KR20240040347A - 자율 주행 교육을 위한 인공 지능 교육용 교구 - Google Patents

Abstract

자율 주행 교육을 위한 인공 지능 교육용 교구가 개시된다. 개시된 교구는 몸체부; 상기 몸체부의 전방에 결합되고 두 개의 독립적인 아암을 포함하며 물체를 파지하는 그리퍼; 상기 몸체부에 회전 가능하게 결합되는 카메라; 상기 몸체부의 양측에 결합되는 바퀴; 및 상기 바퀴, 카메라 및 상기 그리퍼의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 사용자의 지정 또는 주변 환경에 따라 결정되는 모드에 기초하여 상기 카메라의 회전 각도를 제어하고, 상기 카메라에 의해 획득된 영상을 분석하여 상기 바퀴의 움직임을 제어한다. 개시된 교구에 의하면, 다양한 방법으로 자율 주행을 가능하도록 하여 자율 주행에 대한 적절한 교육을 체험할 수 있도록 하고 실제의 도로 환경과 같은 조건이 주어질 때 이루어지는 자율 주행을 현실적으로 체험할 수 있는 장점이 있다.

Description

자율 주행 교육을 위한 인공 지능 교육용 교구{Artificial Intelligence Education Apparatus for Education of Automatic Driving}

본 발명은 인공 지능 교육용 교구에 관한 것으로서, 자율 주행 교육을 위한 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 적절한 자율 주행에 대한 교육을 체험할 수 있는 적절한 구조를 제공하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명의 실시예들은 다양한 방법으로 자율 주행을 가능하도록 하여 자율 주행에 대한 적절한 교육을 체험할 수 있는 인공지능 교육용 교구를 제안한다.

본 발명의 실시예들은 실제의 도로 환경과 같은 조건이 주어질 때 이루어지는 자율 주행을 현실적으로 체험할 수 있는 인공지능 교육용 교구를 제안한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 몸체부; 상기 몸체부의 전방에 결합되고 두 개의 독립적인 아암을 포함하며 물체를 파지하는 그리퍼; 상기 몸체부에 회전 가능하게 결합되는 카메라; 상기 몸체부의 양측에 결합되는 바퀴; 및 상기 바퀴, 카메라 및 상기 그리퍼의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 사용자의 지정 또는 주변 환경에 따라 결정되는 모드에 기초하여 상기 카메라의 회전 각도를 제어하고, 상기 카메라에 의해 획득된 영상을 분석하여 상기 바퀴의 움직임을 제어하는 인공 지능 교육용 교구가 제공된다.

상기 제어부는 제1 모드에서 상기 카메라가 천장을 향하도록 상기 카메라의 회전 각도를 설정하고 상기 카메라에 의해 획득된 영상을 기초로 상기 교구의 위치를 판단한다.

상기 제어부는 제2 모드에서 상기 카메라가 정면을 향하도록 상기 카메라의 회전 각도를 설정하고 상기 카메라에 의해 획득된 영상을 분석하여 이동 경로를 설정한다.

상기 제어부는 제3 모드에서 상기 카메라가 바닥부를 향하도록 상기 카메라의 회전 각도를 설정하고 상기 카메라에 의해 획득된 차선을 분석하여 이동 경로를 설정한다.

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 결합된다.

상기 제어부는 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암을 회전시키면서 상기 거리 센서로부터 장애물과의 거리 정보를 획득하고, 상기 장애물과의 거리 정보에 기초하여 이동 경로를 설정한다.

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 결합되며, 상기 제어부는 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암을 회전시키면서 상기 거리 센서로부터 장애물과의 거리 정보를 획득하고, 상기 장애물과의 거리 정보에 기초하여 이동 경로를 설정하는 인공 지능 교육용 교구가 제공된다.

본 발명에 의하면, 다양한 방법으로 자율 주행을 가능하도록 하여 자율 주행에 대한 적절한 교육을 체험할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 실제의 도로 환경과 같은 조건이 주어질 때 이루어지는 자율 주행을 현실적으로 체험할 수 있는 인공지능 교육용 교구를 제안한다.

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 제1 모드에서 카메라의 회전 제어를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 제2 모드에서의 카메라의 회전 제어를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 제3 모드에서의 카메라의 회전 제어를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 제3 모드에서의 카메라의 회전 제어의 또 다른 예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 그리퍼의 각 아암을 펼친 상태를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 그리퍼의 아암에 설치된 거리 센서를 통해 자율 주행을 수행하는 일례를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에 구비되는 제어부의 상세 구성을 도시한 블록도이다.

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 제어부가 내장되며, 제어부는 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 제어부로 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 교구의 카메라(110)는 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, 제1 모드에서 카메라는 인공 지능 교육용 교구의 상면(예를 들어, 실내의 천장)을 바라보도록 설정될 수 있다.

도 2의 (a)는 제2 모드에서의 카메라의 회전 상태를 나타낸 도면이며, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 카메라가 인공 지능 교육용 교구의 정면을 촬영하도록 회전되어 있다.

도 2의 (b)는 제3 모드에서의 카메라의 회전 상태를 나타낸 도면이며, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 카메라가 인공 지능 교육용 교구가 서 있는 바닥부를 촬영하도록 회전되어 있다.

예를 들어, 객체 인식을 위한 제2 모드에서는 도 2의 (a)와 같이 카메라가 정면을 바라보도록 회전 각도가 설정될 수 있을 것이다. 또한, 차선을 따라가는 자율 주행 모드에서는 도 2의 (b)와 같이 카메라가 바닥을 바라보도록 회전 각도가 설정될 수 있을 것이다.

인공 지능 교육용 교구의 모드는 사용자에 의해 설정될 수도 있으며, 주변 환경을 인지하여 자동적으로 설정될 수도 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 제어부에 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.

이와 달리, 도 1에는 도시되어 있지 않으나 바퀴의 축이 회전하면서 회전 이동이 가능하도록 할 수도 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

몸체부(100)의 정면에는 그리퍼(130)가 결합된다. 그리퍼(130)는 전방에 있는 물체를 파지하는 기능을 할 수 있으며, 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.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1 아암(130-1)의 종단에는 제1 거리 센서가 결합되고, 제2 아암(130-2)의 종단에는 제2 거리 센서가 결합된다. 거리 센서로는 다양한 종류의 거리 센서가 사용될 수 있다. 예를 들어, 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서 등이 사용될 수 있을 것이다. 물론 이외에도 다른 종류의 거리 센서가 사용될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 제1 모드에서 카메라의 회전 제어를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 인공 지능 교육용 교구는 천장을 향하도록 설정되어 있다. 본 실시예에서 이 경우의 카메라의 각도를 0도라고 정의한다. 이와 같이 제1 모드에서 카메라의 각도가 0도일 경우 카메라는 천장에 형성된 특징 구조를 획득할 수 있다. 제1 모드에서 천장의 형성된 특징을 획득함으로써 자신의 위치를 획득할 수 있다. 예를 들어, 천장에 설치된 조명 또는 천장에 형성된 구조물을 파악하여 현재 위치를 파악하고 본 발명의 인공 지능 교육용 교구가 다른 위치로 옮겨졌을 때 본래의 위치로 회귀하는데 카메라로 촬영된 영상이 사용될 수 있다.

다른 위치에서 본래의 위치로 회귀하기 위해 다양한 알고리즘이 사용될 수도 있으며 신경망 연산을 통해 본래의 위치로 회귀하는 동작이 제어될 수도 있을 것이다.

제1 모드는 별도의 도로 또는 차선이 형성되지 않은 실내에서 인공 지능 교육용 교구의 이동에 적용되는 모드이며, 앞서 설명한 바와 같이 제1 모드의 설정은 사용자에 의해 지정될 수도 있으며 실내 환경을 파악하여 자동적으로 인공 지능 교육용 교구의 제어부가 모드를 설정할 수도 있을 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 제2 모드에서의 카메라의 회전 제어를 나타낸 도면이다.

제2 모드는 구조물들을 파악하면서 자율 주행을 수행하는 모드로서 본 발명의 인공 지능 교육용 교구보다 위에 위치하고 있는 객체를 감지하는 모드이다.

도 4를 참조하면, 인공 지능 교육용 교구가 움직이는 중 신호등이 포착될 경우 신호등의 상태에 기초하여 움직임이 제어될 수 있다. 인공 지능 교육용 교구보다 위에 있는 객체를 감지하기 위해 카메라의 회전 각도는 약 80도로 설정될 수 있다.

제2 모드 역시 사용자에 의해 임의로 설정되거나 인공 지능 교육용 교구가 실내 환경을 파악하여 제어부가 모드를 설정할 수도 있다.

예를 들어, 인공 지능 교육용 교구가 차선을 보면서 주행하는 모드일 경우 인공 지능 교육용 교구의 상부에 있는 객체의 일부가 카메라에 촬영될 수 있다. 이 때, 제어부는 인공 지능 교육용 교구의 모드를 제2 모드로 변환하고, 카메라의 각도를 변환하여 상부에 위치하는 객체 전부를 촬영할 수 있다. 인공 지능 교육용 교구의 제어부는 촬영된 객체를 분석하여 움직임을 제어한다. 예를 들어, 촬영된 객체가 신호등일 경우 신호등의 색체를 분석하여 움직임 여부를 결정한다. 파란색일 경우 인공 지능 교육용 교구의 움직임을 유지하며 빨간색일 경우 인공 지능 교육용 교구의 움직임을 중지시킨다.

또 다른 예로, 촬영된 객체가 표시판이거나 지시자일 경우 표시판 또는 지시자의 정보를 분석하여 인공 지능 교육용 교구의 움직임을 결정할 수 있다. 예를 들어, 지시지가 오른쪽으로의 회전을 지시하는 지시자일 경우 제어부는 해당 방향으로 인공 지능 교육용 교구가 움직이도록 움직임을 제어한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 제3 모드에서의 카메라의 회전 제어를 나타낸 도면이다.

본 발명에서 제3 모드는 바닥부의 차선 또는 장애물을 보면서 자율 주행을 수행하는 모드이다. 이때, 카메라의 회전 각도는 90도 이상으로 설정되며, 도 5에서는 카메라의 각도가 130도인 경우가 도시되어 있다.

제3 모드 역시 사용자에 의해 설정될 수도 있고 주변 환경에 따라 제어부에 의해 설정될 수도 있다. 도 5를 참조하면, 제3 모드에서 카메라가 바닥부를 향하도록 설정되면, 인공 지능 교육용 교구는 카메라를 통해 차선을 인식한다. 인공 지능 교육용 교구의 제어부는 카메라를 통해 인식되는 차선을 따라 인공 지능 교육용 교구가 이동하도록 제어한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차선의 인식 및 움직임 제어는 신경망 연산을 통해 이루어질 수 있다. 인공 지능 교육용 교구는 카메라의 포착된 영상을 신경망에 입력하고 신경망은 포착된 영상을 분석하여 차량의 움직임 정보를 제어할 수 있을 것이다. 물론, 제어부는 카메라로부터 포착된 영상으로부터 차선을 인식하고 차선의 방향을 판단하여 인공 지능 교육용 교구의 움직임을 제어할 수도 있을 것이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 제3 모드에서의 카메라의 회전 제어의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 제3 모드에서 인공 지능 교육용 교구의 주행 중 장애물을 감지하는 경우가 도시되어 있다. 제3 모드에서는 장애물을 정확히 인지하기 위해 카메라의 회전 각도를 변경시킬 수 있다. 일례로, 도 6에는 카메라의 각도가 100도로 변화된 경우가 도시되어 있다. 도 6에는 인공 지능 교육용 교구의 전방에 자전거가 위치하고 있으며, 제어부는 전방의 장애물의 전체 형상을 정확히 인지하기 위해 카메라의 회전 각도를 변화시킨다.

인공 지능 교육용 교구의 제어부는 장애물이 감지될 경우 장애물을 피해 이동하도록 움직임을 제어한다. 인공 지능 교육용 교구의 제어부는 카메라로부터 포착된 영상으로부터 장애물 영역을 판단하고 장애물 영역을 피해 목표 위치로 이동하도록 움직임을 제어할 수 있다. 물론, 신경망을 이용하여 장애물의 회피 및 이동이 제어될 수도 있을 것이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 그리퍼의 각 아암을 펼친 상태를 나타낸 도면이다.

도 7을 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 7과 같이 물체를 파지하는 기능뿐만 아니라 장애물의 존재 여부에 대한 정보를 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.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에서 그리퍼의 아암에 설치된 거리 센서를 통해 자율 주행을 수행하는 일례를 나타낸 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구는 차선이 그려지지 않은 통로에서 자율 주행이 가능하도록 회전 가능한 그리퍼 아암의 종단에 거리 센서(400, 410)를 설치한다.

인공 지능 교육용 교구의 아암은 회전하면서 전방 장애물(예를 들어, 통로의 벽)과의 거리를 측정한다. 예를 들어, 도 8과 같이 두 개의 아암이 서로 180도를 이루도록 한 상태에서 제1 아암의 거리 센서(400) 및 제2 아암의 거리 센서(410)는 전방에 장애물이 존재하는지 여부를 판단한다. 도 8의 A 위치에 존재하는 인공 지능 교육용 교구는 교구의 양 사이드에 장애물(벽)이 존재한다는 것을 인지할 수 있다. 이때, 교구의 양 사이드에 장애물이 존재하므로 교구의 제어부는 교구가 직진하도록 제어한다.

인공 지능 교육용 교구가 B 위치에 존재할 때 교구는 아암을 회전하면서 교구의 전방 및 우측부에는 장애물이 존재하나 좌측부에는 장애물이 존재하지 않는 것을 확인할 수 있다. 이때, 인공 지능 교육용 교구의 제어부는 교구가 좌회전을 하도록 제어한다.

또한, 인공 지능 교육용 교구가 C 위치에 존재할 때도 교구는 아암을 회전하면서 교구의 전방 및 우측부에는 장애물이 존재하나 좌측부에는 장애물이 존재하지 않는 것을 확인할 수 있다. 이에, 인공 지능 교육용 교구의 제어부는 교구가 좌회전을 하도록 제어한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 지능 교육용 교구에 구비되는 제어부의 상세 구성을 도시한 블록도이다.

도 9를 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), 바퀴 회전 속도 제어부(540) 및 모드 설정부(550)를 포함한다.

모드 설정부(550)는 인공 지능 교육용 교구의 모드의 설정하는 기능을 하며, 앞서 설명한 바와 같이 모드는 사용자에 의해 지정될 수도 있고 주변 상태에 따라 자동적으로 모드를 결정할 수 있다.

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, 제1 모드일 경우 카메라 회전 각도 제어부(500)는 카메라가 천장을 향하도록 카메라의 각도를 설정한다. 제2 모드일 경우 카메라 회전 각도 제어부(500)는 카메라가 인공 지능 교육용 교구의 정면을 바라보도록 회전시킨다. 제3 모드일 경우, 카메라 회전 각도 제어부(500)는 카메라가 바닥부를 바라보도록 카메라를 회전시킨다.

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)에서 분석되는 거리 정보는 바퀴 회전 속도 제어부(540)에서 바퀴 회전 속도를 결정하기 위한 기초 정보로 사용될 수 있다.

그리퍼 회전 각도 제어부(530)는 자율 주행 모드일 경우 그리퍼의 각 아암의(130-1, 130-2)의 회전 각도를 제어한다.

본 발명은 카메라의 회전 각도 및 아암의 회전 각도를 조절하여 인공 지능 교육용 교구의 자율 주행이 가능하도록 하여 유아 및 아동들에게 인공 지능을 용이하게 이해할 수 있게 하여 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 (11)

1. 몸체부;
   상기 몸체부의 전방에 결합되고 두 개의 독립적인 아암을 포함하며 물체를 파지하는 그리퍼;
   상기 몸체부에 회전 가능하게 결합되는 카메라;
   상기 몸체부의 양측에 결합되는 바퀴; 및
   상기 바퀴, 카메라 및 상기 그리퍼의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 제어부는 사용자의 지정 또는 주변 환경에 따라 결정되는 모드에 기초하여 상기 카메라의 회전 각도를 제어하고, 상기 카메라에 의해 획득된 영상을 분석하여 상기 바퀴의 움직임을 제어하는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 제1 모드에서 상기 카메라가 천장을 향하도록 상기 카메라의 회전 각도를 설정하고 상기 카메라에 의해 획득된 영상을 기초로 상기 교구의 위치를 판단하는 인공 지능 교육용 교구.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 제2 모드에서 상기 카메라가 정면을 향하도록 상기 카메라의 회전 각도를 설정하고 상기 카메라에 의해 획득된 영상을 분석하여 이동 경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 제3 모드에서 상기 카메라가 바닥부를 향하도록 상기 카메라의 회전 각도를 설정하고 상기 카메라에 의해 획득된 차선을 분석하여 이동 경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
   
5. 제1항에 있어서,
   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 결합되는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암을 회전시키면서 상기 거리 센서로부터 장애물과의 거리 정보를 획득하고, 상기 장애물과의 거리 정보에 기초하여 이동 경로를 설정하는 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 결합되며,
   상기 제어부는 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암을 회전시키면서 상기 거리 센서로부터 장애물과의 거리 정보를 획득하고, 상기 장애물과의 거리 정보에 기초하여 이동 경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는 사용자의 지정 또는 주변 환경에 따라 결정되는 모드에 기초하여 상기 카메라의 회전 각도를 제어하고, 상기 카메라에 의해 획득된 영상을 분석하여 상기 바퀴의 움직임을 제어하는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는 제1 모드에서 상기 카메라가 천장을 향하도록 상기 카메라의 회전 각도를 설정하고 상기 카메라에 의해 획득된 영상을 기초로 상기 교구의 위치를 판단하는 인공 지능 교육용 교구.
   
10. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 제2 모드에서 상기 카메라가 정면을 향하도록 상기 카메라의 회전 각도를 설정하고 상기 카메라에 의해 획득된 영상을 분석하여 이동 경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.
    
11. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 제3 모드에서 상기 카메라가 바닥부를 향하도록 상기 카메라의 회전 각도를 설정하고 상기 카메라에 의해 획득된 차선을 분석하여 이동 경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 인공 지능 교육용 교구.