專利名稱：一種智能玩具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及玩具，尤指一種可發(fā)聲的智能玩具。
背景技術：
隨著生活水平的不斷提高，玩具的品種越來越豐富，人們對玩具的要求也越來越高，特 別對智能化的玩具的需求日益迫切。然而，傳統(tǒng)的玩具一般有兩種 一種是主要通過新穎奇 特的外觀和結構來吸引兒童的注意力，如積木、玩具娃娃、玩具汽車等，這類玩具科技含 量低，功能較少，趣味性低，難于維持兒童的興趣；另一種是擬人化^具，多為"單方交流"， 其通過在玩具內部設置發(fā)聲裝置，使玩具能自主或受控發(fā)出固定的一種或幾種聲音，發(fā)聲內 容單一，缺乏變化，由于無法辨認人說話的內容，也因而不能根據人話語做出相應的反應， 另外，大部分玩具不能更新使用規(guī)則和節(jié)目內容，長久使用，重復率太高，容易產生乏味生 厭，難于滿足兒童的好奇心，耐玩性低。并且，現(xiàn)有的玩具沒有感官功能，不能對人們對其 發(fā)生的行為作出反應，擬人化程度低。
因此，提供一種靈敏度高、反應性強、趣味性高、可互動交流、內容豐富且可更新內容 的智能玩具以解決上述問題實為必要。
發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種靈敏度高、反應性強、趣味性高、可互動交流、內容豐 富且可更新內容的智能玩具。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種智能玩具，其包括微處理器以及與之電性耦
接的
環(huán)境感測模塊，用于檢測玩具周圍的環(huán)境變化值，并輸出環(huán)境感測信號； 語音輸入電路，用于輸入第一發(fā)音字段，并將其轉換為語音輸入信號； 語音輸出電路，用于輸出第二發(fā)音字段；
所述微處理器根據所接收到的環(huán)境感測信號或語音輸入信號，向語音輸出電路發(fā)送發(fā)音 控制指令，以觸發(fā)語音輸出電路輸出相應的第二發(fā)音字段。
其中，所述環(huán)境感測模塊選自呼吸感測模塊、壓力感測模塊、溫度感測模塊和光感測模塊中的任選一種或多種。
在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述智能玩具進一步包括存儲模塊和數(shù)據傳輸接口 ， 其中，存儲模塊分別與所述語音輸入電路、語音輸出電路和微處理器電性耦接，用于儲存音 源訊號，以供語音輸出電路選擇性地提取并輸出，數(shù)據傳輸接口與所述存儲模塊電性耦接， 用于實現(xiàn)數(shù)據的交互傳輸。發(fā)音字段可經由語音輸入電路或數(shù)據傳輸接口輸入，包括歌曲、 詩詞、故事、交流語句或模擬性動物發(fā)聲等。
在本實用新型中，語音輸入電路包括依序電性耦接的
拾音模塊，用于接收各種模擬第一發(fā)音字段；
放大模塊，用于放大經拾音模塊接收的模擬第一發(fā)音字段；
A/D轉換模塊，用于將放大后的模擬第一發(fā)音字段轉換為數(shù)字第一發(fā)音字段；以及 語音識別模塊，其分別與所述微處理器和存儲模塊電性耦接，用于對所述數(shù)字第一發(fā)音
字段進行檢測和識別，并產生識別結果輸送至所述微處理器，同時將所述數(shù)字第一發(fā)音字段
傳輸至存儲模塊。
語音輸出電路包括依序電性耦接的
語音合成模塊，與微處理器和存儲模塊電性耦接，根據微處理器的發(fā)音控制指令在存儲 模塊中提取數(shù)字第二發(fā)音字段；
A/D轉換模塊，用于將所述數(shù)字第二發(fā)音字段轉換為模擬第二發(fā)音字段； 放大模塊，用于將A/D轉換后的模擬第二發(fā)音字段作放大處理；以及 放音模塊，用于輸出模擬第二發(fā)音字段。 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型智能玩具具有以下優(yōu)點
(1) 通過若干個環(huán)境感測模塊對智能玩具周圍的環(huán)境變化進行檢測，使其具有"感知" 功能，具有較強的靈敏度，反應性強，能對所受壓力、溫度、光強等變化做出反應，具有一 定的應變能力，能"說"出自身的感受，與兒童產生互動；
(2) 通過語音識別技術將所輸出第一發(fā)音字段的與玩具自身內存的第二發(fā)音字段進行比 對，當判斷兩者相符時，則將內存發(fā)音字段完整輸出，這樣，人們只需說出想要聽的兒歌、 故事題目等，玩具即可給人們唱兒歌、講故事，更為生動和"人性化"，滿足與人們進行互動 游戲的需求；
(3) 設置有存儲模塊和數(shù)據傳輸接口，通過數(shù)據傳輸接口可將更多更新的內容存儲到存 儲模塊中，以豐富玩具存儲的知識量，解決了因長久重復而帶來的厭倦，可根據不同年齡層的兒童設定學習知識，以互動的方式實現(xiàn)玩具與兒童的交流，在娛樂的同時，也以輕松的方 式教育了兒童日常禮貌用語、行為規(guī)范以及各類豐富的知識，提高了學習興趣，寓教于樂， 使得兒童更容易地吸收。
(4) 語音輸入和輸出電路相互作用且互不干涉各自的工作。通過標示識別或過濾的方法， 在輸出發(fā)音字段的同時，通知語音輸入電路，對玩具自身輸出的發(fā)音字段進行標示識別，選 擇性地暫停語音輸入，避免了兩組電路在工作上的相互干擾。
(5) 通過控制面板既可實現(xiàn)對當前語音輸入/輸出的狀態(tài)進行控制，同時也可對玩具存 儲模塊中的內容進行操作，如增添或刪除等，從而可根據人們的喜好或玩具形象建構特有的 智能玩具，使得玩具具有豐富的知識和多樣的性格，大大提高了趣味性和智能型。


圖1為本實用新型一種智能玩具實施例一的結構示意框圖； 圖2為本實用新型一種智能玩具實施例二的結構示意框圖； 圖3為本實用新型一種智能玩具實施例三的結構示意框圖； 圖4為本實用新型一種智能玩具實施例四的結構示意框圖； 圖5為本實用新型一種智能玩具實施例五的結構示意框圖； 圖6為本實用新型一種智能玩具實施例六的結構示意框圖。
具體實施方式
參照圖1所示，本實用新型的實施例一中，提供了一種智能玩具，可具有任意外型，其 內置有微處理器10以及與之電性耦接的環(huán)境感測模塊11、語音輸入電路12和語音輸出電路 13，其中，所述環(huán)境感測模塊ll,用于感測玩具周圍的環(huán)境參數(shù)的變化，并輸出環(huán)境感測信 號；語音輸入電路12，用于輸入第一發(fā)音字段，并將其轉換為語音輸入信號；語音輸出電路 13，用于輸出第二發(fā)音字段；所述微處理器10根據所接收到的環(huán)境感測信號或語音輸入信號， 向語音輸出電路13發(fā)送發(fā)音控制指令，以觸發(fā)語音輸出電路13輸出第二發(fā)音字段。所述第 一和第二發(fā)音字段可為歌曲、詩詞、故事、交流語句或模擬性動物發(fā)聲等，其內容及聲音可 根據個人喜好隨意編輯，以匹配玩具的角色，使得玩具更為生動，增添趣味性，并可達到寓 教于樂的目的。
在本實用新型中，所述環(huán)境感測模塊11可設置于智能玩具的任意部位，可選自呼吸感測模塊、壓力感測模塊、溫度感測模塊和光感測模塊中的任選一種或多種，可采集并檢測對玩 具產生一定影響的參數(shù)指標。假設智能玩具是一只可愛的玩具豬，呼吸感測模塊可裝設于小 豬的鼻子部位，檢測其鼻子附近的氣流流速、流量或濕度是否超出正常值。壓力感測模塊或 溫度感測模塊可裝設于小豬的四肢、主干部位或頭部等部位。光感測模塊可裝設于小豬的眼 睛內，對攝入其眼睛內的光線捕捉并檢測。通過各種環(huán)境感測模塊對玩具周圍溫度、濕度、 壓力、光強等參數(shù)進行檢測和采集，若其超出正常值，則發(fā)送指令至微處理器10,使其根據
環(huán)境參數(shù)變化控制語音輸出電路做出情緒化的反應。
參照圖2所示，在本實用新型的實施例二中，所述語音輸入電路12包括依次相互電性耦 接的拾音模塊120、放大模塊121、 A/D轉換模塊122和語音識別模塊123，其中，所述拾音 模塊120用于接收各種第一發(fā)音字段，優(yōu)選麥克風，其可裝設于玩具豬的任意位置，比如耳 部；放大模塊121電性耦接于拾音模塊120與A/D轉換模塊122之間，用于放大模擬第一發(fā) 音字段，提高信號比較的精度；A/D轉換模塊122與所述語音識別模塊123電性耦接，用于 將模擬第一發(fā)音字段轉換為數(shù)字第一發(fā)音字段；所述語音識別模塊123與所述微処理器10電 性耦接，用于對拾音模塊120所接收的第一發(fā)音字段進行比對和識別，并產生識別結果輸送 至所述微処理器10。拾音模塊120收集各種模擬第一發(fā)音字段，經放大模塊121對模擬第一 發(fā)音字段進行放大處理后，再由A/D轉換模塊122對其進行數(shù)模轉換，將模擬第一發(fā)音字段 轉換為數(shù)字第一發(fā)音字段后，傳輸至語音識別模塊123，在其中采用語音識別技術將數(shù)字第 一發(fā)音字段與內設的第二發(fā)音字段進行比對和識別，若判斷兩者相符時，則由微處理器10控 制語音輸出電路13作出相應響應。
參照圖2所示，所述語音輸出電路13包括語音合成模塊130、 A/D轉換模塊131和放音 模塊132，語音合成模塊130與微處理器10電性耦接，A/D轉換模塊131電連接于語音合成 模塊130和放音模塊132之間。語音合成模塊130用于存儲第二發(fā)音字段；A/D轉換模塊131 用于將數(shù)字第二發(fā)音字段經數(shù)模轉換為待輸出的模擬第二發(fā)音字段；放音模塊132用于輸出 模擬第二發(fā)音字段。語音合成模塊130根據微處理器10發(fā)送的發(fā)音控制指令，提取數(shù)字第二 發(fā)音字段，將其經A/D轉換模塊131轉換為模擬第二發(fā)音字段，并通過放音模塊132輸出。
參照圖3所示，在本實用新型的實施例三中，由于語音合成模塊130中的存儲空間有限， 僅能存儲少量應急性語句，為了提高玩具的應變能力，增加智能玩具的趣味性，所述智能玩 具進一步包括存儲模塊14，其分別與語音輸入電路12、語音輸出電路13以及微控制器10電 性耦接。具體地說，所述存儲模塊14分別與所述語音輸入電路12的語音識別模塊123、語音輸出電路13中的語音合成模塊130以及微處理器10電性耦接，用于儲存發(fā)音字段。與之 電性連接的語音合成模塊130可在存儲模塊14內提取相應的第二發(fā)音字段輸出，使得智能玩 具更為生動和"人性化"。
參照圖4所示，在本實用新型的實施例四中，所述智能玩具進一步包括數(shù)據傳輸接口 15， 其與存儲模塊14電性耦接。數(shù)據傳輸接口 15可為無線傳輸接口 (如藍牙接口、紅外線接口 等)或有線傳輸接口 (如USB接口等)，通過數(shù)據傳輸接口 15以有線或無線的方式向存儲模 塊14傳輸數(shù)據，以豐富存儲模塊14內可選擇發(fā)音字段的內容。發(fā)音字段可經由語音輸入電 路或數(shù)據傳輸接口 15輸入。
參照圖5所示，在本實用新型的實施例五中，所述智能玩具進一步包括控制面板16，與 所述微處理器10電性耦接，可用于控制智能玩具發(fā)聲、資料的傳輸?shù)瘸绦?，可裝設于智能玩 具的任意位置，如背部，可外露于玩具的軀體外，或隱藏式地裝設于玩具的軀體內，既不破 壞玩具的外觀，又可方便地對玩具做出相應的操作。所述控制面板16為控制按鍵或觸摸屏， 觸摸屏不僅可替代按鍵對玩具進行上述程序化操作，同時可顯示系統(tǒng)的即時狀況、存儲模塊 內的圖像信息，發(fā)音字段的字幕信息等?？刂瓢存I或觸摸屏上可設置若干個功能鍵，如播放 菜單選擇鍵、播放鍵( )、中止鍵(||)、停止鍵(■)、錄音鍵(R)、清除鍵(C)、播放速 度調整鍵( )、音量調整鍵(+)(—)等，播放菜單選擇鍵中包含有若干種可供選擇的內 容，如童話、兒歌、動物發(fā)聲、詩詞等，人們可任意選擇播放內容；通過播放鍵、中止鍵、 停止鍵、音量調整鍵和播放速度調整鍵控制菜單播放的進度；通過錄音鍵將狀態(tài)由播放狀態(tài) 切換至錄音狀態(tài)；通過清除鍵可清除存儲空間內的內容。
以智能玩具豬為例，簡述本實用新型智能玩具的工作過程
所述玩具豬的鼻子、耳朵和嘴巴內安裝有呼吸感測模塊，用于感測經過檢測部位的氣流 流量/流速；其四肢、腹腔和頭部內安裝有壓力感測模塊和溫度感測模塊，用于感測各部位所 受到的壓力；其眼睛內安裝有光感測模塊，用于攝入眼睛的光強值。
假設對玩具豬的各種行為，其所能做出的響應。當使用者在玩具豬的耳朵、鼻子或嘴巴 附近吹氣、說話時，靈敏的呼吸感測模塊可測出因人的呼氣濕度引起電壓變化，當電壓變化 超過設定正常值時，呼吸感測模塊將發(fā)送反饋信號至微處理器10，微處理器10隨即向語音 輸出電路13發(fā)送發(fā)音控制指令，觸發(fā)語音輸出電路13輸出相應的第二發(fā)音字段，如"好癢 啊"。當使用者用力擠壓或捶打玩具豬的四肢、腹腔和頭部時，其內設的壓力感測模塊檢測到 壓力的變化超過設定正常值時，同樣地，壓力感測模塊也將發(fā)送反饋信號至微處理器10，則微處理器10即向語音輸出電路13發(fā)送發(fā)音控制指令，觸發(fā)語音輸出電路13輸出預設的發(fā) 音字段作為響應，如"好痛啊，不要打我啊"等。當將玩具豬放在一個過于黑暗或過于明亮 的環(huán)境下，其光感測模塊也會根據檢測所懾入的光的強度，判定其是否超出正常值，若光線 太暗，則玩具豬則將說"這里太黑，我好害怕"。各種感測模塊通過對各種各樣環(huán)境變化的感 測，使其微處理器控制語音輸出電路，做出相應的響應或反應，使得智能玩具具有一定的應 變能力，能與人們作簡單的交流。
參照圖6所示，在本實用新型的實施例六中，所述存儲模塊14亦可分別與所述語音輸入 電路的語音識別模塊123、語音輸出電路的語音合成模塊130電性耦接，起到錄音和語音控 制的作用。當啟動控制面板錄音鍵(R)時，錄音功能啟動，經由語音輸入電路12輸入的第 一發(fā)音字段傳輸至存儲模塊14進行存儲；設定存儲內容的標題作為比對字段，如兒歌的標題、 童話故事的標題等。當人們向智能玩具說出某一童話故事的標題作為輸入第一發(fā)音字段時， 在語音識別模塊123中將該輸入的第一發(fā)音字段與存儲模塊14中的比對字段作比對，若判定 比對字段中包含有第一發(fā)音字段時，即發(fā)送反饋信號至微處理器10，微處理器10隨即向語 音輸出電路13發(fā)送發(fā)音控制指令，觸發(fā)語音輸出電路13提取存儲模塊14中的相應的第二發(fā) 音字段輸出，即相應比對字段所關聯(lián)的內容。由此可見，人們只需說出兒歌、故事等題目或 短句，智能玩具即可將其與存儲模塊中內容的標題相比對，若判定兩者相符時，則根據該提 示導出相應的兒歌、故事等內容，或根據提示短句的內容作出相應的回答，如發(fā)問你家電 話號碼是多少？智能玩具答82353463，諸如此類。玩具既作為娛樂的玩伴，又作為學習的 媒介，可根據不同年齡層的兒童設定學習知識，以互動的方式實現(xiàn)玩具與兒童的交流，在娛 樂的同時，也以輕松的方式教育了兒童日常禮貌用語、行為規(guī)范以及各類豐富的知識，提高 了學習興趣，寓教于樂，使得兒童更容易地吸收。
各種工作狀態(tài)不相互影響，當玩具處于放音狀態(tài)時，語音輸入電路處于等待狀態(tài)，則此 時，人說話或其他音源訊號均不會通過語音輸入電路傳輸，使其放音過程不受干擾。
為了使得語音輸入電路12和語音輸出電路13不相互影響，可選用以下兩種方法
其一當語音輸出電路13受觸發(fā)輸出第二發(fā)音字段時，同時其語音合成模塊130向微處
理器10返回"放音反饋指令"，則微處理器10向語音輸入電路12的語音識別模塊123發(fā)送
"抑制指令"，使其處于等待狀態(tài)，此時，語音的語音輸出不受外界干擾，也不會因人話語中
部分字句與比對字段相符而中斷原語音輸出，當語音輸出結束，微處理器10向語音輸入電路
12的語音識別模塊123發(fā)送"抑制終止指令"，恢復正常工作狀態(tài)。其二當語音輸出電路13受觸發(fā)輸出第二發(fā)音字段時，同時其語音合成模塊130向微處 理器10返回"放音反饋指令"，則微處理器10向語音輸入電路12的語音識別模塊123發(fā)送 "抑制指令"，當語音識別模塊123接受到該指令后，即在存儲模塊14中提取當前發(fā)音字段 的序列號，當語音識別模塊123將提取的第二發(fā)音字段序列號與經由語音輸入電路接收到的 第一發(fā)音字段序列號相比較，若一致，則將其過濾；若不一致，則視常規(guī)情況處理，導入比 對，做出相應的反應。
其中，因為僅需要對系統(tǒng)內部的自我輸出聲音作過濾處理，為了提高比對效率，可在系 統(tǒng)指令和系統(tǒng)發(fā)音的字段上設序列號作為標識，如"輸出的發(fā)音字段"、"放音反饋指令"和 "抑制指令"中均包含有當前所輸出的發(fā)音字段的序列號。以快速區(qū)分系統(tǒng)內的不同的發(fā)音 字段，而不必比對整個字段的內容。
以下簡單描述本實用新型智能玩具的使用方法
步驟(1)通過環(huán)境感測模塊和語音輸入電路收集外部訊號，所述外部訊號包括環(huán)境變化 值和第一發(fā)音字段，所述環(huán)境變化值包括智能玩具周圍的溫度值、濕度值、壓力值或光強值
的任意一種或多種； .
步驟(2)判斷所收集的環(huán)境變化值是否超出設定正常值，若超出正常值，表明智能玩具
受到干擾，則環(huán)境感測模塊反饋至微處理器，使其根據環(huán)境參數(shù)變化控制語音輸出電路做出
相應響應；若未超出正常值，則不反饋；繼續(xù)循環(huán)檢測。
其中，所述環(huán)境感測模塊包括呼吸感測模塊、壓力感測模塊、溫度感測模塊和光感測模 塊中任選一種或多種，
步驟(3)將第一發(fā)音字段與存儲模塊中的文件內容或標題作比對，若比對相一致，則發(fā) 送反饋信號至微處理器，微處理器隨即向語音輸出電路發(fā)送發(fā)音控制指令，觸發(fā)語音輸出電 路提取存儲模塊中的第二發(fā)音字段，并將其輸出。
在所述步驟(3)中進一步包括
步驟(31)對拾音模塊120所接收的第一發(fā)音字段依序經過放大模塊121放大處理、再 經A/D轉換模塊122進行A/D轉換后，然后將其傳輸至語音識別模塊123中與存儲模塊中的 文件內容或標題比對；
步驟(32)語音合成模塊130根據微處理器10的發(fā)音控制指令，在存儲模塊14中提取
第二發(fā)音字段，將其依序經過A/D轉換和放大處理后，再將其通過放音模塊132輸出。
其中，所述步驟(2)和步驟(3)可同步進行。
權利要求1. 一種智能玩具，其特征在于包括微處理器以及與之電性耦接的環(huán)境感測模塊，用于檢測玩具周圍的環(huán)境變化值，并輸出環(huán)境感測信號；語音輸入電路，用于輸入第一發(fā)音字段，并將其轉換為語音輸入信號；語音輸出電路，用于輸出第二發(fā)音字段；所述微處理器根據所接收到的環(huán)境感測信號或語音輸入信號，向語音輸出電路發(fā)送發(fā)音控制指令，以觸發(fā)語音輸出電路輸出相應的第二發(fā)音字段。
2.根據權利要求1所述的智能玩具，其特征在于所述環(huán)境感測模塊選自呼吸感測模塊、 壓力感測模塊、溫度感測模塊和光感測模塊中的任選一種或多種。
3. 根據權利要求1所述的智能玩具，其特征在于所述智能玩具進一步包括存儲模塊， 其分別與所述語音輸入電路的語音識別模塊和微處理器電性耦接，用于儲存第一發(fā)音字段。
4. 根據權利要求3所述的智能玩具，其特征在于所述存儲模塊與所述語音輸出電路中 的語音合成模塊電性耦接，使語音合成模塊可選擇性地從存儲模塊中提取第二發(fā)音字段并輸 出。
5. 根據權利要求1-4中任一項所述的智能玩具，其特征在于所述第一發(fā)音字段和第二 發(fā)音字段為歌曲、詩詞、故事、交流語句或模擬性動物發(fā)聲。
6. 根據權利要求3或4所述的智能玩具，其特征在于所述智能玩具進一步包括數(shù)據傳 輸接口，其與所述存儲模塊電性耦接，用于實現(xiàn)數(shù)據的交互傳輸。
7. 根據權利要求1所述的智能玩具，其特征在于所述智能玩具進一步包括控制面板， 其與所述微處理器電性耦接。
8. 根據權利要求7所述的智能玩具，其特征在于所述控制面板為控制按鍵和/或觸摸屏。
9. 根據權利要求3所述的智能玩具，其特征在于所述語音輸入電路包括依序電性耦接的拾音模塊，用于接收各種模擬第一發(fā)音字段；放大模塊，用于放大經拾音模塊接收的模擬第一發(fā)音字段；A/D轉換模塊，用于將放大后的模擬第一發(fā)音字段轉換為數(shù)字第一發(fā)音字段；以及 語音識別模塊，其分別與所述微處理器和存儲模塊電性耦接，用于對所述數(shù)字第一發(fā)音字段進行檢測和識別，并產生識別結果輸送至所述微處理器，同時將所述數(shù)字第一發(fā)音字段傳輸至存儲模塊。
10.根據權利要求4所述的智能玩具，其特征在于所述語音輸出電路包括依序電性耦接的語音合成模塊，與微處理器和存儲模塊電性耦接，根據微處理器的發(fā)音控制指令在存儲 模塊中提取數(shù)字第二發(fā)音字段；A/D轉換模塊，用于將所述數(shù)字第二發(fā)音字段轉換為模擬第二發(fā)音字段； 放大模塊，用于將A/D轉換后的模擬第二發(fā)音字段作放大處理；以及 放音模塊，用于輸出模擬第二發(fā)音字段。
專利摘要本實用新型提供了一種智能玩具，其包括微處理器以及與之電性耦接的環(huán)境感測模塊，用于感測玩具周圍的環(huán)境變化值，并輸出環(huán)境感測信號；語音輸入電路，用于輸入第一發(fā)音字段，并將其轉換為語音輸入信號；語音輸出電路，用于輸出第二發(fā)音字段；所述微處理器根據所接收到的環(huán)境感測信號或語音輸入信號，向語音輸出電路發(fā)送發(fā)音控制指令，以觸發(fā)語音輸出電路輸出第二發(fā)音字段。本實用新型智能玩具具有靈敏度高、反應性強、趣味性高、可互動交流、內容豐富且可更新內容等特點，是娛樂的伙伴，學習的媒介。
文檔編號A63H3/28GK201257294SQ20082020080
公開日2009年6月17日 申請日期2008年9月22日 優(yōu)先權日2008年9月22日
發(fā)明者李麗麗 申請人:李麗麗