CN1135131C - 交互式玩具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有各种附件的玩具,包括:一个装入玩具本身(10)中的中央处理单元(1);一个自备的电源;一组与装在中央处理单元(1)上的接口相连的能实现各种功能的一个或多个传感器(4)和/或致动器(5);与至少一个中央处理单元(1)相连的至少一个电感耦合器(3)。玩具(10)上所带的附件(14,15,16)都包括至少一个拟用于与所述电感耦合器(3)电磁交互作用的电感标签(8)。流经与所述中央处理单元(1)相连的电感耦合器(3)的是限定频率的电流,并且电感耦合器与电感标签(8)互换与频率调制的相位或幅值状态相应的二进制数据。

Description

交互式玩具
本发明涉及一种能够与其所带的由儿童致动的附件产生交互作用的自适应性智力玩具。
这种玩具带有能够产生这种交互作用的电子装置。
对电子装置的改进及将其装入玩具中能够产生各种功能和高度的复杂性。
因此,除了目前广泛应用的声音缺陷、机动化和远程控制以外,玩具还具有人工的假智力、例如在周知的商标为“TAMAGOCHI”的玩具中,其屏幕显示了一个模拟有生命的人物。
文献FR-A 2-297 066中描述了一种能够与各种附件交互作用的玩具。这些附件设有一个磁体,该磁体的磁场拟关闭在该玩具中集成的一个REED继电器,之后实现电子或机电功能。这种技术不能辨认或识别附件。
文献US-A-5 661 470公开了一种附件的识别系统。这种系统将提供集成在附件中的谐振器,并且当该谐振器位于读取器的频场中时能够产生谐振,扫描适当的频率范围。然而,尽管此技术是前述技术的改进,但它不能执行多数量的附件,并且不能互换信息。
本发明涉及拟用于装备具有智力、交互性和自适应功能、可能是模拟一个有生命的人物的各种玩具及其附件的特定且新颖的电子装置构造的用途。
根据本发明,装备有这种电子装置构造的玩具不具有由屏幕和键盘所形成的常规技术接口。
它们通过由装入玩具中的中央计算单元所控制的传感器和致动器与儿童直接交互作用。
当然,本发明涉及任何类型的能够包括这种电子装置的玩具、特别是具有附件的玩具、模拟玩具和用于特定情况的玩具。
其中,更加具体地提出了玩偶及其各种衣服、固定或可移动的家俱、卫生间用具、厨房用具、尿布等等。
在相同的构思内,还提出了具有整套陶器的儿童厨房、具有全套工具和线路的儿童工作台或工作间、停有多辆车的车库、带有各种特征的布景,等等。
当然,这些例子并不限制本发明的范围。
根据本发明,这种玩具包括一种带有各种附件的玩具本身,包括:
一个或多个中央处理单元,包括一个装入玩具本身中的微处理器或微控制器;
一个拟向所述一个或多个中央处理单元提供电能的自备电源;
与集成于中央处理单元上的接口相连的拟用于实现各种功能的一个或多个传感器和/或致动器的组件;
与至少一个中央处理单元相连的至少一个电感耦合器。
根据本发明:
玩具上所带的附件都包括至少一个拟用于与所述电感耦合器电磁交互作用的电感标签(inductive label);
流经与所述中央处理单元相连的电感耦合器的是限定频率的电流,并且电感耦合器与电感标签互换与频率调制的相位或幅值状态相应的二进制数据。
根据本发明的一个有利的特征,中央处理单元包括一个用于多重识别和辨认信息的装置,其能够顺序或同时读取电感耦合器的读取领域中的几个电感标签。
根据本发明的另一个有利的特征,中央处理单元包括一个用于识别和辨认信息的装置,其能够将二进制和/或十六进制信息写入电感耦合器的读取领域中的一个或多个电感标签中。
借助附图通过几个示例性的但非限制性的例子将更加清楚地认识到本发明的优点。
图1是施加到一个示意出的孩子上的原理的示意图。
图2是在中央处理单元和附件之间的交互作用的示意图。
在图1中示意的是一个婴儿玩偶(10),它具有至少一个中央处理单元(1)。有利的是,它包括两个中央处理单元,具体而言,一个中央处理单元用于管理信号的读取,另一个用于当婴儿(通常是当玩具)实际上设有一个发声部分时管理声音。
在结构上示出,在两只眼睛之一的旁边是一个电磁体(11),其拟用于驱动眼睛的挣开或闭合。这个电磁体通过电线链路(13)与中央处理单元(1)相连。
此外,这个图示出两个分别在婴儿的躯干和口腔中的闭合的环路(12)和(17),以及也是通过电线链路与中央处理单元(1)相连的电感耦合器。限定频率的电流流经这些耦合器,这些耦合器拟与附件例如玻璃杯(14)、婴儿奶瓶(15)或匙子(16)中的电感标签产生交互作用,特别是交换数据。如图1所示,每个这些附件均设有一个电感标签,其在结构上由一个闭合的环路(17)示出。
图2示出在中央处理单元(1)和本发明的各种传感器、致动器或耦合器之间的交互作用。
这个中央处理单元(1)基本上具有一个有源数字集成电路,更具体而言为一个设有所有常规功能、即记忆功能、时钟功能和与传感器和致动器联系功能的微控制器或微处理器。
根据本发明,中央处理单元(1)由软件控制,该软件限定了装有该中央处理单元(1)的玩具的行为和交互作用方面的功能。
这个软件被植入与中央处理单元(未示出)相联系的存储器中。
根据本发明,电子装置是自备的并且包括其自带的能源。这个能源一般由可充电的电池或蓄电池构成,也未在图中示出。
根据本发明,电子装置包括各种传感器,两种主要类型的传感器如下所述:
一个或多个开关类型的接触器(6);
一个或多个重力姿态传感器(4)。
当然,可以将一个或多个其它传感器、例如能够感觉出可见光或红外信号的光-二极管。
还可以装入其它通信接口,即光学通信接口,能够在可见或红外区域发射的光发射二极管(LEDs)。
根据本发明,电子装置是自备的并且包括其自身的能源。这个能源一般由可充电的电池或蓄电池构成,也未在图中示出。
根据本发明,电子装置包括一种单一类型的电磁型致动器(5),例如一个或多个电磁体或电机。
最后,根据本发明的另一个特性,中央处理单元(1)的电路包括两个通信接口的组合:
第一个声音类型的接口,包括一个麦克风和一个扬声器(2);选择性地,该麦克风和扬声器可以被装入一个单一的双向变换器中;这个声音接口在儿童身上用标号(7)表示,根据与中央处理单元(1)相联的软件再现一定数量的声音、话语或音符;这个接口对儿童、他的话语和他发出的噪音作出反应。根据软件的复杂程度,接口因此可以辨别音调成熟度、进行声音识别、或者词法或语法的识别;
第二通信接口是电感类型的。这是一种螺线圈或环路形式的电感耦合器(3,12,13),限定频率的电流流经其中。
根据本发明,中央处理单元(1)连接于至少一个电感耦合器(3),其在玩具本身中的定位将取决于所需交互作用的类型,特别是取决于其拟与之产生交互作用的附件的范围。
这种耦合器拟与无源或有源电感标签(8)交互作用,也就是说,那些自备的或者本身不包含任何能源的标签。这些标签被固定在结合图1描述中提到的玩具本身的互补附件上。
与电感标签的交互作用以二进制数据互换的形式发生,即0和1对应于频率调制的相位或幅值状态。
实际上,可以通过在传感器(3)的线圈或环路与标签(8)的环路或线圈之间的弱电感耦合来进行。
电感标签由与有源数字集成回路相连的环路或线圈构成,通常称为“芯片”,例如其由可能与微型电池相连的微控制器构成。
根据本发明,每个附件包括至少一个电感标签。
下面对在玩具和本发明附件的各个构成元件之间的交互作用和连接更加详细地描述。
中央处理单元(1)的微处理器或微控制器控制与各个元件的所有交互作用,特别是声音型接口(2)和电感型接口(3)以及传感器或致动器(4,5,6)。
另一方面,在这些各个元件之间没有直接的交互作用。
根据本发明,在中央处理单元(1)和其各个元件之间的连接是电连接并且通过例如电线或者借助印刷电路传导迹线形成。
中央处理单元(1)的微处理器从传感器(6)接收模拟信号并且从传感器(4)、(3)和(2)接收逻辑或模拟信号。中央处理单元(1)因此在输入侧装有用于这些信号的模拟/数字转换器。
中央处理单元(1)向致动器(5)发送逻辑或模拟电源信号,向接口(2)和(3)发送模拟信号。中央处理单元(1)因此在输出侧装有数字/模拟转换器。
在儿童(7)和麦克风/扬声器(2)之间的连接是一种声音连接,并且传送声音、噪音、音调和话语。
在耦合器(3,12,13)和电感标签(8)之间的连接是电感类型的并且传送少许数据。
儿童(7)处理具有标签(8)的附件并且玩耍具有中央处理单元(1)的玩具。交互作用是物理的、机械的和声学的。
如果中央处理单元(1)具有光学传感器,交互作用可以是视觉可见的和光学的。
被植入与微处理器(1)相连的存储器中的软件限定了玩具与儿童和附件的交互作用和反应并且将根据玩具的性质使该交互作用和反应同步。
根据本发明施加到玩具上的电路装备到一个玩偶或婴孩上。标签(8)遍及所有所述附件、衣服、手推椅、摇篮、浴缸等中。
玩偶按照按程序编好的方案与儿童和附件发生交互作用,指示一个对话,通过音调识别儿童,对操作和附件的那些操作作出反应,对接触作出反应,在适当的时刻挣开和闭合眼睑,等等。
对话是例如与儿童音调的感觉同步的。
操作是通过开关接触器(6)和重力传感器(4)检测的。
眼睑的挣开是由一个电磁体控制的。
在如上所述地在传感耦合器(3)和装在附件中的电感标签(8)之间的识别编码互换后,玩偶识别附件。因此,玩偶对其环境以及儿童的介入作出反应。还可以要求儿童玩耍需要附件的游戏,并且可以控制其本身的用途。
当然,并未对可能的交互作用进行穷举的描述,这些交互作用未构成本发明的基本特征。
在一个实施方案中,本发明的电子系统装在儿童的厨房中。标签(8)处在陶器和蒸锅中。声音效果(例如烹饪)相对于儿童的动作等等是同步的。
在另一种应用中,本发明的电子系统装在一个也是为儿童提供的工作台或工作间中。然后将电感标签(8)装入工具中。在假想的或真实的自己动手的工作的基础上,可以学会对话。
根据另一种应用,本发明的电子系统可以装在一个车库或机动车线路中,电感标签(8)装在车辆中。声音效果和对话与车辆的移动相适。
在另一种应用中,本发明的电子系统装在儿童比例的布景、山、农场、艺术作品、建筑物等中。电感标签(8)安放在人物和动物中,声音效果识别动物,剧情与其手的动作被交互式地详细叙述给儿童。
在本发明的一种变型中,中央处理单元(1)具有一种能够在玩具和附件之间执行交互作用的过程中防止任何信息碰撞的系统。
根据本发明的另一种变型,中央处理单元包括一种用于多重识别和辨认信息的系统,其能够顺序或同时读取电感耦合器的读取领域中的几个电感标签。
根据本发明,工具的交互作用和智力起源于其程序的复杂性。对于每一种应用-玩偶、厨房、车库等,特定的软件被存放在与中央处理单元(1)相连的存储器中,并且对于每一种应用而言,特定的构造和传感器分布被限定。
根据本发明的又一个改型,软件是模块化的并且是互换的。为此,将其连接在一个微计算机上。
为此,提供了与中央处理单元的电路相连的串列或并列的调制解调器型连接。在将串列或并列的调制解调器线路连接之后,设置了与计算机的连接,因此可以插入任何程序的内容。
根据本发明的建议的显著优点由此可以识别出来,由于大量可能的交互作用,这意味着玩具的应用、特别是供玩耍的应用可以无限地变化。

Claims (10)

1.一种玩具,包括联接有各种附件的玩具本身,包括:
一个或多个中央处理单元(1),包括一个装入玩具本身(10)中的微处理器或微控制器;
一个拟向所述中央处理单元提供电能的自备电源;
与集成于所述一个或多个中央处理单元(1)上的接口相连的拟用于实现各种功能的一个或多个传感器(4)和/或致动器(5)的组件;
与一个或多个中央处理单元(1)相连的至少一个电感耦合器(3);
其特征在于,
玩具(10)上所带的附件(14,15,16)都包括至少一个拟用于与所述电感耦合器(3)电磁交互作用的电感标签(8);
流经与所述一个或多个中央处理单元(1)相连的电感耦合器(3)的是限定频率的电流,并且电感耦合器与所述电感标签(8)互换与频率调制的相位或幅值状态相应的二进制数据。
2.权利要求1的玩具,其特征在于,中央处理单元(1)由软件控制,该软件限定了装有该中央处理单元(1)的玩具的行为和交互作用方面的功能。
3.权利要求1或2的玩具,其特征在于,玩具本身还包括一个与中央处理单元(1)相连的声音传感器(2)。
4.权利要求1或2的玩具,其特征在于,中央处理单元包括一种用于多重识别和辨认信息的装置,其能够顺序或同时读取电感耦合器的读取领域中的几个电感标签。
5.权利要求1或2的玩具,其特征在于,中央处理单元包括一个用于识别和辨认信息的装置,其能够将二进制和/或十六进制信息写入电感耦合器的读取领域中的一个或多个电感标签中。
6.权利要求1或2的玩具,其特征在于,所述玩具是一个玩偶或婴孩,并且附件是由所述玩偶或婴孩的衣服、家俱、卫生间用具或厨房用具构成的。
7.权利要求1或2的玩具,其特征在于,所述玩具是儿童的厨房,并且相关的附件包括陶器和蒸锅。
8.权利要求1或2的玩具,其特征在于,所述玩具是儿童的工作台或者自己动手的工作间,并且相关的附件包括工具。
9.权利要求1或2的玩具,其特征在于,所述玩具选自布景、艺术品或建筑物,并且相关的附件由动物或人物构成。
10.权利要求1或2的玩具,其特征在于,所述玩具是儿童的车库或机动车线路,并且相关的附件由车辆构成。
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