WO2004047940A1 - Device for orienting doll's eyes - Google Patents

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    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A63H3/36—Details; Accessories
    • A63H3/38—Dolls' eyes
    • A63H3/40—Dolls' eyes movable

Definitions

  • the invention relates to an electromechanical device for focusing doll eyes on the viewer according to the preamble of claim 1.
  • the invention is based on the object of producing a very inexpensive, small 'and low-energy system which aligns the autonomous focusing of the eyes of a doll or a robot on a viewer, the identity of the viewer also being recognized.
  • the object is achieved in that the observer of a doll or a robot, preferably integrating a device into a cap which he wears on his head, emits the directed infrared rays onto the doll, ie in the viewing direction.
  • infrared rays instead of infrared rays, other electromagnetic rays or sound waves can also be emitted.
  • a signal is modulated onto the emitted rays, which contains the identity of the viewer.
  • the doll in turn contains near the eyes or directly integrated into them a device that receives the rays and can recognize their direction.
  • the prior art offers a multitude of possibilities for this. For example, four sensors can be used for this, which can determine the direction of the signal source depending on the strength of their respective signal.
  • the device of the doll also includes a device for automatically aligning the eyes with the origin of the signal.
  • the device of the doll is preferably manufactured as an independent assembly so that it can be installed in different dolls.
  • the device of the doll also has a transmission device to make inquiries to the device of the viewer. These inquiries can consist of further details about the identity or to receive historical data.
  • This has the advantage that the processing and storage capacity of the doll is reduced, ie the processing power of a computer system integrated in the device of the viewer is used. It also enables two dolls to look at each other and recognize each other. This enables dialogues that give a human-like impression. Another advantage is to increase the doll's apparent intelligence without having to replace it yourself.
  • Fig. 2 Embodiment of the device on the doll's side
  • the viewer (1) has approached the doll (4). He wears a cap (2) with the integrated device (4) on his head. This has an infrared transmitter and an infrared reception sensor (3). The transmitter transmits a light beam 8) in the viewing direction, that is, as a function of the head posture. The light beam is received by the eye device (5) of the doll (4). The light beam (8) contains the identity of the cap carrier (1) as a modulation signal. The device (5) in the manikin (4) is designed in such a way that it directs the direction from which the light beam (8) can determine and with this result aligns the eyes with the viewer (1).
  • a second doll (6) contains the same device (7) as that of the first doll (5).
  • the second doll can also evaluate the identity of the first doll as well as the direction from which the light beam arrives and align the eyes on the first doll.
  • 2 shows the eye device on the side of the doll (s).
  • the entire device is constructed on a carrier plate (1) which preferably contains the required electronics, ie is designed as a printed circuit board.
  • the eyeballs (4, 5) are attached in a half-shell-shaped component with an integrated fastening bolt (2, 3).
  • the eyeballs have a pin (2, 3) on the rear, which is tightened against a fastening bolt (13, 14) with the help of a spring (15, 16). This prevents the eyes from falling out.
  • the eyeballs each contain an infrared reception sensor (6) and an infrared transmitter (7), each of which is connected to the printed circuit board (1) via a flexible cable.
  • the electronics contained on the printed circuit board (1) evaluate the received signals from the receiver (6) and generate signals to the four pull magnets (10, 11, 18, 17) so that the eyes are aligned with the direction of the received signal.
  • the other signals in the received signal are also evaluated and are available for other tasks, such as the generation of a voice signal for initiating a conversation. If the computer processing capacity of the doll into which the eye device has been integrated is not sufficient, a request can be sent to the device (FIGS. 1, 3) with the aid of the infrared transmitter, and the processing capacity of the device (receipt of the response via the infrared reception sensor). Fig. 1, 2) are used.

Abstract

A device (5) for focussing the eyes of toy dolls on the observer (1) is designed in such a manner that, in the event of a number of players, it can determine the identity of a player as well as the eye position thereof by means of a radiation source (3), which is placed near the head, for example, in a cap (2) worn by the player. This makes it possible for the doll to simulate very human-like behaviors such as addressing an individual with eye contact.

Description

Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Einrichtung zur Fokussierung von Puppenaugen auf den Betrachter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an electromechanical device for focusing doll eyes on the viewer according to the preamble of claim 1.
Es sind zu animierende Objekte wie Roboter oder Spielzeugpuppen, die eine Bewegung der Augen erforderlich machen, um den Betrachter in den Blickkontakt zu nehmen. Derartige Systeme gelangen heutzutage nicht auf den Markt, da für die Lösung dieser Aufgabe Systeme zur Mustererkennung auf der Basis von leistungsstarken Computersystemen zur Anwendung kommen. Diese sind jedoch besonders für Spielzeuganwendungen zu teuer, zu schwer und auch zu energieintensiv.It is objects to be animated, such as robots or toy dolls, that require eye movement in order to make eye contact. Such systems do not come onto the market today, since systems for pattern recognition based on powerful computer systems are used to solve this task. However, these are too expensive, too heavy and also too energy-intensive, especially for toy applications.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein sehr preisgünstiges, kleines 'sowie energiearmes System herzustellen, das die die autonome Fokussierung der Augen einer Puppe oder eines Roboters auf einen Betrachter auszurichten, wobei auch die Identität des Betrachters erkannt werden soll.The invention is based on the object of producing a very inexpensive, small 'and low-energy system which aligns the autonomous focusing of the eyes of a doll or a robot on a viewer, the identity of the viewer also being recognized.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Betrachter einer Puppe oder eines Roboters eine Vorrichtung vorzugsweise integriert in eine Kappe, die er auf dem Kopf trägt, die gerichtete Infrarotstrahlen auf die Puppe aussendet, d.h. in die Betrachtungsrichtung. Statt der Infrarotstrahlen können auch andere elektromagnetische Strahlen oder Schallwellen ausgesendet werden. Den ausgesendeten Strahlen wird ein Signal aufmoduliert, welches die Identität des Betrachters enthält. Die Puppe wiederum beinhaltet in der Nähe der Augen oder direkt integriert in diese eine Vorrichtung, welche die Strahlen empfängt sowie deren Richtung erkennen kann. Der Stand der Technik bietet hierfür eine Vielzahl von Möglichkeiten an. Zum Beispiel können hierfür vier Sensoren verwendet werden, die je nach Stärke ihres jeweiligen Signals die Richtung der Signalquelle ermitteln können. Die Vorrichtung der Puppe beinhaltet neben der Erkennung der Signalrichtung auch eine Vorrichtung zur automatischen Ausrichtung der Augen auf die Herkunft des Signals. Die Vorrichtung der Puppe wird vorzugsweise als eigenständige Baugruppe hergestellt, so dass sie in verschiedene Puppen eingebaut werden kann. Optional besitzt die Vorrichtung der Puppe ebenfalls eine Sendeeinrichtung, um Anfragen an die Vorrichtung des Betrachters zu stellen. Diese Anfragen können darin bestehen, weitere Angaben über die Identität bzw. historische Daten zu erhalten. Dies hat den Vorteil, dass die Verarbeitungs- und Speicherungskapazität der Puppe reduziert wird, d.h. dass die Verarbeitungsleistung eines in die Vorrichtung des Betrachters integrierte Computersystems genutzt wird. Ausserdem wird so ermöglicht, dass sich zwei Puppen ebenfalls gegenseitig ansehen können sowie sich gegenseitig erkennen können. Dadurch sind Dialoge möglich, die einen menschenähnlichen Eindruck vermitteln. Ein weiterer Vorteil besteht darin, die scheinbare Intelligenz der Puppe zu erhöhen, ohne diese selbst austauschen zu müssen.According to the invention, the object is achieved in that the observer of a doll or a robot, preferably integrating a device into a cap which he wears on his head, emits the directed infrared rays onto the doll, ie in the viewing direction. Instead of infrared rays, other electromagnetic rays or sound waves can also be emitted. A signal is modulated onto the emitted rays, which contains the identity of the viewer. The doll in turn contains near the eyes or directly integrated into them a device that receives the rays and can recognize their direction. The prior art offers a multitude of possibilities for this. For example, four sensors can be used for this, which can determine the direction of the signal source depending on the strength of their respective signal. In addition to recognizing the signal direction, the device of the doll also includes a device for automatically aligning the eyes with the origin of the signal. The device of the doll is preferably manufactured as an independent assembly so that it can be installed in different dolls. Optionally, the device of the doll also has a transmission device to make inquiries to the device of the viewer. These inquiries can consist of further details about the identity or to receive historical data. This has the advantage that the processing and storage capacity of the doll is reduced, ie the processing power of a computer system integrated in the device of the viewer is used. It also enables two dolls to look at each other and recognize each other. This enables dialogues that give a human-like impression. Another advantage is to increase the doll's apparent intelligence without having to replace it yourself.
Im folgenden wird an anhand der beiliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.In the following an embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Es zeigenShow it
Fig 1 : Schematische Übersicht vFig 1: Schematic overview of
Fig 2: Ausführungsbeispiel der Vorrichtung auf Seiten der PuppeFig. 2: Embodiment of the device on the doll's side
Fig 1 zeigt die für die Erfindung typische Anwendungssituation. Der Betrachter (1) hat sich der Puppe (4) genähert. Er trägt auf seinem Kopf eine Kappe (2) mit der integrierten Vorrichtung (4). Diese besitzt einen Infrarotsender sowie einen Infrarot-Empfangssensor (3). Der Sender sendet möglichst gebündelt einen Lichtstrahl 8) in Betrachtungsrichtung, d.h. in Abhängkeit von der Kopfhaltung. Der Lichtstrahl wird von der Augenvorrichtung (5) der Puppe (4) ampfangen. In dem Lichtstrahl (8) ist die Identität des Kappenträgers (1) als Modulationssignal enthalten. Die Vorrichtung (5) in der Puppe (4) ist derart gestaltet, dass sie die Richtung, aus der der Lichtstrahl (8) ermitteln kann und mit diesem Ergebnis die Augen auf den Betrachter (1) ausrichtet. Eine zweite Puppe (6) enthält die gleiche Vorrichtung (7) wie die der ersten Puppe (5). Trifft ein Lichtstrahl (9) von der ersten Puppe (4) auf die Vorrichtung (7), kann die zweite Puppe ebenfalls die Identität der ersten Puppe sowie die Richtung aus der der Lichtstrahl ankommt auswerten und die Augen auf die erste Puppe ausrichten. Fig 2 zeigt die Augenvorrichtung auf Seiten der Puppe(n). Die gesamte Vorrichtung ist auf einer Trägerplatte (1) aufgebaut die vorzugsweise gleich die erforderliche Elektronik enthält, d.h. als Leiterplatte ausgeführt wird. Die Augenäpfel (4, 5) sind in einem halbschalenförmigen Bauteil mit einem integrierten Befestigungsbolzen (2, 3) angebracht. Die Augenäpfel besitzen an der Hinterseite einen Zapfen (2, 3), der jedweils mit Hilfe einer Feder (15, 16) gegen einen Befestigungsbolzen (13, 14) angezogen wird. Damit wird verhindert, dass die Augen herausfallen. Zwei Zugmagnete (10,11), die an den Bolzen (8, 9) befestigt sind, führen bei Stromzufuhr jeweils zu einer horizontalen Augenbewegung. Bei gelichzeitiger Stromzufuhr kann auf Grund der Kopplung der beiden Augen über eine Feder (12) kann Schielen erzeugt werden. Zwei Zugmagnete (17, 18), die an dem Bolzen (19) befestigt sind, führen bei Stromzufuhr jeweils zu einer vertikalen Augenbewegung. Die Augäpfel enthalten jeweils einen Infrarotempfangssensor (6) sowie einen Infrarotsender (7), die über ein flexibles Kabel jeweils mit der Leiterplatte (1) verbunden werden. Die auf der Leiterplatte (1) enthaltene Elektronik wertet die Empfangssignale des Empfängers (6) aus und generiert Signale an die vier Zugmagnete (10, 11 , 18, 17), so dass sich die Augen auf die Richtung des Empfangssignals ausrichten. Die weiteren in dem Empfangssignal befindlichen Signale werden ebenfalls ausgewertet und stehen für andere Aufgaben, wie zum Beispiel der Generierung eines Sprachsignals für die Einleitung einer Konversation zur Verfügung. Reicht die Computerverarbeitungkapazität der Puppe, in die die Augenvorrichtung integriert worden ist, nicht aus, so kann mit Hilfe des Infrarotsenders eine Anfrage an die Vorrichtung (Fig. 1 , 3) abgeschickt werden sowie durch Empfang der Antwort über den Infrarotempfangssensor die Verabeitungskapazität der Vorrichtung (Fig. 1 , 2) genutzt werden. 1 shows the typical application situation for the invention. The viewer (1) has approached the doll (4). He wears a cap (2) with the integrated device (4) on his head. This has an infrared transmitter and an infrared reception sensor (3). The transmitter transmits a light beam 8) in the viewing direction, that is, as a function of the head posture. The light beam is received by the eye device (5) of the doll (4). The light beam (8) contains the identity of the cap carrier (1) as a modulation signal. The device (5) in the manikin (4) is designed in such a way that it directs the direction from which the light beam (8) can determine and with this result aligns the eyes with the viewer (1). A second doll (6) contains the same device (7) as that of the first doll (5). If a light beam (9) strikes the device (7) from the first doll (4), the second doll can also evaluate the identity of the first doll as well as the direction from which the light beam arrives and align the eyes on the first doll. 2 shows the eye device on the side of the doll (s). The entire device is constructed on a carrier plate (1) which preferably contains the required electronics, ie is designed as a printed circuit board. The eyeballs (4, 5) are attached in a half-shell-shaped component with an integrated fastening bolt (2, 3). The eyeballs have a pin (2, 3) on the rear, which is tightened against a fastening bolt (13, 14) with the help of a spring (15, 16). This prevents the eyes from falling out. Two pull magnets (10, 11), which are attached to the bolts (8, 9), each lead to a horizontal eye movement when the power is supplied. If the current is supplied at the same time, squinting can be created due to the coupling of the two eyes via a spring (12). Two pull magnets (17, 18), which are attached to the bolt (19), each lead to a vertical eye movement when power is supplied. The eyeballs each contain an infrared reception sensor (6) and an infrared transmitter (7), each of which is connected to the printed circuit board (1) via a flexible cable. The electronics contained on the printed circuit board (1) evaluate the received signals from the receiver (6) and generate signals to the four pull magnets (10, 11, 18, 17) so that the eyes are aligned with the direction of the received signal. The other signals in the received signal are also evaluated and are available for other tasks, such as the generation of a voice signal for initiating a conversation. If the computer processing capacity of the doll into which the eye device has been integrated is not sufficient, a request can be sent to the device (FIGS. 1, 3) with the aid of the infrared transmitter, and the processing capacity of the device (receipt of the response via the infrared reception sensor). Fig. 1, 2) are used.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Ausrichtung von Augen von Puppen auf einen Betrachter oder eine andere Puppe, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal vom Betrachter oder einer anderen Puppe in räumlicher Nähe der Augen ausgesendet wird, dass von dem Teil der Vorrichtung innerhalb der Puppe empfangen wird sowie durch eine Anordnung mehrerer Empfangssensoren die Richtung des ausgesendeten Signales ermittelt und die Augen durch die Ansteuerung von Zugmagneten mit Hilfe einer Elektronik auf die Richtung der Signalquelle ausrichtet.1. Device for aligning eyes of dolls to a viewer or another doll, characterized in that a signal is emitted by the viewer or another doll in close proximity to the eyes, that is received by the part of the device within the doll and by An arrangement of several reception sensors determines the direction of the transmitted signal and aligns the eyes to the direction of the signal source by activating pulling magnets with the aid of electronics.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Signal, dass vom Betrachter (Fig. 1 , 1) oder der Puppe (Fig.1., 4, 6) ausgesendetet wird, ein weiteres Signal aufmoduliert wird, das Informationen über die Identität des Betrachters (Fig.1 , 1) oder der jeweiligen Puppe (Fig. 1 , 4,6) enthält.2. Device according to claim 1, characterized in that the signal that is sent out by the viewer (Fig. 1, 1) or the puppet (Fig.1., 4, 6), a further signal is modulated, the information about the Identity of the viewer (Fig.1, 1) or the respective doll (Fig. 1, 4,6) contains.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Augen der Vorrichtung auf Seiten der Puppe mit Federn gekoppelt sind, so dass neben der synchronen Bewegung der Augen auch asynchrone Bewegungen, d.h. Schielen ermöglicht wird.3. Device according to claim 1 to 2, characterized in that the eyes of the device are coupled on the side of the doll with springs, so that in addition to the synchronous movement of the eyes also asynchronous movements, i.e. Squinting is made possible.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung auf Seiten der Puppe ein Signal mit einer Verabeitungsanforderung aussenden kann, womit eine mögliche vorhandene Verabeitungskapazität auf der Seite der Vorrichtung auf der Seite des Betrachters (Fig.1 , 1) durch Auswertung der nachfolgend eintreffenden Antwort über die Empfangssensoren genutzt werden kann.4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that the device on the side of the doll can send out a signal with a processing request, whereby a possible existing processing capacity on the side of the device on the side of the viewer (Fig.1, 1) by Evaluation of the subsequently arriving response can be used via the reception sensors.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung auf der Seite des Betrachters (Fig. 1 , 1) über eine Computerverarbeitungskapazität verfügt.5. The device according to claim 1 to 4, characterized in that the device on the side of the viewer (Fig. 1, 1) has a computer processing capacity.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung auf Seiten der Puppe über eine Computerverarbeitungskapazität verfügt, so dass die weiteren Reaktionen der Puppe, wie Sprachausgabe, Augenbewegungen sowie andere Bewegungsabläufe von der Aufzeichnung der eintreffenden Signale vom Betrachter (Fig. 1 , 1) oder von einer anderen Puppe abhängig werden. 6. The device according to claim 1, characterized in that the device on the doll's side has a computer processing capacity so that the further reactions of the doll, such as voice output, eye movements and other movement sequences from the recording of the incoming signals by the viewer (Fig. 1, 1) or become dependent on another doll.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung auf die Identität sowie anderer Merkmale des Betrachters programmiert werden kann, wie Name, Geburtsdatum, so dass die Puppe diese Angaben für weitere Verarbeitung wie Ansprache verwenden kann.7. The device according to claim 5, characterized in that the device can be programmed to the identity and other features of the viewer, such as name, date of birth, so that the doll can use this information for further processing such as address.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Zugmagenete eingesetzt werden, um die Kopfhaltung so zu steuern, dass ein Blickkontakt durch die Augen hergestellt werden kann.8. The device according to claim 1 to 6, characterized in that additional Zugagagenete are used to control the head posture so that eye contact can be made through the eyes.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Baugruppe (Fig. 2) ein bewegliches Augenlied angebrachte wird, das durch einen Zugmagneten bewegt wird. 9. The device according to claim 1 to 8, characterized in that in the assembly (Fig. 2) a movable eyelid is attached, which is moved by a pull magnet.
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