專利名稱：個人計算機外設(shè)交互式玩具娃娃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機化的交互式玩具領(lǐng)域，具體而言，涉及作為計算機外設(shè)并與遠離交互式玩具的計算機主機有雙向通信的玩具娃娃和玩具動物。
本發(fā)明的技術(shù)背景盡管本發(fā)明不限于玩具娃娃，而且可以擴展到許多其他的制品，例如實心動物玩具和其他玩具，但是，在實現(xiàn)本發(fā)明時，在許多實施方案中利用玩具娃娃，而且在本文中將玩具娃娃作為合適的表達工具用于說明本發(fā)明的諸方面，特色和特性。玩具娃娃是在各式各樣的擬人實體中兒童或成人可以與之交流的擬人實體。例如，兒童與玩具汽車、錫兵、模型飛機、卡通畫、實心動物玩具、以及其他有代表性的實體交流，這類實體雖然不是全部，但有許多實體在某些情況下可以通過延伸手法使它有人的個性。不存在極不正常的事情，例如，在兒童的世界里小汽車會說話也沒什么不正常。我們在電視的商業(yè)廣告和卡通片中隨時可以看到這樣的事情。
塑造玩具娃娃和實心動物玩具(如玩具熊)的技術(shù)是非常古老的。在古墓遺址和考古發(fā)掘中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了玩具娃娃，而且玩具娃娃在人類社會發(fā)展歷史中已被用來達到許多目的。
玩具娃娃通常做成人的模樣，諸如嬰兒、兒童、或年輕的男人和女人，而且在塑造玩具娃娃外表的方方面面時模擬人的特性是非常重要的。所以，隨著各種各樣的技術(shù)在人類歷史中發(fā)展，同一技術(shù)以獨特的有創(chuàng)造性的方式在塑造玩具娃娃中獲得應(yīng)用是合理的。例如隨著人體解剖學(xué)知識的發(fā)展，研制出肢體帶關(guān)節(jié)的玩具娃娃。其他技術(shù)也已被應(yīng)用于生產(chǎn)玩具娃娃，使玩具娃娃會走、會說話、會哭、會喝水、會排尿等等。
人和玩具娃娃之間的相互作用在技術(shù)上也是已知的，簡單的例如在擠壓玩具娃娃時，它會發(fā)出聲音，或?qū)⑼婢咄尥迺r放在平躺位置時，它會閉上眼睛，再次豎起時，又會睜開眼睛。
在塑造玩具娃娃的發(fā)展史中，電子學(xué)起著重要的作用。例如，有的玩具娃娃已經(jīng)采用錄音和回放設(shè)備，配備揚聲器的玩具娃娃可以對孩子說話。有的玩具娃娃還安裝了簡單的機器人設(shè)備，使它能夠爬行或行走。在玩具娃娃技術(shù)中有許多實例包括電子設(shè)備以便更好地模擬人的動作和反應(yīng)。
然而，由于許多因素使玩具娃娃開發(fā)商所能采用的先進技術(shù)水平受到限制。這些因素之一是在許多情況下玩具娃娃是孩子的財產(chǎn)并由孩子管理，而這些孩子沒有電子學(xué)和機械知識，所以不能象照顧機器那樣照顧玩具娃娃。在這種玩具娃娃中需要結(jié)實耐用的器材。價格也是一個因素。與裝入玩具娃娃的其他東西相比，電子部分可能是非常昂貴的，所以，應(yīng)該避免在玩具娃娃中采用非常先進的設(shè)備。
在玩具娃娃研制中的另一個因素是可供電子器件利用的物理空間。盡管某些玩具娃娃非常大，但是大多數(shù)比較小，在玩具娃娃內(nèi)部為機械和電子設(shè)備提供的空間有限。
由于這些原因和其它原因，玩具娃娃的電子能力多少受到一些限制，所以盡管能說許多短語或能完成許多不同的擬人動作的玩具娃娃對許多人可能印象深刻，但是，玩具娃娃需要更多的能力。例如，就發(fā)明人所知，沒有玩具娃娃能與孩子交談，當(dāng)然更不用說用一種以上的語言與孩子交談。沒有玩具娃娃能通過自然的交談啟發(fā)式地給孩子講故事，而且按要求重復(fù)故事的某個段落，或恰好在孩子開始或結(jié)束某種反應(yīng)時重復(fù)某個段落。
就需要與孩子進行復(fù)雜的交流而言，新聞周刊(1996年2月19日)中的一篇題為“Your Child’s Brain”的文章就孩子們的某些詳細的學(xué)習(xí)過程進行了討論，并指出孩子很早就開始本能的學(xué)習(xí)過程，或許只有3個月大就已開始，而且這些過程在孩子的大腦中通過某種模糊的聯(lián)系，例如識別不同的聲音。但是，就孩子適當(dāng)?shù)匦纬蛇@種聯(lián)系而言，要求聲音逼真地接近生活。遺憾的是，栩栩如生的玩具娃娃和動物玩具迄今還僅僅限于為數(shù)不多的幾種低質(zhì)量代表作。
從這篇簡略的文章所指出的內(nèi)容判斷，如果在童年的這些關(guān)鍵歲月中孩子在文化交流中受到限制，那么孩子的見識在以后的歲月中可能受到限制。在這種情況下，作為與孩子交流的伙伴有適合非常高級的電子玩具娃娃的市場，其中，玩具娃娃可獲取大量的知識和技能，而且具有幫助孩子學(xué)習(xí)新技能和在智力和情緒上健康發(fā)展的能力。
需要的是這樣的玩具娃娃，它具有實時地利用幾乎無限的數(shù)據(jù)源的能力并且作為有知識且能明確表達的伙伴具有與孩子交流的應(yīng)變能力。技術(shù)先進的計算機(如高端個人計算機)具有這樣的先進技術(shù)和能力，并能通過數(shù)字式的或模擬式的通信鏈路訪問海量存儲設(shè)備和遠程數(shù)據(jù)庫，而且有通過I/O口和通信進行人機對話的能力，但是人們不能期望幼童長時間地坐在計算機前，或與計算機人機對話。然而，孩子將與玩具娃娃交流，而且可以期望孩子與技術(shù)先進的玩具娃娃進行關(guān)系密切的人機對話。
本發(fā)明的概述根據(jù)本發(fā)明的實施方案提供了一個交互式系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括計算機、擬人實體、和通信鏈路。其中，計算機有中央處理單元、存儲器、與中央處理單元耦合的第一通信口、和可由中央處理單元執(zhí)行的控制例行程序；在擬人實體中有與話筒、揚聲器、和第二通信口耦合的控制電路；而通信鏈路將第一和第二通信口連接起來。通過由中央處理單元執(zhí)行控制例行程序，儲存的聲音數(shù)據(jù)被中央處理單元檢出，經(jīng)通信鏈路傳送給擬人實體，并在擬人實體中的揚聲器處被變換成聽得見的聲音，而借助擬人實體中的話筒的聲音輸入由控制電路變換成聲音數(shù)據(jù)，經(jīng)通信鏈路傳輸給計算機，并且在計算機中與控制例行程序結(jié)合用于指導(dǎo)選擇待檢索和發(fā)送給擬人實體的儲存的聲音數(shù)據(jù)。
在優(yōu)選的實施方案中，擬人實體是玩具娃娃，但是在某些環(huán)境中其他的實體(如動物漫畫)也可使用，在某些情況下通常將考慮物體是沒有生命的，如玩具小汽車或玩具卡車，也可以使它們有個性、會說話。該系統(tǒng)獨特的特征是在計算機與交互式玩具娃娃或其它實體之間的通信鏈路是雙向的。這種通信可以用多種方式提供，例如借助經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)串行口的限定在紅外波段的串行通信、感應(yīng)耦合、和帶適當(dāng)?shù)慕庹{(diào)器的無線電頻率廣播。另一種選擇是直接與主機的聲卡相連(導(dǎo)線連接)，借此將模擬聲音信號直接提供給玩具娃娃或其它實體。這種選擇對那些只要求將聲音傳送給玩具娃娃或其它實體的實施方案特別有用。
在另一些優(yōu)先選擇的實施方案中，計算機有CD-ROM驅(qū)動器，而且在該驅(qū)動器中回放的CD-ROM盤提供可由計算機的中央處理單元執(zhí)行的控制例行程序和數(shù)據(jù)，以便直接輸出給玩具娃娃或其它交互式實體以及接收和評估來自擬人實體的輸入。
在某些更復(fù)雜的實施方案中，該系統(tǒng)進一步包括在玩具娃娃或其它實體中適合操縱玩具娃娃或?qū)嶓w零部件的伺服機構(gòu)。在這些實施方案中，在玩具娃娃或其它實體中的控制電路包括輸入輸出(I/O)接口，該接口與控制電路相連并受控制電路管理，以切換來自機載電源的功率，驅(qū)動諸伺服機構(gòu)中各個伺服機構(gòu)，以便按照經(jīng)通信鏈路發(fā)送的運動數(shù)據(jù)提供運動。在玩具娃娃或其它實體上還可以有用于感受運動特征和環(huán)境特征的傳感器，而且來自傳感器的輸入經(jīng)通信鏈路傳送給計算機并與控制例行程序結(jié)合用于指導(dǎo)選擇待發(fā)送的運動命令，以便借助諸伺服機構(gòu)中各個伺服機構(gòu)開始運動。
在另一些實施方案中，計算機包括揚聲器、話筒、和用于揚聲器和話筒的音頻變換電路，于是在計算機揚聲器處聽得見的輸入變換成聲音數(shù)據(jù)，經(jīng)通信鏈路傳送給玩具娃娃或其它實體，并在玩具娃娃的揚聲器處變成聲音輸出。在這些實施方案中，在玩具娃娃的話筒處聽得見的輸入變換成聲音數(shù)據(jù)，經(jīng)通信鏈路傳送給計算機，并在計算機的揚聲器處變換成聲音輸出。以這種方式，這種系統(tǒng)可以用于成人和孩子之間的間接通信，在期待著孩子與玩具娃娃交流比與成人交流更自由的情況下該系統(tǒng)可能是有用的。
在又一批實施方案中，計算機進一步包括可與電話線連接的調(diào)制解調(diào)器，于是借助調(diào)制解調(diào)器在電話線上接收的聲音信號經(jīng)通信鏈路被傳送給擬人實體，并在玩具娃娃的揚聲器處變換成聲音輸出。在玩具娃娃的話筒處聽得見的輸入變換成聲音數(shù)據(jù)，經(jīng)通信鏈路傳送給計算機，并提供給調(diào)制解調(diào)器，準(zhǔn)備在電話線上傳輸。以這種方式，按照本發(fā)明的實施方案可以在孩子之間通過交互式玩具娃娃或其它實體的主持提供任何距離上的間接通信。
在某些實施方案中，計算機進一步包括顯示監(jiān)視器和顯示卡，于是通過執(zhí)行控制例行程序在顯示監(jiān)視器上提供交互式的顯示。這個交互式顯示有菜單和輸入域，借此計算機的使用者可以選擇和更改控制例行程序的運行。
為了與孩子或其它個人交流提供一個玩具娃娃，而且提供帶計算機的雙向通信，借此為玩具娃娃的交互性和功能性提供計算機的全部能力。
在另一些實施方案中，為您提供了一種利用上述系統(tǒng)教育孩子的方法，該方法包括下述步驟(a)將教育孩子的聲音精選品記錄在計算機的海量存儲器上；(b)檢索作為主要聲音數(shù)據(jù)的聲音精選品；(c)借助通信鏈路將聲音數(shù)據(jù)傳送給在孩子附近的電子玩具娃娃；以及(d)將聲音數(shù)據(jù)變換成電子玩具娃娃的揚聲器輸出的聲音。
以這種方法為基礎(chǔ)的其它方法有一些借助玩具娃娃中的伺服機構(gòu)為玩具娃娃提供動作的補充步驟，其中伺服機構(gòu)接受從海量存儲器檢索的并通過通信鏈路傳送給電子玩具娃娃的命令的指揮，而預(yù)定動作用于增強對孩子的教學(xué)經(jīng)驗。
在另一些實施方案中，提供的方法使用玩具娃娃中的話筒并且包括將孩子在話筒處的語音輸入作為返回的聲音數(shù)據(jù)在通信鏈路上傳送給計算機，并利用該返回的聲音數(shù)據(jù)指導(dǎo)檢索傳送給電子玩具娃娃的主要聲音數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的另一些實施方案中，用形狀不確定的封閉模塊提供交互式裝置，不必把它認定為特殊實體(如玩具娃娃)。形狀可以是球面矩形、蛋形、或其它合適的形狀。然后，提供外殼模塊，以覆蓋該裝置模塊并提供特殊形狀和識別特征。例如，在交互式玩具娃娃的情況下，外殼模塊可能是有適合裝置模塊的內(nèi)腔和用于安裝裝置模塊的器件的玩具娃娃。就這種玩具娃娃而言，可能有幾種不同的尺寸和外形，而外殼模塊將定義實體。
在這些利用不變的內(nèi)部模塊和可變的外部模塊的實施方案中，內(nèi)部模塊有傳感器，外部模塊有以某種方式觸發(fā)傳感器的機械裝置，以便將外殼的性質(zhì)通知模塊。這樣感受到的信號傳遞給主機，以便初始化指定外殼模塊執(zhí)行的特殊文稿軟件。有許多種方式可以提供這樣的傳感器和激活機械裝置。例如，外殼可以有一位置可變的器件，以觸發(fā)特定的感器陣列中的一個傳感器。
依據(jù)本發(fā)明的交互式系統(tǒng)提供玩具娃娃和(或)其它交互式實體，這些實體比此前可能存在的任何實體都要復(fù)雜得多而且可以使用當(dāng)前最先進的個人計算機的全部能力和數(shù)據(jù)處理能力。計算機的海量存儲器和可由計算機遠程訪問的數(shù)據(jù)和控制例行程序?qū)ν婢咄尥薅匀兂煽稍L問的，所以在玩具娃娃處的數(shù)據(jù)輸出和質(zhì)量幾乎不受限制。
首次可以為孩子提供可動的機器人伙伴，它可以用來使孩子適應(yīng)環(huán)境和適應(yīng)社會，以及教授大量的信息。同時，依據(jù)本發(fā)明的實施方案的系統(tǒng)還提供了新功能，這些功能對醫(yī)生、心理學(xué)家、其他的行為科學(xué)家和其它需要與幼童溝通的人是有用的。
附圖簡要說明

圖1是依據(jù)本發(fā)明的實施方案的交互式玩具娃娃系統(tǒng)的基本圖解說明。
圖2是在圖1的交互式玩具娃娃系統(tǒng)中控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)的更詳細的圖解說明。
圖3是在圖1的交互式玩具娃娃系統(tǒng)中數(shù)據(jù)流和響應(yīng)的綜合流程圖。
本發(fā)明的詳細敘述交互式系統(tǒng)總論圖1是采用本發(fā)明的實施方案的交互式玩具娃娃系統(tǒng)11的基本圖解說明，該系統(tǒng)包括玩具娃娃13，它用于與個人計算機15進行雙向通信且用于與個人交流。這種獨特的安排提供一種玩具娃娃，這種玩具娃娃就其表現(xiàn)的能力而言不算昂貴，它沒有比較昂貴的非常精巧的海量存儲器(如硬盤和CD-ROM驅(qū)動器)，但是能不受限制地與人交流。
在優(yōu)先選擇的實施方案中，個人計算機15是一臺高端個人計算機，該機包括領(lǐng)先水平的中央處理單元、CD-ROM驅(qū)動器、窗口型操作系統(tǒng)、高速調(diào)制解調(diào)器、因特網(wǎng)瀏覽軟件、和高容量硬盤驅(qū)動器。但是，確切地說這些特征不是對本發(fā)明的特殊限制，因為有許多種性能差異相當(dāng)大的個人計算機都可以納入本發(fā)明。在某些實施方案中不需要海量存儲器，所有的控制例行程序和數(shù)據(jù)全從遠程站輸入。在另一些實施方案中，控制例行程序由磁帶、CD-ROM等提供。在各種各樣的實施方案中，系統(tǒng)11的能力除其它因素之外將取決于個人計算機主機的能力。
玩具娃娃13的形狀是有些任意的。可以采用各種各樣不同形狀、不同尺寸、不同種族特征的玩具娃娃，而且這些玩具娃娃的服飾可以象市售的玩具娃娃那樣變化。此外，從下面的介紹將清楚地看到，就實踐本發(fā)明而言玩具娃娃的形狀不是必需的。在替代實施方案中，可以采用其它實體，例如動物漫畫、象機器人的實體、甚至象玩具小汽車那樣的玩具等。但是，用這個玩具娃娃實例闡述本發(fā)明的諸方面比較方便。
此外，領(lǐng)先水平的個人計算機的能力使得一臺個人計算機就可以管理多個實體，在某些情況下可以同時管理分開的實體，而且在受管理的實體之間(例如在兩個分開的玩具娃娃之間、在受管理的玩具娃娃和玩具汽車或其它實體之間)可以有相互作用。
圖1中的玩具娃娃13是獨立的機械裝置，它包括感受接觸、溫度、和運動的傳感器和諸如螺線管和電機之類的激勵器兩部分，其中激勵器與使玩具娃娃的各種零部件動起來的機構(gòu)相連。伺服機構(gòu)系統(tǒng)17a和17b提供眼睛的運動，伺服機構(gòu)系統(tǒng)19提供嘴的運動，伺服機構(gòu)20提供頭的多軸運動，伺服機構(gòu)21提供肩關(guān)節(jié)的運動，伺服機構(gòu)23提供肘關(guān)節(jié)的運動，伺服機構(gòu)25提供手和腕關(guān)節(jié)的運動，伺服機構(gòu)27提供髖關(guān)節(jié)的運動，以及伺服機構(gòu)29提供膝關(guān)節(jié)的運動。對于熟悉有關(guān)機器人技術(shù)的人，顯然有許多已知的機電系統(tǒng)，應(yīng)用這些系統(tǒng)能使玩具娃娃或在其它實施方案中可能采用的其它實體動起來。
除上述的伺服機構(gòu)之外，玩具娃娃13還有揚聲器37，使玩具娃娃能說話和發(fā)出其它聲音。揚聲器37以下面將更全面介紹的某種方式與電源和控制系統(tǒng)耦合。還提供了適合聲音反饋的話筒39，該話筒也以下面將更全面介紹的某種方式與玩具娃娃中的電源和控制系統(tǒng)耦合。
專用傳感器在圖1中沒有表示出來，但是在各種實施方案中可能采用許多種傳感器。例如，加速度傳感器可以并入該系統(tǒng)并設(shè)置門限值，以監(jiān)視劇烈運動，例如摔落到地板上。在這種情況下，迅速的加速可能被用于觸發(fā)來自玩具娃娃的響應(yīng)，如警告要當(dāng)心，不要玩得太粗野。其他的傳感器可以用于感受溫度，于是玩具娃娃可以通過下面將介紹的處理作出響應(yīng)，指出舒適或不舒適。觸覺傳感器也可以使用，于是以不同的方式觸摸玩具娃娃不同的部位也可以引起適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)。
圖1中的玩具娃娃13具有電子控制電路31，它用于管理玩具娃娃的各種功能，確定來自傳感器的輸入坐標(biāo)并向機電系統(tǒng)提供輸出。該控制電路包括微處理器、存儲器、數(shù)字式音頻電路和用于操作各種伺服機構(gòu)的接口電路，其中伺服機構(gòu)使玩具娃娃的各種能動的零部件動起來。借助邏輯電平(計算機生成的信號)切換伺服機構(gòu)的供電的輸入輸出(I/O)接口在技術(shù)上是已知的。
電源33可以是滿足這種玩具娃娃供電要求的眾多蓄電和再充電電源系統(tǒng)中的任何一種。許多種類的蓄電電源在技術(shù)上是已知的，并且用于為這種電動玩具娃娃供電。在一些實施方案中使用蓄電池，在另一些實施方案中，并入的是再充電電池，例如在蜂窩電話和無電源線的電動工具中使用的那種電池。在某些實施方案中，借助連接外部電源從玩具娃娃的外部提供電力。
除了上面簡要介紹的控制系統(tǒng)、敏感系統(tǒng)、語音和其它聲音輸出系統(tǒng)、以及伺服系統(tǒng)之外，在交互式玩具娃娃系統(tǒng)11中的玩具娃娃13還有連在計算機主機15上的通信鏈路。在一個實施方案中，通信鏈路是連在計算機的標(biāo)準(zhǔn)串行口上的串行鏈路。在另一個實施方案中，該鏈路是經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)并行口或增強型并行口的并行鏈路。在其他實施方案中，通信鏈路是借助幾種已知方法的無線鏈路，例如RF廣播、UHF廣播、紅外、光纖、和感應(yīng)耦合等。在圖1中表示繩型通信鏈路41。有繩的或無繩的鏈路可以借助許多不同的協(xié)議付諸實現(xiàn)，其中包括標(biāo)準(zhǔn)串行口(SSP)、標(biāo)準(zhǔn)并行口(SPP)、借助來自主機聲卡的聲音模擬、在外接卡安在主機上時借助特殊設(shè)備、借助由計算機工業(yè)財團研制的立即可用的通用串行總線(USB)等。
在交互式系統(tǒng)11中，玩具娃娃13是計算機主機15的交互式外部設(shè)備，用技術(shù)術(shù)語說是計算機的外設(shè)。正是借助通信鏈路使玩具娃娃13獲得利用主機15的全部計算和數(shù)據(jù)能力。如上所述，在優(yōu)選的實施方案中計算機主機是領(lǐng)先水平的個人計算機，它有大容量硬盤驅(qū)動器和CD-ROM驅(qū)動器以及強大的中央處理單元，例如在這份說明書所處的時代可利用的Intel PentiumTM中央處理單元之一。通信鏈路的選擇除其它因素之外受玩具娃娃13和主機15的先進程度左右。如果兩者都比較先進，速度比較高和頻帶比較寬的鏈路是符合需要的，因為數(shù)據(jù)流將更大。在先進性較低的系統(tǒng)中，指定速度較慢頻帶較窄的鏈路。
在這里介紹的本發(fā)明的各種實施方案中，正象大多數(shù)計算機可以支持兩個或多個外部設(shè)備那樣，領(lǐng)先水平的個人計算機有足夠的能力同時并基本實時地支持兩個或多個交互式玩具娃娃或其它交互式實體。因此，可以依據(jù)同一軟件文稿的支持并操作幾個玩具娃娃。在介紹實施方案時，發(fā)明人認為在每個實施方案中介紹一個這樣的玩具娃娃是充分的。
借助外部連接這一事實，交互式玩具娃娃13獲取了主機的全部大規(guī)模計算和數(shù)據(jù)能力。在另一些實施方案中，主機具有適當(dāng)?shù)哪M的或數(shù)字式的調(diào)制解調(diào)器和因特網(wǎng)操作軟件，于是玩具娃娃又得以在全球范圍內(nèi)訪問大量的數(shù)據(jù)庫。作為計算機外設(shè)的玩具娃娃變成有智能和看法的玩具娃娃。
玩具娃娃和個人計算機的詳細結(jié)構(gòu)圖2是在圖1的計算機主機15和玩具娃娃13兩者中的控制與電源系統(tǒng)圖，比在圖1所示更詳細，其中包括兩者之間的另一種通信鏈路。個人計算機15僅就它的硬件而言是一臺常規(guī)的個人計算機，它除了其它硬件元件之外包括中央處理單元43、隨機存儲器(RAM)45、硬盤驅(qū)動器(HDD)47、和CD-ROM驅(qū)動器49。元器件間的通信是借助總線結(jié)構(gòu)50。對于熟悉這項技術(shù)的人，領(lǐng)先水平的個人計算機總線通信可能比圖2所示更復(fù)雜，包括帶中繼芯片集的本地總線和外圍總線等?？偩€結(jié)構(gòu)50的意思僅僅代表已知元器件之間的任何常規(guī)類的總線配置。
除了內(nèi)部的元器件之外，個人計算機15象已知的大多數(shù)領(lǐng)先水平的個人計算機那樣還有鍵盤控制器(KBC)40和被連接的鍵盤(KBD)42、指針器件44、顯示卡46、和顯示監(jiān)視器48。
象前面解釋的那樣，優(yōu)先選擇高端個人計算機，以便將計算能力和海量存儲容量提供給比較先進的交互式玩具娃娃應(yīng)用，而不那么強大的系統(tǒng)可以用于先進性較低的應(yīng)用。實際上，如果這種玩具娃娃的用戶家里已經(jīng)有計算機，那么他或她可以購買與已可利用的個人計算機的容量相匹配的玩具娃娃和控制例行程序。
在這個實施方案中，個人計算機15還有話筒55和揚聲器57以及適當(dāng)?shù)囊纛l電路59，音頻電路59提供模擬至數(shù)字和數(shù)字至模擬變換，以便與計算機旁的操作者進行聲音通信。通稱為CODEC的器件可以從市場上購買以滿足這個功能。個人計算機15還有調(diào)制解調(diào)器51，它可以是模擬型的也可以是數(shù)字型的，如綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)的接口，以及訪問與瀏覽因特網(wǎng)的常駐軟件。個人計算機15還有串行口53，在這個實施方案中串行口用于通過通信鏈路41與玩具娃娃13通信。
在玩具娃娃13中介紹的控制電路31在圖2中用補充的細節(jié)表示。玩具娃娃的外形在圖2中僅僅用虛心區(qū)表示，然而應(yīng)當(dāng)理解，正象前面簡要地解釋的那樣，可以使用多種類型多種服飾的玩具娃娃。環(huán)境也不限于玩具娃娃，而且可以使用其他的實體，這只取決于適合這種交互式實體的控制環(huán)境的供應(yīng)商的想象，下面將更詳細地介紹。
管理功能由微控制器61提供。在本發(fā)明的許多實施方案中，微控制器有機載寄存器為在操作中來自個人計算機15的數(shù)據(jù)流提供最小的緩沖能力。在某些實施方案中可以有其他的存儲能力，但是優(yōu)先選擇的是由個人計算機15提供盡可能多的功能，以保持玩具娃娃的成本效率。數(shù)字元件通過圖2的總線結(jié)構(gòu)62連接，該總線結(jié)構(gòu)象個人計算機15的總線那樣代表各種各樣的總線和總線組合中的任何總線結(jié)構(gòu)。但是，在玩具娃娃13中優(yōu)先選擇的是將盡可能多的數(shù)字功能用機載的一片ASIC芯片提供，于是在大多數(shù)實施方案中總線通信將是芯片上的功能。
玩具娃娃的各種動作是由伺服機構(gòu)65提供的，伺服機構(gòu)65代表上述幾種用于頭、眼、手、臂運動的伺服機構(gòu)。如上所述，依據(jù)本發(fā)明不同的交互式玩具娃娃實施方案可以有不同的伺服機構(gòu)而且可以或多或少地有作復(fù)雜動作的能力。
關(guān)于玩具娃娃的零部件的運動速度和范圍等的反饋是由與伺服機構(gòu)65締合的傳感器67提供的。這些傳感器可以包括光學(xué)傳感器、斷路開關(guān)、接近傳感器等，它們在機械控制和機器人學(xué)技術(shù)中是眾所周知的，在此不需要詳細介紹。傳感器67還代表獨立的傳感器，例如用于感受玩具娃娃的局部溫度、壓力、觸覺等的傳感器，而且可以用，也可以不用，取決于具體實施方案的要求。
傳感器67和伺服機構(gòu)65都通過I/O接口69連接到電源33并且受在總線結(jié)構(gòu)62上提供的數(shù)字信號控制。這種I/O接口在機械控制和機器人學(xué)技術(shù)中是已知的，是熟悉這兩項技術(shù)的人慣用的。在包括微控制器651的同一ASIC芯片上提供這類I/O的許多或全部功能。
數(shù)字信號由I/O接口69解碼，以將來自電源33的功率經(jīng)切換供給各伺服機構(gòu)65，從而產(chǎn)生玩具娃娃的動作，而且動作受各傳感器67監(jiān)視。來自傳感器67的I/O接口的輸入作為數(shù)字信號供給微控制器61，并且借助控制功能用于控制玩具娃娃的動作。
玩具娃娃13還有音頻電路71，該電路將話筒73和揚聲器75與總線結(jié)構(gòu)62和微處理器61連接，借此玩具娃娃可以對孩子或其它人說話，而孩子或其它人可以對玩具娃娃說話，于是有供給玩具娃娃和個人計算機的控制系統(tǒng)的數(shù)字化的口語通信。如論個人計算機15時所述，音頻電路可以由市售的CODEC提供。
在玩具娃娃13中還有與總線結(jié)構(gòu)62相連的口77，在這個實施方案中它是用于與個人計算機15通信的串行通信口。在優(yōu)先選擇的實施方案中，這個通信口和它的數(shù)字電路被集成在包括微控制器和其它數(shù)字元件的ASIC中。玩具娃娃13的通信口77和個人計算機15的通信口53借助串行線相連，以便在玩具娃娃和個人計算機之間提供串行通信。
在另一些實施方案中，以不同于圖1和圖2所示的串行通信線41的方式提供通信。無繩通信在許多實施方案中是優(yōu)先選擇的，以便為玩具娃娃和玩玩具娃娃的人提供運動自由度，也為了您的孩子的安全。采用適當(dāng)?shù)碾娐?，通信可以借助紅外代碼、感應(yīng)耦合、和幾種類型的廣播鏈路來實現(xiàn)。在一個實施方案中，利用無繩電話電路提供玩具娃娃和主機之間的通信。圖2中無繩通信接口12和14包括可能使用的幾種類型的無繩通信。
在采用廣播通信的一些實施方案中，借助有能夠接收、發(fā)射和放大通信信號的中繼站提供最大的運動自由度。例如，可以用在某一位置的一臺個人計算機提供遍及一個家庭或建筑的中繼站，于是有限范圍的無繩系統(tǒng)可以覆蓋寬廣得多的區(qū)域。
在所示的一般配置中，玩具娃娃是與個人計算機有雙向通信的外部設(shè)備，而且使交互式玩具娃娃可利用個人計算機的大部分能力，包括來自HDD47和CD-ROM49的數(shù)據(jù)和控制例行程序以及來自因特網(wǎng)的可利用的數(shù)據(jù)和例行程序。有這樣的計算和數(shù)據(jù)能力，可以提供真正能人機對話的逼真的玩具娃娃，而且對于玩具娃娃13可利用的數(shù)據(jù)和個性結(jié)構(gòu)沒有潛在的限制。
操作概論和詳細說明在一個優(yōu)選的實施方案中，玩具娃娃13的操作系統(tǒng)是在CD-ROM盤上提供的，該CD-ROM盤按當(dāng)前的領(lǐng)先水平具有數(shù)百兆字節(jié)的容量，適合儲存這種先進的交互式玩具娃娃的全部功能的需要。在外形方面，玩具娃娃13將作為有完整服飾的同樣的實體出售，幾乎與今天市售的玩具娃娃一模一樣。因此，可以提供不同年齡、不同種族、不同文化修養(yǎng)等的玩具娃娃，以適應(yīng)許多潛在的用戶的需要。每個玩具娃娃還可以有一個名字，或者由購買者命名，而且可以用有限范圍的服飾打扮玩具娃娃。
玩具娃娃將配備所有必要的接口硬件，在用繩串接的情況下，該硬件包括連到或可連到玩具娃娃和計算機主機串行口的繩。
與玩具娃娃一起提供的還將包括一個或多個適合在個人計算機上調(diào)用的CD-ROM盤以及連接和初始化指令。CD-ROM提供待個人計算機主機調(diào)用并由主機的中央處理單元執(zhí)行的操作環(huán)境和用于玩具娃娃的完整的交互式軟件。例如，CD-ROM可以提供一種或多種適合交互式玩具娃娃的個性以及完全杜撰的環(huán)境。將鼓勵第三方供應(yīng)商為多種不同目的提供許多不同種類的環(huán)境和個性。
當(dāng)玩具娃娃13與主機15相連并有適當(dāng)?shù)呐渲脮r，簡單地將適當(dāng)?shù)腃D-ROM盤插入驅(qū)動器49，并引導(dǎo)盤上的環(huán)境程序。依據(jù)環(huán)境，可以有伴隨的交互式顯示，也可能沒有這種顯示。
圖3提供在主機15和玩具娃娃13之間數(shù)據(jù)流的綜合流程圖以及在每側(cè)的一般操作。在圖3中，在第79步從CD-ROM調(diào)用環(huán)境軟件以供執(zhí)行。在第81步中央處理單元43正在執(zhí)行環(huán)境軟件。在逐行執(zhí)行文稿時，在第83步判斷文稿的性質(zhì)。如果文稿是發(fā)出聲音的，預(yù)定的聲音數(shù)據(jù)包被發(fā)送(路徑87)給主機的發(fā)送/接收接口85，以便在通信鏈路上傳輸給玩具娃娃。接口85可以是在圖2中作為53和12指定的任何一種接口。
在某些實施方案中，允許從主機的話筒至玩具娃娃的揚聲器實現(xiàn)直接的聲音通信，而且這種直接傳送聲音特征被表示避開其他的控制以第88步為起點。在這種情況下，聲音輸入來自話筒55(圖2)并通過音頻電路59。聲音數(shù)據(jù)經(jīng)鏈路41傳遞給玩具娃娃，并在圖3的第103步再次變換并在揚聲器75上輸出。
在這些實施方案中，在玩具娃娃與主機之間也可以有直接的聲音。這個特征被表示成以第90步為起點。聲音輸入來自玩具娃娃的話筒73，經(jīng)過電路71，經(jīng)鏈路41傳送到個人計算機，然后經(jīng)電路59到揚聲器57，在圖3中被表示成第92步。
如果文稿是要玩具娃娃運動，運動命令被發(fā)送給接口85(路徑89)，以便在通信鏈路上傳送給玩具娃娃。有些文稿要求來自玩具娃娃的特殊輸入(路徑91)。如果在第93步收到等待的輸入，控制作出響應(yīng)并在第95步前進到文稿中新的一行。響應(yīng)的一個實例是在玩具娃娃的零部件運動之后恢復(fù)傳感器限制。但是，并非總是需要恢復(fù)傳感器。有些運動是定時的，而另一些是簡單地重復(fù)。另一個實例是在對玩具娃娃輸出聲音之后的期望的聲音響應(yīng)。例如，在教學(xué)活動中主機可以問問題，等待聲音響應(yīng)，完成聲音響應(yīng)解碼，而后照這樣繼續(xù)。
在某些應(yīng)用中，文稿要求將主機15中的話筒55與玩具娃娃中的揚聲器75鏈接起來。當(dāng)然，這種鏈接是間接的，在該鏈接中在主機處的聲音輸入被數(shù)字化后，發(fā)送給玩具娃娃，然后再變換成模擬形式以便聲音輸出。以這種方式，在計算機旁的父母、行為科學(xué)家或其它操作者可以基本實時地通過交互式玩具娃娃對孩子講話，而孩子通過玩具娃娃的話筒73可以基本實時地作出回應(yīng)。在這種應(yīng)用中，玩具娃娃變成計算機操作者的代理人。不愿與成人直接交流的孩子或許非常愿意與玩具娃娃交流。
在系統(tǒng)的玩具娃娃一邊，發(fā)送/接收接口97在圖2中用口77和無繩接口14代表。第99步代表從主機15接收的數(shù)據(jù)包。在第101步確定數(shù)據(jù)包的性質(zhì)，聲音或運動。如果是聲音，數(shù)據(jù)直接到第103步，在那里借助玩具娃娃中的揚聲器75將數(shù)據(jù)流變換成聲音。
如果數(shù)據(jù)被確定為運動數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流直接到第105步(I/O接口69)，并在第107步開始運動。在第109步將完成信號或其它改變運動方向的信號返回接口97，以便傳送給主機15。在玩具娃娃中采用話筒73的實施方案中，在玩具娃娃處采集的所有聲音都轉(zhuǎn)移到主機，并且主機借助編撰功能(scripted function)進行鑒別，以便對這種輸入作出響應(yīng)。大多數(shù)輸入得不到來自主機的響應(yīng)或新命令。上述的主機有時尋找聲音響應(yīng)，在這種情況下主機能指令在接收響應(yīng)的基礎(chǔ)上繼續(xù)交流。圖3中路徑94代表來自玩具娃娃環(huán)境的對主機的響應(yīng)，該響應(yīng)可以是聲音或其它性質(zhì)的響應(yīng)。
如上所述，圖3的意思是表示在玩具娃娃和主機相互通信的系統(tǒng)中一般的數(shù)據(jù)或命令流。對于熟悉該技術(shù)的人而言，這張圖顯然有許多替代方案，而實際的通信和動作是受主機的中央處理單元43和玩具娃娃的微控制器61管理的。
某些由CD-ROM提供的編好的程序在主機15的顯示監(jiān)視器48上提供交互式界面，而另一些則沒有。在某些情況下玩具娃娃系統(tǒng)在后臺運行，對計算機前正在使用其它應(yīng)用程序(如字處理程序或因特網(wǎng)的瀏覽器)的用戶該操作是透明的。例如，可以用適合孩子的故事、詩歌、童謠等等裝備CD盤，按孩子的提示由玩具娃娃給孩子講述這些材料。在這個實施方案中，孩子可以要求作具體的選擇，其中該系統(tǒng)可以鎖定孩子所說的請求中的一個詞或詞組，并跟蹤那個選擇和講述想要選擇的東西?？梢蕴峁┢渌慕换バ裕缬珊⒆又貜?fù)請求，引起系統(tǒng)在播放過程中返回某個預(yù)定的時間，再重新開始播放。
這種應(yīng)用程序不需要顯示或在計算機主機旁的操作員輸入。大多數(shù)領(lǐng)先水平的計算機都有足夠的能力透明地運行這樣的系統(tǒng)，還能為用戶運行另一個應(yīng)用程序。
另一個可透明的運行的實施方案是用外語對孩子講述選定的內(nèi)容，即不用孩子的本國語言，或許在某些字之間提供時間供孩子重復(fù)這些字或片語?，F(xiàn)在已知這種簡單的講述與孩子今后學(xué)習(xí)語言有智力上的聯(lián)系。
利用顯示監(jiān)視器48上的界面的實施方案是交互性可以通過在主機上的選擇和輸入予以更改和編程的實施方案。CD-ROM上有些交互式應(yīng)用程序可以有替代文稿，在一個文稿中有若干替代段落。在這些情況下菜單界面出現(xiàn)在顯示監(jiān)視器上，使個人計算機旁的用戶能夠選擇替代內(nèi)容。
在某些實施方案中，在顯示監(jiān)視器48上用交互式界面可以進行編程。例如，在某些實施方案中父母可以為孩子記錄一些信息和故事，這些信息和故事變成孩子與玩具娃娃對話文稿的一部分。
在某些實施方案中，上面介紹的用法是由調(diào)制解調(diào)器51和因特網(wǎng)訪問軟件及瀏覽器軟件組成的。在一個實施方案中，調(diào)制解調(diào)器的連接可以用于連接兩個主機，每個主機都有調(diào)入的例行程序，以與玩具娃娃13對話(兩個玩具娃娃在兩個不同的位置，兩者可以分開任何距離)。在這個實施方案中，從第一位置的孩子、到他的玩具娃娃、到第一位置的個人計算機主機、到另一位置的個人計算機主機、到另一個玩具娃娃，再到另一個孩子建立起一條鏈路。然后，兩個孩子可以通過兩個玩具娃娃對話。
對于熟悉該技術(shù)的人顯而易見的是如此強大的具有現(xiàn)代個人計算機的全部能力的交互式玩具娃娃或其它實體有許多用途。已經(jīng)介紹的用途包括用于教育、用于行為科學(xué)(兒童心理學(xué)家可以使用這種玩具娃娃與兒童患者交談)、用于語言的精通與教育、用于游戲、用于講故事以及用于許多其它目的。正象前面簡要介紹的那樣，在本發(fā)明的實踐中將遇到第三方供應(yīng)商，他們將為擁有玩具娃娃和計算機主機的人按照本發(fā)明的實施方案準(zhǔn)備用于各種目的的文稿。每個新文稿將為本發(fā)明提供一個新實施方案。
對于熟悉該技術(shù)的人顯而易見的是有許多替代方案，這些替代方案將在不脫離本發(fā)明的精神和范圍前提下修改在此介紹的本發(fā)明的實施方案的硬件和控制部分。例如，有許多種方式、許多種電子電路、許多種伺服機構(gòu)和許多種通信器材可以用于裝備玩具娃娃。在本發(fā)明的范圍內(nèi)有些玩具娃娃可以與主機進行簡單的雙向聲音通信，而另一些可以有非常昂貴的機器人系統(tǒng)和傳感器。同樣，軟件方面可以大幅度地變化。軟件是象學(xué)科一樣多的技術(shù)，而且為了達到類似的目的許多程序員在代碼順序等方面有個人的偏愛。
權(quán)利要求
1．一種交互式系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一臺計算機，包括中央處理單元、存儲器、與中央處理單元耦合的第一通信口和中央處理單元可執(zhí)行的控制例行程序；與個人計算機分開的擬人實體，該實體有與話筒、揚聲器和第二通信口耦合的控制電路；以及連接第一通信口和第二通信口的通信鏈路；其中，通過中央處理單元執(zhí)行控制例行程序，儲存的聲音數(shù)據(jù)由中央處理單元檢索出來，借助通信鏈路傳送給擬人實體，并在擬人實體中的揚聲器處轉(zhuǎn)換成聽得見的聲音，而經(jīng)擬人實體內(nèi)的話筒的聲音輸入借助控制電路轉(zhuǎn)換成聲音數(shù)據(jù)，經(jīng)通信鏈路傳輸給計算機，并在計算機中與控制例行程序結(jié)合用于指導(dǎo)選擇待檢索和傳送給擬人實體的儲存的聲音數(shù)據(jù)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式系統(tǒng)，其中擬人實體是玩具娃娃。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式系統(tǒng)，其中第一和第二通信口以及通信鏈路形成雙向串行通信系統(tǒng)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式系統(tǒng)，其中第一和第二通信口以及通信鏈路形成雙向紅外通信鏈路。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式系統(tǒng)，其中第一和第二通信口以及通信鏈路形成雙向無線電廣播通信鏈路。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括與一臺計算機耦合并同時操作的多個擬人實體。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式系統(tǒng)，該系統(tǒng)進一步包括計算機的CD-ROM驅(qū)動器以及適合該驅(qū)動器讀盤的CD-ROM盤，其中CD-ROM盤上有借助中央處理單元可執(zhí)行的控制例行程序和數(shù)據(jù)，用于控制對擬人實體的輸出以及接收和評估來自擬人實體的輸入。
8．根據(jù)權(quán)利要求2所述的交互式系統(tǒng)，該系統(tǒng)進一步包括操縱玩具娃娃的零部件的伺服機構(gòu)，其中控制電路包括與控制電路連接并受控制電路管理的輸入/輸出接口，以便切換來自機載電源的功率，激勵相應(yīng)的伺服機構(gòu)，使玩具娃娃按照經(jīng)通信鏈路發(fā)送給玩具娃娃的運動數(shù)據(jù)動起來。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的交互式系統(tǒng)，該系統(tǒng)進一步包括感受玩具娃娃的運動和環(huán)境特征的傳感器，其中來自傳感器的輸入經(jīng)通信鏈路傳送給計算機并與控制例行程序結(jié)合用于指導(dǎo)選擇待經(jīng)通信鏈路發(fā)送給玩具娃娃的命令，以便借助相應(yīng)的伺服機構(gòu)開始運動。
10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式系統(tǒng)，其中計算機包括計算機揚聲器、計算機話筒、和適合兩者的音頻變換電路，并且在計算機揚聲器處聽得見的輸入被變換成聲音數(shù)據(jù)，經(jīng)通信鏈路傳送給擬人實體，并在玩具娃娃的揚聲器處再變換成聲音輸出，另外，在玩具娃娃的話筒處聽得見的輸入被變換成聲音數(shù)據(jù)，經(jīng)通信鏈路傳送給計算機，并在計算機的揚聲器處再變換成聲音輸出。
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式系統(tǒng)，其中計算機進一步包括可以與電話線連接的調(diào)制解調(diào)器，并且借助調(diào)制解調(diào)器接收的電話線上的音頻信號經(jīng)通信鏈路傳送給擬人實體，并在玩具娃娃的揚聲器處再變換成聲音輸出，另外，在玩具娃娃的話筒處聽得見的輸入變換成聲音數(shù)據(jù)，經(jīng)通信鏈路傳送給計算機，并提供給調(diào)制解調(diào)器，以便在電話線上傳送。
12．根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式系統(tǒng)，其中計算機進一步包括顯示監(jiān)視器和顯示卡，并且其中通過執(zhí)行控制例行程序在顯示監(jiān)視器上提供交互式顯示，該交互式顯示有菜單和入口區(qū)，借此計算機的使用者可以選擇和更改控制例行程序的操作。
13．一種交互式玩具娃娃，該玩具娃娃包括音頻電路，該電路與微型控制器耦合并且連接到話筒和揚聲器上，音頻電路用于將聲音數(shù)據(jù)變換成在揚聲器處聽得見的聲音輸出，并且用于將在話筒處聽得見的聲音輸入變換成聲數(shù)據(jù)；與微型控制器耦合的雙向通信接口；其中，在揚聲器處聽得見的輸入借助音頻電路變換成聲音數(shù)據(jù)并經(jīng)通信接口傳送，而在通信接口接收的聲音數(shù)據(jù)經(jīng)音頻電路變換提供在揚聲器處聽得見的輸出。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的交互式玩具娃娃，該玩具娃娃進一步包括與微型控制器耦合的I/O接口和使玩具娃娃的零部件運動的伺服機構(gòu)和機載電源，其中利用在通信接口接受的運動命令激勵各個伺服機構(gòu)，以提供玩具娃娃的相關(guān)部分的運動。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的交互式玩具娃娃，該玩具娃娃進一步包括適合感受玩具娃娃的運動和環(huán)境特征的傳感器，其中來自傳感器的信號在I/O接口被變換成數(shù)據(jù)信號并被轉(zhuǎn)移到通信接口以便傳輸。
16．根據(jù)權(quán)利要求13所述的交互式玩具娃娃，其中通信接口是標(biāo)準(zhǔn)的串行接口。
17．根據(jù)權(quán)利要求13所述的交互式玩具娃娃，其中通信接口是無繩接口。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的交互式玩具娃娃，其中無繩接口是紅外接口、射頻廣播接口、光纖接口、和感應(yīng)耦合接口之一。
19．根據(jù)權(quán)利要求13所述的交互式玩具娃娃，其中微型控制器、音頻電路、和通信接口全部在專用集成電路(ASIC)上提供。
20．一種交互式的私人物品，該物品包括微型控制器；音頻電路，該電路與微型控制器耦合并且連接到話筒和揚聲器上，該音頻電路用于將聲音數(shù)據(jù)變換成揚聲器處的聲音輸出和將話筒處的聲音輸入變換成聲音數(shù)據(jù)；以及與微型控制器耦合的雙向通信接口；其中，揚聲器處的聲音輸入借助音頻電路變換成聲音數(shù)據(jù)并在通信接口傳送，而在通信接口接收的聲音數(shù)據(jù)在音頻電路變換并在揚聲器處提供聲音輸出。
21．根據(jù)權(quán)利要求20所述的交互式私人物品，該私人物品進一步包括I/O接口和機載電源，該I/O接口與微型控制器和使玩具娃娃各部分動起來的伺服機構(gòu)耦合，其中利用在通信接口接受的運動命令激勵各個伺服機構(gòu)，以提供玩具娃娃的相關(guān)部分的運動。
22．根據(jù)權(quán)利要求20所述的交互式私人物品，該物品的外形是人形玩具娃娃或?qū)嵭膭游锿婢摺?br> 23．根據(jù)權(quán)利要求22所述的交互式私人物品，該私人物品進一步包括適合感受玩具娃娃或?qū)嵭膭游锿婢吒鞑糠值倪\動和局部環(huán)境特征的傳感器，其中來自傳感器的信號在I/O接口變換成數(shù)據(jù)信號并被轉(zhuǎn)移到通信接口以便傳輸。
24．根據(jù)權(quán)利要求20所述的交互式私人物品，其中通信接口是標(biāo)準(zhǔn)的串行接口。
25．根據(jù)權(quán)利要求20所述的交互式私人物品，其中通信接口是無繩接口。
26．根據(jù)權(quán)利要求25所述的交互式私人物品，其中無繩接口是紅外接口、射頻廣播接口、光纖接口和感應(yīng)耦合接口之一。
27．根據(jù)權(quán)利要求20所述的交互式私人物品，其中微型控制器、音頻電路和通信接口全部在專用集成電路(ASIC)上提供。
28．一種教育孩子的方法，該方法包括下述步驟(a)將教育孩子的聲音精選品記錄在計算機的海量存儲器上；(b)檢索作為主要聲音數(shù)據(jù)的聲音精選品；(c)借助通信鏈路將聲音數(shù)據(jù)傳送給孩子附近的電動玩具娃娃；以及(d)將聲音數(shù)據(jù)變換成電動玩具娃娃中的揚聲器發(fā)出的聲音輸出。
29．根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，該方法包括借助玩具娃娃中的伺服機構(gòu)為玩具娃娃提供動作的補充步驟，其中伺服機構(gòu)受從海量存儲器恢復(fù)的并通過通信鏈路傳送給電動玩具娃娃的命令直接控制，動作是預(yù)定的，以便增強對孩子的教育效果。
30．根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中電動玩具娃娃包括話筒，并且包括下述步驟即將孩子在話筒處的語音輸入作為返回的聲音數(shù)據(jù)在通信鏈路上傳輸給計算機，并且利用返回的聲音數(shù)據(jù)指導(dǎo)檢索待傳輸給電動玩具娃娃的聲音數(shù)據(jù)。
31．一種交互式玩具娃娃，包括一個形狀不確定的封閉模塊，該模塊包含微型控制器，與微型控制器耦合并與話筒和揚聲器相連的音頻電路，該音頻電路適合將聲音數(shù)據(jù)變換成揚聲器處的聲音輸出并適合將話筒處的聲音輸入變換成聲音數(shù)據(jù)，以及與微型控制器耦合的雙向通信接口，該通信接口適合在模塊和遠程計算機主機之間提供通信；一個或多個在形狀不確定的模塊表面的傳感器；以及玩具娃娃單元，該單元有玩具娃娃的容貌，有容納形狀不確定的模塊的界面，有一個或多個提高靈敏度的裝置，這些裝置適合觸發(fā)在模塊表面的一個或多個傳感器；其中，在形狀不確定的模塊與玩具娃娃單元對接時，在傳感器處的相互作用提供模塊中的信息，該信息可由微型控制器經(jīng)雙向通信接口傳遞，以將玩具娃娃的天性通知遠程計算機主機。
32．交互式玩具娃娃系統(tǒng)的實現(xiàn)組件，其中，交互式玩具娃娃系統(tǒng)具有形狀不確定的封閉模塊，該模塊包含微型控制器、與微型控制器耦合并與話筒和揚聲器相連的音頻電路，該音頻電路用于將聲音數(shù)據(jù)在揚聲器處變換成聽得見的輸出并適合將在話筒處的聽得見的輸入變換成聲音數(shù)據(jù)，以及與微型控制器耦合的雙向通信接口，該通信接口用于在模塊和遠程計算機主機之間提供通信，所述實現(xiàn)組件包括玩具娃娃單元，該單元有玩具娃娃的容貌和用于容納形狀不確定的模塊的物理界面；以及計算機主機可讀可執(zhí)行的控制例行程序和數(shù)據(jù)，它們適合在計算機主機和由玩具娃娃單元與形狀不確定的交互式模塊結(jié)合而成的交互式玩具娃娃之間提供交互性。
全文摘要
一種對兒童寓教于樂的交互式系統(tǒng),該系統(tǒng)利用象玩具娃娃(13)那樣的交互式實體,該玩具娃娃上裝有話筒(39)、揚聲器(37)、用于驅(qū)動揚聲器和話筒的控制電路,以及連接個人計算機(PC)的雙向通信鏈路(15)。儲存在計算機中的文稿數(shù)據(jù)控制玩具娃娃的活動和口語的發(fā)音,并且利用兒童通過玩具娃娃傳遞給個人計算機的響應(yīng)控制對玩具娃娃的輸出。在另一些實施方案中,交互式玩具娃娃還有伺服機構(gòu)(17a,17b,19,20,21,23,25,27,29)為玩具娃娃提供動作,例如:眼睛、嘴和肢體的動作,借助計算機檢出并傳送給玩具娃娃的命令可以使這些動作與不同文稿中的語言表達協(xié)調(diào)一致。在優(yōu)選的實施方案中,環(huán)境和應(yīng)用程序在CD－ROM盤上提供,該CD－ROM盤還為交互式玩具娃娃系統(tǒng)提供操作應(yīng)用程序。系統(tǒng)可以適用范圍廣泛的功能性,例如使孩子熟悉外語、講故事、成人與孩子以玩具娃娃為媒介間接地交談等等。
文檔編號G09B5/00GK1218570SQ97193462
公開日1999年6月2日 申請日期1997年2月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月27日
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