KR102114540B1 - 자기조직화를 이용한 인지재활용 군집 로봇, 및 이를 이용한 로봇 시스템과 인지재활 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 인지재활용 로봇은 무선 통신 기능과 주행 기능을 갖고, 타 로봇들과 군집을 이루면서 움직이며, 자신과 타 로봇 사이의 거리와, 자신과 사용자 사이의 거리를 기초로 이동 가능 범위 내에서 주행이 이루어진다. 특히, 이동 가능 범위는 인지 재활 치료를 받는 사용자에게 적응적으로 결정되는 이동성 파라미터에 의존하기 때문에 사용자 맞춤형 인지 재활 치료가 가능해진다. 일정 시간 동안 군집을 이루어 이동하는 로봇들을 포획하도록 하는 방식 등 다양한 게임 요소를 접목하여 테스트를 진행함으로써, 재활 치료에 대한 사용자들의 집중도를 높이고 성취감을 증진시켜, 더욱 바람직한 치료 효과를 기대할 수 있게 된다.

Description

자기조직화를 이용한 인지재활용 군집 로봇, 및 이를 이용한 로봇 시스템과 인지재활 방법{ Crowded Robot, System and Method for Cognitive Rehabilitation using Self-Organization }

본 발명은 인지재활용 로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자기조직화 형태에 따라 군집하여 움직이면서 치매 환자 등의 재활 테스트를 도와줄 수 있는 로봇과 시스템, 그리고, 인지재활 방법에 관한 것이다.

인구 노령화가 진행되면서 치매 환자의 수가 점점 늘어나고 있으며, 치매 환자의 관리에 필요한 개인적 사회적 비용도 증가하고 있다. 아직 치매를 고치는 기술은 없으며, 증상이 더 악화되는 것을 늦추는 것이 유일한 치료 방법이다.

치매 환자의 인지 기능 저하를 늦추는 방법으로 인지 재활 치료가 중요한 역할을 하지만, 일반적으로 인지 재활 치료는 재미가 없기 때문에 환자들의 참여도가 떨어져 치료 효과를 높이기 어려운 문제가 있다.

그러므로, 치료효과를 높이기 위해서는 인지 재활 치료에 대한 집중도를 높이고 성취감을 증진시키는 등 다양한 방법의 개발이 필요하다.

이에 본 발명은 상기와 같은 필요성에 부응하기 위하여 안출된 것으로서, 인지 재활 치료를 마치 게임을 하는 것과 같이 재미있게 할 수 있도록 하여, 집중도를 높이고 성취감을 증진시켜 치료 효과를 높일 수 있는 자기조직화를 이용한 인지재활용 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 로봇들을 이용하여 게임 형식의 인지 재활 테스트를 제공할 수 있는 로봇 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 로봇들을 이용하여 게임 형식으로 인지 재활 테스트를 진행하는 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자기조직화를 이용한 인지재활용 로봇은 무선 통신 기능과 주행 기능을 갖고, 타 로봇들과 군집을 이루면서 움직일 수 있는 로봇으로서, 자신과 타 로봇 사이의 거리와, 자신과 사용자 사이의 거리를 확인하는 거리 확인부; 및 상기 거리 확인부를 통해 확인된 거리 정보를 기초로 이동 가능 범위 내에서 주행이 이루어지도록 제어하는 이동 제어부를 포함하여 이루어진다. 이때 상기 이동 가능 범위는 상기 무선 통신을 통해 설정되는 이동성 파라미터에 의존하도록 구성된다.

상기 이동 가능 범위는 수학식,

(N은 로봇의 개수, M은 사용자의 수, Z_j는 사용자의 위치, θ,ξ,ζ는 파라미터)에 의해 결정되며,

't+△t'에서 i번째 로봇의 상대적 위치 x_i(t+△t) = x_i(t) + r' 이고,

여기서 변위 r의 절대값은 다음의 확률분포

를 따르도록 구성될 수 있다.

상기 로봇은 마스터 모드와 슬레이브 모두 중 하나로 설정될 수 있으며, 상기 마스터 모드로 설정된 경우 상기 이동 가능 범위를 벗어나서 움직일 수 있도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 자기조직화를 이용한 인지재활용 로봇 시스템은, 복수의 로봇, 상기 각 로봇과 무선 통신을 수행하면서 각 로봇을 원격 관리하는 관리 장치를 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 관리 장치는 상기 각 로봇으로 상기 이동성 파라미터를 전송해 준다.

본 발명에 따른 자기조직화를 이용한 인지재활용 로봇 시스템은, 상기 각 로봇 및 관리 장치와 무선 통신을 통해 상호 작용하고, 사용자가 착용할 수 있도록 구성된 웨어러블 기기를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 관리 장치는 상기 각 로봇으로 이루어지는 군집이 전체적으로 이동할 방향과 경로를 제어할 수 있다.

상기 관리 장치는 상기 각 로봇으로 테스트 시작 명령과 테스트 종료 명령을 무선 전송하고, 상기 각 로봇은 상기 관리 장치로부터의 명령에 따라 이동을 시작하거나 이동을 종료할 수 있다. 이때 상기 관리 장치는 상기 테스트 진행 도중 발생한 특정 이벤트를 기초로 사용자에 대한 이동성 파라미터를 갱신하고, 사용자와 관련된 정보로서 저장할 수 있다.

상기 특정 이벤트는 사용자에게 포획된 로봇의 개수를 포함할 수 있다.

이와 관련하여, 본 발명에 따른 자기조직화를 이용한 인지재활용 로봇 시스템은, 상기 로봇을 거치하고 충전할 수 있는 거치대가 하나 이상 구비된 크래들 장치를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 크래들 장치는 상기 로봇이 거치된 상태를 감지하여 상기 관리 장치로 무선 전송하도록 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 로봇을 이용한 인지재활 방법은, 테스트가 시작되면, 복수의 로봇으로 사용자에 대한 이동성 파라미터를 전송하는 단계; 상기 테스트가 종료되면, 게임 시간 동안 사용자에 의해 포획된 로봇의 개수를 확인하는 단계; 상기 사용자에 의해 포획된 로봇의 개수에 따라 상기 이동성 파라미터 값을 갱신하는 단계; 및 상기 갱신된 이동성 파라미터 값을 해당 사용자에 대응하는 값으로 저장하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 이동성 파라미터 값은 상기 로봇과 사용자와의 거리를 가깝게 하거나 또는 멀게 하는 값으로 설정될 수 있다.

상기 로봇들 중 일부는 상기 테스트가 시작된 후 상기 테스트가 종료되기 전 적어도 1회 이상 소리를 출력하도록 구성되고, 상기 이동성 파라미터의 갱신은 소리를 출력한 로봇이 포획된 개수에 따라 이루어지도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 로봇들 중 일부는 상기 테스트가 시작된 후 상기 테스트가 종료되기 전 적어도 1회 이상 시각적 효과를 출력하도록 구성되고, 상기 이동성 파라미터의 갱신은 시각적 효과를 출력한 로봇이 포획된 개수에 따라 이루어지도록 구성될 수도 있다.

본 발명에 따른 로봇들은 마치 새들이나 물고기들이 떼를 지어 몰려다니는 것처럼 이동성 파라미터에 따라 타 로봇들이나 사용자와 일정 거리를 유지하면서 서로 몰려다니는 형태로 움직인다.

이러한 로봇의 특성을 이용하여 치매 환자들의 인지 재활 치료에 다양한 방법으로 게임 요소를 접목시킬 수 있다.

예를 들어 테스트를 받는 사용자에게 일정 시간 동안 로봇들을 포획하도록 함으로써, 인지 재활 치료를 수행할 수 있다.

로봇들의 군집성은 각 사용자에게 적합한 이동성 파라미터를 설정하여 제어할 수 있다. 즉, 로봇 포획을 잘 못하는 사용자일수록 로봇들이 사용자와 더 가까이 위치하도록 해주고, 로봇 포획을 잘하는 사용자일수록 로봇들이 사용자와 더 떨어져 있도록 제어할 수 있다.

이동성 파라미터의 설정은 각 로봇을 제어하는 관리 장치에서 무선 통신을 통해 일괄적으로 제어할 수 있어 편리하게 적용할 수 있으며, 사용자 맞춤형 치료를 할 수 있게 해준다.

사용자들의 적극적인 참여로 재활 치료에 대한 사용자들의 집중도를 높이고 성취감을 증진시켜, 더욱 바람직한 치료 효과를 기대할 수 있게 된다. 또한, 로봇에 의해 자동화된 과정으로 이루어지는 재활 치료 시스템을 구축할 수 있으므로, 적은 인력과 비용으로 인지 재활 치료를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇의 일 실시예,
도 2는 로봇 및 사용자와의 거리에 따른 움직임을 이동성 파라미터와 관련하여 설명하기 위한 예,
도 3은 로봇 군집의 전체적인 이동 경로의 예,
도 4는 본 발명에 따른 로봇 시스템의 일 실시예,
도 5는 크래들 장치에 관한 예,
도 6은 본 발명에 따른 로봇을 이용한 인지재활 방법의 일 실시예이다..

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1을 참조하자면, 본 발명에 따른 로봇(100)은 기본적으로 무선 통신 기능과 주행 기능을 구비하며, 치매 환자 등 질환이 있는 사용자들의 인지재활을 위해 사용될 수 있다. 특히, 로봇(100)은 자기조직화의 특성과 같이 타 로봇들과 군집을 이루어 움직인다.

자기조직화(Self-Organization)란 자연계의 물고기 떼나 새 떼의 움직임에서 빈번하게 관찰되는 바와 같이, 구성요소들 사이의 국소적 상호 작용에 의해 집단 전체에 질서가 생기는 현상을 말한다. 즉, 본 발명에 따른 로봇(100)은 타 로봇들과 군집을 이루면서 움직이도록 구성된다.

로봇(100)은 구형으로 제작되어 몸체를 굴리거나, 차량과 같이 바퀴를 구동하는 등 다양한 방식으로 주행하도록 구성될 수 있으며, 블루투스 등 다양한 무선 통신 기술을 이용하여 통신할 수 있도록 구성될 수 있다.

또한, 로봇(100)은 주행과 관련된 다양한 구성요소를 구비할 수 있다.

예를 들어, 자신의 위치 파악, 주행 방향 결정, 주행 속도 확인, 주행 기록 감지 등을 위하여, IMU(Inertia Measurement Sensor) 센서, 적외선 송수신기, 적외선 카메라, 가시 광선 카메라, 초음파 송수신기, 엔코더 등을 구비할 수 있다.

로봇(100)은 자신과 타 로봇 사이의 거리, 자신과 사용자 사이의 거리를 확인하는 거리 확인부(110), 및 거리 확인부(110)를 통해 확인된 거리 정보를 기초로 로봇(100)이 이동 가능 범위 내에서 움직이도록 제어하는 이동 제어부(120)를 포함하여 이루어진다.

거리 확인부(110)가 자신과 타 로봇 사이의 거리, 및 자신과 사용자 사이의 거리를 확인하는 방법은 다양하게 구성될 수 있다.

예를 들자면, 각 로봇이나 사용자가 휴대한 기기가 자신의 위치를 확인하여 무선 통신을 통해 서로 공유하도록 함으로써, 로봇(100)이 타 로봇과의 거리와 사용자와의 거리를 계산하도록 구성될 수 있다.

또 다른 예로서, 각 로봇은 적외선 카메라나 가시 광선 카메라 등의 촬영 장치를 이용하여 주변을 촬영하고, 촬영된 이미지를 분석하여 타 로봇이나 사용자의 위치와 거리를 확인하도록 구성될 수 있다.

또 다른 예로서, 랜드마크(Landmark)를 인지 재활 테스트가 이루어질 공간(천정, 벽 등)에 설치하고 이를 촬영한 후, 촬영된 이미지에서 랜드마크를 추출하여 자기 위치를 계산하고, 이를 서로 공유하도록 구성될 수 있다.

뿐만 아니라 인지 재활 테스트가 이루어지는 공간에 무선 랜을 설치하여 무선 신호의 세기를 통해 위치와 거리를 확인할 수도 있는 등, 군집을 구성하는 로봇이 타 로봇들과의 거리, 및 사용자와의 거리를 확인하는 방법은 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있으며, 특정 방법에 한정되는 것은 아니다.

한편, 로봇(100)의 이동 가능 범위는 이동성 파라미터에 의존하는데, 이동성 파라미터는 무선 통신을 통해 설정될 수 있다.

즉, 이동성 파라미터가 이동 가능 범위를 넓히는 값으로 설정되면, 로봇(100)은 타 로봇과의 관계에서 상대적으로 더 넓게 분포되거나, 사용자로부터 더 멀리 분포될 수 있다. 또한, 이동성 파라미터가 이동 가능 범위를 좁히는 값으로 설정되면, 로봇(100)은 타 로봇과의 관계에서 상대적으로 더 좁게 분포되거나, 사용자와 더 가깝게 분포될 수 있다.

여기서 사용자란 치매 환자 등 로봇(100)을 이용하여 인지 재활 치료가 수행될 사용자를 말하며, 로봇(100)은 사용자의 인지 재활 치료를 돕기 위해 사용될 수 있다. 그러므로, 이동성 파라미터를 설정하는 것은 사용자의 상태에 따라 적절한 치료가 이루어지도록 한다는 것을 의미한다. 사용자의 상태에 따른 이동성 파라미터의 설정에 대해서는 다음에 구체적으로 설명하기로 한다.

이동 가능 범위를 결정하는 구체적인 하나의 예로서, 아래의 수학식 1과 수학식 2에 따라 구성될 수 있다.

여기서, N은 로봇의 개수, M은 사용자의 수, Z는 사용자의 위치이고, θ,ξ,ζ는 임의로 설정될 수 있는 파라미터이다.

이때 't+△t'에서 i번째 로봇의 상대적 위치 x_i(t+△t)는 'x_i(t) + r' 이고,

변위 r의 절대값은 아래의 수학식 2에 보인 확률분포에 따른다.

상기와 같이 수학식 1과 2를 이용하는 실시예에서, 무선 통신에 의해 적응적으로 설정할 이동성 파라미터는 적어도 ζ를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라 수학식 1에서의 θ와ξ도 무선 통신에 의해 적응적으로 설정될 수 있다.

여기서 적응적이라는 것은 로봇(100)을 이용하여 재활 치료를 받는 사용자의 상태에 적응적으로 설정된다는 것을 의미한다.

이동성 파라미터의 의미를 구체적으로 살펴보자면, θ는 임의의 두 로봇 사이의 거리에 대한 조건을 말하며, ξ는 자신과 모든 타 로봇과의 거리의 합에 대한 조건을 말하고, ζ는 각 로봇과 사용자와의 거리의 합에 대한 조건을 말한다.

도 2에 도시된 예를 참조하자면, 로봇들(100-1~100-3) 중 두 로봇 사이의 거리(d1, d2, d3)는 모두 파라미터 θ 값보다는 커야하므로, 파라미터 θ는 로봇들이 서로 가까워질 수 있는 한계를 의미할 수 있다.

각 로봇에 대해 자신과 타 로봇들 사이의 거리의 합은 파라미터 ξ보다는 작아야 하므로, 파라미터 ξ는 로봇 군집 전체로서의 퍼짐 정도를 제한하는 것으로 볼 수 있다. 예를 들어, 로봇 100-1의 입장에서 볼 때의 'd1 + d3', 로봇 100-2의 입장에서 볼 때의 'd1 + d2', 로봇 100-3의 입장에서 볼 때의 'd2 + d3'은 모두 파라미터 ξ보다 작아야 한다.

또한, 각 로봇(100-1~100-3)과 사용자(30)와의 거리의 합(d4 + d5 + d6)은 파라미터 ζ 값보다 작아야 하므로, 파라미터 ζ는 로봇 군집 전체로서 사용자와 가까운 정도를 제한하는 것으로 볼 수 있다.

도 2는 설명의 이해를 돕기 위한 것이며, 일반적으로 인지 재활 치료에 로봇은 다수가 사용될 수 있고, 복수 사용자가 동시에 참여할 수도 있다.

인지 재활 치료에 사용될 때 로봇(100)은 다수가 군집을 이루어 움직이는 형태로 구현될 수 있는데, 자기조직화에 따라 군집을 이루면서도 그 군집의 전체적인 방향과 이동 경로가 설정될 수 있다.

이와 관련하여, 로봇(100)은 마스터 모드와 슬레이브 모두 중 하나로 설정될 수 있으며, 마스터 모드로 설정된 로봇은 이동 가능 범위를 벗어나서 움직일 수 있도록 구성될 수 있다.

군집의 전체적인 이동 방향이나 경로는 다양하게 설정될 수 있는데, 도 3a는 로봇 군집(70)의 전체적인 이동 방향이 원형(51)인 예를 보인 것이고, 도 3b는 로봇 군집(70)의 전체적인 이동 방향이 지그재그 형태(52)인 예를 보이고 있다.

특정 로봇(100)을 마스터 모드로 설정하여 원형이나 지그재그 등으로 이동시키면, 슬레이브 모드로 설정된 타 로봇들은 자유롭게 움직이면서도 마스터 모드로 설정된 로봇을 추종하게 될 것이므로, 결국 로봇 군집의 전체적인 이동 방향은 마스터 로봇의 이동에 따르게 된다.

도 4를 참조하자면, 본 발명에 따른 로봇 시스템(200)은 복수의 로봇(100)과 관리 장치(210)를 포함하여 이루어지며, 로봇(100) 및 관리 장치(210)와 무선 통신을 통해 상호 작용하고, 사용자가 착용할 수 있도록 구성된 웨어러블 기기(220)를 더 포함하여 이루어질 수도 있다.

관리 장치(210)는 로봇(100)과의 사이에서, 또한 사용자가 착용하는 웨어러블 기기(220)와의 사이에서 블루투스 등 다양한 무선 통신 방식을 이용하여 통신할 수 있으며, 각 로봇(100)을 원격 관리한다.

특히, 관리 장치(210)는 각 로봇(100)으로 각 사용자에 대응하는 이동성 파라미터를 전송한다.

관리 장치(210)는 개인용 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 모바일 단말 등 다양한 장치를 이용하여 구성될 수 있으며, 관리자의 편리한 관리를 위해 다양한 유저 인터페이스(UI: User Interface) 기능을 제공할 수 있다.

사용자가 착용하는 웨어러블 기기(220)도 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어 사용자가 손목에 차는 형태, 목걸이의 형태 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 웨어러블 기기(220)는 각 로봇(100) 및 관리 장치(210)와 무선 통신을 수행할 수 있으며, 필요한 경우 자기 식별 정보, 자기 위치 정보 등 각종 정보를 전송하도록 구성될 수 있다.

관리 장치(210)는 각 로봇(100) 중 적어도 하나를 마스터 모드로 설정할 수 있다. 마스터 모드로 설정된 로봇은 도 3을 참조하여 설명한 예와 같이 이동 가능 범위를 벗어나서 움직일 수 있도록 구성되며, 이를 통해 로봇들이 군집을 이루어 이동할 방향과 경로를 제어하도록 구성될 수 있다.

즉, 마스터 로봇은 군집 전체를 특정 방향으로 움직이게 하는 리더의 역할을 수행할 수 있다.

군집의 이동과 관련하여, 관리 장치(210)는 관리자가 군집의 전체 이동 방향, 또는 마스터 모드의 로봇이 움직일 방향을 지시하기 위한 유저 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들어 디스플레이 화면에 원형, 지그재그, 무작위 이동 등 군집 전체의 이동 경로에 대한 샘플을 시각적으로 표시하여 관리자가 그 중 어느 하나를 선택하도록 하고, 그 정보를 마스터 로봇에게 전송할 수 있다.

이러한 예에서 적어도 마스터 로봇은 관리 장치(210)를 통해 지시된 경로의 형태에 따라 이동하도록 구성된다. 예를 들어 마스터 로봇은 IMU 센서와 엔코더 등을 통해 자기의 위치와 방향, 이동 거리 등을 측정하여 파악하도록 구성되고, 이 정보를 이용하여 지시된 경로를 따르도록 제어될 수 있다.

로봇(100)을 이용한 인지 재활 치료는 게임의 형식으로 진행하면 사용자가 재미있게 치료에 참여할 수 있다.

이를 위한 하나의 예로서, 관리 장치(210)는 각 로봇(100)으로 게임의 시작 명령과 종료 명령을 전송할 수 있는데, 각 로봇(100)은 관리 장치(210)로부터의 게임 시작 명령을 수신함에 따라 이동을 시작하고, 게임 종료 명령을 수신함에 따라 이동을 종료할 수 있다.

게임이 진행되는 도중에는 다양한 이벤트가 발생하도록 구성될 수 있으며, 관리 장치(210)는 이러한 이벤트를 수집하고, 수집된 이벤트를 활용하여 사용자에게 적절한 이동성 파라미터를 결정할 수 있다.

구체적인 예로서 사용자가 이동하는 로봇을 포획하도록 한다면, 이벤트는 사용자에게 포획된 로봇의 개수를 포함할 수 있다.

각 로봇(100)은 기본적으로 무작위로 주행하도록 구성될 수 있으나, 상기 수학식 1과 2를 따르는 경우, 파라미터 ζ를 조절함으로써 게임의 난이도를 조절할 수 있다. 즉, ζ 값이 커질수록 로봇 군집이 사용자로부터 멀리 위치하게 되므로, 게임 수행이 어려워진다.

사용자에게 포획된 로봇의 개수를 파악하기 위한 일 실시예로서, 로봇 시스템(200)은 로봇(100)을 거치하고 충전할 수 있는 거치대가 하나 이상 구비된 크래들 장치를 포함하여 구성될 수 있다.

도 5는 크래들 장치(230)의 일 예를 보인 것으로서, 크래들 장치(230)는 마치 휴대폰을 충전하는 거치대와 같이 로봇(100)의 거치 부분에 대응하는 형상의 거치대(231)가 하나 이상 구비되며, 사용자가 로봇(100)을 포획하여 비어 있는 거치대에 거치하면, 크래들 장치(230)는 거치된 로봇을 충전하고, 또한 로봇(100)의 거치 상태를 감지하여 관리 장치(210)로 무선 전송하도록 구성될 수 있다.

로봇의 포획을 감지하고, 이를 알리는 신호를 전송하는 방법은 다양하게 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 로봇(100) 자체에 사용자의 손을 감지하거나, 바닥에서 떨어진 상태를 감지하거나, 거치대에 거치된 상태 등을 감지하는 센서를 구비할 수 있다. 그러면, 로봇(100) 자체에서 자신의 포획을 감지하고, 무선 통신 기능을 이용하여 자신이 포획된 것을 관리 장치(210)로 알릴 수 있다.

또한, 관리 장치(210)는 게임의 시작과 종료 사이에 발생한 특정 이벤트를 기초로 사용자에 대한 이동성 파라미터를 갱신하고, 사용자와 관련된 정보로서 저장한다. 이때 사용자에 대한 고유 정보는 사용자가 착용하는 웨어러블 기기(220)로부터 수신하거나 관리자가 입력하도록 하는 등 다양한 방법으로 입력될 수 있다.

사용자에 대응하여 저장된 이동성 파라미터는 이후 해당 사용자가 다시 게임을 진행할 때 각 로봇(100)에게 전송하게 된다.

도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 로봇을 이용한 인지재활 방법의 일 실시예를 설명하기로 한다.

먼저, 사용자에게 로봇(100)을 포획하여 크래들 장치(230)에 거치하도록 인지 재활 테스트 방식을 알려준다. 이러한 테스트 방식은 사전에 알려지거나, 관리자가 알려줄 수도 있지만, 재미를 더하기 위하여 관리 장치(210)나 로봇(100)이 수행하도록 구성될 수도 있다.

테스트가 시작되면, 관리 장치(210)는 각 로봇(100)으로 테스트의 시작을 알리는 명령과, 현재 테스트를 받는 사용자에 대한 이동성 파라미터를 무선 전송한다(S711).

테스트가 진행되는 동안, 각 로봇(100)은 군집을 이루는 방식으로 이동하며(S712), 사용자는 군집을 이루어 이동하는 로봇(100)을 포획하여 크래들 장치(230)에 구비되어 있는 거치대들 중 비어 있는 거치대에 거치시킨다.

크래들 장치(230)는 거치대에 로봇이 거치됨에 따라(S713), 이를 알리는 이벤트 신호를 무선 전송하고(S714), 관리 장치(210)는 이벤트 신호를 무선 수신하여 기록해 놓는다(S715).

관리 장치(210)는 테스트 시간이 종료되기 전이라도, 로봇(100)이 모두 포획된 경우에는 테스트를 종료시킨다(S716).

테스트가 종료되면(S717), 관리 장치(210)는 각 로봇(100)에게 테스트 종료 명령을 무선 전송하고(S718), 테스트 종료 명령을 수신한 각 로봇(100)은 이동을 중지할 수 있다.

이제 관리 장치(210)는 테스트가 진행되는 동안 사용자에 의해 포획된 로봇의 개수를 확인한다(S719). 그리고, 사용자에 의해 포획된 로봇의 개수에 따라 이동성 파라미터 값을 다시 결정하고 저장함으로써, 해당 사용자에 대한 이동성 파라미터 값을 갱신한다(S720).

갱신된 이동성 파라미터 값은 차후 다시 해당 사용자에 대한 인지 재활 테스트가 진행될 때 그 사용자에 대한 이동성 파라미터 값으로 각 로봇에 전송된다.

이동성 파라미터 값은 다양한 의미를 갖도록 구성될 수 있다. 구체적인 예로서 각 로봇과 사용자 사이의 거리, 각 로봇들 사이의 거리 등을 가깝게 하거나 또는 멀게 하는 값일 수 있다.

사용자가 로봇을 잘 포획하지 못한 경우에는 로봇들 사이의 거리나 로봇과 사용자의 거리를 더 가깝게 하고, 사용자가 로봇을 잘 포획한 경우에는 로봇들 사이의 거리나 로봇과 사용자의 거리를 더 멀게 함으로써, 사용자의 현재 상태에 적절하게 테스트가 진행되도록 할 수 있다.

그러므로, 이동성 파라미터를 설정하는 것은 사용자의 상태에 따라 적절한 인지 재활 테스트가 이루어지도록 한다는 것을 의미한다.

위에서 설명한 예와 같이, 이러한 이동성 파라미터는 사용자가 주어진 테스트 시간 동안 포획한 로봇의 개수를 기초로 결정될 수 있지만, 사용자의 위치, 이동 속도, 병력, 이전 게임에서 포획에 성공한 로봇의 개수 등 다양한 정보를 종합적으로 고려하여 결정할 수도 있다.

이때 사용자의 병력 등 이동성 파라미터의 결정에 필요로 하는 정보는 관리 장치(210)에 저장되어 있는 정보일 수도 있고, 인터넷망 등의 통신망을 통해 수신될 수도 있다. 즉, 각 사람들의 병력 정보와 관련된 빅 데이터(Big Data)를 관리하는 데이터베이스를 통해 수신할 수도 있다.

본 발명에 따른 로봇을 이용한 인지재활 방법의 또 다른 실시예로서, 로봇을 통해 이루어지는 인지 재활 테스트는 청각적 주의집중력을 향상시키는 방향으로 이루어지도록 구성될 수 있다.

이때 각 로봇(100) 중 일부는 테스트 도중 적어도 1회 이상 소리를 출력하도록 구성될 수 있으며, 테스트는 소리가 발생한 로봇을 추적하여 포획하는 것임을 사용자에게 알려준 후 진행된다. 로봇이 내는 소리는 개나 고양이 등의 소리, 파도 소리와 같이 자연에서 들을 수 있는 소리, 악기의 소리 등 다양하게 구성될 수 있으며, 특별한 제한되지 않는다.

또한, 로봇이 포획될 때마다 관리 장치(210)는 현재 포획된 로봇의 총 개수를 알려줄 수도 있다.

어떤 로봇이 소리를 낼 것인지는 미리 규정되어 있을 수도 있고, 관리 장치(210)가 테스트 시작시 일부 로봇을 선택하여 설정해 줄 수도 있다. 사용자는 소리가 난 로봇을 포획해야 하며, 관리 장치(210)는 크래들 장치(230)로부터 로봇의 포획 이벤트 신호를 수신하면 소리를 발생시킨 로봇인지를 확인한다.

본 발명에 따른 로봇을 이용한 인지재활 방법의 또 다른 실시예로서, 로봇을 통해 이루어지는 인지 재활 테스트는 시각적 효과를 이용하여 기억력을 향상시키는 방향으로 이루어지도록 구성될 수 있다.

이때 로봇들 중 일부는 테스트 도중 시각적 효과를 출력하도록 구성될 수 있으며, 테스트 방식은 시각적 효과가 출력된 로봇을 추적하여 포획하는 것임을 사용자에게 알려준 후 진행된다.

시각적 효과는 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 각 로봇에 구비된 LED를 점등하는 방법을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

어떤 로봇이 시각적 효과를 출력할 로봇인지는 미리 규정되어 있을 수도 있고, 관리 장치(210)가 테스트 시작시 일부 로봇을 시각적 효과를 출력할 로봇으로 설정해 줄 수도 있다.

사용자가 포획해야 하는 로봇은 시각적 효과를 출력한 로봇이어야 하며, 관리 장치(210)는 크래들 장치(230)로부터 로봇의 포획 이벤트 신호를 수신하면 시각적 효과를 발생시킨 로봇인지를 확인한다.

상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

30: 사용자
51, 52: 로봇 군집의 이동 경로
70: 로봇의 군집
100, 100-1, 100-2, 100-3: 로봇
110: 거리확인부
120: 이동제어부
200: 로봇 시스템
210: 관리 장치
220: 웨어러블 기기
230: 크레들 장치
231: 거치대

Claims (18)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 복수의 로봇 - 상기 각 로봇은 무선 통신 기능과 주행 기능을 갖고, 타 로봇들과 군집을 이루면서 움직일 수 있는 로봇으로서, 자신과 타 로봇 사이의 거리와, 자신과 사용자 사이의 거리를 확인하는 거리 확인부, 및 상기 거리 확인부를 통해 확인된 거리 정보를 기초로 이동 가능 범위 내에서 주행이 이루어지도록 제어하는 이동 제어부를 포함하고, 상기 이동 가능 범위는 무선 통신을 통해 설정되는 이동성 파라미터에 의존함 -; 및
   상기 각 로봇과 무선 통신을 수행하면서 각 로봇을 원격 관리하고, 상기 각 로봇으로 상기 이동성 파라미터, 테스트 시작 명령, 및 테스트 종료 명령을 전송하는 관리 장치를 포함하고,
   상기 각 로봇은 상기 테스트 시작 명령과 테스트 종료 명령에 따라 이동을 시작하거나 이동을 종료하며,
   상기 관리 장치는 테스트 진행 도중 발생한 특정 이벤트를 기초로 사용자에 대한 이동성 파라미터를 갱신하고, 사용자와 관련된 정보로서 저장하는, 자기조직화를 이용한 인지재활용 로봇 시스템.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 각 로봇 및 관리 장치와 무선 통신을 통해 상호 작용하고, 사용자가 착용할 수 있도록 구성된 웨어러블 기기를 더 포함하는 자기조직화를 이용한 인지재활용 로봇 시스템.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 관리 장치는 상기 로봇들 중 적어도 하나를 마스터 모드로 설정하고,
   상기 마스터 모드로 설정된 로봇은 상기 이동 가능 범위를 벗어나서 움직일 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기조직화를 이용한 인지재활용 로봇 시스템.
   
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 관리 장치는 상기 각 로봇으로 이루어지는 군집이 전체적으로 이동할 방향과 경로를 제어할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기조직화를 이용한 인지재활용 로봇 시스템.
   
9. 삭제
10. 제 5 항에 있어서,
    상기 특정 이벤트는 사용자에게 포획된 로봇의 개수를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기조직화를 이용한 인지재활용 로봇 시스템.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 로봇을 거치하고 충전할 수 있는 거치대가 하나 이상 구비된 크래들 장치를 더 포함하고,
    상기 크래들 장치는 상기 로봇이 거치된 상태를 감지하여 상기 관리 장치로 무선 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 인지재활용 로봇 시스템.
    
12. 테스트가 시작되면, 복수의 로봇으로 사용자에 대한 이동성 파라미터를 전송하는 단계 - 상기 각 로봇은 무선 통신 기능과 주행 기능을 갖고, 타 로봇들과 군집을 이루면서 움직일 수 있는 로봇으로서, 자신과 타 로봇 사이의 거리와, 자신과 사용자 사이의 거리를 확인하는 거리 확인부, 및 상기 거리 확인부를 통해 확인된 거리 정보를 기초로 이동 가능 범위 내에서 주행이 이루어지도록 제어하는 이동 제어부를 포함하고, 상기 이동 가능 범위는 무선 통신을 통해 설정되는 상기 이동성 파라미터에 의존함 -;
    상기 테스트가 종료되면, 게임 시간 동안 사용자에 의해 포획된 로봇의 개수를 확인하는 단계;
    상기 사용자에 의해 포획된 로봇의 개수에 따라 상기 이동성 파라미터 값을 갱신하는 단계; 및
    상기 갱신된 이동성 파라미터 값을 해당 사용자에 대응하는 값으로 저장하는 단계를 포함하는, 로봇을 이용한 인지재활 방법.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 포획된 로봇의 개수 확인은 크래들 장치로부터 수신되는 정보를 이용하여 이루어지며,
    상기 크래들 장치는 상기 로봇을 거치하고 충전할 수 있는 거치대가 하나 이상 구비되고, 상기 로봇이 거치된 상태를 감지하여 무선 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 인지재활 방법.
    
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 로봇이 모두 포획된 경우에는 상기 테스트를 종료하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 인지재활 방법.
    
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 이동성 파라미터 값은 상기 로봇과 사용자와의 거리를 가깝게 하거나 또는 멀게 하는 값인 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 인지재활 방법.
    
16. 제 12 항에 있어서,
    상기 로봇들 중 일부는 상기 테스트가 시작된 후 상기 테스트가 종료되기 전 적어도 1회 이상 소리를 출력하도록 구성되고,
    상기 이동성 파라미터의 갱신은 소리를 출력한 로봇이 포획된 개수에 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 인지재활 방법.
    
17. 제 12 항에 있어서,
    상기 로봇들 중 일부는 상기 테스트가 시작된 후 상기 테스트가 종료되기 전 적어도 1회 이상 시각적 효과를 출력하도록 구성되고,
    상기 이동성 파라미터의 갱신은 시각적 효과를 출력한 로봇이 포획된 개수에 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 인지재활 방법.
    
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 시각적 효과는 상기 각 로봇에 구비된 LED의 점등을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 인지재활 방법.

Images