专利名称：保持平衡的自行玩具球及其控制方法和遥控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动式玩具，更具体地说，涉及一种保持平衡的自行玩具球及其控制方法和遥控装置。
背景技术：
目前幼儿娱乐的玩具球一般是没有动力的，最多是内部设置有几个小铃铛。即使有少部分玩具球的球体里面安装有驱动装置，并使用弹簧开关、声控开关来控制驱动装置，但弹簧开关会由于长时间使用而造成接触不良使球体运动不灵敏，声控开关只是单调地受声音控制，但难以保持运行中的平衡，由于比较单调而没法引起小孩的注意力和娱乐兴趣。如果玩具球能够自己保持平衡状态而持续地或间断式地滚动或者大人通过遥控器控制球的运动，吸引幼儿的注意力，从而促使小孩去抓球、追球，不仅增加幼儿的运动锻炼效果，还能增加亲子互动乐趣。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的玩具球控制不灵敏、玩具球滚动过程中难以保持平衡的缺陷，提供一种保持平衡的自行玩具球。本发明要解决的另一技术问题在于，针对现有技术的玩具球控制不灵敏、玩具球滚动过程中难以保持平衡的缺陷，提供一种用于控制保持平衡的自行玩具球的遥控装置。本发明要解决的又一技术问题在于，针对现有技术的玩具球控制不灵敏、玩具球滚动过程中难以保持平衡的缺陷，提供一种用于保持平衡的自行玩具球的控制方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种保持平衡的自行玩具球，包括组合形成球体的轮子和两个球冠形外壳，所述轮子设置在所述两个球冠形外壳之间；所述球体的内部设置有驱动装置，用于驱动所述轮子转动；运动传感器，用于感测所述球体的运动状态信号，其中，所述运动状态信号包括运动速度信息、运动方向信息和轮子的偏转角度信息；平衡装置，用于控制所述轮子的偏转角度；控制单元，其与所述驱动装置、运动传感器和平衡装置连接，并根据指令和/或所述运动传感器感测到的所述运动状态信号通过所述驱动装置驱动所述轮子转动并通过平衡装置控制所述轮子的偏转角度。在本发明所述的保持平衡的自行玩具球中，所述运动传感器还用于感测外部振动源的振动状态信号，所述控制单元根据所述运动传感器感测到的所述振动状态信号通过所述驱动装置驱动所述轮子转动并通过平衡装置控制所述轮子的偏转角度。在本发明所述的保持平衡的自行玩具球中，所述指令为外部指令，所述球体的内部设置第一无线发收装置，用于接收所述外部指令并传送至所述控制单元。在本发明所述的保持平衡的自行玩具球中，所述球体上设置有闪光灯，所述控制单元根据所述运动传感器感测到的所述运动状态信号控制所述闪光灯的亮或灭或改变发光颜色。在本发明所述的保持平衡的自行玩具球中，所述球体上设置有扬声器，所述控制单元根据所述运动传感器感测到的所述运动状态信号控制所述扬声器播放音乐、歌曲或语
曰 本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是:构造一种用于控制上述保持平衡的自行玩具球的运动的遥控装置，所述遥控装置包括控制芯片及与其相连的第二无线收发装置及指令输入按钮，所述控制芯片通过第二无线收发装置将接收到的指令发送至所述玩具球中第一无线收发装置，以控制所述球体的运动；其中所述指令输入按钮包括:前进按钮、后退按钮、快进按钮、慢进按钮、停止按钮、左转按钮和右转按钮。在本发明所述的遥控装置中，其集成于移动通信终端设备中，所述指令输入按钮包括硬件按钮或软件图标按钮。
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在本发明所述的遥控装置中，所述遥控装置包括触摸屏，所述指令输入按钮包括硬件按钮或软件图标按钮。本发明解决其技术问题所采用的又一技术方案是:提供一种用于保持平衡的自行玩具球的控制方法，所述玩具球包括组合形成球体的轮子和两个球冠形外壳，所述轮子设置在所述两个球冠形外壳之间；所述方法包括:感测所述球体的运动状态信号，其中，所述运动状态信号包括运动速度信息、运动方向信息和轮子的偏转角度信息；根据所述运动传感器感测到的所述运动状态信号通过驱动装置驱动所述轮子转动并通过平衡装置控制所述轮子的偏转角度。在本发明所述的控制方法中，所述方法进一步包括:感测外部振动源的振动状态信号；根据由所述运动状态信号得到的球体的运动方向信息，及由所述振动状态信号所得到的振动源的位置信息，控制所述球体朝偏离所述振动源的位置的方向运动。在本发明所述的控制方法中，进一步包括:接收内部指令或外部指令；根据所述内部指令或外部指令通过驱动装置驱动所述轮子转动并通过平衡装置控制所述轮子的偏转角度。在本发明所述的控制方法中，包括:根据所述运动速度信息，控制设置在球体表面的闪光灯的亮或灭或改变发光颜色。在本发明所述的控制方法中，包括:当轮子的偏转角度大于预定阈值时，控制轮子
停止转动。在本发明所述的控制方法中，包括:当所述轮子转动时，控制设置在球体上的扬声器播放音乐或歌曲；当所述轮子静止时，控制所述扬声器播放语音。实施本发明，具有以下有益效果:由于保持平衡的自行玩具球由中间轮子和两侧的球冠形外壳构成，且球体内部设置有用于感测球体运动速度信息、运动方向信息和轮子的偏转角度信息的运动传感器，使得控制单元能够根据这些信息通过驱动装置驱动轮子转动，并通过平衡装置控制玩具球的滚动方向及平衡状态，使得玩具球在运动过程中能够得以灵敏控制，并保护平衡。另外，由于运动传感器可以感测外部振动源(例如幼儿跑、跳产生)的振动状态信号，因此，可以根据外部的振动状态信号来控制玩具球的滚动方向及速度，以吸引幼儿追逐，增加游戏乐趣。再有，由于配备有遥控装置，且玩具球内设置有无线收发装置，因此可通过遥控方式控制玩具球的滚动方向及速度。球体上设置的闪光灯和扬声器可根据玩具球的运行状态闪光和发声，更增添了吸引力。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是本发明保持平衡的自行玩具球的外观结构示意图；图2是根据本发明一实施例的保持平衡的自行玩具球的电路框图；图3是根据本发明另一实施例的保持平衡的自行玩具球的电路框图；图4是本发明一实施例的遥控装置的电路框图，该遥控装置用于遥控保持平衡的自行玩具球；图5是本发明用于保持平衡的自行玩具球的控制方法的流程图。
具体实施例方式如图1所示，本发明保持平衡的自行玩具球包括轮子I和两个球冠形外壳2a、2b，轮子I设置在这两个球冠形外壳2a、2b之间，轮子I和球冠形外壳2a、2b组合形成球体。该球体内部设置有用于感测球体的运动状态信号(包括运动速度信息、运动方向信息和轮子的偏转角度信息)的运动传感器12、用于控制轮子的偏转角度的平衡装置13和用于驱动轮子转动的驱动装置14以及控制单元11，如图2所示。其中，控制单元11与驱动装置14、运动传感器12和平衡装置13连接，并根据指令(例如随机指令或程序指令)和/或运动传感器12感测到的运动状态信号通过驱动装置14驱动轮子I转动并通过平衡装置13控制轮子I的偏转角度。该偏转角度为轮子的转轴与垂直于地平面的直线之间的夹角。通过控制偏转角度可以使轮子左转、右转及保护球体的平衡。如图3所示，在本发明的一实施例中，在图2所示的保持平衡的自行玩具球的基础上，还增加设置了第一无线收发装置15、闪光灯16和扬声器17。第一无线收发装置15可接收外部指令(例如来自遥控装置的指令)并传送至控制单元11，之后，控制单元11可根据该外部指令控制玩具球的滚动。控制单元11还可根据运动传感器12感测到的玩具球的运动状态信号控制闪光灯16的亮或灭或改变发光颜色，和/或控制扬声器17播放音乐、歌曲或语音。例如，随着玩具球的滚动速度的变化，闪光灯的明暗或颜色也发生变化，从而增加吸引效果。在玩具球滚动时伴有音乐或歌曲，在停止状态用说话声音来引诱幼儿启动玩具球的滚动。需要说明的是，第一无线收发装置15、闪光灯16和扬声器17是本发明保持平衡的自行玩具球的可选项，在其他一些实施例中，可以在玩具球中选择性地设置其中的一项或二项。
在本发明中，运动传感器可以采用加速度传感器和/或陀螺仪实现。平衡装置可采用偏心块及偏心块控制装置实现。可通过电池为玩具球提供电源。本发明的保持平衡的自行玩具球还可配置遥控装置，用于控制保持平衡的自行玩具球的运动。如图4所示，该遥控装置包括控制模块21，与控制模块21连接的第二无线收发装置25、及多个指令输入按钮，诸如前进按钮22a、后退按钮22b、快进按钮22c、慢进按钮22d、停止按钮22e、左转按钮22f和右转按钮22g等。控制模块21接收到用户输入的指令后，通过第二无线收发装置25将该指令发送至玩具球，玩具球中的第一无线收发装置15接收该指令作为外部指令，并根据该外部指令控制玩具球的运动，例如实现左右转弯、前进后退，快慢停止等动作。作为选择，前进按钮22a、后退按钮22b、快进按钮22c、慢进按钮22d、停止按钮22e、左转按钮22f和右转按钮22g可以是硬件按钮，也可以是软件图标按钮。例如，在一个实施例中，遥控装置设置有触摸屏，控制模块21中设置有玩具球控制应用程序，该程序运行时，可在触摸屏上显示上述指令输入按钮的图形作为软件图标按钮。在另一实施例中，可在移动通信终端例如手机中安装玩具球控制应用程序，将遥控装置集成到移动通信终端中，以利用移动通信终端来控制玩具球的运动。在一实施例中，球体内部有驱动装置(例如电动马达)驱动轮子转动，控制单元(例如控制芯片)内部的程序控制驱动装置的功率大小，控制轮子的速度，通过控制偏心块的位置控制球的转弯方向，利用加速度传感器检测玩具球的偏移角度，并将感测数据传给控制单元，控制单元通过运算比较，当偏转角接近限定角度时，控制偏心块回到中心位置，使玩具球的中心回复正常，球体由转弯运动变为直线运动，避免球体偏转过多而造成轮子离开地面。当由于某种意外情况或人为情况让自行轮子离开运动的平面时，为不让轮子空转，可以根据传感器的检测判断轮子是否离开运动面，且当轮子离开地面时控制轮子停止工作，直到平衡重新恢复为止。利用这一原理，也可以用来作为发出开始工作的指令，例如，将球体侧面放置时，轮子自动停止工作，当将球体恢复平衡状态时，它可以工作，也可以不工作，不工作直到将球体左右侧翻一次之后开始工作，或者将球体在离地面一定距离时放手,让球体振动一下，启动轮子工作。在一实施例中，运动传感器(例如加速度传感器)12还可用于感测外部振动源的振动状态信号，控制单元11根据运动传感器感测到的振动状态信号通过驱动装置驱动轮子转动并通过平衡装置控制轮子的偏转角度。例如，当幼儿在玩球时，其跑、跳的动作将产生振动，传感器可以感测到该振动信号并传送至控制单元，控制单元根据振动大小的不同来判断幼儿的远近，智能地控制玩具球距离幼儿到一定距离时开始移动，让球体的运动更加灵性，提高趣味性。另外，可根据之前的移动方向以及振动源的强弱变化，以及被幼儿抓住的次数来判断振动源的方向，然后向相反方向移动，或向左或右移动，或蛇形运动。移动的时间可以是固定的时间段，也可以是随机产生的，还可以是通过设定来完成，也可以通过外部遥控装置来控制。如图5所示，本发明用于保持平衡的自行玩具球的控制方法包括步骤102，运动传感器12感测球体的运动状态信号；其中，运动状态信号包括运动速度信息、运动方向信息和轮子的偏转角度信息；步骤104，控制单元11接收内部指令或第一无线收发装置15接收外部指令并传送至控制单元；步骤106，运动传感器12感测外部振动源的振动状态信号；步骤110，控制单元11根据内部指令或外部指令、所感测到的球体的运动状态信号和/或外部振动源的振动状态信号通过驱动装置驱动轮子转动并通过平衡装置控制轮子的偏转角度。在本发明的控制方法中，步骤104和106是可选步骤(在图5中以虚线框表示)，步骤102是必需步骤。另外，根据一实施例，在本发明的控制方法还包括根据运动速度信息控制设置在球体表面的闪光灯的亮或灭或改变发光颜色。根据另一实施例，当轮子的偏转角度大于预定阈值时，控制轮子停止转动。根据另一实施例，当轮子转动时，控制设置在球体上的扬声器播放音乐或歌曲；当轮子静止时，控制扬声器播放语音。本发明可通过程序控制球体上的轮子的转动来使玩具球自动滚动，通过改变运动模式实现玩具球运动，通过改变玩具球内部的偏心块来控制玩具球方向的改变，通过加速度传感器和/或陀螺仪来感测玩具球的偏转角度来的控制偏心块的位移来保持玩具球的平衡，或感测玩具球工作与否；还可以通过遥控器来控制玩具球的运动方向，实现亲子互动。本发明的玩具球能根据内部的设定自行运动，也能受外部遥控器控制而运动，并且在内部传感器的作用下自动保持平衡。
权利要求
1.一种保持平衡的自行玩具球，其特征在于，包括组合形成球体的轮子和两个球冠形外壳，所述轮子设置在所述两个球冠形外壳之间；所述球体的内部设置有: 驱动装置，用于驱动所述轮子转动； 运动传感器，用于感测所述球体的运动状态信号，其中，所述运动状态信号包括运动速度信息、运动方向信息和轮子的偏转角度信息； 平衡装置，用于控制所述轮子的偏转角度； 控制单元，其与所述驱动装置、运动传感器和平衡装置连接，并根据指令和/或所述运动传感器感测到的所述运动状态信号通过所述驱动装置驱动所述轮子转动并通过平衡装置控制所述轮子的偏转角度。
2.根据权利要求1所述的保持平衡的自行玩具球，其特征在于，所述运动传感器还用于感测外部振动源的振动状态信号，所述控制单元根据所述运动传感器感测到的所述振动状态信号通过所述驱动装置驱动所述轮子转动并通过平衡装置控制所述轮子的偏转角度。
3.根据权利要求1或2所述的保持平衡的自行玩具球，其特征在于，所述指令为外部指令，所述球体的内部设置第一无线发收装置，用于接收所述外部指令并传送至所述控制单J Li o
4.根据权利要求3所述的保持平衡的自行玩具球，其特征在于，所述球体上设置有闪光灯，所述控制单元根据所述运动传感器感测到的所述运动状态信号控制所述闪光灯的亮或灭或改变发光颜色。
5.根据权利要求4所述的保持平衡的自行玩具球，其特征在于，所述球体上设置有扬声器，所述控制单元根据所述运动传感`器感测到的所述运动状态信号控制所述扬声器播放音乐、歌曲或语音。
6.一种遥控装置，用于控制如权利要求3所述的保持平衡的自行玩具球的运动，其特征在于，所述遥控装置包括控制模块及与其相连的第二无线收发装置及指令输入按钮，所述控制模块通过第二无线收发装置将接收到的指令发送至所述玩具球中第一无线收发装置，以控制所述球体的运动；其中所述指令输入按钮包括:前进按钮、后退按钮、快进按钮、慢进按钮、停止按钮、左转按钮和右转按钮。
7.根据权利要求6所述的遥控装置，其特征在于，其集成于移动通信终端设备中，所述指令输入按钮包括硬件按钮或软件图标按钮。
8.根据权利要求6所述的遥控装置，其特征在于，所述遥控装置包括触摸屏，所述指令输入按钮包括硬件按钮或软件图标按钮。
9.一种用于保持平衡的自行玩具球的控制方法，其特征在于，所述玩具球包括组合形成球体的轮子和两个球冠形外壳，所述轮子设置在所述两个球冠形外壳之间；所述方法包括: 感测所述球体的运动状态信号，其中，所述运动状态信号包括运动速度信息、运动方向信息和轮子的偏转角度信息； 根据所述运动传感器感测到的所述运动状态信号通过驱动装置驱动所述轮子转动并通过平衡装置控制所述轮子的偏转角度。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括: 感测外部振动源的振动状态信号；根据由所述运动状态信号得到的球体的运动方向信息，及由所述振动状态信号所得到的振动源的位置信息，控制所述球体朝偏离所述振动源的位置的方向运动。
11.根据权利要求9或10所述的控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括: 接收内部指令或外部指令； 根据所述内部指令或外部指令通过驱动装置驱动所述轮子转动并通过平衡装置控制所述轮子的偏转角度。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述方法包括: 根据所述运动速度信息，控制设置在球体表面的闪光灯的亮或灭或改变发光颜色。
13.根据权利要求1 1所述的控制方法，其特征在于，所述方法包括:当轮子的偏转角度大于预定阈值时，控制轮子停止转动。
14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述方法包括: 当所述轮子转动时，控制设置在球体上的扬声器播放音乐或歌曲； 当所述轮子静止时，控制所述扬声器播放语音。
全文摘要
本发明涉及一种保持平衡的自行玩具球及其控制方法和遥控装置。玩具球包括组合形成球体的轮子和两个球冠形外壳；球体的内部设置有用于驱动轮子转动的驱动装置；用于感测球体的运动状态信号的运动传感器；用于控制偏转角度的平衡装置；以及控制单元，其与驱动装置、运动传感器和平衡装置连接，并根据指令和/或运动传感器感测到的运动状态信号通过驱动装置驱动轮子转动并通过平衡装置控制轮子的偏转角度。本发明能够使玩具球在运动过程中得到灵敏控制并保护平衡，并可通过遥控装置或内部程序控制玩具球的滚动方向及速度。可以根据外部的振动状态信号来控制玩具球的滚动方向及速度，以吸引幼儿追逐，增加幼儿的运动锻炼效果，及增加亲子互动乐趣。
文档编号A63H5/00GK103071298SQ201310039780
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者杨茗泽 申请人:廖明忠