KR20020079114A - 방송/음성신호에 의해 움직이는 완구의 동작제어장치 - Google Patents

방송/음성신호에 의해 움직이는 완구의 동작제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방송/음성신호에 의해 움직이는 완구의 동작제어장치에 관한 것으로서, 음성신호뿐만 아니라 방송수신장치를 통하여 방송신호를 직접 수신하여 수신된 패턴에 따라 해당 완구의 동작을 제어하는 방송/음성신호에 의해 움직이는 완구의 동작제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방송/음성신호에 의해 움직이는 완구의 동작제어장치는 마이크로폰을 통해 입력된 음성신호를 인식하여 설정된 음성인식 패턴에 따라 기 설정된 동작을 수행하는 완구의 음성인식 구동장치에 있어서, 안테나를 통해 공중 방송파를 수신하여 음성신호를 분리 검출하는 방송파 수신수단와, 상기 방송파 수신수단을 통해 분리검출된 음성신호 및 상기 마이크로폰을 통해 검출된 아날로그 음성신호를 디지털 음성신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부와, 상기 아날로그/디지털변환부로부터 출력된 음성데이터를 패턴에 따라 인식 및 판독하는 음성인식수단와, 상기 음성인식수단으로부터 출력된 음성패턴의 특징을 연산하고 기 저장된 음성패턴에 따른 명령데이터를 검출한 결과에 의해 음성신호발생부 및 모터구동부를 제어하여 해당 동작을 진행함과 아울러 상기 음성인식수단으로부터 입력된 데이터를 분석한 결과 음성데이터의 패턴 및 음성데이터를 저장하는 명령일 경우 상기 음성데이터를 지정된 시간동안 저장시키는 마이크로프로세서와, 상기 마이크로프로세서에서 산출된 음성패턴에 해당하는 음성/동작제어 데이터를 명령테이블에서 검출하여 상기 마이크로프로세서에 제공함과 아울러 상기마이크로프로세서의 요청에 의하여 음성데이터 및 음성패턴을 해당 영역에 갱신 저장하는 제어/음성데이터 저장수단과, 상기 마이크로프로세서로부터 출력된 디지털 제어/음성데이터를 아날로그 제어/음성 데이터로 변환하여 음성데이터일 경우에는 음성신호 변환부로 전송하고, 제어데이터일 경우에는 모터제어부로 전송하는 디지털/아날로그 변환수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

방송/음성신호에 의해 움직이는 완구의 동작제어장치 {Motion Control Apparatus of Toys according to Broadcasting/Sound Signal}
본 발명은 음성 또는 방송신호에 따라 동작하는 완구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방송신호 또는 음성신호를 검출하여 설정된 패턴에 따라 해당 동작을 수행하도록 모터를 제어하거나 스피커를 통해 음성을 출력하도록 제어하는 방송/음신호에 의해 움직이는 완구의 동작제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 어린이들의 놀이기구로 사용되는 인형이나 동물모형 등의 완구류는 최근 들어 각 관절부위가 자동으로 움직이도록 하고, 음성센서를 구비하여 사람의 음성을 녹음재생 하는 등 완구에 다양한 기능을 부가하여 어린이들에게 보다 흥미를 더하도록 한다.
이와 관련한 종래 기술은 대한민국 특허공개 "특2000-74695"(음향 또는 음성의 패턴 인식을 이용한 완구의 동작제어방법)에 개시되어 있다.
도 1은 종래기술에 따른 완구의 동작제어를 위한 음향 또는 음성의 인식패턴 검출시스템의 구성도로서, 영상물의 방영 또는 재생시에 출력되는 음향에서 제작시 저장된 음향 패턴과 가장 유사한 패턴을 검출하여 그에 따른 동작 명령을 완구에서 실행하는 시스템이다.
음성인식패턴 인식장치가 완구에 내장되지 않고 텔레비전 등의 청취기기에서 곧바로 음성출력단자를 외장된 음성패턴 인식장치에 연결하여 동작 명령을 무선으로 완구에 전달하는 방식을 가정할 수 있는데, 이러한 경우에는 음성수신시에 외부잡음이 없기 때문에 자동이득회로(AGC) 등을 이용하지 않고 곧바로저역통과필터(22)를 거친 후에 음향구간 검출부(24)에서 음향구간을 검출하여 음성패턴을 인식할 수 있다.
한편, 완구내에 음성패턴 인식장치가 내장되어있는 경우에는 완구내의 음성패턴장치가 내장된 경우에는 출력 스피커를 통하여 출력된 음성 또는 음향을 콘덴서 마이크를 통하여 수신하기 때문에 자동이득회로를 포함한 증폭부(21)를 구비하여 적절한 신호레벨로 증폭시켜야 한다.
반면에, 외장된 음향패턴인식장치를 이용하는 경우에는 텔레비전의 음향출력단자에 연결하여 음향신호를 수신하면 자동이득회로를 포함한 증폭부(21)가 필요하지않게 되고 신호에도 잡음이 없는 상태에서 패턴인식 처리를 하기 때문에 보다 정확한 인식처리를 수행할 수 있다.
저역통과필터(fc=4khz)(22)는 수신마이크를 통하여 자동이득회로를 포함한 증폭부(21)를 통하여 들어온 적절한 레벨의 음향신호 또는 텔레비전 등의 음성출력단자를 통하여 들어온 신호를 4khz 이하의 주파수 성분으로 구성된 음성대역의 신호로 변환한다.
A/D 변환부(23)는 저역통과필터(22)에서 음성대역신호로 변환된 신호를 10khz로 샘플링하여 수치화된 디지털값을 메모리에 저장한다.
음향구간검출부(24)에서는 구간별로 구해진 음향신호의 에너지가 일정레벨 이상인 경우에 대해서 시작점을 검출한다.
패턴구간 설정 및 특징 추출부(25)는 신호에너지가 일정 레벨이상으로 되는 음향구간에서 영교차율이 이루어지는 시점을 기준으로 약 100ms의 구간을 패턴 구간으로 설정하고 이 구간을 '10'으로 나누어 각 구간별로 계산된 LPC 켑스트럼 계수를 특징으로 추출한다.
유사패턴 검출부(26)는 패턴 구간 설정 및 특징 추출부(25)에서 추출된 특징값을 패턴 특징 및 동작 명령부(27)에 기저장된 패턴들의 특징값과 비교하여 유사성을 계산하고, 유사성을 갖는 패턴 가운데 가장 유사한 패턴을 검출한다.
검출패턴의 동작명령 실행부(28)는 검출된 패턴에 대해 완구에서 곧바로 실행될 수 있도록 전자장치(메모리)에 동작 명령을 기록해 놓으면 내장된 마이크로 프로세서에서 명령코드와 함께 기록된 지연시간을 체크한 후에 동작 실행시간이 되면 명령코드에 따라 동작을 실행한다. 또한, 설정지연시간을 "0"으로 하거나 지연시간을 고려하지 않고 명령코드에 따라 즉시 동작 명령을 실행할 수도 있다.
이상에서와 같이 종래기술은 비교적 단순하게 패턴을 비교함으로써 계산량이 적게 소요되어 하드웨어가 간단하고 일반적인 마이크로프로세서로도 실현이 가능하며 인식 적용 단어에 있어서도 제한성이 적고 인식처리시 오류발생률이 낮아 다양한 형태의 동작명령을 저 비용으로 실현할 수 있는 효과가 있다.
그러나, 이와 같은 종래기술에 따른 음향 또는 음성의 패턴 인식을 이용한 완구의 동작제어장치는 오디오, 텔레비전, 비디오 등과 같은 멀티미디어 시스템의 스피커를 통해 출력되는 음성이나 음향을 음성인식하여 완구를 동작시킬 경우 주변소음으로 인하여 음성인식율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 음성신호뿐만 아니라 방송수신장치를 통하여 방송신호를 직접 수신하고, 수신된 방송신호에서 음성신호를 검출/인식하여 인식패턴에 따라 해당 완구의 동작을 제어하는 방송/음성신호에 의해 움직이는 완구의 동작제어장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 음향 또는 음성의 패턴 인식을 이용한 완구의 동작제어장치의 블록 구성도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방송/음성신호에 의해 움직이는 완구의 동작제어장치의 블록 구성도이고,
도 3은 도 2에서 각 블록의 데이터 흐름도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 완구의 사용 상태도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
101∼103 : 제 1 내지 제 3 완구
110 : 방송파 수신부111 : VHF 수신부
112 : FM/AM 수신부121 : A/D 변환부
123 : 마이크로폰124 : 음성인식부
130 : 마이크로프로세서131 : 제어/음성데이터 저장부
141 : D/A 변환부142 : 모터제어부
151 : 음성신호 발생부
본 발명의 목적을 달성하기 위한 방송/음성신호에 의해 움직이는 완구의 동작제어장치는 마이크로폰을 통해 입력된 음성신호를 인식하여 설정된 음성인식 패턴에 따라 기 설정된 동작을 수행하는 완구의 음성인식 구동장치에 있어서, 안테나를 통해 공중 방송파를 수신하여 음성신호를 분리 검출하는 방송파 수신수단와, 상기 방송파 수신수단을 통해 분리검출된 음성신호 및 상기 마이크로폰을 통해 검출된 아날로그 음성신호를 디지털 음성신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부와, 상기 아날로그/디지털변환부로부터 출력된 음성데이터를 패턴에 따라 인식 및 판독하는 음성인식수단와, 상기 음성인식수단으로부터 출력된 음성패턴의 특징을 연산하고 기 저장된 음성패턴에 따른 명령데이터를 검출한 결과에 의해 음성신호발생부 및 모터구동부를 제어하여 해당 동작을 진행함과 아울러 상기 음성인식수단으로부터 입력된 데이터를 분석한 결과 음성데이터의 패턴 및 음성데이터를 저장하는 명령일 경우 상기 음성데이터를 지정된 시간동안 저장시키는 마이크로프로세서와, 상기 마이크로프로세서에서 산출된 음성패턴에 해당하는 음성/동작제어 데이터를 명령테이블에서 검출하여 상기 마이크로프로세서에 제공함과 아울러 상기 마이크로프로세서의 요청에 의하여 음성데이터 및 음성패턴을 해당 영역에 갱신 저장하는 제어/음성데이터 저장수단과, 상기 마이크로프로세서로부터 출력된 디지털 제어/음성데이터를 아날로그 제어/음성 데이터로 변환하여 음성데이터일 경우에는 음성신호 변환부로 전송하고, 제어데이터일 경우에는 모터제어부로 전송하는 디지털/아날로그 변환수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이와 같이 이루어진 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방송/음성신호에 의해 움직이는 완구 동작제어장치의 블록 구성도로서, 안테나를 통해 수신된 텔레비전 방송파에서 음성신호를 분리검출하는 VHF(Very High Frequency) 수신부(111) 및 라디오 방송파에서 음성신호를 분리검출하는 FM/AM수신부(112)를 포함한 방송파 수신부(112)와, 상기 방송파수신부(110)를 통해 분리 검출된 음성신호 및 마이크로폰(123)을 통해 검출된 아날로그 음성신호를 디지털 음성신호로 변환하는 아날로그/디지털(A/D) 변환부(1210와, 상기 A/D변환부(121)로부터 출력된 음성데이터를 패턴에 따라 인식 및 판독하는 음성인식부(124)와, 상기 음성인식부(124)로부터 출력된 음성패턴의 특징을 연산하고 기 저장된 음성패턴에 따른 명령데이터를 검출한 결과에 의해 음성 출력 및 모터구동 제어신호를 발생함과 아울러 상기 음성인식부(124)로부터 입력된 데이터를 분석한 결과 음성데이터의 패턴 및 음성데이터를 저장하는 명령일 경우 상기 음성데이터를 지정된 시간동안 저장시키는 마이크로프로세서(130)와, 상기 마이크로프로세서(130)에서 산출된 음성패턴에 해당하는 음성/동작제어 데이터를 명령테이블에서 검출하여 상기 마이크로프로세서(130)에 제공함과 아울러 상기 마이크로프로세서(130)의 요청에 의하여 음성데이터 및 음성패턴을 해당 영역에 갱신 저장하는 제어/음성데이터 저장부(131)와, 상기 마이크로프로세서(130)로부터 출력된 디지털 제어/음성데이터를 아날로그 제어/음성 데이터로 변환하는 디지털/아날로그(D/A) 변환부(141)와, 상기 D/A 변환부(141)에서 변환된 아날로그 데이터가 음성데이터일 경우에는 음성신호로 변환하여 스피커(SPK)를 통해 음성출력하는 음성신호 변환부(151)와, 상기 D/A 변환부(141)에서 변환된 데이터가 제어데이터일 경우에는 모터(M)(143)를 제어하는 모터제어부(142)로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명 실시예에 따른 작용을 첨부된 도 2내지 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 마이크로폰을 통한 음성신호 또는 안테나를 통한 방송신호를 검출 인식하여 기 설정된 음성 데이터이면 설정된 동작을 하는 다수개의 인형으로 구성하므로, 특정한 방송이 시작되면 이를 인식하여 각각 인형마다 설정된 동작과 노래를 부르도록 한다.
예를 들어 공중파 텔레비전으로 방송되는 만화영화에 등장하는 캐릭터에 맞는 인형을 제작하고, 해당 만화영화가 방송될 때 그에 맞도록 인형이 춤을 추는 등 다양한 동작을 하며, 기 저장된 만화영화 주제가를 재생할 수 있도록 한다.
이와 같은 각 인형의 구성 및 데이터 흐름은 도 2, 도 3에 도시되어 있다.
즉, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방송/음성신호에 의해 움직이는 완구의 동작제어장치의 블록 구성도이고, 도 3은 도 2의 각부 데이터 흐름도로서, 이를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
명령 및 데이터 수신장치로서, 방송수신부(110)는 VHF 수신부(111)와 FM/AM수신부(112)로 구성되며, VHF 수신부(111)에서는 공중파 텔레비전 신호를 수신하여 음성신호부분만을 분리 검출한다.(S102)(S104)
검출된 음성신호를 소정 레벨로 증폭하여 A/D변환부(121)로 전송한다.
공중파 방송신호가 아닌 비디오테이프 등을 이용할 때는 스피커에서 출력되는 음성신호를 입력하거나, 이용자가 직접 음성으로 동작명령을 구비된 마이크로폰(123)을 통해 입력한다.
마이크로폰(123)을 통해 입력된 음성(동작명령 또는 노래)신호가 입력될 경우에도 A/D변환부(121)를 통해 디지털 음성신호로 변환한다.
A/D변환부(121)에서 디지털 데이터로 변환된 음성신호는 음성인식부(124)로 전송되어 음성신호 패턴을 인식한다.(S108)
인식된 음성패턴은 마이크로프로세서(130)에 입력된 음성신호 패턴은 미리 저장된 명령신호를 제어/음성 데이터저장부(131)에 요청하게 된다.
제어/음성 데이터저장부(131)에서는 마이크로프로세서(130)로부터 요청된 명령 데이터를 기저장된 명령테이블에서 검출하여 마이크로프로세서(130)로 제공한다.(S110)
여기서, 명령테이블은 인형을 동작시키는 모터의 속도와 스피커로 출력할 노래명을 선택하여 출력하는 명령 데이터와 선택된 음악을 녹음할 시간과 노래명에 따라 분류하여 저장하는 명령 데이터로 구성한다.
예를 들어 만화영화의 주제가일 경우 명령테이블은
1.기본 춤동작을 하면서 주제가1을 부른다.
2.빠른 춤동작을 하면서 주제가2를 부른다.
3.느린 춤동작을 하면서 주제가3을 부른다.
....
11.1분간 음악을 녹음하여 주제가1로 저장한다.
12.30초간 음악을 녹음하여 주제가2로 저장한다.
13.2분간 음악을 녹음하여 주제가3으로 저장한다.
이와 같은 명령테이블로부터 음성 및 동작에 필요한 명령 데이터가 마이크로프로세서(130)로 출력되면 마이크로프로세서(130)에서는 제어/음성데이터 저장부(131)에서 제공된 데이터가 인형의 동작을 제어하는 명령데이터인지 음성출력을 위한 음성데이터인지를 판독한다.
만약, 인형의 동작을 제어하는 명령데이터일 경우에는 해당 명령데이터에 따른 인형의 동작을 위한 작동 프로그램을 진행하도록 동작 제어 데이터를 D/A 변환부(141)로 전송한다.(S112)
D/A변환부(141)에서는 디지털 제어 데이터를 아날로그 제어데이터로 변환하여 모터 제어부(142)로 전송하고, 제어데이터에 따라 모터(143)을 구동하므로, 모터(143)에 연동된 각부위가 움직이게 된다.(S118)
만약, 마이크로프로세서(130)에서 판독된 데이터가 음성출력 데이터일 경우에는 제어/음성데이터 저장부(131)에서 제공된 음성데이터를 D/A 변환부(141)를 통해 음성신호 발생부(151)로 전송한다.(S114)
음성신호 발생부(151)에서는 입력된 음성신호를 스피커(SPK)를 통해 음성 출력한다.(S116)
만약, 사용자가 제어/음성데이터 저장부(131)에 저장된 음성데이터(노래)를 갱신하고자 할 경우에는 음성 저장모드에서 마이크로폰(123) 또는 방송수신부(110)를 통해 입력된 음성 데이터를 제어/음성데이터 저장부(131)에 갱신요청을 하여 설정된 시간만큼 음성데이터를 저장한다.
제어/음성데이터 저장부(131)에서는 갱신요청을 받은 음성데이터를 지정된 주제가 번호로 해당 영역에 설정된 시간동안 저장하게 된다.
이와 같이 동작하는 다수개의 인형을 도 4와 같이 구비하여 각 인형별로 고유번호를 설정하고, 특정한 제어신호가 입력되면 각각 제어/음성데이터 저장부(131)에 저장된 프로그램에 의하여 해당 동작을 수행하게 된다.
예를 들어 밴드의 역할(보컬, 기타, 드럼 등)을 하는 각각의 인형을 제작하고, 그에 맞는 동작을 하도록 특정 동작을 설정하여 입/출력되는 음성신호에 맞게 움직이도록 한다.
즉, 사용자가 텔레비전(100)의 채널을 선택하여 원하는 방송을 시청하고자 할 경우 텔레비전(100)에서는 해당 방송파를 튜닝하여 해당 방송국으로부터 송출된 방송신호를 수신하게 된다.
텔레비전(100)을 통해 시청하고 있는 방송파를 각 완구(101∼103)에서도 수신하여 각 인형에 설정된 음성신호이면 도 2, 도 3에서 설명한 바와 같이 각 완구(101∼103)에 설정된 동작을 진행하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 방송/음성신호에 의해 움직이는 완구의 동작제어장치는 음성신호뿐만 아니라, 수신된 공중 방송파에 의해서도 완구가 움직이도록 하므로서, 방송이 시작될 때 인형이 춤추고 노래하면서 방송시작을 알릴 수 있는 효과가 있으며, 방송되는 중간에도 춤추고 노래할 수 있으며 방송에서 질문이나 특정한 동작을 요구하면 인형은 해당 신호를 수신하여 설정된 음악이나 동작을 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 마이크로폰을 통해 입력된 음성신호를 인식하여 설정된 음성인식 패턴에 따라 기 설정된 동작을 수행하는 완구의 음성인식 구동장치에 있어서,
    안테나를 통해 공중 방송파를 수신하여 음성신호를 분리 검출하는 방송파 수신수단;
    상기 방송파 수신수단을 통해 분리검출된 음성신호 및 상기 마이크로폰을 통해 검출된 아날로그 음성신호를 디지털 음성신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부;
    상기 아날로그/디지털변환부로부터 출력된 음성데이터를 패턴에 따라 인식 및 판독하는 음성인식수단;
    상기 음성인식수단으로부터 출력된 음성패턴의 특징을 연산하고 기 저장된 음성패턴에 따른 명령데이터를 검출한 결과에 의해 음성신호발생부 및 모터구동부를 제어하여 해당 동작을 진행함과 아울러 상기 음성인식수단으로부터 입력된 데이터를 분석한 결과 음성데이터의 패턴 및 음성데이터를 저장하는 명령일 경우 상기 음성데이터를 지정된 시간동안 저장을 요청하는 마이크로프로세서;
    상기 마이크로프로세서에서 산출된 음성패턴에 해당하는 음성/동작제어 데이터를 명령테이블에서 검출하여 상기 마이크로프로세서에 제공함과 아울러 상기 마이크로프로세서의 요청에 의하여 음성데이터 및 음성패턴을 해당 영역에 갱신 저장하는 제어/음성데이터 저장수단; 및
    상기 마이크로프로세서로부터 출력된 디지털 제어/음성데이터를 아날로그 제어/음성 데이터로 변환하여 음성데이터일 경우에는 음성신호 변환부로 전송하고, 제어데이터일 경우에는 모터제어부로 전송하는 디지털/아날로그 변환수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 방송/음성신호에 의해 움직이는 완구의 동작제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방송파 수신수단은 텔레비전 방송파를 안테나를 통해 수신하여 음성신호를 분리검출하는 VHF(Very High Frequency) 수신부: 및
    안테나를 통해 수신한 라디오 방송파에서 음성신호를 분리검출하는 FM/AM수신부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 방송/음성신호에 의해 움직이는 완구의 동작제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어/음성데이터 저장수단에서의 명령테이블은 완구를 동작시키는 모터의 속도와 스피커로 출력할 노래명을 선택하여 출력하는 명령 데이터와; 선택된 음악을 녹음할 시간과 노래명에 따라 분류하여 저장하는 명령 데이터로 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 방송/음성신호에 의해 움직이는 완구의 동작제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 각부를 포함한 다수개의 완구에 구비된 각 음성/제어데이터 저장수단에 각각의 다른 동작을 수행하도록 다양한 명령 데이터를 저장하여 동일한 음성신호에 동기되어 각각 별도의 동작을 수행함을 특징으로 하는 방송/음성신호에 의해 움직이는 완구의 동작제어장치.
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