KR102421658B1 - 스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 게임 장치 - Google Patents

스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 게임 장치 Download PDF

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KR102421658B1
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김희영
김석봉
오영란
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경상남도 (교육청)
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Abstract

스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 게임 장치가 제공된다. 실시예에 따른 스마트 건강 관리 장치는 스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 장치에 관한 것으로, 사용자의 건강 동작에 대응하여 움직이는 스마트 로봇을 통해 인공지능(AI) 기반의 기계 학습과 코딩에 대한 프로그래밍 교육을 쉽고 효율적으로 제공하여, 학생들의 적극적인 수업 참여를 유도하며, 학생들이 재미있게 AI 기반의 기계 학습과 코딩의 원리를 이해할 수 있도록 지원할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 게임 장치는 게임을 수행함에 따라 여러 운동 자세를 취하게 되어 사용자의 건강이 증진되는 것을 지원할 수 있다.

Description

스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 게임 장치{Smart health management game device for performing smart health management game}
본 발명은 스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 장치에 관한 것으로, 사용자의 건강 동작에 대응하여 움직이는 스마트 로봇을 통해 인공지능(AI) 기반의 기계 학습과 코딩에 대한 프로그래밍 교육을 쉽고 효율적으로 제공하여, 학생들의 적극적인 수업 참여를 유도하며, 학생들이 재미있게 AI 기반의 기계 학습과 코딩의 원리를 이해할 수 있도록 지원할 수 있는 스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 장치에 관한 것이다.
코딩 교육은 크게 컴퓨터 프로그램 코딩, 스마트폰 앱 코딩, 전자부품을 이용한 하드웨어 코딩으로 나눌 수 있다. 이 중에서 하드웨어 코딩은 전자회로, 메카트로닉스, 소프트웨어를 모두 다루는 가장 높은 수준의 코딩 과목이다. 현재 하드웨어 코딩에서 가장 많이 사용되는 도구는 아두이노 보드이다. 아두이노 보드는 2005년 이탈리아의 한 디자인학교에서 하드웨어에 익숙하지 않은 학생들이 자신의 디자인 작품을 손쉽게 제어할 수 있도록 개발된 비전공자용 프로그래밍 보드인데 일반인들과 학생들이 사용할 수 있을 만큼 사용이 쉽고, 관련된 전자부품이 많이 제작되면서 현재 국내 코딩 교육에서도 가장 많이 사용되고 있다.
교육부의 초, 중등 코딩 교육 의무화 방침에 따라 코딩 교육이 많은 관심을 받고 있으며, 다양한 방식으로 학생들을 위한 코딩 교육이 연구, 개발되고 있다. 또한, 4차 산업의 도래와 함께 인공지능 기반의 기계 학습에 대한 관심도 증가되고 있는 상황으로, 초, 중등 교육에서도 이러한 인공지능(AI) 기반의 기계 학습에 대한 교육이 많은 관심을 받고 있으며, 이의 필요성이 대두되고 있다.
다만, 코딩 교육과 AI 기반의 기계 학습의 프로그래밍 교육의 경우, 난해한 프로그래밍 언어와 복잡한 논리 관계로 학습 수준이 다소 어려운 편에 속하며, 공교육 현장에서 학생들에게 쉽고, 효율적으로 전달되기 어려운 문제가 있다.
한국 등록특허 제10-1817206호
본 발명의 목적은, 인공지능(AI) 기반의 기계 학습과 코딩에 대한 프로그래밍 교육을 쉽고 효율적으로 제공하여, 학생들의 적극적인 수업 참여를 유도하며, 학생들이 재미있게 AI 기반의 기계 학습과 코딩의 원리를 이해할 수 있도록 지원할 수 있는 스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 게임을 수행함에 따라 여러 운동 자세를 취하게 되어 사용자의 건강이 증진되는 것을 지원할 수 있는 스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 게임 장치는 복수의 라인 및 상기 복수의 라인이 교차함에 따라 정의되는 복수의 포인트를 포함하는 게임판으로, 상기 복수의 포인트 중 상기 게임판의 모서리 영역에 위치한 포인트는 도착 포인트에 해당하는, 게임판; 상기 스마트 건강 관리 게임의 설명 영상을 사용자에게 제공하는 관리자 장치로서, 상기 도착 포인트가 아닌 포인트 중에서 시작 포인트를 랜덤하게 결정하도록 구성되는, 관리자 장치; 상기 시작 포인트에 배치되고, 학습된 게임 모델을 통해 상기 라인을 따라 이동하도록 구성되는 게임 장치; 상기 게임 장치에 대응되는 사용자 장치로서, 상기 게임 모델을 학습하기 위한 게임 모델 구축 프로그램, 구축된 게임 모델을 통해 상기 게임 장치를 제어하는 제어 프로그램을 포함하는 데이터 저장부; 사용자의 명령이 입력되는 입력부; 상기 게임 장치와의 연결을 위한 인터페이스부; 상기 게임 모델 구축 프로그램 및 제어 프로그램 중 적어도 하나를 출력하는 출력부; 상기 게임 모델 구축 프로그램, 상기 제어 프로그램, 상기 데이터 저장부, 상기 입력부, 상기 인터페이스부 및 상기 출력부를 제어하도록 구성된 제어부를 포함하는 사용자 장치; 및 상기 사용자를 촬영하여 상기 사용자의 자세 이미지를 생성하고, 생성된 사용자의 자세 이미지를 상기 사용자 장치로 제공하는 카메라를 포함하되, 상기 게임 모델은 사용자의 자세 이미지를 인식하여 사용자의 자세를 분류하도록 학습된 자세 분류 모델 및 상기 자세 분류 모델을 통해 분류된 적어도 하나의 사용자의 자세에 따라 상기 게임 장치의 이동 방향을 결정하도록 학습되는 이동 모델을 포함하고, 상기 자세 분류 모델은 서로 상이한 운동 자세인 사용자 제1 운동 자세, 사용자의 제2 운동 자세, 사용자의 제3 운동 자세, 사용자의 제4 운동 자세와 사용자의 정지 자세를 각각 구분하도록 학습되고, 상기 이동 모델은 연속적으로 입력되는 상기 제1 운동 자세와 상기 사용자의 정지 자세에 대응하여 상기 게임 장치를 제1 방향으로 이동하도록 학습되고, 연속적으로 입력되는 상기 제2 운동 자세와 상기 사용자의 정지 자세에 대응하여 상기 게임 장치를 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 이동하도록 학습되고, 연속적으로 입력되는 상기 제3 운동 자세와 상기 사용자의 정지 자세에 대응하여 상기 게임 장치를 상기 제1 방향과 수직인 제3 방향으로 이동하도록 학습되며, 연속적으로 입력되는 상기 제4 운동 자세와 상기 사용자의 정지 자세에 대응하여 상기 게임 장치를 상기 제3 방향과 반대 방향인 제4 방향으로 이동하도록 학습된다.
또한, 상기 게임판은 사각 형상으로 4개의 모서리 영역에 위치한 4개의 포인트가 위치하고, 상기 관리자 장치는 상기 4개의 포인트 중 하나를 상기 도착 포인트로 랜덤하게 결정하며, 상기 관리자 장치는 상기 도착 포인트를 센서를 통해 실시간으로 모니터링하여 모니터링 정보를 생성하고, 생성된 모니터링 정보에 기초하여 상기 게임 장치의 상기 도착 포인트로의 이동 여부를 판단하며, 상기 사용자의 신체에 착용되어 사용자의 자세 변화에 따른 자세 정보를 생성하도록 구성된 자이로 센서를 더 포함하고, 상기 자이로 센서는 사용자의 자세 정보를 상기 사용자 장치에 제공하며, 상기 자세 분류 모델은 상기 자이로 센서로부터 제공되는 사용자의 자세 정보를 더 고려하여 사용자의 자세를 분류하도록 학습될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 장치는 인공지능(AI) 기반의 기계 학습과 코딩에 대한 프로그래밍 교육을 쉽고 효율적으로 제공하여, 학생들의 적극적인 수업 참여를 유도하며, 학생들이 재미있게 AI 기반의 기계 학습과 코딩의 원리를 이해할 수 있도록 지원할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 게임 장치는 게임을 수행함에 따라 여러 운동 자세를 취하게 되어 사용자의 건강이 증진되는 것을 지원할 수 있다.
상술한 내용과 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 건강 관리 게임 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 게임판의 예시적인 이미지이다.
도 3은 게임판 상에 시작 위치와 도착 위치가 결정되고 게임 장치가 배치된 예시적인 상태를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 블록도이다.
도 5 내지 도 7은 자세 분류 모델을 구축하는 예시적인 화면을 도시한다.
도 8은 제1 운동 자세 내지 제4 운동 자세의 예시적인 동작을 나타낸다.
도 9는 이동 모델을 구축하는 프로그램 화면을 예시적으로 나타낸다.
도 10는 사용자의 자세에 대응하여 이웃 포인트로 이동한 게임 장치를 예시적으로 도시한다.
도 11은 게임판에 생성된 장애물을 회피하여 이동한 게임 장치를 예시적으로 도시한다.
도 12는 도착 위치에 도착한 게임 장치를 예시적으로 도시한다.
본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 용어나 단어는 일반적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니된다. 발명자가 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어나 단어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 따라, 본 발명의 기술적 사상과 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명이 실현되는 하나의 실시예에 불과하고, 본 발명의 기술적 사상을 전부 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 및 응용 가능한 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 제1, 제2, A, B 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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는' 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는, 도 1 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 게임 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 건강 관리 게임 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 게임판의 예시적인 이미지이다. 도 3은 게임판 상에 시작 위치와 도착 위치가 결정되고 게임 장치가 배치된 예시적인 상태를 도시한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 블록도이다. 도 5 내지 도 7은 자세 분류 모델을 구축하는 예시적인 화면을 도시한다. 도 8은 제1 운동 자세 내지 제4 운동 자세의 예시적인 동작을 나타낸다. 도 9는 이동 모델을 구축하는 프로그램 화면을 예시적으로 나타낸다. 도 10는 사용자의 자세에 대응하여 이웃 포인트로 이동한 게임 장치를 예시적으로 도시한다. 도 11은 게임판에 생성된 장애물을 회피하여 이동한 게임 장치를 예시적으로 도시한다. 도 12는 도착 위치에 도착한 게임 장치를 예시적으로 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 건강 관리 게임 장치(10)는 게임판(100), 관리자 장치(110), 게임 장치(120), 사용자 장치(130) 및 카메라(140), 자이로 센서(150)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 건강 관리 게임 장치(10)는 스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 게임 장치에 해당한다. 스마트 건강 관리 게임은 사용자의 자세에 따라 게임 장치(120)가 이동되도록 하여, 사용자가 게임을 하면서 자연스럽게 운동도 함께 수행할 수 있는 게임으로, 이를 통해 사용자의 건강 관리를 지원할 수 있다.
게임판(100)은 스마트 건강 관리 게임이 수행되는 공간에 해당한다. 도 2를 참조하면, 게임판(100)은 복수의 라인 및 상기 복수의 라인이 교차함에 따라 정의되는 복수의 포인트를 포함한다. 복수의 포인트 중 게임판(100)의 모서리 영역에 위치한 포인트는 도착 포인트일 수 있다. 스마트 건강 관리 게임에서, 사용자는 복수의 포인트 중 하나에 배치된 게임 장치를 건강에 도움이 되는 자세를 취하여 도착 포인트로 이동시키게 된다. 예시적으로, 게임판(100)은 사각 형상으로 구성될 수 있으며, 도 2와 같이 직사각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
관리자 장치(110)는 사용자의 게임 수행을 지원하는 관리자 장치에 해당한다. 관리자 장치(110)는 스마트 건강 관리 게임의 설명 영상을 사용자에게 제공하여 사용자가 게임을 원활히 진행하는 것을 지원할 수 있다. 또한, 관리자 장치(110)는 사용자의 시작 위치를 랜덤하게 결정할 수 있다. 관리자 장치(110)는 도착 포인트가 아닌 포인트 중에서 시작 포인트를 랜덤하게 결정하도록 구성될 수 있다. 또한, 관리자 장치(110)는 게임판의 모서리 영역이 복수로 구성되는 경우, 복수의 모서리 영역에 위치한 복수의 포인트 중 하나를 도착 포인트로 랜덤하게 결정할 수 있다. 즉, 관리자 장치(110)는 게임판 상에서 사용자의 시작 위치와 도착 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 게임판(100)이 사각 형상으로 구성되는 경우, 4개의 모서리 영역에 위치한 4개의 포인트가 위치하고, 4개의 포인트 중 하나가 도착 포인트로 결정될 수 있다.
관리자 장치(110)는 하나의 컴퓨팅 장치로 구성되어 관리자에게 제공될 수 있으며, 노트북으로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적으로, 관리자 장치(110)는 설명 영상과 시작 위치, 도착 위치를 결정하는 프로그램이 저장되는 데이터 저장부, 사용자의 명령이 입력되는 입력부, 외부 장치와의 연결을 위한 인터페이스부, 상기 설명 영상과 시작 위치, 도착 위치를 결정하는 프로그램을 출력하는 출력부 및 상기 설명 영상과 시작 위치, 도착 위치를 결정하는 프로그램, 상기 데이터 저장부, 상기 입력부, 상기 인터페이스부 및 상기 출력부를 제어하도록 구성된 제어부를 포함한다.
도 3을 참조하면, 게임판의 녹색 모서리 영역에 대응하는 포인트가 도착 포인트로 결정되고, 시작 포인트로 결정된 포인트 상에 게임 장치(120)가 배치된 상태인 것을 알 수 있다.
게임 장치(120)는 게임판(100) 상에서 복수의 포인트를 라인을 따라 이동하도록 구성될 수 있다. 게임 장치(120)는 이동부와 제어부로 구성될 수 있다. 이동부는 이동 수단이 바퀴 형태인 차륜형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 이동 수단이 궤도 형태인 무한궤도형일 수도 있다. 이동부는 라인을 따라 이동될 수 있으며, 제어부는 이러한 이동부의 라인 트레이싱을 제어할 수 있다. 여기서, 제어부는 학습된 게임 모델을 통해 제어되는 신호에 결정된 이동 방향에 따라 이동부가 현재 포인트에서 다른 포인트로 이동하는 것을 제어하게 된다. 게임 장치(120)는 현재 포인트에서 다음 포인트로 라인을 따라 이동할 수 있다. 사용자는 학습된 게임 모델을 통해 게임 장치(120)의 이동 방향을 결정하고 다음 포인트로 이동하는 것을 제어할 수 있다.
사용자 장치(130)는 게임 장치(120)에 대응되는 장치로, 게임 모델이 학습되는 것을 지원할 수 있으며, 학습된 게임 모델을 통해 게임 장치(120)가 제어되는 것을 지원할 수 있다. 도 4를 참조하면, 사용자 장치(130)는 게임 모델을 학습하기 위한 게임 모델 구축 프로그램, 구축된 게임 모델을 통해 상기 게임 장치를 제어하는 제어 프로그램을 포함하는 데이터 저장부(131); 사용자의 명령이 입력되는 입력부(132); 게임 장치(120)와의 연결을 위한 인터페이스부(133); 상기 게임 모델 구축 프로그램 및 제어 프로그램 중 적어도 하나를 출력하는 출력부(134); 상기 게임 모델 구축 프로그램, 상기 제어 프로그램, 상기 데이터 저장부, 상기 입력부, 상기 인터페이스부 및 상기 출력부를 제어하도록 구성된 제어부(135)를 포함할 수 있다.
여기서, 게임 모델은 사용자의 자세 이미지를 인식하여 사용자의 자세를 분류하도록 학습된 자세 분류 모델과 상기 자세 분류 모델을 통해 분류된 적어도 하나의 사용자의 자세에 따라 상기 게임 장치의 이동 방향을 결정하도록 학습되는 이동 모델을 포함할 수 있다. 또한, 게임 모델 구축 프로그램은 자세 분류 모델을 구축하는 프로그램과 이동 모델을 구축하는 프로그램을 각각 포함할 수 있다.
카메라(140)는 자세 분류 모델에 입력하기 위한 사용자의 자세 이미지를 생성할 수 있다. 카메라(140)는 자세 분류 모델의 학습을 위한 이미지를 생성할 수도 있으며, 게임이 수행되는 동안 사용자가 자세를 취하여 자세 이미지를 생성하기 위해 사용될 수도 있다. 즉, 카메라(140)는 상기 사용자를 촬영하여 상기 사용자의 자세 이미지를 생성하고, 생성된 사용자의 자세 이미지를 상기 사용자 장치로 제공할 수 있다.
사용자의 자세 이미지는 사용자 신체의 적어도 일부의 변화를 확인할 수 있도록 촬영된 이미지일 수 있다. 사용자의 자세 이미지는 사용자의 전신을 촬영한 이미지일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 변화되는 사용자의 신체 일부가 용이하게 확인될 수 있도록 변화되는 사용자의 신체 일부를 확대하여 촬영된 이미지일 수 있다.
실시예에서, 변화되는 사용자의 신체 일부는 사용자의 건강 개선에 도움이 되는 신체 부위일 수 있다. 예를 들어, 사용자의 자세 이미지는 목, 어깨, 손목, 무릎, 허리 등과 같은 신체 일부를 움직이는 스트레칭 자세일 수 있다. 스트레칭 자세에 의해 해당 신체 부위의 근육, 건, 인대 등이 이완되어 신진대사가 증진되고, 몸의 균형이 바로 잡히며, 피로에도 도움이 될 수 있어, 사용자의 전반적인 건강 개선에 도움이 될 수 있다.
자세 분류 모델을 구축하는 프로그램은 입력되는 이미지에 대응하는 복수의 클래스를 학습시키고, 입력된 이미지에 따라 분류된 클래스를 출력하는 분류 모델을 학습시키는 환경을 사용자에게 제공할 수 있다. 자세 분류 모델을 구축하는 프로그램은 티처블 머신과 같은 프로그램일 수 있다.
도 5 내지 도 7은 목을 스트레칭하는 자세를 방향에 따라 분류하는 자세 분류 모델을 구현하는 과정을 예시적으로 나타낸다. 각 자세에 대한 클래스를 도 5와 같이 각각 지정하고, 각 클래스에 대한 학습을 진행할 수 있다. 도 6은 사용자가 오른쪽으로 머리를 스트레칭하는 클래스에 대한 이미지 학습을 수행하는 과정, 도 7은 사용자가 머리를 움직이지 않는 클래스에 대한 이미지 학습을 수행하는 과정을 예시적으로 나타낸다.
상기 자세 분류 모델은 서로 상이한 운동 자세인 사용자 제1 운동 자세, 사용자의 제2 운동 자세, 사용자의 제3 운동 자세, 사용자의 제4 운동 자세와 사용자의 정지 자세를 각각 구분하도록 학습될 수 있다. 예시적으로, 사용자의 머리의 이동 방향을 각각 분류하도록 자세 분류 모델이 학습될 수 있다. 도 8을 참조하면, 제1 운동 자세는, 사용자가 머리를 앞으로 스트래칭하는 자세, 제2 운동 자세는 사용자가 머리를 뒤로 스트래칭하는 자세, 제3 운동 자세는 사용자가 머리를 오른쪽으로 스트래칭하는 자세, 제4 운동 자세는 사용자가 머리를 왼쪽으로 스트래칭하는 자세에 해당하며, 사용자의 정지 자세는 사용자가 머리를 움직이지 않는 자세를 의미한다. 사용자는 운동 자세의 변화가 용이하게 확인될 수 카메라(140)은 화각에 본인의 상반신이 포함되도록 위치하여 상술한 운동 자세를 취할 수 있으며, 자세 분류 모델을 학습시킬 수 있다.
자세 분류 모델을 구축하는 프로그램을 통해 학습된 자세 분류 모델을 링크를 통해 이동 모델을 구축하는 프로그램에 사용될 수 있다. 이동 모델을 구축하는 프로그램은 게임 장치(120)와 페어링되어 게임 장치(120)의 이동 방향을 결정할 수 있는 코딩 환경을 사용자에게 제공할 수 있다. 실시예에서, 도 9와 같이, 이동 모델의 구축은 블록 코딩 방식으로 코드를 입력하는 방식일 수 있으며, 사용자, 특히, 학생들에게 쉬운 작업 환경을 제공할 수 있다. 예를 들어, 게임 모델 구축 프로그램은 엔트리 코딩 프로그램 또는 스크래치 코딩 프로그램 등을 포함할 수 있다.
실시예에서, 이동 모델은 상기 자세 분류 모델을 통해 분류된 적어도 하나의 사용자의 자세에 따라 상기 게임 장치의 이동 방향을 결정하도록 학습될 수 있다. 즉, 사용자의 자세 하나에 대응하여 게임 장치의 이동 방향을 결정하도록 이동 모델이 구축될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에서, 상기 이동 모델은 연속적으로 입력되는 상기 제1 운동 자세와 상기 사용자의 정지 자세에 대응하여 상기 게임 장치를 제1 방향으로 이동하도록 학습되고, 연속적으로 입력되는 상기 제2 운동 자세와 상기 사용자의 정지 자세에 대응하여 상기 게임 장치를 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 이동하도록 학습되고, 연속적으로 입력되는 상기 제3 운동 자세와 상기 사용자의 정지 자세에 대응하여 상기 게임 장치를 상기 제1 방향과 수직인 제3 방향으로 이동하도록 학습되며, 연속적으로 입력되는 상기 제4 운동 자세와 상기 사용자의 정지 자세에 대응하여 상기 게임 장치를 상기 제3 방향과 반대 방향인 제4 방향으로 이동하도록 학습될 수 있다.
학습된 이동 모델은 제1 운동 자세를 취하고, 사용자가 머리를 움직이지 않는 정지 자세를 취하는 이미지가 입력되는 경우, 게임 장치를 제1 방향으로 하나의 포인트만큼 이동시킬 수 있다. 여기서, 제1 방향은 게임판의 상부에서 하부로 이동하는 방향일 수 있으며, 도 10에 도시된 D1 방향을 의미할 수 있다. 또한, 학습된 이동 모델은 제2 운동 자세를 취하고, 사용자가 머리를 움직이지 않는 정지 자세를 취하는 이미지가 입력되는 경우, 게임 장치를 제2 방향으로 하나의 포인트만큼 이동시킬 수 있다. 여기서, 제2 방향은 제1방향과 반대 방향에 해당한다. 학습된 이동 모델은 제3 운동 자세를 취하고, 사용자가 머리를 움직이지 않는 정지 자세를 취하는 이미지가 입력되는 경우, 게임 장치를 제3 방향으로 하나의 포인트만큼 이동시킬 수 있다. 여기서, 제3 방향은 제1 방향과 수직인 방향으로, 도 10에 도시된 D2 방향을 의미할 수 있다. 학습된 이동 모델은 제4 운동 자세를 취하고, 사용자가 머리를 움직이지 않는 정지 자세를 취하는 이미지가 입력되는 경우, 게임 장치를 제4 방향으로 하나의 포인트만큼 이동시킬 수 있다. 여기서, 제4 방향은 제3 방향의 반대 방향에 해당한다. 상기와 같이 학습된 이동 모델과 자세 분류 모델을 포함하도록 게임 모델이 구축될 수 있으며, 구축된 게임 모델을 이용하여 스마트 건강 관리 게임이 수행되게 된다.
사용자는 게임 장치(120)가 시작 포인트에서 도착 포인트에 이동될 수 있도록 게임 모델에 명령을 카메라(140)를 통해 입력할 수 있다. 시작 포인트에서 도착 포인트로의 이동될 수 있는 경로는 다양하게 존재할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 제4 운동 자세를 취하고, 사용자가 머리를 움직이지 않는 정지 자세를 취하하여 입력 이미지를 생성하여 게임 모델에 명령을 입력할 수 있다. 이에 따라, 게임 장치(120)는 도 10과 같이, 시작 위치에서 제4 방향에 따라 게임 장치(120)가 한 포인트만큼 이동될 수 있다. 즉, 사용자는 먼저 왼쪽 방향으로 이동하는 것을 결정할 수 있다.
게임 장치(120)의 이동을 확인한 사용자는 계속해서 게임 장치(120)를 이동시키기 위한 명령을 입력할 수 있다. 여기서, 게임판(100)은 게임 장치(120)가 이동할 수 없는 장애물(101)을 포함할 수 있다. 장애물(101)은 도 10과 같이 포인트에 대응하여 위치할 수 있다. 여기서, 장애물(101)에 의해 현재 위치에서 위쪽 방향으로의 이동은 불가능할 수 있다. 따라서, 사용자는 다시 왼쪽 방향으로 이동하는 것을 결정할 수 있으며, 이를 위한 명령을 게임 모델에 입력할 수 있다. 즉, 사용자는 제4 운동 자세를 취하고, 사용자가 머리를 움직이지 않는 정지 자세를 취하하여 입력 이미지를 생성하여 게임 모델에 명령을 입력할 수 있다. 사용자의 명령에 대응하여 게임 장치(120)는 다시 왼쪽 방향으로 도 11와 같이 이동될 수 있다.
사용자는 게임 장치(120)가 위쪽 방향, D1의 반대 방향으로 두 번 이동하도록 명령을 생성하여 입력할 수 있으며, 이에 따라 게임 장치(120)는 도 12과 같이, 도착 포인트에 도달하게 된다.
실시예에서, 관리자 장치(110)는 도착 포인트를 모니터링하도록 구성되어 게임 장치(120)가 도착 포인트에 도달하는 것을 확인할 수 있다. 관리자 장치(110)는 게임 장치(120)가 도착 포인트에 도달하는 경우, 스마트 건강 관리 게임을 종료할 수 있다. 실시예에서, 관리자 장치(110)는 센서(111)를 통해 실시간으로 도착 포인트를 모니터링하여 모니터링 정보를 생성하도록 구성될 수 있다. 예시적으로, 모니터링 정보는 이전 센싱 정보와 현재 센싱 정보와의 변동이 생겼을 때 생성될 수 있으며, 관리자 장치(110)는 생성된 모니터링 정보에 기초하여 게임 장치의 도착 포인트로의 이동 여부를 판단할 수 있다. 예시적으로, 센서(111)는 RGB 카메라 장치 또는 적외선 카메라 장치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
자이로 센서(150)는 사용자의 신체에 착용되어 사용자의 자세 변화에 따른 자세 정보를 생성하도록 구성된다. 자이로 센서(150)는 자세 변화를 용이하게 구별할 수 있는 사용자의 신체에 부착될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 목 스트레칭에 따라 자세 변화를 분류하는 경우, 자이로 센서(150)는 사용자의 머리 부분에 위치할 수 있다.
자이로 센서(150)는 사용자의 자세 변화에 따른 X, Y, Z 축 방향에 따른 각속도 변화를 측정할 수 있으며, 측정된 각속도 변화를 통해 자세 정보를 생성할 수 있다. 자이로 센서(150)는 사용자의 자세 정보를 사용자 장치에 제공할 수 있다. 게임 모델의 자세 분류 모델은 자이로 센서(150)로부터 제공되는 사용자의 자세 정보를 더 고려하여 사용자의 자세를 분류하도록 학습될 수 있다. 실시예에서, 자세 분류 모델은 이미지로 통해 분류되는 정보와 자이로 센서(150)로부터 제공되는 자세 정보의 정합 여부를 더 판단하도록 학습될 수 있으며, 자세 정보의 정합 여부에 기초하여 사용자 자세에 대한 분류가 수행될 수 있다.
또한, 실시예에서, 스마트 건강 관리 게임은 복수의 사용자가 참여할 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 사용자가 게임에 참여할 수 있다. 이러한 경우, 게임 장치(120)는 제1 내지 제4 사용자에 각각 대응하는 제1 내지 제4 게임 장치로 구성될 수 있다.
또한, 게임판의 시작 포인트는 상기 제1 내지 제4 사용자에 각각 대응하는 제1 내지 제4 시작 포인트를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 시작 포인트는 서로 상이한 위치로 관리자 장치(110)에 의해 결정될 수 있다. 실시예에서, 관리자 장치(110)는 제1 내지 제4 게임 장치가 이동하여야 하는 제1 내지 제4 도착 포인트도 랜덤하게 결정할 수 있다. 예를 들어, 사각 형상의 게임판(100)의 4개의 모서리 영역에 위치한 4개의 포인트는 랜덤하게 제1 내지 제4 도착 포인트로 결정될 수 있다.
사용자 장치(130)는 상기 제1 내지 제4 사용자에 각각 대응하는 제1 내지 제4 사용자 장치를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 사용자 장치 각각은 대응되는 게임 장치의 게임 모델을 학습하고, 학습된 게임 모델을 통해 대응되는 게임 장치를 제어하도록 구성된다. 즉, 학습된 게임 모델을 통해 제1 내지 제4 사용자는 대응되는 게임 장치를 도착 포인트로 이동시키는 게임을 수행하게 된다. 여기서, 가장 먼저 도착 포인트로 게임 장치를 이동시키는 사용자가 승리할 수 있다.
관리자 장치(110)는 상기 제1 내지 제4 게임 장치 중 대응되는 시작 포인트에서 대응되는 도착 포인트로 먼저 이동되는 게임 장치에 대응되는 사용자가 상기 스마트 건강 관리 게임을 승리한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 게임 장치는 스마트 건강 관리 게임과 수행하면서 인공지능(AI) 기반의 기계 학습과 코딩에 대한 프로그래밍 교육을 학생들에게 쉽고 효율적으로 제공할 수 있으며, 학생들의 적극적인 수업 참여를 유도하여 학생들이 재미있게 AI 기반의 기계 학습과 코딩의 원리를 이해하는 것을 지원할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 게임 장치는 게임을 수행함에 따라 여러 운동 자세를 취하게 되어 사용자의 건강이 증진되는 것을 지원할 수 있다.
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.

Claims (2)

  1. 스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 게임 장치로서,
    복수의 라인 및 상기 복수의 라인이 교차함에 따라 정의되는 복수의 포인트를 포함하는 게임판으로, 상기 복수의 포인트 중 상기 게임판의 모서리 영역에 위치한 포인트는 도착 포인트에 해당하는, 게임판;
    상기 스마트 건강 관리 게임의 설명 영상을 사용자에게 제공하는 관리자 장치로서, 상기 도착 포인트가 아닌 포인트 중에서 시작 포인트를 랜덤하게 결정하도록 구성되는, 관리자 장치;
    상기 시작 포인트에 배치되고, 학습된 게임 모델을 통해 상기 라인을 따라 이동하도록 구성되는 게임 장치;
    상기 게임 장치에 대응되는 사용자 장치로서, 상기 게임 모델을 학습하기 위한 게임 모델 구축 프로그램, 구축된 게임 모델을 통해 상기 게임 장치를 제어하는 제어 프로그램을 포함하는 데이터 저장부; 사용자의 명령이 입력되는 입력부; 상기 게임 장치와의 연결을 위한 인터페이스부; 상기 게임 모델 구축 프로그램 및 제어 프로그램 중 적어도 하나를 출력하는 출력부; 상기 게임 모델 구축 프로그램, 상기 제어 프로그램, 상기 데이터 저장부, 상기 입력부, 상기 인터페이스부 및 상기 출력부를 제어하도록 구성된 제어부를 포함하는 사용자 장치; 및
    상기 사용자를 촬영하여 상기 사용자의 자세 이미지를 생성하고, 생성된 사용자의 자세 이미지를 상기 사용자 장치로 제공하는 카메라를 포함하되,
    상기 게임 모델은 사용자의 자세 이미지를 인식하여 사용자의 자세를 분류하도록 학습된 자세 분류 모델 및 상기 자세 분류 모델을 통해 분류된 적어도 하나의 사용자의 자세에 따라 상기 게임 장치의 이동 방향을 결정하도록 학습되는 이동 모델을 포함하고,
    상기 자세 분류 모델은 서로 상이한 운동 자세인 사용자 제1 운동 자세, 사용자의 제2 운동 자세, 사용자의 제3 운동 자세, 사용자의 제4 운동 자세와 사용자의 정지 자세를 각각 구분하도록 학습되고,
    상기 이동 모델은 연속적으로 입력되는 상기 제1 운동 자세와 상기 사용자의 정지 자세에 대응하여 상기 게임 장치를 제1 방향으로 이동하도록 학습되고,
    연속적으로 입력되는 상기 제2 운동 자세와 상기 사용자의 정지 자세에 대응하여 상기 게임 장치를 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 이동하도록 학습되고,
    연속적으로 입력되는 상기 제3 운동 자세와 상기 사용자의 정지 자세에 대응하여 상기 게임 장치를 상기 제1 방향과 수직인 제3 방향으로 이동하도록 학습되며,
    연속적으로 입력되는 상기 제4 운동 자세와 상기 사용자의 정지 자세에 대응하여 상기 게임 장치를 상기 제3 방향과 반대 방향인 제4 방향으로 이동하도록 학습되는
    스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 게임 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 게임판은 사각 형상으로 4개의 모서리 영역에 위치한 4개의 포인트가 위치하고, 상기 관리자 장치는 상기 4개의 포인트 중 하나를 상기 도착 포인트로 랜덤하게 결정하며,
    상기 관리자 장치는 상기 도착 포인트를 센서를 통해 실시간으로 모니터링하여 모니터링 정보를 생성하고, 생성된 모니터링 정보에 기초하여 상기 게임 장치의 상기 도착 포인트로의 이동 여부를 판단하며,
    상기 사용자의 신체에 착용되어 사용자의 자세 변화에 따른 자세 정보를 생성하도록 구성된 자이로 센서를 더 포함하고,
    상기 자이로 센서는 사용자의 자세 정보를 상기 사용자 장치에 제공하며,
    상기 자세 분류 모델은 상기 자이로 센서로부터 제공되는 사용자의 자세 정보를 더 고려하여 사용자의 자세를 분류하도록 학습되는
    스마트 건강 관리 게임을 수행하기 위한 스마트 건강 관리 게임 장치.
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