CN102147985A - 自动闪卡机器人及闪卡教学方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是公开一种自动闪卡机器人及闪卡教学方法，其包括：一机器人本体，是包含有一运算单元与一记忆单元，所述记忆单元是储存学习资讯并与所述运算单元连接；一驱动装置，是连结所述机器人本体，且所述运算单元是控制所述驱动装置驱动所述机器人本体位移；一显示装置，是设置于所述机器人本体，且所述运算单元是控制所述学习资讯以一闪卡方式显示于所述显示装置；以及一发音装置，是设置于所述机器人本体，且所述运算单元是控制所述发音装置，在所述显示装置以所述闪卡方式显示所述学习资讯时同时播放所述学习资讯的声效。本发明将能够改善人力闪卡教学的缺失，并有效增进闪卡教学的效果。
Description
技术领域
本发明是关于一种教学装置，特别是关于一种应用于幼童与脑部受创者学习与复健的自动闪卡机器人及闪卡教学方法。
背景技术
人类的智能来源为大脑，大脑将控制人体的所有思考以及活动，从幼儿时期开始大脑将接收各种外界讯息不断学习。大脑最佳学习的黄金时期为二到三岁，在此期间给予有效的学习刺激将有助于智力的发展与潜能的开发。因此，杜曼博士是提出一种闪卡学习方法，此方法原为针对脑部受伤人员或智能发展不足的孩童所设计的大脑复健方法，之后是广泛应用于学龄前孩童的智能开发教学，其原理是依据人类大脑神经系统自然的生理现象设计，由于人类大脑枕叶部的视觉神经皮质，对光线透过眼球视网膜形成图像的知觉过程，所需时间不到百分之一秒就可完成了，故通过此生理现象设计视觉教学卡片，以高速闪卡阅读方式对二到三岁前的学龄孩童持续进行教学，将能有效提升孩童大脑学习能力。
然而，现今闪卡教学是采用人力进行闪卡动作，一教学人员是在固定时间，以人力方式进行闪卡教学，如此将非常耗费人力，并且由于人员会有怠惰的可能，闪卡的教学将无法每日特定时间持续的实行，将使闪卡教学的效果大打折扣。
有鉴于此，本发明是针对上述这些困扰与目标，同时结合闪卡教学与机器人设计的技术，提出一种自动闪卡机器人及闪卡教学方法。
发明内容
本发明的主要目的是在提供一种自动闪卡机器人及闪卡教学方法，其是将自动位移至学习人员进行闪卡教学，大幅改善以人力实施闪卡教学的不便性。
本发明的另一目的是在提供一种自动闪卡机器人及闪卡教学方法，其是将依学习人员的学习状态适时自动切换学习资讯内容，有效增进学习人员的学习效果。
本发明的又一目的是在提供一种自动闪卡机器人及闪卡教学方法，其是自动记录学习人员的学习过程及学习成果，便利于教育人员评估学习人员的学习行为。
为达到上述的目的，本发明提出的自动闪卡机器人其包括：
一机器人本体，是包含有一运算单元与一记忆单元，所述记忆单元是储存学习资讯并与所述运算单元连接；
一驱动装置，是连结所述机器人本体，且所述运算单元是控制所述驱动装置驱动所述机器人本体位移；
一显示装置，是设置于所述机器人本体，且所述运算单元是控制所述学习资讯以一闪卡方式显示于所述显示装置；以及
一发音装置，是设置于所述机器人本体，且所述运算单元是控制所述发音装置，在所述显示装置以所述闪卡方式显示所述学习资讯时同时播放所述学习资讯的声效。
较佳的实施方式中，更包括一侦测装置，是设置于所述机器人本体并与所述运算单元连接，所述侦测装置是侦测一学习人员位置，且所述运算单元是控制所述驱动装置驱动所述机器人本体位移至所述学习人员。
较佳的实施方式中，所述侦测装置是将侦测外界的视频及声频，且传送至所述运算单元。
较佳的实施方式中，所述运算单元包含一定位模块，是判定所述学习人员所在位置的方向，所述方向是控制所述驱动装置移动所述机器人本体朝所述学习人员前进的依据。
较佳的实施方式中，所述运算单元是包含一脸部辨识模块，所述脸部辨识模块是接收所述视频，且通过所述脸部辨识模块计算所述视频，辨识脸部特征确定欲受训的所述学习人员身份，及辨识视觉注视程度侦测所述学习人员对于所述学习资讯的学习专注度与学习兴趣，并控制所述学习资讯适时切换。
较佳的实施方式中，所述运算单元是包含一语音辨识模块，所述语音辨识模块是接收所述声频，且通过所述语音辨识模块计算所述声频，辨识声音特征确定欲受训的所述学习人员身份，并且控制所述驱动装置驱动所述机器人本体位移。
较佳的实施方式中，所述运算单元是包含一距离侦测模块，所述距离侦测模块是接收所述视频，且计算所述视频侦测所述学习人员与所述显示装置距离，并且在所述学习人员与所述示装置距离过近时，控制所述驱动装置移动所述机器人本体与所述学习人员保持固定距离。
较佳的实施方式中，更包括一输入控制装置，是设置于所述机器人本体并与所述运算单元连接，可供为外界进行操控设定的接口。
较佳的实施方式中，更包括一计时器模块，是设置于所述机器人本体并与所述运算单元连接，可通过所述输入控制装置控制所述计时器模块设定学习启动时间及结束时间，以及所述闪卡方式显示的间隔时间。
为了达到上述目的，本发明还提供一种自动闪卡机器人教学方法，其包括：
语音启动一机器人本体，并驱动所述机器人本体移动至一学习人员；
辨识所述学习人员脸部特征确认受训的所述学习人员身份；以及
采一闪卡方式显示影音的学习资讯以供所述学习人员进行学习。
较佳的实施方式中，更包括辨识所述学习人员视觉注视的步骤，将侦测所述学习人员对于所述学习资讯的学习专注度与学习兴趣，并将适时发出提示提高所述学习人员学习专注度，或适时切换所述学习资讯内容，或者停止显示所述学习资讯。
较佳的实施方式中，在采一闪卡方式显示影音的学习资讯的步骤中，将记录所述学习人员的学习过程与学习进度，以供教学人员检视，且依据所述学习过程及学习进度切换所述学习资讯内容，并且是测验所述学习人员学习成果，依据所述学习成果适当切换所述学习资讯内容。
底下通过具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1为本发明的自动闪卡机器人立体结构示意图；
图2为本发明的自动闪卡机器人控制架构示意图；
图3为本发明的闪卡教学流程图；
图4与本发明的自动闪卡机器人移动至学习人员示意图；
图5为本发明的教学进行示意图。
附图标记说明：10-机器人本体；12-驱动装置；14-显示装置；16-发音装置；18-侦测装置；20-电源装置；22-外接存取装置；24-输入控制装置；30-运算单元；32-记忆单元；40-自动闪卡机器人；50-学习人员。
具体实施方式
本发明提出一种自动闪卡机器人及闪卡教学方法，是将自动侦测并位移至学习人员的位置进行闪卡教学，且将自动辨识学习人员的即时的学习情况，适时发出提示或切换学习资讯，或者停止教学。底下则将以较佳实施例详述本发明的技术特征。
图1为本发明的自动闪卡机器人立体结构示意图，如图所示，自动闪卡机器人40包括一机器人本体10，其是与一驱动装置12相连接，通过此驱动装置12以驱动机器人本体10移动；一显示装置14是设置于机器人本体10，此显示装置14是呈现闪卡方式显示学习资讯，并且通过设置于机器人本体10的一发音装置16，在显示装置14以闪卡方式显示学习资讯的同时播放相对此学习资讯的声效。此外，一侦测装置18是设置于机器人本体10是将侦测外界的视频、声频及学习人员位置，并且驱动装置12将可依照侦测装置18侦测的学习人员位置驱动机器人本体10移动至此学习人员位置。另外，一电源装置20，是设置于机器人本体10以供给机器人本体10及驱动装置12所需电力，且一外接存取装置22与一输入控制装置24，是分别设置于机器人本体10，以供装设一数字安全卡、一记忆卡、一多媒体卡或一随身碟，以及做为外界进行操控机器人本体10的设定接口。
图2为本发明的自动闪卡机器人控制架构示意图，请同时参阅图1所示，机器人本体10是包含一运算单元30与记忆单元32，记亿单元32是储存学习资讯与运算单元30相连接，记亿单元32储存的学习资讯是将经由运算单元30控制显示于显示装置14。且侦测装置18所侦测的学习人员位置是被运算单元30接收，并通过设置于运算单元30的一定位模块(图中未示)判定学习人员所在位置的方向，运算单元是将控制驱动装置12驱动机器人本体朝此方向移动前进。并且运算单元30是包含一物体辨识模块(图中未示)、一脸部辨识模块(图中未示)、一语音辨识模块(图中未示)及一距离侦测模块(图中未示)，经由侦测装置18侦测的外界视频是由物体辨识模块接收并计算视频以进行物体辨识；且亦经由脸部辨识模块接收及计算视频进行脸部特征与视觉注视程度辨识；通过辨识脸部特征得以确定欲受训的学习人员身份，并通过辨识视觉注视程度侦测学习人员对于学习资讯学习专注度及学习兴趣，例如，辨识学习人员眼睛注视角度、方向及闭眼率，或瞳孔面积，以侦测学习人员对目前显示装置14显示的学习资讯的兴趣以及学习专注程度，并依据计算视频辨识视觉注视程度适时控制学习资讯切换。经由侦测装置18侦测的外界声频是将由语音辨识模块接收，并计算声频辨识学习人员的声音特征；可通过辨识声音特征确定欲受训的学习人员身份，或经由辨识声音特征控制驱动装置12驱动机器人本体10启动位移至学习人员。此外，运算单元30更包含一距离侦测模块(图中未示)接收视频，并经由计算视频侦测学习人员与显示装置14的距离，当侦测学习人员与显示装置14距离过近时，将控制驱动装置12移动机器人本体10与学习人员保持固定距离。
另外，运算单元30是包含一通讯模块(图中未示)，通讯模块可为有线收发器或无线收发器，将可供作为远端操控的通讯接口，以及学习资讯可通过通讯模块进行数据更新。且一计时器模块(图中未示)设置于机器人本体10并与运算单元30连接，通过输入控制装置24可对计时器模块进行设定，以控制机器人本体10启动教学的学习启动时间与停止教学的学习结束时间，以及控制闪卡方式显示学习资讯的间隔时间，运算单元30将可依照设定的间隔时间控制学习资讯显示于显示装置14。此外，外部储存元件可通过外接存取装置22装设于机器人本体10与运算单元30连接，外部储存元件存取的数据内容可通过运算单元30控制显示于显示装置14。且设置于机器人本体10的电源装置20是与运算单元30相连接，运算单元30是将侦测电源装置20的电力容量，当电源装置20储存的电力不足时，控制驱动装置12移动机器人本体10回站进行充电。
以上为本发明的自动闪卡机器人结构与控制架构的说明，底下将针对自动闪卡机器人进行闪卡教学做进一步的说明。
图3为本发明的闪卡教学流程图，并请同时参阅图1及图2所示，首先，如步骤S1，启动机器人本体10，并驱动机器人本体10移动至一学习人员。将可通过红外线遥控装置或RF无线讯号遥控装置发出控制讯号启动及驱动机器人本体10移动至学习人员；或可定时启动机器人本体10，使机器人本体10于设定的时间自动启动；或者学习人员可配戴讯号发射装置，例如：红外线发射装置或发射RF讯号、ZigBee讯号、Bluetooth讯号、UWB讯号、Ultra-wideband讯号等符合IEEE802.11x规范讯号的无线讯号发射装置或RFID装置，机器人本体10是自动侦测发射讯号以启动并驱动至学习人员；此外，更可采用语音声控机器人本体10依声音来源方向移动至学习人员；或通过装设于机器人本体10的侦测装置18，扫描四周环境侦测学习人员以启动并驱动至学习人员。
之后，如步骤S2，辨识学习人员脸部特征确认受训的学习人员身份。若如上述步骤S1，学习人员为配戴讯号发射装置或为语音声控启动驱动机器人本体10至学习人员，亦可以发射的讯号及声纹做为身份的辨识。
再来，如步骤S3，采闪卡方式显示影音的学习资讯提供学习人员进行学习。
其后，如步骤S4，辨识学习人员视觉注视程度，通过辨识侦测装置18侦测的视频分析学习人员的眼睛注视角度、方向及闭眼率或瞳孔面积，以侦测学习人员是否专心注视学习资讯与学习人员是否为疲倦，以及学习人员对于目前显示的学习资讯的学习兴趣。在学习人员专注显示学习资讯时，如步骤S6，机器人本体10将持续进行闪卡教学；在学习人员专注度不足时，如步骤S5、S7及S9，机器人本体10将适时发出声音、灯光、影像或动作等提示，或者切换显示的学习资讯内容，以提高学习人员学习专注度及学习兴趣，并且如步骤S6，继续进行闪卡教学。当专注度持续不足时，机器人本体10将停止显示学习资讯。
最后，如步骤S8，记录学习人员的学习过程与学习进度，以供教学人员检视，并测验学习人员的学习成果，学习资讯的内容将依据学习过程、学习进度及学习成果适当进行切换。
此外，承上所述可将讯号发射装置装设于学习人员居住的空间，机器人本体10可通过发射讯号定义建筑物的平面图，在语音声控启动机器人本体10时，机器人本体10可通过发射讯号于建筑物中巡弋搜索学习人员，或可依照语音声控指示的建筑物平面位置移动搜索学习人员。
图4与图5为本发明的自动闪卡机器人移动至学习人员与进行教学示意图，并请同时参阅图1所示，闪卡机器人40经启动机器人本体10，通过侦测装置18侦测学习人员50位置，并经由驱动装置18驱动机器人本体10移动至学习人员50，且在确认学习人员50身份后，显示装置14以闪卡方式显示学习资讯进行教学。
经由上述实施例说明可知本发明是启动机器人本体10通过驱动装置18自动驱动机器人本体10移动至学习人员并以闪卡方式显示学习资讯，将能够免除以人力进行闪卡教学的不便利性，以提升学习人员的效果。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (12)
1.一种自动闪卡机器人，其特征在于，其包括：
一机器人本体，是包含有一运算单元与一记忆单元，所述记忆单元是储存学习资讯并与所述运算单元连接；
一驱动装置，是连结所述机器人本体，且所述运算单元是控制所述驱动装置驱动所述机器人本体位移；
一显示装置，是设置于所述机器人本体，且所述运算单元是控制所述学习资讯以一闪卡方式显示于所述显示装置；以及
一发音装置，是设置于所述机器人本体，且所述运算单元是控制所述发音装置，在所述显示装置以所述闪卡方式显示所述学习资讯时同时播放所述学习资讯的声效。
2.根据权利要求1所述的自动闪卡机器人，其特征在于，更包括一侦测装置，是设置于所述机器人本体并与所述运算单元连接，所述侦测装置是侦测一学习人员位置，且所述运算单元是控制所述驱动装置驱动所述机器人本体位移至所述学习人员。
3.根据权利要求2所述的自动闪卡机器人，其特征在于，所述侦测装置是将侦测外界的视频及声频，且传送至所述运算单元。
4.根据权利要求2所述的自动闪卡机器人，其特征在于，所述运算单元包含一定位模块，是判定所述学习人员所在位置的方向，所述方向是控制所述驱动装置移动所述机器人本体朝所述学习人员前进的依据。
5.根据权利要求3所述的自动闪卡机器人，其特征在于，所述运算单元是包含一脸部辨识模块，所述脸部辨识模块是接收所述视频，且通过所述脸部辨识模块计算所述视频，辨识脸部特征确定欲受训的所述学习人员身份，及辨识视觉注视程度侦测所述学习人员对于所述学习资讯的学习专注度与学习兴趣，并控制所述学习资讯适时切换。
6.根据权利要求3所述的自动闪卡机器人，其特征在于，所述运算单元是包含一语音辨识模块，所述语音辨识模块是接收所述声频，且通过所述语音辨识模块计算所述声频，辨识声音特征确定欲受训的所述学习人员身份，并且控制所述驱动装置驱动所述机器人本体位移。
7.根据权利要求3所述的自动闪卡机器人，其特征在于，所述运算单元是包含一距离侦测模块，所述距离侦测模块是接收所述视频，且计算所述视频侦测所述学习人员与所述显示装置距离，并且在所述学习人员与所述示装置距离过近时，控制所述驱动装置移动所述机器人本体与所述学习人员保持固定距离。
8.根据权利要求1所述的自动闪卡机器人，其特征在于，更包括一输入控制装置，是设置于所述机器人本体并与所述运算单元连接，可供为外界进行操控设定的接口。
9.根据权利要求8所述的自动闪卡机器人，其特征在于，更包括一计时器模块，是设置于所述机器人本体并与所述运算单元连接，可通过所述输入控制装置控制所述计时器模块设定学习启动时间及结束时间，以及所述闪卡方式显示的间隔时间。
10.一种自动闪卡机器人教学方法，其特征在于，其包括：
语音启动一机器人本体，并驱动所述机器人本体移动至一学习人员；
辨识所述学习人员脸部特征确认受训的所述学习人员身份；以及
采一闪卡方式显示影音的学习资讯以供所述学习人员进行学习。
11.根据权利要求10所述的自动闪卡机器人教学方法，其特征在于，更包括辨识所述学习人员视觉注视的步骤，将侦测所述学习人员对于所述学习资讯的学习专注度与学习兴趣，并将适时发出提示提高所述学习人员学习专注度，或适时切换所述学习资讯内容，或者停止显示所述学习资讯。
12.根据权利要求10所述的自动闪卡机器人教学方法，其特征在于，在采一闪卡方式显示影音的学习资讯的步骤中，将记录所述学习人员的学习过程与学习进度，以供教学人员检视，且依据所述学习过程及学习进度切换所述学习资讯内容，并且是测验所述学习人员学习成果，依据所述学习成果适当切换所述学习资讯内容。
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