專利名稱：教學(xué)玩具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種玩具，特別是涉及一種教學(xué)或?qū)W習(xí)用玩具。
目前已經(jīng)有許多這類玩具，但這些玩具通常只包括各種字母、數(shù)字或各種形狀的動物的模型，孩子們需在大人的指導(dǎo)下才能游戲。
本發(fā)明的目的是提供一種幫助幼兒們識別字母、數(shù)字或物體的形狀的玩具，玩具本身能提供答案，而不需大人的指導(dǎo)，以用于幫助幼兒在游戲的同時學(xué)到知識。
按照本發(fā)明的教學(xué)玩具，由下列部分組成一個具有感應(yīng)點陣和傳感器片的傳感器，傳感器片有一個柔性表面，被識別形狀的物體放置在該柔性表面上;使感應(yīng)點陣與物體相接觸的感應(yīng)點的電性能發(fā)生變化的物體;檢測已發(fā)生電性能變化的感應(yīng)點的輸出裝置;一個存儲裝置，用以對所檢測的感應(yīng)點在感應(yīng)點陣中的相對位置和存儲器中存儲的信息進行比較，以確定變化的電性能對應(yīng)于被存儲的一組物體中的哪一個;和一個按照孩子能理解的方式提供輸出信息的裝置，該信息對應(yīng)于放置在傳感器片上的物體形狀。
按照本發(fā)明的教學(xué)玩具，包括具有按行和列排列的感應(yīng)點矩陣的傳感器;具有柔性前表面的傳感器片，被識別形狀的二維空間物體放置在該柔性前表面上;改變感應(yīng)點陣電性能的物體模型，該物體模型可使感應(yīng)點矩陣中由物體所覆蓋的特有的點陣的電性能發(fā)生變化;用以檢測感應(yīng)點陣的輸出裝置，檢測的點陣的電性能由于特定物體與傳感器片接觸發(fā)生了變化;一個存儲裝置，用以對所檢測的感應(yīng)點在感應(yīng)點陣中的相對位置和存儲器中存儲的電性能進行比較，以確定變化的電性能對應(yīng)于被存儲的一組物體中的哪一個，并按照對應(yīng)的形狀提供輸出信息;和以孩子能理解的方式提供對應(yīng)于放置在傳感器片上物體形狀的輸出信息的裝置。
那么，可以把特有感應(yīng)點陣的圖案預(yù)先編程在存儲器中，特有的感應(yīng)點陣對應(yīng)于感應(yīng)點矩陣中那些由特定形狀使其電性能發(fā)生變化的感應(yīng)點的特定形狀，如果注意到這種點陣的話，不管該點陣在傳感器片上的方位或位置，只要把不同點的特有點陣與預(yù)先編程于存儲器的特定點陣相比較，該玩具就可以簡單地確定放置在傳感器片上的特定物體的形狀。作為附加的改進，可以開發(fā)新的物體形狀，把它們放置在傳感器上，然后將新物體模型在傳感器上的特有的點陣存入到存儲器中以便進一步識別，這就使玩具增加了進一步的內(nèi)容。這樣，孩子們能識別比原來預(yù)編程的那些形狀更多的物體形狀，從而擴展了該玩具的游戲容量。
能被識別的形狀的種類包括字母和數(shù)字，這樣，孩子可以由單獨的字母在傳感器屏幕上構(gòu)詞，來學(xué)會正確地拼詞，或者在傳感器上構(gòu)成簡單的加法、乘法等，來學(xué)會簡單的算術(shù)運算，而且還可以在傳感器上提供答案，然后由玩具進行核對。另外，對于幼小的孩子來說，可能需要提供一些二維空間形狀的物體，如動物圖畫或日常生活中的器物等，幼兒們必須識別這些東西，或是這種玩具產(chǎn)生描述這些物體的聲音輸出信息，例如一只狗的模型放置在傳感器上，玩具就產(chǎn)生“狗”字的發(fā)音。
該玩具可以為幼兒們簡單地提供輸出信息，如上面所說的當(dāng)傳感器上放置一個物體模型時，發(fā)出相應(yīng)的聲音。另外，該玩具可以給孩子出一道習(xí)題，如讓孩子按一下對應(yīng)某一指定物體形狀的按鈕或者鍵入一個物體的名字，例如如果在傳感器片上放置一個“狗”形物體，就讓他鍵入一個“狗”字。然后該玩具把孩子鍵入的答案與被識別的形狀進行比較，多半祝賀孩子答得對，或者如果孩子選擇的不正確，就要說出對應(yīng)于該形狀的正確選擇。
進一步可能的方案是，例如一個狗模型放置在傳感器片上，可以輸出一個“狗”字的發(fā)音或發(fā)出狗吠聲或者兩者同時發(fā)出。
在所有的情況下，該玩具都有很好的教學(xué)和游戲的價值，因為大量的模型形狀都可以預(yù)先編程到存儲器中，以使孩子可以游戲、學(xué)字和物體的名稱以及學(xué)習(xí)拼詞或做簡單的算術(shù)運算。
按照本發(fā)明的一個實施例，矩陣式傳感器包括一個帶著大量平行的行或列導(dǎo)電帶的柔性外層和帶有大量與外層導(dǎo)電帶交叉的平行導(dǎo)電帶的內(nèi)片，以及夾在內(nèi)片和外層之間的隔片，該隔片在對應(yīng)導(dǎo)電帶的交叉點處有開孔，把物體模型放置在柔性外層上，就會按壓外層的被選定的區(qū)域，導(dǎo)致外層通過開孔而變型，使該處的內(nèi)、外層上的導(dǎo)電帶電接觸。然后，循環(huán)檢查行和列，確定哪些交叉點處在接觸狀態(tài)，把這些點與預(yù)置的存儲器相比較，確定出特定的物體。另一種方案不是檢測由物體模型的存在引起交叉點導(dǎo)電性的變化，而是可以檢查這些點上的電容量的變化，兩交叉帶實際上并不接觸。
傳感器可以確定大量的電性能發(fā)生了變化的感應(yīng)點，這些點對應(yīng)于放在傳感器上物體的整個形狀。然而在優(yōu)選的實施例中，每個物體模型的后面有一定數(shù)量的觸腳向后延伸，只有這些觸腳使之與傳感器接觸，確定這些觸腳的相對位置來決定一個物體模型與另一個物體模型的區(qū)別。例如可能有三個觸腳，而且這三個觸腳之間的相對方位可以用來提供一個輸出信號，該輸出信號可以由預(yù)編程的存儲器來識別為相對應(yīng)的那個物體模型。這就大大地簡化了存儲器中的存儲數(shù)據(jù)，因為存儲器中不必存儲物體的整個形狀，而只需存儲那個物體模型的三個特定觸腳的位置信息。當(dāng)然任何一個特定物體模型的觸腳可能多于或少于3個。
本發(fā)明能夠通過游戲的方式幫助孩子識別字母、數(shù)字或物體的形狀，進而學(xué)習(xí)拼詞或算術(shù)運算，是一種寓教于樂的教學(xué)玩具。
下面結(jié)合實施例并參照附圖來說明本發(fā)明。


圖1是表示按照本發(fā)明實施例玩具基本部分的流程圖;
圖2是傳感器中的電連接圖;
圖3是本發(fā)明的玩具中傳感器的詳細結(jié)構(gòu)圖;
圖4是本發(fā)明實施例的軸測圖。
如圖1所示，模型塊10，如狗的模型放置在玩具的矩陣式傳感器12上。如下面要描述的那樣，傳感器上有多個在交叉點處的電連接點，模型塊10有向后伸出的三個觸腳14，這就是接觸傳感器12的觸腳。對每個不同的模型塊10來說這三個觸腳的相對位置是不同的，而且模型塊觸腳的相對位置就代表那個模型塊，并且僅僅代表那個模型塊。
形狀識別單元16詢問傳感器，以確定觸腳14的相對位置，中央處理單元(CPU)18檢查存儲器中相應(yīng)的預(yù)編程的相對位置，來控制形狀識別單元16的輸出。找到被識別的特定形狀時，如查找到狗的形狀，那么CPU18把輸出送到聲音合成器20和/或聲音效果發(fā)生器22。然后分別由它們產(chǎn)生“狗”字的發(fā)聲和狗吠聲，這些輸出信號經(jīng)放大器24送到揚聲器(未示出)。
還可以有一個控制鍵盤26，用來控制CPU18，如啟動CPU18向識別單元16發(fā)出詢問信號等。
圖2和圖3更加詳細地表示了傳感器12的結(jié)構(gòu)，如圖3所示，該傳感器有三層，外層30、中層32和內(nèi)層34。外層是由柔性合成塑料材料制成的，如聚砜乙烯，它上面布有許多平行條帶36，它們是把導(dǎo)電油墨直接用絲網(wǎng)印刷印制在外層向內(nèi)的表面上的。中層32由絕緣塑料材料制成，它上面有許多孔38。內(nèi)層34也有大量的平行條帶40布設(shè)在上面，條帶的方向與條帶36成直角，而且也是按類似的方法制成。條帶40設(shè)置在內(nèi)層34向外的表面上。
條帶36和40的交叉點對應(yīng)于孔38的位置上，因此，當(dāng)模型塊10的觸腳14放置在外層30上時，重量將使觸腳在接觸的三個點上局部地按壓外層30，從而使外層30通過中層32上的相應(yīng)的孔與內(nèi)層34接觸。這樣，交叉的條帶36和40將在三個位置上產(chǎn)生電接觸。
參照圖2，假定這些位置為A、B和C，形狀識別單元16經(jīng)過循環(huán)檢查來確定這些導(dǎo)電點，并用預(yù)編的程序檢查它們的相對位置，確定具有這些相對位置的模型塊10是何物。
按照說明書中介紹的其他形式，模型塊10可以表現(xiàn)為字母，每個字母都有限定圖形的定位柱，通常，每個字母都標示在一個長方形的底板上，這塊底板有9個柱位，有幾個柱位可以用來限定每個字母。為了保證字母按照正確的方位插在面板上，觸腳14和相應(yīng)的插孔可以有配套的不規(guī)則的形狀。
圖4表示本發(fā)明按照另外形式的實施例的軸測圖，玩具50包括帶有游戲選擇控制器54和/或選擇器按鈕56、58和60的外殼52;面板62，其上有與傳感器交叉點相對應(yīng)的孔陣64;多個標示每個字母的模塊，如70～74。如模塊74底面所示，每塊模塊都有多個定位柱處在9個可能的柱位上。定位柱80、81和82有足夠的高度以便在預(yù)定的相對位置上觸動交叉點處的傳感器，并且單一地限定模塊上的這個字母，其余的定位柱的高度僅僅能和面板62嚙合，而不觸及傳感器。
每個定位柱可有一個不規(guī)則的形狀，如具有一個平的側(cè)面90和部分圓側(cè)面91，在面板上有對應(yīng)形狀的插孔，這樣，模塊只能按照某個特定的方位插在面板的孔中，如圖所示。
修改、變化和替換的范圍都屬于前述的發(fā)明范疇之內(nèi)，只是在某些例子中采用本發(fā)明的某幾個特征而沒采用另外的特征。相應(yīng)地，概括而符合本發(fā)明構(gòu)思和范圍地解釋附加的權(quán)利要求是恰當(dāng)?shù)摹?br> 權(quán)利要求
1.一種教學(xué)玩具，包括具有感應(yīng)點陣和傳感器片的傳感器，該傳感器片有一個柔性表面，被識別形狀的物體放置在該柔性表面上；使感應(yīng)點陣與物體相接觸的感應(yīng)點處的電性能發(fā)生變化的物體；用以檢測發(fā)生了電性能變化的感應(yīng)點的輸出裝置；存儲裝置，用以對所檢測的感應(yīng)點在感應(yīng)點陣中的相對位置和存儲器中存儲的信息進行比較，以確定變化了的電性能對應(yīng)于被存儲的一組物體中的哪一個；以及按照孩子能理解的方式提供輸出信息的裝置，所述的輸出信息與放置在傳感器片上的物體形狀有關(guān)。
2.按照權(quán)利要求1的玩具，其特征在于傳感器包括第一和第二導(dǎo)電層，每個導(dǎo)電層有多個導(dǎo)電區(qū)，第一層的一個導(dǎo)電區(qū)和第二層的一個導(dǎo)電區(qū)結(jié)合限定感應(yīng)點陣的每個感應(yīng)點。
3.按照權(quán)利要求2的玩具，其特征在于第一和第二導(dǎo)電層是相互隔開的，在被識別形狀的物體接觸的點處使它們產(chǎn)生電接觸。
4.按照權(quán)利要求3的玩具，其特征在于輸出裝置由為確定第一和第二層是否處于接觸狀態(tài)的詢問每個點的裝置構(gòu)成。
5.按照權(quán)利要求2的玩具，其特征在于每層的導(dǎo)電區(qū)形成為多個條形延伸區(qū)，第一層的導(dǎo)電區(qū)不平行于第二層的導(dǎo)電區(qū)，它們共同構(gòu)成柵網(wǎng)形交叉區(qū)。
6.按照權(quán)利要求3的玩具，其特征在于所述的導(dǎo)電區(qū)由排成行和列的矩陣構(gòu)成，所述的行形成在一層上，而列形成在另一層上。
7.按照權(quán)利要求2的玩具，其特征在于每層的導(dǎo)電區(qū)由導(dǎo)電油墨區(qū)形成。
8.按照權(quán)利要求2的玩具，其特征在于傳感器裝置進一步包括設(shè)置在第一和第二導(dǎo)電層之間的絕緣塑料材料層，該中間層有多個對應(yīng)于所說感應(yīng)點的孔。
9.按照權(quán)利要求1的玩具，其特征在于還包括具有對應(yīng)于感應(yīng)點的多個插孔的面板。
10.按照權(quán)利要求1的玩具，其特征在于所述物體在預(yù)定的相對位置處有多個與傳感器嚙合的定位柱。
11.按照權(quán)利要求1的玩具，其特征在于所述物體由標示有一個字母的模塊構(gòu)成，該模塊結(jié)合有限定所述字母的定位柱。
12.按照權(quán)利要求1的玩具，其特征在于所述物體由標示現(xiàn)實生活的物體構(gòu)成，所述輸出裝置在該物體放于傳感裝置上時，提供表示該現(xiàn)實生活物體名稱的有聲輸出信息。
13.按照權(quán)利要求1的玩具，其特征在于該玩具還包括處理裝置，該裝置用來選擇由用戶完成的問題，該問題與放置在傳感器裝置上的選擇的物體中的所述物體有關(guān)，該裝置還用來把放置的物體與預(yù)先選定的物體相比較，并且根據(jù)物體的選擇是否正確產(chǎn)生一個選定的輸出信息。
14.按照權(quán)利要求1的玩具，其特征在于輸出裝置包括用以產(chǎn)生放于傳感器上物體的口頭識別信息的聲音合成器。
15.按照權(quán)利要求1的玩具，其特征在于輸出裝置包括聲音效果發(fā)生器，用以產(chǎn)生與放置在傳感器上物體有關(guān)的聲音效果。
16.按照權(quán)利要求1的玩具，其特征在于所述物體在傳感器裝置上的安放使所述感應(yīng)點的導(dǎo)電性能變化。
17.按照權(quán)利要求1的玩具，其特征在于所述物體在傳感器裝置上的安放改變所述感應(yīng)點的電容特性。
全文摘要
本發(fā)明所公開的玩具，包括具有感應(yīng)點陣和傳感器片的傳感器，傳感器片有柔性表面，被識別形狀的物體放在柔性表面上；使感應(yīng)點陣與物體相接觸的感應(yīng)點的電性能發(fā)生變化的物體；用以檢測發(fā)生了電性能變化感應(yīng)點的輸出裝置；存儲裝置，用以比較被測感應(yīng)點的相對位置和存儲器中所存信息來確定變化了的電性能對應(yīng)哪個所存物體；以及按照孩子能理解的方式提供輸出信息的裝置，輸出的信息與放置在傳感器片上物體的形狀相關(guān)。
文檔編號G09B17/00GK1076044SQ9310021
公開日1993年9月8日 申請日期1993年1月9日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月13日
發(fā)明者張永強 申請人:德江電子(香港)有限公司