KR20090001725A - 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 방법 및 시스템 - Google Patents

로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 방법 및 시스템 Download PDF

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박성주
이경선
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Abstract

본 발명은 단말기 환경 내에서 로봇의 하드웨어 구동을 시험하기 위한 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 방법 및 시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 단말기 내에 스크립트 에디터와 컨텐츠 플레이어 및 시뮬레이터를 탑재하여 로봇 하드웨어를 구동하기 위한 외부연동함수를 가지는 컨텐츠를 단말기 환경 내에서 생성하여 동작 시뮬레이션까지 실행하여 동작의 적정 여부를 확인할 수 있도록 구성함으로써 로봇 어플리케이션 및 서비스 개발 환경에서 보다 신속하고 용이하게 컨텐츠를 제작할 수 있는 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 방법 및 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 로봇액션, 음성인식, 음성합성을 포함하는 전체 로봇제어와 멀티미디어 기반의 저작기능 및 로봇이 없는 사용자도 로봇과 동일한 형태의 시뮬레이션이 가능하도록 단말기 환경 내에서 컨텐츠 플레이어와 3차원 시뮬레이션을 실행하는 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 방법에 있어서, 다양한 로봇 제어와 관련된 커맨드를 XML로 정의하는 제 1단계와; 상기 XML로 정의된 커맨드가 스크립트 에디터로 로딩되어 로봇 하드웨어가 동작가능한 외부연동함수로 변경되는 제 2단계와; 상기 외부연동함수로 변경된 커맨드가 컨텐츠 플레이어로 로딩되어 로봇제어 명령을 보내는 제 3단계와; 상기 컨텐츠 플레이어로부터 로봇제어 명령을 받아서 시뮬레이터가 실행되는 제 4단계를 포함하여 이루어진다.
시뮬레이션, 가상 로봇, 스크립트 에디터, 컨텐츠 플레이어, 시뮬레이터, 로봇 시뮬레이터, 3차원 시뮬레이터, 로봇 시뮬레이션

Description

로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 방법 및 시스템{Hardware simulation method and the system for the robot drive}
도 1은 본 발명에 따른 시뮬레이션 방법을 개략적으로 도시한 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 스크립트 에디터 및 컨텐츠 플레이어를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 시뮬레이션 화면을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 시뮬레이션 시스템을 나타내는 블럭도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 디스플레이 수단 20 : XML생성모듈
30 : 스크립트생성모듈 40 : 재생모듈
50 : 시뮬레이션모듈 100 : 단말기
본 발명은 단말기 환경 내에서 로봇의 하드웨어 구동을 시험하기 위한 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 방법 및 시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 단말기 내에 스크립트 에디터와 컨텐츠 플레이어 및 시뮬레이터를 탑재하여 로 봇 하드웨어를 구동하기 위한 외부연동함수를 가지는 컨텐츠를 단말기 환경 내에서 생성하여 동작 시뮬레이션까지 실행하여 동작의 적정 여부를 확인할 수 있도록 구성함으로써 로봇 어플리케이션 및 서비스 개발 환경에서 보다 신속하고 용이하게 컨텐츠를 제작할 수 있는 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 방법 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 현재의 로봇제어 방법은 대부분 필요시마다 개발자가 프로그래밍을 해서 로봇에서 직접 실행을 해보고 결과의 오류를 찾아 몇 차례의 디버깅을 거치는 일련의 과정을 거친다.
이러한 기술적 한계로 인해, 실생활에 유익한 다양한 컨텐츠를 제공하는 로봇을 상품화하는 것에 어려움이 있었다.
이에 따라 PC 환경 내에서 컨텐츠를 개발하여 PC 환경 내의 가상로봇을 통한 시뮬레이션을 구동함으로써 오작동 여부를 확인하고 수정할 수 있는 시뮬레이션 방법의 제공이 요구된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 단말기 내에 스크립트 에디터와 컨텐츠 플레이어 및 시뮬레이터를 탑재하여 로봇 하드웨어를 구동하기 위한 외부연동함수를 가지는 컨텐츠를 단말기 환경 내에서 생성하여 동작 시뮬레이션까지 실행하여 동작의 적정 여부를 확인할 수 있도록 구성함으로써 로봇 어플리케이션 및 서비스 개발 환경에서 보다 신속하고 용이하게 컨텐츠를 제작할 수 있는 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 방법 및 시스템을 제공함에 그 목 적이 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.
본 발명은 로봇액션, 음성인식, 음성합성을 포함하는 전체 로봇제어와 멀티미디어 기반의 저작기능 및 로봇이 없는 사용자도 로봇과 동일한 형태의 시뮬레이션이 가능하도록 단말기 환경 내에서 컨텐츠 플레이어와 3차원 시뮬레이션을 실행하는 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 방법에 있어서, 다양한 로봇 제어와 관련된 커맨드를 XML로 정의하는 제 1단계와; 상기 XML로 정의된 커맨드가 스크립트 에디터로 로딩되어 로봇 하드웨어가 동작가능한 외부연동함수로 변경되는 제 2단계와; 상기 외부연동함수로 변경된 커맨드가 컨텐츠 플레이어로 로딩되어 로봇제어 명령을 보내는 제 3단계와; 상기 컨텐츠 플레이어로부터 로봇제어 명령을 받아서 시뮬레이터가 실행되는 제 4단계를 포함하여 이루어진다.
여기서 상기 시뮬레이터의 실행에 따라 단말기에는 시뮬레이션 화면이 출력되는 디스플레이 수단이 형성되어 시뮬레이션 화면이 출력되는 제 5단계가 더 포함된다.
또한 상기 시뮬레이터의 구동은 머리, 팔, 다리관절을 포함하는 모터 구동부와 안면표정, LED, LDM, LCD를 포함하는 디스플레이부와 초음파, 범퍼, 터치, 적외선을 포함하는 센싱부 및 네비게이션, 자율주행을 포함하는 위치이동을 실행하기 위한 위치인식부 중 어느 하나 이상의 구동으로 이루어진다.
아울러 본 발명은 로봇액션, 음성인식, 음성합성을 포함하는 전체 로봇제어 와 멀티미디어 기반의 저작기능 및 로봇이 없는 사용자도 로봇과 동일한 형태의 시뮬레이션이 가능하도록 단말기 환경 내에서 컨텐츠 플레이어와 3차원 시뮬레이션을 포함하여 구성되는 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 시스템에 있어서, 상기 시뮬레이션 시스템은, 디스플레이 수단을 가지는 단말기와; 상기 단말기 내에 탑재되며 로봇의 동작 구동을 위한 XML형태의 커맨드가 생성되는 XML생성모듈과, 상기 XML생성모듈로부터 생성된 XML 커맨드가 로딩되며 로봇 하드웨어가 동작가능한 외부연동함수로 변경되는 스크립트생성모듈과; 상기 스크립트생성모듈로부터 외부연동함수로 변경된 커맨드를 로딩하여 로봇제어 명령을 생성하는 재생모듈과, 상기 로봇제어 명령을 전송받아 3차원 로봇 동작 시뮬레이션이 실행되는 시뮬레이션모듈로 구성된다.
이하에서는 본 발명에 따른 시뮬레이션 방법에 대해서 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 시뮬레이션 방법을 개략적으로 도시한 순서도이며, 도 2는 본 발명에 따른 스크립트 에디터 및 컨텐츠 플레이어를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 시뮬레이션 화면을 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면 본 발명에 따른 시뮬레이션 방법은 다양한 로봇 제어와 관련된 커맨드를 XML로 정의하는 제 1단계(S10)와, 상기 XML로 정의된 커맨드가 스크립트 에디터로 로딩되어 로봇 하드웨어가 동작가능한 외부연동함수로 변경되는 제 2단계(S20)와, 상기 외부연동함수로 변경된 커맨드가 컨텐츠 플레이어로 로딩되어 로봇제어 명령을 보내는 제 3단계(S30)와, 상기 컨텐츠 플레이어로부터 로봇제어 명령을 받아서 시뮬레이터가 실행되는 제 4단계(S40) 및 상기 시뮬레이터의 실행에 따라 단말기의 디스플레이 수단을 통해 시뮬레이션 화면이 출력되는 제 5단계(S50)로 구성된다.
여기서 제 1단계는 로봇 제어에 관련된 커맨드를 XML로 정의하는 단계로서 다양한 동작에 대한 행동정의가 이루어지게 되며 아래와 같이 <머리제어>, <바퀴제어>, <팔제어>, <안면표현제어>가 정의될 수 있다.
『// [머리제어|머리제어|Standard|머리제어]
// [COUNT] [템플릿코드|] [팬수행시간|] [팬반복횟수|] [팬이동각도|] [틸트수행시간|] [틸트반복횟수|] [틸트이동각도|] [복귀여부|] [Ack수신|] [변수|ack] [변수|resp]
fscommand("[cmncc|1|33]",
"[10][상하로끄덕][1][1][1][1][1][1][비복귀][비수신][][]");
// [바퀴제어|바퀴제어|Standard|바퀴제어]
// [COUNT] [템플릿코드|] [수행시간|] [반복횟수|] [이동각도|] [이동거리|] [복귀여부|] [Ack수신|] [변수|ack] [변수|resp]
fscommand("[cmncc|1|17]",
"[8][앞뒤로이동][1][1][1][1][비복귀][비수신][][]");
// [팔제어|팔제어|Standard|팔제어]
// [COUNT] [템플릿코드|] [왼팔수행시간|] [왼팔반복횟수|] [왼팔이동각도|] [오른팔수행시간|] [오른팔반복횟수|] [오른팔이동각도|] [복귀여부|] [Ack수신|] [변수|ack] [변수|resp]
fscommand("[cmncc|1|49]",
"[10][앞뒤로이동][1][1][1][1][1][1][비복귀][비수신][][]");
// [안면표현|안면표현|Standard|안면표현]
// [COUNT] [요청ID|] [Ack수신|] [변수|ack] [변수|resp]
fscommand("[cmncc|1|81]",
"[3][행복][비수신][][]");』
상기와 같이 XML로 정의된 커맨드는 스크립트 에디터로 로딩되어 로봇 하드웨어가 동작가능한 외부연동함수로 변경되는데(S20), 이러한 외부연동 함수로는 플래시 액션 스크립트 형태로 형성되는 Fscommand 함수를 예로 들 수 있다.
상기 외부연동함수로 변경된 커맨드는 스크립트 에디터에서 컨텐츠 플레이어로 전송되어 로딩되는데, 이에 따라 컨텐츠 플레이어는 시뮬레이터로 로봇제어 명령을 보내(S30) 시뮬레이션이 실행되도록 한다(S40).
상기 컨텐츠 플레이어는 스크립트 에디터로 제작된 로봇 컨텐츠를 단말기 상에서 구동할 수 있는 어플리케이션으로 예를 들면 범용적으로 사용되는 컨텐츠 저작툴인 플래시 저작툴을 이용해 로봇과 연동될 수 있는 특화된 컨텐츠를 쉽게 저작할 수 있는 어플리케이션이다.
컨텐츠 플레이어가 시뮬레이터로 전송할 수 있는 명령으로는 하드웨어 제어 명령을 비롯 음성인식과 합성, 영상인식 등에 명령을 시뮬레이터로 보내고 그 결과를 다시 피드백(Feedback) 할 수 있다.
한편 상기 로봇 시뮬레이터는 단말기 환경에서 스크립트 에디터로 생성된 로봇 컨텐츠를 로봇제어와 관련된 모션과 표정 등의 동작을 검증하기 위한 가상의 로봇으로 이러한 시뮬레이터에서의 가상 로봇은 머리와 팔, 안면표현, LED, 바퀴 등이 실제 로봇과 동일하게 동작하도록 구현된다.
여기서 구체적인 로봇 시뮬레이터의 구동은 머리, 팔, 다리관절 등의 모터 구동부와 안면표정, LED, LDM, LCD 등의 디스플레이부와 초음파, 범퍼, 터치, 적외선 등의 센싱부와 네비게이션, 자율주행 등의 위치이동을 실행하기 위한 위치인식부로 구성될 수 있다.
모터 구동부는 머리의 팬/틸트 각도와 팔, 다리 관절의 세밀한 움직임을 각도나 거리 등의 파라미터 단위로 제어를 하도록 구현되며, 디스플레이부는 로봇의 얼굴표정, 머리와 손, 바퀴 등의 다양한 LED 점멸 제어, 도트매트릭스 방식의 LDM 표시, LCD 등의 화면 디스플레이 제어가 이루어지도록 구현된다.
또한 센싱부는 로봇의 다양한 입출력 센서를 제어하기 위한 것으로 접촉감지를 위한 터치센서, 장애물 감지를 위한 초음파, IR, 범퍼 센서 등을 제어하도록 구현되며, 위치인식부는 네비게이션을 위한 주행제어를 위해 특정 위치로 출발 명령시 도착후 상황을 시뮬레이션하도록 구현되게 된다.
이때, 상기 위치인식부의 경우 이동 명령에 대한 가상의 도착 신호를 전달함 으로써 완료 메시지에 대한 결과값을 확인 가능하다.
이러한 시뮬레이터에 의한 각 부의 구동은 단말기에 형성된 디스플레이 수단에 의해 시뮬레이션 화면이 출력되어(S50) 작업자가 이를 통해 작동여부를 확인할 수 있다.
여기서 상기 시뮬레이션 화면은 정면, 배면, 좌/우측면, 저면 및 평면의 다양한 형태로 선택하여 출력 가능하도록 구성되며, 360도 회전과 확대/축소 기능을 갖고 있으며 가상 로봇의 동작 속도를 조정가능하도록 구성할 수 있다.
이에 따라 본 발명에 따른 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 방법에 의해 개발 초기단계의 프로토타입 개발 전 시험구동을 위한 필요시에 단말기 환경 내에서 시뮬레이션을 실행해 봄으로써 오작동 및 커맨드 작성의 오류를 검출하여 용이하게 보정할 수 있게 되는 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 시뮬레이션 시스템을 나타내는 블럭도이다.
도면을 참조하면 본 발명에 따른 시뮬레이션 시스템은 디스플레이 수단(10)을 가지는 단말기(100)와, 상기 단말기(100) 내에 탑재되며 로봇의 동작 구동을 위한 XML형태의 커맨드가 생성되는 XML생성모듈(20)과, 상기 XML생성모듈(20)로부터 생성된 XML 커맨드가 로딩되며 로봇 하드웨어가 동작가능한 외부연동함수로 변경되는 스크립트생성모듈(30)과, 상기 스크립트생성모듈(30)로부터 외부연동함수로 변경된 커맨드를 로딩하여 로봇제어 명령을 생성하는 재생모듈(40) 및 상기 로봇제어 명령을 전송받아 3차원 로봇 동작 시뮬레이션이 실행되는 시뮬레이션모듈(50)으로 크게 구성된다.
여기서 단말기(100)는 XML생성모듈(20), 스크립트생성모듈(30), 재생모듈(40), 시뮬레이션모듈(50)이 탑재되며 CRT, LCD, PDP 등의 디스플레이 수단(10)이 형성된 기기로서 퍼스널 컴퓨터가 대표적인 예라 할 것이다.
이외에도 상기 각 모듈이 탑재되고 디스플레이 수단(10)이 형성되어 시뮬레이션 가능한 기기는 모두 본 발명의 단말기(100)에 포함됨은 물론이다.
한편 상기 XML생성모듈(20)은 XML형태의 커맨드를 생성하도록 마련되며, 이에 따라 생성된 커맨드는 스크립트생성모듈(30)에 의해 전송, 로딩된다.
상기 스크립트 생성모듈(30)은 스크립트 에디터로서 상기 XML생성모듈(20)로부터 전송된 XML형태의 커맨드를 로봇 하드웨어가 동작가능한 외부연동함수로 변경하는 기능을 담당하며 상기 외부연동함수는 범용으로 적용되는 플래시 액션스크립트 형태의 Fscommand 함수를 그 예로 들 수 있다.
이에 따라 외부연동함수로 변경된 커맨드를 스크립트 생성모듈(30)로부터 전송받는 재생모듈(40)은 구동되어 로봇을 구성하는 하드웨어 각각의 작동을 위한 제어 명령을 생성하여 시뮬레이션모듈(50)로 전송한다.
상기 시뮬레이션모듈(50)은 재생모듈(40)에 의한 로봇제어 명령을 수행하여 이를 디스플레이 수단(10)을 통해 출력한다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다 양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상기에서 기술된 바와 같이 본 발명은 단말기 내에 스크립트 에디터와 컨텐츠 플레이어 및 시뮬레이터를 탑재하여 로봇 하드웨어를 구동하기 위한 외부연동함수를 가지는 컨텐츠를 단말기 환경 내에서 생성하여 동작 시뮬레이션까지 실행하여 동작의 적정 여부를 확인할 수 있도록 구성함으로써 로봇 어플리케이션 및 서비스 개발 환경에서 보다 신속하고 용이하게 컨텐츠를 제작할 수 있다.
또한 개발 초기단계의 프로토타입 개발전 시험 필요시 또는 고가의 로봇 단말기 다량 구매를 대신할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 로봇액션, 음성인식, 음성합성을 포함하는 전체 로봇제어와 멀티미디어 기반의 저작기능 및 로봇이 없는 사용자도 로봇과 동일한 형태의 시뮬레이션이 가능하도록 단말기 환경 내에서 컨텐츠 플레이어와 3차원 시뮬레이션을 실행하는 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 방법에 있어서,
    다양한 로봇 제어와 관련된 커맨드를 XML로 정의하는 제 1단계와;
    상기 XML로 정의된 커맨드가 스크립트 에디터로 로딩되어 로봇 하드웨어가 동작가능한 외부연동함수로 변경되는 제 2단계와;
    상기 외부연동함수로 변경된 커맨드가 컨텐츠 플레이어로 로딩되어 로봇제어 명령을 보내는 제 3단계와;
    상기 컨텐츠 플레이어로부터 로봇제어 명령을 받아서 시뮬레이터가 실행되는 제 4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시뮬레이터의 실행에 따라 단말기에는 시뮬레이션 화면이 출력되는 디스플레이 수단이 형성되어 시뮬레이션 화면이 출력되는 제 5단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 시뮬레이터의 구동은 머리, 팔, 다리관절을 포함하는 모터 구동부와 안면표정, LED, LDM, LCD를 포함하는 디스플레이부와 초음파, 범퍼, 터치, 적외선을 포함하는 센싱부 및 네비게이션, 자율주행을 포함하는 위치이동을 실행하기 위한 위치인식부 중 어느 하나 이상의 구동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 방법.
  4. 로봇액션, 음성인식, 음성합성을 포함하는 전체 로봇제어와 멀티미디어 기반의 저작기능 및 로봇이 없는 사용자도 로봇과 동일한 형태의 시뮬레이션이 가능하도록 단말기 환경 내에서 컨텐츠 플레이어와 3차원 시뮬레이션을 포함하여 구성되는 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 시스템에 있어서,
    상기 시뮬레이션 시스템은
    디스플레이 수단을 가지는 단말기와;
    상기 단말기 내에 탑재되며 로봇의 동작 구동을 위한 XML형태의 커맨드가 생성되는 XML생성모듈과,
    상기 XML생성모듈로부터 생성된 XML 커맨드가 로딩되며 로봇 하드웨어가 동작가능한 외부연동함수로 변경되는 스크립트생성모듈과;
    상기 스크립트생성모듈로부터 외부연동함수로 변경된 커맨드를 로딩하여 로봇제어 명령을 생성하는 재생모듈과,
    상기 로봇제어 명령을 전송받아 3차원 로봇 동작 시뮬레이션이 실행되는 시 뮬레이션모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 시뮬레이터모듈의 구동은 머리, 팔, 다리관절을 포함하는 모터 구동부와 안면표정, LED, LDM, LCD를 포함하는 디스플레이부와 초음파, 범퍼, 터치, 적외선을 포함하는 센싱부 및 네비게이션, 자율주행을 포함하는 위치이동을 실행하기 위한 위치인식부 중 어느 하나 이상의 구동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 하드웨어 시뮬레이션 시스템.
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