带有可调节dc-dc开关的玩具车的制作方法_2

文档序号:9756061阅读:来源:国知局
动后轮206中的每个后轮的一对旋转式电动机240。每个电动机240包括啮合到齿轮减速器244的驱动齿轮242,齿轮减速器244进一步啮合到能够在后轴248上自由转动的轮轴齿轮246。后轴248穿过外壳横向地延伸到板身102。销250用来将齿轮减速器244旋转地固定到齿轮外壳隔室220。轮轴齿轮246还包括带有与定位于轮毂258上的内部轮廓256相匹配的外部轮廓254的端匙(end key)252。轮胎260定位于轮毂258之上以创建后轮206。齿轮外壳隔室220包括将部件固定就位的下齿轮外壳盖262。
[0076]现在参照图13,如上所述,为机动后轮架组件200定义的外壳202包括上表面轮廓203,与板身102的下表面104相匹配,由此该外壳包括第二电池隔室224的与水平倾斜成10度和45度之间的一角度的后向部分,且尤其倾斜成约22度以匹配板身的后端108中的上翘角度。
[0077]如本文中各实施例所定义的,远程控制的电池供能的滑板被定义为近似4英寸长的手指板玩具滑板。完全定位于板身下表面下方的是电池、电动机、齿轮和电路板。电动机可以是小型6mm直径乘I Imm长的圆柱型电动机。每个电动机独立地控制一个后轮。高效齿轮减速提供约I米每秒的驱动速度。电路板接收来自电池的功率,接收来自远程控制设备的红外信号,并且使用处理器、直流-直流(DC-DC)开关、H桥和软件来命令电动机。
[0078]在一个或更多个实施例中期望提供既快速又能够爬陡坡的玩具滑板。该领域中的各种游戏模式和配件需要各种属性以使机动玩具滑板适当地操作。各种动作能力将包括能够向前或反向直线驾驶、在任何四个方向上转弯、向左或向右转动、和从坡底处的停止位置开始以及从移动位置开始爬坡的能力。
[0079]将所有部件定位在滑板板身之下具有两个特别优势。首先,这将其从用户的视线隐藏起来,使滑板看起来像常规的无驾驶滑板。其次,将重心保持得尽可能靠近地面减少了滑板在转弯时的乳制力。减少乳制力将帮助保持滑板与地面充分接触并改善了可操作性和控制。
[0080]一致重复的特性对于用户而言将是关键的。典型的电池供能产品在电池满电时移动较快,在电池几乎耗尽时移动较慢。这将使练习技巧更加困难,因为用户将需要针对当前电量调节其时机。另外,一些动作在较低电量时可能不可行。为了消除该问题,生成恒定电压被生成并供应给电动机。这样的恒定电压将使得所有动作和技巧时机从电池满电到电池耗尽都能一致。本领域技术人员所知的升压电路被用来给要求窄范围工作电压的逻辑电路供能。在其中电动机电流相对低的该应用中,可使用低成本升压电路来为两个电动机功能。本领域技术人员所知的降压电路也可用来提供一致且重复的电动机电压。降压电路或升压电路的选择取决于发电机电源电压被要求比电池电压高还是低,这取决于实施例的具体要求。转换器类型的任何一种选择都落入本发明的范围和精神之内。
[0081]对玩具滑板的远程控制设备将具有通常的前向/反向和左/右控制。在另一实施例中,远程控制设备采用“坦克”控制,其中左控制是控制左推进,右控制是控制右推进。在一替换性实施例中,附加的“技巧”按钮被添加。“技巧”按钮向玩具滑板发送单条技巧命令。在一个实施例中,该技巧是简单的180度转弯。在另一实施例中,该技巧是更复杂的某动作。一旦该技巧命令被收到,用户控制就被禁用。在另一实施例中,用户控制被允许以使用户执行技巧的一半,后跟其自己的运动(若其时机良好)。禁用技巧终结的实施例对于较年轻用户而言可能更佳。在另一实施例中,保持住技巧“播放”按钮使得该技巧被重复。在又一实施例中,远程控制设备具有记录按钮。当该记录特征被发起,由用户按下的每个按钮被同时传送并记录直至该记录按钮被再次按下。在该实例中,当“技巧”按钮被按下时,所记录动作被传送到玩具滑板,执行用户自定义生成的技巧动作。
[0082]向前驾驶可通过在玩具滑板的后部顶端处添加配重件350来修改,如图20B所示。该配重件使重心转移到尾部,允许滑板100在加速时使前轮126从地面抬起。取决于配重量、配重件350的位置、和玩具滑板100配置,只要滑板100继续向前,前轮126就可保持离开地面。
[0083]转动驾驶涉及使后轮206在相反方向上转向。这使该玩具滑板围绕转动中心转动。该转动中心因变于动力轮206的中心、重心、通过摩擦产生的牵引和轮206、106上的负重。在玩具滑板的后部顶端处的配重件350的添加修改了转动。当配重件350存在时,重心转移到尾部并且负重从前轮调离。这使玩具滑板围绕非常接近后轮206的一点转动,显著地增加了转动速度。
[0084]添加后部配重件的两个特征可由同一配重件350实现,下文称为技巧配重件350。
[0085]在本方面的另一实施例中,不用“开”/“关”开关来使用玩具滑板100。为了开启玩具滑板100,操作者可在支承表面上向前推动或滚动玩具滑板100。此类“开启0N”特征简化了使用,对于儿童而言感觉更加实际,并降低了成本。一旦“开启”,玩具滑板100立即执行能容易地识别出的预编程运动模式以指示其“开启”。在一个实施例中,该模式是向前驾驶达一预定时间量。在另一实施例中,滑板100向右转随后向左转,进行若干次。在一个实施例中,ON模式一旦被检测到即可立即发起。在另一实施例中,ON模式被延迟,直至用户停止滚动该玩具。在该实施例中,该延迟改善了对成功ON的识别,并更具视觉吸引力。在又一实施例中,可以一规律对电动机进行脉冲以产生用户可感觉到的触觉响应。在一个实施例中,对前向滚动的检测是通过将两个电动机240引线之一连接到处理器406输入来达成的。当玩具滑板100被滚动,轮转动,使电动机240生成反EMF电压。所生成的反EMF电压因变于电动机240转动的速度和电动机240的具体设计。作为示例,最高达1.5v的电压被容易地生成,最高达3v的电压用较高的滚动速度生成。一旦所检测出的反EMF电压达到预定值(诸如0.7v)、或者处理器406或晶体管的输入引脚的阈值电压、或者模拟到数字输入读取的具体电压,处理器406配置成从休眠状态唤醒。滑板电路必需小心地设计成最小化在休眠状态期间产生的电流。此类开启ON方法消除了常规的ON按钮或开关,降低了成本。
[0086]在另一实施例中,该电路将电动机240的两条引线连接到两个单独的处理器406输入引脚。以此方式,向前滚动和向后滚动两项被处理器406检测出。这些滚动命令在休眠状态中以及在任何时间被识别出。当电动机240未被命令运动时,处理器406监视去往电动机240的两条引线的输入引脚,藉此,处理器406检测用户滚动命令。在一替换性实施例中,该方法被扩展成检测两个电动机240和两个电动机240方向。在该实施例中,使滑板转向也被检测,并提供附加的用户输入以增强滑板控制。在该实施例中,处理器406检测向前滚动以唤醒到ON状态,检测向后滚动以OFF进入休眠状态。
[0087]在一个实施例中,包括使用多个控制器300来分别操作多个滑板100。这是通过使用从控制器300发射并由滑板100收到的命令信号中的频道地址比特来完成的。在该实施例中,发射机300被工厂设定成具有具体频道标志。这些包括频道地址的频道标志与由控制器300发出的每条命令一起被传送。当滑板100被开启ON时,其初始并不知悉其意图响应于哪个频道。然而,滑板100基于其收到的第一指令来设定其频道地址。以此方式,用户可通过确保滑板100在其启动之后收到的来自所意图控制器300的第一指令来使特定滑板100响应于特定控制器300。
[0088]如其可能地,通过执行以上技术,滑板100可能不经意地收到来自非期望控制器的第一指令,由此不正确地设定了其频道地址。在该情形中,用户仅需关闭滑板100,并随后开启滑板100,这次确保其收到来自期望控制器300的第一指令。这可如所需要地重复直至适当配对已达成。
[0089]前述技术需要一经请求就关闭滑板100的装置,且由此,该实施例提供了其中滑板100在被用户向后滚动时进入休眠的装置。另外,关闭延长了电池寿命。因为向前滚动滑板是与ON相关联的,因此自然地提供了相反的将关闭设备的OFF。开启ON特征的对滑板100的触觉响应引起对与关闭OFF的动作相对应的期望自然反馈。与该动作切实相匹配的触觉响应是使滑板停止或抵抗运动,并由此在优选实施例中实现。在一实施例中,电动机240被设定成制动模式以实现此举,其中电动机240引线彼此短路。在一替换性实施例中,由于通过在相反方向上对电动机施加瞬间功率来实现类似感觉,产生比单单制动更大的抵抗。
[0090]在一实施例中,来自用户的附加滚动输入改变滑板性能。在该实施例中,在该滑板被启动之后检测出前向滚动,由处理器406识别出滑板100的滚动功能。这使滑板100在诸模式之间切换。在一个示例中,滑板100在100%最大速度和50 %最大速度之间变更。总体滑板速度的降低允许在较高速度下更难的新型低速技巧。
[0091]另外,存在可被采用的更多设定,诸如启用或禁用滑行、启用或禁用50%最大速度或100 %最大速度,减慢转向与完全前向/反向、快速转向和较慢前向/反向、前向和带制动的正常转向而非反向,以及坡道制动。这些可被控制并由用户抑或通过远程控制单元抑或通过对玩具滑板的手动操纵来设定,如本文中所讨论。
[0092]现在参照图19,示出了根据本文实施例中的一个或更多个实施例的玩具滑板100,其中后轮架组件200包括定位于后轮架组件202的上表面上并用来附连至板身102的卡夹301。在该实施例中,后轮架组件200是可移除的并固定到板身102,以使后轮架组件202在板身102的下表面之下。然而,在该实施例中,卡夹301允许该后轮架卡到或滑到板身102上。
[0093]现在参照图20A和20B,示出了根据本文实施例中的一个或更多个实施例的玩具滑板100。滑板100包括可移除地固定到板身102的后端352的后部配重零件350。该后部配重零件350包括卡到板身102的后端中或与其摩擦啮合的槽(channel)354。如上所述的配种零件350允许用户移动滑板100的转动中心。
[0094]如本发明的一个或更多个实施例所提供的,处理器406被使用并讨论并可以数种不同方式实现。例如,处理器406可实现为各种处理装置或设备中的一项或更多项,诸如协处理器、微处理器、控制器、数字信号处理器(DSP)、带有或不带有伴随DSP的处理元件、或包括集成电路的各种其他处理设备,该集成电路诸如举例而言ASIC(应用专用集成电路)、FPGA(场可编程门阵列)、微控制器单元(M⑶)、硬件加速器、专用计算机芯片、或类似物。在一示例性实施例中,处理器406可配置成执行存储在存储器设备中或可由处理器406另行访问的指令。这些指令可以是永久性(例如,固件)或可修改(例如,软件)指令。这些指令可被捆绑或与功能文档中的其他指令另行相关联,这些功能文档可被保存为例如一个或更多个存储器设备上的电子文档。替换地或附加地,处理器406可配置成执行硬件编码功能性。由此,无论是由硬件方法还是软件方法配置,或是由其组合配置,处理器406都可表示能够执行根据本发明的实施例相应配置的操作的(例如,在电路系统中物理地实现的)实体。由此,例如,当处理器406被实现为ASIC、FPGA或类似物时,处理器406可以是用于进行本文中描述的操作的具体配置的硬件。替换地,如另一示例,当处理器406被实现为软件或固件指令的执行项时,这些指令可将处理器406具体配置成在这些指令被执行时执行本文中描述的算法和/或操作。处理器406可尤其包括时钟或任何其他类型的计时器、配置成支持处理器406的运算的算术逻辑单元(ALU)和逻辑门。
[0095]另外,如本文所讨论的,触觉技术或触觉设备可包括在所讨论的一个或更多个实施例中。触觉设备涉及由设备提供给用户的触觉反馈。低成本触觉设备趋向于提供其中力被传送到外壳或其一部分并被用户感觉到的触觉反馈,而非其中力被以接口设备的运动的自由度直接输出的动觉反馈。一般通过向用户接口设备的一个或更多个部分施加力、震动、和/或运动来提供触觉反馈。触觉设备有时用来增强与机器和设备相关联的远程控制设备。在此类系统中,从(slave)设备中的传感器有时用来检测施加在此类设备上的力。与此类力相关的信息被通知给处理器,其中该信息用来生成给用户的合适触觉反馈。本发明不使用触觉设备来增强触摸体验或允许用其来感觉虚拟物体或模拟反作用力。本发明创建用户与设备交互的触觉响应,用户易于关联或推断物体的无形设定或模式。不像以不同规律对呼叫器进行脉冲以提供触觉响应,本发明提供触觉响应,从而用户可确定现在对物体配置了哪种设定或模式。一个或更多个实施例的另一重要方面在于触觉响应通过用户首先触摸以创建输入的元件或机构被中继回用户。不像现有技术中的传感器或开关的使用,本文中提供的实施例使用诸如与电动机通信的轮和致动臂之类的元件。由用户与这些元件进行的直接互动通过电动机生成反电动势,该反电动势被处理器监视或检测。处理器在被所生成的反电动势触发时可向该元件存取和回放预记录的运动。仍在与该元件互动的用户感觉到引起触觉响应的该预记录运动。由该用户感觉到的该触觉响应允许用户确定或推断物体或玩具的设定或模式,如本文中进一步详细说明和解释的。
[0096]如本文中描述的一个或更多个实施例所提供的、并如图21A-21B所提供和解说的,一般性地解说了可包括一个或更多个元件402的玩具400,元件402诸如滑板上的轮、玩具机器人或人物上的附属物、或玩具车上的推进器。这些元件外置于玩具400并分别由电动机404移动/控制,无论直接或间接移动或者物理地或非物理地耦合均完全落入本文中提供的各种实施例的范围之内。处理器如本文中所描述,由此不需要进一步定义。处理器配置成包括至少休眠状态和唤醒状态,还配置成在这两种状态408之间过渡。实施例的另一方面是该元件易感于用户、操作者或人类操纵,该元件在运动时将进而使电动机旋转。当用户操纵该元件时,使电动机旋转,电动机的旋转生成反电动势(下文中称为EMF)电压。处理器配置成检测反EMF电压410,并还配置成在检测出的反EMF电压达到预定值时在两个状态之间过渡。
[0097]在该实施例的另一方面,当检测出的反EMF电压达到预定值412时,处理器还配置成根据当执行时导致触觉响应的一个或更多个预编程运动414来控制电动机。另外,当检测出的反EMF电压达到预定值时,处理器还进一步配置成根据导致听觉感知的一个或更多个预编程运动来控制电动机。
[0098]如图21B所提供的,玩具400可包括分开地连接到电动机的数个元件。可包括所解说元件(轮420、(诸)附属物422、推进器424等)中的所有或一些元件。
[0099]处理器还可进一步配置成检测因人类在相反方向上操纵该元件引起电动机在相反方向上的旋转而生成的第二反EMF电压。在该实例中,当可检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,该处理器配置成根据导致触觉响应的以下预编程运动中的一项或更多项来控制该电动机:(a)瞬间地移动所述元件,(b)连续移动所述元件,(c)瞬间地抵抗所述元件的运动,(d)连续抵抗所述元件的运动,(e)瞬间地摆动所述元件,以及(f)连续摆动所述元件。在一些实例中,这些预编程运动是基于电动机的旋转方向并基于处理器是处于唤醒状态中还是处于休眠状态中来选择的。这允许更多的功能和运动响应。
[0100]在实施例的变体中,当可检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,处理器还可配置成在导致触觉响应的预编程运动前内在(internal)延迟一预定时间间隔。另外,导致触觉响应的预编程运动可以小于100%电动机速度。在其他方面,预编程运动可以变化的电动机速度产生触觉响应。
[0101]各实施例还可包括配置成引起玩具的第二元件的运动的第二电动机并且该第二元件还可易感于(accseeible)人类操作,该第二元件在被移动时引起该电动机的旋转。处理器还配置成控制该第二电动机并且预编程输出还配置成控制这两个电动机并使这两个轮旋转以产生触觉响应。如果期望或需要,可包括用于在由处理器进行检测之前变更反EMF电压的电路。该电路可以是晶体管、电阻器、升压器、其组合、或本领域所知的其他电路。
[0102]在另一实施例中,玩具车配置为具有元件、处理器和配置成引起该元件的运动的电动机。该元件的运动还可易感于人类操纵,该运动进而能够使电动机旋转。处理器配置成检测当在该元件被用户操纵时由该电动机的旋转生成的反电动势(EMF)电压。该处理器还配置成包括至少两种状态并且该处理器包括配置成在检测出的反EMF电压达到预定值时在这些状态之间过渡的功能。另外,该处理器还配置成在检测出的反EMF电压达到预定值时根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制电动机。在该实施例中,这些预编程触觉响应可以是在向前或相反方向上使电动机转向或使电动机制动。
[0103]在该实施例的变体中,该玩具可包括配置成引起第二元件的运动的第二电动机并且该第二元件的该运动可易感于人类操作,其在被操纵时进而使该电动机旋转。处理器还配置成控制该第二电动机并且其中预编程输出还配置成控制这两个电动机并使这两个轮旋转以产生触觉响应。
[0104]处理器还可配置成检测因人类在相反方向上的操纵引起电动机在相反方向上的旋转而生成的第二反EMF电压。该处理器还配置成在可检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时根据导致触觉响应的一个或更多个预编程运动来控制所述电动机。产生触觉响应的预编程运动可包括以下:(a)瞬间地移动所述元件中的一个或更多个元件,(b)连续移动所述元件中的一个或更多个元件,(c)瞬间地抵抗所述元件中的一个或更多个元件的运动,
(d)连续抵抗所述元件中的一个或更多个元件的运动,(e)瞬间地摆动所述元件中的一个或更多个元件,以及(f)连续摆动所述元件中的一个或更多个元件。
[0105]如上所述,在其他实例中,这些预编程运动可基于电动机的旋转方向并基于处理器是处于唤醒状态中还是处于休眠状态中来选择的。另外,当可检测出的反EMF电压中的任一项达到预定值时,处理器还配置成在导致触觉响应的预编程运动前内在地延迟一预定时间间隔。
[0106]如在又一实施例中提供的,提供了具有元件、处理器、和配置成引起该元件的运动的玩具车,并且该元件的该运动还可易感于人类操纵,该元件在被移动时引起电动机的旋转。该处理器配置成检测由该电动机因该元件被用户操纵引起的旋转生成的反电动势(EMF)电压。该处理器还配置成包括以下状态中的至少两个状态:(a)配置成使至少一个电动机关闭并使车掉电的低功率状态;(b)配置成使至少一个电动机关闭并使处理器进入低功率休眠状态并暂停执行代码的低功率休眠状态;(C)配置成使车上电的唤醒状态;(d)配置成将处理器带离低功率休眠状态并开始执行代码的唤醒状态;(e)配置成控制至少一个电动机并使至少一个轮旋转的用户可控制驾驶状态;(f)配置成控制至少一个电动机并使至少一个轮以比最大速度慢的速度旋转的用户可控制驾驶状态;(g)配置成控制至少一个电动机并使至少一个轮根据预编程指令集和来自远程设备的用户输入旋转来使车执行动作的用户可控制驾驶状态;以及(h)配置成控制至少一个电动机并使至少一个轮旋转的非用户自主驾驶状态。该处理器还包括配置成当检测出的反EMF电压达到预定值时在这些状态之
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