장기적인 로봇 테이블 게임에서 내부 상태 일관성 유지를 위한 시스템 설계

System Design for Maintaining Internal State Consistency in Long-Horizon Robotic Tabletop Games

장기적인 테이블 게임은 로봇 공학 분야에서 독특한 시스템적 과제를 제시합니다. 작은 인식 또는 실행 오류는 누적된 작업 상태를 무효화하고, 의사 결정 모듈 전반에 걸쳐 전파되어 궁극적으로 상호 작용을 실패하게 만들 수 있습니다. 본 논문에서는 개별 구성 요소 개선보다는 의도적인 시스템 설계를 통해 턴 기반, 다수의 인간 사용자가 참여하는 로봇 테이블 게임에서 내부 상태 일관성을 유지하는 방법을 연구합니다. 대표적인 장기적인 환경인 마작을 사용하여, 우리는 인식, 실행 및 상호 작용 상태를 명시적으로 유지하고, 고수준의 의미론적 추론을 시간 제약적인 인식 및 제어와 분리하며, 검증된 동작 원시(primitive)를 촉각 트리거 기반의 복구 메커니즘과 함께 통합하여 조기 상태 손상을 방지하는 통합 아키텍처를 제시합니다. 또한, 턴 위반 및 숨겨진 정보 노출과 같은 실행 가정에 위협이 되는 요소를 감지하기 위한 상호 작용 수준 모니터링 메커니즘을 소개합니다. 완전한 게임 운영을 시연하는 것 외에도, 배포 과정에서 관찰된 오류 모드, 복구 효과, 모듈 간 오류 전파 및 하드웨어-알고리즘 간의 절충점에 대한 경험적 분석을 제공합니다. 우리의 결과는 명시적인 분할, 모니터링된 상태 전환 및 복구 메커니즘이 장기간의 실행 가능한 일관성을 유지하는 데 중요하며, 반면 단일화되거나 검증되지 않은 파이프라인은 전체적인 신뢰성 저하를 야기한다는 것을 보여줍니다. 제안된 시스템은 장기적인 턴 기반 상호 작용에서 시스템 수준 설계 원리를 연구하기 위한 경험적 플랫폼 역할을 합니다.

Long-horizon tabletop games pose a distinct systems challenge for robotics: small perceptual or execution errors can invalidate accumulated task state, propagate across decision-making modules, and ultimately derail interaction. This paper studies how to maintain internal state consistency in turn-based, multi-human robotic tabletop games through deliberate system design rather than isolated component improvement. Using Mahjong as a representative long-horizon setting, we present an integrated architecture that explicitly maintains perceptual, execution, and interaction state, partitions high-level semantic reasoning from time-critical perception and control, and incorporates verified action primitives with tactile-triggered recovery to prevent premature state corruption. We further introduce interaction-level monitoring mechanisms to detect turn violations and hidden-information breaches that threaten execution assumptions. Beyond demonstrating complete-game operation, we provide an empirical characterization of failure modes, recovery effectiveness, cross-module error propagation, and hardware-algorithm trade-offs observed during deployment. Our results show that explicit partitioning, monitored state transitions, and recovery mechanisms are critical for sustaining executable consistency over extended play, whereas monolithic or unverified pipelines lead to measurable degradation in end-to-end reliability. The proposed system serves as an empirical platform for studying system-level design principles in long-horizon, turn-based interaction.