TWI728443B

TWI728443B - 基於物聯網的玩具使用感知系統及其方法

Info

Publication number: TWI728443B
Application number: TW108130857A
Authority: TW
Inventors: 郭世崇; 郭錫勳
Original assignee: 南開科技大學
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2021-05-21
Also published as: TW202108220A

Abstract

一種基於物聯網的玩具使用感知系統及其方法，透過設置在玩具裝置的感測器持續感測玩具裝置的動態加速度，並且透過物聯網持續將感測到的動態加速度傳送至伺服端，以提供伺服端分析動態加速度，當分析結果為動態加速度在預設的禁止時段中持續發生變化時，產生使用訊息並傳送至遠端裝置以提示玩具裝置正在使用中，同時允許遠端裝置傳送禁能信號至玩具裝置以切斷其電源，用以達成提高管理玩具使用時間的便利性之技術功效。

Description

基於物聯網的玩具使用感知系統及其方法

本發明涉及一種感知系統及其方法，特別是由伺服端監控磁吸接頭裝置的充電狀態，並且以物理隔離方式避免過度充電之基於物聯網的玩具使用感知系統及其方法。

近年來，隨著半導體技術的普及與蓬勃發展，各種電子裝置便如雨後春筍般湧現，例如：電子遊戲機、遙控玩具等等。然而，如何提供家長有效管控子女的使用時間，一直是各家廠商亟欲解決的問題之一。

一般而言，傳統的玩具裝置並未提供遊戲時間的管控，換句話說，即使子女出現沉迷上癮的情況，家長除了以藏匿玩具裝置或緊迫盯人的方式之外，並無其他有效的手段能夠防止子女偷偷使用玩具裝置。因此，傳統的玩具裝置具有不便管理玩具使用時間的問題。

有鑑於此，便有廠商提出電子密碼鎖的技術手段，其透過對玩具裝置使用電子方式上鎖，並且只允許在輸入正確密碼的情況下才能使用玩具裝置。如此一來，家長即可藉由持有正確密碼來達到管控玩具使用時間的目的。然而，以此方式無法避免因密碼外洩而導致形同虛設的情況。因此，此方式仍然無法有效解決不便管理玩具使用時間的問題。

綜上所述，可知先前技術中長期以來一直存在不便管理玩具使用時間之問題，因此實有必要提出改進的技術手段，來解決此一問題。

本發明揭露一種基於物聯網的玩具使用感知系統及其方法。

首先，本發明揭露一種基於物聯網的玩具使用感知系統，此系統包含：遠端裝置、伺服端及玩具裝置。其中，遠端裝置用以接收使用訊息，並且允許在接收到使用訊息後，傳送禁能（Disable）信號或致能信號；伺服端用以接收並分析動態加速度，並且在分析結果為動態加速度在預設的禁止時段中持續發生變化時，產生使用訊息並傳送至遠端裝置。

至於在玩具裝置的部分，其包含：感測模組、傳輸模組及驅動模組。其中，感測模組用以透過三軸加速度感測器持續感測該動態加速度；傳輸模組電性連接感測模組，用以透過網路將動態加速度傳送至伺服端，以及自遠端裝置接收禁能信號或致能（Enable）信號；驅動模組電性連接傳輸模組，用以根據接收到的禁能信號驅動開關元件，使開關元件切斷玩具裝置的電源，以及根據接收到的致能信號驅動開關元件以保持開啟玩具裝置的電源。

另外，本發明揭露一種基於物聯網的玩具使用感知方法，其步驟包括：提供伺服端及玩具裝置，並且允許伺服端、玩具裝置及遠端裝置透過網路相互連接；玩具裝置透過三軸加速度感測器持續感測動態加速度，並且透過網路將動態加速度傳送至伺服端；伺服端分析接收到的動態加速度，並且在分析結果為動態加速度在預設的禁止時段中持續發生變化時，產生使用訊息並傳送至遠端裝置；遠端裝置在接收到使用訊息後，允許傳送禁能信號或致能信號至玩具裝置；玩具裝置在接收到禁能信號時，驅動開關元件，使開關元件切斷玩具裝置的電源，以及在接收到致能信號時，驅動開關元件以保持開啟玩具裝置的電源。

本發明所揭露之系統與方法如上，與先前技術的差異在於本發明透過設置在玩具裝置的感測器持續感測玩具裝置的動態加速度，並且透過物聯網持續將感測到的動態加速度傳送至伺服端，以提供伺服端分析動態加速度，當分析結果為動態加速度在預設的禁止時段中持續發生變化時，產生使用訊息並傳送至遠端裝置以提示玩具裝置正在使用中，同時允許遠端裝置傳送禁能信號至玩具裝置以切斷其電源。

透過上述的技術手段，本發明可以達成提高管理玩具使用時間的便利性之技術功效。

以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之實施方式，藉此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題並達成技術功效的實現過程能充分理解並據以實施。

在說明本發明所揭露之基於物聯網的玩具使用感知系統及其方法之前，先對本發明所應用的環境作說明，本發明係應用在物聯網環境中，所述伺服端及磁吸接頭裝置皆為物聯網的一員，相互之間能夠透過網路進行通訊。換句話說，伺服端與磁吸接頭裝置可透過物聯網相互傳輸訊息。在實際實施上，所述物聯網可透過藍牙（Bluetooth）、WiFi、ZigBee、CoAP（Constrained Application Protocol）或MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）等無線通訊技術來實現。

以下配合圖式對本發明基於物聯網的玩具使用感知系統及其方法做進一步說明，請先參閱「第1圖」，「第1圖」為本發明基於物聯網的玩具使用感知系統之系統方塊圖，此系統包含：遠端裝置110、伺服端120及玩具裝置130。其中，遠端裝置110用以接收使用訊息，並且允許在接收到使用訊息後，傳送禁能信號或致能信號。在實際實施上，遠端裝置可在接收到使用訊息後，錄製語音訊息，並且將錄製的語音訊息透過網路傳送至玩具裝置130，以及透過設置在玩具裝置130的揚聲器播放此語音訊息。

伺服端120用以接收並分析動態加速度，並且在分析結果為動態加速度在預設的禁止時段中持續發生變化時，產生使用訊息並傳送至遠端裝置110。在實際實施上，伺服端120可為具有網路功能的電腦主機、伺服器等計算機裝置，並且透過網路分別與遠端裝置110及而玩具裝置130相互連線。另外，所述禁止時段可由遠端裝置110預先設置，並且傳送至伺服端120儲存，此禁止時段包含日期及時間的範圍；至於所述產生的使用訊息則可包含時間、文字、符號及圖像，並且儲存在伺服端120作為歷史紀錄，用以供伺服端120分析此歷史紀錄並統計累計使用時間，以及提供遠端裝置110瀏覽此歷史紀錄及累計使用時間。

接著，在玩具裝置130的部分，其包含：感測模組131、傳輸模組132及驅動模組133。其中，感測模組131用以透過三軸加速度感測器持續感測動態加速度。在實際實施上，三軸加速度感測器可以設置在玩具裝置130的任意位置，並且在玩具裝置130無論是否開啟電源的情況下，由玩具裝置130的電源提供所需電力以持續感測動態加速度。

傳輸模組132電性連接感測模組131，用以透過網路將動態加速度傳送至伺服端120，以及自遠端裝置110接收禁能信號或致能信號。在實際實施上，傳送及接收皆可以透過藍牙、WiFi、ZigBee、CoAP或MQTT等無線通訊技術來實現。特別要說明的是，當無法將動態加速度傳送至伺服端120時，可以致能擾亂模組134，稍後將針對擾亂模組134做詳細說明。

驅動模組133電性連接傳輸模組132，用以根據接收到的禁能信號驅動開關元件，使開關元件切斷玩具裝置130的電源，以及根據接收到的致能信號驅動開關元件以保持開啟玩具裝置130的電源。在實際實施上，所述開關元件可為繼電器或半導體開關元件，如：金屬氧化物半導體場效電晶體（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）、矽控整流器（Silicon Controlled Rectifier, SCR）、功率電晶體（Power BJT）、絕緣柵雙極電晶體（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT）等等。

另外，本發明基於物聯網的玩具使用感知系統更可包含擾亂模組134，其電性連接傳輸模組132及驅動模組133，用以在無法將動態加速度傳送至伺服端120時，產生擾亂信號以擾亂玩具裝置130的控制邏輯。也就是說，在操作玩具裝置130時，無法隨操作者的控制指令進行相應的行動，例如：在某段時間傳送往右的控制指令可能使玩具裝置130往左、傳送往前的控制指令可能使玩具裝置130往後，而在某段時間又恢復正常等等，使操作者無法預期控制指令對玩具裝置130所造成的操作結果。

特別要說明的是，在實際實施上，本發明所述的各模組皆可利用各種方式來實現，包含軟體、硬體或其任意組合，例如，在某些實施方式中，各模組可利用軟體及硬體或其中之一來實現，除此之外，本發明亦可部分地或完全地基於硬體來實現，例如，系統中的一個或多個模組可以透過積體電路晶片、系統單晶片（System on Chip, SoC）、複雜可程式邏輯裝置（Complex Programmable Logic Device, CPLD）、現場可程式邏輯閘陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）等等來實現。本發明可以是系統、方法及／或電腦程式。電腦程式可以包括電腦可讀儲存媒體，其上載有用於使處理器實現本發明的各個方面的電腦可讀程式指令，電腦可讀儲存媒體可以是可以保持和儲存由指令執行設備使用的指令的有形設備。電腦可讀儲存媒體可以是但不限於電儲存設備、磁儲存設備、光儲存設備、電磁儲存設備、半導體儲存設備或上述的任意合適的組合。電腦可讀儲存媒體的更具體的例子（非窮舉的列表）包括：硬碟、隨機存取記憶體、唯讀記憶體、快閃記憶體、光碟、軟碟以及上述的任意合適的組合。此處所使用的電腦可讀儲存媒體不被解釋爲瞬時信號本身，諸如無線電波或者其它自由傳播的電磁波、通過波導或其它傳輸媒介傳播的電磁波（例如，通過光纖電纜的光信號）、或者通過電線傳輸的電信號。另外，此處所描述的電腦可讀程式指令可以從電腦可讀儲存媒體下載到各個計算／處理設備，或者通過網路，例如：網際網路、區域網路、廣域網路及／或無線網路下載到外部電腦設備或外部儲存設備。網路可以包括銅傳輸電纜、光纖傳輸、無線傳輸、路由器、防火牆、交換器、集線器及／或閘道器。每一個計算／處理設備中的網路卡或者網路介面從網路接收電腦可讀程式指令，並轉發此電腦可讀程式指令，以供儲存在各個計算／處理設備中的電腦可讀儲存媒體中。執行本發明操作的電腦程式指令可以是組合語言指令、指令集架構指令、機器指令、機器相關指令、微指令、韌體指令、或者以一種或多種程式語言的任意組合編寫的原始碼或目的碼（Object Code），所述程式語言包括物件導向的程式語言，如：Common Lisp、Python、C++、Objective-C、Smalltalk、Delphi、Java、Swift、C#、Perl、Ruby與PHP等等，以及常規的程序式（Procedural）程式語言，如：C語言或類似的程式語言。計算機可讀程式指令可以完全地在電腦上執行、部分地在電腦上執行、作爲一個獨立的軟體執行、部分在客戶端電腦上部分在遠端電腦上執行、或者完全在遠端電腦或伺服器上執行。

接著，請參閱「第2A圖」至「第2C圖」，「第2A圖」至「第2C圖」為本發明基於物聯網的玩具使用感知方法之方法流程圖，其步驟包括：提供伺服端120及玩具裝置130，並且允許伺服端120、玩具裝置130及遠端裝置110透過網路相互連接（步驟210）；玩具裝置130透過三軸加速度感測器持續感測動態加速度，並且透過網路將動態加速度傳送至伺服端120（步驟220）；伺服端120分析接收到的動態加速度，並且在分析結果為動態加速度在預設的禁止時段中持續發生變化時，產生使用訊息並傳送至遠端裝置110（步驟230）；遠端裝置110在接收到使用訊息後，允許傳送禁能信號或致能信號至玩具裝置130（步驟240）；玩具裝置130在接收到禁能信號時，驅動開關元件，使開關元件切斷玩具裝置130的電源，以及在接收到致能信號時，驅動開關元件以保持開啟玩具裝置130的電源（步驟250）。透過上述步驟，即可透過設置在玩具裝置130的感測器持續感測玩具裝置130的動態加速度，並且透過物聯網持續將感測到的動態加速度傳送至伺服端120，以提供伺服端120分析動態加速度，當分析結果為動態加速度在預設的禁止時段中持續發生變化時，產生使用訊息並傳送至遠端裝置110以提示玩具裝置130正在使用中，同時允許遠端裝置110傳送禁能信號至玩具裝置130以切斷其電源。

另外，在步驟220之後，可如「第2B圖」所示意，玩具裝置130可以在無法將動態加速度傳送至伺服端120時，產生擾亂信號以擾亂玩具裝置130的控制邏輯（步驟221）；以及在步驟240之後，可如「第2C圖」所示意，遠端裝置110可以在接收到使用訊息後，錄製語音訊息，並且將此語音訊息傳送至玩具裝置130，以及透過設置在玩具裝置130的揚聲器播放此語音訊息。如此一來，即可藉由擾亂控制邏輯來降低操作者的操作意願，以及播放語音訊息警示操作者，有效避免操作者在禁止時段中操作玩具裝置130。

以下配合「第3圖」及「第4圖」以實施例的方式進行如下說明，請先參閱「第3圖」，「第3圖」為應用本發明控制玩具裝置之示意圖。假設小孩子在禁止時段使用玩具裝置300，玩具裝置300會透過設置在其中的三軸加速度感測器持續感測到動態加速度，並且透過網路將感測到的動態加速度傳送至伺服端120，由於玩具裝置300在使用時，動態加速度會持續變化，所以當伺服端120分析接收到的動態加速度時，便會得到動態加速度在預設的禁止時段中持續發生變化的分析結果，故產生使用訊息且傳送至遠端裝置110，如：智慧型手機，用以即時提醒家長目前玩具裝置300正在被使用中。此時，家長可以透過遠端裝置110瀏覽接收到使用訊息，並且遠端裝置110也允許家長傳送禁能信號或致能信號至玩具裝置300，舉例來說，假設家長同意使用，可以傳送致能信號；假設家長不同意使用，則可傳送禁能信號。如此一來，當玩具裝置300接收到禁能信號時，便會驅動開關元件，使開關元件切斷玩具裝置300的電源，達到管控玩具裝置300的使用時間的目的，當玩具裝置300接收到致能信號時，則驅動開關元件以保持開啟玩具裝置300的電源，也就是說允許小孩使用玩具裝置300。特別要說明的是，為了避免子女藉由阻隔網路的方式，使玩具裝置300無法將動態加速度傳送置伺服端120，因此，玩具裝置300會在此情況時，產生擾亂信號以擾亂玩具裝置300的控制邏輯，讓子女在操作玩具裝置300時，無法預期玩具裝置300的操作結果，進而降低操作玩具裝置的意願，間接達到管理使用時間的目的。

如「第4圖」所示意，「第4圖」為應用本發明於遠端裝置進行操作之示意圖。在實際實施上，當遠端裝置110收到使用訊息之後，可如「第4圖」所示意在觸控螢幕410顯示使用訊息411，如：「玩具目前正在使用中」。此時，遠端裝置110的使用者可以點選允許按鍵412產生致能信號，或是點選拒絕按鍵413產生禁能信號，並且將產生的致能信號或禁能信號傳送至玩具裝置130。另外，亦可點選錄音按鍵414錄製語音訊息，之後，再點選傳送按鍵415將錄製的語音訊息傳送至玩具裝置130，以便透過玩具裝置130的揚聲器播放此語音訊息。除此之外，還可點選設定按鍵416用以設定禁止時段，並且將設定好的禁止時段傳送至伺服端120儲存。

綜上所述，可知本發明與先前技術之間的差異在於透過設置在玩具裝置的感測器持續感測玩具裝置的動態加速度，並且透過物聯網持續將感測到的動態加速度傳送至伺服端，以提供伺服端分析動態加速度，當分析結果為動態加速度在預設的禁止時段中持續發生變化時，產生使用訊息並傳送至遠端裝置以提示玩具裝置正在使用中，同時允許遠端裝置傳送禁能信號至玩具裝置以切斷其電源，藉由此一技術手段可以解決先前技術所存在的問題，進而達成提高管理玩具使用時間的便利性之技術功效。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

110 遠端裝置 120 伺服端 130 玩具裝置 131 感測模組 132 傳輸模組 133 驅動模組 134 擾亂模組 300 玩具裝置 410 觸控螢幕 411 使用訊息 412 允許按鍵 413 拒絕按鍵 414 錄音按鍵 415 傳送按鍵 416 設定按鍵步驟210 提供一伺服端及一玩具裝置，並且允許該伺服端、該玩具裝置及一遠端裝置透過網路相互連接步驟220 該玩具裝置透過一三軸加速度感測器持續感測一動態加速度，並且透過網路將該動態加速度傳送至該伺服端步驟221 該玩具裝置在無法將該動態加速度傳送至該伺服端時，產生一擾亂信號以擾亂該玩具裝置的控制邏輯步驟230 該伺服端分析接收到的該動態加速度，並且在分析結果為該動態加速度在預設的一禁止時段中持續發生變化時，產生一使用訊息並傳送至該遠端裝置步驟240 該遠端裝置在接收到該使用訊息後，允許傳送一禁能信號或一致能信號至該玩具裝置步驟241 該遠端裝置在接收到該使用訊息後，錄製一語音訊息，並且將該語音訊息傳送至該玩具裝置，以及透過設置在該玩具裝置的一揚聲器播放該語音訊息步驟250 該玩具裝置在接收到該禁能信號時，驅動一開關元件，使該開關元件切斷該玩具裝置的電源，以及在接收到該致能信號時，驅動該開關元件以保持開啟該玩具裝置的電源

第1圖為本發明基於物聯網的玩具使用感知系統之系統方塊圖。第2A圖至第2C圖為本發明基於物聯網的玩具使用感知方法之方法流程圖。第3圖為應用本發明控制玩具裝置之示意圖。第4圖為應用本發明於遠端裝置進行操作之示意圖。

110 遠端裝置 120 伺服端 130 玩具裝置 131 感測模組 132 傳輸模組 133 驅動模組 134 擾亂模組

Claims

一種基於物聯網的玩具使用感知系統，該系統包含：一遠端裝置，用以接收一使用訊息，並且允許在接收到該使用訊息後，傳送一禁能信號或一致能信號；一伺服端，用以接收並分析一動態加速度，並且在分析結果為該動態加速度在預設的一禁止時段中持續發生變化時，產生該使用訊息並傳送至該遠端裝置；以及一玩具裝置，其包含：一感測模組，用以透過一三軸加速度感測器持續感測該動態加速度；一傳輸模組，電性連接該感測模組，用以透過網路將該動態加速度傳送至該伺服端，以及自該遠端裝置接收該禁能信號或該致能信號；以及一驅動模組，電性連接該傳輸模組，用以根據接收到的該禁能信號驅動一開關元件，使該開關元件切斷該玩具裝置的電源，以及根據接收到的該致能信號驅動該開關元件以保持開啟該玩具裝置的電源。
根據申請專利範圍第1項之基於物聯網的玩具使用感知系統，其中該玩具裝置更包含一擾亂模組，電性連接該傳輸模組及該驅動模組，用以在無法將該動態加速度傳送至該伺服端時，產生一擾亂信號以擾亂該玩具裝置的控制邏輯。
根據申請專利範圍第1項之基於物聯網的玩具使用感知系統，其中該遠端裝置在接收到該使用訊息後，允許錄製一語音訊息，並且將該語音訊息傳送至該玩具裝置，以及透過設置在該玩具裝置的一揚聲器播放該語音訊息。
根據申請專利範圍第1項之基於物聯網的玩具使用感知系統，其中該禁止時段係由該遠端裝置預先設置，並且傳送至該伺服端儲存，該禁止時段包含日期及時間的範圍。
根據申請專利範圍第1項之基於物聯網的玩具使用感知系統，其中該使用訊息包含時間、文字、符號及圖像，並且儲存在該伺服端作為一歷史紀錄，用以供該伺服端分析該歷史紀錄並統計一累計使用時間，以及提供該遠端裝置瀏覽該歷史紀錄及該累計使用時間。
一種基於物聯網的玩具使用感知方法，其步驟包括：提供一伺服端及一玩具裝置，並且允許該伺服端、該玩具裝置及一遠端裝置透過網路相互連接；該玩具裝置透過一三軸加速度感測器持續感測一動態加速度，並且透過網路將該動態加速度傳送至該伺服端；該伺服端分析接收到的該動態加速度，並且在分析結果為該動態加速度在預設的一禁止時段中持續發生變化時，產生一使用訊息並傳送至該遠端裝置；該遠端裝置在接收到該使用訊息後，允許傳送一禁能信號或一致能信號至該玩具裝置；以及該玩具裝置在接收到該禁能信號時，驅動一開關元件，使該開關元件切斷該玩具裝置的電源，以及在接收到該致能信號時，驅動該開關元件以保持開啟該玩具裝置的電源。
根據申請專利範圍第6項之基於物聯網的玩具使用感知方法，其中該方法更包含該玩具裝置在無法將該動態加速度傳送至該伺服端時，產生一擾亂信號以擾亂該玩具裝置的控制邏輯的步驟。
根據申請專利範圍第6項之基於物聯網的玩具使用感知方法，其中該方法更包含該遠端裝置在接收到該使用訊息後，錄製一語音訊息，並且將該語音訊息傳送至該玩具裝置，以及透過設置在該玩具裝置的一揚聲器播放該語音訊息的步驟。
根據申請專利範圍第6項之基於物聯網的玩具使用感知方法，其中該禁止時段係由該遠端裝置預先設置，並且傳送至該伺服端儲存，該禁止時段包含日期及時間的範圍。
根據申請專利範圍第6項之基於物聯網的玩具使用感知方法，其中該使用訊息包含時間、文字、符號及圖像，並且儲存在該伺服端作為一歷史紀錄，用以供該伺服端分析該歷史紀錄並統計一累計使用時間，以及提供該遠端裝置瀏覽該歷史紀錄及該累計使用時間。