KR102133082B1 - IoT 모듈형 복합교육 놀이가구 서비스를 기반으로한 스마트 롤러 놀이 학습장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 곤충과 식물 등 다수의 사물을 채집을 통해 이해하고 손의 동작을 통해 손의 감각적 인지감각을 키우며, 상하좌우, 앞과 뒤의 움직임을 스마트 롤러를 통해 움직여 목적한 학습놀이를 성공시켜 놀이를 통해 효율적인 사물 이해 학습과 방향성 등을 가능하게 해 주는 스마트 롤러를 이용한 놀이 학습장치 및 그 방법에 관한 것으로, 미리 만들어진 단계별 콘텐츠 이미지 사물을 학습 목표의 제시어로 제공해 주는 제공수단과, 제시어에 맞게 다수의 스마트 롤러와, 롤러가 회전되면 인식하는 스마트 롤러 인식수단과, 회전된 스마트 롤러의 속도를 파악하여 정확한 위치의 스마트 롤러가 회전되었는지 파악해서 알려주는 인식수단과, 상기 롤러 인식수단을 통해 채집된 형상을 인식하여 그에 해당하는 학습적 내용을 포함한 이미지 영상과 음성 신호를 출력하고, 다수의 이미지 중 적어도 어느 하나에 해당하는 영상 및 음성 신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부에 연결되어 사용자에 의한 응답의 오류 여부를 표시하는 디스플레이로 이루어진 스마트 롤러을 이용한 놀이 학습 장치를 이용하여, 상기 목적학습을 영상과 음성으로 제시하는 제어단계; 다수의 목적된 회전방향이 입력된 블루투스가 내장된 스마트 롤러와; 롤러의 회전여부와 회전속도를 확인하는 단계; 상기 스마트 롤러가 회전되는 대로 각각의 축의 선이 이동하고 목적물의 사물도 이동하는 해당 영상과 음성을 출력하는 출력단계; 결과에 대한 성공 여부를 판단하여 다음단계의 학습으로 진행하는 단계별 목적 학습을 수행하는 것으로 이루어진다.

Description

IoT 모듈형 복합교육 놀이가구 서비스를 기반으로한 스마트 롤러 놀이 학습장치{Smart roller play learning device based on IoT modular complex education play furniture service}

본 발명은 저연령 유아동 교육을 위한 놀이가구에 적용할 IOT기술이 탑재된 모듈 및 스마트 롤러 회전 인식 시스템을 적용, 유아동 학습을 도와줄 단계별로 만드러진 콘텐츠를 영상모듈을 통해 제공하고 사용자가 해당 과제를 스마트 롤러를 회전시킴으로서 해당 과제의 목표를 달성하는 놀이와 교육을 연계한 놀이교육 서비스를 위한 콘텐츠 제공 시스템으로서, 문자, 단어, 사물, 색채 등의 학습을 효과적으로 수행할 수 있도록 하고, 유아들에게 최적화된 사물인터넷이 적용된 놀이 부재를 기반으로 하는 학습 장치에 관한 것이다.

일반적으로 롤러완구 및 여러가지 유형의 롤러를 이용한 놀이 등은 디지털화 되지 않은 단순 회전놀이 수준의 형상 등으로 영상기능이 없어 기능이 한정적이고, 교육콘텐츠와의 접목이 없다.

특히 영유아를 포함한 저연령 학습자의 놀이운동 학습의 경우 중요한 점은 집중도가 낮다는 점을 고려해야 한다.

따라서 저연령의 학습자들에게 놀이를 통해 지속적으로 흥미를 유발하여 학습효과를 높이고 신체발달에 도움을 줄 수 있는, 사물인터넷을 활용한 놀이를 기반으로 한 재미있는 학습장치가 필요하다.

본 발명에서는 사물인터넷 모듈 시스템을 기반으로 저 연령 학습자 교육을 롤러놀이와 연계하여 유아발달 단계에 맞게 개발된 디지탈 콘텐츠 교육을 통해 단계별 해결 과제를 영상으로 제시하고, 과제해결을 위한 블루투스가 내장된 스마트 롤러를 회전시킴으로서 과제 해결에 관한 결과를 얻고, 그것을 단계별로 반복 놀이함으로서 사물의 이름과 이미지 등을 익히는 과정의 놀이를 진행하여, 교육학습효과를 높일 수 있도록 하는 롤러를 이용한 놀이학습 콘텐츠 시스템을 제공함에 있다.

본 발명은 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 학습놀이를 하고자하는 사용자에게 각각의 아이덴티티를 달리 한 각각의 사용자 밴드를 착용하게하고, 사용자는 학습놀이를 실시하기 위해 착용하고 있는 스마트밴드(100)를 스마트인식기(200)에 접촉함으로서 모든 기기의 작동이 시작되어 초기 영상과 음성으로 출력되어지는 안내에 따라 학습놀이를 실시할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 저 연령 학습자가 접근하여, 각기 가지고 있는 객체별 인식을 달리하는 사용자 인식밴드(100); 인식기에 접지하여 사용할 객체의 정보를 인식할 수 있도록 설치된 인식부(200); 인식부 테크 정보가 보내져서 시작 정보를 알려주는 제어부(400); 제어부의 시작 명령 정보를 출력해 주는 출력부(500); 미리 저장해 놓은 놀이학습 콘텐츠를 단계별로 제시 해 줄 수 있도록 저장해 주는 메모리(470); 메모리의 단계별 지시 놀이를 실행하여 행동으로 하여 저 연령 학습자가 롤러를 돌려 회전을 시켜 그 행위 여부, 완성을 전달 해 줄 수 있는 롤러부(300); 롤러부의 회전을 통해 전달되는 신호를 확인하고 성공 여부를 판단해서 다시 처음의 실행으로 보낼지, 다음 단계의 콘텐츠 놀이학습으로 보낼지 판단하는 제어부(430); 제어부의 성공 여부를 판단에 따라 다시 출력해주는 출력부(500);를 포함한다.

상기 객제 별 정보를 달리하는 인식밴드는 RFID센서를 내장한 밴드로 사전에 각 객체별 정보를 입력 저장한 센서이다.

따라서 상기 스마트밴드 입력부(421)를 스마트밴드 인식부 테그를 통해 사용자 정보를 전달해준다.

상기 스마트밴드 인식부(422)는 사용자의 인식벤드가 인식되면 시스템 부팅을 시작하고 시작 인사와 사용자의 단계에 맞게 첫 놀이학습 콘텐츠를 실행, 출력하도록 스마트밴드 제어부(423)를 통해 제어부(430)로 신호를 보내, 사전에 입력된 콘텐츠 순서대로 메모리(470)를 작동하여 디스플레이 드라이버(510)와 디스플레이(511), 음성처리부(520)와 증폭부(521)에서 출력을 할 수 있다.

상기 스마트 롤러부(300)는 스마트롤러 입력부(411)를 통해 사용자가 롤러 회전를 통해 지시된 학습명령을 수행하였는지 스마트롤러 인식부(412)에 정보를 전달해주고, 스마트롤러 제어부(413)는 주어진 롤러 회전 순서신호를 제어부에 전달하여(430) 미리 입력된 메모리의 놀이학습 콘텐츠 명령에 따라 지시된 행위를 수행하여 성공하였는지 회전량을 판단, 메모리(470)에 전달하여 그 결과를 디스플레이 드라이버(510)와 디스플레이(511), 음성처리부(520)와 증폭부(521)에서 출력을 할 수 있다.

또한 상기 롤러부(300)는 형상을 유지하기 위한 판넬(310)과 롤러(320)로 만들어진다.

또한 상기 롤러부의 롤러 시스템은(320)는 회전 중심을 잡아줄 중심축(a10)과 회전축의 회전을 잡아줄 베어링(a20), 회전량과 속도를 측정할 측정기(a30), 그리고 회전측정을 전송 시켜줄 블루투스(a50)와 회전체를 구동 시켜 줄 롤러(a40)로 구성되어진다.

또한 상기 롤러부는 제1번 롤러부터 n번 롤러까지를 둘 수 있고, n번 롤러가 회전되면 그 신호를 제어부(430)로 전달한다.

또한 상기 스마트롤러 인식부(412)는 스마트롤러 입력부(411)를 통해 전달된 회전 여부를 동시에 인식하여 제어부(430)로 전달하고, 1+n번 롤러와 2+n번 롤러가 동시에 회전될 때 제어부(430)에 속한 메모리(470)에 내장된 미리 만들어진 콘텐츠 프로그램이 동시에 실행이 되어 목적한 학습이 실행되도록 회전정보를 인식하여 출력부(500)를 통해 출력할 수 있다.

상기 출력부(500)는 디스플레이 영상을 출력하는 디스플레이 드라이버(510), 디스플레이(511)와 음성을 출력하는 음성처리부(520), 증폭부(521)로 나누어진다.

상기 영상을 출력하는 디스플레이 드라이브는 미리 준비한 놀이학습 콘텐츠와 콘텐츠 캐릭터의 영상이 출력되도록 하는 디스플레이(511), 빔프로젝터를 통해 영상으로 출력하고, 음성처리부는 증폭부를 통해 소리로 출력할 수 있다.

상기 메모리(470)의 콘텐츠는 스마트밴드 제어부(423)의 로딩 신호를 받아 초기 화면(471)을 출력하고, 출력된 화면에서 선택되어진 학습놀이; 거미(s20), 잠자리(s30), 나비(s40), 법(s50) 등 미리 만들어진 콘텐츠 프로그램 영상이 선택된 적어도 어느 한 이미지가 영상출력 디스플레이를 통해 화면의 상하좌우로 움직인다.

또한 롤러의 회전을 통해 화면(600)에 각기 다른 이동 특성의 선(b01,b02,b03,b04)을 가지고 있는 롤러를 이동하여 미리 만들어져 출력되어진 캐릭터가 미리 정해진 콘텐츠 내용대로 롤러의 회전을 확인하여 선의 위치를 움직여서 움직이는 목적물(b20)과 각기 다른 선이 교차할 때 목적물(b20)을 채집하여 성공여부를 출력하고 채집된 목적물의 상세 설명을 통해 학습의 효과를 높일 수 있도록 한다.

상기 과제 해결 방법은 저 연령 학습자가 롤러를 회전함으로서 사전에 만들어진 목적된 학습의 목적물(b20)을 채집하여 그 결과를 음성과 영상으로 출력한다.

상기 곤충채집 학습은 학습될 대상의 목적물을 그 목적물의 학습목적에 맞게 만들어진 내용을, 스마트 롤러의 회전 방향과 속도를 고려한 롤러의 회전으로 목적물과 교차하게 하여 채집을 시행하고 채집이 완료되면 정답여부를 파악하여, 그 결과를 영상과 음성으로 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 목적하는 학습의 목적물 이미지를 통해 다양한 목적물의 학습적 정보를 익히는 과정을 놀이를 통해 진행함으로 학습 효율을 높여주는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 학습장치 시스템 통합관리 서버의 구성을 도시한 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 학습장치 기기의 구성을 도시한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 학습장치 롤러의 구성을 나타내는 상세도.
도 4는 본 발명에 따른 학습장치 시스템 시작 프로그램에서 사용자 선택에 따라 운영되어지게 되는 개략적인 시스템 운영 구성을 도시한 블럭도.
도 5는 본 발명에 따른 학습장치의 학습놀이를 선택한 후 시작되어지는 개략적인 시스템 운영 구성을 도시한 블럭도.
도 6은 본 발명에 따른 학습장치 실시의 다른 예를 보여주는 이해도.
도 7은 본 발명에 따른 학습장치 실시의 예를 보여주는 이해도.

본 발명의 실시 예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음의 실시 예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 평균적 지식을 가진 자에게 본 발명을 쉽게 이해하여 설명되어지게 제공되는 것이다.

따라서 도면의 구성요소와 형상 및 방법 등은 보다 명확한 설명을 하기 위하여 한 가지 놀이학습을 기준해서 설명하고 강조한 것이다.

도 2는 본 발명에 따르는 운영시스템의 구성도이고 도 2의 설명으로, 본 발명의 학습에 참여하는 사용자에게 사전에 사용자의 정보를 입력한 스마트 밴드(100)를 제공한다.

상기 스마트 밴드(100)에는 사용자의 연령, 이름의 정보와 본 발명을 통해 진행되어지는 학습의 성과 등이 기록되어 질 수 있도록 사용자 각각의 개인 아이덴티티를 저장 할 저장 매체에 온라인을 통해 클라우드 저장장치에 자동 저장되도록 하는 블루투스를 내장한다.

상기 스마트 밴드(100)를 스마트 인식기(200)에 태그를 하면 스마트 인식기(200)는 사용자에 대한 정보 인식과 함께 시스템 제어부(400)를 통해 시스템을 로딩하여 구동 시켜주고 영상 및 음성 출력부(500)을 통해 시작프로그램(600)을 소개하고 미리 만들어진 콘텐츠를 선택할 수 있도록 한다.

콘텐츠의 선택은 롤러부(300)을 통해 저 연령 사용자가 롤러를 회전함으로서 작동하는 회전방식으로 진행이 된다.

도 1의 본 발명의 학습장치 시스템 통합관리 서버의 구성을 도시한 블럭도를 상세히 설명하면 상기 사용자의 각각의 아이덴티티 정보를 가지고 있는 칩이 내장된 스마트 밴드(100)를 스마트 밴드 입력부(421)를 통해 스마트밴드 인식부(422)에 태그를 함으로서 본 발명의 학습시스템이 가동이 되도록 스마트 밴드 제어부(423)를 통해 제어부(430)에서 가동을 실시할 수 있도록 한다.

또한 상기 스마트밴드 제어부(423)는 스마트밴드 인식부(422)에서 전달받은 접속정보를 통신부(460)를 통해 클라우드 서버로 보내져서 사용자의 정보를 내려 받고 진행하려는 학습놀이의 사용자가 누구인지, 어디까지 학습 단계를 진행했는지를 파악하여 다음 단계의 학습을 진행 할 수 있도록 제어부(430)로 전달한다.

상기 제어부(430)에는 추후 발생되는 프로그램의 업그레이드와 데이터 업그레이드를 위한 업그레이드 포트(450)가 추가로 형성된다.

구동 전원을 공급하기 위한 전원부(440)는 AC 전원과 DC 전원으로 변환하여 출력하는 어댑터(442) 또는 전지(441)로부터 전원을 공급받아 동작을 한다.

상기 제어부(430)는 스마트밴드 인식부(422)에서 사용자 인식이 완료되면 전달되어지는 정보를 받아 메모리(470)에 저장된 학습장치 운용에 필요한 초기 시작프로그램을 출력한다.

상기 출력 중 음성 출력을 위한 음성처리부(520)는 제어부(430)에서 보내지는 신호를 음성으로 전환하고 전환된 음성을 증폭하여 스피커로 출력하는 증폭부(521)로 연결되어 출력된다.

또한 학습상황을 표시하는 영상 출력을 위해서는 상기 제어부(430)에 디스플레이 드라이버(511)를 통해 연결되어 시작 플로그램 영상을 출력해 준다.

상기 영상과 음성으로 출력된 내용을 사용자가 인지하고 단계별 놀이를 스마트 롤러를 회전함으로서 선택하고 사용할 수 있다.

또한 상기 스마트 롤러는 회전방식으로 신호를 입력하는데 스마트롤러 입력부(411)에서 보내지는 신호는 스마트롤러 인식부(412)에서 전달을 받아 스마트 롤러의 회전상태와 회전속도를 판단하는 스마트롤러 제어부(413)을 통해 제어부(430)으로 전달되어 여러 학습을 수행하도록 한다.

상기 제어부(430)에 연결된 메모리(470)는 학습장치의 운용에 필요한 프로그램과 상기 스마트 롤러 인식부(412)에서 전달되어지는 상태에 따라 여러 학습을 수행할 콘텐츠 인식 데이터 및 콘텐츠 영상, 음성 등이 수록되어 있다.

또한 이렇게 운영되어지은 학습을 위한 콘텐츠 프로그램들은 음성과 영상으로 출력되어 질 수 있다.

음성 출력을 위한 음성처리부(520)는 제어부(430)에서 보내지는 신호를 음성으로 전환하고 전환된 음성을 증폭하여 스피커로 출력하는 증폭부(521)로 연결된다.

학습상황을 표시하는 디스플레이(511)는 상기 제어부(430)에 디스플레이 드라이버(510)를 통해 연결되어 단계별 학습 과제 표시와 학습결과 등을 출력해 준다.

도 3은 본 발명 사용자를 위한 입력도구인 롤러에 관한 상세도(300)로서 또한 상기 롤러는 형상을 유지하기 위한 판넬(310)과 롤러(320)로 만들어진다.

또한 상기 롤러부의 롤러 시스템은(320)는 회전 중심을 잡아줄 중심축(a10)과 회전축의 회전을 잡아줄 베어링(a20), 회전량과 속도를 측정할 측정기(a30), 그리고 회전측정을 전송 시켜줄 블루투스(a50)와 회전체를 구동 시켜 줄 롤러(a40)로 구성되어진다.

도 4는 초기 시작 프로그램이 출력을 통해 사용자에게 전달되면 사용자가 학습을 선택할 때 전달되어지는 프로그램 시작에 관한 블럭도로서 사용자가 학습을 시작하기 위해 부팅(s10)을 하면 상기 학습을 선택할 수 있는 선택 프로그램 영상이 출력(s11)되고 목적하는 곤충채집 학습 중 거미(S20), 잠자리(S30), 나비(S40), 벌(S50)을 선택하면 목적학습이 실행되고 해당 목적 스마트 롤러를 회전(S12)하여 곤충채집을 하도록 설정(S13)되고 이후 스마트 롤러의 회전(S11)에 따른 선택된 곤충채집은 도 5의 순서로 넘어간다.

상기 도 5의 생성 출력(S22)된 목적어 맞게 스마트 롤러(300)의 회전 여부(S23)를 판단, 그 결과를 이미 만들어 주어진 이미지 영상과 음성으로 제공(S24), 결과에 따른 재실행 판단(S25)을 한 후 틀린 경우 이미 만들어진 영상과 음성으로 표시(S26) 한 후 단어 조합단계(S23)으로 보내져 재실행토록 하고, 맞은 경우 이미 만들어진 결과 영상과 음성으로 표시(S27) 한 후 다음 단계로 학습을 할 수 있도록 하여 RETURN(S28)하도록 한다.

도 6은 다른 학습의 이해도로서 스마트 롤러를 이용하여 미로 찾기 등의 새로운 콘텐츠 프로그램을 장착할 수 있음을 나타낸다.

상기 프로그램은 별도의 모드 조작이 없으면 단어 학습과정을 종료하고 초기 단계로 복귀한다.

100 : 스마트 밴드
200 : 스마트 인식기
300 : 스마트 롤러
310 : 롤러를 회전체를 유지해 줄 판넬
320 : 스마트 롤러 인식모듈
a10 : 스마트 롤러 회전축
a20 : 회전축을 지탱해 줄 베어링
a30 : 회전 속도 감지 센서
a40 : 롤러
a50 : 블루투스
400 : 제어부
500 : 출력부
600 : 영상
b01 : x축
b02 : y축
b03 : 사선 1축
b04 : 사선 2축
620 : 다른 학습놀이의 예시 화면
630 : 다른 학습놀이의 예시 롤러

Claims (3)

1. 아동의 대근육 발달 및 소근육 발달을 위해 일정 이상의 힘을 주어야 회전하고 내부에 구비되는 회전인식 센서(a30)를 통해 회전이 감지되는 스마트 롤러(300)와:
   상기 스마트 롤러의 회전 상태를 제어부로 전달하고 제어부에 전달된 정보를 디스플레이부로 전송하는 블루투스장치(a50)와;
   이용자의 대근육 및 소근육 발달과 학습능력 향상을 위한 프로그램이 구비되어 있고 상기 블루투스장치(a50)에 의해 전송받은 정보를 제어하는 제어부(400)와;
   상기 제어부를 통해 처리된 정보를 시각정보와 음성정보로 출력하는 출력장치(500)를 구비하되;
   상기 스마트 롤러가 하나 이상 구비되고, 그 구비된 스마트 롤러가 각각 세로축, 가로축, 대각선 축 등 영상(600)에 표시되는 각종 축을 담당하게 되어 각 스마트 롤러는 담당하는 축의 이동에만 관여하게 하는 것을 특징으로 하는 스마트 롤러를 이용한 놀이 학습장치.
2. 아동의 대근육 발달 및 소근육 발달을 위해 일정 이상의 힘을 주어야 회전하고 내부에 구비되는 회전인식 센서를 통해 회전이 감지되는 스마트 롤러와, 상기 스마트 롤러의 회전 상태를 제어부로 전달하고 제어부에 전달된 정보를 디스플레이부로 전송하는 블루투스장치(a50)와 이용자의 대근육 및 소근육 발달과 학습능력 향상을 위한 프로그램이 구비되어 있고 상기 블루투스장치(a50)에 의해 전송받은 정보를 제어하는 제어부와, 상기 제어부를 통해 처리된 정보를 시각정보와 음성정보로 출력하는 출력장치를 구비하되, 상기 스마트 롤러가 하나 이상 구비되고, 그 구비된 스마트 롤러가 각각 세로축, 가로축, 대각선 축 등 영상에 표시되는 각종 축을 담당하게 되어 각 스마트 롤러는 담당하는 축의 이동에만 관여하게 하는 것을 특징으로 하는 스마트 롤러를 이용한 놀이 학습장치를 이용한 학습방법에 있어서;
   상기 스마트 롤러를 2개 이상 구비하는 경우 스마트 롤러간의 간격을 조절하여 사용자가 각 스마트 롤러를 회전시키기 위해 신체를 이동하도록 하고 스마트 롤러의 각 회전축을 디스플레이부에 표시되는 가로, 세로 , 대각선 축과 같이 배열하여 상기 학습장치를 사용하는 아동이 디스플레이부에 표시되는 각 축을 시계방향으로 회전시키거나 또는 반시계방향으로 회전시키게 하는 지시사항에 맞게 각 축에 해당하는 스마트 롤러를 회전시켜 지시사항을 수행함으로써 수행과정 중에 자연스럽게 대근육과 소근육의 발달을 촉진시키는 것을 특징으로 하는 학습 방법.
   
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