KR101288006B1 - Robot system for ball-pass training - Google Patents

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KR101288006B1
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김종환
이동현
조세형
최승환
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한국과학기술원
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Abstract

PURPOSE: A robot system for training to pass a ball is provided to generate a model for a user by continuously recording and analyzing the result of the training and to supply a studying content to be suitable using a robot in a real circumstance. CONSTITUTION: A robot system for training to pass a ball comprises a mobile robot (22), a camera (32), an image processing unit, a user model generating unit (24), and a database. The mobile robot includes a robot control unit (29), a user feedback supply unit (25), and a studying content supply unit (31). The user feedback supply unit selects the method of studying which is suitable for tendency and level of a user based on a user model stored in the database and supplies the same to the user. The studying content supply unit supplies a studying content which is suitable for the level of the user stored in the database. [Reference numerals] (20) User; (23) Studying content selecting unit; (24) User model generating unit; (25) User feedback supply unit; (26) Studying content database; (27) User model database; (28) Studying knowledge database; (29) Robot control unit; (30) Image processing unit; (31) Studying content supply unit

Description

볼 패스 트레이닝을 위한 로봇 시스템{ROBOT SYSTEM FOR BALL-PASS TRAINING}ROBOT SYSTEM FOR BALL-PASS TRAINING}

본 발명의 실시예들은 실제 공간에서 사용자를 대상으로 볼 패스 트레이닝을 제공하는 로봇 시스템에 관한 것이다.Embodiments of the present invention are directed to a robotic system that provides ball path training to a user in real space.

지금까지 사용자가 인간 트레이너가 아닌 다른 개체에 의해서 학습을 받는 방법은 크게 두 가지로 나뉜다.So far, there are two ways for a user to learn by an entity other than a human trainer.

첫 번째는 컴퓨터를 기반으로 한 방법이 있다. 이 방법에는 가상 환경에서 사용자를 학습시키는 시뮬레이터, 컴퓨터 기반 테스트(CBT) 및 지능 교사 시스템(Intelligent tutoring system) 등이 있다. 그러나, 이러한 방법은 컴퓨터의 키보드, 조이스틱 및 마우스와 같이 신체적으로 제한된 장비로 자신의 의도를 표현하고, 모니터와 같은 디스플레이 장치에서 제공하는 가상의 영상으로 자신의 의도에 대한 결과를 확인할 수 있다는 점에서 사용자에게 스포츠와 같은 신체적인 훈련을 요구하는 주제에 대해서는 물리적인 제약이 있으며, 실제 환경이 아닌, 가상의 환경을 인지한다는 점에서 현실과의 괴리감을 가지게 된다.The first is a computer-based method. These methods include simulators that train users in a virtual environment, computer-based tests (CBTs), and intelligent tutoring systems. However, these methods can express their intentions with physically limited equipment such as a keyboard, joystick, and mouse of a computer, and verify the result of their intention with a virtual image provided by a display device such as a monitor. Subjects requiring physical training, such as sports, are physically restricted to the user and have a difference from reality in that they perceive a virtual environment, not a real environment.

두 번째는 기계 장비를 이용한 학습방법이 있다. 이 방법은 뇌졸증이나 물리적인 사고로 인해 근육을 자신의 의도대로 사용할 수 없는 환자들에게 널리 사용되는 방법으로서, 사용자는 기계 장비를 자신의 신체에 장착하여 트레이닝을 수행하며, 자신의 행동에 대한 물리적인 피드백을 제공받을 수 있다. 그러나, 기존의 방법은 근육 신경의 학습을 가정하여 이러한 신경의 특성을 고려한 트레이닝 방법을 제공하므로 일반적인 용도로 활용하기 어려우며, 사용자는 기계 장비와의 신체적인 접촉을 통해서만 피드백을 제공받는다는 점에서 한계가 있다.Secondly, there is a learning method using mechanical equipment. This method is widely used for patients whose muscles cannot be used as intended due to stroke or physical accidents. The user attaches mechanical equipment to his body to perform training and physically Feedback may be provided. However, the conventional method is difficult to use for general purposes because it provides training methods considering the characteristics of the nerves assuming the learning of muscle nerves, and the user is limited in that feedback is provided only through physical contact with mechanical equipment. have.

따라서, 사용자가 가상 환경이 아닌 실제 환경에서, 실제 공을 상대에게 패스하는 것과 동일한 방식으로 사용자와 공을 주고 받을 수 있는 로봇 시스템이 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for a robot system capable of exchanging a ball with a user in a manner similar to passing a real ball to an opponent in a real environment, not a virtual environment.

사용자가 가상 환경이 아닌 실제 환경에서, 사용자와 공을 주고 받을 수 있는 로봇 시스템을 제공한다.Provides a robot system that allows the user to exchange the ball with the user in a real environment, not a virtual environment.

사용자와 공을 주고 받으면서 사용자에게 공을 패스하는 방법을 트레이닝 할 수 있는 로봇 시스템을 제공한다.It provides a robot system that can train the user how to pass the ball while exchanging the ball with the user.

사용자를 대상으로 한 볼 패스 트레이닝(ball-pass training)을 위해, 전방향 이동이 가능한 전방향 바퀴가 장착된 몸체와, 몸체에 구비되어 사용자에 의해 패스된 공을 받고 사용자에게 공을 패스하는 기능의 수족 구조물로 이루어진 모바일 로봇을 포함하는 로봇 시스템을 제공한다. 이때, 모바일 로봇은 전방향 바퀴와 수족 구조물의 움직임을 제어하는 로봇 제어부를 포함할 수 있다.For ball-pass training for the user, a body equipped with an omnidirectional wheel capable of moving in all directions, and a function provided to the body to receive a ball passed by the user and pass the ball to the user It provides a robot system comprising a mobile robot made of a limb structure. At this time, the mobile robot may include a robot controller for controlling the movement of the forward wheel and the aquatic structure.

일 측면에 따르면, 로봇 시스템은 사용자와 대향(對向)되는 위치에 설치되는 카메라를 더 포함할 수 있다. 이때, 로봇 제어부는 카메라의 영상을 이용하여 모바일 로봇의 움직임을 제어할 수 있다.According to an aspect, the robot system may further include a camera installed at a position facing the user. In this case, the robot controller may control the movement of the mobile robot using the image of the camera.

다른 측면에 따르면, 카메라는 모바일 로봇 상에 몸체의 전면 일측에 설치될 수 있다.According to another aspect, the camera may be installed on one side of the front of the body on the mobile robot.

또 다른 측면에 따르면, 카메라는 모바일 로봇의 외부에 설치되어 모바일 로봇과 사용자가 공을 주고 받기 위한 영역에 앵글이 고정될 수 있다.According to another aspect, the camera is installed on the outside of the mobile robot can be fixed to the angle in the area for the mobile robot and the user to exchange the ball.

또 다른 측면에 따르면, 로봇 시스템은 영역에 맞추어 카메라의 영상을 보정하는 영상 처리부를 더 포함할 수 있다.According to another aspect, the robot system may further include an image processor that corrects an image of the camera according to an area.

또 다른 측면에 따르면, 로봇 시스템은 카메라의 영상으로부터 패스된 공의 경로를 추적하는 영상 처리부를 더 포함할 수 있다. 이때, 로봇 제어부는 패스된 공의 경로에 따라 패스된 공을 받기 위한 모바일 로봇의 움직임을 제어할 수 있다.According to another aspect, the robot system may further include an image processor for tracking a path of the ball passed from the image of the camera. At this time, the robot controller may control the movement of the mobile robot to receive the passed ball according to the path of the passed ball.

또 다른 측면에 따르면, 영상 처리부는 패스된 공의 위치, 속도, 방향을 인지할 수 있다.According to another aspect, the image processor may recognize the position, speed, and direction of the passed ball.

또 다른 측면에 따르면, 로봇 제어부는 패스된 공의 경로에 따라 모바일 로봇의 이동 속도와 이동 방향을 결정할 수 있다.According to another aspect, the robot controller may determine the moving speed and the moving direction of the mobile robot according to the path of the passed ball.

본 발명의 실시예에 따르면, 사용자가 가상 환경이 아닌 실제 환경에서, 실제 공을 상대에게 패스하는 것과 동일한 방식으로 로봇과 공을 주고받을 수 있으므로 사용자는 자신의 신체를 단련시킬 수 있을 뿐 아니라, 로봇으로부터 공을 패스하는 방법을 지도 받을 수 있다. 로봇은 사용자의 수준에 맞게 적합한 학습 콘텐츠를 제공하므로 신체 건강한 성인 남녀뿐 아니라, 노약자나 어린이 및 신체적 제약을 가진 사용자도 학습을 수행할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, in the real environment, not the virtual environment, the user can exchange the ball with the robot in the same manner as passing the real ball to the opponent, so that the user can not only train his body, You can be taught how to pass the ball from the robot. Since the robot provides learning contents suitable for the user's level, not only healthy adults and men and women, but also the elderly, children, and users with physical constraints can perform the learning.

본 발명의 실시예에 따르면, 사용자의 행동에 의한 결과를 지속적으로 기록 및 분석하여 사용자의 모델을 생성하고 이에 맞는 학습 콘텐츠를, 로봇을 활용하여 실제 환경에서 제공할 수 있다는 점에서 스포츠 선수나 일반인의 개인 트레이너 용도로 사용될 수 있으며, 다양한 콘텐츠를 활용하여 사용자가 질리지 않으면서 지속적으로 운동을 할 수 있도록 하는 스포츠 레저 용도로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 로봇 시스템은 공공장소, 노인정이나 병원 등에 설치되어 운동이 부족한 회사원들, 노인 및 환자들의 운동용, 오락용 매체 등으로도 활용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, sports athletes or the general public in that it can continuously record and analyze the results of the user's behavior to generate the user's model and provide the learning content according to the actual conditions using the robot. It can be used as a personal trainer of, can be used for sports leisure use that allows the user to continue to exercise without getting tired by utilizing a variety of content. In addition, the robot system according to the present invention may be installed in a public place, a senior citizen's hospital or a hospital, and may be used as a sports medium for entertainment, a recreational medium, or the like for office workers who lack exercise.

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 사용자와 모바일 로봇 간에 공을 패스하는 로봇 시스템의 전체 개념도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 볼 패스 트레이닝을 위한 로봇 시스템의 전체 구성을 도시한 블록도이다.1 is a diagram illustrating an overall conceptual diagram of a robot system for passing a ball between a user and a mobile robot according to one embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the overall configuration of a robot system for ball path training according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서 제안하는 로봇 시스템은 사용자와 공을 주고받으면서 공을 패스하는 방법을 트레이닝 할 수 있을 뿐 아니라, 사용자의 수준과 경향에 따라 적합한 학습법을 제공할 수 있다.The robot system proposed by the present invention can not only train a method of passing a ball while exchanging a ball with a user, but can also provide an appropriate learning method according to the level and tendency of the user.

도 1은 사용자와 모바일 로봇 간에 공을 패스하는 로봇 시스템의 전체 개념도이다.1 is an overall conceptual diagram of a robotic system for passing a ball between a user and a mobile robot.

도 1을 참조하면, 본 발명에서 제안된 시스템은 로봇(10)이 사용자(12)와 일정한 거리를 유지하면서 대기하고, 사용자(12)는 공(11)을 로봇(10)을 향하여 패스하게 된다. 로봇(10)은 카메라(13)를 이용하여 공(11)과 로봇(10)과의 각도(θ)와 거리(d), 도달 시간(t)을 측정하여 사용자 데이터를 수집한다.Referring to FIG. 1, the system proposed in the present invention waits while the robot 10 maintains a constant distance from the user 12, and the user 12 passes the ball 11 toward the robot 10. . The robot 10 collects user data by measuring an angle θ, a distance d, and a time of arrival t between the ball 11 and the robot 10 using the camera 13.

로봇(10)은 공(11)을 주고받는 동안 사용자(12)에게 점수 및 공(11)을 차는 방법을 피드백으로 제공할 수 있다. 지정된 횟수 동안 공 주고받기를 수행하면 로봇(10)은 그 동안 수집한 사용자 데이터를 바탕으로 사용자(12)에 대한 학습 모델(이하, '사용자 모델'이라 칭함)을 생성하고, 이를 바탕으로 사용자의 강점, 약점, 실력을 평가한 후 사용자에게 맞는 학습 콘텐츠를 제공한다. 공(11)을 주고받는 것에 대한 콘텐츠에는 로봇(10)의 초기 위치, 로봇(10)의 움직임 등의 내용을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자(12)가 공(11)을 패스하는 실력이 우수한 경우 로봇(10)은 사용자(12)와의 거리를 이전보다 멀리하고, 좌우로 움직이는 등의 패턴을 적용하는 콘텐츠를 선택하여 공(11)을 패스하기 어려운 초기 상태를 사용자에게 제공한다.The robot 10 may provide the user 12 with a score and a method of kicking the ball 11 while giving and receiving the ball 11 as feedback. When the ball is exchanged for a specified number of times, the robot 10 generates a learning model (hereinafter, referred to as a 'user model') for the user 12 based on the collected user data, and based on the user data, Evaluate your strengths, weaknesses, and abilities and then provide the learning content for you. Contents for exchanging the ball 11 may include contents such as the initial position of the robot 10, the movement of the robot 10, and the like. For example, when the user 12 has excellent ability to pass the ball 11, the robot 10 selects content that applies a pattern such as moving away from the user 12 and moving from side to side than before. Provide the user with an initial state that is difficult to pass the ball 11.

도 2는 볼 패스 트레이닝을 위한 로봇 시스템의 전체 구성을 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing the overall configuration of a robot system for ball path training.

도 2에 도시한 바와 같이, 일 실시예에 따른 로봇 시스템(21)은 크게 모바일 로봇(22), 카메라(32), 그리고 데이터베이스(26,27,28)로 구분될 수 있다.As shown in FIG. 2, the robot system 21 according to an exemplary embodiment may be largely divided into a mobile robot 22, a camera 32, and a database 26, 27, or 28.

본 실시예의 로봇 시스템은 모바일 로봇(22)를 사용하여 사용자(20)와 동을 주고 받을 수 있으며, 사용자의 학습 정도를 모델링 하고 사용자의 수준에 맞는 학습 콘텐츠를 제공할 수 있다.The robot system of the present exemplary embodiment may exchange the movement with the user 20 by using the mobile robot 22, model the degree of learning of the user, and provide learning contents suitable for the level of the user.

모바일 로봇(22)은 전방향 이동이 가능한 몸체로 구성될 수 있다. 이를 위하여, 모바일 로봇(22)은 전후좌우 및 대각선 360도 회전까지 가능한 적어도 하나의 전방향 바퀴가 장착된다. 그리고, 모바일 로봇(22)은 전방에 위치한 사용자를 대상으로 공을 패스하거나, 사용자가 패스한 공을 받을 수 있는 기구학적 구조를 가진다. 예컨대, 공을 패스하거나 받을 수 있는 구조로는 모바일 로봇(22)의 몸체 양측에 좌우 회전이 가능한 날개 형태의 구조물(이하, '수족 구조물'이라 칭함)이 장착될 수 있다.The mobile robot 22 may be configured as a body capable of moving in all directions. To this end, the mobile robot 22 is equipped with at least one omnidirectional wheel capable of rotating up, down, left, and right and 360 degrees diagonally. And, the mobile robot 22 has a kinematic structure that can pass the ball to the user located in front, or receive the ball passed by the user. For example, the structure that can pass or receive the ball may be mounted on the both sides of the body of the mobile robot 22 wing-shaped structure (hereinafter referred to as "aquatic structure") can be mounted.

본 발명의 로봇 시스템(21)은 사용자 데이터를 수집하기 위한 비전 시스템(vision system)을 기반으로 구성된다. 카메라(32)는 사용자(20)와 대향(對向)하는 위치에 설치되어 사용자(20)와 모바일 로봇(22)이 공을 주고 받는 영상을 획득한다. 일 예로, 카메라(32)는 모바일 로봇(22)의 외부에 설치되어 모바일 로봇(22)과 사용자(20)가 공을 주고 받기 위한 영역에 앵글이 고정될 수 있다. 도 1과 같이 사용자(20)와 모바일 로봇(22)이 공을 주고 받는 공간인 경기장 밖에 고정시켜 장착할 수 있다. 이때, 모바일 로봇(22)의 외부에 카메라(32)를 장착하는 경우 사용자 데이터를 수집하기 위해 경기장 영역에 맞추어 영상을 보정할 수 있다. 다른 예로, 카메라(32)는 사용자(20)와 마주보도록 모바일 로봇(22)의 몸체 정면에 장착할 수 있다.The robot system 21 of the present invention is constructed based on a vision system for collecting user data. The camera 32 is installed at a position facing the user 20 and acquires an image in which the user 20 and the mobile robot 22 exchange a ball. For example, the camera 32 may be installed outside the mobile robot 22 and the angle may be fixed to an area where the mobile robot 22 and the user 20 exchange a ball. As shown in FIG. 1, the user 20 and the mobile robot 22 may be fixed and mounted outside a stadium, which is a space for exchanging balls. In this case, when the camera 32 is mounted on the outside of the mobile robot 22, the image may be corrected according to the stadium area to collect user data. As another example, the camera 32 may be mounted on the front of the body of the mobile robot 22 to face the user 20.

상기한 구성의 로봇 시스템(21)은 전방향 바퀴를 활용한 전방향 이동이 가능하며 사용자(20)가 패싱한 공의 경로를 추적하는 경로 생성법 및 공을 잡을 수 있는 기구학적 구조를 가진 모바일 로봇(22)을 사용한다.The robot system 21 having the above-described configuration is capable of omnidirectional movement using the omnidirectional wheel, and has a kinematic structure for catching the ball and a path generation method for tracking the path of the ball passed by the user 20. Use (22).

그리고, 로봇 시스템(21)은 볼 패스 트레이닝을 위한 구성으로서, 영상 처리부(30), 로봇 제어부(29), 사용자 모델 생성부(24), 사용자 피드백 제공부(25), 학습 콘텐츠 선택부(23), 학습 콘텐츠 제공부(31)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 구성 중 일부 구성은 모바일 로봇(22)의 몸체에 내장되고 나머지 구성은 외부의 별도 장비로 구성될 수 있다. 일 예로, 도 2에 도시한 바와 같이 로봇 제어부(29), 사용자 피드백 제공부(25), 학습 콘텐츠 제공부(31)가 모바일 로봇(22) 상에 내장되고 나머지 구성은 외부 장비에 별도 구성될 수 있다. 이때, 외부 장비로 구축된 구성들은 모바일 로봇(22)과 소정의 데이터 통신을 통해 연동되도록 구현될 수 있다.In addition, the robot system 21 is configured for ball path training, and includes an image processor 30, a robot controller 29, a user model generator 24, a user feedback provider 25, and a learning content selector 23. ), The learning content providing unit 31 may be further included. Some of the above components are embedded in the body of the mobile robot 22 and the remaining components may be configured as external external equipment. For example, as shown in FIG. 2, the robot controller 29, the user feedback provider 25, and the learning content provider 31 may be embedded on the mobile robot 22, and the rest of the components may be separately configured in external equipment. Can be. In this case, the components constructed with external equipment may be implemented to interwork with the mobile robot 22 through a predetermined data communication.

또한, 로봇 시스템(21)에서 데이터베이스는 학습 콘텐츠를 저장 및 유지하는 학습 콘텐츠 데이터베이스(26)와, 사용자 모델을 저장 및 유지하는 사용자 모델 데이터베이스(27), 및 학습법을 저장 및 유지하는 학습 지식 데이터베이스(28)로 구성될 수 있다.Further, in the robot system 21, the database includes a learning content database 26 for storing and maintaining learning contents, a user model database 27 for storing and maintaining user models, and a learning knowledge database for storing and maintaining learning methods ( 28).

영상 처리부(30)는 모바일 로봇(22)이 사용자(20)와 공을 주고 받을 수 있도록 사용자(20)에 의해 패스된 공의 경로를 추적하는 역할을 담당한다. 카메라(32)가 모바일 로봇(22)의 외부에 설치된 경우 영상 처리부(30)는 모바일 로봇(22)에 내장되는 형태가 아닌 외부 장비에 구축되고, 카메라(32)가 모바일 로봇(22)에 내장된 경우에는 영상 처리부(30) 또한 모바일 로봇(22)의 내에 내장되어 구축될 수 있다.The image processor 30 is responsible for tracking the path of the ball passed by the user 20 so that the mobile robot 22 can exchange the ball with the user 20. When the camera 32 is installed outside the mobile robot 22, the image processing unit 30 is built on an external device that is not embedded in the mobile robot 22, and the camera 32 is embedded in the mobile robot 22. In this case, the image processor 30 may also be built in the mobile robot 22.

본 실시예에서는 공의 경로를 인지하기 위하여 카메라(32)를 활용한 비전 시스템을 적용하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 공이 어느 위치 또는 방향에서 얼마나 빠른 속도로 다가오고 있는지에 대한 센싱이 가능한 수단이라면 모두 적용할 수 있다.In the present embodiment, the vision system using the camera 32 is applied to recognize the path of the ball, but the present invention is not limited thereto, and any means capable of sensing how fast the ball is approaching at which position or direction is possible. All can be applied.

상세하게, 영상 처리부(30)는 모바일 로봇(22)이 사용자(20)와 공을 주고 받는 동안 카메라(32)로부터 입력된 영상을 이용하여 사용자(20)의 행동 패턴, 공과 모바일 로봇(22)의 각도, 공과 모바일 로봇(22)의 거리, 공이 모바일 로봇(22)에 도달하는데 소요되는 도달 시간을 포함한 사용자 데이터를 수집한다. 즉, 영상 처리부(30)는 경기장 영역에 맞추어 영상을 보정(예컨대, 영상의 크기나 방향을 조정하는 등)할 수 있으며, 카메라(32)의 영상으로부터 사용자가 패싱한 공의 경로를 추적할 수 있다. 이에, 사용자 모델 생성부(24)는 영상 처리부(30)에서 수집된 사용자 데이터를 바탕으로 사용자 모델을 생성한다. 다시 말해, 사용자(20)가 모바일 로봇(22)에게 공을 패싱할 때 사용자의 행동 파악, 공의 위치, 공의 속도 및 방향 정보를 영상 처리부(30)에서 인지하고 이러한 정보(즉, 사용자 데이터)는 사용자 모델 생성부(24)를 통해 사용자 모델 데이터베이스(27)에 기록된다. 사용자 모델 생성부(24)는 일정 횟수 동안 공을 주고 받기를 반복 수행하는 동안 수집된 사용자 데이터를 분석하여 사용자 모델(사용자의 행동 패턴, 강점, 약점 등)을 생성할 수 있다.In detail, the image processing unit 30 uses the image input from the camera 32 while the mobile robot 22 exchanges a ball with the user 20. Collect user data, including the angle of the ball, the distance between the ball and the mobile robot 22, and the time it takes for the ball to reach the mobile robot 22. That is, the image processing unit 30 may correct the image according to the stadium area (eg, adjust the size or direction of the image, etc.), and track the path of the ball passed by the user from the image of the camera 32. have. Thus, the user model generator 24 generates a user model based on the user data collected by the image processor 30. In other words, when the user 20 passes the ball to the mobile robot 22, the image processor 30 recognizes the user's behavior, the position of the ball, the speed and the direction of the ball, and recognizes the information (that is, the user data). ) Is recorded in the user model database 27 through the user model generator 24. The user model generator 24 may generate user models (user behavior patterns, strengths, weaknesses, etc.) by analyzing user data collected while repeatedly exchanging balls for a predetermined number of times.

사용자 모델은 학습 콘텐츠 선택부(23)와 사용자 피드백 제공부(25)에서 사용될 수 있다. 학습 콘텐츠 선택부(23)는 사용자 모델 데이터베이스(27)의 정보를 바탕으로 학습 콘텐츠 데이터베이스(26)에서 사용자의 트레이닝 수준이나 사용자 특성에 맞는 학습 콘텐츠를 선택한다. 이에, 학습 콘텐츠 제공부(31)는 학습 콘텐츠 선택부(23)에서 선택된 학습 콘텐츠를 사용자에게 제공할 수 있다. 본 실시예에서 학습 콘텐츠는 모바일 로봇(22)의 초기 위치, 로봇의 움직임 패턴 등의 내용이 포함된 로봇 제어 콘텐츠를 의미할 수도 있다.The user model may be used in the learning content selection unit 23 and the user feedback providing unit 25. The learning content selection unit 23 selects the learning content corresponding to the training level or the user characteristic of the user from the learning content database 26 based on the information of the user model database 27. Thus, the learning content providing unit 31 may provide the user with the learning content selected by the learning content selecting unit 23. In the present embodiment, the learning content may mean robot control content including contents of an initial position of the mobile robot 22, a movement pattern of the robot, and the like.

사용자 피드백 제공부(25)는 사용자 모델 데이터베이스(27)의 정보를 바탕으로 학습 지식 데이터베이스(28)에서 사용자의 경향과 수준에 알맞은 학습법을 선택하고, 이를 사용자에게 제공하게 된다. 이때, 학습법은 음성 및/또는 영상으로 구성된 콘텐츠를 의미할 수 있으며, 사용자 피드백 제공부(25)는 학습 지식 데이터베이스(28)에서 사용자 모델에 맞는 피드백을 선택하여 음성과 영상으로 사용자에게 피드백을 제공할 수 있다. 사용자 모델은 사용자 모델 데이터베이스(27)에 기록되어 동일 사용자가 다시 트레이닝을 수행할 경우 사용자 모델 데이터베이스에 기록된 사용자 모델을 바탕으로 트레이닝을 수행할 수 있도록 한다. 즉, 과거 트레이닝 경험이 있는 사용자가 다시 트레이닝을 수행할 경우 사용자 모델 데이터베이스(27)로부터 해당 사용자의 모델을 선택하여 사용자 모델 생성부(24)에 제공하고, 사용자 피드백 제공부(25)에서 이를 바탕으로 새로운 사용자 모델의 생성 과정 없이 연속적인 트레이닝 또한 가능하다.The user feedback provider 25 selects a learning method suitable for the user's trend and level from the learning knowledge database 28 based on the information of the user model database 27, and provides the user with the learning method. In this case, the learning method may mean a content composed of voice and / or video, and the user feedback providing unit 25 selects feedback corresponding to the user model from the learning knowledge database 28 to provide feedback to the user through voice and video. can do. The user model is recorded in the user model database 27 so that the same user can perform training based on the user model recorded in the user model database. That is, when a user who has past training experience performs training again, the user's model is selected from the user model database 27 and provided to the user model generator 24, and the user feedback provider 25 provides the user's model. This allows continuous training without creating a new user model.

로봇 제어부(29)는 사용자가 패스한 공의 경로에 따라 모바일 로봇(22)의 움직임을 제어하게 되는데, 사용자가 패스한 공의 경로를 바탕으로 모바일 로봇의 이동 속도와 이동 방향을 결정하여 모바일 로봇(22)의 전방향 바퀴 및 수족 구조물을 제어할 수 있다. 또한, 로봇 제어부(29)는 사용자 모델을 바탕으로 판단된 사용자의 수준 또는 학습 콘텐츠를 통해 공을 패스하는 속도 및 방향을 결정한 후, 카메라(32)의 영상과 전방향 로봇 제어 알고리즘을 활용하여 앞서 결정된 속도와 방향에 따라 모바일 로봇(22)의 움직임을 제어할 수 있다.The robot controller 29 controls the movement of the mobile robot 22 according to the path of the ball passed by the user, and determines the moving speed and the moving direction of the mobile robot based on the path of the ball passed by the user. It is possible to control the omnidirectional wheels and the limb structure of (22). In addition, the robot controller 29 determines the speed and direction of passing the ball through the user's level or learning content determined based on the user model, and then utilizes the image of the camera 32 and the omnidirectional robot control algorithm. The movement of the mobile robot 22 may be controlled according to the determined speed and direction.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자와 로봇 간의 물리적인 상호 작용을 기반으로 사용자의 신체 능력을 향상시킬 수 있다. 본 발명은 사용자가 가상 환경이 아닌 실제 환경에서, 실제 공을 상대에게 패스하는 것과 동일한 방식으로 로봇과 공을 주고받을 수 있으므로 사용자는 자신의 신체를 단련시킬 수 있을 뿐 아니라, 로봇으로부터 공을 패스하는 방법을 지도 받을 수 있다. 로봇은 사용자의 수준에 맞게 적합한 학습 콘텐츠를 제공하므로 신체 건강한 성인 남녀뿐 아니라, 노약자나 어린이 및 신체적 제약을 가진 사용자도 학습을 수행할 수 있다.As such, according to the embodiment of the present invention, the physical ability of the user may be improved based on the physical interaction between the user and the robot. In the present invention, the user can exchange the ball with the robot in the same manner as passing the real ball to the opponent in a real environment, not in a virtual environment, so that the user can not only strengthen his body but also pass the ball from the robot. How to do it. Since the robot provides learning contents suitable for the user's level, not only healthy adults and men and women, but also the elderly, children, and users with physical constraints can perform the learning.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

22: 모바일 로봇
23: 학습 콘텐츠 선택부
24: 사용자 모델 생성부
25: 사용자 피드백 제공부
26: 학습 콘텐츠 데이터베이스
27: 사용자 모델 데이터베이스
28: 학습 지식 데이터베이스
29: 로봇 제어부
30: 영상 처리부
31: 학습 콘텐츠 제공부
32: 카메라22: mobile robot
23: learning content selection unit
24: user model generation unit
25: user feedback provider
26: Learning content database
27: User Model Database
28: Learning Knowledge Database
29: robot control unit
30: image processing unit
31: learning content provider
32: camera

Claims (8)

사용자를 대상으로 한 볼 패스 트레이닝(ball-pass training)을 위한 로봇 시스템에 있어서
전방향 이동이 가능한 전방향 바퀴가 장착된 몸체와, 상기 몸체에 구비되어 상기 사용자에 의해 패스된 공을 받고 상기 사용자에게 상기 공을 패스하는 기능의 수족 구조물로 이루어진 모바일 로봇;
상기 사용자와 대향(對向)되는 위치에 설치되는 카메라;
상기 사용자가 상기 모바일 로봇에게 상기 공을 패스할 때 상기 패스된 공의 경로를 추적하고 상기 사용자의 행동, 상기 공의 위치, 상기 공의 속도 및 상기 공의 방향 정보를 처리하는 영상 처리부;
상기 영상 처리부에서 처리된 데이터를 바탕으로 사용자 모델을 생성하는 사용자 모델 생성부;
학습 콘텐츠, 상기 사용자 모델 및 학습법을 저장 및 유지하는 데이터 베이스
를 포함하고,
상기 모바일 로봇은,
상기 전방향 바퀴와 상기 수족 구조물의 움직임을 제어하는 로봇 제어부;
상기 데이터 베이스에 저장된 상기 사용자 모델을 바탕으로 사용자의 경향과 수준에 알맞은 상기 학습법을 선택하고, 이를 상기 사용자에게 제공하는 사용자 피드백 제공부; 및
상기 데이터 베이스에 저장된 상기 사용자의 수준에 맞는 상기 학습 콘텐츠를 상기 사용자에게 제공하는 학습 콘텐츠 제공부
를 포함하고
상기 로봇 제어부는 상기 카메라의 영상을 이용하여 상기 모바일 로봇의 움직임을 제어하는 것
을 특징으로 하는 로봇 시스템.In the robot system for ball-pass training for the user
A mobile robot comprising a body equipped with an omnidirectional wheel capable of omnidirectional movement, and a limb structure provided on the body to receive the ball passed by the user and pass the ball to the user;
A camera installed at a position facing the user;
An image processor which tracks the path of the passed ball when the user passes the ball to the mobile robot and processes information of the user's action, the position of the ball, the speed of the ball, and the direction of the ball;
A user model generator which generates a user model based on the data processed by the image processor;
Database for storing and maintaining learning content, the user model and learning methods
Lt; / RTI >
The mobile robot,
A robot controller for controlling movement of the omnidirectional wheel and the aquarium structure;
A user feedback providing unit selecting the learning method suitable for a user's trend and level based on the user model stored in the database, and providing the learning method to the user; And
Learning content providing unit for providing the learning content to the user in accordance with the level of the user stored in the database
Including
The robot control unit controls the movement of the mobile robot using the image of the camera
. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 카메라는,
상기 모바일 로봇 상에 상기 몸체의 전면 일측에 설치되는 것
을 특징으로 하는 로봇 시스템.The method of claim 1,
The camera comprises:
It is installed on the front side of the body on the mobile robot
. 제1항에 있어서,
상기 카메라는,
상기 모바일 로봇의 외부에 설치되어 상기 모바일 로봇과 상기 사용자가 공을 주고 받기 위한 영역에 앵글이 고정되는 것
을 특징으로 하는 로봇 시스템.The method of claim 1,
The camera comprises:
Is installed outside the mobile robot is the angle fixed to the area for the mobile robot and the user to exchange the ball
. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 5 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제4항에 있어서,
상기 영상 처리부는,
상기 영역에 맞추어 상기 카메라의 영상을 보정하는 것
을 특징으로 하는 로봇 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the image processing unit comprises:
Correcting the image of the camera according to the area
. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 6 has been abandoned due to the setting registration fee. 제1항에 있어서,
상기 로봇 제어부는,
상기 패스된 공의 경로에 따라 상기 패스된 공을 받기 위한 상기 모바일 로봇의 움직임을 제어하는 것
을 특징으로 하는 로봇 시스템.The method of claim 1,
The robot control unit,
Controlling the movement of the mobile robot to receive the passed ball according to the path of the passed ball
. 삭제delete 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 8 was abandoned when the registration fee was paid. 제6항에 있어서,
상기 로봇 제어부는,
상기 패스된 공의 경로에 따라 상기 모바일 로봇의 이동 속도와 이동 방향을 결정하는 것
을 특징으로 하는 로봇 시스템.The method according to claim 6,
The robot control unit,
Determining the moving speed and the moving direction of the mobile robot according to the path of the passed ball
.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07328162A (en) * 1994-06-15 1995-12-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Pk match game device of soccer
KR200190271Y1 (en) 2000-02-21 2000-07-15 박귀화 Shooting machine for soccer training

Patent Citations (2)

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