KR101861097B1 - 로봇을 이용한 학교 안전 관리 시스템, 방법 및 프로그램 - Google Patents

Abstract

본 명세서의 실시예에 따른 학교 안전 관리 시스템은, 센서 네트워크, 관리 서버 및 상호작용 로봇을 포함하되, 상기 로봇은 상기 센서 네트워크에 의해 감지된 상황 정보를 상기 관리 서버에 전송하고 상기 관리 서버로부터 상황 별 대응 매뉴얼 또는 관리자의 대응 지시를 수신하기 위한 제1 통신부, 및 상기 상황 별 대응 매뉴얼 또는 관리자의 대응 지시에 따른 대응처리를 수행하기 위한 동작부를 포함하며, 상기 관리 서버는 상기 감지된 상황 정보에 기초하여 교실 상황을 분석하고 상기 로봇에 전송할 상황 별 대응 매뉴얼을 결정하는 상황 분석부, 및 상기 감지된 상황 정보를 수신하여 관리자 단말기에 전송하고, 상황 별 대응 매뉴얼 또는 상기 관리자 단말기로부터 수신한 대응 지시를 상기 로봇에 전송하기 위한 제2 통신부를 포함한다. 상기 시스템에 의하면, 교실 상황을 세분화하여 상황 별로 분석하고 (예를 들면, 인지 단계, 관리 단계, 돌발 단계 등) 각 단계에 따라 대응 매뉴얼을 상이하게 결정하여 상호작용 로봇에게 대응을 지시함으로써 각종 상황 발생에 대하여 유연하게 대처할 수 있다.

Description

로봇을 이용한 학교 안전 관리 시스템, 방법 및 프로그램{SCHOOL SAFETY MANAGEMENT SYSTEM, METHOD AND PROGRAM USING ROBOT}

본 발명은 로봇을 이용한 학교 안전 관리 시스템, 방법 및 프로그램에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 복수의 센서유닛 및 이동이 가능한 로봇을 이용하여 교실 상황을 감지하고 관리 서버로부터 상황별 대응 매뉴얼 또는 관리자의 대응 지시를 받아 수행하기 위한 학교 안전 관리 시스템, 방법 및 프로그램에 관한 발명이다.

센서 기술이 발달함에 따라 카메라와 같은 영상 센서에 의해 촬영된 영상과 마이크와 같은 음성 센서에 의해 추출된 음원을 이용하여 돌발상황을 인식하고 처리하는 기술이 많은 분야에서 활용되고 있다. 예를 들어, 기존의 보안, 방범 분야뿐만 아니라, 돌발상황에 대한 빠른 대처가 필요한 노인 케어 및 육아, 교육 분야에서도 이러한 돌발상황 인식 및 처리 기술이 활용될 수 있다.

특히, 교육 분야의 경우 최근 학교 내 안전 관리 문제나 학교 폭력 등의 문제가 사회적인 이슈가 되고 있어서, 학교 내에 CCTV를 설치하거나 학교 보안관을 채용하는 등의 대책이 마련되고 있으나, 기술적인 문제 및 인력 문제로 인해 이러한 안전 관리 시스템이 효율적으로 작동하지 않고 있는 실정이다.

또한, 한 명의 교사가 수십 명의 학생들을 담당하고 관리해야 하는 교실 환경의 특성상 돌발상황 발생 시 빠른 대처가 필요할 뿐만 아니라, 기계적인 처리보다는 특정 상황에 처한 학생들에 대하여 보다 인간 친화적이고 유연한 대응처리가 요구된다.

그런데, 종래의 돌발상황 인식 및 처리 기술의 대부분은 단순히 특정 객체 또는 객체의 주변 환경에 발생한 돌발상황을 교사나 학교 보안관 등의 관리자가 자가적으로 인식하거나 인식모듈을 이용하여 돌발상황의 발생을 교사나 학교 보안관 등의 관리자에게 알린 뒤, 관리자의 제어 명령에 따른 돌발상황에 대한 대응처리를 수행하는 방식을 취하고 있다. 이러한 방식을 취하는 경우, 관리자가 돌발상황의 발생 여부를 실시간으로 계속하여 모니터링하고 있지 않으면 빠른 대처가 필요한 돌발상황에 적절히 대처할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 일부 종래 기술은 돌발상황 인식 시 미리 정해진 대응방법에 따라 돌발상황에 대한 대응처리를 기계적으로 수행하는 방식(예컨대, 화재 발생 시 자동화된 소방시설을 이용한 화재 진압)을 취하고 있으나, 이러한 방식 역시 돌발상황이 발생한 사용자의 특성을 고려하여 사용자 친화적인 대응처리를 제공하지 못한다는 문제가 있다.

한국 공개특허공보 제10-2010-0051148

이에 본 명세서는, 학교 안전 관리 시스템에 있어서 교실 상황을 보다 세분화하여 상황 별로 분석 및 관리함으로써 각종 상황 발생에 대하여 유연하게 대처할 수 있고, 관리자의 지시를 받기 전에 상호작용 로봇을 통해 상황 별 대응 매뉴얼에 따라 특정 조치를 먼저 수행함으로써 돌발 상황에 보다 신속하게 대처할 수 있으며, 약속된 규칙에 의해 주어지는 관리자의 사후 지시에 따라 후속조치를 수행하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 명세서의 일 측면에 따른 학교 안전 관리 시스템은, 센서 네트워크, 관리 서버 및 로봇을 포함하되, 상기 로봇은 상기 센서 네트워크에 의해 감지된 상황 정보를 상기 관리 서버에 전송하고 상기 관리 서버로부터 상황 별 대응 매뉴얼 또는 관리자의 대응 지시를 수신하기 위한 제1 통신부, 및 상기 상황 별 대응 매뉴얼 또는 관리자의 대응 지시에 따른 대응처리를 수행하기 위한 동작부를 포함하며, 상기 관리 서버는 상기 감지된 상황 정보에 기초하여 교실 상황을 분석하고 상기 로봇에 전송할 상황별 대응 매뉴얼을 결정하는 상황 분석부, 및 상기 감지된 상황 정보를 수신하여 관리자 단말기에 전송하고, 상황별 대응 매뉴얼 또는 상기 관리자 단말기로부터 수신한 대응 지시를 상기 로봇에 전송하기 위한 제2 통신부를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 상황 분석부는 상기 감지된 상황 정보에 기초하여 교실 상황을 인지 단계, 관심 단계, 돌발 단계로 분류하고, 각 단계에 따라 상기 상황 별 대응 매뉴얼을 상이하게 결정할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 관리 서버는 상기 감지된 상황 정보에 기초하여 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도를 분석하는 학습태도 분석부, 및 상기 분석된 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도를 저장하는 데이터베이스를 더 포함하되, 상기 상황 분석부는 상기 데이터베이스에 저장된 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도에 기초하여, 교실 상황을 분석하고 상기 로봇에 전송할 상황 별 대응 매뉴얼을 결정할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 관리 서버는 상기 관리자 단말기와 상기 로봇 간에 음성 및 영상 정보를 실시간으로 중계하기 위한 상황 중계부를 더 포함하고, 상기 로봇은 관리자로부터의 음성 및 영상 정보를 출력하기 위한 출력부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 교실 상황이 인지 단계인 경우, 결정된 대응 매뉴얼은 상기 로봇으로 하여금 교실 상황을 지속적으로 감지하고 대상의 행동 정보를 기록하도록 할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 교실 상황이 관리 단계인 경우, 결정된 대응 매뉴얼은 상기 로봇으로 하여금 특정 대상에게 경고 조치를 수행하도록 하고, 상기 상황 분석부는 특정 대상의 행위가 임계 횟수 이상으로 반복되는 경우 관리자 단말기에 해당 정보를 전송할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 교실 상황이 돌발 단계인 경우, 결정된 대응 매뉴얼은 상기 로봇으로 하여금 최우선적으로 돌발 상황 발생 지점으로 이동하여 특정 동작을 수행하도록 하고, 상기 상황 분석부는 돌발 상황이 발생한 즉시 해당 정보를 관리자 단말기에 전송할 수 있다.

본 명세서의 일 측면에 따른 학교 안전 관리 방법은, 센서 네트워크로 주변 상황을 감지하는 단계, 감지된 상황 정보를 관리 서버에 전송하는 단계, 상기 감지된 상황 정보를 미리 등록된 적어도 하나의 관리자 단말기에 전송하는 단계, 상기 감지된 상황 정보에 기초하여 교실 상황을 분석하고, 상기 로봇에 전송할 상황 별 대응 매뉴얼을 결정하는 단계, 상기 관리자 단말기로부터 관리자의 대응 지시를 수신하는 단계, 상기 수신한 관리자의 대응 지시 또는 상기 결정된 상황 별 대응 매뉴얼에 따라 동작을 수행하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 감지된 상황 정보에 기초하여 교실 상황을 분석하고 상기 로봇에 전송할 상황 별 대응 매뉴얼을 결정하는 단계는, 상기 감지된 상황 정보에 기초하여 교실 상황을 인지 단계, 관심 단계, 돌발 단계로 분류하는 단계를 포함하되, 각 단계에 따라 상기 상황 별 대응 매뉴얼이 상이하게 결정될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 방법은 상기 감지된 상황 정보에 기초하여 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도를 분석하는 단계, 상기 분석된 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도를 데이터베이스에 저장하는 단계, 및 상기 데이터베이스에 저장된 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도에 기초하여 교실 상황을 분석하고 상기 로봇에 전송할 상황 별 대응 매뉴얼을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 방법은 상기 관리자 단말기와 상기 로봇 간에 음성 및 영상 정보를 실시간으로 중계하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 교실 상황이 인지 단계인 경우, 상기 방법은 상기 로봇으로 하여금 교실 상황을 지속적으로 감지하고 대상의 행동 정보를 기록하도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 교실 상황이 관리 단계인 경우, 상기 방법은 상기 로봇으로 하여금 특정 대상에게 경고 조치를 수행하도록 하는 단계, 및 특정 대상의 행위가 임계 횟수 이상으로 반복되는 경우나 관리자가 요청하는 경우에 관리자 단말기에 해당 정보를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 교실 상황이 돌발 단계인 경우, 상기 방법은 상기 로봇으로 하여금 최우선적으로 돌발 상황 발생 지점으로 이동하여 특정 동작을 수행하도록 하는 단계, 및 돌발 상황이 발생한 즉시 해당 정보를 관리자 단말기에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 학교 안전 관리 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 제공될 수 있다.

본 명세서에서 제공하는 학교 안전 관리 시스템에 의하면, 복수의 센서에 의하여 감지되는 교실 상황을 세분화하여 상황 별로 분석하고 (예를 들면, 인지 단계, 관리 단계, 돌발 단계 등) 각 단계에 따라 대응 매뉴얼을 상이하게 결정하여 상호작용 로봇에게 대응을 지시함으로써 각종 상황 발생에 대하여 유연하게 대처할 수 있다.

또한, 관리자의 지시를 받기 전에 관리 서버로부터 수신한 상황 별 대응 매뉴얼에 따라 특정 조치를 먼저 수행함으로써, 관리자의 대응 지시에 따라서만 사후적 조치를 수행하였던 종래 기술에 비해 각종 상황에 보다 신속하게 대처할 수 있을 뿐만 아니라 관리자의 지속적인 돌발상황 모니터링 업무를 경감시켜 줄 수 있다.

도 1a는 일 실시예에 따른 학교 안전 관리 시스템을 도시한 블록도이다.
도 1b는 일 실시예에 따른 학교 안전 관리 시스템을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 학교 안전 관리 방법의 각 단계를 도시한 순서도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 학교 안전 관리 시스템에서 학급 분위기와 학생들의 개인별 학습 태도를 분석한 차트를 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 학교 안전 관리 시스템이 동작하는 알고리즘을 간략하게 나타낸 도면이다.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 실시예를 상세하게 설명하지만, 청구하고자 하는 범위는 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.

또한, 본 명세서에 기술된 실시예는 전적으로 하드웨어이거나, 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어이거나, 또는 전적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 본 명세서에서 "부(unit)", "모듈(module)", "장치(device)", "서버(server)" 또는 "시스템(system)" 등은 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 또는 소프트웨어 등 컴퓨터 관련 엔티티(entity)를 지칭한다. 예를 들어, 부, 모듈, 장치, 서버 또는 시스템은 플랫폼(platform)의 일부 또는 전부를 구성하는 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 애플리케이션(application) 등의 소프트웨어를 지칭하는 것일 수 있다.

학교 안전 관리 시스템

도 1a는 일 실시예에 따른 학교 안전 관리 시스템을 도시한 블록도이고, 도 1b는 일 실시예에 따른 학교 안전 관리 시스템을 도식적으로 나타낸 도면이다.

도 1a 및 1b을 참조하면, 학교 안전 관리 시스템은 센서 네트워크(10), 관리서버(20), 로봇(30) 및 관리자 단말기(40)를 포함할 수 있다.

센서 네트워크

센서 네트워크(10)는 주변 상황(예를 들어, 교실 상황, 특정 대상들의 상태 등)을 감지하기 위해 이용된다. 센서 네트워크(10)는 주변 환경을 촬영하여 영상 정보를 획득하는 하나 이상의 영상 센서 및 주변 환경을 녹음하여 음원 정보를 획득하는 하나 이상의 음성 센서 중 적어도 하나를 포함하는 복수의 센서 유닛(예컨대, 11 내지 14)으로 구성된 네트워크를 의미한다. 일 실시예에서, 센서 네트워크(10) 내의 각 센서 유닛들은 자동적으로 설정 가능하며, 유선 또는 무선 데이터 네트워킹을 통하여 주변 환경에서 발생되는 영상 및 음성을 센싱하고 센싱 정보를 관리 서버(20)로 제공할 수 있다.

실시예로서, 영상 센서는 촬영대상 영역에 대한 색상 영상과 깊이 영상의 출력이 가능한 제1 카메라(예컨대, RGB-D 카메라) 또는 촬영대상 영역 내 특정 영역에 대한 확대 영상의 출력이 가능한 제2 카메라(예컨대, PTZ(pan-tilt-zoom) 카메라)로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 시스템은 제1 카메라로 구성된 영상 센서에 의해 촬영된 제1 영상으로부터 탐색영역 내 객체를 인식하고 인식된 객체의 위치 및 행동에 대한 정보를 획득하고, 제2 카메라로 구성된 영상 센서에 의해 확대 촬영된 인식된 객체의 얼굴에 대한 제2 영상으로부터 인식된 객체의 이름에 대한 정보를 획득할 수 있다.

일 실시예에서, 음성 센서는 녹음대상 영역에 대한 음성의 출력이 가능한 마이크로 구성될 수 있다. 이 경우, 음성 센서에 의해 녹음된 음성 정보는 영상 정보와 함께, 또는 자체적으로 탐색영역 내에서 발생한 특정 음원 이벤트를 검지하기 위해 이용될 수 있다.

센서 네트워크(10)를 구성하는 센서 유닛은 미리 정의된 탐색영역을 모니터링하기 위하여 미리 정해진 구성 및 구조로 배치될 수 있다. 예를 들어, 미리 정의된 직사각형 형태의 탐색영역을 모니터링하기 위하여, 탐색영역의 각 모서리에 배치된 고정 프레임 각각에 제1 카메라로 구성된 영상 센서, 제2 카메라로 구성된 영상 센서 및 음성 센서를 포함하는 센서 유닛이 직사각형의 중심을 향하도록 장착될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하고, 상기 시스템이 탐색영역을 모니터링하여 탐색영역 내 객체의 상황을 인식할 수 있게 하는 다양한 구성 및 구조로 센서 네트워크(10)를 구성할 수 있다. 예컨대, 일부 고정 프레임에 장착된 센서 유닛(예컨대, 11 및 12)은 음성 센서를 포함하지 않을 수 있고, 다른 일부 고정 프레임에 장착된 센서 유닛(예컨대, 13 및 14)은 제1 카메라로 구성된 영상 센서를 포함하고 제2 카메라로 구성된 영상 센서를 포함하지 않을 수 있다.

이러한 센서 네트워크(10)의 각 영상 센서에 의해 촬영된 영상 정보와 각 음성 센서에 의해 녹음된 음성 정보는 관리 서버(20)로 전달된다. 이후, 관리 서버(20)는 센서 네트워크(10)로부터 수신된 영상 정보와 음성 정보를 이용하여 미리 정의된 탐색영역을 모니터링하여 탐색영역 내 객체를 인식하고, 특정 상황이 발생하였는지 여부를 검지할 수 있다.

관리 서버

본 명세서에서, 관리 서버(20)는 센서 네트워크(10)에 의해 감지된 주변 상황 정보에 기초하여 교실 상황을 분석하고, 상황 별 대응 매뉴얼을 결정하여 로봇(30)을 제어하기 위한 서버를 의미한다. 실시예로서, 관리 서버(20)는 웹서비스 기반의 "Public API"로 구축된 웹 서버의 형태일 수 있다.

본 명세서에 따른 학교 안전 관리 시스템에서, 관리 서버(20)는 상황 분석부(22), 학습 태도 분석부(24) 및 제2 통신부(26)를 포함할 수 있고, 일 실시예에서 로봇(30)과 관리자 단말기(40) 간의 음성 및 영상 데이터를 실시간으로 송수신하기 위한 상황 중계부(28)를 더 포함할 수 있다.

상황 분석부(22)는 제2 통신부(26)가 수신한 로봇(30)의 센서부(12)에 의해 감지된 상황 정보(탐색 영역에 대한 영상 정보 또는 음성 정보)를 기초로 교실 상황을 분석하고, 상황 별 대응 매뉴얼을 결정하기 위해 이용된다.

일 실시예에서, 상황 분석부(22)는 탐색영역에 대한 영상 정보 및 음성 정보에 기초하여 탐색영역 내 적어도 하나의 객체를 인식하고, 인식된 객체에 대한 객체인식 정보를 획득하고, 객체인식 정보에 기초하여 객체가 처한 상황을 분석할 수 있다. 여기서, 객체인식 정보는 인식된 객체의 위치, 행동 및 이름에 대한 정보와 시간 정보(이른바, 4W(who, when, where, what) 정보)를 포함할 수 있으며, 이 경우, 객체의 위치 및 행동에 대한 정보는 제1 카메라(예컨대, RGB-D 카메라)에 의해 촬영된 제1 영상 정보로부터 획득될 수 있고, 객체의 이름에 대한 정보는 제2 카메라(예컨대, PTZ 카메라)에 의해 확대 촬영된 인식된 제2 영상 정보로부터 획득될 수 있음은 상술한 바와 같다.

일 실시예에서, 상황 분석부(22)는, 감지된 상황 정보에 기초하여 교실 상황을 인지 단계, 관심 단계, 돌발 단계로 분류하고, 각 단계에 따라 상기 상황 별 대응 매뉴얼을 상이하게 결정할 수 있다.

인지 단계는 교실 내 특별한 대응처리가 요구되는 상황이 발생하지 않은 일반적인 상황을 가리킨다(예를 들면, 교실 내 소음이나 학생들의 행동 수치가 임계 값 이하인 경우). 이 경우, 상황 분석부(22)는 인지 단계에 대응하는 매뉴얼을 로봇(30)에 전송하고, 인지 단계 대응 매뉴얼은 상기 로봇으로 하여금 특별한 행동을 수행하지 않고, 교실 상황을 지속적으로 감지하고 대상(예를 들면, 학생들)의 행동 정보를 기록하도록 한다. 일 실시예에서, 인지 단계의 경우 로봇(30)은 상황 정보를 관리 서버(20)에 전송하지 않도록 설정될 수 있고, 자율적으로 교실 상황 감지와 대상의 행동 정보 기록을 지속하도록 설정될 수 있다.

관심 단계는 교실 내에서 임계 값 이상의 소음이 발생한 경우, 학생들이 위험한 장난을 치는 경우, 수업 시간임에도 졸고 있는 경우 등 특정한 대응처리가 요구되나 돌발 상황에는 해당하지 않는 경우이다. 이 경우, 상황 분석부(22)는 교실 상황을 관심 단계로 분류하고 관심 단계에 대응하는 매뉴얼을 로봇(30)에 전송하며, 관심 단계 대응 매뉴얼은 로봇으로 하여금 특정 대상에게 경고 조치를 수행하도록 구성될 수 있다. 상기 경고 조치는 수업 시간에 졸고 있는 학생 또는 장난치고 있는 학생들에게 음성 또는 동작으로 주의를 주는 행위를 포함할 수 있고, 이는 로봇(30)에 포함된 음성 스피커 또는 로봇 팔 등의 동작부(32)에 의해 수행될 수 있다.

일 실시예에서, 로봇(30)은 동일한 대상에 대한 경고 누적 횟수를 체크하여, 대상에게 경고 조치를 수행하였음에도 불구하고 대상의 행위가 임계 횟수 이상으로 반복되는 경우, 상황 분석부(22)는 미리 등록된 적어도 하나의 관리자 단말기(40)에 해당 정보를 SMS 등을 통해 전송할 수 있다. 예를 들어, 떠드는 학생에게 음성/동작으로 지속적으로 주의를 주었음에도 불구하고, 동일한 학생으로부터 발생한 소음의 빈도가 임계 값 이상인 경우 떠드는 학생의 이름과 내용을 기록한 문자 메시지를 관리자 단말기에 전달할 수 있다.

돌발 단계는 다른 대응 프로세스보다 대응 우선 순위가 높은 단계로서, 학생이 응급 상황(발작, 기절, 쓰러짐 등)에 처한 경우, 교실 내에서 임계 값 이상의 소음(비명, 화재 경고음 등)이 발생한 경우, 학교 폭력 사태(싸움, 구타, 따돌림 등)가 발생한 경우와 같이 위급한 상황이 발생한 경우이다. 이 경우, 상황 분석부(22)는 교실 상황을 돌발 단계로 분류하고, 돌발 단계에 대응하는 매뉴얼을 로봇(30)에 전송하며, 돌발 상황이 발생한 즉시 해당 정보를 SMS 등을 통해 미리 등록된 적어도 하나의 관리자 단말기에 전송한다.

돌발 단계에서는 상기와 같이 해당 정보를 관리자 단말기(40)에 전송함과 동시에 상황 분석부(22)에서 결정된 매뉴얼에 따라 로봇이 선 조치를 수행하는데, 돌발 단계 대응 매뉴얼은 로봇으로 하여금 최우선적으로 돌발 상황 발생 지점으로 이동하여 특정 동작(예를 들어, 학생들 간의 싸움이 발생한 경우 해당 학생들을 물리적으로 격리시키거나, 화재나 지진 등의 재해가 발생한 경우 학생들을 대피시키거나, 학생이 발작을 일으키며 쓰러진 경우 혈압/심박수를 체크하고 진동 등으로 물리적인 자극을 주는 동작)을 수행하도록 할 수 있다. 돌발 상황의 종류에 따라 특정 동작에 대한 매뉴얼의 지시가 상이하게 결정될 수 있다.

일 실시예에서, 상황 분석부(22)는 미리 결정된 돌발상황들 간의 우선순위 정보에 기초하여 제1 객체에 발생한 돌발상황과 제2 객체에 발생한 돌발상황 간의 우선 순위를 비교하고, 우선 순위가 높은 돌발상황이 발생된 객체의 위치로 로봇(30)을 먼저 이동시킬 수 있다. 우선 순위가 높은 돌발상황이 발생된 객체에 대한 대응처리를 모두 수행한 이후, 돌발상황 처리모듈(120)은 우선 순위가 낮은 돌발상황이 발생된 객체의 위치로 로봇(30)을 이동시켜 대응처리를 수행하게 할 수 있다. 이와 같은 우선 순위 설정을 이용하여, 보다 긴급한 상황에 신속하게 대응함으로써 안전 관리 시스템의 효율성을 향상시킬 수 있다.

상기 실시예들에 따르면, 교실 상황을 여러 단계로 세분화하며 각 단계에서 특정 상황들의 우선 순위를 판단하여 분석 및 관리함으로써 종래의 획일적이고 단순한 대응 조치에서 벗어나 각종 상황에 대하여 보다 유연하게 대처할 수 있다.

학습태도 분석부(24)는 감지된 상황 정보에 기초하여 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도를 분석하고, 분석된 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도를 저장하는 데이터베이스에 저장한다. 도 3을 참조하면, 분석된 학급 분위기와 개인별 학습 태도가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 학습태도 분석부(24)는 센서부(12)의 음성 센서 및 영상 센서를 통해 감지된 교실 내 소음 수치, 학생들의 발표 횟수, 졸고 있는 학생의 수 등을 종합적으로 분석하여 전체적인 학급 분위기를 결정할 수 있고, 수업시간 별/개인 별 학습 태도를 분석하여 데이터베이스에 저장할 수 있다. 데이터베이스는 관리 서버(20) 내에 위치하거나 서버 외부에 위치할 수도 있다.

일 실시예에서, 상황 분석부(22)는 상기 데이터베이스에 저장된 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도에 기초하여, 교실 상황을 분석하고 상기 로봇에 전송할 상황 별 대응 매뉴얼을 결정할 수 있다. 예를 들면, 데이터베이스에 누적된 A 학생의 수업 태도가 다른 학생들에 비해 좋지 않은 경우, 관리 단계 발생 시 A 학생에 대하여는 관리자에게 알리기 위한 경고의 임계 횟수를 보다 적게 설정할 수 있다.

또 다른 예로서, 인지 단계 대응 매뉴얼에 따라 수업 태도가 좋지 않은 A 학생의 주위를 예상 탐색 영역으로 설정하여 로봇(30)을 미리 이동시킴으로써 이후 예상 탐색영역에 위치하는 객체에 발생할 돌발 상황을 예방하거나 돌발 상황 발생 시 더 빠르게 대처할 수 있다. 학습 태도 분석부(24)에서 분석한 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도 정보는, 안전 관리 시스템이 특정 상황 및 대상에 대하여 보다 적응적으로 대응할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 관리자가 교실에 부재중인 경우에도 학생들에 관한 정보를 수시로 획득할 수 있도록 함으로써 교내 안전성 향상에 도움이 될 수 있다.

제2 통신부(26)는 유선 또는 무선 데이터 네트워킹을 통해 상기 센서부(12)에 의해 감지된 주변 상황 정보를 제1 통신부(34)로부터 수신한다. 또한, 상기 수신된 상황 정보를 수신하여 관리자 단말기(40)에 전송하고, 상황 분석부(22)에서 결정된 상황 별 대응 매뉴얼 또는 상기 관리자 단말기(40)로부터 수신한 대응 지시를 상기 로봇(30)에 전송하기 위해 이용될 수 있다.

일 실시예에서, 관리 서버(20)는 로봇(30)과 관리자 단말기(40)는 음성 및 영상 정보를 실시간으로 교환하기 위한 상황 중계부(28)를 더 포함할 수 있다. 상황 중계부(28)는 관리자 단말기(40)가 알림 메시지 내의 링크를 통해 관리 서버(20)에 접속한 경우, 로봇(30)의 센서부(12) 의해 감지된 대상의 음성 및 영상 정보를 실시간으로 관리자 단말기(40)에 제공할 수 있다.

이 경우, 상황 중계부(28)는 객체의 음성 및 영상 정보를 웹 상에서 관리자 단말기(40)에 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 상황 중계부(28)는 상기 객체의 이력 정보를 음성 및 영상 정보와 함께 관리자 단말에 제공할 수 있다. 이를 통해, 관리자는 대상이 처한 상황에 대하여 더 정확한 판단을 내릴 수 있다.

일 실시예에서, 상황 중계부(28)는 관리자 단말기(40)에 입력된 입력 정보(예를 들면, 관리자의 화상 또는 음성 등)를 로봇의 출력부(36)(예를 들면, 디스플레이 등 적어도 하나의 시각적 출력 유닛 및 스피커 등 적어도 하나의 청각적 출력 유닛)를 통해 실시간으로 출력할 수 있다. 이를 통해, 돌발 상황에 처한 학생들은 관리자의 지시를 실시간으로 받아 볼 수 있고, 관리 서버(20)의 상황 별 대응 매뉴얼에 의해 해결되지 않는 특정 상황에 대하여 보다 유연하게 대처할 수 있다.

일 실시예에서, 관리자 단말기(40)에 입력된 관리자의 음성을 인식한 결과, '로봇'과 같이 특정 대상을 지칭하는 단어로 문장이 시작되거나 포함되어 있으면, 로봇(30)은 이를 관리자의 지시로 인식하고 지시에 따라 후속 대응 시나리오를 수행한다.

상호작용 로봇

본 명세서에서, 로봇(30)은 관리자의 제어명령 또는 다중 센서 네트워크를 포함하여 인식한 특정 상황에 따른 대응처리를 관리자를 보조하여 수행하도록 프로그래밍(programming)된 임의의 플랫폼을 지칭하는 것으로서 특정 형상 또는 목적을 갖는 로봇에 한정되는 것은 아니다. 로봇(30)은 객체가 선호하는 형상의 외관을 가질 수 있고, 복수의 관절을 가질 수 있다. 로봇(30)이 복수의 관절을 갖는 경우, 로봇(30)은 각 관절을 조절하는 것에 의해 특정 부위(예컨대, 팔 등)의 자세를 바꿀 수도 있다.

본 명세서에 따른 학교 안전 관리 시스템에서, 로봇(30)은 동작부(32) 및 제1 통신부(34)를 포함할 수 있고, 일 실시예에서, 관리자로부터의 음성 및 영상 정보를 출력하기 위한 출력부(36)를 더 포함할 수 있고, 또 다른 실시예에서, 로봇이 센서 네트워크(10)를 통하지 않고 자체적으로 주변 상황을 감지하거나, 또는 센서 네트워크(10)를 보조하여 주변 상황을 감지하기 위한 센서부를 더 포함할 수 있다.

동작부(32)는 관리 서버(20)로부터 수신한 상황 별 대응 매뉴얼 또는 관리자의 대응 지시에 따른 대응처리를 수행하기 위해 이용된다. 여기서, 대응처리는 크게 특정 상황이 발생하기 이전의 예비 대응처리(예컨대, 특정 상황 예상지역 탐색), 특정 상황이 발생된 경우 관리자의 지시를 수신하기 이전의 상황 별 대응 매뉴얼에 따른 초기 대응처리(예컨대, 특정 상황 발생지역 이동 및 초기 대응), 초기 대응처리 이후의 관리자의 대응 지시에 따른 후속 대응처리(예컨대, 원격 사용자 개입에 의한 보조 대응)로 나뉘어 질 수 있다.

동작부(32)는 상기 대응처리를 수행하기 위한 로봇 내 하드웨어를 총칭한다. 예를 들면, 교실 내 학생이 쓰러졌을 때 쓰러진 학생에게로 이동하기 위한 로봇 다리나 바퀴 등의 이동 유닛, 쓰러진 학생의 혈압 또는 심박수를 측정하기 위한 의료 유닛, 쓰러진 학생을 운반하기 위한 로봇 팔 등이 포함되며, 수업 시간에 졸고 있는 학생 또는 싸우고 있는 학생들에게 주의를 주기 위한 음성 스피커 또는 로봇 팔 등이 동작부(32)에 포함되지만 이에 한정되지는 않는다.

제1 통신부(34)는 센서 네트워크에 의해 감지된 주변 상황 정보를 유선 또는 무선 데이터 네트워킹을 통해 관리 서버(20)에 전송하기 위해 이용된다. 또한, 후술하는 바와 같이 관리 서버(20)로부터 상황 별 대응 매뉴얼 또는 관리자의 대응 지시를 수신하기 위해 이용될 수 있다.

일 실시예에서, 로봇(30)은 관리자로부터의 음성 및 영상 정보를 출력하기 위한 출력부(36)를 더 포함할 수 있다. 본 명세서의 학교 안전 관리 시스템에 의하면, 관리 서버(20)에 포함된 상황 중계부(28)를 통해 로봇(30)과 관리자 단말기(40)는 음성 및 영상 정보를 실시간으로 교환할 수 있는데, 이 경우에 출력부(36)는 관리자 단말기(40)로부터의 문자, 음성 및 영상 정보를 출력할 수 있다. 예를 들면, 출력부(36)는 적어도 하나의 시각적 출력 유닛(예컨대, 디스플레이 등)을 통해 시각 정보를 제공하고, 적어도 하나의 청각적 출력 유닛(예컨대, 스피커 등)을 통해 청각 정보를 제공할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 출력부(36)는 적어도 하나의 촉각적 출력 유닛(예컨대, 택타일(tactile) 자극 제공기, 진동 모터 등)을 통해 촉각 정보를 제공할 수 있다. 이러한 출력 수단을 통해, 로봇(30)은 특정 상황에 상응하는 대응 시나리오에 따라 정해진 방법과 순서에 맞는 시각, 청각 및 촉각 정보 중 적어도 일부를 객체에 제공함으로써 특정 상황에 대한 대응처리를 수행할 수 있다.

일 실시예에서, 로봇(30)은 센서 네트워크(10) 없이 자체적으로, 또는 센서 네트워크(10)를 보조하여 주변 상황을 감지하기 위한 센서부를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 센서부는 주변 환경을 촬영하여 영상 정보를 획득하는 하나 이상의 영상 센서 및 주변 환경을 녹음하여 음원 정보를 획득하는 하나 이상의 음성 센서 중 적어도 하나를 포함하는 복수의 센서 유닛으로 외부에 장착되는 센서 네트워크를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 센서 네트워크 내의 각 센서 유닛들은 자동적으로 설정 가능하며, 주변 환경에서 발생되는 영상 및 음성을 감지하여 상기 감지된 상황 정보를 유선 또는 무선 데이터 네트워킹을 통하여 관리 서버(20)로 전송할 수 있다.

관리자 단말기

관리자 단말기(40)는 탐색영역 내 객체(예를 들면, 학생)를 보호 또는 관리하는 관리자(예를 들면, 교사, 학교 보안관, 학부모 등)의 단말로서, 예컨대, 관리자가 소유한 스마트폰, 데스크탑, 랩탑, 태블릿 PC 및 이와 유사한 관리 서버(20)에 웹 접속이 가능한 임의의 장치일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

관리자는 관리자 단말기(40)를 통해, 탐색영역 내 객체에 돌발상황이 발생했음을 알 수 있고, 로봇(30)에 의해 촬영된 돌발상황이 발생된 객체에 대한 영상 및 음성을 실시간으로 관찰할 수 있으며, 로봇(30)의 움직임을 비롯하여 대응조치를 원격으로 제어할 수 있다.

일 실시예에서, 관리자 단말기(40)는 마이크 또는 카메라와 같은 입력 장치를 포함할 수 있고, 관리 서버(20)의 상황 중계부(28)를 이용하여 개설된 음성/영상 채널을 통해 관리자의 음성 및 화상 데이터를 실시간으로 로봇(30) 내 출력부(36)에 출력함으로써 학생들과 직접 소통할 수 있다.

일 실시예에서, 관리자가 로봇(30)의 움직임을 원격으로 제어하는 경우, 단말기의 입력장치로의 입력을 통해 로봇(30)에게 직접 지시를 내릴 수 있다. 예를 들어, 음성 입력을 통해 명령을 내리는 경우에 관리 서버(20) 또는 로봇(30)에 포함된 발화 분석 장치는 사용자의 발화를 분석하여 문장의 첫 단어가 '로봇'과 같이 특정 대상으로 시작한다면 이를 로봇에 대한 명령으로 인식할 수 있다. 사용자의 발화를 분석한 결과, 문장의 첫 단어가 '로봇'혹은 태스크를 수행해야 할 대상로봇의 명칭으로 시작하지 않는다면 이를 로봇에 대한 명령으로 인식하지 않고, 로봇(30) 내 출력부(36)에 음성 정보를 출력함으로써 학생들과 직접 소통할 수 있도록 한다.

학교 안전 관리 방법

도 2는 일 실시예에 따른 학교 안전 관리 방법의 각 단계를 도시한 순서도이다. 도 2에서는 도 1a 및 도 1b에서 설명한 내용과 동일하거나 유사한 부분에 관한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 2를 참조하면, 먼저 센서 네트워크를 통해 교실 상황을 감지하는 단계가 수행된다(S100). 일 실시예에서, 단계(S300)는 주변 환경을 촬영하여 영상 정보를 획득하는 하나 이상의 영상 센서 및 주변 환경을 녹음하여 음원 정보를 획득하는 하나 이상의 음성 센서 중 적어도 하나를 포함하는 복수의 센서 유닛으로 구성된 센서 네트워크를 이용하여 수행될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 단계(S100)는 별도의 센서 네트워크를 이용하지 않고, 로봇 내 포함된 센서부에 의해 수행될 수도 있다.

이어, 감지된 상황 정보를 관리 서버에 전송한다(S200). 이 경우, 로봇 내 포함된 제1 통신부는 상기 센서 네트워크에 의해 감지된 상황 정보를 유선 또는 무선 데이터 네트워킹을 통하여 관리 서버의 제2 통신부로 전송할 수 있다.

이어, 관리 서버가 교실 상황을 분석하고 상황 별 대응 매뉴얼을 결정하는 단계가 수행된다(S300).

교실 상황을 분석하는 단계는 관리 서버에 포함된 상황 분석부에 의해 수행될 수 있고, 이 과정에서 탐색영역에 대한 영상 정보 및 음성 정보에 기초하여 탐색영역 내 적어도 하나의 객체를 인식하고, 인식된 객체에 대한 객체인식 정보를 획득하고, 객체인식 정보에 기초하여 객체가 처한 상황을 검지할 수 있다.

일 실시예에서, 상황 분석부는 감지된 상황 정보에 기초하여 교실 상황을 인지 단계, 관심 단계, 돌발 단계로 분류할 수 있고, 학교 안전 관리 방법은 후술하는 바와 같이 각 상황에 따라 상이한 수행 단계를 더 포함할 수 있다.

인지 단계는 교실 내 특별한 대응처리가 요구되는 상황이 발생하지 않은 일반적인 상황을 가리킨다. 이 경우, 학교 안전 관리 방법은 상기 로봇으로 하여금 특별한 행동을 수행하지 않고, 교실 상황을 지속적으로 감지하고 대상(예를 들면, 학생들)의 행동 정보를 기록하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.

관심 단계는 교실 내에서 임계 값 이상의 소음이 발생한 경우, 학생들이 위험한 장난을 치는 경우, 수업 시간임에도 졸고 있는 경우 등 특정한 대응처리가 요구되나 돌발 상황에는 해당하지 않는 경우를 가리킨다. 이 경우, 학교 안전 관리 방법은 로봇으로 하여금 특정 대상에게 경고 조치(예를 들어, 수업 시간에 졸고 있는 학생 또는 장난치고 있는 학생들에게 음성 또는 동작으로 주의를 주는 등의 조치)를 수행하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 로봇이 관심 대상에게 경고 조치를 수행하였음에도 불구하고 대상의 행위가 임계 횟수 이상으로 반복되는 경우, 관리자 단말기에 해당 정보를 SMS 등을 통해 전송하는 단계가 더 수행될 수 있다.

돌발 단계는 다른 대응 프로세스보다 대응 우선 순위가 높은 단계로서, 학생이 응급 상황(발작, 기절, 쓰러짐 등)에 처한 경우, 교실 내에서 임계 값 이상의 소음(비명, 화재 경고음 등)이 발생한 경우, 학교 폭력 사태(싸움, 구타, 따돌림 등)가 발생한 경우와 같이 위급한 상황이 발생한 경우를 가리킨다.

이 경우, 학교 안전 관리 방법은 로봇으로 하여금 최우선적으로 돌발 상황 발생 지점으로 이동하여 특정 동작을 수행하도록 하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 특정 동작은 돌발 상황의 종류에 따라 상이하게 결정될 수 있다(예를 들어, 싸우고 있는 학생들을 물리적으로 격리시키거나, 재해가 발생한 경우 학생들을 대피시키거나, 쓰러진 학생의 혈압/심박수를 체크하고 진동 등 물리적인 자극을 주는 동작). 결정된 상황 별 대응 매뉴얼은 제2 통신부에 의해 로봇에게 전송된다.

이어, 로봇은 관리자의 대응 지시 또는 상황 별 대응 매뉴얼에 따라 동작을 수행한다(S400). 로봇은 관리 서버에서 결정된 상황 별 대응 매뉴얼을 제1 통신부 및 제2 통신부의 무선 또는 유선 네트워크 연결을 통해 수신할 수 있고, 각 상황 별로(인지 단계, 관리 단계, 돌발 단계) 결정된 매뉴얼에 의해 수행되는 동작은 전술한 바와 같고 중복되는 설명은 생략한다.

상기 단계(S300)에서 교실 상황을 분석한 결과, 돌발 단계의 상황이 발생하였거나 관리 단계의 상황에서 주의를 받은 대상이 특정 행위를 반복한 경우, 관리 서버에 포함된 제2 통신부는 유선 또는 무선 데이터 네트워킹을 통하여 상기 상황 정보를 관리자 단말기에 전송한다(S500). 본 단계(S500)는 단계(S400)의 이전에 수행될 수 도 있고 이후에 수행될 수도 있으며, 시간적인 전후 관계는 특정 순서에 한정되지 않는다.

여기서, 관리자 단말기는 탐색영역 내 객체(예를 들면, 학생)를 보호 또는 관리하는 관리자(예를 들면, 교사, 학교 보안관, 학부모, 파견 경찰 등)의 단말로서, 예컨대, 관리자가 소유한 스마트폰, 데스크탑, 랩탑, 태블릿 PC 및 이와 유사한 관리 서버에 웹 접속이 가능한 임의의 장치일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이어, 관리 서버의 상황 중계부를 통해 관리자 단말기와 로봇 간에 음성 및 영상 정보를 실시간으로 중계하는 단계가 수행된다(S600). 관리자 단말기를 통해 상황 정보를 수신한 관리자(예를 들어, 교사, 학부모, 학교 보안관 등)는, 로봇에 의해 촬영된 돌발상황이 발생된 대상에 대한 영상 및 음성을 실시간으로 관찰할 수 있으며, 후술하는 바와 같이 단말기의 입력장치로의 입력을 통해 로봇의 움직임을 원격으로 제어할 수 있다.

로봇은 관리자 단말기로 입력된 관리자의 대응 지시를 제1 통신부 및 제2 통신부의 네트워크 연결을 통해 수신하고, 관리자의 대응 지시에 따라 후속 대응을 수행한다(S700). 관리자의 대응 지시에 따른 동작 수행의 경우, 예를 들어, 음성 입력을 통해 명령을 내리는 경우, 관리 서버 또는 로봇에 포함된 발화 분석 장치는 사용자의 발화를 분석하여 문장의 첫 단어가 '로봇' 혹은 태스크를 수행해야 할 대상로봇의 명칭으로 시작한다면 이를 로봇에 대한 명령으로 인식하고, 관리자의 대응 지시에 따라 특정 동작을 수행한다. 일 실시예에서, 단말기를 통해 입력된 사용자의 발화를 분석한 결과, 문장의 첫 단어가 '로봇' 혹은 태스크를 수행해야 할 대상로봇의 명칭으로 시작하지 않는다면 이를 로봇에 대한 명령으로 인식하지 않고, 로봇 내 출력부에 음성 정보를 출력함으로써 학생들과 직접 소통할 수 있도록 한다.

일 실시예에서, 상기 방법은 상기 감지된 상황 정보에 기초하여 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도를 분석하는 단계, 상기 분석된 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도를 데이터베이스에 저장하는 단계, 및 상기 데이터베이스에 저장된 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도에 기초하여, 교실 상황을 분석하고 상기 로봇에 전송할 상황 별 대응 매뉴얼을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 방법은 감지된 상황 정보에 기초하여 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도를 분석하는 단계, 상기 분석된 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도를 데이터베이스에 저장하는 단계, 및 상기 데이터베이스에 저장된 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도에 기초하여, 교실 상황을 분석하고 상기 로봇에 전송할 상황 별 대응 매뉴얼을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 단계는 관리 서버 내 포함된 학습태도 분석부에 의해 수행될 수 있고, 음성 센서 및 영상 센서를 통해 감지된 교실 내 소음 수치, 학생들의 발표 횟수, 졸고 있는 학생의 수 등을 종합적으로 분석하여 전체적인 학급 분위기를 결정할 수 있으며, 수업시간 별/개인 별 학습 태도를 분석하여 데이터베이스에 저장할 수 있다. 도 3에는 상기 학급 분위기 및 개인별 학습 태도를 분석한 차트가 도시되어 있다.

상기 실시예들에 따르면, 교실 상황을 여러 단계로 세분화하며 각 단계에서 특정 상황들의 우선 순위를 판단하여 분석 및 관리함으로써 종래의 획일적이고 단순한 대응 조치에서 벗어나 각종 상황에 대하여 보다 유연하게 대처할 수 있을 뿐만 아니라, 관리자가 교실에 부재중인 경우에도 학생들에 관한 정보를 수시로 획득할 수 있도록 함으로써 교내 안전성 향상에 도움이 될 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 학교 안전 관리 시스템이 동작하는 알고리즘을 간략하게 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 로봇의 센서로부터 수신한 영상 정보 및 음성 정보에 기초하여 객체 인식 정보(예를 들어, 3W(who, where, what) 정보 또는 4W(who, when, where, what) 정보)를 획득하고, 상기 객체 인식 정보에 기초하여 객체가 처한 상황을 분석한다. 분석 결과, 돌발 단계의 상황에 해당하는 경우 즉시 상황 정보를 관리자 단말기로 발송하고, 로봇이 해당 지점(예를 들면, 돌발 행동을 일으킨 학생의 위치)으로 이동하여 특정 행동을 수행한다.

이와 달리, 분석 결과 관리 단계의 상황에 해당하는 경우, 로봇은 대상에 대한 경고 누적 횟수를 체크하여 상기 상황이 로봇이 경고를 마친 상태인지를 판단한 후, 선행하는 경고 조치가 없었다면 대상에 대하여 음성/동작으로 경고 조치를 수행한다. 반대로, 이미 선행하는 경고 조치가 있었음에도 해당 상황이 반복된 것이라면, 상황 정보를 관리자 단말기로 발송하여 이력 정보 및 알림을 제공할 수 있다.

이와 같은, 학교 안전 관리 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현될 수 있고, 상기 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만 본 발명은 이러한 실시예들 또는 도면에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 센서 네트워크
11 내지 14: 센서 유닛
20: 관리 서버
22: 상황 분석부
24: 학습태도 분석부
26: 제2 통신부
28: 상황 중계부
30: 로봇
32: 동작부
34: 제1 통신부
36: 출력부
40: 관리자 단말기

Claims (15)

1. 로봇;
   관리 서버; 및
   센서 네트워크를 포함하는 학교 안전 관리 시스템으로서,
   상기 로봇은,
   상기 센서 네트워크에 의해 감지된 상황 정보를 상기 관리 서버에 전송하고, 상기 관리 서버로부터 상황별 대응 매뉴얼 또는 관리자의 대응 지시를 수신하기 위한 제1 통신부; 및
   상기 상황별 대응 매뉴얼 또는 관리자의 대응 지시에 따른 대응처리를 수행하기 위한 동작부를 포함하되,
   상기 대응처리는, 특정 상황이 발생하기 이전의 예비 대응처리, 특정 상황이 발생한 경우 관리자의 지시를 수신하기 이전의 상황 별 대응 매뉴얼에 따른 초기 대응처리, 상기 초기 대응처리 이후의 관리자의 대응 지시에 따른 후속 대응처리로 나누어지며,
   상기 관리 서버는,
   상기 감지된 상황 정보에 기초하여 교실 상황을 분석하고, 상기 로봇에 전송할 상황 별 대응 매뉴얼을 결정하는 상황 분석부; 및
   상기 감지된 상황 정보를 수신하여 미리 등록된 적어도 하나의 관리자 단말기에 전송하고, 상황 별 대응 매뉴얼 또는 상기 관리자 단말기로부터 수신한 대응 지시를 상기 로봇에 전송하기 위한 제2 통신부를 포함하되,
   상기 상황 분석부는, 상기 감지된 상황 정보에 기초하여 교실 상황을 인지 단계, 관심 단계, 돌발 단계로 분류하고, 각 단계에 따라 상기 상황 별 대응 매뉴얼을 상이하게 결정하고,
   상기 교실 상황이 관리 단계인 경우, 결정된 대응 매뉴얼은 상기 로봇으로 하여금 특정 대상에게 경고 조치를 수행하도록 하고, 상기 상황 분석부는 특정 대상의 행위가 임계 횟수 이상으로 반복되는 경우 관리자 단말기에 해당 정보를 전송하며,
   상기 교실 상황이 돌발 단계인 경우, 결정된 대응 매뉴얼은 상기 로봇으로 하여금 돌발 상황 발생 지점으로 이동하여 특정 동작을 수행하도록 하고, 상기 상황 분석부는 돌발 상황이 발생한 즉시 해당 정보를 관리자 단말기에 전송하고,
   상기 돌발 단계는 상기 관리 단계보다 대응 우선순위가 더 높은 것을 특징으로 하는, 학교 안전 관리 시스템.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 관리 서버는,
   상기 감지된 상황 정보에 기초하여 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도를 분석하는 학습태도 분석부; 및
   상기 분석된 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도를 저장하는 데이터베이스를 더 포함하되,
   상기 상황 분석부는, 상기 데이터베이스에 저장된 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도에 기초하여, 교실 상황을 분석하고 상기 로봇에 전송할 상황 별 대응 매뉴얼을 결정하는 것을 특징으로 하는, 학교 안전 관리 시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 관리 서버는, 상기 관리자 단말기와 상기 로봇 간에 음성 및 영상 정보를 실시간으로 중계하기 위한 상황 중계부를 더 포함하고,
   상기 로봇은, 관리자로부터의 음성 및 영상 정보를 출력하기 위한 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 학교 안전 관리 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 교실 상황이 인지 단계인 경우, 결정된 대응 매뉴얼은 상기 로봇으로 하여금 교실 상황을 지속적으로 감지하고 대상의 행동 정보를 기록하도록 하는 것을 특징으로 하는, 학교 안전 관리 시스템.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 센서 네트워크로 주변 상황을 감지하는 단계;
   상기 센서 네트워크가, 감지된 상황 정보를 관리 서버에 전송하는 단계;
   상기 관리 서버에서 상기 감지된 상황 정보에 기초하여 교실 상황을 분석하고, 로봇에 전송할 상황 별 대응 매뉴얼을 결정하는 단계;
   상기 로봇이 초기 대응처리로서 상기 결정된 상황 별 대응 매뉴얼에 따라 동작을 수행하는 단계;
   상기 관리 서버가 상기 감지된 상황 정보를 미리 등록된 적어도 하나의 관리자 단말기에 전송하는 단계;
   상기 관리 서버가 상기 관리자 단말기와 상기 로봇 간에 음성 및 영상 정보를 실시간으로 중계하는 단계; 및
   상기 로봇이 후속 대응처리로서 상기 관리자 단말기로부터 수신한 관리자의 지시에 따라 후속 동작을 수행하는 단계를 포함하되,
   상기 감지된 상황 정보에 기초하여 교실 상황을 분석하고, 로봇에 전송할 상황 별 대응 매뉴얼을 결정하는 단계는,
   상기 감지된 상황 정보에 기초하여 교실 상황을 인지 단계, 관심 단계, 돌발 단계로 분류하는 단계를 포함하되, 각 단계에 따라 상기 상황 별 대응 매뉴얼이 상이하게 결정되며,
   상기 교실 상황이 관리 단계인 경우, 상기 결정된 대응 매뉴얼은 상기 로봇으로 하여금 특정 대상에게 경고 조치를 수행하도록 하고, 특정 대상의 행위가 임계 횟수 이상으로 반복되는 경우 관리자 단말기에 해당 정보를 전송하며,
   상기 교실 상황이 돌발 단계인 경우, 상기 결정된 대응 매뉴얼은 상기 로봇으로 하여금 돌발 상황 발생 지점으로 이동하여 특정 동작을 수행하도록 하고, 돌발 상황이 발생한 즉시 해당 정보를 관리자 단말기에 전송하고,
   상기 돌발 단계는 상기 관리 단계보다 대응 우선순위가 더 높은 것을 특징으로 하는, 학교 안전 관리 방법.
   
9. 삭제
10. 제8항에 있어서,
    상기 학교 안전 관리 방법은, 상기 관리 서버에 의해, 상기 감지된 상황 정보에 기초하여 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도를 분석하는 단계;
    상기 분석된 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도를 데이터베이스에 저장하는 단계; 및
    상기 데이터베이스에 저장된 학급 분위기 또는 개인별 학습 태도에 기초하여, 교실 상황을 분석하고 상기 로봇에 전송할 상황 별 대응 매뉴얼을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 학교 안전 관리 방법.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 학교 안전 관리 방법은, 상기 관리 서버에 의해, 상기 관리자 단말기와 상기 로봇 간에 음성 및 영상 정보를 실시간으로 중계하는 단계를 더 포함하는 것을 특징을 하는, 학교 안전 관리 방법.
    
12. 제8항에 있어서,
    상기 교실 상황이 인지 단계인 경우, 상기 결정된 대응 매뉴얼은 상기 로봇으로 하여금 교실 상황을 지속적으로 감지하고 대상의 행동 정보를 기록하도록 하는 것을 특징을 하는, 학교 안전 관리 방법.
    
13. 삭제
14. 삭제
15. 제8항, 제10항 내지 제12항 중 어느 하나의 청구항에 따른 학교 안전 관리 방법을 실행하기 위한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.

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