Den foreliggende oppfinnelse relaterer seg til et fjernstyrt leketøyselement for fjernstyring ved hjelp av signaler fra en fjerntliggende styreenhet, fortrinnsvis en lommelykt, hvilket leketøyselement omfatter en sensor som kan detektere signalene, og minst én enhet som styres av en mikroprosessor som respons på et program som blir kjørt av mikroprosessoren, hvilket program omfatter et programtrinn.

ROBOTICS INVENTION SYSTEM from LEGO MINDSTORMS, som er et leket_øy som kan programmeres ved hjelp av en datamaskin for å utføre betingede så vel som ubetingede handlinger.

Slike leket_øyselementer er unike ved at programmer eller andre former for instruksjoner blir overført til leketøyet ved hjelp av en form for kommunikasjonsprotokoll. Det er ty-pisk at kommunikasjonsprotokollen vil være tilpasset til å overføre data til leketøyet på den hurtigst mulige og samtidig mest feilfrie måten for å oppnå en god og hurtig respons.

en mottaker for å motta styresignaler som genereres av en styreenhet som selektivt ge-nerer styresignalene. I tillegg er sensoren anordnet til å detektere treff av et signal som sendes langs en rettlinjet bane fra et annet kjøretøy for å simulere et spill-skudd.

Det er imidlertid et problem med et slikt leket_øy at det fulle lekepotensialet ikke blir fullstendig utnyttet.

Følgelig er det et formål å tilveiebringe nye lekemuligheter med et elektronisk leket_øy.

Dette oppnås ved at det innledningsvis nevnte leketøyselement kjennetegnes ved at leketøyselementet er tilpasset til å bestemme de tidsmessige opptredener av en brukers aktiveringer av fjernstyringsenheten basert på pulsmønstere i de detekterte signalene, hvor to på hverandre følgende opptredener er adskilt med et intervall som er lenger enn responstiden hos et menneske; og å styre enheten ved å velge et programtrinn som respons på informasjon i de tidsmessige opptredener av en brukers aktiveringer av fjernstyringsenheten.

Det sikres herved at leketøyselementet kan fjernstyres ved hjelp av lyd eller spesielt ved hjelp av lys. Fjernstyring ved hjelp av lys finner sted ved at brukeren signalerer med for eksempel en vanlig håndholdt lampe som blir drevet av batterier eller av nettet. Signaleringen finner sted ved at brukeren manuelt skrur lampen på og av og derved frembringer pulser av synlig lys med en forutbestemt sekvens av korte og lange pulser og intervaller. Signaleringen kan også finne sted ved hjelp av lydpulser, som for eksempel kan frembringes ved at brukeren klapper med hendene eller plystrer eller synger en spesifikk sekvens av korte og lange pulser og intervaller.

Fig. 1 viser et blokkskjema over et fjernstyrt leket_øyselement for fjernstyring ved hjelp av signaler fra en fjerntliggende styreenhet og for styring av enheter; Fig. 2 viser et flytskjema for et program for å velge et delsett av programtrinn fra et sett av programtrinn som respons på et driftsvalg; Fig. 3 viser et flytskjema over et program for å styre en enhet på forskjellig måter ved å velge et programtrinn som respons på et registrert pulsmønster; Fig. 4 viser eksempler på registrerte pulsmønstere; Fig. 5 viser et eksempel på et sendt pulsmønster og et tilordnet registrert pulsmønster; Fig. 6 viser første og andre leketøyselementer hvor det første leket_øyselementet kan overføre data til det andre leket_øyselementet;

i Fig. 8 viser et blokkskjema over et første leket_øyselement som kan overføre data til et andre leketøyselement.

Fig. 1 viser et blokkskjema over et fjernstyrt leketøyselement for fjernstyring ved hjelp

i bruker 101, for eksempel et lekende barn, kan betjene en signalgenerator, for eksempel en lommelykt 102. Lommelykten kan betjenes ved vekslende å skru lykten på og av eller ved å forflytte lyskjeglen til lykten. Lyskjeglen kan være rettet mot en lysdetektor

103. Lysdetektoren kan være plassert bak en beskyttende lysgjennomtrengelig plate i le-ketøyselementet 104. Leketøyselementet kan for eksempel være et byggeelement som kan være forbundet med andre byggeelementer av den samme eller en annen type. De-tektoren 103 kan sende ut et signal som respons på lyset som den mottar. Signalet kan være et analogt signal som avhenger av lysintensiteten som faller på lysdetektoren eller bare være et enkelt på/av signal. Leket_øyselementet 104 omfatter en mikroprosessor 105 som kan kjøre ett eller flere programmer lagret i lageret 110. Mikroprosessoren 105 er

forbundet med et antall enheter for å sende og motta signaler. En første enhet 109 kan motta signaler ved eksterne mekaniske støt, for eksempel fra en bryter 112. En andre enhet 108 kan sende ut lyssignaler via en lampe eller lysdiode 113. En tredje enhet 107 kan styre en motor 114. En fjerde enhet 106 kan sende ut lydsignaler via en lydgenerator 115, for eksempel en høyttaler eller et piezoelektrisk element. Videre kan mikroprosessoren 105 styre en LCD fremviser 116. Bryteren 111 kan brukes til å velge en til-stand for mikroprosessoren 105 slik at et spesifikt delsett av programtrinn kan velges fra et sett av programtrinn.

Det er således mulig å kombinere de ovennevnte elementene/enhetene slik at leketøys-elementet kan innlemmes i en struktur slik som for eksempel en bil eller et annet kjøre-tøy eller en bevegelig figur, hvor strukturen er sammensatt av elementer i et konstruk-sjonsleketøyssett.

Fig. 2 viser et flytskjema for et program for å velge et delsett av programtrinn fra et sett av programtrinn som respons på et driftsvalg. Driftsvalget kan for eksempel finne sted ved å betjene bryteren 111. Flytskjemaet starter i trinn 200. Så velges et delsett av programtrinn. Et delsett av programtrinn blir også kalt en regel. 1201 blir regel R valgt fra en samling av forutbestemte regler R1-R7 i form av regelbaserte programmer lagret i lageret 110. Det bestemmes i trinn 202 hvorvidt den valgte regelen er regel R=R1. Dersom dette er tilfellet (ja), blir det regelbaserte programmet RI kjørt i trinn 203. Alternativt (nei) blir det undersøkt hvorvidt regel R=R2 ble valgt. På tilsvarende måte blir det

i besluttet i trinnet 204,206 og 208 hvorvidt den valgte regel er regel 2,3 eller 7, og res-pektive regelbaserte programmer blir kjørt i trinnet 205,207 eller 209. Det er således mulig å velge én av flere forutbestemte regler. Disse reglene kan for eksempel være bestemt av prosenten av leketøyselementet.

i Det vil imidlertid også være mulig å lagre brukerdefinerte regler ved å kombinere de forutbestemte reglene. Dette vil bli nevnt nedenfor i tilknytning til beskrivelsen av fig. 7.

Fig. 3 viser et flytskjema for et program for å kontrollere eller styre en enhet på forskjellige måter ved å velge et programtrinn som respons på et registrert pulsmønster. Et audio/visuelt signal kan sendes ut som respons på det registrerte pulsmønsteret som en kvittering på mottaket av pulsm_ønsteret. Pulsm_ønsteret kan genereres ved å blinke med en lommelykt.

Trinn 301 korresponderer med trinn 208 på fig. 2.1 trinn 302 blir pulsm_ønsteret detektert, og består for eksempel av en puls med 1 sekunds varighet, en pause på 1 sekund, en puls med 1 sekunds varighet og en pause med 1 sekunds varighet, og en puls med 3 se-kunders varighet.

Det blir bestemt i trinn 302 hvorvidt pulsmønsteret er et kjent pulsmønster (for eksempel lagret sammen med andre pulsm_ønstere i lageret 110). Dersom pulsm_ønsteret er et kjent mønster Sl (ja), blir et audio eller visuelt signal LI som kan gjenkjennes av brukeren spilt i trinn 305. Et audiosignal kan for eksempel spilles ved hjelp av et piezoelektrisk element. Brukeren kan herved motta en kvittering på gjenkjenning av kommandoen. Dette kan være en del av leken med leketøyselementet. Brukeren kan belønnes i trinn 307 ved at leketøyselementet utfører en gitt handling ved å utføre en sekvens av kommandoer i mikroprosessoren 105.

Alternativt, dersom lyssekvensen ikke ble gjenkjent i trinn 303, kan en annen lyssek-vens L2 spilles i trinn 304. Deretter kan leket_øyselementet utføre en handling som tilsvarer et feil svar.

Eksempler på mulige funksjoner på et antall regelbaserte programmer R1-R7 er gitt nedenfor (regel 1, regel 2, regel 3, regel 4, regel 5, regel 6 og regel 7).

- Motoren kjører fremover så lenge som lys blir detektert.

ii. Dersom lys kommer tilbake i løpet av 2 sekunder, motoren starter igjen. iii. Dersom lyset er ute i 2 sekunder, forblir motoren avskrudd. 7) Punktene 4-6 blir gjentatt så lenge lys blir detektert innen de 7 sekundene og inntil 3 forsøk uten lys har blitt utført.

Eksempel på brukerens erfaring. Modellen er konstruert slik at når modellen drives bakover vender modellen, og når den drives fremover, drives den rettlinjet. Regelen gir der-for en søkelysfunksjon - når brukeren kaster lys på modellen, dvs. at modellen drives fremover mot brukeren.

- Motoren endres enten fra fremover til revers eller fra revers til fremover.

Eksempel på brukerens erfaring: Brukeren får erfaring med en fjernstyring. Brukeren kan kjøre motoren ved konstant å kaste lys på modellen, og endre motorretningen ved å blinke til modellen.

- Dersom hastigheten er større enn trinn 0, reduseres hastigheten med et trinn.

Eksempel på brukerens erfaring: Brukeren erfarer en slags form for "holde i live"-funksjon. Desto flere og hurtigere blink desto hurtigere kjører modellen og desto flere lyder spiller den. Dersom brukeren ikke blinker til den, "d_ør" modellen.

Eksempel på brukerens erfaring: Brukeren erfarer en alarmfunksjon hvor brukeren for eksempel plasserer en lommelykt som kaster lys på modellen. Så startes regelen, og når lysstrålen fra lommelykten brytes spilles alarmlyden og motoren kjører.

Så må brukeren sende lange og korte glimt til modellen i samsvar med tonene.

Eksempel på brukerens erfaring: 3-5 toner spilles for brukeren. Tonene blir spilt i enten en kortversjon eller en lang versjon. Når brukeren har hørt tonene, må brukeren blinke tilbake lengden og antallet av toner i formen av lys. Dersom brukeren gjør dette riktig, frembringes en suksessivd, og motoren kjører kort fremover. Dersom brukeren ikke blinker den korrekte lengden eller antallet, spilles en lyd og motoren kjører kort bakover. Brukeren får 2 ytterligere forsøk for å utføre jobben (3 forsøk totalt). Dersom brukeren ikke lykkes i de 3 fors_økene, spilles en ertelyd.

I en foretrukket utførelse kan et gitt gjenkjennbart pulsmønster (S1-S7) relateres til en gitt lydsekvens (L1-L7) slik at brukeren kan være informert om pulsmønsteret som er blitt mottatt, og for eksempel om regelen eller kommandoen som vil bli utført av mikroprosessoren.

Fig. 4 viser eksempler på registrerte pulsm_ønstere M1,M2 og M3. Pulsmønsterne kan velges på mange forskjellige måter forutsatt at de tilfredsstiller tilstanden som karakteri-seres i formen av varigheten av to suksessive flanker for mønstrene som blir generert slik at varigheten er større enn den menneskelige responstiden. To suksessive flanker kan være en positiv flanke fulgt av en negativ flanke eller to suksessive positive flanker.

Pulsmønsteret M2 omfatter to suksessive pulser av relativt kort varighet, for eksempel 400 millisekunder separert av en periode på for eksempel 700 millisekunder.

Pulsmønsteret M3 omfatter en puls med relativt lang varighet på for eksempel 20 sekunder.

Disse pulsm_ønstrene kan frembringe en respons fra leket_øyselementet, for eksempel som beskrevet ovenfor.

Fig. 5 viser et eksempel på et utsendt pulsmønster og et tilordnet registrert pulsmønster. Dette kan være et eksempel på et pulsm_ønster i tilknytning til regel 7 beskrevet ovenfor. Pulsmønsteret til venstre kan indikere spilling av to korte toner fulgt av en lang tone, med varigheter på henholdsvis ti og t2. Etter spilling av tonene forventer leketøysele-mentet at brukeren forsøker å initiere mønsteret ved å generere lyspulser med et mønster som er to korte pulser fulgt av en lang puls.

Det kan være vanskelig for brukeren som forsøker å imitere mønsteret å finne den nøy-aktige lengden på de utsendte pulsene og generere pulser med den samme lengden, og det aksepteres at pulsene kan avvike med et spesifisert avvik d.

Fig. 6 viser første og andre leket_øyselementer hvor det første leket_øyselementet kan overføre data til det andre leket_øyselementet. Det første leket_øyselementet 601 omfatter en mikroprosessor 607, en inn/ut (I/O) modul 610, et lager 609 og et brukergrensesnitt 608. Leketøyselementet 601 omfatter videre en toveis kommunikasjonsenhet 606 for kommunikasjon med en infrar_ød sender/mottaker 605 eller for kommunikasjon ved hjelp av en lyskilde/lysdetektor 604 som kan sende ut og detektere synlig lys.

På tilsvarende måte omfatter det andre leketøyselementet 602 en mikroprosessor 614, en inn/ut ( J/ O) modul 615 og et lager 616. Leket_øyselementet 602 omfatter videre en kommunikasjonsenhet 613 for kommunikasjon via en infrar_ød sender/mottaker 612 eller for kommunikasjon ved hjelp av en lyskilde/lysdetektor 611 som kan sende ut og detektere synlig lys.

I en foretrukket utf_ørelse av oppfinnelsen kan det første leket_øyselementet både sende og motta data, mens det andre leketøyselementet bare kan motta data.

Data kan overføres som synlig lys via en lysleder 603. Alternativt kan data overføres som infrar_ødt lys 617 og 618. Data kan være i formen av koder som indikerer en spesifikk instruksjon og tilordnede parametere som kan tolkes av mikroprosessorene 607 og/eller 614. Alternativt kan data være i formen av koder som refererer seg til et delpro-gram eller en regel lagret i lageret 616.

Inn/ut (I/O) modulene 610 og 615 kan være forbundet med elektroniske enheter (for eksempel motorer) for styring av disse. Inn/ ut modulene 610 og 615 kan også være forbundet med elektroniske sensorer slik at enhetene kan styres som respons på detekterte signaler.

I en foretrukket utførelse er fiberen 603 tilpasset slik at en del av det synlige lyset som overf_øres av denne unnslipper fra fiberen. Det er derved mulig for en bruker å se transmisjonen direkte. Brukeren kan for eksempel se når kommunikasjonen begynner og stopper.

Lyset gjennom fiberen kan overføre data med en gitt datatransmisjonsfrekvens som end-ringer i lysnivået i fiberen. Data kan overføres slik at det er mulig for brukeren å observere individuelle lysnivåendringer under en transmisjon (det er ved en egnet lav datatransmisjonsfrekvens) eller ganske enkelt ved å se hvorvidt transmisjonen er i gang (det er med en passende høy datatransmisjonsfrekvens).

Generelt er det u_ønsket at en del av lyset som skal overf_øres via fiberen unnslipper fra fiberen. Men i tilknytning til kommunikasjon mellom to leket_øyselementer er det en ønsket effekt, siden det da er mulig å observere kommunikasjonen på en svært intuitiv måte.

Det er kjent for en fagkyndig person hvordan det kan sikres at en del av lyset unnslipper fra fiberen. Det kan for eksempel gjøres ved at det innf_øres urenheter i kappen eller kledningen til fiberen eller ved at det er utført mekaniske innhakk eller m_ønstere i fiberen. Delen av lyset som skal unnslippe fra fiberen kan også styres eller kontrolleres ved å kontrollere forholdet mellom brytningsindeksen til en kjerne og indeksen til en kappe eller kledning av en lysleder.

Fig. 7 viser et flytskjema for lagringen av programtrinn. Trinn 701 tilsvarer trinn 211. Flytskjemaet viser hvordan en bruker kan lagre egne regler overført fra en ekstern enhet for f.eks. en ekstern enhet for for eksempel et annet leket_øyselement, som angitt ovenfor, eller fra en personlig datamaskin. I en utf_ørelse blir bare referanse til reglene som er lagret i leketøyselementet overført. Dette reduserer den nødvendige båndbredden for kommunikasjon mellom leket_øyselementene. Det blir i trinn 702 undersøkt hvorvidt nedlastingssignaler er mottatt fra eksterne enheter. Dersom dette er tilfellet, blir det un-ders_økt i trinn 703 hvorvidt nedlastingssignalene er gyldige. Dersom signalene ikke er gyldige (nei), spilles en lyd som indikerer en feil i trinn 704. Dersom signalene er gyldige (ja), blir det undersøkt hvorvidt signalene skal tolkes som kommandoer som skal utføres med en gang (utfør), eller hvorvidt signalene skal tolkes som kommandoer som skal lagres med tanke på en senere utførelse (spar eller "save"). Dersom kommandoene skal utføres umiddelbart, blir dette gjort i trinn 706, og programmet reduseres så til trinn

702. Dersom kommandoene skal lagres, spilles en gjenkjenningslyd i trinn 707 og kommandoen blir lagret som et programtrinn i trinn 708 i lageret 709.

Et eksempel på en kommando som skal utf_øres umiddelbart kan være at kommandoene i lageret 709 skal utføres.

I en alternativ utf_ørelse kan brukerens egne regler dannes ved å lage en kombinasjon av eksisterende regler uten å bruke en ekstern enhet.

Fig. 8 viser et blokkskjema for et første leket_øyselement som kan overføre data til et andre leket_øyselement. Leketøyselementet 801 omfatter et flertall av elektroniske innretninger for programmering av leketøyselementet slik at det kan påvirke elektroniske enheter (for eksempel motorer) som respons på signaler oppfanget fra forskjellige elektroniske sensorer (for eksempel elektriske brytere).

Leket_øyselementet kan herved bringes til å utføre sofistikerte funksjoner, slik som for eksempel hendelsesstyrt bevegelse, på betingelse av at leketøyselementet er kombinert med de elektroniske enhetene/ sensorene på en egnet måte.

Leket_øyselementet 801 omfatter en mikroprosessor 802 som er forbundet med et flertall av enheter via en kommunikasjonsbuss 803. Mikroprosessorene 802 kan motta data via kommunikasjonsbussen 803 fra to analog/digital A/D-omformere "A/D-inngang nr. 1" 105 og "A/D-inngang nr. 2" 806. A/D-omformerne kan oppfange diskrete multibitsig-naler eller enkle binære signaler. Videre er A/D omformerne tilpasset til å detektere pas-sive størrelser slik som for eksempel ohmsk motstand.

Mikroprosessoren 802 kan styre elektroniske enheter slik som for eksempel en elektrisk motor (ikke vist) via et sett av terminaler "PWM utgang nr. 1" 807 og "PWM utgang nr. 2" 808.1 en foretrukket utf_ørelse av oppfinnelsen blir de elektroniske enhetene styrt av et pulsbreddemodulert signal.

Videre kan leketøyselementet sende ut lydsignaler eller lydsekvenser ved å styre en lydgenerator 809, for eksempel en høyttaler eller en piezoelektrisk enhet.

Leketøyselementet kan sende ut lyssignaler via lyskilden "VL utgang" 801. Disse lyssignalene kan utsendes ved hjelp av lysemitterende dioder. De lysemitterende diodene kan for eksempel være tilpasset til å indikere forskjellige tilstander for leketøyselemen-tet og de elektroniske enhetene/sensorene. Lyssignalene kan videre anvendes som kom-munikasjonssignaler for andre leket_øyselementer av en korresponderende type. Lyssignalene kan for eksempel brukes til å overføre data til et annet leket_øyselement via en lysleder.

Leketøyselementet kan motta lyssignaler via lysdetektor "VL inngang "111. Disse lyssignalene kan brukes blant annet for å detektere intensiteten av lyset i rommet hvori le-ketøyselementet befinner seg. Lyssignalene kan alternativt mottas via en lysleder og re-presentere data fra et annet leketøyselement eller en personlig datamaskin. Den samme lysdetektoren kan således ha en kornmunikasjonsfunksjon via en lysleder samt tjene som en lyssensor for å detektere intensiteten av lyset i rommet hvor leketøyselementet befinner seg.

I en foretrukket utførelse er "VL inngang" 811 tilpasset til selektivt enten kommunisere via en lysleder, eller alternativt til å detektere intensiteten av lyset i rommet hvor leke-tøyselementet befinner seg.

Vis den infrarøde lysdetektoren "IR inngang/utgang" 812, kan leket_øyselementet over-føre data til andre leketøyselementer eller motta data fra andre leketøyselementer eller for eksempel en personlig datamaskin.

Mikroprosessoren 802 bruker en kommunikasjonsprotokoll for å motta eller sende data.

Fremviseren 804 og tastene "shift" (skift) 813, "run" (kjør) 814, "select" (velg) 815 og "start/interrupt" (start/ avbryt) 816 utgjør et brukergrensesnitt for å betjene/ programmere leketøyselementet. I en foretrukket utf_ørelse er fremviseren en LCD fremviser som kan vise et mangfold spesifikke ikoner eller symboler. Tilsynekomsten av symbolene på fremviseren kan styres individuelt, for eksempel kan et ikon være synlig, usynlig eller bringes til å blinke.

Ved å påvirke tastene kan leketøyselementet programmeres samtidig som fremviseren gir tilbakemelding til brukeren om programmet som blir generert eller kjørt. Dette skal beskrives mer detaljert nedenfor. Siden brukergrensesnittet omfatter et begrenset antall elementer (det er et begrenset antall ikoner og taster), sikres det at et barn som ønsker å leke med leketøyet hurtig vil lære å bruke dette.

Leketøyselementet omfatter også et lager 817 i formen av RAM og ROM. Lageret inne-holder et operativsystem "OS" 818 for styring av de grunnleggende funksjonene til mikroprosessoren, en programstyring "PS" 819 som er i stand til å styre kj_øringen av bru-kerspesifiserte programmer, et flertall av regler 820, hvor hver regel består av et flertall av spesifikke instruksjoner for mikroprosessoren, og et program 821 i RAM som bruker de spesifikke reglene.

I en foretrukket utf_ørelse er leketøyselementet basert på en såkalt enkeltbrikke (single chip) prosessor som omfatter et flertall av innganger og utganger, et lager og en mikroprosessor i en enkelt integrert krets.

I en foretrukket utf_ørelse omfatter leketøyselementet lysemitterende dioder som kan indikere rotasjonsretningen til tilkoblede motorer.