KR101077231B1 - ＳｏＣ 로봇 시스템과 그 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 SoC(System On a Chip)가 내장된 로봇과 그 구동방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 로봇은 기술구성면에 있어서, 기능적으로 SoC 로봇 두뇌부는 CPU-IP, 메모리-IP, 통신-IP, GPIO-IP, 이미지처리-IP 등의 SoC 플랫폼에 의해 임베디드 형태로 설계(Embedded Design) 되는 부분과 SoC 이미지센서로 구성되며, SoC 로봇 몸체부는 마이크로프로세서, 구동부, 발사통제부, 유선모듈 등의 하드웨어로 구성됨을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 로봇 구동방법에 있어서, SoC 로봇이 가동되는 순간 이미지센서가 주변의 정보를 탐색하고, 탐색된 영상정보를 이미지센서 인터페이스-IP에 입력하여 이미지 프로세싱을 하며, 프로세싱 결과를 이용하여 피아를 식별한다. 그리고 식별된 결과 적군일 경우는 적을 공격하거나 회피하도록 하는 공격 또는 회피명령을 발생하며, 적군으로부터 전자포탄을 맞았는지 여부를 판단하고 그에 따라 반응하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

SoC, 로봇워, Embedded Design, IP, 플랫폼

Description

ＳｏＣ 로봇 시스템과 그 구동방법 {SoC Robot System and Operating method thereof}

도 1은 본 발명에 따른 SoC 로봇의 전체 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 SoC 로봇의 두뇌부 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 로봇의 두뇌부 SoC 플랫폼 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 SoC 로봇의 이미지 센서 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 SoC 로봇의 이미지 디버거,

도 6은 본 발명에 따른 SoC 로봇의 몸체부 구성도,

도 7은 본 발명에 따른 SoC 로봇의 유선모듈 인터페이스 구성도,

도 8은 본 발명에 따른 SoC 로봇의 무선모듈 인터페이스 구성도,

도 9는 본 발명에 따른 SoC 로봇의 구동부 구성도,

도 10은 본 발명에 따른 SoC 로봇의 발사통제부 구성도,

도 11은 본 발명에 따른 SoC 로봇 구동 프로그램의 흐름도,

도 12는 본 발명에 따른 명령 프로토콜 구성도,

도 13은 본 발명에 따른 SoC 로봇 두뇌부 회로구성도,

도 14는 본 발명에 따른 SoC 로봇 몸체부 회로구성도,

도 15는 본 발명에 따른 SoC 로봇 전자회로 구성도,

도 16은 본 발명에 따른 SoC 로봇의 음성인식 회로 구성도,

도 17은 본 발명에 따른 SoC 로봇워 경기장 모형도,

도 18은 본 발명에 따른 SoC 로봇워 경기장 벽면 모형도,

도 19는 본 발명에 따른 SoC 로봇워 경기진행 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : SoC 로봇 10 : SoC 로봇 두뇌부

11 : CPU IP 12 : 메모리 IP

13 : 유선모듈 IP 14 : 무선모듈 IP

15 : SoC 플랫폼 16 : 이미지센서 인터페이스 IP

17 : FPGA 인터페이스 18 : GPIO IP

19 : ROM 20 : 이미지 센서

30 : SoC 로봇 몸체부 31 : 마이크로 프로세서

32 : 유선모듈 33 : 구동부

34 : 발사통제부 40 : 모니터

41 : 비디오 케이블 42 : 음성인식모듈 IP

43 : 무선마이크 시스템

A : CPU IP B : CACHE

C : SRAM D : 유선모듈

E : 무선모듈 F : 이미지 프로세서

G : GPIO H : ROM

I : SoC 로봇 헤더 J : DC 모터 1

K : DC 모터 2 L : 엔코더 1

M : 엔코더 2 N : DC 모터 드라이버 1

O : DC 모터 드라이버 2 P : 유선모듈

Q : 마이크로 프로세서 R : 복조기

S : LED 변조회로 T : 화면표시기

U : 발사장치 V : 수광필터기회로

W : SoC로봇팀-1 X : 장애물

Y : SoC로봇팀-2 Z : SoC로봇 경기장

본 발명은 반도체 IP(Intellectual Property; 이하 'IP'라 함)를 이용하여 설계된 SoC(System On a Chip; 이하 “SoC"라 함) 로봇과 이를 이용한 경기용 SoC 로봇 시스템 및 그의 구동방법에 관한 것이다.

기존의 로봇 축구는 무선 통신을 이용하여 서버 컴퓨터(Server Computer)에 의해 통제되어지는 방식이었다. 그러나 서버컴퓨터에 의하여 일괄 통제되는 종래의 로봇은 무선으로 리모트 컨트롤이 되어야 하기 때문에 시스템의 구성이 복잡해지고, 신뢰성이 떨어질 뿐만 아니라 경기등에 로봇이 이용되는 경우에는 기계적인 요소에 의하여 승패가 결정되는 단점을 가지고 있었다.

그러나 최근에는 로봇을 이용하여 경기를 진행하고자 할 때, 기계적인 요소보다는 각자의 고유한 전략 프로그램을 이용하여 경기를 하고자 하는 사용자의 욕구가 증가하고 있다.

상기와 같은 사용자의 욕구를 만족시키기 위해서는 SoC를 활용한 로봇의 두뇌 구성은 현존하는 로봇 제어보드 구성의 개념을 바꾸어야 하며, 동시에 반도체 IP를 활용하여 임베디드 타입(Embedded Type)의 칩과 펌웨어(Firmware)를 제작하는 기술적 과제가 해결되어야 한다. 또한, 반도체 IP를 활용하기 위한 플랫폼 연구가 선행되어져야 하며, 종래의 범용 컴퓨터의 기능을 소형의 반도체 칩 단위로 구현할 수 있는 기술을 필요로 한다. 더불어, 로봇의 두뇌 보드 구현에 관한 검증 방식에 있어서도 IP 단위의 검증을 할 수 있는 고도의 반도체 회로 검증 기술을 필요로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 다양한 첨단 기술이 집적되어 만들어지는 SoC 두뇌 보드의 다양한 플랫폼을 마이크로 컨트롤러, 이미지 프로세싱, 유/무선 통신 기술들과 접목한 SoC 로봇과 이를 이용한 경기용 로봇 시스템을 구현하고 상기 로봇 시스템의 구동방법을 제공한다.

보다 상세하게는 본 발명에 의한 로봇 즉, 임베디드(Embedded) 컴퓨터가 탑재되어진 로봇은 자체적으로 컴퓨터의 기능 발휘가 가능하며 칩화된 초소형 컴퓨터를 지니고 있어 입력된 전략 프로그램에 따라 SoC 로봇 몸체를 제어하고자 한다.

또한 본 발명의 SoC 로봇 두뇌부는 반도체 설계와 시스템 설계가 공유되어지는 최첨단 기술에 의하여 CPU, Memory, Bus, I/O를 IP 코어(Core)의 조합으로 설계 구현하며, SoC 로봇워의 소프트웨어 기술은 아군/적군을 식별하는 이미지 캡의 색상 및 형체를 인식하는 이미지 프로세싱 기술을 포함한다. SoC 몸체부는 주변광에 영향을 받지 않고 로봇을 움직일 수 있는 LED 변복조 기술과 로봇 가속도 제어를 위한 모션 제어기(Motion Controller), RS-232 유/무선 통신, USB, Ir 인터럽터 등을 마이크로 컨트롤러에 의해 제어하는 기술을 제공한다. 시뮬레이션 프로그램은 SoC 로봇워의 전략을 수립하기 위한 로봇의 기본 성능을 테스트 할 수 있는 소프트웨어 프로그램이며 SoC 로봇워 통신 프로토콜에 의해 정의된 명령어를 하드웨어 없이 테스트가 가능토록 기술적 지원을 한다.

상기의 목적 달성을 위한 SoC 로봇워의 전체적인 구성은 크게 SoC 로봇과 SoC 로봇 경기장 및 구동 프로그램으로 구성된다. SoC 로봇은 다시 SoC 두뇌부와 몸체부로 나뉘어 지며 두뇌부의 구현을 위해서는 SoC 플랫폼, 재설계 가능한 IP 코어를 가지고 SoC 칩을 설계 제작한다. SoC 두뇌부는 자체 개발한 반도체 IP 및 공개된 IP를 합법적으로 사용하여 구현하도록 하며 IP 기능블록을 추가할 수 있도록 구성한다. SoC 로봇 두뇌부는 바람직하게는 SoC 플랫폼을 기반으로 하여야 하고, 이미 기술한 바와 같이 CPU-IP, SRAM, 유무선 통신-IP, 이미지프로세싱-IP, GPIO-IP 등이 포함 된다. CPU-IP 구성은 EISC, RISC, CISC 등의 다양한 구조로 설계되어 포함되며 유무선 통신-IP는 RS-232C, USB 및 필요에 따라 표준화된 통신 프로토콜 블록으로 구성한다. SoC 몸체부는 SoC 두뇌부와 통신 가능한 타입으로 구성되며 각종 기능 모듈들이 하드웨어적으로 구성된다.

SoC 로봇 경기장은 SoC 로봇 전용 경기장을 의미하며, 검은 외각 테두리를 이용하여 SoC 로봇으로 하여금 경기장에서 벗어나지 않도록 하는 센싱 정보를 제공도록 구성한다. SoC 로봇은 내장된 포토인터럽트를 사용하여 경기장 밖으로 나가지 않도록 한다. SoC 로봇 경기장은 여러 개의 장애물을 포함하도록 하며 필요에 따라 장애물의 개수를 조절할 수 있다. SoC 로봇 경기규칙은 일대일 혹은 그룹간의 경기를 진행할 수 있도록 만들어지며 각각 자신의 로봇에 피아를 식별할 수 있는 이미지 정보를 플래그 형태로 지니도록 하며 로봇 헤더에 있는 이미지센서-IP를 이용하여 피아식별 처리 알고리즘을 수행할 수 있도록 한다. 또한 로봇이 발사할 수 있는 전자포탄의 수량은 일정한 양으로 한정할 수 있으며 프로그램적으로 수정할 수 있도록 한다. 상대방 전자포탄에 노출된 로봇은 전면 표시창을 통하여 에너지 감소를 표현하게 되며 에너지가 고갈되면 폭발음과 함께 움직임을 멈추도록 한다. SoC 경기 진행자는 움직임이 멈춘 로봇의 이미지 식별자 부분에 일정한 색상과 형태의 이미지 캡을 씌워 상대편 로봇으로 하여금 재공격을 하지 않도록 처리한다. 로봇 경기장의 벽면에는 각기 다른 모양의 패턴이 그려져 있어, 로봇은 이 모양을 영상 처 리하여 로봇의 위치를 파악할 수 있다.

이하, 본 발명의 구성 및 동작에 관한 상세한 기술을 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 SoC 로봇의 전체 구성도를 나타낸 것이다. 도 1에서 도시한 바와 같이 SoC 로봇(1)은 두뇌부(10), 이미지센서부(20), 몸체부(30)를 포함하여 구성된다. 상기 두뇌부(10)은 이미지 정보를 입력받으며, 상기 몸체부(30)에 구동명령을 전달한다. 즉, 이미지센서부(20)로부터 획득한 이미지 정보는 두뇌부(10)로 전송되고, 다시 이미지 정보는 후술하는 두뇌부의 이미지센서 인터페이스-IP를 통하여 CPU-IP에 의해서 처리된 후 몸체부(30)에 전달할 명령을 만들어 낸다. 상기 몸체부(30)는 상기 전달된 명령에 따라 해당 동작을 수행하게 된다. 여기서, 상기 두뇌부(10)의 각 모듈은 재사용 가능한 IP로 구성된다.

도 2는 본 발명에 따른 SoC 로봇의 두뇌부 구성도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 로봇의 두뇌부 SoC 플랫폼 구성도를 나타낸 것이다.

도 2에서 SoC 플랫폼(15)은 도 3과 같이 각 IP가 공통으로 가져야하는 신호들을 정의한다. 다시 말하면, 각 IP는 플랫폼에 연결될 수 있는 형식으로 신호를 출력하여야 한다. 반도체 IP는 하드웨어 합성이 가능한 프로그램 언어를 사용하여 개발한 각종 하드웨어 블록을 의미하며 프로그램 레벨에서는 각 입출력 포트, 신 호, 변수 등을 기술하도록 되어있는데 이러한 입출력 포트에서 SoC 플랫폼(15)을 통하여 다른 IP로 데이터가 이동하기 위해선 플랫폼에 정의된 형식으로 전달해야만 한다. 예를 들면, 도 3의 SoC 플랫폼(15)에 %1, %2, %3, %4 와 같은 형태의 신호로 트랜잭션이 이루어지도록 구성되어진다면 SoC 내의 모든 IP는 도 3과 같이 %1, %2, %3, %4 와 같은 인터페이스가 가능하도록 설계되어야 한다. 또한, 상기 신호형식의 예로는, 상기 도 3에 도시된 바와 같이 플랫폼 클럭, 플랫폼 리셋, 플랫폼 데이터, 플랫폼 어드레스가 있다.

도 2에 도시된 CPU-IP(11)는 두뇌부(10)의 명령을 처리하는 CPU 반도체 IP이며 표 1은 주요한 레지스터를 나타내고 있다. 표 1의 레지스터는 하드웨어 설계 가능한 언어를 사용하여 만들어지는 하드웨어 소자이다.

메모리-IP(12)는 CPU-IP(11)에서 데이터를 보관하는 데이터 캐쉬(CACHE) 기능을 발휘하는 반도체 IP로서 CPU-IP(11)가 표 1의 레지스터 상태에 따라 데이터를 입출력하는 메모리 기능 IP 이다. 유선모듈-IP(13)는 후술하는 SoC 로봇 몸체부(30)에 있는 유선모듈(32)과 RS-232C 통신, 혹은 USB-통신을 수행할 수 있는 IP 이다. 무선모듈-IP(14)는 SoC 로봇간의 음성 통신을 하는 기능을 수행하는 IP이다.

표 1. CPU-IP 주요 레지스터 및 기능

FPGA인터페이스-IP(17)는 이미지센서인터페이스-IP(16)로부터 받은 영상정보를 처리하여 CPU-IP(11)와 통신하는 IP이다. GPIO-IP(18)는 I/O 채널을 제공하는 IP이다. ROM(19)은 CPU-IP 명령을 제어하는 프로그램을 수행하며 SoC 로봇의 스타트-업(Start-Up) 코드가 포함되고 로봇에서 사용하는 각종 전략에 관한 프로그램이 들어있다.

음성인식모듈-IP(42)는 후술하는 음성마이크 시스템을 이용하여 사람의 음성을 받아들이고, 로봇에게 특정 명령을 수행하도록 하는 것이다.

도 4(a)는 본 발명에 따른 SoC 로봇의 이미지 센서부 구성도이다.

이미지 센서는 카메라로 들어오는 RGB(RED: GREEN: BLUE) 아날로그 신호를 처리하기 위한 블록이며, 도 4(b)와 같은 레지스터 세팅 및 레지스터 접근을 통하여 구현한다. RGB 각 신호의 어드레스 값에 접근하게 되면 빨간색(Red), 파란색(Blue), 녹색(Green)의 값을 데이터로 얻어올 수가 있다. LCD 콘트롤 레지스터 세팅, 프레임 세팅 등 동작모드에 관하여 세부적인 세팅을 해야 하며, SCAN 모드 세팅에 따라 듀얼 4-비트(Dual 4-bit), 싱글 4-비트(Single 4-bit), 싱글 8-비트(Single 8-bit)의 데이터 스캔 모드를 세팅할 수 있으며, DISPLAY 모드 세팅은 모노크롬(Monochrome) 방식, 그레이(Gray) 방식, 256 컬러 방식 등을 정하는 역할을 하게 된다. 이미지센서 인터페이스-IP(16)은 SoC 로봇의 영상정보 점검을 할 때도 사용되어진다.

도 5는 본 발명에 따른 SoC 로봇의 이미지 디버거 구성도이다. 영상정보 디버깅을 위해서는 SoC 로봇 두뇌부의 이미지센서 인터페이스(16)단을 비디오케이블(41)을 이용하여 모니터(40)와 연결할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 SoC 로봇 몸체부의 구성도이다. 로봇의 몸체는 두뇌부로부터 전달된 명령을 수행하는 범용적인 보드를 의미하며, 마이크로프로세서(31), 유선모듈(32), 구동부(33), 발사통제부(34) 등으로 구성된다.

상기 마이크로프로세서(31)는 몸체부의 모든 재원을 관리하는 제어 프로그램이 내장되고 구동부(33)는 로봇 몸체의 좌우 움직임에 관한 제어를 수행한다.

상기 발사통제부(34)는 전자포탄을 발사 및 제어 하는 모듈이다. 주변광의 영향으로 인한 오동작이 일어나지 않도록 발사통제부에는 변조 기능이 추가되며 수광부는 필터링을 통하여 주변 잡음을 최대한 제거한 후 복조를 통하여 적의 전자포탄에 의한 피해 상황을 전면판에 디스플레이 하도록 구성된다.

도 7(a)는 본 발명에 따른 SoC 로봇의 유선모듈 인터페이스 구성도이다. 두뇌부(10)와 몸체부(30) 간의 통신은 도 7(a)와 같이 유선통신을 활용하도록 구성함을 원칙으로 하며 두뇌부에서 수집된 영상처리 정보를 로봇의 몸체에 전달하는 통로가 된다. SoC 로봇 두뇌부(10)와 몸체부(30)는 규정된 통신 프로토콜을 사용하도록 하며 명령(Command)의 종류 또한 규정된 명령어를 사용하도록 한다. 유선통신을 구현하기 위해서는 도 7(b)와 같이 트랜시버(transceiver)를 구현하고 구성을 세팅해야 한다. 트랜시버는 송수신 데이터, 제어신호 등으로 구성되어 있다. 송수신 트랜잭션은 모르스부호 형태로 전송되어온 데이터를 각각 저장할 수 있는 FIFO 형태의 버퍼를 내장하여 수신 트랜잭션의 경우 내부 버퍼가 가득 차게 될 때 수신 인터럽트를 발생시켜 CPU로 하여금 데이터를 읽어가도록 하며 송신 트랜잭션의 경우 수신 트랜잭션을 멈추고 수행토록 한다. 또한, 유선통신 사이에는 동일한 구성설정을 해주어야하며 통신포트, 통신속도, 데이터방식 등을 고려해야 한다.

도 8은 본 발명에 따른 SoC 로봇의 무선모듈 인터페이스 구성도이다. SoC 로봇 군단간의 게임에 있어서는 도 8과 같은 무선통신 모듈을 사용하도록 한다. 1 대 N의 무선통신을 수행하기 위해서 서로 다른 그룹의 로봇들은 캐리어(Carrier) 주파수를 다르게 설정하도록 구성하며, 같은 그룹의 로봇간의 통신에 있어서는 하나의 로봇이 전달하는 모든 데이터를 다른 모든 로봇이 받을 수 있도록 하고 음성변조 등의 기술을 활용한 고유한 로봇언어를 통한 데이터 전송방식 또한 취할 수 있도록 구성한다.

도 9는 본 발명에 따른 SoC 로봇 구동부 구성도이다. 도 9(a)와 같이 구동부(33)는 속도 및 위치 제어를 수행하기 위하여 모터 및 엔코더로 구성하여 피드백 루프 제어를 하도록 한다. 이 때 마이크로 콘트롤러(31)는 모터 제어를 위한 PWM 신호 파형을 만들어주고 엔코딩된 주파수를 읽음으로써 로봇 구동의 모션을 통제하게 되는데, 도 9(b)와 같이 마이크로 콘트롤러의 PWM 처리단에 DC-모터 구동용 드라이버를 연결하여 구성한다. 모터의 회전속도 정보를 읽는 방법은 도 9(c)와 같이 엔코더 입력회로와 배타적 논리합(XOR) 소자를 사용한 로직으로 구성할 수 있다.

도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 SoC 로봇 발사통제부 구성예를 보여주는 도면이다.

발사통제부(34)에 관한 개념도에서 발사장치는 전자포탄을 나타내는 발광다이오드, 레이저빔, IR 등을 이용하게 된다. 여기서, 도 10a는 IR을 전자포탄으로 이용하는 경우이고, 도 10b의 경우는 주변광의 영향으로 발광 다이오드 사용이 용이하지 못한 경우가 있으므로 변조회로를 앞단에 두도록 하여 신호를 처리하도록 구성한 것이다. 상대 로봇으로부터 들어온 신호는 주변광 등의 노이즈 성분이 많으므로 필터회로를 앞단에 두어서 잡음제거를 하도록 회로를 구성한다. 각 구성예에서, SoC 로봇 경기의 진행상황을 표시하는 화면 표시기는 LED 소자 혹은 LCD 모니터를 사용하여 정하여진 경기 규칙에 따라 화면을 갱신토록 구성한다.

도 11은 SoC 로봇의 구동 프로그램 흐름도이다. 앞서 말한 것처럼 SoC 로봇이 가동되는 순간 이미지센서(20)는 주변의 정보를 탐색하여 RGB 아날로그 신호로 표현되어지는 영상을 그대로 처리하거나 YUV 스티뮬러스(Stimulus) 신호로 변환하여 이미지프로세싱을 처리할 수 있도록 이미지센서인터페이스-IP(16)에 연결 되어진다. 이미지 프로세싱을 수행하여 얻어진 결과를 토대로 피아식별을 하게 되고, 식별된 결과에 따라 적군일 경우 CPU-IP(11)로 하여금 적을 공격하거나 회피하도록 하는 명령을 발생하도록 한다. SoC 로봇은 피아식별 결과에 따라서 행동하는 요령을 기술한 프로그램을 ROM(19)에 내장하게 되고 ROM(19)이 정해놓은 프로그램 절차에 따라서 CPU-IP(11)는 적절한 명령을 수행하게 된다. 수행되어진 명령 데이터는 유선모듈-IP(13)를 경유하여 RS232C 또는 USB 방식의 데이터 스트림으로 유선모듈-IP(13) 내의 트랜시버를 통해 SoC 로봇 몸체부(30)로 전송되어지고 몸체부에서는 수신된 명령 데이터 스트림을 따라서 명령을 수행하게 된다. 적군이라는 명령이 왔을 경우 도 8의 무선모듈-IP(14)를 통해서 같은 그룹의 로봇에게 무선통신 방식으로 알리게 되고, 도 6과 같이 SoC 로봇 몸체부(30)의 마이크로프로세서(31)로 하여금 SoC 로봇 몸체를 구동하는 구동부(33)를 동작시켜서 로봇을 프로그램된 값만큼 이동시킨 다음 도 10과 같이 전자포탄을 발사하는 발사통제부(34)를 작동시켜 적을 공격하도록 한다. 유선모듈(32)에 전달된 명령 데이터 스트림이 아군일 경우 역시 ROM(19)에 의해 정의된 프로그램 방식에 따라 로봇을 회피할 수 있도록 도 9의 구동부(33)를 동작시키게 된다.

도 12(a)는 SoC 로봇의 명령 프로토콜 구조를 나타낸다. SoC 로봇의 명령 프 로토콜은 시작코드, 명령코드 그리고 파라미터로 구성된다. 시작코드는 통신의 시작을 나타내는 약속된 시작코드이며 X바이트로 구성된다. 명령코드는 명령을 나타내는 코드이며 파라미터는 일부 명령이 수행해야하는 함수에 필요한 리턴값을 정의한다. 도 12(b)는 캐터필드 방식의 로봇에서 좌측 캐터필러 속도를 최저 0에서 최고 255 사이에서 ‘1‘ 값으로 하라는 명령을 수행하는 구문이다. SoC 로봇의 명령 프로토콜은 로봇이 수행하는 명령 개수에 따라서 그 크기를 변화시킬 수 있다. 도 12(c)는 SoC 로봇의 명령을 컴퓨터상에서 시뮬레이션 할 수 있는 프로그램이다. 본 시뮬레이션을 이용하여 로봇의 각종 명령어를 테스트할 수 있다. 로봇을 보유하지 않은 초기 개발단계에서 로봇의 두뇌부를 PC에 연결하고 각 명령어를 테스트 할 수 있다.

도 13은 본 발명에 따른 SoC 로봇 두뇌부의 회로 구성예를 나타낸다. SoC 로봇 두뇌부는 참가팀이 임의로 제작하여 경기에 참가할 수 있도록 허용하나 SoC 로봇 몸체는 규정된 몸체부를 반드시 사용하여 경기에 출전해야하며 이 때 몸체부와의 인터페이스 프로토콜 또한 규정된 프로토콜을 따라야만 한다.

도 14는 본 발명에 따른 SoC 로봇 몸체부의 회로 구성예를 나타낸다. 몸체부의 전략을 소프트웨어적으로 구성할 수 있도록 프로그램이 가능한 롬을 사용하도록 한다.

도 15는 본 발명에 따른 SoC 로봇 전자회로 구성예이다. 도 15와 같이 SoC 로봇 회로구성은 재사용 가능한 반도체 IP 설계를 통한 SoC 두뇌부를 하나의 칩으로 제작하여 몸체부와 통신 인터페이스를 구축하도록 한다. 로봇워 경기는 규정된 사이즈의 경기장에서 일대일 또는 그룹대 그룹으로 경기를 진행토록 하며 전면표시창을 통해 로봇워의 경기 진행 상황을 나타내도록 한다. 상대편 로봇이 쏜 전자포탄을 맞게 된 로봇은 자신이 허용할 수 있는 에너지를 일정 단위로 감소시키게 되며 에너지가 고갈 되었을 때 로봇은 폭발음 소리와 함께 움직임을 멈추고 경기에서 패하게 된다.

도 16은 본 발명에 따른 음성인식 모듈 회로구성도를 나타낸다. 음성인식모듈(42)은 위에서 설명한 바와 같이, 사람의 음성을 받아들여 로봇에게 특정 명령을 수행하도록 하는 것으로, 본 발명에서는 음성인식 사용 시 잡음(노이즈)을 최대한으로 줄이기 위해 무선마이크 시스템(43)을 사용하였다.

도 17은 본 발명에 따른 로봇워 경기장 모형도이다. 로봇 경기장은 SoC 로봇워를 진행하는 야전필드가 되며 불규칙한 장애물들을 설치하여 구성한다. SoC 로봇은 적외선 인터럽트 센서를 사용하여 경기장 내에서만 활동할 수 있으며 자의에 의해 경기장 밖으로 나갔을 경우 경기에 패한 것으로 간주하게 된다.

도 18은 경기장의 벽면 모형도를 나타내며 경기장 벽면에는 각기 다른 패턴이 그려져 있어, 로봇이 경기장 내에서의 현재 위치를 파악하는데 사용된다. 여기서, 벽면의 패턴모양은 상황에 따라 변경 가능함은 물론이다.

도 19는 SoC 로봇워의 경기진행 흐름도를 나타내며, 본 발명의 로봇워 경기 진행방식은 상기 도 19에 한정되지 않으며, SoC를 활용한 로봇 경기 진행에 수정 활용되어질 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발 명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 기존의 로봇 경기들이 명령서버(Command Sever) 컴퓨터를 활용하여 일정한 데이터 통신을 통한 움직임 제어를 기반으로 구성되어져 있는데 반하여, SoC와 재사용 가능한 반도체 IP에 관한 연구가 활발한 점을 고려한 SoC를 탑재한 로봇과 그 로봇의 이용에 관한 사항을 다루고 있다.

따라서, 본 발명을 통하여 SoC 및 반도체 IP 기술확대에 지대한 관심을 불러일으킬 것으로 기대하며, 또한 SoC 활용을 적극 확대하는 효과가 있다.

Claims (24)

1. 이미지정보를 입력받으며, 몸체에 구동명령을 하달하는 두뇌부(10); 외부의 이미지정보를 획득하는 이미지 센서부(20); 두뇌부의 명령을 받아 동작하는 몸체부(30)를 포함하여 구성되고, 상기 두뇌부의 각 모듈은 재사용 가능한 IP로 이루어지며,

   상기 두뇌부는 SoC 플랫폼(15); 두뇌부(10)의 명령을 처리하는 CPU-IP(11); 데이터를 보관하는 메모리-IP(12); 내부 또는 외부와의 통신을 담당하는 통신용-IP; 이미지정보를 처리하는 이미지센서 인터페이스-IP(16); 이미지정보를 처리하고 CPU-IPCPU-IP와 통신하는 FPGA 인터페이스-IP(17); 입출력 채널을 제공하는 GPIO-IP(18); 및 제어프로그램을 저장하는 ROM(19)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
2. 삭제
3. 청구항 제1항에 있어서, 상기 SoC 플랫폼(15)은 각 IP가 공통으로 사용할 수 있는 신호형식을 정의하여 제공하는 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
4. 청구항 제3항에 있어서, 상기 신호형식에는 플랫폼 클럭, 플랫폼 리셋, 플랫폼 데이터, 플랫폼 어드레스 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
5. 청구항 제1항에 있어서, 상기 이미지 센서부(20)는

   카메라;

   미리설정된 기능을 수행하는 복수의 레지스터;

   이미지 디버거; 및

   모니터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
6. 청구항 제1항에 있어서, 상기 이미지 센서부(20)는

   RGB 룩업 테이블(Look-up Table);

   LCD 컨트롤 세팅;

   스캔(scan) 모드; 및

   디스플레이 모드를 가지는 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   청구항 제5항에 있어서, 상기 이미지 디버거는 이미지정보를 디버깅하는 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
8. 청구항 제1항에 있어서, 상기 몸체부(30)는

   몸체부(30)의 모든 재원을 관리하는 마이크로프로세서(31);

   두뇌부(10)와의 통신을 담당하는 유선모듈(32);

   몸체의 움직임을 제어하는 구동부(33); 및

   전자포탄을 발사, 제어하는 발사통제부(34)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   청구항 제8항에 있어서, 상기 몸체부(30)는

   로봇의 현재 상태를 표시할 수 있는 상태표시창을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
10. 청구항 제1항에 있어서, 상기 통신용-IP는

    유선통신을 제어하는 유선모듈-IP(13);

    무선통신을 제어하는 무선모듈-IP(14)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제10항에 있어서, 상기 통신용-IP는

    음성인식에 의한 통신을 제어하는 음성인식모듈-IP(42)를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    청구항 제10항에 있어서, 상기 유선모듈-IP(13)는 RS232C 또는 USB를 이용한 트랜시버로 구성된 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
13. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    청구항 제10항에 있어서, 상기 무선모듈-IP(14)는 로봇과 로봇 사이의 통신을 담당하는 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
14. 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    청구항 제10항에 있어서, 상기 무선모듈-IP(14)는 1 대 N 무선통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
15. 청구항 제10항에 있어서, 상기 무선모듈-IP(14)는 동일 그룹의 로봇들 사이의 통신에는 동일한 캐리어주파수를 사용하고, 다른 그룹의 로봇들은 캐리어주파수를 다르게 설정한 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
16. 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    청구항 제10항에 있어서, 상기 무선모듈-IP(14)는 고유의 로봇언어를 사용하여 통신하는 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
17. 청구항 제8항에 있어서, 상기 구동부는

    로봇 구동모션을 제어하는 마이크로프로세서;

    로봇에 동력을 제공하는 모터;

    속도 및 위치 신호를 피드백하는 엔코더를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
18. 청구항 제8항에 있어서, 상기 발사통제부는

    발사통제부를 제어하는 마이크로프로세서;

    상대 로봇을 향해 발사하는 전자포탄;

    상대의 전자포탄을 인식하는 수광필터; 및

    진행상황을 표시하는 화면표시기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
19. 청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    청구항 제18항에 있어서, 상기 전자포탄은

    발광 다이오드 또는 레이저빔 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
20. 청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    청구항 제8항에 있어서, 상기 유선모듈(32)은 RS232C 또는 USB를 이용한 트랜시버로 구성된 것을 특징으로 하는 SoC 로봇 시스템.
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