一种使用虚拟机器人的教育系统 |
|||||||
申请号 | CN201710281166.9 | 申请日 | 2017-04-26 | 公开(公告)号 | CN107403566A | 公开(公告)日 | 2017-11-28 |
申请人 | 刘锦铭; | 发明人 | 刘锦铭; | ||||
摘要 | 一种教育系统,包括控制装置、物理玩具和虚拟玩具,其中物理玩具用来与控制装置通信,控制装置用来创建虚拟玩具,虚拟玩具和控制装置用于编程,虚拟玩具是物理玩具的副本,物理玩具的该虚拟玩具集成在虚拟世界中。 | ||||||
权利要求 | 1.一种教育系统,其特征在于,包括控制装置、物理玩具和虚拟玩具,其中所述物理玩具用来与所述控制装置进行通信,所述控制装置用来创建所述虚拟玩具,所述虚拟玩具和控制装置用于程序设计,所述虚拟玩具是物理玩具的副本,所述物理玩具的该虚拟玩具集成在虚拟世界中。 |
||||||
说明书全文 | 一种使用虚拟机器人的教育系统技术领域背景技术[0002] 目前,越来越多的人选择电子学习(electriclearning)的途径来学习新知识,电子学习也被称为网路学习(E-learning),其使用计算机和网络提供教育活动,并充分利用信息技术来提供一种新的学习方式。随着虚拟现实技术的发展,有可能通过使用计算机编程,将虚拟机器人应用于教育系统,从而使学生进行有效和高效学习。 发明内容[0003] 依据本发明的一个方面,公开了一种教育系统。该教育系统可包括控制装置、物理玩具和虚拟玩具,其中物理玩具用来与控制装置进行通信,控制装置用来创建虚拟玩具,虚拟玩具和控制装置用于程序设计,虚拟玩具是物理玩具的副本,物理玩具的该虚拟玩具集成(integrate)在虚拟世界中。 [0004] 依据本发明的一替代性方面或一额外方面,公开了一种教育系统。该教育系统可包括控制装置、一个或多个物理玩具、以及一个或多个虚拟玩具,其中物理玩具用来与控制装置进行通信,控制装置用来创建虚拟玩具,虚拟玩具和控制装置用于程序设计,虚拟玩具配备有用于受控于控制装置的可移动部件,虚拟玩具还配备有用于向控制装置发送信号和触发的传感器部件,每个虚拟玩具单独集成在虚拟世界中、或用于与真实世界中相应副本的物理玩具连接,控制装置还用于选择是连接到物理玩具或是连接到虚拟玩具,控制装置用于决定在虚拟世界中集成多少个虚拟玩具,控制装置用于通过使用不同转换器(translator)使多个虚拟玩具结合起来。 [0005] 所阐释的教育系统可进一步包括服务器和软件应用程序,其中服务器用于保存转换器、模版(stencil)、计划(program)和有利于课程的其他信息,和/或服务器用于提供下载服务,控制装置用于选择具有不同教育设置的不同虚拟世界,软件应用程序配置为利用控制装置的处理能力,执行在物理玩具中不可用的功能,软件应用程序配置为利用计算机视觉功能和图像处理功能,在可视化编程语言(Visual Programming Language,VPL)软件中构建新的教育块,该新的教育块用于记录声音和回放音乐,而物理玩具用于捕获视频流,软件应用程序用于将各虚拟玩具在某一课程中的若干班级(classes)和场景(instances)同时关联起来,控制装置还包括可视化编程语言(VPL)程序设计,VPL程序设计用于切换至不同的虚拟玩具或物理玩具,虚拟世界用于在不同学校的不同用户间进行共享,虚拟世界用来提供竞争或社交活动,虚拟世界的一个或多个虚拟机器人由一个用户来编程,虚拟机器人用于保留虚拟世界中的教育竞争和娱乐竞争,物理机器人用来保留真实世界中的教育竞争和娱乐竞争。 [0006] 所阐释的教育系统可进一步包括传感器,该传感器用于检测信号、向控制装置中的另一虚拟玩具发送检测到的信号,传感器是姿势传感器,姿势传感器用来接收跳舞姿势信号、向虚拟玩具发出该跳舞姿势信号,虚拟玩具受跳舞姿势信号命令,姿势传感器用于接收由在姿势传感器面前同时跳舞的不同用户所创造的跳舞姿势信号。 附图说明[0008] 为更完整地理解公开的教育系统,应参考在附图中阐释得更详细的实施例,其中: [0009] 图1是依据本发明的示教所构建的教育系统的实施例; [0010] 图2是依据本发明的示教所构建的教育系统的另一实施例。 [0011] 应该理解的是,各图并不是必需要按比例绘制,且所公开的实施例有时是概略性地示出的,并以局部视图示出。在一些情况下,可能已经省略了对理解所公开的系统而言不是必需的一些细节,或是省略了会使其他细节难以被认知的一些细节。当然,应该理解的是,本发明并不受限于本文所阐释的具体实施例。 具体实施方式[0012] 现在参考各图且特别结合图1,教育系统可包括控制装置、真实世界的物理玩具、可视化编程语言(VPL)解释器、包括云服务器的云服务系统、以及由控制装置创建的虚拟世界的虚拟玩具。物理玩具是可与控制装置通信的自动化装置或物理机器人或玩具机器人。虚拟玩具、VPL解释器、云服务器和控制装置用于程序设计,其中控制装置是平板电脑、或相似计算机系统、或虚拟现实装置。 [0013] 在所阐释的实施例中,物理玩具1具有存在于虚拟世界8中的相应的软件3D模型2,其中软件3D模型2也被称作为虚拟机器人或虚拟玩具。虚拟机器人2配备有可移动部件,该可移动部件可受集成在控制装置中的第一计算机程序3的控制,其中第一计算机程序3采用可视化编程语言(VPL)编写。VPL软件的一些示例是为MIT媒体实验室的Scratch和谷歌的Blockly。另外,虚拟机器人2配备有传感器部件,该传感器部件可向控制装置发送信号和触发,且虚拟机器人2还配备有致动器5,该致动器的功能与其物理世界的副本相似。虚拟玩具单独集成在虚拟世界中,或用于与真实世界中相应副本的物理玩具连接。控制装置还用来选择是连接到物理玩具或是连接到虚拟玩具。 [0014] 另外,教育系统可通过使用不同转换器,将多个虚拟玩具结合起来,一个或多个虚拟玩具进一步集成在虚拟世界中,控制装置用于选择具有不同教育设置的不同虚拟世界。控制装置还用于决定在虚拟世界中集成多少个虚拟玩具,以及用于决定将一个或多个虚拟玩具集成在虚拟世界中。 [0015] 如图1所示,所公开的教育系统还具有集成在控制装置中的第二计算机程序4。当虚拟机器人2通过传感器部件发送信号和触发时,第二计算机程序4接收该信号和触发。 [0016] 控制装置可选择是连接到物理机器人6还是虚拟机器人7,从而执行属于可视化编程语言(VPL)程序设计的第三计算机程序。另外,虚拟机器人2属于虚拟世界8,虚拟世界的差别在于有不同的教育设置,例如,不同科目和课程将具有不同的虚拟世界。根据用户账号,转换器、模版、计划和有利于课程的其他信息可保存在服务器中,和/或从服务器下载得到。当课程需要时,一个或多个虚拟机器人9可存在于一个虚拟世界中,且用户可通过使用第三计算机程序10切换到不同机器人,该第三计算机程序10属于VPL程序设计。 [0017] 不同学校的学生之间、导师之间、甚至是学生和导师之间可以共享相同的虚拟世界。当他们进入相同的虚拟世界时,可发生竞争或社交活动。可通过使用VPL编程的虚拟机器人,使得将不同用户链路到相同虚拟世界的虚拟世界系统有竞争和社会化。虚拟世界用于提供竞争或社交活动,虚拟世界的一个或多个虚拟机器人用于由一个用户编程,虚拟机器人用于保留虚拟世界的教育竞争和娱乐竞争,物理机器人用于保留真实世界的教育竞争和娱乐竞争。 [0018] 同时,在物理世界中存在属于不同用户的真实的机器人。通过控制真实的机器人,用户相互间可凭借相应的虚拟机器人进行竞争和社交。在阐释的实施例中,教育系统可包括软件应用程序。软件应用程序可同时将来自某一课程的虚拟玩具的若干班级和场景关联起来。软件应用程序还可利用控制装置的处理能力,以执行在虚拟玩具1中不可用的功能,例如使用计算机视觉功能和图像处理功能在VPL软件中构建新的教育块(educationblock),而物理玩具1可仅捕获视频流,新的教育块可用于记录声音和回放音乐等,VPL软件是来自于MIT媒体实验室的Scratch或谷歌的Blockly。 [0019] 现在参考图2,其构建了依据本发明的示教的教育系统的另一实施例。在该实施例中,教育系统包括控制装置、物理玩具1、一个或多个虚拟机器人2、第一计算机程序3、虚拟世界8、姿势传感器11和一个或多个用户12。虚拟世界8具有许多虚拟机器人2,一个或多个虚拟机器人2可由一个用户(学生或导师)编程。同样可能地,用户(学生或导师)通过使用传感器11同时连接到同一控制装置中的另一虚拟机器人。例如,虚拟机器人受用户12命令,该用户在真实世界中在姿势传感器前跳舞,姿势传感器用于接收在姿势传感器面前同时跳舞的不同用户的跳舞姿势信号,其中姿势传感器可以是体感传感器。出于虚拟机器人和虚拟世界的角度,所公开的发明可扩展到用虚拟现实(Virtual Reality,VR)设备(如Oculus)代替控制装置(如iPad和平板电脑)。 |