KR20160138610A - 로봇, 스마트 블록 완구 및 이를 이용한 로봇 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트 블록 완구를 이용한 로봇 제어 시스템으로, 자기 정보를 가지는 칩과 이웃하는 블록과 전기적으로 접속될 수 있게 하는 연결단자를 가지는 다수의 일반 블록 및 상기 일반 블록들의 조합과 전기적으로 연결되어 상기 일반 블록들의 조합 상태를 분석함으로써 각각의 분석 결과에 대응되는 음향을 출력하는 컨트롤 블록을 포함하는 스마트 블록 완구; 및 제어장치로부터 수신되는 제어명령에 따라 해당 동작을 수행하는 로봇;을 포함하며, 상기 컨트롤 블록은 상기 로봇에 장착되어 상기 제어장치로부터 수신되는 제어명령을 기반으로 상기 로봇의 동작을 제어한다.

Description

스마트 블록 완구를 이용한 로봇 제어 시스템. {CONTROL SYSTEM FOR ROBOT USING THE SMART BLOCK TOY}

본 발명은 블록간의 조합에 의해 다양한 학습효과를 구현할 수 있는 블록 완구와 로봇을 연계하여 다양한 기능을 수행할 수 있는 로봇 제어 시스템에 관한 것이다.

최근 언어 및 연산에 대한 학습과 관련하여 다양한 기술들을 접목시킨 별도의 학습 보조 장치를 통해 이용자의 학습 효과를 개선시키기 위한 많은 개발들이 진행되고 있으며, 이와 관련하여 본 발명의 출원인은 언어 또는 연산에 대한 구조적 원리 및 개념의 이해를 효과적으로 돕고 이용자의 학습 효과를 개선시킬 뿐만 아니라 이용자가 학습을 함에 있어서 좀 더 쉽게 접근하고 흥미를 가질 수 있도록 마련된 다양한 블록 완구를 제시한 바 있다.

한편, 앞 서 설명한 학습 효과의 증진을 위해 개발되어지는 학습용 블록 완구를 비롯한 다양한 학습 보조 장치와 달리 오락적 측면에서 이용자의 유희를 만족시키기 위해 최근에는 다양한 형태의 서비스용 로봇들 또한 개발되어 지고 있으며, 이와 관련하여, 휴대 단말기와 연동되어 무선 조종 가능한 형태로 마련되어 지는 로봇과 관련된 종래기술에는 대한민국 등록특허공보 제10-1097761호의 "완구용 로봇 제어 시스템 및 이동통신단말기를 통해 제어되는 완구용 로봇"(이하, '종래기술'이라고 함)이 있다.

하지만, 최근 다양하게 개발되어 지는 학습 보조 장치들은 이용자의 학습에 대한 측면만을 중점적으로 발전시켜옴으로써, 이용자의 오락적 측면을 충분히 만족시키지 못하는 문제점이 있었다. 또한 완구용 로봇들은 이용자의 오락적 측면을 중점적으로서 발전시켜옴으로써, 이용자의 학습에 대한 측면을 저해시킬 뿐만 아니라 전체 로봇의 구조가 로봇의 외형(외관) 및 로봇 제어를 위한 주요 회로가 일체형으로 마련되어진 형태로 생산됨으로써 구성의 복잡함과 높은 수준의 생산 단가가 발생되어 지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은 언어 및 연산에 대한 다양하고 효율적인 학습효과의 제공과 더불어 적절한 오락적 즐거움을 균형적으로 제공할 수 있는 로봇 제어 시스템 및 그 기술을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 스마트 블록 완구를 이용한 로봇 제어 시스템은, 자기 정보를 가지는 칩과 이웃하는 블록과 전기적으로 접속될 수 있게 하는 연결단자를 가지는 다수의 일반 블록 및 상기 일반 블록들의 조합과 전기적으로 연결되어 상기 일반 블록들의 조합 상태를 분석함으로써 각각의 분석 결과에 대응되는 음향을 출력하는 컨트롤 블록을 포함하는 스마트 블록 완구; 및 제어장치로부터 수신되는 제어명령에 따라 해당 동작을 수행하는 로봇;을 포함하며, 상기 컨트롤 블록은 상기 로봇에 장착되어 상기 제어장치로부터 수신되는 제어명령을 기반으로 상기 로봇의 동작을 제어한다.

여기서, 상기 컨트롤 블록은, 상기 일반 블록들의 연결단자와 전기적으로 연결될 수 있는 제1접속단자; 상기 로봇과 전기적으로 연결될 수 있는 제2접속단자; 출력정보를 출력시킬 수 있는 출력모듈; 일반 블록들의 조합에 대한 조합 정보 및 조합 정보 각각에 대해 대응되어 출력될 수 있는 출력 정보가 기록된 메모리소자; 상기 메모리소자에 기록된 조합 정보를 기반으로 연결단자를 통해 전기적으로 연결된 상기 일반 블록들의 칩에서 오는 자기 정보를 분석하여 해당 조합 정보에 대응되는 출력정보를 상기 출력모듈을 통해 출력시키는 제1컨트롤소자; 제어장치기와 통신 연결될 수 있는 통신 모듈; 상기 통신 모듈을 통해 제어장치로부터 수신되는 제어명령을 기반으로 상기 로봇의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제2컨트롤소자;를 포함하며, 상기 제2컨트롤소자는 상기 통신 모듈을 통해 제어장치로부터 수신되는 제어명령을 기반으로 생성한 제어신호를 상기 제2접속단자를 통해 상기 로봇에게 전송한다.

또한, 상기 컨트롤 블록은, 상기 제1컨트롤소자를 통해 연결된 일반 블록들의 조합을 분석하여 얻어지는 상기 컨트롤 블록의 학습 횟수 및 학습 내용에 대한 학습수행정보를 기록하는 기록 모듈;을 더 포함하며, 상기 기록 모듈은 상기 통신 모듈을 통해 상기 제어장치기로 기록한 학습수행정보를 전송할 수 있다.

아울러, 상기 제어장치는 상기 컨트롤 블록의 통신 모듈과 연동되어 정보를 송수신할 수 있는 제어장치를 포함하며, 상기 제어장치는, 상기 통신 모듈을 통해 상기 기록모듈로부터 전송되는 학습수행정보를 수신하는 수신부; 상기 수신부를 통해 수신된 학습수행정보를 화면 출력되도록 처리하는 출력처리부; 및 제어 명령을 입력받아 상기 통신 모듈로 전송하는 제어부;를 포함한다.

또한, 상기 제어장치 내 제어부는 비활성상태를 기본으로 설정하며, 상기 제어장치는, 상기 수신부를 통해 수신된 학습수행정보 내 기록된 학습 횟수의 값이 기 설정된 기준값 이상인지 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단부를 통해 학습수행정보 내 기록된 학습 횟수의 값이 기 설정된 기준값 이상임이 판단되는 경우, 상기 제어부를 활성 상태로 변환시키는 제어활성부;를 더 포함한다.

그리고 상기 로봇은, 상기 컨트롤 블록의 제2접속단자와 전기적으로 연결될 수 있는 로봇 접속단자; 상기 로봇의 동작을 위한 적어도 하나 이상의 구동 모듈; 및 상기 로봇 접속단자와 상기 적어도 하나 이상의 구동 모듈을 전기적으로 연결하는 구동 회로;를 포함하며, 상기 로봇 접속단자 및 제2접속단자의 접촉을 통해 상기 로봇과 전기적으로 연결된 상기 컨트롤 블록의 제2컨트롤소자는 생성된 제어신호를 상기 구동 회로를 통해 상기 적어도 하나 이상의 구동 모듈에 전달하여 상기 로봇의 작동형태를 제어한다.

여기서, 상기 로봇의 일측에는 상기 컨트롤 블록이 장착되기 위한 소정의 수용공간이 형성되며, 상기 로봇 접속단자는 상기 수용공간에 장착된 컨트롤 블록의 제2접속단자와 대응되는 위치에 마련된다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.

첫째, 스마트 블록 완구를 통해 언어 및 연산에 대한 구조적 원리 및 개념을 다양한 학습 형태 및 유형을 통해 쉽고 효과적으로 습득할 수 있도록 도와준다.

둘째, 컨트롤 블록이 로봇에 대한 별도의 제어 모듈로써 기능하도록 마련된 분리형 구조의 로봇을 통해 전체 제어 구성이 일체형으로 마련된 로봇에 비해 구성이 간단하고 더 낮은 생산 단가가 요구됨으로써, 생산 비용적 측면에서의 큰 절감을 기대할 수 있다.

셋째, 로봇에 대한 조종을 통해 이용자로 하여금 오락적 측면에서의 즐거움을 만족시켜줄 수 있을 뿐 만 아니라, 로봇을 이용해 청소 및 물체 이동 등의 다양한 기능을 수행시킬 수 있다.

넷째, 스마트 블록 완구를 이용한 이용자의 학습 정도를 기반으로 로봇의 제어 역할을 수행하는 제어 장치의 로봇 제어 기능의 활성화 여부를 달리 함으로써, 학습적 효과와 오락적 즐거움의 효과를 적절히 균형 맞추어 이용자에게 제공할 수 있다.

도1은 본 발명의 스마트 블록 완구를 이용한 로봇 제어 시스템의 구성을 도시한 구성도이다.
도2는 본 발명의 스마트 블록 완구 내 컨트롤 블록과 로봇간의 결합 관계를 계략적으로 도시하고 있다.
도3은 본 발명의 스마트 블록 완구에 적용된 일반 블록에 대한 구성도이다.
도4는 본 발명의 스마트 블록 완구에 적용된 컨트롤 블록에 대한 구성도이다.
도5 및 도6은 본 발명의 스마트 블록 완구를 이용한 학습 기능의 수행 형태를 설명하기 위한 참조도이다.
도7은 본 발명의 스마트 블록 완구 내 컨트롤 블록이 장착된 로봇과 제어장치 간의 시스템 구성을 도시한 구성도이다.
도8은 본 발명의 스마트 블록 완구를 이용한 로봇 제어 시스템의 구성 및 상호 연결 관계를 도시한 블록도이다.
도9는 본 발명의 제어장치의 구성을 도시한 블록도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

더불어 이하에서 설명하게 되는 각 구성부와 장치 및 시스템은 반드시 각각의 기능을 수행하는 독립적인 구성부나 장치로 이루어져야 하는 것은 아니며, 하나 이상의 프로그램 또는 하나 이상의 서버 또는 하나 이상의 시스템의 집합으로 구현되거나 일부가 공유될 수도 있음을 밝히는 바이다.

<로봇 제어 시스템의 구성요소에 관한 설명>

도1 내지 도4을 참조하여 본 발명의 로봇 제어 시스템을 설명하면, 로봇 제어 시스템은 다수의 일반 블록(110); 및 컨트롤 블록(120);을 포함하는 스마트 블록 완구(100)와 컨트롤 블록(120)에 연동되어 작동하는 로봇(200);으로 마련된다.

(1) 스마트 블록 완구의 구성 및 이를 이용한 학습 수행 형태

우선 본 발명의 로봇 제어 시스템 내 스마트 블록 완구(100)는 도1에 도시된 바와 같이 다수의 일반 블록(110)과 컨트롤 블록(120)을 통해 구성되며, 일반 블록(110)들의 조합을 컨트롤 블록(120)에 연결 시켜 조합의 완성 및 완성 과정을 연습하는 기능을 통해 쓰기(Writing), 듣기(Listening), 읽기(Reading) 및 말하기(Speaking) 영역의 언어 학습 효과뿐만 아니라 연산 구조의 이해 및 개념을 습득하는 효과를 이용자에게 제공하여 준다.

일반 블록(110)은 도3에 도시된 바와 같이 적어도 하나 이상의 면에 특정 정보가 표시되고, 표시되어진 정보에 각각의 식별력을 제공하기 위한 별도의 식별코드와 같은 자기정보가 기록된 칩(111)을 내부에 가지고 있다.

다시 말해 일반 블록(110)은 적어도 하나 이상의 자기정보를 칩(111)에 가지고 있으며, 이는 일반 블록(110)을 조합하는 형태 및 방향에 따라 각기 다른 정보를 나타내도록 설계되어 일반 블록(110)의 개수 대비 조합 경우의 수를 다양하게 제공하기 위함이다.

따라서 일반 블록(110)의 정보 표시 형태 및 이에 따른 외형은 특정 형태에 한정되지 않고 적어도 하나 이상의 면에 적어도 하나 이상의 정보가 표시되어지는 형태로 설계되어질 수 있으며, 이 경우 둘 이상의 정보가 표시되어질 경우 이들 각각이 상호 다르게 마련되어지는 것이 바람직하며, 내부 칩(111)에도 각각에 해당하는 자기정보가 개별적으로 기록되어져 있어야 할 것이다.

여기서, 일반 블록(110)에 표시되는 정보(칩(111)이 가지는 자기 정보)는 문자, 단어, 음절, 숫자, 기호, 색깔 등 언어 학습, 연산 학습, 지능개발 및 기억력 증진에 필요한 각종 형태를 나타낸다.

아울러, 일반 블록(110)의 양 측면에는 연결단자(112)가 형성되어 있어 이웃하는 블록(일반 블록(110) 또는 컨트롤 블록(120))과 접하도록 배치되면 각각의 단자를 통해 상호 전기적으로 접속된다. 여기서, 일반 블록(110)은 도3에 도시된 바와 같이 내부에 마련된 칩(111)과 제1연결단자(112a) 및 제2연결단자(112b)를 통해 전기적 회로를 형성하고 있다.

여기서, 제1연결단자(112a) 및 제2연결단자(112b)의 구분은 일반 블록(100)의 양 측면에 형성된 연결단자(112) 중 좌측면에 위치하는 단자와 우측면에 위치하는 단자를 구분하기 위해 임의로 설명한 것으로 이에 한정되어 설계되어지지는 아니하고, 일반 블록(110)의 전면과 후면을 구분하기 위한 단자 배치구조로 다양하게 구현될 수 있다.

또한, 이러한 일반 블록(110)은 다양한 형태로 마련되어 각각의 연결단자(112)들이 상호 접한 상태를 유지하고, 이탈이 되지 않도록 일정한 고정력을 제공하기 위해 별도의 결합수단 혹은 결합을 위해 전자기력을 발생시킬 수 있는 자성부재등을 내부에 마련할 수 있다.

이를 통해 일반 블록(110)들은 다양한 조합으로 상호 접하도록 배치되어 일정 문장, 단어 또는 수식 등을 형성할 수 있고, 때로는 일반 블록(110)이 단일적으로 사용될 수도 있다. 따라서 추후 지속적으로 설명될 일반 블록(110)들의 조합이라 함은 하나의 일반 블록(110)으로 구성되는 경우 또한 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.

컨트롤 블록(120)은 일반 블록(110)들의 조합과 전기적으로 연결되어 일반 블록(110)들의 조합 상태를 분석함으로써 각각의 분석 결과에 대응되는 출력정보를 출력한다. 다시 말해, 컨트롤 블록(120)은 일반 블록(110)들의 조합 결과에 따라 각각 다른 음향, 화면 또는 이 둘을 동시에 출력하여 학습자가 본인이 조합하여 만들어낸 일반 블록(110)들의 조합의 상태 또는 완성여부 등의 학습 결과를 확인할 수 있도록 도와준다.

여기서, 컨트롤 블록(120)은 컨트롤 블록(120)과 전기적으로 연결되는 일반 블록(110)의 연결단자(112) 접속 방향 또는 접속 형태에 따라 하나 이상의 정보 중 일발 블록들이 조합된 형태에서 기준방향(예를 들어, 전면방향)에 배치된 정보에 해당하는 자기 정보를 인식하여, 이를 기반으로 상기 일반 블록(110)들의 조합 상태를 분석한다. 여기서 기준방향이라 함은, 컨트롤 블록(120)을 기준으로 이용자가 컨트롤 블록(120)부터 출력되는 출력정보, 특히 화면 정보를 쉽게 제공받을 수 있는 방향을 의미하며, 바람직하게는 컨트롤 블록(120)의 전면부측을 의미한다.

즉, 컨트롤 블록(120)의 기준방향을 향하는 면(학습자 입장에서 표시된 정보를 시각적으로 인지되는 면)에 표시된 정보의 일반 블록(110) 내 자기정보들을 컨트롤 블록(120)이 인지하여 연결된 일반 블록(110)들의 조합 상태를 분석함으로써, 결과적으로 학습자의 시야를 통해 학습자가 인지하고 있는 정보들의 조합을 컨트롤 블록(120)이 분석하게 된다.

또한, 스마트 블록 완구(100)는 연결단자(112)의 접속 방향 또는 형태에 따라 결과적으로 일반 블록(110)의 조합과 컨트롤 블록(120)간의 전기회로 경로를 상이하게 구축되도록 하고, 이는 각각 일반 블록(110)의 칩(111) 내부에 저장된 적어도 하나 이상의 자기 정보 중 각각 다른 자기 정보를 인식할 수 있도록 별도의 신호 이동 경로를 형성하게 된다.

이러한 컨트롤 블록(120)의 세부 구성에 대해서 설명하면, 컨트롤 블록(120)은 도4에 도시된 바와 같이 제1접속단자(121); 제2접속단자(122); 출력 모듈(123); 메모리소자(124); 제1컨트롤소자(125); 통신모듈(126); 제2컨트롤소자(127); 및 기록 모듈(128);을 포함하며, 이외에도 좀 더 구체적으로 전원 모듈(120P); 및 음성인식 모듈(120R)을 더 포함할 수 있다.

제1접속단자(121)는 일반 블록(110)들의 제1연결단자(112a) 또는 제2연결단자(112b)와 전기적으로 연결되기 위한 구성으로써, 제1접속단자A(121a)와 제1접속단자B(121b)의 형태로 상호 다른 접속 성질을 나타내는 2종류의 접속단자가 적어도 하나 이상 씩 형성되어 질 수 있다. 이는 컨트롤 블록(120)과 접속되어 지는 일반 블록(110)의 접속 방향 또는 형태에 따라 일반 블록(110) 내 각기 다른 자기 정보를 개별적으로 구분하여 인식하기 위함이다.

아울러, 컨트롤 블록(120) 상의 제1접속단자(121a)와 제2접속단자(121b) 형성 위치는 특정 면상에 한정되지는 아니하나, 컨트롤 블록(120)을 대칭으로 하여 학습자가 효율적으로 복수개의 학습을 동시에 진행하고, 양측의 비교 등의 다양한 실시형태를 구현하기 위해 도4에 도시된 바와 같이 상호 대향되는 면에 각각 마련되는 것이 바람직하다.

제2접속단자(122)는 컨트롤 블록(120)과 추후 설명될 로봇(200)간의 전기적 연결을 매개하는 접속단자의 구성으로써, 좀 더 구체적으로 설명하면 컨트롤 블록(120)이 수신한 제어명령을 기반으로 생성된 제어신호가 로봇(200)으로 전송되기 위한 출구의 역할을 수행한다.

출력 모듈(123)은 출력정보를 출력하기 위한 구성으로써, 좀 더 구체적으로는 음향정보를 출력하기 위한 스피커(123a) 및 화면정보를 출력하기 위한 스크린(123b)으로 구현될 수 있다. 여기서, 스크린(123b)은 터치스크린 방식으로 구현되어, 다양한 명령 입력이 스크린(123b)을 통해 이루어 질 수도 있다.

메모리소자(124)에는 일반 블록(110)들의 조합에 대한 조합 정보 및 조합 정보 각각에 대해 대응되어 출력될 수 있는 음향정보 및 화면정보 등이 기록되어 있다. 여기서, 화면정보의 유형은 이미지 콘텐츠 또는 영상 콘텐츠 등 화면 상의 출력이 가능한 다양한 콘텐츠의 형태로 구현 가능하다.

여기서, 조합 정보 각각에 대응되어 출력되는 음향정보라 하면, 조합의 결과 상의 문장 또는 단어의 완성 여부를 알려주는 음향 콘텐츠 및 조합되어진 문장 또는 단어를 읽어주는 음향 콘텐츠 등을 의미하며, 조합 정보 각각에 대응되어 출력되는 화면정보라 함은 조합의 결과 상의 문장 또는 단어의 완성 여부를 알려주는 이미지 또는 영상 콘텐츠, 조합되어진 문장 또는 단어를 문자화하여 나타내는 이미지 또는 영상 콘텐츠 및 조합되어진 문장 또는 단어와 상응하는 이미지 또는 영상 콘텐츠 등을 의미한다.

제1컨트롤소자(125)는 메모리소자(124)에 기록된 조합정보를 기반으로 전기적으로 연결된 일반 블록(110)들의 칩(111)에서 오는 자기 정보를 분석하여 해당 조합정보에 대응되는 출력정보를 출력 모듈(123)을 통해 출력시킨다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 제1컨트롤소자(125)는 분석된 조합정보에 대응되는 음향정보를 스피커(123a)를 통해 출력시키고, 스크린(123b)을 통해서는 조합정보에 대응되는 화면정보를 출력시킨다. 하지만 이에 한정되지 않고 각각을 개별적으로 제어하여 출력하도록 마련될 수도 있다.

즉, 제1컨트롤소자(125)는 컨트롤 블록(120)과 제1접속단자(121)를 통해 전기적으로 연결된 일반 블록(110)들의 자기 정보를 분석하여, 메모리소자(124)에 기록된 조합정보 중 현재 연결된 일반 블록(110)들의 조합 상태에 해당하는 조합정보를 파악한다. 이 후, 제1컨트롤소자(125)는 해당 조합 상태를 나타내는 조합정보와 대응되는 출력정보를 메모리소자(124)로부터 추출하여 출력 모듈(123)을 통해 출력시킨다.

통신 모듈(126)은 통신 기능을 가지는 단말기와 같은 휴대용 통신기기와 통신 연결될 수 있는 구성으로써, 컨트롤 블록(120)과 제어장치(300) 간의 무선통신 방식을 통한 다양한 데이터 콘텐츠 및 명령 신호의 송수신을 매개하는 역할을 수행한다.

한편, 스마트 블록 완구(100)를 이용한 학습 형태에 관해서 설명하면 아래와 같다. 여기서는 좀 더 용이하고, 직관적으로 발명 내용을 파악할 수 있도록 일반 블록(110, 220)의 배치 형태를 제1정보가 컨트롤 블록(120)의 전면부측을 향할 경우와 제2정보가 컨트롤 블록(120)의 전면부측을 향할 경우를 A, B로 구분하여 설명하기로 한다. 다만 이러한 명칭은 하나의 실시형태를 간략하게 설명하기 위해 임의적으로 설정한 사항으로 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것은 아니다.

도5 및 도6을 참조하여 본 발명의 스마트 블록 완구(100)를 이용한 학습 형태에 관해 설명하면, 우선 일반 블록(110)은 하나의 실시예에 따라 전면에 제1정보로써 단어 혹은 문장의 일부가 표시되고 후면에 제2정보로써 글자가 표시되어질 수 있다.

이러한 일반 블록(110)은 전면에 표시된 제1정보들에 대한 조합을 통해 학습을 할 경우에는 도5에 도시된 바와 같이 문장의 완성 및 문장의 완성 과정을 학습하게 되는 효과가 발휘되고, 후면에 표시된 제2정보들에 대한 조합을 통해 학습을 할 경우에는 도6에 도시된 바와 같이 단어의 완성 및 단어의 완성 과정에 대해 학습하게 되는 효과가 발생한다.

또한, 일반 블록(110)은 도5 및 도6의 실시 형태에 한정되지 않고 연산부호 및 숫자 등의 다양한 정보들을 나타낼 수 있으므로, 이를 통해 연산의 기본 원리 및 개념을 학습하는 수학 학습의 형태로도 구현될 수 있다.

다시 말해, 컨트롤 블록(120)은 제1컨트롤소자(125)를 통해 전기적으로 연결된 일반 블록(110)의 조합을 판단하여 이에 대응되는 음향 또는 화면정보를 출력시켜 주는 과정을 통해 이용자에게 쓰기(Writing), 듣기(Listening), 읽기(Reading) 외에도 말하기(Speaking) 영역의 언어 학습 효과까지 제공할 수 있으며, 이러한 다양한 학습 효과를 제공하기 위해 추가적으로 컨트롤 블록(120) 내에 다양한 구성들이 설계 변경되어 질 수 있다.

이와 관련하여 컨트롤 블록(120)은 외부로부터 입력받은 음성을 데이터화 하는 음성인식 모듈(120R)을 더 포함하며, 이러한 음성인식 모듈(120R)은 이용자가 발음하는 음향을 입력받아 음성데이터로 변화시키는 역할을 수행하는 구성으로써, 음성의 입력 및 녹음의 기능을 구비하는 마이크와 같은 음성입력장치로 마련되는 것이 바람직하다.

이외에도, 컨트롤 블록(120)은 각 구성들의 동작에 필요한 전원 공급을 위해 전원 모듈(120P) 및 통신 모듈(126)을 통해 제어장치(300)로부터 업데이트 정보를 수신하여 메모리소자(124)에 기록된 정보를 갱신시키기 위한 업데이트 모듈을 더 포함할 수 있다.

즉, 이용자는 일반 블록(110)들의 조합을 컨트롤 블록(120)에 전기적으로 연결하여 문장 또는 연산 구조의 완성 여부 확인 및 완성 과정에 대한 학습을 수행함으로써, 쓰기 및 읽기 영역에 대한 학습 효과를 습득할 수 있으며, 이러한 학습 수행 과정에서 일반 블록(110)들의 조합의 결과에 대응되는 음향정보 및 화면정보를 출력 모듈(123)을 통해 제공받음으로써, 듣기 및 읽기 영역에 대한 학습 효과를 습득 할 수 있다. 이 외에도 앞서 설명한 음성인식 모듈(120R) 및 스피커(123a)를 활용하여 조합된 문장 또는 단어에 대응되어 출력된 음향정보를 듣고 발음한 뒤, 이에 대한 평가를 제공받음으로써, 듣기 및 말하기 영역에 대한 학습 효과를 습득할 수 있다.

아울러, 컨트롤 블록(120) 내 제1컨트롤 소자(125)는 통신 모듈(126)을 활용하여 제어장치(300)와의 무선 통신을 통해 추가적인 조합정보를 수신하여 우선적으로 추가적인 조합정보에 대응되는 음향정보 또는 화면정보를 스피커(123a) 또는 스크린(123b)을 통해서 적어도 둘 중 하나 이상의 형태로 출력시켜 학습하고자 하는 이용자에게 제어장치(300)를 통해 출제된 학습정보가 어떠한 내용을 나타내고 있는지 인지시켜 준 뒤, 인지된 내용에 대해 이용자가 일반 블록(110)들의 조합을 완성하여 학습을 수행하고 이에 따른 학습의 결과를 알려주는 형태의 학습 방식 또한 제공 할 수 있다.

기록 모듈(128)은 제1컨트롤소자(125)를 통해 연결된 일반 블록(110)들의 조합을 분석한 횟수 및 분석 내용에 대한 학습수행정보를 기록한다. 이와 같이 기록 모듈(128)을 통해 기록된 학습수행정보는 통신 모듈(126)을 통해 이와 통신하는 제어장치(300)로 전송되어질 수 있다.

여기서, 기록 모듈(128)은 이용자가 본 스마트 블록 완구(100)를 이용한 현황을 실시간으로 정리하여 기록함으로써, 이용자 혹은 제3자가 제어장치(300)를 통해 용이하게 학습 시간 및 학습 내용에 관한 정보를 제공 받을 수 있도록 한다.

한편, 컨트롤 블록(120)은 도2 및 도7에 도시된 바와 같이 로봇(200) 내 별도의 수용공간(200T)에 장착되어 제어장치(300)로부터 수신되는 제어명령을 기반으로 로봇(200)의 동작을 제어할 수 있으며, 이와 같은 제어 동작을 수행하기 위해 컨트롤 블록(120)은 통신 모듈을 통해 제어장치(300)로부터 수신되는 제어명령을 기반으로 아래 설명될 로봇(200)의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제2컨트롤소자(127)를 포함한다.

여기서, 제2컨트롤소자(127)는 제어장치(300)로부터 수신되는 제어명령을 기반으로 제어신호를 생성하고, 이와 같이 생성된 제어신호를 제2접속단자(122)를 통해 로봇(200)에 전송함으로써, 결과적으로 로봇(200)의 동작 제어를 연계하는 중간 제어자의 역할을 수행한다.

(2) 로봇의 구성 및 이를 이용한 동작 수행 형태

우선 본 발명의 로봇 제어 시스템 내 로봇(200)는 도7 및 도8에 도시된 바와 같이 로봇 접속단자(210); 적어도 하나 이상의 구동 모듈(220); 및 구동 회로(230)을 통해 마련되며, 다양한 동작 및 기능을 수행할 수 있는 로봇으로 마련되는 것이 바람직하며 이러한 로봇(200)을 조종하는 과정을 통해 오락적인 즐거움 외에도 청소 및 심부름과 같은 다양한 생활 보조 기능을 이용자에게 제공하여 줄 수 있다.

로봇 접속단자(210)는 컨트롤 블록(120)의 제2접속단자(122)와 전기적으로 연결될 수 있는 단자로써, 결과적으로 제2접속단자(122)를 통해 수신되어지는 신호를 로봇(200) 내에 전달하기 위한 입구로써의 역할을 수행한다.

이러한 로봇 접속단자(210)는 로봇(200) 일측에 형성되어진 소정의 수용공간(200T) 내에 마련되어지며, 그 형성 위치는 소정의 수용공간(200T) 내에 컨트롤 블록(120)이 장착되었을 때, 컨트롤 블록(120)의 제2접속단자(122)와 대응되어 접할 수 있는 위치에 마련되는 것이 바람직하다.

구동 모듈(220)은 로봇(200)의 동작(움직임)을 위해 필요시 되는 모터와 같이 동력을 통해 움직임을 제공할 수 있는 다양한 장치로 마련됨이 바람직하다. 이러한 구동 모듈(220a, 220b, 220c, 220d)의 움직임은 결과적으로 로봇(200)의 다양한 동작을 제공할 수 있으므로 로봇(200)의 움직임이 요구되는 다양한 부위에 개별적으로 마련되는 것이 바람직 할 것이다.

구동 회로(230)는 로봇 접속단자(210)와 적어도 하나 이상으로 마련되는 구동 모듈(220)을 전기적으로 연결하여 신호의 이동 경로를 형성하는 구성이다.

즉, 도8에 도시된 바와 같이 로봇 접속단자(210) 및 제2접속단자(122)의 접촉을 통해 로봇(200)과 전기적으로 연결된 컨트롤 블록(120)의 제2컨트롤소자(127)는 생성된 제어신호를 구동 회로(230)를 연계하여 적어도 하나 이상의 구동 모듈(220a, 220b, 220c, 220d)에 전달함으로써, 로봇(200)의 작동형태를 제어한다.

여기서, 제어신호는 제어장치(300)로부터 수신되는 제어명령에 기반을 두고 결과적으로 제어장치(300)와 무선 통신 방식으로 연동되어 작용하는 컨트롤 블록(120)의 제어를 받는 것은 제어장치(300)의 제어를 받는 것과 같음으로, 로봇(200)은 제어장치(300)로부터 수신되는 제어명령에 따라 해당 동작을 수행하게 된다.

(3) 제어장치의 구성 및 이를 이용한 제어명령 전송 형태

우선 본 발명의 로봇 제어 시스템 내 스마트 블록 완구(100) 및 로봇(200)과 연동되어 작용하는 제어장치(300)는 도8에 도시된 바와 같이 스마트 블록 완구(100) 내 컨트롤 블록(120)과 무선 통신하여 연동되어지고, 이를 통해 로봇(200)의 작동 형태를 제어하기 위한 구성으로, 바람직하게는 휴대용 단말을 통해 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 아니하고, 제어 명령을 입력받아 명령 신호를 전송 가능한 형태로 마련되는 다양한 형태의 리모트 컨트롤러 등의 장치로 마련될 수도 있다. 또한, 이러한 제어장치(300)는 별개의 장치적 구성을 마련되어 지는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 컨트롤 블록(120) 내에 내장되어지는 별도의 모듈 구성으로써 설계 변경되어 마련되어 질 수도 있다.

이러한, 제어장치(300)는 도9에 도시된 바와 같이 수신부(310); 출력처리부(320); 제어부(330); 판단부(340); 및 제어활성부(350);를 포함하며, 이러한 각 구성부의 형태는 제어장치(300) 내 각각의 기능을 수행하는 기계적 구성으로 마련되어 질수도 있으나 바람직하게는 제어장치(300) 내 설치되어지는 하나 이상의 응용프로그램 또는 하나 이상의 시스템으로 마련될 수 있다. 좀 더 구체적으로는 휴대용 단말 등의 형태로 마련되어지는 제어장치(300) 내 설치되어지는 애플리케이션을 통해 각 구성부의 기능이 수행되어 지도록 구현될 수 있다.

수신부(310)는 컨트롤 블록(120) 내 통신모듈(126)을 통해 기록모듈(128)로부터 전송되는 학습수행정보를 수신한다.

출력처리부(320)는 수신부(310)를 통해 수신된 학습수행정보를 화면 출력되도록 처리하는 구성으로써, 학습수행정보를 기 설정된 기준을 통해 수식화하거나 도표화하여 제어장치(300) 내에 별도로 구비된 출력부를 통해 시각적으로 출력시켜줄 수 있다.

제어부(330)는 제어장치(300)의 사용자로부터 입력되어지는 제어 명령을 입력받아 무선 통신 방식을 통해 컨트롤 블록(120) 내 통신 모듈(126)로 전송한다.

즉, 제어장치(300)는 스마트 블록 완구(100)의 학습수행정보를 수신하여 확인하기 위한 구성일 뿐 만 아니라, 로봇(200)의 움직임을 제어하기 위한 제어 명령을 입력받고 컨트롤 블록(120)을 중계하여 로봇(200)의 구동모듈(220)의 동작을 제어하기 위한 구성이기도 하다.

여기서, 제어부(330)는 비활성상태를 기본으로 설정하여 사용자가 활성화 명령을 입력하는 경우에만 로봇(200)을 조종할 수 있도록 마련될 수 있다. 이러한 제어부(330)의 활성은 별도의 명령신호의 입력을 통해서 이루어 질수도 있고 기 설정된 소정의 조건을 만족하는 경우를 판단하여 이루어 질수도 있다.

이를 위해 제어장치(300)는 판단부(340)와 제어활성부(350)를 더 포함한다.

판단부(340)는 수신부(310)를 통해 수신된 학습수행정보를 기반으로 제어부(330)의 활성 여부를 판단하는데, 이에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면 학습수행정보 내 학습 횟수의 값이 기 설정된 기준값 이상인지 여부를 판단한다.

제어활성부(350)는 판단부(340)를 통해 학습수행정보 내 학습 횟수의 값이 기 설정된 기준값 이상임이 판단되는 경우, 제어부(330)의 비활성상태를 활성상태로 변화시켜 제어장치(300)의 사용자가 제어부(330)에 로봇(200)의 동작에 영향을 주는 제어 명령을 입력할 수 있도록 한다.

여기서, 판단부(340)를 통한 제어부(330) 활성 기준은 기록되어진 학습 횟수의 정도를 판단함에 한정되지 않고, 설계에 따라 학습수행정보 내 분색 내용에 대한 정보를 기반으로 특정 학습 내용을 수행하였는지 여부 등을 판단하여 진행되어 지도록 변경될 수도 있다.

<로봇 제어 시스템을 통한 학습 및 놀이 형태에 관한 설명>

도1 및 도8을 참조하여 본 발명의 로봇 제어 시스템을 통한 학습 형태 및 놀이 형태에 관해 설명하면, 로봇 제어 시스템 내 다수의 일반 블록(110) 및 컨트롤 블록(120)으로 마련되는 스마트 블록 완구(100)는 언어 및 연산 구조에 대한 여러 가지 학습형태를 이용자에게 제공하고, 제어장치(300)와의 연동을 통해 추가적인 학습형태를 좀 더 다양하게 제공할 수 도 있다.

다음으로, 로봇(200)은 스마트 블록 완구(100) 내 컨트롤 블록(120)과 장착되어짐으로써, 제어장치(300)와 연동되어 이용자에가 다양한 오락적 재미뿐만 아니라 로봇(200)에 추가적인 부재들을 연결하여 다양한 생활적 편의를 제공받을 수 있다.

따라서 본 발명의 로봇 제어 시스템의 이용자는 ①스마트 블록 완구(100) 및 제어장치(300)를 통해 제공되는 이용자의 학습효과와 ②컨트롤 블록(120)이 장착된 로봇(200)과 제어장치(300)를 통해 제공되는 놀이효과를 하나의 시스템을 통해 제공 받을 수 있으며, 좀 더 나아가 학습효과의 정도에 따라 로봇(200)을 통한 오락적 즐거움 등의 놀이효과의 제공 여부를 연계시켜 이용자가 양 측면의 효과 중 하나의 측면에만 치우치지 않고 균형적으로 제공받을 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 스마트 블록 완구
110 : 일반 블록
111 : 칩
112a, 112b : 연결단자
120 : 컨트롤 블록
121a, 121b : 제1접속단자
122 : 제2접속단자
123 : 출력 모듈
123a : 스피커 123b : 스크린
124 : 메모리소자
125 : 제2컨트롤소자
126 : 통신 모듈
127 : 제2컨트롤소자
128 : 기록 모듈
200 : 로봇
210 : 로봇 접속단자
220a, 220b, 220c, 220d : 구동 모듈
230 : 구동 회로
200T : 수용공간
300 : 제어장치
310 : 수신부
320 : 출력처리부
330 : 제어부
340 : 판단부
350 : 제어활성부

Claims (7)

1. 자기 정보를 가지는 칩과 이웃하는 블록과 전기적으로 접속될 수 있게 하는 연결단자를 가지는 다수의 일반 블록 및 상기 일반 블록들의 조합과 전기적으로 연결되어 상기 일반 블록들의 조합 상태를 분석함으로써 각각의 분석 결과에 대응되는 출력정보를 출력하는 컨트롤 블록을 포함하는 스마트 블록 완구; 및
   제어장치로부터 수신되는 제어명령에 따라 해당 동작을 수행하는 로봇;을 포함하며,
   상기 컨트롤 블록은 상기 로봇에 장착되어 상기 제어장치로부터 수신되는 제어명령을 기반으로 상기 로봇의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는
   스마트 블록 완구를 이용한 로봇 제어 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 컨트롤 블록은,
   상기 일반 블록들의 연결단자와 전기적으로 연결될 수 있는 제1접속단자;
   상기 로봇과 전기적으로 연결될 수 있는 제2접속단자;
   출력정보를 출력시킬 수 있는 출력모듈;
   일반 블록들의 조합에 대한 조합 정보 및 조합 정보 각각에 대해 대응되어 출력될 수 있는 출력정보가 기록된 메모리소자;
   상기 메모리소자에 기록된 조합 정보를 기반으로 연결단자를 통해 전기적으로 연결된 상기 일반 블록들의 칩에서 오는 자기 정보를 분석하여 해당 조합 정보에 대응되는 출력정보를 상기 출력모듈을 통해 출력시키는 제1컨트롤소자;
   상기 제어장치와 통신 연결될 수 있는 통신 모듈;
   상기 통신 모듈을 통해 상기 제어장치로부터 수신되는 제어명령을 기반으로 상기 로봇의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제2컨트롤소자;를 포함하며,
   상기 제2컨트롤소자는 생성된 제어신호를 상기 제2접속단자를 통해 상기 로봇에게 전송하는 것을 특징으로 하는
   스마트 블록 완구를 이용한 로봇 제어 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 컨트롤 블록은,
   상기 제1컨트롤소자를 통해 연결된 일반 블록들의 조합을 분석하여 얻어지는 상기 컨트롤 블록의 학습 횟수 및 학습 내용에 대한 학습수행정보를 기록하는 기록 모듈;을 더 포함하며,
   상기 기록 모듈은 기록한 학습수행정보를 상기 통신 모듈을 통해 상기 제어장치로 전송할 수 있는 것을 특징으로 하는
   스마트 블록 완구를 이용한 로봇 제어 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어장치는,
   상기 통신 모듈을 통해 상기 기록모듈로부터 전송되는 학습수행정보를 수신하는 수신부;
   상기 수신부를 통해 수신된 학습수행정보가 화면에 출력되도록 처리하는 출력처리부; 및
   제어 명령을 입력받아 상기 통신 모듈로 전송하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
   스마트 블록 완구를 이용한 로봇 제어 시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어장치 내 제어부는 비활성상태를 기본으로 설정하며,
   상기 제어장치는,
   상기 수신부를 통해 수신된 학습수행정보 내 기록된 학습 횟수의 값이 기 설정된 기준값 이상인지 여부를 판단하는 판단부; 및
   상기 판단부를 통해 학습수행정보 내 기록된 학습 횟수의 값이 기 설정된 기준값 이상임이 판단되는 경우, 상기 제어부를 활성 상태로 변환시키는 제어활성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   스마트 블록 완구를 이용한 로봇 제어 시스템.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 로봇은,
   상기 컨트롤 블록의 제2접속단자와 전기적으로 연결될 수 있는 로봇 접속단자;
   상기 로봇의 동작을 위한 적어도 하나 이상의 구동 모듈; 및
   상기 로봇 접속단자와 상기 적어도 하나 이상의 구동 모듈을 전기적으로 연결하는 구동 회로;를 포함하며,
   상기 로봇 접속단자 및 제2접속단자의 접촉을 통해 상기 로봇과 전기적으로 연결된 상기 컨트롤 블록의 제2컨트롤소자는 생성된 제어신호를 상기 구동 회로를 통해 상기 적어도 하나 이상의 구동 모듈에 전달하여 상기 로봇의 작동형태를 제어하는 것을 특징으로 하는
   스마트 블록 완구를 이용한 로봇 제어 시스템.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 로봇의 일측에는 상기 컨트롤 블록이 장착되기 위한 소정의 수용공간이 형성되며, 상기 로봇 접속단자는 상기 수용공간에 장착된 컨트롤 블록의 제2접속단자와 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는
   스마트 블록 완구를 이용한 로봇 제어 시스템.

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