KR101963683B1 - 엣지 주행 라인 추종 코딩 로봇의 명령 실행 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엣지 주행 라인 추종 코딩 로봇의 명령 실행 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 엣지 주행 라인 추종 코딩 로봇의 명령 수행 방법에 있어서,
상기 명령 수행을 위한 명령 코드 각각은 서로 인접하여 연속되는 시작색 부분(11)과 중간색 부분(12)과 기본색 부분(13) 순서로 구성되고 상기 라인의 엣지 측면을 따라 배치되며,
상기 시작색 부분(11)은 상기 명령 코드의 시작을 나타내는 색상이고 각 명령 코드에 대해 동일한 색상이 사용되며,
상기 중간색 부분(12)과 기본색 부분(13)은 시작색 부분(11)과 상이한 색상이며,
상기 중간색 부분(12)과 기본색 부분(13)의 색상 조합에 따라 대응하는 명령이 할당되며,
상기 코딩 로봇이 상기 라인의 엣지를 따라 주행하면서 상기 코딩 로봇의 하단에 존재하는 칼라 센서(10)에 의해 차례로 인식되는 중간색 부분(12)과 기본색 부분(13)의 색상 조합에 따른 명령 코드에 대응하는 작동을 수행하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명을 이용하면, 본 발명에서는 사용 가능한 코드의 가지수가 획기적으로 확장되어 엣지 주행 코딩 로봇이 주행하면서 다양한 명령을 수행하는 것이 가능해진다.

Description

엣지 주행 라인 추종 코딩 로봇의 명령 실행 방법{Instruction Implementing Method for Edge Driving Line Tracing Robot}

본 발명은 엣지 주행 라인 추종 코딩 로봇의 명령 실행 방법에 관한 것이다.

컴퓨터 코딩의 조기 교육의 중요성이 부각됨에 따라 어린이들에게 로봇을 이용하여 코딩을 교육시키는 코딩 로봇이 각광을 받고 있고, 코딩 로봇을 이용하여 라인을 따라 주행을 하게 하는 라인 추종 코딩 로봇이 개발되었다.

그런데, 최근에 시판된 오조봇사의 오조봇 로봇과 같은 종래기술의 라인 추종 코딩 로봇에서는 도1과 같이 하나의 코드가 다수개의 칼라(도1에서는 녹색, 빨강색, 파란색의 3가지 칼라)의 조합으로 형성되는 칼라 코드(1)를 패드(2) 위의 라인(3)(도1에서는 검은 색 라인) 위에 배치하여, 이 칼라 코드(1)가 코딩 로봇(4)의 하부에 존재하는 칼라 센서(미도시)에 의해 인식되어 이 칼라 코드(1)에 의해 라인(3)에서의 코딩 로봇(4)의 주행 방향(직진, 좌회전, 우회전 등) 등의 주행 동작이 결정되어 라인을 따라 해당 칼라 코드(1)에 대응하게 주행을 하는 방식을 사용하고, 코딩 로봇(4)이 검정선의 중심 위로 주행하는 방식을 사용한다.

그래서, 이러한 종래기술에서는 다수개의 칼라의 조합으로 형성되는 칼라 코드(1)를 사용하므로, 사용자인 어린이가 칼라들의 조합에 따른 명령들을 용이하고 신속하게 기억하지 못하여 자신의 원하는 주행 경로에 따른 칼라 코드(1)의 배치를 신속하고 용이하게 하기가 어렵게 된다.

또한, 칼라 코드(1)를 검정색 라인(3)에 배치하여 코딩 로봇(4)이 검정선의 중심 바로 위를 주행하는 방식이어서 코딩 로봇(4) 하부 좌우에 2개의 흑백 센서(미도시)를 배치하여 로봇이 검정색 라인(3)을 벗어나지 않도록 미세한 지그재그 방식으로 전진하도록 제어하므로, 칼라 센서 이외에 추가적으로 2개의 흑백 센서가 장착되어야 하므로 제조 원가가 상승하게 된다.

그리고, 코딩 로봇(4)이 검정선의 중심 바로 위를 주행하는 방식이므로 중앙선의 우측으로 주행하는 일반적인 도로 주행 방식과 상이하여 도로 주행 학습 효과도 없게 된다.

결국, 오조봇과 같은 종래기술의 주행 로봇(4)은 다수의 칼라 조합에 따른 칼라 코드를 주행 명령으로 사용하므로 사용자인 어린이가 원하는 주행 경로를 신속하고 용이하게 코딩(작성)하기 어렵고, 검정선의 중앙으로 주행하기 위해 2개의 흑백 센서가 추가되어야 하므로 제조 원가 상승의 원인이 되며, 검정선의 중앙을 따라 주행하게 되어 중앙선의 우측을 따라 주행하는 일반 도로 주행 방식과 상이하여 유아동을 위한 도로 교통 안전 교육도 어렵게 되는 문제점이 있다.

이러한 종래기술에 따른 라인 중앙 주행 로봇의 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인의 선행 출원인 특허출원 2017-16922(2017.2.7일 출원)에서는 도2와 같은 형상의 엣지 주행 라인 추종 코딩 로봇(이하, 엣지 주행 코딩 로봇이라고도 약칭함)을 제시하고, 엣지 주행 코딩 로봇의 주행 동작을 제어하기 위한 코드로서 단일 칼라의 스티커를 사용하여 라인의 측면에 해당 코드용 단일 칼라의 스티커를 부착하여, 도3과 같이 엣지 주행 로봇(5)이 라인(6)의 가장자리((7)를 따라 주행하다가 하부의 칼라 센서(도2의 도면기호 10에 해당)에 의해 스티커(8)의 색상을 인식하여 이 색상에 대응하는 코드에 따른 동작이 실행되게 하였다.

그러나, 이렇게 단일 칼라 스티커(8)를 사용하면 상이한 색상으로 나타낼 수 있는 코드의 가지수가 너무나 한정적이라서 엣지 주행 코딩 로봇(5)이 인식할 수 있는 코드의 가지수를 크게 확장하는 것이 불가능하여 음악 연주용 악보 코드와 같이 많은 코드 가지수가 필요한 경우에는 이러한 종래기술의 단일 칼라 스티커(8)을 사용할 수 없게 된다.

한국특허출원번호 2017-16922호(2017.2.7일 공개)

이러한 종래기술의 문제점을 감안하여, 본 발명은 엣지 주행 코딩 로봇이 주행하면서 많은 종류의 명령을 수행하게 하는 방법을 제공한다.

이상과 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 엣지 주행 라인 추종 코딩 로봇의 명령 수행 방법에 있어서,

상기 명령 수행을 위한 명령 코드 각각은 서로 인접하여 연속되는 시작색 부분(11)과 중간색 부분(12)과 기본색 부분(13) 순서로 구성되고 상기 라인의 엣지 측면을 따라 배치되며,

상기 시작색 부분(11)은 상기 명령 코드의 시작을 나타내는 색상이고 각 명령 코드에 대해 동일한 색상이 사용되며,

상기 중간색 부분(12)과 기본색 부분(13)은 시작색 부분(11)과 상이한 색상이며,

상기 중간색 부분(12)과 기본색 부분(13)의 색상 조합에 따라 대응하는 명령이 할당되며,

상기 코딩 로봇이 상기 라인의 엣지를 따라 주행하면서 상기 코딩 로봇의 하단에 존재하는 칼라 센서(10)에 의해 차례로 인식되는 중간색 부분(12)과 기본색 부분(13)의 색상 조합에 따른 명령 코드에 대응하는 작동을 수행하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명을 이용하면, 본 발명에서는 사용 가능한 코드의 가지수가 획기적으로 확장되어 엣지 주행 코딩 로봇이 주행하면서 다양한 명령을 수행하는 것이 가능해진다.

도1은 종래기술에 따른 오조봇 코딩 로봇의 주행 방법을 설명하는 도면.
도2는 본 발명이 적용되는 엣지 주행 코딩 로봇의 측면 사시도와 저면 사시도를 도시함.
도3은 본 발명이 적용되는 엣지 주행 코딩 로봇이 검정 중앙선의 엣지를 따라 주행하는 것을 도시함.
도4는 본 발명에 따른 멀티 칼라 코드의 구성을 도시함.
도5는 본 발명에서 엣지 주행 코딩 로봇이 엣지 주행하면서 본 발명에 따른 멀티 칼라 코드를 인식하는 것을 도시함.
도6은 본 발명에 따른 멀티 칼라 코드를 적용하여 음악 연주용 동작 코드를 할당하는 방법을 도시함.
도7은 본 발명에서 엣지 주행 코딩 로봇이 180도 회전하여 주행하는 것을 도시함.
도8은 본 발명에서 엣지 주행 코딩 로봇이 JUMP_RIGHT 코드를 수행하는 것을 도시함.
도9는 본 발명에서 건반의 키에 할당된 중간색과 기본색의 색상을 표시함.
도10은 본 발명에서 음악 연주용 코드에 할당된 색상 조합표.
도11은 본 발명에서 칼라 센서가 중간색과 기본색을 인식하는 방법을 도시함.
도12는 본 발명에서 라인의 좌우에 음악 연주용 코드들이 할당되어 있는 것을 도시함.
도13은 본 발명에서 음악 연주용 코드들이 배치되어 있는 양방향 직선형 라인 트랙을 도시함.
도14는 본 발명에서 음악 연주용 코드들이 배치될 수 있는 양방향 직선형 라인 트랙을 도시함.
도15는 본 발명에서 외곽에 음악 연주용 코드들이 배치될 수 있는 원형 라인 트랙을 도시함.
도16은 본 발명에서 외곽에 음악 연주용 코드들이 배치될 수 있는 타원형 라인 트랙을 도시함.

먼저, 도2에 나타난 엣지 주행 코딩 로봇의 칼라 센서(10)에 대해 간략히 설명한다.

도2에 나타난 것과 같이, 칼라 센서(10)는 엣지 주행 코딩 로봇의 전면 하부의 길이 방향 중심선에 위치하여 하부 패드의 색상을 인식하게 된다. 여기서 칼라 센서(10)는 통상 RGB 3색(적색, 녹색, 청색)을 감지하여 각 색의 밝기 값을 동시에 출력한다. 이때 칼라 센서(7)에 따라 흑색 레벨(그레이 레벨)을 따로 출력하는 센서도 있지만, 만약 그레이 레벨 출력이 없다면 출력된 RGB 3색 값을 수치적으로 합산하여 그레이 레벨 값을 구할 수 있다.

다음으로 도3을 참고로 하여 코딩 로봇이 검정 라인의 엣지를 따라 주행하는 방법(알고리즘)에 대해 설명하기로 한다.

엣지 주행 코딩 로봇(5)에 부착된 칼라 센서(10)의 전면에는 약 5x5mm의 개구부가 있다. 개구부는 검정색 부품(고무)으로 만들어져 있어 색상 인식에 영향을 주지 않는다. 즉, 칼라 센서(10)는 개구부 면적을 통해 보이는 색의 평균적인 색을 검출하게 된다.

따라서, 칼라 센서(10)가 검정 라인(5mm 이상의 두께) 중앙 위에 있다면 그레이 레벨 값은 0 근처가 되고, 완전히 선을 벗어나 흰 종이에 위치하면 100% 근처가 되며, 검정선과 흰 종이에 반반씩 걸쳐 있다면 50%가 될 것이다. 또한, 필요시 이렇게 되도록 미리 캘리브레이션 과정을 거친다.

초기에 엣지 주행 코딩 로봇(5)을 검정 라인(6)의 우측에 위치시키고 출발시키면 코딩 로봇(5)는 좌측으로 비스듬하게 주행하여 검정 라인 쪽으로 접근하게 제어되고, 계속 칼라 센서(10)를 통해 산출되는 그레이 레벨을 도출하여 칼라 센서(10)의 중심이 도3에 나타난 검정 라인(6)(엣지 주행 코딩 로봇(5)이 검정 라인(6)의 상부에 걸쳐 있어서 도시의 편의상 검정 라인(6)이 단절되어 표시되어 있지만 엣지 주행 코딩 로봇(5)의 하부에도 검정 라인(6)이 존재한다)의 우측 엣지(7)와 거의 일치하는 경우에는 칼라 센서(10)가 검정 중앙선(6)과 흰 부분을 거의 반반씩 걸쳐 있게 되므로 칼라 센서(10)에서 산출되는 그레이 레벨은 거의 50%가 된다.

그리고 나서, 엣지 주행 코딩 로봇(5)의 칼라 센서(10)의 중심이 우측 엣지(7)을 넘어서면 그레이 레벨이 50% 보다 작아지고 이렇게 되면 엣지 주행 코딩 로봇(5)이 다시 우측으로 비스듬하게 방향을 전환하게 제어되어 우측으로 비스듬하게 이동하게 된다.

그러면, 엣지 주행 코딩 로봇(5)의 칼라 센서(10)의 중심이 우측 엣지(7)을 다시 벗어나서 그레이 레벨이 50% 보다 커지고 이렇게 되면 엣지 주행 코딩 로봇(5)이 다시 좌측으로 비스듬하게 방향을 전환하게 제어되어 좌측으로 비스듬하게 이동하게 된다.

결국, 이러한 방식으로 엣지 주행 코딩 로봇(5)이 주행 시 칼라 센서(10)에서 도출되는 그레이 레벨이 기준 그레이 레벨인 50%가 되도록 제어되면, 엣지 주행 코딩 로봇(5)은 검정 라인(6)의 우측 엣지(7)를 중심으로 미세하게 좌우로 지그재그 방식으로 전환하면서 진행하게 되어, 결국 검정 라인(6)의 우측 엣지(7)를 따라 주행하게 된다.

물론, 그레이 레벨의 설정치를 변경하면 주행시 칼라 센서(10)의 중심이 검정 라인(6)의 엣지(7)에서 이격되는 정도가 조정되게 된다. 그래서 그레이 레벨이 50% 보다 작게 설정되면 검정 라인(6)에 조금 더 근접하게 검정 라인(6)의 엣지(7)을 따라 주행하고, 50% 보다 크게 설정되면 더 멀어지게 검정 라인(6)의 엣지(7)을 따라 주행하게 된다.

결국, 하나의 칼라 센서(10)에 의해 엣지 주행 코딩 로봇(5)이 검정 라인(6)의 엣지(7)를 따라서 주행 가능하게 되므로, 검정 라인(6)의 중심을 따라 이동하게 하는 오조봇과 같은 종래기술에서 필수적인 좌우 2개의 흑백 센서가 불필요하게 되어 제조 원가가 절감되게 된다.

다음으로, 이하의 도4에서 설명하는 본 발명의 멀티 칼라 코드를 인식하기 위해서는 도5와 같이 엣지를 따라 주행하는 엣지 주행 코딩 로봇(5)의 칼라 센서(10)가 하부의 멀티 칼라 코드의 칼라를 인식해야 하기 때문에, 엣지 주행 코딩 로봇(5)이 칼라 센서(10)에서의 그레이 레벨 값을 이용하여 엣지 주행하면서 칼라 센서(10)의 RGB 값을 이용하여 하부의 칼라를 인식시의 RGB값에 대해 설명한다.

RGB 3색의 칼라 센서(10)를 이용하는 경우에 엣지 주행 코딩 로봇(5)이 검정선의 엣지를 따라 주행 중에 하부가 흰색인 경우에는 RGB 3색 각각의 밝기가 비교적 균등하게 출력되지만, 흰색이 아닌 특정 색의 칼라 구간에 진입하면 색에 따라 출력 값이 서로 차이가 난다.

그래서, 칼라 센서(10)가 빨간색을 만나면 R 신호가 최대값으로 높아지고, 녹색을 만나면 G 신호가 최대값으로 높아지며, 노란색을 만나면 R과 G 신호가 동시에 최대값으로 높아지며, 청색을 만나면 B 신호가 최대값으로 높아지며, 자홍색을 만나면 R과 B값이 최대값으로 높아진다는 점을 감안하여, 칼라 센서(10)에서의 RGB 출력값을 이용하여 엣지 주행 코딩 로봇(5)이 검정색의 중앙선의 엣지를 따라 주행 시 칼라 센서(10)가 만나는 색상을 인식하게 된다.

한편, 본 발명과 같이 하나의 칼라 센서(10)를 사용하는 경우에, 엣지 주행 코딩 로봇(5)이 칼라 센서(10)가 없는 흰색 부분을 주행 중에는 그레이 레벨이 50% 정도이지만, 멀티 칼라 코드가 존재하는 칼라 구간에 진입하면 멀티 칼라 코드 때문에 그레이 레벨이 하락하여 엣지 주행 코딩 로봇(5)은 검정 라인 쪽으로 들어간 것으로 오인하여 벗어나게 제어하여 엣지 주행 코딩 로봇(5)이 검정 라인의 엣지를 상당히 이탈하게 되는 문제점이 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 종래기술에서는 칼라 센서(10)와는 별도로 검정색 라인 인식을 위한 적외선 LED와 적외선 센서 쌍을 사용하여, 적외선 센서에서 출력되는 그레이 레벨을 이용하여 엣지 주행을 수행하고, 칼라 센서는 칼라 코드를 인식하기 위해 사용됨으로, 종래기술에서는 별도의 적외선 센서를 추가함에 따른 비용 상승이 초래된다. 또한, 이 경우에 검정색 라인은 적외선으로만 검출 가능한 카본 블랙이 함유된 잉크로 인쇄되어야 한다.

그러나, 본 발명에서는 칼라 센서(10)가 R,G,B의 3개의 값을 인식하지만 이 값 중 최대값만 상기의 엣지 주행 알고리즘에 사용된다. 즉, 예를 들면 빨강(RED)는 R=255, G=0, B=0이므로 최대값은 255가 되어 흰색과 동일하게 인식되고, 노랑(YELLOW)는 R=255, G= 255, B=0 이므로 최대값은 역시 255가 되어 흰색으로 인식되며, 주행 라인의 검정은 R=0, G=0, B=0이므로 최대값은 0 이 된다.

그래서, 멀티 칼라 코드가 미존재하는 구간에서는 엣지 주행 코딩 로봇(5)은 칼라 센서(10)가 주행 라인의 검정색(최대값 0)과 주행 패드의 흰색(최대값 255)의 절반씩이 인식되어 그레이 레벨이 50%인 검정 라인의 엣지를 따라 주행하고, 멀티 칼라 코드가 존재하는 칼라 구간에 진입하더라도 엣지 주행 알고리즘에서는 멀티 칼라 코드의 중간색과 기본색의 색상이 모두 흰색으로 인식되어 멀티 칼라 코드의 존재가 무시되므로 여전히 검정 라인의 엣지를 따라 주행하게 하여 멀티 칼라 코드의 존재에 의해 엣지 주행에 초래되는 간섭이 없게 된다.

다음으로, 본 발명에서 엣지 주행 코딩 로봇이 명령 코드를 읽어 들여서 대응하는 작동을 수행하게 하는 멀티 칼라 코드의 구성에 대해 도4를 참고로 하여 자세히 설명하기로 한다.

도4의 상부와 하부에 도시된 것처럼, 본 발명의 멀티 칼라 코드는 기본적으로 시작색 부분(11)과 중간색 부분(12, 12-1, 12-2, 12-3)과 기본색 부분(13)의 순서로 구성되고, 이 순서대로 칼라 센서(10)에 의해 인식되게 된다.

또한, 중간색 부분(12, 12-1, 12-2, 12-3)은 도4의 상부 도면처럼 하나의 중간색 부분(12)을 가질 수도 있고, 도4의 하부 도면처럼 다수의 중간색 부분(12-1, 12-2, 12-3)(도4의 하부 도면에서는 3개의 중간색 부분을 가진다)을 가질 수도 있다. 이때, 시작색 부분(11)은 모든 멀티 칼라 코드의 시작 부분을 나타내는 것이기에 모든 멀티 칼라 코드에 대해 동일한 색상을 사용하는데, 도4와 같이 라인 추종용 패드의 바탕 색상과 동일한 흰색도 가능하고, 다른 임의의 색도 사용 가능하다. 다만 흰색 이외의 색상을 시작 색으로 사용하는 경우에는 아래에서 설명하는 중간색 부분(12)과 혼합되어 인식되는 혼합색 부분이 나타나는 문제가 발생하므로 인식시에 주의해야 한다.

그리고, 중간색 부분(12, 12-1, 12-2, 12-3)과 기본색 부분(13)은 시작색 부분(11)의 색상과 상이한 색상을 사용해야 하고, 중간색 부분(12, 12-1, 12-2, 12-3)과 기본색 부분(13)은 상이한 색상일 수도 있고 동일한 색상일 수도 있다.

그래서, 도4의 상부와 같이 단일의 중간 색 부분(12)을 가지는 경우에는 [(중간색 부분의 색상 가지수) x (기본색 부분의 색상 가지수)]의 기능(코드) 종류(가지수)를 가질 수 있고, 도4 하부와 같이 3가지의 중간색 부분을 가지는 경우에는 [(중간색1 부분의 색상 가지수) x (중간색2 부분의 색상 가지수) x (중간색3 부분의 색상 가지수) x (기본색 부분의 색상 가지수)]의 기능(코드) 종류를 가질 수 있게 되어, 중간색 부분의 개수가 늘어남에 따라 기하급수적으로 사용 가능한 기능들의 갯수가 늘어나게 된다.

한편, 칼라 센서(10)가 하부의 특정 면적(예 : 3mm x 3mm 면적)에 포함된 칼라를 인식하게 되므로 인쇄된 칼라들의 경계 부분에서는 인접하는 2개의 칼라들이 모두 포함된 혼합색 부분이 나타나게 되고 이러한 혼합색 부분은 코드와 무관한 부분이므로 무시되어야 하는데, 이 혼합색 부분의 폭은 중간색 부분(12)이나 기본색 부분(13)의 폭에 비해 매우 작아서(예를 들어, 인식 기간이 0.1초 미만), 동일 색상의 연속 인식 시간이 혼합색에 해당하는 0.1초 미만인 경우에는 무시해 버리는 방법을 사용하면 이러한 혼합색 부분에 의한 오류 가능성을 예방할 수 있다.

결국, 이상과 같은 본 발명을 이용하면, 단일의 칼라 센서를 사용하므로 제조 비용이 저렴하게 된다.

또한, 단일 칼라 센서를 사용하는 경우에도, 본 발명의 멀티 칼라 코드는 시작 색 부분이 코드의 시작 부분을 나타내게 되고, 시작색 부분 이후에 인쇄되는 중간색 부분(들)과 기본색 부분의 순서 조합 개수에 의해 코드가 형성된다.

그리고, 단일 칼라 센서를 사용하더라도, 멀티 칼라 코드에 다수의 중간색 부분을 둘 수 있어서 칼라 순서 조합이 획기적으로 확대되어 코드 가지수가 획기적으로 늘어나게 된다.

한편, 위에서는 본 발명의 멀티 칼라 코드의 중간색 부분과 기본색 부분의 색상을 인쇄하는 것으로 기재하였으나, 사용자가 칼라팬으로 칠하여 형성하는 것도 가능하는 등, 다양한 방법에 의해 형성 가능하다.

다음으로, 이상과 같은 본 발명의 멀티 칼라 코드를 음악 연주용 코드용으로 사용하여, 엣지 주행 코딩 로봇이 라인의 엣지를 따라 이동하면서 본 발명에 따른 멀티 칼라 코드를 읽어서 다양한 음악 연주를 하게 하는 음악 연주용 코드를 할당하는 방법에 대해 설명하기로 한다.

도5는 본 발명에 사용되는 엣지 주행 코딩 로봇(20)이 라인(21)의 엣지를 따라 점선 화살표 방향으로 이동하면서 칼라 센서(10)에 의해 본 발명에 따른 멀티 칼라 코드(22-1, 22-2, 22-3)를 읽게 되는 것을 도시한다. 이때, 도5에서는 본 발명에 따른 멀티 칼라 코드(22-1, 22-2, 22-3)가 도4의 상부와 같이 각각 1객씩의 시작색 부분(22-1)(흰색)과 중간색 부분(22-2)과 기본색 부분(22-3)으로 구성되는 것으로 도시되어 있고, 도5에서는 도시의 편의상 중간색 부분(22-2)과 기본색 부분(22-3)에 색상이 표시되어 있지 않지만 아래에서 설명되는 바와 같은 방법을 적용하여 음악 연주용 코드에 대응하는 색상이 표시되게 된다.

다음으로, 음악 연주를 위해서는 음악 연주에 필요한 동작용 코드(로봇의 동작에 할당되는 코드)와 음계용 코드(음계에 할당되는 코드)가 필요한데, 먼저 도6을 참고로 하여 음악 연주에 필요한 동작용 코드로 사용되는 중간색과 기본색의 조합에 대해 설명한다. 이때, 시작색은 항상 흰색이다.

예를 들어, 정지 동작 코드(END_SCORE)을 위해서는 중간색이 적색이고 기본색이 남색인 중간색과 기본색의 조합이 할당되어 있고, 로봇 속도를 BPM 60으로 맞추는 동작 코드(BPM_60)는 중간색이 남색이고 기본색이 연두색인 중간색과 기본색의 조합이 할당되어 있으며, BPM 120으로 맞추는 동작 코드(BPM_120)는 중간색이 연두색이고 기본색이 남색인 중간색과 기본색의 조합이 할당되어 있다.

또한, 도7과 같이 라인의 반대편으로 이동하여 다시 엣지 주행하면서 악보 코드를 읽기 위하여, 라인의 반대편으로 180도 회전하여 다시 라인의 엣지를 따라 이동하는 동작을 수행하고자 하는 경우에는 동작 코드(REPEAT_MARK)는 중간색이 분홍색이고 기본색이 남색인 색상 조합이 할당된다.

그리고, 보다 복잡한 동작으로서 도8과 같이 다른 라인으로 이동하여 다시 주행을 하면서 코드를 읽기 위하여, 라인의 엣지를 따라 주행하다가(1번 로봇) 코드를 만나면 90도 회전하여 검정색 라인을 만날 때까지 직진하고(로봇2) 검정색 라인을 만나면 다시 왼쪽으로 90도 회전하여 그 라인을 따라 주행(로봇 3)하는 동작을 하고자 하는 경우에는, 도8과 같이 JUMP_RIGHT 코드용으로 주황색의 중간색과 남색의 기본색이 할당된다.

다음으로, 음계용 코드를 할당하는 방법에 대해 도9와 도10을 참고로 하여 설명하기로 한다.

도9에는 건반의 각 키에 할당된 중간색과 기본색의 조합을 설명한다.

도래미파솔라시는 사용자인 유아동이 이해하기 용이하게 기본적으로 무지개색을 본 따서 중간색과 기본색이 동일하게 할당하는데, 인식의 편의상 파랑색은 청록색, 남색은 파란색, 보라색은 진홍색으로 바꾸어서 할당된다.

또한, 옥타브는 한 옥타브 낮은 음계나 한 옥타브 높은 음계를 사용하기 위하여 다른 색을 하나 더 추가하게 되는데, 낮은 음계는 기존 음계에 노란색을, 높은 음계는 청록색을 추가하면 된다. 예를 들면, (도1 = 빨강, 도0 = 빨강 + 노랑, 도2 = 빨강 + 청록) 으로 할당된다.

그리고, 플랫과 샵은 낮은 음계에선 옥타브색 대신 빨간색을 추가하고, 기본 음계에선 진홍색을 추가하며, 높은 음계에선 초록색을 추가한다. 예를 들면, (레0_# = 주황 + 빨강, 레1_# = 주황 + 진홍, 레2_# = 주황 + 초록) 으로 할당된다.

그래서, 이러한 할당 방식을 적용하면 건반의 각 키에는 도9와 중간색과 기본색의 조합이 할당되고, 도10의 표와 같이 음계별 중간색과 기본색의 조합이 표시된다. 이때, 도10의 표에 나타난 바와 같이 도레미파솔라시는 중간색과 기본색이 동일한 색상으로 지정되어 있다. 또한, 도10의 하단에는 상기 도6에 나타난 색상들의 조합이 색상 명칭의 조합으로 나타나 있다.

다음으로, 도5에 나타난 바와 같이 엣지 주행 코딩 로봇(20)이 라인(21)의 엣지를 따라 주행하면서 칼라센서(10)에 의해 시작색 부분(22)(흰색)과 중간색 부분(22-2)과 기본색 부분(22-3) 각각의 색상을 인식하는 방법에 대해 도11의 플로우차트를 참고로 하여 설명하기로 한다.

먼저, 칼라 센서(10)가 하부의 색상을 인식한다(S1).

이제 인식된 색상이 시작색인 흰색인지를 판별한다(S2).

여전히 흰색이면 아직 중간색 부분(22-2)에 칼라센서(10)가 도달하지 못한 것이므로 단계(S1)으로 되돌아가서 칼라 센서(10)가 하부의 색상을 계속 인식하게 된다.

이제, 단계(S2)에서 인식된 색상이 시작색인 흰색이 아니면 이 순간에 칼라센서(10)가 중간색 부분(22-2)에 진입하기 시작한 것이므로, 인식된 색상이 중간색으로 지정된다(S3).

다음으로, 칼라 센서(10)가 다시 색상 인식을 하여(S4), 다시 인식된 색상이 시작색인 흰색인지를 판단하여(S5), 흰색이 아니면 칼라 센서(10)이 여전히 중간색 부분(22-2) 또는 기본색 부분(22-3) 상부에 존재하는 것이므로 단계(S4)로 되돌아가서 칼라센서(10)가 색상 인식을 계속하게 된다.

만일, 단계(S5)에서 판단 결과, 흰색이면 기본색 부분(22-3)을 통과하여 다시 시작색 또는 패드 바탕색인 흰색 부분에 진입한 것이므로, 직전에 인식된 색상은 기본색에 해당하므로 직전의 색상을 기본색으로 지정한다(S6).

결국, 본 발명에서는 인식된 색상이 흰색이었다가 흰색이 아닌 색상으로 인식되는 순간(중간색 부분으로 진입하는 순간)의 색상을 중간색으로 지정하고, 다시 인식된 색상이 흰색이 아닌 색상이었다가 흰색으로 인식되는 순간(기본색 부분을 막 통과한 순간)의 직전의 색상은 기본색이므로 이 직전의 색상을 기본색으로 지정하는 방식을 사용하여, 칼라센서(10)가 인식한 중간색과 기본색의 조합에 대응하는 작동(예: 표10에 따른 음악 연주용 동작 또는 음계 코드에 대응하는 음악 연주)을 수행하게 된다.

따라서, 도12와 같이 라인의 엣지에 연속적으로 음악 연주용 코드가 설정되어 있는 경우에는 엣지 주행 코딩 로봇(5)이 라인의 엣지를 따라 이동하면 도11의 방법이 연속적으로 수행되어 연속적으로 음악 연주용 코드들이 인식되어 엣지 주행 코딩 로봇(20)이 연속적으로 음악을 연주하게 된다.

물론 실제 악보에는 음계의 길이(유지 기간)이 표시되는데 이를 위해 도13과 같이 특정 음계용 코드 뒤에 이 유지 기간에 대응하는 만큼의 음악 연주용 코드 미배치 구간을 두면, 이 미 배치 구간을 통과하여 새로운 음계용 코드가 인식되기 까지 기존 음계에 따른 발성이 유지되게 한다. 또한, 음 발생을 중지하려면 음소거 명령(도6이나 도10의 Mute_Score 명령)용 멀티 칼라 코드를 배치하면 된다.

한편, 음악 연주 관련 라인의 수를 줄이기 위해 도12, 14와 같은 직선형 라인 트랙의 경우에는 라인의 상하(도14) 또는 좌우(도12) 양방향 모두에 음악 연주용 코드를 배치(인쇄 도는 색칠)하는 것이 바람직하다.

또한, 도12, 14과 같은 직선 라인 트랙의 경우에 계속 순환 주행 및 연주를 하게 하기 위해서는 라인의 양단에 180도 회전용 동작 코드(도6의 REPEAT_MARK 코드)가 존재해야 한다.

그리고, 도15 및 도16과 같이 원형 또는 타원형의 라인 트랙을 사용하는 경우에는 라인 트랙의 외곽에 본 발명의 멀티 칼라 코드를 배치(인쇄 도는 색칠)하는 것이 바람직하고, 이 경우에는 엣지 주행 코딩 로봇이 자동적으로 라인 트랙의 엣지를 계속 순환 주행하면서 코드를 읽어서 관련 연주를 반복하게 된다.

한편, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것에 유의해야 한다.

예를 들어, 이상에서는 본 발명의 멀티 칼라 코드가 엣지 주행 로봇의 음악 연주용 코드로 사용되는 것으로 설명하였지만, 엣지 주행 로봇의 다른 작동(예: 다양한 색상의 점등이나 동작)용 코드로 사용될 수 있다.

Claims (7)

1. 엣지 주행 라인 추종 코딩 로봇의 명령 수행 방법에 있어서,
   상기 명령 수행을 위한 명령 코드 각각은 서로 인접하여 연속되는 시작색 부분(11)과 중간색 부분(12)과 기본색 부분(13) 순서로 구성되고 상기 라인의 엣지 측면을 따라 배치되며,
   상기 시작색 부분(11)은 상기 명령 코드의 시작을 나타내는 색상이고 각 명령 코드에 대해 동일한 색상이 사용되며,
   상기 중간색 부분(12)과 기본색 부분(13)은 시작색 부분(11)과 상이한 색상이며,
   상기 중간색 부분(12)과 기본색 부분(13)의 색상 조합에 따라 대응하는 명령이 할당되며,
   상기 코딩 로봇이 상기 라인의 엣지를 따라 주행하면서 상기 코딩 로봇의 하단에 존재하는 칼라 센서(10)에 의해 차례로 인식되는 중간색 부분(12)과 기본색 부분(13)의 색상 조합에 따른 명령 코드에 대응하는 작동을 수행하는 것을 특징으로 하는 엣지 주행 라인 추종 코딩 로봇의 명령 수행 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 중간색 부분(12)과 기본색 부분(13)의 색상의 인식은,
   시작색 부분(11)과 상이한 색상이 인식되기 시작하는 순간의 색상을 중간색 부분(12)의 색상으로 인식하고, 다시 시작색 부분(11)과 동일한 색상이 인식되기 시작하는 순간의 직전의 색상을 기본색 부분(13)으로 인식하는 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 엣지 주행 라인 추종 코딩 로봇의 명령 수행 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 시작색 부분(11)은 흰색인 것을 특징으로 하는 엣지 주행 라인 추종 코딩 로봇의 명령 수행 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 라인은 직선형 라인인 것을 특징으로 하는 엣지 주행 라인 추종 코딩 로봇의 명령 수행 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 라인은 원형 라인인 것을 특징으로 하는 엣지 주행 라인 추종 코딩 로봇의 명령 수행 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 라인은 타원형 라인인 것을 특징으로 하는 엣지 주행 라인 추종 코딩 로봇의 명령 수행 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 명령 코드는 음악 연주용 명령 코드이고, 상기 작동은 음악 연주인 것을 특징으로 하는 엣지 주행 라인 추종 코딩 로봇의 명령 수행 방법.

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