CN1133476C

CN1133476C - 交互式玩具

Info

Publication number: CN1133476C
Application number: CNB998029262A
Authority: CN
Inventors: D・M・汉普顿; D·M·汉普顿; C·钟
Original assignee: HASSPOLO Inc
Current assignee: Hasspolo Inc.
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2004-01-07
Anticipated expiration: 2019-01-22
Also published as: CA2260160A1; DE29904916U1; US6514117B1; US6544098B1; US6149490A; JP2002532169A; US6497607B1; EP1054714A1; WO2000035548A1; CA2260160C; TW448788U; US6537128B1; CN1290186A; AU2334299A; BR9917058A; AU722816B3

Abstract

本发明提供了一种可与使用者交互的极其逼真的智能型极小型交互式玩具。该玩具可采用一种具有多个受到精确地控制、并可配合动作以使该玩具具有逼真的习气的可活动躯体部分的小动物的形式。该玩具采用用于检测传感器输入、以使各躯体部分根据所感应到的输入动作的诸传感器。传感器还可使几个玩具之间彼此交互。各躯体部分由给出大量不同动作所需功率相对较小的一个电动机来驱动动作。另外，电动机是可逆的，以使各躯体部分可以非周期性的逼真方式移动。为了节省空间，设置一极小型的凸轮操纵机构，其中用于所有各躯体部分的凸轮机构均由凸轮操纵机构的、例如接近1英寸长、由一个低功率电动机来带动旋转的一根小控制轴来操纵。

Description

交互式玩具

微缩胶片附件

本申请具有按照37 C.F.R.§§1.77(C)(2)，1.96(b)的微缩胶片附件，该附件包括四(4)页微缩胶片，该微缩胶片含有列举实施本发明的297个程序框架。

技术领域

本发明涉及交互式玩具，更具体地讲，涉及一小型的交互式玩具，该玩具可响应所感应到的外界情况，以精确控制和协调的方式用其各躯体部分完成动作。

背景技术

总的来说对于玩具一主要挑战就是要使儿童长久地对该玩具保持兴趣。为了此目的，玩偶和动物玩具已发展到能说话和/或具有活动的各躯体部分。这些装置的目的是提供一种玩具，当儿童玩弄玩具时，该玩具可与儿童交互反应。

尝试提供与儿童逼真交互的现有技术中的玩具所存在的一严重缺点是增加了成本，该成本的增加是与需要模仿能给玩具提供逼真的特殊方式的功能的各种构件有关。在这点上，玩具的大小也是一个问题，事实上玩具可以模仿的逼真的动作和语言越多，玩具的尺寸也越大，以容纳在其内所用的电子元件和机械连接件以及电动机。而且，特别是对于其机械结构，较多数量的可活动躯体部分和相关的连接件以及较多数量的电动机也会增加因撞击而造成失灵的可能性。当玩具坠落且撞击地面时，这样的失灵对于儿童的玩具是不可接受的，因此它们抵抗撞击和承受坠落测试的能力必须可靠。此外，多个电动机和相关连接件的使用增加了玩具成本，这对其大批量零售是不利的。因此，存在对一种交互式玩具的需求，它可提供与使用者的逼真交互反应，且具有较小的尺寸和合理的零售价格。

除上述指出的问题外，现有技术的玩具、即使那些组合有大量不同活动件和电子元件的玩具的另一显著缺点是各躯体部分的活动不太逼真。更具体而言，许多现有技术的交互式玩具利用单一方向的电动机，该电动机驱动一控制轴或多个杆和/或凸轮沿一个方向转动，所以受控制的各躯体部分的活动不断重复而产生其周期性的动作。显然，各躯体部分的周期性运动不会产生逼真的躯体动作，因此，一旦儿童熟悉玩具各躯体部分可预测的活动特征，他们对于玩具的兴趣将很快消退。

因此，在现有技术的交互式玩具具有多个活动件的情况下，这些活动件带来的逼真动作归因于它们彼此相对的随机运动特征，而现有技术的多个躯体部分趋于以可预见的周期性动作来运动；换言之，对现有玩具各个具体躯体部分的动作未要求单独进行控制，基本没有达到一个躯体部分与其他各躯体部分动作的高度控制协调。例如，在可以眨眼睛的玩具中，凸轮可用来产生眨眼睛。但是，并不是以精确、可控制的方式进行眨眼睛的动作，而是根据发生眨眼睛的定时周期性地进行，这对于凸轮设计并不难。可预期到，用于上述眨眼睛的凸轮设计的焦点只是简单地确保当驱动凸轮时由此运动的所有部件处于适当的运动范围内。因此，存在对一种交互式玩具的需求，该玩具可提供其各个活动件之间更为精确控制和协调的运动，且使各单个躯体部分可以更为逼真的方式活动，而不是现有玩具中给各个躯体部分设置的周期性运动。

发明内容

本发明提供了一种极小型的交互式玩具，该玩具与其使用者具有很逼真和智能的交互。该玩具可以采取小动物的型式，它具有精确控制和协调的动作，以使该玩具带有逼真的行为方式。该玩具利用用以探测传感输入的多个传感器，响应传感输入来指示各躯体部分的运动。各传感器也可使几个玩具彼此交互动作，此后会进行更为详尽的描述。各各躯体部分被一个电动机驱动，就给出大量不同动作的其电源功率需要方面而言，该电动机相对较小。此外，该电动机是可逆转的，所以各躯体部分可以非周期性的逼真方式运动。

更具体而言，除了该一个小型电动机之外，驱动玩具的眼睛、嘴、耳朵和脚组件等各躯体部分的驱动系统还包括一个控制轴，该控制轴安装有与每个各躯体部分相关的凸轮机构，当电动机启动时用以产生各个躯体部分的运动。该凸轮机构具有编程的(programmed)凸轮表面，以给各躯体部分提供精确的受控运动。编程的凸轮表面具有可活动部分，用以产生相关各躯体部分的整个运动范围。因此，当通过控制器启动电动机时，电动机可以使凸轮机构来回移动它们凸轮表面的可活动部分，用于使相关各躯体部分运动。就躯体部分响应通过玩具传感器探测到的输入而引起合适和所需的运动而言，编程的凸轮表面上的每一位置对于控制器都是重要的。

而且，因为电动机是可逆转的，可以转动该控制轴，以使一给定的凸轮机构来回移动其编程的凸轮表面的可活动部分，而后致使该轴来回转动，以响应相关各躯体部分的来回运动，例如眨眼睛、和/或开闭嘴巴、和/或升降耳朵。以此方式，各躯体部分可具有非周期性的运动，使该玩具比现有玩具显得更为栩栩如生，现有玩具具有用于各躯体部分凸轮的简单的单方向转动轴，该轴只能产生重复且可预见的运动。在这些简单地利用用于驱动轴和凸轮的单方向电动机、用以产生躯体部分的周期性重复运动的现有玩具中，凸轮表面很不重要。另一方面，在本发明中，凸轮具有已为各躯体部分的非常精确和受控的运动、具体是轴的运动范围编程的表面，因此，总体上一特定凸轮表面上的每一点对于控制器都有意义，如各躯体部分进行的是什么类型的运动，以及它需要在什么地方进行随后的运动，或者什么时候各躯体部分需要保持静止。以此方式，控制器可协调各躯体部分的运动，以提供玩具的不同状态，例如睡眠、清醒或兴奋状态。而且，控制器设置有声音发生电路，用以产生体现不同状态的词语，例如睡眠状态中的打鼾，或者兴奋状态中的各种感叹声。

如前所述，该电动机较佳地是一小型、低功率的电动机，它可有效地驱动玩具的所有不同躯体部分，使它们做所有的运动，同时保持该玩具的经济性且使其电源功率需要最小化，以使该玩具可接受电池供电。然而，就转动躯体部分的凸轮的控制轴的位置而言，用于玩具中的该小型、低成本的电动机仍然需要精确地控制。在这方面，本发明应用了一种测光组件，该组件通过使用位于其两侧的标准类型IR发射器和接收器对有孔齿轮的转动间隔进行计数，IR发射器和接收器固定在牢固安装在玩具内部的壳体中。

这与利用电阻电位计作为反馈传感器的闭环伺服电动机相比是有区别的，电位计滑臂是一可活动件，它相对电动机轴的转动会产生摩擦电阻。因此，与之相比，本测光组件是有利的，因为不产生摩擦电阻，所以需要较小的功率。而且，因为所有的部件都是静止的且牢固地安装在与可活动滑臂相对的玩具中，该测光组件更能够抵抗坠落测试。

此外，当考虑到该玩具所具有的与使用者的高度交互性时，用于操作与每个躯体部分相关的所有凸轮机构的一个电动机和一个控制轴的使用使得该玩具非常紧凑且相对低廉。因为只有一个控制轴，所以可利用一个小型的可逆转电动机。而且，凸轮机构的编程表面较佳地设置在带有凸轮机构的槽壁上，凸轮机构且具有位于该槽中的随动件(follower)，随动件不会受到弹簧或类似物的偏压而被推至槽中的任何特定位置，但在现有玩具中则会发生这种情况。以此方式，不存在电动机必须克服、以在跟踪器和槽壁之间提供凸轮运动的偏压力，由此减小了电动机的功率需要，且使得可利用一小型电动机。

该玩具还较佳地具有一较低的转动脚部分，该转动脚部分由不受控制轴驱动的一凸轮机构操作。该转动脚部分可使玩具来回摇动，如果重复该运动，就呈现出跳舞的样子。如前所述，该玩具还具有多个传感器，例如IR发射器和接收器，使玩具之间可进行通讯联络。例如，如果几个玩具被放置得很近，并且一个玩具探测到被控制器编译成指令以使玩具跳舞的传感输入，例如四个连续的大而尖的叫声，玩具的电动机将被启动，从而脚部的凸轮被控制轴转动，以使玩具的脚部反复转动，或者舞蹈。然后该玩具通过IR联系将使其他邻近的玩具开始跳舞。其他类型的玩具与玩具间的交互也是可行的，例如，玩具之间的对话，通过打喷嚏在玩具之间传染疾病。

该玩具还可以高度交互和智能的方式与使用者玩游戏。这些游戏是通过使用者对该玩具的特定预定输入来完成的，该玩具可感应诸如响应玩具的输出、做预定次数的相同动作或者以特定连续的不同动作的预定模式。例如，可教导玩具养成习惯。起初，一预定习惯初始传感器可被启动以使玩具转换至其习惯学习模式。为了使它形成习惯，当玩具产生特定的玩具输出、例如亲吻等预定的声音时，同一或其他预定传感器能被启动一预定次数。此后，用于习惯学习模式的习惯初始传感器被启动且玩具产生需要教导的输出时，相同的预定传感器必须被使用者启动预定次数，由此当启动习惯初始传感器时，“教导”玩具产生所需的输出。

另一游戏是“西蒙说话”的变型，玩具将给使用者提出预定数目的指令，以进行预定的模式，例如“抚摸、搔痒、光、声音”，必须按照指令完成动作，当正确完成后，玩具将对每个动作做出反应。如果使用者成功地完成了第一游戏模式，玩具将进行下一模式，该模式可以是前一模式中所进行的相同动作模式，只是多增加了一个动作。以此方式，该玩具通过使儿童与其玩交互式游戏，给儿童提供了高智能的交互，这可以使儿童长久地对与该玩具进行游戏保持兴趣。

通过对交互式玩具的描述可以认识到这些和其他优点。通过结合所附的微缩胶片附件、附录A和附图，从以下的详尽描述中可以最好地理解本发明的优点。

附图说明

图1-7是本发明玩具的各种视图，示出了玩具躯体及其各种可活动躯体部分；

图8是该玩具在其躯体上连接有表皮的立体图；

图9是该玩具躯体的立体图，示出了与该躯体相分离的脚部；

图10是该玩具躯体的分解立体图，示出了其各种内部构件；

图11是该玩具的立面分解图，示出了该玩具的前部传感器和声音传感器；

图12是该玩具躯体内部的侧视图，示出了自躯体脱离的前部面板和背部开关致动器；

图13是该玩具的前视图，其中已拆除了躯体；

图14是沿着图13中的线14-14剖切的剖视图；

图15是沿着图14中的线15-15剖切的剖视图；

图16是沿着图15中的线16-16剖切的剖视图；

图17是沿着图15中的线17-17剖切的剖视图；

图18是将脚部枢转连接至支架件的分解立体图，前部开关、扬声器和印刷电路板安装在该支架件上；

图19是将前部开关和扬声器装配至图18所示支架的前视图；

图20是将脚部枢转连接至支架的侧视图，其中前部开关和扬声器连接在该支架上；

图21是沿着图19中的线21-21剖切的剖视图，示出了前部开关处于其致动位置上；

图22是用于背部开关的致动器的局部截面图；

图23是沿着图15中的线23-23剖切的剖视图，示出了具有电动机和为此安装于其上的传动系统的动力装置(harness)；

图24是沿着图23中的线24-24剖切的剖视图；

图25是沿着图13中的线25-25剖切的剖视图，示出了用于眼睛和嘴巴组件以及IR连接和光传感器的凸轮机构；

图26是类似于图25的视图，其中眼睛组件移至其闭合位置；

图27是类似于图25的视图，其中嘴巴组件移至其张开位置；

图28是类似于图27的视图，示出了嘴巴组件的舌头及其移动以用于致动舌头开关的开关致动器；

图29是正在致动的舌头开关的局部前视图；

图30是包含有-对枢转耳轴和用于枢转该耳轴的凸轮机构的耳朵组件的分解立体图；

图31是沿着图14中的线31-31剖切的剖视图，示出了耳轴自抬升位置枢转至下降位置；

图32是沿着图31中的线32-32剖切的剖视图；

图33是类似于图31的视图，表示其中一根耳轴抬升，而另-根耳轴下降；

图34是沿着图15中的线34-34剖切的剖视图，示出了用于脚部的凸轮机构；

图35是沿着图34中的线35-35剖切的剖视图，示出了用于玩具各躯体部分的凸轮操纵机构；

图36是该凸轮操纵机构的分解立体图；

图37是类似于图34的立面图，示出了用于脚部的、可使躯体前倾的凸轮机构；

图38是玩具躯体的侧视图，示出了使躯体前倾的脚部；

图39是沿着图34中的线39-39剖切的剖视图，示出了用于电动机的测光组件；

图40是包含有壳体、球致动器和中间控制件、分隔件及顶部接触件的倾斜开关的分解立体图；

图41是剖视图，示出了位于倾斜开关壳体的底室中的球致动器；

图42是类似于图41的剖视图，只是图中的玩具是颠倒的，示出了球通过控制件伸出而与顶部接触件接合；

图43和44示出了本发明置入式处理器电路的示意性简图；

图45是红外线(IR)发射电路的示意图；

图46是协同处理器和可听语言分析电路的示意图；

图47是IR信号过滤和接收电路的示意图；

图48是声音检测电路的示意图；

图49是用于控制电动机运转的光伺服控制电路的示意图；

图50是用于使电动机正向或反向运转的H桥接电路；

图51是用于将功率转接到图43和44中所识别的功能块的功能部分上的功率控制电路的示意图；

图52是光检测电路的示意图；

图53和54示出了用于使本发明图43和44中所示的置入式处理器设计实施例得以运作的程序流程图；

图55-59是各躯体部分及其相关凸轮机构的视图，其各躯体部分处在使玩具处于睡眠状态时预定的协调位置中；

图60-64也是各躯体部分及其相关凸轮机构的视图，但其各躯体部分处在使玩具处于清醒状态时预定的协调位置中；

图65-68也是各躯体部分和相关凸轮机构的视图，但其各躯体部分处在使玩具处于中间(neutral)位置时预定的协调位置中；以及

图69-73也是各躯体部分及其相关凸轮机构的视图，但其各躯体部分处在使玩具处于兴奋状态时预定的协调位置中。

具体实施方式

在图1-8中，图中示出了一种具有总的由标号12所表示的多个可活动躯体部分的交互式玩具10，这些可活动躯体部分受到精确地控制，并可根据外部感应到的情形来协调它们的动作。对各躯体部分12进行精确的控制和协调它们的动作可提供一种极其逼真的玩具10，该玩具与使用者之间高水平地相互配合，以使用户能长时间地保持对玩具的兴趣。玩具10的一种较佳的形式为可从本文的受让人那儿买到的、商标为“Furby”^TM的玩具。玩具各躯体部分12受到控制，并可根据由总的由标号14所表示的、供玩具10使用的各种传感器所测得的预定的传感器输入来进行协调。根据预定的所测得的情形，传感器14向控制器或控制电路1000(下文中将作描述)发出信号，该控制器或控制电路通过启动驱动系统15的电动机16(图10)来控制该用于各躯体部分12的驱动系统15，以使各种各躯体部分12进行所需的协调动作。较佳地是，玩具10采用能给予各躯体部分12以动力、以使它们逼真地动作、同时又能供给较佳的电池寿命的一个低功率可逆电动机16。另外，控制器1000包含有如本文中所述的、用于使玩具10仿佛能连同各躯体部分12的动作一起说话、从而提高玩具的性能、以使该玩具从表面上能与使用者进行智能且逼真的交互作用，其中，该玩具10可具有与各躯体部分12不同的协调位置有关的不同的形体动作和感情状态和由控制电路1000所产生的声音、语句和/或感叹声。

本发明的玩具10所提供的主要优点在于：通过根据由其位于小型玩具中的廉价的传感器14所测得的输入，其各躯体部分12的精确协配的动作并连同其听力一起可获得极高的逼真质量。尤其，玩具10包含有具有一种相对小而紧凑的形式、且在其内部含有所有的电路和用于可活动躯体部分12的各种连接机构和凸轮的主体18(下文中将作详细描述)。如图所示，主体18包含有具有一种蛤壳设计的甲壳或壳体20，它包含有由塑料制成的、各自大致左右对称的壳体半部22和24，这两个半部环绕玩具主体18的纵轴26成一直线连接在一起。如上所述，玩具10的壳体具有一种极其紧凑的设计，为此，该壳体20从其顶端28到底端30沿其纵轴26的尺寸较佳地约为4.5英寸，在壳体底端30处的最宽部分横过纵轴26的尺寸较佳地约为3.25英寸。从图5中可以清楚地看到，壳体半部22和24大约在顶端28与底端30的中间部分开始随着它们朝壳体顶端28向上延伸而彼此相向锥削。很明显，本文中较佳的玩具10具有一种可使其易于携带的极其紧凑的尺寸大小，它可使所有年龄段的孩子均可在所需的房间之间及旅途中等携带该玩具。

本文中的玩具10的大多数可活动躯体部分12设置在朝向玩具主体18的顶端28的前面部区域32中。从图25-28中可以清楚地看到，在该面部区域32中分别设有眼睛组件34和嘴巴组件36，其中相邻地设有如图30-33所示的耳朵组件38。从图18-20中可以清楚地看到，玩具10在其底端30还具有可活动脚部或组件40。

下面将对用于玩具10的传感器14作一大致介绍。玩具10具有位于其面部区域32下方的前部传感器组件42，如图19-21所示。从图22中可以清楚地看到，在该玩具的背侧上设有背部传感器组件44。在嘴巴组件36的区域内设有嘴巴或舌头传感器组件46，如图27-29所示。从图25中可以清楚地看到，光传感器和IR(红外线)连接组件47安装在玩具主体18中、位于眼睛组件34的中心上方。从图11中可以清楚地看到，有一个声音传感器48安装于壳体半部22。图40-42描绘了安装于位于玩具内部19中的印刷电路板(PCB)50的倾斜开关组件49。如上所述，传感器14可有效地检测预定的外界情形，并向玩具10的控制电路1000发出信号，然后该控制电路控制用于驱动各躯体部分12的电动机16的启动，经由总的由标号52所表示的凸轮操纵机构(如图35和36所示)来精确地控制并协调各躯体部分的动作。为了节省空间和功率，具有较佳形式的玩具10具有仅仅利用一个可逆电动机16来驱动安装于壳体内部19极其紧凑的空间内的构架或动力装置54的凸轮操纵机构52的驱动系统15。

更具体地讲，包含有构架54部分的凸轮操纵机构52的横向尺寸仅略大于1英寸，但仍能有效地控制各可活动躯体部分组件34-40的动作。凸轮操纵机构52的紧凑性特点主要起因于采用了单根控制轴56，它由本文中的驱动系统15的一个电动机16驱动而旋转。从图15中可以清楚地看到，该轴56的末端固定在可转动地安装至构架54的平行垂直壁57a和57b的凸轮件的毂部中。如上所述，控制轴56的旋转可使总的由标号58所表示的、与各躯体部分12相关联的凸轮机构以受控和协调的方式进行动作。

关于这一方面，对于控制器1000而言重要的是能够在电动机16启动时精确地控制和获悉轴56的位置；但最好避免增加成本和采用用于提供必要反馈的闭环伺服机构的可活动件。本文中所替用的较佳的驱动系统15包含有测光组件60，该组件计测位于驱动系统15的齿轮传动机构64中的开槽齿轮62的旋转间隔。齿轮62安装于其顶端处形成有蜗轮67的共用垂直轴65的底端处，并由中间组合齿轮69的顶部69a带动而旋转，而该中间组合齿轮又由位于驱动组合齿轮69的较大底部69b以使其旋转的电动机16的输出轴上的齿轮16a带动而旋转。当电动机16启动时、且当齿轮62中的槽66途经位于齿轮62的两侧上的IR发射器68和IR接收器70之间时，通过随着齿轮62的旋转来递增地计测齿轮62中的槽66，控制器1000可接收关于控制轴56的位置的准确信息，以便精确地控制各躯体部分12的动作。较佳地，环绕齿轮62以90度间隔等距离地设置四条槽66。另外，初始化开关组件72经由安装支架73固接于用于凸轮操纵机构52的构架54，以便当开关组件72动作时，可在常规基础上将控制电路1000中的计数清零。

发射器68刚性安装至位于构架54的平底部57c下方的PCB50，其中底部57c包含有用于覆盖和保护IR发射器件68的一体式垂悬鞘部57d。IR接收器件70刚性安装至构架54、位于与构架的垂直壁57a一体成形的盒状壳部57e内，如图39所示。这样，由于本文中的测光组件60采用固定在主体内部19中、并且不会影响电动机16的功率需求的元件68和70，因此该测光组件60要优于已有技术中需要可活动件或者会使电动机的运作产生磨擦阻力的反馈机构。

与各躯体部分12相关联的凸轮机构58各具有凸轮件及其随动件或致动连接机构。更具体地讲，请参阅图30-33和36，就耳朵组件38而论，凸轮机构74包括齿轮凸轮件76，在该齿轮凸轮件的一侧上形成有弧形槽78。该槽78是由包含有凸轮表面80a的槽壁80所构成的，该凸轮表面接合凸轮随动件82，更具体地讲，是接合当轴56旋转时、顶着凸轮表面80a安放在槽78内的该随动件的凸销84。当启动电动机16时，轴56由于齿轮传动机构64与蜗轮67相啮合而转动，其中齿轮凸轮件76的周齿76a固定在控制轴56上并与其一同转动。在该较佳形式中，轴56的横截面呈矩形，其齿轮凸轮件76具有用于与位于其上的凸轮件76形成压配的互补矩形开口。凸轮随动件82的轮廓为具有切口86的钩形，以便为轴56提供空隙，以使其从中穿过，其中该钩形随动件82自轴56大致垂直于其轴线56a而向上伸出。在该随动件82的顶端上设有在其两侧上具有齿90的齿条部88。枢转耳轴92经由其环形安装底部96和用于各轴92枢转的小齿轮98安装于构架54的横向垂直延伸部94。

构架的延伸部94包括自其向后伸出的安装柱100，小齿轮98可转动地安装到该安装柱上。该小齿轮98包括周齿104和向后伸出的毂部106，该毂部较佳地具有刻有键槽的外表面。毂部106的大小适于与耳轴92的环形安装部96相配合，其中这些环形安装部具有刻有键槽的内表面，该内表面与毂部106的键槽相配合，除非向耳轴92施加制动力，否则小齿轮98的旋转将可使耳轴92枢转。在这种情况下，在安装部96与毂部106之间留有足够的空隙，以便其键槽可在其间作相对运动，从而向耳朵组件34提供夹紧作用。

为了限制耳轴92的枢转，支架件108固接于构架部94，且在其两侧上设有用于接纳自耳轴的环形安装部96的底部向后伸出的销112的弧形槽110。在槽110附近，支架件108具有用于接纳安装柱100的末端的孔114。

请继续参阅图31-33，控制轴56可使凸轮随动件的销84安放在齿轮凸轮件76的槽78中，该齿轮凸轮件可使包括齿条部88在内的随动件82作上下垂直移动。齿条部88具有偏置壁114，其中在其两侧上具有齿90，以便在齿条部88沿着构架的垂直延伸部94安放时该齿条部88将由横向间隔设置的、位于其上的垂直导轨116所引导而垂直移动，其中两侧上的齿90与小齿轮98的齿104相啮合，以使耳轴92枢转。这样，耳凸轮机构74具有一种齿条加小齿轮型的齿轮配置，以使耳轴92籍由凸轮随动件82垂直于轴56的轴线自上而下移动而在平行于该轴线的平面内枢转。

因此，当随动件82处于其底部位置时，耳轴92将处于大致垂直的抬升位置，其中销112位于支架弧形导向槽110的底端处。当随动件82垂直向上移动时，耳轴92沿彼此相反的方向朝它们的下降位置枢转，并当销112位于支架导向槽110的最顶端处时到达其下降位置。由于介于轴的环形部96与小齿轮的毂部106之间的键槽连接在例如当孩子在耳朵活动中抓住耳朵时可作相对运动，因此特定的轴92可能与控制器1000认定其应处的位置不成一直线。然而，由于设置了导向槽110，因此一旦控制器1000命令耳朵组件38从其抬升位置移至其下降位置，键槽连接就使与不成一直线的轴92相关的小齿轮98相对轴92的环形部96转动，直到由于齿条部88到达其行程终点而使小齿轮98停止转动为止。于是，接下来将远离端部移动，其中在不向耳轴92施加制动力的情况下，耳轴92彼此成一直线。

眼睛组件34和嘴巴组件36均安装于具有用于组件34和36、以及光和IR连接传感器组件47的开口的面部构架件118。该面部构架118安装至壳体20的顶部开口120中，该开口是在壳体半部22和24经由位于该开口120中的互补形面板122相连时所形成的。该构架118包括类似于面板122的一对上部眼睛开口124和位于下方的中心位置上的下部嘴巴开口126。

眼睛件128具有经由延伸于其间的连接部132相连的一对半球形眼球130，其中眼球130的大小适于装配在构架118的眼睛开口124之中，并经由枢转轴134可枢转地安装于构架118。因此，枢转轴134与控制轴56向前隔开一定距离，且高于该控制轴，并平行于控制轴延伸。枢转轴1 34还安装着具有呈三分之一个球形的眼睑138和中心环形支承部140的眼睑件136，枢转轴134穿过该支承部延伸，且使该对眼睑138相互连接。当眼睛件128和眼睑件136皆可枢转地安装于轴134时，支承部140将处于连接部122的上方。

嘴巴组件36具有采用鸟嘴的上下半部的形式的大致相同的上嘴部152和下嘴部154，它们的大小适于装配在构架118的嘴部开口126之中，并经由枢转轴156可枢转地安装在该构架上。嘴部154通过其相隔一定距离设置在嘴部154两侧上、以便为位于其间的舌头件160留有一定空间的半圆形后凸(boss)部158可枢转地安装在轴156上。该舌头件160具有中间环形支承部162，枢转轴156穿过该支承部而延伸，该支承部具有向后延伸的开关致动部164，以便下压舌头件160而使该开关致动部164枢转，从而致动舌头传感器组件46，这在下文中将作更全面的介绍。嘴部154还具有一对彼此相对的上下钩形联接部166，以使相关的凸轮机构58可使嘴部154动作，这将在下文中描述。

下面将参照图25-27和36来分别介绍用于眼睛和嘴巴组件34和36的凸轮机构58。嘴巴凸轮机构139具有与齿轮凸轮件76相邻的、位于控制轴56上、且固定在该控制轴上以便与其一同旋转的圆盘形凸轮件141。类似于凸轮件76，凸轮件141在其一侧上形成有由槽壁144构成的弧形槽142。嘴巴凸轮随动件146具有自该随动件伸入到槽142中、以便与槽壁144上的凸轮表面144a相接合的销148。由此，轴56的旋转带动了销148安放在其槽142之中的凸轮件141，以使随动件146沿头尾方向来回移动。凸轮随动件146自大致垂直于其轴线的轴56向前伸出，并具有窗孔147和底后延伸部149，其中轴56穿过窗孔延伸，而底后延伸部穿过形成在初始化开关支架73中的槽151而进行装配，以便引导随动件146头尾移动。靠近凸轮随动件146前端的是一对垂直间隔的挠性弧形臂部150，它们具有少量的、自与轴56向前隔开一定距离的臂部的分叉末端侧反向延伸、且平行于轴56延伸的枢转销部对152。

销部152位于嘴部154的钩形联接部166之中，以便当凸轮随动件146随着圆盘形凸轮件141的转动而向前移动时，挠性弧形臂部150可使嘴部154彼此朝其闭合位置进行枢转，而当随动件146随着凸轮件141的转动而向后移动时，臂部150将拉动嘴部，以使它们彼此远离地枢转到它们的张开位置上，其中枢转发生于与轴56相垂直的平面中。另外，臂部150的挠性特点足以使嘴部154在忽略随动件146位置的情况下、例如在当嘴部154闭合时、孩子试图触及舌头160的情况下可自它们的张开和闭合位置进行张开和闭合。

请继续参阅图25-27和36，眼睛组件34具有与其相关联的凸轮机构168，该机构包含有具有形成在其一侧上的、由槽壁174构成的弧形槽172的圆盘形凸轮件170。该凸轮件170固定在轴56上，以便与其一同旋转，且籍由分隔盘171沿着轴56与凸轮件141隔开一定距离。凸轮随动件176具有自该随动件伸入到槽172中、以便与槽壁174上的凸轮表面174a相接合的销178。该凸轮随动件176经由枢转销180可枢转地安装于构架垂直延伸部94的底端。因此，当控制轴56旋转时，凸轮件170将转动而使随动件176枢转。从图34中可以清楚地看到，支承件182籍由夹板184夹在随动件176的向上倾斜的主体176a上的凹槽内。随动件176、尤其其主支承体176a自垂直于其轴线的轴56朝眼睑件136向前和向上伸出。

支承件182较佳地由诸如橡皮之类的弹性材料制成，它包含有自随动件176的前端向前伸出、且与眼睑件136的支承部140的环形表面滚动接合、以便当凸轮随动件176随着凸轮件170的转动而枢转时可绕轴134在垂直于轴56的平面内枢转的弧形部182a。眼睑138在相关眼球130的上方枢转可使玩具10连同其它各躯体部分12的其它预定动作一起(下文中将作描述)在睡眠状态与清醒状态之间转换，并可使玩具10眨眼。橡皮支承件182还提供了一种磨擦接合，以便在支承件182与眼睑件的支承部140之间产生滑动，从而无论随动件176处于哪个位置上，孩子均可将眼睑138从其张开和闭合位置的其中一个位置移到另一个位置。

因此，凸轮机构58包括用于致动各躯体部分12的动作的随动件或者致动连接机构，以便更加逼真地模仿实际各躯体部分的动作。连接机构可使眼睑138和嘴部152和154在彼此基本垂直的诸平面内作弧形或枢转动作，其中耳轴92的弧形或枢转动作发生在横过、最好是垂直于眼睑和嘴部的枢转平面的一平面内。

如上所述，控制器1000利用来自于玩具传感器14的输入来启动电动机16，以使轴56以精确受控的方式进行旋转，从而使玩具各躯体部分12相应地作精确受控的动作。玩具包括用于通过诸如在围绕躯体18而连接于其上的预定位置的外表皮186上磨擦、抚摸或按压之类、以及预定的听觉和光状态来检测其躯体的运动以及顺着该躯体的运动。表皮186覆盖着前部和背部传感器致动器188和214，以及在壳体半部22中、声音传感器48用的孔48a。表皮186包括用于装配在耳轴92上的耳部186a和186b，并沿着面板122的周边缝合到该面板上，接着该面板再以胶合或者其它方式连接到壳体20上、位于其面部开口120中。表皮186的底部包括环形材料，塑料牵引件187通过该环形材料插入且被紧紧地牵拉而位于环绕壳体20的底部所形成的环形底槽189中。

更具体地讲，从图18-21中可以清楚地看到，前部传感器组件42包括具有安装到扬声器栅格192上的顶臂部190的开孔圆盘致动器188。扬声器栅格192和扬声器194固定到支架196上，接着，该支架又籍由位于壳体半部22和24上的横向对齐的内凸部198刚性安装到玩具主体18上。圆盘致动器188较佳地由塑料制成，其臂部190使圆盘188向前隔开扬声器栅格192一定距离，并使该圆盘188挠性且弹性地向后朝着扬声器栅格192移动或推压。

片簧开关的触条200和202安装在圆盘致动器188与扬声器栅格192之间，其中触条200的顶端固定在臂部190与栅格192之间，并下靠于自圆盘致动器188的后部伸出的、并与横穿扬声器栅格192的底部延伸且固接于该底部的触条202成一直线的邻接部204。因此，如通过在覆盖于其上的表皮186上推压或磨擦来按压圆盘致动器188，可使邻接部204接合触条200的自由端，以使其弹性移动而与向处理器1000发出信号的触条202接合。当扬声器栅格192安装在当壳体半部22和24于位于玩具面部区域的开口120中心下方的主体18之前相连时所形成的下部开口206中时，致动前部传感器组件42可模仿在玩具10的腹部搔痒痒。

请参阅图22，背部传感器组件44包括安装于电路板50的微型开关208，该微型开关具有自该开关向后伸出的杆柱(plunger)。背部开关致动器212安装在当壳体半部22和24相连时所形成的背部槽口214中。该致动器212细长且略呈弧形，以便与玩具主体18的背部曲线相一致，并在其顶端由横向突部216固定在主体内部19中，以便绕其枢转，该突部包含有下部杆柱接合部216，以便当致动器212通过在覆盖于其上的表皮186上推压或磨擦而枢转时，该接合部将下压杆柱210，从而使开关208向处理器1000发出信号。当背部传感器组件44的位置位于玩具主体18的背侧时，致动开关208可模仿抚摸玩具10的脊背。

下面请参照图40-42来描述倾斜开关49。如图所示，倾斜开关49安装在电路板50上，并包括具有其中设有中心开口222的底部件220的基本圆筒形的壳体218。致动球224放置在该壳体218中，其直径的大小被做成：当玩具10搁置在一水平面上时，该球的底部可与开口222配合。因此，该开口222为该球224提供了底座，以使其能持续搁置在由底部件220和中间接触件228构成的壳体底室226内。该接触件228具有形成于其中的六边形孔230，该孔要大于底部开口222，以便球224隔开环绕孔230的中间接触件228的边缘一段垂直距离。然而，当玩具10倾斜一段预定的角度范围时，球224将滚离由底部件220所提供的底座而与向控制器1000发出信号的中间件228相接合。摇动玩具10还可使球224充分移位而使其与接触件228相接触。此外，倘若玩具10充分倾斜而使其顶端28置于其底端30之下时，该球224将与孔230配合，其中该球的一部分将延伸到构成在中间接触件228与顶部接触件232之间、且由分隔环233所限定的顶室231内。当玩具倾斜成上下颠倒时，球224将充分地通过孔230伸出，以使其与接触件232相接合，于是该接触件将向控制器1000发出另一个信号。壳体218由顶盖件234在其顶部封闭。

从图11中可以清楚地看到，声音传感器48采用安装于形成在壳体半部22的内部上、且在其中横向伸出的圆筒形部分238中的麦克风236的形式。光传感器和IR连接组件47安装在连接于面部构架118、且位于该面部构架的眼睛开口124之间的不透明面板240之后。请参阅图25，组件47的光传感器部分242安装在位于其两侧上的IR发射件244与IR接收件246之间。该IR发射件244与接收件246共同构成了IR连接，以便在多个玩具10之间进行通讯联络。

请参阅图27-29，图中示出了舌头传感器组件46。如上所述，舌头传感器组件46包括舌头件160，该舌头件具有自绕枢转轴156枢转的环形部162向后伸出的致动部164。该开关致动部164较向前延伸的舌部160而言要向后延伸得多一些，它被设计成：在一般情况下，当开关致动部164处于其下降位置时，舌部160抬升。微型开关248安装在构架54上，它包括自其伸出的枢转件250，该枢转件放置在开关致动部164的底部164a之上。因此，下压舌部160可使开关致动部164、尤其是其底部164a向上枢转而与开关件250相接合，从而使该开关件向上枢转而致动开关248，并向控制器1000发出信号。当传感器组件46放置在嘴巴区域内时，致动开关248可模仿给玩具10喂食。

玩具10还包括可相对于玩具本体18移动的脚部40，它可使玩具来回摇摆，如果重复的话，就会使玩具10看似在跳舞。该底脚部40包括固定于底座254的电池隔室252，该底座具有彼此横向间隔地位于电池隔室前方的直立安装件256。支架196经由销258安装至脚部40，以便将支架196的垂悬侧部260钉在底座安装件256上，以使脚部40可相对于玩具10的其余部分枢转。

凸轮机构258与脚部40相关联。请参阅图34和37，该凸轮机构258包括齿轮凸轮件76的偏心件260，在齿轮凸轮件的相对侧上具有弧形槽78。凸轮随动件262籍由弹簧264向上偏置，从而自大致圆筒形的壳体266伸出。弹簧264的底端位于电池隔室的顶表面252a上。壳体266通过印刷电路板50和构架54上对齐的开口伸出。因此，从图37和38中可以清楚地看到，当控制轴56旋转时，偏心件260将与随动件262凸轮接合，用以克服弹簧264的偏置作用而将随动件262下压到壳体266内，从而使玩具10的主体18使其脚部40向上和向前枢转。从图15和38中可以清楚地看到，为了引导枢转动作，底座254包括其中形成有垂直凹设导轨272的后壁270。每一个壳体半部22和24在其底后部上均设有突部274，这些突部安放在导轨272中，且受到形成在后壁270上、导轨272的顶端处的挡块276的限制，从而构成玩具主体18相对于脚部40的最前端的枢转位置。

如上所述，本文中凸轮机构58的凸轮表面具有精确预定的形状，其形状可与处理器1000的程序编制相配合，以使处理器1000可在凸轮表面的每一点上获悉与其相关的可活动躯体部分14的位置。这样，玩具10就能具有多种不同的表情，以模仿不同的预设的形体动作和感情状态。例如，当以自齿轮凸轮件76至轴56的另一端和圆盘形凸轮件170的方向俯视轴56时、该轴56处于7点钟的位置上时，如图55-59所示，玩具10将处于其睡眠状态，其眼睑和嘴巴闭合，耳朵朝下，并且其主体18前倾。当位于图60-64中所示的清醒位置时，轴处于11至12点钟的位置之间的任何一个位置上，此时，眼睑半开，嘴巴张开，耳朵抬升至四十五度角的位置上，并且主体向下倾斜。

图65-68示出了中间位置-控制轴56的1点钟的位置，此时，眼睛张开，嘴巴闭合，耳朵以四十五角竖立。另外，圆盘形凸轮件141在其周边上具有凸起266，以便当处于中间位置时，该凸起266致动初始化开关组件72的片簧开关268，从而将控制电路1000中表示电动机16的位置的计数清零。在对应于轴56大致处于2至3点钟的位置之间的图69-73中，玩具10处于兴奋状态，此时，眼睑张开，嘴巴枢转着一张一闭，并且耳朵直立起来。

中间位置所提供的另一个好处在于：嘴巴在这个位置上闭合，并且在其两侧上张开。尽管本文中的玩具10最好采用可逆电动机16，但不甚理想的是，这样就不得不在每一次玩具发出两个音节的声音或语句时，轴56都要进行反转，这样就不利于节省功率。关于这一方面，由于嘴巴是在中间位置的两侧上张开的，因而通过使轴56越过中间位置而朝一个方向旋转即可发出两个音节的语句，从而嘴巴张开、闭合再张开就能构成两个音节的声音/语句，这样就不必为了使轴56反转而使电动机反转，由此也就避免了随之而来的功率损耗。

然而，由于通过处理器1000与被编程的凸轮表面相配合地进行精确控制、以使轴56移到其可准确地获悉可活动躯体部分将在那儿所采取的动作类型的预定位置上，以此来回重复特定的动作，因而可逆电动机16确实能使本文中玩具10的各躯体部分12具有多得多的逼真动作。因此，倘若希望某一各躯体部分来回动作的话，则控制器可命令轴56以两个方向转过位于相关凸轮上的致动区，从而使该凸轮沿使该各躯体部分完整地来回动作的两个方向旋转；或者，该控制器可命令轴56转向凸轮上的另一个致动区，以使该各躯体部分不作其整个范围的动作，而只动作其整个范围内的一部分，抑或命令轴56转向运动致动区的整个范围中的某个预定位置，此时该轴可沿两个方向转动，以提供隶属于各躯体部分的整个运动范围之内的来回动作的特定范围。这样，本文中的各躯体部分12可作非周期性动作，这种非周期性动作不是以在诸如许多已有技术中的玩具中所发现的那样、轴56单向旋转来简单重复的动作。

为了给凸轮表面编程、以使各躯体部分12具有极其同步且协调的相对运动，可以实现这些各躯体部分位置所需的操纵木偶的动作为基础来模仿玩具的不同状态。木偶操纵者采用一静止位置，他们用手来进行操作，以使木偶部件从这个静止位置上移动并进行此类动作。因此，为了使玩具动作，轴56和凸轮件76、141和170的、如图65-68所示的中间位置被用作为各躯体部分12动作的程序编制中的起始点，这类似于木偶操纵者所采用的静止位置；由于该中间位置基本上是在玩具各躯体部分12的动作期间最经常到达和/或横过的位置，因此，凸轮141被设计成：当处于中间位置时，该凸轮的凸起266致动片簧开关268(图66)，以便在常规基础上将用于电动机16的计数清零。这样，在将处理器中的计数清零、以便轴56位置的复原和校准之前，当轴56由受控于处理器1000的电动机16和齿轮传动机构64驱动时，轴56的位置就将与控制器1000的位置同步。

控制器1000可从中间位置准确地获悉轴56已转过了多远，从而使各躯体部分作一定的协调动作以及使各个躯体部分作精确的动作。关于这一点，凸轮设有具有致动区和非致动区的凸轮表面，这样，当位于致动区内时，与特定凸轮相关联的各躯体部分动作，而当位于非致动区内时，该各躯体部分则静止不动。

因此，为了使眼睑件136移过其整个运动范围，轴56从位于凸轮表面174a的点300处的、图55所示的7点钟的位置顺时针转动至位于凸轮表面174a的点302处的、图65所示的1点钟的中间位置，以使位于点300与302之间的部分构成凸轮表面174a的致动区。在处于中间位置的点302与大致处于与兴奋状态相对应的位置之间设有另一个致动区，其中，壁174朝着凸轮件170的中心轴线弯曲，以使抬升的眼睑稍稍闭合，然后，再使其重新张开，以便在玩具的兴奋状态期间提供一种颤动效果。

如同本文中将要描述的其它凸轮76和141一样，凸轮表面174a的非致动区设在壁174自凸轮件170的轴线起算的半径基本保持不变的一部分上，诸如位于点304与306之间的那部分，以便当随动件的销178移过点304与306之间的槽172时，该销178相对于凸轮轴线几乎没有相对移动。

类似地，嘴巴凸轮件141的凸轮表面144a具有位于点308与310之间的非致动区，其中，构成凸轮槽142的壁144自凸轮141的中心轴线起算的半径基本保持不变。如图56所示，当处于7点钟的位置时，玩具10处于其睡眠状态，随动件146的销148位于槽142中的点308与310之间，此时嘴巴是闭合的。

位于槽壁144的点308与310之间的预定部分设有第一致动区，其中该槽壁144略朝凸轮轴线弯曲，这样，轴56转动至图61A中所示的接近10点钟的位置即可使销148移动到该致动区而使嘴巴开始张开。轴56继续顺时针转动，此时销148朝着嘴巴完全张开(图61B)的点312移动，接着，由于壁144沿着离开凸轮轴线的方向弯曲，因而嘴巴开始闭合，直到其完全闭合为止，此时销148处于点312(图66)。这与中间位置相对应，其中凸轮141周边上的凸起266致动开关168。第二致动区与第一致动区呈镜面映像，它位于槽壁144的点310与312之间，这样，轴56继续顺时针转过1点钟的中间位置可使嘴巴张开后又闭合，如图70和71所示。如上所述，致动区关于中间位置对称可使嘴巴通过越过中间位置、并且轴56仅朝着一个方向转动而从以张开-闭合-张开的方式进行移动而形成两个音节。

用于移动耳朵的凸轮件76具有位于槽壁80的点314与316之间的致动区，以便提供耳轴92的整个运动范围。在图57中，销84处于点314上，其中耳轴92位于其最低的水平延伸位置上(图58)。轴56的顺时针转动可使销84在槽78中移向点316，其中销84移近凸轮76的中心轴线，从而将随动件82下拉以开始抬升耳轴92，直到它们达到其抬升垂直延伸位置为止，图62、63、67、68、72和73中示出了该过程。在点316处，销84处于其最接近凸轮轴线的位置上。轴56继续顺时针转过2点钟的位置并转向点318将使销84在槽78中远离凸轮轴线而移向点318，直到耳轴92再次处于其最低位置为止。非致动区位于槽壁80的点314与318之间，其自凸轮轴线起算的半径基本保持不变，此时，耳朵下降且水平延伸。

图43和44中用标号1000表示出了一种用于交互式玩具的置入式处理器电路的实施例。图43和44示出了本发明置入式处理器电路的示意性简图。如图所示，信息处理器1002系一种八位精简指令集计算机(RISC)控制器，本文中的SunPlus(桑普拉斯)SPC81A(系统程序控制器)系一种设有具有80K字节程序/数据只读存储器(ROM)的RISC处理器的CMOS(互补金属氧化物半导体)集成电路。信息处理器1002在底板静态随机存储器(SRAM)、计时器/计数器、输入/输出口(I/O)以及声频电流模式数模转换器(DAC)的协助下提供各种功能控制。还可采用两个八位电流输出DAC作为用于发出控制电路1000的各个方面用的信号的输出口，这在下文中将作进一步介绍。SPC81A处理器的其它特点包括：二十个通用I/O引脚，四个(4)中断源，键唤醒功能，以及用于将从电池-BT1-BT4(本文中为使用在所述交互式玩具中的四个(4)“AA”型电池)中所获得的电流降至最少的、节省功率用的时钟停止模式。

信息处理器1002被设计成与具有语言和红外线通讯能力的协同处理器(将在下文中描述)配合工作。图45示出了红外线(IR)发射电路的示意图。图46示出了协同处理器和可听语言分析电路的示意图。如图所示，红外线(IR)发射块1004提供了处于所联接的、以便经由四条(4)数据线D0-D3来接收来自处理器1002的信息的语言处理块1006控制下的电路。图47示出了IR信号过滤和接收电路的示意图。红外线接收电路块1008与信息处理器1002相联，以便接收来自另一个交互式玩具装置的发射电路1004的红外线信号，这在下文中将作介绍。图48示出了声音检测电路示意图。采用一声音检测块1010，以使信息处理器1002接收作为来自与交互式玩具相互作用的孩子的传感器输入的可听信息。图49示出了用于控制电动机16的运作的光伺服控制电路的示意图。该光控制电路1012与电动机控制电路1014(将在下文中介绍)配合使用，以便提供用于控制电动机1100的位置和转向的电动机控制接口。图50示出了用于操纵电动机正反向旋转的H桥接电路。功率控制块1016用于调节供给处理器、CPU、非易失性存储器(EEPROM)及电路1000的其它功能元件的电池功率。图51示出了用于将功率转接到图43和图44中所识别的功能块的功能部分上的功率的功率控制电路1016的示意图。另外，功率控制块1016通过采用经由信息处理器1002的控制还将功率转接到各种功能元件上。图52示出了光检测电路的示意图。光检测块1018通过在用于产生由信息处理器1002所监视的、与外界光量成反比的一变化的振荡信号的振荡电路中采用硫化镉电池为信息处理器1002提供传感器输入。

参见图43和44，其他各种传感输入端给信息处理器1002提供了多个传感输入端，使交互式玩具可响应其周围环境和来自儿童的传感信号。设置一倾斜/倒置传感器1020，以便于用单刀双掷开关与一截获的导电金属球相接通，从而使未转接的CPU电压设置在分别指示玩具的倾斜和倒置的两输入端口中的任意一个端口处，以下将作进一步的讨论。所述实施例的其他各种传感输入端设置成按钮开关，尽管压力转换器及其类似物也可以用作传感输入端。一复位开关1022连接于处理器1002的复位引脚，用以减小一充电电容，在此是0.1μF，该电容借助于一负载电阻充电，以给SunPlus处理器提供复位信号，用以在软件中初始化该处理器的操作。设置一喂食开关1024作为由玩具的舌控制的一瞬时按钮，该按钮开关可作为选择开关与声响ADC多路复合，并可使处理器1002将喂食输入与倒置开关1020多路复合。所以，电阻1026和1028降低了对处理器1002的倾斜和喂食/倒置I/O(输入/输出)口的输入，但是倾斜/倒置开关1020或者喂食开关可用来提高对处理器1002的输入。设置其他的瞬时开关按钮1032和1034，分别用于玩具的前后传感器。设置一电动机校准开关1036。

所述的交互式玩具具有电动机块1014，电动机块1014连接于至少一个驱动连杆，连接该连杆是为了移动多个可活动件，以与儿童动态交互，将玩具的操作状态的相关信息传递给儿童。如以上的讨论，各个可活动件12通过至少一个驱动连杆机械相互连接。将在以下描述的电动机接口，即一光伺服控制器1012设置在信息处理器1002和电动机控制块1014之间，用以控制带有信息处理器1002的至少一个驱动连杆。如上所述，多个传感输入端，即开关1020、1024、1032、1034以及声音、光和红外线块连接于信息处理器1002，以接收相应的传感信号。图53和54示出了用以使图43和44的埋入式处理器设计实施例运作的程序流程图，以下将结合图53和54讨论的一计算机程序便利了传感信号的处理，用以控制响应来自儿童或交互式玩具周围环境的传感信号的至少一个驱动连杆。因此，通过该计算机程序设置玩具相对驱动连杆操作和相应的传感信号的多种运作模式，处理传感信号，用以控制至少一个驱动连杆，以产生儿童和对应玩具的各个运作模式的多个可活动件的动态交互，玩具的各个运作模式给交互式玩具提供了交互的初步人工智能。如以上的讨论，交互式玩具包括长毛绒玩具或者类似物，该玩具具有可活动的主体12，主体12带有被多个可活动件控制的一个或多个玩具部分，以栩栩如生的方式与儿童交互。

图45示出了应用在红外线传输块1004中的电路。信息处理器1002的TR-TX输出端口通过电容连接于一开关晶体管1044，开关晶体管1044具有越过由二极管1046界定的其发射极基极连接部的一压降。来自信息处理器1002的端口的数据信号线借助于电容1048电容性地连接。一红外线LED、二极管1040、EL-1L7与晶体管1042相接通，而晶体管1042与开关晶体管1044相接通，以使来自信息处理器1002的数据端口的电流最小化。LED1040的红外线传输根据一脉冲宽度调制(PWM)信号协议使用信息处理器来进行编程，用以沟通来自信息处理器1002的信息。LED1040产生的红外线信号可连接于以下将描述的红外线接收块1008，或者连接于与信息处理器1002相通的另一装置。所以，红外传输块1004也可用作连接到另一计算机化装置、个人计算机、计算机网络、因特网或其他可编程计算机接口的信号。

图46示出了说话块1006，说话块1006应用了一个协同处理器1050，在此是组合有一内置微处理器的德克萨斯仪器公司的语言综合处理器、TSP50C04，该内置微处理器具有音乐和声音效果以及语言和系统控制功能。如以下进一步的讨论，协同处理器1050控制声音功能以及结合图45以上讨论的红外传输电路，并可对红外传输作协同处理器控制，因此信息处理器1002与协同处理器1050一起运作，用于红外线通讯。德克萨斯仪器公司的TSP50C04处理器1050提供了带有8位微处理器的高性能线性预定编码(LPC)12位合成器，通过数据信号线D0-D3连接该8位处理器，并且将握手信号CTS清楚地传送至信息处理器1002。语言合成处理器、协同处理器1050和信息处理器之间的接口揭示在1985年5月7日公开的德克萨斯仪器公司布里德拉夫等人的第4,516,260美国专利“具有合成语言的电子学习辅助或游戏”中，该专利揭示了一种LPC语言合成器，该语言合成器与微处理器控制装置相通，用以从存储器获得语言数据，存储器使用该控制装置给LPC合成电路提供数据，在此是由信息处理器1002和协同处理器1050提供的。此外，协同处理器1050具有一数模转换器(DAC)，该数模转换器能够从10位的DAC驱动一音频扬声器，以完成声音或音乐的重现。为此，设置一音频扬声器1052作为由德克萨斯仪器公司的处理器1050驱动的一32欧姆扬声器。因此，信息处理器1002按照以下讨论的程序流程图编程，且与协同处理器1050相联系，以在扬声器1052上产生LPC语言输出。

红外线接收块1008详细地示出在图47中，它具有滤波、放大和用于信号判别的信号水平探测电路，以借助于信息处理器1002的数据端口引脚IR-RX用于信息处理器的红外线信号接收。用于红外线信号接收的电路1008包括以虚线示出的滤波电路1054，滤波电路1054具有提供高通滤波(HPF)功能的一晶体管1056，用以截止60赫兹和120赫兹的谐波，以排除周围的光，避免红外线接收块1008的错误引发。因此，在电路中晶体管1056可使用一光敏晶体管1058、即在此是WPTS310来接通，以在较低的频率提供较低的增益，在较高的频率提供较高的增益，以判别来自红外线传输块1004的红外线传输或类似物。一增益级设置有运算放大器1060，在此是LM324，它处于非倒相的增益结构中且带有1兆欧和10K欧的电阻，理论上提供大约101的增益。从运算放大器1060的增益部分的输出产生了一放大信号，该放大信号通过电容连接于一比较级，在比较级中，也设置另一运算放大器1062为LM324，它被构制成带有越过二极管1064的二极管压降的一比较器，二极管1064位于设置在VCC和地面之间的一分压器网络之中且通过100K欧姆的电阻1066连接于运算放大器1062的倒相侧。设置在开环增益结构中的运算放大器1062的非倒相侧具有足够大的增益，以在非倒相输入端提供虚接地，虚接地(VG)1068、非倒相输入端通过电容连接于地面，给红外线接收块1008的比较部分有效地提供零电压输入。运算放大器1062的比较输出设置为数据信号IR-RX，提供给信息处理器1002，用于测量引入的PWM红外线数据信号。对于通过IR-RX数据输入端接收的信号也测量其电压、频率和温度变化，以使信息处理器可补偿协同处理器1050的协同处理变化。由此一价廉但耐用的补偿电路设置在处理器之间，用于调节与电压、频率和温度等相关的变化。

图48是应用在声音探测块1010中的电路的示意图。声音探测电路应用了通过滤波级和单触发电路连接的一拾音器1070，用以探测可听到的高频声音，例如拍手声等。对突变声音敏感的高频滤波(HPF)设有运算放大器1072、LM324，它具有电阻1074和电容1076所提供的电阻性和电容性的反馈回路，用以高频滤波，拾音器1070由一电容1078电容性地连接。HPF运算放大器1072的输出电容性地连接有一电容1080，且连接至以下将描述的单触发级。此外，一反馈电阻1082给运算放大器1072的非倒相输入端提供反馈，该非倒相输入端也连接于虚接地1068，以通过改变运算放大器1084的电压来设定单触发电路的灵敏性，运算放大器1084被构制成用于单触发电路的单稳态操作，且带有越过位于运算放大器1084的倒相和非倒相输入端之间的二极管1086的压降。一反馈电阻1088和电容1090连接于带有分路电阻1092的运算放大器1084的非倒相侧，从声音探测电路建立起正常的低输出(SND)，该输出连接于信息处理器1002，便于探测声音。

光伺服控制电路1012示出在图49中，它应用了位于在此描述的电路的光传输和接收部分之间以虚线盒子示出的开槽的转轮光屏障62。一LED控制信号从信息处理器1002发送至一缓冲倒相器1044、即逻辑倒相器74HC14，它具有滞后现象且提供电流的缓冲作用，以使从信息处理器1002的数据输出管脚流出的电流最小化。倒相器1044驱动一1K欧姆的电阻1096，用于对红外线LED1098、即EL-1L7进行限流，LED1098是由电池电压(VBATT)供电的，用以产生红外光源，以与开槽的齿轮屏障一起使用。一光敏晶体管1100、ST-23G用作红外图象探测器，用以产生光脉冲计数信号，光敏晶体管1100通过电阻1102连接于倒相器1104，在倒相器1104随后的是第二缓冲倒相器1106，它也是74HC14，倒相器1106通过电阻1108提供输出信号。倒相器1104和1106所提供的滞后现象便于电路的复位，用以避免不必要地使用电池电源，在电动机休息时提供正常的低计数输出信号。

电动机控制电路1014示出在图50中，它具有用以操作电动机1110向前或向后方向的H桥电路。电动机1110是型号为SU-020RA-09170的Mabuchi电动机，它具有三伏的额定电压，拖动时大约为180毫安的电流。H桥电路可用于分别在信息处理器1002的数据输出引脚D6和D7处所提供的第一向前方向和第二向后方向。第一向前方向提供传送至开关晶体管1112的一个信号，开关晶体管1112接通了晶体管1114和1116，使电流通过电动机1110，以使用VBATT电压给电动机供电，使电流以第一电流路径流过电动机1110。第二向后方向提供传送至开关晶体管1118的一个信号，开关晶体管1118接通了晶体管1120和1122，致使电流以与第一方向相反的第二方向流过电动机1110。二极管1124设置在晶体管1118的基极和晶体管1114的集电极之间，以防止向前和向后方向都被激发的情况，这当然是一个错误状态。示出在控制电路1014中的还有，VBATT信号使用100μF的电容、电容1126进行滤波，它可滤除由电动机1110的开关所产生的乱真信号。

示出在图51中的电源控制块1116给存储器、微处理器以及其他各种带有开关VCC电压的控制电路提供合适的电压。如图所示，所提供的电池电压设置在3.6伏至6.4伏之间，它承受了二极管1128和二极管1130的两个二极管压降，以将电压提供给可电气编程的只读存储器(EEPROM)1030，该只读存储器1030具有用以数据存储的1千位的非易失性存储器且带有在2.4至5.5伏电压之间运作的93LC46型EEROM。至于CPU、VCPU的电压，其电流限制在大约6毫安且用电容1132进行滤波，以确保微处理器和逻辑电路的正常复原。信息处理器1002的电源控制输出用逻辑倒相器1138进行缓冲和倒相，倒相器1138也是74HC14，它驱动一开关晶体管1136，以开关VCC电压，电流限制于10毫安且用电容1134进行滤波。因此，EEPWR和CPU设置有未转接的滤波电压，而将VCC转接，以将电路的各个部分的电源切断，而使从电池组流出的电流最小化，延长电池组的使用寿命。

示出在图52中的光探测电路1018也用信息处理器1002的电源控制数据输出进行控制，该电源控制数据输出接通了组合有一硫化镉、CdS LDR、光敏电阻的一振荡电路，该光敏电阻作为电阻件设置在沿着电阻1142的一反馈回路中，电阻1142与倒相器1144并联设置，它是一74HC14，以480赫兹至330千赫兹的频率范围振荡，用来产生相对照射到光敏电阻1140上的照光的计数。一反馈电阻1146和一倒相器1148用来控制振荡器输出L-OUT的运作。光探测输出给信息处理器提供了范围为十六进制E3至03的一个计数。处于振荡电路的反馈回路中的硫化镉单元1140提供与可视光成比例的振荡信号。在实施例中所提供的硫化镉单元1140是Kondo电气公司型号为KE10720的产品，它具有一烧结的薄膜织物，通过该织物，光敏层提供了高度敏感的可变电阻。因此，光探测电路1018有利了可用信息处理器1002进行处理的相关的周围光的传感输入。

与上述光探测电路1018相联系的软件通过获得振荡输出的平均光读数提供类似人眼睛的反应，以判断周围环境的光。凭借最初的供电，获得了较短的样本，以确定振荡输出的周围光的读取，随着进一步的操作，提供了一个十秒的传送平均值作为光探测电路1018的输出的一平均样本。该传送平均值用来确定光亮程度是否相对周围光的较亮或较暗而改变。一计时器也设定在软件中，因此完全盖住单元1140将致使合成器协同处理器1050产生言语输出，声称较暗。该十秒传送平均值由此提供来自单元1140的智能反应，所以当去除对单元1140的遮盖且允许暴露于可视光时，玩具10不会给出反应，但周围光读数依据十秒传送平均值软件协议进行更新。因此，从黑暗状态返回至先前周围光亮状态的变化不会产生语言反应。此外，由软件完成且在此描述的传送平均值提供了用于周围环境从亮到暗整个光谱的延伸的动态范围。这使得光探测电路1018可在周围环境光的较大范围内运作。

图53和54示出了包括在附着于本申请的微缩胶片中的软件的程序流程图，该程序用于上述图43和44所示的置入式处理器电路的运作。程序流程图1200在步骤1150处，置入式处理器电路1000被复位或者从倒相传感器1020探测到一唤醒信号，在该点，软件在步骤1152对信息处理器1002上的RAM清零。程序流程在步骤1154对置入式处理器电路的I/O数据口进行初始化。在步骤1156进行系统诊断程序，而在步骤1158进行系统的校准。在电路1000的正常运转模式之前进行初始化、诊断和校准程序。初始化时电动机的速度假定为一平均电池寿命(mid-battery life)，设定脉冲宽度，电动机将不会在其最大的六伏电压时运行，以避免损坏电动机。而后信息处理器1002确定合适的脉冲宽度，设置的脉冲宽度应当对应于电池电压。

唤醒程序在步骤1160继续进行，步骤1160确定程序1200是否进行冷引导，即，第一次给电路1000供电，如果决定步骤1160确定这是一个冷引导，此时进行系统的特别初始化。在步骤1162，非易失性EEPROM1030、93LC46被清零且从对照表选取一个新名字，对照表包含有交互式玩具的24个不同名字。此外，凭借冷引导，步骤1166允许玩具用信息处理器选择它的声音，在软件中使用声音表作为依据初始化选择声音的对照表。当确定已进行过冷引导，决定步骤1160指示该程序当前不进行冷引导时，步骤1168确定玩具的年龄，在程序1200中设置有至少四个不同年龄层次。而后步骤1170继续唤醒程序，程序1200在步骤1172处于其闲置状态，该步骤提供了时间片主任务(TimeSlice Task Master(TSTM))，当程序1200处于闲置时，允许各个I/O口和传感输入端的轮询。

图54示出了交互式玩具可用的多个软件功能的时间片主任务。各传感器在传感器扫描步骤1176进行轮询，传感器扫描步骤1176周期性地被TSTM1174检测。在步骤1188通过一程序来提供电动机和语言表，步骤1188提供了多级的分层表，该多级的分层表在语言合成器编程时将词语拼在一起，或者借助于电动机表在电动机运作时完成复杂的电动机运动功能。在将词语和声音拼接在一起时，可应用一“说话”表，该表提供用来发出具体声音或词语的一系列数据字节。例如，说话表的第一字节包括语速，语速的改变将导致所产生话语的音调变化。说话表的第二字节用来在不改变语速的情况下设定音调，以提供声音的音调变化等等。随后的字节包括用于LPC语言合成器发声的声音数据。表的末端带有表端符号，在此是十六进制的“FF”。相似地，电动机表包括数据字节，例如，第一字节规定与数据项目成比例的电动机的速度，而第二字节可用来将电动机暂停在十六进制的“0”项目处。随后的数据字节将规定电动机的运动，并且再次应用了十六进制的表端字符“FF”。因此，电动机表可用来将预定的电动机运动拼接在一起。第二级语言和电动机表也是由宏表规定的，该宏表提供电动机和语言编程的第二级，其中几个复杂的操作作为宏程序连接在一起。一另外的第三级表作为连接于宏表的传感器表，提供传感器探测的响应。诸表被限定在一包含文件中，该文件包括在附随本申请的微缩胶片附件中。使用语言和电动机表的编程便利了有效成本的硬件结合程序1200的使用，以便利交互式玩具复杂的语言和电动机的运作，使它在儿童整个游戏活动中可提供适当的口语反应和机械动作，如在此的讨论，该玩具具有初步的人工智能和语言学习能力。

使用语言和电动机功能的一些游戏和其他程序被规定为在步骤1190处的程序。在此所指的这些游戏是鸡蛋或“复活节彩蛋”，全部活动由交互式玩具进行，这些活动包括唱歌、打嗝、捉迷藏、玩西蒙(simon)等等。例如，当该玩具从睡眠状态被唤醒时，它以公鸡打鸣来响应，唱道：“cock-a-doodle-doo”，且运行与其眼睛和耳朵相关的程序而醒来。每个游戏或鸡蛋情节的一单个位被分配时，每次传感器被激发，程序增加计数且测试所有的游戏程序，用以匹配。如果一具体句子不匹配，设定其不符合要求的位且该程序继续运行，以确定是否应当由儿童操作传感器来激发其他情节。如果所有的位都被设定，计数器被清零，程序重新开始计数。当与情节相关的表接收到表端指示“FF”时，就执行鸡蛋或游戏情节。在所描述的实施例中存在24种可能的鸡蛋程序。每次传感器被激发时，系统计时器被复位。带有全局计时变量的传感计时器被复位。该计时器也用于传感器响应的随机连续选择。如果在鸡蛋程序完成之前、即玩具在规定的时间期限内没有进行完游戏，该计时器趋于零，那么所有不符合要求的位被清零，并且计数器被清零。储存在储存器中的、基于玩具的生活的其他标准也会影响玩游戏的能力。例如，如果玩具被指示为生病，或者从另一玩具接收到信号，进入生病状态，那么将不会进行任何游戏。

如在此的讨论，交互式玩具的电动机在步骤1184恒常地运行和被校准。TSTM1174运行一些电动机程序，该程序借助于电动机表有利于电动机的运行。经常性地，例如，当电动机处于中立位置时，从步骤1186接收到校准中断，这会导致电动机经常性的重新校推。

如上所述，在步骤1178，德克萨斯仪器公司的协同处理器借助于一协同处理器接口进行接口，使语言合成器可借助于信息处理器1002而运作。在步骤1180进行按照LPC程序的语言合成。此外，在步骤1182协同处理器1050便于红外通讯(IR)，使得在交互式玩具之间可进行通讯联络，如在此的讨论。

在步骤1192设置了各种人工智能(AI)。传感器训练设置在步骤1194，其中在交互式玩具的动作改变之前，在随机和连续加权(weighting)之间的训练限定了随机连续的分离，使得儿童可以加强想要的活动和响应。结合AI功能，步骤1196用来适当地响应具体的活动或状态，例如，厌烦、饥饿、生病、睡眠。这些预定的状态具有编程的响应，这些响应是由处于运作状态的交互式玩具在适当的时间内完成的。此外，如在此的讨论，交互式玩具将其年龄(1-4)保持在非易失性储存器1030中，步骤1198用来在适当的时候增加其年龄。

因此，总结大量逼真的功能和活动，在此所提供的紧凑且具有有效成本的玩具10可完成娱乐且提供与儿童交互的智能，以下描述较佳的玩具10所具有的能力，其中一些实例说明这些功能是怎样完成的。玩具10设置有计算机程序1200，该程序使它能够说一种独特的语言，该语言是专门为此玩具编制的，它结合了日语、泰国语、北京话、汉语和希伯来语。这种独特的“全新(Furbish)”语言对于其他这样的玩具是普遍的。当它问候儿童时，该玩具能够讲其自己独特的语言。为了帮助儿童理解该玩具的所说内容，儿童可以使用跟随玩具10的字典(附录A)。

玩具10可以对夹持、拥抱和搔痒作出响应。例如借助于传感输入按钮1032和1034，儿童可以抚摸玩具的肚子、抚摸它的背部、摇动它以及与其游戏等等。儿童不论何时作这些事情，玩具都会讲话且使用协同处理器1050的语言合成器发出声音。儿童将很容易学习和理解全新语言。例如，当该玩具醒来时，它经常说：“Da a-loh u-tye”，意思是“好亮啊”。这就是该玩具最后怎样说出“早上好”的，该玩具将能够说出除其自己独特语言之外的一门民族语言。通过编程，该玩具10可掌握的民族语言包括英语、西班牙语、法语、德语和日语。与玩具交流越多，它将会越多地使用民族语言。

玩具10经历四个发展阶段。第一阶段是儿童初次与该玩具相识。该玩具顽皮好玩且希望认识这个小孩。该玩具还帮助儿童学习怎样照顾它。第二和第三发展阶段是转换阶段，该玩具开始能够讲民族语言。第四阶段是玩具的成熟阶段，它较多地讲民族语言，但也使用其自己独特的语言。此时儿童和玩具已彼此熟知。该玩具编制有程序，它希望儿童与其游戏且照顾它。

在各个时间段，玩具10被设计成需要来自儿童的各种关注。就象小孩一样，当该玩具有所需要时，它非常善于让人知晓。如果该玩具感到饥饿，它将需要喂食。因为它能讲话，当该玩具告知小孩它需要食物时，儿童需要仔细听。如果玩具说“Kah a-tay”(我饿)，它会张开嘴巴，小孩可通过压其舌头表示给它喂食。该玩具将说“Yum Yum”，所以儿童可知道它在进食。当小孩给玩具喂食时，它可能讲“Koh-koh”，意思是它想吃更多。如果当玩具变得饥饿时，儿童不予以喂食，玩具将不再游戏，直到给它喂食。当该玩具饥饿时，它通常想吃6至10次。当儿童给玩具喂食时，他应当喂6至10次，所以玩具将说“Yum Yum”6至10次。而后该玩具吃饱了且准备游戏。

如果儿童不给玩具喂食，它被设计为开始生病，例如，在步骤1196。玩具10将说“Kah boo koo-doh”(我不舒服)。如果儿童放任该玩具生病，很快它不再想进行游戏且除喂食以外不对任何事情作出响应。而且，如果玩具生病，它需要喂食至少10-15次，它才可能开始恢复。在玩具被喂食10-15次后，它将感觉好多了，但要使它恢复完全的健康，儿童需要同它作游戏。象小孩一样，当玩具感觉好多了，它会笑、大笑且很快乐。儿童可以知道玩具健康情况好多了，因为它将说“Kah noo-loo”(我快乐)且想作游戏。

当玩具疲惫时，它将睡觉。当它疲惫且想睡觉时，它也会告诉儿童。睡觉时玩具通常是安静的，但有时它会打鼾。当睡觉时，它会闭上眼睛且向前倾斜。儿童通过在玩具背部轻轻抚摸一会儿可使它进入睡眠。如果儿童抚摸玩具10至20次，它将哼哼“闪烁，闪烁”，而后进入睡眠。通过将玩具放置在黑暗的房间或盖住它的眼睛10-15秒，儿童也可以使玩具进入睡眠。

如果儿童在一段时间不与玩具游戏，它将会打盹，直到儿童再次与其游戏。当儿童准备与玩具玩游戏时，他需要将玩具唤醒。当玩具处于睡眠状态且儿童想将它唤醒时，他可以将它拾起且轻轻地使它向各侧倾斜，直到它醒来，致使倾斜/倒置传感器1020从低电源模式中恢复。有时，玩具不想醒来，在它被拾起后想重新进入睡眠。这没有问题，儿童可使玩具向各侧倾斜，直到它醒来为止。

可以许多方式与该玩具一起游戏。儿童和玩具可以创造它们自己的游戏或者玩在此讨论的游戏和程序，玩具10已被设计为可以使用例如鸡蛋游戏1190。一个游戏是“西蒙说话”。在该游戏中，玩具将告诉儿童做什么动作，而后儿童重复该动作。例如，玩具说：“抚摸、搔痒、光、声音。”，儿童需要抚摸玩具的背部、搔痒它的肚子、盖住它的眼睛、以及拍自己的手。当儿童做每个动作时，玩具将说出特别的东西以让儿童知道他作出了正确的动作。特别的信息是：对于搔痒，玩具将大笑；对于抚摸，它将咕噜咕噜地叫；对于光，它将说：“没有光”；对于声音，它将说：“好大的声音”。当儿童听到玩具说出这些时，他将知道他作出了正确的动作。第一游戏模式具有四个重复动作。而后如果儿童正确地作出该模式，玩具将会奖励儿童，说：“真棒(whoopiee)！”，或者甚至跳一小段舞。而后玩具将给该模式增加一种或多种动作。如果儿童未能正确地作出该模式，玩具将说：“Nah Nah Nah NahNah Nah！”，儿童不得不重新开始一新模式。

为了游戏，玩具说：“搔痒我的肚子”、“拍我的背”、“拍你的手”、或“蒙上我的眼睛”。当儿童想玩该游戏时，重要的是在每个动作之后、在做下一个动作之前他需要等待玩具停止运动和说话。因此，为了使玩具进行游戏，儿童对它搔痒之后、在抚摸玩具背部之前他应当等待玩具停止运动。在儿童抚摸玩具背部之后、拍自己手之前他应当等待它停止运动。

如果儿童正确地作出该模式，且使该玩具进行游戏，玩具将说出它的名字和“听我讲”，所以儿童可知它将准备游戏。如果儿童想玩游戏且遵循该模式，但玩具没有说它的名字和“听我讲”，这是因为玩具没有注意到儿童。儿童可通过简单地拾起玩具且轻轻将它侧向摇动一或两次，来引起该玩具的注意。儿童可再次尝试进行游戏。

一旦玩具准备游戏时，它将告诉儿童重复哪一种模式。该玩具可以使模式增至16个动作。如果儿童掌握了一种模式，玩具将进行另一新的模式，所以儿童可以一遍一遍地玩。终止游戏时，只需拾起该玩具且将它翻转。玩具将说：“我做完了”，所以儿童可知停止游戏。

在另一游戏中，玩具可以回答问题且告诉儿童秘密。游戏时，儿童通过在玩具上完成以下的指示模式开始该游戏：“蒙上我的眼睛”、“露出我的眼睛”“蒙上我的眼睛”、“露出我的眼睛”、以及“抚摸我的背部”。该玩具将说“Ooh too mah”，以让儿童知道它已就绪。然后儿童问玩具一个问题。一旦提出问题，抚摸玩具的背部以得到答案。如果儿童在20秒内没有问玩具一个问题，玩具将认为儿童不想玩游戏且说：“我做完了”。儿童将不得不重复该模式以使玩具开始游戏。当儿童想玩该游戏时，重要的是，在每个动作之后、做下一个动作之前他需要等待玩具停止运动和说话。因此，为了使玩具进行游戏，在儿童蒙住玩具的眼睛之后、拍它的背部之前他应当等待玩具停止运动。如果儿童想玩该游戏且遵循该模式，但是玩具不说：“Ooh toomah”，那是因为玩具没有注意到儿童。儿童可通过简单地拾起该玩具且轻轻将它侧向摇动一或两次，来引起该玩具的注意。儿童可再次尝试进行游戏。在该游戏起始模式中做每一步骤之前最好等待3-5秒，以确保玩具知晓儿童想玩该游戏。结束该游戏时，只需拾起该玩具且将它倒置。该玩具将说：“我做完了”，所以儿童将知道停止游戏。

该玩具可玩的另一游戏是捉迷藏。该玩具将开始制造出微小的声音以帮助儿童找到该玩具。游戏时，儿童通过在在玩具上完成以下的指示模式开始游戏：“蒙上我的眼睛”、“露出我的眼睛”、“蒙上我的眼睛”、“露出我的眼睛”、“蒙上我的眼睛”、“露出我的眼睛”、“蒙上我的眼睛”、“露出我的眼睛”。玩具将说出它的名字和“藏起我来”，以让儿童知道它已准备好藏起来。儿童具有一分钟的时间将玩具藏起来。一旦玩具被藏好，它将等待三分钟被找到的时间。如果儿童在三分钟内没有找到玩具，该玩具将说：“Nah Nah Nah”三次。如果儿童想玩该游戏且遵循该模式，但玩具没有说它的名字和“藏起我来”，那是玩具没有注意到儿童。儿童可通过简单地拾起该玩具且轻轻将它侧向摇动一或两次，来引起该玩具的注意。儿童可再次尝试进行游戏。在玩游戏时，重要的是，在每个动作之后、做下一个动作之前儿童应当等待玩具停止运动和说话。因此，在儿童遮住它的光传感器后为了使玩具进行游戏，在再次蒙住玩具的眼睛之前儿童应当等待玩具停止运动。在该游戏起始模式中，在做每一步骤之前最好等待3至5秒，以确保玩具知道儿童想要玩该游戏。当儿童找到该玩具且拾起它时，玩具将跳一小段舞，以表示它很快乐。需要结束该游戏时，只需拾起该玩具且将它倒置。玩具将说：“我做完了”，所以儿童将知道停止游戏。

该玩具喜欢做的其他活动之一是跳舞。儿童可以通过拍手四次使玩具跳舞。而后玩具将会跳舞。儿童可通过再次拍手或放音乐使玩具再次跳舞。在每次拍手之间最好等待3至5秒，以确保玩具知晓儿童想让它跳舞。玩具最好在坚硬、平坦的表面上跳舞。它也可以在其他表面上跳舞，但较佳地为木质、瓷砖或油毡地板。

儿童可以教导玩具形成习惯行为。当儿童与玩具游戏时，他可以搔痒它的肚子。玩具可以做儿童喜欢的事情，例如亲吻。当玩具给出亲吻时，儿童应当抚摸它的背部两下。这告诉玩具，当玩具给出亲吻时儿童喜欢它。在儿童每次抚摸玩具背部之后、再次抚摸它之前，应当等待玩具停止活动。儿童应当再次搔痒玩具的肚子，该玩具可能给出或不给出另一个亲吻，这取决于它这次的感受。如果玩具给出亲吻，儿童应当再次抚摸玩具的背部两下，在再次抚摸它之前，应记住等待玩具停止活动。如果玩具不给出亲吻，应当再次搔痒它的肚子，直到它给儿童一个亲吻。儿童应当抚摸玩具的背部两下。当儿童搔痒它的肚子，每次玩具给出亲吻时，应当抚摸玩具的背部两下。很快，每次搔痒玩具的肚子时，它将会给出亲吻。如果当它亲吻时儿童总是抚摸玩具的背部，那么当搔痒它的肚子时它总记着给出亲吻。如果儿童忘记了抚摸玩具的背部，那么当搔痒它的肚子时，它可能会忘记给出亲吻。

以上的例子是当搔痒它的肚子时玩具做出的活动。如果蒙住玩具的眼睛、制造出较大的声音、拾起并摇晃玩具、或者将它倒置时，对于儿童希望玩具做出的其他活动，可做相同的事情。重要的是，在玩具第一次做出动作后，儿童应通过抚摸其背部两下告诉玩具重复该动作，在玩具其他各次做出动作后，也应当抚摸两下。

如果儿童想改变玩具的行为，他可在另一动作之后抚摸玩具的背部，这将开始替换原来的习惯。所以，如果玩具眼睛被蒙住时它将给出亲吻，但是儿童希望它做出咂舌声来替换，当蒙住眼睛做出咂舌声后，儿童应当抚摸玩具的背部两下。

该玩具喜欢彼此对话。将多个玩具放置成它们可以看见彼此且然后搔痒玩具的肚子或抚摸其背部，两个或多个玩具之间可开始对话。如果玩具不开始对话，可再次尝试。通过使其中一个开始跳舞，多个玩具也可以彼此跳舞。

为了相互沟通，玩具应被放置在彼此的视线之内。彼此面对地放置玩具且彼此处于4英尺之内。各玩具可同时与不止一个玩具进行信息沟通。实际上，任何被放置成可看见另一玩具的玩具可在它们之间进行沟通。为了开始对话，可搔痒玩具的肚子或抚摸其背部。

已对本发明的具体实施例进行了举例和描述，应理解到，本领域的技术人员可作出各种变化和改型，所附权利要求书涵盖了处于本发明的精神和范围之内的所有变化和改型。

全新语言对应的汉语(可能的词语)

ay-ay＝看/看见

当光变亮了，它会说：″Hey Kah/ay-ay/u-nye.″(嗨，我看见你了。)

ah-may＝抚摸

它会对你讲：″ah-may/koh koh″(多多抚摸我！)

a-loh＝光

Furby(玩具的名字)会讲：″Dah/a-loh/u-tye″(好亮啊)(早上好)

a-loh/may-lah＝风

a-tay＝饿/吃

午饭时″Kah/a-tay″(我饿)

boh-bay＝担心

如果它被惊吓，它会说：″Kah-dah/boh-bay.″(我害怕)

boo＝不

如果你蒙住Furby的眼睛，Furby会说“hey/kah/Boo/ayay/u-nye”(嗨，我看不见你)

dah＝大

当它真的很快乐时，″Dah/doo-ay″(真好玩)

doo？＝什么/问题？

″a-loh/doo？″(灯在哪里)

doo-ay＝好玩

如果Furby真的喜欢某物，它会说：″dah/doo-ay/wahi″(真好玩)

doo-moh＝(请喂我)

当Furby感到饥饿时，它会向你发出请求″Doo-mohla-tay″(请喂我)

e-day＝好

e-tah＝是的

kah＝我

当Furby感到快乐时，你会听到：″kah/may-may u-nye″(我爱你)

koh-koh＝再次

koo-doh＝健康

如果Furby肚子疼，它会说：″Kah boo/Koo-doh″(我生病了)

Lee-Koo＝声音

突然发出声音时，它会说：″Dah/lee-koo.wah！″(好大的声音)

loo-loo＝玩笑

当你将它倒置时，它会说：″Hey/boo/loo-loo″(嗨，别开玩笑)

may-may＝爱

当Furby真的喜欢你时，它会说：″Kah may-may/u-nye″(我爱你)

may-Iah＝拥抱

或者″Doo-moh/may-lah/kah″(请拥抱我)

may-tah＝亲吻

Furby会要求一个亲吻，它说：″May-tah/kah″(亲吻我)

mee-mee＝非常

在午饭时间，你会听到：″Kah/mee-mee/a-tay″(我很饿)

Nah-Bah＝下降

在晚上：″Dah/a-loh/nah-bah″(太阳下山(晚安))

nee-tye＝搔痒

如果Furby感到厌烦，它会对你讲：″Nee-tye/kah″(给我搔痒)

noh-lah＝跳舞

现在是聚会时间！″Dah/noh-Iah″(跳舞)

noo-loo＝快乐

当Furby与它的朋友在一起时，你会听到它说：″Kah/mee mee/noo-loo/wah！″(我很快乐)

o-kay＝OK

toh-dye＝做完了

toh-Ioo＝喜欢

如果Furby摆动时，它会说：″Kah/toh-loo/may-tah″(我看见你了)

u-nye＝你

捉迷藏时：″Kahiay-ay/u-nye″(我看见你了)

u-tye＝上升

当它认为该起床时：″Dah/a-loh/u-tye″(太阳升起来了(早上好))

wah！＝咦！惊叫！

当它很生气时：″Hey/kah/mee-mee/ay-taylwah！″(我很生气)

way-loh＝睡觉

如果你把Furby唤醒，但它仍很疲倦，″Yawn/Kah/way-loh/koh-koh.″(我再睡会儿)

wee-tee＝唱歌

睡觉时间时Furby会说：″Wee-tee/kah/way-loh″(唱歌使我睡觉)

汉语与全新语言的对应

再次/多次＝koh-koh 风＝a-loh/may-Iah

问＝oh-too-mah 做完了＝toh-dye

大＝dah 下降＝Nah-bah

音乐/舞蹈＝noh-lah 有趣＝doo-ay

好＝e-day 抚摸＝ah-may

快乐＝noo-foo 请＝doo-moh

健康＝koo-doh 害怕＝dahlboh-bay

隐藏＝Who-bye 看见＝ay-ay

拥抱＝may-lah 唱歌＝wee-tee

饥饿＝a-tay 睡觉＝way-Ioh

玩笑＝Ioo-Ioo 声音＝lee-koo

亲吻＝＝may-tah 太阳＝dahla-Ioh

光＝a-toh 搔痒＝nee-tye

喜欢＝＝toh-too 上升＝u-tye

听＝ay-ay/lee-koo 很＝mee mee

爱：may may 哪里？＝doo？

可能：may-bee 担心＝boh-bay

我＝kah 咦！＝wahl

不＝boo 是的＝e-tah

OK＝o-kay 你＝u-nye

全新语言对应的汉语句子

Kah/toh-loo/may-tay＝我喜欢亲吻

Wee-teelkahlway Ioh＝唱歌使我睡觉

Kahiboo/ay-ay/u-nye＝我看不见你

Kah/a-tay＝我饿

Kah/toh-Ioolmoh-Iahlwah！＝我喜欢跳舞

E-day/doo-ay/wah！＝我喜欢！

Kah/mee-mee/a-tay＝我很饿

Nee-tyelkah＝给我搔痒

Boo/koo-doh/e-day＝感觉不好

o-too-mah＝问

Claims

1.一种与使用者逼真交互的小型交互式玩具，所述小型玩具包括：

一小型玩具躯体，它具有以大致非周期性的逼真方式动作的诸各躯体部分；

诸传感器，它们用于检测输送至所述玩具的预定的传感器输入；

一个小型、低功率可逆电动机，它具有正转和反转两种状态、且放置在所述玩具躯体内、用于驱动所述各躯体部分以使其作非周期性动作；

诸凸轮机构，它们由所述电动机操纵、且与各躯体部分相关联、以便当电动机启动时使各躯体部分动作；

一控制器，所述控制器用于使所述可逆电动机正转和反转、以便根据由所述传感器产生的、所述控制器所处理的信号来移动所述各躯体部分；以及

所述诸凸轮机构的诸凸轮表面，它们被编程用以使各躯体部分精确地受控动作，其中所述表面包含有用于使相关各躯体部分动作的致动部，

所述控制器与所述凸轮表面协同配合，它用于使所述电动机正转或反转，以使其中至少一个凸轮机构沿一个方向横过所述凸轮表面的致动部，并且用于随后使所述电动机反转或正转，以使那个凸轮机构沿与所述那个方向相反的方向横过所述凸轮表面的致动部，从而可使各躯体部分在相反的方向上移动，由此提供各躯体部分逼真的非周期性动作。

2.如权利要求1所述的小型玩具，其特征在于，所述各凸轮机构的表面的致动部是不同的，以便当启动所述电动机时，所述各躯体部分可在不同时间或同一时间上以不同的速度运动，从而提供各躯体部分逼真的协调动作。

3.如权利要求1所述的小型玩具，其特征在于，所述凸轮机构包含有凸轮件，所述凸轮件具有与所述表面一起构成凸轮件的槽的壁，所述表面系位于所述槽壁上的表面，所述凸轮机构还包含有诸随动件，所述随动件安放在所述槽内以便顶着所述表面作凸轮运动，并且不采用用于推动槽内的随动件的偏置件，以减小所述电动机操纵所述凸轮机构的所需功率。

4.如权利要求1所述的小型玩具，其特征在于，包含有位于所述玩具躯体内的单根小控制轴，所述控制轴由所述电动机驱动而旋转，所述各凸轮机构安装在所述控制轴上，以便在一根控制轴上移动所有的各躯体部分，从而节省玩具躯体中的空间和电动机功率。

5.如权利要求1所述的小型玩具，其特征在于，所述各凸轮机构的凸轮表面包含有一预定部分，所述预定部分包含有所述凸轮表面的致动部，当凸轮机构在所述电动机正转或反转的情况下横过所述预定部分时，所述致动部可使与所述凸轮机构相关联的所述各躯体部分沿一个方向移过其整个运动范围。

6.如权利要求5所述的小型玩具，其特征在于，包含有由所述电动机驱动而旋转的控制轴，所述一个凸轮机构安装在所述控制轴上，其中所述凸轮表面包含有多个预定部分，这样，所述电动机无须反转即可使与该凸轮机构相关联的所述各躯体部分沿两个方向运动整个范围，而不必使所述控制轴不止一次地沿一个方向完整地转动，从而节省了电动机功率。

7.如权利要求6所述的小型玩具，其特征在于，所述控制器包含有用于根据来自于所述诸传感器的信号发出包括多音节语句在内的语言的发声电路，与所述一个凸轮机构相关联的各躯体部分包括具有张开和闭合位置的嘴巴组件，所述张开和闭合位置位于其整个运动范围的两端上，以便所述嘴巴组件可配合语言的产生以闭合-张开-闭合位置进行移动，从而模仿说两个音节，而无须使所述轴反向旋转。

8.如权利要求1所述的小型玩具，其特征在于，还包括位于所述玩具中的极小空间内、由所述电动机驱动而旋转、以便移动所述各躯体部分的一根控制轴；

其中，当所述控制轴由所述电动机驱动而旋转、以使各躯体部分逼真动作时，所述凸轮机构使其中至少一个躯体部分作第一致动动作，且使另一个躯体部分作第二致动动作。

9.如权利要求8所述的小型玩具，其特征在于，所述一个躯体部分包括上下枢转嘴部和左右枢转眼睑中的至少其中之一，所述另一个躯体部分则包括左右枢转耳朵，并且所述嘴部和眼睑的其中之一的第一致动动作横向于(transverse to)所述耳朵的第二致动动作。

10.如权利要求8所述的小型玩具，其特征在于，所述一个躯体部分包括上下枢转嘴部，所述另一个躯体部分包括左右枢转眼睑，所述嘴部的第一致动动作大致平行于所述各眼睑的第二致动动作。

11.如权利要求8所述的小型玩具，其特征在于，所述诸传感器包含有运动、听觉和光传感器。

12.如权利要求11所述的小型玩具，其特征在于，所述运动传感器包括用于检测施加至所述玩具外部而使玩具倾斜的压力的传感器。

13.如权利要求1所述的小型玩具，其特征在于，所述玩具躯体包括：

具有顶端和底端的主体，其中所述顶端与底端之间的预定高度很小，从而使其易于从一个地方被携带至另一个地方；

位于所述主体顶端上的前面部区域；

包含有横穿所述主体的面部区域延伸的眼睛和眼睑的眼睛组件；

位于所述眼睛组件的中心下方、且位于所述主体面部区域下方的嘴巴组件；

位于所述主体面部区域的两侧上的一对耳朵；以及

位于所述主体底端上的脚部；

其中，所述诸传感器用于检测玩具主体的磨擦、推压和倾斜、并感应光线和给定听觉状态变化；

所述电动机给予所述嘴巴和眼睛组件以及耳朵和脚部的动作以动力，从而对所感应到的情形模仿逼真的响应动作；并且

所述控制器处理来自于所述诸传感器的信号，以便启动电动机而使嘴巴、眼睛、耳朵和脚部根据所感应到的情形以一种协调逼真的方式动作，从而使玩具具有多种预定的形体动作和感情状态。

14.如权利要求13所述的小型玩具，其特征在于，所述预定的玩具状态包括：所述眼睛组件和嘴巴组件处于相应的闭合位置、且所述耳朵处于低位时的睡眠状态；以及眼睛组件处于张开位置、耳朵处于抬升位置、且嘴巴组件在闭合与张开位置之间移动的兴奋状态。

15.如权利要求13所述的小型玩具，其特征在于，所述控制器包含用于根据来自于所述诸传感器的信号发出包括多音节语句在内的语言的发声电路，

由所述小电动机驱动而旋转的所述驱动系统的单根控制轴，所述轴具有预定的旋转范围，以使所有的各躯体部分动作，以及

位于预定的轴旋转范围内的中间位置，其中所述嘴巴组件当处于所述中间位置时是闭合的，而当处于位于该中间位置两侧上且邻近该中间位置的位置时是张开的，这样，所述控制轴沿一个方向的旋转越过位于所述中间位置的一侧上的嘴巴闭合位置、中间位置以及位于中间位置的另一侧上的其它嘴巴闭合位置的其中之一，并配合所发出的语言模仿说两个音节，而无须轴反向旋转，从而避免了随之而来的功率损耗。

16.如权利要求1所述的小型玩具，其特征在于，还包括：

用于与孩子动态交互、以便向孩子传达关于所述玩具的操作状态的信息的多个可活动件，所述各可活动件由所述凸轮机构机械互连；

一可编程信息处理器；

介于所述信息处理器与所述电动机之间的一电动机接口，所述电动机用于控制所述至少一个与所述信息处理器相联的凸轮机构；

与所述信息处理器相联、用于接收传感器信号的多个传感器输入装置；

可与所述信息处理器一同操作、用于处理所述传感器信号、且用于根据来自于孩子的传感器信号来操纵所述凸轮机构的计算机程序；以及

由所述计算机程序所提供的、关于所述凸轮机构的操作和相应的传感器信号处理的、用于控制所述凸轮机构、以便与孩子动态交互的多种玩具操纵模式，其中所述多个可活动件与所述各玩具操纵模式相对应。

17.如权利要求16所述的小型玩具，其特征在于，包括具有诸可活动躯体部分的玩偶，其中所述玩偶的一个或多个各躯体部分受控于所述多个可活动件，以便与孩子以一种逼真的方式交互。

18.如权利要求16所述的小型玩具，其特征在于，所述多个传感器输入装置包括用于当传感器输入由所述信息处理器接收时、产生表示搬动和触摸的传感器信号的压力转换器。

19.如权利要求16所述的小型玩具，其特征在于，所述多个传感器输入装置包括与所述信息处理器相联的按钮开关。

20.如权利要求16所述的小型玩具，其特征在于，所述多个传感器输入装置包括可见光检测装置。

21.如权利要求16所述的小型玩具，其特征在于，所述多个传感器输入装置包括红外线光检测装置。

22.如权利要求16所述的小型玩具，其特征在于，所述多个传感器输入包括声音检测装置。

23.如权利要求16所述的小型玩具，其特征在于，所述多个传感器输入装置检测所述玩具的倾斜和翻转。

24.如权利要求16所述的小型玩具，其特征在于，所述计算机程序利用所述多个可活动件使动态响应与所述各传感器输入装置相关联，所述动态交互是根据由所述信息处理器所采用的预定比率的连续随机分离来确定的，以便控制所述至少一个致动器连接机构而与孩子动态交互。

25.如权利要求24所述的小型玩具，其特征在于，所述计算机程序为所述信息处理器提供人工智能，以便相对于所述传感器信号处理来修改所述连续随机分离，以便控制所述至少一个致动器连接机构而与孩子动态交互，其中所述多个可活动件与所述各玩具操纵模式相对应。

26.如权利要求16所述的小型玩具，其特征在于，包括用于与孩子声音交互的发声器。

27.如权利要求26所述的小型玩具，其特征在于，所述发声器包括用于与孩子声音交互、以便向孩子传达关于所述玩具的操作状态的信息的发声器。

28.如权利要求27所述的小型玩具，其特征在于，所述计算机程序响应所述多个传感器输入进行声音交互，所述声音交互是根据由所述信息处理器和所述语言合成器所采用的预定比率的连续随机分离来确定的。

29.如权利要求28所述的小型玩具，其特征在于，所述语言合成器接收来自于所述信息处理器的语言数据，以便根据线性预测编码(LPC)产生计算机合成的语言。

30.如权利要求29所述的小型玩具，其特征在于，所述计算机程序为所述信息处理器提供人工智能，以便相对于操作状态来修改连续随机分离，用以控制所述语言合成器。

31.如权利要求29所述的小型玩具，其特征在于，所述计算机程序为所述信息处理器提供人工智能，以便相对于传感器信号处理来修改连续随机分离，用以控制所述语言合成器。

32.如权利要求30所述的小型玩具，其特征在于，所述语言合成器是由所述信息处理器的计算机程序来控制的，以便产生用于以第一语言与孩子交流的语言。

33.如权利要求32所述的小型玩具，其特征在于，所述信息处理器利用所述语言合成器以第二语言进行交流，用所述第一语言还是第二语言进行交流是由操纵状态和玩具操纵模式来决定的。

34.如权利要求29所述的小型玩具，其特征在于，所述信息处理器包括与所述语言合成器相连的协同处理器接口。

35.如权利要求16所述的小型玩具，其特征在于，所述信息处理器包括功率控制，以使所述交互式玩具具有致动功率状态和非致动低功率状态。

36.如权利要求16所述的小型玩具，其特征在于，包括与所述信息处理器相联、用于当功率控制处于非致动低功率状态时、储存操纵模式的非易失性存储器装置。