KR20150097050A - 박수 게임을 이용한 유아 및 발달장애 아동의 학습 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박수 게임을 이용한 유아 및 발달장애 아동의 학습 시스템에 관한 것으로, 3차원 동작인식 센서부; 상기 센서부의 신호를 수신받고, 상기 수신받은 신호를 상기 학습프로그램에 대응되는 입력신호로 하는 유아 또는 발달장애 아동의 인지능력 향상을 위한 학습프로그램을 실행시키는 학습 단말기; 상기 학습 단말기에서 실행시킨 상기 학습프로그램을 표시하는 디스플레이 장치를 포함한다.
이와 같은 본 발명은 구성이 간단할 뿐만 아니라, 네추럴 UI를 구현하여, 보다 편리하고 자연스러운 사용자 조작환경에서 유아 또는 발달장애 아동을 위한 학습 게임을 수행할 수 있는 양질의 학습 시스템을 제공한다.

Description

박수 게임을 이용한 유아 및 발달장애 아동의 학습 시스템{learning system using clap game for child and developmental disorder child}

본 발명은 학습 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 키넥트를 통해 네추럴 UI를 구현하는 박수 게임을 이용한 유아 및 발달장애 아동의 학습 시스템에 관한 것이다.

종래의 발달장애 아동들을 위한 학습은 듣기, 보기 또는 움직이는 영상을 보여주는 간단한 학습과 소 근육을 발달을 위한 재활운동을 하는 것이 보통이며, 쓰기 연습의 경우에는 연필을 가지고 직접 쓰거나, 컴퓨터의 마우스 등으로 연습하는 것이 통상적이다. 그런데, 발달장애 아동들은 손아귀 힘이 약해서 연필을 제대로 쥐기도 힘들며 손가락이 자유롭지 못하여 마우스를 작동시키는 것조차 버겁게 느껴진다. 이러한 힘들고 어려운 조작으로 인해 발달장애 아동들은 학습 및 재활운동 등을 쉽게 포기하는 일이 종종 발생한다.

즉, 대부분의 유아들이나 발달장애 아동들은 어려운 조작으로 인하여 학습과정에서 어려움에 부딪히게 되고, 이를 극복하지 못하고 쉽게 포기하는 경향이 발생하여 학습 및 운동을 시키는데 어려움이 있었다.

이를 개선하기 위해서, 대한민국 공개특허 제10-2012-004279호에 개시된 발명에서는 힘이 약한 유아 또는 발달장애 아동들이 가벼우면서 착용하기 용이하여 손쉽게 이용할 수 있으며, 손가락의 움직임을 감지하는 조작부를 손에 착용하고 손동작을 통해서 문자습득과 소 근육 운동을 통한 신체능력 및 인지능력을 동시에 향상시킬 수 있는 학습 시스템을 제공한다.

도 1은 종래의 유아 또는 발달장애 아동을 위한 학습 시스템의 개략도를 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 학습 시스템은, 손가락에 착용 되어 손가락 및 손의 움직임을 감지하는 복수의 [0012] 감지부(10)와, 감지부(10)에 서 감지된 움직임정보를 출력하는 제 1 통신부(11)를 구비하는 조작부(1); 및 제 1 통신부(11)로부터 출력된 움직임정보를 수신하는 제 2 통신부(21)와, 학습용 프로그램이 내장된 저장부(24)와, 제 2 통신부(21)에서 수신된 움직임정보를 처리하여 손가락의 오므리거나 펴는 동작 및 손동작의 동작정보로 생성하고, 생성된 동작정보에 따라 학습용 프로그램을 처리하는 제어부(22)와, 제어부(22)로부터 생성된 동작정보와 학습용 프로그램의 영상정보가 영상으로 출력되도록 디스플레이(29)와 연결되는 영상출력부(25)를 구비하는 본체(2);를 포함하되, 디스플레이(29)에 학습용 프로그램의 영상정보가 출력된 상태에서, 학습용 프로그램의 진행에 따라 이용자가 손을 움직여서 조작부(1)를 이동시키고, 이동하는 조작부(1)에 의해서 디스플레이(29)에 나타난 문자를 쓰거나 또는 디스플레이(29)에 나타난 물건을 옮김으로써 운동과 학습이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 학습 시스템에 의해 달성된다.

그러나 상술한 종래의 학습 시스템은, 유아 또는 발달장애 아동의 동작을 인식하는 장치가 매우 복잡하고, 일일이 유아 또는 발달장애 아동 착용형 감지장치를 착용시켜야 하는 불편함이 있을 뿐만 아니라, 유아들의 예측할 수 없는 행동에 의해 장치 손상이 잦을 수 있는 위험성 내포되어 있는 문제점이 있다.

또한, 유아 교육을 담당하고 있는 유치원에서 어린이 수에 비해 교사들의 수가 부족한 현실, 교사들의 일손을 덜수 있는 사용자 조작환경이 쉽고 편리한 학습 프로그램 또는 게임이 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허 제10-2012-004279호(2012년01월12일)

상술한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 과제는 유아 또는 발달장애 아동의 동작을 비접촉형 3차원 동작인식 센서부를 통해 인식하고, 이를 바탕으로 동물 인식, 숫자놀이 등의 박수 게임과 접목시켜 유아 또는 발달장애 아동 인지능력을 향상시킬 수 있는 시스템을 제공하고자 함이다.

상술한 과제를 해결하는 본 발명의 특징은, 3차원 동작인식 센서부; 상기 센서부의 신호를 수신받고, 상기 수신받은 신호를 상기 학습프로그램에 대응되는 입력신호로 하는 유아 또는 발달장애 아동의 인지능력 향상을 위한 학습프로그램을 실행시키는 학습 단말기; 및 상기 학습 단말기에서 실행시킨 상기 학습프로그램을 표시하는 디스플레이 장치를 포함한다.

여기서, 상기 동작인식 센서부는, 키넥트(kinect) 기반의 3차원 동작인식 카메라 영상 센서인 것이 바람직하고, 상기 학습 단말기는, PC, 노트북, 게임 또는 학습전용 콘솔장치 중 어느 하나인 것이 바람직하며, 기 디스플레이 장치는, TV 또는 모니터 장치인 것이 바람직하다.

더하여, 상기 학습프로그램은, 캐릭터, 알파벳, 숫자 중 적어도 어느 하나를 상기 디스플레이 장치에 표시되고, 상기 디스플레이 장치에서 제시되는 문제에 알맞는 상기 캐릭터, 알파벳 및 숫자 중 사용자가 어느 하나의 위치에 박수쳐서 선택하는 콘텐츠를 제공하는 게임인 것이 바람직하고, 동물, 식물 및 사물 중 적어도 하나의 이름을 상기 디스플레이 장치 일부에 표시하고, 상기 디스플레이 장치에 표시되는 움직이는 상기 다수의 동물, 식물 및 사물 캐릭터 중 상기 사용자가 상기 이름에 알맞는 어느 하나의 캐릭터의 위치에 박수쳐서 선택하는 콘텐츠를 제공하는 게임인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 학습 단말기는 상기 게임 종료 후, 상기 학습프로그램에서 산정된 점수를 누적하여 데이터 베이스에 저장되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은 구성이 간단할 뿐만 아니라, 네추럴 UI를 구현하여, 보다 편리하고 자연스러운 사용자 조작환경에서 유아 또는 발달장애 아동을 위한 학습 게임을 수행할 수 있는 양질의 학습 시스템을 제공한다.

또한, 유아 또는 발달장애 아동이 수행한 학습 프로그램 또는 게임의 점수를 누적하여, 인지 능력 등의 향상되고 있는지를 용이하게 모니터하고, 보다 종합적이고 다양한 방법으로 아동들의 학습능력을 체크하고 관리할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 유아 또는 발달장애 아동을 위한 학습 시스템의 개략도를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네추럴 UI를 이용한 유아 및 발달장애 아동의 학습 시스템의 구성을 나타낸 개략도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 네추럴 UI를 이용한 유아 및 발달장애 아동의 학습 시스템에서 구현하여 디스플레이 장치(400)에 나타나는 영상의 예이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네추럴 UI를 이용한 유아 및 발달장애 아동의 학습 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 학습 시스템은, 3차원 동작인식 센서부; 상기 센서부의 신호를 수신받고, 상기 수신받은 신호를 상기 학습프로그램에 대응되는 입력신호로 하는 유아 또는 발달장애 아동의 인지능력 향상을 위한 학습프로그램을 실행시키는 학습 단말기(300); 상기 학습 단말기(300)에서 실행시킨 상기 학습프로그램을 표시하는 디스플레이 장치(400)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 본 발명의 실시예는, 유아 또는 발달장애 아동의 동작을 비접촉형 3차원 동작인식 센서로서, 네추럴 UI를 구현하는 키넥트(200)를 이용하여 사용자의 동작을 감지하고, 이를 바탕으로 동물 인식, 숫자놀이 등의 게임과 접목시켜 유아 또는 발달장애 아동 인지능력을 향상시킬 수 있는 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 3차원 동장인식 센서부는 키넥트(200)(KINECT) 기반의 동작인식 카메라 영상 센서인 것이 바람직한데, 키넥트(200)(Kinect)는 콘트롤러 없이 이용자의 신체를 이용하여 게임과 엔터테인먼트를 경험할 수 있는 엑스박스 360과 연결해서 사용하는 주변기기로서, 2009년 6월 1일 E3에서 처음 "프로젝트 나탈"(Project Natal)이란 이름으로 발표했으며, E3 2010에서 공식 명칭인 '키넥트(200)'를 발표하면서 알려졌다.

키넥트(200)는 카메라 영상 센서는 모듈이 장착되어 모션 캡처로 플레이어의 동작을 인식하며, 마이크 모듈로 음성을 인식하고, 구형 엑스박스 360 모델과 연결하기 위해서는 별도의 전원이 필요하며, 2010년 11월 4일 미국에서 가족 층 공략을 위해 17개의 게임을 키넥트(200)와 동시에 출시한 게임 전용 동작인식 카메라(130)이다.

그리고, 엑스박스 원의 키넥트(200) 엑스박스 원 게임기는 업데이트된 버전의 키넥트(200)를 장착한다. 새로운 키넥트(200)는 1080p 광시야각 ToF(time-of-light) 카메라를 사용하며 환경을 읽기 위해 초당 2기가바이트의 속도로 데이터를 처리한다.

또한, 선택 사항이었던 엑스박스 360의 키넥트(200)와는 달리 엑스박스 원 게임기는 키넥트(200) 센서가 연결되어 있지 않으면 동작하지 않지만, 사용자들은 센서가 게임기에 연결이 유지된 상태에서 모든 키넥트(200) 기능을 끌 수 있는 소프트웨어를 내려받아 사용할 수 있도록 하여 사용자 편의성을 높인 장치이다.

이에 본 발명의 실시예에서 학습 단말기(300)에서 제공하는 숫자, 동물, 식물 등 다양한 캐릭터를 이용하여 디스플레이 장치(400) 화면에 표시하고, 인지능력 향상을 위한 문제를 제시하고, 이에 따라 사용자인 유아 또는 학습장애 아동이 상기 문제에 해답이 되는 캐릭터의 위치에 손으로 박수쳐서 선택하는 게임으로 제공하고, 상기 키넥트(200)가 이를 인지하여, 보다 편리하고 자연스러운 사용자 조작환경에서 학습 게임을 수행할 수 있는 양질의 학습 시스템을 제공한다.

즉, 본 발명의 실시예는 상기 유아 또는 발달장애 안동의 인지능력 향상을 휘한 학습프로그램 또는 게임을 수행하기 위한 입력 동작을 인식하여, 상기 게임에 입력을 자연스럽고 편리한 네추럴 UI를 이용하여 수행하게 된다.

여기서, 내추럴 UI는 말 그대로 '자연스러운 사용자 조작환경'이라고 이해할 수 있는 것으로, 키보드의 화살표 버튼을 눌러 게임 속 캐릭터가 주먹을 날리게 하는 것보다 사용자가 직접 주먹을 뻗는 것이 더 자연스러운 조작 경험을 얻을 수 있다는 뜻이다.

내추럴 UI는 사용자의 동작은 물론 음성과 몸짓 등 실제 인간 행동 그 자체를 조작에 이용하려는 기술 모두를 일컫는 것으로, 현재 대부분 키보드와 마우스로 PC를 조작하고 있지만, 내추럴 UI는 앞으로 PC 환경을 근본적으로 바꿀 혁신의 토양이라는 점에서 본 발명의 실시예에 적용하였다.

이와 같은 내추럴 UI를 구현할 수 있는 장치로서, 현재 사용자가 피부로 느낄 수 있는 동작인식 기술이 탑재된 대표적인 제품이 마이크로소프트(MS)의 본 발명의 실시예에 따른 로봇 시스템에서 3차원 동작인식 카메라(130)로 사용되는 키넥트(200)(Kinect)다.

상술한 키넥트(200)의 원리는 공간을 읽는 것부터 시작된다. 키넥트(200)에 탑재된 3개의 카메라(130)가 각각 적외선을 쏘고, 적외선을 읽고 현실 공간의 색상을 구분하도록 설계돼 있다. 현재 업그레이드된 키넥트(200)는 사람의 손가락을 구분할 수 있을 정도로 정교해졌고, 게임 등을 즐기는 이들의 심장박동까지 알아차릴 수 있도록 개선됐다. 이처럼, 내추럴 UI를 구현하는 키넥트(200)는 사용자가 언제든 음성이나 몸짓으로 거실 TV 등 다양한 전자기기를 조작할 수 있을 뿐만 아니라, 전자기기를 통한 서비스의 네추럴 UI를 구현할 수 있게 된다.

그러므로, 본 발명의 실시예에서 상기 네추럴 UI를 구현하는 키넥트(200) 3차원 동작 인식 센서를 이용하여 포사격 시뮬레이션을 위해 자연스럽고 편리한 사용자 조작환경을 제공함으로써, 간단한 시스템 구성으로 실감나고 편리하게 포사격 시뮬레이션을 수행할 수 있는 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 네추럴 UI를 이용한 유아 및 발달장애 아동의 학습 시스템에서 상기 학습 단말기(300)는, PC, 노트북, 게임 또는 학습전용 콘솔장치 중 어느 하나인 것이 바람직한데, 학습 프로그램이나 학습용 게임이 실행가능한 마이크로프로세서를 내장한 중앙처리 단말기이면 모두 가능하다. 또한, 상기 디스플레이 장치(400)는, TV 또는 모니터 장치인 것이 바람직하다.

이처럼, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 학습 시스템은, 키넥트(200), 디스플레이 장치(400), 학습 단말기(300)로 구성되어, 디스플레이 장치(400)를 통해 학습 단말기(300)에서 실행되는 유아 또는 발달장애 안동을 위한 학습 프로그램 또는 학습 게임을 표시하고, 유아(J)가 상기 게임 등에 반응하여 동작을 수행하면, 키넥트(200)가 이 동작을 인식 또는 감지하여 입력하도록 하는 네추럴 UI를 통한 학습 프로그램 또는 게임을 수행할 수 있는 장치를 제공하게 된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 네추럴 UI를 이용한 유아 및 발달장애 아동의 학습 시스템에서 구현하여 디스플레이 장치(400)에 나타나는 영상의 예이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 유아 및 발잘장애 아동의 학습 프로그램 또는 게임은 다양한 방법으로 제공할 수 있지만, 본 발명의 실시예에서는 캐릭터, 숫자, 동물 및 식물 등의 인지 학습을 위해 디스플레이 장치(400)에 상기 캐릭터 등을 표시하고, 디스플레이 장치(400)에서 제시하는 문제에 해답이 되는 어느 하나의 캐릭터의 위치에 박수쳐서 게임을 종료하는 방법을 예시한다.

즉, 상기 학습프로그램은, 캐릭터, 알파벳, 숫자 중 적어도 어느 하나를 상기 디스플레이 장치(400)에 표시되고, 상기 디스플레이 장치(400)에서 제시되는 문제에 알맞는 상기 캐릭터, 알파벳 및 숫자 중 사용자가 어느 하나의 위치에 박수쳐서 선택하는 콘텐츠를 제공하는 게임인 것일 수 있다.

또한, 상기 학습프로그램은, 동물, 식물 및 사물 중 적어도 하나의 이름을 상기 디스플레이 장치(400) 일부에 표시하고, 상기 디스플레이 장치(400)에 표시되는 움직이는 상기 다수의 동물, 식물 및 사물 캐릭터 중 상기 사용자가 상기 이름에 알맞는 어느 하나의 캐릭터의 위치에 박수쳐서 선택하는 콘텐츠를 제공하는 게임인 것일 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 게임 종류에 따라 화면에서 움직이는 캐릭터, 알파벳, 숫자들을 알맞은 것에 박수를 쳐서 포인트를 획득하는 게임도 가능하고, 동, 식물 그리고 사물 매치하는 게임으로서, 디스플레이 장치(400) 화면 상단에 동,식물 혹은 어떤 사물의 이름을 보여주고, 여러 가지 캐릭터들이 동시에 화면 상단에서 하단으로 내려올 때 알맞은 캐릭터에 박수를 쳐 포인트를 획득하는 방식의 게임도 가능하다. 그 외에도 동일한 방식으로, 영어 알파벳 찾기, 간단한 덧샘, 뺄샘 학습 프로그램 또는 게임을 제공하는 것도 가능함은 물론이다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 학습 시스템에서 제공되는 학습 프로그램 또는 게임은 상기 게임 종료 후, 상기 학습프로그램에서 산정된 점수를 누적하여 데이터 베이스에 저장되는 것이 바람직하다. 이는 유아 또는 발달장애 아동이 수행한 학습 프로그램 또는 게임의 점수를 누적하여, 인지 능력 등의 향상되고 있는지를 모니터하고, 보다 종합적이고 다양한 방법으로 아동들의 학습능력을 체크하고 관리할 수 있기 때문이다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

200: 키넥트, 300: 학습 단말기, 400: 디스플레이 장치

Claims (7)

1. 3차원 동작인식 센서부;
   상기 센서부의 신호를 수신받고, 상기 수신받은 신호를 상기 학습프로그램에 대응되는 입력신호로 하는 유아 또는 발달장애 아동의 인지능력 향상을 위한 학습프로그램을 실행시키는 학습 단말기;
   상기 학습 단말기에서 실행시킨 상기 학습프로그램을 표시하는 디스플레이 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 박수 게임을 이용한 유아 및 발달장애 아동의 학습 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 동작인식 센서부는, 키넥트(kinect) 기반의 3차원 동작인식 카메라 영상 센서인 것을 특징으로 하는 박수 게임을 이용한 유아 및 발달장애 아동의 학습 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 학습 단말기는,
   PC, 노트북, 게임 또는 학습전용 콘솔장치 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박수 게임을 이용한 유아 및 발달장애 아동의 학습 시스템.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 디스플레이 장치는,
   TV 또는 모니터 장치인 것을 특징으로 하는 네추럴 UI를 이용한 유아 및 발달장애 아동의 학습 시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 학습프로그램은,
   캐릭터, 알파벳, 숫자 중 적어도 어느 하나를 상기 디스플레이 장치에 표시되고, 상기 디스플레이 장치에서 제시되는 문제에 알맞는 상기 캐릭터, 알파벳 및 숫자 중 사용자가 어느 하나의 위치에 박수쳐서 선택하는 콘텐츠를 제공하는 게임인 것을 특징으로 하는 박수 게임을 이용한 유아 및 발달장애 아동의 학습 시스템.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 학습프로그램은,
   동물, 식물 및 사물 중 적어도 하나의 이름을 상기 디스플레이 장치 일부에 표시하고, 상기 디스플레이 장치에 표시되는 움직이는 상기 다수의 동물, 식물 및 사물 캐릭터 중 상기 사용자가 상기 이름에 알맞는 어느 하나의 캐릭터의 위치에 박수쳐서 선택하는 콘텐츠를 제공하는 게임인 것을 특징으로 하는 박수 게임을 이용한 유아 및 발달장애 아동의 학습 시스템.
   
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 학습 단말기는 상기 게임 종료 후, 상기 학습프로그램에서 산정된 점수를 누적하여 데이터 베이스에 저장되는 것을 특징으로 하는 박수 게임을 이용한 유아 및 발달장애 아동의 학습 시스템.
   
   

Images