CN101327377A - 触摸感应玩具系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触摸感应玩具系统，其特征在于：它由感应器系统、信号处理系统、视觉反馈系统、音频反馈系统、动力系统以及电源系统组成，所述感应器系统与信号处理系统连接，所述信号处理系统分别与视觉反馈系统、音频反馈系统及动力系统连接，所述电源系统与信号处理系统连接。本发明可安装在任何装置上，特别是互动式玩具上，可给使用者提供一种无障碍的输入方式，只要使用者在玩具的不同部位轻轻触摸，即可激活相应的各种不同功能，操作简单方便，趣味性强。

Description

触摸感应玩具系统

技术领域：

本发明属于玩具的技术领域，特别涉及一种实现触摸感应玩具的系统。

背景技术：

目前，很多自动玩具车上都会有用于操控的机械开关或按钮，以便于控制玩具车的动作，如：按下“向前”或“向后”按钮，玩具车就会向前走或向后退。这些开关或按钮通常位于玩具车的车身表面，并凸出，以便于使用者操控，这就影响了玩具车的美观，而且必须用力操作，对小孩子来说，很多时候，需要用双手才能打开开关或按下按钮，非常不方便。有些玩具车的开关，连同其他如“开”“关”(电源)开关一起，可以凹进或隐藏在玩具车的底部，虽然玩具车看上去美观了，但操作性差的缺点还是没有改善，且增加了玩具车设计的复杂性。

发明内容：

本发明的目的就是为了克服现有玩具操作复杂的缺陷，公开了一种操作性极强的触摸感应玩具系统，它提供了一种可在任何装置，特别是玩具上执行的触摸感应的机械装置结构。触摸感应机械装置的使用，给使用者提供了一种互动式玩具的无障碍的输入方式，它消除了玩具上常用的按钮，可根据实物原型，完好地在玩具上还原其外形。

为达到以上目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种触摸感应玩具系统，其特征在于：它由感应器系统、信号处理系统、视觉反馈系统、音频反馈系统、动力系统以及电源系统组成，所述感应器系统与信号处理系统连接，所述信号处理系统分别与视觉反馈系统、音频反馈系统及动力系统连接，所述电源系统与信号处理系统连接。

所述感应器系统包含一个或多个感应器。

所述信号处理系统包含有节电模式的自动触发电路。

所述视觉反馈系统包含一个或多个视觉指示器。

所述视觉指示器包含一个或多个发光二极管或信号灯或液晶显示屏或它们的组合。

所述动力系统包含一个或多个电动机或伺服系统。

所述电源系统可分别直接地连接到所述感应器系统、视觉反馈系统、音频反馈系统及动力系统。

所述电源系统包含有电源切换电路。

本发明的优点在于：触摸感应系统，安装在任何装置上，特别是互动式玩具上，可给使用者提供一种无障碍的输入方式，只要使用者在玩具的不同部位轻轻触摸，即可激活相应的各种不同功能，操作简单方便，趣味性强。

附图说明：

附图1是本发明触摸感应玩具系统的示意图，其标示了玩具车实施例中几处触摸感应位置；

附图2是玩具车中几处触摸感应位置示意图；

附图3是按照一种优选方案配置的本发明的原理框图；

附图4是本发明信号处理系统的媒体控制模块单元电路图；

附图5是本发明音频反馈系统的音频驱动电路图；

附图6是本发明视觉反馈系统的光线驱动电路图；

附图7是本发明感应器系统的感应器电路图；

附图8是本发明实现唤醒提示功能的自动“开启”电路图；

附图9是本发明动力系统的动力驱动电路图；

附图10是本发明电源系统的电源驱动电路图；

附图11是本发明操作步骤的流程图；

附图12是本发明玩具车实施例的触摸方式操作图解；

附图13是本发明玩具车实施例的触摸状态图解。

具体实施方式：

附图1是玩具车中触摸感应玩具系统的典型示意图，使用者在其上可激活各种不同功能。例如，当触摸玩具车的车盖102时，玩具车可前行，而且带有视觉(如：前灯亮)和声音(如：语音“我要走了”)效果；当触摸玩具车的发动机舱104时，玩具车震动并发出发动机运行的声音；当触摸玩具车的后部106时，玩具车可后退，且伴有视觉(如：尾灯亮)和声音效果；当触摸玩具车的侧部108时，玩具车播放歌曲或音乐；当触摸玩具车的窗户110时，玩具车可播放语音录音，窗户发光以及可显示图象。

附图2是玩具车中触摸感应玩具系统的另一视图，它进一步显示了玩具车中触摸感应处的位置，包括前进位202，后退位206以及发动机声响效果位204。当触摸前进位202时，玩具车前行，且前灯亮及发出声音效果；当触摸后退位206时，玩具车后退，且尾灯亮及发出声音效果；当触摸位置204时，玩具车震动，尾灯亮，并发出发动机运行的声音；为了让使用者清楚知道控制的位置，通常在触摸感应的位置标贴上图形或指示，最好是流行而讨人喜欢的标识。

附图3是一种典型的触摸感应玩具车系统的原理框图。触摸感应玩具车系统由若干部分组成，包括感应器系统302，信号处理系统304，视觉反馈系统306，音频反馈系统308，动力系统310以及电源系统312。其中感应器系统302用于接受使用者输入信息；信号处理系统304与感应器系统302连接并检测输入信息；输入信息经信号处理系统304处理之后，输入到视觉反馈系统306和音频反馈系统308，分别给使用者提供视频和音频反馈；动力系统310可使玩具车移动；电源系统312则为整个系统提供电源，它可以连接到信号处理系统304，再通过处理系统304把电力输送到其它系统，也可以分别连接到其它的系统，直接为它们提供电源。

附图4是本发明信号处理系统的媒体控制单元电路，用于处理从感应器系统302接收而来的信号，并作出响应，再由其它不同的电路和系统提供反馈。在这个优选实施例中，媒体控制单元电路中包含处理器402，它被编程可根据不同的检测结果，播放不同的声音、激活光源和/或其它不同的电路。其中，处理器402有记忆存储器，储存若干音频录音或声音效果，以及其他重放声响效果所必须的信息。处理器402也有必要的信号处理能力和定时功能，可让玩具车实现不同的操作模式。例如，处理器402可以在输入脚86检测输入信号CAP_SENSOR1，当有输入信号时，作为响应，在输出脚97激活LED1，同时，又分别在输出脚2和10，使用MOTOR+和MOTOR-激活动力系统310。处理器402还可以通过使用者的预先编程或个性化地实现一连串的操作。

由电路控制的每一种操作，均可以通过直接(如：线控)或间接(如：使用无线电收发器)与处理器402进行通信而达到。另外，媒体控制单元电路也可以连接一些附加的硬件，并使它们能与处理器402互动通信，以增强或改变处理器402处理信号的能力，这些硬件包括附加的处理器、存储器、电子电路(例如：用于控制处理器402的其它输出电路和其它输入电路的无线控制，输出电路可控制光线、声响发出装置或发动机等，输入电路则对应遥控开关或按钮)。

附图5是本发明音频反馈系统的音频驱动电路，它包含音频芯片502，这芯片502可接收来自于媒体控制单元电路中处理器402的输出脚47(DACO)的信号，从而驱动扬声器504。当然，也可使用其它的装置产生声音或音频反馈。

附图6是本发明视觉反馈系统的光线驱动电路，它包括了若干数量的发光二极管(LED)组602、604及606，这些发光二极管通过媒体控制单元电路的控制，提供视觉信号的反馈。也可以使用其它的视觉反馈装置，如信号灯或液晶显示屏。

尽管我们讨论了视觉和音频反馈，实际上，我们也可以在玩具车上实现触摸的反馈，例如，如以上讨论过的，使用者只要触摸玩具车的发动机位置，玩具车就可以振动并发出“隆隆”的声音。

附图7是本发明感应器系统的感应器电路，它包括了从702到716的若干个感应器，使用者可以触摸它们，以发出光线、声音、动作和各种动态功能，而不再使用传统的开关和按钮。从702到716的若干个感应器是通过感应人体的静电而工作的，这些感应器的工作信号被信号处理系统304检测并处理，分别输出不同的信号给视觉反馈系统306、音频反馈系统308、动力系统310，从而产生视觉、声音、动态效果。在一个优选实施例中，感应器被置放于一个位置，当人触摸该位置时，就会激活其相应的功能。例如，触摸驾驶员旁边的窗户，它就会发出驾驶员的声音或语句，同时，窗户可发光并显示图像，如果驾驶员图像是一个著名人士的画像，其语音将会是他/她的名言或名句。又例如，当触摸前灯时，前灯将熄灭或发光。触摸的位置可以不标示，也可以贴上各种图案或标记。

另外，每种功能的运作也可取决于使用者触摸该位置的时间长短，例如，在释放玩具车之前，触摸它并保持一定时间(数秒)，玩具车会被触发工作，并按照预设的各种距离、速度和/或动作前行。参考附图12，标识121、122、123是嵌在车头盖的透明条，里面分别安装了可发出绿色、黄色、红色的发光二极管，其发光的组合如表1。

表1

触摸状态	121	122	123	功能
					不触摸	没颜色	没颜色	没颜色	玩具车不动

触摸1～2秒	没颜色	没颜色	红色	“低充电”状态，最大移动距离10米
					触摸3～4秒	没颜色	黄色	红色	“中充电”状态，最大移动距离15米
触摸5秒以上	绿色	黄色	红色	“高充电”状态，最大移动距离20米

当玩具车不被触摸时，标识121、122、123中的发光二极管都不发光，这时，玩具车静止不动，如1202所示状态。当触摸玩具车适当位置，并在释放玩具车之前，手指可保持在该位置一段时间，如1～2秒，标识121、122中的发光二极管不发光，而标识123中的红色发光二极管发光，表示玩具车处于“低充电”状态，释放玩具车后，玩具车将会按照预设的距离(如：10米)或时间移动，如1204及1206所示状态。同样地，重复以上动作，将手指保持在该位置3～4秒，标识121中的发光二极管不发光，而标识122、123中的发光二极管发光，分别发出黄色和红色光线，表示玩具车处于“中充电”状态，释放玩具车后，玩具车将会按照预设的距离(如：15米)或时间移动。再继续重复以上动作，将手指保持在该位置5秒以上，标识121、122、123中的发光二极管发光，并分别发出绿色、黄色、红色光线，表示玩具车处于“高充电”状态，释放玩具车后，玩具车将会按照预设的最远距离(如：20米)或时间移动。

当然，在玩具车上，用于显示所谓“充电”状态的视觉指示器，也有很多形式，附图13显示了“充电”指示功能在玩具车上的两种形式，其中一种形式1302玩具车上的标识用三组灯表示，每组灯由二个小灯组成，三组灯的颜色分别为绿色、黄色、红色，其组合如表2：

表2

触摸状态	1310	1320	1330	功能
					不触摸	没颜色	没颜色	没颜色	玩具车不动
触摸1～2秒	没颜色	没颜色	红色	“低充电”状态，最大移动距离10米
					触摸3～4秒	没颜色	黄色	红色	“中充电”状态，最大移动距离15米
触摸5秒以上	绿色	黄色	红色	“高充电”状态，最大移动距离20米

另外一种形式1304玩具车上的标识用一个图案表示，图案被分成三部分，每部分发光时，其颜色均为红色，其组合如表3：

表3

触摸状态	1312	1322	1332	功能
					不触摸	没颜色	没颜色	没颜色	玩具车不动
触摸1～2秒	没颜色	没颜色	红色	“低充电”状态，最大移动距离10米
					触摸3～4秒	没颜色	红色	红色	“中充电”状态，最大移动距离15米
触摸5秒以上	红色	红色	红色	“高充电”状态，最大移动距离20米

附图8是使用于媒体控制单元电路的自动触发“开启”电路，它用于保存媒体控制单元电路的能量，防止媒体控制单元电路总是处于开启状态而消耗能量。这将取决于在本电路中的各种电子元件(如电容和电阻)，如果它检测到感应器被触摸，自动“开启”电路将触发媒体控制单元电路周期性地被“唤醒”而工作。在本实施例中，自动触发“开启”电路每15毫秒就启动媒体控制单元电路一次。

附图9是本发明动力系统的动力驱动电路，它接收从媒体控制单元电路而来的信号，通过驱动发动机902而使玩具车移动。虽然图中只有一个电动机，但根据不同的玩具，有可能会驱动多个电动机或伺服系统，例如，对于机器人，可以用各自独立的电机去使他们的手臂运动。因此，多电动机或伺服系统是会被使用的。

附图10是本发明电源系统的电源驱动电路，它在电源系统312中，用于给整个系统中的各部分提供常规电力，包括媒体控制单元电路和动力驱动电路。有时，电源驱动电路使用集成电路功率调节器1002实现功能，图示的开关1004则用于电路电源的切换，即在电池1006和集成电路功率调节器1002之间切换。

附图11是触摸感应玩具系统的典型操作模式的流程图。在最初的步骤1102，系统(如：触摸感应玩具系统)在通电后被初始化(如：电源开关从“关”转换成“开”)，之后，触摸感应玩具系统将进入睡眠模式，因此，并没有任何动态的运行。一方面，触摸感应玩具系统经常在步骤1106“唤醒”启动感应器系统302及媒体控制单元电路执行检测，判定是否接收到输入信号。这里通常预设有节电模式，系统每15毫秒被“唤醒”一次，以便及时检测到输入信号。如果在步骤1108检测到有感应器被触摸，则操作将运行到步骤1110，在这里将会判定哪一个感应器被触摸到了。

动作1～动作6，分别用步骤1112A～1112F来表示，它将根据被接触到的感应器而对应地执行每一个动作。例如，如果位于玩具车车盖的第一个感应器被触摸，则1112A的动作1可被激活，玩具车前行，且前灯亮及发出声音效果，然后，触摸感应玩具系统进入步骤1114A，并判定感应器有否被触摸；如果感应器有被触摸，则返回到步骤1110，重复以上的动作；如果在步骤1114A，感应器没有被触摸，触摸感应玩具系统将继续运行到步骤1116A，在这里，将会判定由于对感应器的触摸(例如：第一个感应器)而触发的动作(例如：动作1)是否已经完成；如果没有完成，操作将返回到步骤1114；如果动作已经完成，操作将返回到步骤1104，触摸感应玩具系统将进入睡眠模式，从而保存能量。

正如以上的讨论，通过玩具车，我们展示了触摸感应系统的各个方面，然而，我们应注意到，这系统也可以应用到其他的交通工具，如飞机、轮船等。进一步地，这系统也可以用于玩具，如机器人、活动的画像、洋娃娃。例如，对于洋娃娃，开关通常被植入到洋娃娃手臂或身体的其他部分中，我们必须按压该开关，才能激活预设的功能(例如：能发出声音)。而使用所述的触摸感应系统，使用者只需轻触洋娃娃的手臂，就可以激活相同的功能。

所有图示的、与本公开技术有关的逻辑方块、模块及电路都可以通过集成电路、连接的终端或接入口实现功能。集成电路可以包括通用的处理器，数字信号处理器，特定应用的集成电路，可编程逻辑门排列或其他可编程逻辑装置，离散逻辑门或晶体管逻辑，离散硬件部件，电部件，光部件，机械部件，或它们的组合，它们被设计好以后，可以实现所述的功能，集成电路可以执行编码或指令，这些编码或指令可以在该集成电路内，或在该集成电路以外的设备，或两者兼而有之。通用的处理器可以是微处理器，但也可以是普通的处理器，控制器，微控制器或指定的机器。处理器可以作为组合计算装置来运行，例如：数字信号处理器与微处理器的组合，若干个微处理器的组合，与数字信号处理器芯片连接的一个或数个微处理器，或任意其他类似结构。

所述的与本公开技术有关的方法或运算法则的步骤，是可以直接通过硬件，或通过由处理器实现的软件模块来具体实施的，当然也可以通过以上两种方法的组合来实施。软件模块可以植于随机存取存储器、闪速存储器、只读存储器、电可编程序只读存储器、电可擦可编程只读存储器、寄存器、硬盘、可换磁盘、光盘，或其他形式的存储媒介。存储媒介被连接到处理器，处理器可以从存储媒介读取信息，也可以把信息写到存储媒介中。其中一种选择，存储媒介可以被集成到处理器中，处理器和存储媒介都可以嵌入到特定应用的集成电路中。此外，在某些技术领域，带有计算机程序的产品含有计算机只读媒介，而这些媒介包含了与一个或多个所公开技术领域有关的编码(例如：至少可由一台计算机运行)。而在某些技术领域，带有计算机程序的产品可能含有整套的资料。

以上的描述，可使本领域的技术人员制造和使用本公开技术。对这些技术而言，所有变化方案都将是显而易见的。在此定义的同类原理同样适用于本发明的范围内其他的技术领域。因此，本技术公开并不仅仅局限于以上图示或描述的技术领域，它亦覆盖与所公开的原理和新颖特征相一致的技术范围。

Claims (8)

1、一种触摸感应玩具系统，其特征在于：它由感应器系统、信号处理系统、视觉反馈系统、音频反馈系统、动力系统以及电源系统组成，所述感应器系统与信号处理系统连接，所述信号处理系统分别与视觉反馈系统、音频反馈系统及动力系统连接，所述电源系统与信号处理系统连接。

2、根据权利要求1所述的一种触摸感应玩具系统，其特征在于所述感应器系统包含一个或多个感应器。

3、根据权利要求1所述的一种触摸感应玩具系统，其特征在于所述信号处理系统包含有节电模式的自动触发电路。

4、根据权利要求1所述的一种触摸感应玩具系统，其特征在于所述视觉反馈系统包含一个或多个视觉指示器。

5、根据权利要求3所述的一种触摸感应玩具系统，其特征在于所述视觉指示器包含一个或多个发光二极管或信号灯或液晶显示屏或它们的组合。

6、根据权利要求1所述的一种触摸感应玩具系统，其特征在于所述动力系统包含一个或多个电动机或伺服系统。

7、根据权利要求1所述的一种触摸感应玩具系统，其特征在于所述电源系统可分别直接地连接到所述感应器系统、视觉反馈系统、

音频反馈系统及动力系统。

8、根据权利要求1所述的一种触摸感应玩具系统，其特征在于所述电源系统包含有电源切换电路。

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