遥控玩具的制作方法

专利名称：遥控玩具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种遥控玩具元件，其借助于来自遥控装置的信号进行遥控，所述玩具元件包括可以检测信号的检测器，和至少一个由微处理器响应其执行的程序控制的装置，所述程序包括程序步骤。
这种玩具元件具有广泛的应用，并且例如可以由LEGOMINDSTORMS生产的产品ROBOTICS INVENTION SYSTEM得知，这是一种可以借助于计算机编程从而执行有条件的和无条件的操作的玩具。
这种玩具元件的独特之处在于，程序或其它形式的指令借助于通信协议的形式被传递到玩具。一般地说，所述通信协议适用于在尽可能远的位置以几乎无错误的方式向玩具传递数据，以便得到好的和快速的响应。
不过，这种玩具的问题是，其中所有可能的游戏功能尚未被充分地利用。
因而，本发明的目的在于，提供利用电子玩具进行新的游戏的可能性。
上述目的是被这样实现的，上述玩具元件的特征在于，所述玩具元件适用于记录包含脉冲的脉冲图形，所述脉冲具有其间隔大于人的响应时间的脉冲波前，并且通过响应记录的脉冲图形来选择程序步骤从而用多种方式控制所述装置。
这样，确保所述玩具元件可以利用声音尤其是利用光进行遥控。由光进行的遥控可以利用使用者的手持灯进行，所述手持灯可以由电池供电或者由交流电源供电。在使用者用手把灯打开和关断时则发出信号，借以产生可见光的脉冲，其具有预定的短脉冲和长脉冲以及间隔的脉冲序列。可以借助于声音脉冲发出信号，例如通过使用者拍手或者吹口哨或者唱歌来发出特定的长脉冲、短脉冲和间隔的脉冲序列。
下面参照


本发明，其中图1表示遥控玩具元件的方块图，其借助于从遥控装置发出的遥控信号进行遥控；图2表示程序的流程图，所述程序用于响应操作选择从一组程序步骤中选择程序步骤的子组；图3表示程序流程图，所述程序用于响应记录的脉冲图形通过选择程序步骤以多种方式控制一种装置；图4表示记录的脉冲图形的例子；图5表示发送的脉冲图形和相关的记录脉冲图形的例子；图6表示第一和第二玩具元件，其中第一玩具元件可以向第二玩具元件传递数据；图7是用于存储程序步骤的流程图；以及图8表示可以向第二玩具元件传递数据的第一玩具元件的方块图。
图1表示遥控玩具元件的方块图，其借助于从遥控装置发出的遥控信号进行遥控。使用者101，即利用游戏的儿童，可以操作信号发生器，例如便携式手电筒102。可以通过移动手电筒的光锥使便携手电筒交替地明暗。光锥可以指向光检测器103。光检测器可以位于玩具元件104中遮光板的后面。玩具元件例如可以是组装元件，其可以和同一类或其它类的组装元件连接。检测器103可以响应其接收到的光发射信号。所述信号可以是模拟信号，其取决于落在光检测器上的光的强度，或者只简单地取决于信号的开/关。玩具元件104包括微处理器105，其可以执行存储在存储器110中的一个或几个程序。微处理器105和若干个用于发送和接收信号的单元相连。第一单元109可以接收例如来自开关112的外部机械作用的信号。第二单元108可以通过灯或光二极管113发送光信号。第三单元107可以控制电动机114。第四单元106可以通过声音发生器115例如扬声器或压电元件发出声音信号。此外，微处理器105可以控制LCD116。开关111可以用于选择微处理器105的状态，使得从一组程序步骤中选择子组程序步骤。
因而，可以组合上述的元件/单元，使得所述玩具元件可以被包括在例如轿车或其它的车辆或者可移动的形体结构中，所述结构由玩具组装元件构成。
图2表示用于响应操作选择从一组程序步骤中选择程序步骤的子组的程序的流程图。所述操作选择例如可以通过操作开关111发生。所示的流程从在步200开始。然后选择程序步骤的子组。程序步骤的子组也被称为规则。在201中，规则R从在存储器110中存储的基于程序的规则形式的预定的R1-R7的集合中选择。在步202确定选择的规则是否规则R＝R1。如果是，则在步203中执行基于程序R1的规则。如果不是，在检查是否选择了规则R＝R2。相应地，在步204，206和208确定选择的规则是否是2，3，或7，并且在步205，207或209执行各个规则。因而可以在几个规则当中选择一个规则。这些规则例如可以由玩具元件的制造者确定。
不过，也可以存储使用者通过组合预定的规则规定的规则。这将在下面结合图7进行说明。
图3表示程序流程图，所述程序用于响应记录的脉冲图形通过选择程序步骤以多种方式控制一种装置。声音/视觉信号可以响应收到的记录的脉冲图形被发出。脉冲图形可以通过闪烁一个便携手电筒产生。
步301相应于图2的步208。在步302，检测脉冲图形，所述脉冲图形例如由1秒的脉冲，1秒的停止，1秒的脉冲，1秒的停止，和3秒的脉冲构成。
在步302确定确定脉冲图形是否是已知的脉冲图形(例如在存储器110中和其它脉冲图形一道存储的)。如果脉冲图形是存储的脉冲图形S1(“是”)，则在步305播放使用者可辨别的声音或视觉信号L1。声音信号例如可以借助于压电元件播放。因而使用者可以接收到可辨别的指令。这可以是利用玩具元件进行游戏的一部分。在步307，玩具元件通过执行在微处理器105中的指令序列而完成一个给定的动作，使使用者可以被给予“奖励”。
此外，如果在步303的光序列不能被识别，在步304可以播放另一个声音序列L2。然后，玩具元件可以执行一个相应于错误回答的动作。
下面给出基于程序R1-R7的若干个规则的可能的功能的例子(规则1-7)。
规则11)1秒停止时间间隔。
2)播放声音序列(开始声音)。
3)0.5秒停止时间间隔。
4)播放声音序列(后退声音)。
5)电动机后退转动5秒钟。
6)电动机停止。
7)重复点3-6两次(共3次)。
8)规则停止。
规则21)1秒停止时间间隔。
2)播放声音序列(开始声音)。
3)0.5秒停止时间间隔。
4)播放声音序列(后退声音)。
5)电动机后退转动5秒钟。
9)电动机停止。
6) 0.5秒停止时间间隔。
7)播放声音序列(前进声音)。
8)电动机向前转动5秒钟。
10)电动机停止。
11)重复点3-10两次(共3次)。
12)规则停止。
规则31)1秒停止时间间隔。
2)播放声音序列(校准声音)。
3)播放声音序列(开始声音)。
4)播放声音序列(后退声音)。
5)电动机后退转动最多7秒钟。
6)如果在7秒钟之前检测到光(点5)-电动机停止。
-播放前进声音序列。
-只要检测到光，电动机就向前运行。
如果光消失i0.5秒钟之后电动机停止。
ii如果在2秒钟之内光重新出现，则电动机再被启动。
iii如果在2秒钟之内光消失，则电动机保持停止。
7)只要7秒钟之内检测到光，就重复点4-6，直到进行没有光的3次尝试。
8)电动机停止。
9)规则停止。
使用者实验的例子模型被这样构成当向后驱动时模型转弯，当向前驱动时，模型直线前进。因此模型具有搜索光的功能当使用者对其照射光时，模型朝向用户向前行进。
规则41)停止1秒钟。
2)设置电动机方向向前。
3)播放声音序列(校准声音)。
4)播放声音序列(开始声音)。
5)当检测到光时-电动机运行。
6)当检测到暗时，-电动机停止。
7)当检测到两次闪烁时-电动机改变方向，或者由前进变后退，或者由后退变前进。
-按照电动机的方向播放声音序列。
8)在检测到最后的光15分钟后，规则停止。
使用者实验的例子使用者实验遥控。其可以通过不断地在模型上照射光使电动机运行，并通过对模型闪烁来改变电动机的方向。
规则51)停止1秒钟。
2)播放声音序列(校准声音)。
3)播放声音序列(开始声音)。
4)当闪烁被检测到时-播放声音。
-如果电动机是停止的，它将转动。
-如果电动机是转动的，它将增加一步的速度。
5)如果没有光被检测到-如果电动机速度大于0步，则速度被减少一步。
-如果速度等于步0，则电动机被停止。
6)在最后的闪烁15分钟之后规则停止。
使用者实验的例子使用者实验一种“保持活动”功能。闪烁的越多越快，模型跑得越快，播放声音越多。当使用者停止闪烁时模型便“死”了。
规则61)停止1秒钟。
2)设置电动机方向反向。
3)播放声音序列(校准声音)。
4)播放声音序列(开始声音)。
5)当光的强度发生改变时-播放报警声音序列。
-电机运行1秒钟。
-电机方向改变。
-上述3点被重复6次。
6)规则停止。
使用者实验的例子使用者实验一种报警功能。其中使用者置一个便携手电筒，然后，规则开始。当来自便携手电筒的光束遮断时，播放报警声音，并且电机运行。
规则71)停止1秒钟。
2)播放声音序列(校准声音)。
3)播放声音序列(开始声音)。
4)停止1.5秒钟。
5)播放长音或短音(随机地)。
6)重复点4和5二至四次(随机地)。共3-5次。
然后使用者必须按照单音对模型发出或长或短的闪烁。
7)检查闪烁长度-短闪烁必须小于0.5秒。
-长闪烁必须在0.5和2秒之间。
8)如果闪烁的长度和数量正确-播放声音序列(正确的声音)。
-电机向前运行300毫秒。
-规则停止。
9)如果长度和数量不正确-播放声音序列。
-电机向后运行300毫秒。
-重复点2-7两次以上直到成功。
-如果错误闪烁发生3次，则播放声音(嘲弄声音)序列。
-规则停止。
使用者实验的例子对使用者播放3-5次声音。或者以短的形式或者以长的形式播放。当使用者听到声音时，其必须以光的形式闪烁所述的长度和次数。如果其动作正确，则电机向前运行一个短的时间。如果其闪烁的长度和次数不正确，则播放声音并且电机向后运行一个短的时间。使用者可以尝试两次以上(共3次)完成任务。如果尝试3次没有成功，则播放嘲笑声音。
在优选实施例中，给定的可识别的脉冲图形(S1-S7)可以和给定的声音序列(L1-L7)相关，使得使用者可以得知其收到的脉冲图形，例如将要由微处理器执行的规则或指令。
图4表示记录的脉冲图形M1，M2，M3的例子。脉冲图形可以用许多不同的方式选择，只要它们满足这样的条件，即产生两个连续的脉冲波前的形式的图形，使得持续时间大于人的响应时间。两个连续脉冲波前可以是正的波前后面是负的波前，或者是两个连续的正的波前。
脉冲图形M1包括正的波前和负的波前。
脉冲图形M2包括两个连续的持续时间相当短例如400毫秒的脉冲，它们例如由700毫秒的时间间隔分开。
脉冲图形M3包括相当长例如20秒的持续时间的脉冲。
这些脉冲图形可以引起上述的玩具元件的响应。
图5表示发出的脉冲图形和相关的记录的脉冲图形的例子。这可以是上面结合规则7所述的脉冲图形的例子。左面的脉冲图形可以表示播放两个短音，接着播放一个长音的例子，它们的持续时间分别是t1，t2。在播放声音之后，玩具元件期望使用者试图通过产生光脉冲图形来模拟所述脉冲图形，所述光脉冲图形具有两个短脉冲和在短脉冲后面的一个长脉冲。
因为试图模拟脉冲图形的使用者获得发射脉冲的精确的长度并产生相同长度的脉冲是困难的，所以脉冲偏离一个规定的偏差d是可接受的。
图6表示第一或第二玩具元件，其中第一玩具元件可以向第二玩具元件传递数据。第一玩具元件601包括微处理器607，I/O模块610，存储器609和使用者接口608。玩具元件601还包括双向通信装置606，用于利用红外发送器/接收器605通信，或者借助于可以发射和检测可见光的光源/光检测器604实现通信。
相应地，第二玩具元件602包括微处理器614，I/O模块615和存储器616。玩具元件602还包括通信装置613，用于利用红外发送器/接收器612通信，或者借助于可以发射和检测可见光的光源/光检测器611实现通信。
在本发明的优选实施例中，第一玩具元件可以发送和接收数据，而第二玩具元件只能接收数据。
数据可以作为可见光通过光导603传递。此外，数据可以作为红外光617，618传递。数据可以是代码的形式，其表示可以由微处理器607与/或614解释的特定指令和相关的参数。此外，数据可以是被存储在存储器616中的被称为子程序或者规则的代码的形式。
I/O模块610和615可以和用于控制的电子装置(例如电动机)相连。I/O模块610，615还可以和电子检测器相连，使得该装置可以响应检测的信号被控制。
在优选实施例中，采用光纤603，使得由其传输的可见光的一部分从光纤溢出，使得使用者可以直接看到光的传输。使用者例如可以看到通信开始和停止。
通过光纤的光可以利用给定的数据按照在光纤中光量的改变传输频率传递数据。数据可以被这样传输，使得使用者可以观察在传输期间各个光量的变化(这适用于低的数据传输频率)或者观察传输是否正在进行(在一个合适的高的数据传输频率下)。
一般地说，不希望通过光纤传输的光的一部分从光纤溢出。但是，在两个玩具元件之间进行通信的情况下，却希望如此，因为可以用直觉的方式观察进行的通信。
本领域技术人员知道如何确保光的一部分从光纤中溢出。例如可以通过对光纤的护套掺入杂质，或者通过在光纤中形成机械开口或者图形。从光纤中溢出的光的部分可以通过控制光纤芯的折射率对光导护套的折射率的比例进行控制。
图7表示用于存储程序步骤的流程图。步701相应于步211。该流程图表示使用者如何存储从外部装置传递的自己的规则，例如从另一个玩具元件传递的规则，如上所述，或者从个人计算机传递的规则。在一个实施例中，只传递在玩具元件中存储的规则的参考。这减少了在玩具元件之间通信所需的带宽。在步702检查是否从外部装置收到下载信号。如果是，在步703检查下载信号是否有效。如果信号无效(“否”)，则在步704播放表示错误的信号。如果信号有效(“是”)，则检查信号信号是否作为要立即执行的指令被解释，或者是否信号作为被存储在随后执行的指令被解释(保留)。如果所述指令要立即执行，则在步706执行，然后程序返回步702。如果指令要被存储，则在步707播放识别声音，并在步708在存储器709中作为程序步骤存储所述指令。
要立即执行的指令的例子可以是要执行在存储器709中的指令的例子。
在另一个实施例中，使用者可以通过组合现有的规则而不使用外部装置形成使用者自己的规则。
图8表示可以向第二玩具元件传递数据的第一玩具元件的方块图。玩具元件801包括多个电子装置，用于对玩具元件编程，使得其可以响应从各个电子检测器(例如电开关)拾取的信号控制电子装置(例如电动机)。
因而可以使玩具元件实现复杂的功能，例如在玩具元件以合适方式和电子装置/检测器组合的情况下，可以实现事件控制的运动。
玩具元件801包括微处理器802，其通过通信总线803和多个单元相连。微处理器802可以通过通信总线803从两个A/D转换器“A/D输入#1”105和“A/D输入#”806接收数据。A/D转换器可以接收离散的多位信号或简单的二进制信号。此外，A/D转换器适用于检测无源值，例如欧姆电阻。
微处理器802可以通过一组端子“PWM输出#1”807和“PWM输出#2”808控制电子装置，例如电动机(未示出)。在本发明的优选实施例中，电子装置被脉宽调制信号控制。
此外，通过控制声音发生器809，例如扬声器或压电装置，玩具元件可以发出声音信号或声音序列。
通过光源“VL输出”810，玩具元件可以发射光信号。所述光信号可以利用发光二极管发出。发光二极管例如适用于向玩具元件和电子装置/检测器表示各种状态。此外，光信号适用于作为和相应类型的其它玩具元件的通信信号。例如光信号可以通过光导向其它玩具元件传递数据。
玩具元件可以通过光检测器“VL输入”111接收光信号。这些光信号尤其可以用于检测玩具元件所在的室内的光的强度。通过光导可以交替地接收光信号和来自另一个玩具元件或个人计算机的数据。因而，同一个光检测器通过光导可以具有通信功能，同时作为光检测器用于检测所述玩具元件所在的室内的光的强度。
在优选实施例中，“VL输入”811适用于选择地通过光导进行通信或者交替地检测所述玩具元件所在室内的光的强度。
通过红外光检测器“IR输入/输出”812，玩具元件可以向另一个玩具元件传递数据，或者接收来自另一个玩具元件或个人计算机的数据。
微处理器802使用通信协议接收或发送数据。
显示器804和键“移动”813，“运行”814，“选择”815以及“启动/中断”816构成用户接口，用于操作/编程玩具元件。在优选实施例中，显示器是LCD显示器，其可以显示多个特定的图标或符号。在显示器上的符号的外观可以被单独地控制，例如，图标可以是可见的，不可见的和能够闪烁的。
借助于控制所述的键，玩具元件可以被编程，与此同时，所述的显示可以向用户提供被形成的或者被执行的程序的反馈。这在下面将更详细地说明。因为用户接口包括有限数量的元件(即有限数量的图标和键)，可以使儿童很快地学会如何使用所述玩具元件。
所述玩具元件还包括呈RAM或ROM形式的存储器817。所述存储器含有操作系统“OS”818，用于微处理器的基本功能的控制，程序控制“PS”819，其能够控制用户规定的程序的执行，多个规则820，每个规则包括用于微处理器的多个特定的指令，以及在RAM中的利用所述特定规则的程序821。
在优选实施例中，玩具元件基于所谓的单片微处理器，其包括多个输入和输出，存储器和呈一个集成电路形式的微处理器。
在优选实施例中，玩具元件包括发光二极管，其可以指示所连接的电动机的转动方向。
权利要求
1.一种遥控玩具元件，其借助于来自遥控装置的信号进行遥控，所述玩具元件包括可以检测信号的检测器，和至少一个由微处理器响应所述微处理器执行的程序进行控制的装置，所述程序包括程序步骤，其特征在于，所述玩具元件适用于记录包含脉冲的脉冲图形，所述脉冲具有其间隔大于人的响应时间的脉冲波前，并且通过响应记录的脉冲图形来选择程序步骤从而用多种方式控制所述装置。
2.如权利要求1所述的遥控玩具元件，其特征在于，所述装置适用于响应光脉冲。
3.如权利要求1所述的遥控玩具元件，其特征在于，所述装置适用于响应可见光脉冲。
4.如权利要求1所述的遥控玩具元件，其特征在于，所述装置适用于响应声音脉冲。
5.如权利要求1所述的遥控玩具元件，其特征在于，所述时间间隔大于100毫秒，200毫秒或300毫秒。
6.如权利要求1所述的遥控玩具元件，其特征在于，所述时间间隔大于人通过其身体的一部分的晃动可以产生的最小时间间隔。
7.如权利要求1所述的遥控玩具元件，其具有通过来自遥控装置的信号选择的至少两种不同的功能，其中玩具元件在收到用于选择功能的信号之后，适用于发送依赖于接收的信号的信号。
8.如权利要求7所述的遥控玩具元件，其特征在于，发出的信号是声音信号。
9.如权利要求7所述的遥控玩具元件，其特征在于，发出的信号是光信号。
10.如权利要求7所述的遥控玩具元件，其特征在于，所述信号在执行选择功能之前被发送。
11.如权利要求7所述的遥控玩具元件，其特征在于，所述装置适用于比较从遥控装置接收的信号和多个预期信号，并且在接收的信号和一个期望的信号匹配的情况下，发送第一信号，在接收的信号和预期的任何一个信号都不匹配的情况下，发出第二信号。
12.一种可编程的玩具，其具有接收器，用于接收用来对所述玩具编程的指令，和用于执行接收的指令的装置，其特征在于所述玩具具有发射器，用于对第二个玩具发送指令。
13.如权利要求12所述的玩具，其特征在于，其接收器适用于指令的无线电接收。
14.如权利要求12所述的玩具，其特征在于，其接收器适用于接收红外信号。
15.如权利要求12所述的玩具，其特征在于，其接收器适用于接收可见光信号。
16.如权利要求12所述的玩具，其特征在于，其接收器包括用于手动输入指令的键盘。
17.如权利要求12所述的玩具，其特征在于，其发射器适用于向第二玩具发送无线电指令。
18.如权利要求17所述的玩具，其特征在于，其发射器适用于发送红外信号。
19.如权利要求16所述的玩具，其特征在于，借助于键盘其适用于接收包括要发送给第二个可编程的玩具的至少两个指令的程序。
全文摘要
一种遥控装置(4),例如遥控玩具,其由遥控装置例如便携手电筒遥控。所述装置的特征在于,其适用于响应光脉冲序列,所述脉冲序列具有一个低于人可以手动地产生的例如通过交替地使手电筒明暗而产生的最大频率的重复频率。在优选实施例中,在收到光脉冲序列之后,所述装置适用于借助于声音发生器(15)发出声音接收信号。
文档编号A63H30/02GK1337887SQ00803191
公开日2002年2月27日 申请日期2000年1月28日 优先权日1999年1月28日
发明者迈克·杜利, 高特·芒奇, 杰斯帕·拉斯马森 申请人:英特莱格公司