一种智能玩具及其使用方法

专利名称：一种智能玩具及其使用方法
技术领域：
本发明涉及玩具，尤指一种可发声的智能玩具及其使用方法。
背景技术：
随着生活水平的不断提高，玩具的品种越来越丰富，人们对玩具的要求也越来越高，特 别对智能化的玩具的需求日益迫切。然而，传统的玩具一般有两种 一种是主要通过新颖奇 特的外观和结构来吸引儿童的注意力，如积木、玩具娃娃、玩具汽车等，这类玩具科技含 量低，功能较少，趣味性低，难于维持儿童的兴趣；另一种是拟人化玩具，多为"单方交流"， 其通过在玩具内部设置发声装置，使玩具能自主或受控发出固定的一种或几种声音，发声内 容单一，缺乏变化，由于无法辨认人说话的内容，也因而不能根据人话语做出相应的反应， 另外，大部分玩具不能更新使用规则和节目内容，长久使用，重复率太高，容易产生乏味生 厌，难于满足儿童的好奇心，耐玩性低。并且，现有的玩具没有感官功能，不能对人们对其 发生的行为作出反应，拟人化程度低。
因此，提供一种灵敏度高、反应性强、趣味性高、可互动交流、内容丰富且可更新内容 的智能玩具以解决上述问题实为必要。

发明内容
本发明的目的在于提供一种灵敏度高、反应性强、趣味性高、可互动交流、内容丰富且 可更新内容的智能玩具。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种智能玩具，其包括微处理器以及与之电性耦
接的
环境感测模块，用于检测玩具周围的环境变化值，并输出环境感测信号； 语音输入电路，用于输入第一发音字段，并将其转换为语音输入信号； 语音输出电路，用于输出第二发音字段；
所述微处理器根据所接收到的环境感测信号或语音输入信号，向语音输出电路发送发音 控制指令，以触发语音输出电路输出相应的第二发音字段。
其中，所述环境感测模块选自呼吸感测模块、压力感测模块、温度感测模块和光感测模
块中的任选一种或多种。
在本发明的一个优选实施例中，所述智能玩具进一步包括存储模块和数据传输接口，其 中，存储模块分别与所述语音输入电路、语音输出电路和微处理器电性耦接，用于储存音源 讯号，以供语音输出电路选择性地提取并输出，数据传输接口与所述存储模块电性耦接，用 于实现数据的交互传输。发音字段可经由语音输入电路或数据传输接口输入，包括歌曲、诗 词、故事、交流语句或模拟性动物发声等。
在本发明中，语音输入电路包括依序电性耦接的 拾音模块，用于接收各种模拟第一发音字段；
放大模块，用于放大经拾音模块接收的模拟第一发音字段；
A/D转换模块，用于将放大后的模拟第一发音字段转换为数字第一发音字段；以及 语音识别模块，其分别与所述微处理器和存储模块电性耦接，用于对所述数字第一发音
字段进行检测和识别，并产生识别结果输送至所述微处理器，同时将所述数字第一发音字段
传输至存储模块。
语音输出电路包括依序电性耦接的
语音合成模块，与微处理器和存储模块电性耦接，根据微处理器的发音控制指令在存储 模块中提取数字第二发音字段；
A/D转换模块，用于将所述数字第二发音字段转换为模拟第二发音字段； 放大模块，用于将A/D转换后的模拟第二发音字段作放大处理；以及 放音模块，用于输出模拟第二发音字段。
本发明还提供了一种智能玩具的使用方法，其包括以下步骤 步骤(1)通过环境感测模块和语音输入电路收集外部讯号，所述外部讯号包括环境变化 值和第一发音字段，所述环境变化值包括智能玩具周围的温度值、湿度值、压力值或光强值 的任意一种或多种；
步骤(2)判断所收集的环境变化值是否超出设定正常值，若超出正常值，则环境感测模 块反馈至微处理器，使其根据环境参数变化控制语音输出电路输出相应的第二发音字段；若 未超出正常值，则不反馈；继续循环检测；
步骤(3)将第一发音字段与存储模块中的文件内容或标题作比对，若比对相一致，则发 送反馈信号至微处理器，微处理器随即向语音输出电路发送发音控制指令，触发语音输出电 路提取存储模块中的第二发音字段，并将其输出。
其中，所述步骤(2)和步骤(3)可同步进行。
与现有技术相比，本发明智能玩具具有以下优点
(1) 通过若干个环境感测模块对智能玩具周围的环境变化进行检测，使其具有"感知" 功能，具有较强的灵敏度，反应性强，能对所受压力、温度、光强等变化做出反应，具有一 定的应变能力，能"说"出自身的感受，与儿童产生互动；
(2) 通过语音识别技术将所输出第一发音字段的与玩具自身内存的第二发音字段进行比 对，当判断两者相符时，则将内存发音字段完整输出，这样，人们只需说出想要听的儿歌、 故事题目等，玩具即可给人们唱儿歌、讲故事，更为生动和"人性化"，满足与人们进行互动 游戏的需求；
(3) 设置有存储模块和数据传输接口，通过数据传输接口可将更多更新的内容存储到存 储模块中，以丰富玩具存储的知识量，解决了因长久重复而带来的厌倦，可根据不同年龄层 的儿童设定学习知识，以互动的方式实现玩具与儿童的交流，在娱乐的同时，也以轻松的方 式教育了儿童日常礼貌用语、行为规范以及各类丰富的知识，提高了学习兴趣，寓教于乐， 使得儿童更容易地吸收。
(4) 语音输入和输出电路相互作用且互不干涉各自的工作。通过标示识别或过滤的方法， 在输出发音字段的同时，通知语音输入电路，对玩具自身输出的发音字段进行标示识别，选 择性地暂停语音输入，避免了两组电路在工作上的相互干扰。
(5) 通过控制面板既可实现对当前语音输入/输出的状态进行控制，同时也可对玩具存 储模块中的内容进行操作，如增添或删除等，从而可根据人们的喜好或玩具形象建构特有的 智能玩具，.使得玩具具有丰富的知识和多样的性格，大大提高了趣味性和智能型。
为使本发明更加容易理解，下面将结合附图进一步阐述本发明不同的具体实施例。


图1为本发明一种智能玩具实施例一的结构示意框图； 图2为本发明一种智能玩具实施例二的结构示意框图； 图3为本发明一种智能玩具实施例三的结构示意框图； 图4为本发明一种智能玩具实施例四的结构示意框图； 图5为本发明一种智能玩具实施例五的结构示意框图； 图6为本发明一种智能玩具实施例六的结构示意框图。
具体实施例方式
参照图1所示，本发明的实施例一中，提供了一种智能玩具，可具有任意外型，其内置 有微处理器10以及与之电性耦接的环境感测模块11、语音输入电路12和语音输出电路13， 其中，所述环境感测模块ll，用于感测玩具周围的环境参数的变化，并输出环境感测信号； 语音输入电路12，用于输入第一发音字段，并将其转换为语音输入信号；语音输出电路B， 用于输出第二发音字段所述微处理器10根据所接收到的环境感测信号或语音输入信号，向 语音输出电路13发送发音控制指令，以触发语音输出电路13输出第二发音字段。所述第— 和第二发音字段可为歌曲、诗词、故事、交流语句或模拟性动物发声等，其内容及声音可根 据个人喜好随意编辑，以匹配玩具的角色，使得玩具更为生动，增添趣味性，并可达到寓教 于乐的目的。
在本发明中，所述环境感测模块11可设置于智能玩具的任意部位，可选自呼吸感测模块、 压力感测模块、温度感测模块和光感测模块中的任选一种或多种，可采集并检测对玩具产生 一定影响的参数指标。假设智能玩具是一只可爱的玩具猪，呼吸感测模块可装设于小猪的鼻 子部位，检测其鼻子附近的气流流速、流量或湿度是否超出正常值。压力感测模块或温度感 测模块可装设于小猪的四肢、主干部位或头部等部位。光感测模块可装设于小猪的眼睛内， 对摄入其眼睛内的光线捕捉并检测。通过各种环境感测模块对玩具周围温度、湿度、压力、 光强等参数进行检测和采集，若其超出正常值，则发送指令至微处理器10，使其根据环境参 数变化控制语音输出电路做出情绪化的反应。
参照图2所示，在本发明的实施例二中，所述语音输入电路12包括依次相互电性耦接的 拾音模块120、放大模块121、 A/D转换模块122和语音识别模块123，其中，所述拾音模块 120用于接收各种第一发音字段，优选麦克风，其可装设于玩具猪的任意位置，比如耳部； 放大模块121电性耦接于拾音模块120与A/D转换模块122之间，用于放大模拟第一发音字 段，提高信号比较的精度；A/D转换模块122与所述语音识别模块123电性耦接，用于将模 拟第一发音字段转换为数字第一发音字段；所述语音识别模块123与所述微処理器10电性耦 接，用于对拾音模块120所接收的第一发音字段进行比对和识别，并产生识别结果输送至所 述微処理器IO。拾音模块120收集各种模拟第一发音字段，经放大模块121对模拟第一发音 字段进行放大处理后，再由A/D转换模块122对其进行数模转换，将模拟第一发音字段转换 为数字第一发音字段后，传输至语音识别模块123，在其中采用语音识别技术将数字第一发 音字段与内设的第二发音字段进行比对和识别，若判断两者相符时，则由微处理器10控制语
音输出电路13作出相应响应。
参照图2所示，所述语音输出电路13包括语音合成模块130、 A/D转换模块131和放音 模块132，语音合成模块130与微处理器10电性耦接，A/D转换模块131电连接于语音合成 模块130和放音模块132之间。语音合成模块130用于存储第二发音字段；A/D转换模块131 用于将数字第二发音字段经数模转换为待输出的模拟第二发音字段；放音模块132用于输出 模拟第二发音字段。语音合成模块130根据微处理器10发送的发音控制指令，提取数字第二 发音字段，将其经A/D转换模块131转换为模拟第二发音字段，并通过放音模块132输出。
参照图3所示，在本发明的实施例三中，由于语音合成模块130中的存储空间有限，仅 能存储少量应急性语句，为了提高玩具的应变能力，增加智能玩具的趣味性，所述智能玩具 进一步包括存储模块14，其分别与语音输入电路12、语音输出电路13以及微控制器10电性 耦接。具体地说，所述存储模块14分别与所述语音输入电路12的语音识别模块123、语音 输出电路13中的语音合成模块130以及微处理器10电性耦接，用于储存发音字段。与之电 性连接的语音合成模块130可在存储模块14内提取相应的第二发音字段输出，使得智能玩具 更为生动和"人性化"。
参照图4所示，在本发明的实施例四中，所述智能玩具进一步包括数据传输接口 15,其 与存储模块14电性耦接。数据传输接口 15可为无线传输接口 (如蓝牙接口、红外线接口等) 或有线传输接口 (如USB接口等)，通过数据传输接口 15以有线或无线的方式向存储模块 14传输数据，以丰富存储模块14内可选择发音字段的内容。发音字段可经由语音输入电路 或数据传输接口15输入。
参照图5所示，在本发明的实施例五中，所述智能玩具进一步包括控制面板16，与所述
微处理器10电性耦接，可用于控制智能玩具发声、资料的传输等程序，可装设于智能玩具的
任意位置，如背部，可外露于玩具的躯体外，或隐藏式地装设于玩具的躯体内，既不破坏玩
具的外观，又可方便地对玩具做出相应的操作。所述控制面板16为控制按键或触摸屏，触摸
屏不仅可替代按键对玩具进行上述程序化操作，同时可显示系统的即时状况、存储模块内的
图像信息，发音字段的字幕信息等。控制按键或触摸屏上可设置若干4^功能键，如播放菜单
选择键、播放键( )、中止键(||)、停止键(■)、录音键(R)、清除键(C)、播放速度调
整键( )、音量调整键(+)(—)等，播放菜单选择键中包含有若干种可供选择的内容，
如童话、儿歌、动物发声、诗词等，人们可任意选择播放内容；通过播放键、中止键、停止
键、音量调整键和播放速度调整键控制菜单播放的进度；通过录音键将状态由播放状态切换至录音状态；通过清除键可清除存储空间内的内容。
以智能玩具猪为例，简述本发明智能玩具的工作过程-
所述玩具猪的鼻子、耳朵和嘴巴内安装有呼吸感测模块，用于感测经过检测部位的气流 流量/流速；其四肢、腹腔和头部内安装有压力感测模块和温度感测模块，用于感测各部位所 受到的压力；其眼睛内安装有光感测模块，用于摄入眼睛的光强值。
假设对玩具猪的各种行为，其所能做出的响应。当使用者在玩具猪的耳朵、鼻子或嘴巴 附近吹气、说话时，灵敏的呼吸感测模块可测出因人的呼气湿度引起电压变化，当电压变化 超过设定正常值时，呼吸感测模块将发送反馈信号至微处理器10，微处理器10随即向语音 输出电路13发送发音控制指令，触发语音输出电路13输出相应的第二发音字段，如"好痒 啊"。当使用者用力挤压或捶打玩具猪的四肢、腹腔和头部时，其内设的压力感测模块检测到 压力的变化超过设定正常值时，同样地，压力感测模块也将发送反馈信号至微处理器10，则 微处理器10即向语音输出电路13发送发音控制指令，触发语音输出电路13输出预设的发 音字段作为响应，如"好痛啊，不要打我啊"等。当将玩具猪放在一个过于黑暗或过于明亮 的环境下，其光感测模块也会根据检测所慑入的光的强度，判定其是否超出正常值，若光线 太暗，则玩具猪则将说"这里太黑，我好害怕"。各种感测模块通过对各种各样环境变化的感 测，使其微处理器控制语音输出电路，做出相应的响应或反应，使得智能玩具具有一定的应 变能力，能与人们作简单的交流。
参照图6所示，在本发明的实施例六中，所述存储模块14亦可分别与所述语音输入电路
的语音识别模块123、语音输出电路的语音合成模块130电性耦接，起到录音和语音控制的
作用。当启动控制面板录音键(R)时，录音功能启动，经由语音输入电路12输入的第一发
音字段传输至存储模块14进行存储；设定存储内容的标题作为比对字段，如儿歌的标题、童
话故事的标题等。当人们向智能玩具说出某一童话故事的标题作为输入第一发音字段时，在
语音识别模块123中将该输入的第一发音字段与存储模块14中的比对字段作比对，若判定比
对字段中包含有第一发音字段时，即发送反馈信号至微处理器10，微处理器10随即向语音
输出电路13发送发音控制指令，触发语音输出电路13提取存储模块14中的相应的第二发音
字段输出，即相应比对字段所关联的内容。由此可见，人们只需说出儿歌、故事等题目或短
句，智能玩具即可将其与存储模块中内容的标题相比对，若判定两者相符时，则根据该提示
导出相应的儿歌、故事等内容，或根据提示短句的内容作出相应的回答，如发问你家电话
号码是多少？智能玩具答82353463，诸如此类。玩具既作为娱乐的玩伴，又作为学习的媒
介，可根据不同年龄层的儿童设定学习知识，以互动的方式实现玩具与儿童的交流，在娱乐
的同时，也以轻松的方式教育了儿童日常礼貌用语、行为规范以及各类丰富的知识，提高了
学习兴趣，寓教于乐，使得儿童更容易地吸收。
各种工作状态不相互影响，当玩具处于放音状态时，语音输入电路处于等待状态，则此
时，人说话或其他音源讯号均不会通过语音输入电路传输，使其放音过程不受干扰。 为了使得语音输入电路12和语音输出电路13不相互影响，可选用以下两种方法 其一当语音输出电路13受触发输出第二发音字段时，同时其语音合成模块130向微处
理器10返回"放音反馈指令"，则微处理器10向语音输入电路12的语音识别模块123发送 "抑制指令"，使其处于等待状态，此时，语音的语音输出不受外界干扰，也不会因人话语中
部分字句与比对字段相符而中断原语音输出，当语音输出结束，微处理器10向语音输入电路
12的语音识别模块123发送"抑制终止指令"，恢复正常工作状态。
其二当语音输出电路13受触发输出第二发音字段时，同时其语音合成模块130向微处
理器10返回"放音反馈指令"，则微处理器10向语音输入电路12的语音识别模块123发送 "抑制指令"，当语音识别模块123接受到该指令后，即在存储模块14中提取当前发音字段
的序列号，当语音识别模块123将提取的第二发音字段序列号与经由语音输入电路接收到的
第一发音字段序列号相比较，若一致，则将其过滤；若不一致，则视常规情况处理，导入比对，做出相应的反应。
其中，因为仅需要对系统内部的自我输出声音作过滤处理，为了提高比对效率，可在系 统指令和系统发音的字段上设序列号作为标识，如"输出的发音字段"、"放音反馈指令"和 "抑制指令"中均包含有当前所输出的发音字段的序列号。以快速区分系统内的不同的发音 字段，而不必比对整个字段的内容。
以下简单描述本发明智能玩具的使用方法
步骤(1)通过环境感测模块和语音输入电路收集外部讯号，所述外部讯号包括环境变化 值和第一发音字段，所述环境变化值包括智能玩具周围的温度值、湿度值、压力值或光强值 的任意一种或多种；
步骤(2)判断所收集的环境变化值是否超出设定正常值，若超出正常值，表明智能玩具 受到干扰，则环境感测模块反馈至微处理器，使其根据环境参数变化控制语音输出电路做出 相应响应；若未超出正常值，则不反馈；继续循环检测。
其中，所述环境感测模块包括呼吸感测模块、压力感测模块、温度感测模块和光感测模块中任选一种或多种，
步骤(3)将第一发音字段与存储模块中的文件内容或标题作比对，若比对相一致，则发
送反馈信号至微处理器，微处理器随即向语音输出电路发送发音控制指令，触发语音输出电 路提取存储模块中的第二发音字段，并将其输出。
在所述步骤(3)中进一步包括
步骤(31)对拾音模块120所接收的第一发音字段依序经过放大模块121放大处理、再 经A/D转换模块122进行A/D转换后，然后将其传输至语音识别模块123中与存储模块中的 文件内容或标题比对；
步骤(32)语音合成模块130根据微处理器10的发音控制指令，在存储模块14中提取 第二发音字段，将其依序经过A/D转换和放大处理后，再将其通过放音模块132输出。 其中，所述步骤(2)和步骤(3)可同步进行。
惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即 大凡依本发明权利要求及发明说明书所记载的内容所作出简单的等效变化与修饰，皆仍属本 发明权利要求所涵盖范围之内。 '
权利要求
1.一种智能玩具，其特征在于包括微处理器以及与之电性耦接的环境感测模块，用于检测玩具周围的环境变化值，并输出环境感测信号；语音输入电路，用于输入第一发音字段，并将其转换为语音输入信号；语音输出电路，用于输出第二发音字段；所述微处理器根据所接收到的环境感测信号或语音输入信号，向语音输出电路发送发音控制指令，以触发语音输出电路输出相应的第二发音字段。
2.根据权利要求1所述的智能玩具，其特征在于所述环境感测模块选自呼吸感测模块、 压力感测模块、温度感测模块和光感测模块中的任选一种或多种。
3.根据权利要求l所述的智能玩具，其特征在于所述智能玩具进一步包括存储模块， 其分别与所述语音输入电路的语音识别模块、语音输出电路的语音合成模块和微处理器电性 耦接，用于储存发音字段，使语音合成模块可选择性地从存储模块中提取发音字段并输出。
4. 根据权利要求3所述的智能玩具，其特征在于所述智能玩具进一步包括数据传输接 口，其与所述存储模块电性耦接，用于实现数据的交互传输。
5. 根据权利要求1所述的智能玩具，其特征在于所述智能玩具进一步包括控制面板， 其与所述微处理器电性耦接，所述控制面板为控制按键和/或触摸屏。
6. 根据权利要求3所述的智能玩具，其特征在于所述语音输入电路包括依序电性耦接的拾音模块，用于接收各种模拟第一发音字段；放大模块，用于放大经拾音模块接收的模拟第一发音字段；A/D转换模块，用于将放大后的模拟第一发音字段转换为数字第一发音字段；以及 语音识别模块，其分别与所述微处理器和存储模块电性耦接，用于对所述数字第一发音字段进行检测和识别，并产生识别结果输送至所述微处理器，同时将所述数字第一发音字段传输至存储模块。
7.根据权利要求3所述的智能玩具，其特征在于所述语音输出电路包括依序电性耦接的语音合成模块，与微处理器和存储模块电性耦接，根据微处理器的发音控制指令在存储 模块中提取数字第二发音字段；A/D转换模块，用于将所述数字第二发音字段转换为模拟第二发音字段； 放大模块，用于将A/D转换后的模拟第二发音字段作放大处理；以及 放音模块，用于输出模拟第二发音字段。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的智能玩具，其特征在于所述第一发音字段和第二 发音字段为歌曲、诗词、故事、交流语句或模拟性动物发声。
9. 一种智能玩具的使用方法，其特征在于包括以下步骤 步骤(1)通过环境感测模块和语音输入电路收集外部讯号，所述外部讯号包括环境变化 值和第一发音字段，所述环境变化值包括智能玩具周围的温度值、湿度值、压力值或光强值 的任意一种或多种；步骤(2)判断所收集的环境变化值是否超出设定正常值，若超出正常值，则环境感测模 块反馈至微处理器，使其根据环境参数变化控制语音输出电路输出相应的第二发音字段；若 未超出正常值，则不反馈；继续循环检测；步骤(3)将第一发音字段与存储模块中的文件内容或标题作比对，若比对相一致，则发 送反馈信号至微处理器，微处理器随即向语音输出电路发送发音控制指令，触发语音输出电 路提取存储模块中的第二发音字段，并将其输出。其中，所述步骤(2)和步骤(3)可同步进行。
10.根据权利要求9所述的智能玩具的使用方法，其特征在于在所述步骤(3)中进一 步包括步骤(31)对所收集的第一发音字段依序经过放大处理和A/D转换后，再与存储模块中 的文件内容或标题比对；步骤(32)对第二发音字段依序经过A/D转换和放大处理后，再将其输出。
全文摘要
本发明提供了一种智能玩具，其包括微处理器以及与之电性耦接的环境感测模块，用于感测玩具周围的环境变化值，并输出环境感测信号；语音输入电路，用于输入第一发音字段，并将其转换为语音输入信号；语音输出电路，用于输出第二发音字段；所述微处理器根据所接收到的环境感测信号或语音输入信号，向语音输出电路发送发音控制指令，以触发语音输出电路输出第二发音字段。本发明智能玩具具有灵敏度高、反应性强、趣味性高、可互动交流、内容丰富且可更新内容等特点，是娱乐的伙伴，学习的媒介。本发明还提供了该智能玩具的使用方法。
文档编号G10L13/04GK101357269SQ20081019865
公开日2009年2月4日 申请日期2008年9月22日 优先权日2008年9月22日
发明者李丽丽 申请人:李丽丽