專利名稱：交互式玩具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠與其所帶的由兒童致動的附件產(chǎn)生交互作用的自適應(yīng)性智力玩具。
這種玩具帶有能夠產(chǎn)生這種交互作用的電子裝置。
對電子裝置的改進及將其裝入玩具中能夠產(chǎn)生各種功能和高度的復(fù)雜性。
因此，除了目前廣泛應(yīng)用的聲音缺陷、機動化和遠程控制以外，玩具還具有人工的假智力、例如在周知的商標為“TAMAGOCHI”的玩具中，其屏幕顯示了一個模擬有生命的人物。
本發(fā)明涉及擬用于裝備具有智力、交互性和自適應(yīng)功能、可能是模擬一個有生命的人物的各種玩具及其附件的特定且新穎的電子裝置構(gòu)造的用途。
根據(jù)本發(fā)明，裝備有這種電子裝置構(gòu)造的玩具不具有由屏幕和鍵盤所形成的常規(guī)技術(shù)接口。
它們通過由裝入玩具中的中央計算單元所控制的傳感器和致動器與兒童直接交互作用。
當(dāng)然，本發(fā)明涉及任何類型的能夠包括這種電子裝置的玩具、特別是具有附件的玩具、模擬玩具和用于特定情況的玩具。
其中，更加具體地提出了玩偶及其各種衣服、固定或可移動的家俱、衛(wèi)生間用具、廚房用具、尿布等等。
在相同的構(gòu)思內(nèi)，還提出了具有整套陶器的兒童廚房、具有全套工具和線路的兒童工作臺或工作間、停有多輛車的車庫、帶有各種特征的布景，等等。
當(dāng)然，這些例子并不限制本發(fā)明的范圍。
根據(jù)本發(fā)明，這種玩具包括一種帶有各種附件的玩具本身，包括一個或多個中央處理單元，包括一個裝入玩具本身中的微處理器或微控制器；一個擬向所述一個或多個中央處理單元提供電能的自備電源；與集成于中央處理單元上的接口相連的擬用于實現(xiàn)各種功能的一個或多個傳感器和/或致動器的組件；
與至少一個中央處理單元相連的至少一個電感耦合器。
根據(jù)本發(fā)明玩具上所帶的附件都包括至少一個擬用于與所述電感耦合器電磁交互作用的電感標簽(inductive label)；流經(jīng)與所述中央處理單元相連的電感耦合器的是限定頻率的電流，并且電感耦合器與電感標簽互換與頻率調(diào)制的相位或幅值狀態(tài)相應(yīng)的二進制數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個有利的特征，中央處理單元包括一個用于多重識別和辨認信息的裝置，其能夠順序或同時讀取電感耦合器的讀取領(lǐng)域中的幾個電感標簽。
根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的特征，中央處理單元包括一個用于識別和辨認信息的裝置，其能夠?qū)⒍M制和/或十六進制信息寫入電感耦合器的讀取領(lǐng)域中的一個或多個電感標簽中。
借助附圖通過幾個示例性的但非限制性的例子將更加清楚地認識到本發(fā)明的優(yōu)點。


圖1是施加到一個示意出的孩子上的原理的示意圖。
圖2是在中央處理單元和附件之間的交互作用的示意圖。
在圖1中示意的是一個嬰兒玩偶(10)，它具有至少一個中央處理單元(1)。有利的是，它包括兩個中央處理單元，具體而言，一個中央處理單元用于管理信號的讀取，另一個用于當(dāng)嬰兒(通常是當(dāng)玩具)實際上設(shè)有一個發(fā)聲部分時管理聲音。
在結(jié)構(gòu)上示出，在兩只眼睛之一的旁邊是一個電磁體(11)，其擬用于驅(qū)動眼睛的掙開或閉合。這個電磁體通過電線鏈路(13)與中央處理單元(1)相連。
此外，這個圖示出兩個分別在嬰兒的軀干和口腔中的閉合的環(huán)路(12)和(17)，以及也是通過電線鏈路與中央處理單元(1)相連的電感耦合器。限定頻率的電流流經(jīng)這些耦合器，這些耦合器擬與附件例如玻璃杯(14)、嬰兒奶瓶(15)或匙子(16)中的電感標簽產(chǎn)生交互作用，特別是交換數(shù)據(jù)。如圖1所示，每個這些附件均設(shè)有一個電感標簽，其在結(jié)構(gòu)上由一個閉合的環(huán)路(17)示出。
圖2示出在中央處理單元(1)和本發(fā)明的各種傳感器、致動器或耦合器之間的交互作用。
這個中央處理單元(1)基本上具有一個有源數(shù)字集成電路，更具體而言為一個設(shè)有所有常規(guī)功能、即記憶功能、時鐘功能和與傳感器和致動器聯(lián)系功能的微控制器或微處理器。
根據(jù)本發(fā)明，中央處理單元(1)由軟件控制，該軟件限定了裝有該中央處理單元(1)的玩具的行為和交互作用方面的功能。
這個軟件被植入與中央處理單元(未示出)相聯(lián)系的存儲器中。
根據(jù)本發(fā)明，電子裝置是自備的并且包括其自帶的能源。這個能源一般由可充電的電池或蓄電池構(gòu)成，也未在圖中示出。
根據(jù)本發(fā)明，電子裝置包括各種傳感器，兩種主要類型的傳感器如下所述一個或多個開關(guān)類型的接觸器(6)；一個或多個重力姿態(tài)傳感器(4)。
當(dāng)然，可以將一個或多個其它傳感器、例如能夠感覺出可見光或紅外信號的光-二極管。
還可以裝入其它通信接口，即光學(xué)通信接口，能夠在可見或紅外區(qū)域發(fā)射的光發(fā)射二極管(LEDs)。
根據(jù)本發(fā)明，電子裝置是自備的并且包括其自身的能源。這個能源一般由可充電的電池或蓄電池構(gòu)成，也未在圖中示出。
根據(jù)本發(fā)明，電子裝置包括各種傳感器，兩種主要類型的傳感器如下所述一個或多個開關(guān)類型的接觸器(6)；一個或多個重力姿態(tài)傳感器(4)。
當(dāng)然，可以將一個或多個其它傳感器、例如能夠感覺出可見光或紅外信號的光-二極管。
還可以裝入其它通信接口，即光學(xué)通信接口，能夠在可見或紅外區(qū)域發(fā)射的光發(fā)射二極管(LEDs)。
根據(jù)本發(fā)明，電子裝置包括一種單一類型的電磁型致動器(5)，例如一個或多個電磁體或電機。
最后，根據(jù)本發(fā)明的另一個特性，中央處理單元(1)的電路包括兩個通信接口的組合第一個聲音類型的接口，包括一個麥克風(fēng)和一個揚聲器(2)；選擇性地，該麥克風(fēng)和揚聲器可以被裝入一個單一的雙向變換器中；這個聲音接口在兒童身上用標號(7)表示，根據(jù)與中央處理單元(1)相聯(lián)的軟件再現(xiàn)一定數(shù)量的聲音、話語或音符；這個接口對兒童、他的話語和他發(fā)出的噪音作出反應(yīng)。根據(jù)軟件的復(fù)雜程度，接口因此可以辨別音調(diào)成熟度、進行聲音識別、或者詞法或語法的識別；第二通信接口是電感類型的。這是一種螺線圈或環(huán)路形式的電感耦合器(3，12，13)，限定頻率的電流流經(jīng)其中。
根據(jù)本發(fā)明，中央處理單元(1)連接于至少一個電感耦合器(3)，其在玩具本身中的定位將取決于所需交互作用的類型，特別是取決于其擬與之產(chǎn)生交互作用的附件的范圍。
這種耦合器擬與無源或有源電感標簽(8)交互作用，也就是說，那些自備的或者本身不包含任何能源的標簽。這些標簽被固定在結(jié)合圖1描述中提到的玩具本身的互補附件上。
與電感標簽的交互作用以二進制數(shù)據(jù)互換的形式發(fā)生，即0和1對應(yīng)于頻率調(diào)制的相位或幅值狀態(tài)。
實際上，可以通過在傳感器(3)的線圈或環(huán)路與標簽(8)的環(huán)路或線圈之間的弱電感耦合來進行。
電感標簽由與有源數(shù)字集成回路相連的環(huán)路或線圈構(gòu)成，通常稱為“芯片”，例如其由可能與微型電池相連的微控制器構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，每個附件包括至少一個電感標簽。
下面對在玩具和本發(fā)明附件的各個構(gòu)成元件之間的交互作用和連接更加詳細地描述。
中央處理單元(1)的微處理器或微控制器控制與各個元件的所有交互作用，特別是聲音型接口(2)和電感型接口(3)以及傳感器或致動器(4，5，6)。
另一方面，在這些各個元件之間沒有直接的交互作用。
根據(jù)本發(fā)明，在中央處理單元(1)和其各個元件之間的連接是電連接并且通過例如電線或者借助印刷電路傳導(dǎo)跡線形成。
中央處理單元(1)的微處理器從傳感器(6)接收模擬信號并且從傳感器(4)、(3)和(2)接收邏輯或模擬信號。中央處理單元(1)因此在輸入側(cè)裝有用于這些信號的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
中央處理單元(1)向致動器(5)發(fā)送邏輯或模擬電源信號，向接口(2)和(3)發(fā)送模擬信號。中央處理單元(1)因此在輸出側(cè)裝有數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器。
在兒童(7)和麥克風(fēng)/揚聲器(2)之間的連接是一種聲音連接，并且傳送聲音、噪音、音調(diào)和話語。
在耦合器(3，12，13)和電感標簽(8)之間的連接是電感類型的并且傳送少許數(shù)據(jù)。
兒童(7)處理具有標簽(8)的附件并且玩耍具有中央處理單元(1)的玩具。交互作用是物理的、機械的和聲學(xué)的。
如果中央處理單元(1)具有光學(xué)傳感器，交互作用可以是視覺可見的和光學(xué)的。
被植入與微處理器(1)相連的存儲器中的軟件限定了玩具與兒童和附件的交互作用和反應(yīng)并且將根據(jù)玩具的性質(zhì)使該交互作用和反應(yīng)同步。
根據(jù)本發(fā)明施加到玩具上的電路裝備到一個玩偶或嬰孩上。標簽(8)遍及所有所述附件、衣服、手推椅、搖籃、浴缸等中。
玩偶按照按程序編好的方案與兒童和附件發(fā)生交互作用，指示一個對話，通過音調(diào)識別兒童，對操作和附件的那些操作作出反應(yīng)，對接觸作出反應(yīng)，在適當(dāng)?shù)臅r刻掙開和閉合眼瞼，等等。
對話是例如與兒童音調(diào)的感覺同步的。
操作是通過開關(guān)接觸器(6)和重力傳感器(4)檢測的。
眼瞼的掙開是由一個電磁體控制的。
在如上所述地在傳感耦合器(3)和裝在附件中的電感標簽(8)之間的識別編碼互換后，玩偶識別附件。因此，玩偶對其環(huán)境以及兒童的介入作出反應(yīng)。還可以要求兒童玩耍需要附件的游戲，并且可以控制其本身的用途。
當(dāng)然，并未對可能的交互作用進行窮舉的描述，這些交互作用未構(gòu)成本發(fā)明的基本特征。
在一個實施方案中，本發(fā)明的電子系統(tǒng)裝在兒童的廚房中。標簽(8)處在陶器和蒸鍋中。聲音效果(例如烹飪)相對于兒童的動作等等是同步的。
在另一種應(yīng)用中，本發(fā)明的電子系統(tǒng)裝在一個也是為兒童提供的工作臺或工作間中。然后將電感標簽(8)裝入工具中。在假想的或真實的自己動手的工作的基礎(chǔ)上，可以學(xué)會對話。
根據(jù)另一種應(yīng)用，本發(fā)明的電子系統(tǒng)可以裝在一個車庫或機動車線路中，電感標簽(8)裝在車輛中。聲音效果和對話與車輛的移動相適。
在另一種應(yīng)用中，本發(fā)明的電子系統(tǒng)裝在兒童比例的布景、山、農(nóng)場、藝術(shù)作品、建筑物等中。電感標簽(8)安放在人物和動物中，聲音效果識別動物，劇情與其手的動作被交互式地詳細敘述給兒童。
在本發(fā)明的一種變型中，中央處理單元(1)具有一種能夠在玩具和附件之間執(zhí)行交互作用的過程中防止任何信息碰撞的系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一種變型，中央處理單元包括一種用于多重識別和辨認信息的系統(tǒng)，其能夠順序或同時讀取電感耦合器的讀取領(lǐng)域中的幾個電感標簽。
根據(jù)本發(fā)明，工具的交互作用和智力起源于其程序的復(fù)雜性。對于每一種應(yīng)用-玩偶、廚房、車庫等，特定的軟件被存放在與中央處理單元(1)相連的存儲器中，并且對于每一種應(yīng)用而言，特定的構(gòu)造和傳感器分布被限定。
根據(jù)本發(fā)明的又一個改型，軟件是模塊化的并且是互換的。為此，將其連接在一個微計算機上。
為此，提供了與中央處理單元的電路相連的串列或并列的調(diào)制解調(diào)器型連接。在將串列或并列的調(diào)制解調(diào)器線路連接之后，設(shè)置了與計算機的連接，因此可以插入任何程序的內(nèi)容。
根據(jù)本發(fā)明的建議的顯著優(yōu)點由此可以識別出來，由于大量可能的交互作用，這意味著玩具的應(yīng)用、特別是供玩耍的應(yīng)用可以無限地變化。
權(quán)利要求
1.一種玩具，包括聯(lián)接有各種附件的玩具本身，包括一個或多個中央處理單元(1)，包括一個裝入玩具本身(10)中的微處理器或微控制器；一個擬向所述中央處理單元提供電能的自備電源；與集成于所述一個或多個中央處理單元(1)上的接口相連的擬用于實現(xiàn)各種功能的一個或多個傳感器(4)和/或致動器(5)的組件；與一個或多個中央處理單元(1)相連的至少一個電感耦合器(3)；其特征在于，玩具(10)上所帶的附件(14，15，16)都包括至少一個擬用于與所述電感耦合器(3)電磁交互作用的電感標簽(8)；流經(jīng)與所述一個或多個中央處理單元(1)相連的電感耦合器(3)的是限定頻率的電流，并且電感耦合器與所述電感標簽(8)互換與頻率調(diào)制的相位或幅值狀態(tài)相應(yīng)的二進制數(shù)據(jù)。
2.權(quán)利要求1的玩具，其特征在于，中央處理單元(1)由軟件控制，該軟件限定了裝有該中央處理單元(1)的玩具的行為和交互作用方面的功能。
3.權(quán)利要求1或2的玩具，其特征在于，玩具本身還包括一個與中央處理單元(1)相連的聲音傳感器(2)。
4.權(quán)利要求1至3中任一項的玩具，其特征在于，中央處理單元包括一種用于多重識別和辨認信息的裝置，其能夠順序或同時讀取電感耦合器的讀取領(lǐng)域中的幾個電感標簽。
5.權(quán)利要求1至3中任一項的玩具，其特征在于，中央處理單元包括一個用于識別和辨認信息的裝置，其能夠?qū)⒍M制和/或十六進制信息寫入電感耦合器的讀取領(lǐng)域中的一個或多個電感標簽中。
6.權(quán)利要求1至5中任一項的玩具，其特征在于，所述玩具是一個玩偶或嬰孩，并且附件特別是由所述玩偶或嬰孩的衣服、家俱、衛(wèi)生間用具或廚房用具構(gòu)成的。
7.權(quán)利要求1至5中任一項的玩具，其特征在于，所述玩具是兒童的廚房，并且相關(guān)的附件特別是包括陶器和蒸鍋。
8.權(quán)利要求1至5中任一項的玩具，其特征在于，所述玩具是兒童的工作臺或者自己動手的工作間，并且相關(guān)的附件特別是包括工具。
9.權(quán)利要求1至5中任一項的玩具，其特征在于，所述玩具選自布景、藝術(shù)品或建筑物，并且相關(guān)的附件由動物或人物構(gòu)成。
10.權(quán)利要求1至5中任一項的玩具，其特征在于，所述玩具是兒童的車庫或機動車線路，并且相關(guān)的附件由車輛構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有各種附件的玩具,包括:一個裝入玩具本身(10)中的中央處理單元(1);一個自備的電源;一組與裝在中央處理單元(1)上的接口相連的能實現(xiàn)各種功能的一個或多個傳感器(4)和/或致動器(5);與至少一個中央處理單元(1)相連的至少一個電感耦合器(3)。玩具(10)上所帶的附件(14,15,16)都包括至少一個擬用于與所述電感耦合器(3)電磁交互作用的電感標簽(8)。流經(jīng)與所述中央處理單元(1)相連的電感耦合器(3)的是限定頻率的電流,并且電感耦合器與電感標簽(8)互換與頻率調(diào)制的相位或幅值狀態(tài)相應(yīng)的二進制數(shù)據(jù)。
文檔編號A63H33/30GK1341034SQ00804008
公開日2002年3月20日 申請日期2000年2月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月19日
發(fā)明者賈尼克·西默雷 申請人:伯徹特集團, 賈尼克·西默雷