TWI754285B - 建築模型虛實智能導覽互動學習系統 - Google Patents

Abstract

本發明為有關於一種建築模型虛實智能導覽互動學習系統，主要結構包括一模型主體、複數組裝件、至少一電路元件、複數第一感測元件、一智能裝置、一顯示屏幕、一音訊接收件、一智能應答模組、及一揚聲器。藉上述結構，使用者先將組裝件組合成模型主體，此時使用者對智能裝置進行發問，智能裝置即透過智能應答模組對發問者進行問題回覆，而當使用者以手遮蔽第一感測元件，電路元件即會接收到訊號並將其傳送至電路裝置上，進而使該第一感測元件位置之建築結構呈現於顯示屏幕上，藉此，即可提升學習動力，令使用者了解建築之外形結構與室內設計，同時更能立即對使用者之問題進行答覆。

Description

建築模型虛實智能導覽互動學習系統

本發明為提供一種建築模型虛實智能導覽互動學習系統，尤指一種藉由組裝模型的過程提升學習動力，並針對建築內外部結構進行詳細解說，且得以回答使用者問題的建築模型虛實智能導覽互動學習系統。

按，建築物，係指固定於地面且存有一定時間之人造物，一般用於觀賞或空間的使用。古蹟即為建築物的一種，古蹟是先民在歷史、文化、建築、藝術上的具體遺產或遺址，為了保護具有文化價值的古蹟，後來的人們皆會對古蹟附近的環境進行整修，規劃導覽路線，並且予以各種關於古蹟之介紹，藉以使未來的人們得以清楚看到並了解曾經的歷史。

從前欲目睹壯觀的古蹟，都需前往現場才得以進行觀賞，後因網路的普及，人們可以在網路上看到關於古蹟之相關圖片與介紹，然僅觀賞圖片係無法體會古蹟之雄偉，因此後人則研發出一種立體書，立體書會因書中紙張的割畫與摺疊，使得翻開時紙張以立體的方式呈現，如同一紙製之模型般，藉以吸引孩童的注意力，並且令古蹟產生栩栩如生的感覺。

然上述立體書於使用時，存在下列問題與缺失尚待改進：

第一，即便具有立體感，許多青少年孩童依然會對書本產生抗拒，因此古蹟相關之立體書仍無法吸引大部分孩童觀看與學習。

第二，大部分古蹟之介紹書籍僅對古蹟之建設日期、建設人物及建造歷史進行講述，並未針對古蹟之內外部建築結構詳細解說。

第三，當遇到問題且書本上並未記載時，無法立即取得答案。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本發明之申請人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，本發明之申請人有鑑於上述缺失，乃蒐集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種藉由組裝模型的過程提升學習動力，並針對建築內外部結構進行詳細解說，且得以回答使用者問題的建築模型虛實智能導覽互動學習系統之發明專利者。

本發明之主要目的在於：透過第一感測元件偵測訊號，以使顯示屏幕呈現對應於該第一感測元件位置處之外形結構與室內設計，藉以對整體建築結構進行詳細解說。

本發明之再一主要目的在於：透過智能裝置上音訊接收件、智能應答模組、及揚聲器之搭配結構，當使用者遇到問題時得以直接對智能裝置進行提問，而智能裝置則會立即尋找答案並回答，藉以在當下解決使用者之問題。

本發明之又一主要目的在於：令使用者得以親手將組裝件組合成模型主體，藉由模型組裝的過程來提升使用者之學習動力。

為達上述目的，本發明之主要結構包括：一模型主體，模型主體由複數組裝件組合而成，模型主體中設有至少一電路元件，組裝件上設有複數第一感測元件，且第一感測元件資訊連結電路元件，此外還有一智能裝置，智能裝置中設有一電路裝置，電路裝置係資訊連結電路元件，智能裝置上還設有一顯示屏幕、一音訊接收件、一智能應答模組、及一揚聲器。

透過上述結構，使用者先將各個組裝件組合成模型主體，此時向智能裝置提出模型相關之問題，智能裝置上之音訊接收件接收到語音訊號後，即會將語音訊號傳送至智能應答模組中，智能應答模組對語音訊號進行評估與分析後，則透過揚聲器將問題之答覆播放而出，藉以在當下解決使用者之問題。

此時因第一感測元件資訊連結電路元件，而電路元件資訊連結電路裝置，故當某一組裝件上之第一感測元件偵測到訊號時，即會將訊號透過電路元件傳送至電路裝置上，再經由顯示屏幕呈現出該組裝件位置處之外形結構 與室內設計，藉以令使用者清楚了解模型主體之建築結構。

使用者親手將組裝件組合成模型主體之設計，得以提升使用者之學習動力，而各個第一感測元件設置在各個組裝件上，令使用者得以觀看模型主體不同位置處之建築內外部結構，此外更透過智能裝置之智能應答模組，令使用者得以在產生問題的當下立即獲得解答。

藉由上述技術，可針對習用立體書所存在之不具足夠的吸引力、未針對建築內外部結構進行詳細解說、及產生問題時無法立即獲得解答的問題點加以突破，達到上述優點之實用進步性。

1、1a、1b:模型主體

11:組裝件

111:屋頂組裝件

112:牆壁組裝件

113:底板組裝件

12:電路元件

13、13a、13c:第一感測元件

2、2a、2b:智能裝置

21、21b:電路裝置

211b:組裝教學單元

212b:擬人影像單元

22、22a、22b:顯示屏幕

23:音訊接收件

24:智能應答模組

241:語音辨識單元

242:斷詞單元

243:語意資料庫

25、25b:揚聲器

3a:展示架體

31a、31c:第二感測元件

4c:虛擬實境配戴裝置

41c:畫面選擇單元

第一圖 係為本發明較佳實施例之立體透視圖。

第二圖 係為本發明較佳實施例之模型主體分解圖。

第三圖 係為本發明較佳實施例之組裝示意圖。

第四圖 係為本發明較佳實施例之問答示意圖。

第五圖 係為本發明較佳實施例之外形結構示意圖。

第六圖 係為本發明較佳實施例之室內設計示意圖。

第七圖 係為本發明再一較佳實施例之立體圖。

第八圖 係為本發明再一較佳實施例之呈現示意圖。

第九圖 係為本發明又一較佳實施例之組裝教學示意圖。

第十圖 係為本發明又一較佳實施例之問答示意圖。

第十一圖 係為本發明另一較佳實施例之配戴示意圖。

第十二圖 係為本發明另一較佳實施例之呈現示意圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。

請參閱第一圖及第二圖所示，係為本發明較佳實施例之立體透視 圖及模型主體分解圖，由圖中可清楚看出本發明包括：

一模型主體1，該模型主體1係由複數組裝件11組合而成；

至少一電路元件12，該電路元件12設於該模型主體1中；

複數第一感測元件13，該些第一感測元件13設於該些組裝件11上，且該些第一感測元件13資訊連結該電路元件12；

一智能裝置2，該智能裝置2中設有一資訊連結該電路元件12之電路裝置21；

一顯示屏幕22，該顯示屏幕22設於該智能裝置2上，當各該第一感測元件13感測到訊號時，即會將訊號依序由該電路元件12、該電路裝置21，傳送到該顯示屏幕22上，以呈現各該第一感測元件13對應位置之建築結構解說影像；

一音訊接收件23，該音訊接收件23係供接收使用者發問之語音訊號；

一智能應答模組24，該智能應答模組24係對該音訊接收件23接收之語音訊號進行評估，並且決策如何進行回答；及

一揚聲器25，該揚聲器25係供發出語音，以對使用者之問題進行答覆。

較佳地，模型主體1之外觀以西門紅樓古蹟為例，但不設限於何種類型之建築物。

較佳地，顯示屏幕22係以觸控顯示螢幕為例。

較佳地，電路元件12與電路裝置21皆為PCB印刷電路板，且電路元件12之數量以一個為例。

較佳地，第一感測元件13係為光敏電阻。

較佳地，智能裝置2係為機器人態樣，但不予以設限。

較佳地，音訊接收件23為麥克風，揚聲器25為喇叭。

較佳地，智能應答模組24包含有一語音辨識單元241、一斷詞單元242、及一語意資料庫243。

較佳地，組裝件11包含有一屋頂組裝件111、複數牆壁組裝 件112、及一底板組裝件113，牆壁組裝件112之數量以八個為例，且電路元件12係設於底板組裝件113上。

較佳地，第一感測元件13之數量以三個為例，其一設於屋頂組裝件111上，其二則設於牆壁組裝件112上，並且分別位於牆壁組裝件112上牆壁及窗口之位置處。

較佳地，各個組裝件11之結合方式以凹凸卡合為例。

較佳地，光敏電阻與電路元件12係透過杜邦線彼此資訊連結，但不予以設限。

較佳地，電路元件12與電路裝置21係透過Wifi彼此資訊連結，但不予以設限。

藉由上述之說明，已可了解本技術之結構，而依據這個結構之對應配合，即可藉由組裝模型的過程提升學習動力，並針對建築內外部結構進行詳細解說，且在使用者產生問題的當下立即回答，而詳細之解說將於下述說明。

再請同時配合參閱第一圖至第六圖所示，係為本發明較佳實施例之立體透視圖至室內設計示意圖，藉由上述構件組構時，由圖中可清楚看出，本發明可視為一組商品，當使用者取得此商品時，其係具有一智能裝置2及複數組裝件11，將各個組裝件11拼湊組合即可成為模型主體1，此時，使用者向智能裝置2提出關於模型主體1之問題，智能裝置2即會對問題進行分析並回答。

首先，智能裝置2上之音訊接收件23會接收使用者所發出的語音訊號，而電路裝置21則會將語音訊號傳送至智能應答模組24中，智能應答模組24之語音辨識單元241會先將該語音訊號進行辨識，以確認使用者所述說的文字，接著透過斷詞單元242將確認後之文字進行斷詞，例如當使用者說出「我想知道西門紅樓的歷史」，而斷詞單元242即會將該句話斷詞成為「西門紅樓」及「歷史」，再來，智能應答模組24會將斷詞後之單字於語意資料庫243進行搜索，藉以尋找關於「西門紅樓歷史」之資料，最後再由揚聲器25發出答覆語音，進而令使用者在產生問題的當下，得以立即得到解答 。(即第四圖顯示屏幕22中之「歷史介紹」)

而當使用者對模型主體1已有初步的了解之後，即可對其建築結構進行深入的探討。由上所述，在各個組裝件11組合而成的同時，第一感測元件13係藉由杜邦線與設於底板組裝件113上之電路元件12資訊連結，又電路元件12係與電路裝置21資訊連結，因此當使用者以手指遮擋住第一感測元件13時，第一感測元件13即會因光線亮度的降低而產生訊號，並且將訊號依序由電路元件12、電路裝置21傳送至顯示屏幕22上，而顯示屏幕22即會呈現受遮擋的第一感測元件13，該位置處之建築外形結構。

受遮擋之第一感測元件13，可為位於牆壁組裝件112上或屋頂組裝件111上之第一感測元件13，本實施例中，係以使用者遮擋位於屋頂組裝件111上之第一感測元件13為例，如此，顯示屏幕22則會呈現屋頂之圖像以及其相關介紹(第五圖以「XXXXXXX」來表示)，此外，圖像為可360°旋轉之立體圖像(第五圖以上下左右箭頭來表示)，令使用者能以手指滑動顯示屏幕22，藉以觀看屋頂不同角度之結構(如第五圖顯示屏幕22所呈現之畫面所示)。此外，在顯示屏幕22呈現外形結構時，下方會有一觀看室內設計之按鍵(如第五圖顯示屏幕22中呈現)，當使用者按下該按鍵，即呈現該第一感測元件13位置處之建築室內設計(如第六圖顯示屏幕22所呈現之畫面)，且觀看建築之室內設計時，顯示屏幕22下方則會有一觀看外形結構之按鍵(如第六圖顯示屏幕22中呈現)，藉此，使用者即可清楚觀看到模型主體1之外形結構及室內設計。

透過上述結構與動作，使用者親手將組裝件11拼湊組合成模型主體1之過程，不僅提升了使用者對本發明的好奇心，同時更激發了使用者之學習動力，在完成組裝後更能獲得成就感，另外，智能裝置2中音訊接收件23、智能應答模組24、與揚聲器25之配合，令使用者在產生問題的當下，即可立即獲得解答，而各個不同位置處之第一感測元件13，係詳細的解說整個模型主體1之建築結構，配合著其外形結構與室內設計，進而讓使用者對該模型主體1有了更加深入的了解。

本實施例之模型主體1以古蹟態樣為例，然模型主體1亦可為大 樓之模型，如此即可用於房屋之預售，藉以在房屋未完全建設完畢時，透過模型主體1與智能裝置2的搭配，使買家清楚了解房屋之外形結構與室內設計。

再請同時配合參閱第七圖及第八圖所示，係為本發明再一較佳實施例之立體圖及呈現示意圖，藉由上述構件組構時，由圖中可清楚看出，本實施例與上述實施例為大同小異，本實施例中，模型主體1a與智能裝置2a係設於一展示架體3a上，而展示架體3a上設有至少一第二感測元件31a，且第二感測元件31a資訊連結電路元件。

較佳地，第二感測元件31a係為光敏電阻，且其數量以四個為例。

較佳地，第二感測元件31a係透過杜邦線與電路元件彼此資訊連結。

展示架體3a之結構，得以將模型主體1a與智能裝置2a間接相連，攜帶時僅需拿取展示架體3a，等同於拿起設於展示架體3a上之模型主體1a與智能裝置2a，藉以提升本發明之便利性。

而上述實施例中，使用者須先遮蔽位於組裝件上之第一感測元件13a，由顯示屏幕22a顯示外形結構後，再點擊顯示屏幕22a中「觀看室內設計」之按鍵才得以看到模型主體1a之室內設計，此設計係為了避免直接將觀看室內設計之第一感測元件13a設於組裝件上時，與觀看外形結構之第一感測元件13a產生衝突，因此，將第二感測元件31a設於展示架體3a上，會因展示架體3a之位置非對應於模型主體1a，而與第一感測元件13a產生區隔。

第二感測元件31a係用於直接觀看模型主體1a之室內設計，當使用者欲觀看時即依照上述較佳實施例之操作方式，遮蔽第二感測元件31a，即可於顯示屏幕22a上看到模型主體1a之室內結構(如第八圖顯示屏幕22a呈現之畫面)，而各個不同的第二感測元件31a即對應於各個不同位置處之室內設計，藉以提升整體操作過程之流暢性。

再請同時配合參閱第九圖及第十圖所示，係為本發明又一較佳實施例之組裝教學示意圖及問答示意圖，藉由上述構件組構時，由圖中可清楚看 出，本實施例與上述實施例為大同小異，本實施例中，電路裝置21b中設有一組裝教學單元211b、及一擬人影像單元212b。

當使用者正在進行模型主體1b之組裝時，可透過組裝教學單元211b將組裝之步驟顯示於顯示屏幕22b上(以第九圖顯示屏幕22b中「步驟一」表示)，如此，使用者即可依照步驟進行拼湊組裝，藉以避免自行組裝錯誤的情況發生，並且降低整體組裝過程之困難度。

而當使用者組裝完，開始對智能裝置2b進行提問時，智能裝置2b透過擬人影像單元212b之結構，會於顯示屏幕22b上產生眼睛與鼻子之影像(以第十圖顯示屏幕22b中笑臉圖案表示)，藉以令整個顯示屏幕22b好似一人臉般，且智能裝置2b上之揚聲器25b在對使用者的問題進行答覆時，由擬人影像單元212b產生之眼睛與鼻子的影像，會隨著發出的語音一起動作，藉以令智能裝置2b更加生動，提升使用者之學習動力。

再請同時配合參閱第十一圖及第十二圖所示，係為本發明另一較佳實施例之配戴示意圖及呈現示意圖，藉由上述構件組構時，由圖中可清楚看出，本實施例與上述實施例為大同小異，本實施例中，電路元件資訊連結有至少一虛擬實境配戴裝置4c，且虛擬實境配戴裝置4c上具有一畫面選擇單元41c。

較佳地，虛擬實境配戴裝置4c之數量以三個為例，且分別為一VR眼罩及兩VR手把。

當使用者戴上VR眼罩時，會進入虛擬實境中，此時依照上述之建築結構影像觀看流程，以手指遮蔽第一感測元件13c或第二感測元件31c，眼前影像即會轉變為建築之外形結構或室內設計，而使用者可於其中進行360°環繞觀賞，進而產生身歷其境之感受。

同時透過畫面選擇單元41c，虛擬環境中還會具有選擇方塊(如第十二圖中「室內設計(一)」、「室內設計(二)」、「室內設計(三)」、及「室內設計(四)」所示)，以令使用者直接於虛擬環境中挑選欲觀賞之不同位置處的外形結構或室內設計，僅需依靠VR手把，即可於虛擬環境中對各個方塊進行點擊，如此，當使用者欲切換畫面時，則無需先拔除眼罩再重新點擊第一感測元件1 3c或第二感測元件31c，而是直接於虛擬環境中即可進行切換。

透過上述虛擬實境配戴裝置4c之結構，即可令使用者產生遊覽古蹟現場之感受，並且透過畫面選擇單元41c可提升整體操作過程之流暢性。

惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

是以，本發明之建築模型虛實智能導覽互動學習系統可改善習用之技術關鍵在於：

第一，透過第一感測元件13偵測訊號，以使顯示屏幕22呈現對應於該第一感測元件13位置處之外形結構與室內設計，藉以對整體建築結構進行詳細解說。

第二，透過智能裝置2上音訊接收件23、智能應答模組24、及揚聲器25之搭配結構，當使用者遇到問題時得以直接對智能裝置2進行提問，而智能裝置2即會立即尋找答案並回答，藉以在當下解決使用者之問題。

第三，令使用者得以親手將組裝件11組合成模型主體1，藉由模型組裝的過程來提升使用者之學習動力。

第四，透過展示架體3a與第二感測元件31a之結構，提升整體攜帶之便利性與操作過程之流暢性。

第五，透過組裝教學單元211b之結構，藉以降低組裝過程之困難度。

第六，透過擬人影像單元212b之結構，使智能裝置2b於回答問題時更加生動，藉以對使用者產生吸引力。

第七，透過虛擬實境配戴裝置4c之結構，令使用者產生身歷其境之感受。

第八，透過畫面選擇單元41c之結構，藉以提升整體操作過程之流暢性。

綜上所述，本發明之建築模型虛實智能導覽互動學習系統於使用 時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本發明，以保障申請人之辛苦研發，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，申請人定當竭力配合，實感德便。

1:模型主體

13:第一感測元件

2:智能裝置

21:電路裝置

22:顯示屏幕

23:音訊接收件

24:智能應答模組

241:語音辨識單元

242:斷詞單元

243:語意資料庫

25:揚聲器

Claims (7)

1. 一種建築模型虛實智能導覽互動學習系統，其主要包括：一模型主體，該模型主體係由複數組裝件組合而成；至少一電路元件，該電路元件設於該模型主體中；複數第一感測元件，該些第一感測元件設於該些組裝件上，且該些第一感測元件資訊連結該電路元件；一智能裝置，該智能裝置中設有一資訊連結該電路元件之電路裝置；一顯示屏幕，該顯示屏幕設於該智能裝置上，當各該第一感測元件感測到訊號時，即會將訊號依序由該電路元件、該電路裝置，傳送到該顯示屏幕上，以呈現各該第一感測元件對應位置之建築結構解說影像；一組裝教學單元，該組裝教學單元設於該電路裝置上，係供於該顯示屏幕中顯示組裝之教學步驟；一展示架體，該模型主體與該智能裝置設於該展示架體上，且該展示架體上設有至少一資訊連結該電路元件之第二感測元件；一音訊接收件，該音訊接收件係供接收使用者發問之語音訊號，並將語音訊號傳送至電路裝置上；一智能應答模組，該智能應答模組係對該音訊接收件接收之語音訊號進行評估，並且決策如何回答；及一揚聲器，該揚聲器係供發出智能應答模組產生之回答語音，以對使用者之問題進行答覆。
2. 如申請專利範圍第1項所述之建築模型虛實智能導覽互動學習系統，其中該電路元件資訊連結至少一虛擬實境配戴裝置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之建築模型虛實智能導覽互動學習系統，其中該虛擬實境配戴裝置上具有一畫面選擇單元。
4. 如申請專利範圍第1項所述之建築模型虛實智能導覽互動學習系統，其中該電路裝置上設有一擬人影像單元，係供於該顯示屏幕中以表情圖像模擬人的口語動作。
5. 如申請專利範圍第1項所述之建築模型虛實智能導覽互動學習系統，其中該些第一感測元件係為光敏電阻。
6. 如申請專利範圍第1項所述之建築模型虛實智能導覽互動學習系統，其中該第二感測元件係為光敏電阻。
7. 如申請專利範圍第1項所述之建築模型虛實智能導覽互動學習系統，其中該智能應答模組具有一用於辨識使用者發出之語音訊號的語音辨識單元、一用於決策語音訊號中之關鍵字的斷詞單元、及一含有各個關鍵字相對應資料之語意資料庫。

Images