KR20070052729A

KR20070052729A - 네트워크 기반의 로봇 단말기 시스템의 제어를 위한 통신방법 및 데이터 구조

Info

Publication number: KR20070052729A
Application number: KR20070042786A
Authority: KR
Inventors: 김경진
Original assignee: 주식회사 아이오. 테크
Priority date: 2007-05-02
Filing date: 2007-05-02
Publication date: 2007-05-22
Also published as: KR100745641B1; JP2008278451A; US20080275592A1

Abstract

본 발명은 네트워크 기반 로봇 시스템의 제어를 위한 통신 방식과 이 통신 방식을 위한 데이터 구조에 관한 것이다.

본 발명은, 서비스 서버와 로봇 단말기를 포함하는 네트워크 기반 로봇 시스템의 통신 방법에 있어서,

재전송하지 않는 방식으로 패킷 데이터를 전송하여 통신을 수행하고, 상기 패킷 데이터 각각에는,

함께 전송되는 데이터들이 어떤 것들인지를 활성화 여부로 나타내고, 전송 손실 없이 수신측에서 반드시 수신해야 하는 중요 데이터에 대한 활성화 여부와 전송 손실이 되어도 되는 비중요 데이터에 대한 활성화 여부를 나타내는 활성화 여부 데이터들과,

상기 활성화 여부 데이터들에서 활성화된 것들에 대응하는 전송 데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

로봇 단말기, 네트워크, 패킷, 데이터 구조, 중요 데이터

Description

네트워크 기반의 로봇 단말기 시스템의 제어를 위한 통신 방법 및 데이터 구조{Communication Method and Data Structure for Controlling Network Based Robot Terminal System}

도1은 종래기술에 따른 로봇 단말기 시스템을 도시함.

도2는 도1의 종래기술에서 사용되는 통신 방식을 설명하는 도면.

도3은 도2의 종래기술에서 사용되는 패킷 데이터의 포맷을 도시함.

도4는 본 발명이 적용될 수 있는 전투 게임용 로봇 단말기의 외형도.

도5는 본 발명의 패킷 데이터 포맷을 도시함.

도6은 도5의 패킷 데이터 포맷을 이용하여 전송 손실이 없는 경우에 패킷 데이터를 전송하는 방법을 도시함.

도7은 도5의 패킷 데이터 포맷을 이용하여 전송 손실이 있는 경우에 패킷 데이터를 전송하는 방법을 도시함.

미래에는 다양한 홈로봇이 각 가정마다 보급되어, 홈로봇을 이용하여 다양한 기능을 수행하게 되는데, 그 대표적인 이용분야의 하나가 구연동화 들려주기, 영어 교육 등의 음성 및 영상 콘텐츠(이하 멀티미디어 콘텐츠)의 재생에 의한 교육 분야이다.

그런데, 이러한 종래의 홈로봇 시스템에 있어서, 사용자가 홈로봇 또는 PC를 통해 서비스 서버에 접속하여 홈페이지에서 특정 구연동화나 영어 학습 콘텐츠를 유료 또는 무료로 구매하면, 이 서비스 서버에 저장된 이 콘텐츠를 위한 문장/음성파일과 영상 파일 전체가 홈로봇으로 다운되어 홈로봇에 저장되어 있다가, 사용자가 원하는 시기에, 홈로봇에서 문장을 TTS엔진을 이용해 음성파일로의 변환하여 발성을 하거나 전달된 음성파일로 발성을 하면서 영상 파일을 재생하여, 구연동화나 영어학습 콘텐츠를 재생해 주기 때문에, 이러한 다운된 대용량의 음성 및 영상을 재생하기 위해서는 홈로봇에는 거의 PC수준의 대용량 처리장치와 저장장치(메모리, HDD 등)가 필요하여 홈로봇의 가격이 상승하게 된다.

또한, 이러한 구연동화 및 영어 학습용 음성과 영상의 재생시에 홈로봇은 음성 및 영상 재생만을 할 뿐, 이 음성 및 영상과 관련된 동작(예를 들면, “안녕하세요?”또는 “Hello" 라는 문장이 나오면 홈로봇이 인사하는 동작을 하거나, 문장을 발성시 문장에 맞게 입을 개폐하는 동작 등)을 하지 않아, 구연동화나 영어학습용 콘텐츠를 이용하는 유아나 어린이에게 흥미를 유발시키지 못하고 있다.

결국, 현재의 홈로봇 시스템에서는, 음성 및 영상 콘텐츠를 이용하기 위해서 는 홈로봇에 대용량의 중앙처리장치와 저장장치가 필요하고, 음성 및 영상에 대응하는 동작이 없어 흥미를 유발시키지 못하고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인의 선행출원인 특허출원10-2004-116215호(2004.12.30일 출원)와 특허출원10-2005-2268호(2005.1.10일 출원)에서는 도1과 같은 구성을 가지는 로봇 단말기 시스템을 제안하였다.

이 선행 출원들에서는, 각 가정의 로봇 단말기(1-1, 1-2 .... 1-N)에는 관절이나 바퀴를 구동하기 위한 모터(2-1, 2-2 .... 2-N)와, 모터 및 릴레이(2-1, 2-2 .... 2-N)를 구동하기 위한 구동회로(3-1, 3-2 .... 3-N)와, 마이크 등의 센서들(4-1, 4-2 .... 4-N)과, 센서들(4-1, 4-2 .... 4-N)에서의 센싱 신호를 서버(7)로 전송하고 서버(7)에서의 데이터를 로봇 단말기(1-1, 1-2 .... 1-N)에서 수신하기 송수신 장치(5-1, 5-2 .... 5-N)와, 서버(7)에서 전달되는 음성 파일을 발성하기 위한 D/A 변환기(6-1, 6-2 .... 6-N)와 스피커(10-1, 10-2 ... 10-N), 로봇 단말기(1-1, 1-2 .... 1-N)에 영상 재생용 모니터(미도시)를 가지고 있을 때 전달되는 영상 파일을 모니터에 표시하기 위한 영상 표시 제어 장치(미도시)를 포함하고 있다.

그래서, 로봇 단말기(1-1, 1-2 .... 1-N)에는 서버(7)와의 데이터 송수신을 위한 송수신 장치(5-1, 5-2 .... 5-N)와, 마이크 등의 센서들(4-1, 4-2 .... 4-N)과, 모터/릴레이(2-1, 2-2 .... 2-N)와, 모터/릴레이 구동회로(3-1, 3-2 .... 3-N)와, D/A변환기(6-1, 6-2 .... 6-N)와 스피커(10-1, 10-2 ... 10-N) 및/ 또는 영상 표시 제어장치와 모니터만을 설치하고, 로봇 단말기(1-1, 1-2 .... 1-N)의 동작을 위한 동작 제어 데이터의 형성, 음성파일 및/또는 영상 파일의 형성을 위한 대용량의 데이터 처리는 서비스 서버(7)에서 수행하게 한다면, 로봇 단말기(1-1, 1-2 .... 1-N)에는 대용량의 중앙처리장치나 메모리가 필요 없게 되어, 저렴한 가격의 홈로봇을 제공하는 것이 가능해진다.

그런데, 이러한 선행출원에서는, 도2에서와 같이 음성 및/또는 영상과 동기된 동작 데이터의 전송 방식을 수행하기 위하여, 서비스 서버(7)와 로봇 단말기(1)간에 패킷 데이터 방식으로 데이터 송수신 하는 방법을 사용하고, 도3에서와 같이 항상 동일한 패킷 포맷을 사용하게 된다. 각 영역의 자세한 의미는 선행출원에 자세히 설명되어 있기에 생략한다.

결국, 선행출원에서는 도3에서와 같이 항상 동일한 크기를 가지는 패킷을 사용하여 서비스 서버(7)와 로봇 단말기(1) 사이에 통신을 하는 방식을 사용하기 때문에, 전송하고자 하는 멀티미디어 데이터가 많지 않은 경우, 예를 들면 발성만 하여 동작 제어 데이터의 전송이 필요 없는 경우까지도 동작 제어 데이터 영역(MD)을 사용해야 하므로, 패킷 방식으로 전송하는 전체 데이터 크기가 커져서 통신 부하를 초래하게 된다. 따라서, 전송이 필요없는 데이터 영역은 전송하지 않도록 하는 가변적인 데이터 크기를 가지는 패킷 데이터 포맷이 필요하게 된다.

또한, 패킷 데이터를 상대방(서비스 서버(7) 또는 로봇 단말기(1))으로 전송하는 방식으로는 인터넷에서 널리 사용되는 TCP/IP방식을 사용하거나 UPD/IP방식을 사용할 수 있는데, TCP/IP방식은 일반적인 인터넷에서는 패킷 데이터가 반드시 전송되는 것이 필요하기 때문에, 통상적인 전송 소요시간의 2배 정도를 기다려서 상대방으로부터 패킷 데이터 수신 신호가 오지 않으면 재시도하는 방식을 사용하므로 통신선로 등의 불량으로 인하여 전송이 원활하지 않는 경우에는 계속해서 동일한 데이터 패킷을 전송하려는 시도로 인하여 송신측과 통신선로에 상당한 부하를 초래하게 된다.

그러나, UDP/IP방식을 사용하면 수신 여부에 관계없이 다음에 전송해야 하는 패킷 데이터를 계속해서 송신을 하므로 전송선로 등이 문제가 있는 경우에는 약간의 패킷이 손실되어 반드시 상대방에게 전달되어야 하는 중요한 명령 데이터까지도 손실되어 문제를 야기하게 된다.

예를들면, 로봇 단말기에 긴급 정지 명령을 내리는 명령 데이터가 포함된 패킷 데이터가 손실되면, 송신측(서비스 서버(7))에서는 긴급 상황이라고 판단되어 긴급 정지 명령을 수신측(로봇 단말기(1))으로 송신하여도, 로봇 단말기(1)에서 수신을 못하여 긴급 정지를 못하여 큰 사고를 초래하는 문제점이 있다.

결국, 로봇 단말기(1)와 같은 네트워크 기반 로봇 시스템에 적합한 통신 방식과 이 통신 방식을 위한 데이터 패킷용 데이터 구조에 대한 연구가 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여, 네트워크 기반 로봇 단말기 시스템에 적합한 통신 방식과 이 통신 방식을 위한 패킷 데이터의 데이터 구조를 제공한다.

먼저, 네트워크 기반 로봇 단말기 시스템에 적합한 통신 방식과 이 통신 방식을 위한 패킷 데이터의 데이터 구조를 위하여, 반드시 달성되어야 하는 원칙에 대해 살펴보기로 한다.

1. 패킷 데이터의 전송시에 송신측과 통신선로의 부하를 초래하지 않기 위해서는 수신 여부에 관계없이 계속에서 다음 패킷 데이터를 전송하는 UPD/IP방식의 전송 방식을 사용하는 것이 바람직하다.

일반적인 인터넷에서는 패킷 데이터의 손실이 있어서는 안되기 때문에, 상대방이 수신하지 않았다면 재시도하는 과정을 통해 반드시 송신하는 과정이 필요하지만, 동작 제어 데이터, 음성 데이터, 영상 데이터와 같은 동작 포함 멀티미디어 데이터는 데이터의 연속성으로 인하여 연속된 패킷 데이터에서 소수의 패킷이 전송되지 않고 빠지더라도, 수신측에서는 원하면 보간 방법에 복원이 가능하고, 일부 패킷이 빠진 상태로 재생되더라도 사용자가 전혀 인식하지 못하는 경우(예를들면, 음성 데이터들 중에서 일부가 빠지더라도 거의 음성의 연속성이 깨지지 않거나 깨지더라도 극히 짧은 시간만 깨져서 사용자가 음성을 인식하는 데에 지장이 없다)가 많아서, 송신측과 통신선로의 재시도에 의한 부하를 제거하기 위하여, 약간의 데이터 손실이 있더라도 동작 포함 멀티미디어 패킷 데이터는 UDP/IP방식으로, 상대방으로부터 패킷 데이터 수신 신호를 기다리지 않고 계속해서 다음의 패킷 데이터를 전송하는 것이 바람직하다.

2. UDP/IP방식을 사용하더라도 반드시 전송해야 하는 중요 데이터는 반드시 전송할 수 있는 데이터 구조가 필요하다.

예를들면, 긴급 상황에 의한 긴급 정지 명령, 전투용 로봇 단말기에서 승패의 중요한 변수가 되는 적외선 총알 발사 횟수와 적외선 총알 수신 횟수와 같은 중요한 데이터는 UDP/IP방식을 사용하더라도 반드시 전송할 수 있는 방안이 필요하다.

이제, 이상에서 언급한 2가지의 원칙을 달성할 수 있는 본 발명의 패킷 데이터 구조를 설명하도록 한다. 여기서 로봇 단말기(1)를 이용하여 전투 게임을 하는 것으로 가정한다.

도4에서와 같이 로봇 단말기(1)도 좌측 바퀴(11), 우측 바퀴(12), 총신 역할을 하는 오른팔(13), 오른팔(13)의 끝에 설치된 적외선 송신부(14), 몸체의 중앙에 부착된 적외선 수신부(15), 상기 적외선 수신부(15) 하단에 부착된 근접센서(16)를 포함하여, 좌측바퀴(11)와 우측 바퀴(12)를 이용하여 이동을 하고, 적외선 총을 쏘기 위해 오른팔(13)을 들고서 적외선 송신부(14)에 의해 적외선 총알을 발사하며, 타 로봇 단말기에서 발사된 적외선 총알을 적외선 수신부(15)에 의해 수신하며, 근 접센서(16)를 통해 전방 물체와의 거리를 측정한다.

이때, 이러한 전투용 로봇 단말기(1)에서는 로봇 단말기(1)의 이동 관련 좌우측 바퀴(11, 12) 제어 데이터나 총신 제어 데이터, 로봇 단말기(1)의 총신 각도를 모니터한 총신 모니터 데이터, 근접 센서(16)에 의해 측정된 근접 거리 데이터는 설령 일부가 손실되더라도 이동이나 총신 제어, 경기장 이탈 여부 판단에 큰 문제가 발생하지 않기 때문에 계속해서 다음 데이터를 전송한다. 그래서 이렇게 일부가 손실되어도 별 문제가 없는 데이터를 비중요 데이터라고 칭한다.

그러나, 전투 게임에서 적외선 총알 발사 횟수나 상대방으로부터의 적외선 총알을 맞는 횟수는 명중률을 계산하고 총알 소진 여부도 판단하는 중요 데이터이고 승패를 좌우하는 중요 데이터이기 때문에, 서비스 서버(7)에서 요청하는 적외선 총알 발사 명령이나 로봇 단말기(1)의 적외선 수신부(16)에서 인지하는 적외선 총알을 맞는 횟수는 반드시 전달되어야 하고, 만일 전달되지 못한 것으로 확인되면 전달될 때까지 다음에 패킷 데이터를 보낼 때에 계속 송신해야 한다.

왜냐하면 서비스 서버(7)에서 발사 요청 시도를 했음에도 불구하고 로봇 단말기(1)가 통신 선로 등의 문제로 수신하지 못하면 서비스 서버(7)에서는 적외선 총알이 발사된 것으로 알고 적외선 총알 발사 횟수를 증가시키지만 로봇 단말기(1)에서는 이 명령을 수신하지 못하여 적외선 송신부(14)에 의해 적외선 총알 발사를 하지 않게 되어, 명중률이나 전투 승자 결정시 오계산 문제가 발생하기 때문이다.

또한, 로봇 단말기(1)에서 적외선 수신부(15)에 의해 상대방에서 발사된 적외선 총알을 맞아서 인지하여 이 사실을 서비스 서버(7)에 알리는 시도를 하였음에 도 불구하고, 통신 선로 등의 문제로 수신하지 못하는 경우에도 명중률이나 전투 승자 결정시 오계산이 문제가 발생한다.

종합하면, 전투용 로봇 단말기에서는 각 패킷의 좌우 바퀴 제어 데이터, 총신 제어 데이터, 총신 모니터 데이터, 근접 센서 데이터는 일부 손실이 되더라도 복원에 의해 문제가 발생하지 않거나 복원을 하지 않더라도 문제가 되지 않는 비중요 데이터이지만, 적외선 발사 명령, 적외선 수신 발생 감지 데이터는 반드시 전달되어야 하는 중요 데이터이다.

이제, 로봇 단말기 시스템에서 UDP/IP 방식으로 중요 데이터가 반드시 전달되도록 패킷 데이터를 전송하는 본 발명에 따른 패킷 데이터 구조에 대해 도5를 참고로 하여 설명하기로 한다.

도5의 좌측에 도시된 바와 같이, 본 발명의 패킷 데이터 구조는 크게, IP헤더로서 UDP/IP방식으로 전송하기 위한 UDP헤더와, 로봇 시뮬라크룸 프로토콜 헤더(Robot Simulacrum Protocol Header: 약칭하여 RSP헤더)와, 각 데이터들의 활성화 여부 비트 영역과 관련 데이터 영역(RSP Payload: 약칭하여 RSP페이로드 영역)을 포함하는 패킷 데이터 영역으로 구성된다. 여기서 시뮬라크륨은 그림자, 상, 모습을 나타내고 그 의미는 이하의 업 링크 패킷 포맷과 다운 링크 패킷 포맷에 대한 설명을 통해 명확해 진다.

UDP 헤더는 UDP/IP방식으로 통신을 하기 위한 헤더로서 당업자에게 널리 알 려진 사항이기 때문에 이것에 대해서는 설명을 생략하고, 이하에서는 RSP 헤더에 대해 도5의 우측을 참고로 하여 설명한다.

영역(Version)은 패킷 데이터의 프로토콜 버전 번호(Protocol Version Number)를 나타내고, 영역(Model ID)은 로봇 단말기의 모델 ID를 나타내며, 영역(Encryption)은 패킷 데이터에 암호화가 되어 있는지 여부를 나타내며, 영역(Type)은 패킷 데이터에 포함된 데이터의 타입들(오디오 데이터, 비디오 데이터, 동작 데이터, 시스템 커멘드, ACK 등)을 나타내며, 영역(Sequence Number)은 패킷이 전송되는 순서를 나타내며, 영역(Time Stemp)은 패킷이 전송되는 시각을 나타내며, 영역(Session ID)은 현재 통신 중인 세션의 구별 및 보안을 위한 세션 ID 영역을 나타낸다.

그리고 마지막에 수신된 시퀀스 번호는 영역(Last received sequence number)에 저장되고, 업버퍼나 다운버퍼가 클리어 되어 있는지(클리어 되면 사용가능 버퍼수가 최대임) 또는 사용가능 버퍼수가 얼마인지를 알수 있는 영역(Clear Buffer/Number of freee bufffers)이 존재한다. 이러한 로봇 프로토콜 헤더의 각 영역은 설계자가 필요에 따라 설정하고 변경하게 된다.

다음으로 본 발명의 핵심적인 사항인 데이터 패킷 영역의 데이터 구조 또는 포맷에 대해 살펴 보기로 한다.

서비스 서버(7)에서 로봇 단말기(1)로의 데이터 전송시에는 다운 링크 패킷 포멧(Down Link Packet Format :DLPF)으로 저장되고, 로봇 단말기(1)에서 서비스 서버(7)로의 데이터 전송시에는 업 링크 패킷 포멧(Up Link Packet Format: ULPF) 으로 저장되게 되는데, 이들에 대해 도6의 우측을 참고로 하여 자세히 설명하기로 한다.

DLPF는 최상단에 다운 링크 패킷 포맷으로 전송되는 각 데이터의 활성 여부 비트들(b7....b0)(“1”이면 활성화, “0”이면 비활성화)이 존재한다. 도5의 DLPF에서는 좌측 바퀴 데이터(LWD), 우측 바퀴 데이터(RWD), 총신 제어 데이터(TRD)가 활성화되어 있어서 그 하단에 관련 데이터가 있다는 의미에서 비트(b7, b6, b5)에 “1”이 할당되어 있고, 활성화 여부 비트(b4, b3)는 총신 제어 데이터(TMD)와 근접 센서 데이터(PSD)의 활성화 여부 비트로 사용되지만 DLPF에서는 사용되지 않아서 비활성화이기 때문에 각각 “0”으로 할당되어 있으며, 활성화 여부 비트(b2, b1)는 각각 적외선 발사 명령의 ID 번호(IRF ID) 및 적외선 수신 발생 번호 인지(IRR ACK)의 활성화 여부 비트이고 도5에서는 활성화되므로 “1”이 할당되어 있고 하단에 적외선 발사 명령 ID 번호(IRF ID)와 적외선 수신 발생 번호 인지(IRR ACK)가 나타나 있다.

결국, 도5의 DLPF의 활성화 여부 비트들(b7....b0)만 보아도 서비스 서버(7)에서 로봇 단말기(1)로 어떤 데이터를 송신하는지(LWD, RWD, TRD), 어떤 명령을 송신하는지(IRＦID), 로봇 단말기(1)에서 어떤 인지 신호가 수신되는지(IRR ACK)를 전체적으로 바로 알 수 있게 된다.

마찬가지로, ULPF에서는 좌측 바퀴 데이터(LWD), 우측 바퀴 데이터(RWD), 총신 제어 데이터(TRD)의 활성화 여부 비트들(b7, b6, b5)은 사용하지 않으므로 비화성화("0")하였고, 총신 모니터 데이터(TMD) 및 근접 센서 데이터(PSD)는 사용하기 때 문에 활성화 여부 비트들(b4, b3)은 활성화("1") 하였으며, 적외선 발사 명령 ID 번호 인지(IRF ACK) 및 적외선 수신 발생 ID 번호(IRR ID)는 사용하기 때문에 활성화 여부 비트들(b2, b1)은 활성화("0")된다.

결국, ULPF의 활성화 비트들(b7....b0)만 보면 로봇 단말기(1)에서 서비스 서버(7)로 어떤 데이터가 전달되었는지(TMD, PSD), 서비스 서버(7)로부터 어떤 명령이 수신되었는지(IRF ACK), 적외선 수신부(15)에서 적외선 수신이 발생하는지(IRR ID)를 알수 있다.

이때, DLPF과 ULPF의 활성화 여부 비트(b0)는 여분의 비트이므로 비활성화(“0”)된다.

따라서, DLPF와 ULPF은 각 패킷 데이터들에 포함된 데이터, 명령 ID 번호/발생 ID 번호, 명령 ID 번호/발생 ID 번호에 대한 수신 여부를 전체적으로 바로 파악할 수 있는 시뮬라크룸(Simulacrum : 상, 이미지, 그림자, 모습)이 된다.

이때, 도5에서 DLPF의 좌측 바퀴 데이터(LWD)와 우측 바퀴 데이터(RWD)와 총신 제어 데이터(TRD), ULPF의 총신 모니터 데이터(TMD)와 근접 센서 데이터(PSD)는 이번 패킷 데이터 송신 주기에 손실되어 수신측에서 수신을 못하여도 이후의 송신 주기에 전달된 데이터로 복원가능 데이터이거나 손실되어도 거의 문제가 없는 비중요 데이터이다.

그러나, 적외선 발사 명령 ID 번호(IRF ID)나 적외선 수신 발생 ID 번호(IRR ID)는 이번 송신 주기에 손실이 되어 수신측에서 수신을 못하면 적외선 발사 명령에 대해 실제로 적외선 발사가 실행되지 않거나 적외선 총알을 맞았음에도 불구하 고 맞지 않은 것으로 인식될 수 있어서, 수신측에서 수신할 때 까지 계속해서 전송하여 수신하였는지 여부를 확인해야 하는 중요 데이터이다.

이제, 이러한 DLPF과 ULPF을 이용하여 서비스 서버(7)와 로봇 단말기(1)가 UDP/IP 방식으로, 반드시 전송되어야 하는 명령이나 수신 발생 신호를 반드시 전달하도록 하는 통신 방식에 대해 도6, 7을 참고로 하여 설명하도록 한다.

도6에서는 반드시 전송되어야 하는 명령이나 수신 발생 신호가 전송 손실이 없이 전달되는 경우를 도시한 것이다.

도6에는 왼쪽에 DLPF과 ULPF이 도시되어 있고, 오른쪽에 서비스 서버(7)에서 로봇 단말기(1)로 전송하는 다운 링크 패킷들(S1, S2, S3, S4)과, 로봇 단말기(1)에서 서비스 서버(7)로 전송하는 업 링크 패킷들(R1, R2, R3, R4)가 도시되어 있다.

먼저, 서비스 서버(7)는 로봇 단말기(1)가 좌측 바퀴(11)와 우측 바퀴(12)로 원하는 위치(58h, 00h)로 이동하게 하고, 적외선 송신부(14)로 적외선 총알을 발사하기 위해 총신을 원하는 각도(7Fh)로 들게 하기 위하여, 패킷(S1)의 활성화 여부 비트들을 “11100000”로 하여 좌측 바퀴 데이터(LWD), 우측 바퀴 데이터(RWD), 총신 데이터(TRD) 관련 활성화 여부 비트(b7, b6, b5)를 활성화 시킨다. 그리고 관련 데이터(58h, 00h, 7Fh)를 넣어서 패킷(S1)을 형성하여 로봇 단말기(1)에 UDP/IP방식으로 송신한다. 이때, UDP/IP 방식으로 전송되고 패킷(S1)이 비중요 데이터(LWD, RWD, TRD)만 포함하므로 전송 도중에 손실되어도 다시 송신하지 않는다.

이제, 로봇 단말기(1)는 총신 각도를 모니터링한 데이터(TMD)와 근접 센서에서 측정한 거리에 대한 데이터(PSD)를 송신하기 위해서, 활성화 여부 비트들을 “00011000”으로 하여 총신 모니터 데이터(TMD)와 근접 센서 데이터(PSD) 관련 활성화 여부 비트들(c4, c3)을 활성화시킨다. 그리고, 관련 데이터(73h, 33h)를 넣어서 패킷(R1)을 형성하여 서비스 서버(1)로 송신한다. 이때에도, UDP/IP 방식으로 전송되고 패킷(R1)이 비중요 데이터(TMD, PSD)만 포함하므로 전송 도중에 손실되어도 다시 송신하지 않는다.

같은 방식으로, 서비스 서버(7)는 로봇 단말기(1)가 좌측 바퀴(11)와 우측 바퀴(12)로 원하는 위치(63h, EFh)로 이동하게 하고, 적외선 송신부(14)로 적외선 총알을 발사하기 위해 총신을 원하는 각도(7Fh)로 들게 하기 위하여, 패킷(S1)의 활성화 여부 비트들을 “11100000”로 하여 좌측 바퀴 데이터(LWD), 우측 바퀴 데이터(RWD), 총신 제어 데이터(TRD) 관련 활성화 여부 비트(b7, b6, b5)를 활성화 시키고, 관련 데이터(63h, EFh, 7Fh)를 넣어서 패킷(S2)을 형성하여 로봇 단말기(1)에 UDP/IP방식으로 송신한다. 이때, UDP/IP 방식으로 전송되고 패킷(S2)이 비중요 데이터(LWD, RWD, TRD)만 포함하므로 전송 도중에 손실되어도 다시 송신하지 않는다.

이제, 로봇 단말기(1)는 총신 각도를 모니터링한 데이터(TMD)와 근접 센서에서 측정한 거리에 대한 데이터(PSD)를 송신하기 위해서, 활성화 여부 비트들을 “00011000”으로 하여 총신 모니터 데이터(TMD)와 근접 센서 데이터(PSD) 관련 활성화 여부 비트들(c4, c3)을 활성화시키고, 관련 데이터(7Fh, 32h)를 넣어서 패 킷(R2)을 형성하여 서비스 서버(1)로 송신한다. 이때에도, UDP/IP 방식으로 전송되고 패킷(R1)이 비중요 데이터(TMD, PSD)만 포함하므로 전송 도중에 손실되어도 다시 송신하지 않는다.

다음으로, 서비스 서버(7)는 로봇 단말기(1)가 좌측 바퀴(11)와 우측 바퀴(12)로 원하는 위치(63h, EFh)로 이동하고, 적외선 송신부(14)로 적외선 총알을 발사하기 위해 총신을 원하는 각도(7Fh)로 들게 하며, 이제 로봇 단말기(1)의 적외선 송신부(14)로 첫 번째 적외선 총알을 발사하게 하게 위하여, 패킷(S3)의 활성화 여부 비트들을 “11100100”로 하여 좌측 바퀴 데이터(LWD), 우측 바퀴 데이터(RWD), 총신 제어 데이터(TRD), 적외선 발사 명령 ID 번호(IRF ID) 관련 활성화 여부 비트(B7, b6, b5, b2)를 활성화 시키고, 관련 데이터(63h, EFh, 7Fh)와 적외선 발사 명령 ID 번호(01h)를 넣어서 패킷(S3)을 형성하여 로봇 단말기(1)에 UDP/IP방식으로 송신한다.

만일, 로봇 단말기(1)가 이 첫 번째 적외선 발사 명령(IRＦ ID)(중요 데이터)을 수신하여 이 사실을 서비스 서버(7)에 알려서 서비스 서버(7)이 더 이상 이 첫 번째 적외선 발사 명령(IRF ID)를 송신하지 않게 하고, 타 로봇 단말기의 적외선 송신부(14)에서 발사된 적외선 총알을 맞아서 3번째로 적외선 수신부(15)에 의해 감지되어 이 3번째 적외선 수신 발생 ID 번호(IRR ID)(중요 데이터)를 서비스 서버(7)로 송신하려고 한다고 가정하자.

그러면, 총신 모니터 데이터(TMD)와 근접 센서 데이터(PSD)와 함께, 적외선 발사 명령 인식 번호(IRF ACK)(01h)와 적외선 수신 발생 ID 번호(IRR ID)(03h)를 송신하기 위해서, 활성화 여부 비트들을 “00011110”으로 하여 총신 모니터 데이터(TMD)와 근접 센서 데이터(PSD)와 적외선 발사 명령 인지 번호(IRＦ ACK)와 적외선 수신 발생 ID번호(IRR ID) 관련 활성화 여부 비트들(c4, c3, c2, c1)을 활성화시키고, 관련 데이터(7Fh, 48h, 01h, 03h)를 넣어서 패킷(R3)을 형성하여 서비스 서버(1)로 송신한다. 이때, UDP/IP 방식으로 전송되고 패킷(R3)이 중요 데이터(IRF ACK, IRR ID)를 포함한다.

이제, 서비스 서버(7)에서는 이 패킷(R3)을 수신하면 이 패킷(R3)에서 적외선 발사 명령 인지 번호(IRＦ ACK) 관련 활성화비트(c2)가 활성화되어 있고 이 패킷의 해당 데이터가 “01h”이어서 서비스 서버(7)가 첫 번째 적외선 발사 명령을 요청시의 ID 번호(01h)와 동일하므로 첫 번째 적외선 발사 명령이 로봇 단말기(1)에서 수신되었다는 것을 알게 되어 더 이상 이 첫 번째 적외선 발사 명령을 송신하지 않는다.

또한, 서비스 서버(7)이 3번째 적외선 수신 발생 ID 번호(IRR ID)수신하였기 때문에, 이 수신 사실을 로봇 단말기(1)로 알리기 위하여 패킷(S4)에서 활성화 여부 비트(b1)을 “1”로 하고, 하단의 해당부분에 “03h"를 입력하여 형성된 패킷(S4)을 형성하여, 로봇 단말기(1)로 송신한다.

로봇 단말기(1)에서는 수신된 패킷(S4)에서 적외선 수신 발생 인지 번호(IRR ACK)에 대한 활성화 여부 비트(b1)이 활성화되어 있으므로 해당 데이터(03h)를 독출하여 자신이 송신한 "03h"와 동일하므로 자신이 서비스 서버(7)로 송신한 3번째 적외선 수신 발생 인지 번호(IRR ID)를 서비스 서버(7)가 수신한 것이 확인되었기 때문에 더 이상 3번째 적외선 수신 발생 인지 번호(IRR ID)를 서비스 서버(7)로 송신하지 않는다.

이제, 로봇 단말기(1)는 총신 각도를 모니터링한 데이터(TMD)와 근접 센서에서 측정한 거리에 대한 데이터(PSD)를 송신하기 위해서, 활성화 여부 비트들을 “00011000”으로 하여 총신 모니터 데이터(TMD)와 근접 센서 데이터(PSD) 관련 활성화 여부 비트들(c4, c3)을 활성화시키고, 관련 데이터(7Fh, 90h)를 넣어서 패킷(R4)을 형성하여 서비스 서버(1)로 송신한다. 이때에도, UDP/IP 방식으로 전송되고 패킷(R4)이 비중요 데이터(TMD, PSD)만 포함하므로 전송 도중에 손실되어도 다시 송신하지 않는다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명의 전송 방법을 이용하면 전송 손실이 없는 경우에도 중요 데이터의 전송을 확인하게 중요 데이터는 반드시 전송되게 된다.

다음으로 전송 손실이 있는 경우에도 중요 데이터가 반드시 전송되게 하게 본 발명의 실시예를 도7을 참고로 하여, 패킷 (S1, R1, S2, R2)까지는 전송 손실이 없다가 패킷(S3)에 대해 전송 손실이 발생하고, 나머지 패킷(R3, S4, R4)은 전송 손실이 없다고 가정한다.

서비스 서버(7)에서 로봇 단말기(1)로 전송하는 패킷(S3)을 통신선로 등의 문제로 로봇 단말기(1)가 수신하지 못하여 중요 데이터(첫번째 적외선 발사 명령)가 전달되지 못한 경우에는, 로봇 단말기(1)는 원하면 보간 등의 방법으로 이번 전 송주기에 해당하는 비중요 데이터(좌측 바퀴 데이터(LWD), 우측 바퀴 데이터(RWD), 총신 데이터(TRD))를 복원한다.

그리고 나서, 로봇 단말기(1)는 자신의 임무를 계속 수행하여 총신 모니터 데이터(TMD)(7Fh)와 근접센서 데이터(PSD)(48h)를 송신하고, 3번째 적외선 총알을 맞은 경우에는 3번째 적외선 수신 발생 사실을 알리기 위하여 활성화비트(c4, c3, c1)을 활성화시키고, 총신 모니터 데이터(TMD)(7Fh)와 근접센서 데이터(PSD)(48h)와 3번제 적외선 수신 발생 ID 번호인 “03h"를 실어서 패킷(R3)을 형성하여, 서비스 서버(7)로 송신한다.

그러면, 서비스 서버(7)는 이 패킷(R3)을 통해 자신이 보낸 첫 번째 적외선 발사 명령에 대응하는 활성화 여부 비트(c2)가 비활성화 상태이므로 로봇 단말기(1)가 첫 번째 적외선 발사 명령을 수신하지 못하였다는 것을 알게 된다.　그리고, 패킷(R3)의 활성화 여부 비트(c1)의 활성화를 통해 로봇 단말기(1)에서 송신한 3번째 적외선 수신 발생 ID 번호(03h)를 인식한다.

이렇게 되면, 서비스 서버(7)는 다시 첫 번째 적외선 발사 명령(IRF ID)을 재송신하고, 3번째 적외선 수신 ID 번호의 수신 사실(IRR ACK)을 로봇 단말기(1)에 알려 주기 위하여, 패킷(S4)에서와 같이 활성화 여부 비트(b2, b1)을 활성화하여 첫 번째 적외선 발사 명령 ID번호(IRF ID)인 “01h”와, 3번째 적외선 수신 발생 인지 번호(IRR ACK)인 “03h"를 패킷(S4)에 실어서 로봇 단말기(1)로 송신한다.

이제, 로봇 단말기(1)가 이 패킷(S4)을 수신하면 활성화 여부 비트(b2, b1)이 활성화되어 있어서 해당 데이터(01h, 03h)를 독출하여 보면 서비스 서버(7)이 첫 번째 적외선 발사 명령을 내렸고, 자신이 송신한 3번째 적외선 수신 발생 ID번호가 서비스 서버(7)가 수신하였다는 것을 알게 된다. 이렇게 첫 번째 적외선 발사 명령을 수신하면 로봇 단말기(1)은 적외선 송신부(14)로 적외선 총알을 발사하고, 자신이 송신한 3번째 적외선 수신 발생 ID번호가 서비스 서버(7)가 수신하였다는 것을 알게 되면, 더 이상 로봇 단말기(1)는 3번째 적외선 수신 발생 ID번호를 서비스 서버(7)로 송신하지 않게 된다.

다음으로, 로봇 단말기(1)는 이렇게 서비스 서버(7)에서 내린 첫 번째 적외선 발사 명령을 수신하면 활성화 여부 비트(c2)를 활성화하고 해당 데이터(01h)를 총신 모니터 데이터(TMD)(7Fh)와 근접 센서 데이터(PSD)(90h)과 함께 부가하여 이 패킷(R4)을 형성하여 서비스 서버(7)로 송신하여 첫 번째 적외선 발사 명령이 수신되었음을 알린다.

이제, 서비스 서버(7)에서 패킷(R4)을 수신하면 이 패킷의 활성화 여부 비트(c2)와 해당 데이터(01h)를 통해 첫 번째 적외선 발사 명령이 로봇 단말기(1)가 수신하였다는 것을 알게 되어 더 이상 서비스 서버(1)가 첫 번째 적외선 발사 명령을 로봇 단말기(1)로 송신하지 않게 된다.

결국, 이상과 같은 본 발명의 데이터 구조를 이용하면 UDP/IP방식의 전송시에 전송 손실이 있더라도 중요 데이터를 반드시 전송할 수 있게 된다. 또한, 도6, 7에 도시된 바와 같이, 본 발명을 이용하면 전송할 필요가 있는 데이터만으로 패킷 데이터 크기를 초소화함으로써 전송 부하를 줄일 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 이 실시 예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 점을 유의해야 한다.

예를들면, 이상에서는 설명의 편의상 전투 게임을 실행하는 로봇단말기를 가정하여, 좌우 바퀴 데이터, 총신 각도 데이터, 총신 모니터 데이터. 근접센서 데이터처럼, 로봇 단말기의 동작 데이터 및 센서 데이터를 송수신하는 것으로 기재를 하였으나, 본 발명은 로봇 단말기가 다른 어프리케이션을 위하여 동작 뿐만 아니라 발성을 하거나 영상 표시를 하는 경우에, 동작 데이터 뿐만 아니라 오디오(음성, 음악) 데이터, 영상 데이터까지 패킷 방식으로 송수신하는 경우에도 적용 가능하다.

또한, 이상에서는 서비스 서버(7)와 로봇 단말기(1) 사이에서의 통신을 패킷 데이터 포멧에 대해 설명하였지만, 서비스 서버(7)와 로봇 단말기(1)사이에 PC를 두는 경우나 로봇 단말기(1)가 PC와 같은 기능을 내장하고 있는 로봇인 경우에도, 이 PC가 서비스 서버(7)에서 관련 동작 포함 멀티미디어 패킷 데이터를 다운 받아서 저장하고 있다가 로봇 단말기(1)가 원할 때에 재생하게 하는 것도 가능하다.

그리고, 이상에서는 UDP/IP방식에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 블루투스, IEEE 802.15.4 , 지그비(Zigbee), 무선 USB 등을 사용시에도 적용 가능하다.

이상과 같은 본 발명을 이용하면, 서비스 서버(7)과 로봇 단말기(1)사이에 UDP/IP방식을 사용하면서, 활성화 여부 비트를 이용하여 송신하는 데이터에 대한 활성화 여부 비트만을 활성화하고 관련 데이터를 첨부하며, 반드시 전송되어야 하는 중요 데이터는 상대측으로부터 수신 여부를 확인 받도록 하여 수신하지 않았다면 수신할 때까지 지속적으로 송신하게 되어, UDP/IP방식을 통한 고속 패킷 데이터 전송이 가능해 지고, 패킷 데이터 크기를 최소한으로 줄이면서, 중요 데이터는 반드시 전송할 수 있는 로봇 단말기용 통신 프로토콜을 제공하는 것이 가능해진다.

그리하여, 네트워크 기반 로봇 단말기 시스템에 적합한 통신 방식과 이 통신 방식을 위한 데이터 패킷용 데이터 구조를 제공하는 것이 가능해진다.

Claims

서비스 서버와 로봇 단말기를 포함하는 네트워크 기반 로봇 시스템의 통신 방법에 있어서,

재전송하지 않는 방식으로 패킷 데이터를 전송하여 통신을 수행하고,

상기 패킷 데이터 각각에는,

함께 전송되는 데이터들이 어떤 것들인지를 활성화 여부로 나타내고, 전송 손실 없이 수신측에서 반드시 수신해야 하는 중요 데이터에 대한 활성화 여부와 전송 손실이 되어도 되는 비중요 데이터에 대한 활성화 여부를 나타내는 활성화 여부 데이터들과,

상기 활성화 여부 데이터들에서 활성화된 것들에 대응하는 전송 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 서버와 로봇 단말기를 포함하는 네트워크 기반 로봇 시스템의 통신 방법.