KR20020033300A - 로봇 축구 게임기에서 로봇 위치 인식 장치 - Google Patents

로봇 축구 게임기에서 로봇 위치 인식 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실물 로봇 축구 게임의 주체가 되는 개개의 선수 로봇의 위치를 실시간으로 인식할 수 있도록 함으로써 현재 조작되는 선수 로봇에 주어진 명령 이외에 개개의 선수 로봇의 위치까지를 고려하여 협동 알고리즘을 운용할 수 있도록 하고 이에 따라 보다 짜임새 있는 축구 게임을 즐길 수 있도록 한 로봇 축구 게임기의 로봇 위치 인식 장치에 관한 것이다.
본 발명은 경기장에 적소에 설치되며, 상기 경기장에 수용된 적어도 2개 이상의 선수 로봇에 위치 알림 명령을 무선 데이터의 형태로 전달하는 위치 알림 명령 송출 수단; 상기 각각의 선수 로봇에 탑재되며, 상기 위치 알림 명령을 수신하는 위치 알림 명령 수신 수단; 상기 각각의 선수 로봇에 탑재되며, 자기의 위치를 알리는 신호를 출력하는 위치 알림 신호 발생 수단; 상기 각각의 선수 로봇에 탑재되며, 상기 위치 알림 명령 수신 수단에서 수신된 위치 알림 명령을 해독하여 상기 위치 알림 신호 발생 수단을 구동시키는 로봇 제어 수단 및 상기 경기장의 적소에 설치되며 상기 위치 알림 신호에 의해 상기 각각의 선수 로봇의 위치를 검출하는 로봇 위치 감지 수단 및 상기 로봇 위치 감지 수단의 검출 신호에 의거하여 상기 각각의 선수 로봇의 상기 경기장 내에서의 위치를 인식하는 경기장 제어 수단을 포함하여 이루어진다.

Description

로봇 축구 게임기에서 로봇 위치 인식 장치{robot location recognizing apparatus for robot soccer game machine}
본 발명은 로봇 축구 게임기에서 로봇 위치 인식 장치에 관한 것으로, 특히 실물 로봇 축구 게임의 주체가 되는 선수 로봇의 위치를 실시간으로 인식할 수 있도록 한 로봇 축구 게임기에서 로봇 위치 인식 장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이 축구는 단순한 규칙과 장비로 인해 전 세계인이 함께 보고 즐기는 스포츠 경기이다. 그리고, 이러한 축구 경기를 전자 오락실 내에서 실물 로봇을 조작하여 즐길 수 있도록 하는 게임기가 대한민국 특허공개번호 2000-24324호(2000년 5월 6일 공개, 이하 '선행 기술'이라 한다)에 제안되어 있는 바, 상기 선행 기술에서는 로봇 축구 게임기를 이루는 외관 구성, 골인 감지 및 경기장 내의 골 투입과 관련된 구성 및 선수 로봇의 외관 구성을 비교적 상세하게 개시하고 있다. 그렇지만, 상기한 선행 기술은 각 선수 로봇의 위치를 어떻게 검출하여 각 선수 로봇을 제어할 지에 관해서는 어떠한 개시도 되어 있지 않은 실정이다.
한편, 시중에 출시되고 있는 대개의 로봇 축구 게임기에서는 한 팀에 적어도 2개 또는 3개의 선수 로봇이 협동하여 게임을 진행하게 되는데, 일 시점에 한 사람이 직접 조종할 수 있는 선수 로봇이 1개에 불과하기 때문에 2인이 서로 경쟁하거나 1인이 게임을 하는 경우에 나머지의 선수 로봇은 어쩔 수 없이 직접 조종되는 선수 로봇과 협동해야만 한다.
그러나, 종래의 축구 게임기에서는 개개의 선수 로봇의 위치를 인식할 수 있는 장치가 구비되어 있지 않기 때문에 개개의 선수 로봇이 어느 위치에 있는 지에 관계없이 현재 조작되는 선수 로봇에 주어진 명령에 의거하여 나머지의 선수 로봇에 대한 협동 알고리즘이 운용되고 있어서 많은 경우에 개개의 선수 로봇이 아주 엉뚱한 행동을 하는 등 축구 게임의 흥미를 반감시키는 문제점이 있었다.
또한, 선수 로봇이 현재 처한 위치와 방향을 인식하지 못하기 때문에 선수 로봇을 조작하는 명령도 경기장 중심이 아닌 선수 로봇 중심으로 이루어지게 됨으로써 게임자의 조작 방향 인식에 혼란이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 실물 로봇 축구 게임의 주체가 되는 개개의 선수 로봇의 위치를 실시간으로 인식할 수 있도록 함으로써 현재 조작되는 선수 로봇에 주어진 명령 이외에 개개의 선수 로봇의 위치까지를 고려하여 협동 알고리즘을 운용할 수 있도록 하고 이에 따라 보다 짜임새 있는 축구 게임을 즐길 수 있도록 한 로봇 축구 게임기의 로봇 위치 인식 장치를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로봇 축구 게임기의 로봇 위치 인식 장치는 경기장에 적소에 설치되며, 상기 경기장에 수용된 적어도 2개 이상의 선수 로봇에 위치 알림 명령을 무선 데이터의 형태로 전달하는 위치 알림 명령 송출 수단; 상기 각각의 선수 로봇에 탑재되며, 상기 위치 알림 명령을 수신하는 위치 알림 명령 수신 수단; 상기 각각의 선수 로봇에 탑재되며, 자기의 위치를 알리는 신호를 출력하는 위치 알림 신호 발생 수단; 상기 각각의 선수 로봇에 탑재되며, 상기 위치 알림 명령 수신 수단에서 수신된 위치 알림 명령을 해독하여 상기 위치 알림 신호 발생 수단을 구동시키는 로봇 제어 수단, 상기 경기장의 적소에 설치되며 상기 위치 알림 신호에 의해 상기 각각의 선수 로봇의 위치를 검출하는 로봇 위치 감지 수단 및 상기 로봇 위치 감지 수단의 검출 신호에 의거하여 상기 각각의 선수 로봇의 상기 경기장 내에서의 위치를 인식하는 경기장 제어 수단을 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 상기 위치 알림 명령의 송출과 수신은 각각 적외선 신호의 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 위치 알림 신호 발생 수단은 펄스 발생 코일을 포함하여 이루어지며, 상기 로봇 위치 감지 수단은 상기 경기장의 바닥의 종횡에 대해 소정의 간격으로 설치되어 상기 펄스 발생 코일에서 발생된 펄스에 의해 전압을 유기시키는 다수개의 위치 감지선을 포함하여 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 펄스 발생 코일을 상기 각각의 선수 로봇의 적소에 2개를 설치하게 되면 위치뿐만 아니라 자세, 즉 방향까지 알 수 있게 됨으로써 선수 로봇을 보다 짜임새 있게 제어할 수 있다.
한편, 상기 각각의 위치 감지선은 인접한 위치 감지선들끼리 일부가 중첩적으로 배치될 수 있는 바, 이를 고려하여 상기 경기장 바닥을 단일의 다층 기판으로 형성하고, 상기 다수개의 위치 감지선을 상기 다층 기판에 서로 단락되지 않도록 계층적으로 매설하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 로봇 축구 게임기의 일 실시예에 따른 외관을 개략적으로 보인 사시도,
도 2는 본 발명의 로봇 위치 인식 장치의 일 실시예에 따른 선수 로봇의 외관을 개략적으로 보인 사시도,
도 3은 본 발명의 로봇 위치 인식 장치에서 위치 감지선의 배치 구조를 보인 도,
도 4는 본 발명의 로봇 위치 인식 장치가 구현되는 경기장의 전기적인 구성을 보인 블록도,
도 5는 본 발명의 로봇 위치 인식 장치에서 위치 검출부의 일 실시예에 따른 상세 구성을 보인 회로도,
도 6은 도 5에 도시한 위치 검출부에서 각 부의 출력 파형도,
도 7은 본 발명의 로봇 위치 인식 장치에서 위치 검출부의 다른 실시예에 따른 상세 구성을 보인 회로도,
도 8a 및 도 8b는 도 7에 도시한 위치 검출부에서 각 부의 출력 파형도,
도 9는 본 발명의 로봇 위치 인식 장치가 구현되는 선수 로봇의 전기적인 구성을 보인 블록도,
도 10은 본 발명의 로봇 위치 인식 장치에서 경기장 제어 과정을 설명하기 위한 플로우차트,
도 11은 본 발명의 로봇 위치 인식 장치에서 선수 로봇 제어 과정을 설명하기 위한 플로우차트이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
100: 경기장,110: 경기장 바닥,
111: 공급측 양전극,112: 공급측 음전극,
113: 절연갭,120: 경기장 측벽,
130: 골대,140: 공,
150: 조이스틱,160: 조작 버튼,
170: 금전 투입구,180: 경기장 제어부,
181: 금전투입 감지부,182: 키입력부,
183: 골인 감지부,184: 공 투입부,
185: 적외선 송신부,191: A/D 변환부,
192: 음향 출력부,193: 위치 검출부,
193a: 제로크로싱 검출기,193b: 가변길이 펄스 생성기,
194: 조이스틱 입력부,195: 표시부,
200: 부대 시설,202: 기둥,
204: 가로대,210: 스피커,
220: 전광판,230: 적외선 송신기,
300: 선수 로봇,310: 몸체,
312: 지지 롤러,320: 바퀴,
322: 림,324: 트레드,
340: 하판,342: 수급측 전극,
350: 타구봉,360: 펄스 발생 코일,
370: 적외선 수신기,380: 로봇 제어부,
381: 적외선 수신부,382: 펄스 발생부,
383: 모터 구동부,384: 좌측 모터,
385: 우측 모터,400: 베이스,
D: 반파 정류기,C: 평활 콘덴서
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 축구 게임기의 로봇 위치 인식 장치에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 로봇 축구 게임기의 일 실시예에 따른 외관을 개략적으로 보인 사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 로봇 축구 게임기는 크게 선수 로봇(300), 선수 로봇(300)이 수용되어 축구 게임이 수행되는 경기장(100), 경기장(100)을 소정의 높이로 지지하는 베이스(400) 및 경기장(100)의 적소에 설치되어 경기와 관련된 각종 사항을 안내하는 부대 시설(200)로 이루어질 수 있다.
전술한 구성에서, 경기장(100)의 바닥(110)은 대략적으로 장방형으로 구성되며, 경기장 바닥(110)의 각 변에는 선수 로봇(300)이나 공(140)이 경기장 바닥(110)에서 이탈되지 못하도록 측벽(120)이 설치되어 있다. 경기장을 길이 방향으로 마주하는 각 측벽(120)에는 골대로 기능하는 소정 크기의 구멍(130)이 형성되어 있으며, 이러한 골대(130)는 베이스(400)에 설치된 골인 감지기(미도시) 및 공 자동 공급기(미도시)와 연결되어 있다.
부대 시설(200)은 경기장 측벽(120)의 중앙 양측에 설치된 기둥(202), 기둥(202) 사이를 가로지르는 가로대(204), 가로대(204)에 장착되어 득점과 같은 게임 진행 상황을 표시하는 전광판(220) 및 게임과 관련한 각종 효과 음향을 출력하는 스피커(230)를 포함하여 이루어질 수 있다. 도 1에서 미설명 부호 230은 게임기의 적소, 예를 들어 전광판(220)의 하단에 경기장(100)을 조망할 수 있도록 설치되어 선수 로봇(300)에 이동 제어 또는 위치 알림 명령을 하달하는 적외선 송신기를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 로봇 위치 인식 장치의 일 실시예에 따른 선수 로봇의 외관을 개략적으로 보인 사시도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 선수로봇은 크게 로봇을 구성하는 각종 부품이 탑재된 몸체(310), 몸체(310)의 양측에 설치되어 몸체(310)를 이동시키는 한 쌍의 바퀴(320) 및 선수 로봇(300)의 적소에 설치되며 경기장 바닥(110)에 형성된 공급측 전극(후술함)과의 접촉에 의해 전력을 공급받는 수급측 전극(342), 적외선 송신기(230)로부터 각종 제어 명령을 전달받는 적외선 수신기(370) 및 자기의 위치를 알리기 위한 위치 알림 펄스를 발생하는 펄스 발생 코일(360)을 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 바퀴(320)는 단일의 경질재로 구현할 수도 있을 것이나, 경기장 바닥(110)과의 마찰력을 높여서 순간 제동성 등의 조작 성능을 제고시키고 표면이 닳았을 경우 이를 손쉽게 교체할 수 있도록 하기 위해 경질재로 이루어진 림(rim)(322)과 림(322) 둘레에 장착되어 경기장 바닥(110)과 직접 접촉되는 고무 재질의 트레드(tread)(324)로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 몸체(310)가 좌우 측의 두 개의 바퀴(320)만에 의해 지지되어 전후 방향으로 기우는 것을 방지하기 위해 몸체(310)의 적소, 예를 들어 후방 하단의 중앙에 바퀴(320)와 같은 수평면에서 회전하는 지지 롤러(312)를 설치하는 것이 바람직하다. 적외선 수신기(370)는 몸체(310)의 상부에 설치하는 것이 바람직하다. 펄스 발생 코일(360)은 경기장 바닥(110)과 인접한 위치의 몸체(310)에 설치되는데, 1개만을 설치할 경우에는 위치만을 판별할 수 있기 때문에 전후에 각각 1개씩 또는 좌우에 각각 1개씩 설치하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 몸체(310)의 전후에 각각 1개씩 설치된 것으로 하여 설명을 진행한다.
도 3은 본 발명의 로봇 위치 인식 장치에서 경기장 바닥에 설치된 위치 감지선의 배치 구조를 보인 도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 로봇 위치 인식 장치에서 위치 감지선(ADX),(ADY)은 경기장 바닥(110)을 종횡으로 구획하여 다수개가 설치되는데, 경기장 바닥(110)을 단일의 기판으로 형성하는 것이 바람직하기 때문에 경기장 바닥(110)에 매설되는 구조로 구현될 수 있다. 이러한 구조로 인하여 경기장 바닥(110)은 다층의 단일 기판으로 구현되게 된다. 도 3에서, 참조 번호 111, 112 및 113은 각각 공급측 양전극, 공급측 음전극 및 이들을 절연시키는 절연갭을 나타내는 바, 위치 감지선(ADX),(ADY)은 예를 들어 공급측 전극의 가로열(이하, 가로를 편의에 따라 "행"으로도 표현한다) 및 세로열(이하, 세로를 편의에 따라 "열"로도 표현한다)을 기준으로 하여 설치될 수 있을 것이다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 각각의 행위치 감지선(ADY1, ADY2,...,ADYn)은 경기장 바닥(110)에 가로로 배치된 2개의 공급측 전극행을 감싸도록 배치되는데, 이 경우에 인접한 2개의 행위치 감지선(ADYn-1),(ADYn)에는 1개의 공급측 전극행(Yn)이 중첩되도록 배치될 수 있다. 즉 도 3의 예에서 행위치 감지선(ADY1)은 공급측 전극행(Y1),(Y2)을 감싸도록 배치되고, 인접한 행위치 감지선(ADY2)은 공급측 전극행(Y2),(Y3)을 감싸도록 배치되기 때문에 결과적으로 공급측 전극행(Y2)은 행위치 감지선(ADY1)과 행위치 감지선(ADY2)의 양자에 의해 감싸지게 된다. 각각의 열위치 감지선(ADX1, ADX2,...,ADXm)은 경기장 바닥(110)에 세로로 배치된 2개의 공급측 전극열을 감싸도록 배치되는데, 인접한 2개의 열위치 감지선(ADXm-1,ADXm)에는 행위치 감지선에 대한 설명에서와 마찬가지로 1개의 공급측 전극열(ADXm)이 중첩되도록 배치될 수 있다. 물론, 모든 위치 감지선(ADX),(ADY)은 서로 단락되지 않도록계층적으로 형성되어야 한다.
전술한 구성에 의한 위치 감지의 원리를 살펴보면, 예를 들어 임의의 선수 로봇(300)의 전방에 설치된 펄스 발생 코일(360)이 행열 영역(Y2,X2)에 위치한 상태에서 예를 들어 교류 전압을 발생하게 되면, 2개의 행위치 감지선(ADY1,ADY2)에는 이론적으로 동일한 크기의 최대치 전압이 유기될 것이고, 2개의 열위치 감지선(ADX1,ADX2)에도 동일한 크기의 최대치 전압이 유기될 것이다. 따라서, 이러한 최대치 전압을 참조하면 펄스 발생 코일(360)이 행(Y2)과 열(X2)의 교차 영역에 있음을 인식할 수 있게 되고, 동일한 원리에 의해 후방에 설치된 펄스 발생 코일(360)의 위치를 인식하게 되면 결과적으로 선수 로봇(300)의 방향까지도 알 수 있게 되는 바, 더 구체적인 내용은 후술한다.
도 4는 본 발명의 로봇 위치 인식 장치가 구현되는 경기장의 전기적인 구성을 보인 블록도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 로봇 위치 인식 장치가 구현되는 경기장(100)의 전기적인 구성은 게임에 필요한 금전의 투입을 감지하는 금전 투입 감지부(181), 게임 시작과 게임 인원의 입력, 직접 조종하고자 하는 선수 로봇(300)의 선택, 조종될 선수 로봇(300)에 대한 제자리 돌기 명령 또는 협동 전략의 선택 등을 입력하기 위한 키입력부(182), 골인 감지부(183), 경기장(100) 내에 공(140)을 투입하는 공 투입부(184), 각각의 선수 로봇(300)에 대한 이동 또는 위치 알림 명령을 변조한 후에 적외선의 형태로 송신하는 적외선 송신부(185), 게임과 관련된 각종 상황을 디스플레이 하는 표시부(195), 게임과 관련한 효과 음향 등을 스피커(210)를 통하여 출력하는 음향 출력부(192), 위치감지선(ADY),(ADX)을 포함하여 이루어지며 각각의 위치 감지선(ADY),(ADX)에 유기된 아날로그 전압 신호를 출력하는 위치 검출부(193), 조이스틱(150)에 의해 조종될 선수 로봇(300)의 속도 또는 방향 명령을 아날로그 신호의 형태로 입력받는 조이스틱 입력부(194), 위치 검출부(193)와 조이스틱 입력부(194)에 의해 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부(191) 및 게임이 원활하게 진행될 수 있도록 경기장(100)의 각 부분을 총괄적으로 제어하는 경기장 제어부(180)를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 로봇 위치 인식 장치에서 위치 검출부의 일 실시예에 따른 상세 구성을 보인 회로도이고, 도 6은 도 5에 도시한 위치 검출부에서 각 부의 출력 파형도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 위치 검출부(193)는 각각의 위치 감지선(ADYn),(ADXm)의 정현파 출력을 반파 정류하는 반파 정류기(D), 반파 정류기(D)에서 반파 정류된 맥류 파형을 평활하여 직류에 가까운 파형을 생성하여 A/D 변환부(191)에 제공하는 평활 콘덴서(C)를 포함하여 이루어질 수 있다.
먼저, 맥스웰 방정식(Maxwell equation)에 따라 펄스 발생 코일(360)에서 나오는 자기장이 변화하지 않는다면 위치 감지선(ADY),(ADX)에 유도되는 전압이 변화하지 않을 것인 바, 위치 알림 기간에는 펄스 발생 코일(360)에서는 교류, 바람직하게는 정현파를 발생시키게 된다. 이와 같이 펄스 발생 코일(360)에 직류가 아닌 교류 전류를 흘리게 되면 위치 감지선(ADY),(ADX)에서도 역시 정현파 전압이 유기되게 되고, 이렇게 유기된 전압 파형을 살펴보면 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이 된다. 이 때, 만약 이 신호를 그냥 A/D변환시키게 되면 그 디지털 출력값은 어떤시각에 변환을 시작했느냐에 따라 달라져서 계속적으로 변하는 값이 나오게 된다. 따라서, 이 변환값을 일정하게 만들어 주는 것이 필요한 바, 변환의 최적기는 값이 가장 큰 곳, 즉 감지된 정현파의 최상점 부분이 된다.
본 실시예에서는 선수 로봇(300)이 임의의 개소에 위치한 상태에서 펄스 발생 코일(360)을 통해 전류를 흘리게 되면, 각각의 위치 감지선(ADYn),(ADXm)에는 위치에 따라 크기가 다른 정현파 전압 신호가 유기되고, 여기에 연결된 반파 정류기(D)에서는 이러한 신호를 반파 정류하여 도 6의 (b)와 같은 맥류 신호를 출력한다. 그리고, 이러한 맥류 신호는 다시 콘덴서(C)를 통해 평활되어 도 6의 (c)에서와 같이 거의 평탄한 직류 신호로 된다. 따라서, 위치 감지선(ADY),(ADX)에 유기된 전압 신호에 대한 A/D 변환 시점에 관계없이 동일한 결과를 얻을 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 로봇 위치 인식 장치에서 위치 검출부의 다른 실시예에 따른 상세 구성을 보인 회로도이고, 도 8은 도 7에 도시한 위치 검출부에서 각 부의 출력 파형도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 각각의 위치 감지선(ADYn),(ADXm)과 A/D 변환부(191) 사이에 각각의 위치 감지선(ADYn),(ADXm)에서 유기된 정현파 전압 신호의 0[V] 교차점을 검출하는 제로크로싱 검출기(193a) 및 0[V] 교차 시점부터 미리 정해진 주기, 예를 들어 펄스 발생 코일(360)에서 발생되는 정현파 신호의 1/4 주기(dt) 동안 하이 레벨이 되는 펄스 신호를 발생시키는 가변 길이 펄스 발생기(192b)가 직렬로 삽입되어 있다. 이와 더불어 각각의 위치 감지선(ADYn),(ADXm)은 A/D 변환부(191)에 직접 연결되게 된다.
전술한 구성에 의해 선수 로봇(300)의 펄스 발생 코일(360)에 정현파 전류를흘리게 되면 각각의 위치 감지선(ADYn),(ADXm)에 도 8의 (a)에 도시한 바와 같은 정현파 전압 신호가 유기되는데, 제로크로싱 검출기(193a)에서는 이렇게 제공되는 정현파 전압 신호로부터 음에서 양으로의 0[V] 교차점을 검출하여 가변 길이 펄스 생성기(193b)에 제공한다. 다음으로 가변 길이 펄스 생성기(193b)에서는 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이 이 시점부터 상태가 전환되어 미리 정해진 시간(dt) 후에 다시 원 상태로 복귀하는 하이 레벨 신호를 생성하여 A/D 변환부(191)에 제공하게 된다. 마지막으로, A/D 변환부(191)에서는 이러한 신호의 하강 에지 시점에 각각의 위치 감지선(ADYn),(ADXm)을 통해 제공되는 정현파 전압 신호를 취하여 A/D 변환하게 되는데, 이에 의해 항상 정현파 전압 신호의 최상점을 취하여 A/D 변환을 할 수 있게 된다.
한편, 도 5 및 도 7에 도시한 위치 검출부(193)를 통해 모든 위치 감지선(ADY),(ADX)의 출력 신호를 가공한 후에 이렇게 가공한 결과를 A/D 변환하여 가장 큰 출력 신호를 가지는 행위치 감지선(ADYn) 및 열위치 감지선(ADXm)을 찾고, 이러한 행위치 감지선(ADYn) 및 열위치 감지선(ADXm) 주위의 몇 개의 감지선을 선형 보간하여 여기서 찾은 위치를 선수 로봇(300)의 펄스 발생 코일(360)의 위치로 인식한다.
도 9는 본 발명의 로봇 위치 인식 장치가 구현되는 선수 로봇의 전기적인 구성을 보인 블록도이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 선수 로봇의 전기적인 구성은 적외선 송신부(185)로부터 송신되는 적외선 신호를 수신하고 복조하는 적외선 수신부(381), 펄스 발생 코일(360)을 포함하여 이루어지며 펄스 발생 코일(360)을 구동하여 자기 위치 알림용 펄스를 발생시키는 펄스 발생부(382), 좌우측 바퀴(320)를 각각 구동하는 좌측 모터(384)와 우측 모터(385), 각 모터(384),(385)를 구동하는 모터 구동부(383) 및 적외선 수신부(381)를 통해 입력되는 이동 또는 위치 알림 명령을 해독하여 선수 로봇(300)의 각 부분을 총괄적으로 제어하는 로봇 제어부(380)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이하에는 본 발명의 로봇 위치 인식 장치의 동작에 대해서 상세하게 설명한다.
도 10은 본 발명의 로봇 위치 인식 장치에서 경기장 제어 과정을 설명하기 위한 플로우차트이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 단계(S10)에서는 게임에 요구되는 금전이 투입되었는 지를 판단하고, 요구되는 금전이 투입된 경우에는 단계(S12)로 진행하여 전광판(220)을 구성하는 표시부(195)의 내용을 업데이트시키게 된다. 다시 단계(S14)에서는 키입력부(182)를 통해 제공되는 신호에 의거하여 게임자가 직접 조종하고자 선택한 선수 로봇(300)을 판별하고, 단계(S16)에서는 직접 조종될 선수 로봇(300)에 대한 조이스틱 명령, 즉 방향 및 속도 명령을 입력받는다.
단계(S18)에서는 이렇게 입력된 조이스틱 명령을 매핑(mapping)하는데, 매핑이란 아날로그 조이스틱과 관련하여 고려되는 것으로 조이스틱(150)의 자유단부를 경기장 바닥(110) 즉 수평면상에 투사시키고, 조이스틱(150)의 고정단부와 경기장 바닥(121)에 투사된 점을 연결하는 벡터를 구하는 작업을 말하는데, 이렇게 구해진 벡터의 크기와 방향을 각각 조종될 선수 로봇(300)의 속도와 진행 방향으로 취하게 된다. 단계(S20)에서는 위치 검출부(193)를 동작시켜 각 선수 로봇(300)의 현재 위치 및 방향을 결정하게 된다. 이 과정을 좀 더 상세하게 설명하면, 경기장 제어부(180)에서는 소정의 주기마다 각 선수 로봇(300)에 자기의 위치를 알릴 것을 지시하는 위치 알림 명령 또는 게임 관련 명령, 즉 진행 속도와 방향 명령을 예를 들어 패킷 형태로 변환한 후에 적외선 송신부(185)에 제공하게 되는데, 적외선 송신부(185)에서는 이렇게 제공된 패킷 데이터를 소정의 주파수로 변조한 후에 적외선의 형태로 출력하게 된다.
도 11은 본 발명의 로봇 위치 인식 장치에서 선수 로봇 제어 과정을 설명하기 위한 플로우차트이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 단계(S30)에서 각각의 선수 로봇(300)은 적외선 송신부(185)를 통해 발사된 위치 알림 또는 이동 명령을 적외선 수신부(381)를 통하여 수신한 후에 복조하여 로봇 제어부(380)에 전달하고, 단계(S32)에서 로봇 제어부(380)는 제공된 패킷 데이터를 해독하여 먼저 자기에 대한 명령인 지를 ID를 비교하여 판단하게 된다. 단계(S32)에서의 판단 결과, ID가 일치하는 경우, 즉 자기에 대한 명령인 경우에는 단계(S34)로 진행하여 위치 알림 명령이 존재하는 지를 판단한다.
단계(S34)에서의 판단 결과, 위치 알림 명령이 존재하는 경우에 단계(S50) 내지 단계(S56)에서는 미리 주어진 순서에 따라 펄스 발생부(382)를 동작시키게 되는데, 예를 들어 전방의 펄스 발생 코일(360)을 미리 정해진 시간 동안 구동시킨 후에 구동을 중단시키고, 다시 후방의 펄스 발생 코일(360)을 미리 정해진 시간 동안 구동시킨 후에 구동을 중단시키게 된다.
한편, 경기장 제어부(180)에서는 전술한 바와 같이 하나의 선수 로봇(300)에대한 위치 알림 명령을 제공한 후에 위치 검출부(193)로부터의 신호를 읽어 들여 당해 선수 로봇(300)이 처한 현재 위치 및 방향을 결정하는데, 위치 및 방향 결정 원리에 대해서는 전술한 바 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
다시 도 10으로 돌아가서, 단계(S22)에서는 이렇게 결정된 각각의 선수 로봇(300)에 대한 위치와 방향 정보, 직접 조종될 선수 로봇(300)에 주어진 명령을 미리 정해진 협동 알고리즘에 대입하여 각각의 선수 로봇(300)에 대한 이동 명령을 생성한 후에 단계(S24)로 진행하여 각각의 선수 로봇(300)에 대해 출력하게 된다. 그리고, 전술한 과정은 단계(S26)에서 게임 완료 상황이 성숙될 때까지 반복된다.
다시 도 11로 돌아가서, 이렇게 하여 각각의 선수 로봇(300)에 대한 이동 명령이 출력되면 로봇 제어부(380)는 단계(S34)에서 이를 판단하고, 단계(S40)로 진행하여 자기에 대해 제공된 제어 명령에 따른 속도 프로파일을 생성한다. 여기에서 속도 프로파일은 조이스틱(150)을 통해 계단 입력이 들어오는 경우에 일정 시간 동안 선형적으로 속도를 증가시킨 후에 입력이 유지되는 시간만큼 등속으로 유지되도록 하고, 다시 조이스틱(150)이 원점으로 돌아오는 경우에 역시 일정 시간 동안 속도를 선형적으로 감소시키는 작업을 말한다.
다시 단계(S42)에서는 이렇게 생성된 속도 프로파일에 따라 모터 구동부(383)에 제어 신호를 출력하여 좌측 모터(384) 및 우측 모터(385)를 구동하게 된다. 여기에서, 제자리 회전의 경우에는 일측 모터는 정방향으로 회전시키고 타측 모터는 역방향으로 회전시킴으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 로봇 축구 게임기의 로봇 위치 인식 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 예를 들어, 전술한 실시예에서는 위치 감지선을 공급측 전극을 기준으로 하여 배치하고 있지만 이와는 달리 더 좁거나 넓은 영역을 커버하도록 배치할 수도 있다. 또한, 각각의 위치 감지선을 중첩되지 않도록 배치할 수도 있을 것이다. 물론, 경기장과 각각의 선수 로봇과의 송수신되는 신호의 형태를 적외선이 아닌 고주파(Radio Frequency)로 할 수도 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 로봇 축구 게임기의 로봇 위치 인식 장치에 따르면, 개개의 선수 로봇의 위치를 실시간으로 인식할 수 있기 때문에 로봇 중심의 제어가 가능하게 되어 게임자가 조이스틱을 쉽게 조작할 수 있게 되고, 협동 알고리즘을 보다 짜임새 있고 다양하게 구성할 수 있는 기반이 구축됨으로써 게임의 흥미를 가일층 높일 수가 있다.

Claims (8)

  1. 경기장에 적소에 설치되며, 상기 경기장에 수용된 적어도 2개 이상의 선수 로봇에 위치 알림 명령을 무선 데이터의 형태로 전달하는 위치 알림 명령 송출 수단;
    상기 각각의 선수 로봇에 탑재되며, 상기 위치 알림 명령을 수신하는 위치 알림 명령 수신 수단;
    상기 각각의 선수 로봇에 탑재되며, 자기의 위치를 알리는 신호를 출력하는 위치 알림 신호 발생 수단;
    상기 각각의 선수 로봇에 탑재되며, 상기 위치 알림 명령 수신 수단에서 수신된 위치 알림 명령을 해독하여 상기 위치 알림 신호 발생 수단을 구동시키는 로봇 제어 수단 및
    상기 경기장의 적소에 설치되며 상기 위치 알림 신호에 의해 상기 각각의 선수 로봇의 위치를 검출하는 로봇 위치 감지 수단 및
    상기 위치 감지 수단의 검출 신호에 의거하여 상기 각각의 선수 로봇의 상기 경기장 내에서의 위치를 인식하는 경기장 제어 수단을 포함하여 이루어진 로봇 축구 게임기의 로봇 위치 인식 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 알림 명령의 송출과 수신은 각각 적외선 신호의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇 축구 게임기의 로봇 위치 인식 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 위치 알림 신호 발생 수단은 펄스 발생 코일을 포함하여 이루어지며,
    상기 로봇 위치 감지 수단은 상기 경기장의 바닥의 종횡에 대해 소정의 간격으로 설치되어 상기 펄스 발생 코일에서 발생된 펄스에 의해 전압을 유기시키는 다수개의 위치 감지선을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇 축구 게임기의 로봇 위치 인식 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 펄스 발생 코일은 상기 각각의 선수 로봇의 적소에 2개가 설치된 것을 특징으로 하는 로봇 축구 게임기의 로봇 위치 인식 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 위치 감지선의 각각은 인접한 위치 감지선들끼리 일부가 중첩적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 축구 게임기의 로봇 위치 인식 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 경기장의 바닥은 단일의 다층 기판으로 이루어지며, 상기 다수개의 위치 감지선은 상기 다층 기판에 서로 단락되지 않도록 계층적으로 매설된 것을 특징으로 하는 로봇 축구 게임기의 로봇 위치 인식 장치.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 펄스 발생 코일은 정현파 교류 신호를 출력하며,
    상기 위치 감지 수단은 상기 각각의 위치 감지선에 유기된 정현파 전압 신호를 반파 정류하는 반파 정류기, 상기 반파 정류기에서 반파 정류된 맥류 파형을 평활하여 직류 파형을 생성하는 평활 콘덴서 및 상기 직류 파형을 A/D변환하는 A/D 변환부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇 축구 게임기의 로봇 위치 인식 장치.
  8. 제 3 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 펄스 발생 코일은 정현파 교류 신호를 출력하며,
    상기 위치 감지 수단은 상기 각각의 위치 감지선에 유기된 정현파 전압 신호의 0[V] 교차점을 검출하는 제로크로싱 검출기; 상기 각각의 위치 감지선에 유기된 정현파 전압 신호를 A/D 변환하는 A/D 변환부 및 상기 0[V] 교차 시점부터 미리 정해진 시간 후에 상기 A/D 변환부에 A/D 변환 시점을 지시하는 펄스를 발생시키는 가변 길이 펄스 발생기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇 축구 게임기의 로봇 위치 인식 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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