• 제목/요약/키워드: Robots in Education

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Real-time 3D multi-pedestrian detection and tracking using 3D LiDAR point cloud for mobile robot

  • Ki-In Na;Byungjae Park
    • ETRI Journal
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    • 제45권5호
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    • pp.836-846
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    • 2023
  • Mobile robots are used in modern life; however, object recognition is still insufficient to realize robot navigation in crowded environments. Mobile robots must rapidly and accurately recognize the movements and shapes of pedestrians to navigate safely in pedestrian-rich spaces. This study proposes real-time, accurate, three-dimensional (3D) multi-pedestrian detection and tracking using a 3D light detection and ranging (LiDAR) point cloud in crowded environments. The pedestrian detection quickly segments a sparse 3D point cloud into individual pedestrians using a lightweight convolutional autoencoder and connected-component algorithm. The multi-pedestrian tracking identifies the same pedestrians considering motion and appearance cues in continuing frames. In addition, it estimates pedestrians' dynamic movements with various patterns by adaptively mixing heterogeneous motion models. We evaluate the computational speed and accuracy of each module using the KITTI dataset. We demonstrate that our integrated system, which rapidly and accurately recognizes pedestrian movement and appearance using a sparse 3D LiDAR, is applicable for robot navigation in crowded spaces.

로봇 캐릭터와의 상호작용에서 사용자의 시선 배분 분석 (Analysis of User's Eye Gaze Distribution while Interacting with a Robotic Character)

  • 장세윤;조혜경
    • 로봇학회논문지
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    • 제14권1호
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    • pp.74-79
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    • 2019
  • In this paper, we develop a virtual experimental environment to investigate users' eye gaze in human-robot social interaction, and verify it's potential for further studies. The system consists of a 3D robot character capable of hosting simple interactions with a user, and a gaze processing module recording which body part of the robot character, such as eyes, mouth or arms, the user is looking at, regardless of whether the robot is stationary or moving. To verify that the results acquired on this virtual environment are aligned with those of physically existing robots, we performed robot-guided quiz sessions with 120 participants and compared the participants' gaze patterns with those in previous works. The results included the followings. First, when interacting with the robot character, the user's gaze pattern showed similar statistics as the conversations between humans. Second, an animated mouth of the robot character received longer attention compared to the stationary one. Third, nonverbal interactions such as leakage cues were also effective in the interaction with the robot character, and the correct answer ratios of the cued groups were higher. Finally, gender differences in the users' gaze were observed, especially in the frequency of the mutual gaze.

의료용 로봇의 미진동제어를 위한 가변감쇠형 동조질량감쇠기 기술 개발 (Developing Tuned Mass Damper of Adjustable Damping Type to Control the Vibrations of Medical Robots)

  • 차운용;전종균;박상곤;한현희
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제24권9호
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    • pp.706-715
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    • 2014
  • Recently, the medical community has been enthusiastically welcoming robots that are able to provide high-quality medical services across the board, including assisting the surgeons during surgeries. In response, many higher education institutions and research facilities started to conduct various experiments and studies about these robots. During such research, it was discovered that the arm of one particular robot type that is being developed to assist surgeries are prone to vibrate even from the weakest impact, in addition to other residual vibration problems. We attempted to reduce such dynamic response by using a MF-TMD that is produced by adding magnetic fluid to ECD. We verified the MF-TMD's performance by testing it within various frequency bands and attenuations. We then designed a cantilever that was structurally similar to the robot's arm. We attached the MF-TMD to this cantilever and conducted a pilot experiment, which validated our hypothesis that MF-TMD will reduce the robot arm's vibrations through its optimal damping ratio. Henceforth, we attached the MF-TMD to the robot arm in question and conducted a performance experiment in which we tuned the MF-TMD's frequency and damping factor to its optimal level and measured the vibrations of the arm. The experiment demonstrated that the vibrations that occurred whenever the arms rotated were significantly reduced.

인간 친화적인 가정용 지능형 서비스 로봇 구현 (Implementation of Intelligent and Human-Friendly Home Service Robot)

  • 최우경;김성주;김종수;서재용;전홍태
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제14권6호
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    • pp.720-725
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    • 2004
  • 로봇은 조립, 도장, 용접 등 단순 반복 작업이나 위험한 지역의 탐사 및 산업현장에서 벗어나 좀더 다양한 분야로 발전되어지고 있다. 최근 로봇의 형태는 인간의 명령을 이행하고 스스로 학습하며, 감정을 지닐 수 있는 인공지능을 내장한 로봇이다. 활용의 예 중에는 '가족 도우미'의 역할을 수행하는 로봇으로 가사, 방범, 오락, 교육 그리고 인공비서 등의 기능을 담당하는 형태로 향후 가정의 필수품으로 자리 잡을 전망이다. 이러한 가정용 로봇의 구현을 위해서 인공지능의 요소를 활용하는 것은 당연하다. 일차적으로 로봇이 여러 가지의 기능을 수행하기 위해서는 환경 정보를 받아들이는 센서의 역할이 크며 이런 센서를 사용조건에 맞게 활용하는 것도 중요하다. 본 논문에서는 로봇에 부착된 여러 개의 센서를 응합하고 융합된 여러 종류의 센서값을 이용하여 로봇이 주변환경에 맞게 행동을 할 수 있도록 소프트 컴퓨팅 기법을 이용하였다. 또한 로봇의 행동모듈을 구성하여 인간에게 시각$.$청각적인 효과를 줄 수 있도록 인간 친화형 지능 로봇을 구현하고자 한다.

A Design and Implementation of Educational Delivery Robots for Learning of Autonomous Driving

  • Hur, Hwa-La;Park, Myeong-Chul
    • 한국컴퓨터정보학회논문지
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    • 제27권11호
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    • pp.107-114
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    • 2022
  • 본 논문은 자율주행 학습이 가능한 택배 로봇을 제안한다. 제안하는 로봇은 지상 주차시설이 없는 공원형 아파트에서 활용 가능하도록 설계되었으며 지상 및 지하 경로가 복잡한 기존 아파트에 비해 공원형 아파트는 이동 경로가 정형화되어 있어 로봇의 안정적인 주행이 가능하여 학생들의 초기 교육 환경으로 적합하다. 택배 로봇은 경로학습을 위한 머신러닝 기술과 카메라와 라이다 센서를 이용한 자율주행을 통하여 택배 운반이 가능하도록 구성하였다. 또한, 수준별 학습이 가능하도록 제어 MCU를 3개로 분리하여 설계하였으며 자율주행, 장애물 인식 등의 동작 테스트를 통하여 학습용 택배 로봇으로 활용될 수 있음을 확인하였다. 향후 정밀한 실내 위치정보 인식 기술과 아파트의 공공기술 플랫폼과 연동하여 다양한 배송 서비스를 위한 교육용 배송 로봇으로 발전시키고자 한다.

STEAM교육 접근에 의한 언플러그드 로봇 놀이프로그램이 유아의 창의적 및 사회적 인성 함양에 미치는 효과 (The Effect of STEAM-based Unplugged Play Activities Using Robots on the Improvement of Children's Creative and Social Personalities)

  • 천희영;박소연
    • 한국보육지원학회지
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    • 제16권5호
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    • pp.1-26
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    • 2020
  • Objective: This study investigated 5-year-old children's developmental levels for creative and social personalities according to gender, and whether participation in STEAM-based unplugged robotic activities can improve their creative and social personalities. Methods: Participants were 5-year-old children (N=125) from 11 child care centers. The experimental group included 29 boys and 24 girls enrolled in classrooms that implemented an unplugged activities curriculum over five weeks. The control group consisted of 38 boys and 34 girls. Data were analyzed using a t-test and analysis of covariance, and Hedges' g was used to measure effect size. Results: First, the participating children's mean scores on creative and social personalities were 3.20 and 3.53 on a 5-point Likert scale, respectively. Girls scored higher than boys in sensitivity-various interests and imagination-playfulness domains of creative personality and all three domains of social personality. Second, children in the experimental group showed improvement in all domains of social personality and the effect size was large. They also improved in three domains (openness-humor, imagination-playfulness, independency-immersion) of creative personality, although the effect size was small. Conclusion/Implications: The results imply that implementing a robotics curriculum with unplugged play activities in early childhood classrooms contributes to 5-year-old children's development of creative and social personalities.

4차 산업혁명 시대의 에듀테크 (Edutech in the Era of the 4th Industrial Revolution)

  • 박지수;길준민
    • 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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    • 제9권11호
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    • pp.329-331
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    • 2020
  • 에듀테크는 교육(Education)과 기술(Technology)의 합성된 단어로서, 4차 산업혁명 시대의 교육 패러다임이다. 이는 4차 산업혁명의 빅데이터(Bigdata), 인공지능(AI), 로봇, 가상현실(Virtual reality; VR) 등 정보통신기술(ICT)을 활용한 차세대 교육을 의미한다. ICT에서의 교육은 온라인 강의로 이러닝(e-Learning)이 사용되고 있으나, 코로나-19로 인해 비대면 교육에 대한 수유가 급증함에 따라 이러닝과 함께 에듀테크가 주목받고 있다. 따라서 본 논문에서는 블록체인 기반의 배지서비스 플랫폼, 시뮬레이션 기반 협동형 이러닝 시스템, 동영상 영어사전, 그리고 블록체인 기반의 접근제어 감사시스템에 대한 심사 완료된 논문들을 분석한다.

소프트웨어 교육 융합형 초·중등용 화학실험교구 개발 (Development of Chemistry Experimental Teaching Aid for Software Education Convergence Type Elementary And Middle School)

  • 김진하;손민우;김응곤
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제14권4호
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    • pp.769-774
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    • 2019
  • 오늘날과 같은 소프트웨어 중심사회에서 정보 기술의 발달은 매우 중요한 위치를 차지하고 있으며 최근 로봇을 활용한 소프트웨어 교육이 대세가 되어가고 있다. 본 연구는 명령블록 코딩 프로그램과 연계하여 과학 + SW 융합 교육에 대한 커리큘럼 및 콘텐츠를 제공하여 효율적인 SW 융합 교육 가능을 제안하였으며 기존 정형화 되지 않은 화학실험장치의 한계점을 보완하였으며 단순 구동 형태의 로봇에서 벗어나 타 수업과 연계가 가능한 소프트웨어 교육 융합형 '화학실험교구'를 개발하였다.

풍선기반 자율형 공중로봇키트 개발 (Development of Balloon-based Autonomous Airborne Robot-kit)

  • 김현식
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제8권8호
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    • pp.1213-1218
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    • 2013
  • 최근에는 극한 분야에서 수상로봇, 수중로봇, 공중로봇과 같은 해양로봇의 필요성이 제기되고 있음에도 불구하고, 그 기반은 매우 부족하다. 다행히도, 로봇교육에 대한 요구가 증가하고 있으므로, 해양로봇키트의 개발 및 보급을 통하여 연구개발 기반을 마련하고 미래 인재를 양성하는 것이 바람직하다. 그러나, 기존에는 공중 이동 및 장애물회피가 가능한 풍선기반의 해양로봇키트가 없다. 이 문제를 해결하기 위해서, 적외선 센서를 이용하여 장애물회피가 가능한 풍선기반 자율 공중로봇키트가 개발되었다. 시험평가 결과는 실제 적용 가능성과 추가 연구의 필요성을 보여준다.

4차 산업혁명 시대 기계공학 분야 엔지니어에게 필요한 역량과 교육에 관한 델파이 연구 (A Delphi Study on Competencies of Mechanical Engineer and Education in the era of the Fourth Industrial Revolution)

  • 강소연;조형희
    • 공학교육연구
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    • 제23권3호
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    • pp.49-58
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    • 2020
  • In the era of the fourth industrial revolution, the world is undergoing rapid social change. The purpose of this study is to predict the expected changes and necessary competencies and desired curriculum and teaching methods in the field of mechanical engineering in the near future. The research method was a Delphi study. It was conducted three times with 20 mechanical engineering experts. The results of the study are as follows: In the field of mechanical engineering, it will be increased the situational awareness by the use of measurement sensors, development of computer applications, flexibility and optimization by user's needs and mechanical equipment, and demand for robots equipped with AI. The mechanical engineer's career perspectives will be positive, but if it is stable, it will be a crisis. Therefore active response is needed. The competencies required in the field of mechanical engineering include collaborative skills, complex problem solving skills, self-directed learning skills, problem finding skills, creativity, communication skills, convergent thinking skills, and system engineering skills. The undergraduate curriculum to achieve above competencies includes four major dynamics, basic science, programming coding education, convergence education, data processing education, and cyber physical system education. Preferred mechanical engineering teaching methods include project-based learning, hands-on education, problem-based learning, team-based collaborative learning, experiment-based education, and software-assisted education. The mechanical engineering community and the government should be concerned about the education for mechanical engineers with the necessary competencies in the era of the 4th Industrial Revolution, which will make global competitiveness in the mechanical engineering fields.