交互式玩具系统及其控制方法

专利名称：交互式玩具系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种交互式玩具系统，尤其涉及一种能发出各种语 音及作出与语音相配合的动作以教导游戏者学习及供游戏者娱乐 的交互式玩具系统及其控制方法。
背景技术：
玩具在激发儿童的学习兴趣以及开发儿童的智力方面有着很重 要的作用。目前，市面上的玩具种类繁多，其中包括电动类玩具， 该电动类玩具主要包括外壳、机芯、马达、变速器、遥控器等。这 类玩具虽可由游戏者控制其动作，然而，这类玩具的动作简单，并 无其它功能。
另外一类玩具是智力类玩具，这类玩具具有各种可爱的动物或 人物造型，并且可以发出声音以供游戏者学习。这类玩具虽然增加 了其趣味性，但是，这类玩具所发出的声音是预先录制完成的，其 声音千篇一律，每次都是发出同样的声音且无法进行修改、变化。 因此，这类玩具在使用一段时间后，游戏者便会对该玩具丧失兴趣， 最后该玩具失去其价值。

发明内容
本发明的目的之一是针对上述缺陷提供一种能发出各种语音及与 语音相配合的动作以教导游戏者学习及供游戏者娱乐的交互式玩 具系统。
本发明的目的之二在于提供一种交互式玩具系统的控制方法， 该交互式玩具系统能发出各种语音及与语音相配合的动作以教导 游戏者学习及供游戏者娱乐。
为实现上述目的，本发明交互式玩具系统包括一微处理单元；至
少一记忆单元，与所述微处理单元连接用于存储各种动作数据及声 音数据； 一控制模块，与微处理单元连接，该控制模块通过所述微 处理单元获得存储于记忆单元相应的动作数据； 一驱动模块，该驱 动模块与控制模块连接，用于驱动交互式玩具的马达模块； 一声音 处理单元，分别连接微处理单元及一语音装置，并由微处理单元来 控制声音处理单元获取记忆单元中的相应声音数据；至少一感测模 块，感测游戏者的各种选择操作信息；及一射频识别模块，具有与 微处理单元连接的读取模块、与读取模块连接的第一射频天线以及 若干个标识模块，该等标识模块上设有一数字图案、与该数字图案 相对应的标签及与该标签相连的第二射频天线，该标签内存储有与 数字图案相对应的电子编码。
作为本发明的改进，所述交互式玩具系统进一步包括一 USB模
块，与所述微处理单元连接。
为实现上述目的之二，本发明交互式玩具系统的控制方法包括 a.在一微处理单元内设置多种类型的游戏；b.在一记忆单元内存储 与各种游戏类型相应的动作数据及声音数据；c.一声音处理单元在 微处理单元的控制下将记忆单元内的相应声音数据经一语音装置 发出声音；d.提供若干个标识模块，在标识模块上设有相对应的数 字图案、与之相对应的标签及一第二射频天线，在标签内存储与数 字图案相对应的电子编码；e.根据语音装置发出的声音向一感测模 块发送信号，微处理单元根据感测模块感测的信号选择游戏类型； 及f.选择游戏的类型后，根据语音装置发出的声音，选择相应的标 识模块，使第二射频天线与一第一射频天线耦合，第一射频天线将 标签的电子编码通过一读取模块输送给微处理单元，微处理单元识 别该电子编码并根据该电子编码作出如下操作.* (1)控制声音处理 单元使语音装置发出声音；或/和(2)将记忆单元内的动作数据输 送给一控制模块，控制模块控制一驱动模块使该驱动模块驱动交互 式玩具作出相应的动作。
如上所述，本发明通过与微处理单元相连接的读取模块、第一射 频天线以及设置于标识模块内的第二射频天线识别设置于标识模 块中的标签的电子编码，并将所获得的电子编码传送至微处理单元
进行相关处理，然后微处理单元发出指令信号控制控制模块及声音 处理单元，控制模块及声音处理单元分别控制马达模块及语音装 置，从而使交互式玩具产生相对应所述电子编码的动作及声音。再
者，所述交互式玩具系统通过USB模块连接外部电子装置，可更新 储存在记忆单元的动作数据与声音数据。


在说明书附图中
图l为本发明交互式玩具系统的电路方框图。
图2为本发明交互式玩具系统中游戏者与玩具之间互动的流程图。
图3为本发明交互式玩具系统中游戏者选择进入人机互动游戏 的流程图。
图4为本发明交互式玩具系统中游戏者选择进入故事教育游戏 的流程图。
图中各元件的附图标记说明如下
微处理单元10第一记忆单元11
第二记忆单元12控制模块13
驱动模块14马达模块15
声音处理单元16USB模块17
第一感测模块18第二感测模块19
接收装置20读取模块21
第一射频天线22第二射频天线23
标签2具体实施例方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结 合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1，为本发明交互式玩具系统的电路方框图。本发明 交互式玩具系统用于控制交互式玩具作出各种动作并配合其动作
发出相应的声音，该交互式玩具系统具有一微处理单元10。微处理
单元IO分别与一第一记忆单元11、 一第二记忆单元12、 一控制模 块13、 一声音处理单元16、 一USB模块17、 一第一感测模块18、 一第二感测模块19及一读取模块21连接，用以接收来自相应单元 和模块的数据及信号，并将所接收的数据与信号处理后向相应单元 和模块发送处理后的数据与信号。所述微处理单元10内储存有若 干个与交互式玩具的动作与声音对应的控制指令。
所述控制模块13与一驱动模块14连接，该驱动模块14则连 接交互式玩具的马达模块15。第一记忆单元11用以储存交互式玩 具的各种动作数据。微处理单元IO读取第一记忆单元11的动作数 据，并将该动作数据及一控制指令传送给控制模块13，控制模块 13根据接收到的动作数据及控制指令控制驱动模块14,使驱动模 块14驱动马达模块15，从而控制交互式玩具产生相应的动作。
所述声音处理单元16还与所述第二记忆单元12连接。第二记 忆单元12用以储存交互式玩具的各种声音数据。微处理单元10传 送一控制指令给声音处理单元16，声音处理单元16接收到该控制 指令后并根据该控制指令读取第二记忆单元12中相对应的声音数 据，并透过一语音装置(图中未示)将该声音资料转成声音后输出， 因此，交互式玩具可产生各种声音。
当微处理单元IO执行所述控制指令时，控制模块13与声音处 理单元16分别处理相互对应的动作数据与声音数据，然后分别通 过驱动模块14驱动马达模块15及通过语音装置输出相对应的声 音
USB模块17作为交互式玩具系统与外部电子装置的收发数据 的接口。本发明的交互式玩具系统通过所述USB模块17连接外部 电子装置以更新储存在第一记忆单元11与第二记忆单元12的动作 数据和声音数据。
所述第一及第二感测模块18、 19可侦测游戏者的操作信息， 然后根据侦测结果发送一指示信号至微处理单元10，微处理单元 10根据该指示信号发出控制指令，使得驱动模块14驱动相对应的 马达模块15及声音处理单元16控制语音装置输出相对应的声音。 所述第二感测模块19还与一接收装置20连接，该接收装置20可
通过蓝芽或者其它传输方式接收游戏者的操作信息，然后第二感测
模块19侦测到来自接收装置20的操作信息，进而发送指示信号至 微处理单元10。
所述读取模块21为一射频识别系统的组成部分，其与第一射 频天线22连接，该读取模块21通过第一射频天线22发射或接收 一定频率的射频信号。所述交互式玩具系统进一步包括若干个标识 模块，标识模块可为卡片或者其它形式的载体。该标识模块上设有 一数字图案、与该数字图案相对应的标签24及与该标签24相连的 第二射频天线23。所述标签24内存储有与所述数字图案对应的电 子编码。该标签24、第二射频天线23与读取模块21、第一射频天 线22共同构成所述射频识别系统，第二射频天线23与第一射频天 线22耦合将标签24内存储的电子编码发送给读取模块21，然后由 读取模块21将电子编码输送给微处理单元10识别。
当该标签24进入第一射频天线22工作区域时获得能量被激活， 标签24将自身电子编码等信息通过第二射频天线23发送出去，读 取模块21通过第一射频天线22接收所述信息后，进行译码并送至 微处理单元IO进行处理。微处理单元IO接收信息后，发出指令信 号控制控制模块13及声音处理单元16，进而控制模块13控制驱动 模块14，使之驱动马达模块15,从而使得交互式玩具产生相应的 动作；同时声音处理单元16控制语音装置使交互式玩具产生相对 应的声音。
请参阅图2，该图为游戏者与所述交互式玩具之间互动的流程 图。首先，激活该语音装置(如步骤1)，所述微处理单元10控制 语音装置发出语音导言(如步骤2)，该语音导言指导游戏者进行游 戏类型选择，所述游戏类型包括算术运算游戏及其它游戏。游戏者 如果不选择进行算术运算(如步骤100)，游戏者可以选择是否激活 其它游戏(如步骤200)，游戏者如果同样拒绝选择激活其它游戏， 语音导言则提示游戏者关闭该语音装置(如步骤300)，以上及以下 游戏者选择何种操作的信息是通过第一感测模块18传输给微处理 单元10,或者由接收装置20接收并传送给第二感测模块19后再传 送给微处理单元10,由微处理单元10决定下一步执行何种动作。 若游戏者选择了进行算术运算游戏，接着语音装置发出语音询 问游戏者是否进行乘法运算、加法运算、减法运算或者除法运算， 游戏者可选择其中一种运算后进入下一步，同时游戏者也可拒绝选
择其中任意一种运算而重新选择游戏类型(如步骤101至步骤104)。 现以游戏者选择乘法运算为例，游戏者选择乘法运算后，语音装置 向游戏者提出乘法运算问题(如步骤105)，例如语音装置发出语音 "小朋友，3乘以5等于多少啊？"，这时游戏者有两种选择， 一是 游戏者放弃回答该问题(如步骤106)，之后再重新选择游戏类型， 另一种是游戏者选择相应的标识模块回答语音装置的提问(如步骤 107)，所述标识模块之标签24在第一射频天线22的工作区域内， 通过第二射频天线23和第一射频天线22的耦合将其携带的电子编 码传送给读取模块21，读取模块21将该信息译码后传送给微处理 单元10，进而识别所述标识模块的电子编码(如步骤108)。微处 理单元10接收该标识模块的电子编码后与其数据库中相应运算结 果的编码比对(如步骤109),如果该标识模块的电子编码与所述数 据库中相应运算结果的编码一致，则表示游戏者回答正确了，此时， 语音装置发出语音告诉游戏者所述问题回答正确(如步骤110)，然 后游戏者可以继续选择游戏类型。如果游戏者回答错误，语音装置 提示游戏者所述问题回答错误(如步骤111)，游戏者重新选择标识 模块回答所述问题。如果微处理单元10比对电子编码的时间超过 一设定值(如步骤112)，那么语音装置提示游戏者重新输入运算结 果(如步骤113)，游戏者重新选择标识模块回答所述问题。
请参阅图3所示，若在步骤2之后，游戏者没有选择进行算术 运算(步骤IOO)而选择激活其它游戏(如步骤200),语音装置发 出语音导言(如步骤3)，列举若干个可供游戏者选择的游戏，其中 包括人机互动游戏及故事教育游戏。如果游戏者既不选择人机互动 游戏(如步骤400)也不选择故事教育游戏(如步骤500)，则语音 装置提示游戏者关闭游戏(如步骤600)。
现以游戏者选择人机互动游戏为例，游戏者进入人机互动游戏 后，语音装置提示游戏者进行游戏选择(步骤如401)，例如游戏者 选择A游戏则进入识字教学系统(步骤如402)，选择B游戏则进
入故事系统(如步骤405)。游戏者选择其一后，游戏开始(步骤 403或406)，随着游戏情节的不断展开，语音装置不断的发出语音 向游戏者提出问题使得游戏者参与该游戏之中，游戏者可以选择相 应标识模块来回答语音装置的提问，微处理单元10根据标识模块 的信息指示游戏情节按照游戏者选择的方向发展，直到游戏结束 (如步骤404或407)，从而实现了人机互动的目的。游戏结束后， 游戏者可以重新选择所想玩的游戏。
请参照图4所示，如果游戏者不选择人机互动游戏而选择进入 故事教育游戏(如步骤500)，同样语音装置提供一语音导言(如步 骤5)，指导游戏者选择所想听的故事。选择的方式也是通过标识模 块来识别，例如游戏者选择一标识模块，该标识模块上有一个太阳 图案，由于不同标识模块具有不同电子编码，所以微处理单元10 接收该带有太阳图案的标识模块的信息后，控制语音装置开始讲述 与太阳相关的故事或者与太阳相关的科技知识，直到故事结束(如 步骤501至步骤503)。此时，游戏者可接着选择不同的故事也可以 关闭该故事教育游戏(如步骤504)。
综上所述，本发明的交互式玩具系统通过与微处理单元10相 连接的读取模块21、第一射频天线22以及设置于卡片内的第二射 频天线23识别设置于标识模块中的标签24之电子编码，并将所获 得的电子编码传送至微处理单元10进行相应的处理，然后微处理 单元IO发出指令信号控制控制模块13及声音处理单元16，控制模 块13及声音处理单元16分别控制马达模块15及语音装置，从而 使交互式玩具产生相对应所述电子编码的动作及声音。再者，所述 交互式玩具系统通过USB模块17连接外部电子装置，可更新储存 在第一记忆单元11与第二记忆单元12的动作数据与声音数据。
综上所述，本发明交互式玩具系统及其控制方法通过上述实施 例及相关图式说明，己具体、详实的揭露了相关技术，使本领域的 技术人员可以据以实施。而以上所述的实施例只是用来说明本发 明，而不是用来限制本发明的，本发明的权利范围应由本发明的权 利要求来界定。至于本文中所述元件数目的改变或等效元件的代替 等仍都应属于本发明的权利范围。
权利要求
1. 一种交互式玩具系统，用于控制交互式玩具作出动作及发出声音，该交互式玩具系统包括一微处理单元；至少一记忆单元，与所述微处理单元连接用于存储各种动作数据及声音数据；一控制模块，与微处理单元连接，该控制模块通过所述微处理单元获得存储于记忆单元内相应的动作数据；一驱动模块，该驱动模块与控制模块连接，用于驱动交互式玩具的马达模块；一声音处理单元，分别连接微处理单元及一语音装置，并由微处理单元来控制声音处理单元获取记忆单元内相应的声音数据；至少一感测模块，感测游戏者的各种选择操作信息；其特征是所述交互式玩具系统还包括一射频识别模块，该射频识别模块具有与微处理单元连接的读取模块、与读取模块连接的第一射频天线以及若干个标识模块，该等标识模块上设有数字图案，且该等标识模块具有标签及与该标签相连的第二射频天线，该标签内存储有与数字图案相对应的电子编码。
2. 根据权利要求1所述的交互式玩具系统，其特征是该交互式玩 具系统还包括一 USB模块，该USB模块与所述微处理单元连接。
3. 根据权利要求1所述的交互式玩具系统，其特征是所述的感测模 块还与一接收装置连接。
4. 根据权利要求1所述的交互式玩具系统，其特征是所述的标识 模块为携带有数字图案的卡片。
5. —种交互式玩具系统的控制方法，其特征是，包括下列步骤a. 在一微处理单元内设置多种类型的游戏；b. 在一记忆单元内存储与各种游戏类型相应的动作数据及声音 数据；c. 一声音处理单元在微处理单元的控制下将记忆单元内的相应 声音数据经一语音装置发出声音；d. 提供若干个标识模块，在标识模块上设置数字图案、 一标签 及一第二射频天线，在标签内储存与数字图案相对应的电子编码；e. 根据语音装置发出的声音向一感测模块发送信号，微处理单 元根据感测模块感测的信号选择游戏类型；及f. 选择游戏的类型后，根据语音装置发出的声音，选择相应的 标识模块，使第二射频天线与一第一射频天线耦合，第一射频天线 将标签的电子编码通过一读取模块输送给微处理单元，微处理单元 识别该电子编码并根据该电子编码作出如下操作(1)控制声音处 理单元使语音装置发出声音；根据声音提示再次选择或/和(2)将 记忆单元内的动作数据输送给一控制模块，控制模块控制一驱动模 块使该驱动模块驱动交互式玩具作出相应的动作。
6. 根据权利要求5所述的交互式玩具系统的控制方法，其特征是 所述的微处理单元根据感测模块感测的信号选择算术运算游戏、人 机互动游戏及故事教育游戏。
7. 根据权利要求6所述的交互式玩具系统的控制方法，其特征是 在选择算术运算游戏后，微处理单元控制声音处理单元，声音处理 单元控制语音装置发出选择运算类型的声音；选择运算类型后，声 音处理单元控制语音装置发出运算问题声音；根据运算问题选择标 识模块，微处理单元识别标识模块内的电子编码并控制声音处理单 元使语音装置发出声音。
8. 根据权利要求6所述的交互式玩具系统的控制方法，其特征是 在选择故事教育游戏后，微处理单元控制声音处理单元，声音处理 单元控制语音装置发出故事选择声音；根据故事选择声音选择标签 模块，微处理单元识别标签模块内的电子编码并控制声音处理单元 使语音装置发出故事声音。
9. 根据权利要求6所述的交互式玩具系统的控制方法，其特征是-在选择人机互动游戏后，微处理单元控制声音处理单元，声音处理 单元控制语音装置发出互动游戏声音；在互动游戏进行过程中，声 音处理单元控制语音装置发出互动问题，根据语音装置发出的互动 问题选择标签模块，微处理单元识别标签模块内的电子编码并控制 互动游戏的进程。
全文摘要
本发明公开了一种交互式玩具系统，包括一微处理单元，内设有不同类型的游戏系统。一记忆单元与所述微处理单元连接用于存储各种动作资料及声音资料。一控制模块与微处理单元连接和一驱动模块，该驱动模块与一马达模块连接，所述控制模块透过所述微处理单元获得存储于记忆单元的动作资料。一声音处理单元分别连接微处理单元、记忆单元及语音装置。USB模块连接于所述微处理单元。一射频识别模块具有与微处理单元连接的读取模块、与读取模块连接的第一射频天线以及若干个标识模块，该等标识模块上设有一数字图案、与该数字图案相对应的标签及与该标签相连的第二射频天线，该标签内存储有与数字图案相对应的电子编码。
文档编号G09B19/00GK101376065SQ20071003008
公开日2009年3月4日 申请日期2007年8月31日 优先权日2007年8月31日
发明者张士节, 杨俊仪, 王风仁 申请人:富港电子(东莞)有限公司;正崴精密工业股份有限公司