玩具系统和定位系统技术方案

一种玩具系统，包括一个表面(1)，其设置有位置编码信息；以及一个玩具(2、20)设置成可移动通过所述表面(1)，所述玩具(2、20)包括至少一个传感器(4)，其读取所述位置编码信息；处理部件(3)设置为处理由所述传感器(4)读出的所述位置编码信息，以在所述表面(1)根据所述位置编码信息确定所述玩具(2、20)的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及玩具系统、定位系统，以及相关的方法。
技术介绍
有或者没有致动器驱动附件、灯和/或语言能力的动力玩具是本领域熟知的。通常它们通过马达获得动力，并构造成类似于人形、动物、车辆及其他普通游戏物品。通常，玩具的运行是被预先确定的，仅为用户设有很少改变其行为的选项，这样孩子们可能很快就觉得厌烦。认识到这点，已经记述的玩具(例如US5697829、US6012961、US6645037和US6902461)可以为儿童的独立操作而被编程。不幸的，这是一个需要抽象思维的复杂过程，以将虚拟世界的程序步骤和玩具在现实世界中的移动联系起来。这使得它们不合适许多孩子，特别是年幼的孩子。 因此，需要有一种可以被教会新“移动”及其他动作的玩具(例如，臂/头部移动、语言等)，它们可以仅仅通过孩子在现实世界中进行控制并以肢体动作表示给玩具孩子想要它做什么。这种玩具具有易接近和可被非常幼小的孩子操作的优势，并且通过使得孩子的游戏更具有变化更有趣，来持续保持孩子的兴趣。这样的玩具同样具有教育孩子的优势。孩子学习世界的一种方法是通过游戏及其他玩耍方式施加自身的设想并隐式的(implicitly)观测其行动的结果。“哑”玩具经常在这些设想中作为道具或演员，为了娱乐孩子经常会一再重复。这种重复进一步地促进了学习过程，每次设想的重复会有更多新发现。如此一种作为一个互动型的活动演员的玩具，其角色可以快速的在孩子的游戏中被教会，并一再重放该部分，支援并鼓励了学习过程。这种玩具的一个简单实例由P. A. Frei先生在US6354842中给出，其描述了一种具有运动录制和重放能力的滚动玩具(rolling toy)。在录制模式中用户推动该设备通过其身处的任何表面(例如地板)的路径，滚动其固定在下部的两个轮子。光学编码器监控每个轮子的旋转，通过内存储器以一个时间序列的形式存储这些检测到的转动以完成录制。当该玩具被设置为重放状态，主板上的处理器产生驱动信号以将电机连接轮子，以引起轮子的旋转(如通过传感器的测量)以匹配存储器中存储的转动录制的时间序列。以这种方法所述玩具的移动被复现。尽管这种方式使得儿童容易为玩具“展示”去做什么，但其具有三个关键的缺点。首先，所述用于确定玩具路径的定位方法没有基于外部参照(externalreference)。由于仅监控了轮子的旋转，所述玩具没有途径感觉其相对于环境或其它玩具的位置。这种方法阻止了创造可自主地与环境或其它玩具互动的玩具。其次，由于上文所述，从录制开始，所述玩具的定位与定向不能为所述玩具所知。在重放状态中，用户必须保证该玩具处于正好相同的起动位置和方向，否则结尾位置将不会相同。特别是对于幼小的孩子而言，这会是一个艰巨的任务，阻止了使用者之间便利交换录制。即使一个来自记录启动定向小的角偏差，也能引起玩具经过一个长路径移动到所述路径的末端时显着地偏离路线。这导致用户不抱幻想，特别是如果他们试图让两个或更多这种玩具会面(meet)或协调一致时。第三，在录制或重放期间，该玩具在轮子和地面之间打滑(slippage)，从而是很脆弱的。该打滑导致玩具所认为自己已移动的距离(根据轮的旋转)跟实际上玩具的移动距离(根据于地面)是不同的。这些误差的积累潜在地导致了在完成路径时的大误差，导致用户进一步的失望。对于以上的明显的缺点，Frei先生没有提供任何可选择的位置传感方法的建议。他建议通过利用大的10瓦电机、电池或自重来抵消打滑，但是这明显有以下缺点影响了所述玩具的轻便性，孩子在训练模式中移动玩具所需的精力，并且影响了玩具的制造、装运和存货成本。US6459955记述了一种家用清洁机器人，其使用了一个用于定位的外部参照部件。然而，记述的该部件是昂贵的，其涉及成像(例如利用建筑的顶灯或阴影作为导航的标记)，或者采用发射信号进行三角测量。这使得它们先天的不合适用于玩具。最后，US6491566描述了一队自驱动的从属机器人，其可以是通过一个中央控制器通过一个场传感器收集到的中央取得的定位感应信息控制。记述的这种利用摄影机向下拍摄的场传感器，其相应的花销使得它们先天的不合适玩具市场。此外，该专利技术整体利用一中央控制器通过用户控制多个玩具。没有记载(乃至预想)训练玩具如何行动或允许玩具利用训练特性自主活动的方法。在本专利技术涉及的方面，现有的利用编码的表面进行位置感应的技术具有若干缺陷,主要是关于实施成本。US4009377描述了窗口序列(windowing-sequences)如何可用于采用打印的条型码获得、追踪和恢复单个(一维)坐标轴，条型码反射出来的光线以诸如是光敏晶体管的传感器检测。窗口序列(a.k.a. de Brui jn序列、m序列、伪随机序列)中，W序列符号(W是窗口长度)的每一个子序列在整个序列中是独一无异的，故在该序列中具有一个独一无异的位置。因此，如果所述序列的每个符号代表一个坐标，则在该坐标的空间的传感器位置可以仅根据检测W相邻符号而判定。将位置编码印刷到表面上，并用单个光敏晶体管(或类似元件)感应它们，为位置感应玩具提供了一种潜在的可承受的解决方案，但这是假定其可以被延至二维，并假定电子线路采样并数字化所述传感器的输出的成本需要足够地低。US5442147描述了如何将一维的窗口序列合并成二维矩阵的值，二维矩阵的值可以被编码为一个打印在一表面上的正方形的着色栅格。该正方形被三个光敏兀件检测，其中每个有一个不同的滤色器，其输出通过摸拟数字转换器(ADC)数字化。该正方形必须至少用六种颜料着色(因此所述传感器的移动可以以任何方向追踪)，该摸拟数字转换器必须有合理高的分辨率，以区别并数字化反射自多彩正方形的红色-绿色-蓝色(RGB)光元素。这些因素使得对于玩具而言，其传感器和相应的电子线路较昂贵。更明显的，该方法仅能处理一个传感器的反转(相对于一个坐标轴)，至少直到该反转被确定也是如此，这样使它的制造不适于自由形式的玩耍，因为玩具的路径可以有快速地连续多次反转。US7553537和US7079112都描述了将表面上的颜色或密度用来直接将坐标位置代 码化。关键的障碍是密度或颜色的数量一定要跟编码位置的数量相同。这使标码的打印变得复杂，而且要求摸拟数字转换器具有高分辨率，以识别因颜色或密度的变化而造成的微细差别。当然，坐标空间越大，问题越严重。因此，在所述玩具移动经过表面时，特别是如果通向传感器的光的路径有任何长度偏差，则数字化的误差更容易出现，因为这将影响所述传感器的光感程度。出现这种情况的原因，可以例如是通过折曲所述玩具的底盘，这是因为玩具移动时用户的手施于其上的压力有变化。 其它的技术，例如US4686329、US5343031和US6032861，以及许多授予Anoto AB和Silverbrook Research Pty有限公司的专利,利用打印在表面的丰富内容的二维标码将位置代码化。这些都要求一个复杂的多传感器矩阵来将标码进行解码，例如，一个或多个线性传感器阵列或电荷耦合装置(CCD)以二维成像。这种传感器和电子线路处理它们的信号所需的成本，使得它们不适合本专利技术。
技术实现思路
本专利技术提供一种玩具系统和定位系统以及相关的方法，具体在下述权利要求中进行描述。附图说明本专利技术的实施例将仅通过举例来被记本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.12 GB 0919776.51.一种玩具系统，包括 一个表面，其设置有位置编码信息；以及 一个玩具，其设置成可在所述表面上移动，所述玩具包括至少一个读取所述位置编码信息的传感器、以及处理部件，所述处理部件设置为处理通过所述传感器读取的所述位置编码信息，以及根据所述位置编码信息确定所述玩具在所述表面的位置，其特征在于所述玩具具有至少一种操作模式，其中所述处理部件设置为在所述玩具被一用户在所述表面任意的移动时捕获所述玩具相对于所述表面的路径。2.一种如权利要求I所述的玩具系统，其特征在于所述处理部件设置为确定下述任何或全部项 a)所述玩具在所述表面上移动的速度； b)所述玩具相对于所述表面的方向； c)所述玩具在所述表面上移动的路径； d)所述玩具与其它在所述表面上的玩具或物件相距的距离，以及所述玩具相对其它在所述表面上的玩具或物件的方向。3.—种如权利要求I或2所述的玩具系统，其特征在于，所述玩具没有实体连接到所述表面，或在所述玩具和所述表面之间没有电连接。4.一种如前述任一权利要求所述的玩具系统，其特征在于，所述玩具相对于所述表面以无限制的方式向任何方向移动。5.一种如前述任一权利要求所述的玩具系统，还包括录制部件，其设置为记录至少一个动作录制，所述动作录制记录了所述玩具相对所述表面的路径和/或速度和/或方向。6.一种如权利要求5所述的玩具系统，其特征在于，所述玩具具有至少一个可移动的附件和/或录音部件，所述动作录制同样记录了所述附件的移动和/或所述录音部件中录有的声音。7.—种如权利要求5或6所述的玩具系统，其特征在于，所述处理部件被设置为从每个动作录制中产生至少一个作用序列，并使得所述玩具扮演所述作用序列，所述作用序列为下述任一 a)重放记录在所述动作录制中的动作；和/或 b)修改记录在所述动作录制中的动作。8.—种如权利要求5至7任一所述的玩具系统，其特征在于，所述录制部件同样设置为记录环境-数据，其与所述动作录制相联系，所述环境数据包括与任何或所有下列有关的数据 a)所述玩具的起动位置和/或方向； b)所述玩具的移动或被启动的功能； c)关于所述玩具相对所述表面或其环境或其它玩具或被动附件的特征的位置或移动数据； d)关于其它玩具或被动附件的倾向、位置、移动或功能驱动的数据。9.一种如权利要求7或8所述的玩具系统，其特征在于，所述处理部件使用所述环境数据产生所述作用序列和/或为所述作用序列产生环境数据。10.一种如权利要求8所述的玩具系统，其特征在于，所述处理部件设置为分析为一个或多个动作记录和相应的环境数据，从而产生具有相应的环境数据的作用序列，从而使一个或多个动作记录与一个或多个作用序列之间是一对一、多对多、一对多或多对一的关联。11.一种如权利要求8至10任一所述的玩具系统，其特征在于，所述处理部件设置为根据选定的作用序列的环境数据和所述玩具的相对于游戏或应用的当前环境之间所存在的关系，而自动选定作用序列作重放，从而控制所述玩具在游戏或活动中自主行动。12.—种如权利要求7至11任一所述的玩具系统，其中包括一个以上所述玩具。13.—种如权利要求12所述的玩具系统，其特征在于，每个玩具的所述处理部件保证如果另一玩具的作用序列会在两个玩具之间产生撞击时，该玩具采取规避动作。14.一种如权利要求12所述的玩具系统，其包括第一和第二玩具，其特征在于，所述玩具系统设有训练模式，期间第一玩具以被动模式运行，在被动模式中第一玩具自由地通过一用户移动，第二玩具以主动模式运行，在主动模式时第二玩具靠其自身的动力移动。15.一种如权利要求12、13或14所述的玩...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿拉斯泰尔·特里克特，
申请(专利权)人：解放顾问有限公司，
类型：发明
国别省市：