CN1076044A - 教学玩具 - Google Patents

Abstract

本发明所公开的玩具，包括具有感应点阵和传感 器片的传感器，传感器片有柔性表面，被识别形状的 物体放在柔性表面上；使感应点阵与物体相接触的感 应点的电性能发生变化的物体；用以检测发生了电性 能变化感应点的输出装置；存储装置，用以比较被测 感应点的相对位置和存储器中所存信息来确定变化 了的电性能对应哪个所存物体；以及按照孩子能理解 的方式提供输出信息的装置，输出的信息与放置在传 感器片上物体的形状相关。

Description

本发明涉及一种玩具，特别是涉及一种教学或学习用玩具。

目前已经有许多这类玩具，但这些玩具通常只包括各种字母、数字或各种形状的动物的模型，孩子们需在大人的指导下才能游戏。

本发明的目的是提供一种帮助幼儿们识别字母、数字或物体的形状的玩具，玩具本身能提供答案，而不需大人的指导，以用于帮助幼儿在游戏的同时学到知识。

按照本发明的教学玩具，由下列部分组成：一个具有感应点阵和传感器片的传感器，传感器片有一个柔性表面，被识别形状的物体放置在该柔性表面上;使感应点阵与物体相接触的感应点的电性能发生变化的物体;检测已发生电性能变化的感应点的输出装置;一个存储装置，用以对所检测的感应点在感应点阵中的相对位置和存储器中存储的信息进行比较，以确定变化的电性能对应于被存储的一组物体中的哪一个;和一个按照孩子能理解的方式提供输出信息的装置，该信息对应于放置在传感器片上的物体形状。

按照本发明的教学玩具，包括：具有按行和列排列的感应点矩阵的传感器;具有柔性前表面的传感器片，被识别形状的二维空间物体放置在该柔性前表面上;改变感应点阵电性能的物体模型，该物体模型可使感应点矩阵中由物体所覆盖的特有的点阵的电性能发生变化;用以检测感应点阵的输出装置，检测的点阵的电性能由于特定物体与传感器片接触发生了变化;一个存储装置，用以对所检测的感应点在感应点阵中的相对位置和存储器中存储的电性能进行比较，以确定变化的电性能对应于被存储的一组物体中的哪一个，并按照对应的形状提供输出信息;和以孩子能理解的方式提供对应于放置在传感器片上物体形状的输出信息的装置。

那么，可以把特有感应点阵的图案预先编程在存储器中，特有的感应点阵对应于感应点矩阵中那些由特定形状使其电性能发生变化的感应点的特定形状，如果注意到这种点阵的话，不管该点阵在传感器片上的方位或位置，只要把不同点的特有点阵与预先编程于存储器的特定点阵相比较，该玩具就可以简单地确定放置在传感器片上的特定物体的形状。作为附加的改进，可以开发新的物体形状，把它们放置在传感器上，然后将新物体模型在传感器上的特有的点阵存入到存储器中以便进一步识别，这就使玩具增加了进一步的内容。这样，孩子们能识别比原来预编程的那些形状更多的物体形状，从而扩展了该玩具的游戏容量。

能被识别的形状的种类包括字母和数字，这样，孩子可以由单独的字母在传感器屏幕上构词，来学会正确地拼词，或者在传感器上构成简单的加法、乘法等，来学会简单的算术运算，而且还可以在传感器上提供答案，然后由玩具进行核对。另外，对于幼小的孩子来说，可能需要提供一些二维空间形状的物体，如动物图画或日常生活中的器物等，幼儿们必须识别这些东西，或是这种玩具产生描述这些物体的声音输出信息，例如一只狗的模型放置在传感器上，玩具就产生“狗”字的发音。

该玩具可以为幼儿们简单地提供输出信息，如上面所说的当传感器上放置一个物体模型时，发出相应的声音。另外，该玩具可以给孩子出一道习题，如让孩子按一下对应某一指定物体形状的按钮或者键入一个物体的名字，例如：如果在传感器片上放置一个“狗”形物体，就让他键入一个“狗”字。然后该玩具把孩子键入的答案与被识别的形状进行比较，多半祝贺孩子答得对，或者如果孩子选择的不正确，就要说出对应于该形状的正确选择。

进一步可能的方案是，例如一个狗模型放置在传感器片上，可以输出一个“狗”字的发音或发出狗吠声或者两者同时发出。

在所有的情况下，该玩具都有很好的教学和游戏的价值，因为大量的模型形状都可以预先编程到存储器中，以使孩子可以游戏、学字和物体的名称以及学习拼词或做简单的算术运算。

按照本发明的一个实施例，矩阵式传感器包括：一个带着大量平行的行或列导电带的柔性外层和带有大量与外层导电带交叉的平行导电带的内片，以及夹在内片和外层之间的隔片，该隔片在对应导电带的交叉点处有开孔，把物体模型放置在柔性外层上，就会按压外层的被选定的区域，导致外层通过开孔而变型，使该处的内、外层上的导电带电接触。然后，循环检查行和列，确定哪些交叉点处在接触状态，把这些点与预置的存储器相比较，确定出特定的物体。另一种方案不是检测由物体模型的存在引起交叉点导电性的变化，而是可以检查这些点上的电容量的变化，两交叉带实际上并不接触。

传感器可以确定大量的电性能发生了变化的感应点，这些点对应于放在传感器上物体的整个形状。然而在优选的实施例中，每个物体模型的后面有一定数量的触脚向后延伸，只有这些触脚使之与传感器接触，确定这些触脚的相对位置来决定一个物体模型与另一个物体模型的区别。例如可能有三个触脚，而且这三个触脚之间的相对方位可以用来提供一个输出信号，该输出信号可以由预编程的存储器来识别为相对应的那个物体模型。这就大大地简化了存储器中的存储数据，因为存储器中不必存储物体的整个形状，而只需存储那个物体模型的三个特定触脚的位置信息。当然任何一个特定物体模型的触脚可能多于或少于3个。

本发明能够通过游戏的方式帮助孩子识别字母、数字或物体的形状，进而学习拼词或算术运算，是一种寓教于乐的教学玩具。

下面结合实施例并参照附图来说明本发明。

图1是表示按照本发明实施例玩具基本部分的流程图;

图2是传感器中的电连接图;

图3是本发明的玩具中传感器的详细结构图;

图4是本发明实施例的轴测图。

如图1所示，模型块10，如狗的模型放置在玩具的矩阵式传感器12上。如下面要描述的那样，传感器上有多个在交叉点处的电连接点，模型块10有向后伸出的三个触脚14，这就是接触传感器12的触脚。对每个不同的模型块10来说这三个触脚的相对位置是不同的，而且模型块触脚的相对位置就代表那个模型块，并且仅仅代表那个模型块。

形状识别单元16询问传感器，以确定触脚14的相对位置，中央处理单元（CPU）18检查存储器中相应的预编程的相对位置，来控制形状识别单元16的输出。找到被识别的特定形状时，如查找到狗的形状，那么CPU18把输出送到声音合成器20和/或声音效果发生器22。然后分别由它们产生“狗”字的发声和狗吠声，这些输出信号经放大器24送到扬声器（未示出）。

还可以有一个控制键盘26，用来控制CPU18，如启动CPU18向识别单元16发出询问信号等。

图2和图3更加详细地表示了传感器12的结构，如图3所示，该传感器有三层，外层30、中层32和内层34。外层是由柔性合成塑料材料制成的，如聚砜乙烯，它上面布有许多平行条带36，它们是把导电油墨直接用丝网印刷印制在外层向内的表面上的。中层32由绝缘塑料材料制成，它上面有许多孔38。内层34也有大量的平行条带40布设在上面，条带的方向与条带36成直角，而且也是按类似的方法制成。条带40设置在内层34向外的表面上。

条带36和40的交叉点对应于孔38的位置上，因此，当模型块10的触脚14放置在外层30上时，重量将使触脚在接触的三个点上局部地按压外层30，从而使外层30通过中层32上的相应的孔与内层34接触。这样，交叉的条带36和40将在三个位置上产生电接触。

参照图2，假定这些位置为A、B和C，形状识别单元16经过循环检查来确定这些导电点，并用预编的程序检查它们的相对位置，确定具有这些相对位置的模型块10是何物。

按照说明书中介绍的其他形式，模型块10可以表现为字母，每个字母都有限定图形的定位柱，通常，每个字母都标示在一个长方形的底板上，这块底板有9个柱位，有几个柱位可以用来限定每个字母。为了保证字母按照正确的方位插在面板上，触脚14和相应的插孔可以有配套的不规则的形状。

图4表示本发明按照另外形式的实施例的轴测图，玩具50包括带有游戏选择控制器54和/或选择器按钮56、58和60的外壳52;面板62，其上有与传感器交叉点相对应的孔阵64;多个标示每个字母的模块，如70～74。如模块74底面所示，每块模块都有多个定位柱处在9个可能的柱位上。定位柱80、81和82有足够的高度以便在预定的相对位置上触动交叉点处的传感器，并且单一地限定模块上的这个字母，其余的定位柱的高度仅仅能和面板62啮合，而不触及传感器。

每个定位柱可有一个不规则的形状，如具有一个平的侧面90和部分圆侧面91，在面板上有对应形状的插孔，这样，模块只能按照某个特定的方位插在面板的孔中，如图所示。

修改、变化和替换的范围都属于前述的发明范畴之内，只是在某些例子中采用本发明的某几个特征而没采用另外的特征。相应地，概括而符合本发明构思和范围地解释附加的权利要求是恰当的。

Claims (17)

1、一种教学玩具，包括：

具有感应点阵和传感器片的传感器，该传感器片有一个柔性表面，被识别形状的物体放置在该柔性表面上；

使感应点阵与物体相接触的感应点处的电性能发生变化的物体；

用以检测发生了电性能变化的感应点的输出装置；

存储装置，用以对所检测的感应点在感应点阵中的相对位置和存储器中存储的信息进行比较，以确定变化了的电性能对应于被存储的一组物体中的哪一个；以及

按照孩子能理解的方式提供输出信息的装置，所述的输出信息与放置在传感器片上的物体形状有关。

2、按照权利要求1的玩具，其特征在于传感器包括第一和第二导电层，每个导电层有多个导电区，第一层的一个导电区和第二层的一个导电区结合限定感应点阵的每个感应点。

3、按照权利要求2的玩具，其特征在于第一和第二导电层是相互隔开的，在被识别形状的物体接触的点处使它们产生电接触。

4、按照权利要求3的玩具，其特征在于输出装置由为确定第一和第二层是否处于接触状态的询问每个点的装置构成。

5、按照权利要求2的玩具，其特征在于每层的导电区形成为多个条形延伸区，第一层的导电区不平行于第二层的导电区，它们共同构成栅网形交叉区。

6、按照权利要求3的玩具，其特征在于所述的导电区由排成行和列的矩阵构成，所述的行形成在一层上，而列形成在另一层上。

7、按照权利要求2的玩具，其特征在于每层的导电区由导电油墨区形成。

8、按照权利要求2的玩具，其特征在于传感器装置进一步包括设置在第一和第二导电层之间的绝缘塑料材料层，该中间层有多个对应于所说感应点的孔。

9、按照权利要求1的玩具，其特征在于还包括具有对应于感应点的多个插孔的面板。

10、按照权利要求1的玩具，其特征在于所述物体在预定的相对位置处有多个与传感器啮合的定位柱。

11、按照权利要求1的玩具，其特征在于所述物体由标示有一个字母的模块构成，该模块结合有限定所述字母的定位柱。

12、按照权利要求1的玩具，其特征在于所述物体由标示现实生活的物体构成，所述输出装置在该物体放于传感装置上时，提供表示该现实生活物体名称的有声输出信息。

13、按照权利要求1的玩具，其特征在于该玩具还包括处理装置，该装置用来选择由用户完成的问题，该问题与放置在传感器装置上的选择的物体中的所述物体有关，该装置还用来把放置的物体与预先选定的物体相比较，并且根据物体的选择是否正确产生一个选定的输出信息。

14、按照权利要求1的玩具，其特征在于输出装置包括用以产生放于传感器上物体的口头识别信息的声音合成器。

15、按照权利要求1的玩具，其特征在于输出装置包括声音效果发生器，用以产生与放置在传感器上物体有关的声音效果。

16、按照权利要求1的玩具，其特征在于所述物体在传感器装置上的安放使所述感应点的导电性能变化。

17、按照权利要求1的玩具，其特征在于所述物体在传感器装置上的安放改变所述感应点的电容特性。

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