專利名稱：帶有遙控游戲車輛的游戲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及游戲，并且更特別地涉及帶有遙控車輛的游戲、 用于該游戲的車輛、用于該車輛的充電系統(tǒng)以及用于該游戲的街機(jī) (arcade booth )。
背景技術(shù)：
帶有遙控車輛的游戲是已知的，比如電視化的格斗游戲(Battle Botts)。但是，這些已知的游戲不包括監(jiān)督游戲進(jìn)程的中央計(jì)算機(jī) 控制器。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種帶有遙控游戲車輛的游戲，該游 戲包括用于監(jiān)督游戲進(jìn)程的中央計(jì)算機(jī)控制器。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種遙控游戲車輛。
在又另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種帶有遙控車輛和充電站的游 戲，該遙控車輛具有板上電池并且充電站用于板上電池。
在又另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于游戲的游戲攤位，該游戲 具有遙控游戲車輛和用于監(jiān)督游戲進(jìn)程的中央計(jì)算機(jī)控制器。
在還又另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于玩耍游戲的方法，該游 戲具有遙控車輛和用于監(jiān)督游戲進(jìn)程的中央計(jì)算機(jī)控制器。


圖1和2分別是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的游戲的街機(jī)的前視圖和側(cè)視圖。 圖3a、 3b、 3c和3d分別是與圖l和2所示街機(jī)關(guān)聯(lián)的游戲的遙控車 輛的前視圖、頂視圖、側(cè)視圖和立體圖。
圖4a和4b是圖3a、 3b、 3c和3d中所示的遙控車輛的前視圖和側(cè)視 圖，示出了手臂運(yùn)動(dòng)的范圍。
圖5a和5b是圖3a、 3b、 3c、 3d、 4a和4b中所示遙控車輛的立體圖 和頂視圖，其中上面外殼被移除以示出內(nèi)部細(xì)節(jié)。
圖5c是示出接合點(diǎn)援救者轉(zhuǎn)矩(saver torque)與角度關(guān)系的圖示。
圖6是說(shuō)明實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的帶有遙控車輛的游戲的仰視示意圖。 圖7是圖6所示的游戲的頂層示意圖。
圖8是圖6所示的帶有一個(gè)遙控車輛圖案例子的游戲的頂層示意圖。
圖9a是圖8所示圖案例子的圖例。 圖9b是用于圖8所示圖案例子的范圍的車輛標(biāo)識(shí)表。 圖10是圖6所示的帶有另一個(gè)遙控車輛圖案例子的游戲的頂層示 意圖。
圖11是圖6所示的游戲的部分頂層示意圖，示出可能的外部光源。
圖12是圖6所示的游戲的部分頂層示意圖，示出具有可選活動(dòng)照 明設(shè)備的遙控車輛。
圖13是圖6所示的游戲的部分頂層示意圖，帶有可選專門(mén)固定光源。
圖14是圖6所示的游戲的部分頂層示意圖，帶有遙控車輛上的可 選回歸反射表面和用于視覺(jué)上感測(cè)遙控車輛的照相機(jī)附近的可選固 定光源。
圖15是圖6所示的游戲的頂層示意圖，帶有可選充電站。 圖16是圖15所示的充電站的簡(jiǎn)化充電電路的示意圖。 圖17是圖15所示的充電站的更復(fù)雜充電電路的示意圖。 圖18和19是具有可選升降平臺(tái)的本發(fā)明的游戲的仰視示意圖。 圖20和21是圖18和19所示的游戲的頂層和仰視示意圖。 圖22和23是圖18和19所示的游戲的頂層和仰視示意圖，帶有在存 儲(chǔ)位置的可選升降平臺(tái)。
具體實(shí)施方式
用于游戲的街機(jī)
用于本發(fā)明的游戲的典型街機(jī)10在圖1和2中示出。該街機(jī)包括機(jī) 沖巨12、升高的標(biāo)牌區(qū)域(signage area) 14以及機(jī)拒和標(biāo)牌區(qū)域之 間的觀看區(qū)域16。機(jī)柜典型地容納了用于街機(jī)的控制器。它還提供 了用于一個(gè)或多個(gè)硬幣通道18的空間，該硬幣通道18接受鈔票或信 用卡或代幣。用于游戲車輛22的玩耍表面20在機(jī)拒的上表面。機(jī)沖巨 12具有操作者接口24 (游戲墊、手柄、按鈕)，其允許游戲玩家提 供使玩家能夠遙控游戲車輛的輸入。游戲車輛在游戲期間在機(jī)拒的 玩耍表面20上行駛。玩耍表面20有時(shí)被稱作為游戲場(chǎng)地。
在若干側(cè)面上，觀看區(qū)域16優(yōu)選地由玻璃或清晰塑料面板覆蓋， 這些側(cè)面防止游戲車輛離開(kāi)機(jī)拒的玩耍表面并且還防止游戲車輛被_
移除。在觀看區(qū)域的側(cè)板中通常存在為要服務(wù)的車輛而留出的多個(gè) 通道或觀察板。
上標(biāo)牌區(qū)域14提供一個(gè)地方來(lái)具有標(biāo)志且還留出了一個(gè)方便的 地方來(lái)安裝用于街機(jī)的照明設(shè)備以及用于安裝游戲所需要的照相 機(jī)、投影儀等。標(biāo)牌區(qū)域通常被打上背光以吸引用戶。
游戲車輛
游戲典型地具有兩個(gè)遙控游戲車輛22，但是也可包括更多或更少 的遙控游戲車輛。圖3a、 3b、 3c和3d示出了典型游戲車輛22的四個(gè) 視圖，更具體地分別為典型游戲車輛的前視圖、頂視圖、側(cè)視圖和 立體圖。所示的特殊游戲車輛專門(mén)用來(lái)玩耍"Sumo Wrestling"或 "King of Hill"類型游戲中的推箱子游戲(pushing game)，其 中目標(biāo)是要將一個(gè)或多個(gè)對(duì)手車輛推離游戲場(chǎng)地20。
優(yōu)選地，典型的車輛22當(dāng)從側(cè)面看去時(shí)在車輛的中心附近通常具 有兩個(gè)沒(méi)有標(biāo)記的驅(qū)動(dòng)輪26，并且當(dāng)從前面看去時(shí)在中心的左側(cè)和 右側(cè)上通常具有兩個(gè)沒(méi)有標(biāo)記的驅(qū)動(dòng)輪26。驅(qū)動(dòng)輪26具有分離的驅(qū) 動(dòng)軸，其優(yōu)選是共線的，但是所述驅(qū)動(dòng)軸可以是偏移的。驅(qū)動(dòng)輪26 由相應(yīng)的馬達(dá)供電，所述馬達(dá)允許車輛圍繞場(chǎng)地行駛。轉(zhuǎn)向是"坦 克式"的，這意味著通過(guò)將右驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)得比左驅(qū)動(dòng)輪更快來(lái)使車 輛向左側(cè)轉(zhuǎn)彎，或者將左驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)得比右驅(qū)動(dòng)輪更快來(lái)使車輛向 右側(cè)轉(zhuǎn)彎。該驅(qū)動(dòng)方法既簡(jiǎn)單又有效。其還考慮車輛的良好控制。
這還允許"零轉(zhuǎn)彎半徑"轉(zhuǎn)彎，該轉(zhuǎn)彎增強(qiáng)了車輛的驅(qū)動(dòng)性以及游 戲的趣味性。
典型游戲車輛22優(yōu)選地還具有兩個(gè)非驅(qū)動(dòng)腳輪28，其降低了滑動(dòng) 摩擦。如果可接受較高的摩擦，則用滑塊(sliding pad)來(lái)代替腳 輪28。還可能使用與坦克類似的四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪或軌道。這些替換方式 都具有增加某些條件下驅(qū)動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)。但是，這些替換方式可能更 昂貴且可能使轉(zhuǎn)彎更難。
典型游戲車輛22優(yōu)選地一般為圓形其重心低于"環(huán)形線"，以便 提供自糾正特征。如果車輛沒(méi)有從豎立傾斜超過(guò)90度，那么車輛將 自動(dòng)地自我糾正。驅(qū)動(dòng)輪22還優(yōu)選地裝備了兩條臂30，這兩條臂30 適應(yīng)車輛可能傾斜過(guò)大使得它將不能自動(dòng)地自我糾正的情況。臂30 只需要足夠得長(zhǎng)以便使車輛部分豎立，即是接近大約90度的自糾正 角度。
車輛的兩條臂30的每一條優(yōu)選地具有兩個(gè)接合點(diǎn)，這兩個(gè)接合點(diǎn) 具有兩個(gè)自由度，典型的是與兩個(gè)正交相關(guān)軸有關(guān)的樞軸運(yùn)動(dòng)。圖 4a和4b示出了臂運(yùn)動(dòng)的范圍而圖5a和5b輸出了用于臂運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部零 件。每條臂30的樞軸運(yùn)動(dòng)的第一典型接合范圍如圖4b和5b所示大約 盡量是橫向軸或X軸，而每條臂的樞軸運(yùn)動(dòng)的第二典型接合范圍如圖 4a和5b所示大約盡量是縱向軸或Z軸。每條臂的兩個(gè)接合點(diǎn)的每一個(gè) 由馬達(dá)/齒輪箱提供動(dòng)力。第一接合點(diǎn)馬達(dá)/齒輪箱32相對(duì)于車輛22 的底盤(pán)是靜止的，而第二接合點(diǎn)馬達(dá)/齒輪箱34安裝在第一接合點(diǎn)馬 達(dá)/齒輪箱的輸出上。接合點(diǎn)和關(guān)聯(lián)的馬達(dá)/齒輪箱的結(jié)構(gòu)可以巧妙 地設(shè)置成將駕駛隱藏于游戲車輛之外，以便避免損壞并且美化外 觀，同時(shí)仍然使有限范圍的馬達(dá)/齒輪箱32, 34能夠允許臂30在推箱
子竟賽中是有用的并且如果自我糾正協(xié)助是需要的，則幫助車輛自 我糾正。
圖5a和5b示出了將游戲車輛22的上外殼36移除使得可清楚看到 第一接合點(diǎn)馬達(dá)/齒輪箱32相對(duì)于車輛的底盤(pán)是靜止的并且臂30圍 繞它們各自的橫向軸或X軸進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。還清楚看到，第二接合點(diǎn) 馬達(dá)/齒輪箱34安裝在第一接合點(diǎn)馬達(dá)/齒輪箱32的輸出上并且臂30 圍繞它們各自的縱向軸或Z軸進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
如圖3a、 3b、 3c、 3d、 4a、 4b、 5a和5b所示，臂30具有上臂零件
30a，其圍繞它們各自的X軸進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)以便在與它們各自的X軸垂 直的各自平面上移動(dòng)。臂30還具有前臂零件30b，其以相對(duì)于它們各 自的上臂零件30a的一個(gè)角度固定使得當(dāng)上臂零件30圍繞它們各自 的z軸進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，前臂30b在這些各自的垂直平面之外的路徑 中運(yùn)動(dòng)。
并且，因?yàn)樾〉凝X輪齒容易因?yàn)闆_擊負(fù)栽而損壞，所以每條臂30 的每個(gè)接合點(diǎn)優(yōu)選地經(jīng)由"援救者"接合點(diǎn)來(lái)保護(hù)。這些援救者是 具有接合點(diǎn)援救者轉(zhuǎn)矩與角度的關(guān)系的彈簧加力自動(dòng)定心設(shè)備38 (清楚地在圖5a和5b中示出)，所述關(guān)系即是圖5c中所示的所傳遞 轉(zhuǎn)矩與相關(guān)角度的關(guān)系。在正常操作中，馬達(dá)/齒輪箱的轉(zhuǎn)矩輸出是 如此的使得轉(zhuǎn)矩小于使聯(lián)軸器內(nèi)側(cè)的彈簧上緊所需的轉(zhuǎn)矩。但是， 當(dāng)沖擊負(fù)載超過(guò)角度/轉(zhuǎn)矩曲線的"拐點(diǎn)"時(shí)，彈簧上緊，限制傳遞 到齒輪箱內(nèi)側(cè)齒輪齒的負(fù)載，由此使齒輪齒免遭損壞。
如圖6示意性說(shuō)明的，典型游戲車輛22優(yōu)選地在內(nèi)側(cè)具有管理控 制任務(wù)的數(shù)字微處理器49和與主控制計(jì)算機(jī)42連接的通信鏈路40。 通信鏈路優(yōu)選地是無(wú)線電鏈路但也可能是其它鏈路。
典型的游戲車輛22優(yōu)選地在其頂面具有燈，所述燈按如下所述與 視覺(jué)系統(tǒng)46協(xié)作以跟蹤游戲車輛位置和方向。
典型的游戲車輛22還優(yōu)選地在內(nèi)側(cè)具有"傾斜傳感器"(未示 出)。傾斜傳感器可包括安裝在水平平面中的兩個(gè)加速器。通過(guò)使 用已知的方法，兩個(gè)加速器讀數(shù)可以用來(lái)計(jì)算傾斜角度。感測(cè)傾斜
的一個(gè)替換方式包括垂直安裝的單個(gè)加速器，但是該方法相對(duì)于使 用兩個(gè)水平加速器測(cè)量的方法來(lái)說(shuō)對(duì)于測(cè)量?jī)A斜角不那么敏感。另
一個(gè)替換方式是使用三個(gè)加速測(cè)量，其更加昂貴但可以更有效。感 測(cè)傾斜的附加方法包括機(jī)械g開(kāi)關(guān)/傳感器，具有1D或2D的擺錘、 "Standing Man"、通過(guò)磁鐵在適當(dāng)位置固定的鋼球，等等。
游戲車輛22的馬達(dá)由主控制計(jì)算機(jī)42控制。這些馬達(dá)經(jīng)由已知技 術(shù)控制，例如取決于所需要的控制水平而使用H橋和/或繼電器。第 一和第二臂接合點(diǎn)的每一個(gè)都具有反饋電路，該反饋電路允許臂30 被精確定位。
典型游戲車輛22從一個(gè)或多個(gè)板上電池48抽取功率，并且因此具 有使電池能夠被充電的連接器或焊盤(pán)。在下面解釋嚙合零個(gè)、 一個(gè)或多個(gè)電池的電池電路。可替換地， 游戲車輛可經(jīng)由從碰碰車得知的地板或與名為"用于車輛的無(wú)槽電軌"的美國(guó)專利6， 044， 767所示的類似的方法來(lái)抽取功率。
典型的游戲車輛22優(yōu)選地具有用于"眼睛"的燈，"眼睛"可以 在程序控制下轉(zhuǎn)動(dòng)(例如，眼睛可以"觀看，，對(duì)手車輛)。這些眼 睛有助于游戲的趣味。眼睛還有助于賦予車輛擬人表情，幫助駕駛 員將個(gè)性關(guān)聯(lián)到他們所駕駛的車輛。
具有遙控車輛的游戲
游戲包括由玩家駕駛的一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)遙控游戲車輛22，所 述玩家操作游戲車輛之一。圖6和7示出了具有標(biāo)記為A、 B和C的三個(gè) 游戲車輛22的游戲。取決于正在玩耍游戲的參與者，可以有更多或 更少的游戲車輛22。
玩家經(jīng)由諸如游戲桿、開(kāi)關(guān)、按鈕等操作者接口24來(lái)輸入它們想 要的控制輸入到他們各自的標(biāo)記為A、 B和C的游戲車輛22，在圖6中 所述操作者接口 24也被標(biāo)記為A、 B和C以對(duì)應(yīng)于他們各自的游戲車 輛。來(lái)自操作者的輸入由主要或中央控制計(jì)算機(jī)42來(lái)監(jiān)控。
照相機(jī)50—般被安裝在游戲場(chǎng)20之上。例如，照相機(jī)50可以安裝 在圖1和2所示的街機(jī)10的升高的標(biāo)牌區(qū)域14中。返回到圖6和7，照 相機(jī)50是視覺(jué)系統(tǒng)46中為主要的控制計(jì)算機(jī)提供游戲場(chǎng)20和游戲車 輛22的圖像的零件。計(jì)算機(jī)處理圖像數(shù)據(jù)以便在每個(gè)時(shí)刻確定游戲 車輛和任何可能使用的附加游戲件(未示出)的位置(X和Y坐標(biāo)) 和方向(0s)，游戲件比如是球、可移動(dòng)目標(biāo)等。
視覺(jué)系統(tǒng)46提供游戲車輛22的位置(X和Y坐標(biāo))和方向(0s) 給控制計(jì)算機(jī)42。這個(gè)信息是所期望的，因?yàn)槠湓试S控制計(jì)算機(jī)42 更平滑且更自動(dòng)地并且最終更有利地完成游戲功能。
該信息還允許游戲的自動(dòng)記分，這要求位置檢測(cè)(例如，游戲 "King of Hill"或"Musical Chairs"中的變化)。
該信息還允許"裁判員呼叫"，比如籃球中的"三秒違例"、橄 欖球中的"背后絆人犯規(guī)"、和足球/曲棍球中的"越位，，。
此外，該信息允許控制計(jì)算機(jī)42點(diǎn)到點(diǎn)地驅(qū)動(dòng)游戲車輛22以(尤 其)能夠自動(dòng)驅(qū)動(dòng)到充電站，還允許"吸引模式"演示游戲以增加
付費(fèi)玩耍、當(dāng)沒(méi)有足夠玩耍的玩家時(shí)與計(jì)算機(jī)對(duì)戰(zhàn)、和自動(dòng)場(chǎng)地重 設(shè)。
該信息還能夠允許"虛擬圍墻"(車輛禁止行駛的區(qū)域)，其可 以增強(qiáng)玩耍并保護(hù)游戲車輛免遭損壞。尤其地，這能夠允許損壞的 游戲車輛免遭將來(lái)的碰撞或攻擊，防止帶有損壞車輛意圖的惡意操
作者駕駛車輛到"磚墻"或"掉下懸崖，，，防止操作者的"Demolition Derby"型行為，并允許計(jì)算機(jī)42通過(guò)防止新手操作者駕駛得太遠(yuǎn)而 迷路來(lái)幫助他們。
計(jì)算機(jī)42分析操作者輸入和來(lái)自視覺(jué)系統(tǒng)46的數(shù)據(jù)以判斷給游 戲車輛22發(fā)出什么命令。
計(jì)算機(jī)42可以根據(jù)情況來(lái)修改操作者的輸入。例如，操作員可請(qǐng) 求將引起游戲車輛碰墻或其它障礙物的輸入。在該情況下，計(jì)算機(jī) 可能修改該請(qǐng)求以避免碰撞。
計(jì)算機(jī)42具有游戲車輛22的通信鏈路52。該通信鏈路52優(yōu)選地是 無(wú)線電系統(tǒng)，但是它可以以多種方式實(shí)現(xiàn)，紅外光、紫外光、聲波、 甚至可能如名為"用于車輛的無(wú)槽電軌"的美國(guó)專利6， 044， 767中所 做的那樣經(jīng)由通過(guò)地板的地鏈路(ground link)。
通信鏈路52可以是單向的，即是從靜止計(jì)算機(jī)發(fā)射器到遙控車輛 接收器。但是，發(fā)射器在每一端的雙向通信鏈路是優(yōu)選的，使得靜 止計(jì)算機(jī)42可以具有來(lái)自游戲車輛的診斷信息，比如電池電壓、傾 斜信息、馬達(dá)電流、故障信息等。
游戲車輛22優(yōu)選地都具有板上計(jì)算機(jī)49。板上計(jì)算機(jī)幫助管理每 個(gè)車輛所需要的本地控制任務(wù)(通信、馬達(dá)控制、電池監(jiān)控/管理、 故障診斷等)?？商鎿Q地，所有控制任務(wù)可以經(jīng)由靜止主計(jì)算機(jī)42 來(lái)管理。
圖7示出游戲場(chǎng)20的頂層示意圖。游戲車輛22正在游戲場(chǎng)20的左 邊玩耍。標(biāo)記為A、 B和C的三個(gè)游戲車輛22:故示出但是可以存在更多 或更少的游戲車輛。存儲(chǔ)區(qū)域54位于游戲場(chǎng)20的右邊。對(duì)于計(jì)算機(jī) 42來(lái)說(shuō)所期望的是要知道圖7所示的游戲車輛的位置(X和Y坐標(biāo))和 方向(@ s )。
圖8說(shuō)明了視覺(jué)系統(tǒng)確定每個(gè)游戲車輛22的位置和方向的方案的 一個(gè)例子。該方案基于圖9a中所示的點(diǎn)的圖案，圖9a是可能圖案例
子的圖例。如圖9a所示，存在六個(gè)點(diǎn)，其中兩個(gè)是陰影點(diǎn)。暗的陰 影點(diǎn)56用于確定每個(gè)游戲車輛的位置(X和Y坐標(biāo))，陰影更亮的其 它"鄰近"點(diǎn)58、 60、 62和64和66用于確定每個(gè)特殊車輛以及該特 殊車輛的方向。"離得最遠(yuǎn)"的鄰近更亮鄰近陰影點(diǎn)62用于確定方 向(0)。四個(gè)剩余的鄰近更亮陰影點(diǎn)是可選的并用于標(biāo)識(shí)特殊車 輛。例如，圖8中的游戲車輛A、 B和C的每一個(gè)都具有可選更亮陰影 點(diǎn)的區(qū)別圖案。車輛A只具有一個(gè)可選的更亮陰影點(diǎn)58，而車輛B在 不同的位置具有一個(gè)可選更亮陰影點(diǎn)60。另一方面，車輛C具有兩個(gè) 可選的更亮陰影點(diǎn)58和60。圖9b是示出四個(gè)可選的更亮陰影點(diǎn)可如 何用于標(biāo)識(shí)16個(gè)不同的游戲車輛或?qū)ο蟮谋?。還應(yīng)當(dāng)理解，如果使 用彩色照相機(jī)，在陰影位置處可使用顏色。
圖10說(shuō)明了機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)確定每個(gè)游戲車輛的位置和方向的方 案的另一個(gè)例子。該方案基于形狀和大小的組合，其可用于提供位 置和方向信息而不是如圖8、 9a和9b中所示的優(yōu)選方法。在該例子 中，"房子"形狀標(biāo)記68提供位置和方向信息而"房子"的陰影提供 特殊車輛標(biāo)識(shí)信息。
存在多個(gè)其它可能特性，這些特性由它們自己使用或相組合以提 供位置、方向和標(biāo)識(shí)信息，包括顏色/陰影、大小、周長(zhǎng)、"力矩 (Moment)，，(例如Ixx、 Iyy、 Ixy、 Jzz等)和其它所謂"hu不變 矩，，(參考任何有關(guān)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的文章)。
圖ll說(shuō)明了未受控制的外部光源的問(wèn)題。來(lái)自太陽(yáng)71、鄰近光源 73或其它源的外部光可以反射離開(kāi)游戲場(chǎng)20和游戲車輛22并如箭頭 75所指示的到達(dá)視覺(jué)系統(tǒng)的照相機(jī)50。該未受控制的光使得很難將 機(jī)器視覺(jué)算法用于跟蹤對(duì)象。多數(shù)的機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用需要測(cè)量來(lái)防止 不想要的光源影響由照相機(jī)看到的圖像。來(lái)自外側(cè)源的未受控制的 光污染引起機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的問(wèn)題。工業(yè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的問(wèn)題要求
受控制的發(fā)光條件以便健壯地確定對(duì)象的位置和方向。
具有遙控車輛的游戲很可能在不同的位置并且即使在單個(gè)位置
也以各種照明條件被玩耍，例如從鄰近窗戶進(jìn)入的陽(yáng)光可以不時(shí)地
覆蓋整個(gè)游戲場(chǎng)20并且在其它時(shí)間覆蓋游戲場(chǎng)的不同部分。位置之
間的照明變化可以是顯著的，例如家庭娛樂(lè)室設(shè)置與鄰居?xùn)艡谠O(shè)置
與雜貨商店的發(fā)光良好的入口通道。這些發(fā)光變化對(duì)于在機(jī)器視覺(jué)
應(yīng)用中使用的已知算法需要一種獨(dú)特方案，所述機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用要在 具有在許多可變環(huán)境中使用的遙控車輛的機(jī)器視覺(jué)受控制游戲中使 用。
圖12示出獨(dú)特的方案，其中活動(dòng)照明被用于提高視覺(jué)系統(tǒng)的性 能。例如在上面結(jié)合圖8、 9a和9b所說(shuō)明的點(diǎn)圖案中，在游戲車輛22 上使用活動(dòng)光源70來(lái)提高視覺(jué)系統(tǒng)性能。因此，由計(jì)算機(jī)看到的圖 像被極大地簡(jiǎn)化。例如，圖像爆光可以被如此設(shè)置使得只有圖像的 最亮部分才可以被完全看到。該過(guò)濾可用多種方式來(lái)完成，包括透 鏡的虹膜控制或通過(guò)照相機(jī)中的可編程曝光或通過(guò)在圖像處理期間 的軟件濾波器。
當(dāng)使用活動(dòng)照明時(shí)，啄光可被降低到以下程度，即實(shí)質(zhì)上只有活 動(dòng)光源保留在圖像中而所有其它光都被濾除，甚至是來(lái)自強(qiáng)鄰近源 的光。
這使得跟蹤算法更加健壯并且使環(huán)境發(fā)光控制不必要。很容易使 用活動(dòng)照明來(lái)實(shí)現(xiàn)圖8、 9a和9b所示的圖案例子。
另一個(gè)處理引起視覺(jué)系統(tǒng)問(wèn)題的環(huán)境光的獨(dú)特方案如圖13所 示。在該獨(dú)特方案中，專門(mén)的光72用于照亮游戲場(chǎng)20和游戲車輛22。 安裝在照相機(jī)50的鏡頭之前的濾波器74如箭頭75指示的阻礙了來(lái)自 太陽(yáng)71和光源73的反射光，同時(shí)如箭頭77指示的允許來(lái)自專門(mén)的光 72的反射光通過(guò)。
在這種類型游戲中有用的"專門(mén)的光"的特征即是"專門(mén)的光" 在作為污染源的環(huán)境照明中不會(huì)大量存在，并且濾波器可用于允許 該專門(mén)的光通過(guò)而不允許其它光通過(guò)?？赡軐ｉT(mén)光源的例子包括紫 外光、紅外光和偏振光。
游戲車輛22仍然需要具有已經(jīng)描述的獨(dú)特形狀和/或圖案，以便 于計(jì)算機(jī)確定多個(gè)游戲車輛中的每一個(gè)車輛的位置、方向和標(biāo)識(shí)。
另一個(gè)處理引起視覺(jué)系統(tǒng)問(wèn)題的環(huán)境光的獨(dú)特方案如圖14所 示。在該方案中，位于照相機(jī)50的鏡頭附近的靜止光源76用于照亮 游戲場(chǎng)20和游戲車輛22并且"回歸反射"表面78安裝在游戲車輛22 上?；貧w反射表面具有它們朝著光源反射回的光的屬性。在該情況 下，由于光源76在照相機(jī)鏡頭附近，因此如箭頭77所指示的朝著照 相機(jī)鏡頭反射回光。來(lái)自任何外側(cè)源的光，比如太陽(yáng)71或光源73，
將如箭頭75指示的被反射得離開(kāi)照相機(jī)鏡頭。以這樣的方式，該方 案非常類似于活動(dòng)照明方案來(lái)工作。由于光源76在照相機(jī)50的鏡頭 附近，因此回歸反射表面78顯得非常亮而與環(huán)境照明條件無(wú)關(guān)。就 像在圖12所示的早先優(yōu)選的方案中描述的活動(dòng)照明情況下，該有關(guān) 的亮度提供了允許過(guò)濾以便從外側(cè)源移除光的機(jī)會(huì)。游戲車輛22仍 然需要具有已經(jīng)描述的獨(dú)特形狀和/或圖案以便于計(jì)算機(jī)確定多個(gè) 游戲車輛中的每一個(gè)車輛的位置、方向和標(biāo)識(shí)。
遙控車輛要求功率來(lái)操作。游戲車輛可從如名為"用于車輛的無(wú) 槽電軌"的美國(guó)專利6，044， 767中的地板獲得功率，該專利要求專用 地板表面和車輛上的專用特征?？商鎿Q地，游戲車輛22可從無(wú)線電 波獲得功率，但這難以同時(shí)安全和有足夠的功率。
但是，提供功率的優(yōu)選方法是如圖6所示的一個(gè)或多個(gè)板上電池 48。但是，電池需要被充電或周期性地更換。本發(fā)明具有用于該目 的的可選專用充電站。
游戲車輛22自動(dòng)停放在充電站。優(yōu)選方法要使用視覺(jué)系統(tǒng)46來(lái)向 主控制計(jì)算機(jī)42 (或另一中央計(jì)算機(jī))通知各個(gè)游戲車輛22的位置， 主控制計(jì)算機(jī)42接著確定特定游戲車輛到充電站之一的路徑并且將 該特定游戲車輛領(lǐng)航到特殊的充電站?？商鎿Q地，存在信標(biāo)(IR、 可見(jiàn)光、無(wú)線電波等)向車輛提供信息的方法，所提供的信息允許 它們將它們自己領(lǐng)航到充電站。又另一個(gè)替換方式是用"迷宮行為" 編程車輛，這允許車輛最終漫步到充電站。
圖15示出在游戲場(chǎng)20右邊的存儲(chǔ)區(qū)域54，其還作為多個(gè)可進(jìn)行充 電的充電站。這些充電站提供一個(gè)地方，在這里游戲車輛22可以在 竟?fàn)庨g被充電或者只有當(dāng)街機(jī)全部數(shù)量的車輛的一個(gè)子集被使用時(shí) 被充電。例如，在具有三個(gè)游戲車輛的游戲中，當(dāng)只有兩個(gè)游戲車 輛正在比賽中使用時(shí)，第三個(gè)車輛可以花費(fèi)整個(gè)比賽來(lái)充電。
當(dāng)存儲(chǔ)/充電區(qū)域54如圖15中在游戲場(chǎng)20附近示出時(shí)，存儲(chǔ)和充 電站可以通過(guò)使用升降機(jī)系統(tǒng)使游戲車輛22在適當(dāng)?shù)奈恢贸潆姸?"卸下(below deck)"。這具有允許游戲場(chǎng)盡可能大的利益。
簡(jiǎn)化的充電電路80在圖16中示出。充電電路由高于正在充電的電 池的直流電壓源、開(kāi)始/停止通電的繼電器、電流限制電阻器、電流 感測(cè)電阻器、正在充電的電池、用于感測(cè)電池溫度的熱敏電阻器、
控制過(guò)程的計(jì)算機(jī)、激活繼電器線圈的驅(qū)動(dòng)晶體管和保護(hù)晶體管免 受繼電器線圏關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生的電壓尖脈沖的二極管組成。
計(jì)算機(jī)借助模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)來(lái)監(jiān)控電池電壓。計(jì)算機(jī) 通過(guò)測(cè)量感測(cè)電阻器兩端的電壓降來(lái)監(jiān)控電池充電電流，測(cè)量感測(cè) 電阻器兩端的電壓降使用了它的ADC和歐姆定理(已知的V-IR方程 式)。通過(guò)使用參考電壓、熱敏電阻器(隨著溫度改變電阻的電阻 器)和分壓電阻器R來(lái)測(cè)量電池溫度。
熱敏電阻器、二極管、和繼電器以非常典型的方式用于允許計(jì)算 機(jī)通過(guò)打開(kāi)/關(guān)閉繼電器來(lái)開(kāi)始/停止充電過(guò)程。
注意，當(dāng)在充電站上時(shí)，中繼器不能開(kāi)路一一不能使恢復(fù)方法安全。
電流限制電阻器用于保持電流在可接受的水平，以便電池以給定 的直流電壓和電池特性被充電。還可能將電流限制電阻器和電流感 測(cè)電阻器合并成一個(gè)單元。
計(jì)算機(jī)監(jiān)控電流、電壓，以及最重要的電池溫度來(lái)安全和有效地 充電電池。通過(guò)監(jiān)控這三個(gè)參數(shù)，可在更長(zhǎng)電池壽命方面和在最大 電池充電方面獲得最佳電池性能。
相比于上面結(jié)合圖16所述的方法，存在其它不那么復(fù)雜的方法， 用于如下所概述的安全和有效地充電游戲車輛電池
替換方式可變電壓輸入(稍微高于標(biāo)稱電池電壓)監(jiān)控電流、 電壓、溫度；調(diào)整輸入電壓以在充電期間具有適當(dāng)?shù)碾娏?；?dāng)電池 溫度開(kāi)始增加到超過(guò)高于環(huán)境溫度的閾值溫度時(shí)停止充電。安全、 可靠地最大化電池的性能和壽命。優(yōu)點(diǎn)可以充電不同電池類型、 電壓等，其中內(nèi)嵌電阻器(inline resistor)更依賴于電池細(xì)節(jié)。 缺點(diǎn)成本。
替換方式不監(jiān)控溫度，具有移除充電電壓但測(cè)量電池電壓的能 力，當(dāng)電池電壓到峰值時(shí)停止。沒(méi)有最大化電池的壽命和性能那樣 安全和那樣好。
替換方式只使用時(shí)間，不使用電壓、電流、溫度。通過(guò)內(nèi)嵌電 阻器限制電流。便宜，但是電池壽命、完全充電沒(méi)有那么好，沒(méi)那 么安全。
替換方式使用時(shí)間、電流、溫度和電壓測(cè)量的組合來(lái)對(duì)電池充電。
替換的電流測(cè)量基于霍爾效應(yīng)的電流傳感器(例如Allegro Micro ASC750器件)電感傳感器。
替換的電池測(cè)量溫度可以用多種方式來(lái)監(jiān)控，包括熱電耦、基 于半導(dǎo)體的傳感器、熱控開(kāi)關(guān)(雙金屬，固態(tài)等)和許多其它已知 方法。
在遙控車輛中對(duì)電池充電的更復(fù)雜的系統(tǒng)82在圖17中示出。該系 統(tǒng)非常像圖16中所示的系統(tǒng)并具有一些顯著改進(jìn)。該系統(tǒng)現(xiàn)在示出 了具有連接器的遙控車輛。當(dāng)游戲車輛到達(dá)充電站時(shí)該連接建立。 圖17的系統(tǒng)示出了遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)和靜止計(jì)算機(jī)。靜止和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)經(jīng) 由通信鏈路(優(yōu)選地為無(wú)線電，但可以是IR、聲音等)來(lái)通信。它 們一起劃分圖16中所示系統(tǒng)的多個(gè)功能。
圖17所示系統(tǒng)的關(guān)鍵特征在于它具有安全且有效地對(duì)多個(gè)電池 充電的能力。示出了有兩個(gè)電池，但可以容易地?cái)U(kuò)展到多個(gè)電池。 沒(méi)有電池嚙合而使系統(tǒng)"蘇醒，，。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)經(jīng)由充電系統(tǒng)接收功 率。在一些初步檢查之后，遠(yuǎn)程和靜止計(jì)算機(jī)可以同意嚙合一個(gè)電 池。如果該電池工作良好，第二個(gè)電池可以被嚙合。在"加電"過(guò) 程中的任何時(shí)刻，靜止計(jì)算機(jī)可以去激活在其連接器那側(cè)上的繼電 器以便將功率拉到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。以這種方式，壞的電池能以安全方 式被隔離并且可以實(shí)現(xiàn)許多診斷。
圖18示出了一個(gè)游戲，其中游戲場(chǎng)20是在升降平臺(tái)84上，在升降 平臺(tái)84中，對(duì)象要將對(duì)方的車輛推離平臺(tái)。圖18是在比賽之前升降 平臺(tái)84上的游戲車輛22的側(cè)視圖。平臺(tái)84被上升到中間位置。注意， 在圖18中，街機(jī)10的標(biāo)牌區(qū)域14可以被移除以提高清晰度。
存在許多可能方法來(lái)提供升降平臺(tái)機(jī)構(gòu)。對(duì)于平臺(tái)84重要的是穩(wěn) 定(即不傾斜)。 一個(gè)方法包括用于平臺(tái)84的滾珠軸承抽屜滑軌和 典型的電驅(qū)動(dòng)自動(dòng)窗口升降機(jī)構(gòu)，用于升高和降低平臺(tái)。優(yōu)選地， 使用開(kāi)關(guān)來(lái)指明平臺(tái)的位置，同時(shí)計(jì)算機(jī)42控制馬達(dá)來(lái)適當(dāng)?shù)囟ㄎ?br> 平臺(tái)(上升滿，下降滿或中間)。
圖19示出了在比賽結(jié)束并且車輛22A已經(jīng)將車輛22B推離平臺(tái)84
之后在升降平臺(tái)84上的游戲車輛22的側(cè)視圖。該平臺(tái)被上升到中間位置。 常清楚的視覺(jué)指示。如前所述，街機(jī)的頂層在圖18中已經(jīng)被移除以 便提高清晰度。
圖20示出了游戲車輛22位于升降平臺(tái)84外部的頂視圖，其中游戲 車輛準(zhǔn)備行駛進(jìn)入到平臺(tái)84之下的存儲(chǔ)和充電區(qū)域86。該平臺(tái)接著 從中間位置被上升到更高的位置，使得游戲車輛可以如圖21所示在 平臺(tái)84的游戲場(chǎng)下行駛。圖21示出了平臺(tái)84升高且游戲車輛22位于 它們準(zhǔn)備行駛進(jìn)入存儲(chǔ)和充電區(qū)域86的位置的街機(jī)角落的視圖。還 注意，街機(jī)10的標(biāo)牌區(qū)域14已經(jīng)在圖20和21中被移除以便提高清晰 度。
游戲車輛22接著如圖22和23所示在上升的平臺(tái)84下行駛，圖22 和23分別是游戲車輛22位于升高的平臺(tái)之下的存儲(chǔ)和充電區(qū)域86位 置的頂視圖和側(cè)視圖。圖23示出了平臺(tái)上升且車輛22位于存儲(chǔ)和充 電區(qū)域86中的街機(jī)角落的視圖。注意，街機(jī)10的標(biāo)牌區(qū)域14已經(jīng)在 圖22和23中被移除以便提高清晰度。平臺(tái)表面和/或平臺(tái)84的側(cè)面優(yōu) 選是透明的，以便示出位于存儲(chǔ)位置的游戲車輛22。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解，本發(fā)明易于廣泛的利用和應(yīng)用。上 述之外的本發(fā)明的許多實(shí)施例和改編以及許多變型、修改和等效布 置可以從本發(fā)明和前面的說(shuō)明中清楚看出或合理地暗示，而不會(huì)偏 離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)或范圍。由此，盡管這里已經(jīng)按照其優(yōu)選實(shí)施例詳 細(xì)描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，本公開(kāi)只是本發(fā)明的說(shuō)明和示例且 僅僅是為了提供本發(fā)明的完整和有效公開(kāi)的目的。前面的公開(kāi)不旨 在被當(dāng)作限制本發(fā)明或排除任何這種其它的實(shí)施例、改編、變型、 修改和等效布置，本發(fā)明只由隨后的權(quán)利要求及其等效物來(lái)限制。
權(quán)利要求
1.一種具有由操作者接口控制的至少一個(gè)遙控游戲車輛的游戲，其特征在于，所述游戲包括控制計(jì)算機(jī)，該控制計(jì)算機(jī)在視覺(jué)上感測(cè)遙控游戲車輛并使用視覺(jué)上感測(cè)的輸入和來(lái)自操作者接口的輸入來(lái)控制遙控游戲車輛。
2. 如權(quán)利要求l所限定的游戲，其中控制計(jì)算機(jī)感測(cè)遙控游戲車 輛的位置和方向。
3. 如權(quán)利要求2所限定的游戲，具有多個(gè)遙控車輛，每個(gè)遙控車 輛由相應(yīng)的輸入設(shè)備控制，并且其中控制計(jì)算機(jī)在視覺(jué)上感測(cè)每個(gè) 遙控游戲車輛并使用視覺(jué)上感測(cè)的輸入和來(lái)自其操作者接口的輸入 來(lái)控制每個(gè)遙控車輛。
4. 如權(quán)利要求3所限定的游戲，其中控制計(jì)算機(jī)感測(cè)每個(gè)遙控車 輛的位置、方向和身份。
5. 如權(quán)利要求l、 2、 3或4所限定的游戲，具有用于一個(gè)或多個(gè) 遙控車輛的玩耍場(chǎng)地。
6. 如權(quán)利要求5所限定的游戲，其中一個(gè)或多個(gè)遙控車輛具有活 動(dòng)照明設(shè)備，以便于控制計(jì)算機(jī)在視覺(jué)上感測(cè)一個(gè)或多個(gè)遙控車 輛。
7. 如權(quán)利要求5所限定的游戲，其中控制計(jì)算機(jī)包括具有照相機(jī) 的視覺(jué)系統(tǒng)，其中所述游戲包括照相機(jī)附近的光源并且其中一個(gè)或 多個(gè)遙控車輛具有回歸反射表面以便于控制計(jì)算機(jī)的照相機(jī)感測(cè)一 個(gè)或多個(gè)遙控車輛。
8. 如權(quán)利要求5所限定的游戲，其中控制計(jì)算機(jī)包括具有照相機(jī) 的視覺(jué)系統(tǒng)，其中所述游戲包括照相機(jī)之下的專用光源并且其中所 述游戲包括專用光源和照相機(jī)之間的濾波器以便于控制計(jì)算機(jī)的照 相機(jī)感測(cè)一個(gè)或多個(gè)遙控車輛。
9. 如權(quán)利要求5所限定的游戲，其中玩耍場(chǎng)地位于上升和下降的 平臺(tái)上。
10. 如權(quán)利要求9所限定的游戲，其中所述游戲包括在平臺(tái)下面的用于一個(gè)或多個(gè)遙控車輛的存儲(chǔ)區(qū)域。
11. 如權(quán)利要求10所限定的游戲，其中一個(gè)或多個(gè)遙控車輛具有 板上電池并且所述游戲在存儲(chǔ)區(qū)域中具有電池充電裝置。
12. —種游戲車輛，該游戲車輛通常圍繞低重心并具有一對(duì)驅(qū)動(dòng)輪。
13. 權(quán)利要求12的游戲車輛，其中所述游戲車輛具有兩個(gè)進(jìn)行樞 軸轉(zhuǎn)動(dòng)的臂。
14. 權(quán)利要求14的游戲車輛，其中所述兩個(gè)臂足夠得長(zhǎng)以便當(dāng)游 戲車輛被翻轉(zhuǎn)超過(guò)九十度時(shí)糾正所述游戲車輛。
15. 權(quán)利要求13或14的游戲車輛，其中每條臂具有圍繞兩個(gè)軸進(jìn) 行樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的上臂。
16. 權(quán)利要求13或14的游戲車輛，其中每條上臂具有縱軸、用于 使上臂在包含上臂縱軸的第一平面中圍繞第一軸進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的第 一接合點(diǎn)，和用于使上臂圍繞上臂縱軸進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的第二接合 點(diǎn)。
17. 權(quán)利要求16的游戲車輛，其中每條臂具有前臂，該前臂位于 相對(duì)于上臂的一個(gè)角度處。
18. 權(quán)利要求16的游戲車輛，其中每條臂具有前臂，該前臂固定 在相對(duì)于上臂的一個(gè)角度處。
19. 一種用于權(quán)利要求l的游戲的游戲攤位，包括機(jī)拒、在機(jī)拒 上支撐的上區(qū)域、和在機(jī)柜和上區(qū)域之間的觀看區(qū)域。
20. —種玩耍游戲的方法，該游戲具有由操作者接口控制的遙控 車輛和在視覺(jué)上感測(cè)遙控車輛并使用視覺(jué)上感測(cè)的輸入和來(lái)自操作 者接口的輸入來(lái)控制遙控車輛的控制計(jì)算機(jī)，所述方法包括操作操作者接口以便將來(lái)自操作者接口的輸入提供給控制計(jì)算機(jī)。
全文摘要
一種游戲具有一個(gè)或多個(gè)遙控游戲車輛，每個(gè)遙控游戲車輛由操作者接口控制。該游戲包括在視覺(jué)上感測(cè)一個(gè)或多個(gè)遙控游戲車輛并使用視覺(jué)上感測(cè)的輸入和來(lái)自其操作者接口的輸入來(lái)控制每個(gè)遙控游戲車輛的視覺(jué)控制計(jì)算機(jī)。
文檔編號(hào)A63H30/00GK101193685SQ200680013181
公開(kāi)日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2006年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月20日
發(fā)明者J·M·約翰遜, M·A·恰瓦利亞, M·特德, T·J·小廷普夫 申請(qǐng)人:遙控娛樂(lè)設(shè)備公司