专利名称：会写字的玩具娃娃的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有受控于磁带信息的臂、用于写字的玩具娃娃，并包括作为书写面的桌/椅组合。
先有技术公开了许多会跳舞、说话或写字的玩具娃娃的实例。
授给Chiappe等人的美国专利3，912，694号公开了一种能够执行各种诸如跳舞、说话和其它动作的坐标运动的机械玩具娃娃。该玩具娃娃受控于磁带中贮存的信号，所述磁带至少有2条磁迹，其中一条为乐谱或其它声频信号，而第二条磁迹则记录各种具有不同频率的脉冲串。
授给Kubo的美国专利4，654，659号公开了其信号存储于盒式磁带中的遥控玩具，其中所述信号可输入到用于模仿的中央处理器中，而将所有输出编程到该玩具中去。
授给Berman等人的美国专利4，516，950号公开了适宜于遥控的会走路的玩具娃娃。
授给Brandt的美国专利4，660，033号公开了带有预编程操作记录器的动画片角色，所述操作包括例如用无线电信号控制嘴的动作，而且使该动作可与预先录制的声频磁迹相同步。
授给Hardigan的美国专利3，080，679号和授给Hellman的美国专利3，162，980号公开了备有带式录音机的玩具娃娃。
授给Riggs的美国专利972，920号和授给VonRebenau的美国专利2，895，258号和3，143，131号以及授给Shiraishi的美国专利4，127，963号代表了先有技术的书写机器或会绘画的玩具娃娃，其中装备有机械装置例如凸轮和凸轮随动件或齿轮组使得玩具娃娃能写字或绘画。
授给Rosenhagen等人的美国专利4，334，221号公开了带有玩具操作装置的多推动装置的多控制器，其中，利用译码器来操作伺服机构以推动和操纵玩具推进装置。
这些先有技术的每一个专利公开了某种类型的控制系统或设备以助于跳舞的、说话的、走路的或写字的玩具娃娃。然而，所有先有技术专利都不能提供电路简单、可与孩子在交互作用时进行书写的会写字的玩具娃娃。
本发明的玩具娃娃具有用电信号控制臂来写字的能力，该臂受控于磁带信息并可结合提供书写面的桌/椅组合一起操作。该臂可借助多个伺服机构动作。安装在前臂的第一伺服系统提供X轴方向的运动，而安装在肘中的第二伺服系统提供手臂Y轴方向的运动。第三伺服系统装在玩具娃娃的肩上用以在Z轴方向抬起和放下所述手臂。
将盒式磁带装在立体声放音机。在盒式带的一个磁道上编码有声音信息而在另一磁道上有脉冲信息。该脉冲信息提供用于驱动所述三个伺服系统的编码脉冲。初始用译码器芯片将这些脉冲译码为三个通道并送至相应各伺服系统。
最好用互锁滑动机构使玩具娃娃坐在桌/椅上，该机构将该娃娃锁定在位置上并为玩具娃娃的书写臂定向。由该桌/椅提供该玩具娃娃精确的书写面。电子线路可装在桌/椅下或玩具娃娃身体内部。
图1为展示坐在桌/椅书写位置上持有记录笔的本发明的玩具娃娃的透视图;
图2为该系统的框图;
图3为伺服放大器的原理图;
图4为编码系统的框图;
图5为置于会写字玩具娃娃肩上的楔形伺服机构的图;
图6为书写臂的透视图;
图7为书写臂中伺服系统的视图;
图8和图9为伺服系统的截面图;以及图10和图11为肩部伺服系统另一实施例的蜗轮传动装置的截面视图。
现在参考说明坐在桌/椅12上的玩具娃娃10以及电子线路的图1和图2。可认为图中该位置为书写位置。显然，可将写字玩具娃娃10从桌/椅上移去，让小孩怀抱该玩具娃娃10或玩带有该游戏娃娃10的其它适宜儿童玩的游戏。
按本发明最佳实施例来构造和操作写字玩具娃娃10。该玩具娃娃包含身体部分14、头部16和适合身体的覆盖物18。身体部分14通常由模压塑料做成并且在最佳实施例中该身体部分14是中空的，可接纳磁带放音机20及下文将描述的控制系统22。可以理解，可将适合的安装装置固定地装在玩具娃娃10的身体腔14内使得控制系统22能夹持磁带放音机20。另一方案可将该控制装置22安装并夹持在桌/椅12组合之下。
位于玩具娃娃10的身体部分14的控制系统22包括磁带放音机20，该放音机为多磁迹磁带录音机并通常是现有的类型。放音机20能够同时重放若干磁迹。控制系统22包括适合的电源24，例如电池组，将3伏特的电压供给磁带放音机20，而对控制系统的其余部分供给6伏特电压。
通断开关26也安装在控制匣上。当小孩厌倦收听所录信息时，小孩可将旋钮26拨到断的位置从而关掉磁带放音机20。在该位置，将所有电源断开。该通/断开关26也可受控于编码数据，使得例如，玩具娃娃10可绘制图画。现在，控制数据会关闭该系统，以便让小孩给图画上色。当小孩想继续时，该小孩只要将旋钮26拨到接通位置。
控制系统22包含用来将电池电压与已知电压基准进行比较的电路28。当电池电压降至由电压基准所设定的电压以下时，发光二极管(LED)30导通。该指示装置30允许在电池完全无效之前更换所述电池。LED30用来指示低的电池电压。
控制系统22还包含为便于将各盒式磁带放入和取出而打开的便门32。
该便门32便得小孩和/或成人可通过简单地从玩具娃娃10中取出盒式磁带并用其中存储有其它编码信息的新带来取代老带从而改变编码信息。
可使用编码器34对每一个盒带进行编码，例如，举例来说用标准编码技术，参考图4将对该编码器作进一步说明。由于该编码技术相当简单，打算可由父母或教师对该磁带进行编码从而可通过与书写玩具娃娃10的交互作用而教会小孩多种不同的语言，数学表达式甚至盲文。当然，当玩具娃娃10书写盲文时，必须有合适的凹凸纸用作标记。
扬声器36与磁带放音机20相连，并安装在控制系统22中以产生玩具娃娃10的声音和声响。
玩具娃娃10包括带有相适应的手42、44的两个手臂38、40。贯穿右臂40放置有若干伺服系统，所述右臂40有为握持书写笔46而构成的右手44。类似地制作和造型左臂38和左手42以握持纸张或便低笺48。当然，也可将该系统反置而形成左手握笔的玩具娃娃，如果希望如此的话。
记录笔46可以是例如铅笔、蜡笔、圆珠笔或类似物，而纸笺48可简单地为一刀纸或单张纸，如图1中所示。
如图2所示，借助于多个伺服系统50、52、54来操纵玩具娃娃的右臂。伺服系统与支架部件脱开。第一伺服系统50置于玩具娃娃的右前臂。第一伺服系统50使得手44可以X轴方向移动，或另一方案是，相对于纸48，可控制记录笔46在纸张上从左到右或从右到左的移动。
第二伺服系统52置于右臂40的肘中并以Y轴方向进行操作。伺服系统52使得记录笔46在纸48上从顶到底或从底到顶移动。
置于肩部的第三伺服系统54使得手臂40按Z方向移动，使得记录笔46能相对于纸48上提或落下。尽管该肩部伺服系统54可与另两伺服系统50、52是相同的，但也可使用楔形伺服系统，并参考图5将对该楔形伺服装置55作进一步说明。
参考图2、3和4，示出了会写字玩具娃娃10的电子线路的基本结构。
参考系统22的原理图即图2，由电源24供电源给系统22，其中将3伏电源供给立体声磁带放音机20，将6伏电源供给解码装置56。
最初，将空白的多磁迹磁带58置于编码装置34中，用表示臂40待移动的X、Y、Z轴方向的数据对磁带58进行编码。也可在相应磁迹上录以适当的声音磁迹。编码器芯片34为由OKiElectric制造、型号为L93620OKIJapan7604的标准四通道芯片。
为运行所述装置，将编码后的盒带58通过置于控制系统22中的盒门32放入盒式放音机20。包含声频和相应数字数据的多磁迹磁带58开始重放。借助于音频线60将音频信号部分供给扬声器36，借助于数据线62将相应数字数据送到译码器芯片56。
译码器芯片56是具有4通道输出的标准16双列直插式芯片。该译码器芯片56由OKiElectric制造，型号为L9630KIJapan6901。将脉冲供给译码器芯片56，然后，由译码器芯片56将该脉冲分解为三个独立的脉冲信息，并依次将它们磅到相应伺服系统。
在最佳实施例中，译码芯片与伺服系统50、52、54连接如下。通道1为空白并未加以使用。通道2通过线66与肘伺服系统52相连接，通道3通过线68与肩部伺服系统54相连接，以及通道4借助于线路64与前臂伺服系统50相连接。以相反极性设置通道2，3和4。该相反极性提供了用于模仿书写动作的拉力和压力。
现在具体地参考图3，即伺服系统的原理图。线64，66或68在输入端70与通道相连，并将脉冲信息传送到相应的伺服系统50、52或54。一旦接收到脉冲信息，将每个伺服系统中的电位计72设置成与动作范围相应的动作位置。例如，负6伏指出纸X轴方向的左边界而正6伏指出纸X轴方向的右边界。对Y轴方向来说，负6伏指出纸张底部而正6伏指出纸的顶部。对Z轴方向来说，负6伏指出该臂与纸接触而正6伏指出该臂离开纸张。轴的角度位移仿真小孩书写或绘画时小孩手臂的位置。通常用74表示的电动机是带有齿轮减速装置的标准三相DC电动机、以增加扭矩输出。
参考图5，该图说明肩部伺服系统54机械部分的另一实施例。可以理解，在最佳实施例中三个愉快50、52和54是相似的。除了肩部伺服系统可设想具有楔形切口25，该切口可参考图5对其加以描述。也可理解，蜗轮传动装置76可用来代替按图10所示出的伺服装置。这两种装置功能相同，差异只是可将蜗轮传动装置装在肩部之外。
肩部伺服系统54可包含一独特的伺服系统装置迫使臂40下降到书写位置。将压力加在玩具娃娃10的臂40上而无须使用附加重量，并且该楔形伺服装置55可消除大多数可能由噪声或其它干扰引起的抖动。在伺服轮55中制造小角度的楔形78。实际上这使得无需臂的安装件。然而，这已足以将臂40充分地抬起，并以相反方向施加几克的力以减弱初始运动。将书写位置的伺服轮55推向左枢轴80并产生向下的力。
现参考说明臂40机械方面的图6-11来说明书写臂40。
前臂伺服系统50装在主要部件82和次要部件84中，两个部件都具可提供实质性的可与第三部件80相配合的支承面的结构。数字90通常表示现有的一般已知与支架部件脱开的伺服装置所需部件。数字92表示其上装有齿轮和电动机现有伺服装置的中间截面。数字94为一圆盘，当将之与外面“O”形环96结合时可由于摩擦提供所需要的离合动作。电位计72用来判定沿相应轴的角度位移。
因此，在操作中不希望在纸笺上写出标记的时间段内，将臂40抬起可将记录笔46从纸笺上抬起。例如，如待写表达式由分开字母或多于一个单字组成，提升臂40将记录笔46从低笺上抬起以形成各字字母间的空隙。类似地，在诸如“i”的点操作，或“t”的交叉，或在诸如“2+2＝4”的数学表达式的元素之间产生间隙等等场合下，可将记录笔46从纸笺48提起。
显然，从前面描述中可见，涉及绘画、书写或其它记录笔46的动作的玩具娃娃10的教育方面的作用仅受限于编码信息。可将电子线路和机械部分设置为模拟的脉冲信息。
所以，将会理解，本发明的以上描述容许有各种变型、变化和修改，并准备将它们都综合在所附权利要求书等效的意义和范围之内。
权利要求
1.一种会写字的玩具娃娃，它具有身体部分、安装在所述身体部分顶端的头、从所述身体部分底部伸出的两条腿、以及与所述身体部分相连的两条臂，其特征在于所述臂包括两只手，其中一只手构造成可用来握持记录笔，所述会写字玩具娃娃包括安装在至少一条所述臂中靠近所述记录笔，用来沿X轴方向移动所述记录笔的前臂动作控制系统，安装在至少一条所述臂中、靠近所述身体部分，用来沿Z方向轴移动所述记录笔的肩部动作控制系统，安装在至少一条所述臂中、所述前臂和肩部运动控制系统之间，用来沿Y方向的轴移动所述记录笔的肘动作控制系统。
2.一种会写字的玩具娃娃，它具有身体部分、安装在所述身体部分顶端的头、从所述身体部分底部伸出的两条腿、以及与所述身体部分相连的两条臂，其特征在于所述臂包括两只手，其中一只手构造成可用来握持记录笔，所述会写字玩具娃娃包含安装在至少一条所述臂中、靠近所述记录笔，用来沿X轴方向移动所述记录笔的前臂动作控制系统，安装在至少一条所述臂中、靠近所述身体部分，用来沿Z方向轴移动所述记录笔的肩部动作控制系统，安装在至少一条所述臂中、所述前臂和肩部运动控制系统之间，用来沿Y方向的轴移动所述记录笔的肘动作控制系统，以及与各个所述动作控制系统相连的、用于给各个所述动作控制系统提供控制信号的控制装置，所述控制信号用来对各个轴向的所述动作控制系统的动作进行控制。
3.如权利要求2的会写字的玩具娃娃，其特征在于所述控制系统包括用于接收所述控制信号并将所述译码后信号提供给所述各动作控制装置的译码装置。
4.如权利要求3的会写字的玩具娃娃，其特征在于包含有用于重放其上面具有编码的控制信息的盒式磁带的多磁迹磁带放音机，其中所述控制信息包含声频信息和数字信息，这样可将所述数字信息作为控制信息发送到所述译码装置，用于接收所述声频信息供所述控制信号发音用的扬声器装置，以及用于将电源供给所述磁带放音机和所述译码装置的电源装置。
5.如权利要求3的会写字的玩具娃娃，其特征在于所述动作控制系统为伺服机构。
6.如权利要求2的会写字的玩具娃娃，其特征在于，所述肩部动作控制系统包括带有用来消除由噪音引起的抖动的小楔形切口的伺服轮。
7.如权利要求2的会写字的玩具娃娃，其特征在于，至少一个所述动作控制系统为蜗轮传动装置。
8.一种会写字的玩具娃娃，它具有身体部分、安装在所述身体部分顶端的头、从所述身体部分底部伸出的两条腿、以及与所述身体部分相连的两条臂，其特征在于所述臂包括两只手，其中一只手构造成可用来握持记录笔，所述会写字玩具娃娃包括安装在至少一条所述臂中、靠近所述记录笔，用来沿X轴方向移动所述记录笔的前臂动作控制系统，安装在至少一条所述臂中、靠近所述身体部分，用来沿Z方向轴移动所述记录笔的肩部动作控制系统，安装在至少一条所述臂中、所述前臂和肩部运动控制系统之间，用来沿Y方向的轴移动所述记录笔的肘动作控制系统，与各个所述动作控制系统相连的、用于给各个所述动作控制系统提供控制信号的控制装置，所述控制信号用来对各个轴向的所述动作控制系统的动作进行控制，以及与所述控制装置和各个所述伺服控制系统连接，用来对控制信号译码并将译码后信号送至相应伺服控制系统的译码器装置。
9.如权利要求8的会写字的玩具娃娃，其特征在于每个所述伺服控制装置包括用于调整特定轴方向上相对运动的控制信号的电位计，与所述电位计相连，用于对控制信号进行放大的放大器，以及与所述放大器相连，用来接收放大后的信号并根据所接收到信号移动臂的直流电动机。
10.如权利要求9的会写字的玩具娃娃，其特征在于所述直流电动机与蜗轮传动装置相连以产生动作。
全文摘要
一种会写字的玩具娃娃，它具有身体部分及在其顶部的头、在其底部伸出的两条腿、以及与身体部分相连的两条臂。所述臂包括两只手，其中一只用以握持记录笔。该玩具娃娃包括沿X轴方向移动记录笔的前臂动作控制系统、沿Z轴方向移动记录笔的肩部动作控制系统以及沿Y轴方向移动记录笔的肘动作控制系统。该玩具娃娃还带有与各动作控制系统相连的控制装置以提供各轴向动作的控制信号。该玩具娃娃能够教简单的算术以及讲故事和绘画。
文档编号A63H13/15GK1044767SQ9010067
公开日1990年8月22日 申请日期1990年2月9日 优先权日1989年2月9日
发明者亨利·A·加芬克尔 申请人:亨利·A·加芬克尔