KR102421664B1

KR102421664B1 - 발전소 건설 게임을 수행하기 위한 발전소 건설 게임 장치

Info

Publication number: KR102421664B1
Application number: KR1020220054161A
Authority: KR
Inventors: 민은기; 이슬혜; 이운희; 조상제; 박유정
Original assignee: 경상남도 (교육청)
Priority date: 2022-05-02
Filing date: 2022-05-02
Publication date: 2022-07-18

Abstract

발전소 건설 게임을 수행하기 위한 발전소 건설 게임 장치가 제공된다. 상기 발전소 건설 게임은 제1 사용자, 제2 사용자 및 제3 사용자가 함께 참여하는 발전소 건설 게임으로 발전소 건설을 위한 위치를 예측하고, 예측된 위치에 발전소 모형을 이동시키는 게임에 해당한다. 여기서, 제1 사용자, 제2 사용자 및 제3 사용자는 각각의 시작 위치가 배정될 수 있다. 각 시작 위치를 기준으로 예측된 건설 위치가 상기 각각의 시작 위치를 기준으로 최적의 위치와 일치되는 경우, 이동된 발전소 모형에 전류가 공급되어 발전소가 동작하게 되며, 게임은 성공한 것으로 완료되게 된다. 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 발전소 건설 게임을 수행하기 위한 발전소 건설 게임 장치는 발전소 코딩에 대한 프로그래밍 교육을 쉽고 효율적으로 제공하여, 학생들의 적극적인 수업 참여를 유도하며, 학생들이 재미있게 코딩의 원리를 이해하는 것이 지원될 수 있으며, 3개의 점으로부터의 거리의 합이 가장 짧은 위치를 의미하는 페르마 점에 대한 개념에 대한 이해와 학습을 학생들이 자연스럽게 수행하게 하는 것을 지원할 수 있다.

Description

발전소 건설 게임을 수행하기 위한 발전소 건설 게임 장치{Power plant building game device for performing power plant building game}

본 발명은 발전소 건설 게임을 수행하기 위한 발전소 건설 게임 장치에 관한 것으로, 발전소 건설 게임을 통해 코딩에 대한 프로그래밍 교육을 쉽고 효율적으로 제공하여, 학생들의 적극적인 수업 참여를 유도하며 학생들이 재미있게 코딩의 원리를 이해할 수 있도록 지원하는 발전소 건설 게임을 수행하기 위한 발전소 건설 게임 장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

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.

또한, 교육부의 초, 중등 코딩 교육 의무화 방침에 따라 코딩 교육이 많은 관심을 받고 있으며, 다양한 방식으로 학생들을 위한 코딩 교육이 연구, 개발되고 있다. 또한, 주입 방식의 수학 교육이 아닌 수학의 원리를 직접 체험하고 이해하는 방식의 수학 교육이 주목받고 있다.

다만, 코딩 교육의 경우, 난해한 프로그래밍 언어와 복잡한 논리 관계로 학습 수준이 다소 어려운 편에 속하며, 교육 현장에서 학생들에게 쉽고, 효율적으로 전달되기 어려운 문제가 있었으며, 수학의 원리를 체험하는 교육의 경우, 이를 위한 적절한 장치 및 교구가 교육 현장에 지원되지 못하는 문제가 있었다.

한국 등록특허 제10-1817206호

본 발명의 목적은, 발전소 건설 게임을 통해 코딩에 대한 프로그래밍 교육을 쉽고 효율적으로 제공하여, 학생들의 적극적인 수업 참여를 유도하며, 학생들이 재미있게 코딩의 원리를 이해하는 것을 지원하는 발전소 건설 게임을 수행하기 위한 발전소 건설 게임 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 3개의 점으로부터의 거리의 합이 가장 짧은 위치를 의미하는 페르마 점에 대한 개념에 대한 이해와 학습을 학생들이 자연스럽게 수행하는 지원하는 발전소 건설 게임을 수행하기 위한 발전소 건설 게임 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 발전소 건설 게임을 수행하기 위한 발전소 건설 게임 장치로서, 상기 발전소 건설 게임은 제1 사용자, 제2 사용자 및 제3 사용자가 함께 참여하는 발전소 건설 게임으로 발전소 건설을 위한 위치를 예측하고, 예측된 위치에 발전소 모형을 이동시키는 게임으로, 상기 발전소 건설 게임 장치는 복수의 라인 및 상기 복수의 라인이 교차함에 따라 정의되는 복수의 포인트를 포함하고, 사각 형상으로 구성된 게임판; 상기 제1 사용자의 제1 시작 포인트, 상기 제2 사용자의 제2 시작 포인트, 상기 제3 사용자의 제3 시작 포인트를 상기 게임판의 복수의 포인트에서 결정하도록 구성된 관리자 장치로, 상기 제1 시작 포인트, 제2 시작 포인트 및 제3 시작 포인트는 서로 상이한 위치인, 관리자 장치; 상기 제1 시작 포인트, 상기 제2 시작 포인트 및 상기 제3 시작 포인트를 기준으로 상기 게임판에서 발전소 건설을 위한 건설 위치를 예측하기 위한 탄소블록 자로서, 상기 탄소블록 자는 고정 고리; 상기 고정 고리에 일단이 고정되고 상기 제1 시작 포인트에 연결되는 제1 라인; 상기 고정 고리에 일단이 고정되고 상기 제2 시작 포인트에 연결되는 제2 라인; 상기 고정 고리에 일단이 고정되고 상기 제3 시작 포인트에 연결되는 제3 라인; 상기 제1 라인을 관통하도록 나란히 배열된 복수의 제1 블록; 상기 제2 라인을 관통하도록 나란히 배열된 복수의 제2 블록; 상기 제3 라인을 관통하도록 나란히 배열된 복수의 제3 블록을 포함하는, 탄소블록 자; 상기 제1 사용자에 대응하는 제1 발전소 부품으로, 상기 제1 시작 포인트에 배치되는 제1 발전소 부품; 상기 제2 사용자에 대응하는 제2 발전소 부품, 상기 제2 시작 포인트에 배치되는 제2 발전소 부품; 상기 제3 사용자에 대응하는 제3 발전소 부품, 상기 제3 시작 포인트에 배치되는 제3 발전소 부품; 학습된 제1 이동 모델을 통해 상기 제1 발전소 부품을 상기 제1 시작 포인트에서 예측된 상기 건설 위치로 이동하는 제1 이동 장치; 학습된 제2 이동 모델을 통해 상기 제2 발전소 부품을 상기 제2 시작 포인트에서 예측된 상기 건설 위치로 이동하는 제2 이동 장치; 학습된 제3 이동 모델을 통해 상기 제3 발전소 부품을 상기 제3 시작 포인트에서 예측된 상기 건설 위치로 이동하는 제3 이동 장치; 상기 제1 이동 모델을 구축하기 위한 이동 모델 구축 프로그램과 상기 이동 모델 구축 프로그램을 통해 학습된 제1 이동 모델을 포함하는 제1 사용자 장치; 상기 제2 이동 모델을 구축하기 위한 이동 모델 구축 프로그램과 상기 이동 모델 구축 프로그램을 통해 학습된 제2 이동 모델을 포함하는 제2 사용자 장치; 및 상기 제3 이동 모델을 구축하기 위한 이동 모델 구축 프로그램과 상기 이동 모델 구축 프로그램을 통해 학습된 제3 이동 모델을 포함하는 제3 사용자 장치를 포함하고, 상기 탄소블록 자를 통한 상기 건설 위치의 예측은 상기 제1 시작 포인트를 지나가는 제1 라인의 중간 지점과 상기 고정 고리 사이에 배치되는 제1 블록의 수, 상기 제2 시작 포인트를 지나가는 제2 라인의 중간 지점과 상기 고정 고리 사이에 배치되는 제2 블록의 수 및 상기 제3 시작 포인트를 지나가는 제3 라인의 중간 지점과 상기 고정 고리 사이에 배치되는 제3 블록의 수의 합계가 최소가 되도록 상기 고정 고리의 고정 위치를 상기 게임판에서 결정하는 것으로, 결정된 고정 고리의 고정 위치가 예측된 건설 위치가 되며, 상기 제1 발전소 부품, 상기 제2 발전소 부품 및 상기 제3 발전소 부품을 자력으로 서로 연결되어 발전소 모형을 형성하며, 상기 관리자 장치는 상기 탄소블록 자를 통해 예측된 건설 위치와 상기 제1 시작 포인트, 상기 제2 시작 포인트 및 상기 제3 시작 포인트에서 정의되는 삼각형의 페르마 점의 일치 여부를 판단하고, 상기 관리자 장치는 상기 탄소블록 자를 통해 예측된 건설 위치가 상기 페르마 포인트를 중심으로 미리 정의된 기준 영역에 포함되는 경우, 상기 발전소 모형에 전류를 제공한다.

또한, 상기 제1 이동 장치, 상기 제2 이동 장치 및 상기 제3 이동 장치는 각각 상기 제1 발전소 부품, 상기 제2 발전소 부품 및 상기 제3 발전소 부품을 파지하기 위한 파지부, 상기 게임판을 이동하기 위한 이동부, 상기 사용자 장치로부터 제어 신호를 수신하는 제어부를 포함하고, 상기 발전소 모형은 상기 전류에 대응하여 점등되는 복수의 램프 및 상기 전류에 대응하여 회전하는 복수의 풍력 발전용 날개를 포함할 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예에 따른 발전소 건설 게임을 수행하기 위한 발전소 건설 게임 장치는 발전소 코딩에 대한 프로그래밍 교육을 쉽고 효율적으로 제공하여, 학생들의 적극적인 수업 참여를 유도하며, 학생들이 재미있게 코딩의 원리를 이해하는 것이 지원될 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예에 따른 발전소 건설 게임을 수행하기 위한 발전소 건설 게임 장치는 3개의 점으로부터의 거리의 합이 가장 짧은 위치를 의미하는 페르마 점에 대한 개념에 대한 이해와 학습을 학생들이 자연스럽게 수행하게 하는 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 발전소 건설 게임 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 게임판의 예시적인 이미지이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 게임판에 배치된 탄소블록 자를 예시적으로 나타낸다.
도 4는 탄소블록 자의 고정 고리를 예측 건설 위치에 배치하고, 제1 내지 제3 라인을 제1 내지 제3 시작 포인트로 연장하는 상황을 예시적으로 나타낸다.
도 5는 제1 내지 제3 시작 포인트까지 제1 내지 제3 라인이 연장된 상태에서 활용된 제1 내지 제3 탄소블록의 수를 예시적으로 나타낸다.
도 6은 제1 내지 제3 시작 포인트에 각각 배치된 제1 내지 제3 발전소 부품과 제1 내지 제3 이동 장치를 나타낸다.
도 7은 제1 내지 제3 이동 장치에 의해 이동되어 결합된 발전소 모형을 예시적으로 나타낸다.
도 8은 관리자 장치로부터 제공된 전류에 의해 동작하는 발전소 모형을 예시적으로 나타낸다.
도 9는 설명 영상의 예시적인 화면으로 경사 하강법에 의해 최적 위치가 계산된 상황을 예시적으로 나타낸다.

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 8을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 발전소 건설 게임을 수행하기 위한 발전소 건설 게임 장치에 대해 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발전소 건설 게임 장치(10)는 게임판(100), 관리자 장치(110), 탄소블록 자(120), 발전소 모형(130), 이동 장치(140) 및 사용자 장치(150)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 발전소 건설 게임 장치(10)는 발전소 건설 게임을 수행하기 위한 게임 장치에 해당한다. 발전소 건설 게임은 제1 사용자, 제2 사용자 및 제3 사용자가 함께 참여하는 발전소 건설 게임으로 발전소 건설을 위한 위치를 예측하고, 예측된 위치에 발전소 모형을 이동시키는 게임에 해당한다. 여기서, 제1 사용자, 제2 사용자 및 제3 사용자는 각각의 시작 위치가 배정될 수 있다. 각 시작 위치를 기준으로 예측된 건설 위치가 상기 각각의 시작 위치를 기준으로 최적의 위치와 일치되는 경우, 이동된 발전소 모형에 전류가 공급되어 발전소가 동작하게 되며, 게임은 성공한 것으로 완료되게 된다.

발전소 건설 게임 장치(10)는 상술한 게임을 수행하기 위한 구성 및 환경을 사용자에게 제공할 수 있다.

게임판(100)은 발전소 건설 게임이 수행되는 공간에 해당한다. 도 2를 참조하면, 게임판(100)은 복수의 라인 및 상기 복수의 라인이 교차함에 따라 정의되는 복수의 포인트를 포함한다. 게임판(100)은 사각 형상으로 구성될 수 있다. 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이 게임판(100)은 직사각형으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

관리자 장치(110)는 제1 내지 제3 사용자의 게임 수행을 지원하는 관리자 장치에 해당한다. 관리자 장치(110)는 발전소 건설 게임의 설명 영상을 제1 내지 제3 사용자에게 제공하여 제1 내지 제3 사용자가 게임을 원활히 진행하는 것을 지원할 수 있다. 또한, 관리자 장치(110)는 제1 내지 제3 사용자에 각각 대응하는 제1 내지 제3 시작 포인트를 상기 복수의 포인트에서 랜덤하게 결정할 수 있다. 제1 내지 제3 시작 포인트는 서로 상이한 위치일 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 게임 수행 프로그램이 저장되는 데이터 저장부, 사용자의 명령이 입력되는 입력부, 외부 장치와의 연결을 위한 인터페이스부, 상기 설명 영상과 게임 수행 프로그램을 출력하는 출력부 및 상기 설명 영상과 게임 수행 프로그램, 상기 데이터 저장부, 상기 입력부, 상기 인터페이스부 및 상기 출력부를 제어하도록 구성된 제어부를 포함한다. 관리자 장치(110)는 게임 수행 프로그램을 통해 제1 내지 제3 시작 포인트를 랜덤하게 결정할 수 있으며, 결정된 제1 내지 제3 시작 포인트를 제1 내지 제3 사용자에게 출력부를 통해 전달할 수 있다.

도 2에 같이, 제1, 제2 및 제3 시작 포인트(P1, P2 및 P3)가 결정될 수 있으며, 제1 내지 제3 사용자는 결정된 제1, 제2 및 제3 시작 포인트(P1, P2 및 P3)를 출력부를 통해 확인하고, 결정된 시작 포인트를 기준으로 발전소 건설을 위한 포인트를 예측하게 된다.

탄소블록 자(120)는 제1 시작 포인트(P1), 제2 시작 포인트(P2) 및 제3 시작 포인트(P3)를 기준으로 게임판(100)의 복수의 포인트에서 발전소 건설을 위한 건설 위치를 예측하기 위한 도구에 해당한다. 사용자는 탄소블록 자(120)를 결정된 제1 시작 포인트(P1), 제2 시작 포인트(P2) 및 제3 시작 포인트(P3)에 대응하도록 게임판(100) 상에 배치하고, 3개의 포인트인 제1 시작 포인트(P1), 제2 시작 포인트(P2) 및 제3 시작 포인트(P3)를 기준으로 최적의 위치에 해당하는 포인트를 탄소블록 자(120)를 이용하여 예측하게 된다.

도 3을 참조하면, 탄소블록 자(120)는 제1 라인(121), 제2 라인(122), 제3 라인(123), 고정 고리(124), 제1 블록(B1), 제2 블록(B2) 및 제3 블록(B3)을 포함한다. 고정 고리(124)는 제1 라인(121), 제2 라인(122) 및 제3 라인(123) 각각과 연결될 수 있다. 제1 라인(121)은 고정 고리(124)에 일단이 고정되고 제1 시작 포인트(P1)를 지나가도록 연장될 수 있다. 제2 라인(122)은 고정 고리(124)에 일단이 고정되고 제2 시작 포인트(P2)를 지나가도록 연장될 수 있다. 제3 라인(123)은 고정 고리(124)에 일단이 고정되고 제3 시작 포인트(P3)를 지나가도록 연장될 수 있다. 복수의 제1 블록(B1)은 제1 라인(121)을 관통하도록 나란히 배열될 수 있다. 복수의 제2 블록(B2)은 제2 라인(122)을 관통하도록 나란히 배열될 수 있다. 복수의 제3 블록(B3)은 제3 라인(123)을 관통하도록 나란히 배열될 수 있다.

고정 고리(124)는 발전소 건설 위치의 예측을 위해 게임판(100)의 예측 위치에 임시적으로 고정되는 구성에 해당한다. 도 4를 참조하면, 고정 고리(124)를 게임판(100)의 예측 위치에 임시적으로 고정한 상태에서 제1 내지 제3 라인(121 내지 123)은 제1 내지 제3 시작 포인트(P1, P2, P3)를 각각 지나가도록 연장되게 된다. 고정 고리(124)가 게임판(100)에 고정되는 위치에 따라 제1 시작 포인트(P1)를 지나가는 제1 라인(121)의 중간 지점, 제2 시작 포인트(P2)를 지나가는 제2 라인(122)의 중간 지점, 제3 시작 포인트(P3)를 지나가는 제3 라인(123)의 중간 지점이 달라질 수 있다. 이에 따라, 제1 시작 포인트(P1)를 지나가는 제1 라인(121)의 중간 지점과 고정 고리(124) 사이에 위치하는 복수의 제1 블록(B1)의 수, 제2 시작 포인트(P2)를 지나가는 제2 라인(122)의 중간 지점과 고정 고리(124) 사이에 위치하는 복수의 제2 블록(B2)의 수, 및 제3 시작 포인트(P3)를 지나가는 제3 라인(123)의 중간 지점과 고정 고리(124) 사이에 위치하는 복수의 제3 블록(B3)의 수가 결정될 수 있다.

탄소블록 자(120)를 통한 건설 위치의 예측은 제1 시작 포인트(P1)를 지나가는 제1 라인(121)의 중간 지점과 고정 고리(124) 사이에 배치되는 제1 블록(B1)의 수, 제2 시작 포인트(P2)를 지나가는 제2 라인(122)의 중간 지점과 고정 고리(124) 사이에 배치되는 제2 블록(B2)의 수 및 제3 시작 포인트(P3)를 지나가는 제3 라인(123)의 중간 지점과 고정 고리(124) 사이에 배치되는 제3 블록(B3)의 수의 합계가 최소가 되도록 고정 고리(124)의 고정 위치를 게임판(100)에서 결정하는 것으로, 결정된 고정 고리(124)의 고정 위치가 예측된 건설 위치가 될 수 있다.

도 5를 참조하면, 복수의 제1 블록(B1)은 고정 고리(124)부터 제1 시작 포인트(P1)까지 19개의 블록이 배치되고, 복수의 제2 블록(B2)은 고정 고리(124)부터 제2 시작 포인트(P2)까지 20개의 블록이 배치되며, 복수의 제3 블록(B3)은 고정 고리(124)부터 제3 시작 포인트(P3)까지 45개의 블록이 배치된 것을 알 수 있다. 사용자는 제1 블록(B1), 제2 블록(B2) 및 제3 블록(B3)의 개수가 최소가 되도록 고정 고리(124)의 위치를 이동하면서 건설 위치를 결정하게 된다. 블록의 사용 개수가 최소라는 점은 사용되는 자원의 수가 최소인 점을 의미할 수 있으며, 해당 위치가 발전소 건설의 최적의 위치로 해석될 수 있다. 실질적으로, 블록의 개수는 건설 위치와 시작 포인트 사이의 거리를 의미하며, 탄소블록 자(120)를 통해 사용자들이 예측하게 되는 지점은 페르마 점(Fermat point)에 해당한다. 페르마 점은 삼각형의 세 꼭짓점과 해당　점　사이의 거리의 총합이 최소가 되는 점을 의미하며, 사용자는 탄소블럭 자(120)를 통해 고정 고리(124)의 위치를 이동하면서 건설 위치를 결정하는 과정은 제1 시작 포인트(P1), 제2 시작 포인트(P2) 및 제3 시작 포인트(P3)의 페르마 점을 찾는 과정과 실질적으로 동일할 수 있다.

발전소 모형(130)은 예측된 건설 위치에 배치되게 된다. 발전소 모형(130)은 제1 발전소 부품(130A), 제2 발전소 부품(130B) 및 제3 발전소 부품(130C)을 포함한다. 제1 발전소 부품(130A)은 제1 시작 포인트(P1)에 배치되고, 제2 발전소 부품(130B)은 제2 시작 포인트(P2)에 배치되며, 제3 발전소 부품(130C)는 제3 시작 포인트(P3)에 배치될 수 있다. 발전소 건설 게임에서, 제1 내지 제3 발전소 부품(130A 내지 130C)는 각 시작 포인트에서 예측된 건설 위치로 각각 이동되어 하나의 발전소 모형(130)을 구성하게 된다.

이동 장치(140)는 제1 발전소 부품(130A)을 이동하는 제1 이동 장치(140A), 제2 발전소 부품(130B)을 이동하는 제2 이동 장치(140B), 제3 발전소 부품(130C)을 이동하는 제3 이동 장치(140C)를 포함한다. 제1 이동 장치(140A)는 학습된 제1 이동 모델을 통해 제1 발전소 부품(130A)을 제1 시작 포인트(P1)에서 예측된 건설 위치로 이동할 수 있다. 제2 이동 장치(140B)는 학습된 제2 이동 모델을 통해 제2 발전소 부품(130B)을 제2 시작 포인트(P2)에서 예측된 건설 위치로 이동할 수 있다. 제3 이동 장치(140C)는 학습된 제3 이동 모델을 통해 제3 발전소 부품(130C)을 제3 시작 포인트(P3)에서 예측된 건설 위치로 이동할 수 있다.

제1 이동 장치(140A), 제2 이동 장치(140B) 및 제3 이동 장치(140C) 각각은 물체를 파지하기 위한 파지부, 게임판(100) 내부를 이동하기 위한 이동부, 파지부 및 이동부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 파지부는 벌려진 양 팔을 통해 대응되는 발전소 부품을 지지하도록 구성될 수 있다. 이동부는 이동 수단이 바퀴 형태인 차륜형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 이동 수단이 궤도 형태인 무한궤도형일 수도 있다.

도 6과 같이, 제1 발전소 부품(130A)은 제1 시작 포인트(P1)에 배치되고, 제2 발전소 부품(130B)은 제2 시작 포인트(P2)에 배치되며, 제3 발전소 부품(130C)는 제3 시작 포인트(P3)에 배치될 수 있다. 제1 이동 장치(140A)는 제1 발전소 부품(130A)을 파지한 상태로 학습된 제1 이동 모델을 통해 예측된 건설 위치로 제1 발전소 부품(130A)을 이동시킬 수 있다. 제2 이동 장치(140B)는 제2 발전소 부품(130B)을 파지한 상태로 학습된 제2 이동 모델을 통해 예측된 건설 위치로 제2 발전소 부품(130B)을 이동시킬 수 있다. 제3 이동 장치(140C)는 제3 발전소 부품(130C)을 파지한 상태로 학습된 제3 이동 모델을 통해 예측된 건설 위치로 제3 발전소 부품(130C)을 이동시킬 수 있다. 제1 이동 장치(140A)는 제1 이동 모델을 통해 제어될 수 있다. 제2 이동 장치(140B)는 제2 이동 모델을 통해 제어될 수 있다. 제3 이동 장치(140C)는 제3 이동 모델을 통해 제어될 수 있다.

사용자 장치(150)는 이동 장치별로 이동 모델이 구축되는 것을 지원할 수 있다. 사용자 장치(150)는 제1 이동 모델, 제2 이동 모델, 제3 이동 모델의 구축을 위한 이동 모델 구축 프로그램을 포함할 수 있다.

구체적으로, 사용자 장치(150)는 제1 이동 모델을 구축하기 위한 이동 모델 구축 프로그램과 상기 이동 모델 구축 프로그램을 통해 학습된 제1 이동 모델을 포함하는 제1 사용자 장치(150A), 상기 제2 이동 모델을 구축하기 위한 이동 모델 구축 프로그램과 상기 이동 모델 구축 프로그램을 통해 학습된 제2 이동 모델을 포함하는 제2 사용자 장치(150B), 상기 제3 이동 모델을 구축하기 위한 이동 모델 구축 프로그램과 상기 이동 모델 구축 프로그램을 통해 학습된 제3 이동 모델을 포함하는 제3 사용자 장치(150C)를 포함한다. 제1 내지 제3 사용자 장치(150A, 140B, 140C) 각각은 이동 모델 구축 프로그램이 저장되는 데이터 저장부, 사용자의 명령이 입력되는 입력부, 대응되는 이동 장치와의 연결을 위한 인터페이스부, 상기 이동 모델 구축 프로그램을 출력하는 출력부 및 상기 이동 모델 구축 프로그램, 상기 데이터 저장부, 상기 입력부, 상기 인터페이스부 및 상기 출력부를 제어하도록 구성된 제어부를 포함한다. 학습된 제1 이동 모델은 제1 사용자 장치(150A)의 데이터 저장부, 학습된 제2 이동 모델은 제2 사용자 장치(150B)의 데이터 저장부, 학습된 제3 이동 모델은 제3 사용자 장치(150C)의 데이터 저장부에 각각 저장될 수 있다.

제1 사용자는 학습된 제1 이동 모델을 통해 제1 이동 장치(140A)를 제어하여 예측된 건설 위치로 제1 발전소 부품(130A)을 이동시킬 수 있다. 제2 사용자는 학습된 제2 이동 모델을 통해 제2 이동 장치(140B)를 제어하여 예측된 건설 위치로 제2 발전소 부품(130B)을 이동시킬 수 있다. 제3 사용자는 학습된 제3 이동 모델을 통해 제3 이동 장치(140C)를 제어하여 제3 발전소 부품(130C)을 예측된 건설 위치로 제3 발전소 부품(130C)을 이동시킬 수 있다.

제1 사용자 장치(150A), 제2 사용자 장치(150B) 및 제3 사용자 장치(150C)는 하나의 컴퓨팅 장치로 구성되어 각 사용자에게 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 장치(150A), 제2 사용자 장치(150B) 및 제3 사용자 장치(150C)는 노트북 또는 태블릿으로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이동 모델의 구축은 블록 코딩 방식으로 코드를 입력하는 방식일 수 있으며, 사용자, 특히, 학생들에게 쉬운 작업 환경을 제공할 수 있다. 예를 들어, 이동 모델 구축 프로그램은 엔트리 코딩 프로그램 또는 스크래치 코딩 프로그램 등을 포함할 수 있다.

예를 들어, 제1 사용자는 이동 모델 구축 프로그램을 통해 제1 발전소 부품(130A)이 예측된 건설 위치로 이동되도록 제1 이동 장치(140A)의 이동 방향 및 이동 거리를 결정하여 제1 이동 모델을 생성할 수 있다. 제2 사용자는 이동 모델 구축 프로그램을 통해 제2 발전소 부품(130B)이 예측된 건설 위치로 이동되도록 제2 이동 장치(140B)의 이동 방향 및 이동 거리를 결정하여 제2 이동 모델을 생성할 수 있다. 제3 사용자는 이동 모델 구축 프로그램을 통해 제3 발전소 부품(130C)이 예측된 건설 위치로 이동되도록 제3 이동 장치(140C)의 이동 방향 및 이동 거리를 결정하여 제3 이동 모델을 생성할 수 있다.

제1 발전소 부품(130A), 제2 발전소 부품(130B) 및 제3 발전소 부품(130C)을 자력으로 서로 연결되어 발전소 모형(130)을 형성할 수 있다. 발전소 모형(130)은 복수의 램프(131) 및 복수의 풍력 발전용 날개(132)를 포함할 수 있다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 램프(131) 및 풍력 발전용 날개(132)는 각 발전소 부품에 대응하여 위치할 수 있다. 제1 발전소 부품(130A), 제2 발전소 부품(130B) 및 제3 발전소 부품(130C)은 자석을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 발전소 부품(130A), 제2 발전소 부품(130B) 및 제3 발전소 부품(130C)이 자석을 통해 연결된 상태에서, 각 발전소 부품에 대응하여 배치된 램프(131) 및 풍력 발전용 날개(132)는 함께 동작할 수 있게 된다. 이러한, 램프(131) 및 풍력 발전용 날개(132)는 사용자가 발전소 건설 게임을 완료하였는 지 여부를 표시하는 표시 수단에 해당한다. 즉, 램프(131)가 점등되고, 풍력 발전용 날개(132)가 회전함에 따라, 사용자는 발전소 건설 게임을 성공한 것으로 판단될 수 있다. 실시예에서, 각 발전소 부품은 외부로 소리를 출력하는 스피커를 더 포함하도록 구성될 수 있으며, 발전소 건설 게임의 완료를 스피커에서 출력되는 소리를 통해 확인하도록 한다.

관리자 장치(110)는 탄소블록 자(120)를 통해 예측된 발전소 모형(130)의 건설 위치와 제1 시작 포인트(P1), 제2 시작 포인트(P2), 제3 시작 포인트(P3)에서 정의되는 삼각형의 페르마 점의 일치 여부를 판단할 수 있다. 즉, 관리자 장치(110)는 사용자가 탄소블록 자(120)를 통해 최적의 건설 위치를 찾았는 지 여부를 판단할 수 있다. 관리자 장치(110)는 사용자가 건설 위치를 입력하는 사용자 환경을 사용자에게 제공할 수 있으며, 사용자가 입력하는 위치와 페르마 점의 일치 여부를 판단할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 관리자 장치(100)는 게임판(100)을 모니터링하는 센서를 통해 예측된 건설 위치와 페르마 점의 일치 여부를 판단할 수 있다. 상기 센서는 게임판(100)을 전체적으로 촬영하도록 구성된 카메라일 수 있으며, 카메라를 통해 생성되는 영상을 분석하여 관리자 장치(110)는 예측된 건설 위치와 페르마 점의 일치 여부를 판단할 수 있다.

관리자 장치(110)는 탄소블록 자(120)를 통해 예측된 건설 위치가 상기 페르마 포인트를 중심으로 정의된 기준 영역에 포함되는 경우, 상기 발전소 모형에 동작 전류를 제공할 수 있다. 즉, 페르마 포인트와 예측된 건설 위치가 완전히 일치하지 않더라도 페르마 포인트를 중심으로 미리 정의된 기준 영역에 상기 건설 위치가 포함되는 경우, 관리자 장치(110)는 사용자가 미션을 성공한 것으로 판단할 수 있으며, 발전소 모형에 전류를 선택적으로 제공할 수 있다.

실시예에서, 관리자 장치(110)는 발전소 모형과 직접적으로 연결, 유선 연결되어 전류를 제공하도록 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 관리자 장치(110)는 발전소 모형과 간접적으로 연결, 무선 연결되어 전류를 제공할 수 있다. 게임판(100)의 하부는 복수의 영역으로 구획되며, 각 영역에는 송신 코일이 배치될 수 있으며, 발전소 모형(130)은 수신 코일을 포함할 수 있다. 발전소 모형(130)은 자기 유도 방식에 의해 생성된 교류 전류로 동작될 수 있다. 구체적으로, 관리자 장치(110)는 각 영역에 배치된 송신 코일에 선택적으로 교류 전류를 인가할 수 있다. 즉, 사용자가 미션을 성공한 것으로 판단되는 경우, 발전소 모형(130)이 위치한 영역에 대응하는 송신 코일에 교류 전류를 인가할 수 있다. 교류 전류의 자기장에 의해 해당 영역의 상부에 위치한 발전소 모형(130)의 수신 코일에 전기장이 유도되어 동작 전류가 생성될 수 있다. 즉, 생성된 동작 전류를 통해 램프(131)가 점등되고, 풍력 발전용 날개(132)가 동작할 수 있다.

발전소 건설 게임에서, 관리자 장치(110)는 탄소블록 자(120)를 통해 예측된 건설 위치가 상기 페르마 포인트를 중심으로 정의된 기준 영역에 포함되지 않은 경우, 상기 발전소 모형에 동작 전류를 제공하지 않게 된다. 즉, 발전소 모형(130)이 예측 위치에 이동되더라도 램프(131)는 오프 상태를 유지하고, 풍력 발전용 날개(132)도 동작되지 않을 수 있다. 사용자는 다시 탄소블록 자(120)를 통해 발전소 모형의 건설 위치를 예측하고, 발전소 모형을 이동시키는 과정을 수행하게 된다.

몇몇 실시예에서, 관리자 장치(110)는 발전소 모형의 최적 위치, 즉, 페르마 포인트를 결정하는 과정을 설명하는 설명 영상을 사용자에게 제공할 수 있다. 상기 설명 영상은 일종의 해답 영상일 수 있으며, 미션을 성공한 사용자 및/또는 미션을 실패한 사용자에게 제공될 수 있다. 도 9와 같이, 설명 영상은 3개의 포인트를 기준으로 최적 위치를 인공 지능 학습 기반의 경사 하강법을 통해 결정하는 과정을 설명하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 경사하강법은 이차함수의 형태로 나타나는 손실함수의 최소값을 수학적으로 찾아가는 과정으로 인공지능(AI)이 학습 모델을 구축하는 데 사용되는 주요 알고리즘에 해당한다. 실시예에 따른 발전소 건설 게임 장치(10)는 이러한 인공지능 학습 모델의 주요 기술에 대한 설명과 이론을 학생들에게 제공하여, 학생들이 직접 체험한 학습에 대한 이해를 더욱 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.

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Claims

발전소 건설 게임을 수행하기 위한 발전소 건설 게임 장치로서,
상기 발전소 건설 게임은 제1 사용자, 제2 사용자 및 제3 사용자가 함께 참여하는 발전소 건설 게임으로 발전소 건설을 위한 위치를 예측하고, 예측된 위치에 발전소 모형을 이동시키는 게임으로,
상기 발전소 건설 게임 장치는,
복수의 라인 및 상기 복수의 라인이 교차함에 따라 정의되는 복수의 포인트를 포함하고, 사각 형상으로 구성된 게임판;
상기 제1 사용자의 제1 시작 포인트, 상기 제2 사용자의 제2 시작 포인트, 상기 제3 사용자의 제3 시작 포인트를 상기 게임판의 복수의 포인트에서 결정하도록 구성된 관리자 장치로, 상기 제1 시작 포인트, 제2 시작 포인트 및 제3 시작 포인트는 서로 상이한 위치인, 관리자 장치;
상기 제1 시작 포인트, 상기 제2 시작 포인트 및 상기 제3 시작 포인트를 기준으로 상기 게임판에서 발전소 건설을 위한 건설 위치를 예측하기 위한 탄소블록 자로서, 상기 탄소블록 자는 고정 고리; 상기 고정 고리에 일단이 고정되고 상기 제1 시작 포인트에 연결되는 제1 라인; 상기 고정 고리에 일단이 고정되고 상기 제2 시작 포인트에 연결되는 제2 라인; 상기 고정 고리에 일단이 고정되고 상기 제3 시작 포인트에 연결되는 제3 라인; 상기 제1 라인을 관통하도록 나란히 배열된 복수의 제1 블록; 상기 제2 라인을 관통하도록 나란히 배열된 복수의 제2 블록; 상기 제3 라인을 관통하도록 나란히 배열된 복수의 제3 블록을 포함하는, 탄소블록 자;
상기 제1 사용자에 대응하는 제1 발전소 부품으로, 상기 제1 시작 포인트에 배치되는 제1 발전소 부품;
상기 제2 사용자에 대응하는 제2 발전소 부품, 상기 제2 시작 포인트에 배치되는 제2 발전소 부품;
상기 제3 사용자에 대응하는 제3 발전소 부품, 상기 제3 시작 포인트에 배치되는 제3 발전소 부품;
학습된 제1 이동 모델을 통해 상기 제1 발전소 부품을 상기 제1 시작 포인트에서 예측된 상기 건설 위치로 이동하는 제1 이동 장치;
학습된 제2 이동 모델을 통해 상기 제2 발전소 부품을 상기 제2 시작 포인트에서 예측된 상기 건설 위치로 이동하는 제2 이동 장치;
학습된 제3 이동 모델을 통해 상기 제3 발전소 부품을 상기 제3 시작 포인트에서 예측된 상기 건설 위치로 이동하는 제3 이동 장치;
상기 제1 이동 모델을 구축하기 위한 이동 모델 구축 프로그램과 상기 이동 모델 구축 프로그램을 통해 학습된 제1 이동 모델을 포함하는 제1 사용자 장치;
상기 제2 이동 모델을 구축하기 위한 이동 모델 구축 프로그램과 상기 이동 모델 구축 프로그램을 통해 학습된 제2 이동 모델을 포함하는 제2 사용자 장치; 및
상기 제3 이동 모델을 구축하기 위한 이동 모델 구축 프로그램과 상기 이동 모델 구축 프로그램을 통해 학습된 제3 이동 모델을 포함하는 제3 사용자 장치를 포함하고,
상기 탄소블록 자를 통한 상기 건설 위치의 예측은 상기 제1 시작 포인트를 지나가는 제1 라인의 중간 지점과 상기 고정 고리 사이에 배치되는 제1 블록의 수, 상기 제2 시작 포인트를 지나가는 제2 라인의 중간 지점과 상기 고정 고리 사이에 배치되는 제2 블록의 수 및 상기 제3 시작 포인트를 지나가는 제3 라인의 중간 지점과 상기 고정 고리 사이에 배치되는 제3 블록의 수의 합계가 최소가 되도록 상기 고정 고리의 고정 위치를 상기 게임판에서 결정하는 것으로, 결정된 고정 고리의 고정 위치가 예측된 건설 위치가 되며,
상기 제1 발전소 부품, 상기 제2 발전소 부품 및 상기 제3 발전소 부품을 자력으로 서로 연결되어 발전소 모형을 형성하며,
상기 관리자 장치는 상기 탄소블록 자를 통해 예측된 건설 위치와 상기 제1 시작 포인트, 상기 제2 시작 포인트 및 상기 제3 시작 포인트에서 정의되는 삼각형의 페르마 점의 일치 여부를 판단하고,
상기 관리자 장치는 상기 탄소블록 자를 통해 예측된 건설 위치가 상기 페르마 포인트를 중심으로 미리 정의된 기준 영역에 포함되는 경우, 상기 발전소 모형에 전류를 제공하는
발전소 건설 게임을 수행하기 위한 발전소 건설 게임 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 이동 장치, 상기 제2 이동 장치 및 상기 제3 이동 장치는 각각 상기 제1 발전소 부품, 상기 제2 발전소 부품 및 상기 제3 발전소 부품을 파지하기 위한 파지부, 상기 게임판을 이동하기 위한 이동부, 상기 사용자 장치로부터 제어 신호를 수신하는 제어부를 포함하고,
상기 발전소 모형은 상기 전류에 대응하여 점등되는 복수의 램프 및 상기 전류에 대응하여 회전하는 복수의 풍력 발전용 날개를 포함하는
발전소 건설 게임을 수행하기 위한 발전소 건설 게임 장치.