WO2009018988A2 - Spielzeug, insbesondere in der art einer puppe oder stofftieres - Google Patents

Spielzeug, insbesondere in der art einer puppe oder stofftieres Download PDF

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WO2009018988A2
WO2009018988A2 PCT/EP2008/006407 EP2008006407W WO2009018988A2 WO 2009018988 A2 WO2009018988 A2 WO 2009018988A2 EP 2008006407 W EP2008006407 W EP 2008006407W WO 2009018988 A2 WO2009018988 A2 WO 2009018988A2
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toy
electrode
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toy according
circuit
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PCT/EP2008/006407
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Wolfgang Richter
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Ident Technology Ag
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Publication date
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Publication of WO2009018988A9 publication Critical patent/WO2009018988A9/de

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H3/00—Dolls
    • A63H3/28—Arrangements of sound-producing means in dolls; Means in dolls for producing sounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H2200/00—Computerized interactive toys, e.g. dolls

Definitions

  • Toys in particular in the nature of a doll or a stuffed animal
  • the invention is directed to a toy in the nature of a doll or a stuffed animal which is equipped as such with a device for outputting sound effects, in particular for voice and / or animal sound output.
  • speech dolls which are equipped with a player through which sound recordings can be played.
  • stuffed animals which are also equipped with a player by which animal sounds can be generated.
  • These players were originally designed as tape or disc players. Meanwhile, these players are constituted by electronic circuits, which circuits are provided with memory elements on which the sound sequence to be played is digitally, e.g. saved in MP3 format. These players are generally equipped with switches and can be activated via these switches.
  • toy dolls and stuffed animals and dolls and animals are known, which are provided with recording devices that allow a record of sufficiently loud sound events. These recordings can then be played back with a small delay by integrated sound generators.
  • the invention has for its object to provide solutions by which toys in the form of dolls animals, or fantasy creatures can be created in which in particular the voice or sound reproduction and the interactions between the toy and a user over previous toys of this kind seems less monotonous and can be handled in close proximity to reality-typical interaction patterns.
  • a toy comprising: a toy body in the shape of a doll or a living being, an audio device for reproducing audio effects,
  • a memory device for providing audio data
  • a control device for controlling the reproduction of different ones
  • Audio effects based on a readout of the audio data and a sensor device for generating detection signals as such with the
  • control device is designed such that a selection of the reproduced audio effects in dependence on an evaluation of the
  • an interface device is provided via which signals which are generated as such by facilities which are integrated in game accessories are supplied to the control device, and / or can be made available for access.
  • the aforementioned interface device is preferably realized directly via electrode elements of the sensor device provided for detecting the object approach.
  • the data or signal transmission from that game accessories is preferably carried out on field electrical paths by signal-technically modulated shift currents.
  • the integrated in the game accessories circuits can be designed so that they are equipped with their own energy sources and thus relatively pronounced and signal transmission distances of about 50cm bridging shift current events can generate.
  • the sensor device is designed in such a way that the approach of the hand of a user, in particular a child, to the toy can be detected by it, so that the hand approaching the toy represents the object detected by the sensor device.
  • a gesture detector can be realized by way of this sensor device, by means of which specific motion patterns or gestures can be detected.
  • the detection of these gestures can be carried out in particular by evaluating path trajectory characteristics of the detected objects.
  • the trajectory trajectories of the detected object in at least two spatial directions and, in particular, the dynamics of the movement can be resolved as trajectory movement characteristics.
  • the gesture sensor device may also be arranged to provide certain conditions such as, e.g. a pointing motion with outstretched index finger, the approach of a flat hand with adjacent fingers and or rapid finger movements of several forward curved fingers of the hand on the basis of this each typical field electrical effects can be detected.
  • the sensor device comprises at least one electrode device, this electrode device being connected to a circuit by means of which changes in the dielectric properties in the surrounding area of the electrode device can be detected.
  • the circuit device can also be configured so that voltage events coupled into the electrode device can be detected. These voltage events can, as will be explained in more detail below, be generated by further, external circuits.
  • a transmitting electrode device in the area of the toy, in particular, for example, in the head or chin region of a doll, via which an alternating field is coupled into the region upstream of the doll torso, which is the hand of a user, in particular the hand of a user with the doll playing child causes a more intense coupling of this field in the region of a arranged in the torso detection electrode.
  • the sensor device can in this case be designed such that Proximity detection and gesture detection are based on quasi-static, field-electrical interaction effects.
  • the toy according to the invention in particular the doll or the toy animal, according to a further aspect of the present invention, can also be equipped with mechanical actuators which, for example, bring about arm, lip, eye or other body movement of the toy.
  • the actuation of these actuators can likewise take place with recourse to evaluation results, which are generated taking into account the proximity effects detected via the sensor device.
  • the toy comprises a plurality of electrode devices. Under these electrode devices, there is preferably a torso electrode, by means of which approximations to the torso region of the toy can be detected.
  • the sensor device may also comprise hand electrodes, in particular electrodes provided in the region of the left and right palms, as well as foot electrodes, a head electrode and according to a particular aspect of the invention also a position sensor. This sensor family makes it possible to capture input events that allow a particularly meaningful dialogue with the toy. On the basis of the input signals generated via these numerous sensor devices, the most varied, realistic, meaningful dialog sequences or behavior patterns of the doll can be brought about.
  • At least one of the electrodes is an interface electrode via which a signal carrying a data telegram or at least one signal specific to the object can be coupled into the toy.
  • This data telegram can be generated either via a corresponding transmitting electrode and a computer device connected thereto or else by means of special circuit structures.
  • These circuit structures may in particular be incorporated into accessories such as vials, plates, cutlery, rings, garments, books or the like.
  • the toy can furthermore be equipped with an acceleration sensor, in particular a position and motion sensor realized with the inclusion of a viscous or free-flowing medium, by means of which, in particular, violent movements of the toy and, in particular, falling of the toy can be detected.
  • the toy can be provided with a clocking device, through which a typical time of day coordination of the behavioral pattern of the toy can be achieved.
  • Image data can be stored on a preferably also incorporated into the toy storage device.
  • This image data can be subjected to image recognition, in particular to text recognition.
  • a voice reproduction can take place which reproduces the text recognized via the text recognition linguistically.
  • This data carrier is preferably equipped with an interface via which access to the data content can be taken by wireless means, in particular with the inclusion of the electrode system according to the invention.
  • This data carrier may include a USB stick, or any other compatible, preferably to standard technologies compatible media.
  • the corresponding language content can then be transferred to the data carrier from a user portal, a community or even from the user or the parents.
  • This data carrier can be inserted in an accessory such as a school bag, or a small book to be involved.
  • the toy-internal control device can access the data content.
  • an adapter system is attached to the abovementioned mobile small computers which as such comprises circuit structures and preferably surface electrodes which enable a data transfer to the doll using the doll-side electrode systems.
  • the doll-side circuit such that, upon detection of sound or speech signals applied to the receiving electrodes, the latter assumes a reproduction mode which enables activation of the internal sound reproduction circuits in accordance with these circuits.
  • the doll-side circuit such that it provides basic functions to a sufficient extent, whereby the doll can be brought into a control mode by externally supplied signals in which the action pattern of the doll is essentially controlled by externally injected signals.
  • the external provision of signals, in particular of signals for voice reproduction can be effected by data carriers which are placed on the market, for example, as after-sales parts, as promotional articles, or goods accompanying elements.
  • a diaper package for example, to attach a diaper package, a washing powder package or foodstuffs, for example a fast-food package, to those data carriers, for example in the form of a small reading book or for collecting small toys.
  • the toy in particular the doll, can then reproduce the data content sound-wise, in particular in the form of a speech sequence, when the data carrier is moved into the area of the toy, or when the user grasps the data carrier.
  • the aforementioned vial for example, it is possible to provide circuitry there which will provide a particular information content only upon prolonged shaking, or at a certain temperature of the vial.
  • the speech and sound reproduction can then turn off this information content.
  • These accessory toys can be designed in such a way that they promote specific learning effects and in particular a special fine motor coordination.
  • both the electrode device and at least a part of the detection circuit provided for operating the same can be realized.
  • the electrode device can be used to implement an input system for multiple tasks, eg proximity detection, gesture detection, external signal input (ID transmitter), sleep mode / wakeup circuit. These functions can already be realized with a few electrodes.
  • this detection system in particular in conjunction with a viscous medium, eg gel or a free-flowing medium, the static position and the dynamic movements are detected, the toy can operate as a server and thus form a detection and evaluation system via which signals from external and be integrated in accessory toy signal generators, in particular signals provided by impedance modulation can be detected.
  • this signal transfer can also take place in the signal transmission path, including the child playing with the toy, so that the doll can also detect signals from ID donors which are first picked up by the play child.
  • the PCB carrier can be used without special installation effort in the toy.
  • the aforementioned gel can furthermore also be used for the realization of a pressure sensor integrated in the toy. It is possible to tune the properties of this gel medium so that it can also be realized by a sensor system for magnetic fields, and possibly also an optical sensor.
  • the signal collection by means of the gel can be done by this gel is sufficiently close to an electrode system preferably comprising several electrodes, the field-electrically relevant interaction between the gel and the electrodes either by changing the position or shape of the gel filled space, and / or by state changes of Gels such as particle displacement (eg for the realization of the magnetic sensor) or Change in density or other dielectric properties (temperature and pressure sensor) can be brought about.
  • an electrode system preferably comprising several electrodes
  • state changes of Gels such as particle displacement (eg for the realization of the magnetic sensor) or Change in density or other dielectric properties (temperature and pressure sensor) can be brought about.
  • game accessories in the manner of a medical stethoscope can also be realized by means of which cardiac or breathing sounds can be heard when applying it to the toy. These sounds can be generated either in the area of the doll or in the toy accessories area.
  • An attachment of the stethoscope to the arm area for example, only leads to a reproduction of heart sounds.
  • An attachment of the stethoscope to the torso superimposed on these heart sounds also breath sounds.
  • this accessory toy further situation-typical reaction patterns, such as. a matching speech output, or N mangehoffsche be generated.
  • This concept makes it possible e.g. Pulse measurement or by appropriate game accessories to simulate blood pressure measurements close to reality.
  • the doll-side circuit is preferably operated so that in the absence of detection events over a predetermined action period, this is switched to a power saving mode, in this energy-saving mode, a query of proximity events with a lowered repetition frequency, for example, only with a time interval of 300 ms. If detection events are detected in this sleep mode, the polling frequency is increased again.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram to illustrate the structure of a sensor system with two foot sensors, two hand sensors and a head sensor
  • Figure 2 is a schematic diagram illustrating the arrangement of
  • FIG. 2b shows a circuit diagram for illustrating the basic structure of a donor element, via the inventive
  • Proximity detector device is also recognizable
  • FIG. 3 a shows a schematic representation of a heart-shaped position sensor for generating position or orientation signals
  • FIG. 3b shows a schematic view of the position sensor in a slightly tilted position to the left
  • FIG. 4 shows a further schematic representation for illustrating the arrangement of the sensor devices according to the invention and a
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the generation of a variety of audio effects
  • FIG. 6 shows a further illustration to illustrate the generation of
  • Figure 7 is a table illustrating the generation of speech
  • Figure 8 is a circuit diagram illustrating the structure of a circuit device according to the invention.
  • FIG. 9 shows a schematic diagram for illustrating a field bridging initiated by means of a finger
  • Figure 10 is a circuit diagram illustrating the structure of a user interface unit according to the invention.
  • FIG. 11 shows a circuit diagram for illustrating a circuit variant for generating signals which as such correlate with a fluid displacement
  • FIG 12 is a perspective sketch illustrating an electrode insert for a doll made by a flexible conductor sheet support structure, this electrode insert being provided with a circuit which makes it possible to provide indicative signals in digital form on a lead portion for proximity or field-bridging effects;
  • FIG. 13 shows a circuit diagram for illustrating a circuit variant for generating signals in which the individual electrode sections can be identified by a count value indicative of the respective electrode section.
  • FIG. 14 is a circuit diagram to illustrate a circuit variant in which the current field coupling to a receiving electrode can be described by a count value generated per turn-on cycle, and optionally also a frequency or data evaluation of signals from external field-electrical signal transmitters can take place; 15 shows a circuit diagram to illustrate a circuit variant in which the instantaneous field coupling to a receiving electrode can also be described by a count value generated per turn-on cycle;
  • FIG. 16 shows a circuit diagram similar to FIG. 15 for illustrating a circuit variant in which the instantaneous field coupling to a receiving electrode can be described by a count value generated per turn-on cycle and analogous to FIG. 14 also a frequency or data evaluation of signals from external field-electric signal transmitters can take place;
  • the sensor devices for generating gesture information can be realized in particular by taking recourse to circuit techniques disclosed as such in the patent applications DE 10 2006 046 515.6, DE 10 2007 016 408.6 and DE 10 2007 020 873.3, which are based on the Applicant.
  • the content of the aforementioned applications is fully incorporated by reference herein into the present application.
  • the method according to the invention makes it possible to make toys look intelligent and thus interactive.
  • the concept described below represents the possibilities of interaction and the reaction of the toys.
  • the toy according to the invention By using supplementary driver software according to the invention, it becomes possible with the toy according to the invention also other systems, such as e.g. Personal computer and game consoles to use, as well as to control the toy through this.
  • the gestures carried out by a user in particular a play-child, which are carried out in the immediate surrounding area of the toy (in particular without having to touch it)
  • These gestures are interpreted by an evaluation computer and converted by a "Regieregister" in there stored functions.
  • the sensor system preferably used for detecting the gestures makes use of a technique by which effects on electric fields, or changes of the dielectric properties in a surrounding area of electrode systems can be detected or signals correlated therewith can be generated. It is also possible to design the sensors so that objects can be introduced into a detection range defined by them, which are equipped with special electronics (eg ZPS circuits, or Kl D circuits) which requires neither batteries nor radio antennas. to work.
  • the concept according to the invention makes it possible to increase the fun of playing with dolls for children.
  • the concept according to the invention makes it possible, in particular, to coordinate the speech output or mechatronics for moving limbs, eyes and lips not monotonically, but interactively.
  • a human / machine interface is integrated into a doll or a comparable toy, by means of which a varied reaction pattern of the toy is achieved on the basis of a realistic handling of the toy.
  • the sensor system according to the invention can be realized in particular by forming on the center of a substrate, for example a foil, a planar electrode which can generate an alternating electric field of medium frequency with the aid of at least one generator (for example 100 kHz).
  • a planar electrode which can generate an alternating electric field of medium frequency with the aid of at least one generator (for example 100 kHz).
  • further electrodes are formed at selected positions, which receive this alternating field and can amplify and pass it on with the aid of a transistor circuit (FIG. 1).
  • This circuit forms a kind of differential amplifier (MOP) only that it has at least as many inputs and outputs as recording electrodes are available. In addition, a total output is provided. Since all electrodes are equally affected by the generated alternating field At first there is no significant difference at their outputs.
  • MOP differential amplifier
  • the recorded or attenuated by limbs or amplified levels of an evaluation device can be supplied, for. a microcontroller with upstream analog / digital converter (ADC). After its conversion results for each recording electrode, a digital value corresponding to a natural, integer number. This number can be compared by comparison with a stored value. If a particular patch matches, e.g. corresponds to a specific hand position of a player, stored functions can be retrieved. This can be for example a voice output.
  • ADC analog / digital converter
  • Fig. 2a shows the basic circuit arrangement.
  • the temporal sequence of changes in the limbs introduced represents a gesture G. This can be presented in a variety of forms and also analyzed and interpreted in a variety of ways.
  • Identifiable gestures G can be used as so-called "initial gestures.”
  • This can be, for example, a secret sign performed by a playboy on, for example, a doll equipped with a sensor device according to the invention. for example, by exclusively engaging in a dialogue with the doll mum, when the puppet is removed, this mode switches off again, so that a person who does not know the initial gesture is "recognized and treated" differently by the puppet, for example, by crying, screaming, or the statement "I want to my mother".
  • At least one demodulator and filter circuit is connected to the alternator generating generator.
  • alternating field objects that are equipped with at least one capacitive identity generator (KID)
  • KID capacitive identity generator
  • This concept makes it possible, in particular, when placing a hand on the belly of the doll and grasping objects, or tapping representations of a book provided with a complementary circuit, to have a speech output correlating with the objects or the representations through the doll or the toy.
  • a language trainer can be realized through the toy through which the child playing with the toy can playfully learn foreign-language terms and sentences. Nearly every modulation method is suitable for this. Preferably and for cost reasons, the amplitude modulation is useful.
  • KIDs can be supplied from the alternating field and therefore do not need their own energy source (battery) for their operation.
  • the evaluation electronics are capable of recognizing gestures G which take place close to the film and / or introduced objects which are equipped with a capacitive ID transmitter (KID) and to supply their ID (number) to a so-called "control register" Similar to a play, a game sequence can be literally “staged” by certain events triggering corresponding assigned functions.
  • actuators can also be controlled via ports (I / O), which move about limbs of the doll, vibrate, open or close eyes or pump to control air and / or or to aspirate or dispense liquids.
  • Such a "government register” is intelligent, if it is additionally equipped with a so-called monotone analyzer (M) .
  • M monotone analyzer
  • This is an electronic circuit that can be implemented in hardware and / or software and determines how often a gesture is repeated the time interval is measured between two hand positions and a counter (M) is activated on recurrence so that, for example, a child can tickle the doll on one foot once, twice, three times or several times depending on the evaluation of the monotone analyzer M Regieregister now make a kind of "intensity evaluation" and control the speech accordingly. A light tickle will make the doll giggle. Continuing tickling will make the doll laugh.
  • the puppet will squeal with pleasure until it becomes weepy as it continues to work and finally begins to cry and scream. If you then change the monotonous posture, for example caressing the cheek, the same process would run backwards until the child calms down and smiles suddenly again.
  • a position sensor L which consists, for example, of an encapsulated enclosed fluid, in particular gel (FIGS. 3a + b).
  • this gel is fed more to one or the other alternating field receiving electrode and thereby provides for an asymmetry in the multi-operation amplifier MOP.
  • the monotone analyzer (M) turns on to see if, for example, the puppet child is lulled to sleep. If this happens for a long time, then the sleep stage is changed from a light babble to a sleeping sound and finally into a nice snore.
  • a zuzurider random number generator Z can also contribute some variants here.
  • an "Arranger” can be added by software, which selects the individual functions, which brings certain gestures G, introduced accessories, which must be identified via KID, etc. in a certain order essentially from stored speech fragments, which the arranger arranges into meaningful sentences, with each fragment, as shown in Table 1 (FIG Variant number of speech fragments (fragments) associated with it, which makes it possible to play a sentence in a variety of forms, to make repetitions of certain sentences occur less frequently.
  • a need-timer B is added to the evaluation circuit, which can increment or decrement, for example, when the toy has eg simulated hunger / thirst, or wants to sleep or play, etc.
  • This need-timer B can also be coupled to a real-time clock U. to help that the player (the doll mum) goes to bed with the doll in the evening and also falls asleep with her and wakes up in the morning (eg caused by this).
  • the detection electrodes it is possible to use the detection electrodes to realize an interface system via which, in particular, the vocabulary of vocabulary, and possibly also other reaction pattern effects, can be expanded.
  • an external element for example a book-like accessory, to accommodate a memory component which as such provides the data for an extended reaction, in particular speech reproduction pattern.
  • the arranger has access to the speech output V.
  • These are stored speech fragments (e.g., child's voice), phrases, and also sounds such as laughing, crying, screaming, splashing, swallowing, chuckling, belching, etc., as typical for toddlers.
  • a sound mixer (Mixer X) can in addition to heartbeat sounds and music play that sounds like something from a music box (sleep aid) or even, for example. Modern MP3 music tracks or stories, etc. This is especially useful for occasionally refreshing the toy with new content.
  • a memory device is preferably provided which can be used by external sources, e.g. CD-Rom or the Internet, content can download (known serial method).
  • the sensor circuit for the gesture control takes the level of the alternating field, which originates from the emitter surface, as it were until due to the flexibility of the film, the distances may be changed. Even if a toy, e.g. a puppet is held in the arm, these fields can change, which can be interpreted. After that, however, it is possible to make an offset and subtract it from the entered values, so that an E-field moderate equilibrium state is again established. So it is possible that a doll can be held around in the arm and still notices when it is tickled on the foot. However, the regioster may generate and process other function numbers than if this doll were to be used, e.g. on the table or in a doll's bed. This should also train and promote social behavior.
  • the electronics according to the invention preferably include inputs and outputs to control actuators. These may be electric motors, pumps, piezoelectric sensors and all known electrically switched on and off actuators. It is also possible to use pneumatic or hydraulic systems that can be switched on and off electrically.
  • the simplest actuators may be light emitting diodes (LEDs) or pumps that can aspirate and dispense air and / or liquids. Other sensors or switches can be interrogated and their values used for the game.
  • certain speech phrases are available in a memory and may be called up by the arranger of the evaluation control register (e.g., a microcontroller, FPGA, DSC, etc.) and audible to at least one speaker via an amplifier (Fig.
  • the evaluation control register e.g., a microcontroller, FPGA, DSC, etc.
  • Individual phrases can be used to form complete sentences. These sentences and their formation can be functions of the Regieregister.
  • variants may appear. For example, e.g. the linguistic statement of a doll baby, that it would have something to drink, according to Table 1 ( Figure 6) by the integrated random number generator Z variable.
  • One and the same sentence may be: "Baby wants vial” or "Peterle has to drink” or "I want milk” etc.
  • word families are formed in the speech memory, which fit together mutually and selected by a random number generator Z and by means of the help of the arranger in
  • noises in this memory which can also be output via the mixer X.
  • These noises should come from the child's environment and can represent emotions (laughing, crying, screaming, or other body signals such as belching, etc.)
  • the phrases are selected via a so-called parser, since the regioster only contains function numbers and (preferably one-letter) commands (Table 2, Fig. 7), these must be arranged via the arranger. which is essentially a storage space that, when used with the appropriate language h / noise fragment numbers is filled, the corresponding words from the speech memory takes and outputs via the mixer and amplifier.
  • this sentence builder it is also possible to externally load this sentence builder to initiate, arrange, and / or trigger sentences from the outside.
  • inventive capacitive ID transmitter KID
  • a KID could be equipped with sensors, eg to measure the temperature.
  • a vial with KID
  • the alternating field of the present invention in their present circuit would activate the KID (eg provided with temperature sensor).
  • a doll can also be equipped with at least one KID to be recognized when approaching a second doll according to the invention (eg as a brother or sister) and / or trigger in this determinable (or random) functions.
  • the regioster may include at least one sequence containing both the voice output (via the arranger and sentence creator) and the Real Word Interface (input / output commands ) I / O includes. Furthermore, random values, intensity values and other counter readings can and should be processed and changed. A mnemonics-like syntax is used, so that the implementation can be done on a microcontroller without much effort. For example, the command "V10Z15" would cause the speech to randomly select and output a phrase or sound from memory locations 10 through 15.
  • Table 2, Fig. 7 shows by way of example some commands and their function to which a government register can respond.
  • This one has e.g. Heart shape (Fig. 3a), so that the gel contained therein depending on the attitude (position) of the doll in one or the other chamber can escape ( Figure 3b). It is possible to accommodate the position sensor L in the vicinity of the field-receiving electrodes or to position its own electrodes in its vicinity, which generate a separate position-dependent signal from the alternating current field.
  • the harmless, contained gel can dynamically measure the movement of the doll and be evaluated by the connected electronics. The consistency of the gel can also change due to temperature in order to make additional statements.
  • the circuit may contain a temperature sensor to determine the ambient temperature and to take into account in the game.
  • FIG. 3a and 3b show the operating principle. Unlike accelerometers, the static behavior can be determined here as well as the dynamic one.
  • a foil circuit (FIG. 4), which may look like the slightly reduced silhouette of a doll's baby, is made of a conductive material which can form alternating field emitter and detector surfaces.
  • the detector electronics and the evaluation in the form of electronic components is applied to this film, as well as the hermetically sealed position sensor in which a liquid and / or a gel is located (Fig. 3a).
  • This film is used in assembling the doll e.g. just inserted into this. It can also be provided the possibility of receiving a battery or a rechargeable battery. The latter can be connected directly through connectors or inductively, e.g. by inserting the doll in the doll bed, be charged.
  • a battery or a rechargeable battery The latter can be connected directly through connectors or inductively, e.g. by inserting the doll in the doll bed, be charged.
  • a flashing LED can be attached, which can make the heartbeat through the fabric of the doll as a light glow visible.
  • the heartbeat may also be a noise of the speech memory, which is constantly mixed in via the mixer X.
  • the heartbeat can change from fast to slow according to the emotional behavior of the doll (analog, "excitement” to "deep sleep”).
  • at least one amplifier with loudspeaker is provided. Multi-channel output is also possible.
  • the electronic circuit can also be accommodated on conventional board material or otherwise.
  • the sensor points may also be brought to the appropriate locations by means of wire or may themselves be capacitive ID encoders, i. they need to be only capacitively traversed by AC voltage (E-FeId) within the doll and then need no connection.
  • the toy e.g., a doll
  • lyrics may represent a quiz game.
  • the player can answer the questions, for example with gestures.
  • a scorer control which is operated via the Regieregister invention.
  • Age and difficulty levels are customizable.
  • this book is spent in the area of the doll recognizes the doll based on the generated by the book integrated KID circuit signals, which page is just opened and can, for example, an associated text deny or ask questions.
  • the Answering can be done eg by pointing gestures.
  • a pear and an apple can be displayed, with the question "where is the apple?"
  • the child can point his finger at the apple, where it couples a signal from the KID circuit with increased intensity to the reception area of the apple
  • the doll can then give an answer.
  • Correct or wrong actions of the play child can be held a variety of meaningful answers that can be generated, for example, at random, or taking into account other criteria, (eg time) .
  • This concept can also be used for other forms of play.
  • the inventive circuit may have a filter in the voice range (300 to 3400 Hz), with which the KIDs are queried, here also - by connecting a microphone - speech and noise can be entered.
  • a sequence eg, "Hänschen inferior”
  • the frequency evaluation in the electronics can determine the notes and their lengths and stored with the help of the Regieregisters Singing sounds ("lala”, “sum sum”, etc.) with or after the linguistic input of a song makes it seem as if the toy (the puppet) "sings along or humming" with it when something is sung to him / her.
  • the invention provides storage space. If this is filled, certain song sequences can also be "forgotten” and re-trained.It is possible to assemble a choir from several toys, whereby the individual toys, in particular dolls and animals, have a synchronicity and pitch coordination program preferably stored in each toy The signal transfer between these individual toys is preferably carried out using the electrode systems in a field-electric manner It is also possible to provide reaction patterns or speech sequences for individual toys which are meaningfully reproduced if further corresponding toys or accessories are present can.
  • At least one timer can call function numbers in the Regi register at certain times, for example to display an alarm function or to remind the child / player of certain appointments.
  • the mentioned microphone can also record sound levels so that the doll can "complain” when it is too loud or “falls asleep” when it is too quiet, etc.
  • the invention provides a game control that allows child behavior, emotional response and dialogues with the toy in the context of social behavior perform. In doing so, it uses at least one alternating electrical field, which is influenced by the introduction of human limbs, preferably hands and fingers, the associated effects being used to arrange and execute functions prepared or random / stochastic in the toy with the aid of a register allow. Due to the large variety of variations, the respective toy appears as an intelligent dialogue partner.
  • the circuit is preferably housed on a foil so that it can easily be brought into a movable toy (for example a doll) and remains there largely non-destructive.
  • a particular embodiment of the invention may serve as an input instrument for computer and console games.
  • the invention provides the necessary driver circuits (software).
  • an electronic component is provided, in particular in the form of a block, by means of which a multiplicity of combinable sensory functions can be realized in a particularly effective manner.
  • the module according to the invention makes it possible to realize a sensor system by which user-side interactions can be detected in a variety of ways.
  • the invention uses essentially structurally free-formable arrangements of planar electrodes for the construction and capacitive (alternating) fields. Charges that build up or break down between these electrodes or on them can be removed with the help of human limbs or the human voice (Elekretmikrophon) are changed so that this leads to an effect in the processing basic building block according to the invention.
  • FIG. 8 shows an electrode E1 at which there is a charge which leads to an electric field which is reflected at another electrode E2.
  • the resistive capacitor array behind it may reflect charge build-up so that it can be tracked (e.g., by an ADC). Alternating charges can more easily overcome airways. Therefore, it makes sense to generate alternating alternating charges with the aid of a generating block G (generator).
  • an evaluation device A such charges can be rectified, measured or processed by means of synchronous detectors.
  • Figure 9 illustrates how human limbs between two points (P1 and P2) can form a capacitive bridge which changes in capacitance as it approaches. At the same time, humans are also capacitively coupled to earth, so that AC voltage circuits can arise when human limbs capacitively approach or touch the alternating fields.
  • FIG 10 shows the basic structure of a simple user interface unit (HMI), which operates in the combined manner according to the invention.
  • a sequencer S undergoes e.g. Stages 1 to 5.
  • a signal generated by the generator G is applied to these capacitive electrode surfaces which are connected in stages and which, in a particular embodiment, are advantageously part of the invention.
  • the electrodes K1, K2 and K3 can capacitively couple voltages into the receiving electrode E.
  • different DC voltages occur, which can be evaluated by the evaluation unit A.
  • the result can be processed analogue or digital.
  • the sequencer couples its alternating voltage signal to the buffer via a resistor R and simultaneously to another coupling electrode X.
  • a modulator M1 is switched on, the alternating voltage is rectified by the diode D2 and fed to a small buffer capacitor.
  • M1 can now modulate the alternating field with the aid of a modulation device in such a way that it takes effect before and after the buffer B and can be evaluated again via D1 and C.
  • objects can be introduced into the alternating field. These can be signal or code transmitters or microphones that feed voice signals into the system.
  • the sequencer reaches the switch position 5. There it can excite a coil which can supply and query a further modulator M2 with the aid of magnetic coupling.
  • the distance between the two coupling coils and the modulation signal is important. Both appear on Buffer B and can be found in the evaluation unit A be evaluated. It is noteworthy that the sequencer decouples the signal generated by the generator G only on electrode surfaces (apart from point 5) and thus hardly consumes power, since there are no high-loading sinks in these circles. This is especially important for battery powered systems.
  • the modulators M1 and M2 described above can be simple oscillators, which can also be changed by external physical variables and thus act as sensors.
  • the change may be in frequency, amplitude, duty cycle, or combination.
  • Almost any physical variable can hereby advantageously be introduced wirelessly into the sensor system according to the invention, which is realized with the inclusion of an alternating field, and used by the buffer B and the evaluation unit A, without the need for special circuit measures.
  • the coupling point X is particularly flexible, since an almost arbitrary number of different modulators can be operated herewith.
  • FIG. 11 shows a concept by means of which it is also possible to detect a bag with a gel-like liquid via the capacitive coupling surfaces K1, K2, K3. By moving the liquid and thus the dielectric between the coupling surfaces towards the coupling surface E is changed. Thus, accelerations, delays and position-dependent processes can be represented very easily. It is even possible to do this in combination with a human hand (or other limbs or objects), thus simultaneously detecting positional and gesture-dependent situations.
  • the said gel could also change by optical or thermal action in its dielectric properties, which is detectable. It is also possible to incorporate small metal particles into the gel, so that it can also react to magnetic fields originating from outside, which is then likewise easily detectable by the circuit according to the invention, the properties of the gel which are dependent on storage and acceleration being maintained. This too is an advantage achieved by the inventive concept.
  • the concept according to the invention also makes it possible to apply larger fields to alternating fields.
  • Another exemplary application shows this in a store shelf.
  • the said modulators M1, M2 are attached.
  • a capacitive reference to ground creates a voltage that causes the modulators to operate and send out about an ID that can be detected by the buffer B and processor A operating as a server.
  • a suitable commercial could be e.g. be displayed on a nearby screen.
  • the inventive concept makes it possible, with the aid of simple circuit measures, to produce very cost-effective, multisensory systems which respond in particular to human gestures, voice or other signals (HMI).
  • the circuit consists of a sequencer S, a generator G, a buffer B and an evaluation unit A.
  • the number of capacitive electrodes, which is essential for the invention, can be determined almost arbitrarily by the switching stages of the sequencer.
  • the generator modulators which rectify the alternating field and operate with the thus obtained DC voltage modulation circuits that can in turn modulate the alternating field. This can be done by changing the impedance or by applying frequencies of any kind, in particular a transmission mode on a band offset to the exciter band. It is also possible that the modulators do not have their own oscillators, but divide down the carrier frequency supplied from the generator or increase them by means of PLL stages in such a way that a radio emission to a receiver is possible.
  • the circuit contains at least one simple buffer B, at least one simple rectification D1 and at least one simple evaluation A.
  • This can be, for example, an analog / digital converter (ADC). It is also possible to apply more complex evaluation options analog and / or digital.
  • FIG. 12 shows an electrode carrier designed as a doll insert and formed by a flexible conductor track.
  • This electrode carrier comprises a Bauchelekroden driving 10 which is arranged in the installed state in the abdominal region of the doll and in addition to a detection of an approach of a hand or a finger to the abdominal area also an at least rough determination of the spatial position of the Hand or a finger against this construction electrode device 10 allows. In particular, a finger gesture detection can be accomplished via this abdominal electrode device.
  • the electrode carrier comprises a top electrode device 11 which in the exemplary embodiment shown here comprises electrodes EE1, EE2, EE3, EE4 and EE5. About this head electrode device 1 1 touches of the doll's head with respect to the ear, nose, mouth, and forehead area can be detected dissolved.
  • An upper arm electrode device E12 which as such comprises electrodes EA1, EA2, EA3 and hand electrodes EA4 and EA5, is also connected to the electrode carrier. Touching the corresponding shoulder, arm and hand areas can be detected via these electrodes.
  • the hand electrodes EA4 and EA5 can be controlled in such a way that a field bridging by an object approximated to the hand or gripped by the hand can be detected particularly effectively.
  • the electrode carrier also comprises a leg electrode device 13 by means of which touches or approaches to the leg region, the tibial region and the foot region can be detected.
  • the leg electrode device 13 is equipped with leg electrodes EB1, EB2 and EB3.
  • the abovementioned electrode devices can be actuated via circuit elements which are preferably mounted directly on the electrode carrier.
  • the control can be effected in such a way that the application of a modulated electric field can be detected via these electrode devices.
  • the sensor system may be constructed such that it can also detect a field-electrical bridging between specific electrodes of the electrode system.
  • a circuit ASC is connected to the electrode carrier via which the voltage application of the individual electrode sections and the detection of the input signals is accomplished.
  • This circuit ASC is preferably designed such that the events detected by these can be made available via a connection line 14 as digital signals to a further doll control.
  • the connecting line 14 is designed as part of the electrode carrier and comprises a flat contact portion 14a.
  • the electrode carrier is designed such that the capacitance of a capacitor system formed under inclusion of the respective electrode section can be detected specifically. This is made possible, in particular, by assigning to each electrode section an electrode identifier in the form of a natural number or an activation time. This concept makes it possible to either time for an electrode specific Number of cycles, or to determine the number of cycles for an electrode-specific time.
  • At least one sequencer circuit SC is preferably arranged on the electrode carrier via which successive individual electrode sections EA1, EA2
  • EE1 ..., EE5 can be integrated into the detection circuit.
  • 24 electrode sections are provided.
  • the detection cycle number is in the range of 700 to 1200 cycles. The single ones
  • Electrode sections EA1, EA2 EE1 ..., EE5 can thus be specified by cycle number values with a numerical value interval of 50 cycles.
  • the number of cycles 700 is assigned to the electrode section EA1.
  • the oscillating circuit system is forwarded to the electrode section EA2, a renewed switching then takes place, for example, for the number of cycles 750 specific for EA2.
  • This switching-over process is successively performed over all electrode sections EA1, EA2..., EE1..., EE5 , EB3, until successively all electrode sections were switched on for a short time via the sequencer circuit SC for the section-specific number of cycles.
  • a delay with a predetermined time duration or empty cycle number takes place between the handover.
  • the sequencer can export information from the sequencer over the duration of the delay, or the empty cycle number, which advantageously indicates which electrode section was previously or subsequently active. Since the frequency of the LC networks formed with the inclusion of the electrode sections EA1, EA2 EE 1..., EE5 changes as a function of certain approximation states, the time length T for the "processing" of the number of times determined for each electrode section also changes This period of time T correlates directly with the capacitance of an LC network realized with the inclusion of the respective electrode section, it may suffice to detect only the change of the respective time duration in order to detect an approaching or removing process, resulting in a pronounced insensitivity to The time duration T can be read out as a digital value directly from a timer The address of the associated electrode section results directly from the cycle number count value of a counter obtained in parallel with the time measurement.
  • Calibration circuits in particular calibrated coupling capacitors, may be arranged on the electrode carrier in order to somewhat harmonize the vibration behavior of the individual electrode sections which are controlled via the sequencer.
  • the connecting lines are preferably designed as shielded lines.
  • the flexible conductor carrier material is preferably designed as a multilayer, so that the shielding surfaces can be formed by parallel cover layers.
  • the entire electrode carrier is preferably provided on both sides with an insulating cover layer, in particular cover film, so that no direct conductive contacting of the electrode sections is possible.
  • the electrode sections EA1, EA2 Across EE1 ..., EE5 can also be connected in other ways. In particular, it is possible to detect bridging effects between certain electrode sections.
  • sequencer circuits can be arranged on the electrode carrier. These sequencers can in turn be controlled by an upstream sequencer or multiplexer.
  • the electrode carrier according to the invention in a doll or a toy leaning on an animal, it is possible to make corresponding to the touch of certain areas of the toy a meaningful coordinated speech output.
  • the nose of the doll for example, it can first sneeze and then respond "my nose - my nose” and then play another text.
  • the speech or sound effects associated with this "nose touch" detection event are preferably already treated as above coordinated special Regieregister so that no monotony in the reaction behavior is recognizable.
  • FIG. 13 shows the basic structure of a circuit according to the invention with cycle number-identified electrode sections.
  • the count function for switching on the sequencer can also be provided by a counter which is implemented in the sequencer and provides for itself out a specific number of cycles and a Rothschaltdelay for the respective connection port.
  • T it is also possible to obtain information on the current about the capacity of the respective active electrode section EA1, EA2, EA3.
  • FIG. 14 shows a circuit diagram to illustrate a circuit variant in which the instantaneous field coupling to a receiving electrode can be described by a count value generated per turn-on cycle and optionally also a frequency or data evaluation of signals from external field-electric signal transmitters can take place.
  • the generator applies a sequence to a transmitting electrode Kn, thereby capacitively transmitting a voltage to the receiving electrode E in response to external bridging effects.
  • This at the receiving electrode E applied voltage is converted by the buffer B into a DC voltage.
  • the VCO connected via a diode D1 is operated via the voltage supplied by the buffer B and drives the counter (counter, eg multiplying).
  • sequence Since the sequence is limited in time by a sequencer, or multiplexer, not shown here, it is possible to obtain a measured value which correlates closely with the instantaneous field bridging state between the transmitting electrode Kn and the receiving electrode E by merely reading out the counter and then resetting it. This process is repeated cyclically with the inclusion of a predefined delay. On the basis of possibly changing count values, the dynamics of movement of the field bridging body, in particular finger can be detected.
  • FIG. 15 shows a circuit diagram for illustrating a circuit variant in which the instantaneous field coupling to a receiving electrode can also be described by a count value generated per turn-on cycle.
  • a pulse width of a square-wave voltage is changed here via the field voltage and charges a capacitor until a switching criterion is reached at a Schmitt trigger (comparator). Up to this switching point runs a counter with a possibly programmable adjustable rate.
  • the counter value provided via the counter correlates closely with the field bridging effect caused by external objects.
  • FIG. 16 shows a circuit diagram similar to FIG. 15 for illustrating a circuit variant in which the instantaneous field coupling to a receiving electrode can be described by a count value generated per turn-on cycle and analogous to the circuit according to FIG. 14 also a frequency or data evaluation of signals from external field-electric signal transmitters can take place ,

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Abstract

Die Erfindung richtet sich auf ein Spielzeug in der Art einer Puppe oder eines Stofftieres die bzw. das als solches mit einer Einrichtung zur Ausgabe von Klangeffekten, insbesondere zur Sprach- und/oder Tierlautausgabe ausgestattet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen aufzuzeigen, durch welche Spielzeug in der Art von Puppen Tieren, oder Phantasiewesen geschaffen werden kann, bei welchem insbesondere die Sprach- oder Klangwiedergabe sowie die Interaktionen zwischen dem Spielzeug und einem Anwender gegenüber bisherigem Spielzeug dieser Art als weniger monoton erscheint und in engerer Nähe zu realitätstypischen Interaktionsmustern abgewickelt werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Spielzeug mit einem Spielzeugkörper in der Gestalt einer Puppe oder eines Lebewesens, einer Audioeinrichtung zur Wiedergabe von Audioeffekten, einer Speichereinrichtung zur Bereitstellung von Audiodaten, einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Wiedergabe von unterschiedlichen Audioeffekten auf Grundlage eines Auslesens der Audiodaten, und einer Sensoreinrichtung zur Generierung von Detektionssignalen, die als solche mit der Annäherung eines Objekts an das Spielzeug korrelieren, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass eine Auswahl der wiedergegebenen Audioeffekte in Abhängigkeit von einer Auswertung der Detektionssignale erfolgt, und wobei eine Schnittstelleneinrichtung vorgesehen ist, über welche Signale die als solche durch Einrichtungen die in Spielzubehör eingebunden sind generiert werden jener Steuereinrichtung zugeführt, und/oder zum Zugriff zur Verfügung gestellt werden können.

Description

Spielzeug, insbesondere in der Art einer Puppe oder eines Stofftieres
Copyright 2008/08 Wolfgang Richter, alle Rechte vorbehalten
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung richtet sich auf ein Spielzeug in der Art einer Puppe oder eines Stofftieres die bzw. das als solches mit einer Einrichtung zur Ausgabe von Klangeffekten, insbesondere zur Sprach- und/oder Tierlautausgabe ausgestattet ist.
Hintergrund der Erfindung
Bereits seit geraumer Zeit sind sog. Sprechpuppen bekannt die mit einem Abspielgerät ausgestattet sind durch welches Tonaufzeichnungen wiedergegeben werden können. Weiterhin sind Stofftiere bekannt die ebenfalls mit einem Abspielgerät ausgestattet sind durch welches Tierlaute generiert werden können. Diese Abspielgeräte waren ursprünglich als Band- oder Plattenabspielgeräte ausgeführt. Mittlerweile sind diese Abspielgeräte durch elektronische Schaltungen gebildet, wobei diese Schaltungen mit Speicherelementen ausgestattet sind auf welchen die abzuspielende Klangsequenz digital, z.B. im MP3 Format gespeichert ist. Diese Abspielgeräte sind allgemein mit Schaltern ausgestattet und über diese Schalter aktivierbar.
Neben den vorgenannten Spielpuppen und Stofftieren sind auch Puppen und Tiere bekannt, die mit Aufzeichnungseinrichtungen versehen sind die eine Aufzeichnung von hinreichend lauten Klangereignissen ermöglichen. Diese Aufzeichnungen können dann mit einem geringen Zeitversatz durch integrierte Soundgeneratoren wiedergegeben werden.
Unter dem Produktnamen „Pleo" ist ein Phantasietier von der Firma Ugobe Inc. gefertigtes Spielzeug in der Art eines Sauriers bekannt das mit einem batteriebetriebenen Mechanismus ausgestattet ist über welchen dieses Spielzeug bestimmte Geh-, Hals-, und Kopfbewegungen ausführen kann. Dieses Spielzeug ist zudem mit mehreren Sensoren ausgestattet die es als solche ermöglichen mit dem Spielzeug bestimmte Interaktionen vorzunehmen. Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen aufzuzeigen durch welche Spielzeug in der Art von Puppen Tieren, oder Phantasiewesen geschaffen werden kann bei welchem insbesondere die Sprach- oder Klangwiedergabe sowie die Interaktionen zwischen dem Spielzeug und einem Anwender gegenüber bisherigem Spielzeug dieser Art als weniger monoton erscheint und in engerer Nähe zu realitätstypischen Interaktionsmustern abgewickelt werden können.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Spielzeug mit: einem Spielzeugkörper in der Gestalt einer Puppe oder eines Lebewesens, einer Audioeinrichtung zur Wiedergabe von Audioeffekten,
- einer Speichereinrichtung zur Bereitstellung von Audiodaten, einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Wiedergabe von unterschiedlichen
Audioeffekten auf Grundlage eines Auslesens der Audiodaten, und einer Sensoreinrichtung zur Generierung von Detektionssignalen die als solche mit der
Annäherung eines Objekts an das Spielzeug korrelieren, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass eine Auswahl der wiedergegebenen Audioeffekte in Abhängigkeit von einer Auswertung der
Detektionssignale erfolgt, und
- wobei eine Schnittstelleneinrichtung vorgesehen ist über welche Signale die als solche durch Einrichtungen die in Spielzubehör eingebunden sind generiert werden jener Steuereinrichtung zugeführt, und/oder zum Zugriff zur Verfügung gestellt werden können.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich durch Handannäherung, insbesondere über Gesten, mit Puppen, oder vergleichbarem Spielzeug eine Audiowiedergabe abzustimmen. Zugleich wird es möglich, durch Ergreifen eines Spielzeuges, beispielsweise eines Fläschchens, oder durch Berühren von andern Gegenständen oder Symbolen eine in diesem Zusammenhang sinnvolle Sprach- oder Klangausgabe des Spielzeugs zu veranlassen. Es ist möglich, die Steuereinrichtung so zu konfigurieren, dass beispielsweise eine Puppe anhand einer bestimmten Geste (z.B. Initialgeste) ihre Hauptbezugsperson erkennt, die sie daraufhin freudig begrüßt. Dieser für die Spielzeugwelt völlig neuartige Ansatz erlaubt es, Spielzeug intelligent und damit dialogfähig wirken zu lassen.
Die vorgenannte Schnittstelleneinrichtung ist vorzugsweise unmittelbar über Elektrodenorgane der zur Erfassung der Objektannäherung vorgesehenen Sensoreinrichtung realisiert. Die Daten- oder Signalübertragung von jenem Spielzubehör erfolgt vorzugsweise auf feldelektrischem Wege durch signaltechnisch modulierte Verschiebeströme. Die in das Spielzubehör eingebunden Schaltungen können so ausgebildet sein, dass diese mit eigenen Energiequellen ausgestatte sind und damit relativ ausgeprägte und Signalübertragungsstrecken von ca. 50cm überbrückende Verschiebestromereignisse generieren können. Alternativ hierzu ist es auch möglich, diese in das Spielzeugzubehör eingebundenen Schaltungen so zu gestalten, dass diese an sich durch das seitens der als Server fungierenden Puppe bereitgestellte modulierte Wechselfeld betrieben werden und nach einem spezifischen Modulationsmuster eine Impedanzmodulation vornehmen die als solche im Bereich der Puppe erfassbar und damit zum Auslesen des Dateninhalts, der ID-Nummer, oder ggf. lediglich einer hinreichend spezifischen Frequenz herangezogen werden können.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Sensoreinrichtung derart ausgebildet, dass durch diese die Annäherung der Hand eines Anwenders, insbesondere Spielkinds an das Spielzeug erfasst werden kann, sodass die sich dem Spielzeug nähernde Hand das durch die Sensoreinrichtung erfasste Objekt darstellt.
Über diese Sensoreinrichtung kann in Verbindung mit einer entsprechenden Auswertungsschaltung ein Gestendetektor realisiert werden, durch welchen bestimmte Bewegungsmuster oder Gesten erfasst werden können. Die Erfassung dieser Gesten kann insbesondere durch Auswertung von Bahnbewegungsmerkmalen der detektierten Objekte erfolgen. Als Bahnbewegungsmerkmale können hierbei insbesondere die Bewegungsbahnverläufe des erfassten Objekts in wenigstens zwei Raumrichtungen sowie insbesondere auch die Dynamik der Bewegung aufgelöst werden.
Die Gesten-Sensoreinrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass durch diese bestimmte Zustände, wie z.B. eine Zeigebewegung mit ausgestrecktem Zeigefinger, die Annäherung einer flachen Hand mit aneinanderliegenden Fingern und oder auch rasche Fingerbewegungen mehrerer nach vorne gekrümmter Finger der Hand anhand hierzu jeweils typischer feldelektrischer Effekte erkannt werden können.
Die Sensoreinrichtung umfasst gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wenigstens eine Elektrodeneinrichtung, wobei diese Elektrodeneinrichtung an eine Schaltung angebunden ist, über welche Änderungen der dielektrischen Eigenschaften im Umgebungsbereich der Elektrodeneinrichtung erfasst werden können. Die Schaltungseinrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass über diese in die Elektrodeneinrichtung eingekoppelte Spannungsereignisse erfasst werden können. Diese Spannungsereignisse können, wie nachfolgend noch näher dargelegt werden wird, durch weitere, externe Schaltungen generiert werden. Es ist auch möglich, im Bereich des Spielzeugs, insbesondere z.B. im Kopf- oder Kinnbereich einer Puppe, eine Sendeelektrodeneinrichtung vorzusehen, über welche in den, dem Puppentorso vorgelagerten Bereich ein Wechselfeld eingekoppelt wird, das bei Eindringen der Hand eines Anwenders, insbesondere der Hand eines mit der Puppe spielenden Kindes, eine intensivere Einkoppelung dieses Feldes in den Bereich einer im Torso angeordneten Erfassungselektrode bewirkt. Die Sensoreinrichtung kann hierbei so ausgebildet sein, dass die Näherungsdetektion und die Erfassung der Gesten auf Grundlage quasi statischer, feldelektrischer Wechselwirkungseffekte erfolgt.
Das erfindungsgemäße Spielzeug, insbesondere die Puppe oder das Spielzeugtier kann gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung auch mit mechanischen Aktuatoren ausgestattet sein, die beispielsweise eine Arm-, Lippen-, Augen- oder anderweitige Körperbewegung des Spielzeugs herbeiführen. Die Ansteuerung dieser Aktuatoren kann ebenfalls unter Rückgriffnahme auf Auswertungsergebnisse erfolgen, die unter Berücksichtigung der über die Sensoreinrichtung erfassten Näherungseffekte generiert werden.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Spielzeug mehrere Elektrodeneinrichtungen. Unter diesen Elektrodeneinrichtungen befindet sich vorzugsweise eine Torsoelektrode, über welche Annäherungen an den Torsobereich des Spielzeugs erfasst werden können. Weiterhin kann die Sensoreinrichtung auch Handelektroden, insbesondere im Bereich der linken und der rechten Handflächen vorgesehene Elektroden, sowie auch Fußelektroden, eine Kopfelektrode und gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung auch noch einen Lagesensor umfassen. Über diese Sensorfamilie wird es möglich, Eingabeereignisse zu erfassen, die einen besonders sinnvollen Dialog mit dem Spielzeug ermöglichen. Anhand der über diese zahlreichen Sensoreinrichtungen generierten Eingangssignale können verschiedenste, realitätsnahe, sinnvolle Dialogabläufe oder Verhaltensmuster der Puppe herbeigeführt werden.
Es ist möglich, wenigstens eine der Elektroden als Schnittstellenelektrode zu verwenden, über welche ein ein Datentelegramm tragendes Signal, oder zumindest ein für das Objekt spezifisches Signal in das Spielzeug eingekoppelt werden kann. Dieses Datentelegramm kann entweder über eine entsprechende Sendeelektrode und eine daran angeschlossene Rechnereinrichtung oder auch durch besondere Schaltungsstrukturen generiert werden. Diese Schaltungsstrukturen können insbesondere in Zubehör wie beispielsweise Fläschchen, Teller, Besteckteile, Ringe, Kleidungsstücke, Bücher oder dgl. eingebunden sein.
Das Spielzeug kann weiterhin mit einem Beschleunigungssensor, insbesondere einem unter Einschluss eines viskosen, oder rieselfähigen Mediums realisierten Lage und Bewegungssensor ausgestattet sein, durch welchen insbesondere heftige Bewegungen des Spielzeugs, sowie insbesondere ein Herunterfallen des Spielzeugs erkannt werden können. Weiterhin kann das Spielzeug mit einer Uhreinrichtung versehen sein, durch welche eine Tageszeit-typische Koordination des Verhaltensmusters des Spielzeugs erreicht werden kann.
Es ist möglich, die Augen der Puppe oder des Stofftiers ebenfalls zur Generierung von für den Dialog maßgeblichen Signalen heranzuziehen. So ist es möglich, in die Augen eine Kameraeinrichtung einzubinden, wobei die über diese Kameraeinrichtung generierten Bilddaten auf einer vorzugsweise ebenfalls in das Spielzeug eingebundenen Speichereinrichtung gespeichert werden können. Diese Bilddaten können einer Bild-, insbesondere einer Texterkennung unterzogen werden. Nach Maßgabe einer Auswertung der Bilddaten kann insbesondere eine Sprachwiedergabe erfolgen, die den über die Texterkennung erkannten Text sprachlich wiedergibt.
Es ist möglich, das Vokabular und/oder Reaktionsmuster des Spielzeugs zu erweitern, oder zu verändern, indem entsprechende neue oder anderweitige Daten, insbesondere Sprachsequenzen durch einen Datenträger zur Verfügung gestellt werden. Dieser Datenträger ist vorzugsweise mit einer Schnittstelle ausgestattet über welche auf drahtlosem Wege, insbesondere unter Einschluss des erfindungsgemäßen Elektrodensystems Zugriff auf den Dateninhalt genommen werden kann. Dieser Datenträger kann einen USB-Stick, oder einen anderweitigen, vorzugsweise zu verbreiteten Standardtechnologien kompatiblen Datenträger umfassen. Die entsprechenden Sprachinhalte können dann von einem User- Portal, einer Community oder auch vom Anwender bzw. den Eltern auf den Datenträger verbracht werden. Dieser Datenträger kann in ein Zubehörteil wie z.B. ein Schultäschchen, oder ein kleines Buch eingebunden werden. Sobald dieser Datenträger hinreichend nahe an das Spielzeug, insbesondere die Puppe oder das Tier herangebracht wird, kann die Spielzeuginterne Steuereinrichtung Zugriff auf den Dateninhalt nehmen. Hierbei ist es möglich, Teile, oder den gesamten Dateninhalt in die spielzeuginterne Speichereinrichtung zu kopieren, oder über die spielzeuginterne Steuereinrichtung auf diese Daten zuzugreifen, sobald diese aufgrund erfasster Zustände benötigt werden.
Es ist möglich, die Puppe bzw. das Spielzeug so zu gestalten, dass dieses über Basisfunktionen verfügt, wobei im Rahmen einer Upgradeausstattung die Leistungsfähigkeit dieses Spielzeugs erhöht werden kann. Es ist möglich, dieses Spielzeug mit einem Schnittstellensystem auszustatten durch welches eine Kommunikation mit verbreiteten mobilen Kleincomputern, insbesondere PDA's, Black Berrys oder Gameboys ermöglicht wird. Ggf. wird hierzu an die vorgenannten mobilen Kleincomputer ein Adaptersystem angefügt das als solches Schaltungsstrukturen und vorzugsweise Flächenelektroden umfasst die einen Datentransfer zu der Puppe unter Nutzung der puppenseitigen Elektrodensysteme ermöglichen.
Es ist möglich, die puppenseitig Schaltung so auszubilden, dass diese bei Erkennung von an den Empfangselektroden anliegenden Klang- oder Sprachsignalen einen Wiedergabemodus einnimmt der eine Ansteuerung der internen Tonwiedergabeschaltungen nach Maßgabe dieser Schaltungen ermöglicht. Insbesondere ist es möglich, die puppenseitige Schaltung so auszubilden, dass diese in einem ausreichenden Umfang Basisfunktionen bietet, wobei durch extern zugeführte Signale die Puppe in einen Steuermodus verbracht werden kann in welchem das Aktionsmuster der Puppe im wesentlichen durch extern eingekoppelte Signale gesteuert wird. Die externe Bereitstellung von Signalen, insbesondere von Signalen zur Sprachwiedergabe kann durch Datenträger erfolgen die beispielsweise als Nachkaufteile, als Werbeartikel, oder Warenbegleitelemente in Verkehr gebracht werden. So ist es möglich, beispielsweise einem Windelpaket, einer Waschpulverpackung oder Nahrungsmitteln, z.B. einer Fastfood-Packung jene Datenträger z.B. in Form eines kleinen Lesebuches oder zum Sammeln geeigneten Kleinspielzeugs beizufügen. Das Spielzeug, insbesondere die Puppe kann dann bei Verbringung jener Datenträger in den Bereich des Spielzeugs, oder bei Ergreifen des Datenträgers durch den Anwender den Dateninhalt klanglich, insbesondere in Form einer Sprachsequenz wiedergeben. Es ist möglich, in jenem Zubehör-Spielzeug schaltungstechnische Maßnahmen zu treffen die es ermöglichen, durch spezielle Handhabung des Zubehör-Spielzeugs bestimmte Informationsinhalte zu generieren. Im Falle des vorgenannten Fläschchens ist es beispielsweise möglich, dort Schaltungseinrichtungen vorzusehen die erst bei einem längeren Schütteln, oder bei einer bestimmten Temperatur des Fläschchens einen bestimmten Informationsinhalt bereitstellen. Die Sprach- und Klangwiedergabe kann dann auf diese Informationsinhalte abstellen. Diese Zubehör- Spielzeuge können so gestaltet sein, dass durch diese bestimmte Lerneffekte und insbesondere eine besondere feinmotorische Koordination gefördert wird.
Über den vorzugsweise in das Spielzeug eingebundenen flexiblen Leiterplattenträger kann sowohl die Elektrodeneinrichtung als auch zumindest ein Teil der zum Betrieb derselben vorgesehenen Detektionsschaltung realisiert werden. Über die Elektrodeneinrichtung kann ein Eingabesystem für multiple Aufgaben, z.B. Näherungsdetektion, Gestenerfassung, externe Signaleinkoppelung (ID-Geber), Sleep-Modus/Wakeup-Schaltung realisiert werden. Diese Funktionen können bereits mit wenigen Elektroden realisiert werden. Zusätzlich kann unter Einbindung dieses Detektionssystems insbesondere in Verbindung mit einem viskosen Medium, z.B. Gel oder einem rieselfähigen Medium die statische Lage und die dynamischen Bewegungen detektiert werden, das Spielzeug kann als Server operieren und damit ein Erfassungs- und Auswertungssystem bilden über welche Signale von externen und in Zubehörspielzeug eingebundenen Signalgebern, insbesondere durch Impedanzmodulation bereitgestellte Signale erfasst werden können. Dieser Signaltransfer kann ggf. auch unter Einschluss des mit dem Spielzeug spielenden Kindes in den Signalübertragungsweg erfolgen, so dass die Puppe auch Signale von ID-Gebern erfassen kann die zunächst vom Spielkind ergriffen werden. Der Leiterplattenträger kann ohne besonderen Montageaufwand in das Spielzeug eingesetzt werden. Das vorgenannte Gel kann weiterhin auch zur Realisierung eines in das Spielzeug eingebundenen Drucksensors verwendet werden. Es ist möglich, die Eigenschaften dieses Gel-Mediums so abzustimmen, dass durch dieses auch ein Sensorsystem für magnetische Felder, sowie ggf. auch ein optischer Sensor realisiert werden kann. Die Signalerhebung vermittels des Gels kann erfolgen indem dieses Gel sich hinreichend nahe an einem vorzugsweise mehrere Elektroden umfassenden Elektrodensystem befindet, die feldelektrisch relevante Wechselwirkung zwischen dem Gel und den Elektroden entweder durch Lage- oder Formänderung des vom Gel erfüllten Raums, und/oder durch Zustandsänderungen des Gels wie beispielsweise Partikelverlagerung (z.B. zur Realisierung des Magnetsensors) oder Änderung der Dichte oder anderweitiger dielektrischer Eigenschaften (Temperatur- und Drucksensor) herbeigeführt werden kann.
Durch das erfindungsgemäße Konzept kann auch Spielzubehör in der Art eines ärztlichen Stethoskops realisiert werden über welches beim Ansetzen an das Spielzeug Herz- oder Atemgeräusche hörbar werden. Diese Geräusche können entweder im Bereich der Puppe, oder auch im Bereich des Spielzeugzubehörs generiert werden. Ein Ansetzen des Stethoskops an den Armbereich führt beispielsweise lediglich zu einer Wiedergabe von Herzgeräuschen. Ein Ansetzen des Stethoskops an den Torso überlagert diesen Herzgeräuschen auch Atemgeräusche. Bei einem Ansetzen dieses Zubehörspielzeugs können weitere situationstypische Reaktionsmuster, wie Z.B. eine hierzu passende Sprachausgabe, oder Nießgeräusche generiert werden. Über dieses Konzept wird es möglich z.B. Pulsmessung oder auch durch entsprechendes Spielzubehör Blutdruckmessungen realitätsnah zu simulieren.
Die puppenseitige Schaltung wird vorzugsweise so betrieben, dass bei Ausbleiben von Detektionsereignissen über einen vorgegebenen Aktionszeitraum diese in einen Energiesparmodus umgeschaltet wird, wobei in diesem Energiesparmodus eine Abfrage von Näherungsereignissen mit einer abgesenkten Wiederholungsfrequenz, beispielsweise lediglich mit einem Zeitabstand von 300 ms erfolgt. Werden Detektionsereignisse in diesem Sleep-Mode erkannt, wird die Abfragefrequenz wieder erhöht.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
Figur 1 einen Schaltplan zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Sensorsystems mit zwei Fußsensoren, zwei Handsensoren und einem Kopfsensor,
Figur 2 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung der Anordnung von
Sensorelektroden bei einer erfindungsgemäßen Puppe,
Figur 2b einen Schaltplan zur Veranschaulichung des Grundaufbaus eines Geberelementes, das über die erfindungsgemäße
Näherungsdetektoreinrichtung ebenfalls erkennbar ist,
Figur 3a eine Schemadarstellung eines herz-förmigen Lagesensors zur Generierung von Lage- bzw. Ausrichtungssignalen,
Figur 3b eine Schemadarstellung des Lagesensors in leicht nach links gekippter Stellung, Figur 4 eine weitere Schemadarstellung zur Veranschaulichung der Anordnung der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtungen sowie eines
Mikrophons/Lautsprechers sowie eines Lagesensors bei einer erfindungsgemäßen Puppe,
Figur 5 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung der Generierung verschiedenster Audio-Effekte,
Figur 6 eine weitere Darstellung zur Veranschaulichung der Generierung von
Satzsequenzen,
Figur 7 eine Tabelle zur Veranschaulichung der Generierung von Sprach- und
Verhaltenseffekten,
Figur 8 eine Schaltungsskizze zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung;
Figur 9 eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung einer mittels eines Fingers veranlassten Feldüberbrückung;
Figur 10 eine Schaltungsskizze zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen User-Interface-Einheit;
Figur 11 eine Schaltungsskizze zur Veranschaulichung einer Schaltungsvariante zur Generierung von Signalen die als solche mit einer Fluidverlagerung korrelieren;
Figur 12 eine perspektivische Skizze zur Veranschaulichung eines durch eine flexible Leiterfolienträgerstruktur gefertigten Elektrodeneinlage für eine Puppe, wobei diese Elektrodeneinlage mit einer Schaltung ausgestattet ist die es ermöglicht, hinsichtlich von Näherungs- oder Feldüberbrückungseffekten indikative Signale in digitaler Form an einem Anschlussleitungsabschnitt bereitzustellen;
Figur 13 eine Schaltungsskizze zur Veranschaulichung einer Schaltungsvariante zur Generierung von Signalen bei welchen die einzelnen Elektrodenabschnitte durch einen für den jeweiligen Elektrodenabschnitt indikativen Zählwert identifiziert werden können.
Figur 14 eine Schaltungsskizze zur Veranschaulichung einer Schaltungsvariante bei welcher durch einen je Anschaltzyklus generierten Zählwert die momentane Feldeinkoppelung an eine Empfangselektrode beschrieben werden kann und ggf. zudem auch eine Frequenz- oder Datenauswertung von Signalen externer feldelektrischer Signalgeber erfolgen kann; Figur 15 eine Schaltungsskizze zur Veranschaulichung einer Schaltungsvariante bei welcher ebenfalls durch einen je Anschaltzyklus generierten Zählwert die momentane Feldeinkoppelung an eine Empfangselektrode beschrieben werden kann;
Figur 16 eine Schaltungsskizze ähnlich Figur 15 zur Veranschaulichung einer Schaltungsvariante bei welcher durch einen je Anschaltzyklus generierten Zählwert die momentane Feldeinkoppelung an eine Empfangselektrode beschrieben werden kann und analog zu Figur 14 zudem auch eine Frequenz- oder Datenauswertung von Signalen externer feldelektrischer Signalgeber erfolgen kann;
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die nachfolgend noch näher angesprochenen Sensoreinrichtungen zur Generierung von Gesteninformationen können insbesondere unter Rückgriffnahme auf Schaltungstechniken realisiert werden die als solche in den auf die Anmelderin zurückgehenden Patentanmeldungen DE 10 2006 046 515.6, DE 10 2007 016 408.6 und DE 10 2007 020 873.3 offenbart sind. Der Inhalt der vorgenannten Anmeldungen ist durch die hier erfolgte Bezugnahme vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung eingebunden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es Spielzeug intelligent und damit dialogfähig wirken zu lassen. Das nachfolgend beschriebene Konzept stellt die Möglichkeiten der Interaktion und die Reaktion der Spielzeuge dar.
Durch Einsatz erfindungsgemäßer, ergänzender Treibersoftware wird es möglich, mit dem erfindungsgemäßen Spielzeug auch andere Systeme, wie z.B. Personal Computer und Spielkonsolen zu bedienen, sowie auch das Spielzeug durch diese anzusteuern. Insbesondere ist es möglich die seitens der Anmelderin entwickelten Kennungsschaltungen zur Beeinflussung der Audioausgabe zu verwenden oder die Puppe über den PC und damit über das Internet mit neuen Dateninhalten, z.B. Lernspielen und Texten aufzuladen oder anzusteuern.
Das Grundprinzip
Durch die von einem Anwender, insbesondere einem Spielkind durchgeführten Gesten, die in dem unmittelbaren Umgebungsbereich des Spielzeugs durchgeführt werden (insbesondere ohne dieses berühren zu müssen), können verschiedenste Spielabläufe gesteuert werden. Dazu werden diese Gesten durch einen Auswertungsrechner interpretiert und von einem „Regieregister" in dort abgelegte Funktionen umgewandelt. Die zur Erfassung der Gesten vorzugsweise herangezogene Sensorik nutzt eine Technik durch welche Einwirkungen auf elektrische Felder, oder Änderungen der dielektrischen Eigenschaften in einem Umgebungsbereich von Elektrodensystemen erfasst, oder hiermit korrelierende Signale erzeugt werden können. Es ist auch möglich, die Sensorik so zu gestalten, dass in einen durch diese definierten Erfassungsbereich Gegenstände eingebracht werden können, die mit einer speziellen Elektronik ausgestattet sind (z.B. ZPS- Schaltungen, oder Kl D-Schaltungen), die weder Batterien noch Funkantennen benötigt, um zu arbeiten. Es genügt allein das Einbringen in das Wechselfeld und das isolierte Erden, welches meist durch Anfassen durch die Puppe oder den Anwender geschieht, um einen Spannungskreis zu schließen und die Gegenstände zu identifizieren. Bei der Berührung dieser KID-Elemente durch den Anwender bildet dieser eine Signalbrücke die als solche einen Signaltransfer über den Körper des Anwenders durch modulierte Verschiebeströme ermöglicht. Dies geschieht beispielsweise mit Hilfe einer Kennung, beispielsweise in Form einer Identifizierungsnummer oder einer Nummernfolge, die wiederum im „Regieregister" hinterlegt ist und eine Funktion auslösen kann. Es ist auch möglich, Funktionen in Kombination mit Gesten und eingebrachten Gegenständen (z.B. Spielzeugzubehör, Fläschchen, Mützen, Schühchen, „elektronischen" Büchern usw.) zu erfassen und in Funktionen umzuwandeln. Die Funktionen reichen von einfachen Sprachausgabebausteinen bis zu aufwändigen, unter Einschluss von Aktuatoren angetriebenen Mechaniken.
Es ist insbesondere möglich, Spiele mit Hilfe der Gesten zu steuern, die an Computer- oder Fernsehbildschirmen generiert werden. Die nachfolgenden Beispiele werden anhand einer Puppe erklärt. Es ist jedoch möglich, diese Konzepte auf andere Spiele, Spielarten und Varianten zu adaptieren.
Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, Kindern den Spielspaß beim spielen mit Puppen zu erhöhen. Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es insbesondere möglich die Sprachausgabe oder Mechatroniken zum Bewegen von Gliedmaßen, Augen, Lippen nicht monoton, sondern Interaktionsbezogen zu koordinieren. Durch den erfindungsgemäßen Lösungsansatz wird in eine Puppe, oder ein vergleichbares Spielzeug ein Mensch/Maschine-Interface (HMI) eingebunden, durch welche anhand eines realitätstypischen Umgangs mit dem Spielzeug ein variantenreiches Reaktionsmuster des Spielzeugs erreicht wird.
Die erfindungsgemäße Sensorik kann insbesondere realisiert werden indem auf einem Trägermaterial, beispielsweise einer Folie, mittig eine flächige Elektrode ausgebildet wird, die mit Hilfe mindestens eines Generators ein elektrisches Wechselfeld mittlerer Frequenz erzeugen kann (beispielsweise 100 kHz). Durch diese Folie sind an ausgewählten Positionen weitere Elektroden ausgebildet, die dieses Wechselfeld aufnehmen und mit Hilfe einer Transistorschaltung (Fig. 1) verstärken und weiterleiten können. Diese Schaltung bildet eine Art Differenzverstärker, (MOP) nur dass dieser mindestens so viele Eingänge und Ausgänge vorweist wie Aufnahmeelektroden vorhanden sind. Zusätzlich ist ein Summenausgang vorgesehen. Da alle Elektroden vom erzeugten Wechselfeld gleichermaßen beaufschlagt sind, ergibt sich an deren Ausgängen zunächst keine nennenswerte Differenz. Das ändert sich, wenn menschliche Gliedmaßen, z.B. der Finger einer Hand, in dieses Feld eingebracht werden. Schon bei einem Abstand von ca. 30 bis 50 cm zur Folie ist das Eindringen von Gliedmaßen durch Differenzbildung an diesem besagten MultiOperationsverstärker (MOP) feststellbar.
Mit Hilfe mindestens einer Gleichrichterschaltung, vorzugsweise einem Synchrondetektor können die aufgenommenen oder durch Gliedmaßen abgeschwächten oder verstärkten Pegel einer Auswerteeinrichtung zugeführt werden, z.B. einem Mikrocontroller mit vorgeschaltetem Analog/Digital-Konverter (ADC). Nach dessen Wandlung ergibt sich für jede Aufnahmeelektrode ein Digitalwert, der einer natürlichen, ganzen Zahl entspricht. Diese Zahl kann mit Hilfe eines Vergleiches mit einem gespeicherten Wert verglichen werden. Bei Übereinstimmung eines bestimmten Pattems, das z.B. einer bestimmten Handstellung eines Spielers entspricht, können gespeicherte Funktionen abgerufen werden. Dies kann beispielsweise eine Sprachausgabe sein.
Fig. 2a zeigt die prinzipielle Schaltungsanordnung. Die zeitliche Abfolge der Veränderung eingebrachter Gliedmaßen stellt eine Geste G dar. Diese kann in vielfältiger Form dargebracht und ebenso vielfältig analysiert und interpretiert werden.
Bestimmbare Gesten G können als sogenannte „Initialgesten" verwendet werden. Dies kann etwa ein geheimes Zeichen sein, das ein Spielkind an z.B. einer mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ausgestatteten Puppe vollführt. Erst wenn eine Initialgeste erkannt wurde, schaltet sich die Puppe erfindungsgemäß in einen Modus, etwa indem sie ausschließlich einen Dialog mit der Puppenmutti führt. Beim Weglegen der Puppe, schaltet sich dieser Modus wieder aus, sodass eine Person, welche die Initialgeste nicht kennt, von der Puppe anders „erkannt und behandelt" wird, etwa durch Weinen, Schreien oder der Aussage „ich will zu meiner Mutti".
An den das Wechselfeld erzeugenden Generator ist außerdem zusätzlich mindestens eine Demodulator- und Filterschaltung angeschaltet. Werden in das Wechselfeld Gegenstände eingebracht, die mit mindestens einem kapazitiv arbeitenden Identitätsgeber (KID) ausgestattet sind, so bilden diese z.B. durch die Hand und den Körper des Spielers kapazitiv gegen Erde einen Spannungskreis, der die ID Geber veranlasst, mit ihrer ID-Nummer das Wechselfeld zu modulieren (z.B. Amplitudenmodulation) Fig. 2b. Durch dieses Konzept wird es insbesondere möglich, beim Auflegen einer Hand auf den Bauch der Puppe und Ergreifen von Gegenständen, oder Antippen von Darstellungen eines mit einer Komplementärschaltung ausgestatteten Buches eine mit den Objekten oder den Darstellungen korrelierende Sprachausgabe durch die Puppe oder das Spielzeug zu veranlassen. Durch dieses Konzept kann über das Spielzeug ein Sprachentrainer realisiert werden durch welchen das mit dem Spielzeug spielende Kind spielerisch fremdsprachliche Begriffe und Sätze erlernen kann. Nahezu jedes Modulationsverfahren ist hierfür geeignet. Vorzugsweise und aus Kostengründen bietet sich die Amplitudenmodulation an. KID s lassen z.B. aus dem Wechselfeld versorgen und benötigen daher in vorteilhafter Weise für ihren Betrieb keine eigene Energiequelle (Batterie). Die Auswerteelektronik ist erfindungsgemäß in der Lage, Gesten G, die in Foliennähe stattfinden, und/oder eingebrachte Gegenstände, die mit einem kapazitiven ID-Geber (KID) ausgerüstet sind, zu erkennen und deren ID (Nummer) einem sog. „Regieregister" zuzuführen. Ähnlich wie bei einem Theaterstück kann hier ein Spielablauf regelrecht „inszeniert" werden indem bestimmte Ereignisse entsprechend zugeordnete Funktionen auslösen. Neben einer Ansteuerung einer Sprachausgabe V, auf die im weiteren noch besonders eingegangen wird, können auch über Ports (I/O) Aktoren gesteuert werden, die etwa Gliedmaßen der Puppe bewegen, vibrieren, Augen öffnen oder schließen oder Pumpen ansteuern, um Luft und/oder Flüssigkeiten anzusaugen oder abzugeben. Ein derartiges „Regieregister" wirkt intelligent, wenn es zusätzlich mit einem sog. Monotonieanalizer (M) ausgestattet ist. Dies ist eine elektronische Schaltung, die in Hardware und/oder Software realisiert werden kann und die feststellt, wie oft eine Geste wiederholt wird. Dazu wird zwischen zwei Handpositionen der zeitliche Abstand gemessen und beim Wiederauftreten ein Zähler (M) aktiviert. So kann beispielsweise festgestellt werden, ob ein Spielkind die Puppe an einem Fuß einmal, zweimal, dreimal oder mehrmals kitzelt. Abhängig von der Auswertung des Monotonieanalizers M kann das Regieregister nun eine Art „Intensitätsauswertung" vornehmen und die Sprachausgabe entsprechend ansteuern. Ein leichtes Kitzeln wird die Puppe kichern lassen. Ein weiter anhaltendes Kitzeln wird die Puppe zum Lachen bewegen. Wird das Kitzeln noch weiter ausgeführt, wird die Puppe vor Vergnügen quieken bis sie bei anhaltender Betätigung weinerlich wird und schließlich zu weinen und zu schreien anfängt. Ändert man dann die monotone Haltung, z.B. streicheln an der Wange, würde derselbe Vorgang rückwärts laufen bis sich das Kind beruhigt und wieder fröhlich lächelt.
Es ist möglich, die Puppe mit einem Lagesensor L auszustatten, der z.B. aus einem gekapselt eingeschlossenen Fluid, insbesondere Gel besteht (Fig. 3a+b) Je nach Haltung/Bewegung der Puppe wird dieses Gel der einen oder anderen Wechselfeldaufnahmeelektrode mehr zugeführt und sorgt dadurch für eine Unsymmetrie im MultiOperationsverstärker MOP. Auch hier schaltet sich der Monotonieanalizer (M) ein, um festzustellen, ob z.B. das Puppenkind in den Schlaf gewiegt wird. Geschieht dies längere Zeit, so wird die Schlafstufe vom leichten Brabbeln bis zum Schlafgeräusch und schließlich in ein nettes Schnarchen gewandelt. Die Puppe kann dann abgelegt werden bis sie wieder bewegt wird, dann wacht sie auf und je nach Intensitätsgrad und/oder Zufall wird sie schreien oder sich freuen. Ein dazugeschalteter Zufallsgenerator Z kann hier auch noch einige Varianten beisteuern. Damit dies alles vom Regieregister gehandhabt wird, kann softwaremäßig ein „Arrangeur" hinzugefügt werden, der die einzelnen Funktionen auswählt, die bei bestimmten Gesten G, eingebrachtes Zubehör, welches über KID identifiziert werden muss, usw. in eine bestimmte Reihenfolge bringt. Die Sprachausgabe besteht im Wesentlichen aus gespeicherten Sprachfragmenten, die der Arrangeur zu sinnvollen Sätzen anordnet. Dabei wird jedem Fragment, wie in Tabelle 1 (Fig. 6) ersichtlich, eine Variantenanzahl von Sprachfetzen (Fragmenten) zugeordnet, die es gestattet, einen Satz in vielfältiger Form wiederzugeben, um Wiederholungen bestimmter Sätze seltener auftreten zu lassen. Dies geschieht, damit das Spielzeug nicht infolge immer wieder gesprochener Sätze langweilig wird. Softwaremäßig wird der Auswerteschaltung noch ein Bedürfnistimer B hinzugefügt, der z.B. minutenweise hoch- oder runterzählen kann, um zu vermelden, wann das Spielzeug z.B. simulierten Hunger/Durst hat oder schlafen oder spielen möchte usw. Dieser Bedürfnistimer B kann auch an eine Echtzeituhr U gekoppelt sein, um zu helfen, dass der Spieler (die Puppenmutti) abends mit der Puppe ins Bett geht und auch mit ihr einschläft und morgens (z.B. durch diese veranlasst) wieder aufwacht. Es ist möglich, über die Detektionselektroden ein Schnittstellensystem zu realisieren über welches insbesondere das Sprachvokabular, und ggf. auch anderweitige Reaktionsmustereffekte erweitert werden können. Insbesondere für die Realisierung der Sprachentrainerfunktion ist es möglich in einem externen Element, beispielsweise einem buchartigen Zubehör ein Speicherbauteil unterzubringen das als solches die Daten für ein erweitertes Reaktions-, insbesondere Sprachwiedergabemuster bereitstellt.
Der Arrangeur hat Zugriff auf die Sprachausgabe V. Dies sind gespeicherte Sprachfragmente (z.B. Kinderstimme), Phrasen und auch Geräusche wie lachen, weinen, schreien, plätschern, schlucken, glucksen, rülpsen usw., wie sie für Kleinkinder typisch sind. Ein Soundmischer (Mixer X) kann neben Herzschlaggeräuschen auch Musik einspielen, die etwa wie von einer Spieldose klingt (Einschlafhilfe) oder auch z.B. moderne MP3 Musiktitel oder Geschichten usw. Dies ist besonder vorteilhaft um das Spielzeug gelegentlich mit neuen Inhalten aufzufrischen. Aus diesem Grund ist vorzugsweise eine Speichereinrichtung vorgesehen, die von externen Quellen, wie z.B. CD-Rom oder dem Internet, Inhalte downloaden kann (bekannte serielle Verfahren).
Autokalibrierυng der Elektronik
Die Sensorschaltung für die Gestenkontrolle nimmt dem Pegel des Wechselfeldes, das von der Emitterfläche stammt, gleichsam auf bis aufgrund der Biegsamkeit der Folie die Abstände unter Umständen verändert werden. Auch wenn ein Spielzeug, z.B. eine Puppe, im Arm gehalten wird, können sich diese Felder verändern, was sich interpretieren lässt. Es ist danach aber möglich, einen Offset zu bilden und diesen von den eingegebenen Werten zu subtrahieren, sodass wieder ein E-FeId mäßiger Gleichgewichtszustand hergestellt wird. So ist es möglich, dass eine Puppe etwa im Arm gehalten werden kann und trotzdem merkt, wenn sie am Fuß gekitzelt wird. Allerdings kann das Regieregister andere Funktionsnummern generieren und verarbeiten, als wenn diese Puppe z.B. auf dem Tisch oder in einem Puppenbettchen liegt. Auch dies soll ein soziales Verhalten trainieren und fördern.
Das Real-World-Interface RWI Die erfindungsgemäße Elektronik umfasst vorzugsweise Ein- und Ausgänge, um Aktoren zu steuern. Dies können Elektromotoren, Pumpen, Piezogeber und alle bekannten elektrisch ein- und ausschaltbaren Aktoren sein. Ebenso ist es möglich, pneumatische oder hydraulische Systeme zu verwenden, die sich elektrisch ein- und ausschalten lassen. Die einfachsten Aktoren können Leuchtdioden sein (LED) oder Pumpen, die Luft und/oder Flüssigkeiten ansaugen und abgeben können. Es können auch andere Sensoren oder Schalter abgefragt und deren Werte für das Spielgeschehen benutzt werden.
Phrasen und Geräusche
Vorzugsweise liegen in einem Speicher bestimmte Sprachphrasen liegen bereit und können durch den Arrangeur des Regieregisters der Auswerteelektronik (z.B. ein Mikrocontroller, FPGA, DSC, usw.) aufgerufen und über einen Verstärker an mindestens einen Lautsprecher hörbar gemacht werden (Fig.S). Aus einzelnen Phrasen lassen sich ganze Sätze bilden. Diese Sätze und deren Bildung können Funktionen des Regieregisters sein. Zusätzlich können aber Varianten auftauchen. So ist z.B. die sprachliche Aussage eines Puppenbabys, dass es etwas trinken müsste, nach Tabelle 1 (Fig.6) durch den integrierten Zufallsgenerator Z variabel gestaltet. Ein und derselbe Satz kann sein: „Baby will Fläschchen" oder „Peterle muss trinken" oder „ich will Milch" usw. Erfindungsgemäß werden also im Sprachspeicher Wortfamilien gebildet, die sinngemäß zusammenpassen und durch einen Zufallsgenerator Z ausgewählt und mittels der Hilfe des Arrangeurs in einen Satz gebildet und ausgesprochen werden. Zusätzlich sind in diesem Speicher noch Geräusche vorhanden, die über den Mischer X ebenfalls zur Ausgabe gebracht werden können. Diese Geräusche sollen aus dem kindlichen Umfeld stammen und können Emotionen darstellen (lachen, weinen, schreien, oder andere Körpersignale wie rülpsen usw.) Die Auswahl der Phrasen geschieht über einen sog. Parser. Da das Regieregister nur Funktionsnummern und (vorzugsweise einbuchstabige) Befehle enthält (Tabelle 2 Fig. 7), müssen diese über den Arrangeur angeordnet werden. Dies geschieht über einen Satzbildner, der im Wesentlichen ein Speicherplatz ist, der, wenn er mit den entsprechenden Sprach/Geräuschfragmentnummern gefüllt ist, die dazu gehörigen Worte aus dem Sprachspeicher entnimmt und über den Mischer und Verstärker ausgibt.
Es ist möglich, diesen Satzbildner auch extern zu laden, um Sätze von außen einzuleiten, zu arrangieren und/oder zu triggern. Beispielsweise können die erwähnten, erfindungsgemäßen, kapazitiven ID-Geber (KID) eine derartige Folge bei Annäherung an das elektrische Wechselfeld der erfindungsgemäßen Sensorschaltung eingeben und dies einen Sprachsatz und/oder eine Aktion zur Folge haben. So könnte ein KID mit Sensoren ausgestattet sein, z.B. um die Temperatur zu messen. Ein Fläschchen (mit KID) z.B. könnte demnach einen warmen (aufgewärmten) oder kalten (gekühlten) Inhalt vorweisen. Bei Annäherung an die Puppe würde das Wechselfeld der in ihr erfindungsgemäß vorhandenen Schaltung den KID (z.B. mit Temperatursensor versehen) aktivieren. Dieser würde den Sensorwert in Form einer Folge „warm" oder „kalt" übermitteln und das Baby könnte dann sprechen „die Milch ist kalt" oder „die Milch ist zu heiß" usw. Damit kann auch mit dem Zubehör der Spielanreiz wesentlich gesteigert werden, ebenso wie der Verkauf/Kauf von Zubehör. Eine Puppe kann auch selber mit mindestens einem KID ausgestattet werden um bei Annäherung an eine zweite erfindungsgemäße Puppe (z.B. als Bruder oder Schwester) erkannt zu werden und/oder in dieser bestimmbare (oder zufällige) Funktionen auszulösen.
Syntax und deren Interpretation im Regieregister
Mit Hilfe einfacher Befehle soll die Steuerung erfolgen. Für jede Funktionsnummer, die durch Gesten, Spracheingabe, eingebrachte Gegenstände (KID) usw. erzeugt wird, kann das Regieregister mindestens eine Sequenz beinhalten, die sowohl die Sprachausgabe (über den Arrangeur und Satzbildner) als auch das Real Word Interface (Eingabe- /Ausgabebefehle) I/O beinhaltet. Ferner können und sollen Zufallswerte, Intensitätswerte und andere Zählerstände bearbeitet und auch verändert werden können. Dabei wird eine Mnemonik ähnliche Syntax verwendet, sodass die Umsetzung auf einem MikroController ohne großen Aufwand erfolgen kann. Dazu ein Beispiel: Der Befehl „V10Z15" würde die Sprachausgabe veranlassen, eine Phrase oder ein Geräusch zufällig vom Speicherplatz 10 bis 15 auszuwählen und auszugeben. Der Befehl „V20B25" würde, je nach I-Stand des Bedürfniszählers ß, einen der Sprachausgabesätze von 20 bis 25 auswählen und sich danach erhöhen (/ = der Intensitätszähler, ΛT=Monotonie Analyzer, Z=Zufall usw.). Tabelle 2, Fig. 7 zeigt beispielhaft einige Befehle und deren Funktion, auf die ein Regieregister reagieren kann.
Der erfindungsgemäße Lage/Bewegungs-Sensor
Dieser hat z.B. Herzform (Fig. 3a), damit das darin enthaltene Gel je nach Haltung (Lage) der Puppe in die eine oder andere Kammer entweichen kann (Fig. 3b). Es ist möglich, den Lagesensor L in der Nähe der Feld aufnehmenden Elektroden unterzubringen oder eigene Elektroden in seiner Nähe zu positionieren, die ein eigenes Lage abhängiges Signal aus dem speisenden Wechselfeld generieren. Über das ungefährliche, enthaltene Gel kann dynamisch auch die Bewegung der Puppe gemessen und durch die angeschaltete Elektronik ausgewertet werden. Die Konsistenz des Gels kann sich auch temperaturbedingt verändern, um zusätzliche Aussagen treffen zu können. Die Schaltung enthält ggf. einen Temperatursensor, um die Umgebungstemperatur feststellen zu können und im Spielgeschehen zu berücksichtigen.
Die Figuren Fig. 3a und 3b zeigen das Wirkprinzip. Anders als bei Beschleunigungsmessern kann hier auch das statische Verhalten ermittelt werden, gleichsam das dynamische. Eine erste erfindungsgemäße Ausführung
Eine Folienschaltung (Fig. 4), die wie die etwas verkleinerte Silhouette eines Puppenbabys aussehen kann, ist aus einem leitendem Material gefertigt, welches Wechselfeldemitter- und Detektorflächen bilden kann. Zusätzlich ist die Detektorelektronik und die Auswerteelektronik in Form von elektronischen Bausteinen auf dieser Folie aufgebracht, ebenso wie der hermetisch abgeschlossene Lagesensor, in dem sich eine Flüssigkeit und/oder ein Gel befindet (Fig. 3a). Diese Folie wird beim Zusammenbau der Puppe z.B. einfach in diese eingelegt. Es kann auch die Möglichkeit der Aufnahme einer Batterie oder eines Akkumulators vorgesehen werden. Letzterer kann direkt durch Steckverbinder oder induktiv, z.B. durch Einlegen der Puppe in das Puppenbett, aufgeladen werden. Hier bieten sich zahlreiche Möglichkeiten an. Unter dem Lagesensor kann eine blinkende LED angebracht werden, die den Herzschlag durch den Stoff der Puppe als leichtes Leuchten sichtbar machen kann. Zusätzlich kann der Herzschlag auch ein Geräusch des Sprachspeichers sein, der über den Mischer X ständig eingemischt wird. Der Herzschlag kann sich nach dem Emotionsverhalten der Puppe von schnell nach langsam ändern (analog, „Aufregung" bis „Tiefschlaf"). Zur Ausgabe von Sprache und/oder Geräuschen ist mindestens ein Verstärker mit Lautsprecher vorgesehen. Mehrkanalige Ausgabe ist ebenso möglich.
Die elektronische Schaltung kann auch auf herkömmlichem Platinenmaterial oder anderweitig untergebracht werden. Die Sensorpunkte können auch mit Hilfe von Draht an die entsprechenden Stellen gebracht werden oder selber kapazitive ID Geber sein, d.h. sie brauchen innerhalb der Puppe nur kapazitiv von Wechselspannung (E-FeId) durchflössen werden und benötigen dann keinen Anschluss.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
Quiz Modus
Es ist möglich, dass das Spielzeug (z.B. eine Puppe) Sprachtexte enthält, die ein Fragespiel (Quiz) darstellen können. Der Spieler kann auf die Fragen, zum Beispiel mit Gesten, antworten. In die Elektronik bzw. deren Software lässt sich leicht eine Punktezählersteuerung einbauen, welche über das erfindungsgemäße Regieregister betrieben wird. Alters- und Schwierigkeitsstufen sind anpassbar. Es ist auch möglich, an das Regieregister einen Spracheingabebaustein anzukoppeln, sodass für bestimmte, gesprochene Aussagen Funktionsnummern im Regieregister vorhanden sind, die die dazugehörigen Funktionen bei Spracheingabe und/oder Gesten auslösen können.
Es ist auch möglich, beispielsweise ein kleines Buch mit einer KID-Schaltung auszustatten, wird dieses Buch in den Bereich der Puppe verbracht erkennt die Puppe anhand der durch die buchintegrierte KID-Schaltung generierten Signale, welche Seite gerade aufgeschlagen ist und kann z.B. einen zugeordneten Text absprechen oder Fragen stellen. Die Beantwortung kann z.B. durch Zeigegesten erfolgen. In dem Buch kann beispielsweise eine Birne und ein Apfel dargestellt sein, auf die Frage „wo ist der Apfel" kann das Spielkind mit dem Finger auf den Apfel zeigen. Hierbei koppelt es mit erhöhter Intensität ein Signal aus der KID-Schaltung in den Empfangsbereich der Puppe ein. Die Puppe kann dann eine Antwort geben. Für richtige oder falsche Aktionen des Spielkindes kann eine Vielzahl verschiedenster sinnvoller Antworten bereitgehalten werden die z.B. nach dem Zufallsprinzip, oder unter Berücksichtung weiterer Kriterien, (z.B. Uhrzeit) generiert werden können. Dieses Konzept kann auch für anderweitige Spielformen eingesetzt werden.
„Sing-a-long" Modus
Die erfindungsgemäße Schaltung kann einen Filter im Sprachbereich (300 bis 3400 Hz) aufweisen, mit dem die KIDs abgefragt werden, kann hier auch - durch Anschluss eines Mikrophons - Sprache und Geräusche eingegeben werden. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, eine Sequenz zu singen (z.B. „Hänschen klein"). Durch den Filter werden nur die Grundtöne ermittelt. Die in der Elektronik vorhandene Frequenzauswertung kann die Noten und deren Längen feststellen und mit Hilfe des Regieregisters gespeicherte Singgeräusche („lalala", „sum sum", usw.) mit oder nach der sprachlichen Liedeingabe ausgeben. So erscheint es, als wenn das Spielzeug (die Puppe) „mitsingt oder mitsummt", wenn ihm/ihr etwas vorgesungen wird. Es ist auch möglich, derartige Sequenzen zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt zu wiederholen. Hierzu stellt die Erfindung Speicherplatz bereit. Ist dieser gefüllt, können auch bestimmte Liedsequenzen „vergessen" werden und müssen neu trainiert werden. Es ist möglich, aus mehreren Spielzeugen einen Chor zusammenzustellen, wobei die einzelnen Spielzeuge, insbesondere Puppen und Tiere durch ein vorzugsweise in jedem Spielzeug hinterlegtes Koordinationsprogramm hinsichtlich Synchronität und Tonlage, ähnlich wie bei einem dynamischen Netzwerkadressensystem aufeinander abgestimmt aktiv werden. Der Signaltransfer zwischen diesen Einzelspielzeugen erfolgt vorzugsweise unter Nutzung der Elektrodensysteme auf feldelektrischem Wege. Es ist auch möglich, für einzelne Spielzeuge Reaktionsmuster oder Sprachsequenzen vorzuhalten die bei Präsenz weiterer entsprechender Spielzeuge oder Zubehör sinnvoll wiedergegeben werden können.
Alarm Modus
Sollte das Kind nachts im Schlaf aufwachen und weinen, so kann dies (über die eingebaute Uhr) U und das Mikrofon festgestellt werden und die Puppe kann „versuchen", das Kind zu „beruhigen". Mindestens ein Timer (ß, U oder T) kann zu bestimmten Zeiten Funktionsnummern im Regieregister aufrufen, etwa um eine Weckfunktion darzustellen oder das Kind/ den Spieler an bestimmte Termine zu erinnern. Das erwähnte Mikrophon kann auch Schallpegel aufnehmen, sodass sich die Puppe „beschweren" kann, wenn es zu laut ist oder „einschläft", wenn es zu leise ist usw. Eine weitere, beispielhafte Verwendungsmöglichkeit
Es ist möglich, die beschriebene Elektronik in Form eines etwa Münz-großen Gerätes auf einem Tisch zu platzieren und beispielsweise mit einem Computer oder einer Spielekonsole zu verbinden (z.B. USB oder Gampepad-Eingang). Gesten z.B. mit der Hand und/oder eingebrachte KID (kapazitive Identitätsgeber) erzeugen wiederum Funktionsnummern, die dem Rechner mitgeteilt werden. Ein dort installierter Treiber, der auch ein erfindungsgemäßes Regieregister enthalten und betreiben kann, wandelt diese in Spielbefehle um, die beliebige Computerspiele verstehen können, die auch herkömmlich mit Gamepad, Maus, Tastatur oder Joystick bedient werden können. Somit ist es möglich, nahezu jedes Computerspiel mit Hilfe von Gesten zu steuern, was mit Sicherheit interessant ist . Das externe im PC im Treiber installierte Regieregister kann neben Mausfunktionen und Tastenkombination auch noch Repeat- und Delay-Informationen enthalten und die zum jeweiligen zu spielenden Spiel passen.
Es ist ebenfalls möglich, das Spielzeug direkt oder indirekt mit einem Computer zu verbinden, um Daten ein- und auszulesen. Ebenfalls ist es möglich, an einem Bildschirm Spiele zu spielen mit Gesten, die der Puppe zuteil werden, etwa richtiges Windelwickeln usw. Die Erfindung schafft eine Spielsteuerung, die es gestattet, kindliches Verhalten, emotionale Ansprache und Dialoge mit dem Spielzeug im Rahmen von sozialem Verhalten durchzuführen. Hierbei nutzt sie mindestens ein elektrisches Wechselfeld, welches durch Einbringen von menschlichen Gliedmaßen, vorzugsweise Händen und Fingern, beeinflusst wird, wobei die hiermit verbundenen Effekte dazu herangezogen werden, mit Hilfe eines Regieregisters in dem Spielzeug vorbereitete Funktionen bestimmbar oder zufällig/stochastisch zu arrangieren und ablaufen zu lassen. Dabei erscheint aufgrund der großen Variationsvielfalt das jeweilige Spielzeug als intelligenter Dialogpartner. Die Schaltung ist vorzugsweise auf einer Folie untergebracht, damit diese sich leicht in ein bewegliches Spielzeug (z.B. Puppe) einbringen lassen kann und dort weitgehend zerstörungsfrei verbleibt. Eine besondere Ausführung der Erfindung kann als Eingabeinstrument für Computer- und Konsolenspiele dienen. Hierzu stellt die Erfindung die notwendigen Treiberschaltungen (Software) zur Verfügung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektronisches Bauelement insbesondere in der Art eines Bausteine geschaffen durch welches eine Vielzahl kombinierbarer sensorischer Funktionen auf besonders effektive Weise realisiert werden kann.
Der erfindungsgemäße Baustein macht es möglich, ein Sensorsystem zu realisieren durch welches auf vielfältige Weise anwenderseitige Interaktionen erfasst werden können. Die Erfindung nutzt im wesentlichen mit großer konstruktiver Freiheit gestaltbare Anordnungen flächiger Elektroden zum Aufbau und kapazitiver (Wechsel-) Felder. Ladungen, die sich zwischen diesen Elektroden oder an ihnen auf- und abbauen, können mit Hilfe von menschlichen Gliedmaßen oder der menschlichen Stimme (Elekretmikrophon) derart verändert werden, dass dies zu einer Auswirkung in dem verarbeitenden erfindungsgemäßen Grund-Baustein führt.
Figur 8 zeigt eine Elektrode E1 an der sich eine Ladung befindet, die zu einem elektrischen Feld führt, welches sich an einer anderen Elektrode E2 niederschlägt. Die dahinter geschaltete Widerstandskondensatoranordnung kann den Ladungsaufbau widerspiegeln, sodass dieser (z.B. durch einen ADC) verfolgt werden kann. Wechselladungen können Luftstrecken leichter überwinden. Deshalb ist es sinnvoll, mit Hilfe eines generierenden Bausteines G alternierende Wechselladungen zu erzeugen (Generator). Mittels einer Auswerteeinrichtung A können solche Ladungen gleichgerichtet, gemessen oder mit Hilfe von Synchrondetektoren bearbeitet werden.
Figur 9 veranschaulicht, wie menschliche Gliedmaßen zwischen zwei Punkten (P1 und P2) eine kapazitive Brücke bilden können, die sich bei Annäherung in ihrer Kapazität verändert. Gleichzeitig ist der Mensch auch kapazitiv gegen Erde gekoppelt, sodass Wechselspannungskreise entstehen können, wenn sich menschliche Gliedmaßen kapazitiv den Wechselfeldern annähern oder diese berühren.
Figur 10 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer einfachen User-Interface-Einheit (HMI) , die in der erfindungsgemäßen kombinierten Weise arbeitet. Ein Sequenzer S durchläuft z.B. die Stufen 1 bis 5. Hierbei wird ein vom Generator G generiertes Signal an diese stufenweise angeschalteten kapazitiven Elektrodenflächen gelegt, die in einer besonderen Ausprägung vorteilhafterr Bestandteil der Erfindung sind. So können beispielsweise die Elektroden K1, K2 und K3 auf kapazitivem Wege Spannungen in die Empfangselektrode E einkoppeln. Abhängig von der jeweiligen Finger- oder Handstellung eines Benutzers, entstehen dabei hinter dem Buffer B an der Diode D1 und dem Kondensator C1 unterschiedliche Gleichspannungen, die durch die Auswerteeinheit A ausgewertet werden können. Das Ergebnis kann analog oder digital weiterverarbeitet werden.
Erreicht der Sequenzer die Stellung 4, so koppelt er sein Wechselspannungssignal über einen Widerstand R an den Buffer und gleichzeitig an eine andere Koppelelektrode X. Wird an dieser ein Modulator M1 angeschaltet, so wird die Wechselspannung durch die Diode D2 gleichgerichtet und einem kleinen Bufferkondensator zugeführt. M1 kann nun mit Hilfe einer Modulationseinrichtung das Wechselfeld dergestalt modulieren, dass dieses vor und nach dem Buffer B wirksam wird und über D1 und C wiederum zur Auswertung gelangen kann. Insbesondere können hier zeitweise (mit M1 ausgestattete) Gegenstände in das Wechselfeld eingebracht werden. Dies können Signal- oder Codegeber sein oder auch Mikrophone, die Sprachsignale in das System einspeisen. Schließlich erreicht der Sequenzer die Schalterstellung 5. Dort kann er eine Spule anregen, die mit Hilfe magnetischer Kopplung einen weiteren Modulator M2 versorgen und abfragen kann. Dies ist ähnlich wie bei einem Transponder. Dabei ist die Entfernung der beiden Koppelspulen und das Modulationssignal von Bedeutung. Beides erscheint am Buffer B und kann in der Auswerteeinheit A ausgewertet werden. Bemerkenswert ist, dass der Sequenzer das vom Generator G erzeugte Signal lediglich auf Elektrodenflächen auskoppelt (von Punkt 5 abgesehen) und somit kaum Leistung verbraucht, da sich keine hochbelastenden Senken in diesen Kreisen befinden. Dies ist besonders für batteriebetriebene Systeme von großer Bedeutung.
Die zuvor beschriebenen Modulatoren M1 und M2 können einfache Oszillatoren sein, die sich auch durch externe physikalische Größen verändern lassen und somit als Sensoren wirken. Die Veränderung kann sich in der Frequenz, in der Amplitude oder im Dutycycle oder in einer Kombination auswirken. Nahezu jede physikalische Größe lässt sich hiermit in vorteilhafter Weise drahtlos in das unter Einschluss eines Wechselfelds realisierte erfindungsgemäße Sensorsystem einbringen und vom Buffer B und der Auswerteeinheit A verwenden, ohne dass hierfür besondere Schaltungsmaßnahmen notwendig sind. Insbesondere ist die Koppelstelle X besonders flexibel, da eine nahezu beliebige Anzahl unterschiedlicher Modulatoren hiermit bedient werden können.
Figur 11 zeigt, ein Konzept über welches man über den kapazitiven Koppelflächen K1, K2, K3 auch einen Beutel mit einer gelartigen Flüssigkeit erfassen kann. Durch Bewegung wird die Flüssigkeit und damit das Dielektrikum zwischen den Koppelflächen hin zur Koppelfläche E verändert. Somit lassen sich Beschleunigungen, Verzögerungen und lageabhängige Prozesse sehr einfach darstellen. Es ist sogar möglich, dies in Kombination mit einer menschlichen Hand (oder anderen Gliedmaßen oder Gegenständen) zu tun und somit lage- und gestenabhängige Situationen gleichzeitig zu erfassen.
Das besagte Gel könnte sich auch durch optische oder thermische Einwirkung in seinen Dielektrizitätseigenschaften verändern, was feststellbar ist. Es ist auch möglich, in das Gel kleine Metallpartikel einzubinden, sodass dieses auch auf von außen stammende Magnetfelder reagieren kann, was durch die erfindungsgemäße Schaltung dann ebenfalls einfach nachweisbar ist, wobei die läge- und beschleunigungsabhängigen Eigenschaften des Gels erhalten bleiben. Auch dies ist ein durch das erfindungsgemäße Konzept erreichter Vorteil.
Es ist möglich, eine derartige Schaltung auf einfache Weise in einem Spielzeug unterzubringen. Dieses Spielzeug kann dann vom Benutzer an mehreren Stellen berührt oder durch Annäherung gesteuert werden. Es ist ferner möglich, die Lage des Spielzeugs zu detektieren, ohne hierzu besondere, zusätzliche Schaltungsmaßnahmen zu benötigen. Auch können die mit den Modulatoren ausgestatteten, kapazitiven oder magnetischen Bausteine an das Spielzeug angenähert werden. Sobald diese vom Wechselfeld durchflössen sind, wird die Wechselspannung gleichgerichtet und die Modulatoren angeregt, das Wechselfeld zu modulieren. Der erfindungsgemäße Buffer B kann dies der Auswerteeinheit A zuführen. Es ist auch möglich, eine Art Ansteckmikrophon an dem Spielzeug anzubringen, um "mit dem Spielzeug zu sprechen". Dieses Mikrophon kann danach wieder entfernt werden. Es benötigt weder Batterien noch besondere Kontaktierungsmaßnahmen. Es muss lediglich vom kapazitiven (oder magnetischen) Wechselfeld durchflössen werden und eine Möglichkeit der kapazitiven Rückführung (z.B. Ground) vorweisen. Dies kann mit Hilfe von kapazitiven Koppelflächen einfach geschehen.
Das erfindungsgemäße Konzept erlaubt es auch größere Flächen mit Wechselfeldern zu beaufschlagen. Eine weitere beispielhafte Anwendung zeigt dies in einem Verkaufsregal. Hier können an verschiedenen Stellen, nahe an den zu verkaufsfördernden Artikeln, die besagten Modulatoren M1, M2 angebracht werden. Bei Annäherung menschlicher Gliedmaßen entsteht durch einen kapazitiven Bezug gegen Masse eine Spannung, die in den Modulatoren bewirkt, dass diese arbeiten und etwa eine ID aussenden, die von dem als Server arbeitenden Buffer B und der Auswerteeinheit A festgestellt werden können. Somit lässt sich ermitteln, welches Produkt einen Kunden interessiert. Ein dazu passender Werbefilm könnte z.B. auf einem in der Nähe angebrachten Bildschirm dargestellt werden.
Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, mit Hilfe einfacher Schaltungsmaßnahmen sehr kostengünstige, multisensorische Systeme herzustellen, die insbesondere auf menschliche Gesten, Stimme oder andere Signale reagieren (HMI). Im wesentlichen besteht die Schaltung aus einem Sequenzer S, einem Generator G , einem Buffer B und einer Auswerteeinheit A. Die Anzahl der kapazitiven Elektroden, die für die Erfindung wesentlich ist, lässt sich durch die Schaltstufen des Sequenzers nahezu beliebig bestimmen.
Es ist möglich, in die vom Generator G erzeugten Wechselfelder Modulatoren einzubringen, die das Wechselfeld gleichrichten und mit der so gewonnenen Gleichspannung Modulationsschaltungen betreiben, die das Wechselfeld wiederum modulieren können. Dies kann durch Impedanzwechsel oder durch Beaufschlagung von Frequenzen beliebiger Art, insbesondere einem Sendebetrieb auf einem zum Erregerband versetzten Frequenzband geschehen. Es ist auch möglich, dass die Modulatoren keine eigenen Oszillatoren besitzen, sondern die aus dem Generator gelieferte Trägerfrequenz hinunter teilen oder mit Hilfe von PLL Stufen derart erhöhen, dass dadurch eine Funkabstrahlung an einen Empfänger möglich ist.
Die Schaltung enthält mindestens einen einfachen Buffer B, mindestens eine einfache Gleichrichtung D1 und mindestens eine einfache Auswertung A. Dies kann beispielsweise ein Analog/Digitalkonverter (ADC) sein. Es ist auch möglich, komplexere Auswertemöglichkeiten analog und/oder digital zu beaufschlagen.
Figur 12 zeigt einen als Puppen-Einlage ausgeführten und durch eine flexible Leiterbahn gebildeten, Elektrodenträger. Dieser Elektrodenträger umfasst eine Bauchelekrodeneinrichtung 10 die in eingebautem Zustand im Bauchbereich der Puppe angeordnet ist und neben einer Detetektion einer Annäherung einer Hand oder eines Fingers an den Bauchbereich auch eine zumindest grobe Bestimmung der räumlichen Lage der Hand oder eines Fingers gegenüber dieser Bauelektrodeneinrichtung 10 ermöglicht. Über diese Bauchelektrodeneinrichtung kann insbesondere eine Fingergestenerfassung bewerkstelligt werden. Weiterhin umfasst der Elektrodenträger eine Kopfelektrodeneinrichtung 11 die bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel Elektroden EE1 , EE2, EE3, EE4 und EE5 umfasst. Über diese Kopfelektrodeneinrichtung 1 1 können Berührungen des Puppenkopfes hinsichtlich des Ohr, Nasen-, Mund-, und Stirnbereichs aufgelöst erfasst werden.
An den Elektrodenträger ist weiterhin eine obere Armelektrodeneinrichtung E12 angebunden die als solche Elektroden EA1 , EA2, EA3 sowie Handelektroden EA4 und EA5 umfasst. Über diese Elektroden können Berührungen der entsprechenden Schulter-, Arm- und Handbereiche erfasst werden. Die Handelektroden EA4 und EA5 können so angesteuert werden, dass durch diese eine Feld-Überbrückung durch ein an die Hand angenähertes, oder von dieser ergriffenes Objekt besonders wirkungsvoll festgestellt werden kann.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Elektrodenträger auch eine Beinelektrodeneinrichtung 13 über welche Berührungen, oder Annäherungen an den Schenkelbereich, den Schienbeinbereich und den Fußbereich erfasst werden können. Hierzu ist die Beinelektrodeneinrichtung 13 mit Beinelektroden EB1 , EB2 und EB3 ausgestattet.
Die vorgenannten Elektrodeneinrichtungen sind über Schaltungsorgane die vorzugsweise unmittelbar an dem Elektrodenträger angebracht sind ansteuerbar. Die Ansteuerung kann so erfolgen, dass über diese Elektrodeneinrichtungen das Anliegen eines modulierten elektrischen Feldes feststellbar ist. Weiterhin ist es möglich, diese Elektrodeneinrichtungen sukzessive mit einem Spannungsgenerator zu verbinden, um über diese Elektrodeneinrichtungen temporär elektrische Wechselfelder zu generieren. Das Sensorsystem kann so aufgebaut sein, dass durch dieses auch eine feldelektrische Überbrückung zwischen bestimmten Elektroden des Elektrodensystems erfasst werden kann.
Vorzugsweise ist an den Elektrodenträger eine Schaltung ASC angebunden über welche die Spannungsbeaufschlagung der einzelnen Elektrodenabschnitte und die Erfassung der Eingangssignale bewerkstelligt wird. Diese Schaltung ASC ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die durch diese erfassten Ereignisse über eine Anschlussleitung 14 als digitale Signale einer weiteren Puppensteuerung zur Verfügung gestellt werden können. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Anschlussleitung 14 als Teil des Elektrodenträgers ausgeführt und umfasst einen Flachkontaktabschnitt 14a.
Der Elektrodenträger ist derart ausgebildet, dass die Kapazität eines unter Einschluss des jeweiligen Elektrodenabschnitts gebildeten Kondensatorsystem spezifisch feststellbar ist. Dies wird insbesondere ermöglicht, indem jedem Elektrodenabschnitt eine Elektrodenkennung in Form einer natürlichen Zahl oder einer Aktivierungszeit zugeordnet ist. Durch dieses Konzept wird es möglich, entweder die Zeit für eine Elektrodenspezifische Zyklenzahl, oder die Zyklenzahl für eine elektrodenspezifische Zeit zu bestimmen.
Auf dem Elektrodenträger ist vorzugsweise wenigstens eine Sequenzerschaltung SC angeordnet über welche sukzessive die einzelnen Elektrodenabschnitte EA1 , EA2
EE1... , EE5 in den Detektionsschaltkreis eingebunden werden können. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind 24 Elektrodenabschnitte vorgesehen. Die Detektionszyklenzahl liegt im Bereich von 700 bis 1200 Zyklen. Die einzelnen
Elektrodenabschnitte EA1 , EA2 EE1... , EE5 können damit Durch Zyklenzahlenwerte mit einem Zahlenwertabstand von 50 Zyklen spezifiziert werden.
Dem Elektrodenabschnitt EA1 ist beispielsweise die Zyklenzahl 700 zugeordnet. Sobald diese Zyklenzahl erreicht ist erfolgt eine Weiterschaltung des Schwingkreissystems an den Elektrodenabschnitt EA2, eine erneute Weiterschaltung erfolgt dann beispielsweise bei der für EA2 spezifischen Zyklenzahl 750. Dieser Weiterschaltvorgang wird sukzessive über alle Elektrodenabschnitte EA1 , EA2 .... , EE1... , EE5,... EB3 vorgenommen, bis sukzessive sämtliche Elektrodenabschnitte über die Sequenzerschaltung SC jeweils für die Abschnittsspezifische Zyklenzahl kurzzeitig angeschaltet waren. Zwischen der Weiterschaltung erfolgt vorzuggsweise ein Delay mit einer vorbestimmten Zeitdauer oder Leer-Zykluszahl. Es ist auch möglich, über die Zeitdauer des Delays, oder die Leerzykluszahl Informationen aus dem Sequenzer zu exportieren die auf vorteilhafte Weise darüber Aufschluss geben, welcher Elektrodenabschnitt vorangehend oder nachfolgend aktiv war. Da sich die Frequenz der unter Einschluss der Elektrodenabschnitte EA1 , EA2 EE 1... , EE5 gebildeten LC-Netzwerke in Abhängigkeit von bestimmten Näherungszuständen ändert, ändert sich auch die zeitliche Länge T der für die „Abarbeitung" der für jeden Elektrodenabschnitt festgelegten Anzahl von Schwingungszyklen. Diese Zeitdauer T korreliert unmittelbar mit der Kapazität eines unter Einschluss des jeweiligen Elektrodenabschnitts realisierten LC-Netzwerkes. Um einen Näherungs- oder Entfernungsvorgang zu erfassen, kann es ausreichen, lediglich die Änderung der jeweiligen Zeitdauer zu erfassen. Hierdurch ergibt sich eine ausgeprägte Unempfindlichkeit gegen Drift- und Verstimmungseffekte. Die Zeitdauer T kann als digitaler Wert unmittelbar aus einem Timer ausgelesen werden. Die Adresse des zugehörigen Elektrodenabschnitts ergibt sich unmittelbar aus dem parallel zur Zeitmessung erhaltenen Zykluszahlenzählwert eines Counters.
Auf dem Elektrodenträger können Kalibrierschaltungen, insbesondere kalibrierte Koppelkondensatoren angeordnet sein, um das Schwingungsverhalten der einzelnen über den Sequenzer angesteuerten Elektrodenabschnitte etwas anzugleichen. Die Verbindungsleitungen sind vorzugsweise als abgeschirmte Leitungen ausgeführt. Das flexible Leiterbahnenträgermaterial ist hierzu vorzugsweise mehrschichtig ausgeführt, so dass die Abschirmflächen durch parallele Decklagen gebildet werden können. Der gesamte Elektrodenträger ist vorzugsweise beidseitig mit einer isolierenden Decklage, insbesondere Deckfolie versehen, so dass keine direkte leitende Kontaktierung der Elektrodenabschnitte möglich ist. Die Elektrodenabschnitte EA1 , EA2 .... . EE1... , EE5 können auch in anderweitiger weise beschaltet werden. Insbesondere ist es möglich, Überbrückungseffekte zwischen bestimmten Elektrodenabschnitten zu erfassen. Anstelle einer Detektion einer Veränderung der dielektrischen Eigenschaften in der Umgebung der jeweiligen Elektrodenabschnitte durch Erfassung der Kapazität gegenüber Ground ist es auch möglich, die Elektrodenabschnitte geteilt, oder mit direkt benachbarter Gegenelektrode auszuführen, und damit die Kapazitätsänderung in Form einer Änderung der Feldüberbrückung zu detektieren. Auch dieser Ansatz ist in Verbindung mit dem vorgenannten Konzept der Identifizierung der Elektrodenabschnitte durch Zykluszahl, oder Aktionsdauer realisierbar.
Auf dem Elektrodenträger können mehrere Sequenzerschaltungen angeordnet sein. Diese Sequenzer können wiederum durch eine vorgeschalteten Sequenzer oder Multiplexer angesteuert werden.
Es ist auch möglich, die Ansteuerung der einzelnen Elektrodenabschnitte EA1 , EA2 .... . EE1... , EE5 durch ein paralleles, oder serielles Bussystem anzusteuern.
Insbesondere im Falle der Anwendung des erfindungsgemäßen Elektrodenträgers bei einer Puppe oder einem an ein Tier angelehnten Spielzeug ist es möglich, entsprechend mit der Berührung bestimmter Bereiche des Spielzeugs eine hierauf sinnvoll abgestimmte Sprachausgabe vorzunehmen. Bei Berührung der Nase der Puppe kann diese beispielsweise zunächst niesen und dann antworten „ Meine Nase - my nose" und dann noch einen weiteren Text wiedergeben. Die zu diesem Detektionsereignis „Nase berührt" zugeordneten Sprach- oder Klangeffekte werden vorzugsweise wie vorangehend bereits behandelt durch ein besonderes Regieregister koordiniert, so dass keine Monotonie im Reaktionsverhalten erkennbar ist.
In Figur 13 ist der prinzipielle Aufbau einer erfindungsgemäßen Schaltung mit Zykluszahl- identifizierten Elektrodenabschnitten dargestellt. Die Countfunktion zum Weiterschalten des Sequenzers kann auch durch einen Counter bereitgestellt werden der in den Sequenzer implementiert ist und aus sich heraus für den jeweiligen Anschlussport eine bestimmte Zykluszahl und ein Weiterschaltdelay vorsieht. Anstelle der Zeitdauer T ist es auch möglich, über den Strom Aufschluss über die Kapazität des jeweils aktiven Elektrodenabschnitts EA1 , EA2, EA3 zu erhalten.
Figur 14 zeigt eine Schaltungsskizze zur Veranschaulichung einer Schaltungsvariante bei welcher durch einen je Anschaltzyklus generierten Zählwert die momentane Feldeinkoppelung an eine Empfangselektrode beschrieben werden kann und ggf. zudem auch eine Frequenz- oder Datenauswertung von Signalen externer feldelektrischer Signalgeber erfolgen kann. Der Generator legt eine Sequenz auf eine Sende-Elektrode Kn und überträgt damit in Abhängigkeit von äußeren Überbrückungseffekten ein Feld kapazitiv eine Spannung in die Empfangselektrode E ein. Diese an der Empfangselektrode E anliegende Spannung wird durch den Buffer B in eine Gleichspannung konvertiert. Der über eine Diode D1 angebundene VCO wird über die vom Buffer B gelieferte Spannung betrieben und treibt den Zähler (Counter, z.B. multiplizierend). Da die Sequenz durch einen hier nicht näher dargestellten Sequenzer, oder Multiplexer zeitlich begrenzt ist, ist es möglich, einen mit dem momentanen Feldüberbrückungszustand zwischen der Sendeelektrode Kn und der Empfangselektrode E eng korrelierenden Messwert zu erhalten indem lediglich der Zähler ausgelesen und danach zurückgesetzt wird. Dieser Vorgang wird unter Einbindung eines vorgegebenen Delays zyklisch wiederholt. Anhand der sich ggf. verändernden Zählwerte kann die Bewegungsdynamik eines die Feldüberbrückung verursachenden Körpers, insbesondere Fingers erfasst werden.
Über diese System können in besonders vorteilhafter Weise auch Signale erfasst werden die durch externe Signalgeber - z.B. die hier dargestellte KID-Schaltung durch Feldmodulation bereitgestellt werden erfasst werden. Diese Daten können ggf. einer Auswertungsschaltung zugeführt, und bei Erfüllung eines Signalkriteriums ggf. direkt einer Vorstufe eines Klangwiedergabesystems, insbesondere einem Piezolautsprecher zugeführt werden.
Figur 15 zeigt eine Schaltungsskizze zur Veranschaulichung einer Schaltungsvariante bei welcher ebenfalls durch einen je Anschaltzyklus generierten Zählwert die momentane Feldeinkoppelung an eine Empfangselektrode beschrieben werden kann. Abweichend von der Variante nach Figur 14 wird hier über die Feldspannung eine Pulsweite einer Rechteckspannung geändert die einen Kondensator auflädt bis an einem Schmitt-Trigger (Comparator) ein Schaltkriterium erreicht ist. Bis zu diesem Schaltpunkt läuft ein Zähler mit einer ggf. programmierbar einstellbaren Rate. Auch bei dieser Schaltungsvariante korreliert der über den Counter bereitgestellte Zählwert eng mit der durch äußere Objekte verursachten Feldüberbrückungswirkung.
Figur 16 zeigt eine Schaltungsskizze ähnlich Figur 15 zur Veranschaulichung einer Schaltungsvariante bei welcher durch einen je Anschaltzyklus generierten Zählwert die momentane Feldeinkoppelung an eine Empfangselektrode beschrieben werden kann und analog zur Schaltung gemäß Figur 14 zudem auch eine Frequenz- oder Datenauswertung von Signalen externer feldelektrischer Signalgeber erfolgen kann.
Die vorangehend beschrieben Maßnahmen der feldelektrischen Einkoppelung externer, für die Sprachwiedergabe geeigneter Signale, Die Bereitstellung von Sprachwiedergabedaten durch ein an das Spielzug anbindbares Datenträgerelement, die verschiendensten Kombinationen der genannten Sensorsysteme, die Generierung von bestimmten Dateninhalten im Bereich des Spiezeug-Zubehörs, das Vorlesen aus Zubehörbüchern, und insbesondere die Einkoppelung von Signalen die durch Zubehör-Spielzeug bereitgestellt werden in die Puppe unter Einschluss des Spielkinds in den Signalübertragungsweg, können auch als jeweils für sich eigenständige erfindungsgemäße Lösungskomplexe angesehen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Spielzeug mit: einem Spielzeugkörper, einer Audioeinrichtung zur Wiedergabe von Audioeffekten,
- einer Speichereinrichtung zur Bereithaltung von Audiodaten,
- einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Wiedergabe von unterschiedlichen Audioeffekten, und einer Sensoreinrichtung zur Generierung mit der Annäherung eines Objekts an das Spielzeug korrelierender Detektionssignale,
- wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Wiedergabe der Audioeffekte in Abhängigkeit von den Detektionssignalen erfolgt, und
- wobei eine Schnittstelleneinrichtung vorgesehen ist über welche Signale die als solche durch Einrichtungen die in Spielzubehör eingebunden sind generiert werden jener Steuereinrichtung zugeführt, und/oder zum Zugriff zur Verfügung gestellt werden können.
2. Spielzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Hand eines Anwenders das durch die Sensoreinrichtung erfasste Objekt darstellt.
3. Spielzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung als Gestensensor ausgeführt ist.
4. Spielzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass über die Steuereinrichtung Gesten erkannt werden.
5. Spielzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesten aus Bewegungsbahnmerkmalen erkannt werden.
6. Spielzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Bewegungsbahnmerkmale Bewegungen in wenigstens zwei Raumrichtungen aufgelöst ausgewertet werden.
7. Spielzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Bewegungsbahnmerkmal die Dynamik der Bewegung aufgelöst wird.
8. Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Schaltungskomponente das durch die Sensoreinrichtung erfasste Objekt darstellt.
9. Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung eine Elektrodeneinrichtung umfasst.
10. Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Näherungsdetektion auf Grundlage quasistatischer feldelektrischer Wechselwirkungseffekte erfolgt.
11. Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Spielzeug mit Aktuatoren ausgestattet ist.
12. Spielzeug nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass über die Aktuatoren eine Arm-, Lippen, Augen und oder anderweitige Körperbewegung veranlasst wird.
13. Spielzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die veranlassten Körperbewegungen im Zusammenhang mit einem detektierten Näherungsereignis stehen
14. Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung eine Torsoelektrode umfasst.
15. Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung zwei Handelektroden umfasst.
16. Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung zwei Fußelektroden umfasst.
17. Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung eine Kopfelektrode umfasst.
18. Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung einen Lagesensor umfasst.
19. Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Elektroden als Schnittstellenelektrode fungiert, zur Einkoppelung eines ein Datentelegramm tragenden Signales.
20. Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung einen Beschleunigungssensor umfasst.
21. Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Uhreinrichtung vorgesehen ist.
22. Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnittstelleneinrichtung vorgesehen ist.
23. Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Spielzeug mit Augen versehen ist, und dass in wenigstens eines der Augen eine Kameraeinrichtung eingebunden ist.
24. Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die seitens der Kameraeinrichtung generierten Bilddaten auf einer in das Spielzeug eingebunden Speichereinrichtung gespeichert werden.
25. Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddaten einer Texterkennung unterzogen werden,
26. Spielzeug nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass nach Maßgabe des Auswertungsergebnisses der Textdaten eine Sprachwiedergabe erfolgt.
27. Verfahren zur Abwicklung einer Audiowiedergabe bei einem audiofähigen puppen- oder tierartig gestalteten Spielzeug, bei welchem über eine Sensoreinrichtung durch Annäherung einer Hand an das Spielzeug Gesteninformationen generiert werden und nach Maßgabe dieser Gesteninformationen die Audiowiedergabe koordiniert wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesteninformation aus einem dem Torsobereich vorgelagerten Bereich abgegriffen werden.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass Näherungsinformationen aus dem Fußbereich des Spielzeugs abgegriffen werden.
30. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Dynamik der abgegriffenen Sensorsignale ausgewertet wird.
31. Schaltungseinrichtung zur Realisierung einer Sensoreinrichtung zur Abwicklung von Interaktionsvorgängen bei einem an ein Lebewesen angelehnten und mit einer elektronischen Schaltung ausgestatteten Spielzeug mit:
- einer Elektrodeneinrichtung mit mehreren örtlich verteilten Elektrodenabschnitten zur Bereitstellung eines auf Änderungen der dielektrischer Eigenschaften in der Umgebung des jeweiligen Elektrodenabschnitts ansprechenden Sensorsystems, wobei eine Schalteinrichtung (Sequenzer S) vorgesehen ist über welche die einzelnen Elektrodenabschnitte der Elektrodeneinrichtung sukzessive an einen Erregerschaltkreis anschaltbar sind.
32. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anschaltung der Elektrodenabschnitte an den Erregerkreis derart erfolgt, dass die einzelnen Elektrodenabschnitte sukzessive mit einer für den jeweiligen Elektrodenabschnitt indikativen Schwingungszykluszahl mit dem Erregerschaltkreis gekoppelt sind.
33. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer für die Abarbeitung der Schwingungszyklen erfasst wird, und dass diese als mit der Kapazität des unter Einschluss des jeweils aktiven Elektrodenabschnitts gebildeten Kondensators korrelierende Größe verarbeitet wird.
34. Zubehör-Spielzeug zur Bereitstellung einer durch das Spielzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 26 erfassbaren Signalsequenz.
35. Schaltungseinrichtung zur Realisierung einer Sensoreinrichtung zur Abwicklung von Interaktionsvorgängen bei einem an ein Lebewesen angelehnten und mit einer elektronischen Schaltung ausgestatteten Spielzeug mit:
- einer Elektrodeneinrichtung mit mehreren örtlich verteilten Elektrodenabschnitten zur Bereitstellung eines auf Änderungen der dielektrischer Eigenschaften in der Umgebung des jeweiligen Elektrodenabschnitts ansprechenden Sensorsystems,
- wobei über diese Elektrodeneinrichtung eine Wake-Up Schaltung betrieben wird die bei Ausbleiben bestimmter Detektionsereignisse das Spielzeug in einen Energiesparmodus versetzt und bei einer dann mit abgesenktem Energieverbrauch mit geringerer Tatstrate durchgeführten Näherungsdetektion wieder in einen Normalbetriebsmodus wechselt.
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