CN2845878Y - 具有颜色识别功能的智能玩具 - Google Patents

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罗立声
张学虎
魏优兵
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Abstract

本实用新型公开一种具有颜色识别功能的智能玩具，包括：颜色探测器，用于实现对物体颜色的探测；进行颜色探测时，向被探测物体发出探测光，感测被探测物体的反射光，根据该反射光输出相应的电参量作为颜色探测结果；数据处理单元，用于接收所述颜色探测器输出的电参量，并据此进行颜色判断，进而根据颜色判断的结果确定相应的音乐，并输出该音乐的数据；音乐播放单元，用于接收所述数据处理单元输出的音乐数据，并根据该音乐数据播放相应的音乐。本实用新型能够在儿童头脑中建立颜色与音乐的对应关系，培养儿童的色彩感觉以及音乐感觉，使两种感官的发展能够相辅相成。

Description

具有颜色识别功能的智能玩具
技术领域
本实用新型涉及一种玩具，具体地说涉及一种具有颜色识别功能的智能玩具。
背景技术
人们生活在五彩斑斓的世界中，对色彩的反映是人的认知能力的重要方面，不同的色彩不仅会引起人们不同的视觉反映，而且还能够使人产生不同的情绪。正因为如此，对色彩的识别，以及对色彩所代表的情绪的认知，是儿童智力发展的重要方面。
随着电子技术的发展，出现了多种多样的幼儿玩具，许多玩具具有一定的智能，能够帮助儿童提高认知水平，起到寓教于乐的作用。但是，能够培养儿童对颜色的感知的玩具还很少，能够使儿童进一步体会不同颜色所代表的情绪的玩具还没有出现。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供一种具有颜色识别功能的智能玩具，该玩具有助于培养儿童对不同颜色的认知。
在此基础上，本实用新型还可以帮助儿童对不同的颜色建立不同的情绪反映。
为实现上述目的，本实用新型提供的一种具有颜色识别功能的智能玩具，包括：
颜色探测器，用于实现对物体颜色的探测；进行颜色探测时，向被探测物体发出探测光，感测被探测物体的反射光，根据该反射光输出相应的电参量作为颜色探测结果；
数据处理单元，用于接收所述颜色探测器输出的电参量，并据此进行颜色判断，进而根据颜色判断的结果确定相应的音乐，并输出该音乐的数据；
音乐播放单元，用于接收所述数据处理单元输出的音乐数据，并根据该音乐数据播放相应的音乐。
优选地，其中的所述数据处理单元可以包括：
颜色识别单元，用于接收所述颜色探测器输出的电参量，并根据该结果进行运算，获得颜色识别结果；
音乐产生单元，用于接收颜色识别单元输出的颜色识别结果，并根据所述颜色识别结果确定相应的音乐，并输出音乐数据。
第二种优选地方案中，所述数据处理单元包括如下组成部分：
颜色识别单元、用于接收所述颜色探测器输出的电参量，并根据该结果进行运算，获得颜色识别结果；
情绪判断单元，用于接收所述颜色识别单元的颜色识别结果，并根据该结果确定该颜色对应的情绪；
音乐产生单元，用于接收情绪判断单元确定的情绪，并根据该情绪确定相应的音乐；并根据确定的音乐输出音乐数据；该相应的音乐或者是确定的音乐，或者是从对应于该情绪的一类音乐中随机选择一首或若干首。
优选地，上述第二种优选方案，还包括：
设定单元，用于接收用户的输入，以设定所述情绪判断单元中的颜色判断结果与情绪的对应关系，以及设定所述音乐产生单元中某种情绪所对应的音乐或音乐类型。
优选地，该智能玩具进一步包括：
彩灯显示单元，用于接收数据处理单元获得的颜色判断结果，点亮相应颜色的彩灯。
优选地，也可以是有下述单元实现彩灯显示：
彩灯驱动单元，用于接收所述颜色识别单元获得的颜色识别结果，以及情绪判断单元确定的情绪，并据此产生相应颜色的彩灯驱动信号；同时该驱动信号根据所述确定的情绪采用相应的驱动方式；
彩灯显示单元，用于接收所述彩灯驱动单元输出的驱动信号，并根据驱动信号确定的方式点亮相应颜色的彩灯。
优选地，该智能玩具的形象是一个玩具猫，所述颜色探测器安装于该玩具猫的腹部或前爪；该玩具猫的头顶安装有所述彩灯显示装置的王冠；数据处理单元和音乐播放单元安装于玩具猫腹部内。
优选地，该智能玩具的形象是透明的小猪，所述彩灯显示单元安装于小猪的体内；所述音乐播放单元根据颜色识别结果播放小猪的叫声或呼噜声。
优选地，该智能玩具具有清醒、睡眠两种状态，当该智能玩具处于所述清醒状态时，该智能玩具随时进行颜色探测，并且在每次探测到新的颜色时，播放音乐以及闪烁彩灯；当该智能玩具处于所述睡眠状态时，则该智能玩具不进行颜色探测，等待被唤醒。
优选地，该智能玩具具有指示其所处状态的“清醒”灯，该灯在智能玩具处于清醒状态时常亮；当该智能玩具进入睡眠状态时，则该灯熄灭；该智能玩具还具有唤醒键，当该智能玩具进入睡眠状态时，通过唤醒键可以使其进入睡眠状态。
优选地，当该智能玩具处于清醒状态时，如果持续一定时间探测不到新的颜色时，则进入睡眠状态。
本实用新型提供的颜色识别功能的智能玩具，在实现颜色识别的基础上，进一步根据颜色确定相应的音乐并输出，从而在儿童头脑中建立颜色与音乐的对应关系，培养儿童的色彩感觉以及音乐感觉，使两种感官的发展能够相辅相成。
本实用新型的优选实施例中，进一步查找颜色所代表的情绪，从而可以帮助儿童对不同的颜色建立不同的情绪反映。
本实用新型的优选实施例中，进一步根据所述颜色识别结果，点亮相应颜色的彩灯，帮助儿童建立颜色认知；还可以根据颜色所代表的情绪驱动彩灯产生相应的显示效果，增强儿童感知颜色情绪内容的效果。
本实用新型的优选实施例中，使用者可以根据需要确定某种颜色对应的情绪，进而确定对应的音乐，满足不同使用者对色彩的不同理解。
附图说明
图1是本实用新型第一实施例的组成框图；
图2是本实用新型第一实施例颜色探测单元的组成框图；
图3是本实用新型第一实施例的颜色探测器的横截面示意图；
图4是本实用新型第一实施例的颜色识别单元的组成框图；
图5是本实用新型第二实施例的工作流程图。
具体实施方式
请参看图1，为本实用新型第一实施例组成框图。
图中示出该具有颜色识别功能的智能玩具包括：颜色探测器11、数据处理单元12、彩灯显示单元13、音乐播放单元14、设定单元15。
所述颜色探测器11用于实现对物体颜色的探测。它通过发光源向被探测物体发出探测光，通过传感器感测被探测物的反射光，根据该反射光输出适当的电参量作为颜色探测结果。本实施例使用本申请人业已向中国专利局提交的申请号为200510090539.1的专利申请中提供的颜色识别装置和颜色识别方法实现颜色检测，但是应该说明，还可以采用现有技术下其它可行的方式实现颜色识别，例如前述专利申请文件的背景技术部分提供的颜色识别装置和颜色识别方法。
请参见图2，该图示出本实用新型第一实施例颜色探测器11的组成框图。请同时参见图3，该图示出该颜色探测器11的横截面，图中示出该颜色探测器11包括发光源111、感测器112和外壳113。
所述颜色探测器的发光源111包括红、绿、蓝三色发光二极管，所述红、绿、蓝三色发光二极管可以是三个单色发光二极管(图3中R LED，G LED，B LED)，也可以是一个三色发光二极管(图未示)，其亮度可以为高亮度，也可为低亮度。
所述感测器112为光敏器件，较佳的选择是与人眼的感光曲线接近的硫化镉光敏电阻(CdS)。该光敏电阻在接收反射光时，对于不同颜色会产生不同的阻值变化，根据其阻值变化可以获得颜色信息。
可以将该光敏电阻与其它分压电阻分压，获得适当电压值的电信号，该电压值即作为颜色探测器的颜色探测结果输出。
该感测器112的最佳安装位置在所述三色发光二极管的中心位置。根据三色发光二极管与待测物的距离，以及该探测器与待测物的距离，适当的调整所述感测器112与所述发光源111之间的距离，使该感测器112可以接收到任何由待测物反射的光线。
所述外壳113用于固定所述三基色发光二极管与探测器，并隔离外界光线。为减少外界光线对颜色探测器的影响，该外壳最好使用不透光材料制作。
此外，该颜色探测器11具有驱动单元114，用于驱动所述探测器的红绿蓝三个光源发光。该驱动单元可以为集成芯片(如：74LS245)，也可以为分立元件三极管。
请继续参看图1，图中示出本实用新型数据处理单元12包括颜色识别单元121、情绪判断单元122，音乐产生单元123。该数据处理单元12用于接收所述颜色探测器11输出的电参量，并据此判断被探测物的颜色，并根据该颜色确定相应的情绪，进而根据情绪确定相应的音乐。
所述颜色识别单元121用于接收所述颜色探测器11输出的作为颜色探测结果的电参量(如：输出的电压值)，并根据该结果进行运算，获得颜色识别结果。
请参看图4，为所述颜色识别单元121的结构示意图。该颜色识别单元121包括模数(A/D)转换单元1211、颜色参数存储单元1212、对比运算单元1213。
所述A/D转换单元1211用于接收所述颜色探测器输出的电压值或其它电参量，并将该电参量数字化。该经数字化的数据作为探测数据输出。
所述颜色参数存储单元1212用于存储各种色彩的基本参数。这些参数组成标准颜色参数表。该表是根据所述颜色探测器11在标准条件下采集18种主要色彩所生成的对应参数表。
上述标准颜色参数表中参数的具体采集过程是：使用所述颜色探测器11，依次分别驱动三基色发光二极管，照射某种色彩的标准块，将所述感测器112获得的电参量(如电压值)经过所述A/D转换单元1211的转换，获得相应的探测数据。每一种颜色可以获得对应于三种颜色的发光二极管的三组数据。18种颜色获得54组数据。每一组数据均为一定的数值范围，这是由于测量值有一定的误差，该数值范围使其对误差有一定的兼容性。
采集上述参数时，需保证下述参数恒定：颜色探测器11中红绿蓝三色发光二极管与待测物的距离，感测器112与待测物的距离，感测器参数以及发光二极管光照强度。
上述基本参数采集过程应该作为使用该智能玩具的准备过程，在该智能玩具制造过程中即已存储，也可以将该采集过程作为该智能玩具的一种功能，由使用者自行采集上述参数。这些参数在颜色探测器11用于颜色探测之前即已获得并且存储。一个标准的基本参数表如下表所示。
颜色名称 R参数范围  G参数范围  B参数范围
白色 0x1e00～0x2600  0x1a00～0x2100  0x3000～0x3800
八度灰 0x2700～0x3000  0x2100～0x2900  0x3a00～0x4100
六度灰 0x3400～0x3b00  0x2a00～0x3200  0x4400～0x4b00
五度灰 0x3800～0x3f00  0x2f00～0x3600  0x4700～0x4e00
三度灰 0x5e00～0x6500  0x5400～0x5b00  0x6300～0x6b00
黑色 0x6400～0x6b00  0x5b00～0x6200  0x6a00～0x7200
蓝色 0x6500～0x7800  0x4500～0x5500  0x5000～0x6100
绿色 0x5600～0x5e00  0x3300～0x3b00  0x5c00～0x6300
红色 0x2000～0x2800  0x4800～0x4f00  0x5b00～0x6200
黄色 0x1c00～0x2300  0x1d00～0x2500  0x5300～0x5b00
红紫色 0x2100～0x2800  0x5000～0x5800  0x5300～0x5b00
青色 0x6400～0x7200  0x3c00～0x4400  0x4e00～0x5b00
桔黄色 0x1e00～0x2500  0x3700～0x3f00  0x5600～0x5e00
紫色 0x3300～0x3b00  0x5300～0x5a00  0x5500～0x5d00
深肤色 0x2c00～0x3300  0x4200～0x4a00  0x5b00～0x6300
浅肤色 0x1c00～0x2300  0x1d00～0x2600  0x3d00～0x4400
粉蓝色 0x2900～0x3100  0x2100～0x2800  0x3400～0x3b00
天蓝色 0x5d00～0x6500  0x2d00～0x3500  0x3d00～0x4500
所述对比运算单元1213，用于将所述A/D转换单元1211输出的探测数据与颜色参数存储单元122中存储的各种色彩的基本参数数据进行比对，以得出待测物的最终颜色识别结果。例如，当使用红色发光二极管作为探测光时，则将A/D转换单元1211输出的探测数据与所述颜色参数存储单元1212存储的红色光对应的数据进行比对，当所述探测数据在红色光对应的数据中某一组的数值范围内，则判断待测物的颜色为该组数据对应的颜色。上述测量可以进行若干次，如二十次，记录每次的判断结果。以同样方式获得使用绿色、蓝色发光二极管作为探测光的相应判断结果。将上述判断结果中出现最多的判断结果作为该待测物的最终颜色识别结果输出。
所述数据处理单元12还包括情绪判断单元122。所述情绪判断单元122用于接收所述颜色识别单元的颜色识别结果，并根据该颜色识别结果判断该颜色表达的情绪。
所述情绪判断方法，具体是在该数据处理单元12中预先存储每种颜色对应的情绪，在获得颜色识别单元输出的颜色识别结果后，根据该预先存储的内容获得当前的情绪类型。
所述每种颜色对应的情绪，可以在该智能玩具中预先存储，也可以由使用者根据自己的要求自行设定。所述设定通过设定单元15实现。
所述数据处理单元还包括音乐产生单元123，该单元用于接收所述情绪判断单元122输出的情绪判断结果，并根据情绪判断结果确定相应的音乐。
所述相应的音乐，具体是在情绪判断单元122预先存储每种情绪对应的音乐，在获得情绪判断单元输出的情绪判断结果后，根据该预先存储的对应关系确定音乐类型，在该音乐类型中选择某一音乐输出；或者直接根据情绪判断结果确定具体的音乐。输出音乐的方式可以是压缩语音或者是MIDI(Musical Instrument Digital Interface，乐器数字接口)格式音乐。
所述彩灯显示单元13，用于接收数据处理单元12中颜色识别单元121输出的颜色识别结果，并根据该颜色识别结果控制相应颜色的LED进行亮灭循环显示，所述相应颜色的LED是与所识别的颜色一致的LED。同时，为了表达该颜色相应的情绪，可以使彩灯的显示具有一定的节奏感，并且与播放的音乐相配合。为此，可以设置彩灯驱动单元(图未示)，该彩灯驱动单元不仅接收颜色识别单元121的颜色识别结果，而且接收所述情绪判断单元122的输出，根据不同的情绪判断结果，驱动彩灯以不同的方式显示，使彩灯闪烁方式与一定的情绪相对应。
所述音乐播放单元14，用于接收音乐产生单元123输出的音乐数据，并通过音源设备如扬声器播放该音乐。该音乐播放单元14也可以是播放所述音乐的专用音乐芯片，并由所述音乐产生单元123产生的数据选择其所播放的音乐。所述音乐也可以是动物的叫声或者其它儿童喜欢的声音。
所述设定单元15，用于接收用户的输入，以设定所述情绪判断单元122中的颜色与情绪对应关系，以及设定所述音乐产生单元123中某种情绪所对应的音乐或音乐类型。
许多情况下，可以不具有所述情绪判断单元122以及设定单元15，此时直接根据颜色识别单元121的颜色识别结果确定音乐以及驱动彩灯显示。某种颜色与情绪进而与音乐的对应关系，可以根据人们通常的理解设定，以下是一种可能的颜色、情绪、音乐、彩灯的对应关系的例子。
识别颜色 表现情绪 音乐表示 LED表示
红色 热情、喜气 中国节庆音乐 红色
橙色 抽象、另类 街舞、摇滚乐 橙色
黄色 活泼、创造力及好奇心 儿童歌曲 黄色
绿色 和平、幽静 民族乐 绿色
青色 宁静、淡雅 轻音乐，乡村民谣 青色
蓝色 深情、忧郁 爵士情歌 蓝色
紫色 浪漫、多愁善感 声乐情歌 紫色
黑色 优雅、高尚、庄严 交响乐 黑色
白色 纯情、洁净 巴哈音乐 白色
灰色 哀怨、灰暗 哀乐 灰色
本实施例中，彩灯采用发光二极管LED，可以使用RGB三色LED，也可以使用分离的彩色LED来表达需要显示的对应颜色。
本实施例中，音乐可以替换为相应玩具或动物的叫声，如不同的猫叫和狗叫等，可以采用不同的叫声表达不同的情绪。
该实施例的外形可以采用多种多样的形式，使儿童喜闻乐见。
以下说明本实用新型的第二实施例。该实施例在上述第一实施例的基础上提供一种具体的玩具形式。它具有第一实施例的各种功能，其实现方法也相同。在此仅对其外形结构的设计作一说明。
该具有颜色识别功能的智能玩具是一只玩具猫，可在其腹部或者肢体如“手”(前爪)上安装一个颜色探测器，将数据处理单元和音乐播放装置置于其腹部内，在头顶的王冠上安装彩灯显示装置；上电后，该玩具猫即可开始工作。
首先进行颜色探测；当其腹部或“手”上的颜色探测器检测到颜色时，会通过播放相应的音乐以表达玩具猫感觉到该颜色时所产生的情绪，并且头顶上闪烁相应颜色的彩灯；比如玩具猫“摸”到一张红色的彩纸，则会播放欢快活泼的音乐，音乐中嵌入猫欢快的叫声，表达兴奋的情绪；头顶的王冠同时快速闪烁红色的彩灯，闪烁节奏与音乐的节奏配合。如玩具猫感测到一张素白色的纸，则可以播放一首淡雅幽静的小夜曲，头顶上的彩灯随之疏缓轻盈的闪烁，以体现小猫的温驯恬静的情绪。当音乐播放结束时，如果感测到的颜色没有变换，则音乐自动停止，头顶的彩灯也相应停止，但保持一个表示“清醒”状态的常亮灯。当其感测到的颜色变化时，如小猫触摸到另一种色彩，则会播放与新感测到的颜色相应的音乐及相应的彩灯闪烁。如果音乐停止一段时间如超过3分钟没有感测到新的颜色，小猫会认为没人与它玩，自动进入睡眠状态，所述表示“清醒”状态的灯熄灭。此时，可以通过拍打在小猫的背部设置的一个唤醒键唤醒小猫，令其重新开始工作。
图5示出本实施例的工作流程。对该流程图说明如下：
步骤S501，上电开始。
该步骤包括进行初始化等准备过程
步骤S502，进行颜色探测。
具体的颜色探测过程如前所述，包括发光源发出探测光，感测器接收反射光。
步骤S503，获得颜色探测结果。
步骤S504，存储该颜色探测结果。
步骤S505，播放相应的音乐以及进行彩灯驱动。
步骤S506，音乐播放完毕后，开始计时。
步骤S507，读取新的颜色探测结果。
步骤S508，获得颜色探测结果，判断是否与上次探测的颜色相同；若是，则进入步骤S509；若否，则返回步骤S504。
步骤S509，判断计时时间是否超过3分钟；若是，则进入步骤S510；若否，则返回步骤S507。
步骤S510，进入睡眠状态。
步骤S511，是否有唤醒信号；若是，则进入步骤S502；若否，则进入步骤S512。
步骤S512，继续睡眠。并返回步骤S511。
以下说明本实用新型的第三实施例。该实施例在上述第一实施例的基础上提供另一种具体的玩具形式。
该具有颜色识别功能的智能玩具是一只小猪，小猪的外体设置成通体透明，彩灯的闪烁显得多姿丰富；播放的音乐包括小猪的叫声和呼噜声等。所述颜色探测器可以安装于小猪腹部。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1、一种具有颜色识别功能的智能玩具，其特征在于，包括：
颜色探测器，用于实现对物体颜色的探测；进行颜色探测时，向被探测物体发出探测光，感测被探测物体的反射光，根据该反射光输出相应的电参量作为颜色探测结果；
数据处理单元，用于接收所述颜色探测器输出的电参量，并据此进行颜色判断，进而根据颜色判断的结果确定相应的音乐，并输出该音乐的数据；
音乐播放单元，用于接收所述数据处理单元输出的音乐数据，并根据该音乐数据播放相应的音乐。
2、根据权利要求1所述的智能玩具，其特征在于，所述数据处理单元包括：
颜色识别单元，用于接收所述颜色探测器输出的电参量，并根据该结果进行运算，获得颜色识别结果；
音乐产生单元，用于接收颜色识别单元输出的颜色识别结果，并根据所述颜色识别结果确定相应的音乐，并输出音乐数据。
3、根据权利要求1所述的智能玩具，其特征在于，所述数据处理单元包括：
颜色识别单元、用于接收所述颜色探测器输出的电参量，并根据该结果进行运算，获得颜色识别结果；
情绪判断单元，用于接收所述颜色识别单元的颜色识别结果，并根据该结果确定该颜色对应的情绪；
音乐产生单元，用于接收情绪判断单元确定的情绪，并根据该情绪确定相应的音乐；并根据确定的音乐输出音乐数据；该相应的音乐或者是确定的音乐，或者是从对应于该情绪的一类音乐中随机选择一首或若干首。
4、根据权利要求3所述的智能玩具，其特征在于，还包括：
设定单元，用于接收用户的输入，以设定所述情绪判断单元中的颜色判断结果与情绪的对应关系，以及设定所述音乐产生单元中某种情绪所对应的音乐或音乐类型。
5、根据权利要求1至4任一项所述的智能玩具，其特征在于，进一步包括：
彩灯显示单元，用于接收数据处理单元获得的颜色判断结果，点亮相应颜色的彩灯。
6、根据权利要求3或4所述的智能玩具，其特征在于，还包括：
彩灯驱动单元，用于接收所述颜色识别单元获得的颜色识别结果，以及情绪判断单元确定的情绪，并据此产生相应颜色的彩灯驱动信号；同时该驱动信号根据所述确定的情绪采用相应的驱动方式；
彩灯显示单元，用于接收所述彩灯驱动单元输出的驱动信号，并根据驱动信号确定的方式点亮相应颜色的彩灯。
7、根据权利要求6所述的智能玩具，其特征在于，该智能玩具的形象是一个玩具猫，所述颜色探测器安装于该玩具猫的腹部或前爪；该玩具猫的头顶安装有所述彩灯显示装置的王冠；数据处理单元和音乐播放单元安装于玩具猫腹部内。
8、根据权利要求6所述的智能玩具，其特征在于，该智能玩具的形象是透明的小猪，所述彩灯显示单元安装于小猪的体内；所述音乐播放单元根据颜色识别结果播放小猪的叫声或呼噜声。
9、根据权利要求7或8所述的智能玩具，其特征在于，该智能玩具具有清醒、睡眠两种状态，当该智能玩具处于所述清醒状态时，该智能玩具随时进行颜色探测，并且在每次探测到新的颜色时，播放音乐以及闪烁彩灯；当该智能玩具处于所述睡眠状态时，则该智能玩具不进行颜色探测，等待被唤醒。
10、根据权利要求9所述的智能玩具，其特征在于，该智能玩具具有指示其所处状态的“清醒”灯，该灯在智能玩具处于清醒状态时常亮；当该智能玩具进入睡眠状态时，则该灯熄灭；该智能玩具还具有唤醒键，当该智能玩具进入睡眠状态时，通过唤醒键可以使其进入睡眠状态。
11、根据权利要求9所述的智能玩具，其特征在于，当其处于清醒状态时，如果持续一定时间探测不到新的颜色时，则进入睡眠状态。
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