CN104857721A - 智能玩具及其互动系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能玩具，包括处理模块、音频采集模块、视频采集模块、无线传输模块、语音播放模块以及为各模块供电的电源模块，音频、视频采集模块分别对应采集区域范围内的音、视频数据并发送给处理模块，处理模块对接收到的音视频数据进行预处理及分析并传送给无线传输模块，无线传输模块将处理后的音视频数据发送给控制终端并同时接收来自控制终端的控制指令或语音信息，处理模块根据音视频的分析结果或来自控制终端的控制指令执行相应的操作，语音播放模块在处理模块的控制下输出相应的语音信息，本发明同时公开了一种智能玩具互动系统及其互动方法，智能玩具能够采集儿童的音视频信息，实现远程家长与儿童之间的互动交流。

Description

智能玩具及其互动系统与方法

技术领域

本发明涉及儿童玩具技术领域，具体涉及一种智能玩具及其互动系统与方法。

背景技术

随着智能技术的发展，智能设备在家庭环境中无处不在，作为家庭成员的重要成员，父母对孩子个性发展，学前教育越来越注重，儿童的教育、娱乐、安全监控也成为智能家庭生活的关注焦点。当前传感与人机交互技术发展迅猛，智能交互技术已开始走进家庭日常生活，在儿童为服务对象的智能产品、儿童教育、能力培训、智力玩具、行为习惯、生活娱乐等在生活环境中开始应用。玩具是常见的儿童服务产品，现有的玩具功能较少，一般只是以纯粹的外观供儿童把玩玩耍，部分具有声光功能，即可以播放声音、音乐，或发出光亮，功能单调，只是使用厂家提供的声音和动作，因此缺乏个性，因为其不能和儿童产生有效而足够的互动，缺乏互动性，儿童不能产生长时间玩的兴趣，且没能搭建家长与儿童之间的交互平台，无法给儿童及家长带来智能生活的体验，具有一定的限制性，如何进一步对玩具进行升级，丰富功能，整合到智能家庭环境中，为家长用户及儿童带来全新的智能生活体验，成为迫切需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种功能丰富、操作简单、互动效果好的智能玩具及其互动系统与方法。

因此，本发明提供了一种智能玩具，适用于与控制终端进行交互，包括设置在智能玩具内的处理模块、分别与所述处理模块电连接的音频采集模块、视频采集模块、无线传输模块、语音播放模块、以及为各模块供电的电源模块，所述音频采集模块用于采集区域范围内的音频数据并发送给所述处理模块，所述视频采集模块用于采集区域范围内的视频数据并发送给所述处理模块，所述处理模块对接收到的音视频数据进行预处理及分析并传送给所述无线传输模块，所述无线传输模块将处理后的音视频数据发送给控制终端并同时接收来自控制终端的控制指令或语音信息，所述处理模块根据音视频的分析结果或来自控制终端的控制指令执行相应的操作，所述语音播放模块在处理模块的控制下输出相应的语音信息。

较佳地，所述处理模块包括控制模块及数据处理模块，所述数据处理模块分别与所述视频采集模块、视频采集模块、无线传输模块、控制模块及电源模块电连接，所述数据处理模块对所述音频采集模块采集到的音频数据及视频采集模块采集到的视频数据进行预处理并发送给无线传输模块进行传输，所述控制模块分别与所述数据处理模块、无线传输模块、供电模块电连接，所述控制模块控制所述无线传输模块接收发数据或信号并控制语音播放模块播放相应的语音信息。

较佳地，所述语音信息包括预存储在智能玩具中的语音信息或来自控制终端的语音信息。

较佳地，所述无线传输模块为ZigBee模块、WI-FI模块、蓝牙模块中的任意一种。

较佳地，还包括有信号检测模块，所述信号检测模块用于检测无线传输模块的无线信号的强弱，当信号检测模块检测到无线传输模块的无线信号减弱到预定值或没有信号时，发送报警信号给处理模块。

较佳地，还包括有模拟蜂窝网络模块及GPS(Global Positioning System，全球定位系统)定位模块，当信号检测模块发出报警信号时，所述模拟蜂窝网络模块及GPS定位模块开启，GPS对智能玩具当前的位置进行定位并将位置信息通过模拟蜂窝网络模块发送给控制终端。

较佳地，还包括有触碰传感器，所述触摸传感器分布在所述智能玩具的若干部位上，当触碰到设置有所述触碰传感器的部位时，对应的触碰传感器发送相应的信号给所述处理模块。较佳地，所述部位包括手部、脚部、头部、肚子。

较佳地，所述音频采集模块为至少一麦克风，所述语音播放模块为扬声器，所述视频采集模块为摄像头，所述摄像头安装设置在智能玩具的眼睛上。

较佳地，所述电源模块为可拆卸更换的充电电池，所述电源模块设置有USB充电接口。

较佳地，还包括有存储模块，所述存储模块用于缓存音视频数据、控制指令、语音信息。

相应地，本发明同时提供了一种智能玩具互动系统，包括控制终端、服务器及如上所述的智能玩具，所述服务器与所述智能玩具网络连接，所述控制终端通过服务器与所述智能玩具网络连接，所述智能玩具将采集到的音视频数据进行预处理后通过网络发送给服务器，所述服务器对接收到的音视频数据进行分析处理及存储并向控制终端反馈处理结果，用户根据控制终端接收到的处理结果，选择查看或下载服务器上的处理后的音视频数据，所述控制终端通过所述服务器向所述智能玩具发送控制指令或语音信息，所述智能玩具接收到来自控制终端的控制指令或语音信息后，根据控制指令执行相应的操作或播放相应的语音信息。

较佳地，所述智能玩具与服务器之间设置有路由器，所述智能玩具的无线传输模块通过路由器与所述服务器网络连接。

较佳地，所述智能玩具还包括有信号检测模块，所述信号检测模块用于检测与路由器连接的无线传输模块的无线信号的强弱，当智能玩具远离所述路由器，信号检测模块检测到无线传输模块的无线信号减弱到预定值或没有信号时，发送报警信号给服务器，服务器再将报警信号传送给控制终端。

较佳地，所述智能玩具还包括有模拟蜂窝网络模块及GPS定位模块，当信号检测模块发出报警信号时，所述模拟蜂窝网络模块及GPS定位模块开启，GPS对智能玩具当前的位置进行定位并将位置信息通过模拟蜂窝网络模块发送到服务器，服务器结合位置信息对信号检测模块发送过来的报警信号进行双重鉴定后决定是否发送报警信号给控制终端。

较佳地，所述服务器为云端服务器。

较佳地，所述控制终端为智能手表、智能手机、平板电脑、笔记本电脑、PC电脑中的任意一种。

相应地，本发明同时提供了一种智能玩具互动方法，包括以下步骤：步骤1：智能玩具采集音视频数据，预处理后通过网络发送给服务器；步骤2：服务器对接收到的音视频数据进行分析处理及存储，并向控制终端反馈处理结果；步骤3：用户根据控制终端接收到的处理结果，选择查看或下载服务器上的处理后的音视频数据，或通过控制终端发送控制指令或语音信息给智能玩具；步骤4：智能玩具根据控制指令执行相应的操作，并播放相应的语音信息。

较佳地，所述步骤4中的语音信息包括预存储在智能玩具中的语音信息或来自控制终端的语音信息，智能玩具根据控制指令播放相应的预存储在智能玩具中的语音信息，或播放接收到的来自控制终端的语音信息。

较佳地，还进一步包括以下步骤：智能玩具扫描检测无线信号的状态，当无线信号减弱到预设值或消失时，智能玩具开启模拟蜂窝网络及GPS，将报警信号及GPS定位的位置信息通过模拟蜂窝网络发送给控制终端。

与现有技术相比，本发明提供的智能玩具，通过音频采集模块、视频采集模块采集当前儿童等玩耍对象的音视频信息，并通过无线传输模块传输给控制终端，用户可以通过控制终端获取玩具儿童的音视频信息，及时了解儿童的情况，并发送控制指令或语音信息给智能玩具，从而实现通过智能玩具与儿童之间的互动交流，智能玩具一方面可以根据采集到的音视频数据分析处理，并作出相应的例如播放内置语音、音乐等回应操作，另一方面可以通过无线传输模块接收来自控制终端的控制命令或语音信息，根据用户的指令进行操作或直接将用户的语音信息播放出来，实现与用户的远程互动，本发明的智能玩具通过音视频采集数据，无需儿童进行特殊操作，操作简单，且功能丰富，能与家长等用户实现远程实时的互动，从而营造了智能的家庭体验，为家长、儿童等提供了舒适、智能、人性化的互动体验。本发明的智能玩具互动系统和互动方法，通过服务器建立了智能玩具与控制终端的网络连接和传输通道，通过智能玩具、服务器、控制终端搭建了儿童与家长之间的互动交流平台。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例的智能玩具互动系统的结构示意图；

图2是本发明实施例智能玩具的结构示意图；

图3是本发明实施例的智能玩具互动系统的互动方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1，本发明提供了一种智能玩具互动系统，包括智能玩具、服务器及控制终端，所述服务器与所述智能玩具网络连接，所述控制终端通过服务器与所述智能玩具网络连接。其中，智能玩具可以是各种形式各种造型的玩具，例如动物、人物、小车等造型玩具；所述控制终端可以是智能手表、智能手机、平板电脑、笔记本电脑、PC电脑等智能控制终端，本发明实施例优选为智能手机，该智能手机上可以安装有智能玩具专用的APP(Application，应用程序)，方便用户通过APP实现控制与交流；所述服务器优选为云端服务器，云端服务器能提供云端数据存储、处理、分析的平台，实现资源的高效整合配置，提高整个系统的处理能力。所述智能玩具可以通过路由器实现与服务器之间的网络连接，路由器优选为无线路由器，在家庭环境中，智能玩具通过无线传输模块例如WI-FI连接到无线路由器，无线路由器接入到Internet网实现与云端服务器的网络连接。

具体地，参考图2，本发明实施例的智能玩具，其内设置有处理模块、分别与所述处理模块电连接的音频采集模块、视频采集模块、无线传输模块、语音播放模块、存储模块、触碰传感器模块、信号检测模块、模拟蜂窝网络模块、GPS模块以及为各模块供电的电源模块。所述电源模块可以为可拆卸更换的充电电池，同时所述电源模块设置有USB充电接口，使智能玩具可以通过USB充电接口进行充电。所述音频采集模块为至少一麦克风，用于采集区域范围内的音频数据并发送给所述处理模块，若玩具为动物，麦克风可以优选设置在耳朵对应位置的下方；所述视频采集模块为摄像头，用于采集区域范围内的视频数据并发送给所述处理模块，所述摄像头优选安装设置在智能玩具的眼睛上，即摄像头安装在玩具面对儿童的前方，方便采集视频数据，所述摄像头可以根据实际需要设置多个，且分布采集不同方向、不同区域的视频，实现多方位的监控。所述语音播放模块为扬声器或喇叭，可以安装在对应玩具嘴巴的部位。所述处理模块对接收到的音视频数据进行预处理及分析并传送给所述无线传输模块，所述无线传输模块可以为ZigBee模块、WI-FI模块、蓝牙模块等的任意一种，即任意能够无限传输指令、数据等信息的模块均可应用到本发明的智能玩具中，本发明实施例的无线传输模块优选为WI-FI模块。所述无线传输模块将处理后的音视频数据通过网络发送给控制终端并同时接收来自控制终端的控制指令或语音信息，所述处理模块根据音视频的分析结果或来自控制终端的控制指令执行相应的操作，所述语音播放模块在处理模块的控制下输出相应的语音信息。所述存储模块用于缓存内置预设的音视频数据、以及从控制终端接收到的控制指令、语音信息，还包括预设或从网络下载的各种音乐、故事语音、用户录制的语音等。所述语音信息包括预存储在智能玩具中的语音信息或来自控制终端的语音信息。

智能玩具的信号检测模块用于检测与路由器连接的无线传输模块的无线信号的强弱，当智能玩具远离所述路由器，脱离无线网络例如WI-FI的覆盖范围，信号检测模块检测到无线传输模块的无线信号减弱到预定值或没有信号时，发送报警信号给处理模块，并反馈给服务器，服务器再将报警信号传送给控制终端。这种情况适用于当智能玩具被儿童带到远离路由器的位置时，即儿童离开预设的活动范围，需要及时发出报警信号通知家长。当信号检测模块发出报警信号时，由于智能玩具已经失去与路由器的网路连接，无法及时将报警信号发送给远程用户，此时所述模拟蜂窝网络模块及GPS定位模块开启，GPS定位模块对智能玩具当前的位置进行定位并将位置信息及报警信号进行双重综合鉴定后决定是否发送报警信号给控制终端，报警信号由模拟蜂窝网络模块进行发送，从而通知家长用户及时寻找儿童，确保儿童安全。模拟蜂窝网络模块可以是2G、3G、4G等通信模块中的任意一种。

较佳地，本发明实施例的智能玩具还包括有触碰传感器，所述触摸传感器分布在所述智能玩具的若干部位上，当触碰到设置有所述触碰传感器的部位时，对应的触碰传感器发送相应的信号给所述处理模块。较佳地，所述部位包括手部、脚部、头部、肚子，可以根据实际需要分布在智能玩具的不同位置上。当儿童触摸到安装有触碰传感器的部位时，触碰传感器发送信号给处理模块，处理模块根据收到的信号执行相应的操作，例如对应播放内置的各种语音，实现与儿童的互通交流，为儿童提供更加娱乐有趣的体验。

作为本发明的其他实施例，所述处理模块可以是集成的模块，也可以分为控制模块及数据处理模块，其中，数据处理模块分别与所述视频采集模块、视频采集模块、无线传输模块、控制模块及电源模块电连接，所述数据处理模块对所述音频采集模块采集到的音频数据及视频采集模块采集到的视频数据进行预处理并发送给无线传输模块进行传输，所述控制模块分别与所述数据处理模块、无线传输模块、供电模块电连接，所述控制模块控制所述无线传输模块接收发数据或信号并控制语音播放模块播放相应的语音信息。

参考图3，本发明的智能玩具互动系统的互动方法，包括以下步骤：

步骤S01：智能玩具采集音视频数据，预处理后通过网络发送给服务器；

步骤S02：服务器对接收到的音视频数据进行分析处理及存储，并向控制终端反馈处理结果；

步骤S03：用户根据控制终端接收到的处理结果，选择查看或下载服务器上的处理后的音视频数据，或通过控制终端发送控制指令或语音信息给智能玩具；

步骤S04：智能玩具根据控制指令执行相应的操作，并播放相应的语音信息。

较佳地，所述步骤S04中的语音信息包括预存储在智能玩具中的语音信息或来自控制终端的语音信息，智能玩具根据控制指令播放相应的预存储在智能玩具中的语音信息，或播放接收到的来自控制终端的语音信息。

较佳地，智能玩具在启动应用时按照一定的时间频率扫描检测无线信号的状态，该时间频率可以由用户自己设定，可以默认一直不断进行监测。当无线信号减弱到预设值或消失时，智能玩具开启模拟蜂窝网络及GPS功能，将报警信号及GPS定位的位置信息通过模拟蜂窝网络发送给控制终端。

具体地，当智能玩具供儿童玩耍时，通电启动后将自动采集儿童的音视频数据，智能玩具将采集到的音视频数据进行预处理后通过网络发送给云端服务器，所述云端服务器对接收到的音视频数据进行分析处理及存储并向智能手机等控制终端反馈处理结果，用户根据控制终端接收到的处理结果，选择查看或下载云端服务器上的处理后的音视频数据，所述控制终端通过所述服务器向所述智能玩具发送控制指令或语音信息，控制指令可以包括对智能玩具内的各模块的启动或关闭功能的控制，例如控制关闭摄像头、控制播放某条语音信息等，而语音信息为与儿童直接交流的信息。所述智能玩具接收到来自控制终端的控制指令或语音信息后，根据控制指令执行相应的操作或播放相应的语音信息，即播放内置的音乐、故事语音、录音或用户发送给儿童的语音信息，从而实现语音交流。

与现有技术相比，本发明提供的智能玩具，通过音频采集模块、视频采集模块采集当前儿童等玩耍对象的音视频信息，并通过无线传输模块传输给控制终端，用户可以通过控制终端获取玩具儿童的音视频信息，及时了解儿童的情况，并发送控制指令或语音信息给智能玩具，从而实现通过智能玩具与儿童之间的互动交流，智能玩具一方面可以根据采集到的音视频数据分析处理，并作出相应的例如播放内置语音、音乐等回应操作，另一方面可以通过无线传输模块接收来自控制终端的控制命令或语音信息，根据用户的指令进行操作或直接将用户的语音信息播放出来，实现与用户的远程互动，本发明的智能玩具通过音视频采集数据，无需儿童进行特殊操作，操作简单，且功能丰富，能与家长等用户实现远程实时的互动，从而营造了智能的家庭体验，为家长、儿童等提供了舒适、智能、人性化的互动体验。本发明的智能玩具互动系统和互动方法，通过服务器建立了智能玩具与控制终端的网络连接和传输通道，通过智能玩具、服务器、控制终端搭建了儿童与家长之间的互动交流平台。

以上对本发明实施例所提供的智能玩具及其互动系统与方法，进行了详细介绍，本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (20)

1.一种智能玩具，适用于与控制终端进行交互，其特征在于，包括设置在智能玩具内的处理模块、分别与所述处理模块电连接的音频采集模块、视频采集模块、无线传输模块、语音播放模块、以及为各模块供电的电源模块，所述音频采集模块用于采集区域范围内的音频数据并发送给所述处理模块，所述视频采集模块用于采集区域范围内的视频数据并发送给所述处理模块，所述处理模块对接收到的音视频数据进行预处理及分析并传送给所述无线传输模块，所述无线传输模块将处理后的音视频数据发送给控制终端并同时接收来自控制终端的控制指令或语音信息，所述处理模块根据音视频的分析结果或来自控制终端的控制指令执行相应的操作，所述语音播放模块在处理模块的控制下输出相应的语音信息。

2.如权利要求1所述的智能玩具，其特征在于，所述处理模块包括控制模块及数据处理模块，所述数据处理模块分别与所述视频采集模块、视频采集模块、无线传输模块、控制模块及电源模块电连接，所述数据处理模块对所述音频采集模块采集到的音频数据及视频采集模块采集到的视频数据进行预处理并发送给无线传输模块进行传输，所述控制模块分别与所述数据处理模块、无线传输模块、供电模块电连接，所述控制模块控制所述无线传输模块接收发数据或信号并控制语音播放模块播放相应的语音信息。

3.如权利要求1或2所述的智能玩具，其特征在于，所述语音信息包括预存储在智能玩具中的语音信息或来自控制终端的语音信息。

4.如权利要求1所述的智能玩具，其特征在于，所述无线传输模块为ZigBee模块、WI-FI模块、蓝牙模块中的任意一种。

5.如权利要求1所述的智能玩具，其特征在于，还包括有信号检测模块，所述信号检测模块用于检测无线传输模块的无线信号的强弱，当信号检测模块检测到无线传输模块的无线信号减弱到预定值或没有信号时，发送报警信号给处理模块。

6.如权利要求5所述的智能玩具，其特征在于，还包括有模拟蜂窝网络模块及GPS定位模块，当信号检测模块发出报警信号时，所述模拟蜂窝网络模块及GPS定位模块开启，GPS对智能玩具当前的位置进行定位并将位置信息通过模拟蜂窝网络模块发送给控制终端。

7.如权利要求1所述的智能玩具，其特征在于，还包括有触碰传感器，所述触摸传感器分布在所述智能玩具的若干部位上，当触碰到设置有所述触碰传感器的部位时，对应的触碰传感器发送相应的信号给所述处理模块。

8.如权利要求1所述的智能玩具，其特征在于，所述部位包括手部、脚部、头部、肚子。

9.如权利要求1所述的智能玩具，其特征在于，所述音频采集模块为至少一麦克风，所述语音播放模块为扬声器，所述视频采集模块为摄像头，所述摄像头安装设置在智能玩具的眼睛上。

10.如权利要求1所述的智能玩具，其特征在于，所述电源模块为可拆卸更换的充电电池，所述电源模块设置有USB充电接口。

11.如权利要求1所述的智能玩具，其特征在于，还包括有存储模块，所述存储模块用于缓存音视频数据、控制指令、语音信息。

12.一种智能玩具互动系统，其特征在于，包括控制终端、服务器及如权利要求1所述的智能玩具，所述服务器与所述智能玩具网络连接，所述控制终端通过服务器与所述智能玩具网络连接，所述智能玩具将采集到的音视频数据进行预处理后通过网络发送给服务器，所述服务器对接收到的音视频数据进行分析处理及存储并向控制终端反馈处理结果，用户根据控制终端接收到的处理结果，选择查看或下载服务器上的处理后的音视频数据，所述控制终端通过所述服务器向所述智能玩具发送控制指令或语音信息，所述智能玩具接收到来自控制终端的控制指令或语音信息后，根据控制指令执行相应的操作或播放相应的语音信息。

13.如权利要求12所述的智能玩具互动系统，其特征在于，所述智能玩具与服务器之间设置有路由器，所述智能玩具的无线传输模块通过路由器与所述服务器网络连接。

14.如权利要求13所述的智能玩具互动系统，其特征在于，所述智能玩具还包括有信号检测模块，所述信号检测模块用于检测与路由器连接的无线传输模块的无线信号的强弱，当智能玩具远离所述路由器，信号检测模块检测到无线传输模块的无线信号减弱到预定值或没有信号时，发送报警信号给服务器，服务器再将报警信号传送给控制终端。

15.如权利要求14所述的智能玩具互动系统，其特征在于，所述智能玩具还包括有模拟蜂窝网络模块及GPS定位模块，当信号检测模块发出报警信号时，所述模拟蜂窝网络模块及GPS定位模块开启，GPS对智能玩具当前的位置进行定位并将位置信息通过模拟蜂窝网络模块发送到服务器，服务器结合位置信息对信号检测模块发送过来的报警信号进行双重鉴定后决定是否发送报警信号给控制终端。

16.如权利要求12所述的智能玩具互动系统，其特征在于，所述服务器为云端服务器。

17.如权利要求12所述的智能玩具，其特征在于，所述控制终端为智能手表、智能手机、平板电脑、笔记本电脑、PC电脑中的任意一种。

18.一种智能玩具互动方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：智能玩具采集音视频数据，预处理后通过网络发送给服务器；

步骤2：服务器对接收到的音视频数据进行分析处理及存储，并向控制终端反馈处理结果；

步骤3：用户根据控制终端接收到的处理结果，选择查看或下载服务器上的处理后的音视频数据，或通过控制终端发送控制指令或语音信息给智能玩具；

步骤4：智能玩具根据控制指令执行相应的操作，并播放相应的语音信息。

19.如权利要求16所述的智能玩具互动方法，其特征在于，所述步骤4中的语音信息包括预存储在智能玩具中的语音信息或来自控制终端的语音信息，智能玩具根据控制指令播放相应的预存储在智能玩具中的语音信息，或播放接收到的来自控制终端的语音信息。

20.如权利要求16所述的智能玩具互动方法，其特征在于，还进一步包括以下步骤：智能玩具扫描检测无线信号的状态，当无线信号减弱到预设值或消失时，智能玩具开启模拟蜂窝网络及GPS，将报警信号及GPS定位的位置信息通过模拟蜂窝网络发送给控制终端。