WO2016148323A1

WO2016148323A1 - 구동체의 동작 패턴 프로그래밍 학습 키트

Info

Publication number: WO2016148323A1
Application number: PCT/KR2015/002656
Authority: WO
Inventors: 서동철; 김연태
Original assignee: 서동철
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2016-09-22

Abstract

본 발명은 유아나 초등학교 저학년의 어린이와 같이 작동 부품에 대한 깊은 이해가 없이도 쉽게 조작이 가능하며, 구동체의 동작 패턴 구현을 위한 프로그래밍의 이해와 경험을 쉽게 체득할 수 있는 구동체의 동작 프로그래밍 학습 키트에 관한 것으로, 본 발명에 따른 구동체의 동작 프로그래밍 학습 키트는, 내부 또는 외부로부터 인가되는 전원에 의해 동작하는 적어도 1개의 구동체를 구비한 구동모듈과; 접속단자를 구비한 복수개의 접속홈이 배열되어 있고, 상기 접속단자와 전기적으로 연결되며 상기 구동체의 동작을 제어하는 마이크로프로세서를 구비한 제어모듈이 내장되어 있는 프로그램팔레트와; 상기 프로그램팔레트와 구동모듈을 전기적으로 연결하는 컨넥팅부재와; 상기 프로그램팔레트의 접속홈에 착탈되는 다각면체로 이루어지며, 상기 접속홈의 단자와 접속되는 단자를 구비하고, 상기 구동체의 특정 동작 명령을 위한 전기부품이 내장되어 있는 다각면체의 아이콘블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

구동체의 동작 패턴 프로그래밍 학습 키트

본 발명은 구동체의 동작 프로그래밍을 학습할 수 있는 완구 키트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터에 의해 구동하는 완구의 동작 제어 프로그램을 유아나 어린 학생이 쉽고 다양하게 조합하여 프로그래밍할 수 있도록 함으로써 프로그래밍에 대한 이해와 경험의 폭을 넓히고 흥미를 유발할 수 있는 구동체의 동작 프로그래밍 학습 키트에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 완구나 기차 완구 등의 구동 완구 또는 로봇 등의 구동체는 동작 패턴이 제조과정에서 정해진 상태로 만들어지므로 이를 사용하는 어린이들은 작동 원리나 제어 원리에 대한 이해없이 완구나 로봇을 사용하여 놀거나 학습하고 있다.

특히 최근들어 로봇산업의 비약적으로 발전하고 있는 추세에 따라 일반인들에게 로봇을 제작하거나 다양한 패턴의 동작을 구현하는데 필요한 작동원리 등을 체계적으로 습득할 수 있는 교육에 대한 관심이 증대되고, 이에 따라 다양한 형태의 교육용 로봇 키트의 개발이 시도되고 있다.

그런데, 전술한 것처럼 종래의 교육용 로봇 키트는 해당하는 기능이 하나의 보드 내에 고정된 형태이거나 고정형이 아니라 하더라도 이미 제조공정상에서 설정되는 정해진 작동패턴을 단순히 재구현하는 정도에 불과한 한계를 안고 있다. 즉, 종래 고정형 교육용 로봇 키트의 경우, 키트 내에 완비된 기능 이외의 다른 부분에 대한 선택 및 조합이 불가하므로 교육 자체가 획일화될 수밖에 없고, 이러한 획일적인 교구재를 이용한 교육은 학생들의 창의력 발휘가 어려울 뿐만 아니라, 로봇의 구조나 작동원리에 대한 이해력을 심화시킬 수 없는 문제를 해결하지 못한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 기판에 핀포트를 구비한 복수의 실장영역을 구획하고, 각각의 실장영역에 제어와 관련된 부품 모듈을 조합한 후 접속하여 원하는 제어 동작 패턴을 구현하고 학습할 수 있는 학습용 로봇 모듈 키트가 개발된 바 있다.

그러나, 종래의 학습용 로봇 모듈 키트는 구조가 복잡하고, 어느 정도 제어 부품의 작용에 대한 이해가 있어야 작동원리의 이해가 가능한 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 유아나 초등학교 저학년의 어린이와 같이 작동 부품에 대한 깊은 이해가 없이도 쉽게 조작이 가능하며, 기존의 컴퓨터를 통해서 구현되던 구동체의 제어 프로그래밍 원리를 쉽게 이해하고 체득할 수 있는 구동체의 동작 프로그래밍 학습 키트를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부 또는 외부로부터 인가되는 전원에 의해 동작하는 적어도 1개의 구동체를 구비한 구동모듈과; 접속단자를 구비한 복수개의 접속홈이 배열되어 있고, 상기 접속단자와 전기적으로 연결되며 상기 구동체의 동작을 제어하는 마이크로프로세서를 구비한 제어모듈이 내장되어 있는 프로그램팔레트와; 상기 프로그램팔레트와 구동모듈을 전기적으로 연결하는 컨넥팅부재와; 상기 프로그램팔레트의 접속홈에 착탈되는 다각면체로 이루어지며, 상기 접속홈의 단자와 접속되는 단자를 구비하고, 상기 구동체의 특정 동작 명령을 위한 전기부품이 내장되어 있는 다각면체의 아이콘블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동체의 동작 패턴 프로그래밍 학습 키트를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 프로그램팔레트의 복수개의 접속홈들에 접속되는 아이콘블록들의 배열과 조합을 여러가지로 다르게 하여 프로그래밍하여 구동모듈을 동작시킬 수 있다.

따라서 학습자는 구동체의 동작 프로그래밍 원리를 쉽고 정확하게 이해할 수 있게 되고, 프로그래밍에 대한 흥미를 유발하여 놀이를 하면서 재미있게 학습을 할 수 있다.

한편, 구동모듈을 레고(LEGO)와 같은 조립식 장난감을 이용하여 다양한 형태로 조립 가능하게 구성하면, 학습자가 구동모듈의 구조를 자동차나 배, 중장비, 기어셋트 등의 동력전달장치 등으로 다양하게 변경해가면서 더욱 창의적으로 프로그래밍 놀이를 할 수 있고, 이러한 놀이를 통해 프로그래밍 원리를 체득할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동체의 동작 패턴 프로그래밍 학습 키트를 나타낸 사시도이다.

도 2는 도 1의 구동체 동작 패턴 프로그래밍 학습 키트의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 3은 도 1의 구동체 동작 패턴 프로그래밍 학습 키트의 프로그램팔레트의 사시도이다.

도 4는 도 3의 프로그램팔레트과 아이콘블록의 구성의 예를 나타낸 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 구동체 동작 패턴 프로그래밍 학습 키트의 사용례를 나타낸 평면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구동체의 동작 패턴 프로그래밍 학습 키트의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동체의 동작 패턴 프로그래밍 학습 키트는 구동모듈(10)과, 프로그램팔레트(20), 컨넥팅부재(40), 복수개의 아이콘블록(30)을 포함하여 구성된다.

상기 구동모듈(10)은 회로기판(11) 상에 구성되는 배터리(12)와, 상기 배터리(12)로부터 인가되는 전원에 의해 동작하는 적어도 1개의 구동체를 구비한다. 상기 회로기판(11)에는 상기 구동체의 동작 수행을 제어하는 마이크로프레세서와 같은 전기부품이 추가로 장착될 수 있다. 또한 상기 구동체를 작동시키는 배터리(12)는 구동모듈(10) 내부에 구성될 수 있지만, 이와 다르게 프로그램팔레트(20) 내부에 구성되는 배터리에서 공급되는 전원에 의해 구동체가 작동되거나, 혹은 다른 외부 장치에서 공급되는 전원에 의해 구동체가 작동될 수도 있다.

상기 구동체는 직선 운동이나 회전 운동 등 특정한 운동을 수행하는 요소로 구성될 수 있지만, 이와 다르게 LED 또는 LCD 등의 표시소자, 특정한 소음을 발생시키는 음향기기, 진동체 등 외부에서 인식될 수 있는 작동을 수행하는 임의의 구동체가 될 수 있다.

상기 구동체가 특정 운동을 구현하는 요소들로 이루어진 경우, 상기 구동체는 모터(13)와, 상기 모터(13)에 직접 또는 간접적으로 연결되어 정해진 동작을 수행하는 동작부를 포함할 수 있다. 여기서 상기 동작부는 이 실시예에서와 같이 모터(13)와 축결합되어 회전하는 차단바아(14) 등으로 구성될 수 있다. 물론 자동차 모형을 구동모듈(10)로 제작할 경우에는 동작부로서 모터(13)와 연결된 동력전달기구 및 바퀴 등으로 구성할 수 있는 등 시현하고자 하는 구동체의 종류에 따라 다양한 구조로 동작부를 구성할 수 있을 것이다. 상기 구동모듈(10)의 일측에는 상기 컨넥팅부재(40)가 연결되는 컨넥터(16)가 구비된다.

상기 컨넥팅부재(40)는 USB 케이블과 같은 신호케이블을 적용하여 구성할 수 있다.

상기 프로그램팔레트(20)는 상기 컨넥팅부재(40)를 통해 상기 구동모듈(10)과 전기적으로 연결되는 직육면체의 박스 형태로 이루어진다. 상기 프로그램팔레트(20)의 상부면에는 접속단자(22)를 구비한 복수개의 접속홈(21)이 배열되어 있다. 상기 접속홈(21)은 아이콘블록(30)의 밑면 형태와 대응하는 정사각형의 홈으로 이루어진다.

그리고, 프로그램팔레트(20) 내부에는 상기 접속단자(22)와 전기적으로 연결되며, 상기 모터(13)의 동작을 제어하는 마이크로프로세서(24)를 구비한 제어모듈(23)이 설치된다. 상기 제어모듈(23)은 상기 컨넥팅부재(40)와 전기적으로 연결되면서 상기 모터(13)에 제어를 위한 전기 신호를 전송한다. 상기 프로그램팔레트(20) 내부에는 전원 공급을 위한 배터리(미도시)가 추가로 장착될 수 있다.

상기 프로그램팔레트(20)의 중앙부에는 구동모듈(10)의 동작을 시작하기 위한 실행버튼(25)이 구비된다. 따라서, 사용자가 실행버튼(25)을 누르면 프로그램팔레트(20)의 제어모듈(23)에서 구동모듈(10)의 회로기판(11)에 신호가 인가되어 배터리(12)의 전원이 모터(13)로 공급되어 동작부가 동작하게 된다. 미설명부호 26은 전원표시용 LED이다.

상기 아이콘블록(30)은 상기 프로그램팔레트(20)의 접속홈(21)에 착탈되는 다각면체(이 실시예에서 정육면체)로 이루어지며, 밑면의 일측 변부에 상기 접속홈(21)의 접속단자(22)와 접속되는 단자(32)를 구비하고 있다. 상기 아이콘블록(30)은 상기 모터(13)의 특정 동작 명령을 위한 전기부품(31)이 내장되어 있다. 여기서, 상기 전기부품(31)은 특정한 저항값을 갖는 저항으로, 제어하고자 하는 모터(13)의 동작에 따라 상이한 저항값을 갖는다. 상기 아이콘블록(30)들의 전기부품(31)은 모두가 상이한 저항값을 가질 수도 있으나, 몇개의 아이콘블록(30)은 동일한 저항값을 가지며, 다른 몇개의 아이콘블록(30)들은 또 다른 동일한 저항값을 갖도록 하여 한 번의 프로그래밍 작업에서 구동체가 동일한 동작을 수행하도록 할 수 있다. 상기 아이콘블록(30)의 외면에는 제어 동작을 표현하는 문자나 그림 등이 표시될 수 있다.

상기 프로그램팔레트(20)의 접속홈(21)들에 접속되는 아이콘블록(30)의 명령은 일정 시간 간격으로 수행될 수 있다.

다음으로 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 구동체 동작 패턴 프로그래밍 학습 키트의 작동례를 도 5를 참조하여 설명한다.

먼저 아이콘블록(30)은 구동체를 구성하는 모터(13)의 정회전과 역회전, 정지 동작을 수행하는 아이콘블록(30)들로 구분된다. 이 실시예에서 정회전 동작 명령을 수행하는 아이콘블록(30)의 상부면에는 'A1'이라는 표시를 하고, 역회전 동작 명령을 수행하는 아이콘블록(30)의 상부면에는 'A-1'이라는 표시를 하며, 정지 동작 명령을 수행하는 아이콘블록(30)에 'A0'라는 표시를 하였다.

그리고, 상기 아이콘블록(30) 중 정회전 동작 명령을 수행하는 A1 아이콘블록(30)을 프로그램팔레트(20)의 첫번째 접속홈(21)에 삽입하여 아이콘블록(30)의 단자(32)를 첫번째 접속홈(21)의 접속단자(22)와 접속시킨다. 그리고, 정지 동작 명령을 수행하는 A0 아이콘블록(30)을 세번째와 여덟번째 접속홈(21)에, 역회전 동작 명령을 수행하는 A-1 아이콘블록(30)을 여섯번째 아이콘블록(30)에 접속한다. 이 때, 접속홈(21) 한 칸의 명령 수행 간격이 1초로 설정되었다고 가정한다.

이와 같이 학습자(예를 들어 초등학교 저학년 어린이)가 복수의 아이콘블록(30)들을 프로그램팔레트(20)에 장착하여 A1 → A0 → A-1 → A0 의 순으로 프로그래밍한 후, 실행버튼(25)을 누르면, 프로그램팔레트(20)의 제어모듈(23)로부터 구동모듈(10)의 회로기판(11)에 모터(13)의 정회전 동작을 위한 제어신호가 인가되어 모터(13)가 1초 동안 정회전하여(A1) 차단바아(14)가 상승하여 열린 후 정지하게 된다(A0). 이 때 모터(13)의 동작 시간은 A1 아이콘블록(30)과 A0 아이콘블록(30) 간의 간격, 즉 A1 아이콘블록(30)과 A0 아이콘블록(30) 사이의 접속홈(21)의 갯수로 결정된다.

이어서 2초 후 A-1 아이콘블록(30)에 대응하는 모터(13)의 역회전 동작 명령이 실행되어 모터(13)가 1초 동안 역회전하여 차단바아(14)가 하강 동작한 후 정지(A0 실행)한다.

이와 같이 프로그램팔레트(20)의 복수개의 접속홈(21)들에 접속되는 아이콘블록(30)의 배열과 조합을 여러가지로 다르게 하여 프로그래밍하게 되면, 그에 맞는 제어 명령 신호가 구동모듈(10)로 전달되어 구동모듈(10)이 동작하게 된다.

따라서 학습자는 구동체의 동작 프로그래밍 원리를 쉽고 정확하게 이해할 수 있게 되고, 프로그래밍에 대한 흥미를 유발하여 놀이를 하면서 재미있게 학습을 할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 구동모듈(10)을 레고(LEGO)와 같은 조립식 장난감을 이용하여 다양한 형태로 조립 가능하게 구성하면, 학습자가 구동모듈(10)의 구조를 자동차나 배 등의 탈것이나, 중장비, 기어셋트 등의 동력전달장치 등으로 다양하게 변경해가면서 더욱 창의적으로 프로그래밍 놀이를 할 수 있고, 이러한 놀이를 통해 프로그래밍 원리를 체득할 수 있을 것이다.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims

내부 또는 외부로부터 인가되는 전원에 의해 동작하는 적어도 1개의 구동체를 구비한 구동모듈(10)과;

접속단자(22)를 구비한 복수개의 접속홈(21)이 배열되어 있고, 상기 접속단자(22)와 전기적으로 연결되며 상기 구동체의 동작을 제어하는 마이크로프로세서(24)를 구비한 제어모듈(23)이 내장되어 있는 프로그램팔레트(20)와;

상기 프로그램팔레트(20)와 구동모듈(10)을 전기적으로 연결하는 컨넥팅부재(40)와;

상기 프로그램팔레트(20)의 접속홈(21)에 착탈되는 다각면체로 이루어지며, 상기 접속홈(21)의 단자(32)와 접속되는 단자(32)를 구비하고, 상기 구동체의 특정 동작 명령을 위한 전기부품(31)이 내장되어 있는 다각면체의 아이콘블록(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동체의 동작 패턴 프로그래밍 학습 키트.
제1항에 있어서, 상기 복수개의 아이콘블록(30)들의 전기부품(31)은 서로 다른 저항값을 갖는 저항인 것을 특징으로 하는 구동체의 동작 패턴 프로그래밍 학습 키트.
제1항에 있어서, 상기 구동체는 모터(13)와, 상기 모터(13)에 직접 또는 간접적으로 연결되어 정해진 동작을 수행하는 동작부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동체의 동작 패턴 프로그래밍 학습 키트.
제1항에 있어서, 상기 프로그램팔레트(20)의 접속홈(21)들은 일렬로 배열된 것을 특징으로 하는 구동체의 동작 패턴 프로그래밍 학습 키트.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 프로그램팔레트(20)의 접속홈(21)들에 접속되는 아이콘블록(30)의 명령은 일정 시간 간격으로 수행되는 것을 특징으로 하는 구동체의 동작 패턴 프로그래밍 학습 키트.
제1항에 있어서, 상기 프로그램팔레트(20)에 구동모듈(10)의 동작을 시작하기 위한 실행버튼(25)이 구비된 것을 특징으로 하는 구동체의 동작 패턴 프로그래밍 학습 키트.