KR20040101570A - 움직일 수 있는 부분의 세트를 포함하는 로봇을 위한에니메이션 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은, 프라이머리 신호(PS)로 로봇으로 움직임 파라미터의 전송을 통해, 로봇의 움직일 수 있는 부분이 자동화된 사물의 움직일 수 있는 부분의 움직임을 재생하게 하는 것이다. 상기 프라이머리 신호(PS)는 에니메이트된 사물의 움직일 수 있는 부분들과 연관된 파라미터의 세트를 포함한다. 여기서, 상기 파라미터의 세트들은 상기 에니메이트된 사물의 움직일 수 있는 부분의 구조를 반영하는 계층적인 그래프 구조에 따른 상기 프라이머리 신호 안에 삽입된다. 상기 로봇의 움직일 수 있는 부분들은 연관된 파라미터의 세트에 포함된 움직임 파라미터에 의해 특징된 움직임을 재생한다. 사용: 로봇을 위한 에니메이션 시스템.
Description
로봇의 사용은 복잡한 반복 업무의 세트를 수행하기 위한 산업 현장에 알려져 있다. 로봇의 사용은 또한 가정용 애플리케이션으로, 특히 "헬퍼 로봇"으로 알려져 있다.
일본 특허 N°P2001-96481A는 로봇을 위한 에니메이션 시스템과 개의 모습을 가진 로봇을 기술한다. 여기서, 상기 로봇은 컴퓨터의 송신기 혹은 원거리 제어 타입으로부터 제어 신호의 형태로 보내진 행동을 재생하기 위한 수단을 포함한다. 상기 로봇은, 예를 들어, 발 혹은 머리의 움직임에 대응하는 행동과 같은, 상기 행동을 재생하기 위한 움직일 수 있는 부분이 마련되었다.
종래 기술의 문언으로부터 알려진 로봇은 신호 프로세서와, 로봇이 주어진일련의 행동을 재생하게 하는 프로그램의 세트와 파라미터를 저장하기 위한 ROM 형태의 메모리가 마련되었다. 상기 로봇은 또한, 만약 수신된 제어 신호가 실행되어야 할 또 다른 행동이 재생되어야 한다는 사실을 반영하면, 현재 실행되고 있는 행동을 중단시키기 위한 위치에 있다.
종래 기술의 문언으로부터 알려진 에니메이션 시스템과 로봇은 특정한 수의 제한을 가지고 있다.
종래 기술의 문헌에 의해 설명되는 로봇의 행동은, 작동기가 로봇의 움직일 수 있는 부분이 행동, 특히 움직임 행동을 재생하게 만드는 제어 신호의 송신으로서 변형되었다.
로봇의 행동은 주로 프로그램의 세트와 메모리에 이전에 저장된 파라미터에 의해 결정되기 때문에, 로봇에 의해 수신된 제어 신호는 로봇의 행동을 부분적으로만 변경할 수 있다. 이 주로 이전에 결정된 행동 때문에, 종래 기술의 문서로부터 알려진 로봇은 그 행동에 제한되어 있다.
로드되어야 할 방대한 양의 데이터 때문에 로봇의 전반적인 행동을 바꾸기 위해 메모리에 저장된 프로그램과 파라미터가 가끔씩 바뀐다는 결과를 받아들이더라도, 그러한 동작은, 로봇과 전송 시스템 사이의 통신 채널의 작은 대역폭 때문에, 상당한 시간을 요구할 것이다. 유연성의 부족에 추가로, 그러한 동작은 사용자가 수행하기 어려울 것이다.
하드웨어 리소스의 관점에서, 종래 기술의 문서로부터 알려진 로봇은 프로그램과 행동 파라미터를 저장하기 위한 큰 용량의 메모리를 요구하고, 이것은 값비싼제품을 만들게 된다.
본 발명은 움직일 수 있는 부분의 세트를 포함하는 로봇을 움직이게 하기 위한 에니메이션 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 산업 혹은 가정용 애플리케이션에 있어서, 사물 혹은 사람의 움직임이 원거리의 로봇에 의해 재생되어야 하는 통신 시스템의 많은 애플리케이션을 가지고 있다.
본 발명은, 본 발명이 제한되어지지 않는, 도면에 도시된 실시예를 참조로 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇에 대한 에니메이션 시스템의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 로봇에 대한 에니메이션 시스템의 제 1 애플리케이션을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 로봇에 대한 에니메이션 시스템의 제 2 애플리케이션을 도시하는 도면.
본 발명의 하나의 목적은 프라이머리 신호로 로봇에게 움직임 파라미터의 전송을 통해 로봇의 움직일 수 있는 부분이 에니메이트된 사물의 움직일 수 있는 부분의 움직임을 재생하게 하여, 사용상의 유연성을 부여하고 경제적인 솔루션을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 다음을 포함하는 로봇을 위한 에니메이션 시스템에 관한 것이다:
a) 전송기로서,
-에니메이트된 사물의 움직일 수 있는 부분들의 세트의 움직임을 설명하기 위한 파라미터의 세트를 포함하는 프라이머리 신호를 생성하기 위한 수단, 여기서 파라미터의 세트는
aa)움직일 수 있는 부분과 해당되는 파라미터의 세트를 연관시키기 위한 확인 파라미터,
bb)상기 파라미터의 세트와 연관된 상기 움직일 수 있는 부분의 움직임을 설명하기 위한 움직임 파라미터를 포함하는, 프라이머리 신호 생성 수단과,
-상기 프라이머리 신호를 전송하기 위한 전송 수단을 포함하는 전송기,
b)로봇으로서,
-상기 프라이머리 신호를 수신하기 위한 수신 수단,
-제어 신호에 의해 움직일 수 있는 움직일 수 있는 부분,
-수신된 프라이머리 신호 안에 포함된 파라미터의 세트를 연속적으로 처리하기 위한 처리 수단으로서,
aa)확인 파라미터를 이용해, 로봇의 움직일 수 있는 부분과 파라미터의 세트를 연관시키는 연관 수단과,
bb)상기 연관된 움직일 수 있는 부분이 상기 움직임 파라미터에 의해 특정된 움직임을 재생하도록 하기 위해, 상기 움직임 파라미터를 이용해, 파라미터의 세트와 연관된 상기 움직일 수 있는 부분에 대한 상기 제어 신호를 생성하기 위한 생성 수단을 포함하는, 처리 수단을 포함하는 로봇.
본 발명은 에니메이트된 사물의 특징을 설명하고 전송하기 위한 신택스에 따라 로봇으로 전송된 상기 프라이머리 신호를 코딩하기 하는 것을 제안한다.
장면(scene)내의 사물의 특징을 설명하기 위한 코딩 신택스는 참조 MPEG-4 ISO/IEC 14496-1 및 MPEG-4 ISO/IEC 14496-2를 포함하는 표준으로부터 알려져 있다. 이 코딩 신택스는 이름 MPEG-4 BIFS(영문 "BInary Format for Scene Decsciption"의 약자)을 포함하는 규범적인 기능성에 대해 특별하다. 이 기능성에 따르면, MPEG-4에 따라 코딩되고 (오디오, 텍스트, 그래픽, 비디오 등 형태의)멀티미디아 장면 요소를 포함하는 장면에 대해, 상기 장면 요소의 파라미터를 설명하는 MPEG-4 BIFS 기능성의 필수요소에 따라 코딩된 연관된 데이터 신호가 존재한다. 특히, 설명 파라미터는 사물의 모양 및 상기 멀티미디아 장면에서의 공간-시간 위치에 관해 에니메이트된 사물의 애니메이션 특징을 설명하는 것이 가능하게 한다. 장면 요소의 애니메이션 파라미터는 MPEG-4 BIFS Anim 기능성의 코딩 신택스에 따라 코딩된 반면, 장면 요소를 업데이트하기 위한 파라미터는 MPEG-4 BIFS 업데이트 기능성의 코딩 신택스에 따라 코딩되었다.
이 움직임 파라미터 코딩 모드는, 로봇의 움직일 수 있는 부분이 상기 파라미터에 의해 특징된 움직임을 재생하도록 하기 위해, 로봇에게 에니메이트된 사물의 움직일 수 있는 부분을 위한 움직임 파라미터를 전송하기 위한 본 발명에서 유리하게 사용된다. "에니메이트된 사물"은 물리적인 사물, 가상 물체, 사람, 혹은 동물을 의미한다. 이런 방식으로, 로봇은 에니메이트된 사물의 움직임을 재생하기 위한 위치에 있다.
에니메이트된 사물의 각각의 움직일 수 있는 부분에 대해, 움직임 파라미터는, MPEG-4 BIFS 기능성에 따라 일반적으로 "노드"라고 불리우는, 파라미터의 세트 안에 삽입되는데, 상기 파라미터의 세트는 로봇에 파라미터의 세트와 로봇의 움직일 수 있는 부분 사이의 일치성을 로봇에 대해 형성하기 위해 확인된다. 파라미터의 세트는 서로에 대해 에니메이트된 사물의 움직일 수 있는 부분의 배열과 구조를 반영하는 계층적 구조를 가진 그래프을 형성하도록 마련된다.
파라미터의 세트는, 대응하는 에니메이트된 사물의 움직일 수 있는 부분의 움직임을 설명하기 위한 움직임 파라미터, 예를 들어, 정규직교(orthonormal)의 참조 프레임에서의 좌표, 극 좌표, 회전/병진 형태의 매개 변수 변환을 이용해 움직일 수 있는 부분의 공간 위치를 설명하기 위한 우선순위를 포함한다.
MPEG-4 BIFS 기능성이 한편으로 차등 모드에 따른 에니메이션 파라미터를 송신하기 위한 규정을 만들고 다른 한편으로 양자화 메카니즘에 의한 신호의 압축을 제공하기 때문에, 로봇에 움직임 파라미터를 송신하기 위한 그러한 코딩 모드를 이용하는 것은 로봇으로 전송될 정보의 양을 감소시키는 장점을 가진다. 이런 식으로, 로봇으로 움직임 파라미터를 전송하는데 작은 대역폭을 가진 연결만이 필요하다.
MPEG-4 BIFS 기능성의 사용의 또 다른 장점은 프라이머리 신호에서 움직임 파라미터의 연속적인 흐름을 로봇으로 전송할 수 있다는 것이고, "스트리밍"이란 용어로 알려진 전송 모드이다. 이런 방식으로, 로봇은 기능하기 위한 움직임 파라미터의 최소한의 세트를 먼저 로드할 필요가 없다. 그러므로, 로봇은 실시간 혹은 가상-실시간으로 상기 프라이머리 신호에 포함된 움직임 파라미터에 의해 특징된 움직임을 실행한다. 결과적으로, 본 발명에 따른 로봇은 더 이상 많은 양의 메로리 리소스를 가질 필요가 없고, 이것은 경제적인 해결책을 가져오게 된다.
마지막으로, MPEG-4 BIF 기능성의 사용은 로봇에 전송되는 프라이머리 신호의 코딩을 표준으로 만들고, 이것은 한편으로 동일한 제어 신호로 복수의 로봇의 제어를 용이하게 하고 다른 한편으로 로봇의 그룹 사이의 움직임 파라미터의 교환을 용이하게 한다.
특정 실시예에 따라, 위에 설명된 시스템은 에니메이트된 사물의 각각의 움직일 수 있는 부분의 움직임을 특징짓는 움직임 파라미터를 생성하기 위한 움직임 캡쳐 수단을 포함한다.
이 애플리케이션은 로봇이 에니메이트된 사물의 움직임을 재생하게 하는 것을 가능하게 한다. 특히, 에니메이트된 사물은 여러 수족에 움직임 센서를 갖춘 사람에 대응한다. 이런 경우, 사람의 여러 수족의 움직임 파라미터는 포착되고 프라이머리 신호로 삽입된다. 그래서, 생성된 프라이머리 신호는 상기 수족의 움직임을 재생 할 수 있는 움직일 수 있는 부분을 포함하는 로봇으로 전송된다. 연관 메카니즘을 이용해, 로봇에 의해 수신된 파라미터의 각각의 세트는 파라미터의 상기 세트에 포함된 움직임 파라미터에 의해 특징된 움직임을 재생하는 로봇의 움직일 수 있는 부분과 연관된다.
그러한 애플리케이션의 목적은 원거리의 사람의 실제 움직임을 사용자 측에서 재생하여 원거리의 사람의 물리적 존재를 사용자가 가상으로 체험하도록 하는 것이다.
특정 실시예에 따라, 상기 에니메이션 시스템은, 상기 전송 수단에 의해 상기 프라이머리 신호와 함께 전송된 오디오 신호를 생성하기 위해, 상기 에니메이트된 사물에 의해 전송된 오디오 신호를 코딩하기 위한 오디오 코딩 수단을 포함하고, 상기 로봇은 상기 오디오 신호를 디코딩 및 재생하기 위한 수단을 포함한다.
움직임 파라미터의 캡쳐에 추가로, 이 실시예는 오디오 센서를 통해, 로봇이 에니메이트된 사물에 의해 전송된 오디오 신호, 즉, 말하자면 만약 사람인 경우 음성 신호를 재생하는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 로봇의 음성 표현은 원거리 사람의 음성과 결합된다. 정보의 양을 줄이기 위한 목적으로, 오디오 신호는 전송되기 전에 상기 전송기에 위치한 오디오 코더에 의해 유리하게 코딩된다.
이 애플리케이션은 화상 회의 형태의 애플리케이션을 유리하게 대체한다. 이것은 왜냐하면 원거리에 있는 사람을 오디오/비디오 디스플레이 상에 디스플레이 하는 것보다는, 원거리의 사람의 행동 및 음성 신호를 재생하기 위한 위치에 있는로봇에 의해 원거리의 사람이 실제로 표현되는 것이기 때문이다.
그러한 애플리케이션의 장점은, 시각적으로 양질이지만 높은 비율의, 혹은 낮은 비디오 비율이지만 낮은 시각적 질을 가진 비디오 정보를 송신하는 것을 필요로 하는 화상 회의 형태의 애플리케이션(예를 들어 표준 H.324에 따른 것)과는 달리, 통신 채널 상에 작은 정보(프라이머리 신호 및 오디오 신호) 만을 전송하는 것이다.
이 애플리케이션은 학생에 대한 교사의 움직임이 학생에게 가까이 위치한 로봇에 의해 재생되는 원거리 학습이라는 문맥에서 사용될 수 있다.
이 애플리케이션은 환자로부터 멀리 떨어진 외과 의사의 행동을 재생하고, 환자는 로봇에 의해 수술되어지는 원거리에서의 외과 수술의 문맥에서 사용될 수 있다.
이 애플리케이션은, 만약 상대방의 손과 입의 움직임이 청각 장애인에게 가까이 위치한 로봇에 의해 재생될 경우, 청각 장애인이 멀리 있는 상대방과 의사소통할 수 있게 하는데 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 다음을 포함하는 로봇에 대한 에니메이션 시스템에 관한 것이다:
a)설명 파라미터를 이용해 장면 요소를 설명하기 위한 장면 설명 신호와 연관된 장면 요소로 구성된 멀티미디아 데이터 신호를 수신하기 위한 수신기로서, 상기 멀티미디아 데이터 신호는 움직일 수 있는 부분의 세트를 포함하는 에니메이트된 장면 요소를 포함하고, 상기 장면 설명 신호는 상기 움직일 수 있는 부분의 움직임을 설명하기 위한 파라미터의 세트를 포함하고, 상기 파라미터들의 세트는
aa)움직일 수 있는 부분을 해당 파라미터들의 세트와 연관시키기 위한 확인 파라미터와,
bb)상기 파라미터들의 세트들과 연관된 상기 움직일 수 있는 부분들의 움직임을 설명하기 위한 움직임 파라미터를 포함하며,
상기 수신기는:
-상기 장면 설명 신호로부터 상기 에니메이트된 사물의 움직임 파라미터를 추출하고, 상기 움직임 파라미터들을 포함하는 프라이머리 신호를 생성하기 위한 추출 수단,
-로봇으로 상기 프라이머리 신호를 전송하기 위한 전송 수단을 포함하는 수신기와,
b)로봇으로서:
-상기 프라이머리 신호를 수신하기 위한 수신 수단,
-제어 신호에 의해 움직일 수 있는 움직일 수 있는 부분,
-수신된 프라이머리 신호에 포함된 파라미터의 세트를 연속적으로 처리하기 위한 처리 수단으로서,
aa)확인 파라미터를 이용해, 파라미터들의 세트와 로봇의 움직일 수 있는 부분을 연관시키기 위한 연관 수단과,
bb)상기 움직임 파라미터를 이용해, 상기 연관된 움직일 수 있는 부분이 상기 움직임 파라미터에 의해 특징된 상기 움직임을 재생하도록 하기 위해, 파라미터들의 세트와 연관된 상기 움직일 수 있는 부분에 대한 상기 제어 신호를 생성하기 위한 생성 수단을 포함하는, 처리 수단을 포함하는 로봇.
이 애플리케이션은 로봇이 (예를 들어 아바타나 사람과 같은)장면 요소 형태의 에니메이트된 사물의 움직임을 재생하는 것을 가능케 한다. 여기서, 에니메이트된 장면 요소는 특히 MPEG-4 기준에 따라 코딩된 멀티미디아 장면의 일부를 형성한다. 로봇으로 전송된 프라이머리 신호를 생성하기 위해, 에니메이트된 장면 요소의 움직임 파라미터만이 수신기에 의해 장면 설명 신호로부터 추출된다.
추가의 특징에 따라, 상기 수신기는 멀티미디아 데이터 신호와 장면 설명 신호로부터 장면 신호를 생성하기 위한 장면 합성 수단을 포함한다. 여기서, 상기 장면 신호의 내용은 디스플레이와 청취 수단에 의해 재생되도록 의도되었다.
에니메이트된 장면 요소의 움직임은 디스플레이 수단과 나란히 위치한 로봇에 의해 재생된다. 여기서, 상기 멀티미디아 장면의 내용의 디스플레이는 더욱 매력적이고 생생하게 만들어진다.
장면 설명 신호와 연관된 멀티미디아 데이터 신호는 예를 들어 텔레비전 프로그램 제공자(브로드캐스터)에 의해 혹은 네트워크 게임 디바이스에 의해 전달될 수 있다. 로봇이 이 멀티미디아 장면의 일부를 형성하는 에니메이트된 장면 요소의 움직임을 재생하도록 선택함으로서, 이 애플리케이션은 멀티미디아 장면 콘텐트에 더 높은 "몰입감"을 제공한다.
추가의 특징에 따르면, 상기 로봇은 수신한 프라이머리 신호에 포함된 파라미터의 세트를 변경하기 위한 변경 수단을 포함한다.
이 특징은 프라이머리 신호에 포함된 파라미터의 세트가 로봇의 기능에 적응하는 것이 가능하게 만든다. 그래서, 만약, 로봇의 기능이 대응하는 움직임을 재생할 수 없게 하는 움직임 파라미터라면, 상기 파라미터의 세트에 포함된 움직임 파라미터의 값은 변경되거나 생략된다.
추가의 특징에 따르면, 로봇은,
-음성 파라미터를 생성하기 위한 외부 오디오 신호를 위한 음성 인식 수단과,
-상기 음성 파라미터를 로봇의 하나 이상의 움직일 수 있는 부분의 움직임을 특징짓는 추가의 움직임 파라미터와 매칭시키기 위한 매칭 수단으로서, 생성 수단은 상기 추가의 움직임 파라미터로부터 제어 신호를 생성하는 매칭 수단을 포함한다.
이 추가의 특징은 음성에 의해 사용자가 로봇의 움직임과 상호 작용하게 한다.
추가의 특징에 따르면, 상기 로봇은 상기 프라이머리 신호를 재전송하기 위한 수단을 포함한다.
이 특징은, 상기 프라이머리 신호 안에 포함된 파라미터들의 세트들로 특징된 움직임들이 이 로봇의 세트에 의해 동시에 재생되도록 프라이머리 신호의 내용을 로봇의 세트로 전송하는 것이 가능하게 한다.
본 발명은 또한 위의 애플리케이션에 언급된 로봇에 관한 것이고 다음을 포함한다:
-프라이머리 신호를 수신하기 위한 수신 수단, 여기서, 상기 프라이머리 신호는 에니메이트된 사물의 움직일 수 있는 부분의 세트의 움직임을 설명하기 위한 파라미터들의 세트들을 포함한다. 여기서, 파라미터들의 세트는 다음을 포함한다:
aa)움직일 수 있는 부분과 파라미터의 세트를 연관시키기 위한 확인 파라미터,
bb)파라미터의 세트와 연관된 움직일 수 있는 부분의 움직임을 설명하기 위한 움직임 파라미터,
-제어 신호에 의해 움직일 수 있는 움직일 수 있는 부분,
-수신된 프라이머리 신호 안에 포함된 파라미터의 세트들을 성공적으로 처리하기 위한 처리 수단, 여기서, 상기 처리 수단은 다음을 포함한다:
aa)확인 파라미터를 이용해, 로봇의 움직일 수 있는 부분과 파라미터의 세트를 연관시키기 위한 연관 수단,
bb)움직임 파라미터를 이용해, 상기 연관된 움직일 수 있는 부분이 상기 움직임 파라미터에 의해 특징된 움직임을 재생하게 하기 위해, 파라미터의 세트와 연관된 움직일 수 있는 부분에 대한 상기 제어 신호를 생성하기 위한 생성 수단을 포함하는 처리수단.
본 발명은 또한 로봇의 움직일 수 있는 부분의 움직임을 제어하기 위해 MPEG-4 BIFS 기능성의 코딩 신택스에 따라 코딩된 신호에 관한 것이다. 여기서, 코딩된 신호는 움직일 수 있는 부분과 파라미터의 세트를 연관시키기 위한 확인 파라미터와 상기 움직일 수 있는 부분이 재생하려 하는 움직임을 설명하기 위한 움직임파라미터를 포함하는 파라미터의 세트들을 포함한다.
도 1은 프라이머리 신호(PS)를 로봇(R)으로 전송하기 위한 전송기(E)를 포함하는 본 발명에 따른 로봇에 대한 에니메이션 시스템을 개략적으로 도시한다. 프라이머리 신호(PS)의 로봇(R)으로의 전송의 목적은 로봇(R)이 에니메이트된 사물(O)의 움직임을 재생하도록 하는 것이다.
여기서 에니메이트된 사물(O)은 움직일 수 있는 부분(101 내지 112)의 세트(몸(101), 머리(102), 입(103), 눈(104), 왼팔(105), 왼손(106), 오른팔(107), 오른손(108), 왼다리(109), 왼발(110), 오른다리(111), 오른발(112))를 포함하는 사람의 형상과 비슷하다. 움직일 수 있는 부분들은 서로에 대한 상기 움직일 수 있는 부분들의 배열을 설명하기 위해 계층적 구조 그래프(O-SG)를 형성한다.
움직일 수 있는 부분은 다음을 포함하는 파라미터의 세트에 의해 설명된다:
-상기 움직일 수 있는 부분을 파라미터의 세트와 연관시키기 위한 확인 파라미터. 예를 들어, 확인 파라미터는 단일 수치에 대응할 수 있다.
-파라미터의 세트와 연관된 상기 움직일 수 있는 부분의 움직임을 설명하기 위한 움직임 파라미터. 예를 들어, 상기 움직임은 상기 움직일 수 있는 부분을 정의하는 하나 이상의 점들의 공간 좌표에 의해, 중심과 각에 의해 특징되는 회전 형태의 변환에 의해, 혹은 벡터에 의해 특징되는 병진운동에 의해 설명될 수 있다.
전송기(E)는 각각의 움직일 수 있는 부분들(101 내지 112)의 움직임 파라미터로부터 프라이머리 신호(PS)를 생성하기 위한 수단을 포함한다. 프라이머리 신호(PS)는, 파라미터의 각각의 세트가 MPEG-4 BIFS 기능성의 의미 안에서 노드로 여겨지는, 또는 만약 다른 노드가 이것에 의존하는 경우 더 자세하게 상위 계층 노드(또한 "모 노드"로 불리우는)로 여겨지는, 또는 만약 이것이 다른 노드에 의존하는 경우 하부 계층 노드(또한 "子 노드"로 불리우는)로 여겨지는, MPEG-4 BIFS 기능성의 신택스에 따라 코딩된 신호이다. 그럼으로, 신호(PS)는 이 구조에 따른 파라미터의 세트를 마련함으로서 에니메이트된 사물(O)의 계층구조를 코딩하는 것으로 구성되어 있다.
이 계층적 구조를 통해, 상부 계층의 움직일 수 있는 부분에 할당된 움직임은 또한 하부 계층의 움직일 수 있는 부분에 적용된다. 예를 들어, 상기 움직일 수 있는 부분(102)의 움직임은 또한 부분(103, 104)에 적용된다. 같은 식으로, 상기 움직일 수 있는 부분(105)의 움직임 파라미터는 또한 부분(106)에 적용된다.
신호(PS)는, 에니메이트된 사물(O)의 움직일 수 있는 부분의 움직임을 재생하기 위해 전송기(E)에 포함된 전송 수단에 의해 움직일 수 있는 부분(101' 내지 112')의 세트를 포함하는 로봇(R)으로 전송된다.
에니메이트된 사물(O)의 움직일 수 있는 부분의 움직임을 설명하는 파라미터의 세트를 포함하는 프라이머리 신호(PS)의 로봇에 의한 수신 이후, 연관 수단은 로봇의 각각의 움직일 수 있는 부분과 파라미터의 세트를 연관시킨다. 이 연관은 각각의 파라미터 세트에 포함된 확인 파라미터를 사용해 수행된다. 그래서, 상기 움직일 수 있는 부분(101')은 상기 움직일 수 있는 부분(101,102')의 파라미터의 세트와 연관된다. 여기서 상기 움직일 수 있는 부분(102')은 움직일 수 있는 부분(102)의 파라미터의 세트와 연관된다.
연관 수단은 서로에 대해 상기 움직일 수 있는 부분(101' 내지 112')의 배열을 설명하기 위한 계층적 구조 그래프(R-SG)를 생성하는 것이 가능하게 만든다. 상기 로봇(R)의 상기 움직일 수 있는 부분은 그 구조에서 에니메이트된 사물(O)의 움직일 수 있는 부분에 비슷하고, 상기 움직일 수 있는 부분들(101 내지 112)의 구조 및 움직임은 상기 움직일 수 있는 부분(101' 내지 112')에 의해 각각 재생된다. 그래프(R-SG)는 그래프(O-SG)와 동일하다.
상기 로봇(R)의 상기 움직일 수 있는 부분들은 기계적인 작동기(미도시)에 인가된 제어 신호에 의해 움직인다. 작동기에 인가된 제어 신호는, 연관된 움직일 수 있는 부분이 파라미터(101' 내지 112')의 각각의 세트 안에 포함된 움직임 파라미터에 의해 특징된 움직임을 재생하도록 하기 위해, 생성 수단에 의해 생성된다. 이러한 생성 수단은 움직임 파라미터를 상기 작동기에 의해 사용될 수 있는 신호로변환하는 것으로 구성되어 있다. 예를 들어, 상기 생성 수단은 움직임 파라미터를 작동기가 상기 움직일 수 있는 부분에 움직임을 가할 수 있게 하는 전기적인 혹은 압축공기의 신호로 변환한다.
도 2는 본 발명에 따른 에니메이션 시스템의 제 1 애플리케이션을 도시한다. 이 애플리케이션은 사람(O)의 상기 움직일 수 있는 부분들의 움직임을 감지하는 수단을 포함한다. 이러한 움직임 감지 수단은 로봇(R)에 의해 움직임이 재생되는 움직일 수 있는 부분들 각각에 위치한 움직임 센서(201)를 포함한다. 이러한 센서(201)는 상기 움직일 수 있는 부분들의 각각의 움직임을 반영하는 물리적인 양을 포함하는 신호(202)의 세트를 전달한다. 이러한 신호(202)는 각각의 신호의 물리적인 양을 그래프 구조(SGC)를 생성하는 수단으로 보내지는 움직임 파라미터(204)로 변환하기 위한 처리 수단(203)으로 전달된다. 파라미터(204)를 사용하여, 상기 에니메이트된 사물(O)의 상기 움직일 수 있는 부분의 구조적 계층구조에 이어서, 수단(SGC)은 도 1에 도시된 구조(O 내지 SG)와 동일한 형태의 그래프 구조를 생성한다. 수단(SGC)은 로봇(R)으로 전달될 프라이머리 신호를 전달한다.
그러한 애플리케이션은 또한 사람(O)에 의해 전송된 오디오 신호(206)를 포착하기 위한 오디오 기록 수단(205)을 포함할 수 있다. 상기 신호(206)는 전송기(E)에 포함된, 예를 들어, 전송될 오디오 데이터의 양을 줄이는 것을 가능하는 MP3 기준에 따른 코더와 같은, 오디오 코더(AC)에 의해 유리하게 코딩된다.
신호(PS, 207)는 로봇(R)으로 전송된다. 이런 목적을 위해, 이것들은 미리 다양한 전송 프로토콜에 따른 수단(TC)에 의해 코딩될 수 있다. 예를 들어, 이러한신호는 멀티플렉서에 의해 네트워크 상에서 팩킷 단위로 전송되기 전에 MPEG-2 전송 플로우(flow) 안에 삽입될 수 있다. 이러한 신호는 또한 무선 네트워크 상에서 보내지기 전에 DECT, BLUETOOTH, GPRS 혹은 UMTS 전송 프로토콜에 따른 코더에 의해 코딩될 수 있다.
로봇(R)은 위에서 언급된 하나 이상의 전송 프로토콜에 따라 코딩된 신호(PS, 207)을 추출하기 위한 수신 수단을 포함한다.
로봇(R)은, 예를 들어, MP3 기준에 따른 디코더와 같은 오디오 신호(207)을 디코딩하기 위한 오디오 디코더를 포함한다. 그래서, 디코딩된 오디오 신호는 로봇에 포함된 외부 스피커의 오디오 재생 수단에 의해 재생된다.
신호(PS)를 처리하려면, 로봇(R)은 도 1에 도시된 이러한 것과 동일한 처리 수단을 포함한다.
이 애플리케이션은 스크린상의 디스플레이 수단을 이용한 화상 회의 형태의 애플리케이션을 유리하게 대체하는 것을 가능하게 한다. 이것은 원거리의 사람을 오디오/비디오 디스플레이 상에 디스플레이 하는 것보다, 원거리 사람이 실제로, 원거리 사람의 행동 및 음성 신호를 재생하는 위치에 있는 로봇에 의해 표현되는 것이기 때문이다.
이 애플리케이션은 학생에 대해 원거리에 있는 교사의 움직임이 학생에게 가까이 위치한 로봇에 의해 재생되는 원거리 학습의 문맥에서 사용될 수 있다.
이 애플리케이션은, 로봇에 의해 수술을 받는, 환자로부터 멀리 떨어진 외과 의사의 행동을 재생하는 원거리의 외과 수술의 문맥에서 사용될 수 있다.
이 애플리케이션은, 만약 상대방의 손과 입의 움직임이 청각 장애인에게 가까이 위치한 로봇에 의해 재생된다면, 상기 청각 장애인이 원거리의 상기 상대방과 의사 소통할 수 있게 하는데 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 에니메이션 시스템의 제 2 애플리케이션을 도시한다. 이 제 2 애플리케이션은 로봇(R)에 의해 멀티미디아 장면(301)의 장면 요소를 형성하는 에니메이트된 사물(O)의 움직임의 재생을 가능하게 한다.
장면 요소(O)에 추가로, 상기 멀티미디아 장면(301)은 오디오, 텍스트, 혹은 그래픽 형태의 장면 요소나, 이 예에서와 같이 비디오 형태의 장면 요소(302)로 구성되어 있다. 멀티미디아 장면은 MPEG-4기준에 따라 유리하게 코딩된다. 그래서, 장면 요소(O, 302)의 공간-시간 특징은 MPEG-4 BIFS 기능성의 신택스에 따라 코딩된 장면 설명 신호 안에 포함된 설명 파라미터에 의해 설명된다.
에니메이트된 장면 요소(O)의 상기 움직일 수 있는 부분이 도 1에 도시된 것과 동일할 때, 장면 설명 신호는 계층 구조가 그래프(SG)에 의해 표현되는 그래프를 구성한다. 이 그래프는 요소(302)의 공간-시간 특징(도 3에서 상세히 도시되지 않은 특성)을 설명하기 위한 제 1 계층과 장면 요소(O)의 움직임 파라미터를 설명하기 위한 제 2 계층을 포함한다. 도 1에 동일한 방식으로, 장면 요소(O)의 각각의 움직일 수 있는 부분(101 내지 112)의 움직임은 파라미터의 세트에 의해 설명된다.
장면 요소는 장면 설명 신호(304)와 연관된 멀티미디아 데이터 신호(303) 안에 포함된다. 이러한 신호는 예를 들어 텔레비전 프로그램 제공자에 의해 전달된다.
본 발명에 따른 에니메이션 시스템은 수신 수단(미도시)을 통해 신호(303, 304)를 수신하기 위한, 예를 들어, 셋탑 박스(혹은 수신 박스) 형태의 수신기(305)를 포함한다. 수신 수단은 예를 들어 디멀티플렉서에 대한 복조기에 대응한다.
수신기(305)는 상기 장면 설명 신호(304)로부터 상기 에니메이트된 사물(O)의 움직임 파라미터를 추출하기 위한, 상기 움직임 파라미터를 포함하는 프라이머리 신호를 생성하기 위한 추출 수단(306) 포함한다. 이 추출은, 그래프(R-SG) 에니메이트된 장면 요소(O)의 계층적 그래프 구조만이 보존되는, 새로운 설명 신호를 정의하게 된다.
수신기(305)는 상기 프라이머리 신호(PS)를 로봇으로 전송하기 위한 전송 수단(307)을 포함한다. 이러한 전송 수단(307)은 다양한 전송 프로토콜에 따른 프라이머리 신호의 코딩에 영향을 미친다. 예를 들어, 상기 프라이머리 신호는 네트워크 상에서 팩킷 단위로 전송되기 전에 멀티플렉서에 의해 MPEG-2 전송 플로우 안에 삽입될 수 있다. 상기 프라이머리 신호는 또한 무선 네트워크 상에서 전송되기 전에 DECT, BLUETOOTH, GPRS, 혹은 UMTS 전송 프로토콜에 따른 코더에 의해 코딩될 수 있다. 예를 들어, 가정용 애플리케이션에 있어서, 상기 수신기(305)는 예를 들어, BLUETOOTH 전송 프로토콜에 따른 신호(PS)를 전송하기 위한 전송 모듈(307) 유리하게 포함할 것이다.
상기 수신기(305)는 또한 상기 전송 수단(307)을 통해 오디오 형태의 장면 요소를 로봇(R)으로 전송할 수 있다.
신호(PS)를 처리하기 위해서, 로봇(R)은 도 1에 도시된 것과 동일한 처리 수단을 포함한다.
추가의 특징에 따라서, 상기 수신기(305)는 멀티미디아 데이터 신호(303)와 장면 설명 신호(304)로부터 장면 신호(309)를 생성하기 위한 장면 조합 수단(308)을 포함한다. 여기서, 상기 장면 신호(309)의 콘텐트는 디스플레이와 텔레비전 수신기 형태의 청취 수단(310)에 의해 재생되도록 의도되었다.
추가의 특징에 따르면, 로봇(R)은 신호(PS) 안에 포함된 파라미터의 세트를 변경하기 위한 변경 수단을 포함한다. 이들 변경 수단은 프라이머리 신호 안에 포함된 파라미터의 세트를 로봇의 기능에 적응시키는 것을 가능하게 한다. 그래서, 만약 움직임 파라미터가 로봇의 기능이 대응하는 움직임을 재생하는 것을 가능케 하지 않는 것이라면, 상기 움직임 파라미터는 변경되거나 생략된다. 예를 들어, 만약 움직일 수 있는 부분과 연관된 파라미터의 세트가 하나의 벡터와 그 표준(norm)에 의해 정의되는 병진 운동을 설명하고 로봇이 그러한 크기의 병진 운동을 재생할 상태에 있지 않다면, 예를 들어 로봇이 이러한 움직임을 재생하려고 시도하는 것을 방지하도록 움직임 파라미터는 초기화되거나, 로봇이 이 병진 운동을 부분적으로 재생할 수 있도록 하기 위해 단일 벡터의 표준(norm)이 줄어든다.
추가의 특징에 따르면, 상기 로봇은 다음을 포함한다:
-음성 파라미터를 생성하기 위한 외부 오디오 신호의 음성 인식의 수단,
-상기 음성 파라미터를 상기 로봇의 하나 이상의 움직일 수 있는 부분의 움직임을 특징짓는 추가의 움직임 파라미터와 매치시키기 위한 매칭 수단. 여기서, 상기 생성 수단은 상기 추가의 움직임 파라미터로부터 제어 신호를 생성한다.
이 추가의 특징은 사용자가 음성을 통해 로봇의 움직일 수 있는 부분의 움직임과 상호작용할 수 있게 한다.
추가의 특징에 따르면, 상기 로봇은 상기 프라이머리 신호를, 예를 들어 다른 원거리 로봇으로 혹은 프라이머리 신호 안에 포함된 움직임 파라미터를 필요로 하는 장비의 품목으로 전송하는 수단을 포함한다. 이런 의미에서, 상기 로봇(R)은 전송 터미널과 같이 행동한다.
본 발명은, 로봇의 움직일 수 있는 부분에 의해 재생되는 움직임을 특징짓는 움직임 파라미터를 전송하기 위해 MPEG-4 BIFS 기능성의 신택스에 따라 코딩된 프라이머리 신호를 코딩하는 경우에 설명되었다. 자연적으로, 오디오/비디오 장면의 부분을 형성하는 에니메이트된 사물의 움직임 파라미터를 설명하는 것이 가능하게 하는 다른 어떠한 코딩 신택스는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한 그러한 프라이머리 신호를 코딩하는데 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 얼굴의 에니메이션을 설명하는 움직임 파라미터의 세트를 포함하는 프라이머리 신호의 전송에 적용된다. 이 경우, 그러한 프라이머리 신호를 수신하는 로봇에는 그러한 움직임을 재생하기 위한 움직일 수 있는 부분을 포함하는 얼굴이 제공될 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 움직일 수 있는 부분의 세트를 포함하는 로봇을 위한 에니메이션 시스템에 응용될 수 있다.
Claims (10)
- 로봇을 위한 에니메이션 시스템으로서,a)전송기로서:-에니메이트된 사물의 움직일 수 있는 부분들의 세트의 움직임을 설명하기 위한 파라미터의 세트를 포함하는 프라이머리 신호를 생성하기 위한 수단으로서, 파라미터들의 세트는aa)움직일 수 있는 부분을 해당 파라미터의 세트와 연관시키기 위한 확인 파라미터와,bb)상기 파라미터의 세트와 연관된 상기 움직일 수 있는 부분의 움직임을 설명하기 위한 움직임 파라미터를 포함하고, 신호 생성 수단과,-상기 프라이머리 신호를 전송하기 위한 전송 수단을 포함하는 전송기와.b)로봇으로서:-상기 프라이머리 신호를 수신하기 위한 수신 수단과,-제어 신호에 의해 움직일 수 있는 움직일 수 있는 부분과,-수신된 상기 프라이머리 신호에 포함된 파라미터의 세트들을 연속적으로 처리하기 위한 처리 수단으로서,aa)상기 확인 파라미터를 사용해, 로봇의 움직일 수 있는 부분과 파라미터의 세트를 연관시키기 위한 연관 수단과,bb)상기 움직임 파라미터를 사용해, 상기 파라미터 세트와 연관된 움직일 수 있는 부분이 상기 움직임 파라미터에 의해 특징된 움직임을 재생하게 하도록, 파라미터의 세트와 연관된 움직일 수 있는 부분에 대한 상기 제어 신호를 생성하기 위한 생성 수단을 포함하는 로봇을 포함하는, 로봇을 위한 에니메이션 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 생성 수단은 에니메이트된 사물의 각각의 움직일 수 있는 부분의 움직임을 특징짓는 움직임 파라미터를 생성하기 위한 움직임 감지 수단을 포함하는, 로봇을 위한 에니메이션 시스템.
- 제 2 항에 있어서, 상기 전송 수단에 의해 프라이머리 신호와 함께 전송된 오디오 신호를 생성하기 위해, 상기 에니메이트된 사물에 의해 전송된 오디오 신호를 코딩하기 위한 오디오 코딩 수단을 포함하고, 상기 로봇은 상기 오디오 신호를 디코딩하고 재생하기 위한 수단을 포함하는, 로봇을 위한 에니메이션 시스템.
- 로봇을 위한 에니메이션 시스템으로서,a)설명 파라미터를 이용해 상기 장면 요소를 설명하기 위한 장면 설명 신호와 연관된, 장면 요소로 구성된 멀티미디아 데이터 신호를 수신하기 위한 수신기. 여기서, 상기 멀티미디아 데이터 신호는 움직일 수 있는 부분의 세트를 포함하는 에니메이트된 장면 요소를 포함하고, 상기 장면 설명 신호는 상기 움직일 수 있는부분들의 움직임을 설명하기 위한 파라미터의 세트를 포함하고, 상기 파라미터의 세트는:aa)움직일 수 있는 부분과 미지의 파라미터의 세트를 연관시키기 위한 확인 파라미터,bb)파라미터의 세트와 연관된 움직일 수 있는 부분의 움직임을 설명하기 위한 움직임 파라미터를 포함하고,상기 수신기는:-상기 장면 설명 신호로부터 상기 에니메이트된 사물의 움직임 파라미터들을 추출하고, 프라이머리 신호를 로봇으로 생성하기 위한 추출 수단을 포함한다;b)로봇으로서:-상기 프라이머리 신호를 수신하기 위한 수신 수단,-제어 신호에 의해 움직일 수 있는 움직일 수 있는 부분,-수신된 프라이머리 신호 안에 포함된 파라미터의 세트들을 성공적으로 처리하기 위한 처리 수단으로서,aa)확인 파라미터를 사용해, 로봇의 움직일 수 있는 부분과 파라미터의 세트를 연관시키기 위한 연관 수단과,bb)움직임 파라미터를 사용해, 상기 연관된 움직일 수 있는 부분이 상기 움직임 파라미터에 의해 특징된 움직임을 재생하게 하도록 상기 제어 신호를 파라미터의 세트와 연관된 움직일 수 있는 부분으로 생성하기 위한 생성 수단을 포함하는 처리 수단을 포함하는 로봇을 포함하는, 로봇을 위한 에니메이션 시스템.
- 제 4항에 있어서, 상기 수신기는 멀티미디아 데이터 신호와 장면 설명 신호로부터 장면 신호를 생성하기 위한 장면 조합 수단을 포함하고, 상기 장면 신호의 콘텐트는 디스플레이와 청취 수단에 의해 재생되도록 의도된, 로봇에 대한 에니메이션 시스템.
- 제 5항에 있어서, 상기 로봇은 수신된 상기 프라이머리 신호 안에 포함된 파라미터의 세트를 변형하기 위한 변형 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇을 위한 에니메이션 시스템.
- 제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇은-음성 파라미터를 생성하기 위한 외부 오디오 신호를 위한 음성 인식 수단과,-상기 음성 파라미터를 로봇의 하나 이상의 움직일 수 있는 부분들의 움직임을 특징짓는 추가의 움직임 파라미터와 매칭시키기 위한 매칭수단으로서, 상기 생성 수단은 상기 추가의 움직임 파라미터로부터 제어 신호를 생성시키는, 매칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇을 위한 에니메이션 시스템.
- 제 7항에 있어서, 상기 로봇은 상기 프라이머리 신호를 재전송하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇을 위한 에니메이션 시스템.
- 로봇으로서,-프라이머리 신호를 수신하기 위한 수신 수단으로서, 여기서 상기 프라이머리 신호는 에니메이트된 사물의 움직일 수 있는 부분의 세트의 움직임을 설명하기 위한 파라미터의 세트를 포함하고, 상기 파라미터의 세트는,aa)움직일 수 있는 부분과 해당 파라미터의 세트를 연관시키기 위한 확인 파라미터와,bb)상기 파라미터의 세트와 연관된 움직일 수 있는 부분의 움직임을 설명하기 위한 움직임 파라미터를 포함하는, 수신수단과,-제어 신호에 의해 움직일 수 있는 움직일 수 있는 부분과,-수신된 프라이머리 신호 안에 포함된 상기 파라미터의 세트를 연속적으로 처리하기 위한 처리 수단으로서,aa)상기 확인 파라미터를 사용하여, 상기 로봇의 움직일 수 있는 부분과 상기 파라미터의 세트를 연관시키기 위한 연관 수단과,bb)상기 움직임 파라미터를 사용하여, 상기 파라미터 세트와 연관된 상기 움직일 수 있는 부분이 상기 움직임 파라미터에 의해 특징된 움직임을 재생하도록 하기 위해, 상기 파라미터의 세트와 연관된 움직일 수 있는 부분에 대한 상기 제어 신호를 생성하기 위한 생성 수단을 포함하는, 처리 수단을 포함하는 로봇.
- 로봇의 움직일 수 있는 부분의 움직임을 제어하기 위해 MPEG-4 BIFS 기능성의 코딩 신택스에 따라 코딩된 신호로서, 상기 코딩된 신호는 파라미터의 세트를 포함하고, 파라미터의 세트는 움직일 수 있는 부분과 해당 파라미터의 세트를 연관시키기 위한 확인 파라미터와, 상기 움직일 수 있는 부분이 재생해야 할 움직임을 설명하기 위한 움직임 파라미터를 포함하는, 코딩된 신호.
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