KR20200139859A

KR20200139859A - 사물인터넷의 스타네트워크를 이용하여 코딩 교육을 제공하는 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20200139859A
Application number: KR1020190065773A
Authority: KR
Inventors: 이은승
Original assignee: 주식회사 지니로봇
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-12-15
Also published as: KR102251867B1

Abstract

본 발명은 마스터 로봇과 스타네트워크에 연결되어 있는 모든 슬레이브 로봇이 코딩 데이터에 의해 함께 동작하도록 제어하는 기술적 사상에 관한 것으로서, 일실시예에 따른 코딩교육시스템은 마이크로 패턴을 센싱하여 코딩 데이터를 생성하는 코딩펜, 상기 코딩펜으로부터 상기 코딩 데이터를 수신하면, 상기 코딩 데이터 상응하는 알고리즘에 따라 동작하는 마스터 로봇, 및 사물인터넷의 스타네트워크 상에서 상기 마스터 로봇과 페어링되고, 상기 페어링된 마스터 로봇으로부터 전달된 상기 코딩 데이터에 기초하여 동작하는 슬레이브 로봇을 포함할 수 있다.

Description

사물인터넷의 스타네트워크를 이용하여 코딩 교육을 제공하는 시스템 및 방법{System and method for providing coding education using star topology in Internet of things}

본 발명은 마스터 로봇과 스타네트워크에 연결되어 있는 모든 슬레이브 로봇이 코딩 데이터에 의해 연동하여 동작하도록 제어하는 기술적 사상에 관한 것이다.

디지털 시대에 어울리는 창의력 사고, 일명 컴퓨팅적 사고(Computational Thinking, CT)를 기르기 위한 노력이 여기저기서 일어나고 있다. 이러한 노력의 중심에는 코딩 교육이 있다.

우리 주변에 일어나는 자연 현상을 알려주기 위해 과학을 가르치듯, 매일 사용하는 인터넷과 스마트폰, 컴퓨터 등의 원리를 가르치기 위해 코딩 교육의 중요성이 나날이 강조되고 있다.

몇 해 전부터 교육 및 기술 전문가가 협업해 코딩 교육 콘텐츠와 교수법을 개발하고 있으며, 정부나 IT기업들의 지원도 늘어나고 있다.

한편, 어린이를 위한 코딩 교육은 프로그래밍 문법부터 기존 교육과는 다를 필요가 있다. 어린이를 위한 코딩 교육을 위해서는, 어린이의 눈높이에 맞춰 이해가 쉬워 집중도를 높일 수 있어야 한다. 이에, 어린이는 알고리즘 원리를 놀이와 게임 등으로 자연스럽게 이해할 수 있어야 하고, 복잡하거나 형식적인 대부분의 프로그래밍 용어 대신에 반복문이나 연산 원리를 알려줘야 한다.

따라서, 대부분의 코딩교육은 캐릭터를 활용한 게임을 이용하거나 드래그앤드롭 방식 같은 쉬운 방법으로 진행되고 있다.

최근엔 단순히 소프트웨어를 만드는 코딩 도구뿐만 아니라 하드웨어를 조절하는 코딩 도구도 각광받고 있다. 최근에는 모듈형 기판의 형태로 코딩교육을 제공한다. 어린이들은 코딩용 카드를 가지고 로봇이나 자동차를 만들면서 소프트웨어로 원하는 방향으로 움직일 수 있게 프로그래밍을 배우기도 한다.

한국공개특허 제2019-0046170호 "코딩교육 컨텐츠 제공장치 및 이를 이용한 코딩교육 컨텐츠 제어방법" 한국공개특허 제2019-0043755호 "로봇의 카드코딩을 이용한 코딩 교육 장치 및 이를 이용한 코딩 교육방법"

본 발명은 마스터 로봇과 함께 스타네트워크에 연결되어 있는 모든 슬레이브 로봇이 코딩 데이터에 의해 동작함으로써 코딩 교육의 이해와 흥미를 높이는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 코딩펜을 통해 코딩 함으로써, 직관적이고 편리하게 코딩교육을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 작성한 알고리즘의 순차적인 실행 순서에 동기화하여 코딩펜의 디스플레이를 통해 작성한 알고리즘을 시각적으로 확인하여 교육 효과를 높이는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 작성한 알고리즘에 대한 디버깅(debugging)이 가능한 코딩교육을 제공하는 것을 목적으로 한다.

일실시예에 따른 코딩교육시스템은 마이크로 패턴을 센싱하여 코딩 데이터를 생성하는 코딩펜, 상기 코딩펜으로부터 상기 코딩 데이터를 수신하면, 상기 코딩 데이터 상응하는 알고리즘에 따라 동작하는 마스터 로봇, 및 사물인터넷의 스타네트워크 상에서 상기 마스터 로봇과 페어링되고, 상기 페어링된 마스터 로봇으로부터 전달된 상기 코딩 데이터에 기초하여 동작하는 슬레이브 로봇을 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 상기 슬레이브 로봇에는, 사용자 단말기가 연결되고, 상기 사용자 단말기는 상기 마스터 로봇으로부터의 상기 코딩 데이터를 수신하고, 상기 수신된 코딩 데이터에서 수정 또는 보완을 진행하며, 상기 수정 또는 보완된 새로운 코딩 데이터를 상기 슬레이브 로봇으로 회신하며, 상기 슬레이브 로봇은, 상기 사용자 단말기에서 수정 또는 보완된 새로운 코딩 데이터에 따라 동작할 수 있다.

일실시예에 따른 상기 새로운 코딩 데이터는, 상기 사물인터넷의 스타네트워크를 통해 상기 마스터 로봇에 연결되어 있는 관리자 단말기로 전송될 수 있다.

일실시예에 따른 슬레이브 로봇에는 제2 코딩펜이 연결되고, 제2 코딩펜은 현재 생성하는 코딩 데이터를 상기 마스터 로봇으로부터 수신된 코딩 데이터에 병합 또는 대체하여 새로운 코딩 데이터를 생성하여 상기 슬레이브 로봇으로 전송하고, 상기 슬레이브 로봇은, 상기 새로운 코딩 데이터에 따라 동작할 수 있다.

일실시예에 따른 코딩교육용 코딩펜은 복수의 식별정보 및 상기 복수의 식별정보의 각각에 적어도 하나 이상의 음성파일 또는 적어도 하나 이상의 명령어를 매칭하여 저장하는 저장부, 2차원 평면상에 프린팅 되어 있는 제1 마이크로 패턴을 센싱하거나, 코딩카드에 프린팅 되어 있는 제2 마이크로 패턴을 센싱하여 식별정보를 출력하는 센싱부, 상기 출력된 식별정보를 이용해서, 상기 저장된 상기 음성파일 또는 상기 명령어를 추출하는 추출부, 상기 음성파일이 추출되면, 상기 추출된 음성파일을 출력하는 출력 처리부, 상기 명령어가 추출되면, 상기 추출된 명령어를 조합하여 코딩 데이터를 생성하는 코딩 데이터 처리부, 및 상기 생성된 코딩 데이터를 상기 마스터 로봇으로 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 코딩교육용 코딩펜은, 상기 음성파일에 상응하는 텍스트를 출력하거나, 상기 코딩 데이터가 실행됨에 따른 현재 스텝에서의 명령어를 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 상기 센싱부는, 3축 가속도에 기반하여 움직임을 센싱하고, 상기 센싱된 움직임에 상응하는 식별정보를 출력하고, 상기 추출부는, 상기 출력된 식별정보를 이용해서 상기 저장된 명령어를 추출할 수 있다.

일실시예에 따른 상기 센싱부는, 3축 가속도에 기반하여 움직임을 센싱하고, 상기 코딩 데이터 처리부는, 상기 센싱된 움직임에 기초하여 상기 생성된 코딩 데이터에 대한 반복, 정지, 및 리셋 중에서 어느 하나를 실행할 수 있다.

일실시예에 따른 코딩펜은 복수의 버튼을 포함하고, 상기 복수의 버튼에 의한 키 입력을 조합하고, 상기 조합된 키 입력에 상응하는 식별정보를 출력하는 키입력부를 더 포함하고, 상기 추출부는, 상기 출력된 식별정보를 이용해서, 상기 저장된 상기 음성파일 또는 상기 명령어를 추출할 수 있다.

일실시예에 따른 코딩펜은 복수의 버튼에 의한 키 입력을 조합하는 키입력부를 더 포함하고, 상기 코딩 데이터 처리부는, 상기 조합된 키 입력에 기초하여 상기 생성된 코딩 데이터에 대한 반복, 정지, 및 리셋 중에서 어느 하나를 실행할 수 있다.

일실시예에 따른 상기 통신부는, NFC(Near Field Communication), 블루투스(Bluetooth), 비콘(Beacon), MST(Magnetic Secure Transmission), 바코드, QR(Quick Response) 코드, RFID, 지그비(Zigbee) 방식 중에서 적어도 하나의 통신 방식으로 동작할 수 있다.

일실시예에 따른 상기 통신부는, 상기 로봇의 이동 경로상에 위치하는 제3 마이크로 패턴을 센싱하고 상기 센싱한 제3 마이크로 패턴으로부터 출력된 식별정보를 수집하고, 상기 추출부는, 상기 로봇으로부터 수집한 식별정보를 이용해서, 상기 저장된 상기 음성파일 또는 상기 명령어를 추출할 수 있다.

일실시예에 따른 코딩교육시스템의 동작 방법은 코딩펜에서, 마이크로 패턴을 센싱하여 코딩 데이터를 생성하는 단계, 마스터 로봇에서, 상기 코딩펜으로부터 상기 코딩 데이터를 수신하면, 상기 코딩 데이터 상응하는 알고리즘에 따라 동작하는 단계, 및 슬레이브 로봇에서, 사물인터넷의 스타네트워크 상에서 상기 마스터 로봇과 페어링되고, 상기 페어링된 마스터 로봇으로부터 전달된 상기 코딩 데이터에 기초하여 동작하는 단계를 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 코딩교육시스템의 동작 방법은 상기 슬레이브 로봇에 연결된 사용자 단말기에서, 상기 마스터 로봇으로부터의 상기 코딩 데이터를 수신하는 단계, 상기 수신된 코딩 데이터에서 수정 또는 보완을 진행하여 새로운 코딩 데이터를 생성하는 단계, 및 상기 생성된 새로운 코딩 데이터를 상기 슬레이브 로봇으로 회신하는 단계를 더 포함하고, 상기 슬레이브 로봇에서, 상기 사용자 단말기에서 수정 또는 보완된 새로운 코딩 데이터에 따라 동작하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 코딩교육시스템의 동작 방법은 상기 슬레이브 로봇에서, 상기 새로운 코딩 데이터를 상기 사물인터넷의 스타네트워크를 통해 상기 마스터 로봇에 연결되어 있는 관리자 단말기로 전송하도록 마스터 로봇에 요청하는 단계를 포함할 수 있다.

일실시예에 따르면, 마스터 로봇과 함께 스타네트워크에 연결되어 있는 모든 슬레이브 로봇이 코딩 데이터에 의해 동작함으로써 코딩 교육의 이해와 흥미를 높일 수 있다.

일실시예에 따르면, 코딩펜을 통해 코딩 함으로써, 직관적이고 편리하게 코딩교육을 제공할 수 있다.

일실시예에 따르면, 작성한 알고리즘의 순차적인 실행 순서에 동기화하여 코딩펜의 디스플레이를 통해 작성한 알고리즘을 시각적으로 확인하여 교육 효과를 높일 수 있다.

일실시예에 따르면, 작성한 알고리즘에 대한 디버깅(debugging)이 가능한 코딩교육을 제공할 수 있다.

도 1은 사물인터넷의 스타네트워크를 이용해서 코딩펜을 통해 코딩 교육을 제공하는 코딩교육시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 코딩교육시스템의 블록도를 설명하는 도면이다.
도 3은 코딩교육시스템에 사용되는 코딩펜의 블록도를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 코딩교육시스템의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 슬레이브 로봇에 연결되어 있는 사용자 단말기의 동작 방법에 대해서 설명하는 도면이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 사물인터넷의 스타네트워크를 이용해서 코딩교육용 코딩펜(110)을 통해 코딩 교육을 제공하는 코딩교육시스템(100)을 설명하는 도면이다.

마스터 로봇과 함께 스타네트워크에 연결되어 있는 모든 슬레이브 로봇이 코딩 데이터에 의해 동작함으로써 코딩 교육의 이해와 흥미를 높일 수 있다.

사물인터넷의 스타네트워크는 중앙의 연결지점에 허브, 스위치, 라우터 같은 장비가 배치되며, 모든 케이블링 세그먼트가 이 중앙 지점으로 모이는 구조로 구현될 수 있다.

본 발명에 적용된 스타네트워크는 사물인터넷의 스타네트워크의 구조가 그대로 적용될 수 있고, 각각의 노드들의 기능은 코딩로봇들을 통해 구현될 수 있다.

예를 들어, 스타네트워크의 중앙의 연결지점에서 허브, 스위치, 라우터의 역할을 하는 노드는 코딩교육을 담당하는 선생님의 코딩펜에 직접 연결된 코딩로봇으로서 마스터 로봇(120)으로 정의할 수 있다.

마스터 로봇(120)은 중앙의 연결지점에서 허브, 스위치, 라우터의 역할을 수행할 수 있고, 코딩펜(110)으로부터 코딩 데이터를 수신하면, 코딩 데이터 상응하는 알고리즘에 따라 동작할 수 있다.

참고로, 본 발명에서의 코딩펜(110)은 마이크로 패턴을 읽어 음성 파일을 출력하는 기능에 더해, 마이크로 패턴을 읽어 해당 하는 명령어를 추가하여 코딩 데이터를 생성하여 코딩로봇을 제어하는 기능을 수행한다. 코딩펜(110)의 동작은 이후 도 3에서 보다 상세히 설명한다.

스타네크워크 상에는 마스터 로봇(120)과 페어링되고, 페어링된 마스터 로봇으로부터 전달된 코딩 데이터에 기초하여 동작하는 슬레이브 로봇(130)이 위치할 수 있다.

슬레이브 로봇(130)은 코딩펜(110)으로부터 직접적으로 코딩 데이터를 수신하지 않고, 페어링된 마스터 로봇(120)을 통해 코딩 데이터를 수신할 수 있다.

스타네트워크에 연결되어 있는 마스터 로봇(120)과 슬레이브 로봇(130)은 동일한 코딩 데이터를 통해 동일한 동작을 수행할 수 있다.

일례로, 코딩 교육을 담당하는 선생님이 중앙에서 코딩펜을 이용해서 코딩 데이터를 생성한 뒤 자신의 코딩 로봇으로 전송하여 동작시킴과 동시에, 학생들의 코딩 로봇도 동일하게 동작시킬 수 있다. 즉, 코딩 데이터에 의해서 로봇이 어떻게 동작하는지 학생들의 코딩 로봇을 통해서도 시범을 보임으로써 코딩 교육에 대한 이해나 학습 효과를 높일 수 있다.

일실시예에 따르면, 마스터 로봇(120)는 스마트폰(140)과 같은 또 다른 단말기에 연결될 수 있다. 예를 들면, 스마트폰(140)은 코딩펜(110)을 통해 작성하여 마스터 로봇(120)으로 전송한 코딩 데이터를 시각적으로 나타낼 수 있다. 또한, 코딩 데이터의 실행 과정에서, 현재 실행중인 루틴이나 명령어를 색깔이나 글꼴 등을 통해 달리 함으로써, 코딩 데이터에 의한 실행 과정을 실시간으로 파악할 수 있다.

도 2는 일실시예에 따른 코딩교육시스템(200)의 블록도를 설명하는 도면이다.

일실시예에 따른 코딩교육시스템(200)은 코딩펜(210), 마스터 로봇(220), 및 슬레이브 로봇(230)을 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 코딩펜(210)은 마이크로 패턴을 센싱하여 코딩 데이터를 생성할 수 있다.

코딩펜(210)은 마이크로 패턴을 인식하기 위한 센싱수단으로서, 일례로 OID(Optical ID) 센서를 이용할 수 있다.

구체적으로, 코딩교육용 코딩펜은 센싱수단을 통해 책 등의 2차원 평면상에 프린팅된 마이크로 패턴을 센싱할 수 있다. 또한, 마이크로 패턴을 센싱하면, 숫자 또는 문자의 조합으로 이뤄진 식별정보로 변환하여 출력할 수 있다.

한편, 코딩교육용 코딩펜은 메모리에 식별정보 및 식별정보에 매칭된 음성파일이 기록되어 있고, 현재 센싱한 식별정보에 해당하는 음성파일을 메모리로부터 독출하여 출력할 수 있다.

이와 더불어, 코딩교육용 코딩펜은 코딩교육을 위한 코딩 데이터 생성 기능을 추가 제공할 수 있다.

구체적으로, 코딩교육용 코딩펜은 음성파일뿐만 아니라, 코딩 데이터를 생성하기 위한 명령어를 식별정도에 연관지어 기록하고 이를 유지할 수 있다.

예를 들어, '좌회전'에 해당하는 명령어는 '010101'의 식별정보와 매칭되어 기록될 수 있고, '우회전'에 해당하는 명령어는 '010111'의 식별정보와 매칭되어 기록될 수 있다.

코딩교육용 코딩펜은 코딩카드에 프린팅되어 있는 마이크로 패턴을 센싱하고, 센싱된 마이크로 패턴에 상응하는 명령어를 메모리로부터 독출할 수 있다. 코딩교육용 코딩펜은 복수의 코딩카드를 센싱하고, 센싱된 복수의 코딩카드들에서 순차적으로 독출되는 명령어들을 조합하여 코딩 데이터를 생성할 수 있다.

또한, 코딩교육용 코딩펜은 생성된 코딩 데이터를 로봇으로 제공하여 로봇에서 코딩 데이터에 상응하는 알고리즘이 구동되도록 할 수 있다.

일실시예에 따른 코딩카드는 로봇의 이동에 대한 알고리즘을 구현하기 위한 카드로서, 시작(GO)카드, 직진(Forward)카드, 좌회전(Left Turn)카드, 우회전(Right Turn)카드, 후진(Backward)카드, 클리어(Clear)카드, 중지(Pause)카드 등을 포함할 수 있다.

예를 들어, 코딩교육용 코딩펜을 통해 시작(GO)카드, 직진(Forward)카드, 좌회전(Left Turn)카드, 후진(Backward)카드, 중지(Pause)를 순차적으로 센싱하여 코딩 데이터를 생성한 경우를 고려할 수 있다.

이 경우, 로봇은 생성된 코딩 데이터에 따라, 알고리즘이 시작되면 직진-좌회전-후진-멈춤의 동작을 실행할 수 있다.

이를 위해, 코딩카드의 각각에는 마이크로 패턴이 프린팅되어 있다. 코딩교육용 코딩펜이 코딩카드를 센싱하면 프린팅되어 있는 마이크로 패턴이 수집되고, 수집된 마이크로 패턴에 상응하는 식별정보가 생성될 수 있다.

이에, 코딩교육용 코딩펜은 생성된 식별정보를 이용해서 메모리에 저장된 명령어를 독출할 수 있다. 메모리에는 식별정보와 명령어 또는 식별정보와 음성파일이 기록되므로, 식별정보가 생성되면 그에 매칭되는 명령어나 음성파일이 추출될 수 있다.

코딩카드는 명령어 입력을 위한 것이므로, 코딩카드로부터 센싱된 식별정보로부터는 명령어가 독출될 수 있다.

코딩교육용 코딩펜은 이렇게 독출되는 명령어들을 조합하여 로봇 제어를 위한 코딩 데이터를 생성할 수 있다.

일실시예에 따른 마스터 로봇(220)은 코딩펜으로부터 코딩 데이터를 수신하면, 코딩 데이터 상응하는 알고리즘에 따라 일련의 동작을 수행할 수 있다.

마스터 로봇(220)은 스타네트워크에서의 중앙에 위치하여 슬레이브 로봇(230)들과 페어링 되는 노드로 해석될 수 있다.

일실시예에 따른 슬레이브 로봇(230)은 사물인터넷의 스타네트워크 상에서 마스터 로봇(220)과 페어링되고, 페어링된 마스터 로봇(220)으로부터 전달된 코딩 데이터에 기초하여 일련의 동작을 수행할 수 있다.

일실시예에 따르면, 마스터 로봇(220)과 슬레이브 로봇(230)의 각각에는 별도의 단말기들이 연결될 수 있다. 이러한 단말기들은 각 로봇들을 직접적으로 제어하기 보다는 로봇들에 전달된 코딩 데이터를 시각적으로 표시하거나, 교육 목적에서 코딩 데이터의 일부를 수정 또는 보완하는 기능을 담당한다.

일실시예에 따른 코딩교육시스템(200)은 마스터 로봇(220)에 연결되는 관리자 단말기(240)와 슬레이브 로봇(230)에 연결되는 사용자 단말기(250)를 더 포함할 수 있다.

사용자 단말기(250)는 마스터 로봇(220)으로부터의 코딩 데이터를 수신하고, 수신된 코딩 데이터에서 수정 또는 보완을 진행하며, 수정 또는 보완된 새로운 코딩 데이터를 슬레이브 로봇(230)으로 회신할 수 있다.

슬레이브 로봇(230)은 사용자 단말기에서 수정 또는 보완된 새로운 코딩 데이터에 따라 동작할 수 있다.

또한, 새로운 코딩 데이터는, 사물인터넷의 스타네트워크를 통해 마스터 로봇(220)에 연결되어 있는 관리자 단말기로 전송될 수 있다.

일실시예에 따르면, 슬레이브 로봇(230)에는 사용자 단말기가 아닌 제2 코딩펜이 연결될 수 있다. 즉, 코딩 데이터를 수정 또는 보완하기 위해서 사용자 단말기를 이용하지 않고, 코딩이 가능한 또 다른 코딩펜을 활용할 수 있다.

제2 코딩펜은 현재 생성하는 코딩 데이터를 마스터 로봇(220)으로부터 수신된 코딩 데이터에 병합 또는 대체하여 새로운 코딩 데이터를 생성하여 슬레이브 로봇(230)으로 전송하고, 슬레이브 로봇(230)은 새로운 코딩 데이터에 따라 동작할 수 있다.

일례로, 선생님이 코딩 데이터의 일부분을 고의로 누락한 후 해당 부분을 완성하여 로봇을 동작시킬 것을 수업 중 과제로 할당할 수 있다.

이에, 슬레이브 로봇(230)에는 완성되지 않은 코딩 데이터가 전달될 것이고, 슬레이브 로봇(230)에 연결되어 있는 사용자 단말기에는 전달된 코딩 데이터가 표시될 수 있다. 학생은 표시된 코딩 데이터에서 수정 또는 보완을 진행하여 코딩 데이터를 가공할 수 있다. 학생에 의해 가공된 새로운 코딩 데이터는 슬레이브 로봇(230)을 구동시키고, 선생님은 슬레이브 로봇(230)을 직접 확인하거나 슬레이브 로봇(230)의 동작에 따라 도달한 위치를 확인 함으로써 평가가 가능하다.

한편, 가공된 새로운 코딩 데이터는 슬레이브 로봇(230)과 마스터 로봇(220)을 통해 선생님의 단말기(관리자 단말기)로 전달될 수도 있다. 이에 선생님은 슬레이브 로봇(230)의 동작을 평가하지 않고, 코딩 데이터를 확인 함으로써 학생에 대한 평가가 가능하다.

도 3은 코딩교육시스템에 사용되는 코딩펜(300)의 블록도를 설명하기 위한 도면이다.

코딩교육시스템에 사용되는 코딩펜(300)은 OID를 기반으로 음원 파일을 출력하는 세이펜의 일반적인 기능은 그대로 제공하면서, 코딩카드에 프린팅 되어 있는 마이크로 패턴을 센싱함으로써 로봇 제어를 위한 코딩 데이터를 생성할 수 있다.

일실시예에 따른 코딩교육용 코딩펜(300)을 통해 코딩 함으로써, 직관적이고 편리하게 코딩교육을 제공할 수 있다. 또한, 작성한 알고리즘의 순차적인 실행 순서에 동기화하여 코딩펜의 디스플레이를 통해 작성한 알고리즘을 시각적으로 확인하여 교육 효과를 높일 수 있고, 작성한 알고리즘에 대한 디버깅(debugging)이 가능한 코딩교육을 제공할 수 있다.

이를 위해, 일실시예에 따른 코딩교육용 코딩펜(300)은 저장부(310), 센싱부(320), 추출부(330), 출력 처리부(340), 코딩 데이터 처리부(350), 및 통신부(360)를 포함할 수 있다.

먼저, 일실시예에 따른 저장부(310)는 복수의 식별정보 및 상기 복수의 식별정보의 각각에 적어도 하나 이상의 음성파일 또는 적어도 하나 이상의 명령어를 매칭하여 저장할 수 있다.

식별정보는 숫자 또는 문자 등의 조합으로 형성되며, 일종의 색인으로 동작할 수 있다.

음성파일은 사전에 녹음하여 생성되는 것으로서, mp3 파일의 형태일 수 있다. 한편, 명령어는 코딩 데이터를 작성하기 위한 알고리즘의 일부로서, 동작의 제어를 위한 실행 명령어, 실행 명령어를 동작시킬지 판단을 위한 이벤트 명령어, 별도의 루틴 등을 포함할 수 있다.

다음으로, 일실시예에 따른 센싱부(320)는 2차원 평면상에 프린팅 되어 있는 제1 마이크로 패턴을 센싱하거나, 코딩카드에 프린팅 되어 있는 제2 마이크로 패턴을 센싱하여 식별정보를 출력할 수 있다.

제1 마이크로 패턴과 제2 마이크로 패턴은 형태가 다르지 않고 매칭되어 있는 정보로 구분할 수 있다. 예를 들어, 매칭되어 있는 정보가 음성파일인 경우에 해당 마이크로 패턴은 제1 마이크로 패턴으로 정의하고, 매칭되어 있는 정보가 명령어인 경우에 해당 마이크로 패턴은 제2 마이크로 패턴으로 정의할 수 있다.

제1 마이크로 패턴은 기존 코딩펜의 기능을 구현하기 위한 것으로서, 책 등의 2차원 평면상에 인쇄되어 음성파일을 출력하는데 활용될 수 있다.

제2 마이크로 패턴은 코딩 데이터 생성을 위한 코딩펜의 기능을 구현하기 위한 것으로서, 코딩카드 등에 인쇄되어 코딩 데이터를 생성하는데 활용될 수 있다.

일실시예에 따른 추출부(330)는 출력된 식별정보를 이용해서, 메모리로부터 기저장된 음성파일 또는 명령어를 추출할 수 있다.

추출되는 정보가 음성파일인지 또는 명령어인지에 따라서 이후에 구동되는 구성요소는 달라질 수 있다.

만약 음성파일이 추출되면, 출력 처리부(340)를 통해서 추출된 음성파일을 출력할 수 있다.

또한, 명령어가 추출되면, 일실시예에 따른 코딩 데이터 처리부(350)는 추출된 명령어를 조합하여 코딩 데이터를 생성할 수 있다.

일실시예에 따른 통신부(360)는 생성된 코딩 데이터를 인증된 로봇으로 전송할 수 있다.

이를 위해 통신부(360)는 NFC(Near Field Communication), 블루투스(Bluetooth), 비콘(Beacon), MST(Magnetic Secure Transmission), 바코드, QR(Quick Response) 코드, RFID, 지그비(Zigbee) 방식 중에서 적어도 하나의 통신 방식을 이용할 수 있다.

일실시예에 따르면, 센싱부(320)는 3축 가속도에 기반하여 움직임을 센싱하고, 센싱된 움직임에 상응하는 식별정보를 출력할 수 있다.

즉, 코딩교육용 코딩펜의 움직임에 따라 코딩 데이터가 생성될 수 있다. 특히, 코딩교육용 코딩펜은 센싱된 움직임에 기초하여 생성된 코딩 데이터에 대한 반복, 정지, 및 리셋 중에서 어느 하나를 실행할 수 있다.

한편, 일실시예에 따른 코딩교육용 코딩펜(300)은 디스플레이부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 디스플레이부는 음성파일에 상응하는 텍스트를 출력하거나, 코딩 데이터가 실행됨에 따른 현재 스텝에서의 명령어를 표시할 수 있다.

한편, 일실시예에 따른 코딩교육용 코딩펜(300)은 키입력부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 키입력부는 복수의 버튼을 포함하고, 복수의 버튼에 의한 키 입력을 조합하고, 조합된 키 입력에 상응하는 식별정보를 출력할 수 있다. 또한, 추출부(330)는 출력된 식별정보를 이용해서, 저장된 음성파일 또는 명령어를 추출할 수 있다.

한편, 일실시예에 따른 코딩 데이터 처리부(350)는 조합된 키 입력에 기초하여 상기 생성된 코딩 데이터에 대한 반복, 정지, 및 리셋 중에서 어느 하나를 실행할 수 있다.

일실시예에 따르면, 코딩교육용 코딩펜(300)에서는 로봇의 움직임이나 이동에 상응하는 동작을 수행할 수 있다.

예를 들어, 로봇이 특정 지점으로 이동하여 일련의 임무가 완수되는 경우, 코딩펜은 로봇의 임무 완수에 따른 축하 멘트를 출력할 수 있다.

이를 위해, 코딩교육용 코딩펜(300)뿐만 아니라, 로봇도 OID 센서를 구비할 수 있다.

로봇은 OID 센서를 이용해서 이동 경로상에 위치하는 제3 마이크로 패턴을 센싱할 수 있다. 또한, 센싱한 제3 마이크로 패턴으로부터 식별정보를 생성할 수 있다. 코딩교육용 코딩펜(300)은 통신부(360)를 통해 로봇이 인식하여 생성한 식별정보를 수집할 수 있다.

또한, 추출부(330)는 로봇으로부터 수집한 식별정보를 이용해서, 저장된 음성파일 또는 명령어를 추출할 수 있다.

도 4는 일실시예에 따른 코딩교육시스템의 동작 방법을 설명하는 도면이다.

일실시예에 따른 코딩교육시스템의 동작 방법은 코딩펜에서, 마이크로 패턴을 센싱하여 코딩 데이터를 생성할 수 있다(단계 401).

다음으로, 마스터 로봇에서, 코딩펜으로부터 코딩 데이터를 수신하면(단계 402), 코딩 데이터 상응하는 알고리즘에 따라 동작할 수 있다(단계 403).

일실시예에 따른 코딩교육시스템의 동작 방법은 슬레이브 로봇에서, 사물인터넷의 스타네트워크 상에서 마스터 로봇과 페어링되고, 페어링된 마스터 로봇으로부터 전달된 코딩 데이터에 기초하여 동작할 수 있다(단계 404).

일실시예에 따르면, 슬레이브 로봇에 연결된 사용자 단말기에서 마스터 로봇으로부터의 코딩 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 수신된 코딩 데이터에서 수정 또는 보완을 진행하여 새로운 코딩 데이터를 생성하고, 생성된 새로운 코딩 데이터를 슬레이브 로봇으로 회신할 수 있다.

일실시예에 따르면, 슬레이브 로봇은 사용자 단말기에서 수정 또는 보완된 새로운 코딩 데이터에 따라 동작할 수 있다. 특히, 슬레이브 로봇에서는 새로운 코딩 데이터를 사물인터넷의 스타네트워크를 통해 마스터 로봇에 연결되어 있는 관리자 단말기로 전송하도록 마스터 로봇에 요청할 수 있다.

도 5는 슬레이브 로봇에 연결되어 있는 사용자 단말기의 동작 방법에 대해서 설명하는 도면이다.

예를 들어, 학생의 코딩 로봇에 연결되어 있는 학생의 단말기를 사용자 단말기로 정의할 수 있다. 학생은 사용자 단말기를 통해 스타네트워크의 마스터 로봇에 연결되어 있는 선생님의 관리자 단말기에서 전달되는 주의 사항이나 코딩 교육에 필요한 정보들을 전달 받을 수 있다.

일실시예에 따른 사용자 단말기의 동작 방법은 마스터 로봇으로부터의 코딩 데이터를 수신할 수 있다(단계 501). 또한, 수신된 코딩 데이터에서 수정 또는 보완하여 새로운 코딩 데이터 생성하고(단계 502), 생성된 새로운 코딩 데이터를 슬레이브 로봇으로 회신할 수 있다(단계 503).

결국 본 발명을 이용하면, 마스터 로봇과 함께 스타네트워크에 연결되어 있는 모든 슬레이브 로봇이 코딩 데이터에 의해 동작함으로써 코딩 교육의 이해와 흥미를 높일 수 있다.

또한, 코딩펜을 통해 코딩 함으로써, 직관적이고 편리하게 코딩교육을 제공할 수 있고, 작성한 알고리즘의 순차적인 실행 순서에 동기화하여 코딩펜의 디스플레이를 통해 작성한 알고리즘을 시각적으로 확인하여 교육 효과를 높일 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims

마이크로 패턴을 센싱하여 코딩 데이터를 생성하는 코딩펜;
상기 코딩펜으로부터 상기 코딩 데이터를 수신하면, 상기 코딩 데이터 상응하는 알고리즘에 따라 동작하는 마스터 로봇; 및
사물인터넷의 스타네트워크 상에서 상기 마스터 로봇과 페어링되고, 상기 페어링된 마스터 로봇으로부터 전달된 상기 코딩 데이터에 기초하여 동작하는 슬레이브 로봇
을 포함하는 코딩펜을 이용하는 코딩교육시스템.
제1항에 있어서,
상기 슬레이브 로봇에는,
사용자 단말기가 연결되고,
상기 사용자 단말기는 상기 마스터 로봇으로부터의 상기 코딩 데이터를 수신하고, 상기 수신된 코딩 데이터에서 수정 또는 보완을 진행하며, 상기 수정 또는 보완된 새로운 코딩 데이터를 상기 슬레이브 로봇으로 회신하며,
상기 슬레이브 로봇은,
상기 사용자 단말기에서 수정 또는 보완된 새로운 코딩 데이터에 따라 동작하는 것을 특징으로 하는 코딩펜을 이용하는 코딩교육시스템.
제2항에 있어서,
상기 새로운 코딩 데이터는,
상기 사물인터넷의 스타네트워크를 통해 상기 마스터 로봇에 연결되어 있는 관리자 단말기로 전송되는 것을 특징으로 하는 코딩펜을 이용하는 코딩교육시스템.
제1항에 있어서,
상기 슬레이브 로봇에는 제2 코딩펜이 연결되고,
상기 제2 코딩펜은 현재 생성하는 코딩 데이터를 상기 마스터 로봇으로부터 수신된 코딩 데이터에 병합 또는 대체하여 새로운 코딩 데이터를 생성하여 상기 슬레이브 로봇으로 전송하고,
상기 슬레이브 로봇은,
상기 새로운 코딩 데이터에 따라 동작하는 것을 특징으로 하는 코딩펜을 이용하는 코딩교육시스템.
제1항에 있어서,
상기 코딩펜은,
복수의 식별정보 및 상기 복수의 식별정보의 각각에 적어도 하나 이상의 음성파일 또는 적어도 하나 이상의 명령어를 매칭하여 저장하는 저장부;
2차원 평면상에 프린팅 되어 있는 제1 마이크로 패턴을 센싱하거나, 코딩카드에 프린팅 되어 있는 제2 마이크로 패턴을 센싱하여 식별정보를 출력하는 센싱부;
상기 출력된 식별정보를 이용해서, 상기 저장된 상기 음성파일 또는 상기 명령어를 추출하는 추출부;
상기 음성파일이 추출되면, 상기 추출된 음성파일을 출력하는 출력 처리부;
상기 명령어가 추출되면, 상기 추출된 명령어를 조합하여 코딩 데이터를 생성하는 코딩 데이터 처리부; 및
상기 생성된 코딩 데이터를 상기 마스터 로봇으로 전송하는 통신부
를 포함하는 코딩교육시스템.
제5항에 있어서,
상기 음성파일에 상응하는 텍스트를 출력하거나, 상기 코딩 데이터가 실행됨에 따른 현재 스텝에서의 명령어를 표시하는 디스플레이부
를 더 포함하는 코딩교육시스템.
제5항에 있어서,
상기 센싱부는,
3축 가속도에 기반하여 움직임을 센싱하고, 상기 센싱된 움직임에 상응하는 식별정보를 출력하고,
상기 추출부는,
상기 출력된 식별정보를 이용해서 상기 저장된 명령어를 추출하는 코딩교육시스템.
제5항에 있어서,
상기 센싱부는,
3축 가속도에 기반하여 움직임을 센싱하고,
상기 코딩 데이터 처리부는,
상기 센싱된 움직임에 기초하여 상기 생성된 코딩 데이터에 대한 반복, 정지, 및 리셋 중에서 어느 하나를 실행하는 코딩교육시스템.
제5항에 있어서,
복수의 버튼을 포함하고,
상기 복수의 버튼에 의한 키 입력을 조합하고, 상기 조합된 키 입력에 상응하는 식별정보를 출력하는 키입력부
를 더 포함하고,
상기 추출부는,
상기 출력된 식별정보를 이용해서, 상기 저장된 상기 음성파일 또는 상기 명령어를 추출하는 코딩교육시스템.
제5항에 있어서,
복수의 버튼에 의한 키 입력을 조합하는 키입력부
를 더 포함하고,
상기 코딩 데이터 처리부는,
상기 조합된 키 입력에 기초하여 상기 생성된 코딩 데이터에 대한 반복, 정지, 및 리셋 중에서 어느 하나를 실행하는 코딩교육시스템.
제5항에 있어서,
상기 통신부는,
NFC(Near Field Communication), 블루투스(Bluetooth), 비콘(Beacon), MST(Magnetic Secure Transmission), 바코드, QR(Quick Response) 코드, RFID, 지그비(Zigbee) 방식 중에서 적어도 하나의 통신 방식으로 동작하는 것을 특징으로 하는 코딩교육시스템.
제5항에 있어서,
상기 통신부는,
상기 로봇의 이동 경로상에 위치하는 제3 마이크로 패턴을 센싱하고 상기 센싱한 제3 마이크로 패턴으로부터 출력된 식별정보를 수집하고,
상기 추출부는,
상기 로봇으로부터 수집한 식별정보를 이용해서, 상기 저장된 상기 음성파일 또는 상기 명령어를 추출하는 코딩교육시스템.
코딩펜에서, 마이크로 패턴을 센싱하여 코딩 데이터를 생성하는 단계;
마스터 로봇에서, 상기 코딩펜으로부터 상기 코딩 데이터를 수신하면, 상기 코딩 데이터 상응하는 알고리즘에 따라 동작하는 단계; 및
슬레이브 로봇에서, 사물인터넷의 스타네트워크 상에서 상기 마스터 로봇과 페어링되고, 상기 페어링된 마스터 로봇으로부터 전달된 상기 코딩 데이터에 기초하여 동작하는 단계
를 포함하는 코딩펜을 이용하는 코딩교육시스템의 동작 방법.
제13항에 있어서,
상기 슬레이브 로봇에 연결된 사용자 단말기에서,
상기 마스터 로봇으로부터의 상기 코딩 데이터를 수신하는 단계;
상기 수신된 코딩 데이터에서 수정 또는 보완을 진행하여 새로운 코딩 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 생성된 새로운 코딩 데이터를 상기 슬레이브 로봇으로 회신하는 단계
를 더 포함하고,
상기 슬레이브 로봇에서,
상기 사용자 단말기에서 수정 또는 보완된 새로운 코딩 데이터에 따라 동작하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코딩펜을 이용하는 코딩교육시스템의 동작 방법.
제14항에 있어서,
상기 슬레이브 로봇에서,
상기 새로운 코딩 데이터를 상기 사물인터넷의 스타네트워크를 통해 상기 마스터 로봇에 연결되어 있는 관리자 단말기로 전송하도록 마스터 로봇에 요청하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 코딩펜을 이용하는 코딩교육시스템의 동작 방법.