专利名称：一种电子宠物娱乐学习系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种语言学习领域，尤其涉及一种可以内建于个人电脑(PC)、笔记本电脑(Notebook)、掌上型电脑(HPC)、电子词典或其它类似功能的电子装置中的电子宠物娱乐学习系统及方法。
背景技术：
目前，市场上出现的教育电子产品学习和娱乐功能相互渗透融合较少，它们甚至彼此独立，有的用于单纯学习，有的用于单纯娱乐。这类产品无法满足学生用户宜教于乐、快乐学习的需求。中国专利局于2003年8月27日公开了一件申请号为“CN03114447.0”，名称为“具备学习功能的虚拟电子宠物系统及其记录模块”的专利申请。在该专利申请中，系将娱乐游戏与学习整合，使游戏有了学习特性，学习有了娱乐游戏特性。这样的系统有利于学生用户一边游戏一边学习，在游戏中学习，在学习中游戏，真正做到学习和娱乐两不误。但，该技术存在有不足之处，其虚拟电子宠物系统人机互动性较差，导致学习模式、学习策略单一，宠物游戏的娱乐特性也得不到有力发挥。比如，用户输入接口不支持语音识别，这样使用者操作电子宠物只有通过键盘或鼠标(手写笔)交互，比较机械，不够智能。另外，其输出接口只有用来显示虚拟图像的显示单元，而无语音输出接口，这样电子宠物与使用者不能进行语音互动。另外，其不能进行动态的内容更新，不能够对学习资料及用户信息进行更新与备份，更不能实现跨平台学习娱乐同步。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电子宠物娱乐学习系统及方法，可实现使用者与电子宠物进行语音互动、实现对信息进行动态更新与备份。
在本发明的一方面，提供一种电子宠物娱乐学习系统，包括有信号控制处理单元及与该信号控制处理单元相连接的输入单元、存储单元、显示单元、语音输出单元；所述输入单元用于接收用户输入及操作指令，其至少包括一语音输入单元；所述信号控制处理单元进一步包括中央处理单元、语音识别单元及语音压缩/解压缩单元，所述语音识别单元可识别来自语音输入单元的语音，并将其转换成语音波形；所述存储单元用于存储用户信息、宠物信息、教材信息、动画信息、学习进程信息及系统程序信息。
在本发明的电子宠物娱乐学习系统中，进一步包括通信单元，用于将存储单元中信息与外部设备进行同步。
在本发明的电子宠物娱乐学习系统中，所述存储单元存储有用户/宠物信息库、系统程序库、动画库及教材库。
在本发明的电子宠物娱乐学习系统中，所述中央处理单元进一步包括设置模块，用于接收来自输入单元的输入信息，所述信息包括有语音输入信息，并能选择存储单元中的教材及动画信息；娱乐学习场景生成模块，用于根据用户通过设置模块所选择的教材及对应的动画生成娱乐学习场景；分析比较模块，用于对用户在娱乐学习场景中所输入的测试内容，与预存的正确答案进行比较，并根据比较的结果更新宠物状态及学习进程信息；结果输出模块，将所述娱乐学习场景及比较结果在显示单元上显示，或通过语音输出单元播放；同步模块，其与通信单元相连接，用于与外部装置同步存储单元中的动画、教材、学习进程、用户/宠物信息。
在本发明的另一方面，提供一种电子宠物娱乐学习方法，包括如下步骤a)用户利用输入单元通过设置模块设定娱乐学习计划，并选择娱乐学习项目；b)娱乐学习场景生成模块调用存储单元中的教材及对应的动画，生成娱乐学习场景，在显示单元上显示或在语音输出单元上播放；c)用户浏览该娱乐学习场景并进行答题，该答题包括语音答题；d)分析比较模块将用户的答题与正确答案进行比较；如果用户的答题正确，则增加用户的虚拟财富值；如果不正确，则减少用户的虚拟财富值；e)判断所设的娱乐学习计划是否结束，如果娱乐学习计划尚未完成，则返回步骤c)，继续学习；如果娱乐学习计划已经完成，则根据虚拟财富值，更新宠物的状态及学习进程信息。
在本发明的电子宠物娱乐学习方法中，在步骤c)中，如果所述答题为语音答题，则需先通过语音识别单元将用户的语音答题转换成语音波形，然后在步骤d)中，将步骤c)中所转换的语音波形与正确答案的波形进行比较。
在本发明的电子宠物娱乐学习方法中，进一步包括实现语音命令控制的步骤，其包括g1)预录制常用的控制命令的语音，并以波形的形式存储于存储单元中；g2)用户启动语音命令功能，通过语音输入装置输入语音命令；g3)语音识别模块识别该语音命令，并将其转变成波形；g4)分析比较模块将该语音命令波形与存储单元中所预存的语音控制命令波形进行比较，判断在该存储单元中是否有与其相同或相似的波形；g5)如有，则执行该相同或相似的预存的语音控制命令所对应的动作；g7)如无，则判断所输入的语音命令是否达到预定次数，如果达到了预定次数，则结束此次语音命令输入；如果未达到预定次数，则重新输入语音命令，并转入步骤g4)。
实施本发明，具有如下有益效果本发明在电子宠物学习系统输入接口中引入语音识别技术(及语音压缩解压技术)，在输出接口增设语音输出单元模块，再增加通信单元。可以实现诸如人机对话，实现发音校正、口语练习及听力强化训练。还可以通过语音符号命令操控宠物活动。在通信单元的支持下，电子宠物学习系统可实现手持掌上终端与PC终端及网络终端充分整合。比如，宠物主人(用户)在户外环境可选择掌上终端学习游戏，在家可选择PC终端学习游戏，出差旅游可随时登录在线宠物系统学习游戏。而且通过网络接口单元传输备份用户资料、信息，可保证掌上终端与PC终端及网络终端三个平台学习游戏进度同步。
图1是本发明的电子宠物娱乐学习系统的结构示意图；图2是本发明的电子宠物娱乐学习系统的更详细的结构示意图；图3是本发明的电子宠物娱乐学习方法的主流程图；图4是本发明电子宠物娱乐学习方法中实现语音命令控制的流程图；图5是本发明一个实施例中在背单词中的娱乐项目与学习项目对应表；图6是本发明一个实施例中主操作界面示意图；图7是图6中进入学习界面的示意图；图8是本发明的一个实施例中音标学习的界面示意图；图9是本发明的一个实施例中练习口语的界面示意图；图10是本发明的一个实施例中练习听力的示意图。
具体实施例方式
本发明所提供的电子宠物娱乐学习系统是一种可以嵌入个人电脑(PC)、笔记本电脑(Notebook)、掌上电脑、学习机、电子词典、电子玩具等电子终端，将电子宠物游戏与学习策略进行整合的学习型游戏系统。其中的虚拟电子宠物既是学习者的学习助手，又是游戏爱心对象，还是学习过程的监督者。
如图1所示，是本发明的电子宠物娱乐学习系统的结构示意图。该电子宠物娱乐学习系统至少包括有信号控制处理单元1、输入单元2、存储单元3、显示单元4、语音输出单元5及通信单元6。其中，信号控制处理单元进一步包括中央处理单元10、语音识别单元12及语音压缩/解压缩单元14；输入单元2用于接收用户输入及操作指令。其包括诸如键盘、鼠标、触摸屏、手写笔等输入装置，还可以包括语音输入单元20，该语音输入单元20可以是麦克风；存储单元3用于存储用户信息、宠物信息、教材信息、动画信息、学习进程信息及系统程序等；显示单元4用于显示图形、图像(视频、动画)、文字、表格等信息；语音输出单元5用于进行语音信号的处理、放大及输出等操作；而通信单元6用于传输(上传、下载、更新、备份)用户信息、宠物信息、教材信息，及更新升级系统等。
如图2所示，是本发明的电子宠物娱乐学习系统的更详细的结构示意图。
在存储单元3中，所述用户/宠物信息库用于存储用户信息及宠物信息，此处用户信息包括诸如用户名、用户密码及用户虚拟财富值等，而宠物信息包括诸如宠物名、宠物图像、宠物状态信息(如精神指数、温饱指数、开心指数、卫生状况、健康状况、财富状况)等；系统程序库32存储有该系统所必须的一些程序块，如用于生成语音波形的语音波形生成程序、语音命令程序等，其可供中央处理单元10调用。
动画库34存储了本系统中的一些动画片段，如各种动漫口型、宠物的动漫形象，及各项游戏中的动漫场景。
教材库36中存储有用于学习的教材，该教材包括单词测试教材、口型测试教材、口语测试教材及听力测试教材等。该画库34及教材库36的内容可以通过同步模块108及通信单元6与外部装置(如PC、网站服务器等)上的资源进行同步，以进行动态更新。
学习进行程库38用于记录用户的学习进程信息。
在中央处理单元10中设置模块100用于接收来自输入单元2的输入信息，如果该输入信息为语音的话，则需经过语音识别单元12识别，并经压缩或解压缩处理。该输入信息用于设置或选择存储单元中的基本信息，如用户名、宠物名、学习时间、学习项目、教材等。
娱乐学习场景生成模块102用于根据用户所选择的教材及与其对应的动画形成娱乐学习场景，以供用户进行互动学习。
分析比较模块用于对用户的测试内容(如选择答案、输入的语音)与标准的答案进行比较，并将根据比较结果调用所对应的结果标识(如宠物动漫形象)，及更新对应的学习进程信息。
所述娱乐学习场景生成模块102所生成的娱乐学习场景及分析比较模块104所生成的比较结果均结果输出模块106，在显示单元4上显示，或通过语音输出单元播放。
同步模块108与通信单元6相连接，通过网络通信接口、RS232、USB等接口与外界同步存储单元3中的动画、教材、学习进程、用户/宠物信息。
如图3所示，是本发明电子宠物娱乐学习方法的主流程图。
首先，启动电子宠物娱乐学习系统；在步骤S300，用户利用输入单元(包括语音输入)，通过设置模块100设定娱乐学习计划，预先设定背单词时间、练口语时间、练听力时间，当相应学习时间到来时，宠物用闹铃方式提醒用户学习。闹铃铃声可以用与宠物特性相关的声音作为音源(如，小狗叫声)。
在步骤S302，在娱乐学习开始时间，用户选择娱乐学习项目，该学习项目包括诸如带宠物散步(如遛狗)、抚摸宠物、跟宠物聊天等，具体可参见图4所示。
在步骤S304，娱乐学习场景生成模块102调用存储单元中的教材及对应的动画，生成娱乐学习场景，在显示单元上显示或在语音输出单元上播放。
在步骤S306，用户浏览该娱乐学习场景并进行答题，该答题包括语音答题或口语练习等。
分析比较模块104将用户的答题与正确答案进行比较，如果是语音答题，则首先要通过语音识别单元20将用户的答题转换成语音波形，将该转换的波形与正确答案的波形进行比较。
在步骤S310，判断用户的答案是否正确。
如果正确，则在步骤S312中，增加用户的虚拟财富值；如果不正确，则在步骤S314中，减少用户的虚拟财富值。
在步骤S316中，判断所设的娱乐学习计划是否结束，如试题是否全部完成，或者是否完成了学习持续时间。
如果娱乐学习计划尚未完成，则返回步骤S306，继续学习。
如果娱乐学习计划已经完成，则在步骤S318，根据虚拟财富值，更新宠物的状态，并更新学习进程。
如图4所示，是本发明电子宠物娱乐学习方法中实现语音命令控制的流程图。在步骤S400，首先预录制一些常用的控制命令语音，如呼唤宠物名字，命令完成宠物“起立”、“卧下”、“翻滚”、“走”、“跑”、“跳”、“停”、“进入”、“返回”等。这些语音信息以波形的形式存储于存储单元中；在步骤S402，在游戏或学习过程中，用户可以启动语音命令功能(如通过特定按钮)，通过语音输入装置(麦克风)，输入相关语音命令；在步骤S404，语音识别模块识别该语音命令，并将其转变成波形；在步骤S406，分析比较模块将该语音命令波形与存储单元中所预存的语音命令波形进行比较，判断是否有相同或相似的波形；如有，则在步骤S412中执行该语音命令所对应的动作，例如使宠物进行“起立”、“卧下”、“翻滚”、“走”、“跑”、“跳”、“停”、“进入”、“返回”等动作；如无，则在步骤S408中判断，输入的相关语音命令是否达到预定次数(如3次)。如果达到了预定次数，则结束此次语音命令输入；如果未达到预定次数，则在步骤S410中，重新输入语音命令，并转入步骤S404。
下述以养宠物学英语为例来进行说明。
如图5所示，是本发明一个实施例中在背单词中的娱乐项目与学习项目对应表。从中可以看出，其中列出了将背单词的学习项目与养宠物(以养宠物狗为例)的各项娱乐活动的对应关系其中，“选取宠物的食物”对应于选择学习材料，如选择同步教材单词、分类卡片等；“带宠物散步”对应于浏览单词，比如小狗在虚拟游戏场景中散步广告牌、路牌、墙壁上有需要记忆的单词“喂食”对应于听写单词/单词填空，支持语音识别拼写、键盘输入拼写及手写输入拼写等；“跟宠物游戏”对应于听单词发音选词义；“抚摸宠物”对应于看单词拼写单词；“跟宠物聊天”对应于朗读单词/朗读单词对应例句，可通过语音识别判断正误；“给宠物洗澡”对应于词义回想，看单词选词义。“带宠物看医生”对应于单词测验(看词义选单词)。用户(宠物主人)通过有规律地进行上述的娱乐学习活动，来提高宠物的满意度、亲和力、忠诚度，还可以积累虚拟财富值。如果用户经常不进行娱乐学习时，则宠物的健康状况就会受到影响，会生病、住院、病危，甚至死亡。宠物在一定程序上可以成为用户学习(背单词)的监督者。
如图6所示，是本发明的一个实施例中主操作界面示意图。用户可以进行诸如，为宠物改名、更换宠物形象、学习时间提醒及进入学习界面等操作。
如图7所示，是图6中进入学习界面的示意图。
如图8所示，是本发明的一个实施例中，音标学习的界面示意图。在本发明中，可以从多纬度学习48个国际音标，以增加财富值。每个音标由音素发音、口型、例词发音、例句发音、短语发音、绕口令发音等学习要素构成。用户可以根据对应发音进行复读，跟读及对比练习，并通过语音识别技术，进行发音波形对比来判断发音是否标准。如果发音练习语音识别正确率高，波形对比相似度高，用户获得的财富值就越高。
如图9所示，是本发明的一个实施例中，练习口语的界面示意图。本发明可以利用电子宠物来充当口语陪练。设定若干个生活场景和对话主题，以宠物与主人的对话方式练习英语口语。系统通过语音识别和波形比对，判定用户回答是否正确，发音是否标准。系统根据对话练习的正确率和发音的标准情况及对话数量给予适当的虚拟财富值。
如图10所示，是本发明的一个实施例中，练习听力的示意图。本发明可以利用电子宠物充当听力考官、播音员。听力材料可以是谚语警句、经典句型、经典故事、经典影视对白、同步课文、新闻短片等的语音测试题。用户可以在宠物的陪同、监督、督促下坚持练习，逐步提高。系统提供跟读、复读、对比校正等功能。
本发明将学英语的各种学习策略(背单词、学发音、练口语、练听力等)与用户养宠物的各项活动(如以养宠物狗为例遛狗、喂食、与小狗对话、听小狗读书等)巧妙结合。让学习者(用户)在与宠物玩耍、逗乐或尽义务等活动必须通过学英语来实现。这样有爱心的宠物主人为了让自己的宠物健康快乐成长，则他(她)必须天天要给小宠物喂食、逗乐、跟小狗聊天(对话)......。这样一来就将学英语与养宠物的责任和乐趣融合在一起，学英语是为了养宠物，要宠物健康成长就必须天天学习英语。小宠物狗既是学习者的学习助子，又是游戏爱心对象，还是学习过程的监督者。且，宠物的精神状况、温饱问题、开心指数、卫生状况、健康状况、财富状况也是一种柔性的监督策略。
本发明在电子宠物学习系统输入接口中引入语音识别技术(及语音压缩解压技术)，在输出接口增设语音输出单元模块，再增加通信单元。可以实现人机对话，实现发音校正、口语练习及听力强化训练。及可以通过语音符号命令操控宠物活动。在通信单元的支持下，电子宠物学习系统可实现手持掌上终端与PC终端及网络终端充分整合。比如，宠物主人在户外环境可选择掌上终端学习游戏，在家可选择PC终端学习游戏，出差旅游可随时登录宠物系统学习游戏。而且通过网络接口单元传输备份用户资料、信息，可保证掌上终端与PC终端及网络终端三个平台学习游戏进度同步。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
权利要求
1.一种电子宠物娱乐学习系统，包括有信号控制处理单元及与该信号控制处理单元相连接的输入单元、存储单元、显示单元、语音输出单元，其特征在于所述输入单元用于接收用户输入及操作指令，其至少包括一语音输入单元；所述信号控制处理单元进一步包括中央处理单元、语音识别单元及语音压缩/解压缩单元，所述语音识别单元可识别来自语音输入单元的语音，并将其转换成语音波形；所述存储单元用于存储用户信息、宠物信息、教材信息、动画信息、学习进程信息及系统程序信息。
2.如权利要求1所述的电子宠物娱乐学习系统，其特征在于，进一步包括一个通信单元，用于将存储单元中信息与外部设备进行同步。
3.如权利要求2所述的电子宠物娱乐学习系统，其特征在于，所述存储单元存储有用户/宠物信息库、系统程序库、动画库及教材库。
4.如权利要求1至3任一项所述的电子宠物娱乐学习系统，其特征在于，所述中央处理单元进一步包括设置模块，用于接收来自输入单元的输入信息，所述信息包括有语音输入信息，并能选择存储单元中的教材及动画信息；娱乐学习场景生成模块，用于根据用户通过设置模块所选择的教材及对应的动画生成娱乐学习场景；分析比较模块，用于对用户在娱乐学习场景中所输入的测试内容，与预存的正确答案进行比较，并根据比较的结果更新宠物状态及学习进程信息；结果输出模块，将所述娱乐学习场景及比较结果在显示单元上显示，或通过语音输出单元播放；同步模块，其与通信单元相连接，用于与外部装置同步存储单元中的动画、教材、学习进程、用户/宠物信息。
5.一种电子宠物娱乐学习方法，其特征在于，包括如下步骤a)用户利用输入单元通过设置模块设定娱乐学习计划，并选择娱乐学习项目；b)娱乐学习场景生成模块调用存储单元中的教材及对应的动画，生成娱乐学习场景，在显示单元上显示或在语音输出单元上播放；c)用户浏览该娱乐学习场景并进行答题，该答题包括语音答题；d)分析比较模块将用户的答题与正确答案进行比较；如果用户的答题正确，则增加用户的虚拟财富值；如果不正确，则减少用户的虚拟财富值；e)判断所设的娱乐学习计划是否结束，如果娱乐学习计划尚未完成，则返回步骤c)，继续学习；如果娱乐学习计划已经完成，则根据虚拟财富值，更新宠物的状态及学习进程信息。
6.如权利要求5所述的电子宠物娱乐学习方法，其特征在于，在步骤c)中，如果所述答题为语音答题，则需先通过语音识别单元将用户的语音答题转换成语音波形，然后在步骤d)中，将步骤c)中所转换的语音波形与正确答案的波形进行比较。
7.如权利要求5或6所述的电子宠物娱乐学习方法，其特征在于，进一步包括实现语音命令控制的步骤，其包括g1)预录制常用的控制命令的语音，并以波形的形式存储于存储单元中；g2)用户启动语音命令功能，通过语音输入装置输入语音命令；g3)语音识别模块识别该语音命令，并将其转变成波形；g4)分析比较模块将该语音命令波形与存储单元中所预存的语音控制命令波形进行比较，判断在该存储单元中是否有与其相同或相似的波形；g5)如有，则执行该相同或相似的预存的语音控制命令所对应的动作；g7)如无，则判断所输入的语音命令是否达到预定次数，如果达到了预定次数，则结束此次语音命令输入；如果未达到预定次数，则重新输入语音命令，并转入步骤g4)。
全文摘要
本发明提供一种电子宠物娱乐学习系统，包括有信号控制处理单元及与该信号控制处理单元相连接的输入单元、存储单元、显示单元、语音输出单元，其特征在于所述输入单元用于接收用户输入及操作指令，其至少包括一语音输入单元；所述信号控制处理单元进一步包括中央处理单元、语音识别单元及语音压缩/解压缩单元，所述语音识别单元可识别来自语音输入单元的语音，并将其转换成语音波形；所述存储单元用于存储用户信息、宠物信息、教材信息、动画信息、学习进程信息及系统程序信息。本发明还提供一种电子宠物娱乐学习方法。本发明具有可实现人机语音互动，可动态进行资料更新与备份等优点。
文档编号G09B19/06GK101042716SQ20061003648
公开日2007年9月26日 申请日期2006年7月13日 优先权日2006年7月13日
发明者沈月发 申请人:东莞市步步高教育电子产品有限公司