KR100342432B1 - 로봇축구게임방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇으로 축구를 하는 게임기에 있어서의 게임방법에 관한 것으로, 동전을 투입하는 과정과, 게임의 난이도를 선택하는 과정과, 로봇들을 초기 위치에 자동으로 정열하는 과정과, 공을 경기장 중앙에 위치 시키는 과정과, 전광판에서 시작을 알리는 과정과, 게임자는 조이스틱을 이용해 로봇을 조작하고 다른편은 자동으로 로봇을 조작하므로써 경기를 하는 과정과, 공이 들어가는 경우 전광판의 점수가 올라가고 시간이 멈추며 들어간 공은 처음과 같이 경기장의 중앙에 위치하는 과정과, 시간이 종료되는 경우 점수를 표시하여 승자와 패자를 나누는 과정과, 경기 종료 후 로봇이 자동으로 자기 진영의 골대 옆에 있는 4개의 충전방에 각각 들어가는 과정으로 구성된다.

Description

로봇축구게임방법{robot soccer game method}

본 발명은 로봇을 이용하여 축구 게임을 하는 방법에 관한 것으로, 로봇 축구 게임기에 동전을 넣고 조이스틱을 조작하여 로봇을 움직이거나 또는 미리 준비한 프로그램을 입력하여 축구 경기를 하도록 하는 방법이다.

일반적으로 마이크로 로봇축구는 팀당 3대의 로봇과, 약 170m×130m 크기(골대포함)의 경기장과, 경기장내의 영상 정보를 받기위한 경기장에서 약 2미터 높이에 설치된 CCD 카메라와 PC를 이용한다.

경기는 전, 후반 5분씩으로 진행되며 전, 후반 사이에는 쉬는 시간 10분이 마련되어 이때 로봇의 전지교환이나 전술을 바꿀 수 있다.

상기 로봇은 전원, 구동장치, 마이크로 콘트롤러, 통신모듈 등이 내장되어 있고 외부와의 통신은 무선만으로만 가능하다. 각 팀의 컴퓨터는 공의 위치와, 로봇의 위치, 속도 및 방향, 작전 및 전술 명령에 관한 모든 정보를 무선으로 자기편로봇에 줄 수 있으나 사람에 의한 원격 조작은 허락되지 않는다. 사람은 경기시작과 멈춤, 재시작 시에만 로봇에게 명령을 전달 할 수 있다.

로봇축구 시스템은 기본적으로 3대의 로봇, 비전 시스템, 통신장비 및 호스트컴퓨터로 이루어지는 바, 상기 호스트 컴퓨터는 비전시스템으로부터 로봇들과 공의 위치에 관한 영상정보를 얻어내고 상황에 따른 적절한 전술을 계산하여 로봇에게 전달한다. 경기장내 물체들의 위치를 알아내기 위해 사용되는 비전시스템은 칼라 CCD와 영상신호를 처리하기 위한 비전보드로 이루어져 있다. 이는 단순히 로봇의 외부시각 센서로 간주된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 방법에서는 로봇을 이용하여 축구게임을 할 때 다양한 로봇제어 프로그램이 개발되지 않아 사용자가 직접 로봇을 제어한다든지 자신이 직접 짠 프로그램에 의한 게임을 즐기기가 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하고자 제시된 것으로, 본 발명의 목적은 유료로 로봇 축구 게임을 즐길 수 있으며 사용자가 직접제어하거나 자신이 직접 프로그램한 게임을 할 수 있는 로봇 축구 게임기를 이용한 로봇 축구 게임 방법을 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서, 동전을 투입하는 과정과, 게임의 난이도를 선택하는 과정과, 로봇들을 초기 위치에 자동으로 정열하는 과정과, 공을 경기장 중앙에 위치 시키는 과정과, 전광판에서 시작을 알리는 과정과, 게임자는 조이스틱을 이용해 로봇을 조작하고 다른편은 자동으로 로봇을 조작하므로써 경기를 하는 과정과, 공이 들어가는 경우 전광판의 점수가 올라가고 시간이 멈추며 들어간 공은 처음과 같이 경기장의 중앙에 위치하는 과정과, 시간이 종료되는 경우 점수를 표시하여 승자와 패자를 나누는 과정과, 경기 종료 후 로봇이 자동으로 자기 진영의 골대 옆에 있는 4개의 충전방에 각각 들어가는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 발명이 제시된다.

도 1은 본 발명에 따른 게임기의 일실시예를 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 게임기의 블럭 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 순서도이다.

도 4는 로봇축구시스템을 나타내는 블럭구성도이다.

도 5는 축구로봇의 일실시예를 나타내는 사시도이다.

도 6은 로봇축구 게임을 위한 비전프로그램의 실행 제어방법을 나타낸 순서도이다.

도 7은 비전프로그램 실행시 나타나는 화면 창이다.

도 8은 축구로봇 제어방법을 나타내는 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 조종간(조이스틱) 2 : 전면부(유리)

3 : 전광판 4 : 카메라

5 : 충전방 6 : 컴퓨터

7 : 콘트롤러 8 : 경기장

9 : 적외선송신기 10 : 동전검출부

11 : 선택스위치 12 : 조작부

13 : 화면표시부 14 : 로봇구동부

15 : 제어부 16 : 카메라

17 : 적외선송신부 20 : 몸체부

30 : 모터제어용하니스 40 : 축구로봇전원용하니스

50 : 상부회로기판 60 : 밧데리수납부

70 : 칼라패치 80 : 바퀴

이하에서는 본 발명의 구성 및 작용에 관하여 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 게임기의 일실시예를 나타내는 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 게임기는 카메라(4)와, 게임의 난이도 또는 로봇의 속도 혹은 지능, 전술 등을 선택할 수 있도록 표시하는 전광판(3)과, 게임자가 경기 상황을 볼 수 있도록 일정 경사를 가지는 전면부 유리(2)와, 게임자가 로봇의 움직임을 임의대로 조정하는 조정간 즉 조이스틱(1)과, 로봇이 축구 게임을 하는 경기장(8)과, 상기 로봇이 게임 종료 후 충전을 할 수 있도록 된 4개의 충전방(5)과, 게임자의 조정간의 움직임에 따라 조정로봇을 구동하기 위한 콘트롤러(7)와, 상대편의 로봇을 자동적으로 구동하기 위한 컴퓨터(8)와, 로봇에 적외선을 보내는 적외선 송신기(9)로 구성된다.

게임을 원하는 자가 돈을 게임기에 넣으면, 제한된 시간 예를 들면 2분 동안에 로봇을 조작할 수 있다.

상기 카메라(4)는 로봇의 위치와 각도, 공의 위치정보를 호스트 컴퓨터로 전달한다.

상기 전광판(3)은 상기 기술에서와 같이 게임의 난이도 혹은 로봇의 속도 또는 지능 및 전술 등을 선택할 수 있는 화면을 전면부에 표시한다.

상기 전면부 유리(2)는 투명하여 게임자가 내부를 들여다 보면서 상기 로봇을 조정할 수 있도록 한다.

반면, 경기장 옆면은 나무나 전반사유리로 이루어지는데, 전반사유리는 내부에선 빛이 나오지만 밖에선 빛이 들어가지 않는 유리이다.

상기 조이스틱(1)은 게임자의 조작에 따라 상기 로봇이 작동되도록 구성되어 있으며 조종간이 양측에 두개가 구성되어 있어 두 사람이 각각 조종간을 조정하므로써 로봇 축구를 할 수 있다.

상기 적외선 모듈(또는 중계기)은 호스트 컴퓨터에서 내린 명령들을 유선통신으로 전달받아 무선으로 로봇에게 전달된다.

도 2는 본 발명에 따른 게임기의 블럭 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(15)와, 동전투입을 검출하는 동전검출부(10)와, 게임의 난이도 등을 선택하는 선택스위치부(11)와, 게임 중 로봇을 조정 제어하기 위한 조종간인 조이스틱부(12)와, 게임중 점수 또는 게임의 선택 사항 등을 나타내기 위한 화면표시부(13)와, 상기 조이스틱부의 움직임에 따라 로봇을 구동하기 위한 로봇구동부(14)와, 로봇의 위치와 각도 및 공의 위치를 인식하기 위한 정보인식부 즉 카메라(16)와, 로봇에 적외선을 송신하기 위한 적외선 송신부(17)로 구성된다.

도 3은 본 발명에 따른 순서도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 동전을 투입하는 과정(S10)과, 게임의 난이도를 선택하는 과정(S20)과, 로봇들을 초기 위치에 자동으로 정열하는 과정(S30)과, 공을 경기장 중앙에 위치 시키는 과정(S40)과, 전광판에서 시작을 알리는 과정(S50)과, 게임자는 조이스틱을 이용해 로봇을 조작하고 다른편은 자동으로 로봇을 조작하므로써 경기를 하는 과정(S60)과, 공이 들어가는 경우 전광판의 점수가 올라가고 시간이 멈추면 들어간 공은 처음과 같이 경기장의 중앙에 위치하는 과정(S70)과, 시간이 종료되는 경우 점수를 표시하여 승자와 패자를 나누는 과정(S80)과, 경기 종료 후 로봇이 자동으로 자기 진영의 골대 옆에 있는 4개의 충전방에 각각 들어가는 과정(S90)으로 구성된다.

상기 구성을 가지는 본 게임기의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자가 돈을 게임기에 넣으면, 제한된 시간 예를 들면 2분 동안에 로봇을 조작할 수 가 있다.

일단 돈을 넣으면, 전면부의 화면 즉 전광판에 선택사항이 나타나서 게임의 난이도 예를 들면 로봇의 속도나 지능, 전술 등을 선택하게 한다.

상기의 모든 선택이 끝남과 동시에 로봇들은 초기 위치에 자동으로 놓이게 되고, 공은 경기장의 중앙에 놓인다.

상기 공이 경기장의 중앙에 놓이는 방법은 공이 골에 들어간 경우 골밑의 소정 통로를 통해 경기장의 중앙으로 이동되고, 소정 장치에 의해 밀어 올려지므로써 경기장의 중앙에 놓이게 된다.

다음, 상기 전광판에서 시작을 알리고, 이때부터 한쪽 편 로봇의 조작을 경기장 한쪽에 달려있는 상기 조이스틱을 이용해서 사용자가 하고, 다른 쪽의 로봇 조작을 자동 또는 사용자의 선택에 따라 컴퓨터가 하게 해서 경기를 한다.

공이 들어가면 상기 전광판의 점수가 올라가고, 이때 경기 시간은 멈추게 된다. 들어간 공은 처음과 같이 경기장 중앙으로 나오고 다시 경기가 시작된다.

경기 시간이 종료되면 그때까지의 점수를 나타내고, 승자와 패자를 나누게 된다.

경기가 종료하면, 축구 로봇들은 자동으로 각기 자기 진여의 골대 옆에 있는 4개의 충전방에 각각 들어가서 충전을 하게 된다.

또한, 상기에서 경기를 하는 방법에 있어서 인터넷을 이용하여 다른 장소에 있는 각각의 두사람이 또다른 장소에 있는 경기장의 로봇을 조정해서 경기를 할 수 있다.

또한, 사용자가 집에서 프로그램을 미리 짜와서 경기장에 있는 입력단자에 디스켓 또는 LAN등을 이용해서 프로그램을 게임기에 입력하므로써 바로 컴퓨터와 컴퓨터 사이의 경기도 할 수 있다.

도 4는 로봇 축구 시스템을 나타내는 블럭구성도이다.

로봇 축구 시스템의 대략적인 개념을 도 4을 중심으로 살펴보면 다음과 같다.

우선, 경기장 위에 있는 로봇들과 공의 영상정보가 카메라를 통해서 호스트 컴퓨터로 전달된다. 이 정보를 이용하여 호스트 컴퓨터에서는 로봇의 위치와 각도,공의 위치를 새롭게 알아낸다. 호스트 컴퓨터는 새로이 알아낸 정보들을 이용하여 각 로봇들이 이동하게 되는 위치와 속도를 계산한다.

이런 것들을 계산한 후에 로봇에게 명령을 내린다. 호스트 컴퓨터에서 내린 명령들을 유선통신으로 적외선 모듈(또는 중계기)에 전달한다.

적외선 모듈에 전달된 데이터(호스트 컴퓨터에서 내린 정보)들은 무선으로 로봇에게 전달된다. 로봇들은 이러한 데이터를 받아서 이동하게 된다. 로봇의 위치와 각도, 공의 위치정보가 다시 카메라를 통해서 호스트 컴퓨터에 전달된다.

호스트 컴퓨터는 다시 새롭게 변한 물체들의 정보를 가지고 전략에 맞게 로봇들을 움직이게 하는 명령데이터를 설정하고 다시 이런 명령들을 적외선 모듈에 전달한다. 로봇축구 시스템은 이런 과정을 반복하게 된다.

상기와 같은 축구로봇 시스템은 호스트 컴퓨터의 메모리에 탑재되어 있는 비전 정보를 이용하여 축구게임시 필요한 로봇의 위치 및 각도를 알 수 있다.

즉, 호스트 컴퓨터에서는 비전 정보를 이용하여 로봇제어 프로그램에 전송할 데이터를 계산하게 되고 이렇게 계산된 데이터는 무선통신을 통해 로봇에게 전달된다. 따라서, 로봇은 호스트 컴퓨터에서 보내준 데이터를 받아서 모터를 제어하게 된다.

상기 비전 정보는 33ms마다 개선되므로 초당 30번에 걸쳐 로봇을 제어할 수 있는 셈이고 이것으로 축구경기를 충분히 할 수가 있다.

도 5는 축구로봇의 일실시예를 나타내는 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 몸체부(20), 상기 몸체부내의 모터 및기어박스와, 모터 제어용 하니스(30)와, 축구 로봇 전원용 하니스(40)와, 상기 몸체부 저부에 위치되어 결합되는 모터 구동용 하부 회로기판과, 상기 몸체부 상부의 소정 위치에 결합되는 모터 구동 제어신호를 수신하는 수신부가 장착된 상부 회로기판(50)과, 상기 상부 회로기판과 상기 몸체부 사이에 위치하며 상기 하부 회로기판 및 상부 회로기판에 전원을 공급하는 밧데리를 수납하는 밧데리 수납부(60), 칼라패치(70)와, 바퀴(80)로 구성된다.

상기 구성을 가지는 축구로봇의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 기어박스는 로봇의 이동을 원할히 제어 하기 위해 모터의 소정 rpm을 상기 기어박스의 기어 변속비에 의해 소정의 토크와 rpm으로 제어하기 위한 작용을 한다.

상기 모터 제어용 하니스(24)와, 축구 로봇 전원용 하니스(25)는 상부 회로기판(60)에서 수신된 모터의 제어신호 및 전원을 하부 회로기판(20)에 전달 하므로서 모터를 제어하는 제어신호 및 전원을 인가해 주는 작용을 한다.

도 6은 로봇축구 게임을 위한 비전프로그램의 실행 제어방법을 나타낸 순서도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 로봇축구 게임을 위한 각종 비전정보를 제공하는 비전 프로그램의 실행 제어방법에 있어서,

비디오 메모리 시작번지를 알아내고, 전에 저장했던 룩-업 테이블(Look-up table)의 색깔 값을 읽는 과정(스텝100)과;

Load VxD 버튼 이외의 버튼을 활성화시키는 과정(스텝101)과;

비디오 신호의 종류 및 비디오 포맷을 설정하는 과정(스텝102)과;

비디오 신호의 종류 및 비디오 포맷을 설정하는 과정이 처음인지 판단한 후 처음일 경우에는 다음의 색깔 설정과정으로 넘어가고 처음이 아닐 경우에는 지난번에 저장한 환경파일을 읽어오는 과정(스텝103, 스텝104)과;

소정 배수로 확대된 화면을 이용하여 찾고자 하는 색깔을 설정하는 과정(스텝105)과;

설정된 색깔이 적합한지 판단하는 과정(스텝106)과;

설정된 색깔이 적합한지 판단하여 부적합하다고 확인되면 색깔 범위를 재조절하는 과정(스텝107)과;

설정된 색깔이 적합한지 판단하여 적합하다고 확인되면 경기장 영역을 설정하는 과정(스텝108)과;

화면상에 보이는 로봇의 픽셀 크기를 설정하는 과정(스텝109)과;

색깔 범위의 최대 및 최소값을 설정하는 과정(스텝110)과;

시리얼 포트, 골대위치, 찾을 물체들과 전략에 사용할 상황을 설정하는 과정(스텝111)과;

현재까지 설정한 환경(색깔범위, 경기장 크기, 로봇의 크기, 공대위치 등)을 파일로 저장하는 과정(스텝112)과;

비전 프로그램 및 로봇제어 프로그램이 실행된 상태에서 로봇에게 전송할 PWM 신호를 계산하는 과정(스텝113)과;

비전정보, 전략이 소정 시간주기로 새롭게 개선되면서 공과 로봇들의 초기위치를 지정하는 과정(스텝114)과;

로봇들에게 계산된 PWM 신호를 전송하는 과정(스텝115)과;

사용자의 선택에 의해 비전프로그램 및 로봇제어 프로그램의 실행이 중지됨에 따라 로봇들에게 PWM 신호의 전송을 중지시키는 과정(스텝116)으로 이루어져 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용은 다음과 같다.

먼저, 비전 프로그램에서는 주어진 샘플링 시간마다 공의 좌표와 로봇들의 좌표와 각도를 새롭게 개선하게 되는데, 로봇 제어 프로그램이 비전 프로그램의 내부에 있어 소정 시간 예컨데, 33ms마다 제어명령을 발생시킨다. 즉, 33ms 마다 새롭게 개선된 물체들(공과 로봇들)의 정보(각과 좌표)을 가지고서 주어진 상황에 맞게 로봇에게 전달되는 명령 데이터를 개선하게 되는 것이다.

도 7은 비전프로그램 실행시 나타나는 화면 창이다.

도 7을 참조하여 설명하면, 프로그램을 실행시켰을 때 뜨는 윈도우창에서 사용자가 'Load Vxd' 버튼을 누르면 비전 프로그램에서 사용할 비디오 메모리 번지의 시작번지를 알아내거나 또는 전에 저장했던 룩-업 테이블(look-up table)의 색깔 값들을 읽어온다(스텝100).

그리고, 사용자가 수 초를 기다린 후 'Start Grab' 버튼을 누르면 Load VxD 버튼을 비활성시키고 나머지 버튼을 활성화시킨다(스텝101).

그리고 나서 'Option' 버튼을 누르면 사용자에 의해 TV 카드의 입력소스와 해상도, 색깔의 비트수가 설정된다(스텝102).

이때, 상기 'Option' 버튼이 처음일 경우에는 계속해서 Set Color 버튼을 누르면 되고 처음이 아닐 경우에는 Load conf. 버튼을 눌러 지난번에 저장한 환경파일을 읽어오게 된다.

한편, 상기와 같이 'Option' 버튼을 누르면, 다이얼로그 박스가 뜨게 되는데, 이 다이얼로그 박스에는 TV 카드의 입력소스와 칼라형식을 설정하는 버튼이 있다. 여기서, 다시 'Source' 버튼을 누르면 Video source가 뜬다.

이때, 사용자는 Video Connector 부분에서 Composite를 선택하고 Video Standard 부분에서는 NTSC-M을 선택하면 된다. 그리고 나서 'OK' 버튼을 누른다.

다시 'Format' 버튼을 누르면 Video Format이 뜨게 된다.

이때, 사용자는 Image Dimensions 부분을 320×240로 선택한다. 그리고 Image Format은 32 bit RGBA로 선택한다.

그리고 나서 'OK' 버튼을 누르면 다시 돌아오게 된다.

공과 로봇들의 색깔을 설정하기 전에 'Option' 버튼을 선택하여 이미지의 해상도와 칼라를 반드시 설정해야 한다. 하지만 'Option' 버튼은 컴퓨터에다 TV 카드를 설치한 후 한번만 실행하면 된다.

'Option' 버튼을 실행한 후에 공과 로봇의 팀색과 ID색을 설정한다. 먼저 공의 색깔을 설정하기 위해서 'Set Color' 버튼을 누른다(스텝105). 그리고 실제보이는 화면에서 공을 마우스로 클릭한다. 이때 이 화면을 3배 확대한 화면이 옆에 생긴다.

3배 확대된 화면에서 공의 내부에서 작은 사각형을 마우스를 이용하여 선택한다. 확대된 화면에 마우스를 찍으면 사각형이 시작되고, 사각형의 지정을 끝날때는 마우스를 더블 클릭한다.

그러면 실제 화면이 생기는 부분이 마우스로 선택한 부분과 같은 색깔의 범위는 녹색으로 나머지는 검은색으로 바뀐다.

또한, 사용자는 Select Color에서 Ball Color을 선택한 후 RGB 값을 조절하여 공의 색깔을 지정한다. 이때, RGB 값의 경우, 최소값들은 조금씩 작게, 최대값들은 조금씩 크게 변화시켜서 공색깔이 정확히 설정되도록 한다.

RGB Ranges of Colors의 다이얼로그 상자의 마지막에 있는 Constant Background Color의 체크버튼은 이를 선택하면 선택된 색깔만 녹색으로 보여주고 나머지는 검은색으로 보여준다.

이를 선택하지 않으면 실제 화면에서 공으로 설정된 색깔영역을 녹색으로 나타내며 나머지는 실제 화면을 나타낸다. 이 과정이 끝나면 'OK' 버튼을 누른다.

공 색깔을 설정한 후에 로봇의 팀 색깔을 설정한다. 공 색깔을 설정한 것과 같은 방식으로 먼저 'Set Color' 버튼을 누른다. 그리고 나서 실제 화면에서 마우스로 로봇을 선택하면 된다.

그러면 3배 확대된 화면이 나오며 이때, 확대된 화면에서 로봇의 팀 색깔(노란색) 내부에서 마우스로 사각형을 선택한다.

이런 사각형이 선택되었을 때 RGB Ranges of Colors 라는 다이얼로그 상자가 뜬다. 또, 상기 Select Color에서 Team Color를 선택한 후 RGB 범위를 조절하여 로봇의 팀 색깔을 설정한다. 이 과정은 공의 색깔을 설정하는 방법과 같다.

즉, 먼저 Rmin 값을 조금씩 작게 하고 Rmax 값은 조금씩 크게 한다. R값을 변화시켜도 화면상에서 녹색의 범위가 변화되지 않으면 G값을 변화시킨다. 그리고 나서 B값도 변화시켜서 원하는 색깔을 설정한다.

색깔별로 각자의 RGB색깔 범위가 존재하므로 무조건 min 값을 작게, max 값을 크게 설정하는 것이 최적의 색깔선택이 되는 것이 아니므로 최적의 min, max 값을 찾도록 하여야 한다.

색깔 범위를 지정한 것에 따른 로봇 탐색이 만족한 결과라고 판단되면 'OK' 버튼을 누르면 된다.

로봇의 전술 프로그램에서 상대편의 위치도 필요하면 상대편의 팀 색깔을 지정한다. 색깔지정 방법은 앞에서 설명한 것과 같으며 Select Color에서 Opponent Color로 지정한다.

이때, 사용자는 색상이 만족스러운지 여부를 판단한 후(스텝106), 만족스럽지 않으면 Change Color 버튼을 눌러 색깔범위를 재조절하게 된다(스텝107).

본 축구로봇 키트에서는 RGB Ranges of Colors의 다이얼로그 상자에서 ID2 Color, ID3 Color는 사용하지 않는다.

사용자는 공의 색깔과 로봇의 팀 색깔, ID 색깔을 설정한 후 경기장의 경계선을 설정한다(스텝108). 즉, 'Set Boundary' 버튼을 누른 후 Boundary of Field 다이얼로그 상자에서 이들을 지정한다.

경기장의 경계선을 지정하기 위해서는 로봇에 색깔 패치를 붙인 후 경기장 가장자리에 위치시켜야 한다.

실제로 로봇이 경기장 내부에 있더라도 카메라에서 경기장을 잡았을 때 보이는 화면에서는 로봇이 경기장 경계를 벗어난 것처럼 보인다. 그러므로 경기장 경계선을 지정할 때 조금씩 크게 지정해야 한다.

'Top', 'Left', 'Bottom', 'Right' 의 범위를 바꾸면 파란색의 사각형이 변화한다. 로봇들을 화면상의 경기장에 붙여서 경기장의 경계선을 지정한다. 경기장의 아래쪽도 이와같은 방법으로 설정한다.

여기서 주의할 점은 경기장의 왼쪽와 오른쪽을 설정할 때인데, 경기장 왼쪽과 오른쪽은 골대 영역을 포함하지 않고 설정하면 된다.

즉, 경기장 크기가 골대를 포함하지 않으면 150m이므로 프로그램에서 x값의 범위는 0cm∼150cm이다. 그리고 y값의 범위는 0cm∼130cm 이다. 그리고, 실제 경기장의 오른쪽, 왼쪽, 위, 아래쪽과 화면상에 보이는 오른쪽, 왼쪽, 위, 아래쪽과는 카메라의 방향에 따라 달라질 수도 있다.

경기장의 경계선을 설정한 후에 할 일은 로봇의 크기를 지정하는 것이다. 이는 'Set Robot Size' 버튼을 이용한다(스텝109).

실제 화면상에서 로봇을 선택하면 3배 확대된 화면이 나오며, 이 화면에서 마우스를 이용하여 로봇을 포함하는 사각형을 선택하면 Robot Size의 크기를 나타내는 다이얼로그 상자가 생긴다.

경기장을 화면상에서 가득 차게 보일 경우, 로봇의 크기는 14×14 정도이다. 즉, 7.5cm×7.5cm 크기의 로봇이 14×14(196) 픽셀로 나타난다. 이와같은 정보를 이용하여 공 색깔, 로봇의 팀 색깔, 로봇의 ID 색깔, 크기의 최소, 최대값을 설정할 수 있다.

즉, 130cm의 크기가 240 픽셀이 되므로 170cm인 경우(골대 안쪽도 포함)는 313 픽셀이 된다. 이와같은 스케일을 생각한 경우, 공은 계산상 26 핏셀 정도가 된다. 그리고 팀 색깔은 77 픽셀정도, 로봇의 ID 색깔은 13 픽셀정도가 된다. 이 값은 로봇의 색깔 패치의 크기와 카메라 줌 정도에 따라 조금씩 달라진다.

Set Pixel Size 버튼을 누른 경우 Adjust UB & LB of Pixel 이라는 다이얼로그 상자가 뜨는데 여기서 각 색깔들(공색, 팀색, 로봇의 ID색)의 최소, 최대 픽셀값들의 범위를 지정한다(스텝110).

참고적으로, 로봇의 크기와 픽셀의 크기는 일단 한번 지정을 하면 더 이상 실행할 필요가 없다.

여기까지 설정을 했으면 지금까지 설정한 환경을 저장한다(스텝112). 즉, Save Configuration 버튼을 누르면 윈도우창이 뜬다.

위와같이 모든 설정이 끝났으면 공과 로봇들의 초기 위치를 지정해야 한다(스텝114).

즉, Find Objects에서 찾을 물체들(공과 로봇들)을 체크한 후에 Initial Position에서 HOME1(로봇1)을 체크한 후에 화면상에서 HOME1을 마우스로 클릭한다.

HOME2와 HGOALIE에 대해서도 같은 방법으로 초기 위치를 지정한다.

공과 로봇들의 초기위치 지정이 끝났으면 Command의 'Start' 버튼을 누른다. 'Start' 버튼을 누르면 로봇제어 프로그램이 실행된다.

이때, 프로그램을 중지시키고 싶으면 Command의 'Stop' 버튼을 누른다.

통신을 위해 컴퓨터에서 어떤 시리얼 포트를 선택하는지도 선택해야 한다. COM1을 사용한다면 COM1을 체크하고, COM2를 사용한다면 COM2를 선택한다.

최근에 나온 펜티엄Ⅱ 이상의 컴퓨터에서는 PS/2용 키보드와 마우스를 사용하므로 통신을 위해서는 COM1을 사용한다. 그리고 펜티엄급의 컴퓨터에서는 대부분 마우스를 COM1으로 사용하므로 통신을 위해서는 COM2를 사용한다.

화면상에서 왼쪽에 있는 부분이 왼쪽 골대를 말하고 오른쪽에 있는 부분이 오른쪽 골대가 된다. 전반과 후반에서 경기장의 자기진영이 바뀌게 되므로 이를 Home Goal에서 지정해준다.

로봇축구 게임 진행도중 선택할 수 있는 모드는 Kick Off, Penalty Kick, Free Kick, Free Ball, Goalie Kick, Defense가 있으며 디폴트는 Defense 로 되어있다.

사용자는 경기중에 발생한 상황에 맞는 모드를 선택하면 된다. 예를 들면, Penalty Kick을 얻은 경우는 Penalty Kick을 체크하여 상대진영으로 Penalty Kick을 수행할 수 있으며 반대로 Penalty Kick을 당한 경우는 Defence로 체크하면 자동으로 수비모드가 된다. 다른 경우도 마찬가지이다.

위와같이 비전프로그램의 실행 윈도우창에서 모든 것이 다 설정되면 이를 파일로 저장시키게 된다.

한편, 비전정보 및 전략이 33ms 마다 새롭게 개선되게 되는데 이때, 사용자가 OnReady 버튼을 누르게 되면 상기와 같이 비전프로그램 및 로봇제어 프로그램이 실행되고 로봇에게 전송할 PWM 신호가 계산된다(스텝113).

앞에서도 언급했듯이 관리자가 'Start' 버튼을 누르게 되면 호스트 컴퓨터는 로봇들에게 계산된 PWM 신호를 전달하여 시스템이 켜지고(스텝115), 시스템을 종료하기 위해 'Stop' 버튼을 누르게 되면 비전프로그램과 로봇제어 프로그램의 실행이 중지되며 로봇들에게 전송하던 PWM 신호의 전송을 중지하게 된다(스텝116).

도 8는 축구로봇 제어방법을 나타내는 순서도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 호스트 컴퓨터의 비전 프로그램내에 탑재되는 로봇제어 프로그램을 이용하여 로봇의 동작을 제어하는 로봇제어방법에 있어서,

상기 비전 프로그램의 비전정보가 주기적으로 개선될 때 순차적으로 로봇제어함수를 실행시키는 로봇제어함수 실행과정과;

상기 로봇제어함수가 호출되면 Kick_OFF 모드, Penalty_Kick 모드, Free_Kick 모드, Free_Ball 모드, Goalie_Kick 모드, Defense 모드로 된 다수의 모드중 소정 모드를 선택하는 모드선택과정과;

소정 모드가 선택되면 해당모드를 실행할 것인가 아니면 Defense 모드로 넘어갈 것인가 상황 판단을 하는 모드전환과정과;

상기 모드전환과정에서 Defense 모드가 선택되면 로봇역할 지정함수(InitRole())를 실행시키는 로봇역할지정함수 실행과정으로 이루어져 있다.

또한, 상기 다수의 모드중 Kick_OFF 모드가 선택되면 현재 상황을 판단한후 속도제어함수(Velocity()) 및 위치제어함수(Position())를 실행할 것인지 아니면 다시 Defense 모드로 넘어갈 것인지 결정하는 과정을 포함하게 된다.

또한, 상기 속도제어함수(Velocity())는 PWM 값을 전달하는 함수이고, 상기 위치제어함수(Position())는 지정된 위치로 로봇을 이동시키는 함수로 정의된다.

또한, 상기 위치제어함수(Position())도 최종적으로 속도제어함수(Velocity())를 실행하는 과정을 포함하게 된다.

또한, 상기 Penalty_Kick 모드, Free_Kick 모드, Free_Ball 모드 또는 Goalie_Kick 모드중 하나가 선택되면 현재의 상황을 판단한 후 슛함수(Shoot()) 및 골키퍼 함수(Goalie())를 실행할 것인지 아니면 다시 Defense 모드로 넘어갈 것인지 결정하는 과정을 포함하게 된다.

이때, 상기 슛함수(Shoot())는 로봇이 공을 앞쪽 방향으로 차게 하는 함수이고, 상기 골키퍼 함수(Goalie())는 골키퍼의 움직임을 조종하는 함수로 정의되게 된다.

또한, 상기 로봇역할 지정함수(InitRole())에는 공격함수(Attack()), 수비함수(Defend()) 및 골키퍼함수(Goalie())가 존재한다.

이때, 상기 공격함수(Attack())는 두 대의 로봇이 공격하는 전략이 있는 함수이고, 상기 수비함수(Defend())는 수비수 두 대의 로봇의 움직임을 정하는 함수로 정의되게 된다.

또한, 상기 공격함수(Attack())는 킥함수(Kick()) 및 위치이동함수(Position())로 구성되고, 상기 킥함수(Kick())는 다시 슛함수(Shoot()) 및 위치이동함수(Position())로 이루어지게 된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선, 로봇제어 프로그램은 비전 프로그램 내부에 존재하는데 상기 비전 프로그램은 33ms 마다 로봇의 좌표값들을 새롭게 한다.

즉, 33ms 마다 비전정보가 새롭게 개선되면 이를 따라 순차적으로 로봇제어함수가 실행된다.

이때, 사용자가 Start 버튼을 누르게 되면 통신 플래그가 온 되어 로봇제어함수내의 Grame() 함수가 호출된다. 상기 로봇제어함수는 My_Strategy()이고, 이 함수 내부에 Game() 함수가 있다.

상기 Game() 함수가 호출되면 사용자는

주어진 상황에 따라서 여러가지 상태로 나누어져 프로그램이 실행된다.

사용자는 Kick_OFF 모드, Penalty_Kick 모드, Free_Kick 모드, Free-Ball 모드, Goalie_Kick 모드 및 Defense 모드 중 원하는 한가지 모드를 선택하면 된다.

이때, 상기 Kick_OFF 모드는 경기를 시작할 때와 골이 났을 때 수행하는 모드이고 상기 Penalty_Kick 모드는 상대편으로 패널티 킥을 할 때 사용하는 모드이다.

또한, 상기 Free_Kick 모드는 상대편 골대에서 프리킥을 할 때 사용하는 모드이고, 상기 Goalie_Kick 모드는 자기진영의 골대영역에서 상대편쪽으로 공을 찰 때 사용하는 모드이다.

또한, 상기 Free-Ball 모드는 프리볼 상태일 때 적용하는 모드이다. 이외에는 모두 Defense 모드를 사용하는데 상대편이 패널티킥을 할 때나 프리킥을 할 때도 포함한다.

사용자에 의해 상기의 각 모드가 선택되었을 때 처리되는 과정은 다음과 같다.

먼저, 상기 Kick_OFF 모드가 선택되면 일단 로봇과 공의 조건을 판단한 후 제 1로봇이 속도제어함수(Velocity())함수로 공을 차게 하고 제 2로봇은 위치제어함수(Position())함수로 지정된 위치에 있게 한다.

이때, 상기 속도제어함수는 PWM 값을 전달하는 함수이고, 상기 위치제어함수는 지정된 위치로 로봇을 이동시키는 함수이다.

공이 움직이기 시작하면 사용자는 다시 조건을 판단한 후 Defense 모드를 선택하면 Defense 모드로 모드가 바뀐다.

또한, 사용자에 의해 Free_Kick 모드가 선택되면 일단 로봇과 공의 조건을 판단한 후 제 1로봇이 공을 차게 할 때는 위치제어함수(Position())함수를 이용하여 공을 차면 되고, 제 3로봇은 골키퍼함수(Goalie())함수를 이용하여 골키퍼로 움직이게 한다.

계속해서 사용자가 다시 상황을 판단한 후 Defense 모드를 선택하면 Defense 모드로 모드가 바뀐다.

또한, Penalty_Kick 모드, Free-Ball 모드 또는 Goalie_Kick 모드가 선택되면 사용자는 다시 상황을 판단한 후 슛함수(Shoot()) 및 골키퍼함수(Goalie())를 실행할 것인지 또는 Defense 모드로 이동할 것인지 결정하면 된다.

이때, 슛함수는 로봇이 공을 앞쪽 방향으로 차게 하는 함수이고, 골키퍼 함수는 골키퍼의 움직임을 위한 함수이다.

한편, 사용자에 의해 다시 Defense 모드가 선택되면 로봇역할 지정함수(InitRole())가 실행되는데 이 함수의 내부에는 공격함수(Attack()), 수비함수(Defend()) 및 골키퍼함수(Goalie())가 존재한다.

이때, 상기 공격함수(Attack())는 두 대의 로봇이 공격하는 전략이 있는 함수이고, 상기 수비함수(Defend())는 수비수 두 대의 로봇의 움직임을 정하는 함수이다.

사용자의 선택에 의해 공격함수(Attack()) 또는 수비함수(Defend())가 수행되고 이에 따라 로봇에 의해 공격 또는 수비 동작이 이루어지면 다시 사용자는 현재 상황을 판단한 후 공격하는 것이 유리하면 공격함수(Attack()) 및 골키퍼함수(Goalie())를 실행시키고, 반대의 경우이면 수비함수(Defend())와 골키퍼함수(Goalie())를 실행시키게 된다.

이때, 상기 공격함수(Attack())는 킥함수(Kick()) 및 위치이동함수(Position())로 구성되고, 상기 킥함수(Kick())는 다시 슛함수(Shoot()) 및 위치이동함수(Position())로 구성되어, 각각 사용자의 상황판단 및 선택에 의해 현재 상황에 가장 적당한 함수가 선택된다.

그리고, 결국 최종적으로는 속도제어 함수가 호출되게 된다.

상기와 같은 처리과정이 반복되면서 게임이 진행되는데 사용자가 게임의 종료를 위해 Stop버튼을 누르게 되면 통신플래그가 오프되면서 게임이 종료되게 된다.

본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명하였으나, 이러한 설명들은 제한적 의미로 해석되어서는 아니될 것이다. 본 발명이 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 상세한 설명을 참고로 하여 예시적인 실시예를 다양하게 변경 또는 조합하거나 다르게 실시할 수 있음은 명백하다. 따라서, 다음 특허 청구의 범위는 이러한 변경과 실시예들을 모두 포함하는 것으로 보아야 할 것이다.

상기 기술에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 동전을 투입하는 과정과, 게임의 난이도를 선택하는 과정과, 로봇들을 초기 위치에 자동으로 정열하는 과정과, 공을 경기장 중앙에 위치 시키는 과정과, 전광판에서 시작을 알리는 과정과, 게임자는 조이스틱을 이용해 로봇을 조작하고 다른편은 자동으로 로봇을 조작하므로써 경기를 하는 과정과, 공이 들어가는 경우 전광판의 점수가 올라가고 시간이 멈추며 들어간 공은 처음과 같이 경기장의 중앙에 위치하는 과정과, 시간이 종료되는 경우 점수를 표시하여 승자와 패자를 나누는 과정과, 경기 종료 후 로봇이 자동으로 자기 진영의 골대 옆에 있는 4개의 충전방에 각각 들어가는 과정으로 구성되어, 게임자와 컴퓨터간 또는 게임자가 미리 프로그램을 준비하여 입력한 경우 컴퓨터와 컴퓨터간 로봇 축구 게임을 할 수 있다.

Claims (4)

1. 동전을 투입하는 과정과,

   게임의 난이도를 선택하는 과정과,

   로봇들을 초기 위치에 자동으로 정열하는 과정과,

   공을 경기장 중앙에 위치 시키는 과정과,

   전광판에서 시작을 알리는 과정과,

   게임자가 한쪽 편의 로봇을 조작하고 다른편은 자동으로 로봇이 조작하므로써 경기를 하는 과정과,

   공이 들어가는 경우 전광판의 점수가 올라가고 시간이 멈추면 들어간 공은 처음과 같이 경기장의 중앙에 위치하는 과정과,

   시간이 종료되는 경우 점수를 표시하여 승자와 패자를 나누는 과정과,

   경기 종료 후 로봇이 자동으로 자기 진영의 골대 옆에 있는 4개의 충전방에 각각 들어가는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 축구 게임 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 로봇을 조작하는 과정에서 각 팀의 로봇은 한대 이상인 것을 특징으로 하는 로봇 축구 게임 방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 경기를 하는 과정은 인터넷을 이용해서 다른 장소에 있는 각각의 두 사람이 또다른 장소에 있는 경기장의 로봇을 조종해서 경기를할 수도 있는 것을 특징으로 하는 로봇 축구 게임 방법.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 경기를 하는 과정은 게임자가 프로그램을 미리 준비하여 경기장에 있는 입력단자에 디스켓 또는 LAN을 이용해서 준비한 프로그램을 게임기에 입력하므로써 컴퓨터와 컴퓨터 사이의 경기도 할 수 있는 것을 특징으로 하는 로봇 축구 게임 방법.