CN107452236A - 一种儿童趣味益智遥控小车系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种儿童趣味益智遥控小车系统，主要由上位机和下位机构成，下位机主要实现运动执行、语音互动、灯光互动等功能，上位机主要实现运动路径规划、运动路径解析、运动命令发送等功能，上位机下位机通过无线通讯模块进行数据传输。本系统除了常规的按键遥控控制外还具有路径规划设计功能，大大提升了产品的趣味性和益智效果，易于激发儿童的参与感和创造性。

Description

一种儿童趣味益智遥控小车系统

一、技术领域

本发明涉及儿童趣味培养和益智早教领域，特别涉及一种儿童趣味益智遥控小车系统。

二、背景技术

在儿童的成长教育过程中,玩具是儿童成长过程中不可或缺的用品之一。其中，儿童益智玩具不同于普通的玩具,能使儿童在玩益智玩具的过程中锻炼逻辑思维能力、记忆力、耐力、意志力等等，达到寓教于乐的效果。儿童益智玩具一个重要功能在于根据儿童的不同年龄段和发育特点,通过使用合适的益智玩具，开发大脑思维能力，帮助儿童更好的健康快乐成长。好的玩具对孩子的感官和智力发育、手眼协调和动手能力以及性格培养都有很好的帮助，因此，近年来很受家长们的欢迎。

据英国皇家科学院研究发现，经常玩益智玩具的人，比不玩的人平均智商高出11分左右，大脑开放性思维能力较高；美国医学专家也发现，50岁以前开始玩成人益智玩具的人老年痴呆的发病率只有普通人群的32％，而从小就玩益智玩具的人发病率不到普通人群发病率的1％。不同的益智玩具是辅助孩子认识世界的有效工具，帮助他们配合身上各种感官的反应，来接触和认知新奇的万事万物；同时益智玩具还具有协调身体机能的作用。因此，体验经济时代背景下的益智玩具开发设计具有非常重要的现实必要性，同时也具有广阔的市场前景。遥控小车是儿童比较喜欢的常用玩具之一，本发明通过设计开发儿童趣味益智遥控小车系统，实现很好的趣味和益智效果。

三、发明内容

本发明为提供参与性强、娱乐性高、益智效果好的早教益智产品，提出了一种儿童趣味益智遥控小车系统。

本发明的技术解决方案是：

一种儿童趣味益智遥控小车系统，主要由上位机和下位机构成，下位机主要实现如运动执行、语音互动、灯光互动等功能，上位机主要实现如运动路径规划、运动路径解析、运动命令发送等功能，上下位机通过无线通讯模块进行数据交互。

下位机安装在小车上，主要包括电源模块、语音模块、微控单元、驱动控制模块、红外测距模块、速度检测模块以及无线通讯模块等。

下位机系统中电源模块为小车整体供电。

下位机系统微控单元控制速度检测模块、红外测距模块以及下位机无线通讯模块等多个模块实现与上位机的交互、控制小车的行进等。

下位机系统无线通讯模块，与上位机系统无线通讯模块进行配对，实现上下位机之间的数据通讯。

下位机系统速度检测模块检测小车速度，并将数据传送给微控单元，微控单元可根据设置实时调节小车速度。

下位机系统红外测距模块检测本小车与周边障碍物的距离，并将数据传送给微控单元，微控单元通过控制可实时调节小车位置。

下位机系统语音模块，播放背景音乐和语音互动，增强儿童玩耍的投入性和兴趣。

下位机系统驱动控制模块，驱动小车实现各种控制命令的运动。

上位机安装在遥控器上，主要包括信息存储模块、语音模块、电源模块、微控单元、触控显示屏模块、按键模块、声信号采集模块、以及上位机无线通讯模块等。

上位机系统中电源模块为遥控器整体供电。

上位机系统微控单元控制触控显示屏模块、信息存储模块、语音模块、声信号采集模块、按键模块以及上位机无线通讯模块等多个模块。

上位机系统触控显示屏模块提供人机交互功能，玩家可进行自主设计路径规划功能。

上位机系统信息存储模块，存储多种预设定的运行模式以及上位机下位机采集的相关信息。

上位机系统语音模块，提供“防沉迷语音提醒”功能，例如儿童持续玩耍时间超过1小时，上位机系统语音模块启动进行语音提醒，督促儿童养成良好的玩耍习惯；提供背景提示声功能，例如对新手进行语音指导教程，方便新手的学习操作，或者对儿童的优秀操作进行鼓舞，增加儿童玩乐的积极性、自主性。

系统通过声信号采集模块采集操作者的声音信息，将本次采集信息的与历史采集的信息库中的信息进行匹配，若无法匹配，则配合语音提示模块在触控显示屏上弹出信息并进行询问(如“请问您是否需要开启新手使用教程？”)，若确认操作者是新手，则配合语音提示模块在触控显示屏上进行新手使用教程；若可以匹配，则根据操作者的年龄信息进行不同的“防沉迷语音提醒”，若无法匹配则给予操作者基本的1小时“防沉迷语音提醒”。

上位机系统按键模块，实现系统的有关设置、查询、功能选择以及小车运行操作。

上下位机系统通过无线通讯模块进行数据和相关控制命令的传送。

有上述本发明的技术方案可知，本发明所提出的一种儿童趣味益智遥控小车系统，具有如下显著优势：

(1)除了常规的按键控制功能外，本系统具有玩家路径规划设计功能，大大提升了产品的趣味性和益智效果，易于激发儿童的参与感和创造性。

(2)通过声信号采集分析，能够进行人性化的智能判断，不但能方便新操作者的迅速上手使用，也能给常用操作者提供个性化的语言提示和“防沉迷语音提醒”。

(3)本系统通过速度检测模块、红外传感检测模块等，能够很好地实现运动避障功能。

四、附图说明

图1是本发明一种儿童趣味益智遥控小车系统的整体原理框图。

图2是本发明一种儿童趣味益智遥控小车系统的上位机基本工作流程图。

图3是本发明一种儿童趣味益智遥控小车系统的下位机基本工作流程图。

图4是本发明一种儿童趣味益智遥控小车系统的路径规划示意图。

图中，1、上位机；2、下位机；11、信息存储模块；12、语音模块；13、电源模块；14、微控单元；15、触控显示屏模块；16、按键模块；17、声信号采集模块；18、上位机无线通讯模块；21、电源模块；22、语音模块；23、微控单元；24、驱动控制模块；25、红外测距模块；26、速度检测模块；27、下位机无线通讯模块。

五、具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参阅图1，本发明一种儿童趣味益智遥控小车系统，主要由上位机(1)和下位机(2)构成，下位机(2)主要实现如运动执行、语音互动、灯光互动等功能，上位机(1)主要实现如运动路径规划、运动路径解析、运动命令发送等功能，上位机(1)下位机(2)通过无线通讯模块进行数据传输。

参阅图1，本发明一种儿童趣味益智遥控小车系统，上位机(1)安装在遥控器上，主要包括信息存储模块(11)、语音模块(12)、电源模块(13)、微控单元(14)、触控显示屏模块(15)、按键模块(16)、声信号采集模块(17)以及上位机无线通讯模块(18)等。

参阅图1，上位机系统电源模块(13)为遥控器整体供电；微控单元(14)控制触控显示屏模块(15)、信息存储模块(11)、语音模块(12)、声信号采集模块(17)、按键模块(16)以及上位机无线通讯模块(18)等多个模块；触控显示屏模块(15)提供人机交互功能，可实现自主路径规划；信息存储模块(11)存储多种预设定的运行模式以及上位机下位机采集的相关信息；语音模块(12)具有“防沉迷语音提醒”、背景提示声、语言互动等功能；声信号采集模块(17)采集操作者的声信息；按键模块(16)实现系统的有关设置、查询、功能选择以及小车运行操作；无线通讯模块(18)，与下位机无线通讯模块(27)进行配对，实现上下位机的数据和运动命令的交互传递。

参阅图1，本发明一种儿童趣味益智遥控小车系统，下位机(2)安装在小车上，主要包括电源模块(21)、语音模块(22)、微控单元(23)、驱动控制模块(24)、红外测距模块(25)、速度检测模块(26)以及下位机无线通讯模块(27)等。

参阅图1，下位机系统电源模块(21)为小车整体供电；微控单元(23)控制速度检测模块(26)、红外测距模块(25)以及下位机无线通讯模块(27)等多个模块；无线通讯模块(27)与上位机系统无线通讯模块(18)进行配对，实现上下位机数据交互通讯；速度检测模块(26)检测小车速度，并将数据传送给微控单元(23)，微控单元(23)可根据设置实时调节小车速度；红外测距模块(25)检测本小车与周边障碍物的距离，并将数据传送给微控单元(23)，微控单元(23)通过控制可实时调节小车位置；驱动控制模块(24)控制小车行进执行相关运动命令。

参阅图2，本发明一种儿童趣味益智遥控小车系统的上位机基本工作流程图。开启遥控器电源，系统初始化后开始工作，启动上位机系统无线通讯模块(18)，呼叫下位机(2)并建立通讯。然后启动声信号采集模块(17)，采集操作者的声信号，并将该声信号的频谱与信息存储模块(11)中常用操作者声信息频谱进行分析匹配，若信息存储模块(11)中有声信息频谱能够与本次操作者声信号频谱匹配，则确认为常用操作者，进入下一步骤，若无法匹配，则在触控显示屏模块(15)弹出选项，同时启动语音模块(12)进行询问是否开启新手教程(如：请问您是否开启新手教程？)；若选择不开启新手教程，则进入下一步骤，若选择开启，则从信息存储模块(11)中调用新手教程，待教程结束，再次在触控显示屏模块(15)弹出选项，进行询问是否再次观看新手教程(如：请问您是否再次观看新手教程？)，若为否则将本次操作者的声信号频谱信息存储到信息存储模块(11)，然后进入下一步骤，若为是则再次进入新手教程。通过按键模块(16)进行模式选择，若选择按键控制模式，进行按键检测，发送相关按键运动指令；若选择路径规划模式，则启动触控显示屏模块(15)，进行路径编辑、解析，生成运动命令指令组，发送控制指令。

“防沉迷语音提醒”功能，通过声信号采集模块(17)采集操作者的声信号，并将该声信号的频谱与信息存储模块(11)中常用操作者声信息频谱进行分析匹配，若信息存储模块(11)中有声信息频谱能够与本次操作者声信号频谱匹配，则确认常用操作者的信息，按其所处年龄段，给予最合适的“防沉迷语音提醒”，若信息存储模块(11)中没有声信息频谱能够与本次操作者声信号频谱匹配，则确认为新操作者，当其使用时间达到1小时，则进行基本的“防沉迷语音提醒”。

参阅图3，本发明一种儿童趣味益智遥控小车系统的下位机基本工作流程图。开启小车电源，系统初始化后开始工作，启动下位机系统无线通讯模块(27)，呼叫上位机(1)并建立通讯。然后等待上位机(1)呼叫或任务，若为运动控制命令，则执行相关运动行进操作；若为其它命令，则调用相关程序，执行相应功能函数(比如参数设置、语音互动、灯光互动等)。

参阅图4，为本系统路径规划功能示意图，操作者通过点击触摸屏上的小方格，来实现运动路径的规划，比如图中的“爱心”路径；规划后的路径通过解析生成对应的运动指令组，发送给下位机进而控制小车的行进完成规划的路径运动。

以上所述的实施方式仅用来说明本发明，而并非用作于对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种儿童趣味益智遥控小车系统，由上位机(1)和下位机(2)构成；下位机(2)主要实现运动执行、语音互动、灯光互动等功能，上位机(1)主要实现运动路径规划、运动路径解析、运动命令发送等功能；上位机(1)下位机(2)通过无线通讯模块进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的一种儿童趣味益智遥控小车系统，其特征在于：下位机(2)安装在小车上，主要包括电源模块(21)、语音模块(22)、微控单元(23)、驱动控制模块(24)、红外测距模块(25)、速度检测模块(26)以及无线通讯模块(27)等。

3.根据权利要求1、2所述的一种儿童趣味益智遥控小车系统，其特征在于：下位机系统电源模块(21)为小车整体供电；微控单元(23)控制速度检测模块(26)、红外测距模块(25)以及无线通讯模块(27)等多个模块实现与上位机(1)的交互、控制小车的行进等；上下位机无线通讯模块互相进行配对，实现上下位机数据交互；速度检测模块(26)检测小车速度，并将数据传送给微控单元(23)，微控单元(23)根据设置可实时调节小车运行速度；红外测距模块(25)，检测本小车与周边障碍物的距离，并将数据传送给微控单元(23)，微控单元(23)通过驱动控制模块(24)可实时调节小车位置；语音块(22)播放背景音乐，配合小车的运行。

4.根据权利要求1所述的一种儿童趣味益智遥控小车系统，其特征在于：上位机(1)安装在遥控器上，主要包括信息存储模块(11)、语音模块(12)、电源模块(13)、微控单元(14)、触控显示屏模块(15)、按键模块(16)、声信号采集模块(17)以及上位机无线通讯模块(18)等。

5.根据权利要求1、4所述的一种儿童趣味益智遥控小车系统，其特征在于：上位机系统电源模块(13)为遥控器整体供电；微控单元(14)控制触控显示屏模块(15)、信息存储模块(11)、语音模块(12)、声信号采集模块(17)、按键模块(16)以及上位机无线通讯模块(18)等多个模块；触控显示屏模块(15)提供人机交互功能，可实现路径规划；信息存储模块(11)存储多种预设定的运行模式以及上位机下位机采集的相关信息；语音模块(12)具有“防沉迷语音提醒”、背景提示声功能；声信号采集模块(17)采集操作者的声音信息；按键模块(16)实现系统的有关设置、查询、功能选择以及小车运行操作；无线通讯模块(18)，与下位机无线通讯模块(27)进行配对，实现上下位机之间的数据交互。

6.根据权利要求1、4、5所述的一种儿童趣味益智遥控小车系统，其特征在于：玩者可通过触控显示屏模块(15)进行路径规划，微控单元(14)对规划的路径进行路径解析，进而生成控制指令组，通过通讯模块发送给下位机，控制小车完成指定的规划路径运动。

7.根据权利要求1、4、5所述的一种儿童趣味益智遥控小车系统，其特征在于：声信号采集模块(17)采集操作者的声信号，并将该声信号的频谱与信息存储模块(11)中常用操作者声信息频谱进行匹配分析，通过语音模块(12)提供智能的“新手指导”、“防沉迷语音提醒”等人性化功能设定。