KR20230043315A - 객체 추적 기능을 가지는 인공 지능 교육용 교구 - Google Patents

Abstract

객체 추적 기능을 가지는 인공 지능 교육용 교구가 개시된다. 개시된 교구는 몸체부; 상기 몸체부의 전방에 결합되고 두 개의 독립적인 아암을 포함하며 물체를 파지하는 그리퍼; 상기 몸체부의 양측에 결합되는 바퀴; 및 상기 바퀴 및 상기 그리퍼의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 그리퍼의 제1 아암 및 제2 아암은 독립적으로 회전 가능한 구조를 가지고, 상기 제1 아암의 종단에는 제1 거리 센서가 결합되며, 상기 제2 아암의 종단에는 제2 거리 센서가 결합되고, 상기 제어부는 상기 제1 거리 센서, 상기 제2 거리 센서의 감지 결과에 기초하여 추적 객체를 추적하도록 상기 제1 아암, 상기 제2 아암 및 상기 바퀴의 동작을 제어한다. 개시된 교구는 다양한 방향으로 이동하는 객체를 효율적으로 추적하여 인공 지능의 기능에 보다 친숙해질 수 있고, 다양한 각도에서 정보를 감지하여 기능을 확장시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

객체 추적 기능을 가지는 인공 지능 교육용 교구{Education Apparatus for Artificial Intelligence Having Object Tracking Function}

본 발명은 인공 지능 교육용 교구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 객체 추적 기능을 가지는 인공 지능 교육용 교구에 관한 것이다.

자율 주행, 로봇 청소기 등과 같이 산업계의 다양한 분야에 인공 지능이 접목되어 새로운 기술이 개발되고 있으며, 인공 지능은 4차 산업혁명의 핵심적 기술로서, 많은 관심과 연구가 이루어지고 있는 분야이다.

이러한 인공 지능에 대한 관심에 따라 인공 지능에 따른 교육 역시 강화되고 있으며, 유아 및 아동에게도 인공 지능과 친숙해지기 위한 다양한 교구들이 개발되고 있다.

인공 지능을 위한 교구들은 인공 지능을 통해 그 움직임이 결정되도록 동작하며, 이를 위해 카메라 등과 같은 센서를 포함하고 있다.

그러나, 기존에 개발된 인공 지능 교육용 교구들은 대부분 고정된 카메라를 사용하여 다양한 방향에서 영상을 획득하기 어려운 문제가 있었으며, 이로 인해 카메라를 통해 포착된 영상을 다양한 용도로 사용하기 어려운 문제점이 있었다.

특히, 기존에 개발된 인공 지능 교육용 교구들은 카메라를 통한 영상 포착 및 물체의 파지 등과 같은 기능만을 제공하였으며, 카메라만으로는 특정 객체를 추적하는 기능을 제공하는 데에는 한계가 있었다.

본 발명의 목적은 다양한 방향으로 이동하는 객체를 효율적으로 추적하여 인공 지능의 기능에 보다 친숙해질 수 있는 인공 지능 교육용 교구를 제안하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다양한 각도에서 정보를 감지하여 기능을 확장시킬 수 있는 인공 지능 교육용 교구를 제안하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 몸체부; 상기 몸체부의 전방에 결합되고 두 개의 독립적인 아암을 포함하며 물체를 파지하는 그리퍼; 상기 몸체부의 양측에 결합되는 바퀴; 및 상기 바퀴 및 상기 그리퍼의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 그리퍼의 제1 아암 및 제2 아암은 독립적으로 회전 가능한 구조를 가지고, 상기 제1 아암의 종단에는 제1 거리 센서가 결합되며, 상기 제2 아암의 종단에는 제2 거리 센서가 결합되고, 상기 제어부는 상기 제1 거리 센서, 상기 제2 거리 센서의 감지 결과에 기초하여 추적 객체를 추적하도록 상기 제1 아암, 상기 제2 아암 및 상기 바퀴의 동작을 제어하는 인공 지능 교육용 교구가 제공된다.

상기 제어부는 상기 추적 객체와 상기 제1 거리 센서와의 거리(L1) 및 상기 추적 객체와 상기 제2 거리 센서와의 거리(L2)가 미리 설정된 거리(d1)를 유지하도록 상기 바퀴의 회전 속도를 제어한다.

상기 제1 아암에 결합된 상기 제1 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지되지 않고, 상기 제2 아암에 결합된 제2 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지될 경우, 상기 제1 아암을 상기 제2 아암 방향으로 제1 각도로 회전시키고, 상기 제2 아암을 상기 제1 아암과 동일한 방향으로 제2 각도로 회전시키며, 상기 제1 각도는 상기 제2 각도보다 크게 설정된다.

상기 제1 아암에 결합된 상기 제1 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지되지 않고, 상기 제2 아암에 결합된 제2 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지될 경우, 상기 제1 아암과 인접한 바퀴의 회전 속도를 증가시킨다.

상기 제1 아암에 결합된 상기 제1 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지되지 않고, 상기 제2 아암에 결합된 제2 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지되어 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암이 회전된 후 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암이 중심으로부터 동일한 각도를 가지도록 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암의 각도를 점차적으로 회전시킨다.

상기 인공 지능 교육용 교구는 상기 몸체부의 상부에에 회전 가능하게 결합되어 천장, 정면 또는 바닥을 촬영하여 영상을 획득하는 카메라를 더 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 몸체부; 상기 몸체부의 전방에 결합되고 두 개의 독립적인 아암을 포함하며 물체를 파지하는 그리퍼; 상기 몸체부의 양측에 결합되는 바퀴; 상기 몸체부의 상부에 회전 가능하게 결합되는 카메라; 및 상기 바퀴 및 상기 그리퍼 및 상기 카메라의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 그리퍼의 제1 아암 및 상기 제2 아암은 독립적으로 회전 가능한 구조를 가지고, 상기 제1 아암의 종단에는 제1 거리 센서가 결합되며, 상기 제2 아암의 종단에는 제2 거리 센서가 결합되는 인공 지능 교육용 교구가 제공된다.

본 발명에 의한 인공 지능 교육용 교구는 다양한 방향으로 이동하는 객체를 효율적으로 추적하여 인공 지능의 기능에 보다 친숙해질 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 인공 지능 교육용 교구는 다양한 각도에서 정보를 감지하여 기능을 확장시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구의 전체적인 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 카메라의 회전을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 그리퍼의 파지 기능을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 파지부의 각 아암을 펼친 상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 상세 구성을 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구가 추적 모드일 때 속도 제어 원리를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구가 추적 모드일 때 속도 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구가 추적 모드일 때 그리퍼의 각 아암의 회전을 제어하는 원리를 설명한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 특정 아암의 거리 센서가 객체를 감지하지 못할 경우의 동작을 나타낸 순서도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 각 아암의 각도가 상이할 때 각 아암을 제어하는 원리를 설명한 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 그리퍼의 아암 제어 결과 추적 객체의 폭에 따른 아암의 각도를 나타낸 도면.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구의 전체적인 구조를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구는 몸체부(100), 카메라(110), 제1 힌지(120), 그리퍼(130), 제2 힌지(140), 제3 힌지(150) 및 바퀴(160, 170)를 포함한다. 도 1에는 도시되어 있지 않으나 몸체부(100)에는 제어부(200)가 내장되며, 제어부(200)는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구의 전체적인 동작을 제어하는 기능을 한다. 일례로, 제어부는 다양한 종류의 프로세서 및 메모리로 구현될 수 있다.

몸체부(100)는 본 발명의 인공 지능 교육용 교구의 메인 바디로 기능하며, 몸체부(100)에 각 구성 요소들이 결합된다.

몸체부(100)의 상부에는 카메라(110)가 결합된다. 카메라(110)는 일반적인 카메라와 같이 영상을 획득하는 기능을 하며, 카메라(110)에서 획득한 영상은 제어부(200)로 전송된다. 카메라(110)에서 획득하는 영상은 다양한 용도로 사용될 수 있다. 일례로, 카메라(110)가 천장을 촬영하여 획득한 영상은 인공 지능 교육용 교구의 위치를 인식하는 용도로 활용될 수 있다.

카메라가 정면을 촬영하여 획득한 영상은 영상에 포착된 객체를 인식하는 용도로 활용될 수 있다.

또한, 카메라가 바닥을 촬영하여 획득한 영상은 차선 인식 및 자율 주행의 용도로 활용될 수 있다.

본 발명의 인공 지능 교육용 교구는 다양한 각도의 영상을 촬영할 수 있도록 회전 가능하게 결합된다. 카메라(110)는 제1 힌지(120)와 결합되며, 제1 힌지(120)의 회전에 상응하여 회전한다.

도 1과 같이 카메라가 회전하지 않은 상태에서 카메라는 천장을 촬영하게 되며, 앞서 설명한 바와 같이 천장을 촬영한 영상은 위치 인식의 용도로 사용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 카메라의 회전을 나타낸 도면이다.

도 2의 (a)는 카메라가 인공 지능 교육용 교구의 정면을 촬영하도록 회전된 상태를 나타낸 도면이며, 도 2의 (b)는 카메라가 인공 지능 교육용 교구의 바닥부를 촬영하도록 회전된 상태를 나타낸 도면이다.

카메라의 회전 각도는 인공 지능 교육용 교구의 모드에 의해 결정될 수 있을 것이다. 예를 들어, 객체 인식 모드에서는 도 2의 (a)와 같이 카메라가 정면을 바라보도록 회전 각도가 설정될 수 있을 것이다. 자율 주행 모드에서는 도 2의 (b)와 같이 카메라가 바닥을 바라보도록 회전 각도가 설정될 수 있을 것이다.

인공 지능 교육용 교구의 모드는 사용자에 의해 선택될 수 있다.

몸체부(100))의 양측에는 바퀴(160, 170)가 결합된다. 바퀴(160, 170)는 인공 지능 교육용 교구의 이동을 위한 구성 요소이며, 바퀴(160, 170)의 회전 속도는 제어부(200)에 의해 제어된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구는 양측 바퀴의 회전 속도를 달리하여 회전 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 인공 지능 교육용 교구를 왼쪽으로 이동시키고자 할 경우, 오른쪽 바퀴의 회전 속도를 왼쪽 바퀴에 회전 속도에 비해 상대적으로 크게 설정할 수 있다.

몸체부(100)의 정면에는 그리퍼(130)가 결합된다. 그리퍼(130)는 전방에 있는 물체를 파지하는 기능을 한다. 그리퍼(130)는 제1 아암(130-1) 및 제2 아암(130-2)의 두 개의 독립적인 아암으로 이루어진다. 두 개의 아암(130-1, 130-2)이 독립적으로 회전 가능하도록 두 개의 힌지(140, 150)가 구비된다. 제2 힌지(140)는 제1 아암(130-1)의 회전을 위한 힌지이고, 제3 힌지(150)는 제2 아암(130-2)의 회전을 위한 힌지이다. 일례로, 각 아암은 0도에서 90도까지 회전 가능하도록 설정될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 그리퍼의 파지 기능을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 그리퍼(130)는 각 아암(130-1, 130-2)의 회전 각도가 독립적으로 조절되어 전방에 있는 물체를 파지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 파지부의 각 아암을 펼친 상태를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 그리퍼(130)의 제1 아암(130-1)의 종단에는 제1 거리 센서(400)가 결합되며, 제2 아암(130-2)의 종단에는 제2 거리 센서(410)가 결합된다.

본 발명의 그리퍼(130)는 도 3과 같이 물체를 파지하는 기능뿐만 아니라 객체를 추적하는 기능을 제공하며, 이러한 기능을 위해 각 아암(130-1, 130-2)의 종단에는 거리 센서(400, 410)가 결합된다.

거리 센서(400, 410)는 전방에 위치하는 객체와의 거리를 측정하며, 전방에 객체가 존재하는지 여부에 대해서도 각각의 거리 센서(400, 410)에 의해 감지 가능하다.

거리 센서(400, 410)로는 다양한 종류의 센서가 사용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서 등 다양한 종류의 거리를 측정하도록 설정된 센서가 사용될 수 있을 것이며, 어떠한 종류의 거리 센서가 사용되더라도 본 발명의 사상 범주 내에 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

일례로, 거리 센서(400, 410)로 적외선 센서가 사용될 경우, 적외선 광을 송신한 후 수신되는 적외선 광의 광량을 측정하여 거리를 측정할 수 있을 것이다. 적외선 센서가 사용될 때 두 개의 센서가 사용될 수 있으며, 제1 센서는 적외선 광을 송신하는 용도로 사용되고, 제2 센서는 적외선 광을 수신하는 용도로 사용된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는 카메라 회전 각도 제어부(500), 영상 분석부(510), 거리 센서 정보 분석부(520), 그리퍼 회전 각도 제어부(530) 및 바퀴 회전 속도 제어부(540)를 포함한다.

카메라 회전 각도 제어부(500)는 인공 지능 교육용 교구의 모드에 기초하여 제1 힌지(120)의 회전을 제어하여 카메라의 회전 각도를 제어한다. 앞서 설명한 바와 같이, 카메라가 인공 지능 교육용 교구의 천장, 정면 또는 바닥을 바라보도록 카메라의 각도를 제어한다.

영상 분석부(510)는 카메라로부터 획득된 영상을 분석한다. 제어부(200)는 영상 분석을 통해 바퀴 회전 속도 제어부(540)를 통해 인공 지능 교육용 교구의 이동을 제어할 수 있다. 또한, 영상 분석부(510)의 분석 결과를 별도의 표시부(미도시)를 통해 표시하거나 사운드의 형태로 출력할 수도 있을 것이다.

거리 센서 정보 분석부(520)는 그리퍼(130)의 각 아암(130-1, 130-2)에 설치된 거리 센서(400, 410)로부터 거리 정보를 수신하여 거리 정보를 분석한다. 거리 센서 정보 분석부(520)는 인공 지능 교육용 교구가 객체 추적 모드일 때 활성화되며 전방에 위치하는 객체의 거리 정보를 획득하고 전방에 객체가 위치하는지 여부에 대해서도 판단한다.

그리퍼 회전 각도 제어부(530)는 물체 파지 모드 또는 객체 추적 모드일 경우 그리퍼의 각 아암(130-1, 130-2)의 회전 각도를 제어한다.

본 발명의 특징 중 하나는 객체를 추적하는 기능에 있으며, 거리 센서 정보 분석부(520) 및 그리퍼 회전 각도 제어부(530)의 객체 추적을 위한 상세한 동작은 도 6 내지 도 11을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구가 추적 모드일 때 속도 제어 원리를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구가 추적 모드일 때 속도 제어 방법을 나타낸 순서도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 교구는 추적 객체(600)와의 거리가 미리 설정된 거리(d1)를 유지되도록 이동 속도가 제어된다. 추적 객체(600)와의 거리는 제1 거리 센서(400) 및 제2 거리 센서(410)가 각각 독립적으로 검출한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 거리 센서(400)와 추적 객체(600)와의 거리(L1) 및 제2 거리 센서(510)와 추적 개체와의 거리(L2)가 미리 설정된 거리(d1)와 동일해지도록 인공 지능 교육용 교구의 이동 속도를 제어한다.

도 7의 순서도는 두 개의 거리 센서 중 제1 거리 센서(400)와 제1 거리 센서(400)에 인접한 제1 바퀴의 제어를 나타낸 순서도이다. 제2 거리 센서(410) 및 제2 거리 센서와 인접한 제2 바퀴의 제어도 도 7의 순서도와 동일하게 이루어질 것이다.

도 7을 참조하면, 우선 제1 거리 센서(400)로부터 제1 거리 센서(400)와 추적 객체(600)와의 거리 정보(L1)를 획득한다(단계 700).

거리 정보(L1)가 획득되면, 해당 거리 정보(L1)가 미리 설정된 거리(d1)와 동일한지 여부를 판단한다(단계 702).

추적 객체와의 거리(L1)가 미리 설정된 거리(d1)보다 클 경우, 제1 바퀴의 회전 속도를 미리 설정된 스텝 속도만큼 증가시킨다(단계 704). 추적 객체와의 거리(L1)가 미리 설정된 거리(d1)보다 작을 경우, 제1 바퀴의 회전 속도를 미리 설정된 스텝 속도만큼 감소시킨다(단계 706).

도 7에 도시된 이동 속도 제어는 거리 센서가 추적 개체와의 거리를 획득할 때마다 반복적으로 이루어진다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구가 추적 모드일 때 그리퍼의 각 아암의 회전을 제어하는 원리를 설명한 도면이다.

본 발명은 추적 개체가 횡방향으로 이동하는 경우에도 적절한 추적이 가능하도록 하며, 이를 위해 그리퍼(130)의 각 아암(130-1, 130-2)에 거리 센서(400, 410)가 결합된다.

각 거리 센서(400, 410)는 독립적으로 거리 센서의 전방에 추적 객체가 존재하는지 여부에 대한 정보를 제어부(200)에 제공한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 추적 객체(600)가 인공 지능 교육용 교구와 비교하여 좌측으로 이동하게 될 경우 제1 거리 센서(400)에서는 추적 객체(600)가 감지되지 않는다. 그런, 제1 거리 센서(400)에 비해 좌측에 위치하는 제2 거리 센서(410)는 추적 객체(600)가 감지된다.

이와 같이 특정 거리 센서에서만 추적 객체(600)가 감지되는 경우, 제어부(200)는 각 아암(130, 130-1)을 회전시켜 모든 거리 센서에서 추적 객체(600)가 감지되도록 한다.

도 8을 참조하면, 추적 객체를 감지하지 못하는 거리 센서가 결합된 아암(제1 아암)은 인접한 아암 방향으로 제1 각도로 회전하여 추적 객체를 감지하도록 한다. 한편, 추적 객체를 감지하는 거리 센서가 결합된 아암 역시(제2 아암) 회전한다. 특정 거리 센서에서 추적 객체를 감지하지 못한다는 것은 추적 객체가 인공 지능 교육용 교구와 비교하여 특정 방향으로 편향되어 위치한다는 것을 의미한다. 이에, 추적 객체를 감지하는 거리 센서가 결합된 제2 아암 역시 제1 아암과 동일한 방향으로 제2 각도로 회전시킨다.

이 경우, 제2 각도는 제1 각도에 비해 작게 설정되는 것이 바람직하다. 요컨대, 객체를 감지하지 못하는 거리 센서가 결합된 아암은 추적 객체 방향으로 큰 각도로 회전하고 객체를 감지하는 거리 센서가 결합된 아암은 추적 객체 방향으로 작은 각도로 회전하는 것이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 특정 아암의 거리 센서가 객체를 감지하지 못할 경우의 동작을 나타낸 순서도이다.

도 9는 제1 아암의 거리 센서에서는 추적 객체를 감지하지 못하나 제2 아암의 거리 센서에서는 추적 객체를 감지하는 경우의 동작을 나타낸 순서도이다. 이와 반대로 제2 아암의 거리 센서에서는 추적 객체를 감지하지 못하나 제1 아암의 거리 센서에서는 추적 객체를 감지하는 경우에 대해서도 동일한 방식으로 제어가 이루어질 것이다.

도 9를 참조하면, 제1 아암의 제1 거리 센서 및 제2 아암의 거리 센서로부터 추적 객체 감지 여부에 대한 정보를 수신한다(단계 900). 구체적으로 제1 거리 센서는 추적 객체를 감지하지 못한다는 정보 및 제2 거리 센서는 추적 객체를 감지한다는 정보를 수신한다.

해당 정보를 수신한 제어부(200)는 제1 아암을 제2 아암 방향으로 미리 설정된 제1 각도로 회전시킨다(단계 902).

또한, 제어부(200)는 제2 아암을 제1 아암과 동일한 방향으로 제2 각도로 회전 시킨다(단계 904). 앞서 설명한 바와 같이, 제2 각도는 제1 각도에 비해 작게 설정된다.

제1 아암 및 제2 아암의 이동과 함께 인공 지능 교육용 교구를 추적 객체 방향으로 회전 시키기 위해 제1 아암과 인접한 제1 바퀴의 회전 속도를 증가시킨다(단계 906). 제1 바퀴가 제2 바퀴에 비해 상대적으로 큰 속도를 가지면서 인공 지능 교육용 교구는 추적 객체 방향으로 회전한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 각 아암의 각도가 상이할 때 각 아암을 제어하는 원리를 설명한 도면이다.

도 8 및 도 9를 통해 설명한 바와 같이, 그리퍼의 특정 아암에서 추적 객체가 감지되지 않을 경우 각 아암은 독립적으로 회전한다. 이러한 회전으로 인해 두 개의 아암의 각도는 중심을 기준으로 상이해진다.

도 10의 (a)는 특정 아암에서 추적 객체가 감지되지 않아 각 아암을 독립적으로 회전 시킨 상태를 나타낸 도면이다. 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 각 아암의 중심으로부터의 각도는 상이해진다.

도 9의 단계 906을 통해 본 발명의 인공 지능 교육용 교구는 추적 객체 방향으로 회전하게 되며, 이에 따라 각 아암의 각도를 추가적으로 조정한다.

인공 지능 교육용 교구의 회전하면, 각 아암이 중심으로부터 동일한 각도를 가지도록 점차적으로 회전시키면, 도 10의 (b)는 이러한 회전 결과를 나타낸 것이다.

도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 아암(130-1)을 제2 아암(130-2)과 멀어지는 방향으로 회전시켜 두 개의 아암의 중심과의 각도가 점차적으로 동일해지도록 아암(130-1, 130-2) 각도를 조절한다. 물론, 제1 아암(130-1)뿐만 아니라 제2 아암(130-1)도 중심과의 각도를 좁히도록 회전할 수 있을 것이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 그리퍼의 아암 제어 결과 추적 객체의 폭에 따른 아암의 각도를 나타낸 도면이다.

도 7 내지 도 10에 따른 그리퍼 아암의 회전 각도를 제어하게 되면 그리퍼 아암의 각도는 추적 객체의 폭에 따라 지향 각도가 상이해진다. 도 11의 (a)와 같이 추적 객체의 폭이 상대적으로 클 경우 두 개의 아암은 중심으로부터 상대적으로 큰 지향 각도를 가지게 된다. 도 11의 (b)와 같이 추적 객체의 폭이 상대적으로 작을 경우 두 개의 아암은 상대적으로 작은 지향 각도를 가지게 된다.

결국 본 발명의 그리퍼 아암은 곤충의 더듬이와 같이 추적하는 객체를 지향하면서 추적하는 객체의 폭에 따라 그 각도가 조절되어 교구의 동작에 생동감을 줄 수 있어 더 높은 교육 효과를 제공할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (12)

1. 몸체부;
   상기 몸체부의 전방에 결합되고 두 개의 독립적인 아암을 포함하며 물체를 파지하는 그리퍼;
   상기 몸체부의 양측에 결합되는 바퀴; 및
   상기 바퀴 및 상기 그리퍼의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 그리퍼의 제1 아암 및 제2 아암은 독립적으로 회전 가능한 구조를 가지고, 상기 제1 아암의 종단에는 제1 거리 센서가 결합되며, 상기 제2 아암의 종단에는 제2 거리 센서가 결합되고,
   상기 제어부는 상기 제1 거리 센서, 상기 제2 거리 센서의 감지 결과에 기초하여 추적 객체를 추적하도록 상기 제1 아암, 상기 제2 아암 및 상기 바퀴의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 추적 객체와 상기 제1 거리 센서와의 거리(L1) 및 상기 추적 객체와 상기 제2 거리 센서와의 거리(L2)가 미리 설정된 거리(d1)를 유지하도록 상기 바퀴의 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 아암에 결합된 상기 제1 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지되지 않고, 상기 제2 아암에 결합된 제2 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지될 경우, 상기 제1 아암을 상기 제2 아암 방향으로 제1 각도로 회전시키고, 상기 제2 아암을 상기 제1 아암과 동일한 방향으로 제2 각도로 회전시키며, 상기 제1 각도는 상기 제2 각도보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 아암에 결합된 상기 제1 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지되지 않고, 상기 제2 아암에 결합된 제2 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지될 경우, 상기 제1 아암과 인접한 바퀴의 회전 속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 아암에 결합된 상기 제1 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지되지 않고, 상기 제2 아암에 결합된 제2 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지되어 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암이 회전된 후 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암이 중심으로부터 동일한 각도를 가지도록 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암의 각도를 점차적으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부의 상부에에 회전 가능하게 결합되어 천장, 정면 또는 바닥을 촬영하여 영상을 획득하는 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
   
7. 몸체부;
   상기 몸체부의 전방에 결합되고 두 개의 독립적인 아암을 포함하며 물체를 파지하는 그리퍼;
   상기 몸체부의 양측에 결합되는 바퀴;
   상기 몸체부의 상부에 회전 가능하게 결합되는 카메라; 및
   상기 바퀴 및 상기 그리퍼 및 상기 카메라의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 그리퍼의 제1 아암 및 상기 제2 아암은 독립적으로 회전 가능한 구조를 가지고, 상기 제1 아암의 종단에는 제1 거리 센서가 결합되며, 상기 제2 아암의 종단에는 제2 거리 센서가 결합되는 인공 지능 교육용 교구,
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제1 거리 센서, 상기 제2 거리 센서의 감지 결과에 기초하여 추적 객체를 추적하도록 상기 제1 아암, 상기 제2 아암 및 상기 바퀴의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 추적 객체와 상기 제1 거리 센서와의 거리(L1) 및 상기 추적 객체와 상기 제2 거리 센서와의 거리(L2)가 미리 설정된 거리(d1)를 유지하도록 상기 바퀴의 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 아암에 결합된 상기 제1 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지되지 않고, 상기 제2 아암에 결합된 제2 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지될 경우, 상기 제1 아암을 상기 제2 아암 방향으로 제1 각도로 회전시키고, 상기 제2 아암을 상기 제1 아암과 동일한 방향으로 제2 각도로 회전시키며, 상기 제1 각도는 상기 제2 각도보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 아암에 결합된 상기 제1 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지되지 않고, 상기 제2 아암에 결합된 제2 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지될 경우, 상기 제1 아암과 인접한 바퀴의 회전 속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 아암에 결합된 상기 제1 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지되지 않고, 상기 제2 아암에 결합된 제2 거리 센서에서 상기 추적 객체가 감지되어 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암이 회전된 후 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암이 중심으로부터 동일한 각도를 가지도록 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암의 각도를 점차적으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
    
    
    
    
    

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