KR102149515B1 - 아이용 코딩학습시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아이용 코딩학습시스템 및 방법에 관한 것으로써, 아이가 로봇을 특정 방향으로 이동하도록 구상, 설계하여 이를 구현할 수 있는 코딩학습용 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특정 움직임을 수행하는 로봇; 움직임에 해당되는 동작데이터를 저장하는 적어도 하나 이상의 명령카드로 구성되는 카드부; 명령카드로부터 동작데이터를 수신하여 로봇을 이동시키기 위한 코딩데이터로 변환하는 리더기; 및 코딩데이터를 수신하고, 로봇의 움직임을 수행하는 구동부를 포함한다.

Description

아이용 코딩학습시스템 및 방법{CODING STUDY SYSTEM AND METHOD FOR CHILD}

본 발명은 아이용 코딩학습시스템 및 방법에 관한 것으로써, 아이가 로봇을 특정 방향으로 이동하도록 구상, 설계하여 이를 구현할 수 있는 코딩학습용 시스템 및 방법에 관한 것이다.

코딩(coding)은 특정목적을 수행하기 위한 프로그램의 언어인 ‘코드(code)’를 만드는 과정으로써, 이해력 및 창의력 증진효과를 얻을 수 있어 유아를 비롯한 미취학 아동(이하 ‘아이’라 함) 시기부터 이를 접하게 하려는 부모의 수요가 점점 증가하고 있다.

하지만, 대부분의 아이들은 글자를 해석하기 힘들고 프로그램을 사용하기 다소 무리가 있기 때문에 직관적이고 단순한 행동으로 코딩교육을 받을 수 있는 시스템이 필요한 실정이다.

KR 10-1513546

본 발명의 목적은 아이가 로봇을 특정 방향으로 이동하도록 구상, 설계하여 이를 구현할 수 있는 코딩학습용 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 특정 움직임을 수행하는 로봇; 움직임에 해당되는 동작데이터를 저장하는 적어도 하나 이상의 명령카드로 구성되는 카드부; 명령카드로부터 동작데이터를 수신하여 로봇을 이동시키기 위한 코딩데이터로 변환하는 리더기; 및 코딩데이터를 수신하고, 로봇의 움직임을 수행하는 구동부를 포함하고, 리더기는 명령카드가 배치되는 벨트와, 벨트를 회전시키는 모터로 이루어져 일측에서 타측으로 명령카드를 이동시키는 운반부; 및 운반부에 배치되어 이동되는 명령카드가 통과될 수 있도록 개방부가 형성되고, 개방부를 통과하는 명령카드로부터 동작데이터를 수신하는 인식부; 인식부에 우선적으로 통과하는 명령카드에 저장된 동작데이터부터 순차적으로 저장하는 저장부; 및 저장부에 저장되는 동작데이터를 하나의 코딩데이터로 변환하는 제어부를 포함하되, 명령카드와 인식부는 NFC(near field communication)방식이 사용되고, 제어부는 명령카드와 인식부 간 오류가 발생할 경우, 로봇을 통해 외부에서 오류표시를 인지할 수 있도록 신호를 생성하여 로봇에 전송할 수 있다.

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본 발명은 로봇이 이동되는 플레이매트; 및 플레이매트 상에 배치되어 로봇의 움직이는 차단하는 방해물을 더 포함한다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 특정 움직임을 수행하는 로봇, 움직임에 해당되는 동작데이터를 저장하는 적어도 하나 이상의 명령카드로 구성되는 카드부, 명령카드로부터 동작데이터를 수신하여 로봇을 이동시키기 위한 코딩데이터로 변환하는 리더기 및 코딩데이터를 수신하여 로봇의 움직임을 수행하는 구동부를 포함하는 아이용 코딩학습시스템에 있어서, 로봇이 특정위치까지 이동되기 위한 명령카드가 선별되어 리더기의 벨트에 배치되고, 벨트를 회전시키는 모터가 명령카드를 일측에서 타측으로 이동시켜 순차적으로 리더기의 인식부를 통과시키는 단계; 명령카드의 인식이 가능한지 여부를 판단하는 단계; 인식부를 우선적으로 통과하는 명령카드에 저장된 동작데이터부터 순차적으로 저장하는 단계; 저장된 동작데이터를 하나의 코딩데이터로 변환하여 구동부에 전송하는 단계; 코딩데이터를 수신하여 구동부를 통해 로봇의 움직임을 수행하는 단계를 포함하고, 명령카드의 인식이 가능한지 여부를 판단하는 단계는 명령카드와 인식부간 오류가 발생할 경우, 로봇을 통해 외부에서 오류표시를 인지할 수 있도록 신호를 생성하여 로봇에 전송할 수 있다.

본 발명에 따른 아이용 코딩학습시스템 및 시스템 및 방법은 카드부를 통해 아이가 직관적으로 로봇을 특정 방향으로 이동하도록 구상, 설계할 수 있다.

또한, 리더기를 통해 아이가 구상, 설계한 코딩을 단순한 행동으로 용이하게 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 아이용 코딩학습시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 카드부를 구성하는 명령카드의 다양한 예를 나타내는 도이다.
도 3은 도 1에 도시된 리더기와 로봇의 블록도이다.
도 4a는 도 1에 도시된 리더기의 사시도이다.
도 4b는 도 1에 도시된 로봇의 정면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 로봇이 배치되는 플레이매트를 나타내는 도이다.
도 6은 도 1에 도시된 아이용 코딩학습시스템을 통한 학습방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 아이용 코딩학습시스템에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 아이용 코딩학습시스템의 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 카드부를 구성하는 명령카드의 다양한 예를 나타내는 도이다.

도 1,2를 참조하면, 아이용 코딩학습시스템(100, 이하 ‘시스템’이라 함)은 카드부(110), 리더기(120), 로봇(130)을 포함한다.

상기 카드부(110)는 상기 로봇(130)의 특정 움직임에 해당되는 동작데이터를 저장하기 위한 구성으로써, 제1카드(111), 제2카드(112), 제3카드(113), ~ , 제n카드(114)와 같이 적어도 하나 이상의 NFC(near field communication)방식의 명령카드를 포함한다.

일예로, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 명령카드는 상,하,좌,우와 같이 상기 로봇(130)이 이동되는 방향, 또는 1,2,3,4와 같이 로봇(130)이 이동되는 칸수의 동작데이터가 저장된다.

이와 같이, 쉽게 인지할 수 있는 화살표와 숫자가 상기 카드부(110)에 도시됨으로써 아이가 직관적으로 로봇(130)을 특정 방향으로 이동하도록 구상, 설계할 수 있다.

상기 리더기(120)는 NFC방식으로 상기 명령카드로부터 동작데이터를 수신하여 로봇(130)을 이동시키기 위한 코딩데이터로 변환하기 위한 구성이다.

도 3은 도 1에 도시된 리더기와 로봇의 블록도이고, 도 4a는 도 1에 도시된 리더기의 사시도이며, 도 4b는 도 1에 도시된 로봇의 정면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 리더기(120)는 운반부(121), 인식부(122), 저장부(123), 제어부(124)를 포함한다.

상기 운반부(121)는 상기 리더기(120)의 일측으로부터 타측으로 상기 명령카드를 이동시키는 구성이다.

보다 구체적으로, 상기 운반부(121)는 양측단부가 연결되고 상기 명령카드가 배치되는 벨트와, 상기 벨트를 회전시키는 모터를 포함한다.

일예로 상기 모터는 스테핑모터가 사용될 수 있으며, 상기 제어부(124)로부터 생성되는 펄스신호를 통해 일정한 각도만큼 회전되어 상기 벨트에 배치되는 상기 명령카드를 일정거리만큼 이동시킬 수 있다.

상기 인식부(122)는 상기 운반부(121)에 의해 이동중인 상기 명령카드로부터 동작데이터를 수신하는 구성으로, 상기 벨트의 폭방향을 따라 상기 리더기(120)의 중앙부에 설치된다.

여기서, 상기 인식부(122)는 상기 운반부(121)에 배치되어 이동되는 상기 명령카드가 통과될 수 있도록 개방부가 형성된다.

상기 명령카드와 인식부(122)는 NFC(near field communication)방식이 사용되며, 상기 명령카드 통과 시, 상기 명령카드로부터 동작데이터를 수신한다.

이와 같이, 상기 로봇(130)을 특정위치까지 이동시키기 위하여 아이가 선택한 상기 명령카드가 상기 운반부(121)에 배치되어 순차적으로 상기 인식부(122)를 통과함으로써 동작데이터가 중복인식되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 동작데이터의 인식을 위한 추가구성을 배제할 수 있으므로 상기 시스템(100)의 단가를 최소화할 수 있다.

또한, 상기 시스템(100)을 수행하는 아이가 상기 운반부(121)를 작동시킨 상태에서 단순히 상기 운반부(121)에 상기 명령카드를 배치하는 행동만으로 동작데이터의 인식을 수행할 수 있다.

상기 저장부(123)는 상기 인식부(122)를 통해 전달되는 동작데이터를 저장하기 위한 구성이며, 상기 인식부(122)에 우선적으로 통과하는 상기 명령카드에 저장된 동작데이터부터 순차적으로 저장한다.

상기 제어부(124)는 상기 저장부(123)에 저장되는 동작데이터를 하나의 코딩데이터로 변환하는 구성이다.

즉, 상기 로봇(130)을 특정위치까지 이동시키기 위하여 아이가 선택한 상기 명령카드의 총 개수만큼 동작데이터를 종합하여 하나의 코딩데이터로 변환한다.

즉, 아이가 상기 명령카드를 순차적으로 상기 운반부(121)에 배치하여 상기 인식부(122)를 통과시킴에 따라 상기 명령카드의 총 개수 및 로봇(130)의 이동경로가 설정된다.

여기서, 도면 상에 도시되어 있지 않지만 상기 시스템(100)은 타이머를 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 타이머를 통해 상기 명령카드가 최초로 상기 인식부(122)를 통과하는 시점을 기준하여 경과되는 시간을 기설정하고, 기설정된 시간이 초과될 경우 상기 인식부(122)를 통과한 상기 명령카드를 통해 상기 명령카드의 총 개수 및 상기 로봇(130)의 이동경로가 설정될 수 있다.

상기 제어부(124)는 전술된 기능 외에, 상기 인식부(122)가 상기 명령카드의 인식이 가능한지 여부를 판단한다.

여기서, 상기 명령카드와 인식부(122) 간 인식오류가 발생할 경우 상기 제어부(124)는 후술되는 상기 로봇(130)의 조명(134) 또는 스피커(133)를 통해 외부에서 오류표시를 인지할 수 있도록 신호를 생성하여 전송할 수 있다.

상기 로봇(130)은 구동부(131), 감지부(132), 스피커(133), 조명(134)을 포함한다.

상기 구동부(131)는 코딩데이터를 수신하고, 상기 로봇(130)에 설치되는 바퀴를 회전시켜 움직임을 수행하기 위한 구성이며, 모터와 같은 공지의 회전장치가 사용될 수 있다.

여기서 상기 구동부(131)는 코딩데이터를 수신하기 위한 별도의 수신장치를 포함할 수 있으며, 공지의 유선 또는 무선(ex. 블루투스) 방식을 통해 상기 리더기(120)와 연결될 수 있다.

상기 감지부(132)는 상기 로봇(130)의 이동경로에 배치되는 장애물(151, 도 5 도시)을 인지하기 위한 구성이고, 상기 스피커(133)와 조명(134)은 상기 로봇(130)의 내부에 설치되어 상황별로 다양한 음향을 생성하고 색상을 발광하기 위한 구성이다.

일 예로, 전술된 바와 같이 상기 인식부(122)의 오류가 발생할 경우, 푸른색을 시차를 두어 점등시킬 수 있다.

다른 예로, 상기 로봇(130)이 코딩데이터에 따라 이동 시, 상기 감지부(132)가 이동방향에 조형물이 배치된 것을 인지하여 상기 로봇(130)의 진행이 불가할 경우 붉은색을 시차를 두어 점등시킬 수 있다.

그리고 전술된 예에 따라 상기 스피커(133)는 음향을 시차를 두어 생성할 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 로봇이 배치되는 플레이매트를 나타내는 도이다.

상기 플레이매트(140)는 상기 로봇(130)이 배치되어 이동되는 구성이며, 격자가 도시되어 아이가 상기 로봇(130)이 이동하는 방향 및 칸수를 쉽게 인지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 플레이매트(140)는 상기 로봇(130)의 출발점과 도착점(152)이 매트상에 직접 도시되거나, 종이 또는 패드에 도시되어 배치될 수 있다.

즉, 상기 로봇(130)이 출발점에 배치되면 아이는 상기 로봇(130)이 도착점으로 이동될 수 있는 경로를 구상하고, 이에 맞는 상기 명령카드를 선별할 수 있다.

여기서, 상기 플레이매트(140) 상에 배치되는 상기 방해물(151)의 개수를 조절하여 아이의 판단능력 별로 난이도를 조절할 수 있다.

상기 시스템(100)은 상기 리더기(120)를 복수 개로 구성하고 상기 로봇(130)과 연동하여 여러 명이 동시에 게임을 즐길 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 전술된 상기 시스템을 통한 코딩학습방법에 대하여 을 살펴보도록 한다.

도 6은 도 1에 도시된 아이용 코딩학습시스템을 통한 학습과정을 나타내는 순서도이다.

도 6을 참조하면, 상기 시스템(100)이 시작될 경우 우선, 상기 리더기(120) 및 로봇(130)이 초기화가 된다.(S110)

이후, 아이가 상기 로봇(130)이 특정위치까지 이동되기 위한 상기 명령카드를 선별하여 운반부(121)에 배치하고, 상기 운반부(121)가 상기 명령카드를 이동시켜 순차적으로 상기 인식부(122)를 통과시킨다.(S120)

이후, 상기 제어부(124)가 상기 명령카드의 인식이 가능한지 여부를 판단한다.(S130)

여기서, 상기 인식부(122)의 오류가 발생할 경우 상기 제어부(124)는 상기 로봇(130)의 조명(134) 또는 스피커(133)를 통해 외부에서 오류표시를 인지할 수 있도록 신호를 생성하여 상기 구동부(131)로 전송한다.

그리고 상기 인식부(122)의 오류가 해소되면, 카드이동단계(S120)부터 다시 시작될 수 있다.

상기 명령카드의 인식이 가능할 경우, 상기 저장부(123)가 상기 인식부(122)를 우선적으로 통과하는 상기 명령카드에 저장된 동작데이터부터 순차적으로 저장한다.(S140)

이후, 상기 제어부(124)가 상기 저장부(123)에 저장된 동작데이터를 하나의 코딩데이터로 변환하여 상기 구동부(131)에 전송한다.(S150)

이후, 상기 구동부(131)가 바퀴를 회전시켜 상기 로봇(130)의 움직임을 수행한다.(S160)

여기서, 상기 로봇(130)이 코딩데이터에 따라 이동 시, 상기 감지부(132)가 이동방향에 상기 방해물(151)이 배치된 것을 인지하여 상기 로봇(130)의 진행이 불가하거나, 경로를 벗어날 경우, 전술된 초기화 단계(S110)부터 다시 시작될 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 시스템 및 방법은 상기 카드부(110)를 통해 아이가 직관적으로 상기 로봇을 특정 방향으로 이동하도록 구상, 설계할 수 있다.

또한, 상기 리더기(120)를 통해 아이가 구상, 설계한 코딩을 단순한 행동으로 용이하게 구현할 수 있다.

상기와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 아이용 코딩학습시스템 110 : 카드부
120 : 리더기 121 : 운반부
122 : 인식부 123 : 저장부
124 : 제어부 130 : 로봇
131 : 구동부 132 : 감지부
133 : 스피커 134 : 조명
140 : 플레이매트 150 : 조형물
151 : 장애물 152 : 출발점, 도착점

Claims (5)

1. 특정 움직임을 수행하는 로봇;
   상기 움직임에 해당되는 동작데이터를 저장하는 적어도 하나 이상의 명령카드로 구성되는 카드부;
   상기 명령카드로부터 상기 동작데이터를 수신하여 상기 로봇을 이동시키기 위한 코딩데이터로 변환하는 리더기; 및
   상기 코딩데이터를 수신하고, 상기 로봇의 움직임을 수행하는 구동부;
   를 포함하고,
   상기 리더기는,
   상기 명령카드가 배치되는 벨트와, 상기 벨트를 회전시키는 모터로 이루어져 일측에서 타측으로 상기 명령카드를 이동시키는 운반부; 및
   상기 운반부에 배치되어 이동되는 상기 명령카드가 통과될 수 있도록 개방부가 형성되고, 상기 개방부를 통과하는 상기 명령카드로부터 상기 동작데이터를 수신하는 인식부;
   상기 인식부에 우선적으로 통과하는 상기 명령카드에 저장된 상기 동작데이터부터 순차적으로 저장하는 저장부; 및
   상기 저장부에 저장되는 상기 동작데이터를 하나의 코딩데이터로 변환하는 제어부;
   를 포함하되,
   상기 명령카드와 인식부는 NFC(near field communication)방식이 사용되고,
   상기 제어부는 상기 명령카드와 인식부 간 오류가 발생할 경우, 상기 로봇을 통해 외부에서 오류표시를 인지할 수 있도록 신호를 생성하여 상기 로봇에 전송하는 아이용 코딩학습시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 로봇이 이동되는 플레이매트; 및
   상기 플레이매트 상에 배치되어 상기 로봇의 움직이는 차단하는 방해물;
   을 더 포함하는 아이용 코딩학습시스템.
   
5. 특정 움직임을 수행하는 로봇, 상기 움직임에 해당되는 동작데이터를 저장하는 적어도 하나 이상의 명령카드로 구성되는 카드부, 상기 명령카드로부터 상기 동작데이터를 수신하여 상기 로봇을 이동시키기 위한 코딩데이터로 변환하는 리더기 및 상기 코딩데이터를 수신하여 상기 로봇의 움직임을 수행하는 구동부를 포함하는 아이용 코딩학습시스템에 있어서,
   상기 로봇이 특정위치까지 이동되기 위한 상기 명령카드가 선별되어 상기 리더기의 벨트에 배치되고, 상기 벨트를 회전시키는 모터가 상기 명령카드를 일측에서 타측으로 이동시켜 순차적으로 상기 리더기의 인식부를 통과시키는 단계;
   상기 명령카드의 인식이 가능한지 여부를 판단하는 단계;
   상기 인식부를 우선적으로 통과하는 상기 명령카드에 저장된 동작데이터부터 순차적으로 저장하는 단계;
   저장된 동작데이터를 하나의 코딩데이터로 변환하여 상기 구동부에 전송하는 단계;
   상기 코딩데이터를 수신하여 상기 구동부를 통해 상기 로봇의 움직임을 수행하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 명령카드의 인식이 가능한지 여부를 판단하는 단계는,
   상기 명령카드와 인식부간 오류가 발생할 경우, 상기 로봇을 통해 외부에서 오류표시를 인지할 수 있도록 신호를 생성하여 상기 로봇에 전송하는 아이용 코딩학습방법.

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