KR20030073429A - 지능형 장난감 로봇간 다자 통신 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20030073429A
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Abstract

본 발명은 다수의 지능형 장난감 로봇간 다자 통신이 가능하도록 하는 로봇간 다자 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 사용자 정의 동작 제어 프로그램의 갱신이 가능한 지능형 장난감 로봇들간 상대방의 ID 정보 및 위치 정보 인식을 통해 로봇간 다자 통신이 가능하도록 함으로써, 로봇간 다자 통신을 이용한 로봇 롤 플레잉 또는 연극 등과 같은 다양한 응용 동작의 구현이 가능하게 되는 이점이 있다. 또한 로봇간 통신에 따른 다양한 창의적 동작이 지속적으로 개발될 수 있어 사용자들이 흥미를 지속적으로 유지시킬 수 있게 되는 이점이 있다.

Description

지능형 장난감 로봇간 다자 통신 시스템 및 방법{A COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD BETWEEN INTELLIGENT TOY ROBOTS}
본 발명은 지능형 장난감 로봇에 관한 것으로, 특히 다수의 로봇간 다자 통신이 가능하도록 하는 로봇간 다자 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로 지능형 장난감 로봇이라 함은 단순 전진, 후진, 회전 동작 외에 여러 가지 동작 프로그램이 탑재된 마이크로프로세서를 구비하여 사용자에 의해 특정 동작 프로그램이 선택되는 경우 선택된 프로그램에 해당하는 다수의 연결동작을 로봇스스로 수행하도록 구현한 로봇을 의미한다.
그러나 상기한 바와 같은 종래 지능형 장난감 로봇은 다양한 동작 프로그램이 탑재되긴 하지만 상기 동작 프로그램을 사용자 임의로 변경할 수 없기 때문에 지능형 로봇이라고 불리워지고는 있으나 미리 프로그램된 정하여진 동작을 반복 수행하는 것이 전부여서 단순 장남감 수준을 크게 벗어나고 있지 못한 실정이며,
또한 마이크로 프로세서가 내장된다 하더라도 마이크로 프로세서의 처리 속도나 소프트웨어 용량의 한계로 인하여 복잡한 동작에는 한계가 있으며, 이에 따라 사용자들은 짧은 시간동안에 프로그램된 전체동작을 파악할 수 있게 되어 금방 식상하게 되는 문제점이 있었다.
이를 위해 본원 출원인에 의해 선출원된 출원번호 10-2001-0002094호 "로봇 제어, 설계 및 활용을 위한 학습시스템"에는 사용자가 임의로 동작 프로그램을 변경할 수 있도록 구현한 지능형 장난감 로봇을 제안하여, 사용자의 의지에 따라 자신만의 개성있는 로봇의 동작이 구현가능하도록 하였다.
한편, 상기 본원 출원인에 의해 제안된 사용자 임의로 동작 변경 설정이 가능하도록 한 지능형 장난감 로봇에서는 사용자와 로봇간의 제어 기술만을 언급하고 있으며, 아직까지 인간과 마찬가지로 로봇들간 통신에 따른 로봇의 창의적인 동작 구현에 대해서는 기술하고 있지 않다.
따라서 사용자에 의해 동작 프로그램 변경 가능한 지능형 장난감 로봇에 로봇간 통신에 따른 창의적인 동작의 구현이 가능하도록 한다면 보다 다양한 로봇 동작의 구현이 가능하게 되어 사용자의 흥미를 지속적으로 유발시킬 것으로 기대된다.
따라서, 본 발명의 목적은 지능형 장난감 로봇간 다자 통신 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 로봇간 다자 통신 시스템 및 방법에 있어서, 로봇간 다자 통신을 위한 롤 플레잉 시나리오가 탑재되며, 다자 통신 시작 명령이 수신되는 경우 다자 통신 그룹 영역내 다른 로봇들의 ID 정보와 위치 정보를 인식한 후, 내부의 롤 플레잉 시나리오에 따라 주변 로봇과의 다자 통신 수행에 따른 해당 동작을 수행하는 다수의 로봇과; 상기 로봇들과 무선 데이터 송/수신이 가능하며, 사용자에 의해 입력된 로봇간 다자 통신을 위한 로봇별 롤 플레잉 시나리오를 각 로봇의 기계적 제어를 위한 바이트 코드 데이터로 변환하여 해당 로봇으로 전송시키며, 각 로봇으로 다자 통신 시작 명령을 인가시키는 로봇 제어 프로그램 갱신용 사용자 PC;를 포함하는 로봇간 다자 통신 시스템을 구현하며,
(a)로봇간 다자 통신 그룹에 속한 각 로봇의 다자 통신을 위한 해당 롤 플레잉 시나리오를 아이콘 기반 동작 프로그램 생성환경에서 작성하는 단계와; (b)상기 로봇별 작성된 시나리오를 고급 프로그래밍 언어로 변환시키는 단계와; (c)상기 고급 프로그래밍 언어로 변환된 로봇별 롤 플레잉 시나리오를 각 로봇의 기계적 제어를 위한 바이트 코드 데이터로 변환시키는 단계와; (d)상기 바이트 코드 데이터를 분석하여 해당 로봇의 MCU에 탑재시키는 단계와; (e)로봇간 다자 통신 시작 명령을무선으로 각 로봇에게 송신하는 단계와; (f)상기 로봇간 다자 통신 시작 명령이 수신되는 경우 내부의 롤 플레잉 시나리오에 따라 다자 통신 그룹내 로봇들과의 통신을 수행하는 단계;를 포함하는 로봇간 다자 통신 방법을 구현하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇간 다자 통신을 위한 시스템 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇간 다자 통신이 가능한 로봇의 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 지능형 장난감 로봇간 다자 통신을 위한 동작 제어 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇간 다자 통신에 따른 로봇의 상세 동작 제어 흐름도,
도 5는 상기 도 4의 동작 제어 흐름에 따른 로봇의 동작 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇간 다자 통신을 위한 시스템 구성을 도시한 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 다자 통신 수행을 위한 로봇들(110,112,114)은 로봇간 다자 통신을 위한 롤 플레잉(Roll playing) 동작 시나리오가 탑재되며, 무선 데이터 송/수신이 가능하도록 구현된 사용자 PC(100,102,104)로부터의 다자 통신 시작 명령을 수신하는 경우 영상인식 및 음성인식을 통해 다자 통신을 수행할 다자 통신 그룹 영역(108)내 다른 로봇들의 ID 정보 및 위치정보를 확인한 후, 사용자 PC(100,102,104)로부터 각 로봇에 다운로드된 다자 통신을 위한 롤 플레잉 동작 시나리오에 따라 주변 로봇과의 통신을 수행하면서 통신 수행에 따른 해당 동작을 수행하게 된다.
사용자 PC(100,102,104)는 사용자가 용이하게 자신이 원하는 로봇의 동작을 정의할 수 있도록 하는 그래픽 유저 인터페이스(Graphic User Interface: GUI) 환경의 아이콘(Icon) 기반 로봇 동작 제어 시나리오 작성 툴을 제공하며, 각 로봇 사용자로부터 상기 작성 툴을 통해 로봇간 다자 통신을 위한 롤 플레잉 동작 시나리오가 입력되는 경우, 상기 입력된 다자 통신을 위한 로봇의 롤 플레잉 동작 시나리오를 각 로봇의 기계적 동작 제어를 위한 바이트 코드 데이터(Byte code data)로 변환하여 해당 로봇으로 전송함으로써 각 로봇에 새로운 동작 제어 프로그램을 탑재시킨다. 이어 적외선 또는 블루투스를 이용하는 무선 송/수신 장치(106)를 통해 로봇간 다자 통신을 통한 롤 플레잉을 수행할 각 로봇(110,112,114)에게 다자 통신 수행의 시작을 명령하는 제어신호를 무선 송신시킴으로서, 각 로봇이 탑재된 롤 플레잉 동작 시나리오에 따라 로봇간 다자 통신을 수행하도록 제어한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇간 다자 통신 수행이 가능하도록 구현되는 각 로봇의 블록 구성을 도시한 것이다. 상기 도 2를 참조하면, 무선 송/수신부(200)는 사용자 PC(100) 및 다자 통신 그룹 영역(108)내 다른 로봇들과의 무선 데이터 송/수신을 수행한다. 상기 무선 송/수신부(200)로는 적외선 통신 모듈 또는 디지털 음성 및 데이터를 최대 720kbps까지 송/수신할 수 있는 블루투스 모듈 등이 구비될 수 있다. 음성처리부(202)는 MCU(Main Controller Unit)(204)의 제어에 따라 마이크(MIC)를 통해 입력되는 음성신호를 인식하며, 로봇간 다자 통신시 호출 대상 로봇의 이름을 음성신호로 합성하여 스피커(SPK)를 통해 음성신호로 출력시킨다.
영상처리부(206)는 다자 통신 그룹 영역(108)내 다른 로봇들의 영상을 촬상하고 상기 촬상된 광신호를 전기적인 신호로 변환한 후, ADC(Analog-to-Digital Convert)를 수행하여 디지털 변환된 화상신호로 출력시킨다. 메모리부(208)는 상기 사용자 PC로부터 사용자에 의해 작성되어 인가되는 로봇의 동작 제어 프로그램을갱신 저장시키며, 로봇간 다자 통신을 위한 다자 통신 그룹 영역(108)내 로봇들의 ID 정보 및 ID 정보와 연계된 해당 로봇의 이름을 저장한다. 통신부(210)는 시리얼(Serial), USB 등과 같은 데이터 통신을 위한 통신 포트를 구비하여 사용자 PC(100)와 로봇(110)간 송/수신되는 데이터를 인터페이스한다. 모터 제어부(212)는 MCU(204)의 제어에 따라 로봇의 실제 움직임을 구현하기 위해 로봇내 설치된 각 종 모터(214,216,218)의 구동을 제어한다.
MCU(204)는 상기 메모리부(208)에 저장된 사용자 PC(100)로부터 인가된 제어 프로그램에 따라 상기 로봇의 동작을 제어한다. 또한 본 발명의 실시 예에 따른 로봇간 다자 통신시에는 상기 영상처리부(206)로부터 입력되는 다자 통신 그룹 영역(108)내 로봇들의 영상정보를 근거로 윤곽분석을 통하여 각 로봇의 ID 정보를 식별하며, 다자 통신을 위한 내부 롤 플레잉 동작 시나리오에 따라 주변 로봇과의 통신을 수행하고 다자 통신 수행에 따른 롤 플레잉 동작을 수행시킨다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 지능형 장난감 로봇간 다자 통신을 위한 동작 제어 흐름을 도시한 것이다. 이하 상기 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
먼저 (S300)단계에서 로봇간 다자 통신에 참여하고자 하는 각 사용자는 사용자 PC(100,102,104)에 구현된 아이콘 기반 로봇 제어용 동작 시나리오 작성 툴을 이용하여 다자 통신을 위한 로봇별 해당 롤 플레잉 동작 시나리오를 작성하게 된다. 상기와 같이 작성된 각 로봇의 롤 플레잉 동작 시나리오는 (S302)단계에서 상기 아이콘 기반 시나리오 작성 툴에서 C, C++등과 같은 고급 프로그램밍 언어로 1차 변환된 뒤, (S304)단계에서 각 로봇의 기계적 제어를 위한 바이트 코드 데이터로 2차 변환되어 각 로봇으로 전송된다.
이에 따라 상기 전송된 바이트 코드 데이터 변환된 로봇의 롤 플레잉 동작 시나리오는 (S306)단계에서 로봇내 명령어 분석기(Interpreter)를 통해 분석된 후, 메모리부(208)내 플레쉬 메모리(Flash memory)(도시하지 않았음)에 갱신 저장되어 해당 로봇의 동작 제어 프로그램으로 탑재된다.
이어 (S308)단계에서 각 사용자 PC(100,102,104)는 적외선 통신 모듈 또는 블루투스 모듈 등과 같은 근거리 무선 통신을 위한 무선 송/수신 장치(106)를 이용하여 각 로봇(110,112,114)으로 다자 통신 시작을 알리는 제어신호를 무선 송신시키게 된다. 이에 따라 (S310)단계에서 각 로봇은 다자 통신을 위한 내부 롤 플레잉 동작 시나리오에 따라 다자 통신 그룹 영역(108)내 다른 로봇과의 통신을 수행하고 다자 통신 수행에 따른 해당 동작을 수행하게 된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇간 다자 통신 수행을 위한 로봇의 상세 동작 제어 흐름을 도시한 것이다. 이하 상기 도 1, 도 2 및 도 4를 참조하여 본발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
각 로봇의 MCU(204)는 로봇간 다자 통신 그룹 영역(108)내 설치된 무선 송/수신장치(106)로부터 다자 통신 시작 명령이 무선 수신되는 경우, (S400)단계에서 이에 응답하여 (S402)단계로 진행해서 영상처리부(206)를 제어하여 다자 통신 그룹영역(108)내 존재하는 다른 로봇들의 영상정보를 입력하여 상기 영상 정보를 근거로 윤곽분석을 통해 각 로봇의 ID 정보 및 위치 정보를 확인한다.
이어 각 로봇은 (S404)단계에서 자신의 롤 플레잉 시나리오에 따라 호출 대상 로봇을 확인하고, (S406)단계에서 상기 로봇의 ID 정보로부터 해당 로봇의 이름을 확인하여 음성처리부(202)를 통해 음성합성시킨 후, 대상 로봇을 호출하게 된다. 이에 따라 다자 통신 그룹 영역(108)내 다른 로봇들은 상기 특정 로봇으로부터 호출된 음성신호를 수신하여 음성처리부(206)를 통한 음성신호 분석을 통해 자신이 호출되는지 여부를 검사하고, 자신이 호출된 것으로 판단하는 경우 상기 호출에 응답한 후, 롤 플레잉 시나리오에 따라 자신이 호출되는 경우에 대응되게 지정된 해당 동작을 수행하게 된다.
도 5는 로봇간 다자 통신에 따라 특정 로봇에게 호출된 로봇의 롤 플레잉 동작 예시도를 도시한 것으로, 상기 도 5의 (a)에서와 같이 A 로봇이 B 로봇을 호출한 경우 상기 호출을 인식한 B 로봇이 상기 호출에 응답한 후, 롤 플레잉 시나리오에 예를 들어 상대방 로봇으로부터 호출될 시 호출한 로봇 방향으로 20㎝ 전진하는 것으로 프로그램되어 있는 경우 도 5의 (b)에서와 같이 A 로봇을 향해 20㎝ 전진하는 것을 보여준다.
그리고, 각 로봇은 상기 (S406)단계에서 호출한 상대 로봇으로부터의 응답을 수신한 후, (S410)단계로 진행해서 롤 플레잉 시나리오에 따라 상대방 로봇으로부터 응답이 수신되는 경우에 대응되게 지정된 해당 동작을 수행하게 된다.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나,여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 사용자 정의 동작 제어 프로그램의 갱신이 가능한 지능형 장난감 로봇들간 상대방의 ID 정보 및 위치 정보 인식을 통해 로봇간 다자 통신이 가능하도록 함으로써, 로봇간 다자 통신을 이용한 로봇 롤 플레잉 또는 연극 등과 같은 다양한 응용 동작의 구현이 가능하게 되는 이점이 있다. 또한 로봇간 통신에 따른 다양한 창의적 동작이 지속적으로 개발될 수 있어 사용자들이 흥미를 지속적으로 유지시킬 수 있게 되는 이점이 있다.

Claims (12)

  1. 로봇간 다자 통신 시스템에 있어서,
    로봇간 다자 통신을 위한 롤 플레잉 시나리오가 탑재되며, 다자 통신 시작 명령이 수신되는 경우 다자 통신 그룹 영역내 다른 로봇들의 ID 정보와 위치 정보를 인식한 후, 내부의 롤 플레잉 시나리오에 따라 주변 로봇과의 다자 통신 수행에 따른 해당 동작을 수행하는 다수의 로봇과;
    상기 로봇들과 무선 데이터 송/수신이 가능하며, 사용자에 의해 입력된 로봇간 다자 통신을 위한 로봇별 롤 플레잉 시나리오를 각 로봇의 기계적 제어를 위한 바이트 코드 데이터로 변환하여 해당 로봇으로 전송시키며, 각 로봇으로 다자 통신 시작 명령을 인가시키는 로봇 제어 프로그램 갱신용 사용자 PC;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 장난감 로봇간 다자 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로봇은, 로봇간 다자 통신 수행에 따른 특정 로봇으로부터의 호출시, 자신이 호출되는 것으로 판단되는 경우 상기 호출에 응답한 후, 다자 통신을 위해 탑재된 롤 플레잉 시나리오에 따라 호출시 대응되게 지정된 해당 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 지능형 장난감 로봇간 다자 통신 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 로봇은, 다자 통신 시작 명령 수신시 다자 통신 그룹 영역내 로봇들의 영상정보를 근거로 윤곽분석을 통하여 로봇들의 ID를 식별하고, 상기 식별된 ID에 해당하는 로봇의 이름을 확인하는 것을 특징으로 하는 지능형 장난감 로봇간 다자 통신 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 PC는, 사용자로부터 로봇간 다자 통신 수행 명령이 인가되는 경우 해당 명령을 각 로봇에게 무선 송신하여, 각 로봇에 탑재된 다자 통신 수행을 위한 롤 플레잉 시나리오가 구동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지능형 장난감 로봇간 다자 통신 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로봇은, 상기 사용자 PC 및 다자 통신 그룹 영역내 로봇들과의 무선 데이터 송/수신을 위한 무선 송/수신부와;
    마이크를 통해 입력되는 음성신호를 인식하며, 로봇간 다자 통신시 호출 대상 로봇의 이름을 음성신호로 합성하여 스피커를 통해 출력시키는 음성처리부와;
    상기 다자 통신 그룹 영역내 피사체 로봇의 영상을 촬상하여 입력되는 광신호를 디지털 변환된 화상신호로 출력시키는 영상처리부와;
    상기 로봇의 움직임을 제어하는 각종 모터를 구동시키는 모터 제어부와;
    상기 사용자 PC로부터 인가되는 로봇의 동작 제어 프로그램을 갱신 저장하며, 로봇간 다자 통신을 위한 다자 통신 그룹 로봇들의 ID 정보를 저장하고 있는 메모리부와;
    상기 사용자 PC와 연결 가능한 통신 포트를 구비하여 사용자 PC와 로봇간 송/수신되는 데이터를 인터페이스하는 통신부와;
    상기 사용자 PC로부터 인가되는 사용자에 의해 입력된 동작 시나리오에 따라 상기 로봇의 동작을 제어하며, 로봇간 다자 통신시에는 다자 통신 그룹 영역내 로봇의 영상정보를 근거로 윤곽분석을 통해 각 로봇의 ID를 식별하며, 메모리부에 저장된 롤 플레잉 시나리오에 따라 다자 통신 그룹내 로봇과의 통신에 따른 해당 동작을 수행시키는 MCU;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 장난감 로봇간 다자 통신 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 사용자 PC 및 다자 통신 그룹 영역내 로봇들과의 무선 데이터 송/수신은, 근거리 무선 통신을 지원하는 적외선 통신을 이용하여 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 지능형 장난감 로봇간 다자 통신 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 사용자 PC 및 다자 통신 그룹 영역내 로봇들과의 무선 데이터 송/수신은, 근거리 무선 통신을 지원하는 블루투스를 이용하여 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 지능형 장난감 로봇간 다자 통신 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 PC는, 로봇 제어용 시나리오 작성을 위한 아이콘 기반 동작 프로그램 생성 환경을 지원하며, 로봇간 다자 통신 수행에 따라 다자 통신을 위한 롤 플레잉 시나리오가 탑재된 각 로봇으로 다자 통신 수행 시작을 알리는 제어 신호를 무선 송신하기 위한 무선 송/수신 모듈;을 구비하는 것을 특징으로 하는 지능형 장난감 로봇간 다자 통신 시스템.
  9. 사용자에 의해 동작 프로그램의 변경이 가능한 지능형 장난감 로봇간 다자 통신 방법에 있어서,
    (a)로봇간 다자 통신 그룹에 속한 각 로봇의 다자 통신을 위한 해당 롤 플레잉 시나리오를 아이콘 기반 동작 프로그램 생성환경에서 작성하는 단계와;
    (b)상기 로봇별 작성된 시나리오를 고급 프로그래밍 언어로 변환시키는 단계와;
    (c)상기 고급 프로그래밍 언어로 변환된 로봇별 롤 플레잉 시나리오를 각 로봇의 기계적 제어를 위한 바이트 코드 데이터로 변환시키는 단계와;
    (d)상기 바이트 코드 데이터를 분석하여 해당 로봇의 MCU에 탑재시키는 단계와;
    (e)로봇간 다자 통신 시작 명령을 무선으로 각 로봇에게 송신하는 단계와;
    (f)상기 로봇간 다자 통신 시작 명령이 수신되는 경우 내부의 롤 플레잉 시나리오에 따라 다자 통신 그룹내 로봇들과의 통신을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇간 다자 통신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (f)단계는, (f1)상기 다자 통신 시작 명령 수신시 다자 통신 그룹내 다른 로봇들의 ID 정보와 위치 정보를 인식하는 단계와;
    (f2)상기 ID 정보와 위치 정보를 근거로 다자 통신 그룹내 존재하는 로봇들과 다자 통신을 수행하는 단계와;
    (f3)상기 다자 통신 수행에 따라 롤 플레잉 시나리오에 지정된 대응 동작을 수행하도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇간 다자 통신 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (f1)단계에서는, 상기 다자 통신 그룹 영역내 로봇들의 영상정보를 근거로 윤곽분석을 통하여 로봇들의 ID 정보와 위치 정보를 인식하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 로봇간 다자 통신 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 (f3)단계는, (f31)상기 식별된 ID 정보를 이용하여 호출 대상 로봇의 이름을 확인하는 단계와;
    (f32)상기 호출 대상 로봇의 이름을 음성합성을 통하여 호출하는 것을 특징으로 하는 단계와;
    (f33)상대방 로봇으로부터 상기 호출에 대한 응답이 있는 경우 롤 플레잉 시나리오에 따라 호출 응답 수신시 대응되게 지정된 해당 동작을 수행하여 다자 통신을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇간 다자 통신 방법.
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