CN101920115A - 电子宠物以及电子宠物互动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电子宠物以及电子宠物互动系统。此电子宠物包括一致动装置、一用于感测外界声光环境及接触式/非接触式刺激的感测装置、一用于相向传输来自此电子宠物以外的其他装置的信号的信号发射与接收装置，以及一处理器。本发明又提供一电子宠物互动系统，其包括至少一电子宠物、用于感测此电子宠物的位置以及使用者的生理状态的系统感测装置、一仿真体、一用以与电子宠物以及仿真体之间传输信号的系统信号发射与接收装置，以及一系统处理器。

Description

电子宠物以及电子宠物互动系统

技术领域

本发明涉及一种电子宠物以及电子宠物互动系统，且特别是涉及一种具有感测能力与无线传输能力的电子宠物以及电子宠物互动系统。

背景技术

随着电子科技的发展，机器人变得越来越普及。为了娱乐目的而存在的机器人也越来越多种，例如Sony的AIBO机器狗、Silverlit Electronics的i-Cybie机器狗与Honda的ASIMO机器人。此类机器人多半具备一定的感测与辨识能力，例如位置感测，用以协调其自身的动作且与使用者或环境互动。然而，若欲设计此类机器人在水中被使用时，要同时兼顾其与使用者或环境互动的能力的困难度会大大提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子宠物以及电子宠物互动系统，以解决上述问题。

本发明的目的是这样实现的，即提供一种电子宠物，其包括用以致动电子宠物进行移动的致动装置、感测装置，其感测外界环境的光线与声音、接触式或非接触式刺激并产生感测信号、信号发射与接收装置，其双向传输来自电子宠物以外的其他装置的信号并产生外界装置信号、以及一处理器。其中，感测装置传送感测信号至处理器，信号发射与接收装置传送外界装置信号至处理器，且处理器运算感测信号与外界装置信号并控制致动装置、感测装置与信号发射与接收装置。

本发明又提供一种电子宠物互动系统，其包括至少一个电子宠物、系统感测装置，用以感测电子宠物的位置(含头部朝向角度)以及使用者的生理状态，并产生系统感测信号、仿真体，其中仿真体将其受到的刺激转换为仿真体信号、系统信号发射与接收装置，其中电子宠物以及仿真体分别传送电子宠物信号以及仿真体信号至系统信号发射与接收装置、以及一系统处理器。其中，系统感测装置传送系统感测信号至系统处理器，系统信号发射与接收装置传送电子宠物信号以及仿真体信号至系统处理器，系统处理器运算系统感测信号、电子宠物信号以及仿真体信号，并控制系统信号发射与接收装置且通过控制系统信号发射与接收装置再控制电子宠物与仿真体。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A为依据本发明一实施例的电子宠物透视示意图；

图1B为依据本发明一实施例的电子宠物示意图；

图1C为依据本发明一实施例的电子宠物外观示意图；

图1D为依据本发明一实施例的电子宠物侧视示意图；

图1E为依据本发明一实施例的电子宠物侧视示意图；

图1F为根据本发明一实施例的防水装置的剖面示意图；

图1G为根据本发明另一实施例的防水装置的剖面示意图；

图2A为依据本发明一实施例的电子宠物以及宠物互动系统示意图；

图2B为依据本发明一实施例的电子宠物以及宠物互动系统示意图。

主要元件符号说明

100、101：电子宠物

102：致动装置

104：感测装置

106：信号发射与接收装置

108：处理器

110：非接触式充电装置

112：光源

114：侧盖板

116：前盖板

118：发光装置

120：透明腔室

122、122’：吸水组件

124：盖子

130：主体外壳

132：轴心

134：防水装置

136：培林

138：防水材料层

140：油封

142：贯孔

146：作动装置

200、300：宠物互动系统

201：使用者

204：系统感测装置

206：系统信号发射与接收装置

208：系统处理器

210：非接触式充电座

212：仿真体

214：底板

216：感测器

具体实施方式

与使用者以及环境互动是电子宠物非常重要的特点，因为若缺少这些特质，电子宠物的拟真能力将低落许多，也无法带给使用者如同一般宠物带来的满足感。水中的电子宠物，虽然与众不同，但若希望充分地与使用者以及环境互动，却很难在技术上达成。设想若有一种水中的电子宠物能直接因为使用者的触摸、拍打、话语或体温，或能根据环境的光线、温度或含氧量而产生虚拟的情绪变化，该是能带给使用者多大的满足感？这只电子宠物还能随着使用者在鱼缸旁的手而摆动，跟随使用者移动，行影不离，或随着它听到的音乐起舞。

先前发明人提出一种潜水装置(Diving Device)，如美国专利申请案公开号2008/0053359，其为一种通过改变潜水装置的体积而控制浮潜的潜水装置。此案提供的潜水装置包括一密封主体以及一致动器。密封主体具可挠部分，其安置于密封主体的一部分上。通过致动器的控制，可挠部分可以凹陷与突出，以改变潜水装置的整体体积，进而改变潜水装置受到的浮力使其向上或向下浮沉移动。利用此潜水装置即可设计制作一种适应于水中环境并用于娱乐目的的电子宠物。

在本案中，发明人更进一步提出功能进阶版的电子宠物，其可适应于水中环境并用于娱乐目的。

在此发展出一种电子宠物。除了希望能够有进一步的互动，更希望能够无时无刻的注意使用者；为了让使用者有如此的感觉，电子宠物可以具备侦测使用者所在位置的感测元件及控制电子宠物随时将头朝向使用者的驱动位移元件，以让使用者觉得自己被电子宠物注视着。除了对使用者之外，电子宠物还会对其他的声音有反应。另外，若电子宠物位于水中，使用者也能够通过仿真体来虚拟地触摸到它。使用者还能够通过虚拟地触摸做更直接的互动(拍打、抚摸、搔痒、摇晃、怒骂)，并且此电子宠物也能辨别白天或黑夜，并且对周遭环境有反应(光线、温度、含氧量)，而能产生情绪反应。为了实际表现情绪反应，电子宠物可以具备模拟真实生物的元件，例如可以移动的盖板，其用以模拟真实生物的鳍片或脸孔。

请参照图1A，其为依据本发明的一实施例的电子宠物透视示意图。依据本发明的一实施例，一电子宠物100可以与使用者互动，且其具有一致动装置102、一感测装置104、一信号发射与接收装置106以及一处理器108。

电子宠物100的致动装置102可以包括螺旋桨或潜水装置，例如美国专利申请案公开号2008/0053359的潜水装置，在此加入本说明书的内容中作为参照，也可采用螺旋桨与潜水装置的组合。

电子宠物100的感测装置104包括例如光感测器、声感测器、超宽频(Ultra-wide band；UWB)感测器其中一种，或以上任意的组合。感测装置104能感测外界环境的变化，例如光线与声音的变化，并产生感测信号。感测装置104可以利用光波或声波来感测使用者以及电子宠物100的位置，或更可以利用超宽频感测器来感测使用者的生理状态以推知其情绪。上述对于外在环境变化的感测，可根据设计上的需要而调整，或是配合宠物互动系统的设计而调整。

信号发射与接收装置106可以包括红外线发射与接收器或是无线电波发射与接收器其中一种，或两者的组合。故信号发射与接收装置106可利用红外线发射与接收器或无线电波发射与接收器接收来自其他装置的信号，并产生外界装置信号。

感测装置104与信号发射与接收装置106会分别传送感测信号与外界装置信号至处理器108进行运算，而处理器108可以根据感测信号与外界装置信号或内部资讯控制致动装置102、感测装置104以及信号发射与接收装置106，使得信号发射与接收装置106发射信号。

在本发明的一实施例，上述的电子宠物100可以是一个水之械。此相关设计可参照与本案相同发明人所提出，美国专利申请案公开号2008/0053359所揭露的潜水装置(Diving Device)。而此水之械的设计，如图1A所示，在外观上是运用外观近似宠物鱼的模拟器，而其设计可防水，并且可以根据美国专利申请案公开号2008/0053359所揭露的控制机制，使其在水中可以向上或向下浮沉移动。

此如图1A所示外观设计成近似宠物鱼的电子宠物100，除了希望能够有进一步的互动，更希望能够无时无刻的注意使用者。除了对使用者之外，还会对其他的声音有反应。另外，若电子宠物位于水中，使用者也能够通过仿真体虚拟地触摸到它。使用者还能够通过虚拟地触摸做更直接的互动(拍打、抚摸、搔痒、摇晃、怒骂)，并且此电子宠物更能辨别白天或黑夜，并且对周遭环境有反应(光线、温度、含氧量)，而产生情绪反应。因此在一实施例中，此电子宠物100更具备至少一个侧盖板114(图1A中绘示两个)以及一个前盖板116。

侧盖板114与前盖板116可以受到处理器108控制，例如，处理器108可以根据感测信号与外界装置信号或处理器108的内部资讯，控制侧盖板114的摆动，使侧盖板114模拟鱼的鳍片的动作，又例如以摆动侧盖板114来表达高兴的情绪。处理器108也可以控制前盖板116，使前盖板116模拟真实生物的脸孔，例如在前盖板116以光线来呈现出笑脸等。此电子宠物100更可以包括一个光源112，此光源112可以如同侧盖板114与前盖板116，受到处理器108的控制，以在不同的状况下发射不同样式的光。此光源112可以为一个激光光源。

请参照图1B，其为依据本发明的一实施例的电子宠物外观示意图。在图1B中可以清楚地看到光源112、前盖板116与致动装置102构成使用者看到电子宠物100时最主要的部分，因此光源112、前盖板116与致动装置102或甚至侧盖板114的变化可以让使用者清楚地感受到电子宠物100呈现的情绪变化。

接着，请参照图1C，其为依据本发明的一实施例的电子宠物外观示意图。根据此实施例，电子宠物100内部可以更包括多个发光装置118；当前盖板116移动时，发光装置118可以被暴露，且发光装置118接受处理器108的控制，在不同的状况下发射不同样式的光。此些发光装置118可以为多个发光二极管。前盖板116的移动以及发光装置118的变化可以让使用者更清楚地感受到电子宠物100呈现的情绪变化。

而为了使电子宠物100能够长期的运作而不用将其自容器中取出充电，电子宠物100更可以包括一非接触式充电装置110(请参照图1A)。请参照图2A，其中处理器108控制致动装置102使电子宠物的充电装置110接近非接触式充电座210而进行充电，故电子宠物100能长时间在水中运作，而不需将其自水中取出充电，使其行为与真实鱼类更为接近。

此外，电子宠物100更可以包括一漏水侦测装置，如图1D与1E所示，其各为依据本发明一实施例的电子宠物侧视示意图。漏水侦测装置包括一透明腔室120，其具有一吸水组件122。若电子宠物100内部有漏水的现象，水分会流至透明腔室120中且被吸水组件122吸收。吸水组件122吸收水分后会产生变化，而成为已吸水组件122’，会膨胀以及变色，让使用者得知电子宠物100内部有漏水的现象。此外，透明腔室120可再包括一盖子124，让使用者得以经由盖子124替换充满水分的吸水组件122’。

再者，电子宠物100可以包括一防水装置，如图1F所示，其为根据本发明一实施例的防水装置的剖面示意图。轴心132分别用以连接位于电子宠物100主体外壳130内侧(I方向)的作动装置与位于外侧(II方向)驱动元件。而此防水装置134则是配置在轴心132上。在一实施例中，此防水装置134包括至少两组培林(Bear Ring)136、一防水材料层138与两组油封140。而此轴心132与防水装置134则是位于配置在主体外壳130上的一个贯孔(Penetrating Hole)142内上。

在一实施例中，此轴心132若是以直线拉动(如图1F所示)，例如抽插或是活塞运动，则此防水装置134可以改用铜套轴承或其他防水轴承等取代，此也为本发明所属的范畴。而前述位于外侧(II方向)的驱动元件例如是对配置于电子宠物100外侧的致动装置102的作动，也可以是例如对侧盖板114的摆动，使侧盖板114模拟鱼的鳍片的动作，也可以是控制前盖板116上下移动的作动。而轴心132可能是电子宠物100某一作动元件的轴心或拉杆元件。

防水材料层138例如是使用黄油。培林136以及防水材料层138与紧密接触。在此防水装置134中，水分可以被在贯孔142内的培林136以及防水材料层138隔绝。轴心132可以自由转动，水也会被黄油绝对阻隔住，而轴心132、培林136与防水材料层138也可以沿着一平行轴心的方向移动。

请参照图1G，在一实施例中，轴心132分别连接位于电子宠物100主体外壳130内侧(I方向)的作动装置146与位于外侧(II方向)驱动元件，例如致动装置102。而此具有培林、防水材料层与油封的防水装置134，置于贯孔142内，而轴心132则贯穿整个防水装置134，以防止外侧(II方向)的水流入电子宠物100内。

请参照图2A，其为依据本发明的一实施例的电子宠物以及电子宠物互动系统示意图。本发明的实施例提出一种使用上述电子宠物100的一宠物互动系统200，其可整合于容纳此电子宠物100的容器、例如一水缸中，用以与使用者201互动，并协调此电子宠物100或此容器中多个电子宠物的运作。此宠物互动系统200包括至少一个上述电子宠物100、系统感测装置204、系统信号发射与接收装置206、系统处理器208以及仿真体212。此宠物互动系统200可以另包括一底板214与一非接触式充电座210。

此宠物互动系统200的系统感测装置204，可以感测使用者201的生理状态与位置，或者更进一步地感测电子宠物100的位置，并产生一系统感测信号。此宠物互动系统200具有一设置于容器下方的底板214，此底板214设置于上述电子宠物100可活动的区域范围内，而其上可依照一定的设计而铺设多个感测器，例如图2A中的感测器216，用以感测电子宠物的位置。感测器216可感测电子宠物100目前的位置，或是多个电子宠物100相对的位置，并且传送信号至宠物互动系统200的系统感测装置204。

为了能让系统感测装置204利用光波或声波感测使用者的互动讯息，或更利用超宽频感测器感测使用者的生理状态以推知其情绪，在一实施例中，系统感测装置204包括一光感测器、一声感测器、一超宽频(Ultra-wide band；UWB)感测器或以上任意组合。此声感测器可以判定声音的方向，例如从左侧而来或是从右侧而来，据以对应做出反应。

上述实施例中所采用的超宽频(UWB)感测器，可以是由工研院所研发，应用超宽频(UWB)雷达技术所达成的「超宽频非接触式感测器」。此超宽频非接触式感测器不需接触人体即可测量人体胸腔的微小位移，可同时测量呼吸与心跳等生理参数，此常作为医疗保健的用途。UWB技术以短脉冲电波来侦测，电磁波只有手机的百分之一，长时间监测仍是十分方便与舒适。目前可应用于生理监视、保全、防碰撞机制、定位系统。

本实施例所提出的宠物互动系统200，更提出一种可以与水中活动的电子宠物100进行互动的媒介，也就是提出一种仿真体212，可以作为使用者201与水中的电子宠物100进行互动行为模式的讯息传递装置。此仿真体212类似一遥控器，可以将使用者201施加于仿真体212上的动作，或是仿真体212感测到的环境变化，或是仿真体212从使用者201身上所感测到的生理信号等，转换为传递信号，亦即仿真体会将其受到的刺激转换为仿真体信号，并直接传输仿真体信号至电子宠物100，或是传输至宠物互动系统200内的系统信号发射与接收装置206，以进行与使用者201之间的互动。电子宠物100也可以直接传送电子宠物信号至系统信号发射与接收装置206。

此仿真体212可具有一或多个动作感测器(Motion sensor)，例如是加速度感测器或陀螺仪等。使用者201施加于仿真体212上的动作，例如拍打、抚摸、摇晃与说话等等，皆可以被仿真体212转换成仿真体信号传送，而传输信号的方式可以为通过无线电波传输或其他无线传输方式。而仿真体212除了将讯息传达给宠物互动系统200外，也会根据使用者所欲传递讯息的动作，予以适当的作动反应，例如会发出声音或是震动等等。另外，仿真体212也可以根据宠物互动系统200或电子宠物100的状态，反馈信号或动作给使用者，例如当电子宠物100快速移动时，仿真体212可以跟着振动，使得使用者通过手持仿真体212而能够感受到电子宠物100快速移动的振动互动。

跟一般遥控器不同的是，仿真体212可视为电子宠物的复制品，通过上述仿真体212的各式感测器以及仿真体212与宠物互动系统200及电子宠物100之间的信号传输，可以让使用者觉得自己直接触摸电子宠物、甚至与电子宠物达到互动，例如可通过将仿真体制作成与电子宠物相同的外观来达到真实感。此外，仿真体212可以包括温度感测器、动作感测器、光感测器、声感测器或以上任意组合，以感测使用者生理状态、感测环境声光状态等。

而系统信号发射与接收装置206可以进行电子宠物100以及仿真体212之间信号的传输；电子宠物以及仿真体分别传送电子宠物信号以及仿真体信号至系统信号发射与接收装置。传输信号的方式可以为通过无线电波传输或其他无线传输。此系统处理器208例如是一核心系统，其可以处理来自于其他各元件的信号，并协调其他各元件的运作。例如，系统感测装置204传送系统感测信号至系统处理器208，系统信号发射与接收装置206传送电子宠物信号以及仿真体信号至系统处理器208，系统处理器208运算系统感测信号、电子宠物信号以及仿真体信号，并控制系统信号发射与接收装置206且通过控制系统信号发射与接收装置206再控制该电子宠物100与该仿真体212。此宠物互动系统200又可包括非接触式充电座210，以让电子宠物100在自行侦测低电量时，前往非接触式充电座210附近，并且进行充电。

请参照图2B，其为依据本发明的一实施例的电子宠物以及宠物互动系统示意图。图2B所示的宠物互动系统300类似图2A所示的宠物互动系统200，不同之处在于宠物互动系统300具有两个以上的电子宠物100与101。每一电子宠物皆可以依照上述与使用者201、仿真体212以及宠物互动系统互动，并且更可以与彼此或更多其他的电子宠物互动。

虽然结合以上诸项实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (24)

1.一种电子宠物，包括：

致动装置，用以致动该电子宠物进行移动；

感测装置，其感测外界环境的光线与声音，并产生一感测信号；

信号发射与接收装置，其接收来自该电子宠物以外的其他装置的信号，并产生一外界装置信号；以及

处理器，其中该感测装置传送该感测信号至该处理器，该信号发射与接收装置传送该外界装置信号至该处理器，且该处理器运算该感测信号与该外界装置信号并控制该致动装置、该感测装置与该信号发射与接收装置。

2.如权利要求1所述的电子宠物，还包括非接触式充电装置，其中该处理器控制该致动装置使该电子宠物的该充电装置接近该非接触式充电座而进行充电。

3.如权利要求1所述的电子宠物，还包括至少一侧盖板，其中该处理器控制该侧盖板。

4.如权利要求1所述的电子宠物，还包括前盖板，其中该处理器控制该前盖板。

5.如权利要求1所述的电子宠物，还包括光源，其中该处理器控制该光源。

6.如权利要求4所述的电子宠物，还包括多个发光装置，其中该处理器控制该些发光装置，且当该前盖板移动时，该些发光装置被暴露。

7.如权利要求1所述的电子宠物，其中该感测装置包括光感测器、声感测器、超宽频感测器、一组或多组压力感测器、动作感测器或以上的任意组合。

8.如权利要求1所述的电子宠物，其中该信号发射与接收装置包括红外线发射与接收器、无线电波发射与接收器或以上之组合。

9.如权利要求1所述的电子宠物，还包括漏水侦测装置，该漏水侦测装置包括：

透明腔室；

吸水组件，其中该吸水组件放置于该透明腔室中。

10.如权利要求9所述的电子宠物，其中当该吸水组件吸收水分时，该吸水组件膨胀以及变色。

11.如权利要求1所述的电子宠物，还包括防水装置，配置在该电子宠物的一贯孔内，而该防水装置配置穿过该贯孔的轴心上，而该防水装置与该贯孔的管壁紧密接触，形成双向防水及抗压。

12.如权利要求11所述的电子宠物，其中该防水装置包括两组培林、一防水材料层以及两组油封堆叠而成，在该防水材料层两侧分别具有一该培林，而每一该培林外侧具有一该油封，其中该二油封且彼此朝向相反的面向，其中该些培林以及该防水材料层连接该轴心且与该贯孔的管壁紧密接触，形成双向防水及抗压。

13.如权利要求11所述的电子宠物，其中该防水装置配置穿过该致动装置的轴心上。

14.如权利要求11所述的电子宠物，其中若该穿孔管的轴心是以直线作动，则该防水装置包括一铜套轴承。

15.如权利要求1所述的电子宠物，还包括一仿真体，其中该仿真体用以提供该电子宠物一感应信号。

16.如权利要求15所述的电子宠物，其中该仿真体据以对该感应信号做一反应动作。

17.如权利要求1所述的电子宠物，其中该仿真体包括温度感测器、动作感测器、光感测器、声感测器、压力感测器、加速度感测器、陀螺仪或以上的任意组合，用以根据外部环境或使用者的动作而产生该感应信号。

18.一种电子宠物互动系统，其包括：

至少一电子宠物；

系统感测装置，其感测该电子宠物的位置以及一使用者的生理状态，并产生一系统感测信号；

仿真体，该仿真体将其受到的一刺激转换为一仿真体信号；

系统信号发射与接收装置，其中该电子宠物以及该仿真体分别传送一电子宠物信号以及该仿真体信号至该系统信号发射与接收装置；以及

系统处理器，其中该系统感测装置传送该系统感测信号至该系统处理器，该系统信号发射与接收装置传送该电子宠物信号以及该仿真体信号至该系统处理器，该系统处理器运算该系统感测信号、该电子宠物信号以及该仿真体信号，并控制该系统信号发射与接收装置且通过控制该系统信号发射与接收装置再控制该电子宠物与该仿真体。

19.如权利要求18所述的电子宠物互动系统，还包括一底板，其包括多个感测器且置于该电子宠物的一活动区域下方，用以置放该系统感测装置，以感测该电子宠物的位置以及该使用者的生理状态。

20.如权利要求18所述的电子宠物互动系统，还包括非接触式充电座，用以在一距离内对该电子宠物进行充电。

21.如权利要求18所述的电子宠物互动系统，其中该电子宠物包括：

致动装置，用以致动该电子宠物进行移动；

感测装置，其感测外界环境的光线与声音，并产生一感测信号；

信号发射与接收装置，其接收来自该电子宠物以外的其他装置的信号，并产生一外界装置信号；以及

处理器，其中该感测装置传送该感测信号至该处理器，该信号发射与接收装置传送该外界装置信号至该处理器，且该处理器运算该感测信号与该外界装置信号并控制该致动装置、该感测装置与该信号发射与接收装置。

22.如权利要求18所述的电子宠物互动系统，其中该系统感测装置包括一光感测器、一声感测器、一压力感测器、一超宽频感测器或以上任意组合。

23.如权利要求18所述的电子宠物互动系统，其中该仿真体包括温度感测器、动作感测器、光感测器、声感测器、压力感测器、加速度感测器、陀螺仪或以上的任意组合。

24.如权利要求18所述的电子宠物互动系统，其中该电子宠物以及该仿真体分别传送该电子宠物信号以及该仿真体信号至该系统信号发射与接收装置的方式为通过无线电波传输或其他无线传输。

Images