KR20140064279A - 매뉴풀레이터 기반의 장기 게임 시스템 - Google Patents

매뉴풀레이터 기반의 장기 게임 시스템 Download PDF

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KR20140064279A
KR20140064279A KR1020120131447A KR20120131447A KR20140064279A KR 20140064279 A KR20140064279 A KR 20140064279A KR 1020120131447 A KR1020120131447 A KR 1020120131447A KR 20120131447 A KR20120131447 A KR 20120131447A KR 20140064279 A KR20140064279 A KR 20140064279A
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천승환
유진호
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(주)도울정보기술
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Abstract

본 발명은 저비용을 위해 매뉴풀레이터 기반으로 구현된 로봇이 사람과 장기 게임을 할 수 있도록 된 매뉴풀레이터 기반의 장기 게임 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 장기 게임 시스템은, 상면에 장기 게임을 위한 선이 그어져 있고 측면에 조작부가 부착된 장기판; 측면에 도전성 테이프가 부착되어 있는 다수의 장기알들; 상기 장기알을 쥐기 위한 그래퍼에 도전성 테이프 또는 도전체가 부착되어 상기 장기알의 접촉을 감지하며 제어신호에 따라 상기 장기알을 옮길 수 있는 매뉴풀레이터 기반의 장기 로봇; 및 상기 장기판의 조작부로부터 입력된 신호에 따라 장기게임 소프트웨어와 장기판 인식 소프트웨어 및 장기알 인식 소프트웨어를 실행하여 장기 게임을 할 수 있도록 상기 장기 로봇을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성된다. 본 발명에 따른 매뉴풀레이터 기반의 장기 게임 시스템은 저렴하면서 구조가 간단하여 저비용으로 게임 시스템을 구현할 수 있고, 사람과 로봇이 장기게임을 수행하는데 필요한 기본 구성을 갖추고 있어 장난감 구매비용 정도의 경제적 부담으로 쉽게 이용할 수 있는 장점이 있다.

Description

매뉴풀레이터 기반의 장기 게임 시스템{JANG-GI GAME SYSTEM OF USING MANIPULATER BASE ROBOT}
본 발명은 사람과 기계가 대국할 수 있는 장기 게임 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저비용을 위해 매뉴풀레이터 기반으로 구현된 로봇이 사람과 장기 게임을 할 수 있도록 된 매뉴풀레이터 기반의 장기 게임 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 1970년대부터 시작된 컴퓨터 게임은 텍스트 기반에서 그래픽 기반의 게임으로 발전하였고, 1990년 초기부터는 게이머(Gamer)들이 다양한 사운드 카드와 모뎀을 통해 초보적인 네트워크 게임이 가능하도록 발전하였다. 이러한 초기의 게임은 대부분이 게이머 혼자서 컴퓨터를 이용하여 실시하는 수준이었다. 컴퓨터 게임은 개인용 컴퓨터 및 인터넷의 보급이 확대됨에 따라 점차 발전하여 배틀넷, 스타크래프트와 같은 온라인 게임으로 발전하였다.
하지만, 이러한 온라인 게임은 그래픽을 기반으로 하는 게임이기 때문에, 그래픽으로 처리된 캐릭터 및 게임 환경들이 어느 정도는 흥미를 유발할 수 있지만, 현실적인 생동감이나 현장감을 표현하기에는 한계가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 로봇을 이용한 게임이 개발되기 시작하여 축구게임을 하는 로봇이나 전투 게임을 하는 로봇 등이 등장하였다. 특허청 발행 공개자료에 따르면, 전투 게임용 로봇 및 이를 이용한 전투 게임 시스템과 방법이 공개번호 제10-2011-0101794호로 공개되었고, 무선으로 조종되는 로봇 게임 시스템이 특허등록 제10-0974094호로 공고되었다.
그런데 종래의 게임 로봇은 제작 비용이 많이 들고, 특히 인간과 유사한 로봇의 경우 제작 비용이 막대하게 들어 게임에 적용하기 어려웠다. 예컨대, 장기 게임에 로봇을 적용하고자 할 경우에 로봇 암(Manipulater)의 역할은 물체(Piece)를 집어들어 이동시키거나 정확히 물체에 접근시키는데 있는데, 장기알과 같이 크기가 다른 물체에 접근해 전단의 그래퍼를 이용하여 장기알을 그래핑할 경우 어느 정도 힘으로 장기알을 쥐도록 해당 모터를 구동시켜줘야 하는지를 결정하는 방법이 없다. 즉, 왕과 같이 큰 장기알을 쥘 경우와 졸과 같이 작은 장기알을 쥘 경우에 접촉, 근접, 압력 등의 센서를 부착하지 않으면 측정치를 결정하기가 불가능하거나 그래퍼의 모터가 무리한 힘으로 파손되거나 그래핑이 안되었는데 장기알을 들려고 하는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 전체 이동 또는 차량이나 휴먼 로봇 형태가 아닌 매뉴풀레이터(Manipulater)를 기반으로 하고 장기알과 매뉴플레이터 전단의 그래퍼에 전도성 테이프 또는 도전체를 부착하여 접촉, 근접, 압력 등의 센서를 부착하지 않고도 저비용으로 구현할 수 있는 매뉴풀레이터 기반의 장기 게임 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장기 게임 시스템은, 상면에 장기 게임을 위한 선이 그어져 있고 측면에 조작부가 부착된 장기판; 측면에 도전성 테이프가 부착되어 있는 다수의 장기알들; 상기 장기알을 쥐기 위한 그래퍼에 도전성 테이프 또는 도전체가 부착되어 상기 장기알의 접촉을 감지하며 제어신호에 따라 상기 장기알을 옮길 수 있는 매뉴풀레이터 기반의 장기 로봇; 및 상기 장기판의 조작부로부터 입력된 신호에 따라 장기게임 소프트웨어와 장기판 인식 소프트웨어 및 장기알 인식 소프트웨어를 실행하여 장기 게임을 할 수 있도록 상기 장기 로봇을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 조작부는 시운전 버튼과 시작 버튼, 종료버튼, 장이야 버튼, 인식 LED, 선택 LED, 동작 LED로 구성되고, 상기 장기 로봇은 매뉴풀레이터로 구현되며, 베이스와, 로봇 암과, 그래퍼, 카메라를 포함하고, 상기 그래퍼는 도전성 테이프 또는 도전체가 안쪽 양면에 부착되어 컨트롤러와 연결되어 있으며, 상기 컨트롤러는 상기 장기판과 연결되는 장기판 인터페이스부와, 카메라로부터 영상신호를 입력받아 장기판과 장기알을 실시간으로 인식하기 위한 비전인식부와, 장기게임을 처리하기 위한 장기게임엔진과, 상기 장기게임엔진의 명령에 따라 상기 장기 로봇의 아암과 그래퍼를 제어하기 위한 로봇제어모듈과, 상기 장기게임엔진의 제어에 따라 음성 롬에 저장된 "장이야" 음성을 스피커로 출력하기 위한 음성처리부로 구성된다.
또한 상기 컨트롤러는 시운전 버튼이 입력되면, 장기알의 위치 파악과 명칭인식, 정확한 이동 후 그래핑이 가능한지를 사전 테스트 해볼 수 있도록 상기 장기 로봇을 제어하고, 시작 버튼이 입력되면, 게임을 시작하여 카메라의 영상 데이터로부터 장기판과 장기알을 인식하는 절차를 수행함과 아울러 인식 LED를 점등시키고, 인식이 완료되면 장기게임엔진에 의해 장기알 이동경로를 선택하는 과정을 수행하면서 선택 LED를 점등시키며, 선택이 완료되면 장기알을 이동하도록 상기 장기 로봇을 제어함과 아울러 동작 LED를 점등시킨다.
본 발명에 따른 매뉴풀레이터 기반의 장기 게임 시스템은 저렴하면서 구조가 간단하여 저비용으로 게임 시스템을 구현할 수 있고, 사람과 로봇이 장기게임을 수행하는데 필요한 기본 구성을 갖추고 있어 장난감 구매비용 정도의 경제적 부담으로 쉽게 이용할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명의 장기 게임 시스템은 장기알과 장기로봇의 매뉴플레이터 전단의 그래퍼 사이에 전도성 테이프 또는 전도체를 부착하여 그 접촉 상태를 체크하여 완전한 그래핑이 이루어졌는지를 판별할 수 있어 장기나 바둑 등 보드게임전용으로 사용되는 단순한 로봇 그래퍼에 적용이 가장 적합하도록 할 수 있어 접촉, 근접, 압력 등의 센서를 부착하지 않고도 그래핑 문제를 간단히 해결할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 매뉴풀레이터 기반의 장기 게임 시스템의 전체 구성을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 사용되는 대, 중, 소 크기의 장기알의 예,
도 3은 본 발명의 장기 게임 시스템에서 장기알을 그래핑하는 개념을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 장기 게임 시스템의 컨트롤러 구성 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 장기 게임 시스템의 게임 절차를 도시한 순서도이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 매뉴풀레이터 기반의 장기 게임 시스템의 전체 구성을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 사용되는 장기알의 예이며, 도 3은 본 발명의 장기 게임 시스템에서 장기알을 그래핑하는 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 장기 게임 시스템의 컨트롤러 구성 블럭도이다.
본 발명에 따른 장기 게임 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 상면에 장기 게임을 위한 선이 그려져 있고 측면에 조작부(36&38)가 부착된 장기판(30)과, 측면에 도전성 테이프(34)가 부착되어 있는 장기알(32)과, 장기알(32)을 쥐기 위한 그래퍼(16)에 도전성 테이프(16a)가 부착되어 장기알의 접촉을 감지하며 제어신호에 따라 장기알을 옮길 수 있는 매뉴풀레이터 기반의 장기 로봇(10)과, 장기판의 조작부로부터 입력된 신호에 따라 장기 게임 소프트웨어와 장기판 인식 소프트웨어 및 장기알 인식 소프트웨어를 실행하여 장기 게임을 할 수 있도록 장기 로봇(10)을 제어하는 컨트롤러(20)로 구성된다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 장기판(30)의 상면에는 통상의 장기판과 같이 게임을 위한 선이 그어져 있고, 사람이 앉아 대국하는 위치의 측면에는 장기게임 시스템을 조작하기 위한 조작부(36&38)가 위치하고 있다. 조작부는 버튼부(36)와 표시부(38)로 구분되고, 버튼부(36)는 시운전 버튼(36a)과 시작 버튼(36b), 종료버튼(36c), 장이야 버튼(36d)으로 구성되며, 표시부(38)는 인식 LED(38a)와 선택 LED(38b), 동작 LED(38c)로 구성된다. 즉, 본 발명에서는 장기 게임용 로봇 암(Manipulater)을 조작할 수 있도록 외부와 인터페이스를 "시운전", "시작", "종료", "장이야" 등의 버튼 타입으로 구현하여 장기 로봇을 장기 상대 사람이 제어할 수 있고, "인식", "선택", "동작" 등의 표시는 LED 타입으로 구현하여 장기 로봇의 동작 상황을 표시할 수 있도록 한다. 그리고 제어버튼 및 동작상황 LED 사이에 장기판(30)을 위치하게 하여 한쪽은 사람이, 다른 한쪽은 장기 로봇(10)이 위치하여 서로 장기 게임을 할 수 있도록 되어 있다.
장기알(32)은 도 2에 도시된 바와 같이, 크기에 따라 졸 또는 사(소;32a)와 마, 상, 포, 차(중;32b)와, 왕(대;32c)으로 구분되며, 각 장기알의 측면에는 도전성 테이프(34)나 물질이 부착 혹은 도포되어 있다. 즉, 보편적인 장기알의 경우 3 종류의 크기로 분류되는데, 졸-사(소), 마-차-포-상(중), 왕(대)로 이루어지고, 특히, 본 발명에 따른 장기 게임 로봇의 전용으로 도전성 테이프(34)가 테두리에 부착되어 있다.
장기 로봇(10)은 전체 이동 또는 차량이나 휴먼 로롯 형태가 아닌 매뉴풀레이터(Manipulater)만으로 구성되는데, 로봇 암(ARM)의 그래퍼 부분을 가늘고 길쭉하게 구현하여 로봇 암이 다양한 크기(대, 중, 소)의 장기알을 그래핑하는데 적합하게 제작되어 있다. 이와 같은 매뉴풀레이터(Manipulater)기반 장기 로봇(10)은 사람의 팔 모양만 갖춘 것으로, 베이스(12), 로봇 암(14), 그래퍼(16)로 이루어지고, 로봇 암과 그래퍼를 구동하기 위한 모터를 포함하며, 관절은 장기알을 쥐고 이동할 수 있도록 5DoF로 구성된다. 또한 장기 로봇의 상측에는 장기판(30)을 촬영하여 장기판(30)과 장기알(32)을 인식하기 위한 카메라(18)가 설치되어 있다.
이러한 장기 로봇(10)은 도 3에 도시된 바와 같이, 장기 로봇의 매뉴플레이터의 전단에 그래퍼(16)가 있는데, 물체를 쥐고 펴고 할 수 있는 역할을 수행하는 부분으로, 끝단에 도전성 테이프(16a)가 안쪽 양면에 부착되어 있고, 도전성 테이프(16a)는 DC 2선으로 컨트롤러(20)와 연결되어 있다. 즉, 본 발명에서는 장기알(32)의 옆면 테두리에 전도성 테이프(34)를 둘러서 부착하고, 그래퍼 부분의 안쪽면에도 전도성 테이프(16a) 또는 도전체를 부착하여 컨트롤러(20)와 연결되어 있어 장기 로봇(10)에 부착된 카메라(18)에서 다양한 장기알의 크기를 감별할 때 발생하는 오차와 그 오차로 인해 장기알을 그래핑하는데 그래퍼의 모터 및 가느다란 그래퍼 끝단의 휨 방지를 할 수 있도록 하며, 그래퍼는 DC 전선으로 컨트롤러(20)와 연결한다.
이에 따라 그래퍼(16)가 장기알(32)을 그래핑할 경우 완전한 그래핑이 이루어졌을 경우 장기알의 양쪽 부분과 그래퍼의 두 집게면이 모두 접촉되어 DC 전류가 흐르게 된다. 이 상태를 컨트롤러(20)에서 감지하면 그래핑이 이루어졌는지를 알 수 있고, 그래퍼의 모터부에 동작정지 신호를 전달하여 그래핑을 중단시킨다. 여기에 +α를 더하여 모터를 동작시키면 단단한 그래핑을 달성할 수 있게 된다. 또한 매뉴풀레이터 기반의 장기 로봇(10)은 카메라(18)를 부착하고 있어 장기판, 장기알을 실시간 인식할 수 있도록 컨트롤러(20)에 영상 데이터를 제공한다.
컨트롤러(20)는 장기게임 S/W와 장기판 인식 소프트웨어, 장기알(Piece) 인식 S/W 등이 탑재되어 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 장기판(30)과 연결되는 장기판 인터페이스부(25)와, 카메라(18)로부터 영상신호를 입력받아 장기판과 장기알을 실시간으로 인식하기 위한 비전인식부(22)와, 장기게임을 처리하기 위한 장기게임엔진(21)과, 장기게임엔진의 명령에 따라 장기 로봇의 아암과 그래퍼를 제어하기 위한 로봇제어모듈(23)과, 장기게임엔진의 제어에 따라 음성 롬(24a)에 저장된 "장이야" 등 음성을 스피커(24b)로 출력하기 위한 음성처리부(24)로 구성된다.
이와 같은 본 발명의 매뉴풀레이터 기반의 장기 게임 시스템의 게임 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 장기 게임 시스템의 게임 절차를 도시한 순서도이다.
먼저, 장기판(30)을 사이에 두고 사람과 매뉴풀레이터 기반의 장기 로봇(10)이 대국을 준비한다. 조작부(36&38)에는 초기 동작 상태 및 장기게임을 수행하는데 기본적으로 필요한 제어용 버튼(36)과, 장기로봇의 상태를 알 수 있는 LED 표시부(38)를 갖추고 있다.
도 5를 참조하면, 조작부의 "시운전" 버튼(36a)이 입력되면, 장기게임 로봇 매니플레이터가 본격적인 준비가 끝나고 장기알의 위치 파악과 명칭인식, 정확한 이동 후 그래핑이 가능한지를 사전 테스트 해볼 수 있는 기능을 수행한다(S101,S102). 예컨대, "마", "상" 등을 3~4개 정도 들었다 놓기를 반복하는 동작을 시켜볼 수 있다.
이어 "시작" 버튼(32b)이 입력되면, 본 게임의 시작을 알리고 상대인 장기게임로봇(10)에게 먼저 시작하라는 명령을 내리는 기능 수행을 할 수 있다(S102,S103).
게임이 시작되면, 카메라(18)의 촬영 영상데이터로부터 장기판과 장기알을 인식하는 절차를 수행하고, 이때 인식 LED(38a)가 점등된다(S105). 인식 LED(38a)는 장기게임로봇이 탑제된 카메라를 통해 장기판 영상을 실시간 촬영하여 장기판, 장기알 등의 위치와 명칭을 식별하는 과정에 있다는 것을 상대 사람에게 알리는 표시 역할을 수행한다.
인식이 완료되면 장기게임로봇은 장기게임엔진에 의해 장기알 이동경로를 선택하는 과정을 수행하고, 이 때 선택 LED(38b)가 점등된다(S106). "선택" LED(38b)는 인식과정이 끝난후 장기게임로봇에 탑제된 컨트롤러의 장기게임엔진 S/W에 인식된 데이터가 전달되어 다음 순서로 이동할 장기알을 결정하는 단계를 표시하는 역할을 수행한다.
이어 선택이 완료되면, 장기알을 이동하도록 장기게임로봇을 제어함과 아울러 동작 LED(38c)를 점등시킨다(S107). "동작" LED(38c)는 장기게임엔진 S/W에서 이동할 장기알이 선택되면 매뉴플레이터의 모터들을 작동하여 장기알을 집고(그래핑), 이동하여 놓는 동작을 수행하고 있다는 것을 표시하는 역활을 수행한다.
한편, 장기게임엔진이 장군조건을 판단하면 장기알을 놓으면서 "장이야"라는 음성을 출력하게 하고, 조작부를 통해 "장이야" 버튼(38d)이 입력되면 장기게임엔진은 멍군절차를 처리한다(S108~S111). 즉, "장이야" 버튼(38d)은 상대인 장기 게임 로봇에게 "장"일 경우, "장"을 알리는 기능을 수행한다.
"장이야" 후에 왕이 움직이지 못하게 되면, 승패를 판단하여 게임을 종료한다(S112,S113). 이때 "종료" 버튼(38c)이 입력되면 게임의 종료를 장기 게임 로봇(10)에게 알리는 기능을 수행하도록 한다.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
10: 장기 로봇 12: 베이스
14: 로봇 아암 16: 그래퍼
18: 카메라 20: 컨트롤러
21: 장기게임엔진 22: 비젼인식부
23: 로봇제어모듈 24: 음성처리부
25: 장기판 인터페이스부 30: 장기판
32: 장기알 34: 도전성 테이프
36&38: 조작부

Claims (5)

  1. 상면에 장기 게임을 위한 선이 그어져 있고 측면에 조작부가 부착된 장기판;
    측면에 도전성 테이프가 부착되어 있는 다수의 장기알들;
    상기 장기알을 쥐기 위한 그래퍼에 도전성 테이프 또는 도전체가 부착되어 상기 장기알의 접촉을 감지하며 제어신호에 따라 상기 장기알을 옮길 수 있는 매뉴풀레이터 기반의 장기 로봇; 및
    상기 장기판의 조작부로부터 입력된 신호에 따라 장기게임 소프트웨어와 장기판 인식 소프트웨어 및 장기알 인식 소프트웨어를 실행하여 장기 게임을 할 수 있도록 상기 장기 로봇을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성된 매뉴풀레이터 기반의 장기 게임 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조작부는
    시운전 버튼과 시작 버튼, 종료버튼, 장이야 버튼, 인식 LED, 선택 LED, 동작 LED로 구성된 것을 특징으로 하는 매뉴풀레이터 기반의 장기 게임 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 장기 로봇은
    매뉴풀레이터로 구현되며, 베이스와, 로봇 암과, 그래퍼, 카메라를 포함하고, 상기 그래퍼는 도전성 테이프 또는 도전체가 안쪽 양면에 부착되어 컨트롤러와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 매뉴풀레이터 기반의 장기 게임 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는
    상기 장기판과 연결되는 장기판 인터페이스부와, 카메라로부터 영상신호를 입력받아 장기판과 장기알을 실시간으로 인식하기 위한 비전인식부와, 장기게임을 처리하기 위한 장기게임엔진과, 상기 장기게임엔진의 명령에 따라 상기 장기 로봇의 아암과 그래퍼를 제어하기 위한 로봇제어모듈과, 상기 장기게임엔진의 제어에 따라 음성 롬에 저장된 "장이야" 음성을 스피커로 출력하기 위한 음성처리부로 구성된 것을 특징으로 하는 매뉴풀레이터 기반의 장기 게임 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 컨트롤러는
    시운전 버튼이 입력되면, 장기알의 위치 파악과 명칭인식, 정확한 이동 후 그래핑이 가능한지를 사전 테스트 해볼 수 있도록 상기 장기 로봇을 제어하고, 시작 버튼이 입력되면, 게임을 시작하여 카메라의 영상 데이터로부터 장기판과 장기알을 인식하는 절차를 수행함과 아울러 인식 LED를 점등시키고, 인식이 완료되면 장기게임엔진에 의해 장기알 이동경로를 선택하는 과정을 수행하면서 선택 LED를 점등시키며, 선택이 완료되면 장기알을 이동하도록 상기 장기 로봇을 제어함과 아울러 동작 LED를 점등시키는 것을 특징으로 하는 매뉴풀레이터 기반의 장기 게임 시스템.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107243152A (zh) * 2017-06-30 2017-10-13 周士志 一种新式自动智能棋具结构
KR102017431B1 (ko) 2018-12-03 2019-09-02 전만황 궁장기 게임 제공시스템
KR20200067077A (ko) 2019-07-26 2020-06-11 전만황 궁장기 게임 제공시스템
CN111659124A (zh) * 2020-05-27 2020-09-15 太原理工大学 一种用于对弈的智能鉴别系统

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