專利名稱：會寫字的玩具娃娃的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有受控于磁帶信息的臂、用于寫字的玩具娃娃，并包括作為書寫面的桌/椅組合。
先有技術公開了許多會跳舞、說話或寫字的玩具娃娃的實例。
授給Chiappe等人的美國專利3，912，694號公開了一種能夠執(zhí)行各種諸如跳舞、說話和其它動作的坐標運動的機械玩具娃娃。該玩具娃娃受控于磁帶中貯存的信號，所述磁帶至少有2條磁跡，其中一條為樂譜或其它聲頻信號，而第二條磁跡則記錄各種具有不同頻率的脈沖串。
授給Kubo的美國專利4，654，659號公開了其信號存儲于盒式磁帶中的遙控玩具，其中所述信號可輸入到用于模仿的中央處理器中，而將所有輸出編程到該玩具中去。
授給Berman等人的美國專利4，516，950號公開了適宜于遙控的會走路的玩具娃娃。
授給Brandt的美國專利4，660，033號公開了帶有預編程操作記錄器的動畫片角色，所述操作包括例如用無線電信號控制嘴的動作，而且使該動作可與預先錄制的聲頻磁跡相同步。
授給Hardigan的美國專利3，080，679號和授給Hellman的美國專利3，162，980號公開了備有帶式錄音機的玩具娃娃。
授給Riggs的美國專利972，920號和授給VonRebenau的美國專利2，895，258號和3，143，131號以及授給Shiraishi的美國專利4，127，963號代表了先有技術的書寫機器或會繪畫的玩具娃娃，其中裝備有機械裝置例如凸輪和凸輪隨動件或齒輪組使得玩具娃娃能寫字或繪畫。
授給Rosenhagen等人的美國專利4，334，221號公開了帶有玩具操作裝置的多推動裝置的多控制器，其中，利用譯碼器來操作伺服機構以推動和操縱玩具推進裝置。
這些先有技術的每一個專利公開了某種類型的控制系統(tǒng)或設備以助于跳舞的、說話的、走路的或寫字的玩具娃娃。然而，所有先有技術專利都不能提供電路簡單、可與孩子在交互作用時進行書寫的會寫字的玩具娃娃。
本發(fā)明的玩具娃娃具有用電信號控制臂來寫字的能力，該臂受控于磁帶信息并可結合提供書寫面的桌/椅組合一起操作。該臂可借助多個伺服機構動作。安裝在前臂的第一伺服系統(tǒng)提供X軸方向的運動，而安裝在肘中的第二伺服系統(tǒng)提供手臂Y軸方向的運動。第三伺服系統(tǒng)裝在玩具娃娃的肩上用以在Z軸方向抬起和放下所述手臂。
將盒式磁帶裝在立體聲放音機。在盒式帶的一個磁道上編碼有聲音信息而在另一磁道上有脈沖信息。該脈沖信息提供用于驅動所述三個伺服系統(tǒng)的編碼脈沖。初始用譯碼器芯片將這些脈沖譯碼為三個通道并送至相應各伺服系統(tǒng)。
最好用互鎖滑動機構使玩具娃娃坐在桌/椅上，該機構將該娃娃鎖定在位置上并為玩具娃娃的書寫臂定向。由該桌/椅提供該玩具娃娃精確的書寫面。電子線路可裝在桌/椅下或玩具娃娃身體內部。


圖1為展示坐在桌/椅書寫位置上持有記錄筆的本發(fā)明的玩具娃娃的透視圖;
圖2為該系統(tǒng)的框圖;
圖3為伺服放大器的原理圖;
圖4為編碼系統(tǒng)的框圖;
圖5為置于會寫字玩具娃娃肩上的楔形伺服機構的圖;
圖6為書寫臂的透視圖;
圖7為書寫臂中伺服系統(tǒng)的視圖;
圖8和圖9為伺服系統(tǒng)的截面圖;以及圖10和圖11為肩部伺服系統(tǒng)另一實施例的蝸輪傳動裝置的截面視圖。
現(xiàn)在參考說明坐在桌/椅12上的玩具娃娃10以及電子線路的圖1和圖2?？烧J為圖中該位置為書寫位置。顯然，可將寫字玩具娃娃10從桌/椅上移去，讓小孩懷抱該玩具娃娃10或玩帶有該游戲娃娃10的其它適宜兒童玩的游戲。
按本發(fā)明最佳實施例來構造和操作寫字玩具娃娃10。該玩具娃娃包含身體部分14、頭部16和適合身體的覆蓋物18。身體部分14通常由模壓塑料做成并且在最佳實施例中該身體部分14是中空的，可接納磁帶放音機20及下文將描述的控制系統(tǒng)22。可以理解，可將適合的安裝裝置固定地裝在玩具娃娃10的身體腔14內使得控制系統(tǒng)22能夾持磁帶放音機20。另一方案可將該控制裝置22安裝并夾持在桌/椅12組合之下。
位于玩具娃娃10的身體部分14的控制系統(tǒng)22包括磁帶放音機20，該放音機為多磁跡磁帶錄音機并通常是現(xiàn)有的類型。放音機20能夠同時重放若干磁跡?？刂葡到y(tǒng)22包括適合的電源24，例如電池組，將3伏特的電壓供給磁帶放音機20，而對控制系統(tǒng)的其余部分供給6伏特電壓。
通斷開關26也安裝在控制匣上。當小孩厭倦收聽所錄信息時，小孩可將旋鈕26撥到斷的位置從而關掉磁帶放音機20。在該位置，將所有電源斷開。該通/斷開關26也可受控于編碼數(shù)據(jù)，使得例如，玩具娃娃10可繪制圖畫?，F(xiàn)在，控制數(shù)據(jù)會關閉該系統(tǒng)，以便讓小孩給圖畫上色。當小孩想繼續(xù)時，該小孩只要將旋鈕26撥到接通位置。
控制系統(tǒng)22包含用來將電池電壓與已知電壓基準進行比較的電路28。當電池電壓降至由電壓基準所設定的電壓以下時，發(fā)光二極管(LED)30導通。該指示裝置30允許在電池完全無效之前更換所述電池。LED30用來指示低的電池電壓。
控制系統(tǒng)22還包含為便于將各盒式磁帶放入和取出而打開的便門32。
該便門32便得小孩和/或成人可通過簡單地從玩具娃娃10中取出盒式磁帶并用其中存儲有其它編碼信息的新帶來取代老帶從而改變編碼信息。
可使用編碼器34對每一個盒帶進行編碼，例如，舉例來說用標準編碼技術，參考圖4將對該編碼器作進一步說明。由于該編碼技術相當簡單，打算可由父母或教師對該磁帶進行編碼從而可通過與書寫玩具娃娃10的交互作用而教會小孩多種不同的語言，數(shù)學表達式甚至盲文。當然，當玩具娃娃10書寫盲文時，必須有合適的凹凸紙用作標記。
揚聲器36與磁帶放音機20相連，并安裝在控制系統(tǒng)22中以產生玩具娃娃10的聲音和聲響。
玩具娃娃10包括帶有相適應的手42、44的兩個手臂38、40。貫穿右臂40放置有若干伺服系統(tǒng)，所述右臂40有為握持書寫筆46而構成的右手44。類似地制作和造型左臂38和左手42以握持紙張或便低箋48。當然，也可將該系統(tǒng)反置而形成左手握筆的玩具娃娃，如果希望如此的話。
記錄筆46可以是例如鉛筆、蠟筆、圓珠筆或類似物，而紙箋48可簡單地為一刀紙或單張紙，如圖1中所示。
如圖2所示，借助于多個伺服系統(tǒng)50、52、54來操縱玩具娃娃的右臂。伺服系統(tǒng)與支架部件脫開。第一伺服系統(tǒng)50置于玩具娃娃的右前臂。第一伺服系統(tǒng)50使得手44可以X軸方向移動，或另一方案是，相對于紙48，可控制記錄筆46在紙張上從左到右或從右到左的移動。
第二伺服系統(tǒng)52置于右臂40的肘中并以Y軸方向進行操作。伺服系統(tǒng)52使得記錄筆46在紙48上從頂?shù)降谆驈牡椎巾斠苿印?br> 置于肩部的第三伺服系統(tǒng)54使得手臂40按Z方向移動，使得記錄筆46能相對于紙48上提或落下。盡管該肩部伺服系統(tǒng)54可與另兩伺服系統(tǒng)50、52是相同的，但也可使用楔形伺服系統(tǒng)，并參考圖5將對該楔形伺服裝置55作進一步說明。
參考圖2、3和4，示出了會寫字玩具娃娃10的電子線路的基本結構。
參考系統(tǒng)22的原理圖即圖2，由電源24供電源給系統(tǒng)22，其中將3伏電源供給立體聲磁帶放音機20，將6伏電源供給解碼裝置56。
最初，將空白的多磁跡磁帶58置于編碼裝置34中，用表示臂40待移動的X、Y、Z軸方向的數(shù)據(jù)對磁帶58進行編碼。也可在相應磁跡上錄以適當?shù)穆曇舸袍E。編碼器芯片34為由OKiElectric制造、型號為L93620OKIJapan7604的標準四通道芯片。
為運行所述裝置，將編碼后的盒帶58通過置于控制系統(tǒng)22中的盒門32放入盒式放音機20。包含聲頻和相應數(shù)字數(shù)據(jù)的多磁跡磁帶58開始重放。借助于音頻線60將音頻信號部分供給揚聲器36，借助于數(shù)據(jù)線62將相應數(shù)字數(shù)據(jù)送到譯碼器芯片56。
譯碼器芯片56是具有4通道輸出的標準16雙列直插式芯片。該譯碼器芯片56由OKiElectric制造，型號為L9630KIJapan6901。將脈沖供給譯碼器芯片56，然后，由譯碼器芯片56將該脈沖分解為三個獨立的脈沖信息，并依次將它們磅到相應伺服系統(tǒng)。
在最佳實施例中，譯碼芯片與伺服系統(tǒng)50、52、54連接如下。通道1為空白并未加以使用。通道2通過線66與肘伺服系統(tǒng)52相連接，通道3通過線68與肩部伺服系統(tǒng)54相連接，以及通道4借助于線路64與前臂伺服系統(tǒng)50相連接。以相反極性設置通道2，3和4。該相反極性提供了用于模仿書寫動作的拉力和壓力。
現(xiàn)在具體地參考圖3，即伺服系統(tǒng)的原理圖。線64，66或68在輸入端70與通道相連，并將脈沖信息傳送到相應的伺服系統(tǒng)50、52或54。一旦接收到脈沖信息，將每個伺服系統(tǒng)中的電位計72設置成與動作范圍相應的動作位置。例如，負6伏指出紙X軸方向的左邊界而正6伏指出紙X軸方向的右邊界。對Y軸方向來說，負6伏指出紙張底部而正6伏指出紙的頂部。對Z軸方向來說，負6伏指出該臂與紙接觸而正6伏指出該臂離開紙張。軸的角度位移仿真小孩書寫或繪畫時小孩手臂的位置。通常用74表示的電動機是帶有齒輪減速裝置的標準三相DC電動機、以增加扭矩輸出。
參考圖5，該圖說明肩部伺服系統(tǒng)54機械部分的另一實施例?？梢岳斫?，在最佳實施例中三個愉快50、52和54是相似的。除了肩部伺服系統(tǒng)可設想具有楔形切口25，該切口可參考圖5對其加以描述。也可理解，蝸輪傳動裝置76可用來代替按圖10所示出的伺服裝置。這兩種裝置功能相同，差異只是可將蝸輪傳動裝置裝在肩部之外。
肩部伺服系統(tǒng)54可包含一獨特的伺服系統(tǒng)裝置迫使臂40下降到書寫位置。將壓力加在玩具娃娃10的臂40上而無須使用附加重量，并且該楔形伺服裝置55可消除大多數(shù)可能由噪聲或其它干擾引起的抖動。在伺服輪55中制造小角度的楔形78。實際上這使得無需臂的安裝件。然而，這已足以將臂40充分地抬起，并以相反方向施加幾克的力以減弱初始運動。將書寫位置的伺服輪55推向左樞軸80并產生向下的力。
現(xiàn)參考說明臂40機械方面的圖6-11來說明書寫臂40。
前臂伺服系統(tǒng)50裝在主要部件82和次要部件84中，兩個部件都具可提供實質性的可與第三部件80相配合的支承面的結構。數(shù)字90通常表示現(xiàn)有的一般已知與支架部件脫開的伺服裝置所需部件。數(shù)字92表示其上裝有齒輪和電動機現(xiàn)有伺服裝置的中間截面。數(shù)字94為一圓盤，當將之與外面“O”形環(huán)96結合時可由于摩擦提供所需要的離合動作。電位計72用來判定沿相應軸的角度位移。
因此，在操作中不希望在紙箋上寫出標記的時間段內，將臂40抬起可將記錄筆46從紙箋上抬起。例如，如待寫表達式由分開字母或多于一個單字組成，提升臂40將記錄筆46從低箋上抬起以形成各字字母間的空隙。類似地，在諸如“i”的點操作，或“t”的交叉，或在諸如“2+2＝4”的數(shù)學表達式的元素之間產生間隙等等場合下，可將記錄筆46從紙箋48提起。
顯然，從前面描述中可見，涉及繪畫、書寫或其它記錄筆46的動作的玩具娃娃10的教育方面的作用僅受限于編碼信息?？蓪㈦娮泳€路和機械部分設置為模擬的脈沖信息。
所以，將會理解，本發(fā)明的以上描述容許有各種變型、變化和修改，并準備將它們都綜合在所附權利要求書等效的意義和范圍之內。
權利要求
1.一種會寫字的玩具娃娃，它具有身體部分、安裝在所述身體部分頂端的頭、從所述身體部分底部伸出的兩條腿、以及與所述身體部分相連的兩條臂，其特征在于所述臂包括兩只手，其中一只手構造成可用來握持記錄筆，所述會寫字玩具娃娃包括安裝在至少一條所述臂中靠近所述記錄筆，用來沿X軸方向移動所述記錄筆的前臂動作控制系統(tǒng)，安裝在至少一條所述臂中、靠近所述身體部分，用來沿Z方向軸移動所述記錄筆的肩部動作控制系統(tǒng)，安裝在至少一條所述臂中、所述前臂和肩部運動控制系統(tǒng)之間，用來沿Y方向的軸移動所述記錄筆的肘動作控制系統(tǒng)。
2.一種會寫字的玩具娃娃，它具有身體部分、安裝在所述身體部分頂端的頭、從所述身體部分底部伸出的兩條腿、以及與所述身體部分相連的兩條臂，其特征在于所述臂包括兩只手，其中一只手構造成可用來握持記錄筆，所述會寫字玩具娃娃包含安裝在至少一條所述臂中、靠近所述記錄筆，用來沿X軸方向移動所述記錄筆的前臂動作控制系統(tǒng)，安裝在至少一條所述臂中、靠近所述身體部分，用來沿Z方向軸移動所述記錄筆的肩部動作控制系統(tǒng)，安裝在至少一條所述臂中、所述前臂和肩部運動控制系統(tǒng)之間，用來沿Y方向的軸移動所述記錄筆的肘動作控制系統(tǒng)，以及與各個所述動作控制系統(tǒng)相連的、用于給各個所述動作控制系統(tǒng)提供控制信號的控制裝置，所述控制信號用來對各個軸向的所述動作控制系統(tǒng)的動作進行控制。
3.如權利要求2的會寫字的玩具娃娃，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括用于接收所述控制信號并將所述譯碼后信號提供給所述各動作控制裝置的譯碼裝置。
4.如權利要求3的會寫字的玩具娃娃，其特征在于包含有用于重放其上面具有編碼的控制信息的盒式磁帶的多磁跡磁帶放音機，其中所述控制信息包含聲頻信息和數(shù)字信息，這樣可將所述數(shù)字信息作為控制信息發(fā)送到所述譯碼裝置，用于接收所述聲頻信息供所述控制信號發(fā)音用的揚聲器裝置，以及用于將電源供給所述磁帶放音機和所述譯碼裝置的電源裝置。
5.如權利要求3的會寫字的玩具娃娃，其特征在于所述動作控制系統(tǒng)為伺服機構。
6.如權利要求2的會寫字的玩具娃娃，其特征在于，所述肩部動作控制系統(tǒng)包括帶有用來消除由噪音引起的抖動的小楔形切口的伺服輪。
7.如權利要求2的會寫字的玩具娃娃，其特征在于，至少一個所述動作控制系統(tǒng)為蝸輪傳動裝置。
8.一種會寫字的玩具娃娃，它具有身體部分、安裝在所述身體部分頂端的頭、從所述身體部分底部伸出的兩條腿、以及與所述身體部分相連的兩條臂，其特征在于所述臂包括兩只手，其中一只手構造成可用來握持記錄筆，所述會寫字玩具娃娃包括安裝在至少一條所述臂中、靠近所述記錄筆，用來沿X軸方向移動所述記錄筆的前臂動作控制系統(tǒng)，安裝在至少一條所述臂中、靠近所述身體部分，用來沿Z方向軸移動所述記錄筆的肩部動作控制系統(tǒng)，安裝在至少一條所述臂中、所述前臂和肩部運動控制系統(tǒng)之間，用來沿Y方向的軸移動所述記錄筆的肘動作控制系統(tǒng)，與各個所述動作控制系統(tǒng)相連的、用于給各個所述動作控制系統(tǒng)提供控制信號的控制裝置，所述控制信號用來對各個軸向的所述動作控制系統(tǒng)的動作進行控制，以及與所述控制裝置和各個所述伺服控制系統(tǒng)連接，用來對控制信號譯碼并將譯碼后信號送至相應伺服控制系統(tǒng)的譯碼器裝置。
9.如權利要求8的會寫字的玩具娃娃，其特征在于每個所述伺服控制裝置包括用于調整特定軸方向上相對運動的控制信號的電位計，與所述電位計相連，用于對控制信號進行放大的放大器，以及與所述放大器相連，用來接收放大后的信號并根據(jù)所接收到信號移動臂的直流電動機。
10.如權利要求9的會寫字的玩具娃娃，其特征在于所述直流電動機與蝸輪傳動裝置相連以產生動作。
全文摘要
一種會寫字的玩具娃娃，它具有身體部分及在其頂部的頭、在其底部伸出的兩條腿、以及與身體部分相連的兩條臂。所述臂包括兩只手，其中一只用以握持記錄筆。該玩具娃娃包括沿X軸方向移動記錄筆的前臂動作控制系統(tǒng)、沿Z軸方向移動記錄筆的肩部動作控制系統(tǒng)以及沿Y軸方向移動記錄筆的肘動作控制系統(tǒng)。該玩具娃娃還帶有與各動作控制系統(tǒng)相連的控制裝置以提供各軸向動作的控制信號。該玩具娃娃能夠教簡單的算術以及講故事和繪畫。
文檔編號A63H13/15GK1044767SQ9010067
公開日1990年8月22日 申請日期1990年2月9日 優(yōu)先權日1989年2月9日
發(fā)明者亨利·A·加芬克爾 申請人:亨利·A·加芬克爾