DE60027133T2

DE60027133T2 - Ein ferngesteuertes spielzeug

Info

Publication number: DE60027133T2
Application number: DE60027133T
Authority: DE
Inventors: Mike #9 San Rafael DOOLEY; Gaute Munch; Jesper Rasmussen
Original assignee: Lego AS
Current assignee: Lego AS
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2020-01-29
Also published as: CA2357706A1; JP2002535104A; PT1146941E; US6814643B1; NO20013595D0; NO324232B1; US20050042971A1; AU2278600A; CN1337887A; EP1146941B1; US7695338B2; KR20010101698A; KR100669297B1; DE60027133D1; WO2000044464A1; PL350224A1; ES2258968T3; ATE322321T1; CN1178730C; EP1146941A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein ferngesteuertes Spielzeugelement zur Fernsteuerung mittels Signalen von einer Fernsteuereinheit, wobei das Spielzeugelement einen Sensor, der Signale detektieren kann, und mindestens eine Einheit aufweist, die durch einen Mikroprozessor als Reaktion auf ein Programm gesteuert wird, das durch den Mikroprozessor ausgeführt wird, wobei das Programm Programmschritte aufweist.
Solche Spielzeugelemente finden breite Verwendung und sind z. B. von dem Produkt ROBOTICS INVENTION SYSTEM von LEGO MINDSTORM bekannt, welches ein Spielzeug ist, das mittels eines Computers programmiert werden kann, um sowohl abhängige als auch unabhängige Tätigkeiten auszuführen.
Solche Spielzeugelemente sind einzigartig darin, dass Programme oder andere Formen von Anweisungen zu dem Spielzeug mittels einer Form von Kommunikationsprotokoll übertragen werden. Typischerweise wird das Kommunikationsprotokoll eingerichtet sein, um Daten zu dem Spielzeug in der schnellstmöglichen und gleichzeitig fehlerfreisten Weise zu übertragen, um eine gute und schnelle Reaktion zu erzielen.
US 54 938 483 offenbart ein Fahrzeug in einem mehrere Fahrzeuge aufweisenden Spielsystem, wobei das Fahrzeug einen Empfänger zum Empfangen von Steuersignalen aufweist, die durch einen selektiv Steuersignale erzeugenden Kontroller erzeugt werden. Zusätzlich ist der Sensor eingerichtet, um Einfall eines Signals zu detektieren, das entlang eines geradlinigen Wegs von einem anderen Fahrzeug zum Simulieren eines Spielschusses emittiert wird.
Es besteht jedoch ein Problem mit einem solchen Spielzeug darin, dass das vollständige Spielpotential nicht völlig ausgenutzt wird.
Dementsprechend besteht eine Aufgabe in der Schaffung neuer Spielmöglichkeiten mit einem elektronischen Spielzeug.
Diese wird gelöst, wenn das in dem Einführungsparagraph genannte Spielzeugelement dadurch gekennzeichnet ist, dass das Spielzeugelement zum Aufzeichnen von Impulsmustern, die Impulse enthalten, welche Flanken mit Intervallen aufweisen, die länger als die Reaktionszeit eines Menschen sind, und zum Steuern der Einheit auf verschiedene Weisen durch Auswählen eines Programmschritts als Reaktion auf ein aufgezeichnetes Impulsmuster eingerichtet ist.
Es wird hierdurch sichergestellt, dass das Spielzeugelement durch Schall oder insbesondere durch Licht ferngesteuert werden kann. Fernsteuerung durch Licht erfolgt dadurch, dass ein Benutzer z. B. mit einer gewöhnlichen, in der Hand gehaltenen Lampe Signale sendet, die durch Batterien oder das Stromversorgungsnetz betrieben wird. Die Signalgebung erfolgt dadurch, dass der Benutzer manuell die Lampe ein- und ausschaltet und dadurch Impulse von sichtbarem Licht mit einer vorbestimmten Sequenz von kurzen und langen Impulsen und Intervallen erzeugt. Die Signalgebung kann auch mittels Schallimpulsen erfolgen, die z. B. dadurch erzeugt werden können, dass der Benutzer eine spezielle Sequenz von kurzen und langen Impulsen und Intervallen in seine Hände klatscht oder pfeift oder singt.
Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben werden, in der
1 ein Blockdiagramm eines ferngesteuerten Spielzeugelements zur Fernsteuerung mittels Signalen von einer Fernsteuereinheit und zur Steuerung von Einheiten zeigt;
2 ein Ablaufdiagramm für ein Programm zum Auswählen eines Untersatzes von Programmschritten aus einem Satz von Programmschritten als Reaktion auf eine Betriebsauswahl zeigt;
3 ein Ablaufdiagramm für ein Programm zum Steuern einer Einheit auf verschiedene Weisen durch Auswählen eines Programmschritts als Reaktion auf ein aufgezeichnetes Impulsmuster zeigt;
4 Beispiele von aufgezeichneten Impulsmustern zeigt;
5 ein Beispiel eines übertragenen Impulsmusters und eines zugehörigen aufgezeichneten Impulsmusters zeigt;
6 ein erstes und zweites Spielzeugelement zeigt, wobei das erste Spielzeugelement Daten zum zweiten Spielzeugelement übertragen kann;
7 ein Ablaufdiagramm zum Speichern von Programmschritten zeigt; und
8 ein Blockdiagramm für ein erstes Spielzeugelement zeigt, das Daten zu einem zweiten Spielzeugelement übertragen kann.
1 zeigt ein Blockdiagramm für ein ferngesteuertes Spielzeugelement zur Fernsteuerung mittels Signalen von einer Fernsteuereinheit und zur Steuerung von Einheiten. Ein Benutzer 101, z. B. ein spielendes Kind, kann einen Signalgenerator, z. B. eine Taschenlampe 102 betätigen. Die Taschenlampe kann durch abwechselndes Ein- und Ausschalten der Taschenlampe oder durch Bewegen des Lichtkegels der Taschenlampe betätigt werden. Der Lichtkegel kann in Richtung auf einen Lichtdetektor 103 gerichtet werden. Der Lichtdetektor kann hinter einer lichtdurchlässigen Schutzplatte in einem Spielzeugelement 104 positioniert sein. Das Spielzeugelement kann z. B. ein Bauelement sein, das mit anderen Bauelementen des gleichen oder eines anderen Typs verbunden werden kann. Der Detektor 103 kann ein Signal als Reaktion auf das Licht emittieren, das er empfängt. Das Signal kann ein analoges Signal, das von der Lichtintensität abhängt, die auf den Lichtdetektor fällt, oder lediglich ein einfaches Ein-/Ausschaltsignal sein. Das Spielzeugelement 104 umfasst einen Mikroprozessor 105, der ein oder mehr in dem Speicher 110 gespeicherte Programme ausführen kann. Der Mikroprozessor 105 ist an eine Anzahl von Einheiten zum Senden und Empfangen von Signalen angeschlossen. Eine erste Einheit 109 kann Signale auf externen mechanischen Stößen z. B. von einem Schalter 112 empfangen. Eine zweite Einheit 108 kann Lichtsignale über eine Lampe oder Leuchtdiode 113 emittieren. Eine dritte Einheit kann einen Motor 114 steuern. Eine vierte Einheit 106 kann Schallsignale über einen Schallgenerator 115, z. B. einen Lautsprecher oder ein piezoelektrisches Element emittieren. Der Mikroprozessor 105 kann darüber hinaus eine LCD-Anzeige 116 steuern. Der Schalter 111 kann zum Auswählen eines Zustands des Mikroprozessors 105 verwendet werden, so dass ein spezieller Untersatz von Programmschritten aus einem Satz von Programmschritten ausgewählt werden kann.
Es ist daher möglich, die oben genannten Elemente/Einheiten so zu kombinieren, dass das Spielzeugelement in eine Struktur wie zum Beispiel ein Auto oder ein anderes Fahrzeug oder eine bewegliche Figur eingebaut werden kann, wobei die Struktur aus Elementen in einem Spielzeugbausatz besteht.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Programm zum Auswählen eines Untersatzes von Programmschritten aus einem Satz von Programmschritten als Reaktion auf eine Betriebsauswahl. Die Betriebsauswahl kann z. B. durch Betätigen des Schalters 111 erfolgen. Das Ablaufdiagramm beginnt bei Schritt 200. Dann wird ein Untersatz von Programmschritten ausgewählt. Ein Untersatz von Programmschritten wird auch als eine Regel bezeichnet. In 201 wird Regel R aus einer Sammlung vorbestimmter Regeln R1-R7 in Form von regelgestützten Programmen ausgewählt, die in dem Speicher 110 gespeichert sind. Es wird in Schritt 202 entschieden, ob die ausgewählte Regel die Regel R=R1 ist. Wenn dies der Fall ist (ja), wird das regelgestützte Programm R1 in Schritt 203 ausgeführt. Alternativ (nein) wird geprüft, ob Regel R=R2 ausgewählt wurde. Entsprechend wird in den Schritten 204, 206 und 208 entschieden, ob die ausgewählte Regel Regel 2, 3 oder 7 ist, und jeweilige regelgestützte Programme werden in Schritten 205, 207 oder 209 ausgeführt. Es ist somit möglich, eine von mehreren vorbestimmten Regeln auszuwählen. Diese Regeln können z. B. durch den Hersteller des Spielzeugelements bestimmt werden.
Es wird jedoch auch möglich sein, benutzerdefinierte Regeln durch Kombinieren der vorbestimmten Regeln zu speichern. Dies soll im Folgenden in Verbindung mit der Beschreibung von 7 erwähnt werden.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Programm zum Steuern einer Einheit auf verschiedene Weisen durch Auswählen eines Programmschritts als Reaktion auf ein aufgezeichnetes Impulsmuster. Ein Audio-/visuelles Signal kann als Reaktion auf das aufgezeichnete Impulsmuster als eine Empfangsbestätigung für den Empfang des Impulsmusters emittiert werden. Das Impulsmuster kann durch Blinken einer Taschenlampe erzeugt werden.
Schritt 301 entspricht Schritt 208 in 2. In Schritt 302 wird ein Impulsmuster detektiert, das z. B. aus einem Impuls von 1 Sekunde Dauer, einer Pause von 1 Sekunde, einem Impuls von 1 Sekunde Dauer, einer Pause von 1 Sekunde Dauer und einem Impuls von 3 Sekunden Dauer besteht.
Es wird in Schritt 303 entschieden, ob das Impulsmuster ein bekanntes Impulsmuster ist (das z. B. mit anderen Impulsmustern zusammen in dem Speicher 110 gespeichert ist). Wenn das Impulsmuster ein bekanntes Muster S1 ist (ja), wird ein durch den Benutzer erkennbares Audio- oder visuelles Signal L1 in Schritt 305 gespielt. Ein Audiosignal kann z. B. mittels eines piezoelektrischen Elements gespielt werden. Der Benutzer kann hierdurch eine Empfangsbestätigung der Erkennung des Befehls empfangen. Dies kann Teil des Spiels mit dem Spielzeugelement sein. Der Benutzer kann in Schritt 307 dadurch belohnt werden, dass das Spielzeugelement eine gegebene Tätigkeit durch Ausführen einer Abfolge von Befehlen in dem Mikroprozessor 105 ausführt.
Wenn alternativ die Lichtsequenz in Schritt 303 nicht erkannt wurde, kann eine andere Tonsequenz L2 in Schritt 304 gespielt werden. Anschließend kann das Spielzeugelement eine einer falschen Antwort entsprechende Tätigkeit ausführen.
Beispiele möglicher Funktionen einer Anzahl von regelgestützten Programmen R1-R7 sind im Folgenden angeführt (Regel 1, Regel 2, Regel 3, Regel 4, Regel 5, Regel 6 und Regel 7).
Regel 1:

1) Eine Pause von 1 Sekunde.
2) Eine Tonsequenz (Startton) wird gespielt.
3) Eine Pause von 0,5 Sekunden.
4) Eine Tonsequenz (Rückwärtston) wird gespielt.
5) Der Motor läuft 5 Sekunden lang rückwärts.
6) Der Motor hält an.
7) Punkte 3-6 werden zweimal wiederholt (insgesamt dreimal).
8) Die Regel wird beendet.

Regelh 2:

1) Eine Pause von 1 Sekunde.
2) Eine Tonsequenz (Startton) wird gespielt.
3) Eine Pause von 0,5 Sekunden.
4) Eine Tonsequenz (Rückwärtston) wird gespielt.
5) Der Motor läuft 5 Sekunden lang rückwärts.
6) Der Motor hält an.
7) Eine Pause von 0,5 Sekunden.
8) Eine Tonsequenz (Vorwärtston) wird gespielt.
9) Der Motor läuft 5 Sekunden lang vorwärts.
10) Der Motor hält an.
11) Die Punkte 3-10 werden zweimal wiederholt (insgesamt dreimal)
12) Die Regel wird beendet.

Regel 3:

1) Eine Pause von 1 Sekunde.
2) Eine Tonsequenz (Kalibrierton) wird gespielt.
3) Eine Tonsequenz (Startton) wird gespielt.
4) Eine Tonsequenz (Rückwärtston) wird gespielt.
5) Der Motor läuft max. 7 Sekunden lang rückwärts.
6) Wenn Licht detektiert wird, bevor 7 Sekunden vergangen sind (Punkt 5): – Der Motor hält an. – Die Vorwärtstonsequenz wird gespielt. – Der Motor läuft vorwärts, solange Licht detektiert wird. Wenn Licht verschwindet: i. Der Motor hält nach 0,5 Sekunden an. ii. Wenn Licht innerhalb von 2 Sekunden wieder erscheint, startet Motor wieder. iii. Wenn Licht 2 Sekunden lang aus ist, dann bleibt der Motor ausgeschaltet.
7) Die Punkte 4-6 werden so lange wiederholt, wie Licht innerhalb der 7 Sekunden detektiert wird und bis 3 Versuche ohne Licht ausgeführt wurden.
8) Der Motor hält an.
9) Die Regel wird beendet.

Beispiel der Erfahrung des Benutzers: Das Model ist derart aufgebaut, dass, wenn das Modell rückwärts fährt, das Modell sich dreht, und wenn es vorwärts fährt, es geradeaus fährt. Die Regel liefert daher eine Suchscheinwerferfunktion – wenn der Benutzer Licht auf das Modell wirft, fährt das Modell vorwärts in Richtung auf den Benutzer.
Regel 4:

1) Eine Pause von 1 Sekunde.
2) Motorrichtung wird für Vorwärts eingestellt.
3) Eine Tonsequenz (Kalibrierton) wird gespielt.
4) Eine Tonsequenz (Startton) wird gespielt.
5) Wenn Licht detektiert wird: – Der Motor läuft.
6) Wenn Dunkelheit detektiert wird: – Der Motor hält an.
7) Wenn 2 Blinklichter detektiert werden: – Die Motorrichtung wird entweder von vorwärts auf rückwärts oder von rückwärts auf vorwärts geändert. – Eine Tonsequenz wird in Übereinstimmung mit der Richtung des Motors gespielt.
8) Die Regel wird 15 Minuten nach Detektion des letztes Lichts beendet.

Beispiel der Erfahrung des Benutzers: Der Benutzer erfährt eine Fernsteuerung. Der Benutzer kann den Motor durch konstantes Werfen von Licht auf das Modell betreiben, und die Motorrichtung durch zum Modell gerichtetes blinkendes Licht ändern.
Regel 5:

1) Eine Pause von 1 Sekunde.
2) Eine Tonsequenz (Kalibrierton) wird gespielt.
3) Eine Tonsequenz (Startton) wird gespielt.
4) Wenn ein aufblitzendes Licht detektiert wird: – Ein Ton wird gespielt. – Wenn der Motor ausgeschaltet ist, wird er eingeschaltet. – Wenn der Motor eingeschaltet ist, wird die Geschwindigkeit um einen Schritt erhöht.
5) Wenn kein Licht detektiert wird: – Wenn die Geschwindigkeit höher als Schritt 0 ist, wird die Geschwindigkeit um einen Schritt gesenkt. – Wenn die Geschwindigkeit Schritt 0 ist, wird der Motor angehalten.
6) Die Regel wird 15 Minuten nach dem letzten blinkenden Licht beendet.

Beispiele der Erfahrung des Benutzers: Der Benutzer erfährt eine Form einer Funktion von "am Leben erhalten". Je mehr und je schneller er Licht aufblinken lässt, desto schneller läuft das Modell und desto mehr Töne spielt es. Wenn der Benutzer kein Licht zu ihm aufblinken lässt, "stirbt" das Modell.
Regel 6:

1) Eine Pause von 1 Sekunde.
2) Motorrichtung wird auf rückwärts eingestellt.
3) Eine Tonsequenz (Kalibrierton) wird gespielt.
4) Eine Tonsequenz (Startton) wird gespielt.
5) Wenn eine Änderung im Lichtpegel auftritt: – Die Alarmtonsequenz wird gespielt. – Der Motor läuft 1 Sekunde lang. – Die Motorrichtung wird geändert. – Die obigen 3 Punke werden sechsmal wiederholt.
6) Die Regel wird beendet.

Ein Beispiel der Erfahrung des Benutzers: Der Benutzer erfährt eine Alarmfunktion, wenn der Benutzer z. B. eine Taschenlampe platziert, die Licht auf das Modell wirft.
Dann wird die Regel begonnen, wenn der Lichtstrahl aus der Taschenlampe unterbrochen wird, der Alarmton wird gespielt und der Motor läuft.
Regel 7:

1) Eine Pause von 1 Sekunde.
2) Eine Tonsequenz (Kalibrierton) wird gespielt.
3) Eine Tonsequenz (Startton) wird gespielt.
4) Eine Pause von 1,5 Sekunden.
5) Ein langer oder kurzer Ton wird gespielt (zufällig).
6) Punkte 4 oder 5 werden zwei- bis viermal (zufällig) wiederholt. Drei- bis fünfmal insgesamt. Dann muss der Benutzer lange und kurze Blinklichter zu dem Modell in Übereinstimmung mit den Tönen senden:
7) Prüfen von Blinklichtlänge: – Kurzes Blinklicht muss kürzer als 0,5 Sekunden sein. – Langes Blinklicht muss zwischen 0,5 Sekunden und 2 Sekunden sein.
8) Wenn die Länge und Anzahl von Blinklichtern korrekt sind: – Spielen von Tonsequenz (korrekter Ton) – Der Motor läuft 300 Millisekunden lang vorwärts. – Die Regel wird beendet.
9) Wenn die Länge und Anzahl von Blinklichtern falsch sind: – Spielen von Tonsequenz. – Der Motor läuft 300 Millisekunden lang rückwärts. – Wiederholen der Punkte 4-7 zweimal mehr und bis zum Erfolg. – Wenn falsche Blinklichter dreimal gegeben wurden, wird eine Tonsequenz (Neckton) gespielt. – Die Regel wird beendet.

Beispiel von Erfahrung eines Benutzers: 3 – 5 Töne werden für den Benutzer gespielt. Die Töne werden entweder in einer kurzen Version oder einer langen Version gespielt. Wenn der Benutzer die Töne gehört hat, muss der Benutzer die Länge und die Anzahl der Töne in Form von blinkendem Licht zurücksenden. Wenn der Benutzer dies korrekt macht, wird ein Erfolgston erhalten, und der Motor läuft kurz vorwärts. Wenn der Benutzer nicht die korrekte Länge oder Anzahl von Blinklichtern sendet, wird ein Ton gespielt und der Motor läuft kurz rückwärts. Der Benutzer erhält 2 weitere Versuche zum Ausführen der Aufgabe (3 Versuche insgesamt). Wenn der Benutzer in den 3 Versuchen nicht erfolgreich ist, wird ein Neckton gespielt.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein gegebenes erkennbares Impulsmuster (S1-S7) in Bezug zu einer gegebenen Tonsequenz (Ll-L7) stehen, so dass der Benutzer über das Impulsmuster informiert werden kann, das empfangen wurde, und z. B. über die Regel oder den Befehl, der durch den Mikroprozessor ausgeführt werden wird.
4 zeigt Beispiele aufgezeichneter Impulsmuster M1, M2 und M3. Die Impulsmuster können in vielen verschiedenen Weisen ausgewählt werden, vorausgesetzt, dass sie die Bedingung erfüllen, dass Charakteristiken in der Form der Dauer von zwei aufeinanderfolgenden Flanken für die Muster so erzeugt werden, dass die Dauer größer als die Reaktionszeit eines Menschen ist. Zwei aufeinanderfolgende Flanken können eine positive Flanke gefolgt durch eine negative Flanke oder zwei aufeinanderfolgende positive Flanken sein.
Das Impulsmuster M1 umfasst eine positive Flanke und eine negative Flanke.
Das Impulsmuster M2 umfasst zwei aufeinanderfolgende Impulse einer relativ kurzen Dauer, z. B. 400 Millisekunden getrennt um eine Periode von e. B. 700 Millisekunden.
Das Impulsmuster M3 umfasst einen Impuls einer relativ langen Dauer von z. B. 20 Sekunden.
Diese Impulsmuster können eine Reaktion von dem Spielzeugelement z. B. wie oben beschrieben erzeugen.
5 zeigt ein Beispiel eines emittierten Impulsmusters und eines zugehörigen aufgezeichneten Impulsmusters. Dies kann ein Beispiel eines Impulsmusters in Verbindung mit der oben beschriebenen Regel 7 sein. Das Impulsmuster auf der linken Seite kann Spielen von zwei kurzen Tönen gefolgt durch einen langen Ton der Zeitdauern von t1 bzw. t2 anzeigen. Nach Spielen der Töne erwartet das Spielzeugelement, dass der Benutzer versucht, das Muster durch Erzeugen von Lichtimpulsen mit einem Muster zu imitieren, das heißt zwei kurze Impulse gefolgt durch einen langen Impuls.
Da es schwierig für den Benutzer sein kann, der versucht, das Muster zu imitieren, die präzise Länge der emittierten Impulse zu finden und Impulse der gleichen Länge zu erzeugen, wird akzeptiert, dass die Impulse um eine spezifizierte Abweichung d abweichen können.
6 zeigt ein erstes und ein zweites Spielzeugelement, wobei das erste Spielzeugelement Daten zu dem zweiten Spielzeugelement übertragen kann. Das erste Spielzeugelement 601 umfasst einen Mikroprozessor 607, ein E/A-Modul 610, einen Speicher 609 und eine Benutzeroberfläche 608. Das Spielzeugelement 601 umfasst ferner eine Zweiwege-Kommunikationseinheit 606 zur Kommunikation mit einem Infrarotsender/-Empfänger 605 oder zur Kommunikation mittels einer Lichtquelle/eines Lichtdetektors 604, der sichtbares Licht emittieren kann.
Dementsprechend umfasst das zweite Spielzeugelement 602 einen Mikroprozessor 614, ein E/A-Modul 615 und einen Speicher 616. Das Spielzeugelement 602 umfasst darüber hinaus eine Kommunikationseinheit 613 zur Kommunikation über einen Infrarotsender/-Empfänger 612 oder zur Kommunikation mittels einer Lichtquelle/eines Lichtdetektors 611, der sichtbares Licht emittieren und detektieren kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das erste Spielzeugelement Daten sowohl empfangen als auch übertragen, während das zweite Spielzeugelement nur Daten empfangen kann.
Daten können über sichtbares Licht über einen Lichtwellenleiter 603 übertragen werden. Alternativ können Daten als Infrarotlicht 617 und 618 übertragen werden. Daten können in Form von Codes vorliegen, die eine bestimmte Anweisung und dazu gehörige Parameter anzeigen, welche durch die Mikroprozessoren 607 und/oder 614 interpretiert werden können. Alternativ können Daten in Form von Codes vorliegen, die sich auf ein Subprogramm oder in dem Speicher 616 gespeicherte Regel beziehen.
Die E/A-Module 610 und 615 können an elektronische Einheiten (z. B. Motoren) zum Steuern derselben angeschlossen werden. Die E/A-Module 610 und 615 können auch an elektronische Sensoren angeschlossen werden, so dass die Einheiten als Reaktion auf detektierte Signale gesteuert werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Faser 603 so eingerichtet, dass ein Teil des durch sie übertragenen sichtbaren Lichts aus der Faser entweicht. Es ist einem Benutzer hierdurch möglich, -direkt- die Übertragung zu beobachten. Der Benutzer kann z. B. sehen, wenn die Kommunikation beginnt und beendet ist.
Das Licht durch die Faser kann Daten bei einer gegebenen Datenübertragungsfrequenz als Änderungen im Lichtpegel in der Faser übertragen. Daten können derart übertragen werden, dass es dem Benutzer möglich ist, einzelne Lichtpegeländerungen während einer Übertragung (das heißt bei einer geeignet niedrigen Datenübertragungsfrequenz) oder lediglich durch Sehen zu beobachten, ob die Übertragung stattfindet (das heißt bei einer geeignet hohen Datenübertragungsfrequenz).
Allgemein ist es unerwünscht, dass ein Teil des durch die Faser zu übertragenden Lichts aus der Faser entweicht. In Verbindung mit Kommunikation zwischen zwei Spielzeugelementen ist es jedoch ein gewünschter Effekt, da es dann möglich ist, die Kommunikation in einer sehr intuitiven Weise zu beobachten.
Es ist einer Fachperson in diesem Gebiet bekannt, wie sicherzustellen ist, dass ein Teil des Lichts aus der Faser entweicht. Dies kann z. B. realisiert werden, indem dem Mantel der Faser Verunreinigungen verliehen oder indem mechanische Kerben oder Muster in der Faser vorgesehen werden. Der Teil des Lichts, der aus der Faser entweichen soll, kann auch durch Steuern des Verhältnisses des Brechungsindex eines Kerns zu dem eines Mantels eines Lichtleiters gesteuert werden.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm für die Speicherung von Programmschritten. Schritt 701 entspricht Schritt 211. Das Ablaufdiagramm zeigt, wie ein Benutzer eigene Regeln speichern kann, die, wie oben aufgeführt, von einer externen Einheit für z. B. ein anderes Spielzeugelement übertragen werden, oder von einem Personalcomputer. In einer Ausführungsform werden nur Verweise auf die in dem Spielzeugelement gespeicherten Regeln übertragen. Dies reduziert die erforderliche Bandbreite zur Kommunikation zwischen den Spielzeugelementen. Es wird in Schritt 702 geprüft, ob Download-Signale von externen Einheiten empfangen werden. Wenn dies der Fall ist, wird in Schritt 703 geprüft, ob die Download-Signale gültig sind. Wenn die Signale nicht gültig sind (nein), wird in Schritt 704 ein einen Fehler anzeigender Tone gespielt. Wenn die Signale gültig sind (ja), wird geprüft, ob die Signale als Befehle zu interpretieren sind, die sofort auszuführen sind (Ausführen), oder ob die Signale als Befehle zu interpretieren sind, die in Hinblick auf eine anschließende Ausführung zu speichern sind (Speichern). Wenn die Befehle sofort auszuführen sind, erfolgt dies in Schritt 706, und dann kehrt das Programm zum Schritt 702 zurück. Wenn die Befehle zu speichern sind, wird ein Erkennungston in Schritt 707 gespielt, und der Befehl wird als ein Programmschritt in Schritt 708 im Speicher 709 gespeichert.
Ein Beispiel eines Befehls, der sofort auszuführen ist, kann darin bestehen, dass die Befehle in dem Speicher 709 auszuführen sind.
In einer alternativen Ausführungsform können die eigenen Regeln der Benutzers gebildet werden, indem eine Kombination existierender Regeln ohne Verwendung einer externen Einheit angefertigt wird.
8 zeigt ein Blockdiagramm für ein erstes Spielzeugelement, das Daten zu einem zweiten Spielzeugelement übertragen kann. Das Spielzeugelement 801 umfasst eine Mehrzahl elektronischer Mittel zum Programmieren des Spielzeugelements, so dass es elektronische Einheiten (z. B. Motoren) als Reaktion auf Signale beeinflussen kann, die von verschiedenen elektronischen Sensoren (z. B. elektrischen Schaltern) aufgenommen wurden.
Das Spielzeugelement kann hierdurch veranlasst werden, ausgefallene Funktionen wie zum Beispiel ereignisgesteuerte Bewegung unter der Bedingung auszuführen, dass das Spielzeugelement mit den elektronischen Einheiten/Sensoren in einer geeigneten Weise kombiniert wird.
Das Spielzeugelement 801 umfasst einen Mikroprozessor 802, der an eine Mehrzahl von Einheiten über einen Kommunikationsbus 803 angeschlossen ist. Der Mikroprozessor 802 kann Daten über den Kommunikationsbus 803 von zwei A/D-Wandlern "A/D-Eingang Nr. 1" 805 und "A/D-Eingang Nr. 2" 806 empfangen. Die A/D-Wandler können diskrete Mehrbit-Signale oder einfache Binärsignale aufnehmen. Außerdem sind die A/D-Wandler eingerichtet, um passive Werte wie zum Beispiel ohmschen Widerstand zu detektieren.
Der Mikroprozessor 802 kann elektronische Einheiten wie zum Beispiel einen Elektromotor (nicht gezeigt) über einen Satz von Anschlüssen "PWM-Ausgang Nr. 1" 807 und "PWM-Ausgang Nr. 2" 808 steuern. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die elektronischen Einheiten durch ein pulsbreitenmoduliertes Signal gesteuert.
Ferner kann das Spielzeugelement Tonsignale oder Tonsequenzen durch Steuern eines Tongenerators 809, z. B. eines Lautsprechers oder einer piezoelektrischen Einheit emittieren.
Das Spielzeugelement kann Lichtsignale über die Lichtquelle "VL-Ausgang" 810 emittieren. Diese Lichtsignale können mittels lichtemittierender Dioden emittiert werden. Die lichtemittierenden Dioden können z. B. eingerichtet sein, um verschiedene Zustände für das Spielzeugelement und die elektronischen Einheiten/Sensoren anzuzeigen. Die Lichtsignale können darüber hinaus als Kommunikationssignale für andere Spielzeugelemente eines entsprechenden Typs verwendet werden. Die Lichtsignale können z. B. zum Übertragen von Daten zu einem anderen Spielzeugelement über einen Lichtleiter verwendet werden.
Das Spielzeugelement kann Lichtsignale über den Lichtdetektor "VL-Eingang" 811 empfangen. Diese Lichtsignale können unter anderem zum Detektieren der Intensität des Lichts in dem Raum verwendet werden, in dem das Spielzeugelement vorhanden ist. Die Lichtsignale können alternativ über einen Lichtleiter empfangen werden und stellen Daten von einem anderen Spielzeugelement oder einem Personalcomputer dar. Der selbe Lichtdetektor kann somit sowohl eine Kommunikationsfunktion über einen Lichtleiter haben, als auch als ein Lichtsensor zum Detektieren der Intensität des Lichts im Raum dienen, in dem das Spielzeugelement vorhanden ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein "VL-Eingang" 811 eingerichtet, um selektiv entweder über einen Lichtleiter zu kommunizieren oder alternativ die Intensität des Lichts im Raum zu detektieren, in dem das Spielzeugelement vorhanden ist.
Über den Infrarotlichtdetektor "IR-Eingang/Ausgang" 812 kann das Spielzeugelement Daten zu anderen Spielzeugelementen übertragen oder Daten von anderen Spielzeugelementen oder z. B. einem Personalcomputer empfangen.
Der Mikroprozessor 802 verwendet ein Kommunikationsprotokoll zum Empfangen oder Übertragen von Daten.
Die Anzeige 804 und die Tasten "Umschalten" 813, "Laufen" 814, "Auswählen" 815 und "Starten/Unterbrechen" 816 bilden eine Benutzeroberfläche zum Bedienen/Programmieren des Spielzeugelements. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anzeige eine LCD-Anzeige, die eine Vielzahl bestimmter Icons oder Symbole zeigen kann. Das Aussehen der Symbole auf der Anzeige kann individuell gesteuert werden, z. B. kann ein Icon sichtbar, unsichtbar, und aufblinkend gestaltet werden.
Durch Berühren der Tasten kann das Spielzeugelement zur gleichen Zeit programmiert werden, wenn die Anzeige Rückmeldung an den Benutzer über das Programm liefert, das erzeugt oder ausgeführt wird. Dies soll im Folgenden ausführlicher beschrieben werden. Da die Benutzeroberfläche eine begrenzte Anzahl von Elementen (das heißt eine begrenzte Anzahl von Icons und Tasten) aufweist, wird sichergestellt, dass ein Kind, das mit dem Spielzeug spielen möchte, schnell lernen wird, wie es zu bedienen ist.
Das Spielzeugelement umfasst ferner einen Speicher 817 in Form von RAM und ROM. Der Speicher enthält ein Betriebssystem "OS" 818 zur Steuerung der Grundfunktionen des Mikroprozessors, eine Programmsteuerung "PS" 819, die die Ausführung benutzerspezifizierter Programme steuern kann, eine Mehrzahl von Regeln 820, wobei jede Regel aus einer Mehrzahl von spezifischen Anweisungen für den Mikroprozessor besteht, und ein Programm 821 in RAM, das die spezifischen Regeln verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform basiert das Spielzeugelement auf einem sogenannten Chipprozessor, der eine Mehrzahl von Eingaben und Ausgaben, einen Speicher und einen Mikroprozessor in einer einzigen integrierten Schaltung aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Spielzeugelement lichtemittierende Dioden, die die Drehrichtung angeschlossener Motoren anzeigen können.

Claims

Ferngesteuertes Spielzeugelement (104; 601; 602; 801) zur Fernsteuerung mittels Signalen von einer Fernsteuereinheit, vorzugsweise einer Taschenlampe (102), wobei das Spielzeugelement aufweist: einen Sensor (103; 604; 611; 811; 812), der Signale detektieren kann, mindestens eine Einheit (113; 114; 115), die durch einen Mikroprozessor (105; 607; 614; 802) als Reaktion auf ein Programm gesteuert wird, das durch den Mikroprozessor (105; 607; 614; 802) ausgeführt wird, wobei das Programm Programmschritte aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Spielzeugelement zum Bestimmen der zeitlichen Ereignisse von Betätigungen der Fernsteuereinheit durch einen Benutzer aufgrund von Impulsmustern (M1; M2; M3) in den detektierten Signalen eingerichtet ist, wobei zwei aufeinanderfolgende Ereignisse durch einen Intervall getrennt sind, der länger als die Reaktionszeit eines Menschen ist; und die durch den Mikroprozessor (105; 607; 614; 802) gesteuerte Einheit (113; 114; 115) durch Auswählen eines Programmschritts (304, 306; 305, 307) als Reaktion auf Informationen in den zeitlichen Ereignissen von Betätigungen der Fernsteuereinheit (102) durch einen Benutzer gesteuert wird.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spielzeugelement eingerichtet ist, um auf Lichtimpulse zu reagieren.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spielzeugelement eingerichtet ist, um auf sichtbare Lichtimpulse zu reagieren.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spielzeugelement eingerichtet ist, um auf Schallimpulse zu reagieren.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Intervalle länger als 100 Millisekunden, 200 Millisekunden oder 300 Millisekunden sind.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Intervalle länger als die kleinsten Intervalle sind, welche ein Mensch durch eine Schwingbewegung eines Teils des Körpers erzeugen kann.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 1 mit mindestens zwei verschiedenen Funktionen, die mittels Signalen von einer Fernsteuereinheit ausgewählt werden, wobei das Spielzeugelement eingerichtet ist, um ein Signal zu emittieren, das von dem empfangenen Signal abhängt.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das emittierte Signal ein akustisches Signal ist.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das emittierte Signal ein optisches Signal ist.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal emittiert wird, bevor eine ausgewählte Funktion ausgeführt wird (304, 306; 305; 307).
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Spielzeugelement eingerichtet ist, um ein von der Fernsteuereinheit empfangenes Signal mit einer Mehrzahl erwarteter Signale zu vergleichen, und ein erstes Signal in dem Fall zu emittieren, dass das empfangene Signal zu einem der erwarteten Signale passt, und ein zweites Signal in dem Fall zu emittieren, dass das empfangene Signal nicht zu einem der erwarteten Signale passt.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter aufweist: einen Empfänger (604; 605; 611; 612) zum Empfang von Anweisungen zum Programmieren des Spielzeugelements sowie Mittel (607, 614) zum Ausführen der empfangenen Anweisungen, wobei das Spielzeugelement einen Sender (605, 612) zur Übertragung von Anweisungen zu einem zweiten Spielzeugelement (602) aufweist.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sein Empfänger zum drahtlosen Empfang von Anweisungen eingerichtet ist.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sein Empfänger (605, 612) zum Empfang von Infrarotsignalen eingerichtet ist.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sein Empfänger (604; 611) zum Empfang von sichtbarem Licht eingerichtet ist.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sein Empfänger eine Tastatur (608) zur manuellen Eingabe von Anweisungen aufweist.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sein Sender zur drahtlosen Übertragung von Anweisungen zu dem zweiten Spielzeugelement (602) eingerichtet ist.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sein Sender (605, 612) zur Übertragung von Infrarotsignalen eingerichtet ist.
Ferngesteuertes Spielzeugelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass es eingerichtet ist, über die Tastatur (608) ein Programm zu empfangen, das mindestens zwei Anweisungen zur Übertragung zu dem zweiten programmierbaren Spielzeugelement (602) aufweist.