[发明专利]输出和数字化表情同步的玩具、方法、数据文件及电子装置

说明书

技术领域

玩具，特别是采用信息技术的交互式玩具和相应方法。

背景技术

玩具在人类历史中已有很长时间的存在，从古代用于表演玩赏的木偶，到现代利用各种电子信息技术手段实现的智能玩具，源远流长。其中一类玩具具有模仿人或动物的表情，且通常加以艺术化、卡通化的夸张手法来实现。在现代玩具中，例如有国内可实现早教功能的“皮皮熊”，又如国外采用了人工智能技术的“菲比(furby)”玩具等，可以接受使用者的语音、按键、触摸、电磁等输入，然后做出发声、发光、机械运动(眨眼或挥舞肢体)等来表达情绪。然而，这些智能玩具尚不善于表达表情，例如当前的“皮皮熊”系列虽然可以通过语音表达情绪，但其面部表情不能变化；中国专利申请CN200480009933.1和美国专利申请US6758717B1中描述了一种利用机械方法更换预先设定的眼睛图像的玩偶来达到可变眼睛的目的。这种方法结构较复杂，因而可靠性低。而菲比玩具，参见中国专利99802926.0中的描述，其通过电机实现的表情是连续、模拟的表情，虽然类似于人类的表达方式，但毕竟受制于机械技术的限制，不利于表达出状态分明、生动的情感状态，例如菲比所能表现的情绪状态限于睡眠、兴奋，而比较鲜明的，例如高兴、生气、愤怒等情绪状态是无法通过机械的表情表现出来的。市场上出现过利用有源矩阵液晶屏幕(以下简称液晶模组)来模拟玩具眼睛的的产品，例如小Q机器人，可以模仿有限的表情还有可以显示多元的信息，包括图片、文字等，这种方法的描述亦见于日本专利申请JP2000070557中。但是使用液晶模块存在着诸多问题，一是液晶模组刚性和厚度较大，不利于安装在具有曲面的玩具头部，即使安装上去，其液晶模组的显示面和玩具外壳存在一定距离，缺乏整体感；二是液晶模组的显示是自发光的，这增大了功耗的同时，这增大了功耗的同时，还由于发光体的光的发散性，加上液晶模组和外壳之间存在一定的间隙，使得液晶模组漏光，无法很好地模拟眼部轮廓，例如小Q机器人的眼部使用黑色的玻璃外壳，外壳下是液晶模组，通常用于表示表情的图案，例如上弯的弧线显示时，液晶模组的其他部分背景轮廓部分是不发光的，或者背景轮廓显示白色或其他发光颜色，则由于漏光其背景轮廓变得很不规则，严重降低了对于眼部表情模拟的仿真度。第三个方面是，液晶模组的控制系统相对复杂，使得整个玩具电子系统设计相对复杂，不利于大规模应用；四是，受制于结构限制，液晶模组通常限于模拟玩具眼部，而对于其他五官，例如嘴部、鼻子、耳朵的模拟则存在困难。由于这些缺点，该种技术方案从提出到现在一直未有大规模应用。

然而这些年来显示技术在持续进步。例如电子纸技术的发展非常的迅速。电子纸显示技术被认为是一种反射式、低功耗、超薄的显示技术。它包括了目前最主流的电泳显示技术，例如美国EINK公司、大陆OED公司提供微胶囊电泳显示技术，或者美国Sipix公司提供的微杯电泳显示技术，以及电润湿显示技术(electronic wetting display)，电致变色显示技术，电子粉流体显示技术等；目前商用较为成熟的电泳显示技术除了可以使用有源矩阵式驱动外，还可以方便地使用无源段式驱动，并可用低廉的成本实现柔性无源段式电泳显示模组，厚度甚至可以达到0.3mm，例如中国专利CN200310123446.5和CN200320130781.3中描述了柔性电泳显示屏的结构和制作方法。这种显示技术被应用在多个领域。以最成熟的电泳显示为例，其有源矩阵型电泳显示屏被应用在电子书阅读器的制作上，例如美国的kindle阅读器，中国汉王的电子阅读器等，其无源段式电泳显示屏则被用于数码显示、超市价格标签，这些应用都是将电泳显示屏单独(standalone)使用的；关于电泳显示技术的各种应用及潜在的概念应用被大量公布在美国EINK公司的网站(www.eink.com)上，但潜在的创新应用仍然有待被发掘。例如反射式显示这个特性通常只被认为带来了低功耗和降低视觉疲劳的优势。

另外，玩具作为整体，表情并非孤立，需要和其他元素相结合。例如传统的采用机械技术实现的眼部表情和嘴部表情，通常和玩具的语音相配合，但由于机械技术的固有缺点，这种配合不够精确，且容易出现周期性的眼部眨眼动作，或头部的转动，使得表情或肢体和语音没有协调感，特别是对于时间长度较长的语音或机械动作而言，无法使得玩具的表情和语音达到充分协同，影响玩具的仿真度，降低了人机交互的便捷度和趣味性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，为玩具增添数字化的表情，并使得这种数字化表情和玩具的其他输出同步，从而大幅度提高玩具的仿真度、提高人机交互的便捷度和趣味性。