TW201325681A - 互動式電子玩具 - Google Patents

Abstract

一種互動式電子玩具包括一本體、一感測模組、一儲存模組、一輸出模組及一處理單元。該感測模組感測該本體被操作時的狀態來產生的多筆感測信號。該儲存模組存有多筆標準狀態參數，每一標準狀態參數有一正確響應信號。該處理單元係執行一操作模式，該操作模式包括：接收該些感測信號，並將該些感測信號處理成一實際參數；接收該些標準狀態參數；比對該實際參數與該些標準狀態參數；及在該些標準狀態參數中的其中一者與該實際參數相同時，輸出相符的該標準狀態參數的正確響應信號至該輸出模組。

Description

互動式電子玩具

本發明係與互動式電子玩具有關，特別是指一種提供互動及模仿學習的互動式電子玩具。

隨著科技演進，各種造型的玩具也不斷推陳出新。例如：美國專利第7695341號係揭露一種玩具貓、第6585556號係揭露一種玩具熊及第6053797號係揭露一種玩具娃娃等。上述的玩具均有提供互動的功能，如上述專利第7695341號專利所揭露的玩具貓，當該玩具貓的頭的右側感測器感應到信號，則該玩具貓的頭就會往左邊擺動，這種方式僅是根據某一感測器感應到信號時，就對應產生一個固定的回應，使得該玩具的互動形態較為單調。

本發明之互動式電子玩具係透過感測信號的比對處理，來提供即時的互動響應，以使該互動式電子玩具能模擬出其所代表的角色，並改善先前技術直接反應的單調互動。

該互動式電子玩具包括一本體、一感測模組、一儲存模組、一輸出模組及一處理單元。該感測模組、該儲存模組、該輸出模組及該處理單元均設於該本體。在該本體被操作時，該感測模組能對應產生多筆感測信號。該儲存模組存有多筆標準狀態參數，每一標準狀態參數有一正確響應信號。該處理單元係執行一操作模式，該操作模式包括：接收該些感測信號，並將該些感測信號處理成一實際參數；接收該些標準狀態參數；比對該實際參數與該些標準狀態參數；及在該些標準狀態參數中的其中一者與該實際參數相同時，輸出相符的該標準狀態參數的正確響應信號至該輸出模組。

較佳地，該處理單元係執行一學習模式，該學習模式包括：選擇該些標準狀態參數的其中一者；將該被選的標準狀態參數設定為一學習態樣；及儲存該學習態樣。

較佳地，每一標準狀態參數還有一錯誤響應信號。該處理單元執行一模仿模式，該模仿模式包括：接收該些感測信號；將該些感測信號處理成一實際參數；接收該學習態樣對應的該標準狀態參數；判斷該實際參數與該標準狀態參數是否相同；及若該標準狀態參數與該實際參數相同，輸出該標準狀態參數的正確響應信號至該輸出模組；若該標準狀態參數與該實際參數不同，輸出該標準狀態參數的錯誤響應信號至該輸出模組。

相較於先前技術，本發明的互動式電子玩具係藉由該感測模組來感測該本體的各式姿態或動作，並提供各式的互動響應，以使該互動式電子玩具能有效模擬人類、動物、或植物等，而增加與遊戲玩家之間的互動。再者，該互動式電子玩具的學習及模仿模式還能提供遊戲玩家藉由學習模式建立並示範一種動作後，交由另一遊戲玩家進行模仿學習，以改善先前技術的不足。

為了詳細說明本發明之技術特點所在，茲舉以下之一較佳實施例並配合圖式說明如后。

請參閱第一及二圖，第一圖係繪示本發明之互動式電子玩具之一較佳實施例之方塊圖，第二圖係繪示本發明之互動式電子玩具在一操作模式的操作流程圖。該互動式電子玩具1包括一本體10、一感測模組11、一儲存模組12、一輸出模組14及一處理單元13。該本體10可以是娃娃、狗、貓、小鳥或樹木等有形的物體，且表面較佳是採用不織布、絨毛或矽膠等。

該感測模組11設於該本體10上，且在該本體10被操作時，該感測模組11對應產生多筆感測信號。於此實施例中，該感測模組11包括至少一軌跡感測器110、至少一姿態感測器112、至少一觸覺感測器114及至少一環境感測器116。

每一軌跡感測器110係用以感測該本體10被移動的連續軌跡，並根據連續軌跡產生該些連續的感測信號。該軌跡感測器110較佳是選用加速感測器、陀螺儀(Gyroscope)或地磁感應器，上述感測器分別能用以感測該本體10被移動(例如：將該本體10抱起或放下)時的連續運動軌跡。於實際應用中，該軌跡感測器110的選用不以上述為限，但需符合能感測該本體10的連續運動軌跡，並產生信號。

每一姿態感測器112用以感測該本體10的運動姿態，並根據運動姿態產生該些感測信號。其中，該姿態感測器112較佳係選用加速感測器或陀螺儀等，上述感測器係分別能用以感測該本體10被操作的姿態變化，例如：傾斜、顛倒、抖動、搖晃、敲擊、跌落、舉高、翻轉及拍打等。於實際應用中，該姿態感測器112的選用不以上述為限，但需符合能感測該本體10的姿態變化，並產生信號。

每一觸覺感測器114用以感測該本體10的表面受到外力的狀態，並根據受力狀態產生該些感測信號。該觸覺感測器114較佳是選用壓力感測器，該壓力感測器係能感測該本體10的外表面所受到外力的拍打、摳挖、塞拔、撫摸及扭捏等。實際上，該觸覺感測器114的選用不以上述為限，但需符合能感測該本體10的外表面受到外力程度，並產生信號。

每一環境感測器116用以感測該本體10的周圍環境狀態或該本體10與一物體(例如：人員、車輛或其他物品)的距離，並根據環境變化及與該物體的距離產生該些感測信號，其中，該環境感測器116較佳係選用陣列麥克風感測器、光線感測器、氣壓感測器及接近感測器等。該陣列麥克風感測器用以感測聲音小、角步聲的遠近及方位等。該氣壓感測器係能用以感測周圍環境的氣壓變化，例如：樓上或樓下。該光線感測器係能用以感測周圍光線之變化，例如：早晨、白天、黃昏或晚上。該接近感測器與該陣列麥克風感測器類似，能用以感測人員的遠近。於實際應用中，該環境感測器116的選用及組合不以上述為限，但需符合能感測環境與物體遠近之變化，並產生信號。

特別地，上述的各種感測器可根據運用上的需求，例如，若只需要感測軌跡，就能省略掉觸覺感測器114及環境感測器116，所以，該些感測器的組合可任意調整選擇，但都採用可獲得最佳的組合。此外，上述的陀螺儀的感測特性也可以採用兩個或以上的3D加速感測器組合來模擬。

該儲存模組12設於該本體10，且儲存有多筆標準狀態參數，每一標準狀態參數有一正確響應信號。該儲存模組12可以選用硬碟或快閃記憶體等。

該輸出模組14設於該本體10。於此實施例中，該輸出模組14係以揚聲器為例。

該處理單元13設於該本體10，且連接該感測模組11及該儲存模組12，在該處理單元13執行一操作模式時，只要有上述的任何一個或以上的感測器感測到信號時，如第二圖所示，該操作模式包括：接收該些感測信號S20；將該些感測信號處理成一實際參數S21；接收該些標準狀態參數S22；比對該實際參數與該些標準狀態參數S23；及在該些標準狀態參數中的其中一者與該實際參數相符時，輸出相符的該標準狀態參數的正確響應信號至該輸出模組S24。

於此實施例中，該些標準狀態參數是內建的。每一標準狀態的建立是由上述的各種感測器來產生各種感測信號，再經由該處理單元13處理該些感測信號而成。每一標準狀態參數分別對應該本體10被實際操作時的一種特定動作或姿態，例如：抱起至肩上，並輕拍該本體10的外表面、抱在手上，並輕搖該本體10、或其他操作。其中，在該本體10被操作在特定的動作時，該標準狀態參數的正確響應信號係供該輸出模組14產生對應響應，以回應遊戲玩家。

詳而言之，當遊戲玩家將該互動式電子玩具1向上抱起至肩上後，輕拍該互動式電子玩具1時，該感測模組11的軌跡感測器110能感測該本體10被抱起的角度、方向及連續運動軌跡等、該姿態感測器112能感測該本體10停在肩上的傾斜姿勢，該觸覺感測器114能感測該本體10表面受到遊戲玩家拍打的力量等。接著，該處理單元13會接收上述的多筆感測信號，並處理成該實際參數。然後，該處理單元13將該實際參數與該儲存模組12內的該些標準狀態參數進行比對。若找到相符的參數(例如：大力拍打)，就輸出該正確響應信號(例如：好痛)至該揚聲器，該揚聲器就產生好痛的聲音來提醒遊戲玩家。

如第三及四圖所示，該處理單元13包括一堆疊記憶體133，且於該堆疊記憶體133內建立一基數，該基數為正整數。其中，當該本體被來回(例如，左右或上下)搖動時，該處理單元13在執行該操作模式中的步驟S20及S21(如第二圖所示)時，包括執行：接收該些感測模組產生的一該感測信號，並設定該感測信號之累計次數為一S200。表示，該感測模組會根據第一次的左右搖動來產生一該感測信號，並傳送至該處理單元13，該處理單元13就根據該感測信號的觸發，而設定累計次數等於一。

判斷該感測模組是否在一預設時間內再度產生一該感測信號S201。於此實施例中，該預設時間係設定為大於或等於0.5秒，較佳係0.5秒，該預設時間是指該處理單元13合法等待接收該感測信號的時間。

若判斷為是，將該感測信號的累積次數加一S202。表示該本體又再次被左右搖動，且在該預設時間(0.5秒)內，該處理單元13就會在該感測信號的累積次數上加一。

判斷該些感測信號的累積次數是否達到一第一預定數值S203，該第一預定數值為正整數。較佳地，該第一預定數值係等於10。

若該第一預定數值等於10時，將該堆疊記憶體133內累積的基數加一S204。表示，該些感測信號累積10次時，該處理單元13就會對該堆疊記憶體133內的基數加一。

判斷該基數是否累積達到一第二預定數值S205，該第二預定數值為正整數，較佳地，該第二預定數值等於7。

若該第二預訂數值等於7時，將該堆疊記憶體133內的基數做為該實際參數S206，以供下一程序S22執行。表示，該本體被持續地左右搖動，直到該基數累積到7(即該第二預定數值)，且繼續執行至程序S24時，該處理單元13輸出該正確響應信號至該揚聲器，使該揚聲器產生吹氣的聲音(例如，汽水開瓶時的聲音)。

若該第二預定數值小於7，例如等於5時，則回到程序S201執行判斷是否在該預設時間內該本體有再次被左右搖動，而使該感測模組產生一該感測信號。若於該預設時間內該本體被再次左右搖動，則繼續執行程序S202。若於該預設時間內該本體沒有被再次左右搖動，則將該堆疊記憶體133內所累積的基數減一S207，如此，該基數就等於4，並重新回到程序S201，直到該堆疊記憶體133內所累積的基數被減到0時，將該等於0的基數做為該實際參數S209，表示該本體本次被左右搖動的動作結束，以供下一程序S22執行，此時，該該處理單元13不會輸出該正確響應信號至該揚聲器。

實際上，該基數的累積可以搭配LED顯示，以LED亮燈的數量來表示目前基數所累計的次數。

於實際應用中，該第一預定數值也可以是其他數值，例如1或20，該第二預定數值也可以是其他數值，例如1或15等，當該第一預定數值及該第二預定數值(例如都等於1)都較最佳數值小時，表示該互動式電子玩具是較該最佳實施例反應靈敏，所以該本體只要被搖動，該揚聲器就會馬上產生吹氣聲，若該第一預定數值(等於20)及該第二預定數值(等於15)都較最佳數值大時，表示該互動式電子玩具是較最佳實施例反應遲鈍，所以該本體需要被搖動更久，該處理單元13才會輸出該正確響應信號至該輸出模組。因此，該第一及第二預定數值不以最佳實施例所述為限。

如此，本發明的該互動式電子玩具1確實能與遊戲玩家之間產生互動。該輸出模組14也可以選擇以燈光(例如：發光二極體)顏色變化或其他方式來提醒遊戲玩家，不以上述揚聲器為限。

如第五圖所示，第五圖係繪示該處理單元執行該學習模式的方塊流程圖。該處理單元13係執行一學習模式，該學習模式包括：選擇該些標準狀態參數的其中一者S30；將該被選的標準狀態參數設定為一學習態樣S31；儲存該學習態樣S32。

在該學習模式被啟動時，該處理單元13停止執行上述的操作模式，該互動式電子玩具1僅會開啟對應該學習態樣的該標準狀態參數，其他標準狀態參數將暫時被停用，表示該互動式電子玩具1僅對一種特定的動作產生響應。

如第六圖所示，第六圖係繪示該處理單元執行該模仿模式的方塊流程圖。該儲存模組12內的每一標準狀態參數還有一錯誤響應信號。該處理單元13執行一模仿模式時，該模仿模式包括：接收該些感測信號S40；將該些感測信號處理成一實際參數S41；接收該學習態樣對應的該標準狀態參數S42；判斷該實際參數與該標準狀態參數是否相同S43；若該學習狀態參數與該實際參數相同，輸出該學習狀態參數的正確響應信號至該輸出模組S44；及若該標準狀態參數中不存在與該實際參數相同的參數，輸出該標準狀態參數的錯誤響應信號至該輸出模組S45。

如此，遊戲玩家就能示範該學習態樣的標準操作給另一遊戲玩家觀摩學習，之後再請另一遊戲玩家反覆練習操作該互動式電子玩具，以達到模仿學習之目的。該互動式電子玩具能提醒遊戲玩家每次的模仿動作是否正確，例如，當目前的學習態樣是屬於舉起互動式電子玩具的右手，若遊戲玩家舉起互動式電子玩具的左手，則輸出該標準狀態參數的錯誤響應信號至揚聲器(輸出模組14)，揚聲器就發出「這是左手，再來一次，加油」的聲音來提醒遊戲玩家；若該遊戲玩家舉起互動式電子玩具的右手，則輸出該標準狀態參數的正確響應信號至揚聲器(輸出模組14)，揚聲器就發出「好棒」，上述揚聲器所產生的聲音會隨著該正確響應信號或錯誤響應信號而有不同，故不以上述兩種說明為限。

如第七圖所示，該互動式電子玩具1還包括一切換裝置15。該切換裝置15連接該處理單元13，且供切換至該操作模式、該學習模式及該模仿模式的其中一者，表示，該處理單元13每次只會執行一種模式。如此，當該切換裝置15切換至該操作模式時，該處理單元13就會執行第二圖的流程；當該切換裝置15切換至該學習模式時，該處理單元13就會執行第五圖的流程；及當該切換裝置15切換至該模仿模式時，該處理單元13就會執行第六圖的流程。該切換裝置15可以是一電子開關、一外接開關或一觸控裝置(例如，觸控螢幕)等。

該切換裝置15有一選擇單元150，該選擇單元150用以在該學習模式時選擇該些標準狀態參數的其中一者。該切換裝置15以一觸控螢幕為例，在該切換裝置15切換在該學習模式時，該觸控螢幕上會顯示多種名稱，每一種名稱係對應至一標準狀態參數，該遊戲玩家就能根據該些名稱選擇一種學習狀態。

續參照第七圖，該處理單元13包括一浮點運算器130及連接該浮點運算器130的一處理器132。該浮點運算器130用以接收該些感應信號，並運算成該實際參數。該處理器132用以將該實際參數與該學習態樣對應的該標準狀態參數比對，並輸出該正確響應信號或該錯誤響應信號。如此，該浮點運算器130就能對該感測模組11所產生的該些感測信號先進行高速運算，再將運算後的參數交由該處理器132進行比對，以使該互動式電子玩具1能更迅速提供互動響應。但實際上，也可以只用一個浮點運算器130或處理器132來執行運算跟比對。

該互動式電子玩具1更包括一通訊模組16，連接該處理單元13。該通訊模組16包括一傳送單元160及一接收單元162。該傳送單元160用以透過一通訊手段傳送該些標準狀態參數及該學習態樣，該接收單元162用以透過該通訊手段接收該些標準狀態參數及該學習態樣。其中，該通訊手段可以是藍芽、無線網路、區域網路、USB傳輸等通訊手段，如此，當本地端的互動式電子玩具1已設定該學習模式的學習態樣，就能透過通訊模組16的傳送單元160將該學習態樣傳送至遠端的互動式電子玩具，該遠端的互動式電子玩具的處理單元將接收到的該學習態樣儲存至該儲存模組12內，以使遠端的遊戲玩家也能練習相同的學習態樣。此外，若該本地端的互動式電子玩具1要傳送該些標準狀態參數，也可以透過該通訊模組16進行傳送。實際上，該互動式電子玩具1如不需要通訊模組16，該通訊模組是可以省略不用。

1．．．互動式電子玩具

10．．．本體

11．．．感測模組

110．．．軌跡感測器

112．．．姿態感測器

114．．．觸覺感測器

116．．．環境感測器

12．．．儲存模組

13．．．處理單元

130．．．浮點運算器

132．．．處理器

133．．．堆疊記憶體

14．．．輸出模組

15．．．切換裝置

150．．．選擇單元

16．．．通訊模組

160．．．傳送單元

162．．．接收單元

S20~S24、S200~S209、S30~S32、S40~S45．．．步驟

第一圖係本發明之互動式電子玩具的一較佳實施例之方塊圖。

第二及三圖係該互動式電子玩具的處理單元在操作模式的流程圖。

第四圖係繪該互動式電子玩具的處理單元的方塊圖。

第五圖係該互動式電子玩具的處理單元在學習模式的流程圖。

第六圖係該互動式電子玩具的處理單元在模仿模式的流程圖。

第七圖係該互動是電子玩具包括一選擇裝置及一通訊模組的方塊圖。

1．．．互動式電子玩具

10．．．本體

11．．．感測模組

110．．．軌跡感測器

112．．．姿態感測器

114．．．觸覺感測器

116．．．環境感測器

12．．．儲存模組

13．．．處理單元

14．．．輸出模組

Claims (15)

1. 一種互動式電子玩具，包括：一本體；一感測模組，設於該本體，且在該本體被操作時，該感測模組對應產生多筆感測信號；一儲存模組，設於該本體，且儲存有多筆標準狀態參數，每一標準狀態參數有一正確響應信號；一輸出模組，設於該本體；及一處理單元，設於該本體，且連接該感測模組、該儲存模組及該輸出模組，該處理單元係執行一操作模式，該操作模式包括：接收該些感測信號，並將該些感測信號處理成一實際參數；接收該些標準狀態參數；比對該實際參數與該些標準狀態參數；及在該些標準狀態參數中的其中一者與該實際參數相同時，輸出相符的該標準狀態參數的正確響應信號至該輸出模組。
2. 如申請專利範圍第1項所述之互動式電子玩具，其中，該感測模組包括至少一軌跡感測器，每一軌跡感測器用以感測該本體被移動的連續軌跡，並根據連續軌跡產生該些連續的感測信號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之互動式電子玩具，其中，該感測模組包括至少一姿態感測器，每一姿態感測器用以感測該本體的運動姿態，並根據運動姿態產生該些感測信號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之互動式電子玩具，其中，該感測模組包括至少一觸覺感測器，每一觸覺感測器用以感測該本體的表面受到外力的狀態，並根據受力狀態產生該些感測信號。
5. 如申請專利範圍第1項所述之互動式電子玩具，該感測模組包括至少一環境感測器，每一環境感測器用以感測該本體的周圍環境狀態或該本體與一物體的距離，並根據環境變化及與該物體的距離產生該些感測信號。
6. 如申請專利範圍第1項所述之互動式電子玩具，其中，該處理單元包括一堆疊記憶體，且於該堆疊記憶體內建立一基數，該基數為正整數，該處理單元在執行該操作模式中將該些感測信號處理成該實際參數時係包括執行下述程序：接收該感測模組產生的一該感測信號，並設定該感測信號之累計次數為一；及判斷該感測模組是否在一預設時間內再度產生一該感測信號；若判斷為是，將該感測信號的累計次數加一，在該感測信號的累計次數達到一第一預定數值時，該第一預定數值為正整數，將該堆疊記憶體內累積的基數加一，在該基數累積達到一第二預定數值時，該第二預定數值為正整數，將該堆疊記憶體內的該基數做為該實際參數；若判斷為否，將該堆疊記憶體內累積的基數減一，並將該感測信號累計未達該第一預定數值的次數歸零，判斷該第二預定數值是否為零，若是，將該堆疊記憶體內的基數做為該實際參數，若不是，重新執行判斷該感測模組是否在該預定時間內再度產生一該感測信號。
7. 如申請專利範圍第6項所述之互動式電子玩具，其中，該預定時間係大於或等於0.5秒，該第一預定數值係等於10，該第二預定數值係等於7。
8. 如申請專利範圍第1項所述之互動式電子玩具，其中，該處理單元包括一浮點運算器及連接該浮點運算器的一處理器，該浮點運算器用以接收該些感應信號，並運算成該實際參數，該處理器用以將該實際參數與該些標準狀態參數比對，並輸出相符的該標準狀態參數的正確響應信號。
9. 如申請專利範圍第1項所述之互動式電子玩具，其中，該處理單元係執行一學習模式，該學習模式包括：選擇該些標準狀態參數的其中一者；將該被選的標準狀態參數設定為一學習態樣；及儲存該學習態樣。
10. 如申請專利範圍第9項所述之互動式電子玩具，其中，每一標準狀態參數還有一錯誤響應信號，該處理單元執行一模仿模式，該模仿模式包括：接收該些感測信號；將該些感測信號處理成一實際參數；接收該學習態樣對應的該標準狀態參數；判斷該實際參數與該標準狀態參數是否相同；及若該標準狀態參數與該實際參數相同，輸出該標準狀態參數的正確響應信號至該輸出模組；若該標準狀態參數與該實際參數不同，輸出該標準狀態參數的錯誤響應信號至該輸出模組。
11. 如申請專利範圍第10項所述之互動式電子玩具，更包括一切換裝置，連接該處理單元，且供切換至該操作模式、該學習模式及該模仿模式的其中一者。
12. 如申請專利範圍第11項所述之互動式電子玩具，其中該切換裝置還有一選擇單元，用以在該學習模式時選擇該些標準狀態參數的其中一者。
13. 如申請專利範圍第9項所述之互動式電子玩具，其中，該處理單元包括一浮點運算器及連接該浮點運算器的一處理器，該浮點運算器用以接收該些感應信號，並運算成該實際參數，該處理器用以將該實際參數與該學習態樣對應的該標準狀態參數比對，並輸出該正確響應信號或該錯誤響應信號。
14. 如申請專利範圍第9項所述之互動式電子玩具，更包括一通訊模組，連接該處理單元，該通訊模組包括一傳送單元及一接收單元，該傳送單元用以透過一通訊手段傳送該學習態樣，該接收單元用以透過該通訊手段接收該學習態樣。
15. 如申請專利範圍第1項所述之互動式電子玩具，更包括一通訊模組，連接該處理單元，該通訊模組包括一傳送單元及一接收單元，該傳送單元用以透過一通訊手段傳送該些標準狀態參數，該接收單元用以透過該通訊手段接收該些標準狀態參數。