에서는 발광소자와 수광소자가 서로 신호를 주고 받을수 있는 시야각이 제한되어 있다. 이는 다른 IR 적외선모듈(30)의 출력신호에 간섭을 주지않기 위해서이다.

또한 IR 적외선모듈(30)의 제어신호를 받는 축구로봇(40)에 구성한 수신부의 신호처리 방식은 베이스밴드 방식으로서 최대 115.2Kbps까지 통신이 가능하며 상기 축구로봇(40)에서는 19200 bps의 속도로 호스트 컴퓨터(10)와 통신을 할수 있다.

본 발명은 종래의 ASK방식에서 IrDA방식의 적외선 통신방식을 사용하는 IR 적외선모듈을 사용하므로써 기존의 RF모듈의 전송속도와 유사한 통신속도 제공이 가능하며, 고가의 RF모듈 방식을 저가의 IR 적외선모듈 방식으로 대체함에 따라 축구로봇 통신시스템 제작의 코스트를 다운시킬 수 있으며, 또한 수신부의 수신회로 방식을 베이스밴드 방식으로 이용함에 따라 수신회로가 간단한 축구로봇 통신시스템 제공이 가능한 효과가 있다.

Claims

호스트 PC로부터 축구로봇을 제어하는 제어신호를 입력받아 IR 적외선모듈로 소정의 제어신호를 출력하는 중계기,

상기 중계기에서 출력되는 소정의 제어신호를 축구로봇에 무선으로 전송하기 위한 적어도 4개 이상의 IR 적외선모듈,

상기 무선으로 전송된 IR적외선 모듈의 제어신호를 수신하는 베이스밴드 방식의 수신부를 장착한 축구로봇으로 구성되어,

상기 IR 적외선모듈과 중계기를 사용하여 축구로봇에 적용함을 특징으로 하는 IR 적외선모듈을 이용한 축구로봇 통신시스템.
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