CN105214317A - 一种互动玩具及其互动操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种互动玩具及其互动操作方法，具有外壳的主体，所述主体具有非反应部分和反应部分，还具有传感器和微处理器，所述传感器用于感测玩者对所述外壳吹气所产生的压力，或者由玩者或另一个玩具发出的声音；所述微处理器处理吹气压力或声音并且生成指令以使主体的反应部分动作或发声。并且，还可以几个玩具响应于该已被启动响应的玩具，从而通过最初由玩者吹气或发出声音使一个玩具响应后，再由该玩具使多个玩具响应发出声音，实现获得多个玩具的多重反应的效果。

Description

一种互动玩具及其互动操作方法
技术领域
本发明涉及一种可以与玩者互动的玩具，特别是涉及一种使玩具对于玩者的吹气或声音作出反应并且在其反应中互动或独自动作玩具的互动操作方法。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种可以与玩者互动的互动玩具
本发明的第二个目的是提供上述互动玩具的互动操作方法。
本发明采用以下的技术方案来实现所述的第一个目的：一种互动玩具，具有外壳的主体、操作机构和控制电路，其中，所述操作机构包括玩具主体内的扬声器，其特征在于：所述的外壳具有非反应部分和至少一个反应部分；另外，本发明还具有所述主体上的传感器，所述的传感器用于感测在所述主体附近的玩者发出的声音或者对所述外壳产生的气流压力；以及所述控制电路具有一微处理器，所述微处理器包括用于分析主体附近的声音或气流压力，并随即生成指令，致使玩具产生某种反应的程序，微处理器所生成的指令引起所述扬声器或者所述反应部分的操作。如：所述的操作为从扬声器中发出声音，或者所述反应部分产生动作。
本发明可以做以下多种层次的改进：本发明所述反应部分的操作为启动一个安装在所述主体中与所述反应部分相连的操作机构，所述操作机构主要由包括一个线圈和一个磁铁的电磁机构和传动机构，所述磁铁通过传动机构与所述反应部分相连；所述的微处理器生成指令包括生成信号以脉冲方式激活所述线圈，一次脉冲激活依次地吸引或/和排斥或/和释放所述磁铁，被释放的磁铁在复位元素的作用下复位，进而通过传动机构使所述互动玩具的至少一个反应部分完成一次动作，所述的动作引起所述的非反应部分和所述的反应部分之间的相对位置的变化，持续多次脉冲激活所述线圈，则所述反应部分多次反复动作。
本发明所述的一次脉冲激活依次地吸引或/和排斥或/和释放所述磁铁，既可以是一次脉冲过程为线圈通电吸引或排斥磁铁，然后线圈断电释放磁铁；也可以是正反脉冲为一次脉冲过程，即线圈正电吸引磁铁，线圈负电排斥磁铁，反之亦然；还可以是正反脉冲吸引和排斥磁铁+断电释放磁铁三个动作组合。本发明所述的磁铁复位元素可以是重力元素，也可以是弹簧，还可以采用磁铁。
本发明所述的玩具外壳为一只动物造型，如鸟、企鹅、猫头鹰、恐龙、猫、狗等等，该动物所具有的外壳包括头部、具有由两个元件构成的嘴部以及身体，所述反应部分的位置变化表现为所述动物的嘴部反复地张开和闭合；或者表现为所述动物的头部转动。本发明所述的动物玩具外壳还可以包括身体以外的外延体，所述外延体为肢部或者身体其他外延部，所述肢部是动物的翅膀，或者上/前肢，或者下/后肢，所述身体其他外延部是动物的尾巴，或者背脊上的棘板，或者冠部等；所述反应部分的位置变化还表现为相对于所述动物的身体，所述动物身体的一个或二个外延体产生动作，如挥动翅膀或上/前肢，下/后肢动作，或者摇动尾巴，亦或摆动棘板等等。
本发明所述的反应部分还可以包括所述外壳的二个或二个以上的反应部分，二个反应部分可以分别配置一个电磁机构，也可以是共用一个电磁机构，每个电磁机构均由所述的微处理器生成信号，以脉冲方式去激活电磁机构中的线圈，从而依次地吸引/排斥和释放磁铁，使所述的互动玩具其中的一个或者二个反应部分产生动作。
本发明还可以在对应于所述主体安装的传感器的外壳上开设至少一个通孔，所述的通孔用于传感器接收所述玩者对所述外壳产生的气流压力，从而激活所述的微处理器。
本发明所述控制电路包括感测电路、模拟－数字（A/D）电路和微处理器，其中感测电路依次由传感器、声音前置放大器和采样电路连接而成，当玩者对玩具鸟吹气或者发出声音，气流或声音作用于传感器时，气流或声音中含有不同信息特征的机械能通过传感器转换成模拟电信号，再经过声音前置放大器放大，然后采样电路进行声音电平采样，模拟－数字（A/D）电路将声音电平转换为数字化电信号的数字量，输入至微处理器进行数字化声音电信号处理，微处理器预先按本发明设计好的互动操作方法进行了计算机程序设置，因此，微处理器在接收到经过放大及数字化处理后的传感器传来的电信号后，按照预设程序进行信息的识别处理，然后再输出相应的控制信号给操作机构进行操作（参见图12）。
本发明所述的玩具还可以包括通信模块，以便使所述玩具能够通过USB、蓝牙、紫蜂（Zigbee）或WiFi通信协议中的至少一种通信模块与数字输入装置相连接，由此将所述玩具配置为接收来自所述数字输入装置的预定义对象集、语音、旋律、歌曲或声音效果中的至少一种。
本发明所述的传感器可采用麦克风、或超声波传感器，或者其他可以感应气流或声音的传感器。
本发明采用以下的技术方案来实现所述的第二个目的：上述互动玩具的互动操作方法，玩者启动互动玩具的互动操作包括以下步骤的至少一种：
A．玩者对玩具外壳对应于主体上的传感器的部位/通孔吹气；
所述传感器感测所述吹气所产生的气流压力，生成电信号传给微处理器；
所述微处理器响应于所述气流压力的电信号而生成指令，并且
导致所述主体或者所述的反应部分的操作；或者
B.玩者朝着玩具发出声音；
由玩具主体上的传感器感测到声音，生成电信号传给微处理器；
所述微处理器响应于所述声音的电信号，生成指令；并且
导致所述主体或者所述的反应部分的操作；或者
C.玩者使用专用口哨朝着玩具吹哨；
由玩具主体上的传感器感测到口哨音频，生成电信号传给微处理器；
微处理器响应于所述口哨音频的电信号，生成指令；并且
导致所述主体或者所述的反应部分的操作；或者
D玩者使用智能手机朝着玩具发出魔调；
由玩具主体上的传感器感测到魔调音频，生成电信号传给微处理器；
微处理器响应于所述魔调音频的电信号，生成指令；并且
导致所述主体或者所述的反应部分的操作。
本发明所述的玩者朝着玩具发出声音，可以是拍手声音，或其他操作发出的声音；也可以用嗓子发出声音。
本发明的互动玩具可以包括单玩模式和互动模式两种操作玩法，每个互动玩具自身操作或者发出声音的模式，属于单玩模式，在单玩模式中，可以预存数种该动物玩具发出的声音，如动物叫声，或者歌曲，或者音乐，或者说话声等；另外，动物玩具可以进一步地设置组合操作模式，即配合玩具所发出的声音，玩具所述的反应部分同时动作，使得动物玩具更为生动。
本发明所述的互动模式——即让一组动物玩具互动玩耍，每一个互动玩具都具有单玩模式的所有功能，然后，通过设置其中一只动物玩具为领头玩具，该领头玩具就会领导这组动物玩具一起发出动物叫声或者唱歌，或者一起做动作。参与互动玩耍的动物玩具是接收领头玩具发出的音调组合音的指令而与领头玩具做相同的操作。
本发明所述音调组合音为设定的有间断节奏的、至少有二个或者二个以上单音调组合但相邻两个音调却不同频率的序列编码特征的信号，简称魔调。
本发明还可以进一步做以下的改进：
本发明可以在二个或更多个互动玩具之间进行互动操作，具体包括以下步骤：
⑴在互动玩具之间进行互动操作时，首个被启动操作的互动玩具为领头玩具，即当玩具第一个被启动操作时，微处理器会生成指令，令扬声器发出一串定义为“领头身份宣告”的魔调，简称“主音”；如果没有其它互动玩具的应答，则该玩具微处理器自我确认为领头玩具；
⑵在领头玩具之后启动的互动玩具为从动玩具，将从动玩具的开关开启至互动档，从动玩具也会先发出一串“主音”，但领头玩具在接收到从动玩具所发出的主音时会进行识别，然后发出一串定义为“从动身份”魔调，简称“从音”，通知这些后来开启的玩具为从动玩具；
⑶所述从动玩具的传感器响应领头玩具发出的从音信号，传递给所述从动玩具的微处理器识别并确认，然后所述从动玩具会自我确认为从动玩具的身份；
⑷领头玩具和从动玩具的身份确认后，领头玩具在感测到玩者不同的启动操作信号时，会先发出与后续操作相关联的魔调给从动玩具，由从动玩具的微处理器接收识别后，生成跟随指令，使从动玩具执行领头玩具所做的相同操作，如从动玩具与领头玩具一起唱同一首歌曲或者奏同一首乐曲，亦或者发出同样的叫声；又或者与领头玩具做同样的动作等等。
一种推荐的实施方式如下：预设多种该动物不同状态下的叫声，如高兴时的叫声、发怒时的叫声、求助时的叫声、舒服时的叫声等等，同时预存多首歌曲、音乐以及对应不同的启动方式，如：玩者通过对着玩具的的传感器吹气，以激活玩具发出叫声，可以是随机选择不同的叫声，也可以按顺序发出不同的叫声；另外，玩者通过吹口哨以激活动物玩具依次唱多首内置歌曲库中的歌。
本发明所述的合唱模式还可以进一步做以下设置：领头玩具如果没有接收玩者进一步的指令信息，所述的领头玩具会在领导合唱玩具唱1～5首歌曲或者乐曲之后进入休眠。
本发明微处理器预设的识别吹气启动的方法可以是采用以下的技术措施：在一定时间Δt内如Δt=300ms，对应在接收到的周期性连续采样的n个数字化信号序列数据中，当有m次超过能量阈值，根据以下规则选择恰当的n,m及m/n，可从环境噪声中识别出吹风气流，具体步骤如下：在接收到的周期性连续采样的n个数字化信号序列数据中，
(a)设定一个声音信号能量阈值与实际吹风气流的信号强度相符合的Ew，和先设定一个n，再设定一个m值，以及m/n的比例；
(b)在每个周期采样时间Δt内测量一个信号值；
(c)在n*Δt时间内，如有m次的信号值超过Ew，则判断为吹风；
(d)否则进行下一个n*Δt时间的再次重复测量与再次判定；
(e)按设定的n,m及n.m比例判断则可区分出环境噪声，并识别为吹风气流。
本发明微处理器预设的识别拍手声音启动的方法可以是采用以下的技术措施：在一定时间Δt内如Δt=300ms，在接收到的周期性连续采样的n+1个数字化信号序列数据中，当有1个信号值超过信号触发阈值，则以此个序号的数据为中心序号再分成前序A[i],A[j]，后序B[j],B[i]共四个数组；如果A[j],B[j]数组的每个值都小于背景噪声阈值，且A[i],B[i]数组的平均值也小于背景噪声阈值，则识别为拍手声；具体步骤如下：在接收到的Δt周期性连续采样的n+1个数字化信号序列数据中，
(a)设定背景噪声阈值S、信号触发阈值Et；
(b)当有1个数据超过Et时,则以此序号m为中心再分成前序列二个数组，向前取m=n/2个值，向后取m=n/2个值，共n个序列信号值；
(c)再细分为前序列二个数组：A[i]，0≦i<p，p<m－1；A[j]，0<j<m；后序列二个数组：B[j]，m<j≦n+1；B[i]，q<i≦n+1，m+1<q≦n；
(d)当A[0～p]和B[q～(n+1)]数组的每个值如果都小于S，且比较A[0～(m－1)]和B[(m+1)～(n+1)]数组的平均值也都小于S；
(e)符合(d)这些必要条件则识别为拍手声。
本发明微处理器预设的识别魔调启动的方法可以是采用以下的技术措施：在设定的频率偏差范围内，当接收到设定的有间断节奏的、符合设定的多个音调组合但相邻两个音调却不相同频率的序列编码特征的信号时，则识别为设定的魔调。
具体的实施方案例是：在一定时间Δt内如Δt=300ms，在接收到的周期性连续采样的数字化信号序列数据中，在300ms之内判断每个采样的频率值是否已在以下fi,(i=1,2,…,6)设定的偏差范围±4～10%内，则判定为一个音调。比较对应以下5个音调，确定出这个音调音调的代码。
f1=1000Hz±4～10%,选定为音调代码Tonecode为1；
f2=1174Hz±4～10%,选定为音调代码Tonecode为2；
f3=1396Hz±4～10%,选定为音调代码Tonecode为3；
f4=1661Hz±4～10%,选定为音调代码Tonecode为4；
f5=1975Hz±4～10%,选定为备用音调代码;
f6=2349Hz±4～10%,选定为音调代码Tonecode为5；
如音调超于15kHz,便定为超声波传送,工作原理类同。
本发明微处理器预设的识别专用口哨启动的方法可以是采用以下的技术措施：在一定时间内有相同的信号频率值都在设定的频率偏差范围内时，则识别为口哨声，具体步骤如下：
(a)当接收信号出现所述的特征并被判断为一个确定的任何一个单一频率音或音调Tone(f 1,f 2 …f 6 )时；
(b)则启动一个T 1 时间的倒计时；
(c)在这T 1 时间内的任何时候，如果再收到任何一个单一频率音或音调Tone(f 1,f 2 …f 6 )，则刷新数据并启动另一个T 2 时间的倒计时；
(d)在T 2 时间内，如果再收到任何一个单一频率音或音调Tone(f 1,f 2 …f 6 )，则判断为口哨声。
附图说明
通过附图并结合相应的描述，将最好地理解本发明，既包括其结构也包括其操作。其中：
图1示出了根据本发明的玩具鸟的侧视图，图中用箭头①示出了由两个构件组成的嘴部的嘴喙，该嘴喙可以相对彼此张开和闭合。。
图2示出了本发明的玩具鸟的俯视图，图中用箭头②示出了鸟的头部可以相对于主体的上部向左或向右转动。
图3示出了本发明的玩具鸟的仰视图。
图4示出了本发明的玩具鸟的前视图。
图5示出了本发明的玩具鸟的后视图。
图6示出了本发明的玩具鸟的开放侧视图。
图7示出了本发明的玩具的使用者用于发出声音的口哨的透视图。
图8示出了玩具的组件的方框图，示出了与智能手机连接的蓝牙。
图9示出了玩具进行独唱操作模式的流程图。
图10示出了玩具进行合唱操作模式的第一流程图。
图11示出了玩具进行合唱操作模式的第二流程图。
图12示出了互动玩具一种实施例的控制电路方框图。
图13示出了互动玩具一种实施例的吹风气流识别方法图。
图14示出了互动玩具一种实施例的拍手声音识别方法图。
具体实施方式
图1～7所示的玩具鸟是本发明互动玩具的实施例之一，它包括具有外壳的主体1，所述外壳具有非反应部分和反应部分，其中，所述外壳的动物造型为鸟，该鸟外壳具有头部11、嘴部12、身体13、翅膀14和脚15；其中，第一反应部分的位置变化表现为鸟的嘴部12依次地张开和闭合；第二反应部分的位置变化表现为鸟的头部11相对于鸟的身体13的转动；可以有嘴部12运动、头部11运动及身体13运动的不同组合。所述主体1为将外壳结合成整体的结构架。
本实施例中，玩具鸟的嘴部12有上、下两个嘴喙元件，其中，下嘴喙为可动的反应部分，上喙则与头部11模塑成为一体。
在玩具鸟的主体1的前胸部位设置的传感器为声音传感器——麦克风，并且在对于外壳的身体前胸处开有一通孔，以便接收吹气压力。该吹气传感器用于感测在玩具鸟附近的玩者对外壳吹气所产生的压力。
本实施例中的玩具鸟还具有用于处理传感器感测到的吹气压力，并且随即生成指令的微处理器，该指令引起玩具鸟的上述反应部分的操作。
在本实施例中，当玩者对玩具鸟吹气或者发出声音，气流或声音作用于玩具鸟前胸处的麦克风2时，气流或声音中含有不同信息特征的机械能通过麦克风2转换成模拟电信号，再经过声音前置放大器22放大，采样电路23进行声音电平采样，模拟－数字（A/D）电路24将声音电平转换为数字化电信号的数字量，输入至数字化声音电信号处理电路——微处理器25，微处理器25已按本发明所述的互动操作方法进行了计算机程序设置，因此，微处理器在接收到麦克风2传来的电信号后，就可以按照预设程序进行声音信息的识别处理，然后再输出相应的控制信号给操作机构进行操作。本实施例的操作机构包括扬声器3和第一电磁机构及第二电磁机构。
所述的微处理器生成信号以脉冲方式依次激活第一反应部分配制的第一电磁机构中的第一线圈61-1，以便反复依次吸引和释放第一磁铁62-1，进而导致互动玩具的运动。这种运动引起非反应部分和第一反应部分之间的相对位置的变化，即鸟嘴部的嘴喙反复张合，参见图1的箭头①示意。
同理，互动玩具鸟的第二反应部分为头部，。所述的微处理器生成的信号以脉冲方式依次地激活第二电气线圈61-2，从而反复地吸引和释放第二磁铁62-2，进而使互动玩具发生第二种运动。这种运动引起非反应部分和第二反应部分之间的相对位置的变化，玩具鸟头部的左右转动，参见图2的箭头②示意。
本实施例所述的互动玩具鸟的扬声器3设置在玩具鸟背部身体中，对应于该扬声器的身体背部处开设有多个通孔，以便扬声器发出的声音能较好地传出，当微处理器处理玩者的声音或者吹气或者魔调按预设程序给扬声器发出控制信号时，扬声器发出声音。
本实施例中的微处理器包括用于分析主体附近的不同声音，并且将声音分类，从而使玩具产生不同反应的程序，该反应为选自玩具反应部分的运动或从扬声器发出声音以及二者同时操作三种形式。
本实施例中的玩具鸟还包括有通信模块用于接收数字输入装置预定义对象集、语音、旋律、歌曲或声音效果的至少一种，可以通过USB、蓝牙、紫蜂（Zigbee）或WiFi通信协议的任一种方式，连接数字输入装置。数字输入装置可以电脑、平板电脑或者手机，或者其他类似的电子装置。
以下阐述附图中的各个零件：
零件编号和名称
编号 零件名称
1 主体
11 头部
12 嘴喙
13 身体
14 翅膀
15 脚
2 麦克风
3 扬声器
4 通孔
5 主开关
6 电磁机构
61－1 第1线圈
62－1 第1磁铁
61－2 第2线圈
62－2 第2磁铁
7 传动机构
8 电池
9 电池盒
91 电池盖
92 电池触点
10 口哨
本实施例中，存在以下两种方法以操作电磁机构：
a.激活线圈以吸引和释放磁铁。如图7所示，将该方法应用于第一线圈61－1和磁铁62－1，玩具鸟的嘴部12上喙则与头部11模塑成为一体，为非反应部分，下嘴喙为可动的反应部分，第一电磁机构的第一磁铁62－1通过传动机构7－1与下嘴喙连接，所述传动机构为一杠杆机构，第一磁铁与下嘴喙分别位于杠杆的两端。电磁机构常态下，第一磁铁因重力而与第一线圈相合；微处理器生成信号以脉冲方式激活第一线圈，第一线圈通电时排斥第一磁铁，从而克服磁铁重力通过传动机构带动下嘴喙向下运动，使嘴部张开；第一线圈断电时，第一磁铁复位与第一线圈相合，下嘴喙复位与上嘴喙相合，使嘴部闭合。
b.控制电流在一个方向上流过线圈，或控制电流在相反的方向流动以激活线圈，或者无电流以去激活线圈，使线圈产生两种不同的极性，或者无极性，从而使磁铁可分别产生以下三种动作：被吸引到一端，或被排斥到另一端，或回复到中间位置。将此控制方法应用于第二线圈61－2和磁铁对62－2，用于操作头部11向左、或向右转动及回到中间位置。
在鸟发出声音的同时，鸟嘴部运动的效果为玩具的使用者提供更真实的体验。
产品特征和流程
本实施例的玩具鸟具有鸟鸣声和34首内置歌曲，通过例如吹气、口哨或魔调的命令，正常播放（normalplay）可以触发20首歌曲。在下载玩具鸟智能手机应用软件程序之后，将解锁附加的14首隐藏歌曲。
每个玩具鸟具有默认鸟叫（鸟的声音）；在玩具鸟唱了某几首歌后，使用者会分别听到第2种和第3种鸟叫。一旦关闭玩具鸟，解锁的鸟叫将会重置。
玩具鸟响应以下3种命令：
⑴吹气-对玩具鸟的胸部吹气大约3秒。
⑵口哨-使用提供的口哨环吹口哨，或者人以与口哨环相同的频率吹口哨。
⑶魔调-魔调用于玩具鸟之间的通信，并且作为合唱模式的歌曲编码，每首内置歌曲具有专门分配的魔调，当接收到魔调时，玩具鸟会唱指定的歌曲。
当玩具鸟发出鸟叫或唱歌时，鸟的头部根据音调转动，且嘴喙根据音调活动。
玩具鸟具有两种游戏模式，独唱模式即所述的单玩模式和合唱模式即所述的互动模式。
参见图9所示，独唱模式——玩具鸟将随机鸣叫，玩家可通过对着鸟的胸部吹气，以激活玩具鸟发出鸟叫，或者吹口哨以激活玩具鸟，使其依次唱来自20首内置歌曲库中的歌。通过智能手机应用软件程序产生的魔调也可以激活玩具鸟唱指定歌曲。
合唱模式－即与一组玩具鸟的玩耍，通过设置其中一只玩具鸟为主鸟，该主鸟就会领导这组玩具鸟唱歌。这与独唱模式的工作原理一样：合唱团也接收口哨或魔调的指令而唱歌。如果没有接收到输入，玩具鸟中的主鸟会领导合唱团唱歌，并且在3首歌曲之后进入休眠。
启动
通过打开电源开关至独唱模式或合唱模式，来启动播放。当电池电量低时，玩具鸟会产生慢速鸟叫。
玩具鸟在室内环境中听到在20-30cm范围内的命令，背景噪声有时候会影响命令识别的精确度。
独唱模式
在转换至独唱模式之后，玩具鸟会发出鸟叫作为引子，然后开始聆听命令的等待状态。
对于每7-10秒的等待时间，玩具鸟会发出随机长度和随机组合的鸟叫，以吸引主人的注意。
如果接收到输入，玩具鸟会用以下反应分析输入的类型：
吹气大约3秒－作出的反应是随机长度的鸟叫，然后再次进入等待状态。
口哨（在特定频率范围内）－玩具鸟作出的反应是唱一首歌，然后再次进入等待状态，所述口哨为特定频率范围内的音频。
魔调－玩具鸟作出的反应是根据魔调而唱指定的歌曲，然后再次进入等待状态。
接收到上述以外的输入或未接收到输入－玩具鸟每7～10秒会发出随机时序、随机长度和随机组合的鸟叫，然后每2分钟之后发出疲劳的鸟叫作为提醒，然后进入休眠。
在玩具鸟进入休眠之后，通过关闭电源开关并且再次开启到独唱或合唱模式，可以激活玩具鸟。
参见图10所示，合唱模式：
为在合唱模式中玩耍，玩家须逐一将从动玩具鸟与领头玩具鸟配对，以确认主从关系，并且限制条件是每次只能有一只从动玩具鸟与领头玩具鸟配对确认主从关系，然后才能将第二只从动玩具鸟与领头玩具鸟配对确认主从关系。
在开启合唱模式之后，玩具鸟会产生一个领头魔调作为其ID，然后开始搜索周围是否存在任何其它玩具鸟。存在2种场景：
如果没有接收到其它玩具鸟回应的从动魔调ID，玩具鸟会转几下头作为信号以确认它就是主鸟，然后再次开始搜索。
如果存在另一只已开启、并将自己指定为领头鸟的玩具鸟，那么较晚开启的玩具鸟将接收来自领头鸟回应的另一魔调——从动魔调ID，较晚开启的玩具鸟会被指定为从动鸟，该从鸟会活动嘴喙几下以示确认。
在领头鸟已指定从动鸟之后，领头鸟会再次搜索，且如果在15秒内没有检测到从动鸟，领头鸟将通过发出魔调，开始领导合唱。合唱团将每30～40秒唱一首歌，至多唱3首，随即再次进入等待状态。
一旦玩具鸟被指定为从动鸟，其将保持安静，并等待主鸟发出命令。
如果领头鸟已经与从动鸟成功配对，领头鸟会对以下命令作出反应：
吹气或口哨－产生歌曲魔调，然后领导从动鸟一起唱这首歌；
魔调－与从动鸟一起唱指定歌曲。
如果主鸟没有与任何从鸟配对，主鸟将每30～40秒唱一首歌，至多唱3首，随即再次进入等待状态。
休眠模式
在独唱和合唱模式中，如果在大约10分钟内没有收到口哨或魔调命令，玩具鸟会自动进入休眠模式（因为鸟叫的长度不固定，进入休眠的时间是多样的）。
在玩具鸟进入休眠之前，玩具鸟会发出疲劳的鸟叫作为提醒，且在2分钟之后重复。
为了再次开启玩具鸟，将开关滑动到关闭，然后滑动到独唱或合唱模式。
鸟叫和歌曲解锁
每只玩具鸟具有3种内置鸟叫（鸟的声音），并且玩具鸟具有默认叫声。在玩具鸟唱了10首和20首歌之后，使用者会分别听到第2种和第3种鸟叫。一旦关闭玩具鸟，解锁的鸟叫就会重置。
玩具鸟具有34首内置歌曲－通过例如吹气、口哨或魔调的命令，正常播放可以触发20首歌曲；通过魔调还可以触发14首隐藏歌曲，所述魔调可以通过在智能手机应用软件中玩迷你游戏来获得。
低电量检测
在播放期间或者在玩者启动鸟时，如果电池电量低，玩具鸟会发出警报，例如玩具鸟发出疲劳的鸟叫，或者振动鸟的嘴喙以提醒需要更换电池。
与智能手机应用软件互动
通过使用智能手机应用软件，玩者可以发送魔调给玩具鸟，以播放想听的歌曲。
智能手机包括20首默认歌曲的魔调，玩者通过玩内置的迷你游戏，可以获得14首隐藏歌曲的魔调。
一旦获得了新歌曲的魔调，其将存在于歌曲列表中，可随时播放。
移动设备例如智能手机、平板电脑或玩具鸟产生一系列专用可听音调，以在玩具鸟之间建立配对或激活事件的方法。
由口哨声音激活事件的方法。
通过吹气激活事件的方法，所述事件包括：
a)进行合唱或独唱；或者
b)发出鸟叫；或者
c)进行嘴喙、头部、主体、腿部或翼部的活动。
玩具鸟为可以鸣叫、啾鸣、唱歌和活动的互动玩具鸟，它们响应玩家通过口哨、吹气或来自智能手机应用软件的魔调发出的命令。它们可以作为独唱单独表演，或者作为合唱团组团表演。
在独唱时，玩具鸟会产生随机的鸣叫声，并且玩者可以吹气或吹口哨，使玩具鸟发出鸟叫或唱歌。在合唱时，使用者可以让两个或更多个玩具鸟配对在一起，然后它们会形成“合唱团”而同步歌唱。
玩具鸟内置多于30首的歌曲和不同的鸟叫。玩得越多，使用者就会发现越多的鸟叫或歌曲。例如，在玩一定次数之后将解锁更多的鸟叫，或者使用者可以下载玩具鸟智能手机应用软件，以生成魔调，从而使玩具鸟唱更多歌曲。
互动玩具可以包括微处理器或第二微处理器，选择第二微处理器，以操作选自：处理玩具的电源管理、控制玩具的至少一个或多个电动机、驱动发光二极管以及播放音效、旋律、歌曲及与玩具相关的消息的功能。
可以存在用于数据和程序存储，并与微处理器交互的外部存储器。
互动玩具可以分别包括多个电动机和多个齿轮箱，每个电动机和齿轮箱用于实现反应部分的运动，这些反应部分可以是动物的耳朵、眼睛、头部、手部（即上肢）、腿部（即下肢）或其它身体外延体如尾巴等的至少一种。
互动玩具可以包括用于语音识别输入的麦克风传感器、用于对触摸输入作出反应的电容传感器或用于检测当使用者位于距离玩具预定距离的接近传感器中的至少一种。
微处理器可以包括用于互动游戏的程序，该程序使玩具与使用者想完成一个动作、然后检查此动作是否已经正确完成的需求建立关系。该玩具包括用于确定对于预编程的模式正确动作，并且通过使玩具用不同的选定动作作出反应，来给使用者提供反馈的程序。所述的动作选择性地包括反应部分的摇动或点头或声音输出的至少一种。
在一个实施例中，玩具可以是包括毛绒的、或软的、或硬的塑料头部和身体的玩偶。可以提供一个或多个附加微处理器MCU，以处理通过电池提供的电源管理、通过电动机驱动器控制线圈和电动机和齿轮箱、驱动发光二极管以及通过音频输出播放音效、旋律、歌曲和消息，参见图12。
存在分别用于数据和程序存储的外部SDRAM和快闪存储装置。
在本发明的其它形式中，最近在不同的应用中，例如XboxKinect、NintendoWii远程控制器和iPhone或智能手机等进行对吹气或声音的识别。尽管本发明描述的是玩具鸟，但是可以将所公开内容应用于其它动物玩具的实施方式。
本发明在不脱离其本质精神或属性的情况下可以以特定形式实施。具体地讲，尽管本发明被图示为使用具有特定元件值的特定形式，但是本领域的技术人员将理解的是，各种值和原理图将落入本发明的范围内。希望本文所述的实施例在所有方面被认为是说明性的并且不是限制性的，并且参照所附权利要求书及其等效内容来确定本发明的范围。
应当理解，玩具可以由多种材料形成，并且可以修改为包括附加的程序、方法、开关和/或按钮。将进一步理解的是，多种其它类型的玩具和数字输入可以用于控制本发明的玩具的操作。
普通技术人员将理解的是，尽管以上讨论的实施例指的是一种形式的图像传感器。可以存在其它形式的传感器，并且玩具可以存在多于一个传感器，并且可以使用其它操作模式。
本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的构思的情况下，可以对上述实施例进行修改。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施例，但是旨在涵盖在本发明的精神和范围内的修改。
本发明的许多特征由玩具的一个或多个微处理器或控制器执行的合适算法以及多种软件程序来实施。

Claims (24)

1.一种互动玩具，包括：具有外壳的主体、操作机构和控制电路，其中，所述操作机构包括玩具主体内的扬声器，其特征在于：
所述的外壳具有非反应部分和至少一个反应部分；
所述主体上的传感器，所述的传感器用于感测在所述主体附近的玩者发出的声音或者对所述外壳产生的气流压力；以及
微处理器，用于处理所述的气流压力，并随即生成指令，所述的指令引起所述主体内的扬声器或者所述反应部分的操作。
2.根据权利要求1所述的互动玩具，其特征在于：作为所述操作的一部分，所述扬声器用于发出声音；所述的微处理器包括用于分析所述主体附近的声音并使所述玩具产生反应的程序，所述的反应为从所述的扬声器中发出声音。
3.根据权利要求1所述的互动玩具，其特征在于：所述玩具的主体中包括扬声器，所述的微处理器包括用于分析所述主体附近的不同声音，并且将所述的不同声音分类，从而使玩具作出不同反应的程序，所述的反应为选自玩具反应部分的操作或从所述的扬声器发出声音中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的互动玩具，其特征在于：所述反应部分的操作为启动一个安装在所述主体中与所述反应部分相连的操作机构，所述操作机构主要由包括一个线圈和一个磁铁及其复位元素的电磁机构和传动机构，所述磁铁通过传动机构与反应部分相连；所述的微处理器生成指令包括生成信号以脉冲方式激活所述线圈，一次脉冲激活依次地吸引或/和排斥或/和释放所述磁铁，被释放的磁铁在复位元素的作用下复位，进而通过传动机构使所述互动玩具的至少一个反应部分完成一次动作，所述的动作引起所述的非反应部分和所述的反应部分之间的相对位置的变化，多次脉冲激活所述线圈，则所述反应部分多次动作。
5.根据权利要求4所述的互动玩具，其特征在于：所述的玩具为一只动物，该动物的具有的外壳包括头部、具有由两个元件构成的嘴部以及身体，所述反应部分的位置变化表现为所述动物的嘴部持续地张开和闭合；或者表现为所述动物的头部转动。
6.根据权利要求5所述的互动玩具，其特征在于：所述反应部分的位置变化表现为所述动物的嘴部持续地张开和闭合时，所述嘴部的一个元件为反应部分，另一个元件为非反应部分，所配置的电磁机构中的磁铁与所述反应部分相连，磁铁被线圈依次吸引和释放时，带动所述反应部分相对于所述非反应部分做依次地张开和闭合的动作。
7.根据权利要求5所述的互动玩具，其特征在于：所述反应部分的位置变化表现为相对于所述动物的身体，所述动物的头部转动时，所配置的电磁机构中的磁铁与所述头部相连，所述磁铁被吸引到线圈端或被排斥到线圈相反方向的另一端或复位到中间位置，由此操作所述的头部向左转、向右转并且返回到中间位置。
8.根据权利要求4所述的互动玩具，其特征在于：所述外壳的反应部分还包括动物身体以外的外延体，所述外延体为肢部或者身体其他外延部，所述肢部是动物的翅膀，或者上肢，或者下肢，所述身体其他外延部是动物的尾巴，或者背脊上的棘板，或者冠部；所述反应部分的位置变化还表现为相对于所述动物的身体，所述动物身体的一个或二个外延部分产生动作。
9.根据权利要求4至8任一所述的互动玩具，其特征在于：所述的反应部分包括所述外壳的二个或二个以上的反应部分，二个反应部分分别配置一个电磁机构，或共用一个电磁机构，每个电磁机构均由所述的微处理器生成信号，以脉冲方式去激活电磁机构中的线圈，从而依次地吸引/排斥和释放磁铁，使所述的互动玩具其中的一个或者二个反应部分产生动作。
10.根据权利要求9所述的互动玩具，其特征在于：在对于所述主体上的传感器的外壳上开有至少一个通孔，所述的通孔用于接收所述玩者对所述外壳产生的气流压力，从而激活所述的微处理器。
11.根据权利要求2至8任一所述的互动玩具，其特征在于：所述扬声器发出的声音还用于引起第二玩具的响应反应。
12.根据权利要求11所述的玩具，其特征在于：所述的玩具还包括通信模块，用于连接数字输入装置，从而使所述玩具通过USB、蓝牙、紫蜂或WiFi通信协议中的至少一种通信模块与所述的数字输入装置相连，由此将所述玩具配置为接收来自所述数字输入装置的预定义对象集、语音、旋律、歌曲或声音效果中的至少一种。
13.一种权利要求1至12任一所述的互动玩具的互动操作方法，
玩者与互动玩具的互动操作包括以下步骤的至少一步：
A．玩者对所述外壳对应于主体上的传感器的部位/孔隙吹气；
所述传感器感测所述吹气所产生的气流压力，传给微处理器；
微处理器响应于所述气流压力而生成指令，并且
导致所述主体或者所述的反应部分的操作；或者
B.玩者朝着所述的外壳发出声音；
由所述主体上的传感器感测到所述声音，传给微处理器；
微处理器响应于所述声音，生成指令；并且
导致所述主体或者所述的反应部分的操作；
C.玩者使用口哨朝着所述的外壳吹魔调
由玩具主体上的传感器感测到魔调音频，传给微处理器；
微处理器响应于所述声音，生成指令；并且
导致所述主体或者所述的反应部分的操作；或者
D.玩者使用智能手机朝着玩具发出魔调；
由玩具主体上的传感器感测到魔调音频，生成电信号传给微处理器；
微处理器响应于所述魔调音频的电信号，生成指令；并且
导致所述主体或者所述的反应部分的操作。
14.根据权利要求14所述的互动操作方法，其特征在于：所述微处理器生成信号以脉冲方式激活电磁机构中的线圈；依次地吸引或/和排斥或/和释放磁铁，从而使所述互动玩具的动作，所述的动作为由所述非反应部分和所述反应部分之间的相对位置变化。
15.根据权利要求15所述的互动操作方法，其特征在于：所述玩具为动物，该动物具有外壳的主体包括头部、嘴部、身体或身体以外的外延体，所述的反应部分为所述动物依次地张开和闭合的嘴部；或者是转动的头部；或者是摆动的外延体中的任意一种或者任意二种或三种组合。
16.根据权利要求13所述的互动操作方法，其特征在于：所述微处理器包括用于分析所述主体附近的声音，并使所述的声音导致所述玩具产生反应的程序，所述反应是从玩具的主体中的扬声器发出声音。
17.根据权利要求16所述的互动操作方法，其特征在于：所述玩具的主体中包括扬声器，所述的微处理器用于分析所述主体附近的不同声音，并且将所述声音分类以使所述玩具作出不同反应，所述反应选自所述玩具的反应部分的运动或从所述扬声器发出声音中的至少一种。
18.根据权利要求15所述的互动操作方法，其特征在于：
所述互动玩具之间的互动操作包括以下步骤：
⑴在互动玩具之间进行互动操作时，首个被启动操作的互动玩具为领头玩具，即当玩具第一个被启动操作时，微处理器会生成指令，令扬声器发出一串定义为“领头身份宣告”的魔调，简称“主音”；如果没有其它互动玩具的应答，则该玩具微处理器自我确认为领头玩具；
⑵在领头玩具之后启动的互动玩具为从动玩具，将从动玩具的开关开启至互动档，从动玩具也会先发出一串“主音”，但领头玩具在接收到从动玩具所发出的主音时会进行识别，然后发出一串定义为“从动身份”魔调，简称“从音”，通知这些后来开启的玩具为从动玩具；
⑶所述从动玩具的传感器响应领头玩具发出的从音信号，传递给所述从动玩具的微处理器识别并确认，然后所述从动玩具会自我确认为从动玩具的身份；
⑷领头玩具和从动玩具的身份确认后，领头玩具在感测到玩者不同的启动操作信号时，会先发出与后续操作相关联的魔调给从动玩具，由从动玩具的微处理器接收识别后，生成跟随指令，使从动玩具执行领头玩具所做的相同操作。
19.根据权利要求13所述的互动操作方法，其特征在于：采用以下识别吹气启动的方法：对应在接收到的周期性连续采样的n个数字化信号序列数据中，当有m次超过能量阈值，选择恰当的n,m及m/n则可从环境噪声中并识别出吹风气流：
根据权利要求19所述的互动操作方法，其特征在于：在接收到的Δt周期性连续采样的n个数字化信号序列数据中，
(a)设定一个声音信号能量阈值Ew(与实际吹风气流的信号强度有关)和先设定一个n，再设定一个m值，以及m/n的比例；
(b)在每个周期采样时间内测量一个信号值；
(c)在n*Δt时间内，如有m次的信号值超过Ew，则判断为吹风；
(d)否则进行下一个n*Δt时间的再次重复测量与再次判定；
(e)按设定的n,m及n.m比例判断则可区分出环境噪声，并识别为吹风气流。
20.根据权利要求13所述的互动操作方法，其特征在于：采用以下识别拍手声音启动的方法：在接收到的周期性连续采样的n+1个数字化信号序列数据中，当有1个信号值超过信号触发阈值，则以此个序号的数据为中心序号再分成前序A[i],A[j]，后序B[j],B[i]共四个数组；如果A[j],B[j]数组的每个值都小于背景噪声阈值，且A[i],B[i]数组的平均值也小于背景噪声阈值，则识别为拍手声。
21.根据权利要求21所述的互动操作方法，其特征在于：在接收到的周期性连续采样的n+1个数字化信号序列数据中，
(a)设定背景噪声阈值S、信号触发阈值Et；
(b)当有1个数据超过Et时,则以此序号m为中心再分成前序列二个数组，向前取m=n/2个值，向后取m=n/2个值，共n个序列信号值；
(c)再细分为A[i],(0≦i<p,p<m-1)；A[j],(0<j<m)；后序列二个数组：B[j],(m<j≦n+1)；B[i],(q<i≦n+1,m+1<q≦n)；
(d)当A[0~p]和B[q~(n+1)]数组的每个值如果都小于S，且比较A[0~(m-1)]和B[(m+1)~(n+1)]数组的平均值也都小于S；
(e)符合(d)这些必要条件则识别为拍手声。
22.根据权利要求13所述的互动操作方法，其特征在于采用以下识别魔调启动的方法：在设定的频率偏差范围内，当接收到设定的有间断节奏的、符合设定的多个音调Tone组合但相邻两个音调Tone却不相同频率的序列编码特征的信号时，则识别为设定的Tone组合音。
23.根据权利要求23所述的互动操作方法，其特征在于：在一定时间内如300ms在接收到的周期性连续采样的数字化信号序列数据中，在300ms之内判断每个采样的频率值是否已在以下fi,(i=1,2,…,6)设定的偏差范围±6%内，则判定为一个Tone。
24.比较对应以下5个音调，确定出这个音调Tone的代码；
f1=1000Hz±6%,选定为音调代码Tonecode为1；
f2=1174Hz±6%,选定为音调代码Tonecode为2；
f3=1396Hz±6%,选定为音调代码Tonecode为3；
f4=1661Hz±6%,选定为音调代码Tonecode为4；
f5=1975Hz±6%,选定为备用音调代码；
f6=2349Hz±6%,选定为音调代码Tonecode为5。
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