CN102279644A - 互动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种互动系统，包括一存储单元、一输入单元、一运算单元、一互动装置以及一控制单元。存储单元用以存储一互动事件以及一反应模式。互动事件具有一操作规则。操作规则对应反应模式。输入单元用以启动互动事件。运算单元电连接于存储单元与输入单元。在互动事件启动后，运算单元用以判断一操作行为是否符合操作规则。当操作行为符合操作规则时，运算单元产生一判断结果。控制单元电连接于运算单元并且与互动装置形成通信。控制单元用以根据判断结果输出一控制信号至互动装置。控制信号控制互动装置执行反应模式。本发明的互动系统可以让使用者与互动装置进行实时互动。

Description

互动系统

技术领域

本发明涉及一种互动系统，特别是涉及一种可以让使用者与互动装置进行实时互动的互动系统。

背景技术

为了启发孩童学习的能力，目前市面上有许多传统的学习方式，例如：教学录像带以及有声书等。一般的教学录像带以及有声书利用夸张的视听效果来引起孩童的注意，但是单向式的学习方式仅给予孩童感官刺激，无法让孩童参与其中，因此无法持续地启发孩童的学习能力。

此外，随着科技的进步，也有许多利用多媒体教学软件来进行教学，但在内容上仍以传统图文介绍为主，仍为单向式的学习方法，因而缺乏学习的效果。再者，有些多媒体教学软件虽有虚拟互动角色，但缺乏与孩童实时互动，无法引起孩童的兴趣，所以学习效果有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种互动系统，可以让使用者与互动装置进行实时互动。

基于上述目的，本发明提供一种互动系统，包括一存储单元、一输入单元、一运算单元、一互动装置以及一控制单元。运算单元电连接于存储单元、输入单元与控制单元，且控制单元与互动装置形成通信。存储单元用以存储一互动事件以及一反应模式。互动事件具有一操作规则，且操作规则对应反应模式。输入单元用以启动互动事件。在互动事件启动后，运算单元用以判断一操作行为是否符合操作规则。当操作行为符合操作规则时，运算单元产生一判断结果。控制单元用以根据判断结果输出一控制信号至互动装置。控制信号控制互动装置执行对应的反应模式。于此实施例中，反应模式可以包括至少一反应，且反应可以选自下列群组的其中之一：动作、表情以及声音。

基于上述目的，本发明另提供一种互动系统，包括一互动装置以及一电子装置。电子装置包括一存储单元、一影像投影单元、一影像撷取单元、一运算单元以及一控制单元。运算单元电连接于存储单元、影像投影单元、影像撷取单元与控制单元，且控制单元与互动装置形成通信。存储单元用以存储一互动事件以及一反应模式。互动事件具有一操作规则。操作规则对应反应模式。影像投影单元用以产生一虚拟输入/显示界面，且虚拟输入/显示界面用以启动并显示互动事件。影像撷取单元用以撷取虚拟输入/显示界面。在互动事件启动后，运算单元用以判断关于虚拟输入/显示界面之一操作行为是否符合操作规则。当操作行为符合操作规则时，运算单元产生一判断结果。控制单元用以根据判断结果输出一控制信号至互动装置。控制信号控制互动装置执行对应的反应模式。于此实施例中，反应模式可以包括至少一反应，且反应可以选自下列群组的其中之一：动作、表情以及声音。

根据上述技术方案，本发明的互动系统至少具有下列优点及有益效果：本发明的互动系统可根据使用者的操作行为，实时地控制互动装置表现出对应的动作、表情及/或声音等反应。互动装置可以与使用者产生实时互动，所以能引起使用者的兴趣，而增加学习或娱乐的效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举多个实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的互动系统的功能方块图。

图2是显示单元显示互动事件的示意图。

图3是互动装置的六种反应模式的示意图。

图4是显示单元显示音阶学习事件的示意图。

图5是显示单元显示节拍计数事件的第一画面的示意图。

图6是显示单元显示节拍计数事件的第二画面的示意图。

图7是显示单元显示节拍计数事件的第三画面的示意图。

图8是显示单元显示记忆事件的画面的示意图。

图9是根据本发明另一实施例的互动系统的示意图。

图10是图9中的互动系统的功能方块图。

其中，附图标记说明如下：

1、1′    互动系统            10    存储单元

11        输入单元            12    运算单元

13        互动装置            14    控制单元

15        显示单元            16    电子装置

17        影像投影单元        18    影像撷取单元

20        虚拟输入/显示界面

具体实施方式

请参考图1，图1是根据本发明一实施例的互动系统1的功能方块图。如图1所示，互动系统1包括一储存单元10、一输入单元11、一运算单元12、一互动装置13、一控制单元14以及一显示单元15。运算单元12电连接于储存单元10、输入单元11与控制单元14，且控制单元14与互动装置13形成通信。于实际应用时，储存单元10可以是硬盘或其它具有数据储存功能的储存装置；输入单元11可以是按键、触控面板或其它具有指令输入功能的输入装置；运算单元12可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)或其它具有数据运算/处理功能的处理器；互动装置13可以是机器人或其它可根据输入指令产生动作、表情及/或声音的机械装置；控制单元14可以是具有信号收发功能的控制器；显示单元15可以是液晶显示器、有机发光二极管显示器、电浆显示器或其它具有影像显示功能的显示器。此外，控制单元14也可以整合于运算单元12中，并且控制单元14可以用无线或有线方式与互动装置13形成通信，视实际应用而定。

储存单元10用以储存一互动事件以及一反应模式，且显示单元15用以显示互动事件。请参考图2，图2是显示单元15显示互动事件的示意图。举例而言，互动事件可以是一音乐学习事件、一记忆事件、一猜拳事件或其它互动事件，如图2所示。音乐学习事件可以包括音高、音名、音符、音阶、音节、节拍以及曲调等音乐学习事件。于此实施例中，每一个互动事件分别具有一操作规则，而操作规则对应预先设定的反应模式。

输入单元11用以供使用者启动互动事件。在互动事件启动后，使用者可根据互动事件的内容利用输入单元11产生对应的操作行为。接着，运算单元12判断使用者的操作行为是否符合操作规则。当使用者的操作行为符合操作规则时，运算单元12产生一判断结果。接着，控制单元14根据判断结果输出一控制信号至互动装置13，以控制互动装置13执行对应的反应模式。反应模式包括至少一反应。换言之，反应模式可以是单一的反应，也可以是多个依序播放的反应，视实际应用而定。于此实施例中，反应可以是动作、表情、声音及其组合。

举例而言，如果本发明的互动装置13是机器人，可以通过控制机器人身上各部位的马达以产生不同的动作。此外，可在机器人脸上设置数组式发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，并且通过控制机器人脸上不同位置的发光二极管发光，以表现不同的表情。再者，可以预先储存不同的录音文件或音效文件于储存单元10中，再通过一扬声器播放相对应动作与表情的录音文件或音效文件，以发出不同的声音。

请参考图3，图3是互动装置13的六种反应模式的示意图。于此实施例中，互动装置13能分别表现出高兴(如图3(a)所示)、生气(如图3(b)所示)、无聊(如图3(c)所示)、干扰(如图3(d)所示)、比出剪刀(如图3(e)所示)以及无奈(如图3(f)所示)的反应模式。需说明的是，本发明的互动装置13所能表现的反应模式不以图3所绘示的为限，可根据实际应用而有其它不同的设计。

请参考图4，图4是显示单元15显示音阶学习事件的示意图。于此实施例中，音阶学习事件可以让使用者学习Do、Re、Mi、Fa、Sol、La以及Si的音阶位置。如图4所示，使用者利用输入单元11启动音阶学习事件后，一音阶为La的题目显示于显示单元15的上方，而所有的音阶符号显示于显示单元15的下方。此外，对应上述题目的预定答案La储存于储存单元10。

假如使用者利用输入单元11输入一指令选择La音符(即是本题目的正确答案)。此时，运算单元12判断使用者所输入的指令与预定答案相同，则运算单元12产生一答对的判断结果。接着，控制单元14根据答对的判断结果输出相对应的控制信号至互动装置13。由于使用者输入的指令为本题目的正确答案，控制信号控制互动装置13执行一高兴的反应模式，例如，机器人通过微笑的表情、上下挥动双手以及发出赞美的声音，表现出高兴的样子，如图3(a)所示。

假如使用者利用输入单元11输入一指令选择其它非La音符(即是本题目的错误答案)，例如，选择Do音符。此时，运算单元12判断使用者所输入的指令与预定答案相异，则运算单元12产生一答错的判断结果。接着，控制单元14根据答错的判断结果输出相对应的控制信号至互动装置13。由于使用者输入的指令为本题目的错误答案，控制信号控制互动装置13执行一生气的反应模式，例如，机器人通过生气的表情、左右挥动双手以及发出不悦的声音，表现出生气的样子，如图3(b)所示。

假如使用者停顿很久，使输入单元11闲置一预定时间(例如：三分钟)，在此预定时间过后，运算单元12会主动地产生一闲置的判断结果。接着，控制单元14根据闲置的判断结果输出相对应的控制信号至互动装置13。由于使用者未输入指令而使互动装置13闲置，控制信号控制互动装置13执行一无聊的反应模式，例如，机器人通过打哈欠的表情、摊开双手以及发出催促的声音，表现出无聊的样子，如图3(c)所示。

请参考图5至图7，图5是显示单元15显示节拍计数事件的第一画面的示意图，图6是显示单元15显示节拍计数事件的第二画面的示意图，而图7是显示单元15显示节拍计数事件的第三画面的示意图。于此实施例中，节拍计数事件可以让使用者学习掌控节拍速度。如图5所示，使用者利用输入单元11启动节拍计数事件后，显示单元15显示一节拍器，以供使用者根据此节拍器产生的节拍速度进行计数，例如，一秒为一拍。当使用者记忆节拍速度后，利用输入单元11输入一开始的指令。显示单元15显示“请数十拍”，以告知使用者依节拍器产生的节拍速度数十拍，而节拍器同时消失于显示单元15上，如图6所示。此时，一预定答案储存于储存单元10中，例如，本题的预定答案依据节拍器产生的节拍速度数十拍为十秒。

使用者依据心中记忆的节拍速度数十拍后，利用输入单元11输入一指令，表示到达十拍。在输入单元11闲置期间，也就是使用者于心中数节拍期间，运算单元12主动地产生一闲置的判断结果。控制单元14用以根据闲置的判断结果输出相对应的控制信号至互动装置13，以控制互动装置13执行一干扰的反应模式，例如，机器人通过发出声音与挥动双手干扰使用者，如图3(d)所示。同时，显示单元15也可以显示干扰使用者的画面，例如，于使用者输入开始的指令八秒后，显示单元15提前显示“十拍已到”的画面，如图7所示。

假如使用者在输入开始的指令十秒后(即是本题目的正确答案)，利用输入单元11输入一指令，表示到达十拍，运算单元12判断使用者所输入的指令与预定答案相同，则运算单元12产生答对的判断结果。控制单元14根据答对的判断结果输出相对应的控制信号至互动装置13，以控制互动装置13执行高兴的反应模式，如图3(a)所示。

假如使用者并非在输入开始的指令十秒后，例如，提前在输入开始的指令八秒后(即是本题目的错误答案)，利用输入单元11输入一指令，表示到达十拍，运算单元12判断使用者所输入的指令与预定答案相异，则运算单元12产生答错的判断结果。控制单元14根据答错的判断结果输出相对应的控制信号至互动装置13，以控制互动装置13执行生气的反应模式，如图3(b)所示。

于此实施例中，使用者也可以利用输入单元11输入一指令，以启动图2中的记忆事件。记忆事件可让使用者练习记忆一连串机器人的反应。在使用者利用输入单元11启动记忆事件后，使输入单元11闲置。在输入单元11闲置期间，运算单元12产生一闲置的判断结果。控制单元14根据闲置的判断结果输出相对应的控制信号至互动装置13，以控制互动装置13在输入单元11闲置期间依序执行多个反应，例如，互动装置13依序做出下列三个反应：如图3(a)所示的高兴反应、如图3(b)所示的生气反应以及如图3(c)所示的无聊反应。此时，一预定答案储存于储存单元10中(本题的预定答案是互动装置13依序做出高兴、生气以及无聊的反应模式)。

请参考图8，图8是显示单元15显示记忆事件的画面的示意图。如图8所示，显示单元15显示不同排序的反应模式，选项A是高兴→生气→无聊，选项B是无聊→生气→高兴，以及选项C是生气→无聊→高兴。

假如使用者利用输入单元11输入一指令，以选择选项A(即是本题目的正确答案)。此时，运算单元12判断使用者所输入的指令与预定答案相同，则运算单元12产生答对的判断结果。控制单元14根据答对的判断结果输出相对应的控制信号至互动装置13，以控制互动装置13执行高兴的反应模式，如图3(a)所示。

假如使用者利用输入单元11输入一指令，以选择选项B或C(即是本题目的错误答案)。此时，运算单元12判断使用者所输入的指令与预定答案相异，则运算单元12产生答错的判断结果。控制单元14根据答错的判断结果输出相对应的控制信号至互动装置13，以控制互动装置13执行生气的反应模式，如图3(b)所示。

假如使用者停顿很久，使输入单元11闲置预定时间(例如：三分钟)，在此预定时间过后，运算单元12主动地产生闲置的判断结果。控制单元14根据闲置的判断结果输出相对应的控制信号至互动装置13，以控制互动装置13执行无聊的反应模式，如图3(c)所示。

于此实施例中，使用者也可以利用输入单元11输入一指令，以启动图2中的猜拳事件。猜拳事件可以让使用者与机器人进行猜拳。当使用者利用输入单元11输入一指令以表示布时，运算单元12同时产生使用者已输入指令的判断结果。控制单元14根据此判断结果输出相对应的控制信号至互动装置13，以控制互动装置13执行一猜拳的反应模式。于此实施例中，互动装置13比出剪刀的形状表示剪刀，如图3(e)所示。此时，运算单元12判断互动装置13为赢家(预设剪刀胜布)，则运算单元12产生一赢家的判断结果。控制单元14根据赢家的判断结果输出相对应的控制信号至互动装置13，以控制互动装置13执行高兴的反应模式，如图3(a)所示。

承上，假如使用者利用输入单元11输入一指令以表示石头，且互动装置13比出剪刀的形状表示剪刀，如图3(e)所示，运算单元12判断互动装置13为输家(预设石头胜剪刀)，则运算单元12产生一输家的判断结果。控制单元14根据输家的判断结果输出相对应的控制信号至互动装置13，以控制互动装置13执行生气的反应模式，如图3(b)所示。

承上，假如使用者利用输入单元11输入一指令以表示剪刀，且互动装置13比出剪刀的形状表示剪刀，如图3(e)所示，运算单元12判断互动装置13与使用者平手，则运算单元12产生一平手的判断结果。控制单元14根据平手的判断结果输出相对应的控制信号至互动装置13，以控制互动装置13执行一平手的反应模式，例如，互动装置13通过摊开双手，表现出无奈的样子，如图3(f)所示。

请参考图9以及图10，图9是根据本发明另一实施例的互动系统1′的示意图，图10是图9中的互动系统1′的功能方块图。互动系统1′包括一互动装置13以及一电子装置16。电子装置16包括一储存单元10、一运算单元12、一控制单元14、一影像投影单元17以及一影像撷取单元18。运算单元12电连接于储存单元10、控制单元14、影像投影单元17与影像撷取单元18，且控制单元14与互动装置13形成通信。于实际应用时，影像投影单元17可以是投影机(projector)或其它具有投影功能的装置；而影像撷取单元18可以是电荷耦合组件摄影机(Charge-coupled Device camera，CCD camera)、互补金氧半导体摄影机(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor camera，CMOScamera)或其它主动像素感应器。

互动系统1′与上述的互动系统1的主要不同处在于互动系统1′将储存单元10、运算单元12、控制单元14整合于电子装置16中。此外，影像投影单元17用以产生一虚拟输入/显示界面20，如图9所示。虚拟输入/显示界面20用以显示互动事件，并且供使用者启动互动事件。影像撷取单元18用以撷取虚拟输入/显示界面20。在互动事件启动后，运算单元12用以判断关于虚拟输入/显示界面20的一操作行为是否符合对应启动的互动事件的操作规则。举例而言，当使用者在虚拟输入/显示界面20上进行操作时，影像撷取单元18会撷取对应虚拟输入/显示界面20的影像，并且将撷取的影像传送到运算单元12。接着运算单元12对撷取的影像进行影像辨识，以判断使用者的操作是否符合对应启动的互动事件的操作规则。不同的互动事件及其对应的操作规则已举例说明如上，在此不再赘述。此外，图10中与图1中所示相同标号的组件，其作用原理大致相同，在此也不再赘述。

根据上述技术方案，本发明的互动系统至少具有下列优点及有益效果：本发明的互动系统可以根据使用者的操作行为，实时地控制互动装置(例如机器人)表现出对应的动作、表情及/或声音等反应。互动装置可以与使用者产生实时互动，所以能引起使用者的兴趣，而增加学习或娱乐的效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (19)

1.一种互动系统，其特征在于，所述互动系统包括：

一存储单元，用以存储一互动事件以及一反应模式，所述互动事件具有一操作规则，所述操作规则对应所述反应模式；

一输入单元，用以启动所述互动事件；

一运算单元，电连接于所述存储单元与所述输入单元，在所述互动事件启动后，所述运算单元用以判断一操作行为是否符合所述操作规则，当所述操作行为符合所述操作规则时，所述运算单元产生一判断结果；

一互动装置；以及

一控制单元，电连接于所述运算单元并且与所述互动装置形成通信，所述控制单元用以根据所述判断结果输出一控制信号至所述互动装置，所述控制信号控制所述互动装置执行所述反应模式。

2.如权利要求1所述的互动系统，其特征在于，一预定答案存储于所述存储单元，所述操作行为是利用所述输入单元输入一指令，且所述操作规则是当所述指令与所述预定答案相同或相异时，所述运算单元产生所述判断结果。

3.如权利要求2所述的互动系统，其特征在于，所述互动事件是一音乐学习事件，且所述预定答案的形式以下列群组的其中之一表示：音高、音名、音符、音阶、音节、节拍以及曲调。

4.如权利要求1所述的互动系统，其特征在于，所述操作行为是使所述输入单元闲置一预定时间，且所述操作规则是在所述输入单元闲置所述预定时间后，所述运算单元产生所述判断结果。

5.如权利要求1所述的互动系统，其特征在于，所述互动事件是一节拍计数事件，所述操作行为是使所述输入单元闲置，所述操作规则是在所述输入单元闲置期间，所述运算单元产生所述判断结果，且在所述互动装置执行所述反应模式期间，一使用者根据所述节拍计数事件进行节拍计数。

6.如权利要求1所述的互动系统，其特征在于，所述反应模式包括多个反应，所述操作行为是使所述输入单元闲置，所述操作规则是在所述输入单元闲置期间，所述运算单元产生所述判断结果，且所述互动装置在所述输入单元闲置期间依序执行所述反应。

7.如权利要求1所述的互动系统，其特征在于，所述操作行为是利用所述输入单元输入一指令，所述操作规则是在所述指令输入的同时，所述运算单元产生所述判断结果。

8.如权利要求1所述的互动系统，其特征在于，所述反应模式包括至少一反应，且所述反应选自下列群组的其中之一：动作、表情以及声音。

9.如权利要求1所述的互动系统，其特征在于，所述互动系统更包括一显示单元，电连接于所述运算单元，所述显示单元用以显示所述互动事件。

10.如权利要求1所述的互动系统，其特征在于，所述互动装置是一机器人。

11.一种互动系统，其特征在于，所述互动系统包括：

一互动装置；以及

一电子装置，包括：

一存储单元，用以存储一互动事件以及一反应模式，所述互动事件具有一操作规则，所述操作规则对应所述反应模式；

一影像投影单元，用以产生一虚拟输入/显示界面，所述虚拟输入/显示界面用以启动并显示所述互动事件；

一影像撷取单元，用以撷取所述虚拟输入/显示界面；

一运算单元，电连接于所述存储单元、所述影像投影单元与所述影像撷取单元，在所述互动事件启动后，所述运算单元用以判断关于所述虚拟输入/显示界面之一操作行为是否符合所述操作规则，当所述操作行为符合所述操作规则时，所述运算单元产生一判断结果；以及

一控制单元，电连接于所述运算单元并且与所述互动装置形成通信，所述控制单元用以根据所述判断结果输出一控制信号至所述互动装置，所述控制信号控制所述互动装置执行所述反应模式。

12.如权利要求11所述的互动系统，其特征在于，一预定答案存储于所述存储单元，所述操作行为是利用所述虚拟输入/显示界面输入一指令，且所述操作规则是当所述指令与所述预定答案相同或相异时，所述运算单元产生所述判断结果。

13.如权利要求12所述的互动系统，其特征在于，所述互动事件是一音乐学习事件，且所述预定答案的形式以下列群组的其中之一表示：音高、音名、音符、音阶、音节、节拍以及曲调。

14.如权利要求11所述的互动系统，其特征在于，所述操作行为是使所述虚拟输入/显示界面闲置一预定时间，且所述操作规则是在所述虚拟输入/显示界面闲置所述预定时间后，所述运算单元产生所述判断结果。

15.如权利要求11所述的互动系统，其特征在于，所述互动事件是一节拍计数事件，所述操作行为是使所述虚拟输入/显示界面闲置，所述操作规则是在所述虚拟输入/显示界面闲置期间，所述运算单元产生所述判断结果，且在所述互动装置执行所述反应模式期间，一使用者根据所述节拍计数事件进行节拍计数。

16.如权利要求11所述的互动系统，其特征在于，所述反应模式包括多个反应，所述操作行为是使所述虚拟输入/显示界面闲置，所述操作规则是在所述虚拟输入/显示界面闲置期间，所述运算单元产生所述判断结果，且所述互动装置在所述虚拟输入/显示界面闲置期间依序执行所述反应。

17.如权利要求11所述的互动系统，其特征在于，所述操作行为是利用所述虚拟输入/显示界面输入一指令，所述操作规则是在所述指令输入的同时，所述运算单元产生所述判断结果。

18.如权利要求11所述的互动系统，其特征在于，所述反应模式包括至少一反应，且所述反应选自下列群组的其中之一：动作、表情以及声音。

19.如权利要求11所述的互动系统，其特征在于，所述互动装置是一机器人。

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