CN105283234B - 带有可调节dc‑dc开关的玩具车 - Google Patents

带有可调节dc‑dc开关的玩具车 Download PDF

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Abstract

在一个实施例中,存在一种玩具车,该玩具车具有电动机,该电动机配置为引起该玩具的一元件的运动。该元件的运动进一步易感于人类操纵继而旋转该电动机。该玩具车还具有处理器,配置为检测由人类操纵引起电动机旋转而生成的反电动势(“EMF”)电压,且该处理器进一步配置为包括至少休眠状态和唤醒状态。该处理器具有配置成当所检测出的反EMF电压达到预定值时在该休眠状态和该唤醒状态之间过渡的功能。

Description

带有可调节DC-DC开关的玩具车
相关申请的交叉引用
本发明涉及于2014年8月5日提交的美国申请14/451,712,其是于2014年7月16日提交的美国申请14/332,599的延续并且是请求于2014年4月23日提交的美国申请61/983,189的权益的美国非临时申请。一种玩具滑板,尤其涉及包括可移除的电动机机动组件外壳的玩具滑板。
技术领域
本发明涉及玩具滑板,尤其涉及包括可移除机动组件外壳的玩具滑板。
背景技术
多年来,玩具滑板已成为儿童玩具中的主流。玩具滑板通常称为手指板,因为玩具滑板的用户在操作该玩具时使用其两只手指。玩具滑板的熟练操作者能够用手模仿滑板动作。这些滑板极其流行,但自1990年代的引入以来,其能够接触更宽受众群的能力已变得停滞。
因而,已经提出了各种类型的玩具滑板。此类滑板的范围从带安装有塑像(figurine)的简单上发条玩具滑板到带有塑像的更先进的无线电控制的玩具滑板,该更先进的玩具滑板的塑像可在某种程度上被控制成描绘身体在进行滑板动作和特技期间的运动。这些机动滑板一般包括可移动电池组、可改变的电动机位置、和可互换的轮重量,以提供不同的平衡中心,以调整各种动作特性。另外,一些机动滑板包括驱动机构但没有导航机构。因而,此类滑板仅能通过塑像的身体运动来动作,如同在实际滑板中一样,因此对此类滑板的控制可能较不如期望,尤其对于拥有较不高阶技巧的用户而言。有此需求的情况下,应提供一种玩具滑板,其提供机动玩具滑板和带有简易控制系统的非机动玩具滑板两项的乐趣,在不一定采用玩具塑像的情况下允许各种动作特性。
发明内容
本发明提供各个实施例和各方面的组合,其将在本文中更详细地描述。在第一实施例中,提供可转换的玩具滑板组件。该滑板组件包括板身、一对非机动轮架组件和后部机动轮架组件。该玩具滑板还是可转换的;因为非机动轮架组件之一可易于与后部机动轮架组件容易地交换。这允许该玩具滑板抑或具有一对非机动轮架组件(其允许操作者使用其手指操纵并移动玩具滑板);抑或具有一个非机动轮架组件和一个机动轮架组件(其允许操作者使用远程控制单元来控制和移动该玩具滑板)。
各实施例各处所使用的非机动轮架组件通常固定到板身的下表面。非机动轮架组件包括在附接时横向地定位到板身的纵轴的一对自由旋转轮。机动后轮架组件包括外壳,其配置成可移除地附连至板身。这可包括卡夹、紧固、或本领域公知的其他附接手段。机动轮架组件配置成容纳至少(i)电池、(ii)处理器、(iii)与该处理器通信的接收机、和(iv)一对电动机,每个电动机分别控制一对后轮中的一个后轮,其中该一对后轮横向地定位到板身的纵轴并定位于一对前轮的后方。该接收机配置成接收信号用于控制该一对后轮的运动。
如所提及,该玩具滑板可因此包括两种配置:第一配置被定义成使前部非机动轮架组件附连至朝向板身的前部区域的下表面并使后部非机动轮架组件可移除地附连至朝向板身的后部区域的下表面。在该第一配置中,板身的上表面定义用于使得用户的手指接合并移动该玩具滑板的手指接合区域。第二配置定义成移除后部非机动轮架组件并将机动轮架组件附连至朝向板身的后部区域的下表面,其中该玩具滑板的运动是可通过处理器响应于由接收机收到的信号来控制的。
根据一个或多个实施例,玩具滑板可包括与处理器和电池通信的电路。该电路配置成将电池电压改变成固定电压,用于从电池产生更一致性能,这可包括降低或提高电压。该改变帮助增加来自该玩具滑板的乐趣,因为随着电池电量下降,该玩具滑板不再看上去迟缓。另外,远程控制单元可包括一个或更多个信号以发起处理器上的预编程指令集,以控制一对后轮执行一个或更多个滑板动作。这些滑板动作可包括但不限于滑板技巧、爬坡、可变速度控制、和用户记录输入回放。
各实施例中的任一项中的滑板还可定义成使(来自一对电动机的)第一电动机耦合到(来自一对后轮的)第一后轮,且处理器配置成检测通过对该第一后轮的手动操纵引起的第一电动机的旋转生成的反电动势(EMF)电压。该处理器还配置成包括至少休眠状态和唤醒状态并配置成在检测出的反EMF电压达到预定值时在该休眠状态和该唤醒状态之间过渡。该处理器还可在检测出的反EMF电压达到预定值时,根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制电动机。另外,该处理器还可配置成检测因在相反方向上手动操纵第一后轮引起第一电动机在相反方向上的旋转而生成的第二反EMF电压。当可检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制第一电动机:(a)瞬间地移动第一后轮,(b)连续移动第一后轮,(c)瞬间地抵抗第一后轮的运动,(d)连续抵抗第一后轮的运动,(e)瞬间地摆动第一后轮,以及(f)连续摆动第一后轮。
在一个或多个实施例中,机动后轮架组件包括定义成包括基本上与板身的朝向后部区域的下表面的一部分相符的顶部轮廓的外壳。在该实例中,电池、处理器、接收机、和一对电动机完全定位于该外壳之内位于该外壳的该顶部轮廓之下并因此位于板身的下表面之下。该外壳还可包括前端和后端以及其两者之间的中间区域。这提供了电池空间和电动机空间,为电池定义的两个空间具有分开地定位于外壳的前端和后端的两个电池隔室。一对后轮定位于这两个电池隔室之间。包含电池隔室之一的外壳的后端可向上倾斜成与板身的后端的角度相匹配,从而包含在该电池隔室中的至少一个电池倾斜。
在本文中公开的一个或更多个实施例中,接收机可定义为用于从远程控制单元接收信号的IR传感器。该IR传感器可定位于在机动后轮架组件中定义的朝向其前部并位于板身的下表面下方的窗口中,以使得该IR传感器定位成接收从滑板的板身的下方表面反射的信号。在另一方面,玩具滑板可包括可移除地固定到板身的一部分以调节重心并配置成调节转动(spin)中心的配重件(weight)。
如一个或更多个方面所定义的,该玩具滑板可被均衡(poise),以定义在无需位于板身上表面上的物体的情况下可被控制的机动玩具滑板。该玩具滑板无需用链接件带有塑像、以及板身中的控制机构来适当地进行动作。另外,该玩具滑板可包括封装前轮架和机动后轮架的轮架组件外壳。该轮架组件可被移除并用一对非机动轮架组件替换,以使用户能够手动操作滑板。
除玩具滑板以外,本发明可提供可包括一个或更多个元件的玩具,这些元件诸如滑板上的轮、玩具机器人或人物上的附属物、或玩具车上的推进器。这些元件外置于该玩具并且由电动机分别地移动/控制。处理器配置成包括至少休眠状态和唤醒状态,还配置成在这两种状态之间过渡。实施例的另一方面是该元件易感于(accessible)用户、操作者或人类操纵,该元件在运动时将进而使电动机旋转。当用户操纵该元件时,使电动机旋转,电动机的旋转生成反电动势(下文中称为EMF)电压。处理器配置成检测反EMF电压,并还配置成在检测出的反EMF电压达到预定值时在两个状态之间过渡。
在该实施例的另一方面,当检测出的反EMF电压达到预定值时,处理器还配置成根据当执行是导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制电动机。
根据本发明的一实施例,提供了具有通过高频交换电压在高到足以产生连续导通的频率下供能的低电感电动机的玩具车。该车包括配置成控制电动机的方向的H桥电路和配置成将电源电压转换成比该电源电压低的输出电压的可调节高频DC-DC开关,该输出电压由该H桥电路用来在向前或相反方向上对该低电感电动机供能。处理器具有配置成将来自该DC-DC开关的输出电压从第一电压改变成第二电压的指令。
在该实施例的不同方面,电动机可具有近似小于500uH并优选地约为140uH的电感。该DC-DC开关可在大于250KHz的频率下并优选地约在1000kHz或更高的频率下工作。另外,该DC-DC开关可被数字地改变。
另外,来自该DC-DC开关的输出电压可由分压器选择,其具有由来自处理器的指令选择的第一电阻值和第二电阻值,以使得来自该DC-DC开关的输出电压可定义第一输出电压和第二输出电压。在其他方面,该DC-DC开关还可配置成定义第三输出电压。该第二电阻值可从一对电阻器选择,其分别被定义成分别产生第一输出电压和第二输出电压,并定义成串联来产生第三输出电压。另外,处理器还包括去往H桥电路以仅控制电动机的方向的指令。
本发明的多个其他优势和特性将根据以下对本发明及其实施例的详细描述、根据权利要求并根据附图变得显而易见。
附图说明
对前述内容的更充分理解可通过参照附图来获得,其中:
图1是解说根据本发明的一个实施例的一对前轮架和后轮架的玩具滑板的立体图;
图2是根据本发明的一个实施例的来自图1的玩具滑板的分解图;
图3A是解说根据本发明的一个实施例的前轮架组件和机动后轮架组件的来自图1的玩具滑板板身的部分分解图;
图3B是来自图3A的玩具滑板的下部视图;
图4A是根据本发明的一个实施例的非机动轮架组件之一的立体图;
图4B是根据本发明的一个实施例的图4A的分解图;
图4C是根据本发明的一个实施例的来自图4B的组件的下部的视图;
图5A是根据本发明的一个实施例的机动玩具滑板的立体图;
图5B是根据本发明的一个实施例的来自图5A的机动玩具滑板的下部视图;
图5C是根据本发明的一个实施例的来自图5A的机动玩具滑板的下部视图;
图6是根据本发明的一个实施例的进一步用非机动轮架组件对比非机动前轮架组件和机动后轮架组件以进一步解说两种配置的来自图1的玩具滑板板身的侧视图;
图7A是根据本发明的一个实施例的组装的机动后轮架组件的立体图;
图7B是根据本发明的一个实施例的来自图7A的组装的机动后轮架组件的下部视图;
图8是根据本发明的一个实施例的来自图7A的机动后轮架组件的分解图;
图9是根据本发明的一个实施例的来自图7A的机动后轮架组件的部分分解图;
图10是根据本发明的一个实施例的来自图7A的来自机动后轮架组件的外壳的立体图;
图11是根据本发明的一个实施例的来自图7A的来自机动后轮架组件的齿轮外壳隔室的部分立体图;
图12是根据本发明的一个实施例的来自图1的齿轮外壳隔室的分解图;
图13是根据本发明的一个实施例的来自图7A的组装的机动后轮架组件的侧视立体图;
图14A是根据本发明的一个实施例的解说使用直接接线来触发车中的不同功能性状态的机动玩具滑板的电示意图;
图14B是根据本发明的一个实施例的机动玩具滑板的电示意图;
图15是根据本发明的一个实施例的解说使用增压器部件来触发车中的不同功能性状态的机动玩具滑板的电示意图;
图16是根据本发明的一个实施例的解说使用FET部件来触发车中的不同功能性状态的机动玩具滑板的电示意图;
图17是根据本发明的一个实施例的解说使用下拉电阻器部件来触发车中的不同功能性状态的机动玩具滑板的电示意图;
图18是根据本发明的一个实施例的解说使用串联电阻器部件来触发车中的不同功能性状态的机动玩具滑板的电示意图;
图19是使用卡夹来将机动轮架组件固定到板身的滑板的立体图;
图20A是附连技巧(trick)配重件的滑板的立体图;
图20B是图20A的其中技巧配重件从滑板板身移除的滑板的立体图;
图21A是示出为手动生成的反EMF电压监视一个或更多个电动机的处理器的玩具的一实施例的框图;
图21B是示出为手动生成的反EMF电压监视一个或更多个电动机的处理器的另一玩具的一实施例的框图;
图22A-22E解说具有不同电池隔室的各种外壳配置的玩具滑板的各种实施例;
图23是表示根据本发明的一个实施例的用于与机动玩具滑板一起使用的发射机的图示;
图24是根据本发明的一个实施例的用于与机动玩具滑板一起使用的远程控制单元的电示意图;
图25是根据本发明的一个实施例的用于与机动玩具滑板一起使用的发射机的框图;
图26A是根据本发明的一个实施例的解说使用DC到DC开关来改变对电动机供应的电压功率的机动玩具滑板的电示意图;
图26B是根据本发明的一个实施例的解说使用DC到DC开关来改变对电动机供应的电压功率的机动玩具滑板的电示意图;
图27是根据本发明的一个实施例的滑板的流程图;
图28是根据本发明的一个实施例的滑板中的用于设定电压和H桥电路的系统的流程图;
图29A-29C解说在三种不同PWM频率10kHz、100kH和1000kHz下电动机中的电流波形;
图30是带有连接到电动机的四个驱动晶体管和四个回扫(flyback)二极管的简化H桥电动机驱动器的电示意图;
图31是一对简化H桥电动机驱动器的电示意图,其中各自连接到一对电动机,该一对电动机进一步阻性地连接来提供按照本发明一特征的附加EMF检测;以及
图32是一对简化H桥电动机驱动器的等效电路的电示意图,其中各自连接到一对电动机,该对电动机进一步阻性地连接来当任一驱动MOSFET晶体管中的均未被供能时提供按照本发明一特征的附加EMF检测。
具体实施方式
本发明可应用于许多不同形式的实施例,本发明的各种实施例中的一些实施例在附图中示出并将在此详细描述。然而,应理解,本公开要被认为是对本发明的原理的示范,而不是要限制本发明和/或对所解说实施例的保护的精神或范围。
现在参照附图,特别参照图1到3B,根据本发明的一个实施例的玩具滑板被解说并一般性地标示为数字标记100。玩具滑板100包括带有上表面103和下表面104的板身102。如图1和3A所解说的,滑板100包括朝向板身102的前端106而固定的前轮架组件110和朝向板身102的后端108而固定的后轮架组件120或机动后轮架组件200。用操作者可容易地移除的紧固件109来将各轮架固定到板身102。前部和后部非机动轮架组件110和120可以彼此相同的方式配置,然而,轮架组件取向可反向。
现在参照图4A到4C,解说了非机动轮架组件(110/120)之一,其包括轴壳架122,具有横向延伸到板身102并穿过轴壳架122的一对轴124。轮126分别安装在轴对124的相对端并由螺母128固定到轴上。优选地,轮126彼此独立地旋转,从而滑板可在无绑定的情况下实现转弯。螺母128可与允许用户替换或交换轮以自定义滑板的更普遍的保持件来替换。轴壳架122附连至基板130,基板130固定到板身102的下表面104。基板130包括接收从轴壳架122延伸出来的枢转构件134的枢轴杯132(图4C)。中心销136定位在基板上的凿孔140中并穿过轴壳架122中的开口142与固定在端部的中心销螺母138对准;一对套管144定位于轴壳架122中的开口142的每侧。
本发明的一个或更多个实施例的重要方面在于板身102的厚度在整个板长而言相对的小。这使得板身102能够由操作者如图1所示地在没有电动机组件或用远程控制单元控制(在后轮架组件120被移除并被机动后轮架组件200替换时)的情况下使用。由此,机动后轮架组件200是完全自包含的。如在现有技术中所发现地,机动玩具滑板在大型构造板身中包括一个或更多个部件。这些部件可以是电池、电路板、金属链接、电动机和/或齿轮。如本文中所解说,机动后轮架组件200是完全自包含的,因此可容易地被移除并用非机动后轮架组件120替换。
现在参照图5A到6,根据本发明的一实施例,解说了带有前轮架组件110和机动后轮架组件200的滑板100。如本文中提供的,在采用了机动后轮架组件200时滑板100仍保持在相似配置中的表面上(如同滑板100包括非机动后轮架组件120)(见图6)并且在不一定要将任何部件放置在过大的板身组件中的情况下达成此举。然而,在装有电动机时,可由操作者通过远程控制单元300来控制滑板100的可操作性。因此,开发了两种完整的游戏模式。首先,使用非机动轮架组件120,滑板100可用作典型手指板。其次,通过移除紧固件109,非机动轮架组件120可被移除并用自包含的机动轮架组件220替换,并随后用相同紧固件109来固定到板身。
现在参照图7A到12,机动后轮架组件200包括外壳202,该外壳202与板身102的下表面104基本上相匹配的上表面204或上轮廓203一起延长,帮助将所有部件保持成基本上在板身的下表面之下并当轮靠在一表面上时允许一对后轮206沿着前轮126相似的平面基本对齐。紧固板210定位于外壳202的上表面204的部分205上。上表面204的部分205包括开口207,开口207与紧固板210中的螺纹开口209对准并与穿过板身102的后向开口对准,从而紧固件109可易于通过紧固板210来固定和松开整个外壳202,且由此配置成松开或紧固后部电动机轮架组件200。
外壳202包括齿轮外壳隔室220、位于齿轮外壳隔室220之前的第一电池隔室222,并包括位于齿轮外壳隔室220之后的第二电池隔室。第一电池隔室222在齿轮外壳隔室220之前容适第一电池214,而第二电池隔室224在齿轮外壳隔室220之后容适一对电池214。第一和第二电池隔室可从外壳202下方接触并用电池门226固定。电池通过各种接线228连接到电路板230。为了帮助将接线228固定就位,第二电池隔室224可包括固定在隔室224之上的电池托架225。
外壳202还包括用于放置与电路板230通信的IR传感器234的的前向窗口232;其控制可在图14的电示意中示出并解说。IR传感器234定位成从远程控制单元300接收信号。从俯视图来看,电路板230定位于前向窗口232之上,其中PCB盖240固定在电路板230之上并固定到外壳202的前向段。因为所有部件定位于外壳之内并在板身的下表面之下,所以IR传感器234定位成接收来自远程控制单元205的从表面S反弹的信号。另外,来自远程控制单元300的IR发射机305向下倾斜成帮助确保信号被向下朝着该表面发送。
齿轮外壳隔室200保持分别驱动后轮206中的每个后轮的一对旋转式电动机240。每个电动机240包括啮合到齿轮减速器244的驱动齿轮242,齿轮减速器244进一步啮合到能够在后轴248上自由转动的轮轴齿轮246。后轴248穿过外壳横向地延伸到板身102。销250用来将齿轮减速器244旋转地固定到齿轮外壳隔室220。轮轴齿轮246还包括带有与定位于轮毂258上的内部轮廓256相匹配的外部轮廓254的端匙(end key)252。轮胎260定位于轮毂258之上以创建后轮206。齿轮外壳隔室220包括将部件固定就位的下齿轮外壳盖262。
现在参照图13,如上所述,为机动后轮架组件200定义的外壳202包括上表面轮廓203,与板身102的下表面104相匹配,由此该外壳包括第二电池隔室224的与水平倾斜成10度和45度之间的一角度的后向部分,且尤其倾斜成约22度以匹配板身的后端108中的上翘角度。
如本文中各实施例所定义的,远程控制的电池供能的滑板被定义为近似4英寸长的手指板玩具滑板。完全定位于板身下表面下方的是电池、电动机、齿轮和电路板。电动机可以是小型6mm直径乘11mm长的圆柱型电动机。每个电动机独立地控制一个后轮。高效齿轮减速提供约1米每秒的驱动速度。电路板接收来自电池的功率,接收来自远程控制设备的红外信号,并且使用处理器、直流-直流(DC-DC)开关、H桥和软件来命令电动机。
在一个或更多个实施例中期望提供既快速又能够爬陡坡的玩具滑板。该领域中的各种游戏模式和配件需要各种属性以使机动玩具滑板适当地操作。各种动作能力将包括能够向前或反向直线驾驶、在任何四个方向上转弯、向左或向右转动、和从坡底处的停止位置开始以及从移动位置开始爬坡的能力。
将所有部件定位在滑板板身之下具有两个特别优势。首先,这将其从用户的视线隐藏起来,使滑板看起来像常规的无驾驶滑板。其次,将重心保持得尽可能靠近地面减少了滑板在转弯时的轧制力。减少轧制力将帮助保持滑板与地面充分接触并改善了可操作性和控制。
一致重复的特性对于用户而言将是关键的。典型的电池供能产品在电池满电时移动较快,在电池几乎耗尽时移动较慢。这将使练习技巧更加困难,因为用户将需要针对当前电量调节其时机。另外,一些动作在较低电量时可能不可行。为了消除该问题,生成恒定电压被生成并供应给电动机。这样的恒定电压将使得所有动作和技巧时机从电池满电到电池耗尽都能一致。本领域技术人员所知的升压电路被用来给要求窄范围工作电压的逻辑电路供能。在其中电动机电流相对低的该应用中,可使用低成本升压电路来为两个电动机功能。本领域技术人员所知的降压电路也可用来提供一致且重复的电动机电压。降压电路或升压电路的选择取决于发电机电源电压被要求比电池电压高还是低,这取决于实施例的具体要求。转换器类型的任何一种选择都落入本发明的范围和精神之内。
对玩具滑板的远程控制设备将具有通常的前向/反向和左/右控制。在另一实施例中,远程控制设备采用“坦克”控制,其中左控制是控制左推进,右控制是控制右推进。在一替换性实施例中,附加的“技巧”按钮被添加。“技巧”按钮向玩具滑板发送单条技巧命令。在一个实施例中,该技巧是简单的180度转弯。在另一实施例中,该技巧是更复杂的某动作。一旦该技巧命令被收到,用户控制就被禁用。在另一实施例中,用户控制被允许以使用户执行技巧的一半,后跟其自己的运动(若其时机良好)。禁用技巧终结的实施例对于较年轻用户而言可能更佳。在另一实施例中,保持住技巧“播放”按钮使得该技巧被重复。在又一实施例中,远程控制设备具有记录按钮。当该记录特征被发起,由用户按下的每个按钮被同时传送并记录直至该记录按钮被再次按下。在该实例中,当“技巧”按钮被按下时,所记录动作被传送到玩具滑板,执行用户自定义生成的技巧动作。
向前驾驶可通过在玩具滑板的后部顶端处添加配重件350来修改,如图20B所示。该配重件使重心转移到尾部,允许滑板100在加速时使前轮126从地面抬起。取决于配重量、配重件350的位置、和玩具滑板100配置,只要滑板100继续向前,前轮126就可保持离开地面。
转动驾驶涉及使后轮206在相反方向上转向。这使该玩具滑板围绕转动中心转动。该转动中心因变于动力轮206的中心、重心、通过摩擦产生的牵引和轮206、106上的负重。在玩具滑板的后部顶端处的配重件350的添加修改了转动。当配重件350存在时,重心转移到尾部并且负重从前轮调离。这使玩具滑板围绕非常接近后轮206的一点转动,显著地增加了转动速度。
添加后部配重件的两个特征可由同一配重件350实现,下文称为技巧配重件350。
在本方面的另一实施例中,不用“开”/“关”开关来使用玩具滑板100。为了开启玩具滑板100,操作者可在支承表面上向前推动或滚动玩具滑板100。此类“开启ON”特征简化了使用,对于儿童而言感觉更加实际,并降低了成本。一旦“开启”,玩具滑板100立即执行能容易地识别出的预编程运动模式以指示其“开启”。在一个实施例中,该模式是向前驾驶达一预定时间量。在另一实施例中,滑板100向右转随后向左转,进行若干次。在一个实施例中,ON模式一旦被检测到即可立即发起。在另一实施例中,ON模式被延迟,直至用户停止滚动该玩具。在该实施例中,该延迟改善了对成功ON的识别,并更具视觉吸引力。在又一实施例中,可以一规律对电动机进行脉冲以产生用户可感觉到的触觉响应。在一个实施例中,对前向滚动的检测是通过将两个电动机240引线之一连接到处理器406输入来达成的。当玩具滑板100被滚动,轮转动,使电动机240生成反EMF电压。所生成的反EMF电压因变于电动机240转动的速度和电动机240的具体设计。作为示例,最高达1.5v的电压被容易地生成,最高达3v的电压用较高的滚动速度生成。一旦所检测出的反EMF电压达到预定值(诸如0.7v)、或者处理器406或晶体管的输入引脚的阈值电压、或者模拟到数字输入读取的具体电压,处理器406配置成从休眠状态唤醒。滑板电路必需小心地设计成最小化在休眠状态期间产生的电流。此类开启ON方法消除了常规的ON按钮或开关,降低了成本。
在另一实施例中,该电路将电动机240的两条引线连接到两个单独的处理器406输入引脚。以此方式,向前滚动和向后滚动两项被处理器406检测出。这些滚动命令在休眠状态中以及在任何时间被识别出。当电动机240未被命令运动时,处理器406监视去往电动机240的两条引线的输入引脚,藉此,处理器406检测用户滚动命令。在一替换性实施例中,该方法被扩展成检测两个电动机240和两个电动机240方向。在该实施例中,使滑板转向也被检测,并提供附加的用户输入以增强滑板控制。在该实施例中,处理器406检测向前滚动以唤醒到ON状态,检测向后滚动以OFF进入休眠状态。
在一个实施例中,包括使用多个控制器300来分别操作多个滑板100。这是通过使用从控制器300发射并由滑板100收到的命令信号中的频道地址比特来完成的。在该实施例中,发射机300被工厂设定成具有具体频道标志。这些包括频道地址的频道标志与由控制器300发出的每条命令一起被传送。当滑板100被开启ON时,其初始并不知悉其意图响应于哪个频道。然而,滑板100基于其收到的第一指令来设定其频道地址。以此方式,用户可通过确保滑板100在其启动之后收到的来自所意图控制器300的第一指令来使特定滑板100响应于特定控制器300。
如其可能地,通过执行以上技术,滑板100可能不经意地收到来自非期望控制器的第一指令,由此不正确地设定了其频道地址。在该情形中,用户仅需关闭滑板100,并随后开启滑板100,这次确保其收到来自期望控制器300的第一指令。这可如所需要地重复直至适当配对已达成。
前述技术需要一经请求就关闭滑板100的装置,且由此,该实施例提供了其中滑板100在被用户向后滚动时进入休眠的装置。另外,关闭延长了电池寿命。因为向前滚动滑板是与ON相关联的,因此自然地提供了相反的将关闭设备的OFF。开启ON特征的对滑板100的触觉响应引起对与关闭OFF的动作相对应的期望自然反馈。与该动作切实相匹配的触觉响应是使滑板停止或抵抗运动,并由此在优选实施例中实现。在一实施例中,电动机240被设定成制动模式以实现此举,其中电动机240引线彼此短路。在一替换性实施例中,由于通过在相反方向上对电动机施加瞬间功率来实现类似感觉,产生比单单制动更大的抵抗。
在一实施例中,来自用户的附加滚动输入改变滑板性能。在该实施例中,在该滑板被启动之后检测出前向滚动,由处理器406识别出滑板100的滚动功能。这使滑板100在诸模式之间切换。在一个示例中,滑板100在100%最大速度和50%最大速度之间变更。总体滑板速度的降低允许在较高速度下更难的新型低速技巧。
另外,存在可被采用的更多设定,诸如启用或禁用滑行、启用或禁用50%最大速度或100%最大速度,减慢转向与完全前向/反向、快速转向和较慢前向/反向、前向和带制动的正常转向而非反向,以及坡道制动。这些可被控制并由用户抑或通过远程控制单元抑或通过对玩具滑板的手动操纵来设定,如本文中所讨论。
现在参照图19,示出了根据本文实施例中的一个或更多个实施例的玩具滑板100,其中后轮架组件200包括定位于后轮架组件202的上表面上并用来附连至板身102的卡夹301。在该实施例中,后轮架组件200是可移除的并固定到板身102,以使后轮架组件202在板身102的下表面之下。然而,在该实施例中,卡夹301允许该后轮架卡到或滑到板身102上。
现在参照图20A和20B,示出了根据本文实施例中的一个或更多个实施例的玩具滑板100。滑板100包括可移除地固定到板身102的后端352的后部配重零件350。该后部配重零件350包括卡到板身102的后端中或与其摩擦啮合的槽(channel)354。如上所述的配种零件350允许用户移动滑板100的转动中心。
如本发明的一个或更多个实施例所提供的,处理器406被使用并讨论并可以数种不同方式实现。例如,处理器406可实现为各种处理装置或设备中的一项或更多项,诸如协处理器、微处理器、控制器、数字信号处理器(DSP)、带有或不带有伴随DSP的处理元件、或包括集成电路的各种其他处理设备,该集成电路诸如举例而言ASIC(应用专用集成电路)、FPGA(场可编程门阵列)、微控制器单元(MCU)、硬件加速器、专用计算机芯片、或类似物。在一示例性实施例中,处理器406可配置成执行存储在存储器设备中或可由处理器406另行访问的指令。这些指令可以是永久性(例如,固件)或可修改(例如,软件)指令。这些指令可被捆绑或与功能文档中的其他指令另行相关联,这些功能文档可被保存为例如一个或更多个存储器设备上的电子文档。替换地或附加地,处理器406可配置成执行硬件编码功能性。由此,无论是由硬件方法还是软件方法配置,或是由其组合配置,处理器406都可表示能够执行根据本发明的实施例相应配置的操作的(例如,在电路系统中物理地实现的)实体。由此,例如,当处理器406被实现为ASIC、FPGA或类似物时,处理器406可以是用于进行本文中描述的操作的具体配置的硬件。替换地,如另一示例,当处理器406被实现为软件或固件指令的执行项时,这些指令可将处理器406具体配置成在这些指令被执行时执行本文中描述的算法和/或操作。处理器406可尤其包括时钟或任何其他类型的计时器、配置成支持处理器406的运算的算术逻辑单元(ALU)和逻辑门。
另外,如本文所讨论的,触觉技术或触觉设备可包括在所讨论的一个或更多个实施例中。触觉设备涉及由设备提供给用户的触觉反馈。低成本触觉设备趋向于提供其中力被传送到外壳或其一部分并被用户感觉到的触觉反馈,而非其中力被以接口设备的运动的自由度直接输出的动觉反馈。一般通过向用户接口设备的一个或更多个部分施加力、震动、和/或运动来提供触觉反馈。触觉设备有时用来增强与机器和设备相关联的远程控制设备。在此类系统中,从(slave)设备中的传感器有时用来检测施加在此类设备上的力。与此类力相关的信息被通知给处理器,其中该信息用来生成给用户的合适触觉反馈。本发明不使用触觉设备来增强触摸体验或允许用其来感觉虚拟物体或模拟反作用力。本发明创建用户与设备交互的触觉响应,用户易于关联或推断物体的无形设定或模式。不像以不同规律对呼叫器进行脉冲以提供触觉响应,本发明提供触觉响应,从而用户可确定现在对物体配置了哪种设定或模式。一个或更多个实施例的另一重要方面在于触觉响应通过用户首先触摸以创建输入的元件或机构被中继回用户。不像现有技术中的传感器或开关的使用,本文中提供的实施例使用诸如与电动机通信的轮和致动臂之类的元件。由用户与这些元件进行的直接互动通过电动机生成反电动势,该反电动势被处理器监视或检测。处理器在被所生成的反电动势触发时可向该元件存取和回放预记录的运动。仍在与该元件互动的用户感觉到引起触觉响应的该预记录运动。由该用户感觉到的该触觉响应允许用户确定或推断物体或玩具的设定或模式,如本文中进一步详细说明和解释的。
如本文中描述的一个或更多个实施例所提供的、并如图21A-21B所提供和解说的,一般性地解说了可包括一个或更多个元件402的玩具400,元件402诸如滑板上的轮、玩具机器人或人物上的附属物、或玩具车上的推进器。这些元件外置于玩具400并分别由电动机404移动/控制,无论直接或间接移动或者物理地或非物理地耦合均完全落入本文中提供的各种实施例的范围之内。处理器如本文中所描述,由此不需要进一步定义。处理器配置成包括至少休眠状态和唤醒状态,还配置成在这两种状态408之间过渡。实施例的另一方面是该元件易感于用户、操作者或人类操纵,该元件在运动时将进而使电动机旋转。当用户操纵该元件时,使电动机旋转,电动机的旋转生成反电动势(下文中称为EMF)电压。处理器配置成检测反EMF电压410,并还配置成在检测出的反EMF电压达到预定值时在两个状态之间过渡。
在该实施例的另一方面,当检测出的反EMF电压达到预定值412时,处理器还配置成根据当执行时导致触觉响应的一个或更多个预编程运动414来控制电动机。另外,当检测出的反EMF电压达到预定值时,处理器还进一步配置成根据导致听觉感知的一个或更多个预编程运动来控制电动机。
如图21B所提供的,玩具400可包括分开地连接到电动机的数个元件。可包括所解说元件(轮420、(诸)附属物422、推进器424等)中的所有或一些元件。
处理器还可进一步配置成检测因人类在相反方向上操纵该元件引起电动机在相反方向上的旋转而生成的第二反EMF电压。在该实例中,当可检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,该处理器配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制该电动机:(a)瞬间地移动所述元件,(b)连续移动所述元件,(c)瞬间地抵抗所述元件的运动,(d)连续抵抗所述元件的运动,(e)瞬间地摆动所述元件,以及(f)连续摆动所述元件。在一些实例中,这些预编程运动是基于电动机的旋转方向并基于处理器是处于唤醒状态中还是处于休眠状态中来选择的。这允许更多的功能和运动响应。
在实施例的变体中,当可检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,处理器还可配置成在导致触觉响应的预编程运动前内在(internal)延迟一预定时间间隔。另外,导致触觉响应的预编程运动可以小于100%电动机速度。在其他方面,预编程运动可以变化的电动机速度产生触觉响应。
各实施例还可包括配置成引起玩具的第二元件的运动的第二电动机并且该第二元件还可易感于(accseeible)人类操作,该第二元件在被移动时引起该电动机的旋转。处理器还配置成控制该第二电动机并且预编程输出还配置成控制这两个电动机并使这两个轮旋转以产生触觉响应。如果期望或需要,可包括用于在由处理器进行检测之前变更反EMF电压的电路。该电路可以是晶体管、电阻器、升压器、其组合、或本领域所知的其他电路。
在另一实施例中,玩具车配置为具有元件、处理器和配置成引起该元件的运动的电动机。该元件的运动还可易感于人类操纵,该运动进而能够使电动机旋转。处理器配置成检测当在该元件被用户操纵时由该电动机的旋转生成的反电动势(EMF)电压。该处理器还配置成包括至少两种状态并且该处理器包括配置成在检测出的反EMF电压达到预定值时在这些状态之间过渡的功能。另外,该处理器还配置成在检测出的反EMF电压达到预定值时根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制电动机。在该实施例中,这些预编程触觉响应可以是在向前或相反方向上使电动机转向或使电动机制动。
在该实施例的变体中,该玩具可包括配置成引起第二元件的运动的第二电动机并且该第二元件的该运动可易感于人类操作,其在被操纵时进而使该电动机旋转。处理器还配置成控制该第二电动机并且其中预编程输出还配置成控制这两个电动机并使这两个轮旋转以产生触觉响应。
处理器还可配置成检测因人类在相反方向上的操纵引起电动机在相反方向上的旋转而生成的第二反EMF电压。该处理器还配置成在可检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制所述电动机。产生触觉响应的预编程运动可包括以下:(a)瞬间地移动所述元件中的一个或更多个元件,(b)连续移动所述元件中的一个或更多个元件,(c)瞬间地抵抗所述元件中的一个或更多个元件的运动,(d)连续抵抗所述元件中的一个或更多个元件的运动,(e)瞬间地摆动所述元件中的一个或更多个元件,以及(f)连续摆动所述元件中的一个或更多个元件。
如上所述,在其他实例中,这些预编程运动可基于电动机的旋转方向并基于处理器是处于唤醒状态中还是处于休眠状态中来选择的。另外,当可检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,处理器还配置成在导致触觉响应的预编程运动前内在地延迟一预定时间间隔。
如在又一实施例中提供的,提供了具有元件、处理器、和配置成引起该元件的运动的玩具车,并且该元件的该运动还可易感于人类操纵,该元件在被移动时引起电动机的旋转。该处理器配置成检测由该电动机因该元件被用户操纵引起的旋转生成的反电动势(EMF)电压。该处理器还配置成包括以下状态中的至少两个状态:(a)配置成使至少一个电动机关闭并使车掉电的低功率状态;(b)配置成使至少一个电动机关闭并使处理器进入低功率休眠状态并暂停执行代码的低功率休眠状态;(c)配置成使车上电的唤醒状态;(d)配置成将处理器带离低功率休眠状态并开始执行代码的唤醒状态;(e)配置成控制至少一个电动机并使至少一个轮旋转的用户可控制驾驶状态;(f)配置成控制至少一个电动机并使至少一个轮以比最大速度慢的速度旋转的用户可控制驾驶状态;(g)配置成控制至少一个电动机并使至少一个轮根据预编程指令集和来自远程设备的用户输入旋转来使车执行动作的用户可控制驾驶状态;以及(h)配置成控制至少一个电动机并使至少一个轮旋转的非用户自主驾驶状态。该处理器还包括配置成当检测出的反EMF电压达到预定值时在这些状态之间过渡的功能。进一步,当检测出的反EMF电压达到预定值时,处理器还配置成根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制电动机。
在另一方面,该车可包括配置成引起第二元件的运动的第二电动机并且该第二元件的该运动还可易感于人类操作,该运动进而引起该电动机的旋转。处理器还配置成控制该第二电动机并且其中预编程输出还配置成控制这两个电动机并使这两个轮旋转以产生触觉响应。该车的该处理器还可配置成检测因人类在相反方向上的操纵引起该第二电动机的旋转而生成的第二反EMF电压。该处理器还配置成当检测出的第二反EMF电压达到预定值时在这些状态之间过渡。该处理器还进一步配置成当检测出的第二反EMF电压达到预定值时根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制第二电动机,该预定值可与为第一反EMF电压设定的值相同或不同。
可包括各方面的各种组合以提供在不脱离本发明精神的情况下落入各实施例的范围中的变体。由此,当与玩具滑板相结合时,本发明的一个实施例可提供玩具车或滑板,包括板身、带有可朝前部固定到该板身的一对前轮的前轮架、和可朝后部固定到该板身的后轮架。该后轮架具有第一和第二轮和外壳,该外壳配置成包括电池、处理器、接收机、单独地分别控制该第一和第二轮的第一和第二电动机。该第一电动机配置成引起该第一轮的运动,并且该第一轮的该运动还可易感于人类操纵,该第一轮被操纵时该第一电动机旋转。类似地,该第二电动机配置成引起该第二轮的运动,并且该第二轮的该运动还可易感于人类操纵,该第二轮被操纵时该第二电动机旋转。该接收机配置成接收来自远程控制单元的信号并且该处理器配置成接收来自该接收机的信号以响应于其来控制该第一和第二电动机。该处理器还配置成检测由该第一或第二电动机因被该玩具的人类用户在第一方向上抵靠表面操纵引起的旋转产生的第一反电动势(EMF)电压。该处理器器还配置成检测由该第一或第二电动机因被该玩具的人类用户在与该第一方向一般相对的第二方向上抵靠表面操纵引起的旋转产生的第二EMF电压。该处理器还配置成包括至少休眠状态和唤醒状态并且该处理器具有配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时在该休眠状态和该唤醒状态之间过渡的功能。
在该实施例的各方面,该处理器还配置成在所检测出的第一和第二反EMF电压中的至少一项达到预定值时根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制电动机中的至少一个电动机。导致触觉响应的这些预编程运动可包括以下一项或更多项:(a)使所述第一和第二轮中的一项或更多项瞬间地转动,(b)连续移动所述第一和第二轮中的一项或更多项,(c)瞬间地抵抗所述第一和第二轮中的一项或更多项的运动,(d)连续抵抗所述第一和第二轮中的一项或更多项的运动,(e)瞬间地摆动第一和第二轮中的一项或更多项,以及/或者(f)连续摆动第一和第二轮中的一项或更多项。
在又一些其他方面,当可检测出的第一或第二反EMF电压中的任一项达到预定值时,处理器还配置成在导致触觉响应的预编程运动之前内部延迟一预定时间间隔。本发明的实施例可包括在小于100%电动机速度下或在变化的电动机速度下导致触觉响应的预编程运动。除此之外,本发明的实施例可包括设计成在由处理器进行检测之前变更第一和第二反EMF电压中的至少一项的电路。
根据本发明的一个实施例的玩具的转换可以是一重要方面。由此,后轮架可从板身移除并且与前轮架相似的轮架可被固定到板身。在该实例中,与下表面相对的板身的表面可定义可易感于人类操纵来移动玩具车的手指接合区域。
根据附图和各种实施例和本文中提供的各方面的组合,本发明的实施例可提供可转换的玩具滑板组件。该滑板组件典型地包括板身、一对非机动轮架组件、和后部机动轮架组件。该玩具滑板是可转换的,因为非机动轮架组件之一可易于与该后部机动轮架组件交换。这允许该玩具滑板具有一对非机动轮架组件(其允许操作者使用其手指操纵并移动玩具滑板);或具有一个非机动轮架组件和一个机动轮架组件(其允许操作者使用远程控制单元来控制和移动该玩具滑板)。
贯穿各实施例各处所使用的非机动轮架组件通常固定到板身的下表面。非机动轮架组件包括附连时横向地定位到板身的纵轴的一对自由旋转轮。机动后轮架组件包括外壳,该外壳配置成可移除地附连至板身。这可包括卡夹、紧固、或本领域公知的其他附连手段。机动轮架组件配置成容纳至少(i)电池、(ii)处理器、(iii)与该处理器通信的接收机、和(iv)一对电动机,每个电动机各自控制一对后轮中的一个后轮,其中该一对后轮横向地定位到板身的纵轴并定位于一对前轮的后方。该接收机配置成接收信号来控制该一对后轮的运动。
如所提及,该玩具滑板可因此包括两种配置:第一配置被定义成使前部非机动轮架组件附连至朝向板身的前部区域的下表面并使后部非机动轮架组件可移除地附连至朝向板身的后部区域的下表面。在该第一配置中,板身的上表面定义用于使用户的手指接合并移动该玩具滑板的手指接合区域。第二配置定义成移除后部非机动轮架组件并将机动轮架组件可移除地附连至朝向板身的后部区域的下表面,其中该玩具滑板的运动是可通过处理器响应于由接收机收到的信号来控制的。
根据一个或多个实施例中,玩具滑板可包括与处理器和电池通信的电路。该电路配置成将电池电压改变成固定电压来定义来自电池的更一致的性能。此举帮助增加来自该玩具滑板的乐趣,且当电池电量下降时该玩具滑板不再看上去迟缓。另外,远程控制单元可包括一个或更多个信号以发起处理器上的预编程指令集,以控制一对后轮执行一个或更多个滑板动作。这些滑板动作可包括但不限于滑板技巧、爬坡、可变速度控制、和用户记录输入回放。
任一实施例中的滑板还可定义成使(来自一对电动机的)第一电动机耦合到(来自一对后轮的)第一后轮,且处理器配置成检测由对该第一后轮的手动操纵引起的第一电动机的旋转所生成的反电动势(EMF)电压。该处理器还配置成包括至少休眠状态和唤醒状态并配置成在检测出的反EMF电压达到预定值时在该休眠状态和该唤醒状态之间过渡。该处理器还可在检测出的反EMF电压达到预定值时,根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制一对电动机。另外,该处理器还可配置成检测因在相反方向上手动操纵第一后轮引起第一电动机在相反方向上的旋转而生成的第二反EMF电压。当可检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制第一电动机:(a)瞬间地移动第一后轮,(b)连续移动第一后轮,(c)瞬间地抵抗第一后轮的运动,(d)连续抵抗第一后轮的运动,(e)瞬间地摆动第一后轮,以及(f)连续摆动第一后轮。
在一个或多个实施例中,机动后轮架组件包括外壳,该外壳定义成包括基本上与板身的朝向后部区域的下表面的一部分相符的顶部轮廓。在该实例中,电池、处理器、接收机、和一对电动机完全定位于该外壳之内且在该外壳的该顶部轮廓之下并因此在板身的下表面之下。该外壳还可包括前端和后端以及其两者之间的中间区域。这提供了电源(诸如,电池)的空间,该电源空间由分别定位于外壳的前端和后端中的两个电池隔室所定义,并且一对电动机和一对后轮定位于这两个电池隔室之间。包含电池隔室之一的外壳的后端可向上倾斜成与板身的后部的角度相匹配,以使得包含在该电池隔室中的至少一个电池被斜。在各种实施例中,电池隔室的定位和数目可改变,如图22A-22E所解说。
在本文中公开的一个或更多个实施例中,接收机可定义为用于从远程控制单元接收信号的IR传感器。该IR传感器可定位于在机动后轮架组件中定义的朝向其前部并在板身的下表面下方的窗口中,以使该IR传感器定位成接收从位于滑板的板身的下方表面反射的信号。在其他方面,玩具滑板可包括可移除地固定到板身的一部分以调节重心并配置成调节转动(spin)中心的配重件。
如一个或更多个方面所定义的,该玩具滑板可被均衡(poise),以定义可在无需板身的上表面上的物体的情况下被控制的机动玩具滑板。该玩具滑板无需带有链接件的塑像和板身中的控制机构来适当地进行动作。另外,该玩具滑板可包括封装前轮架和机动后轮架的轮架组件外壳。该轮架组件可被移除并用一对非机动轮架组件替换,以使用户能够手动地操作。
在另一实施例中并且构建能够具有玩具车的能力,无论其是滑板、汽车、摩托车或任何其他有轮机动车,存在提供与可理解的轮驱动触觉反馈相结合的有意义的物理性用户输入的需求。涉及物理输入、对其的机器解译(interpretation)和自适应的该类型的用户机器接口可与基于触觉轮的反馈相结合。从用户的视角来看,年轻用户通常不阅读用户手册。另外,小型产品需要带有非常小的印刷体的非常小的用户手册,增大了用户将不会阅读手册的可能性。相反,存在需要制造商增加包含在玩具内的特征数目的显著需求,为了使玩具脱颖而出,或允许更灵活的使用方案。制造商的第三个驱动因素是降低成本,这使其期望消除或减少按钮、开关、和LED。因此期望使产品易于使用、特征丰富、和降低成本。一种物理地操纵玩具并使该玩具提供物理性和有意义反馈的方法可消除阅读用户手册以理解不同按钮、开关和LED闪光图案意味着什么的需要。
在地板或桌面上推动和/或滚动玩具是儿童的自然游戏方式。因此纳入滚动对于儿童而言可以是自然的。然而,仅仅滚动玩具的动作不足以使儿童推断出他们刚刚指令该玩具要进行的动作。使用轮来提供具体形式的触觉反馈可向儿童呈现对其动作的物理性确认,以及传递该动作的意义。
另外,可包括听觉触觉响应。例如,电动机转动创建声音,并且该频率可随速度改变,以使慢速产生可解译为“慢”的低频声音,而高速产生可解译为“快”的高频声音。另外,以低频对电动机进行脉冲启动和关闭产生可解译为慢速的低频声音。以高频对电动机进行脉冲启动和关闭产生可解译为高速的高频声音。
以下是与可理解的轮驱动触觉反馈、视觉反馈、和听觉反馈相结合的有意义的物理性用户输入的示例。提出了多个玩具响应。使得玩具ON:儿童捡起为关闭(OFF)的玩具并希望将其开启(ON)。一个可行的输入动作在于该儿童在地面上向前滚动该玩具。该玩具可包括多个响应,诸如:玩具响应A:当该儿童正沿着一表面滚动该玩具时,该玩具从休眠模式唤醒并且在其刚刚被滚动的相同方向上对轮施加功率,同时该玩具仍与该儿童的手相接触并且同时该玩具与该表面相接触,导致不再需要能量滚动而是现在拉着该儿童的手向前的该玩具的触觉响应;替换地,该儿童可在该玩具从休眠唤醒之后但在功率被施加给轮之前或在此期间已松开该玩具,提供直至该玩具被松开的触觉响应和随着该玩具继续在其自身功率下向前运动的附加视觉响应的组合。替换地,儿童可能在玩具从休眠唤醒之后但在功率施加到轮的时刻之前或在此期间将该玩具抬离表面,从转动的电动机、齿轮、轴和/或轮的组合中提供直至该玩具从该表面被抬离的触觉响应和随着该玩具继续对电动机施加功率创建声音的附加听觉响应的组合。
玩具响应B:在儿童结束滚动玩具之前,该玩具从休眠模式唤醒并且在其刚刚被滚动的同一方向上以与汽车引擎被加速运转的方式对轮进行功率脉冲;或者玩具响应C:在儿童结束滚动玩具之前,该玩具从休眠模式唤醒并且在其刚刚被滚动的同一方向上以与汽车引擎被加速运转的方式对轮施加完全功率的百分比。从用户的视角来看,该用户感觉到该玩具不再只是正向前滚动而是现在正试图带着他的手指向前加速,向该儿童传达该玩具开启并且准备运行的信息。该车的动作和功能的结果在于该玩具现在处于常规驾驶模式。
为将该玩具关闭,该儿童捡起开启的玩具并想要将其关闭。一个动作在于该儿童在地面上向后拉拽该玩具。该玩具可包括多个响应,诸如:玩具响应A:在该儿童结束拉拽之前,该玩具在其刚刚被拉拽的相反方向上对轮施加功率;玩具响应B:在该儿童结束拉拽之前,该玩具在其刚刚被拉拽的相反方向上对轮进行功率脉冲;或者玩具响应C:在该儿童结束拉拽之前,该玩具对轮施加制动。从用户的视角来看,该用户感觉到该玩具不再仅向后滚动而是现在正试图停止他的手指,向该儿童传达该玩具正试图停止并关闭的信息。该车的动作和功能的结果在于该玩具进入低功率休眠模式。
为了选择下一模式(Select the Next Mode),儿童正在玩开启的玩具并且希望变更该玩具进行行为的方式和/或改变该玩具的动作状态。如一示例,该儿童在地面上向前滚动该玩具。该玩具可包括多个响应,诸如:玩具响应:在儿童结束滚动玩具之后,该玩具在其刚刚被滚动的同一方向上向轮略略施加低速功率。从用户的视角来看,该用户感觉到该玩具正使其轮缓慢转动,向该儿童传达该玩具现在处于低速驾驶模式中。该车的动作和功能的结果在于该玩具现在被设定成低速模式。
在下一模式(现在高速模式)的另一章节中,儿童正在玩开启的玩具并且希望变更该玩具进行行为的方式和/或改变该玩具的动作状态。该儿童在地面上向前滚动该玩具。该玩具可包括多个响应,诸如:玩具响应:在儿童结束滚动玩具之后,该玩具在其刚刚被滚动的同一方向上向轮略略施加高速功率。从用户的视角来看,该用户感觉到该玩具正使其轮迅速转动,向该儿童传达该玩具现在处于高速驾驶模式中的信息。该车的动作和功能的结果在于该玩具现在被设定成高速模式。
在另一方面,该车可能够从用户与该车的接口直接设定一模式。儿童正在玩开启的玩具并且希望变更该玩具进行行为的方式和/或改变该玩具的动作状态。该儿童在地面上以低速或高速向前滚动该玩具。在该儿童结束滚动该玩具之后,该玩具在其刚刚被滚动的同一方向上以与该儿童滚动该玩具的速度相似的速度对轮略略施加功率。该儿童感觉到该玩具正以一特定速度使其轮转动,向该儿童传达该玩具现在处于自定义速度模式中的信息。该玩具现在被分别设定成高速、低速、或特定测量速度模式。
可从反EMF唤醒、处理器改变、触觉响应中受益的其他实施例可包括车、机器人、和汽车。
现在参照图23到25,解说了本发明的实施例的电示意图和流程图。在图23和24中,示出了具有各种功能性按钮502和滑动开关504的远程控制单元500。远程控制单元500可固定到频道选择或者可具有另一滑动开关以允许用户切换频道。远程控制单元300包括发射机506以向滑板100发送信号或信息分组。在图25中,该远程控制单元在任何按钮被按下时执行“唤醒”(框510)。该远程控制单元可首先“确定频道”(框512),随后完成对按钮和开关的“选择(poll)”(框514)。第一日期分组被传送(框516)到接收机,随后该远程控制单元将“时间和休眠”功能设定成“零(Zero)”(框518)。该单元随后将等待25毫秒(框520),将“时间”设定成“时间”+1(框522),随后“选择”按钮和“开关”(框524)。该远程控制单元将随后确定按钮或开关“是否”已改变(框526),如果否,那么该远程控制单元随后确定时间间隔“是否”等于4(或约100毫秒)(框528)。如果否,那么该远程控制单元返回到框520以“等待”。如果按钮或开关已改变(来自框526)或者如果“时间”等于4(来自框528),那么该远程控制单元向接收机传送数据分组(框530)。在传送之后,该远程控制单元检查“是否”所有按钮为“关”,随后该远程控制单元将“休眠”设定成“休眠”+1,否则“休眠”被设定成零(框532)。如果“休眠”大于10(约1秒)(框534),那么该远程控制单元将“休眠”(框436);否则该远程控制单元返回到框520并且“等待”。
已公知,可通过改变电压来控制DC电动机的速度。将DC电流斩波(chopping)到具有高效较低电压的“开”和“关”循环中是降低或控制速度的一种方式。该方法还称为脉冲宽度调制(PWM)且经常由处理器控制。由于根据本发明的滑板结合了了非常小的DC电动机(范围在4mm到8mm直径的DC电动机),该电动机具有近似140uH的低电感。
图29A到29C示出在三种不同PWM频率10kHz、100kH和1000kHz下电动机中的电流波形。可看到,10kHz PWM频率尚未达到连续电流导通,这导致将不利地影响电池运行时间的电流浪涌。可看到,100kHz产生了改善,但近似要求1000kHz以接近可接受的连续电流导通。在现有低成本玩具和车中找到的常规低成本处理器不能产生期望的1000kHz PWM频率。
参照图26A-28,在本发明的一个实施例中,采用了用于控制和改变去往极小DC电动机的电压的新颖且独特的方法。通常称为降压转换器的DC-DC开关可用来实现超过1000kHz的PWM频率。该实施例采用可变输出DC-DC开关600,具有由分压器设定的电压。该输出电压一般被固定为根据电路需要所定义的一个值。该分压器可通过使用处理器IO引脚和多个电阻器R8和R9来改变,通过将R8、R9、或R8+R9连接到该分压器来导致三个输出速度(如图26A所示出)。所得电压被供应到H桥电路(本文中称为DRV)610,该H桥电路610与电动机通信并被控制成以高频引导电动机的方向。结果是去往电动机的连续电流导通。该设计的第二益处是不要求处理器生成PWM频率,简化了软件并允许使用较不昂贵的处理器。在图26B中,通过将不同电阻器值连接到R31电阻器值来表示三个输出速度。
根据本发明的一实施例,提供了具有通过高频交换电压在高到足以创建连续导通的频率下供能的低电感电动机的玩具车。该车包括配置成控制电动机的方向的H桥电路和配置成将电源电压转换成比该电源电压低的输出电压的可调节高频DC-DC开关,该输出电压用于由该H桥电路用来在向前或相反方向上对该低电感电动机供能。处理器具有配置成将来自该DC-DC开关的输出电压从第一电压改变成第二电压的指令。
在该实施例的不同方面,电动机可具有近似小于500uH并优选地约为140uH的电感。该DC-DC开关可在大于250KHz的频率下并优选地约在1000kHz或更高的频率下工作。另外,该DC-DC开关可被数字地改变。
另外,来自该DC-DC开关的输出电压可由分压器选择,其具有由来自处理器的指令选择的第一电阻值和第二电阻值,以使得来自该DC-DC开关的输出电压可定义第一输出电压和第二输出电压。在另一方面,该DC-DC开关还可配置成定义第三输出电压。该第二电阻值可从一对电阻器选择,该一对电阻器各自定义成分别创建第一输出电压和第二输出电压,并定义为串联以创建第三输出电压。另外,处理器还包括去往H桥电路以仅控制电动机的方向的指令。
如参照图27所示,处理器被任一方向上的滚动“唤醒”(框620),处理器“设定旧分组”成0,0,0,0(框622),随后“设定休眠”=0和“无分组时间”=0(框624)。该处理器随后检查IR数据是否已启动(框626)。如果未收到IR数据,那么该处理器设定“休眠”=“休眠”+1(框628),设定“无分组时间”=“无分组时间”+1(框630),并且如果“无分组时间”>200毫秒,那么该处理器禁用DC-DC开关并且禁用DRV(框632)。该处理器随后确定“休眠”是否大于2分钟(框634)。如果是,那么该处理器“进入休眠”(框636),如果否,那么该处理器返回到框626以确定IR数据是否被接收到。当IR数据被启动,那么该处理器接收IR分组(框638)并检查以确定该分组是否良好(框640)。如果否,那么该处理器返回到框626。如果是,那么该处理器将“频道”设定成“匹配”(若该分组是第一分组)(框642)。如果该分组不是第一分组,那么该处理器检查以确保该分组来自正确频道(框644)。如果其不是正确频道,那么该处理器确定是否“无分组时间”>200毫秒,随后该处理器禁用DC-DC开关并禁用DRV(框646),随后返回到框626。如果频道是正确的,那么该处理器设定“休眠”=0(框648),该处理器移至图28(框650),随后当该处理器从图28返回时,该处理器保存最后的分组信息(框652)并且移至框626以继续。
同样参照图28,从框650起,该处理器检查来自远程控制器的按钮是否为“关”(框660),如果所有按钮为“关”,那么该处理器禁用DC-DC开关并禁用DRV(框662),随后返回到框652(见图27)。如果不是所有按钮为“关”,那么该处理器启用DC-DC开关并启用DRV(框664)。该处理器随后检查以确定所有按钮是否从0移到1(框668)。如果否,该处理器设定“爬坡时间”=“爬坡时间”+1(框670)。该处理器随后检查以确定“爬坡时间”是否等于2(框672)。在该方面,“爬坡时间”可等于(equate)用户保持按钮按下或者将滑块保持在一特定位置达一预定时间。如果“爬坡时间”是2,那么该处理器基于远程控制器上的该滑块按钮输入将DC-DC开关设定成使电压改变成常速或极(高)速(框674)。如果“爬坡时间”不是2(来自框672);或者在DC-DC开关被设定之后(来自框674),那么该处理器基于来自远程控制器的输入来设定DRV方向,以使得滑板向前运动、滑行、倒转、或转向(框680)。返回到框668,如果任何按钮确实从0移到1,那么该处理器将DC-DC开关速度设定成1(框676),并且设定“爬坡时间”=0(框678)。该处理器随后将基于来自远程控制器的输入来设定DRV方向,以使得该滑板向前运动、滑行、倒转、或转向(框680)。从框680起,该处理器返回到框652(图27)。
在该方面,通过将电阻器改变成3种单独的速度(起速、常速、高速),DC-DC开关能够通过调节电压来改变(诸)电动机的速度;其如本文中所述,这是现有技术中通过使用常规斩波循环极难获得的。
在一个实施例中,电动机240由电阻器装置连接以由处理器406提供增强的反EMF检测。图30中示出了H桥700的简化示意图以示出集成到这样的H桥700的保护回扫二极管D1、D2、D3、D4。在可商业性获得的一些集成电路H桥700设备中,二极管D1、D2、D3、D4作为MOSFE Q1、Q2、Q3、Q4驱动器固有的寄生二极管给出。在其他集成电路H桥设备中,二极管D1、D2、D3、D4显式地构建在该IC中以提供较快的反向恢复性能。无论H桥700的具体实现如何,本发明所给出的特征需要二极管D1、D2、D3、D4电地呈现(electrically present)。
在工作期间,MOSFET Q1、Q2、Q3、Q4以各种组合被供能以向电动机240提供驱动。在此期间,当处理器406正尝试检测来自电动机240的反EMF信号时,图30的简化示意图的MOSFET Q1、Q2、Q3、Q4未被供能,因此看作是开路电路。在该未供能状态的H桥700中,仅有二极管D1、D2、D3、D4可导通电流,从而跨电动机240的两端702、704呈现反EMF以生成电压V1、V2。
图31解说本发明的一特征的电阻互连装置。电阻器R1被连接在电动机240a的电动机引线702a和由电压V1标示的节点处的电压感测端子之间。电阻器R2被连接在电动机240a的电动机引线704a和在电压V2标示的节点处的电阻器R2的引线之间。在由电压V3标示的节点处的电阻器R2的剩余引线被连接到电动机240b的电动机引线702b。电动机引线704b被连接到电阻器R3。电阻器R3的剩余引线被连接到由电压V4标示的节点处的电压感测端子。电压感测端子V1和电压感测端子V4构成前向和反向EMF感测信号,这些EMF感测信号驱动处理器406的输入以感测来自电动机240a、240b的反EMF电压。
当电动机240a、240b正由以各种组合的MOSFET Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8驱动时,电阻器R1、R3防止对处理器406输入的损害,而电阻器R2定位过量电流在电压V2和电压V3标示的节点之间流动。在EMF测量状态时段期间,当处理器406将自身配置成测量感测电压V1、V4时,MOSFET Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8全部为“关”。在该状态中,等效电路在图32中示出。还假设(未在任何附图中示出)处理器406的反EMF感测输入提供一下拉电阻,该下拉电阻提供从这些输入到地面的高阻抗(但有限)电流路径。由此,名义上当电动机不正在转动并且该处理器处于该EMF测量状态中时,电压V1、V1、V3、V4全部接近零伏。
现在参照图32的简化等效电路描述本发明的其中提高反EMF检测的灵敏性的特征。在本发明的玩具滑板实施例的情形中,其中游戏者使该滑板运动,引起电动机240a、240b旋转,藉此生成反EMF信号Vemf。在该情形中,通过电阻器R1、R2、R3的电流将迅速变为零(基本上)。由此电压V2将近似等于电压V3。定义为电动机240a的V1-V2和电动机240b的V3-V4的反EMF将基本上等于Vemf的值。
在滑板向前滚动的情形中,Vemf是正的。由此,D7导通以对电压V4保持为低于地的二极管压降(近似-0.65V)。在该情形中,电压V2、V3近似为Vemf-0.65V。藉由本发明,电动机240a的反EMF加到电压V2以产生等于2*Vemf-0.65V的电压V1。该增强的电压超过处理器406的输入逻辑高阈值,而在没有该特征的情况下要求近似一半滚动速度。
类似地,在滑板向后滚动的情形中,Vemf是负的。由此,D1导通以对电压V1保持低于地的二极管压降(近似-0.65V)。在该情形中,电压V2、V3近似为-Vemf-0.65V。藉由本发明,电动机240b的反EMF加到电压V3以产生等于-2*Vemf-0.65V的电压V4。该增强的电压超过处理器406的输入逻辑高阈值,而在没有该特征的情况下要求近似一半滚动速度。
在一些实施例中,可由在处理器406处于休眠状态中时被禁用的可调节稳压器产生电源电压Vm。在该情形中,在由V1和V4标记的节点上出现的感测电压可高得足以分别引起二极管D2和D8中的导通。该导通进而通过电阻器R2对电源电压Vm信号上的电容充电。假定由功率电源的电容和电阻器R2定义的时间常数充分小,本发明的该特征的实施例继续提供提高的反EMF灵敏度。
本发明的灵敏度提高特征可延伸到采用三个或更多个电动机的机电设备。这是通过为每个附加的电动机级联附加的H桥700来实现的。例如,如果使用第三电动机,那么本发明的该特征的方法将要求将图30中所示的第三电动机240和H桥700加到图31的示意图的右侧。由电压V4标记的节点连接到图30中的V1标记的节点。附加的电阻器R4连接到图30的V2标记的节点以连接到处理器406的输入。以此方式,三个电动机的反EMF将添加以创建反EMF感测信号。
方面1.一种玩具滑板组件,包括:板身,其具有前部区域、后部区域、上表面、和下表面;配置成附连至所述板身的所述下表面的前部非机动轮架组件和后部非机动轮架组件,所述前部和后部非机动轮架组件分别具有一对自由旋转的前轮和后轮,并且其中所述一对前轮和一对后轮在附连时横向地延伸到所述板身的纵轴;配置成附连至所述板身的所述下表面的机动后轮架组件,所述机动后轮架组件配置成容纳至少(i)电池、(ii)处理器、(iii)与所述处理器通信的接收机、和(iv)一对电动机,每个电动机单独控制一对后轮中的一个后轮,并且其中所述后轮对横向地定位到所述板身的所述纵轴并且定位于所述一对前轮的后方,并且所述接收机配置成接收信号以控制所述后轮对的运动;第一配置,其定义成通过使所述前部非机动轮架组件朝所述前部区域地附连至所述下表面并且使所述后部非机动轮架组件朝所述后部区域地附连至所述下表面,并且其中所述上表面定义用于使用户的手指接合并移动所述玩具滑板的手指接合区域;以及第二配置,其定义成通过移除所述后部非机动轮架组件并将所述机动后轮架组件朝所述后部区域地可移除地附连至所述下表面,其中所述玩具滑板的所述运动使能由所述处理器响应于所述信号来控制的。
方面2.在上述方面1的玩具滑板中,所述机动后轮架组件包括外壳,其定义成包括与所述下表面的朝着所述后部区域的一部分基本上相符的顶部轮廓,并且其中所述电池、处理器和电动机对完全定位于所述外壳之内并在所述外壳的所述顶部轮廓之下。
方面3.在上述方面2的玩具滑板中,所述机动后轮架组件包括外壳,并且所述外壳具有前端和后端以及这两端之间的中间区域,并且其中所述电池还定义成包括分别定位于所述外壳的所述前端和后端中的两个电池隔室并且所述一对电动机和所述一对后轮定位于所述两个电池隔室之间。
方面4.在上述方面3的玩具滑板中,包含所述电池隔室之一的所述外壳的后端向上倾斜成与所述板身的后端的角度相匹配,从而包含在所述电池隔室中的至少一个电池被倾斜。
方面5.在上述方面1的玩具滑板中,所述接收机定义为用于接收来自远程控制单元的信号的IR传感器,所述IR传感器定位于所述机动后轮架组件中且在所述板身的所述下表面下方,从而所述IR传感器定位成接收从所述滑板的所述板身下方的表面反射的信号。
方面6.在上述方面1的玩具滑板中,还包括与所述处理器和电池通信且配置成将电池电压改变成固定电压的电路。
方面7.在上述方面1的玩具滑板中,所述远程控制单元包括一个或更多个信号以发起所述处理器上的预编程指令集,以控制所述一对后轮执行一个或更多个滑板动作(maneuver)。
方面8.在上述方面7的玩具滑板中,所述一个或更多个滑板动作包括但不限于滑板技巧、爬坡、可变速度控制、和用户记录输入的回放。
方面9.在上述方面8的玩具滑板中,所述远程控制单元包括用于记录和存储用户输入的一个或更多个功能、和用于重播所存储命令的功能。
方面10.在上述方面9的玩具滑板中,所述命令重播可在所述用户在所述重播期间发起新命令而被中断。
方面11.在上述方面1的玩具滑板中,所述一对电动机包括耦合到所述一对后轮中的第一后轮的第一电动机,并且所述处理器配置成检测由因对于所述第一后轮的手动操纵引起的所述第一电动机的旋转生成的反电动势(EMF)电压,并且所述处理器还配置成包括至少休眠状态和唤醒状态并配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时在所述休眠状态和所述唤醒状态之间过渡。
方面12.在上述方面11的玩具滑板中,所述处理器还配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时产生根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制所述一对电动机,并且在所能检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制所述第一电动机:(a)瞬间地移动所述后轮,(b)连续移动所述后轮,(c)瞬间地抵抗所述后轮的运动,(d)连续抵抗所述后轮的运动,(e)瞬间地摆动所述后轮,以及(f)连续摆动所述后轮。
方面13.在上述方面12的玩具滑板中,所述处理器还配置成检测因所述第一后轮在相反方向上的手动操纵引起所述第一电动机在相反方向上的所述旋转生成的第二反EMF电压,并且在所能检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制所述第一电动机:(a)瞬间地移动所述后轮,(b)连续移动所述后轮,(c)瞬间地抵抗所述后轮的运动,(d)连续抵抗所述后轮的运动,(e)瞬间地摆动所述后轮,以及(f)连续摆动所述后轮。
方面14.一种玩具滑板,包括:板身,其具有前部区域、后部区域、上表面、和下表面;朝所述前部区域地固定到所述下表面且装有一对自由旋转的前轮的前部非机动轮架组件;朝所述后部区域地固定到所述下表面的机动后轮架组件,并且所述机动后轮架组件具有外壳,其配置成包括电池、处理器、分别驱动横向地定位到所述板身的纵轴且定位于所述一对前轮的后方的一对后轮的一对电动机,和与所述处理器通信且配置成接收信号以控制所述后轮对的运动的接收机;和由所述玩具滑板定义且定位于所述板身的所述下表面之下的重心。
方面15.在上述方面14的玩具滑板中,所述机动后轮架组件的所述外壳包括与所述下表面的朝所述后部区域的一部分基本上相符的顶端轮廓,并且其中所述机动后轮架组件是能完全从所述板身移除的,从而所述后部机动轮架组件能用与所述前轮架组件相似配置的非机动后轮架组件替换并且其中所述板身的所述上表面由此定义用于使用户的手指接合并移动所述玩具滑板的手指接合区域。
方面16.在上述方面14的玩具滑板中,所述一对电动机包括耦合到所述一对后轮中的第一后轮的第一电动机,并且所述处理器配置成检测由因对于所述第一后轮的手动操纵引起的所述第一电动机的旋转生成的反电动势(EMF)电压,并且所述处理器还配置成包括至少休眠状态和唤醒状态并配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时在所述休眠状态和所述唤醒状态之间过渡。
方面17.在上述方面16的玩具滑板中,所述处理器还配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时产生根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制所述一对电动机,并且在所能检测出的反EMF电压中达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制所述第一电动机:(a)瞬间地移动所述后轮,(b)连续移动所述后轮,(c)瞬间地抵抗所述后轮的运动,(d)连续抵抗所述后轮的运动,(e)瞬间地摆动所述后轮,以及(f)连续摆动所述后轮。
方面18.在上述方面17的玩具滑板中,所述处理器还配置成检测因所述第一后轮在相反方向上的手动操纵引起所述第一电动机在相反方向上的所述旋转生成的第二反EMF电压,并且在所能检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制所述第一电动机:(a)瞬间地移动所述后轮,(b)连续移动所述后轮,(c)瞬间地抵抗所述后轮的运动,(d)连续抵抗所述后轮的运动,(e)瞬间地摆动所述后轮,以及(f)连续摆动所述后轮。
方面19.在上述方面14的玩具滑板中,所述接收机定义为用于接收来自远程控制单元的信号的IR传感器,所述IR传感器定位于所述机动后轮架组件中且在所述板身的所述下表面下方,从而所述IR传感器定位成接收从所述滑板的所述板身下方的表面反射的信号。
方面20.在上述方面14的玩具滑板中,所述外壳包括前端和后端以及这两端之间的中间区域,并且其中所述电池还包括单独定位于所述前端和后端中的两个电池隔室并且所述一对电动机定位于所述两个电池隔室之间。
方面21.在上述方面20的玩具滑板中,包含所述电池隔室之一的所述外壳的所述后端向上倾斜成与所述板身的所述后端的角度相匹配,从而包含在所述电池隔室中的至少一个电池被倾斜。
方面22.一种玩具滑板,包括:板身,其具有前部区域、后部区域、上表面、和下表面;朝所述前部区域地固定到所述下表面且装有一对自由旋转的前轮的前部非机动轮架组件;朝所述后部区域地固定到所述下表面的机动后轮架组件,并且所述机动后轮架组件具有外壳,其定义成包括与所述下表面的朝所述后部区域的一部分基本相符的顶部轮廓并且所述外壳配置成包括至少电池、分别控制横向地定位到所述板身的纵轴的一对后轮的一对电动机,并且所述一对后轮定位于所述一对前轮的后方,所述外壳还包括配置成接收信号以控制所述一对后轮的运动的接收机;并且其中所述处理器配置成检测因人类对所述后轮中的一个或更多个后轮的手动操纵引起的所述一对电动机中的一个或更多个电动机的旋转生成的反电动势,并且所述处理器还配置成包括至少休眠状态和唤醒状态,并且其中所述处理器包括用于在所检测出的反电动势电压达到预定值时在所述休眠状态和所述唤醒状态之间过渡的功能。
方面23.在上述方面22的玩具滑板中,所述处理器还配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时产生根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制所述一对电动机,并且在所能检测出的反EMF电压中达到预定值时,所述处理器还配置成根据以下导致触觉响应的预编程运动中的一项或更多项来控制所述第一电动机:(a)瞬间地移动所述后轮,(b)连续移动所述后轮,(c)瞬间地抵抗所述后轮的运动,(d)连续抵抗所述后轮的运动,(e)瞬间地摆动所述后轮,以及(f)连续摆动所述后轮。
方面24.在上述方面23的玩具滑板中,所述处理器还配置成检测因所述第一后轮在相反方向上的手动操纵引起所述第一电动机在相反方向上的所述旋转生成的第二反EMF电压,并且在所能检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制所述第一电动机:(a)瞬间地移动所述后轮,(b)连续移动所述后轮,(c)瞬间地抵抗所述后轮的运动,(d)连续抵抗所述后轮的运动,(e)瞬间地摆动所述后轮,以及(f)连续摆动所述后轮。
方面25.在上述方面22的玩具滑板中,所述后部机动轮架组件被可移除地固定到所述下表面,从而所述后部机动轮架组件能用后部非机动轮架组件替换并且其中所述板身的所述上表面定义用于使用户的手指接合并移动所述玩具滑板的手指接合区域。
方面26.在上述方面22的玩具滑板中,所述接收机定义为用于接收来自外部远程控制单元的信号的IR传感器,所述IR传感器定位于在所述板身下方的所述外壳中定义的窗口中,并且所述IR传感器配置成接收由所述远程控制单元发送且从所述滑板的所述板身下方的表面反射的信号。
方面27.在上述方面22的玩具滑板中,所述外壳包括前端和后端以及这两端之间的中间区域,并且其中所述电池还包括分别定位于所述前端和后端中的两个电池隔室并且所述一对电动机定位于所述两个电池隔室之间。
方面28.一种玩具滑板,包括:板身,其具有前部区域、后部区域、上表面、和下表面;朝所述前部区域地固定到所述下表面且装有一对自由旋转的前轮的前部非机动轮架组件;朝所述后部区域地固定到所述下表面的机动后轮架组件,并且所述机动后轮架组件具有包括与所述下表面的朝所述后部区域的一部分基本上相符的顶部轮廓的外壳,并且所述外壳配置成包括至少电池、处理器、控制并分别旋转横向地定位到所述板身的纵轴且定位于所述一对前轮的后方的一对后轮的一对电动机,并且所述外壳还包括配置成接收信号以控制所述后轮对的运动的接收机;和与所述处理器和所述电池通信的电路,所述电路配置成将所述电池电压改变成固定电压。
方面29.在上述方面28的玩具滑板中,所述电动机对包括耦合到所述一对后轮中的第一后轮的第一电动机,并且所述处理器配置成检测由因对于所述第一后轮的手动操纵引起的所述第一电动机的旋转生成的反电动势(EMF)电压,并且所述处理器还配置成包括至少休眠状态和唤醒状态并配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时在所述休眠状态和所述唤醒状态之间过渡。
方面30.在上述方面29的玩具滑板中,所述处理器还配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时产生根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制所述一对电动机,在所能检测出的反EMF电压中达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制所述第一电动机:(a)瞬间地移动所述后轮,(b)连续移动所述后轮,(c)瞬间地抵抗所述后轮的运动,(d)连续抵抗所述后轮的运动,(e)瞬间地摆动所述后轮,以及(f)连续摆动所述后轮。
方面31.在上述方面29的玩具滑板中,所述处理器还配置成检测因所述第一后轮在相反方向上的手动操纵引起所述第一电动机在相反方向上的所述旋转生成的第二反EMF电压,并且在所能检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制所述第一电动机:(a)瞬间地移动所述后轮,(b)连续移动所述后轮,(c)瞬间地抵抗所述后轮的运动,(d)连续抵抗所述后轮的运动,(e)瞬间地摆动所述后轮,以及(f)连续摆动所述后轮。
方面32.在上述方面28的玩具滑板中,所述后部机动轮架组件被可移除地固定到所述下表面,从而所述后部机动轮架组件能用后部非机动轮架组件替换并且其中所述板身的所述上表面定义用于使用户的手指接合并移动所述玩具滑板的手指接合区域。
方面33.在上述方面28的玩具滑板中,所述接收机定义为用于接收来自远程控制单元的信号的IR传感器,所述IR传感器定位于所述机动后轮架组件中且在所述板身的所述下表面下方,从而所述IR传感器定位成接收从所述滑板的所述板身下方的表面反射的信号。
方面34.一种玩具滑板,包括:板身,其具有前部区域、后部区域、上表面、和下表面;朝所述前部区域地固定到所述下表面且装有一对自由旋转的前轮的前部非机动轮架组件;朝所述后部区域地固定到所述下表面的机动后轮架组件,并且所述机动后轮架组件具有包括与所述下表面的朝所述后部区域的一部分基本上相符的顶部轮廓的外壳,并且所述外壳配置成包括至少电池、处理器、控制并分别旋转横向地定位到所述板身的纵轴且定位于所述一对前轮后方的一对后轮的一对电动机,并且所述外壳还包括配置成接收信号以控制所述后轮对的运动的接收机;和可移除地固定到所述板身的一部分以调节重心且配置成调节转动中心的配重件。
方面35.在上述方面34的玩具滑板中,所述一对电动机包括耦合到所述一对后轮中的第一后轮的第一电动机,并且所述处理器配置成检测由对所述第一后轮的手动操纵引起的所述第一电动机的旋转生成的反电动势(EMF)电压,并且所述处理器还配置成包括至少休眠状态和唤醒状态并配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时在所述休眠状态和所述唤醒状态之间过渡。
方面36.在上述方面35的玩具滑板中,所述处理器还配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时产生根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制所述一对电动机,并且在所能检测出的反EMF电压中达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制所述第一电动机:(a)瞬间地移动所述后轮,(b)连续移动所述后轮,(c)瞬间地抵抗所述后轮的运动,(d)连续抵抗所述后轮的运动,(e)瞬间地摆动所述后轮,以及(f)连续摆动所述后轮。
方面37.在上述方面36的玩具滑板中,所述处理器还配置成检测因在相反方向上手动操纵所述第一后轮引起所述第一电动机在相反方向上的旋转生成的第二反EMF电压;以及
当所能检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制所述第一电动机:(a)瞬间地移动所述后轮,(b)连续移动所述后轮,(c)瞬间地抵抗所述后轮的运动,(d)连续抵抗所述后轮的运动,(e)瞬间地摆动所述后轮,以及(f)连续摆动所述后轮。
方面38.在上述方面34的玩具滑板中,所述后部机动轮架组件被可移除地固定到所述下表面,以使得所述后部机动轮架组件能用后部非机动轮架组件替换并且其中所述板身的所述上表面定义用于使用户的手指接合并移动所述玩具滑板的手指接合区域。
方面39.在上述方面34的玩具滑板中,所述接收机包括用于接收来自远程控制单元的信号的IR传感器,所述IR传感器定位于在所述板身下方的所述外壳中定义的窗口中,并且所述IR传感器配置成接收由所述远程控制单元发送且从所述滑板的所述板身下方的表面反射的信号。
方面40.一种玩具滑板,包括:板身,其具有前部区域、后部区域、上表面、和下表面;朝所述前部区域地固定到所述下表面且装有一对自由旋转的前轮的前部非机动轮架组件;可移除地固定到所述板身的机动后轮架组件,并且所述机动后轮架组件具有外壳,其定义成封装电池、处理器、控制和分别旋转横向地定位到所述板身的纵轴且定位于所述一对前轮后方的一对后轮的一对电动机,并且所述外壳还包括配置成接收信号以控制所述后轮对的运动的接收机,从而所述滑板的运动是在没有所述板身的所述上表面上的物体的情况下实现的。
方面41.在上述方面40的玩具滑板中,所述后轮在其中所述后轮的最上平面在所述板身的所述下表面之下的位置处固定到所述可移除的机动后轮架组件。
方面42.在上述方面40的玩具滑板中,所述一对后轮和一对前轮定位于所述板身的所述下表面之下的基本上单个平面处。
方面43.在上述方面40的玩具滑板中,所述机动后轮架组件被可移除地固定到所述下表面,且配置成用非机动后轮架组件替换,从而所述板身的所述上表面定义用于使用户的手指接合并移动所述玩具滑板的手指接合区域。
方面44.在上述方面40的玩具滑板中,所述一对电动机包括耦合到所述一对后轮中的第一后轮的第一电动机,并且所述处理器配置成检测由对于所述第一后轮的手动操纵引起的所述第一电动机的旋转生成的反电动势(EMF)电压,并且所述处理器还配置成包括至少休眠状态和唤醒状态并配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时在所述休眠状态和所述唤醒状态之间过渡。
方面45.在上述方面44的玩具滑板中,所述处理器还配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时产生根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制所述一对电动机,在所能检测出的反EMF电压中达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制所述第一电动机:(a)瞬间地移动所述后轮,(b)连续移动所述后轮,(c)瞬间地抵抗所述后轮的运动,(d)连续抵抗所述后轮的运动,(e)瞬间地摆动所述后轮,以及(f)连续摆动所述后轮。
方面46.在上述方面45的玩具滑板中,所述处理器还配置成检测因所述第一后轮在相反方向上的手动操纵引起所述第一电动机在相反方向上的所述旋转生成的第二反EMF电压,并且在所能检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制所述第一电动机:(a)瞬间地移动所述后轮,(b)连续移动所述后轮,(c)瞬间地抵抗所述后轮的运动,(d)连续抵抗所述后轮的运动,(e)瞬间地摆动所述后轮,以及(f)连续摆动所述后轮。
方面47.在上述方面40的玩具滑板中,还包括与所述处理器和电池通信的电路,并且所述电路配置成将电池电压改变成固定电压以定义来自所述电池的更一致的性能。
方面48.在上述方面40的玩具滑板中,所述接收机定义为用于接收来自远程控制单元的信号的IR传感器,所述IR传感器定位于所述机动后轮架组件中且在所述板身的所述下表面下方,从而所述IR传感器定位成接收从所述滑板的所述板身下方的表面反射的信号。
方面49.在上述方面40的玩具滑板中,所述电池、一对电动机、处理器、和接收机完全配置在所述可移除机动后轮架组件之内且在所述可移除机动后轮架组件的所述顶部轮廓之下。
方面50.在上述方面40的玩具滑板中,所述可移除机动所述后轮架组件包括前端和后端以及这两端之间的中间区域,并且其中所述电池还包括分别定位于所述前端和后端中的两个电池隔室并且所述一对电动机定位于所述两个电池隔室之间。
方面51.在上述方面40的玩具滑板中,还包括连接到所述板身以调节转动中心的可移除配重件。
方面52.一种玩具滑板,其具有板身、带有一对自由旋转的前轮的固定到所述板身的下表面的前轮架组件、固定到所述下表面的机动后轮架组件,其中所述后轮架组件具有外壳,所述外壳定义成包括与所述板身的所述下表面的一部分基本上相符的顶部轮廓并且所述外壳配置成包括至少电池、处理器、控制和分别旋转横向地定位到所述板身的纵轴且定位于所述一对前轮后方的一对后轮的一对电动机,并且所述外壳还包括配置成接收信号以控制所述一对后轮的运动的接收机,并且其中所述后轮架组件能完全从所述板身移除,以使得所述后轮架组件能用与所述前轮架组件相似配置的非机动轮架组件替换,并且其中所述板身的所述上表面定义用于使用户的接合并移动所述玩具滑板的手指接合区域。
方面53.一种玩具滑板,包括:板身,其具有第一区域、第二区域、上表面、和下表面;固定到所述下表面的轮架组件,所述轮架组件具有带有所定义的第一端和第二端的外壳,所述外壳配置成包括横向于所述板身的纵轴且定位于与所述板身的所述第一区域毗邻的所述外壳的所述第一端附近的第一自由旋转轮的第一对非机动轮,所述外壳还具有至少电池、处理器、控制和分别旋转横向地定位到所述板身的所述纵轴且定位于所述一对前轮后方的一对第二轮的一对电动机,并且所述外壳还包括配置成接收信号以控制所述第二对轮的运动的接收机。
方面54.在上述方面53的玩具滑板中,所述轮架组件被可移除地固定到所述板身的所述下表面并且能用固定到所述下表面的一对非机动轮架组件替换,每个非机动轮架组件具有一对自由旋转轮,并且其中所述板身的所述上表面定义用于使用户的手指接合并移动所述玩具滑板的手指接合区域。
方面55.在上述方面53的玩具滑板中,所述接收机定义为用于接收来自远程控制单元的信号的IR传感器,所述IR传感器定位于所述机动后轮架组件中且在所述板身的所述下表面下方,从而所述IR传感器定位成接收从所述滑板的所述板身下方的表面反射的信号。
方面56.在上述方面53的玩具滑板中,所述电动机对包括耦合到所述第二轮之一的第一电动机,并且所述处理器配置成检测由因对于所述第二后轮的手动操纵引起的所述第一电动机的旋转生成的反电动势(EMF)电压,并且所述处理器还配置成包括至少休眠状态和唤醒状态并配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时在所述休眠状态和所述唤醒状态之间过渡。
方面57.在上述方面56的玩具滑板中,所述处理器还配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时产生根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制所述一对电动机,并且在所能检测出的反EMF电压中达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制所述第一电动机:(a)瞬间地移动所述第二后轮,(b)连续移动所述第二后轮,(c)瞬间地抵抗所述第二后轮的运动,(d)连续抵抗所述第二后轮的运动,(e)瞬间地摆动所述第二后轮,以及(f)连续摆动所述第二后轮。
方面58.在上述方面57的玩具滑板中,所述处理器还配置成检测因所述第二后轮在相反方向上的手动操纵引起所述第一电动机在相反方向上的所述旋转生成的第二反EMF电压,并且在所能检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制所述第一电动机:(a)瞬间地移动所述第二后轮,(b)连续移动所述第二后轮,(c)瞬间地抵抗所述第二后轮的运动,(d)连续抵抗所述第二后轮的运动,(e)瞬间地摆动所述第二后轮,以及(f)连续摆动所述第二后轮。
方面59.在上述方面53的玩具滑板中,所述处理器包括配置成记录和回放从所述接收机收到的信号且配置成去往所述第二对轮的用户定义的控制。
方面60.一种玩具滑板,包括:板身,其具有第一区域、第二区域、上表面、和下表面;朝所述第一区域地固定到所述下表面并具有一个或更多个自由旋转的第一轮的非机动轮架组件;固定到所述板身的机动轮架组件,并且所述机动轮架组件具有定义成在所述板身的所述下表面之下的外壳封装以下物体:(i)电池、(ii)处理器、(iii)控制并分别旋转横向地定位到所述板身的纵轴且纵向地定位成离开所述一对第一轮的一对第二轮的一对电动机;以及(iv)配置成接收信号以控制所述一对第二轮的运动的接收机。
方面61.在上述方面60的玩具滑板中,所述机动轮架组件可移除地附连至所述板身的所述下表面。
方面62.一种具有板身、带有一对自由旋转前轮的固定到所述板身的下表面的前轮架组件的玩具滑板,所述玩具滑板还包括:固定到所述下表面且具有一对后轮的机动的后轮架组件,所述后轮架组件具有外壳,其配置成包括电池、处理器、配置成来自向所述处理器发送信号的远程控制单元的信号的接收机和配置成响应于所述信号使第一轮旋转的第一电动机;并且所述处理器还配置成检测在人类生成的力使所述第一轮旋转时由所述第一电动机生成的电压,并且所述处理器还配置成包括休眠状态和唤醒状态;以及预编程处理器功能,其配置成使所述处理器在由使所述第一轮旋转的所述人类生成的力所生成的所述电压达到由所述处理器定义的预定触发电压时从所定义的休眠状态和唤醒状态中的一个状态过渡到另一状态。
方面63.在上述方面62的玩具滑板中,当所生成的电压达到使所述处理器从一个状态过渡到另一状态的预定触发电压时,所述处理器还配置成根据去往所述第一轮的一个或更多个预编程触觉输出来控制所述第一电动机。
方面64.在上述方面62的玩具滑板中,所述处理器还配置成检测在人类生成的力使所述第一轮旋转时由所述第一电动机生成的第二电压,并且当所述处理器从一个状态过渡到另一状态时,所述处理器还配置成根据去往所述第一轮的以下预编程触觉输出中的一项或更多项来控制所述第一电动机:(a)瞬间地使所述轮向前加速;(b)连续使所述轮向前加速;(c)瞬间地使所述轮反向加速;(d)连续使所述轮反向加速;(e)使轮制动;(f)使所述轮的转动摆动;
方面65.在上述方面62的玩具滑板中,当所述处理器从一个状态转换到另一状态时,所述处理器还配置成在根据去往所述第一轮的所述预编程触觉输出对所述第一电动机控制之前内部(internal)延迟预定时间间隔。
方面66.在上述方面62的玩具滑板中,去往所述第一轮的所述预编程触觉输出以小于100%电动机速度的速度。
方面67.在上述方面62的玩具滑板中,去往所述第一轮的所述预编程触觉输出以变化的电动机速度。
方面68.在上述方面62的玩具滑板中,还包括与所述处理器通信的第二电动机,所述第二电动机配置成使第二轮旋转,并且其中所述预编程触觉输出还配置成控制两个电动机并使两个轮旋转。
方面69.在上述方面62的玩具滑板中,还包括电路,所述电路设计成提高所生成的电压以松开(trip)由所述处理器定义的所述预定触发电压。
方面70.在上述方面62的玩具滑板中,还包括啮合在所述第一电动机和第一轮之间的减速齿轮装置。
方面71.在上述方面62的玩具滑板中,所述后轮架组件完全从所述板身移除,以使得所述后轮架组件能用与所述前轮架组件相似配置的非机动后轮架组件替换,并且其中所述板身的所述上表面定义用于使用户的手指接合并移动所述玩具滑板的手指接合区域。
方面72.一种玩具车,包括:配置成引起所述玩具的元件的运动的电动机,所述元件的所述运动还能被人类操纵进而使所述电动机旋转;和配置成检测因人类的所述操纵引起的所述电动机的所述旋转生成的反电动势(EMF)电压的处理器,并且所述处理器还配置成包括至少休眠状态和唤醒状态;并且所述处理器包括配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时在所述休眠状态和所述唤醒状态之间过渡的功能。
方面73.在上述方面72的玩具车中,所述元件是轮。
方面74.在上述方面72的玩具车中,所述处理器还配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制所述电动机。
方面75.在上述方面74的玩具车中,当所检测出的反EMF电压达到预定值时,所述处理器还配置成根据产生听觉感知的一个或更多个预编程运动来控制所述电动机,并且当所能检测出的反EMF电压达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制所述电动机:(a)瞬间地移动所述元件,(b)连续移动所述元件,(c)瞬间地抵抗所述元件的运动,(d)连续抵抗所述元件的运动,(e)瞬间地摆动所述元件,以及(f)连续摆动所述元件。
方面76.在上述方面72的玩具车中,所述处理器还配置成检测因人类在相反方向上的所述操纵引起所述电动机在相反方向上的所述旋转生成的第二反EMF电压;并且当所能检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制所述电动机:(a)瞬间地移动所述元件,(b)连续移动所述元件,(c)瞬间地抵抗所述元件的运动,(d)连续抵抗所述元件的运动,(e)瞬间地摆动所述元件,以及(f)连续摆动所述元件。
方面77.在上述方面76的玩具车中,所述预编程运动是基于所述电动机的旋转方向并基于所述处理器是处于所述唤醒状态中还是处于所述休眠状态中来选择的。
方面78.在上述方面76的玩具车中,当所能检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,所述处理器还配置成在导致触觉响应的所述预编程运动前内部延迟预定时间间隔。
方面79.在上述方面76的玩具车中,导致触觉响应的所述预编程运动以小于100%电动机速度的速度。
方面80.在上述方面76的玩具车中,导致触觉响应的所述预编程运动以变化的电动机速度。
方面81.在上述方面76的玩具车中,还包括:配置成引起所述玩具的第二元件的运动的第二电动机,所述第二元件的所述运动易感于人类操纵进而使所述电动机转动;所述处理器还配置成控制所述第二电动机,并且其中所述预编程输出还配置成控制两个电动机并使两个轮转动以产生触觉响应。
方面82.在上述方面81的玩具车中,所述元件是轮。
方面83.在上述方面76的玩具车中,还包括:设计成在由所述处理器进行检测之前变更所述反EMF电压的电路。
方面84.一种玩具车,包括:配置成引起所述玩具的元件的运动的电动机,所述元件的所述运动易感于人类操纵进而使所述电动机旋转;和配置成检测因人类的所述操纵引起的所述电动机的致动生成的反电动势(EMF)电压的处理器;并且所述处理器还配置成包括至少两个状态:并且所述处理器包括配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时在所述状态之间过渡的功能;并且所述处理器还配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制所述电动机。
方面85.在上述方面84的玩具车中,所述元件是轮。
方面86.在上述方面84的玩具车中,所述预编程触觉响应是在向前或反向的方向上使所述电动机转动或是使所述电动机制动。
方面87.在上述方面84的玩具车中,还包括:配置成引起所述玩具的第二元件的运动的第二电动机,所述第二元件的所述运动还易感于人类操纵进而使所述电动机转动;所述处理器还配置成控制所述第二电动机,并且其中所述预编程输出还配置成控制两个电动机并使两个轮转动以产生触觉响应。
方面88.在上述方面87的玩具车中,所述处理器还配置成检测因人类在相反方向上的所述操纵引起所述电动机在相反方向上的所述旋转生成的第二反EMF电压;并且当所能检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,所述处理器还配置成控制所述电动机产生触觉响应:
方面89.在上述方面88的玩具车中,还包括设计成在由所述处理器进行检测之前变更所述反EMF电压的电路。
方面90.在上述方面88的玩具车中,所述预编程运动是基于所述电动机的旋转方向并基于所述处理器是处于所述唤醒状态中还是处于所述休眠状态中来选择的。
方面91.在上述方面88的玩具车中,当所能检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,所述处理器还配置成在导致触觉响应的所述预编程运动前内部延迟预定时间间隔。
方面92.在上述方面88的玩具车中,所述预编程运动以小于100%电动机速度的速度进行。
方面93.一种玩具车,包括:配置成引起所述玩具的元件的运动的电动机,所述元件的所述运动还易感于人类操纵进而使所述电动机旋转;和配置成检测因人类的所述操纵引起的所述电动机的致动生成的反电动势(EMF)电压的处理器,并且所述处理器还配置成包括至少以下状态中的至少两种状态:(a)配置成使至少一个电动机关闭并使车掉电的低功率状态;(b)配置成使至少一个电动机关闭并使处理器进入低功率休眠状态并暂停执行代码的低功率休眠状态;(c)配置成使车上电的唤醒状态;(d)配置成将处理器带离低功率休眠状态并开始执行代码的唤醒状态;(e)配置成控制至少一个电动机并使至少一个轮旋转的用户可控制驾驶状态;(f)配置成控制至少一个电动机并使至少一个轮以比最大速度慢的速度旋转的用户可控制驾驶状态;(g)配置成控制至少一个电动机并使至少一个轮根据预编程指令集和来自远程设备的用户输入旋转来使车执行动作的用户可控制驾驶状态;以及(h)配置成控制至少一个电动机并使至少一个轮旋转的非用户自主驾驶状态;并且所述处理器包括配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时在状态之间过渡的功能;并且所述处理器还配置成在所检测出的EMF电压达到预定值时根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制所述电动机。
方面94.在上述方面93的玩具车中,所述元件是轮。
方面95.在上述方面93的玩具车中,还包括:配置成引起所述玩具的第二元件的运动的第二电动机,所述第二元件的所述运动还易感于人类操纵进而使所述电动机转动;所述处理器还配置成控制所述第二电动机,并且其中所述预编程输出还配置成控制两个电动机并使两个轮转动以产生触觉响应。
方面96.在上述方面93的玩具车中,所述处理器还配置成检测因人类在相反方向上的所述操纵引起所述第二电动机在相反方向上的所述旋转生成的第二反EMF电压;并且所述处理器包括用于当所检测出的第二反EMF电压达到预定值时在所述状态之间过渡的功能;并且所述处理器还配置成在所检测出的第二反EMF电压达到预定值时根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制所述第二电动机。
方面97.在上述方面93的玩具车中,所述预编程运动是基于所述电动机的旋转方向并基于所述处理器是处于所述唤醒状态中还是处于所述休眠状态中来选择的。
方面98.在上述方面93的玩具车中,当所能检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,所述处理器还配置成在导致触觉响应的所述预编程运动前内部延迟预定时间间隔。
方面99.一种玩具车,包括:配置成引起所述玩具的元件的运动的电动机,所述元件的所述运动还易感于人类操纵进而使所述电动机旋转;和配置成检测因人类的所述操纵引起的所述电动机的所述旋转生成的反电动势(EMF)电压的处理器;并且所述处理器还配置成包括至少休眠状态和唤醒状态:并且所述处理器包括配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时在所述休眠状态和唤醒状态之间过渡的功能,其中并且所述处理器还配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制所述电动机。
方面100.在上述方面99的玩具车中,所述处理器还配置成检测因人类在相反方向上的所述操纵引起所述电动机在相反方向上的所述旋转生成的第二反EMF电压;并且当所能检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,所述处理器还配置成控制所述电动机产生触觉响应,并且其中所述触觉响应是基于所述电动机的所述旋转方向且基于所述处理器是处于所述唤醒状态中还是处于所述休眠状态中来选择的。
方面101.在上述方面100的玩具车中,所述元件是轮。
方面102.一种玩具车,包括:由高频交换电压在高得足以产生连续导通的频率下供能的低电感电动机;配置成控制所述电动机的方向的H桥电路;配置成将电源电压转换成比所述电源电压低的输出电压的可调节高频DC-DC开关,以供所述H桥电路用来在前向或反向方向上对所述低电感电动机供能;和处理器,具有配置成将来自所述DC-DC开关的所述输出电压从第一电压改变成第二电压的指令。
方面103.在上述方面102的玩具车中,所述电动机具有近似小于500uH的电感。
方面104.在上述方面102的玩具车中,所述电动机具有约140uH的电感。
方面105.在上述方面102的玩具车中,所述DC-DC开关工作在大于250kHz的频率下。
方面106.在上述方面102的玩具车中,所述DC-DC开关工作在基本上约1500kHz的频率下。
方面107.在上述方面102的玩具车中,所述DC-DC开关被数字地改变。
方面108.在上述方面102的玩具车中,来自所述DC-DC开关的所述输出电压由分压器选择,所述分压器具有第一电阻值和第二电阻值,并且其中所述第二电阻值是由来自所述处理器的所述指令选择的,以使得来自所述DC-DC开关的所述输出电压可定义第一输出电压和第二输出电压。
方面109.在上述方面102的玩具车中,来自所述DC-DC开关的所述输出电压由分压器选择,所述分压器具有第一电阻值和第二电阻值,并且其中所述第二电阻值是由来自所述处理器的所述指令选择的,以使得来自所述DC-DC开关的所述输出电压可定义第一输出电压、第二输出电压、和第三输出电压。
方面110.在上述方面109的玩具车中,所述第二电阻值是从一对电阻器选择的,其分别定义成分别创建所述第一输出电压和所述第二输出电压且定义为串联以创建所述第三输出电压。
方面111.在上述方面102的玩具车中,所述处理器还包括去往所述H桥电路以仅控制所述电动机的所述方向的指令。
方面112.一种玩具车,包括:配置成引起所述玩具的元件的运动的机电致动器,所述元件的所述运动还易感于人类操纵进而使所述电动机旋转;和配置成检测因人类的所述操纵引起的所述机电致动器的致动生成的反电动势(EMF)电压的处理器;并且所述处理器还配置成包括至少两个状态:并且所述处理器包括配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时在所述状态之间过渡的功能;并且所述处理器还配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时根据一个或更多个导致触觉响应的预编程运动来控制所述机电致动器。
方面113.在上述方面112的玩具车中,所述元件是轮。
方面114.在上述方面112的玩具车中,所述预编程触觉响应是在向前或反向的方向上使所述电动机转动或是使所述机电致动器制动。
方面115.在上述方面112的玩具车中,还包括:配置成引起所述玩具的第二元件的运动的第二机电致动器,所述第二元件的所述运动还易感于人类操纵进而使所述机电致动器转动;所述处理器还配置成控制所述第二机电致动器,并且其中所述预编程输出还配置成控制两个机电致动器并使两个轮转动以产生触觉响应。
方面116.在上述方面115的玩具车中,所述处理器还配置成检测因人类在相反方向上的所述操纵引起所述机电致动器在相反方向上的所述旋转生成的第二反EMF电压;并且当所能检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,所述处理器还配置成控制所述机电致动器产生触觉响应。
方面117.在上述方面116的玩具车中,还包括设计成在由所述处理器进行检测之前变更所述反EMF电压的电路。
方面118.在上述方面116的玩具车中,所述预编程运动是基于所述机电致动器的旋转方向并基于所述处理器是处于所述唤醒状态中还是处于所述休眠状态中来选择的。
方面119.在上述方面116的玩具车中,当所能检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,所述处理器还配置成在导致触觉响应的所述预编程运动前内部延迟预定时间间隔。
方面120.在上述方面116的玩具车中,导致触觉响应的所述预编程运动以小于100%机电致动器速度的速度进行。
方面121.在上述方面115的玩具车中,所述触觉响应是根据以下预编程运动中的一项或更多项来配置的:(a)瞬间地移动所述元件中的一个或更多个元件,(b)连续移动所述元件中的一个或更多个元件,(c)瞬间地抵抗所述元件中的一个或更多个元件的运动,(d)连续抵抗所述元件中的一个或更多个元件的运动,(e)瞬间地摆动所述元件中的一个或更多个元件,以及(f)连续摆动所述元件中的一个或更多个元件。
方面122.一种机电系统,其中两个电动机使运动元件致动,并且其中用户可操纵所述运动元件中的一些或所有运动元件以在所述两个电动机中的一些或所有电动机中相互地产生运动,还包括:从第一所述电动机的第一端子到第一逻辑电路的限流连接;在所述第一电动机的第二端子到所述第二电动机的第一端子之间的电阻性连接;从所述第二电动机的第二端子到第二逻辑电路的限流连接;其中所述第一和第二逻辑电路检测所述两个电动机的反EMF之和并且与处理器通信。
方面123.在上述方面122的机电系统中,所述机电系统是滑板。
方面124.在上述方面123的机电系统中,所述两个电动机使后轮架中的轮致动,所述后轮架中的轮易感于用户操纵。
方面125.一种机电系统,其中两个电动机使运动元件致动,并且其中用户可操纵所述运动元件中的一些或所有运动元件以在所述两个电动机中的一些或所有电动机中相互地产生运动,还包括:从第一所述电动机的第一端子到逻辑电路的限流连接;在所述第一电动机的第二端子到所述第二电动机的第一端子之间的电阻性连接;其中所述辑电路检测所述两个电动机的反EMF之和并且与处理器通信。
方面126.在上述方面125的机电系统中,所述机电系统是滑板。
方面127.在上述方面126的机电系统中,所述两个电动机使后轮架中的轮致动,所述后轮架中的轮易感于用户操纵。
如上所述,观察到,可在不脱离本发明的新颖性概念的精神和范围的情况下进行各种变体和修改。要理解,本文中解说的实施例并非旨在限制或不应从其推断出限制。其旨在由所附权利要求覆盖所附权利要求的范围之内的所有此类修改。

Claims (14)

1.一种玩具车,包括:
电动机,配置成引起所述玩具车的第一元件的运动,所述第一元件的所述运动易感于人类操纵进而使所述电动机旋转;以及
处理器,其配置成检测因在与电动机控制的元件的旋转方向相同的方向上以及在与所述电动机控制的元件的旋转方向相反的方向上的所述人类操纵引起所述电动机的所述旋转生成的反电动势(EMF)电压;以及
所述处理器还配置成包括至少休眠状态和唤醒状态;以及
所述处理器包括配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时在所述休眠状态和所述唤醒状态之间过渡的功能。
2.如权利要求1所述的玩具车,其特征在于,所述处理器还配置成在所检测出的反EMF电压达到预定值时根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制所述电动机。
3.如权利要求2所述的玩具车,其特征在于,当所检测出的反EMF电压达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致听觉感知的一个或更多个预编程运动来控制所述电动机,并且当所能检测出的反EMF电压达到预定值时,所述处理器还配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制所述电动机:(a)瞬间地移动所述第一元件,(b)连续移动所述第一元件,(c)瞬间地抵抗所述第一元件的运动,(d)连续抵抗所述第一元件的运动,(e)瞬间地摆动所述第一元件,以及(f)连续摆动所述第一元件。
4.如权利要求3所述的玩具车,其特征在于,所述预编程运动是基于所述电动机的旋转方向并基于所述处理器是处于所述唤醒状态中还是处于所述休眠状态中来选择的。
5.如权利要求3所述的玩具车,其特征在于,当所能检测出的反EMF电压达到预定值时,所述处理器还配置成在导致触觉响应的所述预编程运动前内部地延迟预定时间间隔。
6.如权利要求3所述的玩具车,其特征在于,导致触觉响应的所述预编程运动在小于100%电动机速度的速度下。
7.如权利要求3所述的玩具车,其特征在于,导致触觉响应的所述预编程运动在变化的电动机速度下。
8.如权利要求3所述的玩具车,其特征在于,还包括:
第二电动机,其配置成引起所述玩具车的第二元件的运动,所述第二元件的所述运动还易感于在与所述电动机控制的元件的旋转方向相同的方向上以及在与所述电动机控制的元件的旋转方向相反的方向上的人类操纵进而使所述电动机旋转;
所述处理器还配置成控制所述第二电动机,并且其中所述预编程运动还配置成控制所述两个电动机并使所述第一元件和所述第二元件旋转以产生触觉响应。
9.如权利要求3所述的玩具车,其特征在于,还包括:
设计成在由所述处理器进行检测之前变更所述反EMF电压的电路。
10.一种玩具车,包括:
电动机,其配置成引起所述玩具车的第一元件的运动,所述第一元件的所述运动易感于人类操纵进而使所述电动机旋转;以及
处理器,其配置成检测因在与电动机控制的元件的旋转方向相同的方向上以及在与所述电动机控制的元件的旋转方向相反的方向上的所述人类操纵引起所述电动机的致动生成的反电动势(“EMF”)电压;以及
所述处理器还配置成包括以下状态中的至少两个状态:
(a)配置成将至少一个电动机关闭并向所述车供能的低功率状态;
(b)配置成使所述至少一个电动机关闭并使所述处理器进入低功率休眠状态并暂停执行代码的低功率休眠状态;
(c)配置成向所述车供能的唤醒状态;
(d)配置成将所述处理器带离低功率休眠状态并开始执行代码的唤醒状态;
(e)配置成控制所述至少一个电动机并使至少一个轮旋转的用户可控制驾驶状态;
(f)配置成控制所述至少一个电动机并使所述至少一个轮以比最大速度慢的速度旋转的用户可控制驾驶状态;
(g)配置成根据预编程指令集和来自远程设备的用户输入来控制所述至少一个电动机并使所述至少一个轮旋转来使所述车执行动作的用户可控制驾驶状态;
(h)配置成控制所述至少一个电动机并使所述至少一个轮旋转的非用户自主驾驶状态;以及
所述处理器包括配置成当所检测出的反EMF电压达到预定值时在状态之间过渡的功能;以及
所述处理器还配置成当所检测出的反EMF电压达到预定值时根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制所述电动机。
11.如权利要求10所述的玩具车,其特征在于,所述第一元件是轮。
12.如权利要求10所述的玩具车,其特征在于,还包括:
第二电动机,其配置成引起所述玩具车的第二元件的运动,所述第二元件的所述运动易感于人类操纵进而使所述电动机旋转;
所述处理器还配置成控制所述第二电动机,并且其中所述预编程运动还配置成控制所述两个电动机并使所述第一元件和所述第二元件旋转以产生触觉响应。
13.如权利要求10所述的玩具车,其特征在于,所述预编程运动是基于所述电动机的旋转方向并基于所述处理器是处于所述唤醒状态中还是处于所述休眠状态中来选择的。
14.如权利要求10所述的玩具车,其特征在于,当所能检测出的反EMF电压达到预定值时,所述处理器还配置成在导致触觉响应的所述预编程运动前内部延迟预定时间间隔。
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