モーションコンテンツベースの学習装置及び方法

专利摘要:
本発明によるモーションコンテンツベースの学習装置は、使用者の身体に分散配置され、前記使用者の身体部位のそれぞれに関する位置情報信号を取得する複数のモーション感知センサと、前記位置情報信号を分析して前記使用者のモーションを把握し、前記使用者のモーションとモーションコンテンツが提供する基準モーションとを比較してモーション矯正を誘導するモーション矯正信号を生成するモーション制御部と、前記使用者の身体に分散配置され、前記モーション矯正信号に従って前記使用者の身体部位を刺激して前記使用者のモーションを矯正する複数のモーション矯正センサとを含む。
公开号:JP2011516915A
申请号:JP2011502844
申请日:2009-01-19
公开日:2011-05-26
发明作者:ナク−ウン ウム、；ソン−ウォン カン、；テ−ウク カン、；キュン−スー キム、；ジュン−ブン キム、；ジン−キュン キム、；ソン−ウン キム、；ジェ−ホン シム、；キ−ヒュク パク、；ヒュン−イル パク、；チャン−ヒ ヒュン、；ジュン−ファン ファン、；ヘイ−ジン ミュン、；イン−ギ リン、
申请人:韓國電子通信研究院Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ；
IPC主号:G09B19-00

专利说明:

[0001] 本発明は、モーションコンテンツベースの学習装置及び方法に関し、特に、学習しようとするモーションが予め定義されたモーションコンテンツを備えて、これを使用者が学習できるようにするモーションコンテンツベースの学習装置及び方法に関する。]
背景技術

[0002] 通常、既存のモーション制御方法は、特定位置に位置感知センサと位置矯正センサを設置し、当該位置に使用者の任意の身体部位が位置すると当該身体部位に力又は振動を加える方式で行われる。]
[0003] よって、既存のモーション制御方法は、誤った動きや姿勢が発生したことを感知して通知する機能を行うだけであり、特定主題によって連続するモーションを学習するために使用者がどのような動きや姿勢をどの順序で取るべきかについては提示していない。]
[0004] その結果、既存のモーション制御方法を用いて教育、医療福祉、レジャー・スポーツなどのように特定主題によって連続するモーションを有するモーションコンテンツを学習させる学習サービスを提供するには無理があった。]
[0005] そして、使用者が使用する装置に感覚センサを取り付けることにより、使用者の装置の使用に感覚的な制約を加えるモーション制御方法があるが、これも、使用者のモーションに制約を課すだけであり、使用者に正しいモーション方向を提示していない。]
先行技術

[0006] 韓国公開特許２００１−００９５９００号]
発明が解決しようとする課題

[0007] そこで、本発明は、使用者が学習しようとする基準モーションが予め定義されたモーションコンテンツを利用して使用者に学習サービスを提供することのできる、モーションコンテンツベースの学習装置及び方法を提供することを目的とする。]
[0008] 本発明の他の目的は、モーションコンテンツによるモーションをより容易かつ正確に使用者に誘導することのできる、モーションコンテンツベースの学習装置及び方法を提供することにある。]
課題を解決するための手段

[0009] 本発明の第１態様によると、上記問題を解決するための手段として、使用者の身体に分散配置され、前記使用者の身体部位のそれぞれに関する位置情報信号を取得する複数のモーション感知センサと、前記位置情報信号を分析して前記使用者のモーションを把握し、前記使用者のモーションとモーションコンテンツが提供する基準モーションとを比較してモーション矯正を誘導するモーション矯正信号を生成するモーション制御部と、前記使用者の身体に分散配置され、前記モーション矯正信号に従って前記使用者の身体部位を刺激して前記使用者のモーションを矯正する複数のモーション矯正センサとを含むモーションコンテンツベースの学習装置が提供される。]
[0010] 前記モーション制御部は、前記モーション感知センサ及びモーション矯正センサと前記モーション制御部間で送受信される信号をインタフェースする信号インタフェース部と、前記モーション感知センサにより取得された前記位置情報信号を分析して前記使用者のモーションを把握する現在モーション分析部と、前記使用者のモーションと前記モーションコンテンツが提供する基準モーションとを比較するモーション比較部と、前記使用者のモーションと前記基準モーションとの違いであるモーション誤差を計算するモーション誤差計算部と、前記モーション誤差に基づいてモーション矯正を誘導する前記モーション矯正信号を生成するモーション矯正信号生成部とを含んでもよい。]
[0011] また、前記モーション制御部は、前記モーションコンテンツを保存するモーションコンテンツ保存部をさらに含んでもよい。]
[0012] 前記モーション矯正信号は、前記モーション誤差が発生した身体部位、誤差方向、及び誤差程度に関する情報を有することを特徴とする。]
[0013] 前記モーション矯正センサは、前記モーション矯正信号に従って、前記使用者の身体部位毎に刺激方向及び刺激程度を変化させることを特徴とする。]
[0014] 本発明の第２態様によると、上記問題を解決するための手段として、使用者の身体部位毎の位置値を取得して使用者のモーションを感知する段階と、前記使用者のモーションとモーションコンテンツが提供する基準モーションとを比較してモーション誤差を計算する段階と、前記モーション誤差が発生した前記使用者の身体部位の感覚を刺激してモーション矯正を誘導する段階とを含むモーションコンテンツベースの学習方法が提供される。]
[0015] 前記使用者のモーションを感知する段階は、前記使用者の身体に分散配置された複数のモーション感知センサにより前記使用者の身体部位毎の位置値を取得する段階と、前記使用者の身体部位毎の位置値を分析して前記使用者のモーションを把握する段階とを含んでもよい。]
[0016] 前記モーション誤差を計算する段階は、前記使用者のモーションと前記モーションコンテンツが提供する基準モーションとを比較して、前記モーション誤差が発生した身体部位、誤差方向、及び誤差程度を把握することを特徴とする。]
[0017] 前記モーション矯正を誘導する段階は、前記使用者の身体に分散配置された複数のモーション矯正センサにより、前記モーション誤差が発生した身体部位の刺激方向及び刺激程度を変化させることを特徴とする。]
発明の効果

[0018] このように、本発明によるモーションコンテンツベースの学習装置及び方法は、使用者が学習しようとする基準モーションが予め定義されたモーションコンテンツに従って使用者のモーションを制御することにより、使用者が連続するモーションを学習するためにどのような動きや姿勢をどの順序で取るべきかを提示する。つまり、本発明は、教育、医療福祉、レジャー・スポーツなどのように特定主題を有するモーションの学習サービスを使用者に提供することができる。]
[0019] また、本発明は、少なくとも１つのセンサを使用者の身体又は着用具上に分散配置して、使用者のモーションの通知及び制御をより正確に行えるようにすることにより、使用者の学習効果を最大化する。]
図面の簡単な説明

[0020] 本発明の一実施形態によるモーションコンテンツベースの学習装置の構成を示す図である。
本発明の一実施形態によるモーションコンテンツベースの学習方法を説明するための動作フローチャートである。
本発明の他の実施形態によるモーションコンテンツベースの学習方法を説明するための動作フローチャートである。
本発明の一実施形態によるモーションコンテンツベースの学習装置の実現例を示す図である。
本発明の一実施形態によるモーションコンテンツベースの学習装置の他の実現例を示す図である。]
実施例

[0021] 以下、添付図面を参照して、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。ただし、本発明の好ましい実施形態の動作原理を詳細に説明するにあたって、関連公知機能又は構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にする場合は、その詳細な説明を省略する。]
[0022] 本発明を明確に説明するために、図面で本発明の説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって類似の部分には類似の符号を付す。]
[0023] なお、ある部分がある構成要素を「含む」とは、特に断らない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことがあることを意味する。]
[0024] 図１は本発明の一実施形態によるモーションコンテンツベースの学習装置の構成を示す図である。] 図１
[0025] 図１に示すように、本発明の一実施形態によるモーションコンテンツベースの学習装置は、複数のモーション感知センサ１１ａ〜１１ｎ、複数のモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎ、及びモーション制御部２０を含む。] 図１
[0026] 各モーション感知センサ１１は、３次元位置値を取得できる全ての種類の位置センサで実現することができ、各モーション矯正センサ１２は、感覚刺激方向及び感覚刺激程度を変化できる触覚センサ（ｈａｐｔｉｃ ｓｅｎｓｏｒ）又はこれと同様の機能を実行できる素子を利用して実現することができる。]
[0027] また、モーション制御部２０は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）など、信号処理を行って情報を保存することのできるデバイスを１つ以上含んで実現することができる。]
[0028] 以下、各構成要素の機能を説明する。]
[0029] 複数のモーション感知センサ１１ａ〜１１ｎは、使用者の身体又は着用具上に分散配置され、使用者のモーション（すなわち、動きや姿勢）によって変化する身体部位毎の位置値を取得し、これを通知するための位置情報信号を生成してモーション制御部２０に提供する。]
[0030] 複数のモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎは、前記複数のモーション感知センサ１１ａ〜１１ｎと共に使用者の身体又は着用具上に分散配置され、モーション制御部２０から提供されるモーション矯正信号に応答して、モーション矯正が必要な身体部位への刺激方向及び刺激程度を変化させることにより、モーション矯正が必要な身体部位がどこであるか、そして、当該部位をどの方向にどれだけ動かせばよいかを使用者に通知する。]
[0031] ここで、モーション矯正信号は、モーション制御部２０から提供されるものであり、モーション誤差が発生した身体部位、誤差方向、及び誤差程度に関する情報を含む。]
[0032] モーション制御部２０は、使用者が学習しようとするモーションコンテンツが提供する基準モーションと使用者のモーションとを比較してモーション誤差が発生したか否かを確認し、モーション誤差が発生した場合、使用者が正しいモーションを取れるように誘導する。]
[0033] このために、モーション制御部２０は、信号インタフェース部２１、現在モーション分析部２２、モーションコンテンツ保存部２３、モーション比較部２４、モーション誤差計算部２５、及びモーション矯正信号生成部２６を備える。]
[0034] 信号インタフェース部２１は、モーション感知センサ１１ａ〜１１ｎ及びモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎと接続され、モーション制御部２０とモーション感知センサ１１ａ〜１１ｎ及びモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎ間で送受信される信号をインタフェースする。]
[0035] すなわち、信号インタフェース部２１は、複数のモーション感知センサ１１ａ〜１１ｎから伝送される位置情報信号を復調して現在モーション分析部２２が認識可能な信号形態に変換するか、又はモーション矯正信号生成部２６から伝送されるモーション矯正信号を変調して複数のモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎに伝送可能な信号形態に変換した後に外部に出力する。]
[0036] ここで、信号インタフェース部２１は、公知技術による信号変復調方式を用い、有線通信方式、無線通信方式、及び人体通信方式のいずれか１つを用いることができる。そして、信号インタフェース部２１とモーション感知センサ１１ａ〜１１ｎ及びモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎ間で送受信される信号は、アナログ信号やデジタル信号などの電気的信号である。]
[0037] 現在モーション分析部２２は、身体部位毎の位置値とモーションとの相関関係を予め定義しておく。そして、複数のモーション感知センサ１１ａ〜１１ｎから位置情報信号が伝送されると、位置情報信号から身体部位毎の位置値を取得した後、前記相関関係に基づいて使用者の現在のモーションを把握する。]
[0038] モーションコンテンツ保存部２３は、使用者が学習しようとする基準モーションが予め定義されたモーションコンテンツを保存する。ここで、モーションコンテンツとしては、教育、医療福祉、レジャー・スポーツなどの特定主題を有する連続するモーションを全て適用することができ、例えば舞踊振り付け、武術拳法などがある。]
[0039] モーション比較部２４は、現在モーション分析部２２により取得された使用者の現在のモーションとこれに対応するモーションコンテンツの基準モーションとを比較して、２つのモーションの違いを把握する。]
[0040] モーション誤差計算部２５は、モーション比較部２４により取得された２つのモーションの違いを分析して、モーション誤差を計算する。ここで、モーション誤差は、モーション誤差が発生した身体部位、誤差方向、及び誤差程度に関する情報を有する。]
[0041] モーション矯正信号生成部２６は、モーション誤差計算部２５により取得されたモーション誤差に基づいて、使用者が正しいモーションを取るように誘導するモーション矯正信号を生成し、複数のモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎに提供する。]
[0042] そして、複数のモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎは、モーション矯正信号に応答して、モーション誤差が発生した身体部位への刺激方向及び刺激程度を変化させることにより、モーション誤差が発生した身体部位がどこであるか、どの方向にどれだけ動かせばよいかを使用者に認知させる。]
[0043] 図１の実施形態では、モーション感知センサ１１とモーション矯正センサ１２を分離して構成したが、必要であれば、これらのセンサを１つのセンサに統合して実現してもよい。] 図１
[0044] 図２は本発明の一実施形態によるモーションコンテンツベースの学習方法を説明するための動作フローチャートである。] 図２
[0045] まず、モーションコンテンツベースの学習が開始されると、モーション制御部２０は、複数のモーション感知センサ１１ａ〜１１ｎにより使用者の身体部位毎の位置値を取得する（Ｓ１）。]
[0046] 次に、モーション制御部２０は、取得された身体部位毎の位置値を分析して使用者の現在のモーションを把握した後（Ｓ２）、使用者の現在のモーションとモーションコンテンツが提供する基準モーションとを比較する（Ｓ３）。]
[0047] ステップＳ３の比較の結果、使用者の現在のモーションとモーションコンテンツが提供する基準モーションとが異なり、モーション誤差が発生した場合（Ｓ４）、モーション制御部２０は、モーション誤差が発生した身体部位、誤差方向、及び誤差程度を把握する（Ｓ５）。]
[0048] その後、モーション制御部２０は、ステップＳ５で把握された情報を含むモーション矯正信号を生成して複数のモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎに提供し、複数のモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎは、モーション矯正信号に応答して、モーション誤差が発生した身体部位の矯正を誘導する（Ｓ６）。]
[0049] すなわち、複数のモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎは、モーション矯正信号に応答して、モーション誤差が発生した身体部位への刺激方向及び刺激程度を変化させることにより、モーション矯正が必要な身体部位がどこであるか、そして、当該部位をどの方向にどれだけ動かせばよいかを使用者に通知する。]
[0050] ステップＳ６が完了すると、モーション制御部２０は、モーションコンテンツを参照して、次に学習するモーションがさらにあるか否かを確認し（Ｓ７）、あれば、再びステップＳ１に進み、なければ、モーションコンテンツベースの学習方法を終了する。]
[0051] さらに、本発明によるモーションコンテンツベースの学習方法は、学習効果をより増大させるために、図３に示すように、ステップＳ６とステップＳ７との間に矯正完了確認ステップ（Ｓ８）を追加してもよい。] 図３
[0052] すなわち、複数のモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎによりモーション誤差が発生した身体部位の矯正を誘導した後（Ｓ６）、使用者がモーションを矯正してモーションコンテンツが提供する基準モーションを取ったことを確認（Ｓ８）した場合にのみ、次のステップに進むようにしてもよい。]
[0053] このような場合、使用者は使用者自身のモーションが正確に矯正されたことが確認された場合にのみ、次のモーションを学習できるようになり、より正確なモーション矯正効果が得られる。]
[0054] 前述のように、本発明によるモーションコンテンツベースの学習方法は、モーション感知及び矯正過程を繰り返し行うことにより、特定主題によって連続するモーションを学習するために使用者がどのような動きや姿勢をどの順序で取るべきかを提示する。]
[0055] 図４は本発明の一実施形態によるモーションコンテンツベースの学習装置の実現例を示す図である。] 図４
[0056] 図４を参照すると、複数のモーション感知センサ１１ａ〜１１ｎ及び複数のモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎは、使用者の身体又は使用者が着用する着用具（例えば、衣服）上に分散配置され、モーション制御部２０は、使用者の身体の特定部位又は身体の外部に位置する。] 図４
[0057] 前述のように、複数のモーション感知センサ１１ａ〜１１ｎ及び複数のモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎとモーション制御部２０とは、有線通信方式、無線通信方式、及び人体通信方式のいずれか１つを用いて通信を行う。]
[0058] ただし、モーション感知センサ１１ａ〜１１ｎ及びモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎとモーション制御部２０との通信が人体通信方式で行われる場合は、必ずモーション制御部２０を使用者の身体の特定部位と接触又は隣接させる。これは、モーション感知センサ１１ａ〜１１ｎ及びモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎとモーション制御部２０とが人体を伝送媒質として信号を送受信できるようにするためである。]
[0059] このように、本発明の複数のモーション感知センサ１１ａ〜１１ｎは、使用者の身体上に分散配置されることにより、使用者のモーションによる身体部位毎の位置値をより正確に感知及び通知することができ、モーション制御部２０は、これに基づいて使用者の現在のモーションをより正確に把握することができる。]
[0060] また、これと同様の原理で、複数のモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎも、使用者の身体上に分散配置されることにより、使用者の誤ったモーションを身体部位毎に矯正できるようにする。従って、使用者のモーション矯正効果も増大する。]
[0061] 図５は本発明の一実施形態によるモーションコンテンツベースの学習装置の他の実現例を示す図であり、本実現例では、使用者の手と腕に着用された着用具上に複数のモーション感知センサ１１ａ〜１１ｎ及び複数のモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎを分散配置して、使用者の手と腕のモーションを感知及び制御できるようにする。] 図５
[0062] 図５に示すように、複数のモーション感知センサ１１ａ〜１１ｎ及び複数のモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎは、使用者の手と腕、特に関節部位に分散配置される。] 図５
[0063] 従って、複数のモーション感知センサ１１ａ〜１１ｎは、手と腕の関節の細かいモーションを感知して通知することができ、モーション制御部２０は、これに基づいてより細かい身体制御を行うことができる。]
[0064] 例えば、人差し指のモーションとモーションコンテンツが提供するモーションとが異なる場合、複数のモーション矯正センサ１２ａ〜１２ｎは、モーション制御部２０の制御下で人差し指の関節それぞれの感覚を刺激して、モーションコンテンツにより定義されたものと同様になるようにする。]
[0065] 以上説明した本発明は、前述した実施形態及び添付された図面により限定されるものではなく、本発明の技術的思想から外れない範囲内で様々な置換、変形、及び変更が可能であることは、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとって自明である。]

权利要求:

請求項1
使用者の身体に分散配置され、前記使用者の身体部位のそれぞれに関する位置情報信号を取得する複数のモーション感知センサと、前記位置情報信号を分析して前記使用者のモーションを把握し、前記使用者のモーションとモーションコンテンツが提供する基準モーションとを比較してモーション矯正を誘導するモーション矯正信号を生成するモーション制御部と、前記使用者の身体に分散配置され、前記モーション矯正信号に従って前記使用者の身体部位を刺激して前記使用者のモーションを矯正する複数のモーション矯正センサとを含むことを特徴とするモーションコンテンツベースの学習装置。
請求項2
前記モーション制御部は、前記モーション感知センサ及びモーション矯正センサと前記モーション制御部間で送受信される信号をインタフェースする信号インタフェース部と、前記モーション感知センサにより取得された前記位置情報信号を分析して前記使用者のモーションを把握する現在モーション分析部と、前記使用者のモーションと前記モーションコンテンツが提供する基準モーションとを比較するモーション比較部と、前記使用者のモーションと前記基準モーションとの違いであるモーション誤差を計算するモーション誤差計算部と、前記モーション誤差に基づいてモーション矯正を誘導する前記モーション矯正信号を生成するモーション矯正信号生成部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のモーションコンテンツベースの学習装置。
請求項3
前記モーション制御部は、前記モーションコンテンツを保存するモーションコンテンツ保存部をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のモーションコンテンツベースの学習装置。
請求項4
前記モーション矯正信号は、前記モーション誤差が発生した身体部位、誤差方向、及び誤差程度に関する情報を有することを特徴とする請求項２に記載のモーションコンテンツベースの学習装置。
請求項5
前記モーション矯正センサは、前記モーション矯正信号に従って、前記使用者の身体部位毎に刺激方向及び刺激程度を変化させることを特徴とする請求項４に記載のモーションコンテンツベースの学習装置。
請求項6
使用者の身体部位毎の位置値を取得して使用者のモーションを感知する段階と、前記使用者のモーションとモーションコンテンツが提供する基準モーションとを比較してモーション誤差を計算する段階と、前記モーション誤差が発生した前記使用者の身体部位の感覚を刺激してモーション矯正を誘導する段階とを含むことを特徴とするモーションコンテンツベースの学習方法。
請求項7
前記使用者のモーションを感知する段階は、前記使用者の身体に分散配置された複数のモーション感知センサにより前記使用者の身体部位毎の位置値を取得する段階と、前記使用者の身体部位毎の位置値を分析して前記使用者のモーションを把握する段階とを含むことを特徴とする請求項６に記載のモーションコンテンツベースの学習方法。
請求項8
前記モーション誤差を計算する段階は、前記使用者のモーションと前記モーションコンテンツが提供する基準モーションとを比較して、前記モーション誤差が発生した身体部位、誤差方向、及び誤差程度を把握することを特徴とする請求項６に記載のモーションコンテンツベースの学習方法。
請求項9
前記モーション矯正を誘導する段階は、前記使用者の身体に分散配置された複数のモーション矯正センサにより、前記モーション誤差が発生した身体部位の刺激方向及び刺激程度を変化させることを特徴とする請求項８に記載のモーションコンテンツベースの学習方法。