本发明涉及一种电子领域应用的一种基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法。
背景技术：
随着高性能微芯片的普及，便携式计算机平台被广泛应用。人们通常利用设备完成各种工作任务以及娱乐项目。尤其是，许多人在完成各种工作需求时，严重依赖平板电脑和手机的游戏以及其他娱乐活动，从而利用虚拟世界实现减压。尽管移动计算设备装备精良，能够提供精彩的视听虚拟环境，但这些设备的输入输出操作比较单一，大多数在计算设备上运行的游戏和休闲应用程序都要求用户完全专注于数字显示器上显示的虚拟环境，并利用鼠标等其他的操控设备实现控制操作。该体验中用户的参与形式较少。当用户的注意力从计算设备提供的数字显示中移开时很难实现对应的功能作用，对于用户的专注力要求较高，持续的单一专注行为地用户的身体健康带来了极大的损坏，不利于活动的持续进行。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是提供一种有效提高操作灵活性的一种基于颜色序列识别的机器设备控制系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于颜色序列识别的机器设备控制系统，包括机器设备和若干用于放置机器设备的活动面板，所述机器设备包括朝向活动面板的底部表面、若干传感器和机电装置，所述活动面板设置有若干路径和\或颜色模式，所述传感器与路径或颜色模式相对应，所述机器设备利用传感器和机电装置可实现在活动面板上的自动移动，所述机器设备内设置有模式识别单元和模式函数表，所述模式识别单元用于实现获取传感器数据并对存储在机器设备内部的颜色序列进行分析，所述模式函数表包括颜色序列和与颜色序列相对应并可被机器设备识别的函数，所述函数用于实现对机器设备的操作控制。
该控制系统利用传感器对活动面板上的路径以及颜色模式数据进行数据采集，并传输进入机器设备内部系统中进行数据分析，并在模式函数表中检索对应的数据并选择对应的功能操作，进而实现自主运行。则该控制系统在活动面板上的运动不存在人机交互或来自外界用户的输入控制，具有良好的运作灵活性，并实现了应用范围的扩大。
进一步的是，所述传感器包括颜色传感器和光传感器。
进一步的是，所述颜色传感器为微型摄像机。
进一步的是，所述机器设备朝向活动面板设置有若干发光元件，所述发光元件与传感器对应设置。
进一步的是，所述机器设备包括用于控制发光元件工作状态的灯光控制器。
进一步的是，所述机器设备包括光屏蔽结构，所述光屏蔽结构包括若干光屏蔽板，所述光屏蔽板与底部表面垂直连接并朝向活动面板延伸。
进一步的是，所述传感器设置有若干偏振片。
进一步的是，所述机器设备包括若干输入机制，所述输入机制用于实现机器设备与其他设备的数据传输。
进一步的是，所述机器设备内设置有通讯系统，所述函数包括用于控制通讯系统的通讯系统函数。
一种基于颜色识别的机器设备控制系统的操作方法，其特征在于，所述操作步骤如下所示：
a)根据权利要求1所述的一种基于颜色识别的机器设备控制系统进行机器设备和活动面板的准备；
b)在活动面板上进行路径和\或颜色模式的创建；
c)机器设备建立与上述路径\或颜色模式相对应的模式函数表；
d)将机器设备放置在活动面板的对应区域；
e)机器设备利用传感器产生与路径和\或颜色模式相对应的传感器数据，并根据传感器数据进行对应颜色序列的检索以及与颜色序列所对应的模式函数表内的函数检索；
f)当函数检索到时，机器设备根据函数进行相应的功能操作；若颜色序列或函数检索失败，则重复步骤e；
g)达到完成条件，机器设备运行停止，操作结束。
本发明的有益效果是：
1、该控制系统可利用传感器与对应的路径或颜色模式实现机器设备在活动面板上的自主运行，则机器设备完全基于传感器数据移动，并在机器设备中存储逻辑，机器设备在活动面板上的运动是没有人机交互或来自人类用户的输入，具有良好的运作灵活性，扩大了控制系统的应用范围，为用户使用过程中的身体健康提供了保障；
2、颜色传感器和光传感器相结合的设置，可以对传感器的颜色确定数据进行判断，保证了颜色传感器的准确性，此外，使用光传感器更容易确定灰度颜色之间的差异，为传感器数据的有效性提供了保障；
3、微型照相机的使用，为探测到的光线提供了更高的分辨率，同时可为路径的交叉点提供更多的可分析的数据点，从而实现功能多样性，并为操作稳定性提供了保障；
4、光屏蔽板的设置，减少了可以到达传感器的环境光的数量，同时仍然允许机器设备能够轻松地在活动面板上移动，而不会由于光屏蔽刮擦底部表面而造成不必要的摩擦。
5、偏振片，避免了传感器检测到该光从而产生了偏振光值，降低了数据误差，保证了传感器数据的精确采集。
附图说明
图1为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的控制系统结构示意图；
图2为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的控制系统内活动面板的组件图；
图3为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的控制系统内机器设备的组件图；
图4为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的机器设备中光学传感模块的组件图；
图5为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的机器设备的底部表面中颜色传感器和光传感器呈v形排列的结构示意图；
图6为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的机器设备的底部表面中颜色传感器和光传感器呈线性排列的结构示意图；
图7为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的机器设备的底部表面中颜色传感器位于机器设备旋转中心的结构示意图；
图8为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的机器设备的底部表面中具有两个颜色传感器和两个光传感器的结构示意图；
图9为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的静态颜色模式实施例一的结构示意图；
图10为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的静态颜色模式实施例二的结构示意图；
图11为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的静态颜色模式实施例三的结构示意图；
图12为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的静态颜色模式实施例四的结构示意图；
图13为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的静态颜色模式实施例五的结构示意图；
图14为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的静态颜色模式实施例六的结构示意图；
图15为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的机器设备遵循路径的操作方法示意图；
图16为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的机器设备遵循颜色模式的操作方法示意图；
图17为本发明的一个基于颜色序列识别的机器设备控制系统及其操作方法的控制系统中传感器的控制应用示意图；
图中标记为：活动面板1，工具箱11，机器设备2，底部表面21，路径3，颜色模式4，颜色传感器5，光传感器6，发光元件7，轮子8，光屏蔽板9。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
该控制系统如图1如图所示包括一个活动面板1和一个机器设备2。活动面板1可以显示路径3，同时路径3包括一个或多个颜色模式4。机器设备2设置有与路径3及颜色模式4相对应的一个或多个集成的传感器，该机器设备2中提前设置有与颜色模式4所对应的功能操作。当检测到该颜色模式4时，机器设备2执行与检测到的颜色模式4相关的功能操作。当使用多种颜色模式4时，则允许机器设备2以自主、可变和潜在的不可预知的方式通过该路径3。这种自主的、多样的、随机的运动可以用于游戏或一般的娱乐。
上述活动面板1可以是任何可以显示路径3和一个或多个颜色模式4的设备。例如，活动面板1可以是一个计算设备，如平板电脑或移动电话。该活动面板1的组件图如图2所示，活动面板1包括一个主系统处理器和一个内存单元。主系统处理器和内存单元为任何可编程数据处理组件和数据存储的组合，这些组合用于执行活动面板1的各种功能操作。主系统处理器可以是一个专用处理器，如专用集成电路、通用微处理器、现场可编程门阵列、数字信号控制器或一组的硬件逻辑结构(例如，过滤器，算术逻辑单元和专用的状态机)。内存单元可以为微电子或可擦写的随机访问存储器。操作系统以及用于实现各种功能的应用程序存储在各内存单元中，该应用程序将由主系统处理器运行或执行，从而实现活动面板1的各种所需功能。此外，活动面板1也可以设置为包括一个数字显示设备，该数字显示设备可为液晶显示器、等离子显示器、发光二极管显示器、有机发光二极管显示器或任何其他类似的显示设备，以保证产生彩色图像，从而实现路径3和所需颜色模式4的显示。在这些实施例中，路径3和颜色模式4可以由用户通过通用绘图应用程序或专用线路设计应用程序完成。此时，内存单元设置有专用线路设计应用程序，该应用程序可以在数字显示设备上提供用户界面。用户可以使用一个或多个输入机制(例如，触摸显示面板、鼠标、键盘、游戏板、控制器等)在界面中直接进行路径3的绘制。用户还可以使用线路设计应用程序的界面为路径3添加一个或多个颜色模式4。该路径3和颜色模式4可以根据机器设备2的大小、机器设备2的潜在最高速度以及在机器设备2上传感器的放置位置进行宽度的设置。
活动面板1除上述数字设备，也可使用非数字设备完成。例如，活动面板1可以是一张纸、一块纸板、一块白板等，只要它允许用户在板的表面上画出路径3和该路径3对应的颜色模式4，并允许机器设备2在其表面进行移动，都可以满足活动面板1的需求。此时，用户可以使用彩色标记、钢笔、铅笔、画笔、粉笔或其他类似设备将路径3及其颜色模式4添加到活动面板1上。
此外，控制系统中可能由多个甚至多种活动面板1组成。例如，控制系统包括数字和非数字电路活动面板的组合，相邻活动面板1之间紧密无缝连接，从而实现机器设备2在相邻活动面板1之间平稳移动。
机器设备2为通过传感器和机械装置的结合实现在活动面板1表面的路径3上自动移动的设备。该机器设备2完全基于传感器数据移动，并在机器设备2中存储逻辑，则机器设备2在活动面板1上的运动是没有人机交互或来自人类用户的输入的。机器设备2的组件图如图4所示，机器设备2包括一个机器人系统处理器和一个机器人内存单元，该机器人系统处理器和机器人内存单元类似于活动面板1的主系统处理器和内存单元，则机器人系统处理器、机器人内存单元是指任何可编程数据处理组件和数据存储的有效结合，从而实现的各种功能和操作。机器人系统处理器可以是一种特殊用途的处理器，如asic、通用微处理器、fpga、数字信号控制器或一组硬件逻辑结构(例如，过滤器、算术逻辑单元等)。机器设备2包括一套传感器，可用于通过路径3以及颜色模式4的检测。传感器可以包括颜色传感器5和多个光传感器6。颜色传感器5可选为一种光敏电阻或光电晶体管，它用于测量不同波长的探测光的强度。颜色传感器5可包含多个与不同波长对应的通道。该颜色传感器5的每个通道都可以检测到不同波长的光的强度。这些特定波长的光的强度值可用来确定光的颜色。例如，颜色传感器5可以包括红色、绿色、蓝色和透明通道。颜色传感器5的红色通道被关联到一个对应波长红光(例如50纳米)，颜色传感器5的绿色通道可与对应绿灯的对应波长相关联(例如510纳米)，颜色传感器5的蓝色通道可根据波长对应于蓝光(819纳米)。此外通道可以设置为与波长不相关，而仅仅通过检测到光的强度实现。根据这些通道对波长的强度级别读数，颜色传感器5可以使用这些强度的加权值来推断探测到的光的颜色。
颜色传感器5不仅仅为单一的传感装置，可以是微型摄像机。例如，颜色传感器5可设置为在光学鼠标中使用的微型相机。微型相机可以设计一个二维的传感元件阵列，每个传感元件阵列为多种波长和颜色(如红、绿、蓝)提供光强值，因此，颜色传感器5可以产生波长以及颜色特定光强值的二维阵列。微型照相机的使用为探测到的光线提供了更高的分辨率。该设置方法可为路径3的交叉点提供更多的数据点用于分析，从而实现功能多样性，并为操作稳定性提供了保障。与颜色传感器5不同的是，光传感器6可设置为光敏电阻或光电晶体管，它们可在波长范围内测量光的强度，在特定波长内实现最大增益。
除上述方式，颜色传感器5和光传感器6还可以包括发光元件7(例如，发光二极管)。该发光元件7设置在靠近相应传感器的位置，可以在机器设备2在非数字活动面板上工作时使用。例如，当机器设备2在非数字活动面板(例如，一张纸)上工作时，操作系统检测到没有光并将发光元件7打开，从而照亮与相应传感器接近的区域，即传感器下方的路径3由发光元件7照明。传感器可实现发光元件7中反射光的感应，由每一个发光元件7从非数字活动面板反射回来的光被传感器检测和分析，以确定反射光的强度，从而实现对应的功能操作。这些传感器数据可以帮助引导机器设备2沿着路径3运动并检测颜色模式4。除上述方法，传感器可以在可见光谱中进行操作，以探测由活动面板1产生或反射的可见光。
机器设备2的底部表面21如图5所示，底布表面21包括传感器和以v形排列的发光元件7。机器设备2的运动使路径3将传感器形成的“v”平分，而机器设备2的运动方向与图5虚线所示的方向一致。除图5中传感器以“v”形式的排列设置，传感器也可根据需求进行不同形式的排列，例如，如图6所示传感器以线性排列。此外，一个或多个传感器可布置在机器设备2的旋转中心点上。如图7所示，颜色传感器5位于底部表面21的中心，同时定义机器设备2的旋转中心。通过将颜色传感器5放置在机器设备2的旋转中心，可以更好地探测到机器设备2转动时的光强值。图中将光传感器6阵列与中央放置的颜色传感器5分离设置，但在其他实施例中，光传感器6阵列可以与颜色传感器5阵列以其他方式进行排列，如线性排列。此外，颜色传感器5或其他传感器定位机器设备2的旋转中心，并使其位于路径3上。在旋转过程中，传感器可准确跟踪检测路径3或颜色模式4。颜色传感器5和光传感器6的数量可根据实际情况进行设置。如图8所示，该底部表面21使用两个颜色传感器5和两个光传感器6。
为减少传感器检测到的环境光的数量，机器设备2还包括一组光屏蔽。该光屏蔽包括位于机器设备2前端的光屏蔽板9，该光屏蔽板9可以延伸到底部表面21之下，实现部分屏蔽环境光，使其无法到达传感器。例如，轮子8可在底部表面21和活动面板1之间产生1.0毫米的间隙。该光屏蔽板9在底部表面21朝向活动面板1延伸0.5毫米，则减少底部表面21和活动面板1之间的间隙0.5毫米。这种间隙的缩小减少了可以到达传感器的环境光的数量，同时仍然允许机器设备2能够轻松地在活动面板1上移动，而不会由于光屏蔽刮擦底部表面21而造成不必要的摩擦。
此外，传感器上可放置双向线性偏振片。该双向线性偏振片可阻止环境光从机器设备2侧面到达传感器。例如，该双向线性偏振片限制光从垂直于机器设备2运动方向的方向到达，同时允许光平行于运动方向。除上述方法，传感器也可以使用其他多路偏振片，如两个双路线性薄膜互相正交地进行放置形成四路偏振片，进而实现限制光在四个方向上到达传感器。同时，偏振器可以用来进一步防止所有的离轴光，例如，一个圆形的偏振器可以用来排除所有的光。这种环境光的预防，保证传感器数据的准确地采集。光屏蔽板9和偏振片限制了环境光在活动面板1上的反射，避免了传感器检测到该光从而产生了偏振光值。因此，该机器设备2通过屏蔽环境光来提高在强光条件下的性能。
如图3所示，机器设备2还包括一种机电装置，以推进机器设备2在整个活动面板1上的运动。机电装置包括一个或多个电动机和若干驱动器。该驱动程序可以由机器人系统处理器和运行在机器人系统处理器上的应用程序控制，以对相应的电动机施加电压，从而使电动机以期望的速度和期望的方向推动机器设备2。例如，较高的电压可适用于电动机控制车轮实现左转，而更高的电压可应用于机器设备2的右转控制。在某些实施例中，驱动程序可以使用脉宽调制来控制电动机。机器设备2包括一个或多个输入机制。该输入机制可以包括一个键盘、一个鼠标或一个端口，如一个通用串行总线端口，用于从另一个设备接收数据。这些输入机制还可以包括一个或多个传感器。此外，输入机制可包括其他类型的传感器，包括温度计、加速度计和麦克风。机器设备2还包括一个灯光控制器和一组发光元件7。此时，该组发光元件7为由灯光控制器控制的发光二极管，同时可实现不同的颜色和强度的闪光操作。
图中15将描述一种控制方法以实现机器设备2在执行与检测到的颜色模式4对应的功能时自动地遵循路径3。该方法的每个操作可由一个或多个机器设备2和活动面板1执行。如上所述，活动面板1包括线设计应用程序，而机器设备2包括光学传感模块。该方法中的操作则由线路设计应用程序或光学传感模块中的一个或多个元素执行。光学传感模块中元素的示例组件图如图4所示，该组件图可用于辅助实现各种功能操作。在其他实施例中，光学传感模块可以包含比此处显示和描述的组件更多或更少的组件。此时，线设计应用程序如图2所示存储在内存单元中，由主系统处理器执行。光学传感模块如图3所示存储在机器人内存单元中，由机器人系统处理器运行。线路设计应用程序和光学传感模块可以使用一个或多个数字或模拟滤波器和分别设置在活动面板1和机器设备2中的电路实现操作。因此，线设计应用程序和光学传感模块并不局限于主系统处理器及其执行的软件，而是可以实现为嵌入在活动面板1或机器设备2中的一组硬件电路。在某些实施例中，该方法操作中的两个或多个操作可以同时执行或在部分重叠的时间段内执行。该操作可以在操作系统中检索一个或多个颜色模式4并执行其相应的功能。颜色模式4为颜色的片段序列可以显示在活动面板1上。机器设备2可以在穿过路径3时收集传感器数据，并将该传感器数据与检索到的颜色模式4定义进行比较。当将传感器数据与在操作中检索到的颜色模式4定义匹配时，可以由机器设备2执行对应于检测到的颜色模式4定义的函数。
该颜色模式4可以是静态表示或动态表示中显示的一系列颜色。例如，一个静态颜色图案可以由一组颜色或颜色排列成线性排列。颜色模式4所代表的颜色可以是原色(如红、绿、蓝)或原色的混合、主色的加性组合、灰度色或任何其他调色活动面板1上的颜色等。图案的颜色所代表的形状可以为圆形、二维胶囊、矩形、正方形、钻石、线段或任何其他类似的形状。这些形状可以被设计成基本上覆盖路径3的颜色图案所覆盖的区域。在一些实施例中，颜色模式4的颜色可以不能用一个定义良好的形状来表示，而是表示为活动面板1上的随意快速绘图。
如图9所示的一种静态颜色模式，颜色图案包括第一节路径和第二节路径。第一节路径可以形成一个圆形，第二节路径形成一个二维胶囊形状的剩余区域，同时将圆形形状放置到胶囊形状的末端之后。在本例中，第一节路径设置为第一种颜色，第二节路径设置为第二种颜色。因此，图9所示的颜色模式4的定义可以表示第一种颜色，然后是第二种颜色。在其他实施例中，静态颜色模式可能有超过两个路径3。如图10显示的静态颜色模式。该颜色图案包括第一节路径、第二节路径和第三节路径。第二节路径可以是圆形的，而第一个和第三节路径是圆形的二维胶囊状的平分即圆形放置在胶囊形状的中间，这样第一节路径和第三节路径有着相同的表面积和维度,但旋转180°。在该例中，第一节路径和第三节路径为第一种颜色，而第二节路径为第二种颜色。图11显示了根据另一个实施例的静态颜色模式。如图所示，颜色图案包括第一节路径、第二节路径、第三节路径和第四节路径。第二节路径和第三节路径由各自的圆形形状组成，第一节路径和第四节路径为圆形形状的二维胶囊形状即圆形状可能放置在胶囊形状的中间，则第一节路径和第四节路径有着相同的表面积和维度,但旋转180°。在本例中，第一节路径和第四节路径为第一种颜色，第二节路径为第二种颜色，第三节路径是第三种颜色。图11中的第一、第二和第三种颜色也可设置为都不同。除上述方法，其他形状也可用于颜色模式4。如图12、图13和图14所示，彩色的正方形和三角形可以单独使用或组合使用来表示颜色模式4。
每个模式基于静态模式可以设置为一个或多个轴是对称的,颜色设置也为相同。此外，一个或多个静态颜色模式也可进行不对称设置，每个颜色序列的顺序可对应一个单独的定义和相关的函数。例如，检测到的颜色序列红、蓝、绿可能对应于机器设备2要执行的第一个功能，而颜色序列绿、蓝、红可能对应于机器设备2要执行的第二个功能。第一个函数和第二个函数可以是相同的或不同的。
各个部分的颜色模式4的确定基于传感器的位置、传感器的尺寸、机器设备2的潜在的最高速度以及路径3的尺寸，以确保传感器捕获适当的颜色强度读数。例如，每一节路径3可能长度和宽度在3毫米到10毫米之间，机器设备2能够以7.5厘米/秒的速度移动，传感器可以150赫兹工作。路径3的尺寸可使传感器获得足够的读数，这样光学传感模块就可以精确地确定每个路径3的颜色。
虽然颜色模式4的定义与颜色形状有关，但是颜色模式4的定义可以不包含任何形状数据，则颜色模式4是由不同的颜色顺序来定义的，而不是这些部分所表示的形状。然而，在其他实施例中，形状数据可以包含在颜色模式4定义中。此外，尽管描述与多色路径3有关，但在某些实施例中，静态模式可以基于单个颜色节定义，即可以在路径3上检测单个静态颜色模式。
如上所述，在操作中检索一个或多个颜色模式4定义可包括检索动态颜色模式定义。动态颜色模式可以由一个或多个随时间变化颜色的形状定义。例如根据不同时刻进行显示了一个动态颜色模式。颜色模式4使用圆形显示；在其他实施例中，动态模式可以使用任何其他形状进行显示。在t1时刻时，动态颜色图案为第一种颜色。t2时刻的颜色图案是第二种颜色。t3时刻的颜色图案是第三种颜色，与第一和第二种颜色不同。此时，t1和t2、t2和t3之间的时间差可能是不同的或相同的。例如，t1和t2之间的差异可能是3.0毫秒，t2和t3之间的差异可能是3.5毫秒。在一个实施例中，颜色之间的时间差可发生变化，可以根据机器设备2的传感器的配置或机器设备2的最高速度设置t1、t2、t3之间的不同。颜色变化的时差动态颜色模式应可保证传感器有足够的时间，当移动机器设备2的最高时速时，有足够数量的颜色以及光强度读数，确定颜色在每个时间间隔。在某些实施例中，颜色模式4定义可以基于闪烁的脉动颜色序列中的不同颜色以及序列中颜色之间的时间差。因此，在使用上述示例的实施例中，t1和t2、t2和t3之间的时差可能不同。虽然描述的是一组三种颜色，但在其他实施例中，动态颜色模式可能是由任意两种或更多的颜色在一段时间内以一种特定的顺序产生的。例如，四个颜色变化序列可以定义一个动态颜色模式。在某些实施例中，颜色可以在非连续颜色变化之间共享。例如，动态颜色模式可以由颜色序列红、蓝、红和绿定义。
正如所描述的，动态颜色模式可以在数字活动面板上显示为一系列闪烁的颜色。在某些实施例中，动态颜色模式可以显示相应的颜色序列。该颜色序列可以连续重复。因此，动态颜色模式可以通过在离散或无界时间周期内在颜色之间循环切换来定义。颜色模式4可以使用原色或灰度阴影/颜色。在这两种情况下，颜色传感器5可用于确定颜色模式4的每个路径3的颜色。在某些实施例中，光传感器6也可用于确定图案颜色，或验证颜色传感器5所确定的颜色。例如，光传感器6可以根据颜色图案的部分反射的光或颜色图案部分发出的光来确定光的强度值。由于深颜色比浅颜色吸收更多的光，因此反射光线的强度值可能会因颜色的不同而不同。仅根据这个强度值，就可以确定颜色，并可以将此判断与颜色传感器5单独确定的颜色进行比较，以验证颜色传感器5的准确性。以这种方式使用光传感器6可能对灰度颜色特别有用，在灰度颜色中，光传感器6可能特别能够确定颜色之间的差异。
每个颜色模式4可与一个函数相关联，可用不同颜色的数量和颜色序列的长度可以定义系统提供的唯一模式的数量，以及可能分配给对应模式的相应唯一功能的数量。这些功能可以定义机器设备2在穿越路径3时要执行的动作，也可以与机器设备2以及操作中的颜色模式4定义进行通信。该功能可以包括改变机器设备2的速度。例如，速度的变化可能是速度的增加或速度的降低，包括停止机器设备2。速度的变化可以是无限期的、在规定的时间段内(例如10秒)或者直到一个预定义的项目(例如交叉或规定的颜色模式4)。此外，一个函数也可以指示机器设备2暂停3秒。除此之外，功能可以包括按规定的程度旋转机器设备2。例如机器设备2可以旋转180°、360°、720°。在一个实施例中，旋转函数可以使机器设备2在预定义的延迟或检测到预定义的项(例如，交叉)或另一个模式之后旋转。因此，机器设备2可以首先检测与旋转操作相关的颜色模式4，然后在检测到预定义的项目后才进行旋转。此外，功能可以包括使机器设备2上的灯光按规定的顺序闪烁。例如，灯的闪光颜色可以根据检测到的颜色模式4中所表示的颜色进行改变。
在某些情况下，这些功能可以包括改变机器设备2在路径3中处理交叉口的方式。例如，当处理左或右之间的决策时，与先前检测到的模式对应的函数可能表明机器设备2向左转。在某些实施例中，该函数可能提供基于三路交叉口的不同场景(如“t”型路口)或四路交叉口(如“+”型路口)。此时，一个函数可以指示机器设备2在到达一个三路交叉口时向左转，但在到达一个四路交叉口时直接向右转。交集函数可以无限地继续或持续一个预定义的时间段(例如5秒)，或者为一个预定义的交叉口数量。该功能可包括使机器设备2越过某条路径3。此时，一个跳跃函数可能导致机器设备2在预定的时间内沿规定的方向离开该路径3，或者机器设备2再次遵循该路径3。该功能可以包括使机器设备2执行“之”字形移动。一个锯齿形的功能可能会导致机器设备2在几个短段中移动，每个段之间的角度都是可变的，从而保证机器设备2可以在预定义的时间段内执行“之”字形移动，或者直到检测到预定义的对象执行任务。在进行“之”字形运动后，机器设备2可能试图定位并跟踪路径3。
此时，函数可以包含一个计数器函数，它统计预定义的模式或检测到的对象(例如，交集)的实例数量。当计数器达到阈值时，将执行预定操作。例如，当检测到5个四路交叉口后，计数器功能可能会导致机器设备2进行加速操作。该函数功能可包括控制机器设备2的通信系统函数。例如,一个函数可能会导致机器设备2启动通信系统,建立一个与另一个机器设备2、活动面板1或另一个设备(如远程服务器)的连接。通信系统可以使用机器设备2的无线电频率接口适用于一个或多个协议(例如，ieee802.11标准套件、ieee802.3、移动通信蜂窝全球系统(gsm)标准、移动码分多址(cdma)标准、长期演进(lte)标准、蓝牙标准等)。而在其他实施例中，一组模拟电容触摸可用于将信息与配备触摸屏的设备通信。此时，机器设备2的位置、方向、电池水平、电机速度、电动机电压、颜色传感器5的数据、光传感器6数据等数据集成在机器设备2或数据从一个附件附加或耦合到机器设备2上。
除上述功能，函数的功能还包括导致机器设备2发出声音。例如，机器设备2可以包含一个扬声器，当触发一个声音回放功能时，机器设备2可以通过扬声器发出一组声音。此外，功能可能包括使机器设备2记录与机器设备2接近的声音。例如，机器设备2可以包含一个麦克风，当触发一个录音功能时，机器设备2可以使用集成的麦克风记录声音。功能还可能包括使机器设备2触发机器设备2的附件。例如，机器设备2可以连接到一个或多个附件。当触发附件功能时，机器设备2可以触发附件执行预定义的操作。
在其他实施例中，更多不同的功能可以包含并关联到各自的颜色模式4。在某些实施例中，上述功能的组合也可以分配给单个颜色模式4定义。如上所述，颜色模式4定义和相关功能可以在机器人操作系统中进行操作。这个颜色模式4的定义和功能可通过传感器或其他输入机制的机器设备2实现。例如，输入机制可包含一个数据端口，机器设备2上的数据端口可用于向操作系统中的机器设备2传输定义颜色模式4和相关功能的数据。颜色模式4的定义和相关函数可以在操作中由颜色模式4接口检索并存储在模式函数表中，同时可周期性地查询模式函数表，以确定对应的颜色模式4并匹配测量的传感器数据和对应于检测到的匹配的颜色模式4的函数，该功能可以用来控制机器设备2。该控制方式如图17所示，此时五个传感器所对应的模式函数表具有32个指令。
在操作中，用户可以在活动面板1上画出或形成一条线。线可以形成一条路径3，机器设备2将跟踪或穿越这条路径3，路径3也可以使用任何技术或输入机制进行创建。例如，当使用非数字活动面板时，可以使用记号笔或笔来形成路径3，线的宽度可以根据机器设备2的尺寸或机器设备2上的传感器的布局来选择，可以选择路径3的宽度以保证当路径3与传感器的集合平分时，至少有一个传感器被放置在路径3的外侧上。因此，传感器可能总是位于路径3的一侧，以确保正确跟踪路径3。路径3的颜色可以被选择为不同于任何用于颜色模式4的颜色。例如，路径3可能是黑色的，而在操作中接收到的颜色模式4定义中没有一个包含黑色。
在操作中，一个或多个颜色图案可以放置在活动面板1上。颜色模式4可以沿着路径3或接近路径3放置。颜色模式4可以添加到活动面板1使用任何技术或输入机制，例如，当使用非数字活动面板时，颜色模式4可以使用不同的彩色记号笔、铅笔或钢笔添加到活动面板1上。当使用数字活动面板时，颜色模式4可以使用一个或多个输入机制形成，预定义的颜色模式4可以包含在线设计应用程序提供的图形界面中。如图1所示，颜色模式4可以显示在工具箱11中。用户可以从工具箱11中拖拽或以其他方式选择颜色模式4，并将它们放置在路径3或靠近路径3。如上所述，颜色模式4可以包括静态模式a和动态模式b，此时工具箱11中提供两种模式的样式供用户选择。在某些实施例中，模式可以在活动面板1上自由绘制。例如，一个用户可以用一个手指和一个触摸屏在黑板1上画出彩色的圆点。
如上所述，颜色模式4可以放在路径3，此外，颜色模式4也可以放在路径3旁边。如图1所示，颜色模式4放置在靠近路径3的位置。由于选择了路径3的宽度，因此机器设备2的传感器位于到路径3之外时，机器设备2可以检测到路径3之外的颜色模式4。在路径3之外检测到的颜色模式4可以与在路径3检测到的颜色模式4同样处理。然而，在其他实施例中，在路径3之外检测到的颜色模式4可能与路径3对应的颜色模式4不同。在401操作中检索到的颜色模式4定义可以包括在路径3检测到的模式和在路径3检测到的模式的单独定义和对应函数。在某些实施例中，模式可以根据它们在路径3之外的位置进一步区分。例如，在路径3左侧检测到的模式与在路径3右侧检测到的模式相比较，可能与一个单独的函数相关联。此外，可以同时在路径3的两边同时检测到不同的模式。在本实施例中，每个模式可以单独使用单独的关联函数处理，也可以作为与单个函数关联的组合模式处理。这种检测模式的灵活性可以为模式定义提供大量的可扩展性。在路径3之外的模式可接触到路径3，或者在与路径3的预定义距离内。例如，颜色模式4可能在距路径31.0毫米到5.0毫米之间。
在创建了路径3并在活动面板1中添加了一个或多个颜色模式4之后，可以执行操作。在操作中，机器设备2可会被放置在活动面板1上，这样，机器设备2的传感器会向下朝向活动面板1。机器设备2也可以被放置在黑板1所示的路径3上。在这个位置，机器设备2的传感器可以产生对应于光强和颜色数据的传感器数据即在特定波长下的光强度，用于穿越路径3和探测颜色模式4。
在操作中，机器设备2可以利用传感器产生传感器数据。如上所述颜色传感器5可以测量在特定波长下探测到的光的强度，而光传感器6可以测量在不同波长范围内的光的强度，而发出的光可能来自活动面板1或反射光的活动面板1发出的光。当机器设备2穿过活动面板1时，每个传感器的传感器数据可能会被不断地检索以供分析。例如，传感器可以在150赫兹工作以获取传感器数据。在一个实施例中，传感器数据单元可以在操作时检索和记录传感器数据。
在操作中，机器设备2可以使用检索到的传感器数据跟踪路径3。在本实施例中，可以利用来自每个颜色传感器5的光强级别和颜色数据，以确保机器设备2沿着路径3移动。基于不断获取的传感器数据，机器设备2可以通过将不同电压水平的不同电流施加到相应的电动机上，从而使机器设备2向左或向右行驶，这样机器设备2就会遵循路径3。在一个实施例中，路径3可以分析传感器数据和直接合适的驱动程序，从而在操作中应用指定的电压给电动机，这样就可以进行跟踪路径3。
在操作时，机器设备2可以分析在操作时连续获取的传感器数据，以确定是否存在一个或多个颜色序列。模式识别单元可以从传感器数据单元获取传感器数据，并分析在操作时存储颜色序列的数据。颜色传感器5可以在指定的时间段内生成颜色数据(例如，200毫秒)。这些颜色数据可能表明在这段时间内检测到的光的颜色发生了变化。例如，颜色传感器5数据可能表示从黑色到红色、从红色到绿色、从绿色到黑色。由于路径3已知为黑色，操作可以确定颜色序列红色和绿色的存在，因为颜色传感器5数据中黑色的存在代表了路径3。此外，光传感器6的光强水平数据也可用于确定颜色序列。这种光强数据对于检测灰度颜色和确认颜色传感器5数据的准确性可能特别有用。
在没有检测到颜色序列后，返回到操作，继续检索传感器数据，而机器设备2正在活动面板1上移动。相比之下，在操作时检测到颜色序列时，可以使用检测到的颜色序列查询模式函数表，以确定颜色序列是否对应于颜色模式4定义。在不匹配颜色模式4定义的颜色序列上，可以返回继续获取传感器数据。
当检测到匹配颜色模式4定义的颜色序列时，可以检索与匹配颜色模式4定义对应的函数。模式识别单元可以使用检测到的颜色模式4查询模式函数表，并在操作时检索相关函数。如上所述，对于操作，模式函数表可能包含颜色模式4定义和每个模式定义的相关函数。功能可能包括机器设备2的不同运动模式如上所述。在操作中检索到的函数可以使用功能控制单元执行。在本实施例中，功能控制单元可以为电机调整驱动程序设置，或者为调整灯光控制器设置。
当机器设备2在活动面板1上移动时，可以返回到操作继续检索传感器数据。因此，方法可以无限期地继续下去，直到达到结束条件以及相应的功能，停止机器设备2。
在某些实施例中，机器设备2可以检测颜色模式4，并在不考虑路径3存在的情况下执行功能。图16显示了使用颜色模式4控制机器设备2的方法。该方法的每次操作都可以由一个或多个机器设备2和活动面板1进行。机器设备2可能包括光学传感模块。如图3所示，光学传感模块可以存储在机器人内存单元中，由机器人系统处理器执行。
方法首先检索一个或多个颜色模式4定义和相应的函数。该操作可与上述操作中描述的相似或相同。颜色模式4是可以在黑板1中显示的颜色序列。机器设备2可以收集传感器数据，并将这些传感器数据与检索到的颜色模式4定义进行比较。然后，机器设备2被放置在活动面板1上，机器设备2的传感器正对着活动面板1。机器设备2可以被放置在活动面板1的数字显示装置上。机器设备2的传感器可以产生对应于光强和颜色数据的传感器数即用于检测颜色模式4。与上述操作不同，机器设备2不是放置在路径3上，而是通常放置在显示设备上或显示设备上的指定区域内。机器设备2可以利用传感器生成传感器数据。如上所述，颜色传感器5可以测量在特定波长下探测到的光的强度，而光传感器6可以测量在不同波长范围内的光的强度。被探测到的光可能来自活动面板1发出的光。传感器可以运行在150赫兹，以获取传感器数据。传感器数据单元可以在操作中检索和/或记录传感器数据。
在操作中，分析在操作中持续获取的传感器数据，以确定一系列颜色的存在。模式识别单元可以从传感器数据单元获取传感器数据，并在运行时分析数据中是否存在一系列颜色。颜色传感器5可以在指定的时间段内(例如，2秒)生成颜色数据。这种颜色数据可以表示探测到的光的颜色变化。例如，颜色传感器5数据可能表示在一段时间内从红色变为绿色。
由于与上述操作方法相比，机器设备2不遵循路径3，所以机器设备2在操作时可能不动。因此，在操作中检测到的颜色可能与动态颜色模式b对应。所述活动面板1式的数字显示装置的整个表面可以是对应的动态彩色图案的单个单元。因此，数字显示装置的整个表面可以定义一个或多个颜色图案的面积。在本实施例中，数字显示装置的整个区域持续闪烁脉动颜色，随后可被机器设备2检测到。机器设备2可不遵循路径3，但机器设备2可以指定的或随机的方式在显示设备上移动。虽然描述为使用颜色传感器5数据，如上所述，光强级别数据也可以在操作中光传感器6用于确定颜色序列。这种光强数据可用于检测灰度颜色和确认颜色传感器5数据的准确性。
在检测不到颜色序列/更改后，返回继续检索/生成传感器数据。相比之下，在操作中检测到颜色序列时，则可以查询模式函数表，以确定颜色序列是否对应于颜色模式4定义。当颜色序列与颜色模式4定义不匹配时，返回继续检索传感器数据。在检测到匹配颜色模式4定义的颜色序列时，检索与匹配的颜色模式4定义对应的函数。模式识别单元可以使用检测到的颜色模式4查询模式函数表，并检索相关函数。如上所述，模式函数表可能包含颜色模式4定义和每个模式定义的相关函数。功能可能包括机器设备2的不同运动模式如上所述，之后，可使用功能控制单元在操作时执行该功能。在本实施例中，功能控制单元可以为点击调整驱动程序设置。
存储在模式函数表中并被机器设备2识别的函数除了上面提供的示例移动函数之外，还可以包含对机器设备2的控制命令。函数可以包括缓冲区控制函数。缓冲区控制函数可以打开机器设备2的内存缓冲区，以存储一组模式或相关函数。颜色模式4和函数可以被存储，直到检测相应的结束缓冲函数。缓冲功能可以关闭机器设备2缓冲器，并触发机器设备2所存储的缓冲函数的回放性能。因此，机器设备2可以包含多个模式的存储和功能，这些功能可以在操作时由机器设备2依次执行。
运行函数的顺序性能可以基于模式之间的延迟。例如，与第一个函数相关联的第一个模式可以在t1时被检测到，与第二个函数相关联的第二个模式可以在t2时被检测到。时间t2和t1之间的区别可能δt。在这个例子中,第一个函数可能随后执行δt延迟,之后第二个函数可能被执行。因此，函数的性能可以对应于检测到相应颜色模式4的时间序列。
上述系统利用颜色模式4来控制机器设备2的运动。机器设备2能够利用颜色传感器5和光传感器6检测数字活动面板或非数字活动面板上的颜色模式4。该模式可用于确定机器设备2在移动或固定在活动面板1上时的功能。这些功能允许机器设备2在玩游戏或为用户提供娱乐的时候以可变控制的方式移动。
除上述方式，本发明可以是一种制定物品，其中机器设备2可读的介质(如微电子存储器)存储在指令上，指令对一个或多个数据处理组件进行上述操作。其中一些操作可由包含硬连接逻辑的特定硬件组件执行，例如专用的数字过滤器块和状态机。这些操作也可以由程序数据处理组件和固定的硬件电路组件的组合实现。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。