CN104245071A - 一种循迹玩具的循迹方法、装置及其玩具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种循迹玩具的循迹方法,包括如下步骤:产生或设置一检测数据序列,使用该检测数据序列调制载波信号,得到调制后的载波信号;输出所述调制后的载波信号作为当前工作的检测单元的驱动信号,同时取得所述当前工作的检测单元的输出信号的交流分量;比较所述交流分量与所述产生或设置的检测数据序列是否相符,如相符,不输出与该当前工作的检测单元对应的转向控制信号;如不相符,输出与该当前工作的检测单元对应的转向控制信号一设定时间;轮换当前工作的检测单元与未工作的检测单元。本发明还涉及实现上述方法的装置及其玩具。实施本发明的循迹玩具的循迹方法、装置及其玩具,具有以下有益效果:对电源要求较低、判断较为准确、不易受到干扰。
Description
一种循迹玩具的循迹方法、 装置及其玩具 技术领域
本发明涉及玩具领域, 更具体地说, 涉及一种循迹玩具的循迹方 法、 装置及其玩具。
背景技术
循迹玩具是玩具市场中很有趣味性的一款产品, 可以单独玩, 也 可以互相竟赛; 其玩法第一步: 在白色纸上用黑色笔画一条实线, 线 可以是直的,也可以是弯曲的,使用者可根据自己喜好画线;第二步: 将玩具车(或者做成公仔形状的各种玩具)放在黑色线的起点, 打开 开关, 玩具就可以沿着黑色线走过去, 线弯曲的地方, 玩具会根据线 的弯转方向自动转弯, 实现循迹性; 目前市场上方案 (请参见图 1 ) 实现原理: 因为黑色纸与白色纸对红外线的吸收能力不同, 黑色纸吸 收能力强反射能力弱, 而白色纸反射能力强吸收能力弱, 于是红外探 头探测区域的颜色深浅不同时,会返回高低不同的电压信号, 根据返 回信号的状态, 判断玩具是跨在线上移动还是压在黑色线上, 如出现 压黑色线的状况, 则相应的调整马达转动方式, 使玩具转弯, 从而与 黑色线方向一致。 这一点, 在中国专利申请号为: 201020664994.6, 201120220318.2等专利中也有记载。 因此, 在现有技术中, 都是利用 对电平信号的判断来实现对转向及马达的控制的。由于需要判断电平 翻转信号, 因此对电压的稳定性要求极高, 同时易受其它红外线遥控 设备的干扰而出现误动作; 从图 1可以看到, 红外线探测装置的采样 端需用可调电阻调节其状态,因此每台设备出厂前都要进行精密调试, 从而导致生产难度大, 生产效率低; 可调电阻价格贵, 导致玩具成本 高; 红外发射管开机就一直处于发射状态, 左右易互相干扰; 红外发 射管开机就一直处于发射状态,耗电流大, 降低玩具内电池的使用寿 命。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述对电源的要 求高、 成本较高、 容易被干扰的缺陷, 提供一种对电源的要求较低、 成本较低、 不易被干扰的一种循迹玩具的循迹方法、 装置及其玩具。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种循迹玩具 的循迹方法,所述循迹玩具包括设置在其底部左右两侧的两个轮流工 作的检测单元, 所述循迹方法包括如下步骤:
A )产生或设置一检测数据序列, 使用该检测数据序列调制 红外发射管的载波信号, 得到调制后的载波信号;
B )输出所述调制后的载波信号作为当前工作的检测单元的 驱动信号,并同时取得所述当前工作的检测单元的输出信号的交流分 量;
C ) 比较所述交流分量与所述产生或设置的检测数据序列是 否相符, 如相符, 不输出与该当前工作的检测单元对应的转向控制信 号; 如不相符, 输出与该当前工作的检测单元对应的转向控制信号一 设定时间;
D )轮换当前工作的检测单元与未工作的检测单元, 并返回 步骤 B )。
更进一步地,所述检测数据序列包括其速率为大于 2kbps的脉沖 数据序列。
更进一步地,所述检测单元为发出红外线并接收被遮挡物反射红 外线的红外线对管; 其驱动波形是红外发射管的驱动波形, 其输出波 形是红外接收管的输出波形。
更进一步地, 所述步骤 D ) 中进一步包括如下步骤:
D1 )将所述当前工作的检测单元的红外发射管的驱动信号设 置在封锁电平并保持, 使其转换为未工作状态;
D2 )撤销当前未工作的检测单元的红外发射管的驱动信号封 锁电平, 使其转换为工作状态。
更进一步地, 所述步骤 C )进一步包括:
C1 )对所述取得的交流分量解码, 得到其内容; 所述内容包 括得到的电平序列或 /和相位;
C2 ) 比较所述解码得到的电平序列表示的内容与设置的检测 数据序列表示的内容是否相同或 /和相位是否一致, 如是, 判断为相 符; 否则, 判断为不相符。
更进一步地,所述转向控制信号为两个, 分别对应于所述两个检 测单元,一个所述转向控制信号的输出使得所述循迹玩具转向设定方 向。
本发明还涉及一种实现上述方法的装置,所述循迹玩具包括设置 在其底部左右两侧的两个轮流工作的检测单元, 所述装置包括:
调制单元: 用于产生或设置一检测数据序列, 使用该检测数 据调制红外发射管的载波信号, 得到调制后的载波信号;
驱动及信号接收单元: 用于输出所述调制后的载波信号作为 当前工作的检测单元的驱动信号,并同时取得所述当前工作的检测单 元的输出信号的交流分量;
比较及转向控制信号输出单元: 用于比较所述交流分量与所 述产生或设置的检测数据序列是否相符, 如相符, 不输出与该当前工 作的检测单元对应的转向控制信号; 如不相符,输出与该当前工作的 检测单元对应的转向控制信号一设定时间;
转换单元: 用于轮换当前工作的检测单元与未工作的检测单 元。
更进一步地, 所述转换单元进一步包括:
检测单元封锁模块: 用于将所述当前工作的检测单元的红外 发射管的驱动信号设置在封锁电平并保持, 使其转换为未工作状态; 检测单元封锁撤销模块: 用于撤销当前未工作的检测单元的 红外发射管的驱动信号封锁电平, 使其转换为工作状态。
更进一步地, 所述比较及转向控制信号输出单元进一步包括: 解码模块: 用于对所述取得的交流成分解码, 得到其内容; 比较模块: 用于比较所述解码得到的电平序列表示的内容与 设置的检测数据序列表示的内容是否相同或 /和相位是否一致, 如是, 判断为相符; 否则, 判断为不相符。
本发明还涉及一种循迹玩具,包括设置在其底部左右两侧的两个 轮流工作的检测单元、设置其底部且远离所述检测单元一端中部的导 向装置以及控制装置, 所述控制装置为所述检测单元提供驱动信号, 接收所述检测单元输出信号并依据所述接收到的信号控制所述导向 装置使所述循迹玩具调节行进方向;所述控制装置采用上述的循迹方 法进行循迹。
实施本发明的循迹玩具的循迹方法、装置及其玩具, 具有以下有 益效果: 由于使用设定的检测数据序列对载波信号进行调制, 且使用 调制后的载波信号发送到检测单元, 同时, 对该检测单元输出的、 由 于上述调制后的载波信号而得到的输出, 滤掉其直流成分,保留交流 成分,使用该交流成分判断并得到转向控制信号, 避免了使用电平来 判断, 所以其对电源要求较低、 判断较为准确、 不易受到干扰; 而交 替工作的检测单元进一步节省了电源消耗, 降低了成本。
附图说明
图 1是现有技术中循迹玩具的电路结构示意图;
图 2是本发明循迹玩具的循迹方法、装置及其玩具实施例中循迹 方法的流程图;
图 3是所述实施例中循迹装置的结构示意图;
图 4是所述实施例中循迹玩具的结构示意图;
图 5是所述实施例中循迹玩具的电原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。
如图 2所示,在本发明循迹玩具的循迹方法、装置及其玩具实施 例中, 该循迹玩具的循迹方法包括如下步骤:
步骤 S21 产生或设置检测数据序列, 用其调制载波, 得到调制 后的载波信号: 通常, 在现有技术中, 由于其采用电平翻转来判断循 迹玩具是否在正确的轨道上, 因此, 不会对用于驱动红外线检测装置 的载波信号进行调制,而是直接将载波信号输送到红外线检测装置作 为驱动信号。 但是, 在本实施例中, 由于采用取得红外线检测装置输 出的交流分量作为检测手段,所以需要产生或设置一个检测数据序列 , 并使用该检测数据序列对载波进行调制,使得上述红外检测装置发出 的红外线中携带设定的信息,再依据该红外线反射回来并被接收的信 号中的这些信息来判断循迹玩具是否处于轨迹之上,也就是是否需要 调节该循迹玩具的方向。 故设置或产生一个固定的监测数据序列, 并 用该检测数据序列不断地、 周期性地调节载波信号, 得到调制后的载 波信号, 作为红外检测装置的驱动信号; 在本实施例中, 检测数据序 列是其速率为大于 2kbps的脉沖数据序列; 例如, 一个速率为 5kbps 的脉沖数据序列。 筒单地讲,检测数据序列就是一个其速率在上述速 率范围内的脉沖串。对数据速率的限定是为了避开较为广泛使用的红 外遥控器发出信号的干扰。
步骤 S22输送该调制后的载波信号到当前工作的检测单元, 并 取得该检测单元输出信号的交流分量: 在本步骤中, 输出上述调制后 的载波信号作为当前工作的检测单元的驱动信号,并取得所述当前工 作的检测单元的输出信号的交流分量; 在本实施例中, 该循迹玩具包 括了在其底部左右两侧的两个轮流工作的检测单元,也就是说, 在一 个检测单元工作时, 另一个并不工作, 而在该处于工作状态的单元检 测完成后, 使得工作的这个检测单元停止工作, 并使原先不工作的另 一个检测单元开始工作, 如此循环往复; 而这些检测单元为发出红外 线并接收被遮挡物反射红外线的红外线对管;其驱动波形是红外发射
管的驱动波形, 其输出波形是红外接收管的输出波形。 也就是说, 这 些调制后的载波信号输送到当前工作的红外线对管的发射管上作为 发射驱动波形 (或信号), 该当前工作的红外线对管的发射管发出红 外线光,这些红外线光中携带有设定的信息,并在遇到阻挡物(例如, 该循迹玩具运动的平面或纸面)后产生反射,反射光被该红外线对管 的接收管接收, 该接收管因此产生输出信号, 在本步骤中, 取得这些 输出信号的交流分量并送出。
步骤 S23 对取得的交流分量解码, 得到其数据: 在本步骤中, 将上述步骤中得到的交流分量输送到控制单元或控制装置中,在本实 施例中, 该控制单元或装置是一个 MCU; 在该 MCU中, 对得到的 交流分量(如果红外对管的发射的红外线没有被循迹玩具运动的平面 上的黑色轨迹吸收, 该交流分量实际上是检测数据的交流部分)进行 解码, 得到其表示的数据。 在本步骤中, 该数据不仅仅是一个电平序 列, 在再解码的同时, 还会取得表示该接收到的信号的相位, 该相位 也是上述数据的一个重要组成部分。
步骤 S24得到的数据与检测数据相符? 在本步骤中, 判断解码 得到的电平序列表示的内容与设置的检测数据序列表示的内容是否 相同或 /和相位是否一致, 如是, 判断为相符, 表示循迹玩具的方向 不需要调节, 执行步骤 S25; ; 否则, 判断为不相符, 表示循迹玩具 的方向需要调节, 执行步骤 S26。 在本实施例中, 解码得到的数据包 括电平序列或 /和相位; 在一种情况下, 得到的数据是一系列的、 具 有一定幅度电平的脉沖以及这些脉沖的相位,这些脉沖表示一个特定 的内容, 在设置检测数据序列时, 该内容已经确定, 例如, 设置为 "1001" , 如果解码后的脉沖序列表示的也是 "1001" , 则表示其数据 内容相同; 在本步骤中, 就需要分别比较这些脉沖序列及其相位是否 与比较所述解码得到的内容与设置的检测数据内容是否相同且相位 是否一致, 如是, 判断为相符; 否则, 判断为不相符; 在另外一些情
况下, 也可以只得到其中一项或只判断其中一项。 只要确认发射的光 信号并没有被黑线吸收, 而是基本上完全反馈回来即可。
步骤 S25 不输出与该检测单元对应的转向控制信号: 在本步骤 中, 由于上述经过解码得到的数据与设定的检测数据相符,表明循迹 玩具在正确的轨迹上、 至少当前不需要调节其运动方向, 所以, 不输 出转向控制信号, 保持该循迹玩具的运动方向。 在本实施例中, 转向 控制信号为两个, 分别对应于两个检测单元, 一个转向控制信号的输 出使得循迹玩具转向设定方向。 请参见图 5, 在图 5中, 转向控制信 号被标记为 "right" 和 "left" ,分别由不同的输出端口输出, 这两个 转向控制信号分别对应于不同的检测单元, 例如, 信号 "right" 对应 于设置在玩具左边的检测单元,当该检测单元检测输出的信号与设定 的检测数据内容相符时, 不输出该信号; 而当该检测单元检测输出的 信号与设定的检测数据内容不相符时,输出该信号, 使得循迹玩具的 前进方向向右偏移。 执行完本步骤后, 跳转到步骤 S27。
步骤 S26输出与该检测单元对应的转向控制信号: 在本步骤中, 由于上述经过解码得到的数据与设定的检测数据不相符,表明循迹玩 具不在正确的轨迹上、 需要调节其运动方向, 所以, 输出转向控制信 号,使该循迹玩具的运动方向向上述设定方向转动。执行完本步骤后, 执行步骤 S27。
步骤 S27封锁当前工作的检测单元使其转换为未工作状态: 在 上述步骤中, 实际上已经完成了一个检测单元的检测工作, 正如前面 所描述的一样, 在本实施例中, 该循迹玩具的底面两侧 (左右两侧, 参见图 4 )分别设置有两个检测单元, 这两个检测单元是不间断地轮 流工作的。 所以, 当完成一个检测单元的检测工作之后, 需要将这个 检测单元转换到非工作状态,而将当前处于非工作状态的检测单元转 换到工作状态, 进行检测。 本步骤和步骤 S28合起来完成这一动作。 由于在本实施例中,使一个检测单元处于非工作状态的方法是使其发
射管被封锁而不能发出红外线, 例如, 将其驱动端设置为高电平, 使 得发射管两端不存在电压差或电压差不足以驱动该发射管发光;而使 一个检测单元转换为工作状态的方法是撤销其发射管的封锁,代之以 经过调制的载波驱动波形。 为此, 在本步骤中, 就是将上述步骤中发 射并取得信号的检测单元的发射管驱动端设置为封锁电平,使其转换 为非工作状态。
步骤 S28撤销当前未工作的检测单元的封锁使其转换未工作状 态: 在本步骤中,撤销上述步骤执行时其发射管被封锁的那个检测单 元的封锁电平, 将上述调制过的载波信号取代, 使其转为工作状态。 执行本步骤后, 跳转到步骤 S12, 开始下一轮的检测。
本实施例中还涉及一种实现上述方法的装置, 请参见图 3 , 该装 置包括: 调制单元 31、 驱动及信号接收单元 32、 比较及转向控制信 号输出单元 33以及转换单元 34; 当然, 如前所述, 循迹玩具包括设 置在其底部左右两侧的两个轮流工作的检测单元(参见图 4 )。其中, 调制单元 31用于产生或设置一检测数据序列, 使用该检测数据调制 红外发射管的载波信号, 得到调制后的载波信号; 驱动及信号接收单 元 32用于输出上述调制后的载波信号作为当前工作的检测单元的驱 动信号, 并取得该检测单元的输出信号的交流分量; 比较及转向控制 信号输出单元 33用于比较得到的交流分量与所述产生或设置的检测 数据序列是否相符, 如相符, 不输出与该当前工作的检测单元对应的 转向控制信号; 如不相符,输出与该当前工作的检测单元对应的转向 控制信号一设定时间; 转换单元 34用于轮换当前工作的检测单元与 未工作的检测单元。 也就是说, 转换单元 34用于是该循迹玩具上的 两个检测单元周期性地轮换工作, 且每个检测单元工作的时间相等。 例如,在 0-1秒第一个检测单元工作、第二个检测单元不工作;在 1-2 秒第二个检测单元工作、 第一个检测单元不工作; 在 2-3秒第一个检 测单元工作、 第二个检测单元不工作; 并以此类推。 在本实施例中,
转换单元 34进一步包括: 检测单元封锁模块 341和检测单元封锁 ^ 销模块 342; 其中, 检测单元封锁模块 341用于将所述当前工作的检 测单元的红外发射管的驱动信号设置在封锁电平并保持,使其转换为 未工作状态;检测单元封锁撤销模块 342用于撤销当前未工作的检测 单元的红外发射管的驱动信号封锁电平, 使其转换为工作状态。
此外, 在本实施例中, 比较及转向控制信号输出单元 33进一步 包括解码模块 331和比较模块 332; 解码模块 331用于对上述取得的 交流成分解码,得到其内容; 比较模块 332用于比较所述解码得到的 电平序列表示的内容与设置的检测数据序列表示的内容是否相同或 / 和相位是否一致, 如是, 判断为相符; 否则, 判断为不相符。 当然, 在一些情况下, 也可以只判断上述相位或数据内容中的一个。
在本实施例中,还涉及一种使用上述方法循迹的循迹玩具。请参 见图 4、 图 5 , 其中, 图 4是该玩具的底面示意图, 图 5是该玩具的 电原理图。 如图 4所示, 循迹玩具包括设置在其底部左右两侧的两个 轮流工作的检测单元(41、 42 )、 设置其底部且远离检测单元(41、 42 ) 一端的中部的导向装置 45以及控制装置(参见图 5 中的 MCU 及其外围部件), 控制装置为检测单元(41、 42 )提供驱动信号, 接 收检测单元(41、 42 )输出信号并依据所述接收到的信号控制导向装 置 45使循迹玩具调节行进方向; 该控制装置采用上述的循迹方法进 行循迹。 在途 4 中, 43、 44是设置在该玩具上的动力装置, 为该玩 具提供行进的动力。 体和详细, 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指 出的是, 对于本领域的普通技术人员来说, 在不脱离本发明构思的前 提下, 还可以做出若干变形和改进, 这些都属于本发明的保护范围。 因此, 本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
- 权利要求书1、 一种循迹玩具的循迹方法, 其特征在于, 所述循迹玩具包括 设置在其底部左右两侧的两个轮流工作的检测单元,所述循迹方法包 括如下步骤:A )产生或设置一检测数据序列, 使用该检测数据序列调制 载波信号, 得到调制后的载波信号;B )输出所述调制后的载波信号作为当前工作的检测单元的 驱动信号,并同时取得所述当前工作的检测单元的输出信号的交流分 量;C ) 比较所述交流分量与所述产生或设置的检测数据序列是 否相符, 如相符, 不输出与该当前工作的检测单元对应的转向控制信 号; 如不相符, 输出与该当前工作的检测单元对应的转向控制信号一 设定时间;D )轮换当前工作的检测单元与未工作的检测单元, 并返回 步骤 B )。
- 2、 根据权利要求 1所述的循迹方法, 其特征在于, 所述检测数 据序列包括其速率为大于 2kbps的脉沖数据序列。
- 3、 根据权利要求 2所述的循迹方法, 其特征在于, 所述检测单 元为发出红外线并接收被遮挡物反射红外线的红外线对管;其驱动波 形是红外发射管的驱动波形, 其输出波形是红外接收管的输出波形。
- 4、根据权利要求 3所述的循迹方法,其特征在于,所述步骤 D ) 中进一步包括如下步骤:D1 )将所述当前工作的检测单元的红外发射管的驱动信号设 置在封锁电平并保持, 使其转换为未工作状态;D2 ) ^销当前未工作的检测单元的红外发射管的驱动信号封 锁电平, 使其转换为工作状态。
- 5、根据权利要求 4所述的循迹方法,其特征在于,所述步骤 C ) 进一步包括:CI )对所述取得的交流成分解码, 得到其数据内容; 所述数 据内容包括得到的电平序列或 /和相位;C2 ) 比较所述解码得到的电平序列表示的内容与设置的检测 数据序列表示的内容是否相同或 /和相位是否一致, 如是, 判断为相 符; 否则, 判断为不相符。
- 6、 根据权利要求 5所述的循迹方法, 其特征在于, 所述转向控 制信号为两个, 分别对应于所述两个检测单元, 一个所述转向控制信 号的输出使得所述循迹玩具转向设定方向。
- 7、 一种实现如权利要求 1所述循迹方法的装置, 其特征在于, 所述循迹玩具包括设置在其底部左右两侧的两个轮流工作的检测单 元, 所述装置包括:调制单元: 用于产生或设置一检测数据序列, 使用该检测数 据序列调制红外发射管的载波信号, 得到调制后的载波信号;驱动及信号接收单元: 用于输出所述调制后的载波信号作为 当前工作的检测单元的驱动信号,并同时取得所述当前工作的检测单 元的输出信号的交流分量;比较及转向控制信号输出单元: 用于比较所述交流分量与所 述产生或设置的检测数据序列是否相符, 如相符, 不输出与该当前工 作的检测单元对应的转向控制信号; 如不相符,输出与该当前工作的 检测单元对应的转向控制信号一设定时间;转换单元: 用于轮换当前工作的检测单元与未工作的检测单 元。
- 8、 根据权利要求 7所述的装置, 其特征在于, 所述转换单元进 一步包括:检测单元封锁模块: 用于将所述当前工作的检测单元的红外 发射管的驱动信号设置在封锁电平并保持, 使其转换为未工作状态; 检测单元封锁撤销模块: 用于撤销当前未工作的检测单元的 红外发射管的驱动信号封锁电平, 使其转换为工作状态。
- 9、 根据权利要求 8所述的装置, 其特征在于, 所述比较及转向 控制信号输出单元进一步包括:解码模块: 用于对所述取得的交流成分解码, 得到其内容; 所述内容包括得到的电平序列或 /和相位;比较模块: 用于比较所述解码得到的电平序列表示的内容与 设置的检测数据序列表示的内容是否相同或 /和相位是否一致, 如是, 判断为相符; 否则, 判断为不相符。
- 10、一种循迹玩具, 其特征在于, 包括设置在其底部左右两侧的 两个轮流工作的检测单元、设置其底部且远离所述检测单元一端中部 的导向装置以及控制装置,所述控制装置为所述检测单元提供驱动信 号,接收所述检测单元输出信号并依据所述接收到的信号控制所述导 向装置使所述循迹玩具调节行进方向;所述控制装置采用如权利要求1-6中任意一项所述的循迹方法进行循迹。
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