KR101311297B1 - 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법 및 장치와 이를 이용한 시스템 - Google Patents

텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법 및 장치와 이를 이용한 시스템 Download PDF

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신경철
박성주
한정혜
최영일
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주식회사 유진로봇
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Abstract

본 발명은 원격 교육시 디스플레이가 구비된 원격로봇을 통한 칭찬, 격려 등의 감성 표현과 학생과의 상호작용 및 보조 영상을 제공하여 실감성 높은 원격 교육 제공 방법 및 장치와 이를 이용한 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 교사는 로봇의 동작을 용이하고 편리하게 제어할 수 있다. 또한, 원격지에서 로봇을 통하여 칭찬, 격려 등의 감성표현이 가능하며, 로봇이 학습과 연관된 동작을 하도록 하여 학습의 현장감, 소통감, 집중도 및 능률을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 주 영상 제공 이외에 보조 영상을 제공하여 학습의 능률을 올릴 수 있으며, 상호정보 교환으로 알맞은 로봇의 동작을 제어하도록 도와주며 현장감 있는 원격 교육을 제공할 수 있다.

Description

텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법 및 장치와 이를 이용한 시스템{ Method and Apparatus for Providing Remote Education Using Telepresence Robot and System Using the Same}
본 발명은 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법 및 장치와 이를 이용한 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 디스플레이가 구비된 원격지의 로봇을 통한 텔레프리전스 수업 중 칭찬, 격려 등의 감성 표현과 학생과의 상호작용 및 보조 영상을 제공하여 실감성 높은 원격 교육 제공 방법 및 장치와 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.
최근 로봇을 이용한 원격 교육이 활성화되고 있다. 특히 원어민 교사를 통한 외국어 교육은 많은 교육 비용이 필요한 이유로 로봇으로 대체 또는 로봇을 통한 원격 교육으로 대체되고 있다.
이러한 원격 로봇을 이용한 수업의 시스템은 단순히 영상출력 장치를 로봇과 연결한 형태로 원격 교수자의 음성, 비디오 영상 및 교수학습자료를 송출하며 로봇의 위치이동을 조종할 수는 있으나, 로봇의 제스처와 같은 다양한 표현은 지원되지 못한다.
또한 원격 로봇을 이용한 수업의 시스템이 로봇의 제스처를 지원하기 위해서는 원격지의 교사는 자신이 조종하는 로봇이 현재 취하고 있는 제스처를 항상 기억하여 교사학습 상호작용을 위한 제스처를 선택해야 한다. 그리고 학생의 정보를 로봇에 장착된 카메라와 마이크에 의존하는데, 현재 로봇의 카메라 해상도로는 수업현장의 분위기와 학생 개별정보를 파악하기는 매우 어렵기 때문에 일방적인 전달식 수업으로 이루어지고 있는 실정이다.
효율적이며 능동적인 원격 교육을 위하여, 로봇이 원격지 교사의 아바타와 같은 역할을 할 수 있어야 한다. 따라서 교사는 칭찬, 격려, 주의, 지시 등과 같은 학습과 관련된 다양한 표현을 로봇을 통하여 전달하는 것이 필요하다.
이러한 전달은 소통감과 현장감 있는 교육 및 능동적인 교육을 위하여 즉각적이며 간단한 조작으로 이루어져야 한다. 또한, 학생과 교사 간의 정보교환이나 상호작용이 원활하고 활발해야 한다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원격지의 교사는 현재 로봇이 취하고 있는 제스처 표현을 쉽게 알 수 있으며 로봇의 다양한 제스처 표현이 가능하며, 학생 개별 학습 정보 등을 제공받을 수 있는 원격 로봇 기반의 학습 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 원격 교사가 주 영상 출력으로서 교육 컨텐츠 이외에 교사의 글씨나 교사가 있는 원격지의 사물을 출력하는 보조 영상을 제공하는 원격 교육 제공 방법 및 장치와 이를 이용한 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템은, 원격지의 교사가 로봇을 이용하여 팔 움직임, 다양한 제스처 등의 다양한 동작을 학습자에게 용이하게 제공하는 로봇; 학습자의 정보 또는 학습정보를 제공하여 교사와 학습자 간의 상호작용을 지원해준다.
텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 시스템은, 소리 출력이 가능한 스피커와 영상 출력이 가능한 디스플레이를 구비한 로봇; 마우스, 조이스틱, 키보드 또는 터치패드의 드래그를 통한 입력을 받는 교사 측 입력장치; 및 로봇 동작 원격 제어 장치를 포함하며, 상기 로봇 동작 원격 제어 장치는, 상기 드래그를 통한 입력을 이용하여 산출된 벡터를 수신하는 벡터 수신부; 상기 수신된 벡터를 이용하여 상기 로봇의 각 부분의 위치, 모습, 변위 또는 회전각도에 관한 값인 동작값을 산출하는 동작값 산출부; 및 상기 산출된 동작값을 이용하여 로봇을 제어하는 로봇 동작 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템은 상호작용장치를 더 포함하며, 상기 상호작용장치는, 상기 로봇이 수신한 사용자인 학생의 식별자 정보를 전달받는 식별정보 수신부; 상기 로봇의 사용자인 학생에 관한 정보가 저장된 데이터베이스; 및 상기 데이터베이스에서 상기 수신된 식별정보에 맵핑된 정보를 수집하여 교사가 접속한 프로그램으로 상기 수집된 정보를 전송하는 학습정보 전송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템은, 영상 분리 전송장치를 더 포함하며, 상기 영상 분리 전송장치는, 적어도 둘 이상의 카메라로 촬영된 영상을 수신하는 영상 수신부; 및 상기 수신된 영상들 중 어느 하나의 카메라로부터 전송받은 영상은 상기 로봇에 구비된 디스플레이로 전송하고, 상기 인코딩된 영상들 중 다른 영상은 상기 로봇에 구비된 디스플레이가 아닌 출력장치로 전송하는 영상 전송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 벡터 수신은, 상기 드래그가 시작된 시점부터 상기 드래그가 종료된 시점까지의 산출된 벡터를 수신한 것임을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 벡터 수신은, 상기 드래그가 시작된 시점부터 주기적인 시간 간격 또는 비주기적인 시간 간격으로 산출된 벡터를 수신한 것임을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 동작값 산출은, 상기 벡터를 역투영 변환하고, 상기 역투영 변환된 벡터를 역시점 변환한 후, 상기 역시점 변환된 벡터를 결합축에 대한 직교 평면에 투영시키는 과정을 포함하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템은 상기 주기적인 시간 간격 또는 비주기적인 시간 간격으로 수신된 벡터를 이용하여 산출된 상기 동작값에 기반한 로봇의 모습과 위치를 예측하는 동작 예측부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 동작값에 기반한 예측된 상기 로봇의 모습과 위치는, 상기 산출된 동작값을 시점 변환한 후, 상기 시점 변환한 동작값을 투영 변환하여 상기 로봇의 모습과 위치를 예측하는 것임을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 로봇 동작 제어부는, 상기 로봇의 각각의 동작을 수행하는데 필요한 컴퓨터 프로그램을 각각 모듈화하여 저장한 동작 모듈 데이터베이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 로봇 동작 제어부는, 적어도 하나 이상의 상기 산출된 동작값과 하나의 상기 각각의 모듈화한 것과 맵핑하는 동작 맵핑부를 포함하고, 상기 동작 맵핑부에서 맵핑된 모듈을 실행하여 상기 로봇을 제어하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법은, 텔레프리전스 로봇을 이용한 실감있는 원격 교육을 제공하는 방법에 있어서, 로봇 동작 원격 제어 방법을 포함하며, 상기 로봇 동작 원격 제어 방법은, 상기 드래그를 통한 입력을 이용하여 산출된 벡터를 수신하는 벡터 수신단계; 상기 수신된 벡터를 이용하여 상기 로봇의 각 부분의 위치, 모습, 변위 또는 회전각도에 관한 값인 동작값을 산출하는 동작값 산출단계; 및 상기 산출된 동작값을 이용하여 로봇을 제어하는 로봇 동작 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법은, 상호작용 방법을 더 포함하며, 상기 상호작용 방법은, 상기 로봇이 수신한 사용자인 학생의 식별자 정보를 전달받는 식별정보 수신단계; 상기 로봇의 사용자인 학생에 관한 정보가 저장된 데이터베이스에서 상기 수신된 식별정보에 맵핑된 정보를 수집하여 교사가 접속한 프로그램으로 상기 수집된 정보를 전송하는 학습정보 전송단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법은, 영상 분리 전송방법을 더 포함하며, 상기 영상 분리 전송방법은, 적어도 둘 이상의 카메라로 촬영된 영상을 수신하는 영상 수신단계; 상기 수신된 영상들 중 어느 하나의 카메라로부터 전송받은 영상은 상기 로봇에 구비된 디스플레이로 전송하고, 상기 인코딩된 영상들 중 다른 영상은 상기 로봇에 구비된 디스플레이가 아닌 출력장치로 전송하는 영상 전송단계를 포함하는 영상 분리전송단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 벡터 수신은, 상기 드래그가 시작된 시점부터 상기 드래그가 종료된 시점까지의 산출된 벡터를 수신한 것임을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 벡터 수신은, 상기 드래그가 시작된 시점부터 주기적인 시간 간격 또는 비주기적인 시간 간격으로 벡터 수신한 것임을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 동작값 산출은, 상기 벡터를 역투영 변환하고, 상기 역투영 변환된 벡터를 역시점 변환한 후, 상기 역시점 변환된 벡터를 결합축에 대한 직교 평면에 투영시키는 과정을 포함하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 주기적인 시간 간격 또는 비주기적인 시간 간격으로 수신된 벡터를 이용하여 산출된 상기 동작값에 기반하여 로봇의 모습과 위치를 예측하는 동작 예측단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 동작값에 기반하여 예측된 상기 로봇의 모습과 위치는, 상기 산출된 동작값을 시점 변환한 후, 상기 시점 변환한 동작값을 투영 변환하여 상기 로봇의 모습과 위치를 예측하는 것임을 특징으로 한다.
바람직하게는, 적어도 하나 이상의 상기 산출된 동작값과 상기 로봇의 각각의 동작을 수행하는데 필요한 컴퓨터 프로그램을 각각의 모듈화한 것 중 어느 하나와 맵핑하는 동작 맵핑단계를 포함하며, 상기 동작 맵핑단계에서 맵핑된 모듈을 실행하여 상기 로봇을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치는, 텔레프리전스 로봇을 이용한 실감있는 원격 교육을 제공하는 장치에 있어서, 상기 드래그를 통한 입력을 이용하여 산출된 벡터를 수신하는 벡터 수신부; 상기 수신된 벡터를 이용하여 상기 로봇의 각 부분의 위치, 모습, 변위 또는 회전각도에 관한 값인 동작값을 산출하는 동작값 산출부; 및 상기 산출된 동작값을 이용하여 로봇을 제어하는 로봇 동작 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치는, 상기 로봇이 수신한 사용자인 학생의 식별자 정보를 전달받는 식별정보 수신부; 상기 로봇의 사용자인 학생에 관한 정보가 저장된 데이터베이스; 및 상기 데이터베이스에서 상기 수신된 식별정보에 맵핑된 정보를 수집하여 교사가 접속한 프로그램으로 상기 수집된 정보를 전송하는 학습정보 전송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치는, 적어도 둘 이상의 카메라로 촬영된 영상을 수신하는 영상 수신부; 및 상기 수신된 영상들 중 어느 하나의 카메라로부터 전송받은 영상은 상기 로봇에 구비된 디스플레이로 전송하고, 상기 인코딩된 영상들 중 다른 영상은 상기 로봇에 구비된 디스플레이가 아닌 출력장치로 전송하는 영상 전송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 교사는 로봇의 동작을 용이하고 편리하게 제어할 수 있다. 또한, 원격지에서 로봇을 통하여 칭찬, 격려 등의 감성표현이 가능하며, 로봇이 학습과 연관된 동작을 하도록 하여 학습의 현장감, 소통감, 집중도 및 능률을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 주 영상 제공 이외에 보조 영상을 제공하여 학습의 능률을 올릴 수 있으며, 상호정보 교환으로 알맞은 로봇의 동작을 제어하도록 도와주며 현장감있는 원격 교육을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치에서 영상 분리전송부의 바람직한 예를 설명하는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치에서 상호작용부의 바람직한 예를 설명하는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇동작 원격제어 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 로봇 동작 제어 장치의 동작값 산출부를 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원격 교육 제공 시스템에 관한 구성도이다.
도 7는 본 발명에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템에서 교사 측 입력장치의 바람직한 예를 설명하는 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템의 교사 측 입력장치의 인터페이스를 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법의 순서도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어”있다거나 “접속되어”있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어”있다거나 “직접 접속되어”있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하여, 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치(100)에 관하여 설명하면, 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치(100)는 입력제어부(110), 영상 분리전송부(120), 상호작용부(130) 및 로봇 동작 원격 제어부(140)를 포함한다.
입력제어부(110)는 외부로부터 입력을 수신하고, 수신된 입력을 적절히 처리할 수 있는 곳으로 전송한다.
구체적으로 입력제어부(110)는 외부로부터 수신한 입력의 경로나 종류를 파악하여 영상 분리전송부(120), 상호작용부(130) 또는 로봇 동작 원격 제어부(140) 중 어느 하나로 수신된 입력을 전송하여 입력을 처리하도록 할 수 있다.
외부로부터 수신된 입력은 교사 측에서 사용하는 프로그램 또는 장치를 통하여 수신된 입력, 학생 측에서 로봇을 통하여 또는 로봇과 연결된 장치나 프로그램을 통하여 수신된 입력이 될 수 있다.
예를 들면, 입력제어부(110)가 수신한 입력이 교사 측을 촬영하고 있는 카메라로부터 수신한 입력이라면 그러한 입력을 영상 분리전송부(120)로 전송하여 처리하도록 한다.
입력제어부(110)가 수신한 입력이 로봇을 통해 전송되는 식별자 정보라면 그러한 입력을 상호작용부(130)로 전송하여 처리하도록 한다.
식별자 정보는 입력을 학생이 누구인지를 나타내는 정보이다. 예를 들어, 이름, 전화번호, ID, 주민등록번호 등 개개인을 식별할 수 있는 정보이다.
입력제어부(110)가 수신한 입력이 교사 측에서 사용하는 프로그램에서 입력된 정보이면, 입력된 정보의 종류를 파악하여 로봇 동작 제어를 위한 입력이면 입력제어부(110)가 로봇 동작 원격 제어부(140)로 입력을 전송하고, 교사의 학생의 수업활동과 관련된 정보를 입력이면 상호작용부(130)로 입력을 전송할 수 있다.
입력제어부(110)가 수신한 입력이 벡터 정보라면 로봇 동작 원격 제어부(140)로 입력을 전송할 수 있다.
입력된 정보의 종류를 파악하는 것은 입력을 하는 인터페이스의 위치에 따라 달라질 수 있으며, 미리 설정된 알고리즘에 따라 결정될 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치에서 영상 분리전송부의 바람직한 예를 설명하는 블록도이다.
영상 분리전송부(120)는 영상 수신부(122), 인코더부(124) 및/또는 영상 전송부(126)를 포함한다.
영상 수신부(122)는 적어도 둘 이상의 카메라로부터 영상들을 수신한다. 영상 수신부(122)는 영상을 입력제어부(110)로부터 수신할 수도 있다.
인코더부(124)는 영상 수신부에서 수신한 영상들을 인코딩할 필요성이 있는 경우 영상을 인코딩할 수 있다.
영상 전송부(126)는 수신된 영상들 중 어느 하나의 카메라로부터 전송받은 영상은 로봇에 구비된 디스플레이로 전송하고 다른 영상은 상기 로봇에 구비된 디스플레이가 아닌 출력장치로 전송한다.
로봇에 구비된 디스플레이로 전송하는 영상을 주 영상이라 한다. 주 영상은 교사의 얼굴이나 교사의 말과 행동 등 교사를 중심으로 촬영된 영상을 말한다.
로봇에 구비된 디스플레이가 아닌 출력장치는 TV, LCD 모니터, 노트북 모니터, 프로젝터, 컴퓨터 모니터 또는 모바일 장치의 디스플레이 등 영상을 출력할 수 있는 모든 장치를 말한다.
로봇에 구비된 디스플레이가 아닌 출력장치로 전송되는 영상은 보조 영상이라 한다.
보조 영상은 교사의 얼굴이나 교사의 말과 행동 등 교사를 중심으로 촬영된 영상을 부분적으로 포함할 수도 있으나, 주로 교사를 중심으로 촬영된 영상이 아닌 교사 주변을 촬영한 영상이 될 수도 있다.
바람직하게는 보조 영상은 책, 교과서, 노트, 필기된 메모장, 칠판, 화이트보드, 인형, 그림 또는 장난감 등의 교사가 교육을 위하여 이용하는 것을 중심으로 좔영된 영상일 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치에서 상호작용부의 바람직한 예를 설명하는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 상호작용부(130)는 식별정보 수신부(132), 데이터베이스(134), 학습정보 전송부(136) 및 활동값 정보부(138)를 포함한다.
식별정보 수신부(132)는 로봇이 수신한 사용자인 학생의 식별정보를 전송받는다.
구체적으로, 식별정보 수신부(132)는 입력제어부(110)로부터 식별정보를 수신할 수 있다. 입력제어부(110)는 로봇으로부터 식별정보를 유선 또는 무선으로 수신할 수 있다.
식별정보 수신부(132)가 식별정보를 수신하는 과정을 예를 들어 설명하면, 로봇은 전파식별(RFID, Radio Frequency Identification) 인식기를 구비할 수 있다. 로봇을 사용하는 학생 등의 사용자가 RFID기술을 이용한 사용자 식별정보가 담긴 사용자식별카드를 사용하여 로봇에게 식별정보를 전송한다. 로봇은 식별정보를 전송받아 입력제어부(110) 또는 상호작용부(130)로 식별정보를 전송한다. 식별정보가 입력제어부(110)로 전송되는 경우 입력제어부(110)가 상호작용부(130)로 식별정보를 전송한다.
데이터베이스(134)는 학생 및 학습이력에 관한 정보가 있다.
데이터베이스(134)에는 학생 및 학습이력에 관한 정보를 미리 입력 받아 저장되어 있으며, 학생에 관한 추가적인 학습정보가 발생하는 경우마다 이를 수집하여 저장한다.
미리 입력받아 저장되어 있는 정보에는 학생의 사진, 이름, 나이, 성별, 교육받은 시간, 학습 히스토리 등 교사와 학생의 신상정보 및 학습과 관련된 전반적인 정보가 될 수 있다. 저장되어 있는 정보에 신상정보가 포함될 수 있으므로, 이러한 정보에 접근하기 위해서는 접근자가 접근권한이 있는지를 확인하는 보안절차가 있을 수 있다.
활동값 정보부(138)는 수업 및 학습에서 발생하는 다양한 측도의 활동값 정보를 입력받아 데이터 베이스(134)로 전송한다. 활동값이란 학습과정에서 학생의 수업활동에 참여한 다양한 척도로서, 예를 들면, 전체 학습과정에서 발생한 학생의 수업활동 참여에 대한 누적 점수, 발음 평가값, 말하기 평가값 등이 미리 설정된 평가항목 등이 될 수 있다. 이 평가항목은 교안에 의해서 미리 설정된 바에 따라 정해질 수 있으며, 교사에 의해서 인위적으로 정해질 수도 있다.
학생이 로봇에 RFID 사용자식별카드를 인식시키는 경우 총 누적 활동값이 증가할 수 있으며, 교사나 학생은 발음 평가값들이 누적됨에 따라 학생이 쉽게 틀리는 발음에 관한 진단 등의 자료로 이용할 수도 있다.
학습정보 전송부(136)는 데이터베이스(134)에서 수신된 식별정보에 맵핑된 정보를 수집하여 로봇을 조종하는 원격교사 측으로 수집된 정보를 전송한다. 식별정보에 맵핑된 정보는 로봇을 이용한 원격교육 대상자 학생의 효율적인 교육에 필요한 정보가 될 수 있다. 전송되는 정보는 수집된 정보 모두를 전송할 수 있으나, 교사 측에서 제공받고자 하는 정보의 종류에 관한 설정이 있는 경우, 설정된 바에 따른 정보만을 전송할 수도 있다.
또한 학습정보 전송부(136)는 데이터베이스(134)로 전송된 교사의 입력이나 미리 설정된 바에 따라 정해지는 수업 활동값을 학생이 자신의 활동값에 관한 정보를 요청하는 경우, 학생 개인용 로봇이나 웹 사이트 등의 장치로 주기적 또는 비주기적으로 요청한 곳으로 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇동작 원격제어 장치의 블록도이다.
도 4를 참조하여 로봇동작 원격제어 장치에 관하여 설명하면, 로봇동작 원격제어 장치는 벡터 수신부(142), 동작값 산출부(144), 동작 예측부(146) 및/또는 로봇 동작 제어부를 포함한다.
로봇동작 원격제어 장치는 벡터 수신부가 산출된 벡터를 수신한다. 수신된 벡터를 이용하여 동작값을 산출하고, 산출된 동작값을 이용하여 학생 측에 있는 로봇의 동작을 제어하거나, 교사 측으로 예측되는 로봇의 동작을 이미지화하여 보여준다. 이미지화 하는 과정에서 시점변환, 투영변환이 필요하다.
구체적으로 설명하면, 벡터 수신부(142)는 마우스, 조이스틱, 키보드 또는 터치패드의 드래그를 통한 입력을 이용하여 산출된 벡터를 수신한다. 벡터 수신은 교사 측 입력장치로부터 수신할 수 있으며, 입력제어부(110)로부터 수신할 수도 있다.
또는, 벡터 수신부(142)는 드래그를 통합 입력만을 전송받고 전송받은 입력을 이용하여 벡터를 직접 산출할 수도 있다. 즉, 벡터 수신부(142)는 마우스, 조이스틱, 키보드 또는 터치패드의 드래그를 통한 입력을 전송받고 상기 입력을 이용하여 벡터를 산출할 수 있다.
벡터 수신부(142)는 산출된 벡터를 입력제어부(110)로부터 전송받을 수도 있다.
터치는 저항막 방식, 펜이나 손가락 등의 도구를 사용하는 방식 또는 정전용량 방식 등 입력을 위한 모든 터치 방식이 포함된다.
벡터 수신부(142)는 예측용 벡터 수신부(142a) 및 최종 벡터 수신부(142c)를 포함한다.
예측용 벡터 수신부(142a)는 드래그가 시작된 시점부터 주기적인 시간 간격 또는 비주기적인 시간 간격으로 벡터를 수신할 수 있다. 이러한 수신은 드래그가 종료되는 시점까지 계속될 수 있다. 예측용 벡터는 동작 예측부(146)로 전송되어 로봇을 원격 제어하는 사용자의 로봇 제어의 정확성과 편의성 및 예측성을 높이는데 사용된다.
최종 벡터 수신부(142c)는 드래그가 시작된 시점부터 드래그가 종료된 시점까지의 벡터를 수신한다. 벡터는 변위 정보와 방향 정보가 포함되어 있다. 최종 벡터는 실제로 로봇을 제어하기 위한 동작값을 산출하는데 이용된다.
벡터 수신부(142)는 드래그 되는 속도, 시간, 위치, 방향 또는 이동거리 등 드래그를 통하여 획득가능한 모든 정보로부터 산출된 벡터를 수신한다.
동작값 산출부(144)는 벡터 수신부(142)에서 수신된 벡터를 이용하여 로봇의 각 부분의 위치, 모습, 변위 또는 회전 각도 값 등 로봇의 동작에 관련된 동작값을 산출한다.
동작값 산출부(144)는 역투영 변환부(144a), 역시점 변환부(144c), 결합축 직교평면 투영부(144e) 및 파트 동작값 산출부(144g)를 포함한다.
역투영 변환부(144a)는 벡터 수신부(142)에서 수신된 벡터를 역투영 변환한다.
역시점 변환부(144c)는 역변환한 벡터를 역시점 변환한다.
역투영 변환과 역시점 변환은 교사가 모니터상의 2차원의 로봇 이미지위에 마우스 또는 터치패드의 등의 입력장치로 드래그 입력하게 될 수 있다.
2차원의 로봇 이미지는 3차원의 실제 로봇을 시점변환 및 투영변환시켜 나타낸 것이다. 따라서 교사 측에서 2차원 로봇 이미지를 드래그를 통한 입력을 하면, 이러한 입력을 3차원의 로봇 모델에 적용시키기 위한 역연산인 역투영 변환과 역시점 변환이 필요하다.
결합축 직교평면 투영부(144e)는 역시점 변환한 벡터를 결합축에 대한 직교 평면에 투영한다.
파트 동작값 산출부(144g)는 결합축에 대한 직교 평면에 투영시킨 것을 이용하여 로봇의 동작 부위의 위치와 모습에 관한 동작값을 산출한다.
도 5는 본 발명에 따른 로봇 동작 제어 장치의 동작값 산출부를 설명하기 위한 참고도이다.
도 5를 참조하여 역투영 변환, 역시점 변환 및 결합축에 대한 직교 평면에 투영에 관하여 구체적으로 설명한다.
수학식 1내지 5를 함께 참고하여 역투영 변환, 역시점 변환 및 결합축에 대한 직교 평면에 투영에 관하여 설명한다.
Figure 112012027867782-pat00001
수학식 1에서 X는 3차원 상의 좌표이며, X'는 2차원 상의 좌표이다. P는 투영변환을 위한 동차행렬이다. V는 시점변환을 위한 동차행렬이며, S는 크기변환을 위한 동차행렬이다.
Figure 112012027867782-pat00002
수학식 2는 2차원 이미지에 대한 입력을 3차원의 로봇 모델에 적용시키기 위해서는 출력과정의 변환을 역행렬을 이용하여 역으로 수행한 것이다.
예측용 벡터 또는 최종 벡터를 역변환(D)시킨 후 결합축(Z0)의 직교평면(Q)에 투영(D')한다. 결합축은 사용자가 움직이고자 하는 로봇의 부위를 지정한 곳의 결합축일 수 있다.
투영(D')은 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112012027867782-pat00003
수학식 3에서 μ는 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112012027867782-pat00004
수학식 4에서 ㆍ는 내적을 의미한다. n은 직교평면(Q)에 수직한 벡터이다.
Figure 112012027867782-pat00005
수학식 5에서 D'1은 1번째 투영벡터이며, D'0는 원점에 대한 투영벡터이다. Z0는 원점에 대한 결합축이다. 수학식 5를 이용하여 투영벡터(D')로부터 결합축 원점에 대한 각도 변위(θ)를 구할 수 있다. 구한 각도 변위(θ)만큼 지정된 로봇 부위를 회전 등의 동작시킴으로써 교사 등 사용자의 입력장치 조작에 대한 출력을 구현할 수 있다.
동작 예측부(146)는 동작값 산출부(144)에서 산출된 동작값을 반영한 로봇의 모습과 위치를 예측한다.
동작 예측부(146)는 시점 변환부(146a), 투영 변환부(146c), 및 예측정보 전송부(146e)를 포함한다.
구체적으로, 동작 예측부(146)에서 로봇의 모습과 위치를 예측하기 위하여 반영되는 동작값은 예측용 벡터 수신부(142a)에서 수신된 벡터를 기반으로 하여 산출된 동작값이다.
동작 예측부(146)는 산출된 동작값을 반영한 로봇의 모습과 위치를 시각화하기 위하여 시점 변환 및 투영 변환을 수행한다. 시점 변환 및 투영 변환은 앞서 수학식 1 내지 5에서 설명한 역시점 변환 및 역투영 변환의 역행렬을 통한 수행이 된다.
시점변환은 시점 변환부(146a)에서 수행할 수 있으며, 투영 변환은 투영 변환부(146c)가 수행할 수 있다.
예측정보 전송부(146e)에서 2차원 이미지화한 예측된 로봇의 모습과 위치를 교사 등 사용자에게 전송한다. 교사 등 사용자는 예측정보 전송부(146e)로부터 동작 전 초기 로봇의 모습과 위치를 2차원 이미지화한 것도 전송받을 수도 있다.
교사 등 사용자는 예측된 로봇의 모습과 위치를 시각적으로 인지할 수 있으므로 마우스와 터치 등의 입력 장치로 편리하고 의도에 부합하는 입력을 줄 수 있다.
교사 등 사용자가 입력 장치로 입력하는데 접근하는 로봇은 디스플레이 상의 2차원 이미지가 될 수 있다. 2차원 이미지는 3차원으로 모델링된 로봇을 시점변환, 투영변환 및 크기변환 시켜 2차원 디스플레이 상에 출력된 것이다.
로봇 동작 제어부(148)는 동작값 산출부(144)에서 산출된 동작값을 이용하여 로봇을 제어한다.
로봇 동작 제어부(148)는 동작 모듈 데이터베이스(148a) 및/또는 동작 맵핑부(148c)를 포함한다.
구체적으로 동작 모듈 데이터베이스(148a)는 로봇의 각각의 동작을 수행하는데 필요한 컴퓨터 프로그램을 각각 모듈화하여 저장해 둔 저장소이다.
동작 맵핑부(148c)는 산출된 동작값을 동작값에 상응하는 모듈에 맵핑한다. 맵핑은 하나의 동작값에 하나의 모듈에 맵핑된다. 또는 특정 범위에 속하는 동작값이 하나의 모듈에 맵핑될 수 있다.
맵핑으로 인하여 모듈이 선택되면 모듈에 따라서 로봇의 제어가 수행된다. 모듈의 수행과정에 동작값이 변수로 포함될 수 있다.
모듈에 따라서 로봇의 제어가 수행되는 것은, 모듈을 수행한 결과에 따른 값이나 명령어 등의 출력값을 로봇으로 전송하면, 로봇은 로봇에 내장된 프로그램이 출력값을 전송받아 프로그램이 수행되어 로봇을 동작할 수 있다.
또는, 동작 모듈 데이터베이스(148a) 및 동작 맵핑부(148c)가 로봇 내부에 포함된 경우 동작값 산출부(144)에서 산출된 동작값 자체를 로봇으로 전송하여 로봇이 맵핑을 하고 맵핑에 따른 모듈을 수행하여 동작할 수도 있다.
본 발명에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치를 이용하여, 교사는 로봇의 동작을 용이하고 편리하게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치를 이용하여 원격지에서 로봇을 통하여 학습자 등 상대방에게 칭찬, 격려 등의 감성표현이 가능하며, 로봇이 학습과 연관된 동작을 하도록 하여 학습의 현장감, 소통감, 집중도 및 능률을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템은 학생에 관한 정보와 교사에 관한 정보를 상호 교류하고 추가적인 정보를 데이터베이스(134)에서 수집하고 전송해 줌으로써 능동적이고 현장감있는 교육을 제공할 수 있다.
또한 주 영상 뿐만 아니라 보조 영상을 학생 측에 제공함으로써 더욱 현장감있고 실감성 높은 교육을 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원격 교육 제공 시스템에 관한 구성도이다.
도 7는 본 발명에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템에서 교사 측 입력장치의 바람직한 예를 설명하는 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템의 교사 측 입력장치의 인터페이스를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6을 참조하면, 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템은 영상 분리전송부(120), 상호작용부(130) 및 로봇 동작 원격 제어부(140)를 포함하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치(100)와 로봇(620) 및 교사 측 입력장치(610)를 포함한다.
영상 분리전송부(120), 상호작용부(130) 및 로봇 동작 원격 제어부(140)는 각각 영상 분리 전송장치, 상호작용장치 및 로봇 동작 원격 제어장치로 표현될 수도 있으며 여기서 부와 장치는 표현의 차이만 있을 뿐 다른 차이는 없다.
교사 측 입력장치(610)는 컴퓨터 마우스, 조이스틱, 터치패드 또는 터치 스크린 중 어느 하나를 구비한 장치가 될 수 있다. 예를 들어, 교사 측 입력장치(610)는 컴퓨터 마우스를 구비한 컴퓨터, 테치패널을 구비한 노트북 또는 조이스틱을 구비한 LCD 모니터 등이 될 수 있다.
또한 교사 측 입력장치(610)는 음성 인식 기능 및 디스플레이를 구비할 수 있다.
도 7를 참조하면, 교사 측 입력장치(610)의 일예는 디스플레이가 구비된 노트북(730)과 음성 인식 기능이 있는 마이크(720) 및 펜의 터치로 입력을 할 수 있는 터치패드(710)가 연결된 것이다. 터치패드(710)를 통하여 입력된 로봇(620) 동작을 위한 입력은 로봇동작 원격제어 장치로 전송된다.
바람직하게는, 교사 측 입력장치(610)는 로봇(620) 동작을 위한 드래그 입력을 이용하여 벡터를 산출하여 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치(100)로 산출된 벡터를 전송할 수 있다.
교사 측 입력장치(610)의 디스플레이에는 로봇(620)동작 조작의 편리성을 위한 인터페이스가 출력될 수 있으며, 인터페이스의 일예를 들면 도 8과 같다.
도 8에서 우측 상단의 로봇(620) 모양의 이미지(810)를 통하여 로봇의 현재 제스처를 파악할 수 있으며 이후 로봇(620)의 동작 부위를 지정할 수도 있고 벡터 산출을 위한 입력값을 위한 드래그를 할 수도 있다. 또한 로봇이 교수학습 상호작용에 기본적으로 자주 사용되는 동작을 저장하여 쉽게 사용할 수 있다. 그리고 로봇(620) 모양의 이미지는 전체 화면으로 확대 가능할 수 있다.
도 8과 같은 인터페이스는 교사 측에서 사용하는 교사 측 입력장치(610)에 프로그램으로 내장되어 있을 수 있다.
로봇(620)은 영상 출력을 위한 디스플레이 및 소리 출력을 위한 스피커를 포함하며, 로봇(620)의 형태는 만화 캐릭터, 사람과 유사한 모습 또는 동물 등으로 다양한 형태의 모습이 있을 수 있다.
로봇(620)은 형태를 이루는데 있어서 사람의 관절과 유사한 결합축이 존재할 수 있으며, 결합축을 중심으로 또는 결합축을 이용하여 동작할 수 있다.
텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템에서 로봇동작 원격제어 장치는 벡터 수신부(142), 동작값 산출부(144), 동작 맵핑부(148c) 및 로봇 동작 제어부(148)를 포함한다.
동작 맵핑부(148c)와 로봇 동작 제어부(148)는 로봇동작 원격제어 장치에 포함될 수 있으나 로봇 내부에 포함될 수도 있다.
본 발명에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템은 원격지에 있는 교사 등 사용자들이 적시적소에 편리하게 로봇을 동작시킴으로써 실감있는 원격 교육, 참여도와 집중도가 높은 원격 교육을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템은 학생에 관한 정보와 교사에 관한 정보를 상호 교류하고 추가적인 정보를 데이터베이스(134)에서 수집하고 전송해 줌으로써 능동적이고 현장감있는 교육을 제공할 수 있다.
또한 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템은 주 영상뿐만 아니라 보조 영상을 학생 측에 제공함으로써 더욱 현장감있고 실감성 높은 교육을 제공할 수 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법의 순서도이다.
도 9를 참조하여 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법에 관하여 설명하면, 입력제어부(110)가 입력을 수신하고, 수신한 입력을 경로나 종류에 따라 분류하여 전송한다(S910 단계).
구체적으로 분류한 입력이 영상 정보에 관련된 입력일 경우, 영상 분류전송부로 입력을 전송한다. 분류한 입력이 드래그 입력 또는 벡터인 경우, 로봇 동작 원격 제어부(140)로 입력을 전송한다. 분류한 입력이 식별자 정보에 관련된 입력인 경우, 상호작용부(130)로 입력을 전송한다.
영상 수신부(122)는 영상 정보에 관한 입력을 수신한다(S922 단계).
인코더부(124)는 영상의 인코딩이 필요한 경우 영상을 인코딩한다.
영상 전송부(126)는 인코딩된 영상을 주 영상과 보조 영상으로 구분하여 각각 다른 디스플레이에 출력되도록 전송한다(S924 단계).
벡터 수신부(142)는 입력제어부(110) 또는 교사 측 입력장치(610)으로부터 예측용 벡터와 최종 벡터를 수신한다(S931 단계).
동작값 산출부(144)는 예측용 벡터를 기반으로 동작값을 산출(S932 단계)하고, 최종 벡터를 기반으로 동작값을 산출(S935 단계)한다.
시점 변환부(146a)가 S932 단계에서 산출된 동작값을 이용하여 예측되는 로봇 동작 모습을 시점변환하고 시점변환 한 것을 투영 변환부(146c)가 투영변환한다(S933 단계).
동작 예측부(146)가 시점변환 하고 투영변환하여 이미자화된 로봇 동작의 예측된 모습을 교사 측에 전송한다(S934 단계). 예측된 로봇 동작 모습이란, 교사 측에서 로봇 동작을 원격 제어하기 위하여 드래그 입력을 하면, 드래그 입력에 따라서 변화될 로봇의 동작 모습을 말한다.
동작 모듈 맵핑부가 동작모듈이 저장되어 있는 동작 모듈 데이터베이스(148a)에서 S935 단계에서 산출된 동작값과 맵핑되는 동작 모듈을 판단한다(S936 단계).
동작 모듈 맵핑부에서 맵핑된 동작 모듈을 이용하여 로봇을 원격 제어한다(S937 단계).
식별자 정보 수신부는 입력제어부(110)자 정보를 전송받고, 데이터베이스(134)에서 식별자 정보와 매칭되는 정보를 분리 및 수집한다(S942 단계).
학습정보 전송부(136)는 데이터베이스(134)에서 식별자 정보와 매칭되는 정보의 일부 또는 전부를 교사 측 또는 학생 측 중 적어도 어느 한 측으로 전송한다(S944 단계).
데이터베이스(134)에서 식별자 정보와 매칭되는 정보를 분리 및 수집하는 것은 식별자 정보 수신부, 데이터베이스(134) 또는 학습정보 전송부(136) 중 어느 하나가 수행할 수도 있다. 또한, 교사는 학생의 학습과 관련하여 활동값에 대한 수치를 변경할 수 있으며, 이러한 변경은 활동값 정보부(138)에서 데이터베이스(134)로 전송한다.
본 발명에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법은 원격지에 있는 교사 등 사용자들이 적시적소에 편리하게 로봇을 동작시킴으로써 실감있는 원격 교육, 참여도와 집중도가 높은 원격 교육을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법은 학생에 관한 정보와 교사에 관한 정보를 상호 교류하고 추가적인 정보를 데이터베이스(134)에서 수집하고 전송해 줌으로써 능동적이고 현장감있는 교육을 제공할 수 있다.
또한 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법은 주 영상뿐만 아니라 보조 영상을 학생 측에 제공함으로써 더욱 현장감있고 실감성 높은 교육을 제공할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (22)

  1. 소리 출력이 가능한 스피커와 영상 출력이 가능한 디스플레이를 구비한 로봇;
    마우스, 조이스틱, 키보드 또는 터치패드의 드래그를 통한 입력을 받는 교사 측 입력장치; 및
    로봇 동작 원격 제어 장치를 포함하며,
    상기 로봇 동작 원격 제어 장치는, 상기 드래그를 통한 입력을 이용하여 산출된 벡터를 수신하는 벡터 수신부;
    상기 수신된 벡터를 이용하여 상기 로봇의 각 부분의 위치, 모습, 변위 또는 회전각도에 관한 값인 동작값을 산출하는 동작값 산출부;
    상기 산출된 동작값을 이용하여 로봇을 제어하는 로봇 동작 제어부; 및
    상호작용장치를 포함하며,
    상기 상호작용장치는, 상기 로봇이 수신한 사용자인 학생의 식별자 정보를 전달받는 식별정보 수신부;
    상기 로봇의 사용자인 학생에 관한 정보가 저장된 데이터베이스; 및
    상기 데이터베이스에서 상기 수신된 식별정보에 맵핑된 정보를 수집하여 교사가 사용하는 장치로 상기 수집된 정보를 전송하는 학습정보 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템은, 영상 분리 전송장치를 더 포함하며,
    상기 영상 분리 전송장치는, 적어도 둘 이상의 카메라로 촬영된 영상을 수신하는 영상 수신부; 및
    상기 수신된 영상들 중 어느 하나의 카메라로부터 전송받은 영상은 상기 로봇에 구비된 디스플레이로 전송하고, 다른 영상은 상기 로봇에 구비된 디스플레이가 아닌 출력장치로 전송하는 영상 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 벡터 수신은, 상기 드래그가 시작된 시점부터 상기 드래그가 종료된 시점까지의 산출된 벡터를 수신한 것임을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 벡터 수신은, 상기 드래그가 시작된 시점부터 주기적인 시간 간격 또는 비주기적인 시간 간격으로 산출된 벡터를 수신한 것임을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 동작값 산출은, 상기 벡터를 역투영 변환하고, 상기 역투영 변환된 벡터를 역시점 변환한 후, 상기 역시점 변환된 벡터를 결합축에 대한 직교 평면에 투영시키는 과정을 포함하여 산출하는 것을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템은 상기 주기적인 시간 간격 또는 비주기적인 시간 간격으로 수신된 벡터를 이용하여 산출된 상기 동작값에 기반한 로봇의 모습과 위치를 예측하는 동작 예측부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 동작값에 기반한 예측된 상기 로봇의 모습과 위치는, 상기 산출된 동작값을 시점 변환한 후, 상기 시점 변환한 동작값을 투영 변환하여 상기 로봇의 모습과 위치를 예측하는 것임을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 로봇 동작 제어부는, 상기 로봇의 각각의 동작을 수행하는데 필요한 컴퓨터 프로그램을 각각 모듈화하여 저장한 동작 모듈 데이터베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 로봇 동작 제어부는, 적어도 하나 이상의 상기 산출된 동작값과 하나의 상기 각각의 모듈화한 것과 맵핑하는 동작 맵핑부를 포함하고,
    상기 동작 맵핑부에서 맵핑된 모듈을 실행하여 상기 로봇을 제어하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 시스템.
  11. 텔레프리전스 로봇을 이용한 실감있는 원격 교육을 제공하는 방법에 있어서,
    로봇 동작 원격 제어 방법 및 상호 작용 방법을 포함하며,
    상기 로봇 동작 원격 제어 방법은, 마우스, 조이스틱, 키보드 또는 터치패드의 드래그를 통한 입력을 받는 교사 측 입력장치로부터의 상기 드래그를 통한 입력을 이용하여 산출된 벡터를 수신하는 벡터 수신단계;
    상기 수신된 벡터를 이용하여 상기 로봇의 각 부분의 위치, 모습, 변위 또는 회전각도에 관한 값인 동작값을 산출하는 동작값 산출단계; 및
    상기 산출된 동작값을 이용하여 로봇을 제어하는 로봇 동작 제어 단계; 및 를 포함하고,
    상기 상호작용 방법은, 상기 로봇이 수신한 사용자인 학생의 식별자 정보를 전달받는 식별정보 수신단계;
    상기 로봇의 사용자인 학생에 관한 정보가 저장된 데이터베이스에서 상기 수신된 식별정보에 맵핑된 정보를 수집하여 교사가 사용하는 장치로 상기 수집된 정보를 전송하는 학습정보 전송단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법은, 영상 분리 전송방법을 더 포함하며,
    상기 영상 분리 전송방법은, 적어도 둘 이상의 카메라로 촬영된 영상을 수신하는 영상 수신단계;
    상기 수신된 영상들 중 어느 하나의 카메라로부터 전송받은 영상은 상기 로봇에 구비된 디스플레이로 전송하고, 다른 영상은 상기 로봇에 구비된 디스플레이가 아닌 출력장치로 전송하는 영상 전송단계를 포함하는 영상 분리전송단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 벡터 수신은, 상기 드래그가 시작된 시점부터 상기 드래그가 종료된 시점까지의 산출된 벡터를 수신한 것임을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 벡터 수신은, 상기 드래그가 시작된 시점부터 주기적인 시간 간격 또는 비주기적인 시간 간격으로 벡터 수신한 것임을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 동작값 산출은, 상기 벡터를 역투영 변환하고, 상기 역투영 변환된 벡터를 역시점 변환한 후, 상기 역시점 변환된 벡터를 결합축에 대한 직교 평면에 투영시키는 과정을 포함하여 산출하는 것을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 주기적인 시간 간격 또는 비주기적인 시간 간격으로 수신된 벡터를 이용하여 산출된 상기 동작값에 기반하여 로봇의 모습과 위치를 예측하는 동작 예측단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 동작값에 기반하여 예측된 상기 로봇의 모습과 위치는, 상기 산출된 동작값을 시점 변환한 후, 상기 시점 변환한 동작값을 투영 변환하여 상기 로봇의 모습과 위치를 예측하는 것임을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    적어도 하나 이상의 상기 산출된 동작값과 상기 로봇의 각각의 동작을 수행하는데 필요한 컴퓨터 프로그램을 각각의 모듈화한 것 중 어느 하나와 맵핑하는 동작 맵핑단계를 포함하며,
    상기 동작 맵핑단계에서 맵핑된 모듈을 실행하여 상기 로봇을 제어하는 것을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 방법.
  20. 텔레프리전스 로봇을 이용한 실감있는 원격 교육을 제공하는 장치에 있어서,
    마우스, 조이스틱, 키보드 또는 터치패드의 드래그를 통한 입력을 받는 교사 측 입력장치로부터의 상기 드래그를 통한 입력을 이용하여 산출된 벡터를 수신하는 벡터 수신부;
    상기 수신된 벡터를 이용하여 상기 로봇의 각 부분의 위치, 모습, 변위 또는 회전각도에 관한 값인 동작값을 산출하는 동작값 산출부;
    상기 산출된 동작값을 이용하여 로봇을 제어하는 로봇 동작 제어부;
    상기 로봇이 수신한 사용자인 학생의 식별자 정보를 전달받는 식별정보 수신부;
    상기 로봇의 사용자인 학생에 관한 정보가 저장된 데이터베이스; 및
    상기 데이터베이스에서 상기 수신된 식별정보에 맵핑된 정보를 수집하여 교사가 사용하는 장치로 상기 수집된 정보를 전송하는 학습정보 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치.
  21. 삭제
  22. 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치는,
    적어도 둘 이상의 카메라로 촬영된 영상을 수신하는 영상 수신부; 및
    상기 수신된 영상들 중 어느 하나의 카메라로부터 전송받은 영상은 상기 로봇에 구비된 디스플레이로 전송하고, 다른 영상은 상기 로봇에 구비된 디스플레이가 아닌 출력장치로 전송하는 영상 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 텔레프리전스 로봇을 이용한 원격 교육 제공 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104647340A (zh) * 2015-02-09 2015-05-27 广州映博智能科技有限公司 一种多功能移动机器人
US9641560B2 (en) 2014-08-07 2017-05-02 Electronics And Telecommunications Research Institute Personalized telepresence service providing method and apparatus thereof
CN108564828A (zh) * 2018-02-09 2018-09-21 北京鼎致凌云科技有限公司 一种智能教学机器人

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100762380B1 (ko) * 2005-04-07 2007-10-02 세이코 엡슨 가부시키가이샤 로봇 위치 교시를 위한 이동 제어 장치, 로봇의 위치 교시장치, 로봇 위치 교시를 위한 이동 제어 방법, 로봇의 위치교시 방법 및 로봇 위치 교시를 위한 이동 제어 프로그램
KR20080097798A (ko) * 2007-05-03 2008-11-06 삼성전자주식회사 적응형 학습에 기반한 얼굴 인식 시스템 및 방법
KR20110088136A (ko) * 2010-01-28 2011-08-03 강양구 로봇 원격 제어 시스템
JP2011173237A (ja) * 2000-05-01 2011-09-08 Irobot Corp 移動ロボットを遠隔操作するための方法およびシステム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011173237A (ja) * 2000-05-01 2011-09-08 Irobot Corp 移動ロボットを遠隔操作するための方法およびシステム
KR100762380B1 (ko) * 2005-04-07 2007-10-02 세이코 엡슨 가부시키가이샤 로봇 위치 교시를 위한 이동 제어 장치, 로봇의 위치 교시장치, 로봇 위치 교시를 위한 이동 제어 방법, 로봇의 위치교시 방법 및 로봇 위치 교시를 위한 이동 제어 프로그램
KR20080097798A (ko) * 2007-05-03 2008-11-06 삼성전자주식회사 적응형 학습에 기반한 얼굴 인식 시스템 및 방법
KR20110088136A (ko) * 2010-01-28 2011-08-03 강양구 로봇 원격 제어 시스템

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9641560B2 (en) 2014-08-07 2017-05-02 Electronics And Telecommunications Research Institute Personalized telepresence service providing method and apparatus thereof
CN104647340A (zh) * 2015-02-09 2015-05-27 广州映博智能科技有限公司 一种多功能移动机器人
CN108564828A (zh) * 2018-02-09 2018-09-21 北京鼎致凌云科技有限公司 一种智能教学机器人

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