학습보조 및 교사 도우미 로봇 시스템{Robot system for learning-aids and teacher-assistants}

도 1은 본 발명 시스템의 전체 블록 구성도.

도 2는 본 발명 시스템 중 로봇의 블록 구성도.

도 3은 본 발명 중 리모컨의 구성도.

도 4는 본 발명 시스템에서 사용된 로봇과 충전스테이션의 정면도.

도 5는 로봇의 머리부 개략 단면도.

도 6은 본 발명 시스템 중 로봇에 설치된 터치 스크린 보호기의 분해 사시도.

도 7은 터치 스크린 보호기에 의해 터치 스크린 겸 LCD가 가려진 상태의 측 단면도.

도 8은 터치 스크린 겸 LCD가 개방된 상태의 측 단면도.

도 9는 터치 스크린 보호기가 닫혀진 상태의 터치 스크린 겸 LCD의 정면도.

도 10은 터치 스크린 보호기가 열려진 상태의 터치 스크린 겸 LCD의 정면도.

도 11은 터치 스크린 보호기가 열린 상태의 로봇 정면도.

도 12는 본 발명 시스템의 작동상태를 설명하기 위한 메인 플로우챠트.

도 13은 본 발명 시스템을 학교 교실에 적용한 상태의 예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 머리부 2 : 몸통

3 : 팔 4 : 다리

5 : 터치 스크린 겸 LCD 6 : 모터 고정구

6a : 가이드 돌기 6b : 구멍

7 : 모터 7a : 피니언 기어

8 : 슬라이딩 개폐수단 8a : 몸체부

8b : 래크 8c : 가이드 봉

9 : 커버 9a : 커버 본체

9b : 뚜껑체 10a,10b : 상,하한 위치 감지스위치

11a,11b : 상,하한 위치 감지돌기 21 : 컨텐츠 서버

22 : 인터넷 망 23 : 모뎀

24 : 홈 PC 31 : 랜

32 : 교사용 PC 33 : 프로젝션 TV

34 : 무선 AP 공유기 35 : 리모컨

36 : 충전스테이션 37 : 이동형 로봇

100 : 터치 스크린 보호기 351 : 로봇 이동 제어키

352 : 커버 업/다운 키 353 : 음성전송 키

354 : 마이크 355 : 목 부분 모터 정지 키

356 : 목 부분 기준위치 재설정 키 371 : 제어부

372 : 무선 랜 어댑터 373 : LVDS

374 : 스피커 375 : 증폭기

376 : 위치인식용 카메라 377,378 : 화상용 카메라

379 : 충전스테이션 도킹용 카메라 380 : 초음파센서

381 : 센서제어부 382 : 음성인식 및 제어기

383 : 3축 모션 제어부 384 : LDM

385 : LDM 제어부 386 : 리모컨 수신부

387 : 휠 2축 제어부 388 : 아암 제어부

389 : BMS 389a : 배터리

390 : 충전스테이션 접속부 391 : 충돌감지 스위치

392 : 범퍼

본 발명은 학습보조 및 교사 도우미 로봇 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 학생들의 교육 효율을 높이기 위해 도입된 ICT(Information & Communication Technology) 교육을 효과적으로 수행될 수 있도록 지원하기 위한 로봇을 개발하여 교실 내에서 자유로이 이동하며 학생들과 간단한 대화를 하면서 자율적이고 창의적인 학습 환경을 제공해 줄 수 있도록 함과 동시에 사람과 같은 의 사 표현하며 교사를 보조할 수 있으며, 또한 로봇의 전면부에 설치되는 터치 스크린 겸 LCD를 오염과 손상으로부터 보호할 수 있음은 물론 학생들이 로봇의 이동상황이나 터치 스크린 겸 LCD에 나타나는 영상이나 문자 등을 보지 않고 주로 프로젝션 TV에 집중하여 학습할 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 국가에서 교육은 백년대계라고 말할 정도로 매우 중요한 사안인데, 특히 첨단기술의 급속한 발달로 조기교육이 중요시되는 요즈음의 현실에서 초등학교 교육환경의 개선은 우리나라의 미래를 좌우하는 인재를 키운다는 측면에서 말이 필요 없을 정도로 시급하고 중요한 문제이다.

한편, 구미 선진국의 초등학교는 상기의 중요성에 입각하여 꾸준한 교육환경 개선에 투자한 결과 학급당 학생 수가 10~15명으로 효율적이고 능동적인 수업이 이루어지고 있는 반면 국내 초등학교의 경우 학급당 199b년 48명에서 2003년 35명으로 적어지기는 했으나, 아직 학생 수의 과다로 능동적이기보다는 수동적인 수업을 하고 있어서 학습 효율성이나 능률성이 떨어지고 있다.

또한, 교사 1인당 학생 수의 변동 현황을 보면 중학교와 고등학교의 경우는 꾸준히 감소하여 2003년에는 18명, 16명 수준까지 도달하여 비교적 효율적인 수업이 가능한 상황이나 초등학교는 2003년에도 28명으로 교사들의 역할 및 부담이 매우 크기 때문에 효율적인 수업이 어려운 상황이다.

더욱이 초등학교는 중,고등학교와 다르게 교사 혼자서 다수의 과목을 가르쳐야하므로 시급하게 학급당 학생 수가 반 이하로 감소시켜야만 효율적인 교육이 가능한 상황이다.

그러나 초등학교 학급당 학생 수를 반으로 줄이려면 교사를 2배로 충원해야하는 문제와 특히 학교 교실을 2배로 증축해야 하는 현실적인 어려움이 있음에 따라 담임교사가 학급의 모든 학생들에게 전 과목을 가르쳤던 1세대 교육에서 탈피하여 교육효율을 높이기 위하여 최근 도입되고 있는 방식이 ICT(Information & Communication Technology) 교육이다.

이와 같은 ICT 활용 교육은 학습의 자율성 및 자기 주도적 학습 환경 제공, 창의력 및 문제 해결력 향상, 다양한 교수 학습 활동 촉진, 교육의 장 확대 등의 장점을 가지고 있고 시공간의 제약성을 극복할 수 있는 다양한 교육의 장을 열 수 있으므로 사고의 폭을 넓히고 고차적인 사고 능력을 신장시킬 수 있다.

또, ICT 교육은 학습하는 방법이 중요하고, 또한 단순한 흥미 유발이 아닌 교과의 목표 달성을 지원하기 위하여 사용되어야 하는데, 특히 수업이 아닌 학습을 위하여 ICT가 활용되어야 한다.

그런데, 종래의 ICT 활용수업은 교사가 컴퓨터를 가지고 대형 프로젝션 TV를 통해 컴퓨터 자체 및 인터넷 망을 통해 전달되는 데이터들을 보여주고, 학생들은 개별 또는 모둠별로 앉아서 똑같이 그 화면을 보고 있는 형태를 가지고 있다.

그러나 이러한 상황에서는 원래 ICT 교육의 장점이 모두 사라지게 된다.

즉, 교사들 입장에서 ICT가 먼저 접근되다 보니까 "ICT 활용수업"만 강조되고, 반면에 "ICT 활용학습"은 그다지 강조되지 않고 있는 상황이다.

또한 PDP 디스플레이 정도만의 장비를 가지고 ICT 교육을 제대로 하기에는 많은 어려움이 존재한다.

한편, 종래에 있어서 학습용 로봇으로 외국어 학습용 대화형 로봇이 국내 등록실용신안공보 20-421555호로 개재된 바 있는데, 이는 마이크로부터 입력된 사용자 음성을 코덱을 통하여 부호화하여 인식하는 음성 인식 프로그램과, 연속되는 일대일 외국어 대화 문장의 텍스트 파일 및 구술 엠피쓰리(MP3) 압축 파일이 저장된 다이얼로그 데이터 파일과, 노래의 가사 텍스트 파일과 실연 엠피쓰리 압축 파일이 저장된 뮤직 데이터 파일과, 동영상 대화 텍스트 파일과 동영상 압축 파일이 저장된 동영상 데이터 파일과, 스피커를 통하여 메뉴를 음성으로 출력하고 사용자가 음성으로 선택한 메뉴에 따라 상기 다이얼로그 데이터 파일에 저장된 외국어 대화 문장을 사용자와 일대일 대화식으로 연속하여 음성 출력하거나, 상기 뮤직 데이터 파일에 저장된 압축 파일을 디코딩하여 음악을 재생하거나 또는 상기 동영상 데이터 파일에 저장되 동영상 압축 파일을 재생하는 주프로그램이 저장된 저장 장치; 상기 음성 인식 프로그램 및 주프로그램을 실행하는 마이콤; 및 상기 주프로그램의 제어에 의하여 다이얼로그 데이터 파일 중의 텍스트 파일을 구술 엠피쓰리 파일 재생과 동기화하여 표시하거나, 뮤직 데이터 파일 중 가사 텍스트 파일을 엠피쓰리 압축 파일 재생과 동기화하여 표시하거나 또는 상기 동영상 데이터 파일 중 대화 텍스트 파일을 동영상 압축 파일 재생과 동기화하여 표시하는 LCD 디스플레이;로 구성되되, 상기 마이콤에는 USB를 더 연결하고, 그 USB를 통하여 인터넷에 연결된 컴퓨터로부터 상기 다이얼로그 데이터 파일, 뮤직 데이터 파일 또는 동영상 데이터 파일을 다운받을 수 있도록 구성되어 있다.

그러나 이와 같은 구성을 갖는 외국어 학습용 대화형 로봇은 사용자가 선택 에 따라, 외국어 연습을 음성인식을 이용한 일대일 대화에 의하여 수행할 수 있고, 외국 음악을 따라 부를 수 있으며, 별도의 인쇄물 없이도 대화 내용 또는 음악 가사를 실시간으로 눈으로 확인하면서 외국어 연습을 할 수 있어 외국어 학습의 흥미와 능률을 배가할 수 있는 장점이 있는 반면, 로봇 자체가 이동성이 전혀 없으므로 로봇 자체가 교실 내에서 자유로이 이동하며 학생들과 간단한 대화를 할 수 하면서 자율적이고 창의적인 학습 환경을 제공해 줄 수 없음은 물론 사람과 같은 의사 표현하며 교사를 보조할 수 없어 결국 수업보조 및 교사 도우미로써 로봇을 활용할 수 없는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 로봇의 전면부에 설치되는 LCD 디스플레이 자체가 외부로 노출된 구성을 갖고 있어 불특정인에 의한 텃치와 각종 물체와의 충돌 등에 의해 쉽게 소손 및 손상될 우려가 있을 뿐만 아니라 주변의 환경에 따라 쉽게 오염될 우려가 있는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 자유로운 이동이 가능한 로봇을 개발하여 학생들의 교육 효율을 높이기 위해 도입된 ICT 교육을 효과적으로 수행될 수 있도록 지원할 수 있는 학습보조 및 교사 도우미 로봇 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

즉, 교실 내에서 자유로이 이동하며 학생들과 간단한 대화를 하면서 자율적이고 창의적인 학습 환경을 제공해 줄 수 있음과 동시에 사람과 같은 의사 표현하 며 교사를 보조할 수 있는 학습보조 및 교사 도우미 로봇 시스템을 제공하는데 주된 목적이 있다.

또한, 본 발명은 로봇의 전면부에 설치되는 터치 스크린 겸 LCD에 슬라이딩 개폐 가능한 커버를 설치하여 터치 스크린 겸 LCD를 오염과 손상으로부터 보호할 수 있음은 물론 불특정인들이 로봇의 운영자의 의사와 무관하게 터치 스크린 겸 LCD를 통한 소정의 데이터를 입력시킴으로 인한 시스템 운영상의 문제점을 미연에 방지할 수 있고, 또 학생들이 이동중인 로봇의 터치 스크린 겸 LCD에 집중하지 않고 프로젝션 TV의 화면에 나타나는 영상이나 문자 등을 보며 집중적인 학습을 이행할 수 있는 학습보조 및 교사 도우미 로봇 시스템을 제공하는데 부가적인 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 시스템은, 머리부와 몸통, 팔, 다리 및 이동장치를 구비한 로봇을 이용한 학습보조 및 교사 도우미 시스템을 구성함에 있어서, 원격지에는 각종 학습 컨텐츠 데이터가 기억되는 컨텐츠 서버와; 가정에서 인터넷 통신을 통해 교사와의 상담 서비스를 할 수 있도록 하는 홈 퍼스널 컴퓨터(이하 "홈 PC"라 약칭함)와; 인터넷 망과 랜을 통해 상기 홈 퍼스널 컴퓨터와 각 교실 내의 교사용 PC 및 AP(Access Point) 공유기를 상호 연결시켜 데이터 통신을 하는 모뎀;을 설치하고,

교실 내에는 교사가 각각의 교실 내에 존재하는 학습보조 및 교사 도우미 로봇과 프로젝션 TV를 통해 학습에 필요한 전반적인 제어를 할 수 있도록 하는 교사용 PC와; 상기 교사용 PC에서 제공되는 각종 학습정보를 디스플레이 및 음향신호로 출력시켜 주는 프로젝션 TV와; 상기 원격지의 컨텐츠 서버 및 홈 PC를 교사용 PC 및 AP 공유기에 연결시켜 주는 랜과; 상기 교사용 PC를 포함하여 원격지의 컨텐츠 서버 및 홈 PC에서 전달되는 정보를 무선으로 로봇에 전송해줌과 동시에 로봇에서 무선으로 전송되는 각종 데이터를 교사용 PC와 원격지의 컨텐츠 서버 및 홈 PC에 전달하는 무선 AP 공유기와; 상기 교사용 PC와 리모컨에서 출력되는 제어신호에 부응하여 교실 내에서 자유로이 이동하며 학생들과 간단한 대화와 의사 표현하며 교사를 보조하는 이동형 로봇을 설치한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 로봇은 제어부 내에 내장된 랜 카드와 연결되어 로봇의 운용자가 무선 AP 공유기를 통해 원격지의 홈 PC나 컨텐츠 서버 및 교실 내의 교사용 PC에 존재하는 각종 학습 컨텐츠를 불러오거나 원격제어를 위해 설치되는 무선 랜 어댑터와; 소정의 제어 프로그램을 구비하고 사용자의 요구에 부응하여 로봇의 전반적인 제어기능을 수행하는 제어부와; 상기 제어부와 터치 스크린 겸 액정디스플레이(Liquid Crystal Display; 이하 "LCD"라 약칭함) 사이에서 IEEE 1596 3 신호 규격으로 데이터를 주고 받는 LVDS(Low Voltage Differential Signaling)와; 상기 LVDS를 통해 학습보조 및 교사 도우미에 필요한 각종 정보를 입력받아 표시해 줌과 동시에 로봇의 운용자가 각종 정보를 입력시킬 수 있도록 하는 터치 스크린 겸 LCD와; 상기 제어부의 사운드 카드에서 출력되는 음성 및 음향신호를 증폭시켜 스피커를 통해 출력하는 증폭기와; 천정부를 향하도록 로봇의 머리부 상방부에 설치되어 천장에 붙어져 있는 랜드 마크를 인식하여 로봇의 현재 위치를 인식하도록 하는 위치인식용 카메라와; 로봇의 머리부 전방부와 몸통의 가슴에 설치되어 원격지의 홈 PC에서 로봇의 전방을 네트워크를 통해 볼 수 있고, 교사와의 상담 서비스를 할 수 있도록 하는 두 개의 화상용 카메라와; 상기 몸통 후방부의 충전 스테이션 접속단자 상방부에 설치되어 로봇의 자동충전을 위해 충전 스테이션에 부착된 IR을 영상 인식하여 도킹할 방향과 위치를 판단하는 충전스테이션 도킹용 카메라와; 상기 몸통의 하방부와 허리부에 일정간격을 두고 설치되어 교실 내의 각종 장애물을 감지하는 수 개의 초음파센서와; 상기 초음파센서들에 의해 아날로그신호로 감지되는 물체 감지신호를 디지털신호로 변환하고 이것을 거리로 환산하여 제어부로 전달하는 센서제어부와; 머리부의 팬/틸트와 터치 스크린 보호기의 구동을 제어하는 3축 모션 제어부와; 로봇의 얼굴부에 설치되어 각종 감정표정을 연출하는 전광판모듈(이하 "LDM"이라 약칭함)과; 상기 제어부의 출력신호에 부응하는 제어신호를 LDM에 출력시켜 주는 LDM 제어부와; 상기 리모컨으로부터 전송되어 오는 로봇 제어관련 스위치신호 및 음성신호를 제어부로 전달하는 리모컨 수신부와; 상기 제어부의 출력신호에 부응하여 두 개의 모터 구동방향을 제어하여 다리부에 설치되어 있는 바퀴의 구동을 통해 로봇의 주행을 제어하는 휠 2축 제어부와; 3개의 축에 각각 설치된 왼쪽 및 오른쪽 팔 제어용 모터들의 구동을 제어부에서 출력되는 신호에 부응하여 각각 제어하는 수개의 모션 제어부로 구성된 아암 제어부와; 배터리의 잔량 또는 충전 상태, 전류와 전압 및 온도를 측정하여 제어부로 전달하는 배터리 모션 시스템(Battery Monitoring System; 이하 "BMS"라 약칭함)과; 상기 몸통의 후면 하단부에 설치되어 배터리의 충전기능을 수행하는 충전스테이션과 접촉되는 충전스테이션 접속부로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 필요에 따라서는 상기 몸통의 전방 하부에 충돌감지 스위치와, 로봇이 불특정 물체와 충돌될 때 상기 충돌감지 스위치가 즉시 "온"되도록 하는 범퍼를 부가 설치하여 상기 제어부로 하여금 이동중인 로봇이 불특정 물체와 충돌하게 되므로 인해 상기 충돌감지 스위치에서 충돌감지신호가 입력되면 상기 휠 2축 제어부를 통해 로봇의 주행을 즉시 차단하도록 한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 로봇의 제어부에는 필요에 따라 음성인식 및 제어기를 부가 설치하여 로봇의 운용자가 상기 리모컨을 통해 로봇의 주행을 제어하기 위한 음성신호를 발생시키면 상기 음성인식 및 제어기에서 이를 인식하고 제어부를 통해 로봇의 주행과 방향전환 및 정지시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 리모컨은 로봇의 좌,우회전과 전,후진 및 정지를 제어할 수 있는 4방향의 로봇 이동 제어키와, 터치 스크린 보호기의 커버를 닫거나 개방하기 위한 커버 업/다운 키, 음성전송 키, 마이크, 목 부분 모터 정지 키 및 목부분 기준위치 재설정 키를 구비시킨 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 터치 스크린 보호기는 몸통에 설치되어 있는 터치 스크린 겸 LCD의 저부에서 고정구를 통해 몸통의 내부에 고정 설치되어 커버의 개폐에 필요한 동력을 발생시켜 주는 모터와; 상기 모터와 커버 사이에 설치되어 모터의 구동방향에 부응하여 커버가 승,하강되며 개폐되도록 하는 슬라이딩 개폐수단과; 상기 슬라이딩 개폐수단의 전면부에 착탈 가능하게 설치되어 모터의 구동방향에 부응하여 승,하강되며 터치 스크린 겸 LCD를 막아주거나 개방시켜 주는 커버로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 슬라이딩 개폐수단은 상기 커버를 포함하여 각 구성품이 설치되는 몸체부와; 상기 몸체부의 중앙부에서 수직하게 설치되어 상기 모터의 피니언 기어와 맞물려 모터의 구동방향에 부응하여 몸체부를 승,하강 이동시켜 주는 래크와; 상기 모터 고정구에 형성된 가이드 돌기의 구멍에 끼워진 채 상기 몸체부의 양측부에서 수직방향으로 고정 설치되어 모터의 구동방향에 부응하여 몸체부가 승,하강 될 때 몸체부가 유동되지 않고 정확히 수직방향으로 승,하강되도록 하는 한 쌍의 가이드 봉;으로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커버는 슬라이딩 개폐수단의 몸체부 전방부에 착탈 가능하게 설치되는 커버 본체와; 상기 커버 본체의 전방부에 착탈 가능하게 설치되는 뚜껑체로 구성한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 모터 고정구의 저면 좌,우측에는 슬라이딩 개폐수단의 승,하강에 따른 상한 및 하한 위치를 제한하기 위한 상,하한 위치 감지스위치를 각각 설치하고, 상기 슬라이딩 개폐수단의 몸체부 저부와 상기 커버의 본체 배면 상방부에는 상기 모터의 구동방향에 부응하여 승,하강 이동되는 슬라이딩 개폐수단의 위치에 부응하여 상기 상,하한 위치 감지스위치를 각각 작동시켜 모터에 공급되는 전원전압을 차단해 주는 상,하한 위치 감지돌기를 부가 설치한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 모터는 제어부에 의해 그 구동에 제어되는데, 상기 상,하한 위치 감지돌기들 중 어느 한 위치 감지돌기에 의해 상기 상,하한 위치 감지스위치 중 어느 한 위치 감지스위치가 "오프"되면 제어부가 이를 인식하고 모터에 공급되는 전원을 차단하고, 차후 로봇 운용자에 의해 커버의 "오픈" 또는 "닫힘"신호가 입력되 면 현재 "오프" 또는 "온"중인 상,하한 위치 감지스위치의 상태에 무관하게 상기 모터를 로봇 운용자의 의사에 부응하여 정방향 또는 역방향으로 구동시켜 커버가 열리거나 닫히도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 시스템의 전체 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 시스템 중 로봇의 블록 구성도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명 중 리모컨의 구성도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명 시스템에서 사용된 로봇과 충전스테이션의 정면도를 나타낸 것이며, 도 5는 로봇의 머리부 개략 단면도를 나타낸 것이다.

또한, 도 6은 본 발명 시스템 중 로봇에 설치된 터치 스크린 보호기의 분해 사시도를 나타낸 것이고, 도 7은 터치 스크린 보호기에 의해 터치 스크린 겸 LCD가 가려진 상태의 측 단면도를 나타낸 것이며, 도 8은 터치 스크린 겸 LCD가 개방된 상태의 측 단면도를 나타낸 것이고, 도 9는 터치 스크린 보호기가 닫혀진 상태의 터치 스크린 겸 LCD의 정면도를 나타낸 것이며, 도 10은 터치 스크린 보호기가 열려진 상태의 터치 스크린 겸 LCD의 정면도를 나타낸 것이다.

또, 도 11은 터치 스크린 보호기가 열린 상태의 로봇 정면도를 나타낸 것이고, 도 12는 본 발명 시스템의 작동상태를 설명하기 위한 메인 플로우챠트를 나타낸 것이며, 도 13은 본 발명 시스템을 학교 교실에 적용한 상태의 예시도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 시스템은 도 1과 도 2 및 도 4와 같이 크게 머리부(1)와 몸통(2), 팔(3), 다리(4) 및 이동장치를 구비한 로봇을 이용한 학습보조 및 교사 도우미 시스템을 구성함에 있어서, 원격지에는 컨텐츠 서버(21)와 홈 PC(24) 및 이들을 인터넷 망(22)과 랜(31)을 통해 각 교실 내의 교사용 PC(32) 및 AP 공유기(34)를 상호 연결시켜 주는 모뎀(23)을 설치하고, 교실 내에는 교사용 PC(32)와 프로젝션 TV(33), 랜(31), 무선 AP 공유기(34) 및 이동형 로봇(37)을 설치한 것을 주요 구성요소로 한다.

이때, 원격지에 설치된 상기 컨텐츠 서버(21)는 각종 학습 컨텐츠 데이터가 기억되어 지고, 상기 홈 PC(24)는 인터넷 통신을 통해 교사와의 상담 서비스 등을 실시할 수 있도록 각 가정 등지에 설치되며, 상기 모뎀(23)은 인터넷 망(22)과 랜(31)을 통해 상기 홈 퍼스널 컴퓨터(24)와 각 교실 내의 교사용 PC(32) 및 무선 AP 공유기(34)를 상호 연결시켜 데이터 통신이 이루어질 수 있도록 하는 기능을 수행한다.

또한, 교실 내의 상기 교사용 PC(32)는 교사가 각각의 교실 내에 존재하는 학습보조 및 교사 도우미 로봇(37)과 프로젝션 TV(33)를 통해 학습에 필요한 전반적인 제어(즉, 데이터 제공 및 시스템 운영에 필요한 제어)를 할 수 있고, 상기 프로젝션 TV(33)는 교실의 칠판 일측부에 설치되어 상기 교사용 PC(32)를 통해 제공되는 각종 학습정보를 디스플레이하여 주게 됨은 물론 학습에 필요한 각종 음향신호로 출력시켜 주게 되며, 상기 랜(31)은 원격지의 컨텐츠 서버(21) 및 홈 PC(24) 를 교사용 PC(32) 및 무선 AP 공유기(34)에 연결시켜 원격지와의 각종 학습관련 데이터 통신이 원활히 이루어지게 한다.

또, 상기 무선 AP 공유기(34)는 교실 내의 교사용 PC(32)를 포함하여 원격지의 컨텐츠 서버(21) 및 홈 PC(24)에서 전달되는 각종 정보를 무선으로 로봇(37)에 전송해줌과 동시에 로봇(37)에서 무선으로 전송되는 각종 데이터를 상기 교사용 PC(32)와 원격지의 컨텐츠 서버(21) 및 홈 PC(24)에 전달해주게 되고, 상기 이동형 로봇(37)은 교실 내에서 자유로이 이동하며 상기 교사용 PC(32)와 리모컨(35)의 제어를 받아 각각에서 출력되는 제어신호에 부응하여 음향신호를 출력시켜 학생들과 간단한 대화를 하게 됨은 물론 의사 표현을 하며 교사가 가르치고자 하는 학습활동을 보조하게 된다.

한편, 상기 이동형 로봇(37)은 무선 랜 어댑터(372)와, LVDS(373), 터치 스크린 겸 LCD(5), 스피커(374)와 증폭기(375), 위치인식용 카메라(376), 두 개의 화상용 카메라(377)(378), 충전스테이션 도킹용 카메라(379), 수 개의 초음파센서(380), 센서제어부(381), 3축 모션 제어부(383), LDM(384), LDM 제어부(385), 리모컨 수신부(386), 휠 2축 제어부(387), 아암 제어부(388), BMS(389), 충전스테이션 접속부(390)로 구성한 것을 주요 기술요소로 한다.

또한, 필요에 따라서는 상기 이동형 로봇(37)의 몸통(2) 전방 하부에 충돌감지 스위치(391)와 범퍼(392)를 부가 설치하고, 또 상기 로봇(37)의 제어부(371)에는 음성인식 및 제어기(382)를 더 설치한 것을 부가적인 기술 구성요소로 한다.

이때, 상기 이동형 로봇(37)의 무선 랜 어댑터(372)는 비록 제어부(371) 내 에 LAN 카드가 내장되어 있더라도 로봇이 네트워크를 사용하기 위해 유선 랜을 사용할 수 없기 때문에 무선 랜 어댑터(372)를 추가로 장착한 것으로 최대 54Mbps의 네트워크 속도까지 지원할 수 있도록 802.11G를 지원하는 무선 랜 어댑터(372)를 내장하여 로봇의 운용자가 무선 AP 공유기(34)를 통해 원격지의 홈 PC(24)나 컨텐츠 서버(21) 및 교실 내의 교사용 PC(32)에 존재하는 각종 학습 컨텐츠를 불러오거나 원격으로 로봇을 제어할 필요가 있을 때 사용할 수 있도록 설치된 것이다.

또, 상기 제어부(371)는 소정의 제어 프로그램을 구비하고 각종 정보의 입출력과 사용자의 요구에 부응하여 로봇의 전반적인 제어기능을 수행하게 되고, 상기 LVDS(373)는 제어부(371)와 터치 스크린 겸 LCD(5) 사이에서 IEEE 1596 3 신호 규격으로 데이터를 주고 받게 되는 역할을 수행하게 된다.

또한, 상기 터치 스크린 겸 LCD(5)는 교사 또는 학생들과 로봇 사이에 인터페이스를 위한 방법 중 하나로 터치 스크린이 부착된 LCD로써 해상도는 1024×768을 지원하고, 상기 LVDS(373)를 통해 학습보조 및 교사 도우미에 필요한 각종 정보를 입력받아 표시해 줌과 동시에 로봇의 운용자가 화면에 메뉴를 표시하여 로봇에게 직접적으로 각종 명령을 줄 수 있음은 물론 각종 정보를 입력시킬 수 있다.

그리고, 상기 증폭기(375)는 제어부(371) 내의 사운드 카드에서 출력되는 음성 및 음향신호를 증폭시켜 스피커(374)를 통해 출력해 주게 된다.

한편, 상기 위치인식용 카메라(376)는 천정부를 향하도록 로봇(37)의 머리부(1) 상방에 설치되어 천장에 붙어져 있는 랜드 마크(도시 생략됨)의 인식을 통해 제어부(371)에서 로봇의 현재 위치를 인식하도록 하는 기능을 수행하고, 상기 화상 용 카메라(377)(378)는 로봇(37)의 머리부(1) 전방부와 몸통(2)의 가슴부에 각각 1대씩 설치되어 원격지의 홈 PC(24)에서 로봇(37)의 전방을 네트워크를 통해 볼 수 있도록 함은 물론 교사와의 상담 서비스를 할 수 있도록 하며, 또 상기 충전스테이션 도킹용 카메라(379)는 몸통(2) 후방부의 충전 스테이션 접속부(390) 상방부에 설치되어 로봇(37)의 자동충전을 위해 충전스테이션(381)에 부착된 IR(도시 생략됨)을 영상으로 인식하여 제어부(371)로 하여금 로봇(37)의 충전 스테이션 접속부(390)가 실내의 일정장소에 설치되어 있는 충전스테이션(36)과 도킹할 수 있는 방향과 위치를 판단할 수 있도록 한다.

또한, 상기 수 개의 초음파센서(380)는 몸통(2)의 하방부와 허리부에 일정간격을 두고 각각 설치(예를 들어 하방부에 11조, 상방부에 3조를 설치하되, 허리에 부착되는 초음파센서는 교실 내 책상 또는 교탁 등과 같은 장애물의 높이를 고려하여 설치 위치가 정해짐)되어 교실 내의 각종 장애물을 감지하고, 상기 센서제어부(381)는 상기 초음파센서(380)들에 의해 아날로그신호로 감지되는 각종 물체 감지신호를 디지털신호로 변환하고 이것을 거리로 환산한 후 제어부(371)로 전달함으로써 상기 제어부(371)에서 이 거리 데이터를 통해 장애물과의 거리를 인식하고 회피할 수 있는 알고리즘에 적용하여 로봇(37)의 주행방향 및 정지 등을 실시할 수 있게 된다.

또, 상기 3축 모션 제어부(383)는 하나의 제어부에서 3축을 제어할 수 있도록 설계된 하드웨어로, 머리부의 팬/틸트 2축과 터치 스크린 보호기(100)에 따른 1축의 구동을 제어하는데 사용된다.

그리고, 추가적인 기능으로 하기에 기술하는 범퍼(392)의 충돌감지 스위치(391)에도 연결이 될 수 있는데, 상기 3축 모션 제어부(383) 내 디지털 입.출력을 충돌감지 스위치(391)와 연결하여 장애물과의 충돌을 감지할 수 있고, 또 RS232 통신을 지원하는데, 이것은 표정을 출력해내는 LDM 제어부(385)와 연결되어 있어서 로봇(37)의 감정을 LDM(384)을 통해 표현할 수 있게 된다

한편, 상기 LDM(384)는 로봇(37)의 얼굴부에 도 5와 같이 설치되어 상기 제어부(371)의 출력신호에 부응하는 제어신호를 발생하는 LDM 제어부(385)의 제어를 받아 각종 감정표정을 연출하게 되는데, 기본적으로 6가지의 표정(즉, 행복과 슬픔, 화남, 놀람 및 일반 등)을 나타내도록 구성되어 있고, 전면의 3개의 LDM(즉, 두 눈과 입)을 통하여 표현된다.

이때, 상기 LDM(384)은 16 X 16 사이즈를 가지고, 머리부(1)의 얼굴 전면커버는 검정색의 반 투과형 케이스로 되어 있고, 이와 같은 반 투과형 케이스를 통해 LDM(384)의 광(光)만 외부로 내보내고 외부에서 내부로 들어오는 빛은 최대한 차단하여 표정만을 정확하게 사용자에게 전달될 수 있도록 하였다.

또, 상기 리모컨 수신부(386)는 로봇 운용자에 의해 조작되는 리모컨(35)으로부터 전송되어 오는 로봇 제어관련 스위치신호 및 음성신호를 제어부(371)로 전달하는 기능을 수행하게 되는데, 이때 상기 리모컨(35)은 도 3과 같이 로봇(37)의 좌,우회전과 전,후진 및 정지를 제어할 수 있는 4방향의 로봇 이동 제어키(351)와, 터치 스크린 보호기(100)의 커버(9)를 닫거나 개방하기 위한 커버 업/다운 키(352), 음성전송 키(353), 마이크(354), 목 부분 모터 정지 키(355) 및 목 부분 기준위치 재설정 키(356)를 구비하고 있다.

또한, 상기 휠 2축 제어부(387)는 제어부(371)의 출력신호에 부응하여 바퀴 구동용 두 개의 모터 구동방향을 제어하여 다리부에 설치되어 있는 바퀴의 구동을 통해 로봇의 주행을 제어하게 되고, 상기 아암 제어부(388)는 3개의 축에 각각 설치된 왼쪽 및 오른쪽 팔 제어용 모터들의 구동을 각각 제어하는 수개의 모션 제어부를 구비하고 상기 제어부(371)에서 출력되는 신호에 부응하여 로봇 팔 동작을 제어하게 되는데, 이때 상기 로봇의 좌,우측 팔에는 각각 3자 유도구조를 가지고 있으므로 단순한 음성으로 표현하는 것보다 적절한 제스쳐로 의사전달에 있어 집중도를 높일 수 있는 효과가 있으며, 음성으로 전달하기 힘든 것을 팔 모션으로 대체할 수 있다.

그리고, 상기 BMS(389)은 배터리(389a)의 잔량과 충전 상태, 전류와 전압 및 온도를 측정하여 제어부(371)로 전달하게 되며, 상기 충전스테이션 접속부(390)는 로봇(37)의 몸통(2) 후면 하단부에 설치되어 배터리의 충전기능을 수행하는 충전스테이션(36)과 접촉되어 충전스테이션(36)으로부터 출력되는 전압을 배터리(389a에 전달시켜 배터리가 충전되도록 한다.

한편, 본 발명이 적용된 로봇(37)은 비교적 그 무게가 많이 나가는 중량체일 뿐만 아니라 학생들이 있는 교실에서 이동을 하며 학습보조 및 교사 도우미 역할을 수행하는 것인 만큼 학생 등의 안전에 큰 비중을 주어야 한다.

따라서, 본 발명에서는 전술한 바와 같이 로봇(37)의 몸통(2) 전방 하부에 충돌감지 스위치(391)와 로봇이 불특정 물체와 충돌될 때 상기 충돌감지 스위 치(391)가 즉시 "온"되도록 하는 범퍼(392)를 설치하고, 상기 제어부(371)로 하여금 이동중인 로봇이 불특정 물체와 충돌하게 되므로 인해 상기 범퍼(392)가 충돌감지 스위치(391)를 작동시켜 제어부(371)로 충돌감지신호가 입력되면 제어부(371)에서 이를 인식하고 상기 휠 2축 제어부(387)를 통해 로봇(37)의 주행관련 모터들의 구동을 즉시 정지시켜 줄 수 있도록 함으로써 로봇과 인체 또는 물체가 충돌하게 되므로 인한 안전상의 문제를 미연에 해결할 수 있다.

또, 상기 로봇(37)의 제어부(371) 입력단자에는 필요에 따라 전술한 음성인식 및 제어기(382)가 연결되어 있으므로 로봇(37)의 운용자는 상기 리모컨(35)의 키를 이용하여 로봇의 주행을 제어할 수 있을 뿐만 아니라 로봇과 근거리에서 리모컨(35)에 설치되어 있는 음성전송 키(353)를 누루고 마이크(354)를 통해 로봇의 주행을 제어하기 위한 음성신호를 무선으로 발생시켜 주는 방식을 통해 로봇의 주행과 방향전환 및 정지 등의 제어를 실시할 수 있게 된다.

한편, 상기 터치 스크린 보호기(100)는 커버(9)의 개폐에 필요한 동력을 발생시켜 주는 모터(7)와, 모터(7)의 구동방향에 부응하여 커버(9)가 승,하강 개폐되도록 하는 슬라이딩 개폐수단(8) 및 모터(7)의 구동방향에 부응하여 승,하강되며 터치 스크린 겸 LCD(5)을 막아주거나 개방시켜 주는 커버(9)로 구성한 것을 주요 기술 구성으로 한다.

이때, 상기 모터(7)는 몸통(2)에 설치되어 있는 터치 스크린 겸 LCD(5)의 저부에서 고정구(6)를 통해 몸통(2)의 내부에 고정 설치되고, 상기 슬라이딩 개폐수단(8)은 모터(7)와 커버(9) 사이에 설치되며, 상기 커버(9)는 슬라이딩 개폐수 단(8)의 전면부에 착탈 가능하게 설치되는 구성을 갖는다.

한편, 상기 슬라이딩 개폐수단(8)은 몸체부(8a)와 래크(8b) 및 한 쌍의 가이드 봉(8c)으로 구성되는데, 이때 상기 몸체부(8a)는 커버(9)를 포함하여 각 구성품이 설치될 수 있도록 배면이 개구된 사각 함체 형상을 갖게 된다.

또, 상기 래크(8b)는 몸체부(8a)의 중앙부에서 수직방향으로 설치되어 상기 모터(7)의 축에 설치된 피니언 기어(7a)와 맞물려 모터(7)의 구동방향에 부응하여 몸체부(8a)를 승강 또는 하강 이동되게 한다.

그리고, 상기 가이드 봉(8c)들은 모터 고정구(6)에 형성된 가이드 돌기(6a)의 구멍(6b)에 끼워진 채 상기 몸체부(8a)의 양측부에서 수직방향으로 고정 설치되어 모터(7)의 구동방향에 부응하여 몸체부(8a)가 승,하강 될 때 몸체부(8a)가 유동되지 않고 정확히 수직방향으로 승,하강되도록 하게 된다.

또한, 상기 커버(9)는 하나의 커버로 성형하여도 무방하나 그럴 경우 슬라이딩 개폐수단(8)의 몸체부(8a)와 결합하기 위한 고정구 등이 외부로 노출되어 외관이 미려하지 못할 우려가 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 커버(9)를 커버 본체(9a)와 뚜껑체(9b)로 구분하여 성형하였는데, 이때 상기 커버 본체(9a)는 슬라이딩 개폐수단(8)의 몸체부(8a) 전방부에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 뚜껑체(9b)는 커버 본체(9a)의 전방부에 착탈 가능하게 설치되어 커버(9) 자체의 외관이 미려하도록 하는 역할을 하도록 하였다.

한편, 상기 모터(7)의 동력을 이용하여 커버(9)를 개폐할 때 커버(9)가 완전 히 열려지거나 닫혀진 것을 감지하고 모터(7)에 공급되는 전원전압을 차단시켜 주어야만 모터(7)에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 피니언 기어(7a) 및 래크(8b) 등이 모터(7)의 강한 회전력에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 모터 고정구(6)의 저면 좌,우측에 각각 상,하한 위치 감지스위치(10a)(10b)를 설치하고, 상기 슬라이딩 개폐수단(8)의 몸체부(8a) 저부 일측부와 상기 커버(9)의 본체(9a) 배면 상방 타측부에는 상,하한 위치 감지스위치(10a)(10b) 작동용 상,하한 위치 감지돌기(11a)(11b)를 부가 설치하고, 상기 모터(7)의 구동을 제어하는 제어부(371)로 하여금 모터(7)의 정방향 또는 역방향으로의 작동 중 상기 상,하한 위치 감지돌기(11a)(11b)들 중 어느 한 위치 감지돌기에 의해 상기 상,하한 위치 감지스위치(10a)(10b) 중 어느 한 위치 감지스위치가 "오프"되면 모터(7)에 공급되는 전원을 차단하고, 차후 로봇 운용자에 의해 커버(9)의 "오픈" 또는 "닫힘"신호가 입력되면 현재 "오프" 또는 "온"중인 상,하한 위치 감지스위치(10a)(10b)의 상태에 무관하게 상기 모터(7)를 로봇 운용자의 의사에 부응하여 다시 역방향 또는 정방향으로 구동시켜 커버(9)가 열리거나 닫히도록 하였다.

한편, 로봇의 운영자가 도시 생략된 리모컨 또는 로봇 자체에 설치되어 있는 커버 열림 또는 닫힘 스위치를 통해 커버(9)가 열려지거나 닫혀지도록 하는 신호를 입력시키면 상기 제어부(371)에서는 이를 인식하고, 모터(7)를 정방향 또는 역방향으로 작동시키게 된다.

따라서, 모터(7)의 축에 고정된 피니언 기어(7a)가 정방향 또는 역방향으로 회전하게 되므로 이에 맞물린 슬라이딩 개폐수단(8)의 래크(8b)가 하강 또는 승강하게 되어 슬라이딩 개폐수단(8)의 몸체부(8a)가 하강 또는 승강하게 되므로 상기 몸체부(8a)의 전면에 고정 설치된 커버(9)도 도 8 및 도 10과 같이 열리거나, 도 7 및 도 9와 같이 닫히게 된다.

이때, 상기 슬라이딩 개폐수단(8)의 몸체부(8a)를 포함하여 래크(8b)와 상기 커버(9)는 모터 고정구(6)에 형성된 가이드 돌기(6a)의 구멍(6b)에 끼워진 채 그의 양측부에서 수직방향으로 고정 설치되어 상기 모터 고정구(6)와 슬라이딩 개폐수단(8) 자체를 상호 결합시켜 주는 한 쌍의 가이드 봉(8c) 안내에 따라 모터(7)의 구동방향에 부응하여 승,하강 될 때 좌,우 방향에 대해 유동되지 않고 정확히 수직방향으로 승,하강되며 개폐된다.

또한, 상기와 같이 모터(7)의 구동방향에 부응하여 슬라이딩 개폐수단(8)이 하강 또는 승강되며 커버(9)를 개폐시키던 중 상기 커버(9)의 배면 상단부에 돌출 형성된 하한 위치 감지돌기(11b) 또는 슬라이딩 개폐수단(8)의 몸체부(8a) 일측면 저부에 돌출 형성된 상한 위치 감지돌기(11a)가 상기 모터 고정구(6)의 저면 좌,우측에 각각 하한 위치 감지스위치(10b) 또는 하한 위치 감지스위치(10b)와 접동되어 이들을 각각 "오프"시키게 되면 상기 제어부(371)에서 이를 인식하고 모터(7)에 공급되는 전원전압을 차단시켜 줌으로써 모터(7)에 과부하가 걸림으로 인한 수명 저하를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 피니언 기어(7a) 및 래크(8b) 등이 모터(7)의 강한 회전력에 의해 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

뿐만 아니라, 로봇을 작동시키지 않는 평상시 또는 불특정인이 로봇의 터치 스크린 겸 LCD(5)을 통해 소정의 데이터를 입력시키거나 보는 것을 방지하고자 할 때에는 상기 커버(9)를 도 7 및 도 9와 같이 닫아 줄 수 있으므로 터치 스크린 겸 LCD(5) 자체가 먼지 등에 의해 오염되거나 불특정인 또는 각종 물체에 의해 터치 되므로 인해 소손 및 손상되는 것을 방지할 수 있고, 또 불특정인들이 로봇 운영자의 의사와 무관하게 터치 스크린을 통해 소정의 데이터를 입력시키거나 인출시킴으로 인한 피해를 미연에 방지할 수 있음은 물론 디자인 측면에 있어서도 터치 스크린 겸 LCD(5)이 미려한 커버(9)에 의해 가려진 형태를 가지므로 로봇 자체의 외관을 미려하게 유지시킬 수 있다.

한편, 본 발명 시스템을 제어하기 위한 전체 소프트웨어는 크게 세 가지로 구성될 수 있는데, 그 첫째는 전체 하드웨어 시스템을 제어하기 위한 메인 소프트웨어이고, 둘째는 학습 컨텐츠를 실행할 수 있는 컨텐츠 플레이어이며, 셋째는 원격제어를 위한 원격제어 소프트웨어이다.

이때, 원격제어 소프트웨어는 운영체제 레벨에서 제어가 되고 있어 나머지 두가지의 소프트웨어와 구조상의 연관성은 없다.

또한, 메인 소프트웨어는 로봇을 구성하는 하드웨어를 제어하기 위한 소프트웨어로 각종 통신의 중개역할을 하게 되는데, 내부에는 TCP(Transmission Control Protocol) 서버를 가동하고 있어 외부에서 클라이언트의 명령을 받아 처리하고 있다.

그리고, 머리부의 팬/틸트 제어를 위해 사용하고 있는 3축 모션 제어부(383) 를 USB(Universal Serial Bus)로 제어하며, 팔과 휠, 리모컨 모듈, BMS를 RS232 통신으로 제어하고 있는데, 이런 각 모듈들이 메인 소프트웨어에서 제어되고 있다.

또, 메인 소프트웨어는 학습 보조 이외의 서비스를 제공하며 로봇의 모션을 위한 여러 가지 알고리즘이 포함되어 있고, 머리부(1)와 터치 터치 스크린 보호기(100)의 커버 안쪽에 위치한 두 개의 화상용 카메라(377)(378)를 통해 사진 또는 동영상을 찍거나, 이것을 무선네트워크를 통해 전송할 수 있다.

이런 로봇 시스템을 총괄적으로 관리되고 직접적인 수행이 메인 소프트웨어를 통해 이루어진다.

실제 교육용 컨텐츠를 보여주기 위해 실행되는 것이 컨텐츠 플레이어인데, 컨텐츠 플레이어는 플래시(Flash) 에니메이션인 컨텐츠에 XML(Extensible Markup Language)을 통한 네트워크 프로그램의 결합된 소프트웨어이다.

즉, 플래시 에니메이션에서 플레이어 프로그램에 메세지를 전달하게 되면 실제로 네트워크 프로그램(TCP Client 프로그램)이 데이터를 전송하는 구조를 가지며, 상기 컨텐츠 플레이어는 메인소프트웨어에 특정한 모션을 요청하며 필요할 경우 요청에 대한 응답을 받을 수 있다.

그리고, 반대로 TCP 서버가 되는 메인 소프트웨어에서 컨텐츠 플레이어에게 어떤 명령을 보낼 수 있는데, 리모컨(35)을 통해 사용자가 컨텐츠 플레이어에게 화면전환을 요청하는 경우 메인 소프트웨어는 음성을 인식하고 그 명령을 컨텐츠 플레이어에게 네트워크로 전달된다.

이처럼 두 소프트웨어는 상호 연동이 되어야지만 로봇에서 정상적으로 동작 이 가능하다.

도 12는 본 발명 시스템의 작동상태를 설명하기 위한 메인 플로우챠트를 나타낸 것으로, 로봇의 각 부분을 담당하는 음성인식 등록과, 팔 모션, RS232 통신 수신, TTS(Text To Speech), 머리부 제어 및 휠 제어 쓰레드(Thread)가 있고, 로봇의 입력장치나 LAN을 통하여 수신된 데이터를 기반으로 각 쓰레드에 동작을 요청하는 방식으로 동작된다.

이와 같은 메인 소프트웨어에서는 주로 컨텐츠 플레이어에서 전송되는 데이터들을 해석하여 하부 하드웨어를 제어하는 것이고, 외부 입력장치(마이크, 리모컨, 센서 등)에서 들어오는 입력들도 같이 처리해야 한다.

한편, 원격제어 소프트웨어는 메인 소프트웨어 또는 컨텐츠 플레이어와는 별도로 독립적으로 수행되는 소프트웨어인데, 로봇이 가지고 있는 터치 스크린 겸 LCD(5)의 화면을 네트워크를 통해 조종자, 즉 교사용 PC(32)로 전송되며, 교사는 교사용 PC(32)를 통해 로봇을 원격제어 할 수 있고, 영상을 받아서 학생들과 원격으로 화상통화가 가능하다.

즉, 로봇 자체에서 수행될 수 있는 모든 기능들이 원격으로도 가능하고, 교사와의 1:1 상담 서비스도 로봇을 통해 이뤄진다.

또한, 원격제어와 함께 학교의 각 교실마다 배치된 프로젝션 TV(33)에 학습 컨텐츠를 디스플레이시키기 위해 교사용 PC(32)와 프로젝션 TV(33)를 연결하고, 교사용 PC(32)에서 원격으로 로봇의 화면을 전송받아 보여줄 수 있게 된다.

그리고, 상기 로봇(37) 내에는 전술한 것 이외에도 교실 내 또는 학교 내에 서의 자율주행을 할 수 있는 알고리즘에 내장되어 있는데, 기본적으로 로봇(37)은 초음파센서로 이동구간에 대한 맵 빌딩을 저장 및 갱신하여 가지고 있으며, 또한 로봇의 머리부 상단에 부착된 위치인식용 카메라(376)에 의해 현재 위치를 인식하여 목표점까지 자율적으로 이동할 수 있는 알고리즘 개발이 가능하다.

한편, 도 13은 본 발명 시스템을 학교 교실에 적용한 상태의 예시도를 나타낸 것으로, 칠판의 일측부에 프로젝션 TV(33)가 설치되어 있는 교실 내에서 학생들이 앉아 있는 책상 사이를 로봇이 이동하며 학습보조 및 교사 도우미 역할을 수행하고 있는 상태를 확인할 수 있다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 시스템에 의하면, 첫째 로봇이 교실 내에서 자유로이 이동하며 학생들과 간단한 대화를 하면서 자율적이고 창의적인 학습 환경을 제공해 줄 수 있도록 함과 동시에 사람과 같은 의사 표현하며 교사를 보조할 수 있도록 함으로써 학생들의 교육 효율을 높이기 위해 도입된 ICT 교육을 효과적으로 수행될 수 있고, 둘째 로봇의 전면부에 설치되는 터치 스크린 겸 LCD에 슬라이딩 개폐 가능한 커버를 설치하여 줌으로써 터치 스크린 겸 LCD를 오염과 손상으로부터 보호할 수 있음은 물론 불특정인들이 로봇의 운영자의 의사와 무관하게 터치 스크린 겸 LCD를 통한 소정의 데이터를 입력시킴으로 인한 시스템 운영상의 문제점을 미연에 방지할 수 있고, 셋째 학생들이 이동중인 로봇의 터치 스크린 겸 LCD에 집중하지 않고 프로젝션 TV의 화면에 나타나는 영상이나 문자 등을 보며 집중적인 학습을 이행할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.