專利名稱：光控制移動式玩具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種動力化具遠距控制的移動式玩具，其裝置具人體工學及簡化的特性，適合于兒童使用。
背景技術：
遠距控制有許多類型，基于無線電波以及紅外線。這些遠距控制尤其是朝該動力化玩具的方向發(fā)送加速或方向的指令。這些指令依據(jù)本身的瞬時位置，而被該汽車所理解。然而，該使用者必須考慮該位置才能夠該控制玩具。這些典型控制完全無法被兒童接受。當該汽車由該兒童控制移動時，直覺上是向右轉，但是當該汽車返回至該兒童時，這些控制是相反的。
這些遠距控制不具反應性，不考慮玩具的路徑變化且難以調整加速度。所以有需要解決這些限制，并確定一立即由兒童所控制及適應其接受限度的直覺遠距控制。
德國專利申請第DE2006570號揭示了一種具有三個對準頂部檢測器的玩具，其中L1控制M1左引擎，以及L2控制M2引擎。該兩個引擎皆通過該玩具上的一按鈕提供恒定動力。當一檢測器變亮時，該對應引擎即停止。另一引擎則仍然運轉，所以該玩具是朝該發(fā)亮的傳感器的方向轉動。使用者必須對準傳送啟動/關閉二進制指令的傳感器。一檢測器L4放置在支撐一方向明顯的車輪，以便使旋轉較為容易。該玩具包括含有引擎的對準頂部的光傳感器。該使用者將一光束準確發(fā)射在一傳感器上，以發(fā)送該動力化車輪的停止設定關閉指令。這樣便會將該玩具轉向發(fā)亮的傳感器一側。
該玩具并不能完成如下控制檢測并跟隨由使用者光控制所投射于地面上的亮點，通過完全被定向的光傳感器，指定該推進力及方向引擎速度，將其的中心點依比例結合至這些傳感器所檢測到的該光流的亮度，但不受周圍環(huán)境的影響。
美國專利第3,130,803號揭示了一具有兩個光傳感器的汽車，這些傳感器完全被定位且傳送一與該檢測到的光流成比例的指令，以及為了沿著一亮條所產生的一軌跡而行，該汽車具有至少兩個引擎。每一傳感器上所接收的該光信號直接被增強并被傳送至不含過濾器的該引擎，以使各引擎的速度與周圍光強度及擴散范圍成比例。該路線控制該玩具的軌道，而非本身的速度。因此，該玩具不是以光學來接受遠距控制，而是具有一通過該路線所規(guī)定的軌道。此外，該玩具沒有周圍非感光范圍的一指令系統(tǒng)。
美國專利4232865號揭示了一由向上定位的玩具傳感器上調節(jié)的可見光束或紅外線光束發(fā)射脈沖波遠距控制的可移動玩具。該指令系統(tǒng)傳送一信號(兩脈沖之間的延遲)。其如同一通過該玩具來處理的預定移動指令。該使用者追著該移動玩具來干擾這些玩具的軌道。依據(jù)向上定位傳感器所接收的一調節(jié)光的發(fā)射，該玩具有一動力化移動玩具的移動遠距控制系統(tǒng)。這些移動朝該亮點位置及該汽車方向的時間延遲及強度的預定指令，而不是一依據(jù)該被接收的光流的漸進移動。
英國專利第GB1354676號揭示了一種通過在至少2個引擎上的一指令系統(tǒng)繼電器所設定的一光學、觸覺及聲音系統(tǒng)所組成的交互式玩具。
美國專利第3406481號的揭示含有被固定在一垂直輪軸上的驅動輪玩具，該垂直輪軸通過被投射于至少兩個光電接收器上的調節(jié)光束作用而被定位，該光電接收器旋轉車輪固定。該車輪以及這些傳感器自然被定位以平衡位于該兩個接收器上的這些被接收的光流。其是一種通過調節(jié)光束，以光學控制的玩具，該調節(jié)光束因此不同于周圍光。為了改變該車輪的方向，有必要改變該被調節(jié)的光源。該玩具自動地依據(jù)發(fā)送光源的該使用者而移動。該玩具不是依據(jù)一指向該目的地的光投射于該地面上的一光點。一方向系統(tǒng)由兩個光電傳感器組成，這些光電傳感器通過這些接收之間的程度差異的作用來施以動力。

發(fā)明內容
依據(jù)本發(fā)明，提供一種兒童可利用的手動控制。該控制發(fā)射一投射光點在地面上的校準光束。該控制所產生的該光點是指動力化汽車必須抵達的范圍。該汽車檢測、跟隨以及抵達該光點，其中該兒童只是規(guī)定該汽車必須通過的該軌道。
依照本發(fā)明的第一代表性實施例，該汽車包含至少驅動兩個車輪的兩個電動機，一自主電源(例如電池)，其提供該電動機控制的一電子電路，其中該電子電路在光點的相對位置上接收信息，如果該光點移開，則該電子電路在該汽車的軸內控制這些電動機以朝該光點產生的相對一側方向轉動該汽車。
在本發(fā)明的另一代表性實施例中，被投射于該汽車后端的光點控制向后移動，并隨后控制該汽車的一完全轉彎。這些傳感器于該光點的相對位置上傳送信息至這些電子電路，因此具有一光電子特性。這些傳感器檢測該光點的相對成角度方向。
該電子電路在這些電動機上工作以維持該光點的位置固定且引導該汽車。因此，該玩具依據(jù)該光點而移動。處于該光點的頻帶的這些傳感器，例如為可感應光，例如可見光，的光二極管。這些傳感器檢測面朝向它們的接收錐體中的一光點，其檢測漫射在該接收錐中的該光點的部位，以及產生一電子信號，即一電流，例如，與于該錐體中所檢測到的光流呈比例的電流。該電子電路系處理這些傳感器所傳送的這些電流，并且因此產生控制這些電動機的電流。
依劇本發(fā)明，控制這些電動機的電流與被二極管傳送的電流成比例，該處理作用像是放大。依據(jù)本發(fā)明的一代表性實施例，檢測該光點的人造及自然周圍光的感應度及所需的距離均被電子濾波器消除。
一100Hz或120Hz的特殊頻率產生該人造光環(huán)境，例如，該特殊頻率是源于該內部電性供應網(wǎng)絡的50Hz或60Hz的這些調制。該自然光環(huán)境幾乎是恒定。
如果這些傳感器具有一快速頻率響應，尤其像是光二極管，則可形成一濾波器以掩蔽100Hz或120Hz的該周圍光對該調制的影響力，以及因此區(qū)別該光點。例如3KHz的該光束的一振幅調制尤其適合于3KHz相同頻率的一接收濾波器。依據(jù)本發(fā)明，盡管是人造及自然光，但是該一濾波器能確保這些傳感器對該光點的檢測高靈敏度。該靈敏度是必要的，盡管本身的功率低，但還是可以檢測到該光束以及該光點。視覺安全裝置施加一非常低的功率，最大為0.1mW，的光束。由于該一功率，該光點的發(fā)光功率較低于該周圍光流的發(fā)光功率。


圖1為一光學遠距控制器的一橫剖面圖。
圖2為圖1的該遠距控制器的一電子電路的一實例。
圖3為圖1的該遠距控制器所發(fā)射的光的脈沖調制。
圖4為圖3的光調制的頻譜。
圖5為圖1的光學遠距控制器所控制的一汽車的結構的第一代表性實施例。
圖6為圖5的汽車的處理電子技術的示意圖。
圖7為該傳感器所傳送的信號以及驅動電動機的信號。
圖8為處理電子技術的帶通濾波器的一頻譜。
圖9為該汽車結構的完整示意圖。
圖10為圖9中汽車的該處理電子技術。
圖11為圖9中汽車的一剖面。
圖12為二極管的光的調制。
圖13為調制光的對應電子技術。
圖14為檢測及處理光調制的配置示意圖。
圖15為傳感器信號以及供這些電動機的PWM信號示意圖。
圖16為光學遠距控制汽車的另一代表性實施例示意圖。
圖17為欲處理信號的替換電路組合。
圖18為光點的產生。
圖19及圖20為光電部件的另一代表性實施例。
圖21為長及短范圍的光點的一平面圖。
圖22為含有傳感器接收信息的汽車的側面透視圖。
具體實施例方式
一光學遠距控制11顯示于圖1中。該光學遠距控制11包含至少一針對一自主操作的電池15、一信號發(fā)送二極管13、一校準透鏡12、以及一開關16。二極管13可于可見光譜，例如紅色，的范圍內發(fā)送信號。藍色、綠色、黃色、或白色也適當，例如，紅外線亦可使用于許多應用，不一定要看見該光束。該二極管13幾乎被定位于該透鏡12的焦點處，因此具有本身的光束，該光束被集中于一投射一光點達數(shù)公尺的平行光束。
本發(fā)明的一代表性實施例保護該使用者免于受到視覺目眩的任何危險，因本發(fā)明保證該光束僅能朝地面方向發(fā)射。在該代表性實施例中，該二極管13的電源供應電路被一對斜度及重力靈敏的電流接觸器關閉，例如是一球接觸器17。當該接觸器向下傾斜時，該接點即瞬間關閉。因此，直接面朝該光束是不大可能的。這種控制檢測本身的人體工學以及本身的自主控制，通過有條件的釋放被改善。這些電池被防止不當使用。
依據(jù)靈敏度而改善的本發(fā)明的另一代表性實施例，該二極管的強度被一振蕩調制電路14的作用調制。
圖2以電路圖解方式說明該電路的一代表性實施例，其中圖3顯示該電路的輸出信號，以及圖4顯示對應光譜。
在圖2的組件24中，該調制器例如是被一555類型的振蕩電路及一測定該振蕩頻率的電容器C1所構成，該555類型的振蕩電路被兩個電阻器R1及R2調制。例如，一3KHz的頻率是不排除的。
在圖2的組件23中，該電場發(fā)光發(fā)送二極管被一MOS晶體管M1控制，組件27為該球接觸器以對地方式關閉該接點，組件26為電位計接觸器關閉該電路及控制該光束的平均電位，以及組件25為電池。
該光強度與被施加于圖1的觸發(fā)器16及圖2的觸發(fā)器26上的該壓力呈比例變化。
圖3顯示調制器24所具備的該控制所發(fā)射的該瞬間光強度。其是垂直地于圖4的該對應光譜中所顯示的一3KHz頻率處被調制。
圖5顯示一被該遠距控制所控制的汽車實施例。該汽車包含至少兩個以角度被定位于該前方處、或該駕駛座內部、窗戶后方的接收二極管56及57、一自主電源，如一電池59、兩個分別控制一車輪52的獨立電動機54及55、以及一處理電子電路58。
電動機54接收一控制電流或電壓，該電流或電壓與接收于二極管57上的光強度成比例，因為傳感器的光學范圍中的該光點的一小部份存在著，因此產生該強度。
電動機55接收一控制電流或電壓，其與被接收于二極管56上的光強度成比例，因為傳感器的光學范圍中的該光點的一小部份存在著，因此產生該強度。依據(jù)本發(fā)明，該補償自動作用使該汽車跟隨該光點而行。
本發(fā)明的一非限制的代表性實施例包含一如圖6中所說明的處理電路。在第一形式中，該電路僅包含組件61、65、66。組件61代表該兩個接收二極管的其中之一，其產生一與被接收的光強度成正比的電流，以及組件65代表對邊上的電動機。其被一與其的控制晶體管M1的柵電壓成比例的電流來回經過。柵電壓與電阻器R14中的組件61所傳送的電流成比例。組件65中的該Md電動機因此按被接收于二極管1上的光比例控制，源66，即一電池，提供電壓V1。
在另一代表性實施例中，一電流前置放大器62提高該接收器的靈敏度。例如，其通過一雙極晶體管Q8提供。
在另一代表性實施例中，只有在光點的調制頻率處被調整的光被放大，例如，若是該遠距控制的調制頻率，則放大為3KHz。該區(qū)別通過一被設定為組件63中的該頻率的濾波器來完成，一濾波器具有一′Rauch′結構，該結構的波段及優(yōu)點被與電容器C1，C2有關的電阻器R1、電阻器R6、以及最終被運算放大器U1調整。
在另一實施例中，一第二濾波電位64通過一由R15及C6所構成的結構單一的高通濾波來抑制人造光的頻率，例如50Hz，通過二極管D2的輔助，將位于3KHz唯一頻率處的該信號整流，最后將電壓Vs比作為一臨界電壓Vref。通過該比較，產生一與該PWM成比例的方波信號，用于一無負載損耗的電動機變化器的傳統(tǒng)控制信號。
該原理也在圖7中顯示，具有脈沖的PWM控制信號(VM1g)，當調整放大及濾波的信號的振幅(VD2:2)超出Vref(VR17:2)時，該脈沖寬度增加。由于Vs比作為Vref的該放大比較器U2的作用，便產生成比例的PWM控制信號。
通過該結合，則可實現(xiàn)含有一低損耗的相稱的電動機控制，使該控制結合含改善的自主控制的電池，并且通過晶體管M1的熱損耗，使該控制的擴散降低。
該濾波的品質因素被顯示于圖8，說明只有解釋3KHz的組件61接收光所調整的該信號。因此，日光是連續(xù)的，日光及電照明(100Hz或120Hz)對這些電動機沒有任何效應，該玩具因此具有對周圍光干擾靈敏且無影響的控制。
組件62、63、及64的任何結合均是適當?shù)模沂窃诒景l(fā)明的架構范圍內。組件61、65、及66可為必要且有系統(tǒng)性。其說明本發(fā)明的第一實施例，加上一些變化形式具有提高的精密度及性能。
在該實施例中，該汽車僅向前行進或是旋轉，因此，如果駕駛錯誤，其會受到一障礙物的阻礙。本發(fā)明的另一可替換的實施例包含一反向傳動裝置控制，可以由光學方式受到控制，其含有一個或兩個傳統(tǒng)的光電傳感器。如圖9所示，控制該反向傳動裝置的二極管910及911。
當單一二極管控制該反向傳動裝置時，依據(jù)本發(fā)明，位于該接收器范圍內，若產生朝該汽車的后端方向的光束，是會將一與該被檢測的光流成比例的電流與該兩個電動機904及905的電流重迭在一起。這些電流以線性重迭至因聚集于這些前方二極管上的這些光流而產生的電流。
當兩個二極管910及911感測到該后部區(qū)域，這些電動機以下列方式被控制，如下列的一實例所示電動機905依據(jù)接收于二極管906上的該光流而前進并且依據(jù)被接收于911上的該光流而后退，以及電動機904依據(jù)接收于二極管907上的該光流而前進并且依據(jù)被接收于910上的該光流而后退。
通過上述步驟，該汽車無法一直面朝該光束，而是完全位于該光束的下方，因為這些電動機均被啟動以利找到符合一零點控制電流的一平衡。只有該汽車的中心位置保證該平衡。通過該人體工學步驟，該汽車在所有方向中通過該光線導引，甚至后退。其自動行進以尋找正確的方向。
圖10提供圖9的電子控制908的一代表性實施例。圖10中的M相當于圖9的電動機905，以及圖10的1001相當于圖9的二極管906以及圖10的1011相當于圖9的二極管911。依據(jù)電動機控制的H-bridges原理，只有圖10的級1005與1015被采用。
該原理尤其適合于前進/后退控制的重迭，其為做自身消除及區(qū)別，且沒有任何沖突。該電動機依據(jù)各放大電路所產生的信號的差異而起反應。組件1002、1003、1004、1012、1013、及1014可供選擇。依據(jù)本發(fā)明，該汽車可表示任何一種的玩具。在傳統(tǒng)上，可模仿一部汽車，因此創(chuàng)作出一光學遠距控制的汽車。該汽車亦可衍生為一小雕像，即一動物等。例如，一灰色老鼠被提供，通過一紅外線光束來引導。
遠距控制的原理為一無硬點的簡單且直接的繪圖機構。由于相應的空隙及慣性，無減壓器的電動機系統(tǒng)無法正確適合于該使用。當然，任何的慣性、磨擦力、以及硬點是不利于這些控制的。又，依據(jù)本發(fā)明，圖11中顯示的原理，提供了一簡化機構的建議。
一使用直流(D.C.)電流的小型電動機114，如「電話振動器」，包含一具黏著性及彈性材料所構成的套管115套設于軸上。一后軸112包含兩個車輪于一單軸上以及包含由具黏著性及彈性材料所構成的輪胎。一前軸113包含兩個不受控制的車輪于一單一軸上以及包含由堅硬及滑動材料所構成的輪胎。該套管引出該車輪112，無拘束地在本身的軸上旋轉。該輪112的軸垂直地且有間隙地被導引。該汽車的重量施加使該套管115本身支撐于輪胎112上。如圖所示，朝箭頭的方向旋轉的該套管的旋轉產生一自我耦合，其增強該驅動效應。此外，該電動機不是直接與該車輪銜接，當其旋轉且被保護而不受到沖撞影響時，其只有被耦合。
該汽車的移動方向通過該兩個后輪的相對速度來決定，在旋轉時，前輪則橫向滑動。上述的系統(tǒng)優(yōu)選取代實際遠距控制汽車中所表示的齒輪組。
具有高亮度及高光學品質的電場發(fā)光二極管可被使用，諸如Agilent公司的紅色二極管HLMP-EGL5-RV000。由于是以一4cm直徑及一10cm的焦距的一透鏡予以校準，因此其產生一非常精確的光束以及一5cm至3米的光點。Silonex公司的SLID 70BG2A型號或SLID 70 C2A的光二極管。BiMOS類型的一適宜的放大器的一實例由Microchip公司提供，該公司參考MCP602ISN。最后，該汽車的電源供應可包含一單一電池，其結合一屬于升壓類型的調節(jié)升壓器，像是依據(jù)max856的Maxim品牌的升壓器。例如，該MOS晶體管可為FDN335n。該調節(jié)器可為NE555P型號。
一激光二極管可被用來取代該圖1中的該電場發(fā)光二極管13，其具有一針對兒童安全的低傳輸程度。一代表性實施例可通過一發(fā)射一調節(jié)紅外線光束的控制及實用的遠距控制接收器而實現(xiàn)的該光學濾波的最佳化，該遠距控制接收器僅接收可直接產生一屬于PWM類型的電動機控制輸出信號的被調節(jié)的紅外線光，該輸出信號的寬度隨該光點的接近影響而擴大。
該代表性實施例的另一優(yōu)點是可使用遠距控制接收器，例如，這些接收器用于TV接收器的遠距控制的工業(yè)整合的標準零件。即使該周圍光有亮，其接收效率高，達到的范圍長，功率消耗低。依據(jù)本發(fā)明的該代表性實施例，被校準的紅外線控制光束具有一大約為950nm的波長，其相當于這些紅外線接收器的靈敏度最高點。
依據(jù)上述選擇，該控制光束在一大約30至50KHz頻率處，即通常被用于紅外線控制的頻帶處被調整。該調制的功率帶有一信號。兩個調制信號在圖12中表示。
紅外線光束的瞬時功率Ic為一多或少的三角波信號121的產物，其為一大約數(shù)千赫茲的頻率，以及該功率為一載波122的的產物，其頻率為30至50KHz，是通過一調制器123的運算器產生。
依據(jù)該原理，紅外線二極管D2的控制電流根據(jù)圖13中所顯示的一電子設定的有用實例，通過該集成電路X1，即一NE555，而產生，例如，該NE55產生一振蕩器，該振蕩器的輸出信號X1-3為一方波信號，該信號的頻率通過組合電容器C1的電阻器R1及R2來確定。該輸出信號控制一含有電流M1的截波晶體管(chopping transistor)。該調制信號通過結合已組合其它零件的另一振蕩器X2而產生。
該雙極晶體管02的基本電壓恢復該三角波信號的形狀，結合R3的組件42成為一被M1截波的可變電源，控制二極管D2內的電流。電阻器R7決定該信號的高電位狀態(tài)的持續(xù)時間，R6決定下降相位的持續(xù)時間，斜率是通過組件C3、R4、及02的組合來固定。電阻器R4在該三角波的末端處固定該二極管消光的持續(xù)時間。該產生器產生該信號如圖15所示，表示一包含控制信號的實例。
依據(jù)本發(fā)明，紅外線遠距控制接收器以一單一盒內的多個功能集成下列零件以及功能，如圖14所顯示。組件141內的該接收紅外線二極管、組件142內的一前置放大器、組件143內的一限制放大器、組件144內的一帶通濾波器、組件145內的一整流解調器、組件146內的一積分器、組件147內的一比較器、以及組件148內的一邏輯輸出驅動器，該驅動器傳送Vout，即Vout的反向信號該比較器的輸出。
帶通濾波器144被集中于該高調制頻率，通常介于30至50KHz之間，即位于該整流解調器145的輸出，以及在通過146的積分濾波之后，該步驟則重新建立偽三角波形且具有1KHz頻率的調制信號121，其受到一衰減系數(shù)k的影響，該衰減系數(shù)k從光點與接收器之間的距離得到。比較器147將整流信號的電位作為一參考電壓并且控制該輸出Vout的邏輯電位。
圖15顯示了不同的信號k、Ic、Vref、及Vout，首先，其含有一具小k值的光點，還含有一具大k值的較靠近的光點。依據(jù)本發(fā)明，該步驟產生圖6中所說明的完整電路的該處理的等效電路，其整合于一單一零件內。
其傳送一PWM鋸齒波，該鋸齒波的寬度隨該光點的接近程度而增加。該信號的高電位狀態(tài)的持續(xù)時間由R7調整，該持續(xù)時間為使電動機啟動的PWM脈沖的最小持續(xù)時間。通過該最佳調整，該PWM脈沖以最長距離達到該光點的檢測，因此其不需一空檔齒輪，即可使該電動機啟動。當該光點靠近時，提高該脈沖寬度并因此提高該加速度。
電阻器R4決定位于每一周期的該信號的范圍外延遲(absencedelay)。關于一最小延遲優(yōu)于所述的三個公司的接收器，因為在該光束使該接收器飽和時，沒有該延遲的邏輯電位Vout會自己反向，導致該控制的失敗。
該設定的性能通過針對下列參數(shù)的一載波及一紅外線光束的使用來提升缺乏對人造及自然周圍光的靈敏度，對一非常低動力控制光束的靈敏度。
該周圍光被該零件盒過濾，例如，其僅讓大約950nm的紅外線通過，以及30至50KHz的該周圍電位變化非常低，并且因此不會干擾該控制信號的接收。
依據(jù)本發(fā)明，該選擇是依據(jù)紅外線接收器，通過圖6及圖10的該電子電路的取代，以及依據(jù)圖13的接收器，通過圖2的射極的電子電路的取代來實現(xiàn)。紅外線遠距控制接收器，如Sharp、Kodenshi、JRC等公司的接收器一樣，均為小型，因此可被使用。
該邏輯輸出Vout控制H-bridge的一個分支，其具有兩個MOS晶體管，如上所述。一第二代表性實施例及設定提供該原理的應用到小型汽車，具有一單一電動機161及旋轉車輪方向所確保的后端推進力。其在圖16顯示。
因此，該定向是通過一組桿162來確定。這些桿通過電動機163及獨立于桿162的齒條來驅動，或是通過一獨立于桿162的電磁體164及磁鐵來驅動。該實施例兼容于發(fā)射一欲被跟隨的光點的一遠距控制的設定。
這些接收器被分布在該汽車的4個角落處，此時處于無光點的邏輯狀態(tài)1，其輸出的一邏輯組合產生一適應于該特定技工的PWM電動機控制。該邏輯組合在圖17中顯示，產生下列的邏輯方程式1)該右前方接收器或該左后方接收器控制前方輪定位至該右方。
2)該左前方接收器或該右后方接收器系控制前方輪定位至該左方。
3)右前方或左前方接收器控制該向前的汽車的推進力。
4)右后方或左后方接收器系控制該汽車的反向移動。
這些沖突均被控制住而不產生事件，就像未被控制的靜止狀態(tài)。依據(jù)該邏輯，建立一低狀態(tài)入光接收器、高狀態(tài)出光接收器、單一二極管結合H-bridge的電動機與電磁體控制。
由于該PWM原理，這些控制是最新的，其產生一先進的定位以及加速度。其構成比現(xiàn)有的控制的技術具有非常清楚的進步，現(xiàn)有的控制的技術的運轉狀態(tài)通常是二進制，例如完全加速度或停止、右側直線或左側直線。
該光學產生的PWM朝向所有中間方向產生一精確定位。
依據(jù)本發(fā)明，含有4個接收器的該類型的汽車檢測20至40cm范圍內的光束，自動產生必須的置于該光束下方的該連續(xù)動作。其實現(xiàn)一先進的自動作用，使用一向量模擬的副控制。
下列是可被引導的連續(xù)機動動作的一實例初始狀態(tài)位于該汽車的前方及右側的光點車輪被導引至右邊，電動機前進。
該汽車移至該光點范圍外以及使光點位于本身右側。
車輪轉至該左側，該電動機后退。
該汽車面朝該光點。
該汽車前進以及稍微移至該光點范圍外。
隨后其后退并完全置于下方，此時電位在4個感側器上是相等。
依據(jù)本發(fā)明，該自動作用可使其產生4個最小連續(xù)動作，不需使用者調整就可到達該光點，因為該光點是靜止不動。當該使用者移動位于該汽車前方的光點時，該汽車即追隨該光點而行，當該前方接收器之間找到平衡點，即產生定位，以及當該前方與后方接收器之間未有平衡點時，則產生加速度。
本發(fā)明的另一代表性實施例是關于該指示光束的可視化。該可視化具有教育性，使該光點產生軌跡也是兒童們所需要的。
雖然效能強大，出于經濟考慮，可以不使用一紅外線控制。通過一互補式光學儀器即可解決該問題，如圖18所示，其包含一雙光學，雙焦點，例如，其系由兩個結合透鏡183及184或是由一一體被鑄造的光學儀器所構成。該紅外線發(fā)射二極管181可被設置在該中心區(qū)域的焦點處，一可見二極管182，即紅色、綠色、藍色、或黃色，被設置于該第二焦點處。兩個不透光錐體將該可見及不可見光束分離。
依據(jù)該選擇，位于該光學的輸出的可見光束形成環(huán)狀，以及在該控制范圍的末端處，該光束成為一集中的小光點。依據(jù)本發(fā)明，該汽車追隨該調整的紅外線光束的中心，即該可見環(huán)的中心而行。加入該可見二極管以及其的互補式光學儀器就可做實用性改善，且不會降低該引導準確度。依據(jù)本發(fā)明，在該實例中的可見二極管是通過一D.C.電流來供電的。
圖19及20中的一最后代表性實施例是有關于一普遍、簡化、及實用控制的實現(xiàn)。在該實施例中，該汽車不是依一投射于地面上的光點而行，而是依據(jù)一光束的來源而行，該光束來源朝向地面擴散形成廣大范圍。
該來源例如是由一簡單的紅外線封裝二極管所構成，依據(jù)一+/-30°的圓錐體，朝該地面擴散。是依據(jù)前述的步驟之一而進行調制。依據(jù)該結構配置，其可被集成到一鑰匙圈、一腰帶、一手鐲上等。
依據(jù)該選擇，該汽車的接收器被設置在4個角落或在車頂上，以及因此朝4個離心方向往上指，如圖20所示。
圖19顯示了發(fā)射控制二極管的兩個位置191及192，其位于汽車193的頂部，圖中包含兩個接收二極管或兩個往上指的紅外線遠距控制接收器194及195。
被接收在各接收器上的電位由該收、發(fā)器的該擴散結果來決定，根據(jù)幾何原理在該擴散圖上來接受測量，乘以該呈方形的收、發(fā)器之間的距離的反比。
對于191，194，k＝0.5×1/R12對于191，195，k＝0.5×1/R12對于192，194，k＝1×0,5/R22對于192，195，k＝1×0,5/R22
依據(jù)上述的零件，191中的發(fā)射器的位置開始在前方接收器上接收較高電位，例如，零件194啟動該汽車向前。
通過相同方式，位置192于該前方及后方接收器上啟動一相等的接收電位，即194及195，該汽車則停止。
依據(jù)前述的相同的自動作用，該幾何原理是在該位置范圍內構成該發(fā)射器的軌跡結構，即該汽車本身置于下方，該位置針對不同接收器平衡所接收的電位。
接收器較佳整合的遠距控制接收器，以及該發(fā)射器是一無校準的光學儀器及具有多或少的寬廣擴散范圍的紅外線二極管。該二極管可被圖12所示的電流控制。該玩具例如可作為一固定跟隨該兒童移動的動物，該兒童攜帶一鑰匙圈于其的腰帶處，即如同一虛擬引導的遠距控制步驟。
如圖21所示，該控制器亦可被配置以使使用者可針對該汽車選擇所需的控制類型。在一代表性實施例中，該控制器可被配置以通過一紅外線模式來控制該汽車。隨之，該使用者可確定是否要產生一可見光點以幫助該使用者識別該紅外線光點。該可見光點的產生決定與否是依據(jù)該使用者在該控制器上的按壓來決定。也可通過該控制器上按鈕的啟動來做決定。該可見光點可被配置以致在靠近范圍200處，該可見光點的大小接近該紅外線光點。在較長的范圍210處，該可見光點可被配置為一圓環(huán)，其含有被設置于該圓環(huán)的中心內的紅外線光點。
如圖22所示，一汽車通過位于該汽車上方的傳感器接收信息。這些傳感器可被配置以由被定義的區(qū)域220接收信息。如圖示，這些傳感器可被定位以在這些汽車的角落處接收信號。其它配置也合適。本發(fā)明的該應用領域沒有任何限制就可被應用于所述的組件的組合的任何一種。
權利要求
1.一種動力化汽車玩具，包含四個車輪；一具有一光源的遠距控制器，該光源朝向地面方向發(fā)射一光束，該光束被調制成在內部光頻率的調制之上的頻率處，該遠距控制器在該地面上產生一光點；至少兩個光電傳感器，設置于該玩具的兩個相對的前面，其中這些傳感器的接收范圍均朝向該地面方向被定位，用以傳送一控制信號，該控制信號與從該接收范圍內接收的調制光的光流強度成比例；以及至少一電動機，該電動機接收該控制信號，并且以一速度在接收范圍內接收的該調制光的光流強度的實際比例，驅動該玩具的一車輪，其中由兩個光電傳感器所傳送的上述控制信號的差異，在該光電傳感器的一側邊，控制該玩具的操縱，由兩個光電傳感器所傳送的較大的控制信號以及控制信號的總和控制該玩具的驅動前進，使得該光點跟隨該地面上的光點并到達該光點。
2.如權利要求1所述的動力化汽車玩具，其中該玩具包含兩個電動機，即驅動左車輪的第一電動機與驅動右車輪的第二電動機；以及包含兩個光電傳感器，控制右側電動機向前的左側傳感器以及控制該左側電動機向前的右側傳感器。
3.如權利要求1所述的動力化汽車玩具，其中該玩具包含一驅動一車輪的電動機，與該車輪相對的車輪不受控制，以及其中其它兩車輪都是配置成利于受到上述控制信號的差異所控制的操縱系統(tǒng)控制下一起轉動，從而一起轉動的上述車輪旋轉至傳送一較大控制信號的該光點傳感器的一側邊，以及其中該電動機被上述光電傳感器的上述信號的總和控制。
4.如權利要求2所述的動力化汽車玩具，進一步包含配置于該玩具相對后側邊上的兩個光電傳感器，其中每個后側邊光電傳感器控制被設置于相同側邊上的該電動機的向后驅動。
5.如權利要求2所述的動力化汽車玩具，進一步包含配置于該玩具的一后側邊上的一光電傳感器，其中該后側邊光電傳感器控制上述兩個電動機的向后驅動。
6.如權利要求1所述的動力化汽車玩具，其中該電動機成比例且無負載損耗地被控制，其中一處理電子電路被配置用以傳送含有寬度的脈沖，這些脈沖實際與上述光電傳感器所接收的該光流的強度成比例。
7.如權利要求6所述的動力化汽車玩具，進一步包含一處理電子電路，在固定頻率處放大并過濾上述光電信號，以及將該信號作為參考電壓，并且傳送寬度調節(jié)脈沖，其中該遠距控制器在一固定頻率處產生光脈沖。
8.如權利要求6所述的動力化汽車玩具，進一步包含一處理電子電路，在固定高頻率處放大并過濾上述光電信號，以及再整流該信號并將該信號作為參考電壓，傳送上述寬度調節(jié)脈沖，其中該遠距控制器在一固定高頻率處，通過在較低頻率處變化的振幅產生光脈沖。
9.如權利要求1所述的動力化汽車玩具，其中該遠距控制器產生一可控制該玩具的紅外線光的調制光束，以及一可指出該光點的位置的可見光的同軸光束。
10.如權利要求1所述的動力化汽車玩具，其中該遠距控制器進一步包含由一對準光發(fā)射二極管及激光二極管之一的透鏡所構成的光源。
11.如權利要求1所述的動力化汽車玩具，其中該遠距控制裝置包含一開關配置，該開關配置在裝置未被導引至地面時感測配置定位，以及抑制該調制光束的發(fā)射。
12.如權利要求1所述的動力化汽車玩具，其中該至少一電動電動機的軸配置有在該車輪上持續(xù)滾動的套管，并且驅動該車輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過光束遠距控制的動力化汽車玩具。該遠距控制投射一光點于地面上，該玩具配備有光學傳感器，追隨該光點而行。該光學傳感器依據(jù)該光點的變化傳送指令，其中該光點作為影像的中心，一電子電路的處理隨即控制電動機以修整變化。
文檔編號A63H17/00GK1658933SQ03813064
公開日2005年8月24日 申請日期2003年6月10日 優(yōu)先權日2002年6月11日
發(fā)明者雅尼克·西默雷 申請人:雅尼克·西默雷