KR102556288B1 - 인공지능장치가 탑재된 인형의 대화 서비스 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인공지능장치 탑재 인형의 대화서비스 시스템에 관한 것으로서, 인형에 탑재된 인공지능장치가 입력음성을 서비스 서버로 전송하고, 서비스 서버가 대화 응답을 생성해 피드백시키면, 피드백되는 대화 음답 음성을 출력함으로써, 사용자가 인형과 대화를 할 수 있도록 하는 인공지능장치가 탑재된 인형의 대화서비스 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 인공지능장치 탑재 인형의 대화 서비스 시스템에 관한 것으로서, 인형에 탑재된 인공지능장치가 입력음성을 서비스 서버로 전송하고, 서비스 서버가 대화 응답을 생성해 피드백시키면, 피드백되는 대화 음답 음성을 출력함으로써, 사용자가 인형과 대화를 할 수 있도록 하는 인공지능장치가 탑재된 인형의 대화 서비스 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 어린이는 흥미있는 놀이나 장난감을 통하여 생활교육을 학습하는 경향이 있으며, 그 장난감과의 친밀한 교감을 통하여 실생활에 따르는 모방학습을 수행한다. 모방학습은 대부분 인형을 통하여 이루어지며, 어린이는 어린이 스스로가 모방학습의 시나라오에 따라 그 인형의 적절한 반응을 유도 즉 적절한 음성표현과 동작행위를 쌍방향의 대화형으로 흥미있게 진행함으로 그 모방학습에 몰두하게 된다.
이와 같이, 장난감을 통한 교육은 옛날부터 불가분의 관계로 이어져 오고 있다. 최근에는 이와 같은 교육적인 효과를 기대할 수 있는 말하는 인형의 연구가 활발하며, 보다 진보적인 인형의 제작이 끊임없이 시도되고 있다.
이와 같은 종래기술의 인형완구는 대부분 터치센서(스위치의 종류)가 인형의 특정영역에 설치되어있어 있으며, 어린이에 의해서 상기 터치센서가 동작되면, 자기기록매체(테이프)나 반도체기록매체(IC메모리)에 저장된 간단한 문장의 음성표현 즉 "안녕, 나는 철수야, 너는 누구니?", "너 뭐하니?", 등과 같은 불연속적인 단문의 음성을 들려주거나, 또는 정형화된 두,세가지의 동작행위 즉 팔을 들어올린다는 동작, 머리를 움직이는 동작 등과 같은 단순동작을 수행하여 일시적인 호기심을 유발시키는데 그치고 있다.
따라서, 이와 같은 종래의 인형완구는 단발적이고, 간략한 문장을 말하는 인형들(talking toys)이며, 터치센서의 동작여부에 따라서 시나리오 없는 단순문장이 녹음된 음성을 들려주기 때문에 일시적인 호기심을 이끄는데 불과하고, 특히 어린이가 쉽게 실증냄에 따라 실제 사용기간이 짧기 때문에 효용도가 낮은 문제점이 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 모듈화된 인공지능 장치를 인형 또는 완구에 내장하여 구성함으로써, 사용자가 인형 또는 완구와 대화할 수 있도록 한 인공지능 모듈 탑재 인형의 대화 서비스 시스템을 제공하기 위한 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
인형의 몸체 내부에 탑재되고, 사용자 음성을 입력받아 무선통신을 통해 서비스 서버로 전송하며, 서비스 서버에서 회신된 응답 음성 또는 명령어 처리정보를 수신받아 응답음성을 출력하거나 명령어 처리를 수행하는 인공지능장치와;
상기 인공지능장치와 무선통신망을 통해 연결되고, 상기 인공지능장치로부터 전송되어온 음성데이터를 인공지능 엔진에 의해 분석하여 대화 응답 또는 명령어 처리 정보를 생성하여 상기 인공지능장치로 전송하는 서비스 서버를 포함하여 구성되는 인공지능장치 탑재 인형의 대화 서비스 시스템을 제공한다.
상기 인형에 내장되는 인공지능장치에는,
사운드 입력을 위한 마이크와, 사운드 출력을 위한 스피커와, 하나 이상의 부가 모듈 및 조작버튼들이 설치된 콘트롤패널; 부가모듈로서 영상 촬영을 위한 카메라와, 사용자가 인형의 특정부위를 터치하는 것을 감지하도록 설치되는 터치센서와, 컨텐츠를 영상으로 출력하기 위한 디스플레이와, 컨텐츠를 투사방식으로 출력하는 빔프레젝터중 어느 하나가 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 인공지능장치는,
스피커를 연결하는 사운드 출력단자부; 마이크를 연결하는 사운드 입력단자부; 카메라, 콘트롤패널, 촉각 센서를 포함하는 복수의 부가 모듈과 연결되는 복수의 모듈 연결단자부; 밧데리 전원으로 전원을 공급하는 전원부; 무선통신을 통해 스마트폰 또는 인공지능 대화 서비스 서버와 통신하는 무선통신부;
음성을 입력받아 무선통신부를 통해 인공지능 대화 서비스를 제공하는 서비스 서버로 전송하고, 서비스 서버로부터 응답되는 응답음성을 출력하는 대화서비스와, 서비스 서버로부터 회신되는 명령어 처리 정보에 의거하여 상기 모듈 연결 단자부에 연결된 부가 모듈들을 제어함과 아울러 서비스 서버 또는 스마트폰과 통신하면서 명령어 처리를 하는 명령어처리 서비스를 수행하는 콘트롤러;를 포함하여 구성된다.
상기 인형에 상기 인공지능장치를 장착하는 구조는,
상기 인공지능장치를 몸체 내부에 삽입하여 탑재하기 위한 포켓부;
상기 포켓부로 인공지능장치를 삽입하거나 빼낼수 있도록 형성되는 지퍼부;
상기 포켓부의 외피의 일부를 개구시켜 설치되고, 상기 인공지능장치의 일부 표면이 공기중에 노출되어 방열시키는 중앙 관통부가 형성됨과 아울러 인공기능장치에 가해질 수 있는 외부 충격을 완충시키는 완충부재;를 포함하여 구성된다.
상기 완충부재의 관통부에는 망사가 매립 설치된다.
상기 인공지능장치를 완충부재측으로 밀착시켜 고정하는 탄력밴드가 더 포함된다.
본 발명에 의한 사용자와 대화 가능한 인공지능장치를 탑재한 인형의 사용자와의 대화 제어방법은,
인형내에 탑재된 인공지능장치는,
전원이 온되면, 부가 모듈과 전기적 연결을 체크하여 모듈 연결정보를 생성하고, 모듈 연결정보를 서비스 서버로 전송하는 단계와;
인성인식 버튼이 입력되는지를 판단하는 음성인식 판단단계와;
음식인식 버튼이 입력된 상태에서 마이크 입력신호를 입력받아 음성 데이터로 변환하여 서비스 서버로 전송하는 음성신호 전송단계와;
상기 인공지능장치로부터 음성데이터를 수신받은 서비스 서버가 음성인식 및 분석에 의해 자동으로 해당 음성에 대한 대화 응답을 생성하거나, 명령어 처리 정보를 생성하여 회신하면, 상기 인공지능장치가 상기 서비스 서버로부터 회신되는 대화 응답 또는 명령어처리 정보를 수신받는 대화응답 수신단계와;
상기 서비스 서버로부터 대화 응답이 수신되면, 해당 음성데이터를 음성신호로 변환하여 스피커로 출력하여 대화 서비스를 제공하는 대화 서비스 단계와;
상기 대화응답 수신단계에서 수신된 데이터가 명령어 처리 정보인 경우, 명령어에 대응된 부가모듈을 제어하어 명령어 처리 서비스를 제공하는 명령어 서비스 단계; 를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 명령어 서비스 단계에서, 서비스 서버로부터 수신된 명령어에 대응된 부가모듈이 연결되어 있지 않은 경우, 해당 부가 모듈이 연결되어 있지 않음을 알리는 안내음성을 출력하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 인공지능장치를 인형에 내장하여 설치한 인형으로서, 인형에 탑재된 인공지능장치가 입력음성을 무선통신망을 통해 인공지능엔진 서버인 서비스 서버로 전송하고, 서비스 서버로부터 대화 응답 또는 명령어 처리 정보를 수신받아 응답 대화를 출력하거나, 부가 모듈을 제어하여 명령어 처리를 수행한다. 이에따라 인형과 사용자가의 대화가 가능해지고, 부가모듈을 장착하여 부가모듈을 이용한 명령 처리가 가능해진다. 인공지능장치를 인형이나 완구등에 장착하여 대화서비스를 제공하므로 흥미를 유발할 수 있고, 상호 교감관계를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모듈 결합형 인공지능 장치의 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모듈 결합형 인공지능 장치가 포함된 인공지능 서비스 시스템의 구성을 간략하게 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모듈 결합형 인공지능 장치의 외형을 예시적으로 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모듈 결합형 인공지능 장치에 하나 이상의 부가 모듈이 연결된 것을 예시적으로 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모듈 결합형 인공지능 장치의 적용 사례를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모듈 결합형 인공지능 장치의 동작 과정을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모듈 결합형 인공지능 장치가 포함된 인공지능 서비스 시스템의 구성을 간략하게 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모듈 결합형 인공지능 장치의 외형을 예시적으로 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모듈 결합형 인공지능 장치에 하나 이상의 부가 모듈이 연결된 것을 예시적으로 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모듈 결합형 인공지능 장치의 적용 사례를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모듈 결합형 인공지능 장치의 동작 과정을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a),(b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결 되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 장치를 탑재한 인형의 개념도이다.
본 발명은, 인공지능장치를 탑재한 인형(200)으로서, 인형(200)의 몸체 내부에 인공지능장치(100)가 탑재되고, 상기 인공지능장치(100)에 연결되는 마이크(10), 스피커(20)를 포함하는 모듈들이 인형(200)에 탑재되어 구성된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 장치를 탑재한 인형의 대화 서비스 시스템 개요도이다.
본 발명의 실시예에 따른 인형(200)에 탑재되는 인공지능장치(100)는, 근거리 무선통신을 통해 주변의 AP(Access Point; 무선접속장치)에 접속하고, AP를 통해 무선인터넷망에 접속되며, 무선인터넷망을 통해 서비스 서버(300)나, 스마트폰(400)가 접속될 수 있다. 또한 상기 인공지능장치(100)는 근거리 무선통신을 통해 스마트폰(400)가 직접 접속될 수도 있다.
상기 인형(200)은, 휴머노이드형이나, 동물형으로 이루어진 플렉시블 외피를 갖는 인형일수도 있고, 하드한 외피를 갖는 인형이나 완구일 수도 있다. 본 발명의 설명에서는 이를 통칭하여 인형으로 설명한다.
상기 인공지능장치(100)에는 근거리 무선통신으로 와이파이 통신모듈, 블루투스 통신 모듈이 구비되어, 와이파이나 블루투스를 통해서 AP에 접속되고, 무선 인터넷망을 거쳐 서비스 서버(300)나 스마트폰(400)과 통신할 수 있고, 블루투스나 와이파이 근거리통신으로 스마트폰(400)과 직접 통신할 수 있다.
상기 인형(200)에 탑재된 인공지능장치(100)와 사용자간의 대화서비스를 제공한다. 인공지능장치(100)은 입력된 음성신호를 음성데이터로 변환하여 서비스 서버(300)로 전송하고, 서비스 서버(300)가 음성데이터를 분석하여 의미를 추출하고, 해당 의미에 따른 응답 대화를 생성하여 피드백시키고, 인공지능장치(100)가 피드백되는 응답 대화를 출력하여 사용자와의 대화 서비스를 제공한다.
또한, 상기 서비스 서버(300)는 음성인식에 의해 분석된 음성이 명령어 인경우, 명령어 처리를 위한 제어 명령을 피드백시킴과 아울러 해당 명령어에 대응된 컨텐츠를 함께 인공지능장치(200)로 제공한다. 인공지능장치(100)는, 서비스 서버(300)로부터 피드백된 제어 명령어에 의거하여 연결된 모듈들(예; 카메라, 디스플레이, 빔 프로젝터 등...)을 제어하여 명령어 처리를 한다.
여기서, 상기 서비스 서버(300)는, 인공지능 엔진 서버로서, 상기 인공지능장치(100)에서 데이터화 된 장치 사용자의 음성을 수신받는다. 수신된 음성을 형태소 분석, 키워드 인식, 화행 분석 또는 시맨틱 분석과 같은 다수의 자연어 이해 기술 중 하나 이상을 통해 음성의 말뭉치를 형태에 따라 분석을 진행한다. 분석된 말뭉치, 즉 장치 사용자의 음성 데이터를 리지 회귀분석(Ridge Regression), 로지스틱 회기분석(Logistic Regression), 일반화선형모형(Generalized Linear Model), 랜덤 포레스트(Random Forest), 변화 부양 모형(GradientBoostinf Model) 및 뉴럴 네트워크(Neural Network)와 같은 머신러닝 알고리즘을 통해 음성의 의미를 파악하고, 해당되는 응답 대화를 생성하거나 명령어 처리 정보를 생성한다. 이와 같이 상기 인공지능장치(100)와 장치 사용자가 컨텐츠에 대한 대화가 가능하도록 문맥에 맞는 문장을 자동으로 생성하고 이를 인공지능장치(100)에 제공한다. 이에 따라 상기 인공지능장치(100) 즉, 인공지능장치(100)가 탑재된 인형(200)과 사용자간의 대화가 가능하도록 기능하는 인공지능 대화 서비스와, 명령어 처리 서비스를 제공할 수 있다.
본 발명에서는 상기 서비스 서버(300)가 음성인식에 의해 어떻게 응답대화를 생성하거나 명령어 처리 정보를 생성하는 것에 대해서는 상세한 설명을 생략한다. 본 발명은 사용자 음성을 인공지능 엔진 서버인 서비스 서버로 전송하고, 서비스 서버의 대화 응답을 인형내의 인공지능장치가 출력하게 하는 대화서비스와, 명령어 처리 서비스를 제공함에 특징이 있다.
또한, 상기 무선 인터넷망을 통해 상기 서비스 서버와 연결되어 데이터 통신이 가능하고, 상기 인공지능장치와 근거리 무선통신으로 연결이 가능함과 아울러 인공지능장치의 음성신호를 서비스 서버로 전송하거나, 서비스 서버의 대화 응답 또는 명령어 처리 정보를 인공지능장치로 전달하며, 인공지능장치와 데이터 통신에 의한 음성통화 서비스를 제공하는 앱이 설치된 스마트폰을 더 포함한다.
따라서 본 발명에서는 인공지능장치와 스마트폰이 직접 근거리 무선통신(예; 블루투스)으로 연결되어 AP기능을 대신할 수 있다. 인공지능장치에서 음성신호를 스마트폰으로 전송하고, 스마트폰이 서비스 서버로 전송하며, 서비스 서버가 회신하는 대화 응답 및 명령어 처리 정보를 스마트폰이 받아 인형내의 인공지능장치에 전달할 수 있다. 이러한 기능은 스마트폰에 해당되는 기능을 구현하는 앱이 설치된다. 또한, 스마트폰과 인공지능장치는, 직접 또는 인터넷망을 통해 서비스 서버를 거쳐서 데이터 통신으로 음성대화도 가능하도록 한다. 이또한 스마트폰에 앱을 설치하고, 서비스 서버에도 스마트폰과 연동되는 앱이 설치되며, 인공지능장치에는 스마트폰으로 근거리 통신에 의해 데이터 송수신이 가능하도록 프로그램을 설치하여 구현될 수 있다.
그러므로, 인공지능장치가 내장된 인형을 들고 외부에 나가 있을때, 스마트폰이 AP역할을 하여 대화 서비스를 구현할 수 있는 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인공지능장치에 연결되는 모듈 구성예시도이다.
본 발명에 의한 인형(200)에 탑재되는 인공지능장치(100)의 연결 모듈 구성는,
사운드 입력을 위한 마이크(10), 사운드 출력을 위한 스피커(20), 영상 촬영을 위한 카메라(30), 컨텐츠 출력을 위한 디스플레이(40), 컨텐츠를 투사하여 출력하는 빔 프로젝터(50), 인공지능장치(100)를 제어하기 위한 콘트롤패널(60), 터치 상태를 감지하는 터치센서(70)를 포함하고, 인공지능장치(100)의 내부에는 자이로 센서나, 충격감지센서 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 인공지능장치(100)는, 내부에 밧데리 전원부를 포함하는 전기장치들의 방열을 위하여 케이스의 일부를 망사형으로 구성한 방열부(101)를 포함한다.
본 발명은 인형(200) 내부에 인공지능장치(100)가 탑재되고, 그 인공지능장치(100)에 연결되는 모듈들이 인형에 설치되는 것으로서, 디스플레이(40)와 빔 프로젝터(50)는, 인형의 크기에 따라 선택적으로 직접 인형 몸체에 설치될 수도 있고, 외부 연결포트만 노출되어 구성되고, 외부 연결포트에 케이블을 연결하여 디스플레이(모니터)나, 빔 프로젝터에 연결할 수도 있다.
마이크(10), 스피커(20), 카메라(30), 콘트롤패널(60)은 인형의 형상이나 크기 등을 고려하여 적절한 위치에 설치되고, 연결케이블을 통해 인공지능장치(100)에 연결될 수 있으며, 케이블 단선등을 방지할 수 있도록 플렉시블한 튜브속에 모듈과 인공지능장치간 연결케이블을 내장하여 연결설치할 수 있다.
또한, 상기 인형(200)의 특정부위에 사용자의 터치상태를 감지하여 인공지능장치(100)로 입력하는 터치 센서와, 충격감지 센서가 더 설치되고, 상기 인공지능장치는, 상기 터치센서와 충격감지센서의 감지신호가 특정 조건을 만족하는 경우, 미리 설정된 음성이나 사운드를 출력하도록 구성될 수도 있다. 즉, 인공지능장치(100) 자체 판단에 의해 반응하도록 할 수 있는 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 인공지능장치의 블록 구성도이다.
마이크를 연결하여 마이크 신호를 입력받기 위한 사운드 입력단자부(110)와, 사운드를 출력하기 위한 스피커와 연결되는 사운드 출력단자부(120)와, 카메라, 콘트롤패드, 디스플레이, 빔 프로젝터, 센서들을 포함하는 부가 모듈들과 연결하기 위한 복수의 모듈 연결단자부(130; 132, 134, ... 136)를 포함하고, 밧데리를 포함하는 전원부(160)와, 무선통신부(140)를 포함하며, 상기 단자부들의 입출력을 제어하고, 입력음성을 무선통신부(140)를 통해 서비스 서버(300)로 전송하며, 서비스 서버(300)로부터 피드백되는 응답 대화를 사운드 출력단자부를 통해 스피커로 출력하여 음성 대화 서비스를 제공하고, 서비스 서버(300)의 명령어 처리 정보에 의거하여 상기 모듈 단자부(130)의 모듈을 제어하여 명령 처리를 제어하는 콘트롤러(150)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 인공지능 장치를 탑재한 인형(200)은, 인공지능장치(100)가 무선 인터넷망을 통하여 서비스 서버(300)에 접속된다. 인공지능장치(200)는 사용자 음성입력을 데이터로 변환하여 서비스 서버(300)로 전송하고, 서비스 서버(300)의 머신 러닝 알고리즘에 의해 음성데이터를 음성인식하여 의미를 파악하고, 의미에 대응된 대화 응답을 자동생성하여 인공지능장치(100)로 제공하며, 인공지능장치(100)가 수신된 대화 응답을 스피커로 출력하여 사용자와 인형간에 대화 서비스를 제공할 수 있다.
상기 인공지능 장치(100)는 마이크, 스피커, 센서를 포함한 입출력 모듈들을 자체내에 구비한 일체형 인공지능장치로 구성될 수 있다. 이경우는 인공지능장치에 일체형으로 설치되고, 인형속에 내장되어 탑재되어야 하므로, 디스플레이나, 빔 프로젝터를 일체형으로 설치하기에는 제한적이다.
이에 따라 본 발명에서는 인공지능장치(100)에 마이크나, 스피커, 카메라, 디스플레이, 빔 프로젝터, 콘트롤패널 등을 포함하는 부가 모듈을 인공지능장치(100)에 연결단자부를 통해 연결하고, 인형(200)의 적절한 부위에 각 부가 모듈을 부착 설치하는 구조를 제안한다.
이를 위해서 본 발명은, 도 3 및 도 4와 같이 인공지능장치(100)에 마이크(10)를 연결하는 사운드 입력단자부(110), 스피커(20)를 연결하는 사운드 출력 단자부(120), 카메라(30), 디스플레이(40), 빔 프로젝터(50), 콘트롤패널(60), 터치 센서(70)등을 각각 연결하는 복수의 모듈 연결 단자부(130)를 구비한다.
인형(200)의 사이즈나 구성상 디스플레이(60)나 빔 프로젝터(50)를 직접 인형 몸체에 설치하기 어려운 경우도 있다. 이 경우는 해당 모듈을 연결하지않고 구성될 수 있다. 또는 해당 모듈을 연결하는 연결포트(연결단자부)를 인형(200)의 외피에 콘트롤패널과 같은 형태로 인형의 외부에서 착탈 가능한 단재대를 설치하여 구성될 수도 있다.
사운드 입력 단자부(110)는 장치 사용자가 인공지능 서비스를 이용하기 위해 발생한 음성 명령을 입력받은 마이크(10)로부터 음성 명령에 대한 음성 명령 신호를 수신한다. 여기서, 음성 명령 신호는 아날로그 신호일 수 있고, 사운드 입력부(110)는 AUX(Auxiliary) 단자로 구현될 수 있다.
사운드 출력 단자부(120)는 장치 사용자가 청취 가능한 가청음을 출력하는 스피커(20)와 전기적으로 연결 또는 분리된다.
본 발명의 실시예에서, 사운드 출력 단자부(120)는 콘트롤러(150)에서 전달한 음향 신호를 수신하여 스피커(20)로 출력할 수 있다.
특히, 사운드 출력 단자부(120)는 제어부(150)로부터 모듈 미연결 안내 음성 신호를 수신하여 스피커(20)로 전달할 수 있다. 여기서, 모듈 미연결 안내 음성 신호를 포함한 음향 신호는 아날로그 신호일 수 있고, 사운드 출력단자부(120)는 사운드 입력 단자부(110)처럼 AUX 단자로 구현될 수 있다.
하나 이상의 모듈 연결 단자부(130)는 인공지능 서비스와 관련된 영상 출력, 영상 입력 등을 위한 하나 이상의 부가 모듈과 전기적으로 연결 또는 분리된다.
여기서, 하나 이상의 모듈 연결 단자부(130)는 제 1 모듈 연결 단자부(132) 내지 제 N 모듈 연결 단자부(136)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제 1 모듈 연결 단자부(132)는 해당하는 영상을 화면 상에 표시하는 디스플레이(40)와 전기적으로 연결 또는 분리될 수 있다. 이러한, 제 1 모듈 연결 단자부(132)는 USB(Universal Serial Bus) 단자 또는 미니 USB 단자 또는 마이크로 USB 단자 또는 HDMI(High-Definition Multimedia Interface) 단자 등 일 수 있다. 이와 마찬가지로, 빔프로젝터(50)나 카메라(30), 콘트롤패널(60)등과 연결되는 연결 단자대는, USB 단자 또는 미니 USB단자 또는 마이크로 USB 단자 또는 35 파이 입력 단자 등 일 수 있다.
또한, 상기 콘트롤패널(60)은, 사운드 출력을 업/다운 시키는 업/다운버튼과, 전원온/오프를 시키는 전원버튼과, 음성인식 음성입력을 위한 음성인식버튼과, 근거리 무선통신(예; 와이파이, 블루투스) 연결을 리세트시키는 통신리세트버튼을 포함할 수 있다.
음식인식버튼은, 마이크를 통해 입력되는 사운드를 음성인식으로 입력시키기 위한 것으로서, 음성인식버튼을 누른 상태에서만 마이크 신호를 서비스 서버로 전송하여 음성인식에 따른 대화음성 또는 명령어 인지를 판단하고, 그에 따른 대화 서비스나 명령어 처리 서비스를 제공할 수 있게 하는 것이다.
이는 평소 주변의 사운드가 마이크를 통해 입력되었을때 모두 음성인식을 위한 서비스서버로 전송하게 되면 불필요한 데어터 처리부하가 걸리고, 음성인식이 어려울 수 있다.
따라서 본 발명에서는 콘트롤패널(50)에 음성인식버튼을 구비하고, 음성인식 버튼을 누른 상태에서 입력되는 음성신호만 서비스 서버로 전송하여 음성인식에 따른 대화서비스 또는 명령어 처리 서비스를 수행하도록 하는 것이다.
무선 통신부(140)는 무선 인터넷망을 통해 인공지능 엔진 서버인 서비스 서버(300)의 데이터 송수신을 수행한다.
이러한, 무선 통신부(140)는 와이파이(WiFi: Wireless Fidelity) 중 계기(AP)를 통해 무선 인터넷망에 접속할 수 있는 와이파이 통신 모듈 또는 테더링 단말과의 블루투스 통신을 통해 무선 인터넷망에 접속할 수 있는 블루투스(Bluetooth) 모듈 중 어느 하나로 구현될 수 있다. AP를 통해 무선 인터넷망과 접속 할 수도 있고, 근거리 무선통신을 통해 직접 스마트폰(400)가 연결될 수도 있다.
콘트롤러(150)는 인공지능 장치(100)의 전반적인 기능을 제어하는 모듈이다.
본 발명의 실시예에서 하나 이상의 부가 모듈 중 어느 하나의 부가 모듈이 하나 이상의 모듈 연결 단자부(130) 중 어느 하나의 모듈 연결 단자부에 전기적으로 연결되면,
콘트롤러(150)는 어느 하나의 부가 모듈이 연결된 것을 서비스 서버(300)에 알리기 위한 모듈 연결 알림 정보를 생성하고, 무선 통신부(140)를 통해 모듈 연결 알림 정보를 서비스 서버(300)에 전송한다.
여기서, 콘트롤러(150)는 어느 하나의 모듈 연결 단자부에 연결된 어느 하나의 부가 모듈로부터 어느 하나의 부가 모듈 식별 정보를 수신할 수 있고, 이를 통해 상기 모듈 연결 알림 정보를 생성할 수 있다. 다시 말해서, 모듈 연결 알림 정보는 어느 하나의 부가 모듈 식별 정보를 포함할 수 있다.
한편, 음성 명령 데이터에 하나 이상의 모듈 연결 단자부(130)에 미연결된 부가 모듈인 미연결 부가 모듈의 동작 관련 명령이 음성 명령 데이터에 포함된 경우, 콘트롤러(150)는 무선 통신부(140)를 통해 서비스 서버(300)로부터 모듈 미연결 안내 음성 데이터를 수신할 수 있고, 모듈 미연결 안내 음성 데이터를 아날로그 신호인 모듈 미연결 안내 음성 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 이를 통해 장치 사용자가 잘못된 음성 명령을 전달한 것을 인지할 수 있도록 한다.
예를 들어, 디스플레이(40)이 제 1 모듈 연결 단자부(132)에 전기적으로 연결, 즉 디스플레이(40)의 커넥터가 제 1 모듈 연결 단자부(132)에 접속된 경우, 콘트롤러(150)는 디스플레이(40)가 연결된 것을 서비스 서버(300)에 알리기 위한 모듈 연결 알림 정보를 생성하고, 무선 통신부(140)를 통해 모듈 연결 알림 정보를 서비스 서버(300)에 전송할 수 있다.
이후, 콘트롤러(150)는 장치 사용자의 음성 명령에 해당하는 음성 명령 신호를 사운드 입력 단자부(110)를 통해 수신하여 음성 명령 데이터로 변환할 수 있고, 무선 통신부(140)를 통해 음성 명령 데이터를 서비스 서버(300)로 전송할 수 있다.
여기서, 음성 명령 데이터에 디스플레이(40)의 동작 관련 명령(예를 들어, "△△ 만화 영화 보여줘" 등)이 포함된 경우, 모듈 연결 알림 정보의 수신을 통해 모듈 결합형 인공지능 장치(100)에 디스플레이(40)가 결합된 것을 인지한 서비스 서버(300)는 음성 명령 데이터에 포함된 디스플레이(40)의 동작 관련 명령이 유효한 명령이라는 것을 확인할 수 있고, 디스플레이(40)의 동작 관련 명령에 해당하는 동작 관련 데이터(예를 들어, "△△ 만화 영화" 동영상 데이터)를 인터넷 또는 내부 데이터베이스에서 검색 및 추출하여 모듈 결합형 인공지능 장치(100)에 전송할 수 있다. 이를 통해 콘트롤러(150)는 디스플레이(40) 동작 제어 데이터와함께, 관련데이터(예; 명령어에 대응된 콘텐츠)를 수신하여 디스플레이(40)를 제어하여 콘텐츠를 출력시킬 수 있다.
또다른 예로서, 임의의 음식을 보고 "저거 먹어도 돼" 라고 하는 경우, 입력음성을 서비스 서버(300)로 전송하고, 서비스 서버(300)의 회신에 따라 '사진 촬영해바'라고 자동응답하고, 사진 촬영 방법을 안내한다. 카메라를 해당 대상물로 향하여 사진 촬영이라고 하면, 이 음성신호가 서비스 서버로 전송되고, 서비스 서버의 제어명령에 의해 카메라가 작동되어 사진이 촬영된다. 촬영된 사진은 서비스 서버로 송신되고, 서비스 서버가 사물인식 영상처리를 하여 사진속 음식에 대한 정보를 추출하며, 해당 음식이 미리 설정된 안내정보(먹어도 되는지, 먹으면 안되는지, 조금만 먹어도 되는지, 먹는 시간이 정해져 있는지,..등의 안내정보를 사용자 부모나 관리자가 미리 설정해두는 정보)를 인형내에 설치된 인공지능장치가 수신받아 해당 음식에 대해 먹어도 되는지, 아니면 먹지 말아야 할지, 아니면 조금만 먹어야 하는지 등의 여부를 음성으로 알려줄 수 있다.
한편, 음성 명령 데이터에 하나 이상의 모듈 연결 단자부(130)에 미연결된 카메라(30)의 동작 관련 명령(예를 들어, "사진 찍어줘" 등)이 포함된 경우, 모듈 연결 알림 정보의 수신을 통해 서비스 서버(300)는, 모듈 결합형 인공지능 장치(100)에 카메라(30)가 연결되지 않은 상태로서, 카메라(30) 제어 명령어가 입력된 경우이므로, 유효하지 않은 명령이라는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 서비스 서버(300)가 모듈 미연결 음성 데이터(예를 들어, "카메라 모듈이 연결되어 있지 않습니다." 등)를 생성하여 인공지능 장치(100)에 전송하고, 인공지능장치(100)에서 스피커로 출력하여 사용자에게 알리게 된다.
전원부(160)는 인공지능 장치(100)에 전원을 공급한다. 이러한 전원부(160)는 충방전이 가능한 니켈 카드뮴 전지, 알카라인 전지, 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에서는, 인공지능장치(100)가 인형(200)의 몸체 내부에 내장되어 설치된 것이므로, 전원을 충전하기 위한 충전 포트를 콘트롤패널(50)에 구비하여, 외부에서 충전포트를 통해 밧데리 충전이 가능하도록 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 장치(100)는 다양한 캐릭터의 봉제 인형 등에 내장될 수 있기 때문에 유아용 학습 콘텐츠를 제공하는 인공지능 서비스에 활용될 수 있다.
한편, 본 발명의 인공지능장치(100)를 인형(200)의 내부에 장착하게 되면, 완충재로 충진된 인형 몸체 내부에서 발열문제가 대두된다. 이에따라 인공지능장치(100)에서 발생되는 열을 외부로 방출하기 위한 구조가 필요한 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 인형에 인공지능장치를 장착하기 위한 장착구조 예시도이다.
인형(200)에 상기 인공지능장치(100)를 장착하는 구조는,
상기 인공지능장치(100)를 인형(200)의 몸체 내부에 삽입하여 탑재하기 위한 포켓부(220)와;
상기 포켓부(220)로 인공지능장치(100)를 삽입하거나 빼낼수 있도록 형성되는 지퍼부(250)와;
상기 포켓부(220)가 형성된 인형(200)의 외피(201)의 일부를 개구시켜 설치되고, 상기 인공지능장치(100)의 일부 표면이 공기중에 노출되어 방열시키는 중앙 관통부가 형성됨과 아울러 인공기능장치(100)에 가해질 수 있는 외부 충격을 완충시키는 완충부재(210);를 포함하여 구성된다.
상기 완충부재(210)의 관통부에는 망사(202)가 매립 설치된다.
또한, 상기 인공지능장치(100)를 완충부재(210)측으로 밀착시켜 고정하는 탄력밴드(240)가 더 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 인공지능장치(100)의 케이스의 외피중 일부를 공기가 통과되는 망사형 방열부(101)를 형성하고, 방열부(101)가 상기 완충부재(210)의 광통부를 통해 외부 공기에 노출될 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 지퍼부(240)는 도면상에서는 완충부재(210)의 측면에 배치된 것으로 도시되었으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 완충부재(210)의 하부 인형(200)의 하면이나, 완충부재(210)의 상부 인형의 몸체부에 수평형으로 형성될 수도 있다. 이는 인형의 형상에 따라 적절한 위치에 형성할 수 있고, 포켓부(220)는, 어느 한면이 오픈되어 인공지능장치(100)를 삽입 가능하게 하고, 탄력밴드(240) 고정시킬수 있도록 할 수도 있고, 포켓부(220)의 어느 한면의 덮개형으로 구성하고 덮개형 선단에 벨크로 테이프(230)를 부착하여 인형의 외피(201)에 부착가능하도록 구성할 수 있다.
이와 같이 인공지능장치(100)를 인형(200)의 몸체 내부에 장착하는 구조에서 완충부재(210)를 이용하여 외부 충격을 완충시킴과 아울러 방열부(101)를 외부 공기중에 노출시키도록 구성함으로써, 인공지능장치(100)의 열을 외부로 방출시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 인공지능 서비스와 관련된 음성 입출력을 위한 마이크 및 스피커, 인공지능 서비스와 관련된 영상 입력을 위한 카메라 등이 모듈형으로 구성되어 모듈 결합형 인공지능 장치(100)에 결합 또는 분리될 수 있기 때문에 장치 사용자의 필요에 따라 인공지능 서비스를 위한 부가 모듈을 다양하게 구성할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 모듈 결합형 인공지능 장치(100)의 동작 방법에 대해서 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 모듈 결합형 인공지능 장치의 동작과정을 나타낸 순서도이다.
인공지능장치(100)는, 콘트롤패널(60)을 통해 전원온 버튼을 눌러 전원이 온되면, 동작을 시작한다.
전원이 온되면, 하나 이상의 모듈 연결단자부(130) 중 어느 하나의 모듈 연결 단자부에 어느 하나의 부가 모듈이 전기적으로 연결되었는지를 체크한다. 인공지능 장치(100)는 어느 하나의 부가 모듈이 연결된 것을 인공지능 엔진 서비스 서버(300)에 알리기 위한 모듈 연결 알림 정보를 생성하고, 무선 인터넷망을 통해 모듈 연결 알림 정보를 서비스 서버(300)로 전송한다(S10).
여기서, 모듈 결합형 인공지능 장치(100)는 어느 하나의 부가 모듈로부터 어느 하나의 부가 모듈 식별 정보를 수신할 수 있고, 이를 통해 상기 모듈 연결 알림 정보를 생성할 수 있다.
인공지능 엔진 서비스 서버(300)로 모듈 연결 알림 정보를 전송(S10)한 후, 음성인식버튼이 입력되는지를 판단한다(S20). 은성인식버튼은, 콘트롤패널(60)에 구비되고, 사용자가 인형과의 대화 또는 인형으로 명령어를 입력시키기 위해서는 음성인식버튼을 눌러야 한다.
음성인식버튼 입력이 있으는 경우에 마이크(10)를 통해 입력되는 음성신호를 음성데이터로 변환하여 무선통신망을 통해 서비스 서버(300)로 전송한다(S30).
음성인식버튼의 입력이 없을때에는 마이크 신호를 서비스 서버로 전송하지 아니한다.
음성데이터를 전송받은 서비스 서버(300)는, 음성데이터를 머신 러닝 알고리즘에 의해 의미를 분석하고, 음성 데이터의 의미에 따라 대화에 대한 응답음성이나, 명령어에 따른 응답 음성을 생성하거나, 명령어를 추출하여 해당 명령어 처리를 생성하여 인공지능장치(100)로 피드백시킨다. 서비스 서버(300)로부터 대화 응답 또는 명령어 처리 정보를 인공지능장치(100)가 수신받는다(S40).
인공지능장치(100)는, 서비스 서버(300)로부터 수신된 응답데이터가 대화 응답인지 명령어 처리인지를 판단한다(S50). 판단의 기준은 명령어인 경우, 부가 모듈을 제어하는 정보를 포함하는 것이므로 대화 응답인지 명령어인지의 여부를 판단할 수 있다.
대화 응답인 경우는, 서비스 서버(300)에서 수신된 응답 데이터를 음성신호로 변환하여 스피커(20)로 출력함으로써 대화서비스를 제공한다(S60).
상기 대화 응답 판단에서 음성데이터가 아닌 명령어 데이터에 대해서는, 명령어에 대응된 부가 모듈을 제어하고, 서비스 서버에서 제공되는 명령어 처리에 대한 컨텐츠를 해당 부가 모듈로 출력하여 명령어 처리 서비스를 제공한다(S70).
즉, 인공지능 장치(100)는 무선 인터넷망을 통해 인공지능 엔진 서비스 서버(300)로부터 어느 하나의 부가 모듈의 동작 관련 데이터를 수신할 수 있고, 상기 동작 관련 데이터를 어느 하나의 부가 모듈로 전송할 수 있다.
한편, 상기 명령어 처리 서비스 단계(S70)에서 음성 명령 데이터에 하나 이상의 모듈 연결 단자부(130)에 미연결된 부가 모듈인 미연결 부가 모듈의 동작 관련 명령이 음성 명령 데이터에 포함된 경우, 인공지능 장치(100)는 무선 인터넷망을 통해 인공지능 엔진 서비스 서버(300)로부터 모듈 미연결 안내 음성 데이터를 수신할 수 있다.
이후, 인공지능 장치(100)는 모듈 미연결 안내 음성 데이터를 아날로그 신호인 모듈 미연결 안내 음성 신호로 변환할 수 있고, 모듈 미연결 안내 음성 신호가 스피커(20)을 통해 가청음으로 출력되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같은 인공지능 장치(100)의 동작 과정은, 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있고, 인공지능 장치(100)는 컴퓨터 프로그램과 결합되어 상기 과정을 실행할 수 있다. 다시 말해서, 상기 컴퓨터 프로그램이 인공지능 장치(100)에 저장 및 설치됨으로써, 상기 과정을 인공지능 장치(100)에서 실행하게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에서는, 마이크를 통해 입력된 음성신호를 음성 데이터로 변환하여 서비스 서버(300)로 전송하고, 서비스 서버(300)에서 인공지능 음성인식 엔진에 의해 대화 응답이나 명령어 처리를 하도록 구성된 것을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 인공지능장치(100)에 음성인식모듈과, 음성인식에 따른 대화 응답 및 명령어 처리 라이브러리를 저장하여두고, 마이크 음성을 음성인식하고, 음성인식에 따라 라이브러리에서 대응된 대화 응답을 추출하여 대화 응답으로 출력하며, 대응된 명령어 처리정보를 추출하고, 명령어 처리에 따라 부가 모듈을 제어하여 명령어 처리를 할 수 있다. 명령어 처리에서 컨텐츠를 다운받아야 하는 명령어인 경우는 서비스 서버로 해당 컨텐츠를 요청하여 컨텐츠를 스트리밍방식등으로 다운로드받아 부가 모듈을 통해 출력할 수도 있다.
또한, 스마트폰(400)에 본발명의 인공지능장치(100) 및 서비스 서버(300)와 연동되는 앱을 설치하고, 앱을 통해 인공지능장치(100)가 냉장된 인형(200)으로 음성전달과, 인형(200)에서 촬영된 영상을 스마트폰(400)에서 보여주거나, 상호 음성대화를 할 수 있도록 서비스를 제공할 수 있다. 즉, 스마트폰(400)과 인형(200)내의 인공지능장치(100)를 통하여 스마트폰 사용자와 인형 사용자간에 음성대화 서비스를 제공할 수도 있는 것이다.
상기와 같이 스마트폰(400)과 인공지능장치(100)가 근거리무선통신을 통해 직접 또는 무선통신망을 통해 연결이 가능한 경우, 명령어 처리시 스마트폰을 하나의 부가모듈로 인식하여 처리하게 할 수도 있다. 예를 들어, "엄마에게 전화해줘" 라고 명령어를 입력한 경우 서비스 서버(300)가 직접 엄마의 스마트폰(단, 미리 엄아의 스마트폰 전화번호가 등록해둠)으로 직접 데이터 통신으로 연결하고, 데이터 통신의 음성통화 기능을 이용해 인형내의 인공지능장치와 음성통화가 가능하게 연동시킬 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (8)
- 인형의 몸체 내부에 탑재되는 인공지능장치; 및
상기 인공지능장치와 무선통신망을 통해 연결되는 서비스 서버;를 포함하고,
상기 인공지능장치는 사용자 음성을 입력받아 상기 무선통신망을 통해 상기 서비스 서버로 전송하며, 상기 서비스 서버로부터 회신되는 응답 음성 또는 명령어 처리정보를 수신하여 응답 음성을 출력하거나 명령어 처리를 수행하며,
상기 서비스 서버는 상기 인공지능장치로부터 수신되는 사용자 음성을 인공지능 엔진에 의해 분석해 응답 음성 또는 명령어 처리정보를 생성하여 상기 인공지능장치로 전송하고,
상기 인공지능장치는, 외부 충격을 완충시키기 위한 완충부재가 상기 인형의 외피와 상기 인공지능장치 사이에 배치되도록, 상기 인형의 몸체 내부에 탑재되며,
상기 인공지능장치의 케이스 중 일부 영역에는 방사형 방열부가 형성되고,
상기 인공지능장치의 상기 방사형 방열부가 형성된 영역에 대응되도록, 상기 완충부재의 중앙 관통부에 망사가 설치되고, 상기 인형의 외피에는 개구부가 형성되며,
상기 완충부재와 적어도 일부가 중첩되는 상기 인형의 외피 영역에, 상기 인공지능장치를 제어하기 위한 콘트롤패널이 장착되는 것을 특징으로 하는 인공지능장치 탑재 인형의 대화 서비스 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 인공지능장치는
스피커를 연결하는 사운드 출력단자부; 마이크를 연결하는 사운드 입력단자부; 카메라, 콘트롤패널, 촉각 센서를 포함하는 복수의 부가 모듈들과 연결되는 모듈 연결단자부; 밧데리 전원으로 전원을 공급하는 전원부; 무선통신을 통해 스마트폰 또는 인공지능 대화 서비스 서버와 통신하는 무선통신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능장치 탑재 인형의 대화 서비스 시스템.
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- 삭제
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- 제 1 항에 있어서, 상기 인공지능장치는
탄력밴드를 이용해 상기 완충부재 측으로 밀착 고정되는 것을 특징으로 하는 인공지능장치 탑재 인형의 대화 서비스 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 콘트롤패널에는
음성입력을 위한 음성인식버튼과, 상기 인공지능장치의 밧데리 전원을 충전시키기 위한 충전포트가 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 인공지능장치 탑재 인형의 대화 서비스 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 무선통신망을 통해 상기 서비스 서버와 연결되어 데이터 통신이 가능하고, 상기 인공지능장치와 근거리 무선통신으로 연결이 가능하며, 상기 인공지능장치의 음성신호를 상기 서비스 서버로 전송하거나, 상기 서비스 서버의 응답 음성 또는 명령어 처리정보를 상기 인공지능장치로 전달하며, 상기 인공지능장치와 데이터 통신에 의한 음성통화 서비스를 제공하는 앱이 설치된 스마트폰;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능장치 탑재 인형의 대화 서비스 시스템.
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Applications Claiming Priority (1)
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