TWI724423B - 飛行器互動學習裝置 - Google Patents

Abstract

本發明為有關一種飛行器互動學習裝置，主要結構包括至少一具有第一無線通訊件之飛行載具、至少一設於該飛行載具上之攝像裝置、一透過一第二無線通訊件連結攝像裝置之投影顯像裝置、一於即時影像中附加教學資訊之虛擬物件附加模組、至少一設於目標物上之標記元件、一供辨識標記元件以驅動虛擬物件附加模組之標記辨識模組、一設於該飛行載具內之定位模組、及一資訊連結該定位模組之路徑設定模組。藉此，將結合擴增實境功能的飛行載具使用於教育課程的學習環境中，搭配標記辨識動作及路徑設定功能，以於目標物的即時影像上呈現對應的AR教學資訊。

Description

飛行器互動學習裝置

本發明為提供一種飛行器互動學習裝置，尤指一種將即時視訊、電子標籤、及AR教學資訊等功能結合於飛行載具上，以突破飛行載具的應用領域、開創全新的學習環境之飛行器互動學習裝置。

按，多軸飛行器，是一種具有兩個旋翼軸以上的旋翼航空器，由每個軸末端的電動機轉動，帶動旋翼從而產生上升動力。透過改變不同旋翼之間的相對速度以改變推進力的扭矩，進而控制飛行器的運行軌跡。也由於多旋翼比較簡單穩定，目前實作的多軸飛行器外型相對飛機來說小很多，因而適合業餘、休閒使用。

多軸飛行器在各種領域的應用已經日漸增多，像是休閒娛樂、空中拍攝、貨物運送、保全監控等等都有相當的接受度，但是用在教育互動的領域相當不足，其因在於多軸飛行器的功能在反饋給使用者的學習互動層面上相當缺乏，目前大多是透過多軸飛行器收集到的訊息(如空中拍攝後的影像)進行分析處理，但此能應用在教育互動領域上仍然不夠。

舉例而言，當家長帶孩童在動物園參觀兇猛野獸時，經常礙於動物的危險性，被隔離於重重防護之外，使孩童只可遠觀而不可褻玩焉，甚至只能透過固定的影片或圖文解說，單方面的接收知識，而使孩童最終的印象只停留於動物的名稱、甚至只有好可怕的印象。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本發明之創作人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，本發明之創作人有鑑於上述缺失，乃蒐集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種將即時視訊、電子標籤、及AR教學資訊等功能結合於飛行載具上，以突破飛行載具的應用領域、開創全新的學習環境之飛行器互動學習裝置的發明專利者。

本發明之主要目的在於：將飛行載具結合有攝像裝置、虛擬物件附加模組、標記辨識模組、及路徑設定模組，使其可透過即時視訊、電子標籤及AR教學資訊等功能，應用於教育課程的學習環境中。

為達成上述目的，本發明之主要結構包括：至少一飛行載具，該飛行載具上設有一第一無線通訊件，且該飛行載具上設有至少一資訊連結該第一無線通訊件之攝像裝置，並具有一與該飛行載具分離設置之投影顯像裝置，係透過一第二無線通訊件連結該攝像裝置，以供投射該攝像裝置之即時影像，且該飛行載具內設有一資訊連結該第一無線通訊件之虛擬物件附加模組，係於該即時影像中附加虛擬物件，且該虛擬物件係為教學資訊，另於目標物上設有至少一標記元件，而該飛行載具內則設有一資訊連結該第一無線通訊件之標記辨識模組，係供辨識該標記元件以驅動該虛擬物件附加模組，再於該飛行載具內設有一定位模組，及於該飛行載具內設有一資訊連結該定位模組之路徑設定模組。

俾當使用者將本發明使用於教學領域時，係透過路徑設定模組的設定，使飛行載具依據定位模組的位置資訊，自動沿著固定路線飛行，使攝像裝置拍攝飛行路徑上的即時影像，並透過第一無線通訊件與第二無線通訊件的連結將影像傳遞給投影顯像裝置，而於標記辨識模組讀取到目標物上的標記元件時，驅動虛擬物件附加模組，以於即時影像上附加虛擬物件(如教學資訊)，藉此透過飛行載具增加使用者與目標物的互動。

藉由上述技術，可針對習用多軸飛行器所存在之未能有效應用於教育領域、及缺乏學習互動的層次之問題點加以突破，達到上述優點之實用進步性。

1、1a‧‧‧飛行載具

11‧‧‧第一無線通訊件

2、2a‧‧‧攝像裝置

3、3a、3b‧‧‧投影顯像裝置

31、31a‧‧‧第二無線通訊件

32a‧‧‧操控裝置

33a‧‧‧輸入模組

34、34b‧‧‧顯像元件

4、4a、4b‧‧‧虛擬物件附加模組

41a‧‧‧互動教材軟件

42b‧‧‧教材管理軟件

5‧‧‧標記辨識模組

51‧‧‧標記元件

6‧‧‧定位模組

61‧‧‧全球定位系統

62‧‧‧陀螺儀

63‧‧‧氣壓計算模組

7、7a‧‧‧路徑設定模組

8‧‧‧目標物

81、81a、81b‧‧‧即時影像

第一圖 係為本發明較佳實施例之立體透視圖。

第二圖 係為本發明較佳實施例之結構方塊圖。

第三圖 係為本發明較佳實施例之飛行路徑示意圖。

第四圖 係為本發明較佳實施例之標記辨識示意圖。

第五圖 係為本發明較佳實施例之即時顯像示意圖。

第六圖 係為本發明較佳實施例之教學影像示意圖。

第七圖 係為本發明較佳實施例之動作方塊流程圖。

第八圖 係為本發明再一較佳實施例之結構方塊圖。

第九圖 係為本發明再一較佳實施例之操作示意圖。

第十圖 係為本發明再一較佳實施例之問答示意圖。

第十一圖 係為本發明又一較佳實施例之結構方塊圖。

第十二圖 係為本發明又一較佳實施例之實施示意圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。

請參閱第一圖及第二圖所示，係為本發明較佳實施例之立體透視圖及結構方塊圖，由圖中可清楚看出本發明係包括：至少一飛行載具1；一設於該飛行載具1上之第一無線通訊件11；至少一設於該飛行載具1上且資訊連結該第一無線通訊件11之攝像裝置2；一與該飛行載具1分離設置之投影顯像裝置3，係透過一第二無線通訊件31連結該攝像裝置2，以供投射該攝像裝置2之即時影像，本實施例中該第一無線通訊件11及該第二無線通訊件31係以XBee無線電模塊作為舉例，但不以此為限；一設於該飛行載具1內且資訊連結該第一無線通訊件11之虛擬物件附加模組4，係於該即時影像中附加虛擬物件，且該虛擬物件係為教學資訊；至少一設於目標物8上之標記元件51；一設於該飛行載具1內且資訊連結該第一無線通訊件11之標記辨識模組5，係供辨識該標記元件51以驅動該虛擬物件附加模組4；一設於該飛行載具1內之定位模組6，該定位模組6包含有一全球定位系統61、一設於該全球定位系統61一側之陀螺儀62、及一設於該陀螺儀62一側之氣壓計算模組63；及 一設於該飛行載具1內且資訊連結該定位模組6之路徑設定模組7。

藉由上述之說明，已可了解本技術之結構，而依據這個結構之對應配合，更可將即時視訊、電子標籤、及AR教學資訊等功能結合於飛行載具1上，以達到突破飛行載具1的應用領域、開創全新的學習環境等優勢，而詳細之解說將於下述說明。

請同時配合參閱第一圖至第七圖所示，係為本發明較佳實施例之立體透視圖至動作方塊流程圖，藉由上述構件組構時，由圖中可清楚看出，本實施例之飛行載具1係四軸飛行器作為舉例，但不以此為限。四軸飛行器本身容易製造及控制穩定，且體積小、重量輕、攜帶方便，能輕易進入人不易進入的各種惡劣環境，尤其，本實施例之飛行載具1加載有定位模組6，且該定位模組6中的全球定位系統61用於經緯度的定位，以作為固定航道之用，陀螺儀62則是用來感測及維持方向的裝置，並且隨時修正機身的平衡，而氣壓計算模組63能夠測量所在位置的大氣壓力值，藉由得到大氣壓力值轉換為所在位置與地面的距離，進而得到飛行載具1目前的高度。如此，便可配合路徑設定模組7設定固定路徑，讓飛行載具1穩定的沿著固定路徑自動飛行(如第三圖所示)。

飛行載具1在移動過程中，可不斷透過第一無線通訊件11與第二無線通訊件31的無線連結，將攝像裝置2所拍攝的即時影像81，傳遞給位於遠端的投影顯像裝置3，進而將即時影像81投射至一顯像元件34(如布幕、牆壁或看板)上。其中第一無線通訊件11與第二無線通訊件31係以XBee無線電模塊作為舉例，XBee無線電模塊相較於同功能的其它模塊而言，具有最少電源連接數之優勢，且在透明模式下進入Data IN(DIN)引腳的數據，可直接通過空中傳輸到預期的接收無線電，無需任何修改。換言之，是一種容易與其他電路結合之元件，且可輕易以SMT製造，成本更是降低。

以本實施例而言，學習環境以動物園的長頸鹿區作為舉例，目標物8即為長頸鹿，並由園方預先在目標物8上設置標記元件51(如設置於長頸鹿耳朵上的RFID標籤)。當飛行載具1上的攝像裝置2拍攝到標記元件51時，標記辨識模組5便會立即辨識該標記元件51(如第四圖及第七圖所示)，以驅動虛擬物件附加模組4將對應的虛擬物件附加於即時影像81中，並以擴增實境的方式呈現於顯像元件34上(如第五圖及第七圖所示所示)。

並如第六圖及第七圖所示，此時即時影像81中顯示的內容，除了攝像裝 置2拍攝到的原始即時影像81外，會附加具有教育意義的虛擬物件(即教學資訊)。舉例而言，虛擬物件附加模組4會在即時影像81的目標物8一側，附加如「現存世界上最高的陸生動物。一般雄性個體高達4.8到5.5公尺高，重達900公斤。雌性個體一般要小一些。」的自我介紹內容、或如「大家好，我的名字是長頸鹿」的擬人化對話內容。藉此，確實將飛行載具1應用於教學領域，並透過擴增實境的方式，提升教學資訊與使用者的互動層次，進而提高使用者學習效率。

再請同時配合參閱第八圖至第十圖所示，係為本發明再一較佳實施例之結構方塊圖至問答示意圖，由圖中可清楚看出，本實施例與上述實施例為大同小異，僅於該投影顯像裝置3a一側具有一透過該第二無線通訊件31a資訊連結該路徑設定模組7a之操控裝置32a。該操控裝置32a可為遙控器，讓使用者可主動控制或改變飛行載具1a的飛行路徑，若為了避免使用者操作不當，則可將操控裝置32a設計為在不同預設飛行路徑中，讓使用者自由切換的方式，當然該操控裝置32a也包括了針對攝像裝置2a之焦距遠近的控制及空間位置的微調功能。藉此，方便使用者根據需求改變即時影像81a之畫面。

另外，於該虛擬物件附加模組4a內安裝有一互動教材軟件41a，係提供問答式之教學資訊，且該投影顯像裝置3a一側具有至少一輸入模組33a，係供使用者輸入對應該教學資訊之應答資訊。具體而言，該互動教材軟件41a內設計有針對教學資訊的問題資訊，以於使用者閱讀學習完虛擬物件上的教學資訊後，利用學習測驗的方式與使用者進行互動，讓使用者進行Q&A的選擇答覆和提供學習回饋，答對了會有正向回饋，如「表現相當好、值得稱許」，答錯後，會建議使用者再重新閱讀資訊進行作答。其中，輸入模組33a可提供使用者至少一種答題方式，例如輸入模組33a為麥克風結合語音辨識模組，以提供使用者語音輸入之方式，或輸入模組33a為觸控螢幕，以提供使用者點擊選項或手寫輸入之方式。

又請同時配合參閱第十一圖及第十二圖所示，係為本發明又一較佳實施例之結構方塊圖及實施示意圖，由圖中可清楚看出，本實施例與上述實施例為大同小異，僅於該虛擬物件附加模組4b內安裝有一教材管理軟件42b，係根據使用者需求調整該教學資訊之教材難度。具體而言，該教材管理軟件42b 內安裝有如幼兒版、成人版、專業版等，藉此，使用者可於透過選擇教材難度的動作，讓教材管理軟件42b提供不同的虛擬物件內容給虛擬物件附加模組4b，而於即時影像81b中顯示不同內容的教學資訊。例如：目標物同樣為長頸鹿，但成本版的內容變更為「長頸鹿以含羞草屬的樹葉為主食，每天能攝入63公斤的樹葉和嫩枝。長頸鹿因心臟過小，受敵人攻擊時也只能以60km/hr短距離奔跑。長頸鹿能睜著眼睡覺，一般人為只睡20~120分鐘，是哺乳動物中時間最短的。」藉此符合不同年齡層或不同需求的使用者，以增加本發明之實用性。

其中本實施例之顯像元件34b係以室外的投影看板作為舉例，使用時只要提高投影顯像裝置3b的流明度，即可直接將即時影像81b在室外的顯像元件34b上呈現，更有利於使用者對照實際目標物做觀察。

惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本發明之飛行器互動學習裝置於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本發明，以保障創作人之辛苦創作，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，創作人定當竭力配合，實感德便。

1‧‧‧飛行載具

11‧‧‧第一無線通訊件

2‧‧‧攝像裝置

3‧‧‧投影顯像裝置

31‧‧‧第二無線通訊件

4‧‧‧虛擬物件附加模組

5‧‧‧標記辨識模組

6‧‧‧定位模組

61‧‧‧全球定位系統

62‧‧‧陀螺儀

63‧‧‧氣壓計算模組

7‧‧‧路徑設定模組

Claims (2)

1. 一種飛行器互動學習裝置，其主要包括：至少一飛行載具；一設於該飛行載具上之第一無線通訊件；至少一設於該飛行載具上且資訊連結該第一無線通訊件之攝像裝置；一與該飛行載具分離設置之投影顯像裝置，係透過一第二無線通訊件連結該攝像裝置，以供投射該攝像裝置之即時影像；一設於該飛行載具內且資訊連結該第一無線通訊件之虛擬物件附加模組，係於該即時影像中附加虛擬物件，且該虛擬物件係為教學資訊；一安裝於該虛擬物件附加模組內之教材管理軟件，係根據使用者需求調整該教學資訊之教材難度；至少一設於目標物上之標記元件；一設於該飛行載具內且資訊連結該第一無線通訊件之標記辨識模組，係供辨識該標記元件以驅動該虛擬物件附加模組；一安裝於該虛擬物件附加模組內之互動教材軟件，係提供問答式之教學資訊；至少一設於該投影顯像裝置一側之輸入模組，係供使用者輸入對應該教學資訊之應答資訊；一設於該飛行載具內之定位模組，該定位模組包含有一全球定位系統、一設於該全球定位系統一側之陀螺儀、及一設於該陀螺儀一側之氣壓計算模組；一設於該飛行載具內且資訊連結該定位模組之路徑設定模組；及一設於該投影顯像裝置一側且透過該第二無線通訊件資訊連結該路徑設定模組之操控裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之飛行器互動學習裝置，其中該第一無線通訊件及該第二無線通訊件係為XBee無線電模塊。

Images