一种益智玩具及实现益智玩具人机互动功能的方法
【专利摘要】本发明公开了一种益智玩具及实现益智玩具人机互动功能的方法，所述益智玩具包括基座、以及可在基座上活动摆放的若干活动单元；每个活动单元上设置有唯一标识该活动单元的标识信息，所述若干活动单元能活动摆放出一种或多种造型；所述基座，用于获取活动单元的标识信息以及活动单元之间的相对位置信息以识别出由活动单元摆放出的当前造型，并将所述当前造型和预置的造型进行比对生成对应的互动信息并输出。本发明方案可识别当前摆放状态并输出对应的人机互动信息，增强了益智玩具的趣味性。
【专利说明】一种益智玩具及实现益智玩具人机互动功能的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及益智玩具领域，尤其涉及一种益智玩具及实现益智玩具人机互动功能的方法。
【背景技术】
[0002]益智玩具(如棋类、积木、拼图、七巧板等)作为一种常见的儿童益智玩具，其包含若干塑料或者木质的活动单元，若干活动单元可活动摆放出具有一种或者多种具有特定状态或者形状的造型，对儿童的智力开发，空间思维训练以及手眼协调能力培养有着很大的帮助。
[0003]目前的市场上的益智玩具主要以无电气功能的活动单元为主，如乐高积木、七巧板等，通常此类益智玩具可活动摆放很多种造型，比如乐高积木，可拼接处的1300多种造型，其中一些造型的摆放难度较大，而现有技术的活动单元仅具备组合效果，互动性差，无法给予用户清晰的拼接指导，导致摆放难度较大的造型难以实现；而对于具有变幻无穷造型的益智玩具而言，配套的说明书也不能完全说明，且说明书也不方便儿童阅读。
[0004]因此，现有技术还有待改进。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种益智玩具及实现益智玩具人机互动功能的方法，以解决传统益智玩具互动性差的缺点。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]本发明一方面提供了一种具有人机互动功能的益智玩具，包括基座、以及可在基座上活动摆放的若干活动单元；并且，
[0008]每个活动单元上设置有唯一标识该活动单元的标识信息,所述若干活动单元能活动摆放出一种或多种造型；
[0009]所述基座，用于获取活动单元的标识信息以及活动单元之间的相对位置信息，进而识别出由活动单元摆放出的当前造型，并将所述当前造型和预置的造型进行比对，生成对应的互动信息并输出。
[0010]其中，所述基座包括:底座、人机互动设备、及处理器，所述活动单元在所述底座上活动摆放；所述底座中设置有标识信息获取单元和位置传感器；
[0011]所述标识信息获取单元，用于获取底座上活动单元的标识信息；
[0012]所述位置传感器，用于获取底座上活动单元之间的相对位置信息；
[0013]所述处理器，用于根据所述标识信息和相对位置信息识别出由活动单元摆放出的当前造型，将所述当前造型和预置的造型进行比对生成对应的互动信息；
[0014]所述人机互动设备，用于接收所述互动信息并输出，实现与用户的互动；
[0015]所述标识信息获取单元的数据输出端、位置传感器的数据输出端与处理器的数据输入端连接，处理器的数据输出端与人机互动设备的数据输入端连接。[0016]其中:
[0017]所述人机互动设备为:显示屏、喇叭、指示灯中的一种或多种；
[0018]所述标识信息获取单元为:图像传感器、二进制码识别设备、条形码识别设备、二维码识别设备中的一种。
[0019]其中，所述基座还包括:电源和控制按键；
[0020]所述电源，用于为处理器、标识信息获取单元、位置传感器、以及人机互动设备供电；
[0021]所述控制按键，用于实现电源开关、功能切换、以及人机互动设备的设置操作，所述控制按键与所述处理器电性连接。
[0022]其中，所述每个活动单元上设置的唯一标识该活动单元的标识信息为:图像、二进制码、条形码、二维码中的一种。
[0023]本发明另一方面还提供了一种实现上述益智玩具的人机互动功能的方法，包括:
[0024]获取活动单元的标识信息以及活动单元之间的相对位置信息；
[0025]根据所述标识信息和相对位置信息识别出由活动单元摆放出的当前造型；
[0026]将所述当前造型和预置的造型进行比对，生成对应的互动信息并输出。
[0027]其中，所述获取活动单元的标识信息和位置信息，包括:
[0028]实时获取活动单元的标识信息；以及
[0029]实时获取活动单元的在基座中的绝对位置信息，通过绝对位置信息计算出活动单元之间的相对位置信息；
[0030]所述根据所述标识信息和相对位置信息识别出由活动单元摆放出的当前造型，具体为:
[0031]分析所述标识信息得出其中的特征码以识别出对应的活动单元，根据所述活动单元以及所述相对位置信息调用相应的程序和数据，识别出由所述活动单元摆放出的当前造型。
[0032]其中，所述将所述当前造型和预置的造型进行比对，生成对应的互动信息并输出，包括:
[0033]根据当前造型包含的活动单元的信息判断摆放是否结束，若是，执行步骤A，否则执行步骤B ；
[0034]步骤A，将所述当前造型与预置的造型进行比对，判断当前造型与预置的造型是否匹配；若是，判断为摆放成功，生成摆放成功的互动信息并输出；若否，判断为摆放失败，生成摆放失败的互动信息并输出；
[0035]步骤B，将所述当前造型与预置的造型进行比对，判断当前摆放操作是否正确，若正确，生成当前摆放操作正确的互动信息并输出；否则，生成当前摆放操作错误的互动信息并输出。
[0036]其中，所述生成摆放成功的互动信息并输出，具体为:对摆放出的造型进行现实增强，并输出现实增强后的数据；
[0037]所述当前摆放操作正确的互动信息，包括:当前摆放操作正确的互动信息，以及，可执行的下一操作指示的互动信息；
[0038]所述当前摆放操作错误的互动信息,包括:当前活动摆放操作出错的互动信息，以及，生成可执行的纠正操作指示的互动信息。
[0039]其中，所述标识信息为:图像、二进制码、条形码、二维码中的一种；
[0040]所述互动信息为:视频信息、语音信息、指示灯信息中的一种或多种。
[0041]实施本发明实施例，具有如下有益效果:
[0042]本发明实施例通过在益智玩具的活动单元中设置标识信息，摆放过程中通过标识 信息识别出对应的活动单元，结合活动单元之间的相对位置信息识别出当前摆放状态，进 而根据当前摆放状态输出相应的人机互动信息，以给用户相关的提示信息，本发明技术方 案使得益智玩具增加了与人机互动的功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根 据这些附图获得其他的附图。
[0044]图1是本发明的一种具有人机互动功能的益智玩具的第一实施例的结构示意图。
[0045]图2是本发明的实现益智玩具的人机互动功能的方法的第一实施例的流程图。
[0046]图3是本发明的实现益智玩具的人机互动功能的方法的第二实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0047]下面结合本发明的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显 然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
[0048]请参见图1，对本发明实施例提供的益智玩具进行详细介绍。图1是本发明一种具 有人机互动功能的益智玩具的一实施方式的结构示意图，该益智玩具包括:基座100、以及 可在基座100上活动摆放的若干活动单元200 ;并且,每个活动单元200上设置有唯一标识 该活动单元的标识信息，由若干活动单元200能活动摆放出一种或多种造型；基座100,用 于获取基座上的活动单元的标识信息以及活动单元之间的相对位置信息，进而识别出对应 的活动单元，以及由所述活动单元摆放出的当前造型，通过将当前造型和预置的造型进行 比对生成对应的互动信息并输出，从而实现益智玩具与用户的人机交互，使得用户清晰的 得知当前摆放操作是否正确或者如何实现预置造型的摆放。
[0049]其中，基座100中预先存储了由活动单元能活动摆放出一种或多种造型，摆放之 前，可接受用户选定的一种造型作为预置的造型，也可根据识别出的当前造型自动匹配出 相似度最高的一种造型作为预置的造型。
[0050]较佳的，本实施例的基座100包括:底座11、人机互动设备12、及处理器13，活动 单元200可在底座11上活动摆放；并且，底座11中设置有标识信息获取单元14和位置传 感器15 ;其中，标识信息获取单元14用于获取底座上活动单元的标识信息；位置传感器15 用于获取底座上活动单元之间的相对位置信息；处理器13用于根据所述标识信息和位置 信息识别出由活动单元摆放出的当前造型，通过将所述当前造型和预置的造型进行比对生成对应的互动信息并输出给人机互动设备12 ;人机互动设备12接收所述互动信息并输出，实现与用户的互动。
[0051]为了实现上述功能，标识信息获取单元14的数据输出端、位置传感器15的数据输出端与处理器13的数据输入端连接，处理器13的数据输出端与人机互动设备12的数据输入端连接。
[0052]较佳的,本实施例中每个活动单元上设置的唯一标识该活动单元的标识信息可为图像(如具有活动单元的特定颜色/形状、活动单元字母符号、或数字符号等)、二进制码(如OID码等)、条形码、二维码(如QR码等)中一种。作为本发明另一实施方式，还可将所述标识信息印制为暗码的形式，获取活动单元的标识信息时，配合使用红外光等辅助照明，使得暗码部分能被图像传感器识别出来，再通过相应的标识信息获取单元获取该标识信息。
[0053]较佳的，上述的人机互动设备12可包括显示屏、喇叭、指示灯中的一种或多种；通过上述人机交互设备可输出动画、文字、图像、声音和或光等互动信息。上述标识信息获取单元14可为图像传感器、二进制码识别设备、条形码识别设备、二维码识别设备中的一种，通过标识信息获取单元14采集获取底座上活动单元的标识信息,分析得出其中的特征码，然后处理器13根据获得的特征码识别出对应的活动单元，由所述活动单元及其之间的相对位置信息调用相应的程序和数据生成当前造型，进而根据当前造型生成对应的互动信息并输出，实现人机互动操作。
[0054]较佳的，本实施例的益智玩具中，基座100还包括:电源和控制按键；电源用于为处理器13、标识信息获取单元14、位置传感器15、以及人机互动设备12供电；控制按键用于实现电源开/关、功能切换、以及人机互动设备的设置操作，控制按键与处理器13电性连接。
[0055]本发明上述实施例的活动单元可为棋子、积木块、拼图块、七巧板块中的一种。
[0056]通过本发明上述实施例，在活动单元上设置标识信息，使用图像识别技术，通过标识信息将对应的活动单元识别出来，并通过获得的各个活动单元之间的相对位置得出当前造型，相对于其它系统具有不依赖于特定位置的优点，配合现实增强可以对用户的摆放成果进行更生动的表达。本发明的益智玩具的活动单元使用灵活，不需要特定的槽来限定位置；同时对活动单元的大小不需要作特别的要求，对于不规则的活动单元，如七巧板，对于不固定位置的活动单元，如棋类等，都具有很好的适应能力；活动单元无电气功能，但可以对活动单元的活动摆放过程和结果进行侦测，并通过人机互动单元的配合，提高用户使用积木玩具的趣味性。
[0057]基于上述实施例的益智玩具，以下为本发明实施例提供的一种实现益智玩具人机互动功能的方法的实施情况。关于益智玩具未详尽描述的细节内容，可以参考上述实施例。
[0058]下面将结合附图2-附图3，对本发明实施例提供的一种实现益智玩具人机互动功能的方法进行详细介绍。
[0059]请参见图2，本实施例提供的一种实现益智玩具人机互动功能的方法包括步骤S1-S3:
[0060]步骤S1、获取活动单元的标识信息以及活动单元之间的相对位置信息。
[0061 ] 本实施例的每个活动单元上设置有唯一标识该活动单元的标识信息,若干活动单元在一基座上进行活动摆放，并且由若干活动单元能活动摆放出一种或多种造型，具体请参见上述实施例所述。
[0062]本实施例中，活动单元为:积木单元、拼图单元、七巧板单元的一种,活动单元上的 标识信息可为:图像、二进制码、条形码、二维码中的一种。可通过图像传感器、二进制码识 别设备、条形码识别设备、二维码识别设备等标识信息获取装置采集获取活动单元上的标 识信息。对于活动单元上的暗码形式的标识信息，可以配合红外光辅助照明设备使得编码 部分能被图像传感器识别出来，再通过上述标识信息获取装置采集该特征图案。
[0063]步骤S2、根据所述标识信息和相对位置信息识别出由活动单元摆放出的当前造 型。
[0064]本发明实施例中，即可在摆放过程中(即还有活动单元未使用)，通过标识信息实 时跟踪参与摆放的活动单元，并结合活动单元之间的相对位置信息识别出摆放过程中由活 动单元摆放出的当前造型。也可以在摆放结束时(即所需的活动单元均参与摆放时)，根据 获取到的活动单元的标识信息和活动单元之间相对位置信息识别出由活动单元摆放出的 造型。
[0065]步骤S3、将所述当前造型和预置的造型进行比对，生成对应的互动信息并输出。
[0066]若在摆放过程中，将当前造型与预置的造型进行比对，判断当前摆放操作是否正 确，若正确，生成当前摆放操作正确的互动信息并输出；否则，生成当前摆放操作错误的互 动信息并输出。若在活动摆放结束时，将当前造型与预置的造型进行比对，判断当前造型与 预置的造型是否匹配；若是，判断为摆放成功，生成摆放成功的互动信息并输出；若否，判 断为摆放失败,生成摆放失败的互动信息并输出。
[0067]本实施例的互动信息为:视频信息、语音信息、指示灯信息中的一种或多种。
[0068]通过实施本发明的上述实施例，摆放过程中通过识别各个活动单元的标识信息以 及活动单元之间的相对位置信息，从而获得当前摆放状态，进而根据当前摆放状态输出相 应的人机互动信息，以给用户相关的提示；摆放结束时，根据当前摆放造型判断摆放是否成 功，若是则对摆放造型进行现实增强，并将现实增强后的数据输出给用户，例如:当用户成 功摆放成一只小猫时，可对摆放的小猫造型进行现实增强，生成一个动画的小猫并通过显 示屏和喇叭输出给用户。使得益智玩具增加了与人机互动的功能，提升了用户体验。
[0069]进一步的，为了更清楚的对本发明的一种实现益智玩具的人机互动功能的方法进 行说明，本发明还提供了实现益智玩具的人机互动功能的方法的另一实施例，本实施例与 上一实施例的区别为，对上一实施例中的各个步骤进行了更具体的说明。
[0070]请参见图3，本实施例的实现益智玩具的人机互动功能的方法包括如下步骤。
[0071]步骤S41、实时获取位于基座上的活动单元的标识信息。
[0072]活动单元在基座上进行活动摆放时，可通过基座底座中的图像传感器、二进制码 识别设备、条形码识别设备或二维码识别设备获取活动单元的标识信息，通过标识信息将 对应的活动单元识别出来。
[0073]步骤S42、实时获取活动单元之间的相对位置信息。也可实时获取基座上活动单元 的绝对位置信息，根据绝对位置信息计算出活动单元之间的相对位置信息，绝对位置信息 即各活动单元在基座底座的坐标系中的位置信息。
[0074]本发明实施例通过活动单元之间的相对位置信息，即只要有一个活动单元放置在 基座上之后，其他活动单元便可以该活动单元为参照物，得出各自的相对位置信息。相对于其它系统具有不依赖于特定位置的优点。
[0075]需要说明的是，步骤S41和步骤S42的执行不分先后顺序。本发明实施例中，当通过标识信息将对应的活动单元识别出来，并获得了活动单元之间的相对位置之后，才执行下一步骤。
[0076]步骤S43、根据标识信息、相对位置信息识别出由活动单元摆放出的当前造型。
[0077]从所述标识信息中分析出对应的特征码,将对应的活动单元识别出来，根据活动单元以及活动单元之间的相对位置信息调用相应的程序和数据，计算出由活动单元摆放出的当前造型。既可对活动单元的活动摆放过程中的造型进行侦测识别，也可以对活动摆放结果的造型进行识别。
[0078]步骤S44、根据当前造型包含的活动单元的信息判断摆放是否结束？若是，执行步骤S48，否则执行步骤S45。
[0079]本实施例中，预先存储了由活动单元能活动摆放出一种或多种造型，摆放之前，可接受用户选定的一种造型作为预置的造型，也可根据识别出的当前造型自动匹配出相似度最高的一种造型作为预置的造型。
[0080]优选地，本实施例中预置的造型为用户选定的一种造型。若当前造型包含了预置造型包含的所有活动单元，则表明摆放结束，否则，表明为摆放过程中。
[0081]步骤S45、将所述当前造型与预置的造型进行比对，判断当前摆放操作是否正确？若是，执行下一步；若否，则执行步骤S47。
[0082]步骤S46、生成当前摆放操作正确的互动信息，执行步骤S51。
[0083]本实施例中当前摆放操作正确的互动信息，包括:当前摆放操作正确的互动信息，以及，可执行的下一操作指示的互动信息，以指示用户下一步需要活动摆放的活动模块，可提高用户完成摆放的效率。
[0084]步骤S47、生成当前摆放操作错误的互动信息，执行步骤S51。
[0085]本实施例中当前摆放操作错误的互动信息，包括:当前摆放操作出错的互动信息，以及，生成可执行的纠正操作指示的互动信息，指示用户如何调整活动单元以纠正错误。
[0086]步骤S48、将所述当前造型与预置的造型进行比对，判断当前造型与预置的造型是否匹配？若是，判断为摆放成功，执行下一步；若否，判断为摆放失败，执行步骤S50。
[0087]步骤S49、生成摆放成功的互动信息，执行步骤S51。
[0088]作为一优选地实施方式，当判断出当前摆放状态为摆放成功时，可对摆放的造型进行现实增强，如形成一动画的影音数据，以更生动的形式输出对应的互动信息，提示用户摆放成功，提供了更好的互动体验。
[0089]步骤S50、生成摆放失败的互动信息，执行步骤S51。
[0090]摆放失败的互动信息可为:摆放失败的提示信息，以及与预置的造型之间的匹配度，根据所述匹配度对当前造型进行打分，以更清楚的反应用户的摆放效果。
[0091]步骤S51、输出互动信息。
[0092]本发明使用图像识别技术，通过标识信息将对应的活动单元识别出来，并配合获得的活动单元之间的相对位置识别出当前造型，相对于其它系统具有不依赖于特定位置的优点，配合现实增强可以对用户的摆放成果进行更生动的表达。本发明使得益智玩具的活动单元使用更加灵活，不需要特定的槽来限定位置；也不需要对活动单元的大小作特别的要求，对于不规则的活动单元，如七巧板，对于不固定位置的活动单元，如棋类等，都具有很 好的适应能力；活动单元无电气功能，但可以对活动单元的摆放过程和摆放结果进行侦测， 并通过人机互动单元的配合，提高用户使用益智玩具的趣味性。
[0093]以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利要 求范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，仍属本 发明所涵盖的范围。
【权利要求】
1.一种具有人机互动功能的益智玩具，其特征在于，包括基座、以及可在基座上活动摆放的若干活动单元；并且， 每个活动单元上设置有唯一标识该活动单元的标识信息，所述若干活动单元能活动摆放出一种或多种造型； 所述基座，用于获取活动单元的标识信息以及活动单元之间的相对位置信息，进而识别出由活动单元摆放出的当前造型，生成对应的互动信息并输出。
2.根据权利要求1所述的益智玩具，其特征在于，所述基座包括:底座、人机互动设备、及处理器，所述活动单元在所述底座上活动摆放；所述底座中设置有标识信息获取单元和位置传感器； 所述标识信息获取单元，用于获取底座上活动单元的标识信息； 所述位置传感器，用于获取底座上活动单元之间的相对位置信息； 所述处理器，用于根据所述标识信息和相对位置信息识别出由活动单元摆放出的当前造型，并生成对应的互动信息； 所述人机互动设备，用于接收所述互动信息并输出，实现与用户的互动； 所述标识信息获取单元的数据输出端、位置传感器的数据输出端与处理器的数据输入端连接，处理器的数据输出端与人机互动设备的数据输入端连接。
3.根据权利要求2所述的益智玩具，其特征在于: 所述人机互动设备为:显示屏、喇叭、指示灯中的一种或多种； 所述标识信息获取单元为:图像传感器、二进制码识别设备、条形码识别设备、二维码识别设备中的一种。
4.根据权利要求2所述的益智玩具，其特征在于，所述基座还包括:电源和控制按键； 所述电源，用于为处理器、标识信息获取单元、位置传感器、以及人机互动设备供电； 所述控制按键，用于实现电源开关、功能切换、以及人机互动设备的设置操作，所述控制按键与所述处理器电性连接。
5.根据权利要求1所述的益智玩具，其特征在于，所述每个活动单元上设置的唯一标识该活动单元的标识信息为:图像、二进制码、条形码、二维码中的一种。
6.一种实现权利要求1所述的益智玩具的人机互动功能的方法，其特征在于，包括: 获取活动单元的标识信息以及活动单元之间的相对位置信息； 根据所述标识信息和相对位置信息识别出由活动单元摆放出的当前造型； 将所述当前造型和预置的造型进行比对，生成对应的互动信息并输出。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取活动单元的标识信息和位置信息，包括: 实时获取活动单元的标识信息；以及 实时获取活动单元的在基座中的绝对位置信息，通过绝对位置信息计算出活动单元之间的相对位置信息； 所述根据所述标识信息和相对位置信息识别出由活动单元摆放出的当前造型，具体为: 分析所述标识信息得出其中的特征码以识别出对应的活动单元，根据所述活动单元以及所述相对位置信息调用相应的程序和数据，识别出由所述活动单元摆放出的当前造型。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将所述当前造型和预置的造型进行比对，生成对应的互动信息并输出，包括: 根据当前造型包含的活动单元判断摆放是否结束，若是，执行步骤A，否则执行步骤B ; 步骤A，将所述当前造型与预置的造型进行比对，判断当前造型与预置的造型是否匹配；若是，判断为摆放成功，生成摆放成功的互动信息并输出；若否，判断为摆放失败，生成摆放失败的互动信息并输出； 步骤B，将所述当前造型与预置的造型进行比对，判断当前摆放操作是否正确；若正确，生成当前摆放操作正确的互动信息并输出；否则，生成当前摆放操作错误的互动信息并输出。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述生成摆放成功的互动信息并输出，具体为:对摆放出的造型进行现实增强，并输出现实增强后的数据； 所述当前摆放操作正确的互动信息，包括:当前摆放操作正确的互动信息，以及，可执行的下一操作指示的互动信息； 所述当前摆放操作错误的互动信息，包括:当前活动摆放操作出错的互动信息，以及，生成可执行的纠正操作指示的互动信息。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述标识信息为:图像、二进制码、条形码、二维码中的一种； 所述互动信息为:视频信息、语音信息、指示灯信息中的一种或多种。
【文档编号】A63H33/00GK103566600SQ201310567450
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】邹文高, 杜玉强, 朱向军, 邓欢, 陈少强 申请人:步步高教育电子有限公司