输出和数字化表情同步的玩具、方法、数据文件及电子装置的制作方法

专利名称：输出和数字化表情同步的玩具、方法、数据文件及电子装置的制作方法
技术领域：
玩具，特别是采用信息技术的交互式玩具和相应方法。
背景技术：
玩具在人类历史中已有很长时间的存在，从古代用于表演玩赏的木偶，到现代利用各种电子信息技术手段实现的智能玩具，源远流长。其中一类玩具具有模仿人或动物的表情，且通常加以艺术化、卡通化的夸张手法来实现。在现代玩具中，例如有国内可实现早教功能的“皮皮熊”，又如国外采用了人工智能技术的“菲比(furby) ”玩具等，可以接受使用者的语音、按键、触摸、电磁等输入，然后做出发声、发光、机械运动(眨眼或挥舞肢体)等来表达情绪。然而，这些智能玩具尚不善于表达表情，例如当前的“皮皮熊”系列虽然可以通过语音表达情绪，但其面部表情不能变化；中国专利申请CN200480009933. I和美国专利申请US6758717B1中描述了一种利用机械方法更换预先设定的眼睛图像的玩偶来达到可变眼睛的目的。这种方法结构较复杂，因而可靠性低。而菲比玩具,参见中国专利99802926. 0中的描述，其通过电机实现的表情是连续、模拟的表情，虽然类似于人类的表达方式，但毕竟受制于机械技术的限制，不利于表达出状态分明、生动的情感状态，例如菲比所能表现的情绪状态限于睡眠、兴奋，而比较鲜明的，例如高兴、生气、愤怒等情绪状态是无法通过机械的表情表现出来的。市场上出现过利用有源矩阵液晶屏幕(以下简称液晶模组)来模拟玩具眼睛的的产品，例如小Q机器人，可以模仿有限的表情还有可以显示多元的信息，包括图片、文字等，这种方法的描述亦见于日本专利申请JP2000070557中。但是使用液晶模块存在着诸多问题，一是液晶模组刚性和厚度较大，不利于安装在具有曲面的玩具头部，即使安装上去，其液晶模组的显示面和玩具外壳存在一定距离，缺乏整体感；二是液晶模组的显示是自发光的，这增大了功耗的同时，这增大了功耗的同时，还由于发光体的光的发散性，力口上液晶模组和外壳之间存在一定的间隙，使得液晶模组漏光，无法很好地模拟眼部轮廓，例如小Q机器人的眼部使用黑色的玻璃外壳，外壳下是液晶模组，通常用于表示表情的图案，例如上弯的弧线显示时，液晶模组的其他部分背景轮廓部分是不发光的，或者背景轮廓显示白色或其他发光颜色，则由于漏光其背景轮廓变得很不规则，严重降低了对于眼部表情模拟的仿真度。第三个方面是，液晶模组的控制系统相对复杂，使得整个玩具电子系统设计相对复杂，不利于大规模应用；四是，受制于结构限制，液晶模组通常限于模拟玩具眼部，而对于其他五官，例如嘴部、鼻子、耳朵的模拟则存在困难。由于这些缺点，该种技术方案从提出到现在一直未有大规模应用。然而这些年来显示技术在持续进步。例如电子纸技术的发展非常的迅速。电子纸显示技术被认为是一种反射式、低功耗、超薄的显示技术。它包括了目前最主流的电泳显示技术，例如美国EINK公司、大陆OED公司提供微胶囊电泳显示技术，或者美国Sipix公司提供的微杯电泳显示技术，以及电润湿显示技术(electronic wetting display),电致变色显示技术，电子粉流体显示技术等；目前商用较为成熟的电泳显示技术除了可以使用有源矩阵式驱动外，还可以方便地使用无源段式驱动，并可用低廉的成本实现柔性无源段式电泳显示模组，厚度甚至可以达到0. 3mm，例如中国专利CN200310123446. 5和CN200320130781. 3中描述了柔性电泳显示屏的结构和制作方法。这种显示技术被应用在多个领域。以最成熟的电泳显示为例，其有源矩阵型电泳显示屏被应用在电子书阅读器的制作上，例如美国的kindle阅读器，中国汉王的电子阅读器等，其无源段式电泳显示屏则被用于数码显示、超市价格标签，这些应用都是将电泳显示屏单独(standalone)使用的；关于电泳显示技术的各种应用及潜在的概念应用被大量公布在美国EINK公司的网站(www.eink. com)上，但潜在的创新应用仍然有待被发掘。例如反射式显示这个特性通常只被认为带来了低功耗和降低视觉疲劳的优势。另外，玩具作为整体，表情并非孤立，需要和其他元素相结合。例如传统的采用机械技术实现的眼部表情和嘴部表情，通常和玩具的语音相配合，但由于机械技术的固有缺点，这种配合不够精确，且容易出现周期性的眼部眨眼动作，或头部的转动，使得表情或肢体和语音没有协调感，特别是对于时间长度较长的语音或机械动作而言，无法使得玩具的表情和语音达到充分协同，影响玩具的仿真度，降低了人机交互的便捷度和趣味性。

发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，为玩具增添数字化的表情，并使得这种数字化表情和玩具的其他输出同步，从而大幅度提高玩具的仿真度、提高人机交互的便捷度和趣味性。为了实现以上的目的，本发明第一方面提供一种输出和数字化表情同步的玩具，包括壳体；至少一个表情组件，安装于壳体上，包含可显示多种图案用以模仿人或动物表情的电子纸显示模组；驱动模组，与上述电子纸显示模组电连接，驱动其显示图案；输入模组，用于从外界感知信息并形成输入信号；输出模组，用于信号和/或能量的输出；控制模组，电连接至驱动模组、输入模组和输出模组，包括一处理器、至少一种存储器，控制输出模块输出，并控制驱动模组驱动表情组件之电子纸显示模块显示预先关联的图案。其中所述的预先关联关系包括建立在时间轴上的预先关联；输出模组在时间轴上输出，表情组件在所述时间轴上预先关联的时间节点上显示预先关联的图案。本发明第二方面提供一种实现玩具输出和数字化表情同步的方法，其中所述玩具，包括壳体；至少一个表情组件，安装于壳体上，包含可显示多种图案用以模仿人或动物表情的电子纸显示模组；驱动模组，与上述电子纸显示模组电连接，驱动其显示图案；输入模组，用于从外界感知信息并形成输入信号；输出模组，用于信号和/或能量的输出；
控制模组，电连接至驱动模组、输入模组和输出模组，包括一处理器、至少一种存储器；所述方法在于，控制模组控制输出模块输出，并控制驱动模组驱动表情组件之电子纸显示模块显示预先关联的图案。其中所述的预先关联关系包括建立在时间轴上的预先关联；输出模组在时间轴上输出，表情组件在所述时间轴上预先关联的时间节点上显示预先关联的图案。本发明第三方面提供一种可被计算机装置读取的数据文件，所述数据文件包括预定义的文件头，用于标识数据文件类型；还包括数据区，所述数据区至少包括表情数据区；表情数据区包括至少两个表情序列单元数据；所述表情序列单元数据包括一时间节点信息，以及表情组件图案代码。上述的数据区还包括声音数据区，用于存储定义在时间节点上的声音数据；和/或所述数据区还包括电机动作数据区，用于存储定义在时间节点上的电机动作数据。本发明第四方面提供一种电子装置，包括壳体；至少一个表情组件，安装于壳体上，包含可显示多种图案用以模仿人或动物表情的电子纸显示模组；驱动模组，与上述电子纸显示模组电连接，驱动其显示图案；输入模组，用于从外界感知信息并形成输入信号；输出模组，用于信号和/或能量的输出；控制模组，电连接至驱动模组、输入模组和输出模组，包括一处理器、至少一种存储器；其中电子装置还包括至少一个解析器，用于上述的数据文件中提取表情数据区时间节点信息和表情组件图案代码，并在时间节点信息所指的时间节点处控制驱动模组驱动表情组件之电子纸显示模块显示表情组件图案代码所指图案；其中输出模组包括声音播放模组，控制模组控制声音模组播放上述数据文件外预先关联的声音数据文件，和/或其中输出模组包括电机模组，控制模组控制电机模组执行预先关联的电机动作；又或者，其中输出模组包括声音播放模组，所述解析器还用于将上述的数据文件中提取声音数据区数据并送至输出模组之声音播放模组播放声音；和/或其中输出模组包括电机模组，所述解析器还用于将从上述的数据文件中提取电机数据区数据并送至输出模组之电机模组输出机械动作。下面将结合附图和若干较佳实施例进一步阐述本发明的精神和细节，以便增强对本发明的理解。为了突出本发明技术特征，对一些公知技术的细节进行了省略；或者虽然公布了一些技术或结构方面的细节，但本领域的专业人员很容易想到其他类似的实现方法，因而这些技术或结构方面的细节仅是为了增加公众对本发明的理解而非限定本发明。


图IA :本发明所述玩具实施例一的壳体结构图。图IB :本发明所述玩具实施例一头部及内部结构图。图2A :柔性无源电泳显示模组的结构图。图2B :柔性无源电泳显示模组的像素电极结构图。
图3 :本发明所述玩具实施例一的电路连接图。图4 :输出和数字化表情同步关系一。图5 :输出和数字化表情同步关系一的程序流程图。图6 :输出和数字化表情同步关系二。图7 :输出和数字化表情同步关系二的程序流程图。图8 :输出和数字化表情同步关系三。图9 :输出和数字化表情同步数据文件的数据结构。图10 :本发明所述玩具之解析器执行流程图。图11 :本发明所述玩具实施例二结构图。图12 :本发明所述玩具实施例二的电路连接图。图13 :实施例二的同步关系。
具体实施例如图IA所示的是本发明所述的输出和数字化表情同步的玩具——玩偶100，包括壳体头部110 ;而头部110包括了眼部表情组件120，电子纸显示模组121，以及壳体头部110上的用于安装和限定眼部表情组件的椭圆形轮廓限定部件——开口和透明保护层112。眼部表情组件120上是用于模仿眼部表情的图案122 ;与眼部表情组件120成左右对称的眼部表情组件130，电子纸显示模组131，以及与眼部表情图案122成左右对称的眼部表情图案132。壳体头部110还安装有嘴部表情组件140，包括电子纸显示模组141，嘴部轮廓限定组件113，用于模仿嘴部表情图案142。眼部表情组件120又可成为左眼部表情组件，眼部表情组件130又可成为右眼部表情组件。图IB所示为头部110的侧视剖面图，其中壳体的眼部表情组件的轮廓限定部件112为一个透明保护层，其后面安装了电子纸显示模组121，这样电子纸显示模组121上的显示表情图案就可以被观察者从玩偶壳体外部看到，又起到保护电子纸显示模组121的作用，同时可以限定电子纸显示模组可被观察的形状，该形状模仿眼部的轮廓，如圆形或椭圆形，这使得电子纸显示模组可以是矩形，便于制造的同时不妨碍模仿眼部形状。嘴部轮廓限定组件113的形状可以更加多样，例如通常的动物公仔玩具制作的嘴部造型形状。电子纸显示模组121的反射式特性使得轮廓的模拟非常便利，不存在漏光问题；广视角特性使得无论从那个角度看效果基本一致；超薄特性使得轮廓限定组件能够发挥最大的作用，制作出逼真的五官轮廓。电子纸显示模组121的安装依据模组本身的柔性和非柔性，以及壳体的材料而有所不同；本实施例中，电子纸显示模组121为柔性结构，玩偶100的壳体为布料(绒)外罩，其外罩罩在内胆160之上，内胆160可以是布制材料填充棉花，因而整个玩具是柔软的；下面将提到的柔性无源段式电泳显示模组适用于这样的结构上。和眼部表情组件类似，头部110上还安装了嘴部表情组件之电子纸显示模组141以及嘴部轮廓限定组件113。还安装有凸起的鼻部150等。图2A所示为电子纸显示模组121的剖面图。具体地，电子纸显示模组121为无源段式电泳显示模组。电子纸技术除了这里所述的电泳显示技术外，还有电润湿显示、胆固醇液晶显示、电子粉流体显示、电致变色显示等技术等。无源段式电泳显示模组的无源是相对于有源而言，即没有有源器件，例如薄膜晶体管(TFT)，作为驱动开关来选通不同像素，而是采用简单的导电电极，例如PCB、FPC上的导电焊盘，或者PET薄膜上的导电油墨电极直接形成像素电极(使用薄膜开关电路或厚膜技术制作)等；其中段式是指像素电极是非矩阵式排列的，而是一些通过预设的一定图案的电极来驱动显示预设图案。依据公共电极和像素电机层所选材料的刚性不同，无源段式电泳显示模组可以区分为柔性或非柔性两种。非柔性的无源段式电泳显示模组的像素电极层一般采用PCB，公共电极可选用ITO玻璃或ITO薄膜。图2A中电子纸显示模组121为柔性无源段式电泳显示模组，其上层(观察者一侧)为透明的ITO导电薄膜的公共电极，具体包括透明薄膜121A，以及附着其上的透明导电公共电极121B ;下层为像素电极层121C以及下基材121D，可采用PET薄膜上的导电油墨电极的技术制作像素电极层121C，下基材121D为柔性的PET薄膜，因而电子纸显示模组121为柔性无源段式电泳显示模组。公共电极121B和像素电极层121C之间为电泳显示材料层121E，其中包括微胶囊121E1作为微腔，微胶囊121E1中包含悬浮液121E3，带负电的白色粒子121E2，带正电的黑色粒子121E4。电泳显示材料还有其他微腔和粒子系统结构，例如Sipix公司的微腔不采用微胶囊,而采用固定形状的微杯结构(micro cup),而微杯中包含带颜色而非透明的悬浊液，以及一种带电颜色粒子；又或者微腔中的两种颜色粒子，其中只有一种粒子带电，因而可在悬浊液中受外加电场控制而运动，而另一种颜色粒子不带电，则悬浮在悬浮液中从而形成背景色。关于多种电泳显示材料层的描述也可以参见中国专利CN201020109329.9的相关描述。柔性电泳显示屏的制作，具体地，柔性无源段式电泳显示屏的制作可参考中国专利CN200310123446. 5和CN200320130781. 3中的相关描述。像素电极层121C包含了若干像素电极，其决定了表情组件可以显示的图案。对于无源段式电容显示模组而言，说到表情组件的图案等同于相应图案的像素电极，以下提到表情组件显示某图案也即对应于驱动模组驱动表情组件电子纸显示模组相对应图案的像素电极显示某图案。像素电极层121C可进一步划分为包括轮廓像素电极121C1U21C2，表情像素电极121C3和121C4。参照图2B为电子纸显示模组121电极图案的顶视图，其中轮廓像素电极121C1为椭圆环，轮廓像素电极121C2为椭圆(椭圆的内部被进一步划分为若干表情像素电极，因而严格来讲轮廓像素电极121C2是除去其内部各个表情像素电极的椭圆的剩余部分，为简便起见，只以其外围轮廓来相称)，它们都可以用于表示眼部的轮廓；表情像素电极121C3为上弯的圆弧，用于表示“高兴”的眼部表情，表情像素电极121C4为下弯的圆弧，用于表示“不高兴”的眼部表情。各个像素电极通过驱动线123连接到驱动模组171，驱动线123走线通常布在下基材121D上的像素电极层121C的背面，图2B中用虚线表示之。嘴部表情组件140之电子纸显示模组141的情形于眼部表情组件相应结构和控制方式类似，不再赘述，下同。图3所示为玩偶100的内部电路结构图，其中控制模组170，驱动模组171，输入模组173，输出模组172通过总线电连接；还包括电源模块175。控制模组170包括了微控制器1701，如Atmel公司的ATMEGA88微控制器，其自身带有片上RAM和Flash ROM,出于系统需要还可以另外扩展存储器1702。驱动模组171 —方连接至控制模组的微控制器1701相应端口，另一方电连接至电子纸显示模组121，用于将控制模组的无驱动能力的逻辑信号转化为驱动信号，使得电子纸模块能够显示既定图案。输入模组173包括了多种传感器，有按键开关1731，电容感应电极1732，体位传感器1733，语音识别器1734a和相应的拾音器1734b，接近传感器1736，加速度传感器1737，压力传感器1738，温度传感器1739，环境光传感器1735等。输出模组172主要包括了声音播放模组1721和扬声器1722，用于输出语音、音乐等；以及电机模组，包括电机驱动1723和电机1724。图4不意了输出和数字化表情同步关系一；其中输出为声音输出，例如一段语音V101，和眼部表情组件120图案一 DOl的同步。一并参照图5可见该同步关系是如何被执行的。其中所述时间轴是指一段输出从开始到结束所经历的时间；例如一段语音的播放，有起点、终点，以及分布了输出信号的各个时间点，这构成了一条时间轴。结合图4、图5，在时间轴TlOO的起点，即时间节点一 TlOl，执行步骤SlOl，控制模组控制声音播放模组1721经扬声器1722播放语音段VlOl ;之后声音模块1721自行执行步骤Sll，播放语音段VlOl ;控制模组170接着执行步骤S102，控制驱动模组驱动表情组件之电子纸显示模块121显示图案一 D01，这个步骤以下简述为控制表情组件显示图案D01。图4和图5示意的同步关系可概括为一对一关系，即一段声音对一个表情组件的图案；或一个机械动作对应于一个表情组件的图案。为阐述清晰起见，各功能模组如驱动模组、声音播放模组、电机模组按照控制模组控制执行的相应步骤不再赘述。图6示意了输出和数字化表情同步关系二 ；其中输出为声音输出以及机械动作，例如一段语音V201和一个机械动作GOl，和眼部表情组件120图案一 D01、图案二 D02在时间轴上的同步。一并参照图7所示的同步关系二的程序流程图，在时间轴T200的时间节点一 T201处控制模组170执行步骤S201，播放语音段V201 ;时间节点一 T201处控制模组170顺序执行步骤S202，眼部表情组件120显示图案一 DOl ;步骤S201和步骤S202在逻辑上是不分先后的，但由于计算机装置顺序执行指令的需要，它们在实际的程序执行上有时间先后之分，但这显然不影响本发明的实质。步骤S202之后执行延时步骤S203，此时声音播放模组1721可继续工作播放语音段V201而不依赖于控制模组170。这种自行播放的语音芯片有多种型号可供选择，它们可以自动获取存储器上的声音数据并将其经过数模转换后驱动扬声器发声，指导指定的播放长度结束，例如AMFRA6009。延时之后，当前时间点移到时间轴T200的时间节点T202，因此执行步骤S204，眼部表情组件120显示图案二 D02 ;顺序执行步骤S205，电机模组输出机械动作G01，此时间节点亦对应于语音段V201的一个点。为了能实现更通用且更为复杂的声音、机械动作和数字化表情的同步，图7示意了同步关系三，图8示意了为实现这种同步关系的数据文件结构，以及图9示意了这种同步关系的程序流程。图7中，声音段三V301的数据按数据帧来组织在时间轴的时间节点上，时间节点之间有固定时间间隔，为帧时长；例如使用44. IkHz采样率的声音数据，其帧时长为1/44. Ims = 22. 7us ;表情组件的图案在时间轴的时间节点上和声音数据预先建立关联，由于声音数据的帧时长，也即时间节点间隔远小于表情组件显示一个的图案所需时间，因此优化地，表情组件的图案关联的时间节点分布在声音数据时间轴的时间节点上。图7中，图案一 DOl同步到时间节点一 T301，图案二 D02同步到时间节点T30N，均对齐到声音段V301的数据帧起点处。相应地，图8中示意了便于实现这种同步关系的数据文件结构。数据文件FlOO包括文件头F101，其中包括用于标识文件类型的标识符，还可包括例如数据区F102各个部分的地址偏移量、声音数据采样率、采样位数、文件长度等重要信息。数据区F102中具体包括了表情数据区F120，其中又包括了至少两个表情序列单元数据，F122和F123。以表情序列单元数据一 F122为例，其由时间节点信息F124和表情组件图案代码F125两部分组成，时间节点信息F124为“
”，是以绝对时间记录的表情组件图案代码F125关联的时间节点，也就是表情组件显示表情组件图案代码F125所对应图案的时间节点，此处该时间节点表示为时刻0秒，也即时间轴的起点。时间节点信息也可以由相对时间记录来表示，例如记录的是关联的声音数据时间节点计数n，这样绝对时间=n*帧时长。图案代码F125“1000”为图案一DOl的十六进制代码，这个代码可以被译码以对应图2B中无源段式电泳显示模组各电极的驱动电压从而完成特定图案的显示；并且当玩偶如图IA中所示包括了多个表情组件时，如两个相对称的眼部表情组件120和130，以及嘴部表情组件140时，表情组件图案代码可对其统一编码，统一协调控制；相对应地，此情况下表情组件图案对应于各个具体表情组件具体图案的某种组合。上述数据区F102还包括声音数据区F130，具体包括了若干声音数据帧，如数据帧一 F131，数据帧二 F132，数据帧NF13N ;其中每帧数据的时间长度由采样率指定，并作为时间轴的时间节点间隔。由于各帧所处时间节点间隔均匀，声音数据帧所对应的时间节点计数是隐含的指定的，不需如表情序列单元数据一样需特别的数据指定。数据区F102还进一步包括了电机动作数据区F140，记录了时间节点上预先关联的动作代码，如动作二 F141。数据文件FlOO可被玩具100的电路系统之解析器执行；所谓解析器为控制模组内的一段计算机可执行之程序代码，其从数据文件FlOO中按时间节点先后依次提取在各时间节点下的声音数据帧、表情组件图案代码以及电机动作代码信息，并将其分别送至声音播放模组、驱动模组及表情组件，以及电机模组执行相应输出功能。具体执行流程如图9所示。例如在步骤S301中，时间节点计数n = 1，对应于时间轴的起点T301处声音数据帧F131和相关联的表情组件图案组合一 Dll ;因此步骤S302中，控制模组170控制播放声音段V301的第一帧F131 ;同时步骤S303中，控制表情组件显示图案组合一 Dll ;步骤S304中，电机模组执行电机动作二 F141 ;随后延时，系统时钟计数，直到下一时间节点到来，执行步骤S305,此时时间节点计数n = n+1,执行该时间节点下相应的输出等；当时间节点推进步骤S306中时间节点计数n = N时，该时间节点下对应执行步骤S307，表情组件显示图案组合二 D02，和执行步骤S308，播放声音段V301之声音数据帧F13N。程序还依次执行其他时间节点下的相应功能直到数据文件FlOO所有数据读取完毕。数据文件FlOO将表情组件的图案和声音、电机动作的关系整合于一体，有利于在大时间尺度下实现玩具的表情、声音、动作同步，避免呆板的周期性同步，且有利于将这种同步关系变成一种独立存在，便于制作、传播和在不同的玩具上重现。亦可以只将表情数据区数据作为一个单独数据文件，而与之同步的声音数据、电机动作数据各为另外的数据文件，解析器工作时分别从三个数据文件中提取时间节点下的数据，从而播放声音，显示表情以及电机动作等功能；声音数据一般较通用的为采用mp3格式编码；相应地，声音播放模组中需要有mp3解码模块。图11所示为本发明所述输出和数字化表情同步的玩具的实施例二，为玩具车200。图11中，玩具车200包括外壳201，行动机构，如轮子202。表情组件之电子纸显示模组204安装于玩具车的前挡风处，显示有图案205。图12所示为玩具车200的内部电路结构图。包括控制模组270，其中包括微控制器2701以及存储器2702 ;还包括驱动模组271，电连接与微控制器2701和无源电泳显示模组204，用于将微控制器2701的逻辑控制信号翻译成驱动信号驱动无源电泳显示模组204显示相应图案；输出模组272，包括声音播放2721，电连接于微控制器2701和扬声器2722，接受微控制器2701指令来控制扬声器2722播放声音；输出模组272还包括电机驱动2733，电连接于微控制器2701和电机2724，接受微控制器2701指令来控制电机2724执行相应机械动作，特别是电机2724刚性耦合于轮子202，驱动玩具车200前进、后退、转弯等；还包括输入模组273，具体包括了电连接于微控制器2701的各种传感器，例如按键2731，用于开关控制；体位传感器2733，用于玩具车的体位侦测；加速度传感器2737，用于玩具车行动速度、距离等侦测；压力传感器2738，用于碰撞等侦测。图13所示为玩具车200输出和数字化表情同步关系。在时间轴T400的起点T401，表情组件之电子纸显示模组204显示图案三D03，相应该时间节点处，电机执行动作二 G02，例如前进；在时间节点一 T402处,表情组件之电子纸显示模组204显示图案四D04,相应该时间节点处，电机执行动作三G03，例如后退。以上实施例在于阐明本发明所述的玩具所具有的广泛外延，例如实施例一中其为一具有拟人造型的玩偶，表情组件用于模仿人、动物之表情，较为通用；但在实施例二的玩具车上，表情组件亦可以达到同样的技术效果，使得玩具车具有了拟人化的数字化表情，且和输出可协同动作。拟人化的玩具车形象见于卡通片中，例如美国迪斯尼公司制作的《赛车总动员》卡通电影中生动地展示了拟人化的汽车。尽管本发明所述的玩具表情和声音、电机动作等输出的预先关联关系是仍是人预先指定的，但借助于本发明的技术手段，这种预先指定的关系可以在玩具上被自动执行出来，使得各种活跃在荧幕上的卡通形象可以在现实中重现。综上所述，本发明优点在于1)和不具有数字化表情的玩具相比，本发明大幅提高了玩具的仿真度；和机械式方式相比，本发明的方案结构简单、可靠性得到提高、表情内容被大大丰富；和使用液晶等有源发光显示屏显示表情的方案比，本发明技术方案可以应用于制作柔软材质的玩具；更利于表现五官轮廓的基础上模仿表情，除了可以模仿眼部表情之外，嘴部表情，甚至鼻子、耳朵等五官表情都可以添加相应表情组件来模仿。2)通过数字化技术，提高了玩具表情和玩具的其他输出，特别是语音和动作的输出的协同度，有利于打破原有玩具在表情和输出同步方面单调，呆板，具有周期性的缺点。总之，本发明拓展了传统电子纸特别是低端的无源段式电子纸在玩具表情模仿方面的应用，并借助于计算机技术，使得玩具具有数字化表情，以及数字化表情和玩具其他输出充分协同的这一技术构想真正变成了可以量产和商品化的技术方案。
权利要求
1.一种输出和数字化表情同步的玩具，包括 壳体； 至少一个表情组件，安装于壳体上，包含可显示多种图案用以模仿人或动物表情的电子纸显示模组； 驱动模组，与上述电子纸显示模组电连接，驱动其显示图案； 输入模组，用于从外界感知信息并形成输入信号； 输出模组，用于信号和/或能量的输出； 控制模组，电连接至驱动模组、输入模组和输出模组，包括一处理器、至少一种存储器，用于控制输出模块输出，并控制驱动模组驱动表情组件之电子纸显示模块显示预先关联的图案。
2.如权利要求I所述的玩具，其中所述的预先关联关系包括建立在时间轴上的预先关联；输出模组在时间轴上输出，表情组件在所述时间轴上预先关联的时间节点上显示预先关联的图案。
3.如权利要求I所述的玩具，其中所述的表情组件的图案包括不同表情组件各自的图案的组合。
4.如权利要求3所述的玩具，其中所述表情组件至少包括用于模仿眼部表情的眼部表情组件和用于模仿嘴部表情的嘴部表情组件；所述组合至少包括如下之一左、右眼部表情组件的图案的组合；眼部表情组件和嘴部表情组件的图案的组合。
5.如权利要求I 4任一所述的玩具,其中输出模组包括声音播放模组,用于输出声音；和/或电机模组，用于输出机械动作。
6.如权利要求5所述的玩具，其中表情组件显示图案的时间节点设置在声音数据的数据帧所处之时间节点上。
7.如权利要求5任一所述的玩具，其中输入模组至少包括装置之一 电容触摸传感器、按键开关、体位传感器、温度传感器、接近传感器、光传感器、加速度传感器、压力传感器、通讯装置。
8.如权利要求5所述的玩具，其中所述玩具是一玩偶，其壳体包括一头部，具有大致模仿人或动物头部形体的外形，其表情组件之电子纸显示模组安装于头部上； 或所述玩具是玩具车，其包括壳体和行动机构，所述表情组件之电子纸显示模组安装于壳体上。
9.如权利要求8所述的玩具，其中所述玩具车的表情组件之电子纸显示模组安装于玩具车前挡风处。
10.如权利要求I 4、6 9任一所述的玩具，其中电子纸显示模组为无源段式电泳显示模组。
11.如权利要求10所述的玩具，其中无源段式电泳显示模组为柔性无源段式电泳显示模组。
12.—种实现玩具输出和数字化表情同步的方法，其中所述玩具包括 壳体； 至少一个表情组件，安装于壳体上，包含可显示多种图案用以模仿人或动物表情的电子纸显示模组；驱动模组，与上述电子纸显示模组电连接，驱动其显示图案； 输入模组，用于从外界感知信息并形成输入信号； 输出模组，用于信号和/或能量的输出； 控制模组，电连接至驱动模组、输入模组和输出模组，包括一处理器、至少一种存储器；所述方法在于，控制模组控制输出模块输出，并控制驱动模组驱动表情组件之电子纸显示模块显示预先关联的图案。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述的预先关联关系包括建立在时间轴上的预先关联；输出模组在时间轴上输出，表情组件在所述时间轴上预先关联的时间节点上显示预先关联的图案。
14.一种可被计算机装置读取的数据文件，所述数据文件包括预定义的文件头，用于标识数据文件类型；还包括数据区，所述数据区至少包括表情数据区；表情数据区包括至少两个表情序列单元数据；所述表情序列单元数据包括一时间节点信息，以及表情组件图案代码。
15.如权利要求14所述的数据文件，其中所述的数据区还包括声音数据区，用于存储定义在时间节点上的声音数据； 和/或所述数据区还包括电机动作数据区，用于存储定义在时间节点上的电机动作数据。
16.如权利要求15所述的数据文件，其中表情组件的图案关联的时间节点分布在声音数据之数据帧的时间节点上。
17.一种电子装置，包括 壳体； 至少一个表情组件，安装于壳体上，包含可显示多种图案用以模仿人或动物表情的电子纸显示模组； 驱动模组，与上述电子纸显示模组电连接，驱动其显示图案； 输入模组，用于从外界感知信息并形成输入信号； 输出模组，用于信号和/或能量的输出； 控制模组，电连接至驱动模组、输入模组和输出模组，包括一处理器、至少一种存储器；其中电子装置还包括一个解析器，用于从如权利要求14所述的数据文件中提取表情数据区表情序列单元数据的时间节点信息和表情组件图案代码，并在时间节点信息所指的时间节点处控制驱动模组驱动表情组件之电子纸显示模块显示表情组件图案代码所指图案；其中输出模组包括声音播放模组，控制模组控制声音模组播放预先关联的声音数据文件，和/或其中输出模组包括电机模组，控制模组控制电机模组执行预先关联的电机动作。
18.一种电子装置，包括 壳体； 至少一个表情组件，安装于壳体上，包含可显示多种图案用以模仿人或动物表情的电子纸显示模组； 驱动模组，与上述电子纸显示模组电连接，驱动其显示图案； 输入模组，用于从外界感知信息并形成输入信号； 输出模组，用于信号和/或能量的输出；控制模组，电连接至驱动模组、输入模组和输出模组，包括一处理器、至少一种存储器；其中电子装置还包括一个解析器，用于从如权利要求15 16所述的数据文件中提取表情数据区表情序列单元数据时间节点信息和表情组件图案代码，并在时间节点信息所指的时间节点处控制驱动模组驱动表情组件之电子纸显示模块显示表情组件图案代码所指图案；其中输出模组包括声音播放模组，所述解析器还用于将从权利要求15 16任一所述的数据文件中提取声音数据区数据并送至输出模组之声音播放模组播放声音，和/或其中输出模组包括电机模组，所述解析器还用于将从权利要求15 16任一所述的数据文件中提取电机数据区数据并送至输出模组之电机模组输出机械动作。·
全文摘要
本发明揭示了一种输出和数字化表情同步的玩具；所述玩具包括壳体、表情组件、控制模组、驱动模组、输出模组，所述表情组件具有一个可以显示多种图案来模拟人/动物表情的电子纸显示模组；所述控制模组控制输出模块输出，并控制表情组件显示预先关联的图案。本发明还揭示了实现玩具输出和数字化表情同步的方法，数据文件及电子装置。
文档编号A63H3/36GK102974107SQ201110264009
公开日2013年3月20日 申请日期2011年9月6日 优先权日2011年9月6日
发明者李晓 申请人:李晓