專利名稱：交互式模塊系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可照明系統(tǒng)，更具體地，涉及與用戶互動的交互式模塊系統(tǒng)。
背景技術：
今天有許多利用感官刺激源(諸如聲音和燈光)來娛樂用戶和與用戶互動的、許多不同的可照明的文娛和娛樂系統(tǒng)正在使用。這樣的系統(tǒng)的例子是在娛樂綜合設備中出現(xiàn)的、照亮的跳舞地板或視頻游戲系統(tǒng)。不幸地，在娛樂綜合設備中出現(xiàn)的這些娛樂和文娛系統(tǒng)具有固定的尺寸體積。因此，這些娛樂系統(tǒng)的安裝和拆卸是麻煩的和花費的。
另外，傳統(tǒng)的娛樂或文娛系統(tǒng)在與用戶互動的能力方面是有限的。例如，典型的照亮的跳舞地板，即使有的話，也只提供非常少的、與用戶的互動。跳舞地板提供由唱盤操作者或照明操作個人控制的、或與聲音輸出協(xié)調(diào)的預置的視覺輸出。
而且，由各個制造商，諸如Microsoft，Sega，Sony等等，當前可提供的視頻游戲系統(tǒng)在它們與用戶互動的能力方面也是有限的。例如，用戶的數(shù)目是有限的，每個用戶必須使用手持控制器來與視頻游戲系統(tǒng)互動。
雖然在娛樂綜合設備中的文娛與娛樂系統(tǒng)比起照亮的跳舞地板有更多的互動，但它們依賴于在地板部分中的壓力傳感器來感知和跟蹤用戶。這樣，傳統(tǒng)的文娛和娛樂系統(tǒng)在用戶走到地板部分的另一段時，易對用戶起反應，以及不能檢測用戶向哪個方向行進以及用戶沿哪個方向多快地行進。而且，在娛樂綜合設備中典型地出現(xiàn)的文娛與娛樂系統(tǒng)具有有限的尺寸，這對于可與系統(tǒng)互動的用戶的數(shù)目設置很大的限制。結果，當用戶、用戶的一部分、或?qū)嶋H的物體在地板上移動或定位時，傳統(tǒng)的文娛與娛樂系統(tǒng)缺乏確定它們可能的將來位置的能力。
發(fā)明概要本發(fā)明通過提供一種可適配于物理位置的模塊式系統(tǒng)而解決上述的限制，以及提供用于使該系統(tǒng)即使在用戶沒有站在系統(tǒng)的模塊式地板元件上時也能感知和跟蹤用戶或物理物品(physical object)的方法。本發(fā)明提供交互式模塊式系統(tǒng)，它包括感知和預測用戶移動的方向的能力而不需要在系統(tǒng)的模塊式地板單元中有壓力類的傳感器。另外，本發(fā)明由于多個模塊式可照明組件，允許系統(tǒng)從第一物理位置重新定位第二物理位置，而不需要修正任意一個物理位置。
按照本發(fā)明的一個實施例，提供了用于娛樂一個或多個用戶的系統(tǒng)，使得一個物理物品能夠發(fā)送數(shù)據(jù)到系統(tǒng)的一部分或接收來自系統(tǒng)的一部分的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)也提供用于控制系統(tǒng)的運行的電子裝置。可照明的系統(tǒng)的運行部分地基于由物理物品發(fā)送的數(shù)據(jù)。而且，提供了模塊式可照明組件，它可與電子裝置和物理物品通信。模塊式可照明組件把由物理物品發(fā)送的數(shù)據(jù)提供給電子裝置，以及對于由電子裝置為一個或多個用戶的娛樂所提供的數(shù)據(jù)作出應答。
上述的方法允許系統(tǒng)以最小的時間量和花費從第一物理位置移到第二物理位置。而且，這允許系統(tǒng)適配于各種尺寸和形狀的多個物理位置。例如，系統(tǒng)可被配置成用作為健身俱樂部中的有氧運動系統(tǒng)或作為夜總會中的跳舞地板或作為覆蓋體育場的整個場地部分的游戲系統(tǒng)。這樣，系統(tǒng)可配置成多個不同的形狀和尺寸。而且，物理物品典型地與用戶相關聯(lián)，因此允許系統(tǒng)識別和跟蹤每個用戶而不需要用戶在系統(tǒng)的地板單元上走步。結果，系統(tǒng)能夠以積極的方式起作用，感知每個用戶和每個物理物品位于系統(tǒng)的何處，反過來，系統(tǒng)能夠預測特定的用戶的將來的位置，以及與所選擇的用戶互動，以提供被提升的娛樂環(huán)境。
按照本發(fā)明的另一個方面，執(zhí)行一種用于娛樂個人的方法。該方法包括以無線方式接收來自物理物品的數(shù)據(jù)以確定物理物品的位置的步驟。最后，根據(jù)物理物品的位置照明一個或多個照明源。該一個或多個照明源的照明可以部分地基于物理物品的位置和部分地基于被提供的娛樂的方案或類型。
上述的方法使利用物理物品，諸如球、球拍或其他類似體育用品來娛樂用戶的的娛樂系統(tǒng)獲益。該方法允許一個或多個照明源根據(jù)物理物品的當前的位置、物理物品的預測的將來的位置或二者進行照明。因此，當物理物品經(jīng)過時，照明源可以形成燈光的痕跡或可以形成向用戶表示物理物品行進的方向的光的路徑。例如，如果有人投擲或擊打包含物理物品的球，則一個或多個照明源可以以各種彩色和強度發(fā)光，以表示物理物品的軌跡。這樣，照明源可以響應于物理物品的當前的位置或預測的位置以多種方式被控制和被照明。這樣，個人具有更緊密地與娛樂系統(tǒng)互動的能力，以增強他們的總的娛樂經(jīng)驗。
在本發(fā)明的再一個實施例中，提供了運動換能器，它提供對物理刺激源的響應，該響應表示運動換能器當前速度。運動換能器包括感知物理刺激源的傳感器電路和控制傳感器的運行的控制電路，控制電路能夠與電子裝置通信，以便把傳感器響應傳送到物理刺激源。
上述的本發(fā)明使得能夠與用戶互動的文娛或娛樂系統(tǒng)獲益。運動換能器可以是可附著到用戶的物理物品，或被合并到結合文娛或娛樂系統(tǒng)一起使用的多種物品。適合于與系統(tǒng)一起使用的物品的例子包括球鞋、衣服、或運動物品。結果，文娛或娛樂系統(tǒng)可被增強從而基于個人地跟蹤一個或多個用戶或一個或多個物品。因此，增強的文娛或娛樂系統(tǒng)可以檢測每個用戶或每個物品的當前的位置，而不需要壓力傳感器。而且，增強的系統(tǒng)可以預測每個用戶或物品的將來的位置，以提供加強用戶的娛樂環(huán)境的文娛或娛樂系統(tǒng)。
按照本發(fā)明的又一個實施例，提供了用于控制能夠給人提供感官刺激的物理物品的運行的方法。物理物品以無線方式與電子裝置通信。從物理物品發(fā)送第一數(shù)據(jù)組到電子裝置。第一數(shù)據(jù)組表示物理物品在三個軸(例如X-軸、Y-軸、和Z-軸)中的至少一個軸上的加速度數(shù)值。最后，電子裝置發(fā)送第二數(shù)據(jù)組到物理物品。第二數(shù)據(jù)組把使得物理物品能夠生成給人們提供感官刺激的輸出的指令提供給物理物品。在第二數(shù)據(jù)組中的數(shù)據(jù)部分地基于在第一數(shù)據(jù)組中發(fā)送的數(shù)據(jù)，以便給人提供感官刺激。任選地，物理物品能夠檢測它自己的位置和發(fā)送表示物理物品的位置的數(shù)據(jù)。
上述的方法允許文娛或娛樂系統(tǒng)以無線的方式與物理物品互動，以便給用戶提供與系統(tǒng)互動的增強的感知。該方法允許用戶感知感官刺激(諸如音頻、視覺、或振動刺激源)，使得用戶與系統(tǒng)的互動最大化。這樣，系統(tǒng)可以在標記的游戲中隨機地選擇各種用戶，給所選擇的用戶分配標簽“it(它)”。
在本發(fā)明的又一個實施例中，提供了用于給人提供感官刺激源的設備。設備包括能夠生成感官刺激源的電子組件。電子組件與一個或多個電子裝置通信，以控制生成感官刺激源。而且，電子組件能夠支持一個個人的重量，以允許該個人踩踏在電子組件上或離開電子組件。
附圖簡述下面相對于以下的附圖描述本發(fā)明的說明性實施例。


圖1顯示適合于實踐本發(fā)明的說明性實施例的系統(tǒng)的方框圖。
圖2顯示適合于產(chǎn)生本發(fā)明的說明性實施例的系統(tǒng)的示例性結構。
圖3顯示說明對于實踐本發(fā)明的說明性實施例所采取的步驟的流程圖。
圖4顯示適合于實踐本發(fā)明的說明性實施例的可照明的組件的方框圖。
圖5顯示適合于實踐本發(fā)明的說明性實施例的可照明的組件的方框圖。
圖6是適合于與圖4或5顯示的可照明的組件一起使用的方框圖。
圖7是適合于與圖4或5顯示的可照明的組件一起使用的像素的方框圖。
圖8是適合于與圖4或5顯示的可照明的組件一起使用的接收機的方框圖。
圖9是適合于與圖4或5顯示的可照明的組件一起使用的揚聲器的方框圖。
圖10是適合于與圖4或5顯示的可照明的組件一起使用的壓力敏感元件的方框圖。
圖11是適合于實踐本發(fā)明的說明性實施例的物理物品的方框圖。
圖12是說明對于與適用于實踐本發(fā)明的說明性實施例的物理物品通信所采取的步驟的流程圖。
圖13是適合于與圖11所示的物理物品一起使用的控制器的方框圖。
圖14是適合于與圖11所示的控制器一起使用的第一接口電路的方框圖。
圖15是適合于與圖11所示的控制器一起使用的第二接口電路的方框圖。
圖16是圖4所示的可照明的組件的分解圖。
圖17是圖16所示的可照明的組件的頂部的底視圖。
圖18是與圖16所示的可照明的組件一起使用的像素外殼的側視圖。
圖19是與圖16所示的可照明的組件的像素外殼一起使用的反射單元的透視圖。
圖20是圖16所示的可照明的組件的中部的底視圖。
圖21A是在物理物品上的發(fā)射機的方框圖。
圖21B是在模塊式可照明組件上的接收機形成的圖案的方框圖，該接收機正在水平面向模塊式可照明組件地接收來自圖21A所示的發(fā)射機的信號。
圖22是由本發(fā)明的說明性實施例采用的、確定物理物品相對于模塊式可照明組件的位置和方向的步驟序列的流程圖。
詳細描述本發(fā)明的說明性實施例提供交互式模塊系統(tǒng)，它通過以無線方式與用戶通信而與用戶互動?；谂c用戶通信的系統(tǒng)生成一個或多個輸出，用于與用戶的附加互動。具體地，交互式模塊系統(tǒng)檢測和跟蹤每個用戶或作為不同的實體的物理物品，以允許系統(tǒng)與每個用戶個別地互動和娛樂每個用戶。這樣，系統(tǒng)利用多個變量(諸如特定的用戶的用戶資料、每個用戶的當前的位置、每個用戶的可能的將來的位置、正在進行的娛樂事件或游戲的類型等等)來生成一個或多個效果以便與一個或多個用戶互動。由系統(tǒng)生成的效果典型地影響一個或多個人的感覺，以便與每個用戶互動。
在說明性實施例中，交互式模塊系統(tǒng)包括與至少一個每個用戶有關的物理物品和一個或多個耦合的模塊式可照明組件，以形成一個娛樂面(entertainment surface)。每個物理物品與該一個或多個模塊式可照明組件的至少一部分通信。物理物品和模塊式可照明組件能夠提供加強至少一個用戶實際感覺的輸出。
按照一個實施例，本發(fā)明對于在用于提供有氧鍛煉的健身俱樂部環(huán)境中的使用是有吸引力的。本發(fā)明的系統(tǒng)適配于結合與每個用戶有關的多種物理物品一起運行。物理物品互相獨立地運行，以及允許系統(tǒng)確定每個用戶的當前的位置和每個用戶的可能的將來的位置。這樣，系統(tǒng)能夠與每個用戶基于個人地互動。為了與每個用戶互動，系統(tǒng)典型地通過生成能夠刺激或加強用戶的其中一個感覺的輸出信號而提供反饋給每個用戶。典型的輸出信號包括音頻輸出、視覺輸出、振動輸出或任何其他適當?shù)摹⒛軌蚣訌娪脩舻钠渲幸粋€感覺的輸出信號。這樣，娛樂系統(tǒng)能夠通過各種輸出信號的生成指揮用戶的運動而提供有氧鍛煉。而且，本發(fā)明的系統(tǒng)適合于在其他場所使用，例如舞臺地板或用作為舞臺照明、跳舞地板、墻壁或天花板顯示、其他健身俱樂部活動，諸如涉及到球和球拍的一種或多種運動，例如，網(wǎng)球、板球或不需要球拍的運動，諸如籃球或排球，或其他類似的場所。
圖1顯示適合于實踐本發(fā)明的說明性實施例的、示例性交互式模塊系統(tǒng)10的方框圖。按照說明性實施例，物理物品12與模塊式可照明組件14通信，以允許交互式模塊系統(tǒng)10確定物理物品12相對于模塊式可照明組件14的當前的位置。模塊式可照明組件14也與電子裝置16通信，給電子裝置16提供從物理物品12接收的數(shù)據(jù)。從物理物品12接收的數(shù)據(jù)允許電子裝置16識別和確定物理物品12的位置和控制模塊式可照明組件14的運行。電子裝置16包括一個或多個處理器(未示出)，用來處理從物理物品12接收的數(shù)據(jù)和控制交互式模塊系統(tǒng)10的運行。適合于與交互式模塊系統(tǒng)10一起使用的電子裝置包括但不限于個人計算機、工作站、個人數(shù)字助理(PDA)或能夠以規(guī)定的方式響應于一個或多個指令的、任何其他電子裝置。本領域技術人員將會看到，交互式模塊系統(tǒng)10可包括一個以上的模塊式可照明組件14、一個以上的物理物品12和一個以上的電子裝置16和一個以上的通信模塊18，如在下面更詳細地討論的。
在模塊式可照明組件14與電子裝置16之間的通信鏈路典型地被配置為總線拓撲，以及可以遵守可應用的以太網(wǎng)標準，例如，10Base-2、10 Base-T、或100 Base-T標準。本領域技術人員將會看到，在模塊式可照明組件14與電子裝置16之間的通信鏈路也可被配置成星形拓撲、環(huán)形拓撲、樹形拓撲、或網(wǎng)形拓撲。另外，本領域技術人員將會看到，也可以采用遵守其他局域網(wǎng)標準和協(xié)議的通信鏈路，諸如令牌總線網(wǎng)絡、令牌環(huán)狀網(wǎng)絡、蘋果令牌網(wǎng)絡或包括定制的網(wǎng)絡的任何其他適用的網(wǎng)絡。無論如何，本領域技術人員將會看到，在模塊式可照明組件14與電子裝置16之間的通信鏈路可以是適用于在無線網(wǎng)，諸如可兼容Wi-Fi的網(wǎng)絡或可兼容藍牙的網(wǎng)絡或其他類似的無線網(wǎng)中使用的無線鏈路。
電子裝置16以無線方式經(jīng)由通信模塊18與物理物品12通信，使得物理物品12生成能夠提供反饋給與物理物品有關的用戶的輸出。通信模塊18通過使用有線通信鏈路，例如同軸電纜、光纖光纜、雙絞線或其他適當?shù)挠芯€通信鏈路，與電子裝置16通信。無論如何，通信模塊18以無線方式與電子裝置16通信。通信模塊18提供對于從電子裝置16以無線方式發(fā)送數(shù)據(jù)到物理物品12所必須的裝置。無論如何，物理物品12能夠通過使用能量導體，諸如一個或多個光纖、同軸電纜、三軸電纜、雙絞線、可彎曲印刷電纜、單條線或其他類似的能量導體，以有線方式電子裝置16或與模塊式可照明組件14通信，或與二者通信。
運行時，通信模塊18通過使用載有來自電子裝置16的一個或多個分組的射頻(RF)信號，與物理物品12通信。RF數(shù)據(jù)分組的每個具有識別該分組打算用于的物理物品12的唯一識別數(shù)值。物理物品12收聽具有它的唯一識別數(shù)值的數(shù)據(jù)分組，以及接收每個這樣的分組。本領域技術人員將會看到，其他的無線格式，諸如碼分多址(CDMA)、時分多址(TDMA)藍牙技術和按照IEEE 802.11b的無線保真度，也是用于交互式模塊系統(tǒng)10的適當?shù)臒o線格式。而且，本領域技術人員將會看到，通信模塊18可被合并到電子裝置16，例如作為無線調(diào)制解調(diào)器或作為能夠運行藍牙的裝置。而且，本領域技術人員將會看到，由交互式模塊系統(tǒng)10利用的各種無線通信可以是在一個或多個頻率范圍，諸如射頻范圍、紅外范圍、和超聲范圍，或看到由交互式模塊系統(tǒng)10利用的無線通信包括磁場。
任選地，模塊式可照明組件14可被配置成以無線方式發(fā)送數(shù)據(jù)到每個物理物品12。以這種方式，模塊式可照明組件14能夠發(fā)送數(shù)據(jù)，諸如指令、控制信號或其他類似的數(shù)據(jù)到每個物理物品12。這樣，模塊式可照明組件14能夠發(fā)送數(shù)據(jù)到物理物品12而不必首先把數(shù)據(jù)傳送到用于經(jīng)由通信模塊18發(fā)送到物理物品12的電子裝置16。
典型地，每個用戶被指定一個物理物品12。另外，物理物品12適合于合并到與文娛或娛樂系統(tǒng)10一起使用的一個或多個物品。適當?shù)奈锲钒?，但不限于，球鞋，球，球拍和在文娛、娛樂、鍛煉和體育中使用的其他類似的物品。這樣，物理物品12到選擇的物品的合并允許交互式模塊系統(tǒng)10添加與用戶互動的附加層次，以增強用戶的總的娛樂體驗。
在運行時，模塊式可照明組件14、電子裝置16和物理物品12通過使用數(shù)據(jù)分組和數(shù)據(jù)幀互相通信。數(shù)據(jù)分組在模塊式可照明組件14與電子裝置16之間傳送，它們遵守可應用的以太網(wǎng)標準或其他適當?shù)膮f(xié)議，諸如RS-485，RS-422，或RS-232。數(shù)據(jù)幀通過使用與紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(IrDA)建立的標準兼容的或與一個或多個其他紅外通信協(xié)議兼容的紅外通信，在物理物品12與模塊式可照明組件14之間傳送。下面參照圖3更詳細地討論交互式模塊系統(tǒng)10的運行。
圖2顯示適交互式模塊系統(tǒng)10的示例性結構。如圖2所示，交互式模塊系統(tǒng)10不僅僅是連續(xù)可配置的，這樣，多個模塊式可照明組件14A到14D被耦合成形成連續(xù)的或接近于連續(xù)的平臺，地板或地板的一部分的形式，或被耦合成覆蓋所有的或一部分天花板，或一個或多個墻壁或二者的形式。例如，模塊式可照明組件14A鄰接模塊式可照明組件14B、模塊式可照明組件14C和模塊式可照明組件14D。另外，交互式模塊系統(tǒng)10能夠娛樂多個用戶，用戶的數(shù)目典型地只限于互相耦合在一起的模塊式可照明組件14的數(shù)目。本領域技術人員將會看到，交互式模塊系統(tǒng)10除了用模塊式可照明組件14覆蓋房間的地板以外，可以把多個模塊式可照明組件14放置在房間的墻壁部分和房間的天花板部分。無論如何，本領域技術人員還將會看到，交互式模塊系統(tǒng)10可以把多個模塊式可照明組件14放置在房間的地板部分和把可呈現(xiàn)由交互式模塊系統(tǒng)10提供的圖像的、一個或多個其它顯示裝置放置在房間中。這樣，其他顯示裝置可以形成一個或多個墻壁，或部分墻壁可以把模塊式可照明組件14周圍的一個或多個圖像呈現(xiàn)在房間的地板上，而同時房間的地板部分的模塊式可照明組件14跟蹤一個或多個用戶或物理物品。每個模塊式可照明組件14A到14D包括在它的每個面的部分上或在模塊式可照明組件的單個面的部分上的多個連接器(未示出)，它們允許每個模塊式可照明組件傳送控制信號、數(shù)據(jù)信號和功率信號到每個鄰接的模塊式可照明組件14。
另外，每個模塊式可照明組件14包括唯一的序列號或識別號。這樣，唯一的識別號允許電子裝置16和物理物品12任選地選擇或識別在一個或多個模塊式可照明組件14A-14D中的哪些與其通信。本領域技術人員將會看到，交互式模塊系統(tǒng)10可被配置成使得多個模塊式可照明組件形成在地板、墻壁、天花板或它們的組合上的各種形狀或圖案。而且，交互式模塊系統(tǒng)10可被配置成一組或多組模塊式可照明組件，以使得第一組模塊式可照明組件不與第二組模塊式可照明組件鄰接。
圖3顯示為實踐本發(fā)明的說明性實施例采取的步驟。在把模塊式可照明組件14物理地耦合到電子裝置16和給模塊式可照明組件14、電子裝置16、物理物品12(和如有必要，則還包括通信模塊18)加電源后，交互式模塊系統(tǒng)10開始初始化。在初始化期間，電子裝置16、模塊式可照明組件14和物理物品12中的每個執(zhí)行一個或多個自診斷例程。在被選擇來允許整個交互式模塊系統(tǒng)10加電源和執(zhí)行一個或多個自診斷例程的一段時間間隔后，電子裝置16建立與模塊式可照明組件14和物理物品12的通信，以確定每個部件的工作狀態(tài)和建立每個部件的識別號(步驟20)。
一旦電子裝置16識別在電子系統(tǒng)10中的每個模塊式可照明組件14和物理物品12，電子裝置16就輪詢選擇的模塊式可照明組件14，以識別所有的鄰接的模塊式可照明組件，例如模塊式可照明組件14A-14D(步驟22)。電子裝置16這樣地輪詢每個識別的模塊式可照明組件14，以便允許電子裝置16生成識別在交互式模塊系統(tǒng)10中每個模塊式可照明組件14的位置的映射圖。除了映射每個模塊式可照明組件14作為交互式模塊系統(tǒng)10的初始化的一部分映射以外，電子裝置16從每個物理物品12接收用品的唯一的識別數(shù)值，以及反過來，它分配給每個物理物品12一個時隙，用于與交互式模塊系統(tǒng)10中的每個模塊式可照明組件14通信(步驟22)。在映射每個模塊式可照明組件14和分配時隙給每個物理物品12后，交互式模塊系統(tǒng)10能夠文娛式娛樂一個或多個用戶。
在運行時，模塊式可照明組件14接收來自物理物品12的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀包含標識物理物品12的索引號，和關于物理物品12的加速度數(shù)值的數(shù)據(jù)(步驟24)來自物理物品12的數(shù)據(jù)幀的適當?shù)某叽缂s為56比特，物理物品12的適當?shù)膸乃俾始s為每秒20幀。在一個實施例中，每個用戶被分配兩個物理物品12。用戶把第一物理物品12附著到第一球鞋物品的鞋舌或鞋帶部分以及把第二物理物品12附著到第二球鞋物品的鞋舌或鞋帶部分。下面參照圖10更詳細地討論物理物品12。
當模塊式可照明組件14接收來自物理物品12的數(shù)據(jù)幀時，模塊式可照明組件14處理數(shù)據(jù)幀，以識別數(shù)據(jù)幀的源以及如果被指令，則通過確認循環(huán)冗余檢驗(CRC)數(shù)值或校驗和值或在幀中提供的其他的檢錯方法來驗證該幀中的數(shù)據(jù)(步驟24)。一旦模塊式可照明組件14處理來自物理物品12的數(shù)據(jù)幀，模塊式可照明組件14就生成包含來自物理物品12的數(shù)據(jù)的、以太網(wǎng)兼容的數(shù)據(jù)分組，以及把新形成的以太網(wǎng)分組傳送到電子裝置16，它又確定在交互式模塊系統(tǒng)10中物理物品12的現(xiàn)在的位置。電子裝置16根據(jù)由物理物品12發(fā)送的數(shù)據(jù)連同從交互式模塊系統(tǒng)10的物理物品12傳送數(shù)據(jù)的、模塊式可照明組件14的源地址，確定物理物品12的現(xiàn)在的位置。這樣，如果物理物品12被特定的用戶附著或被固定，則交互式模塊系統(tǒng)10中的用戶的位置是已知的。本領域技術人員將會看到，模塊式可照明組件14能夠使用IR信號發(fā)送數(shù)據(jù)到物理物品12。
電子裝置16處理由物理物品12提供的加速度數(shù)值或位置數(shù)據(jù)，以確定物理物品12的位置和任選地確定物理物品12的速度或物理物品12相對于物理物品的最后的報告的位置的距離或在交互式模塊系統(tǒng)10中的固定位置，或物理物品12的速度和距離(步驟26)。電子裝置16引導模塊式可照明組件14生成基于物理物品12的位置的輸出和任選地生成，基于物理物品12的速度的輸出和任選地生成，由物理物品12行進的距離。輸出能夠刺激其中一個用戶的感官，以娛樂用戶并與用戶互動(步驟28)。另外，電子裝置16可以引導物理物品12生成能夠刺激其中一個用戶的感官的輸出，以娛樂用戶并與用戶互動。
模塊式可照明組件14能夠以一個或多個顏色生成視覺輸出，以刺激用戶視覺感官。取決于交互式模塊系統(tǒng)10的娛樂模式，由模塊式可照明組件14生成的視覺輸出可以藉助于指令或線索，提供反饋到用戶。例如，模塊式可照明組件14可以以綠色照明，以便向用戶表示它們應當沿該方向移動或踩踏在被照明為綠色的模塊式可照明組件14上，或擊打或投擲物理物品12，這樣它接觸被照明為綠色的模塊式可照明組件14。類似地，模塊式可照明組件14可被指令以紅色照明，用以指令用戶不沿特定的方向移動或不踩踏在被照明為紅色的模塊式可照明組件14上。無論如何，本領域技術人員將會看到，模塊式可照明組件14是可控制來照明或顯示廣泛的顏色光譜。
物理物品12也給用戶提供反饋或指令，用以與交互式模塊系統(tǒng)10互動。例如，與選擇的用戶有關的選擇的物理物品12可以生成以特定的顏色的視覺輸出，以照明選擇的物理物品12。這樣，交互式模塊系統(tǒng)10提供與用戶互動的附加程度。例如，物理物品12的視覺輸出可以表示，選擇的用戶不再是游戲或事件中的主動參加者，或選擇的用戶應當被取消，諸如在標記的游戲中被標簽為“it(它)”的個人。
圖4更詳細地示意顯示模塊式可照明組件14。下面相對于圖15更詳細地描述模塊式可照明組件14的適當?shù)臋C械布局。模塊式可照明組件14被配置成包括被耦合到控制器34的接口電路38、揚聲器電路40和電子裝置16。接口電路38與電子裝置16執(zhí)行以太網(wǎng)分組發(fā)送和接收，以及其給揚聲器電路40提供適合于變換成聲音的電信號。接口電路38也傳送和分析從電子裝置16接收的數(shù)據(jù)分組到控制器34，以供進一步處理。
模塊式可照明組件14還包括壓力傳感器電路30、接收機電路32和被耦合到控制器34的像素36?？刂破?4還提供由電子裝置16發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的進一步處理，以確定電子裝置16選擇的那些像素36以及用于選擇的像素36的彩色值。壓力傳感器電路30給控制器34提供具有可變頻率值的輸出信號，以表示在模塊式可照明組件14的部分上的用戶的存在。接收機電路32與物理物品12接口，以接收由物理物品12發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。接收機電路32處理和驗證從物理物品12接收的數(shù)據(jù)幀，正如以上討論的，以及把驗證的數(shù)據(jù)幀從物理物品12轉發(fā)到控制器34，用于傳送到接口電路38。
在運行時，接收機電路32接收來自在模塊式可照明組件14的特定的距離內(nèi)的每個物理物品12的數(shù)據(jù)幀。接收機電路32處理接收的數(shù)據(jù)幀，正如以上討論的，以及把接收的數(shù)據(jù)轉發(fā)到控制器34。控制器34把來自接收機電路32的數(shù)據(jù)轉發(fā)到接口電路38，以允許接口電路38形成以太網(wǎng)分組。一旦以太網(wǎng)分組被形成，接口電路38就把分組傳送到電子裝置16以供處理。電子裝置16處理從接口電路38接收的數(shù)據(jù)分組，以識別物理物品12和確定識別的物理物品12的速度值。
電子裝置16使用來自模塊式可照明組件14的源標識連同從物理物品12接收的標識值和任選地來自物理物品12的速度值，以確定物理物品12的當前的位置。任選地，電子裝置16也確定物理物品12的可能的將來的位置。電子裝置16也可從提供的數(shù)據(jù)確定在交互式模塊系統(tǒng)10中活動的每個物理物品12之間的距離。
電子裝置16在處理來自物理物品12的數(shù)據(jù)后，把數(shù)據(jù)發(fā)送到模塊式可照明組件14，它指令模塊式可照明組件14生成適當?shù)妮敵?，諸如視覺輸出或可聽見的輸出或二者。任選地，電子裝置16還發(fā)送數(shù)據(jù)到識別的物理物品12，以指令物理物品12生成適當?shù)妮敵?，例如，視覺輸出或振動輸出或二者。
接口電路38在接收來自電子裝置16的以太網(wǎng)分組后把它存儲在集成電路片存儲器以及確定幀的目的地地址是否與接口電路38的地址濾波器中的準則相匹配。如果目的地地址與濾波器中的準則相匹配，則分組被存儲在接口電路38內(nèi)的內(nèi)部存儲器。接口電路38還能夠提供檢錯，諸如CRC驗證或校驗和值驗證，以驗證數(shù)據(jù)分組的內(nèi)容。接口電路38分析數(shù)據(jù)，以識別負責控制選擇的像素的控制器34，和把來自以太網(wǎng)分組的適當?shù)南袼財?shù)據(jù)傳送到識別的控制器34。另外，接口電路38負責使得揚聲器電路40能夠根據(jù)從電子裝置16接收的數(shù)據(jù)啟動。
模塊式可照明組件14允許交互式模塊系統(tǒng)10有利地檢測和定位物理物品12，即使物理物品12沒有直接接觸模塊式可照明組件14。這樣，當用戶把物理物品12附著到他們的球鞋的一部分上時，交互式模塊系統(tǒng)10可以檢測在一個或多個模塊式可照明組件14上面的用戶的腳的存在，以及確定用戶的腳是靜止的還是運動的。如果運動數(shù)值被檢測，交互式模塊系統(tǒng)10可有利地確定用戶的腳相對于模塊式可照明組件14行進的方向。結果，交互式模塊系統(tǒng)10可以預測用戶下一步可能踩踏在哪個模塊式可照明組件14上，以及提供指令給每個可能的模塊式可照明組件14，以生成輸出應答，不管其對于與用戶互動和娛樂用戶來說是視覺的或是可聽見的。因此，交互式模塊系統(tǒng)10可以在用戶踩踏另一個步之前阻擋用戶沿特定的方向移動。這樣，電子系統(tǒng)10能夠跟蹤每個用戶和與每個用戶互動，即使每個壓力傳感器電路30成為以某種形式的關斷或被禁止。
圖5顯示具有一個以上的像素36和一個以上的控制器34的示例性模塊式可照明組件14。圖4所示的模塊式可照明組件14以與以上參照圖2和3描述的相同的方式和相同的形式運行。圖5顯示模塊式可照明組件14根據(jù)像素結構被適配來保證在多個物理位置上適當?shù)囊曈X效果。例如，圖5所示的模塊式可照明組件14被劃分成四個象限。第一象限包括被耦合到接收機32A的控制器34A、壓力傳感器電路30A、像素36A-36D、和接口電路38。這樣，接口電路38能夠分析從電子裝置16接收的數(shù)據(jù)，以及把適當?shù)臄?shù)據(jù)引導到適當?shù)目刂破?4A-34D，以控制它們的相關的像素。模塊式可照明組件14配置成象限，也提供如果控制器34A-34D或如果一個或多個實施例各個像素36A-36Q無法正確地運行，則能夠禁止或啟動選擇的象限的好處。
圖6更詳細地描述接口電路38。接口電路38適合于包括物理網(wǎng)絡接口56，以允許接口電路38通過以太網(wǎng)鏈路與電子裝置16通信。接口電路38還包括與物理網(wǎng)絡56通信的網(wǎng)絡收發(fā)信機54，以提供分組發(fā)送和接收。與網(wǎng)絡收發(fā)信機54和集成電路片(chip)選擇50(下面描述的)通信的第一控制器52也被包括在接口電路38中，以分析來自電子裝置16的數(shù)據(jù)并將其傳送到控制器14。
物理網(wǎng)絡接口56提供功率和隔離要求，允許接口電路38通過以太網(wǎng)可兼容的局域網(wǎng)與電子裝置16通信。適合于在接口電路38中使用的收發(fā)信機是由Halo Electronics公司(Mountain View，Califonia)可提供的，零件號MDQ-001。
網(wǎng)絡收發(fā)信機54經(jīng)由物理網(wǎng)絡接口56執(zhí)行以太網(wǎng)分組發(fā)送和接收的功能。第一控制器52執(zhí)行分析從電子裝置16接收的每個數(shù)據(jù)分組和確定控制器34A到34D中的哪一個應當接收該數(shù)據(jù)的操作。第一控制器52利用集成電路片選擇50來選擇適當?shù)目刂破?4A到34D，以接收來自電子裝置16的數(shù)據(jù)。集成電路片選擇50控制啟動或禁止到模塊式可照明組件14中的每個控制器34A到34D的集成電路片選擇信號。每個控制器34A到34D也被耦合到相應的接收機電路32A到32D。接收機電路32A到32D運行來接收來自物理物品12的數(shù)據(jù)和把接收的數(shù)據(jù)轉發(fā)到各個控制器34A到34D，以便轉發(fā)到電子裝置16。接收機34A到34D在下面參照圖8更詳細地被討論。這樣，第一控制器52能夠以更有效地的方式處理來自電子裝置16的數(shù)據(jù)，以增加數(shù)據(jù)在模塊式可照明組件14內(nèi)以及在模塊式可照明組件14與電子裝置16之間被傳送的速度。另外，如果控制器或多個像素36A到36Q無法正確地運行的話，集成電路片選擇50的使用給模塊式可照明組件14提供禁止一個或多個控制器34A到34D的好處。本領域技術人員將會看到，接口電路38可被配置成無需集成電路片選擇50和第一控制器52而運行。
適合于用作為第一控制器52和控制器34的控制器是由MicrochipTechnology公司(Chandler，Arizona)可提供的，零件號PIC16C877。適用于用作為網(wǎng)絡收發(fā)信機54的控制器是由Cirrus Logic公司(Austin，Texas)可提供的，零件號CS8900A-CQ。適合于用作為集成電路片選擇50的集成電路片選擇器件是由PhillipsSemeconductors公司(紐約)可提供的，零件號74AHC138。
圖7更詳細地顯示像素36。像素36包括照明源58，用來照明像素36。照明源58典型地被配置為三個發(fā)光二極管(LED)，諸如紅色LED、綠色LED和藍色LED。照明源58也可被配置為電照明度(EL)背面發(fā)光驅(qū)動器、一個或多個白熾燈泡、或一個或多個氖光燈泡，以使用想要的顏色和強度照明像素36，以生成視覺輸出。電子裝置16把表示用于要發(fā)射的照明源58的顏色和照明強度的數(shù)據(jù)提供給模塊式可照明組件14。本領域技術人員將會看到，其他照明技術，諸如光纖和氣體放電發(fā)光源或白熾光源，適合于用作為照明源58。
表示用于要發(fā)射的照明源58的顏色和照明強度的數(shù)據(jù)被照明的組件14通過一個或多個數(shù)字到模擬變換器(DAC)(未示出)從數(shù)字域變換成模擬域。DAC是8比特DAC，雖然本領域技術人員將會看到也可以使用具有更高的或更低的分辨率的DAC。DAC的模擬輸出信號被饋送到運算放大器，被配置成作為電壓到電流變換器運行。由運算放大器生成的電流的數(shù)值正比于來自DAC的模擬信號的電壓值。由運算放大器生成的電流值被使用來驅(qū)動照明源58。這樣，照明源58的顏色和照明強度用連續(xù)的電流值控制。這樣，交互式模塊系統(tǒng)10能夠避免或緩和與照明源的脈寬調(diào)制有關的噪聲問題。而且，通過用連續(xù)電流值供應照明源58，用于照明源58的該電流值實際上被鎖存，反過來它比起接收脈沖寬度調(diào)制電流信號的照明源需要較少的處理器資源。
圖8更詳細地顯示接收機電路32。接收機電路32被配置成包括接收機60，接收來自物理物品12的數(shù)據(jù)；和接收機控制器64，用于驗證和傳送接收數(shù)據(jù)到控制器34。更詳細地，接收機的是紅外接收機，其支持載有一個或多個數(shù)據(jù)幀的紅外信號的接收。接收機60把由物理物品12發(fā)送的電流脈沖變換成數(shù)字TTL輸出，同時拒絕來自會干擾模塊式可照明組件14的運行的源的信號。這樣的源包括太陽光、白熾燈和熒光燈。適合于在接收機電路32中使用的接收機是由LinearTechnology公司(Milpatis，California)可提供的，零件號LT1328。
接收機控制器64接收接收機60的輸出，識別發(fā)送數(shù)據(jù)幀的物理物品12和任選地通過確認CRC數(shù)值、校驗和值、或與幀一起發(fā)送的其他檢錯值來驗證該幀。一旦接收機控制器64驗證數(shù)據(jù)幀，它就把數(shù)據(jù)幀轉發(fā)到控制器34，用于傳送到電子裝置16。適合于在接收機電路32中使用的接收機控制器是由Microchip Technology公司(Chandler，Arizona)可提供的，零件號PIC16C54C。
圖9顯示用于生成音頻輸出以增強用戶感覺的揚聲器電路40。揚聲器電路40被配置成包括放大器70和揚聲器72。放大器70是音頻放大器，其放大來自接口電路38的音頻輸入信號以驅(qū)動揚聲器72。揚聲器72把由放大器70提供的電信號變換成聲音，以生成可聽見的輸出。本領域技術人員將會看到，可聽見的輸出可以以其他適當?shù)姆绞缴?，例如每個用戶頭戴的無線耳機。而且本領域技術人員將會看到，模塊式可照明組件14形成揚聲器72的外殼。
圖10更詳細地顯示壓力傳感器電路30。壓力傳感器電路30包括電感76、磁鐵78和放大器80。電感76位于磁鐵78的磁區(qū)域中并與放大器80耦合。電感76和放大器80形成振蕩器電路，它以約200kHz的基頻振蕩。磁鐵78在垂直于電感76的平面上向上和向下移動，這樣，由磁鐵78加到電感76上的磁力隨磁鐵78的運動變化。磁鐵78的向上和向下運動是基于用戶加到模塊式可照明組件14的部分上的壓力大小。這樣，由磁鐵78加到電感76上的磁力隨磁鐵78的運動變化，造成振蕩器電路的頻率變化。由電感76和放大器80形成的振蕩器電路給控制器34提供輸出信號，它表示由一個或多個用戶加到模塊式可照明組件14的至少一部分上的壓力值。
圖11更詳細地顯示物理物品12。物理物品12包括與電子裝置16和模塊式可照明組件14通信的接口電路118。物理物品12還包括與接口電路118通信的照明電路110、傳感器電路112、振動器電路114和聲音電路116。照明電路110提供視覺輸出，以照明物理物品12。傳感器電路112測量物理物品12的物理刺激源，諸如物理物品12在X軸、Y軸、和Z軸的運動，以及為接口電路118提供響應，表示物理物品12沿三個軸的至少一個軸的加速度值。振動器電路114當被接口電路118啟動時能夠生成振動輸出，以提供能夠加強用戶的其中一個感覺的輸出。聲音電路116也處在接口電路118的控制下，以及能夠輸出可聽見的輸出。
照明電路110典型地包括三個LED(未示出)，諸如紅色、藍色和綠色LED，當被接口電路118啟動時照明物理物品12。本領域技術人員將會看到，照明電路110可包括三個以上的LED或三個以下的LED。而且，本領域技術人員將會看到，照明電路100可包括電照明度(EL)背面發(fā)光驅(qū)動器、一個或多個白熾燈泡、或一個或多個氖光燈泡，以生成視覺輸出或其他照明技術。
傳感器電路112典型地包括三個加速度儀(加速度儀131A-131C)，或替換地，三個傾斜儀，以測量在物理物品12上的物理刺激源。傳感器電路112能夠感知在三個軸例如X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個軸，上的物理刺激源，以及提供響應到接口電路118，表示物理物品12在三個軸的至少一個軸上的加速度值。替換地，如果傳感器電路112適配于一個或多個傾斜儀(未示出)，則傳感器電路112提供響應到接口電路118，其表示物理物品12相對于三個軸的至少一個軸的水平線的傾斜度。本領域技術人員將會看到，物理物品12可被適配于包括其他傳感器元件或類似于傳感器的元件，諸如能夠提供方位信息的陀螺儀，或全球定位系統(tǒng)。
振動器電路114包括一種機構(未示出)，諸如電動機，當被接口電路118啟動時輸出振動力。當物理物品12被耦合到用戶的球鞋時，由振動器電路114生成的振動力具有足夠的力、持續(xù)時間和頻率，從而允許用戶感知振動。
聲音電路116包括揚聲器(未示出)，以及可任選地包括放大器，放大由接口電路118提供的電信號，以及用放大的信號驅(qū)動揚聲器。當被電子裝置16引導成這樣做時，揚聲器允許物理物品12生成聲音輸出。
物理物品12配備有獨特的序列號，其被交互式模塊系統(tǒng)10使用來識別物理物品12。物理物品12的唯一的序列號可以通過用戶資料、用戶帳戶、用戶名稱、或其他類似的數(shù)據(jù)記錄與特定的用戶相聯(lián)系，以便選擇用戶希望參加的游戲或活動，或跟蹤用戶的系統(tǒng)使用量。
圖12顯示在交互式模塊系統(tǒng)10中對于操控物理物品12所采取的步驟。物理物品12在接通電源時執(zhí)行自診斷例程。在完成自診斷例程后，物理物品12等待來自電子裝置16的幀同步脈沖(步驟120)。一旦物理物品12與電子裝置16同步，物理物品12就發(fā)送數(shù)據(jù)幀，以便給電子裝置16提供識別特定的物理物品12的索引(步驟120)。一旦電子裝置16接收來自物理物品的標識，如果檢測到在其他的物理物品之間的沖突，電子裝置16就可分配給物理物品12一個新的標識，否則，電子裝置16利用提供的標識與物理物品12通信。由電子裝置16發(fā)送的每個數(shù)據(jù)分組包括識別打算的物理物品12的唯一的識別號。唯一的識別號典型地是物理物品的唯一的標識，除非它被重新分配(步驟120)。
在運行時，物理物品12經(jīng)由模塊式可照明組件14在它的分配的時隙與電子裝置16通信，把來自傳感器電路112的響應提供給電子裝置16(步驟122)。電子裝置16處理由物理物品12提供的響應數(shù)據(jù)，以確定物理物品12相對于選擇的模塊式可照明組件14的至少當前的位置(步驟124)。如果想要的話，電子裝置16可以確定選擇的物理物品12相對于一個或多個其他物理物品12的位置。本領域技術人員將會看到，模塊式可照明組件可被配置成以有線或無線方式發(fā)送數(shù)據(jù)到物理物品12。而且，本領域技術人員將會看到，物理物品12可被配置成以有線或無線方式與其他物理物品12通信。無論如何，本領域技術人員將會看到，物理物品12和模塊式可照明組件14可以以不干擾在物理物品與模塊式可照明組件之間的通信的方式通信。
一旦電子裝置16確定物理物品12的位置，電子裝置16就能夠指令物理物品12根據(jù)各種系統(tǒng)變量的分析生成輸出(步驟126)。可能的變量包括，但不限于，用戶的數(shù)目、物理物品12的位置、物理物品12的速度、和所提供的娛樂的類型，諸如有氧鍛煉。
圖13更詳細地顯示接口電路118。接口電路118包括第一接口電路130，它與控制電路132通信，控制電路接下來又與第二接口電路134通信?？刂齐娐?32還與照明電路110、傳感器電路112、振動器電路114和聲音電路116通信。第一接口電路130也與電子裝置16通信，而第二接口電路134還與照明電路110、傳感器電路112、振動器電路114和聲音電路116通信。
第一接口電路130用來接收和調(diào)節(jié)來自電子裝置16的、由通信模塊18發(fā)送的數(shù)據(jù)。一旦第一接口電路130接收和調(diào)節(jié)來自電子裝置16的數(shù)據(jù)，第一接口電路130就把數(shù)據(jù)傳送到控制電路132，供進一步處理?？刂齐娐?32處理接收的數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)物理物品12內(nèi)照明電路110、傳感器電路112、振動器電路114和聲音電路116的運行?？刂齐娐?32還通過將數(shù)據(jù)數(shù)字化而處理來自傳感器電路112的響應，以及協(xié)調(diào)在分配的數(shù)據(jù)幀期間傳感器響應的發(fā)送。第二接口電路134發(fā)送數(shù)據(jù)到模塊式可照明組件14，以便把來自傳感器電路112的響應提供給電子裝置16。適合于在控制電路132中使用的控制器是由Microchip Technology公司(Chandler，Arizona)可提供的，零件號PIC16C877。
圖14更詳細地顯示第一接口電路130。第一接口電路130包括與接收機142通信的天線140。接收機142還與緩存器144通信。天線140接收由電子裝置16經(jīng)由通信模塊118發(fā)送的數(shù)據(jù)，和把該數(shù)據(jù)轉發(fā)到接收機142。接收機142在數(shù)據(jù)被傳送到緩存器之前通過把數(shù)據(jù)從模擬狀態(tài)變換成數(shù)字狀態(tài)而處理和調(diào)節(jié)接收的數(shù)據(jù)。緩存器144緩存來自接收機142的數(shù)據(jù)，使得接收機電路142對控制電路132的影響最小化。適合于在第一接口電路142中使用的接收機是由RFMonolithics公司(Dallas，Texas)可提供的，型號DR5000。
圖15更詳細地顯示第二接口電路134。第二接口電路134包括發(fā)射機140，把來自傳感器電路112的響應發(fā)送到模塊式可照明組件14。發(fā)射機電路140包括一個或多個紅外LED，通過使用適合于由模塊式可照明組件14內(nèi)的接收機電路32接收的紅外輸出信號發(fā)送響應。
圖16顯示模塊式可照明組件14的機械布局。模塊式可照明組件14包括頂部部分90、模塊中間部分88和基底部分94。頂部部分90包括濾波器部分102，它與接收機電路32相結合地運行，衰減接收機頻率范圍以外的頻率。頂部部分90是由具有透明性質(zhì)的材料制造的，允許光傳送通過。頂部部分90用作為對于模塊中間部分88的保護層，防止在用戶踩踏模塊式可照明組件14時損壞模塊中間部分88。頂部部分90可被配置成具有連續(xù)的側面剖面的組件，或具有分層的所述側面剖面的組件，所述剖面代表在頂部層損壞或變骯臟時可以去除的多個一次性使用的層。頂部部分90也用作為機械基底，支撐住結合上面更詳細地討論的一個或多個壓力傳感器電路10一起使用的一個或多個磁鐵。
模塊中間部分88包括放置像素36A到36Q的像素外殼92A到92Q。像素外殼92A到92Q具有統(tǒng)一的形狀和尺寸，以及是可互相交換的。每個像素外殼92A到92Q可以用用于支撐人的重量的適當?shù)膹姸鹊木厶妓狨ゲ牧夏褐瞥伞Ｏ袼赝鈿け环纸M為四個外殼的組，例如，92A、92B、92G和92H。當四個像素外殼，諸如92A、92B、92G和92H被聯(lián)系在一起時，它們在所有的四個像素外殼互相接觸的地方形成第一徑向外殼98和第二徑向外殼100。第一徑向外殼98放置以上詳細討論的接收機60的一部分。第二徑向外殼100放置以上詳細討論的磁鐵。每個像素外殼92A到92Q還包括被適配于包括用來接納緊固機構的緊固器部分96的部分，諸如把每個像素外殼92A到92Q互相固定和固定到基底部分94的緊固器97。
基底部分94上安裝有壓力傳感器電路30、接收機電路32、控制電路34、接口電路38、和揚聲器電路40。安裝在基底部分94上的還有各種互連部件，互連在圖4和5的模塊式可照明組件14中顯示的每個部件。
典型地，模塊式可照明組件14被配置為具有約16英寸的長度和約16英寸的寬度的方形模塊。模塊中間部分88典型地被配置為具有16個像素外殼92A到92Q，放置16個像素36A到36Q、四個接收機32、和四個磁鐵78。無論如何，本領域技術人員將會看到，模塊式可照明組件14可被配置為具有較小的總的機械覆蓋區(qū)(footprint)，它可包括較小的數(shù)目的像素外殼，諸如四個像素外殼或更少，或替換地，可被配置為具有較大的總的機械覆蓋區(qū)，包括大于16的像素外殼，諸如24個像素外殼或32個像素外殼或更多。而且，模塊式可照明組件14易于實現(xiàn)交互式模塊系統(tǒng)10的輸送，以允許交互式模塊系統(tǒng)10從第一娛樂場所運輸?shù)降诙蕵穲鏊?，而不需要專門的商人。
圖17顯示頂部部分90的底視圖。如圖所示，頂部部分90被配置成具有一個或多個支撐列104。支撐列104的大小被做成適配于第二徑向外殼100。支撐列104在被放置成與模塊中間部分88通信時，為頂部部分90提供支撐。每個支撐列104包括的直徑與壁厚，同位于模塊的中間的部分88中的第二徑向外殼100的直徑與開孔距離相一致，典型地，每個支撐列104在第二徑向外殼100內(nèi)沿垂直方向向上和向下移動以及靠在被插入到第二徑向外殼100中的可彎曲的面上。每個支撐列104也與磁鐵78(未示出)相耦合，這樣磁鐵78在支撐列104內(nèi)沿向上和向下的方向移動。磁鐵78與每個支撐列104的耦合允許每個壓力傳感器電路30檢測由用戶加到模塊式可照明組件14的一部分上的壓力的大小。
圖18顯示像素外殼92的側視圖。如圖所示，每個像素外殼92包括與模塊式可照明組件14的底邊部分94相接觸的第一側壁部分93A、形成第二徑向外殼100的一部分的第二側壁部分93B和第三側壁部分93C。第三側壁部分93C和第四側壁部分93D也與模塊式可照明組件14的底邊部分94相接觸，以提供對像素外殼92的附加支撐。第三側壁部分93C和第四側壁部分93D形成第一像素外殼98的一部分。每個像素外殼92還包括頂部部分91。圖18還顯示以上結合圖10討論的電感76的適當?shù)奈恢谩Ｃ總€像素外殼92包括打開的基底部分95，以適配于以上參照圖7討論的照明源58。
像素外殼92提供低成本的耐用外殼，它可被使用于在模塊中間部分88的任何位置。結果，在模塊中間部分88內(nèi)損壞的像素外殼92可以以方便的方式被替換。結果，如果像素外殼92變?yōu)閾p壞的，模塊式可照明組件14提供可修理的組件，這使得替換整個模塊式可照明組件14的需要最小化。
圖19顯示適用于每個像素外殼92A到92Q的漫射器元件110，以漫射由照明源58發(fā)射的光。漫射器元件110有助于保證從照明源58發(fā)射的光在像素外殼92的整個頂部部分91上呈現(xiàn)均勻的顏色和顏色強度。漫射器元件110適配于像素外殼92內(nèi)，以及包括開孔119，以接收照明源58。漫射元件110包括基底部分111，它把從照明源58發(fā)射的光向像素外殼92的頂部部分91向上反射，用以投射到模塊式可照明組件14的頂部部分90。
漫射器元件110還包括第一楔形側面部分117，被連接到第一斜接拐角部分115，它被連接到第二楔形側面部分113。第二楔形側面部分113也被連接到第二斜接拐角部分127，它被連接到第三楔形側面部分125。第三楔形側面部分125也被連接到第三斜接拐角部分123，它被連接到第四楔形側面部分121。漫射器元件110包括打開的頂部部分。
圖20提供模塊中間部分88的底視圖。更詳細地，漫射元件110被插入到像素外殼92的基底部分，正如由像素外殼92A表示的。照明元件58A適合于穿過開孔119，當被啟動時照明像素外殼92A。圖20也顯示模塊式可照明組件14的有利的布局，使得被使用來操控模塊式可照明組件14的互連的長度最小化。而且，像素外殼92的結構允許可替換零件和大大地減小在模塊式可照明組件14的制造期間制造誤差的可能性。
本發(fā)明的說明性實施例跟蹤一個或多個物理物品相對于照明的模塊系統(tǒng)10的模塊式可照明組件14(即，游戲面)的位置。物理物品或物品的位置通過解譯從位于模塊式可照明組件14的接收機發(fā)送到電子裝置16的數(shù)據(jù)而被跟蹤。具體地，與未接收到信號的那些接收機相反的、接收來自物理物品的信號的那些接收機，被使用來確定物理物品相對于模塊式可照明組件14的位置。
在一個實施例中，大約是標準計算機鼠標大小的物理物品被附著到照明的模塊系統(tǒng)10的用戶的鞋子上。物理物品包括位于物理物品的外邊緣的三個信號發(fā)射機。信號發(fā)射機被放置為投射信號遠離物理物品。三個信號發(fā)射機以互相大約相等的距離被放置，以便在物理物品的外部周圍以大約每120°發(fā)出信號。當用戶相對于模塊式可照明組件14移動時，信號圖案隨著接收由信號發(fā)射機生成的信號的不同的接收機移動。另外，物理物品相對于照明的組件的取向?qū)τ谀男┙邮諜C拾取信號將發(fā)生影響。例如，如果用戶正在跑步以及鞋尖朝下，則第三發(fā)射機可以生成直接遠離模塊式可照明組件14的信號，該信號不被拾取，導致照明的組件的接收機只拾取兩個圖案。本領域技術人員將會看到，信號發(fā)射機的數(shù)目可以大于或小于這里的描述的三個發(fā)射機，以及信號發(fā)射機在物理物品上的位置可以變化，而不背離本發(fā)明的范圍。
圖21A顯示計算機鼠標大小的物理物品160。物理物品160包括信號發(fā)射機162、164和166，它們在物理物品160的外圍周圍以互相大約相等的距離被放置。信號發(fā)射機162、164和166生成指向遠離物理物品160方向的信號，這些信號被模塊式可照明組件14中的接收機接收。
在模塊式可照明組件14上的、接收來自發(fā)射機162、164和166的信號的接收機通知電子裝置16。信號的接收機的位置形成模塊式可照明組件14的圖案。這些圖案被編程地分析，以產(chǎn)生物理物品的當前的位置和任選地預測的將來的趨勢的估計。本發(fā)明的說明性實施例也把信號ID與以前確定的位置和參數(shù)進行比較，以驗證當前的位置(即，在鞋上的物理物品在選擇的采樣時間間隔內(nèi)不能移動大于某個距離)。模塊式可照明組件14被映射為由坐標畫出的網(wǎng)格168(見下面的圖21B)。
圖21B顯示具有已被模塊式可照明組件14的接收機檢測的三個疊加的圖案172、174和176的網(wǎng)格168。注冊從發(fā)射機發(fā)送的信號的每個接收機以通過連接外部的接收機坐標而形成的圖案的形式被畫在網(wǎng)格168。每個相鄰的外部坐標通過線段被連接到下一個外部坐標。在這種情形下的圖案在大小和密度上都是相等的，所以，它們由物理物品在模塊式可照明組件14上或水平方向上產(chǎn)生。圖案172、174和176被分析來確定每個圖案的中心178、180和182。圖案的中心178、180和182代表被利用來確定信號184的發(fā)源點(即是，物理物品160的位置)的各個信號路徑的中心。通過利用越靠近信號源，強度將越大的物理原理，模擬信號強度也可被使用來增強信號發(fā)源點的估計。在本實施例中，使用數(shù)字信號，以減小對于處理信號噪聲的需要。
可照明的模塊系統(tǒng)10確定接收發(fā)射機162、164和166信號的接收機在網(wǎng)格168上的坐標，以便建立圖案。該過程類似于圍繞凸出在一個木片外的一組釘子設置一個橡皮帶(那些響應的接收機的位置相應于這些釘子)。橡皮帶形成一個圓周圖案。類似地，該接收機圖案可通過在網(wǎng)格168上畫出連接外部的響應的接收機的坐標的一條線而被形成。相鄰的外部坐標被各個線段連接。在圖案內(nèi)的某些接收機可能沒有響應，這或許由于在游戲中的競爭者站在接收機上和阻擋信號，或因為故障。為了確定圖案的中心，在圖案內(nèi)未響應的接收機被忽略。為了確定圖案的中心坐標，計算外部線段的加載平均。較長的線段正比于較大的加載而被給出一旦圖案172的中心被計算，就通過計算從中心到每個外部坐標點的角度而對于概率密度函數(shù)建立概率區(qū)域。然后對于其他圖案174和176進行類似的過程。
在計算三個圖案172、174和176的中心后，三個圖案的中心坐標178、180和182被平均，作出物理物品160的位置的粗略的預測。這個粗略的位置預測然后在采樣算法中被使用，它測試在從粗略的預測中心點作出的擴展的同心圓中物體的位置點的概率密度函數(shù)(pdf)。該pdf是一個函數(shù)，它在給定涉及到的信號的物理性質(zhì)和噪聲的模型和其他因素后，具有精確的解。給定足夠的計算能力，可以計算最佳的pdf。
在本實施例中，近似值被使用來使得計算更有效。在本實施例中使用以下的近似和模型。通過使用已計算的概率區(qū)域，樣本點首先通過檢查該點相對于圖案中心作出的矢量角，而被歸類到一個區(qū)域。接著，確定該點是否位于包圍的圖案周界內(nèi)。如果該點位于限定的圖案周界內(nèi)，則在計算正態(tài)概率密度函數(shù)時使用小得多的方差值，當樣本點到線段的距離增加時該概率密度函數(shù)下降。這個函數(shù)代表理想的物理原理，信號源最可能接近于信號圖案的邊緣。如果信號源離得很遠，則附加接收機將可能發(fā)現(xiàn)信號，以及如果信號源更接近于圖案的中心，則信號必須反向行進。由于假設在環(huán)境中有噪聲，這個物理原理通過使用概率方法被建模為有噪聲的。這個算法也假設一個定向信號，以及該信號的方向表示到物理物品的一個取向角度。給定建立的概率區(qū)域后，樣本點到圖案中心的角度被用作為在估計物體的取向角度時的附加概率因子。當可能的取向角度不同于樣本點到圖案中心的角度時，概率函數(shù)下降。給定多個信號圖案后，對于每個圖案計算樣本點的pdf以及把它們相乘起來，以計算總的pdf。通過使用物理物品只有一個取向角度的事實，每個pdf的取向角度必須與其他的pdf協(xié)調(diào)(例如，如果各信號方向是間隔開120度，則在pdf中使用的角度必須間隔開120度)。在計算總的pdf時可以使用在所有可能的角度上積分或只使用平均的最佳的角度。
采樣算法把給定對于第一圖案的x和y中心坐標(它代表離模塊式可照明組件14的邊緣的距離)和在中心坐標與物理物品的位置之間的角度的概率與給定對于第二圖案和第三圖案的、x和y中心坐標和在中心坐標與物理物品的位置之間的角度的概率相乘，從而得到一個總的數(shù)值。在利用最小數(shù)目的采樣環(huán)后采樣算法返回一個小于至今看到的最高值的1％的數(shù)值時，它就停止，以及其最高值或一組最高值的pdf加載平均被選擇作為代表物理物品160的位置的x，y坐標。本領域技術人員將會看到，一旦為物理物品160計算了最后的位置，它還可以藉助于包括物理物品的歷史位置和來自模塊式可照明組件的、被嵌入在地板中的壓力傳感器的壓力讀數(shù)的附加信息而被進一步驗證。在替換實施例中，可以只從壓力讀數(shù)、加速度表讀數(shù)、或組合或接收機圖案、加速度表讀數(shù)、歷史數(shù)據(jù)和壓力讀數(shù)、或陀螺儀讀數(shù)，來計算位置。而且，每個這些信息段表示物體的位置上的pdf，以及當在類似于對于定向信號算法描述的算法中可提供時可以相乘起來，以得到最后的概率估值。
一旦最后的位置被確定，就計算物理物品160的方向。該方向是通過或單獨地或組合地利用多個因子(包括發(fā)射機的已知的范圍、接收機的接收能力、來自被附著到物理物品160的加速度表的加速度表讀數(shù)、來自被附著到物理物品的陀螺儀的陀螺儀讀數(shù)、和發(fā)射信號的寬度)而被計算的。方向計算通過測試能夠產(chǎn)生檢測的圖案的方向值而確定物理物品在特定的位置上方向的相對概率。
在圖22的流程圖上顯示由本發(fā)明的說明性實施例遵循的步驟序列。當在物理物品上的物理物品發(fā)射機生成信號時，該序列開始(步驟200)。在照明的組件中的某些接收機接收信號(步驟202)，以及把信號報告給電子裝置16。模塊式可照明組件14的表面被表示為網(wǎng)格168，以及在網(wǎng)格上畫出相應于檢測信號的接收機的位置的坐標(步驟204)。每個信號由物理物品ID和發(fā)射機ID標識，以及坐標當被映射在網(wǎng)格168上時形成圖案。信號圖案的中心如以上討論的那樣被確定(步驟206)。如果檢測到一個以上的信號(步驟207)，則過程進行迭代，直至每個圖案的中心被確定為止。然后實施加載平均，以估計相應于物理物品160的位置的信號的所有的源(步驟208)。通過使用歷史數(shù)據(jù)和根據(jù)參數(shù)比較預測值(即，跑步人在一秒內(nèi)不能行進50碼以及左腳和右腳鞋物體不應當間隔開15英尺)，可以進行錯誤檢驗，以確定預測的位置的精度。一旦物理物品160的位置被粗略地估計，就從粗略估計值的開始實施pdf采樣算法，以便更加精確地估計物理物品相對于模塊式可照明組件的位置和方向(步驟210)。加速度表讀數(shù)、歷史數(shù)據(jù)、壓力讀數(shù)、陀螺儀讀數(shù)、或其他可得的位置數(shù)據(jù)的組合也可以被使用來提供附加參數(shù)給pdf以達到更高的精度。
交互式模塊系統(tǒng)10跟蹤物理物品160的當前的位置，這樣，它在發(fā)送命令到模塊式可照明組件14時可以參考物理物品的位置。命令可以是用于由被嵌入在模塊式可照明組件14中的LED生成發(fā)光顯示的指令。從電子裝置16經(jīng)由發(fā)射機發(fā)送的命令可包括用于在物理物品160的當前的位置處或在偏離物理物品160的當前的位置的位置處生成光。發(fā)光顯示可以是白色光或具有在命令中分開的區(qū)中表示的顏色的彩色光(即，對于在RGB二極管中對于紅色、藍色和綠色二極管的分開的命令區(qū)，保存對于每個分開的彩色二極管的信號強度的指令)。替換地，從電子裝置發(fā)送的命令可涉及到通過交互式模塊系統(tǒng)10的不同的部分相對于物理物品160的當前的位置生成音頻效果。例如，在游戲期間，模塊式可照明組件可以在一個穿戴物理物品160的游戲者的每一步時發(fā)出聲音。替換地，游戲可能需要游戲者響應于從模塊式可照明組件14的遠端區(qū)域發(fā)出的聲音而改變方向。被附著到球上的物理物品(或作為物理物品的球)可以在球被投擲到模塊式可照明組件14的表面以上時引起生成噪聲或遮蔽球的路徑的光。
在另一個實施例中，根據(jù)由在模塊式可照明組件14中的接收機接收的信號的強度，確定物理物品160的位置。通過比較來自不同的接收機的信號強度，物理物品160的位置被組成三角形。本領域技術人員將會看到，本發(fā)明的說明性實施例藉以確定物理物品160的當前的位置的方法有許多種。物理物品160可以僅僅包含一個或兩個信號發(fā)射機，而不是三個發(fā)射機。信號發(fā)射機可以安排成不同的方向，這些方向在物理物品160上是互相不相等的，以便在由電子裝置可識別的接收機中間造成特別的圖案。另外，物理物品160可以大于或小于這里給出的例子，而不背離本發(fā)明的范圍。
在本發(fā)明的一個實施例中，物理物品160的位置僅僅通過使用在模塊式可照明組件14中的壓力傳感器被確定。在模塊式可照明組件14中的傳感器把壓力改變報告給電子裝置16。集群算法通過把壓力報告分組成相鄰的坐標的集群而確定物理物品160的位置。坐標從最大壓力到最小壓力的讀數(shù)進行分類。壓力讀數(shù)然后從最高壓力讀數(shù)開始順序地被檢驗。如果壓力讀數(shù)靠近現(xiàn)有的集群，則把它加到該集群。否則，該壓力讀數(shù)被使用來開始一個新的集群，直至所有的讀數(shù)都通過檢驗為止。作為這個算法的基礎的物理原理是，單個壓力源將導致遠離壓力源的中心的、嚴格的單調(diào)減小的壓力讀數(shù)。所以，如果壓力讀數(shù)減小以及然后沿著傳感器的共線組增加，則這必須由一個以上的壓力源造成。假設腳的長度不大于16英寸，這樣，如果集群的間距大于三個網(wǎng)格坐標，假設它代表大于1英尺。每個集群的壓力讀數(shù)被相加，得到加到集群的總的加載值?？偟募虞d值被用作為物理物品160正在著地、上升、還是停留不動的一個指示。本領域技術人員將會看到，壓力集群算法也可以與包括上面列出的那些方法的其他定位方法相組合地使用，而不是僅僅作為的定位過程使用。另外，這些壓力位置估值被用于通過裝置的狀態(tài)或施加的壓力到或不施加壓力到表面上的裝置連接的臂來協(xié)調(diào)先前描述的裝置的位置估計。壓力定位技術本身也可用作為用于完全不需要跟蹤裝置而僅僅是由用戶或其他物體加到表面的壓力的應用的基礎。
雖然本發(fā)明是參照其優(yōu)選實施例描述的，但本領域技術人員將會看到，可以在不背離在待決的權利要求中規(guī)定的本發(fā)明的打算的范圍的條件下在形式和細節(jié)上作出各種改變。例如，照明的組件可被配置成使用少于16個像素，或每個照明的組件可以以星形拓撲或總線拓撲被利用，或甚至被耦合到中心站或路由器，以增加娛樂系統(tǒng)的游戲面。
權利要求
1.能夠與一個或多個用戶互動的可照明系統(tǒng)，該可照明系統(tǒng)包括物理物品，能夠發(fā)送數(shù)據(jù)到可照明系統(tǒng)的至少一部分；電子裝置，適用于控制可照明系統(tǒng)的運行，可照明系統(tǒng)的運行部分地基于由物理物品發(fā)送的數(shù)據(jù)；以及與電子裝置和物理物品通信的模塊式可照明組件，模塊式可照明組件給電子裝置提供從物理物品發(fā)送的數(shù)據(jù)和由模塊式可照明組件生成的數(shù)據(jù)，模塊式可照明組件能夠提供對于來自電子裝置的數(shù)據(jù)的響應，以用于娛樂一個或多個用戶。
2.權利要求1的可照明系統(tǒng)，還包括發(fā)射機模塊，允許電子裝置與物理物品通信，以允許電子裝置控制物理物品的一部分。
3.權利要求1的可照明系統(tǒng)，其中物理物品包括換能器。
4.權利要求3的可照明系統(tǒng)，其中換能器包括從加速度表、傾斜儀、音頻換能器、陀螺儀、和指南針的至少一個中選擇的裝置。
5.權利要求3的可照明系統(tǒng)，其中物理物品能夠發(fā)送數(shù)據(jù)分組，該數(shù)據(jù)分組持有標識物理物品的信息、換能器數(shù)據(jù)和錯誤檢測信息。
6.權利要求5的可照明系統(tǒng)，其中換能器數(shù)據(jù)包括來自一個或多個加速度表的、表示物理物品的加速度值的數(shù)據(jù)。
7.權利要求5的可照明系統(tǒng)，其中換能器數(shù)據(jù)包括來自一個或多個陀螺儀的、表示物理物品的位置的數(shù)據(jù)。
8.權利要求5的可照明系統(tǒng)，其中換能器數(shù)據(jù)包括來自一個或多個傾斜儀的、表示物理物品的位置的數(shù)據(jù)。
9.權利要求3的可照明系統(tǒng)，其中物理物品還包括照明源，用于以選擇的顏色來照明物理物品。
10.權利要求1的可照明系統(tǒng)，其中電子裝置包括一個以嚴格規(guī)定的方式響應一組指令的裝置，該電子裝置具有至少一個集成電路。
11.權利要求1的可照明系統(tǒng)，其中物理物品可附著到一個或多個用戶中的每個。
12.權利要求1的可照明系統(tǒng)，其中物理物品被合并到一個或多個物品。
13.權利要求1的可照明系統(tǒng)，其中模塊式可照明組件在被至少一個用戶踩踏時能夠支撐該一個或多個用戶的至少一個用戶。
14.權利要求1的可照明系統(tǒng)，其中模塊式可照明組件能夠被附著到墻壁上。
15.權利要求1的可照明系統(tǒng)，其中模塊式可照明組件包括接收機，用于接收由物理物品發(fā)送的數(shù)據(jù)；到素組件，照明模塊式可照明組件的至少一部分；以及與電子裝置的接口，用于在模塊式可照明組件與電子裝置之間傳送數(shù)據(jù)。
16.權利要求15的可照明系統(tǒng)，還包括第二接口，以用于在模塊式可照明組件與電源之間傳送電力。
17.權利要求15的可照明系統(tǒng)，其中模塊式可照明組件還包括壓力傳感器組件，以用于感知施加到模塊式可照明組件的一部分上的力。
18.權利要求15的可照明系統(tǒng)，其中模塊式可照明組件還包括揚聲器組件，它允許模塊式可照明組件生成聲音，以用于娛樂一個或多個用戶。
19.權利要求15的可照明系統(tǒng)，其中模塊式可照明組件還包括與接口通信的控制電路，以用于控制像素組件。
20.權利要求15的可照明系統(tǒng)，其中像素組件包括照明源，用于照明像素組件；以及外殼，用于放置照明源。
21.權利要求20的可照明系統(tǒng)，其中外殼包括反射元件，用來漫射來自照明源的照明。
22.權利要求21的可照明系統(tǒng)，其中外殼還包括基底部分，適配于安放照明源；頂部部分，適配于形成接收機外殼的一部分；以及多個側面部分，被耦合到頂部部分，以形成開放的基底部分和接收機外殼從部分，該多個側面部分適配于接納緊固裝置，以用于把外殼與模塊式可照明組件的基底部分相連接。
23.權利要求15的可照明系統(tǒng)，其中模塊式可照明組件還包括機械接口，用于把模塊式可照明組件與第二模塊式可照明組件在機械上相連接；以及電氣接口，允許模塊式可照明組件與第二模塊式可照明組件通信。
24.權利要求1的可照明系統(tǒng)，其中物理物品能夠以無線方式發(fā)送數(shù)據(jù)到可照明系統(tǒng)的至少一部分。
25.權利要求1的可照明系統(tǒng)，其中物理物品能夠以使用一個或多個能量傳導器的方式發(fā)送數(shù)據(jù)到可照明系統(tǒng)的至少一部分。
26.在能夠與個人互動的系統(tǒng)中的用于與個人互動的方法，該方法包括以下步驟以無線方式接收來自物理物品的數(shù)據(jù)，以確定物理物品的至少一部分，該物理物品具有用于標識物理物品的唯一作用；以及部分地根據(jù)物理物品的位置點亮一個或多個照明源，以便與個人互動。
27.權利要求26的方法，還包括不用接收來自物理物品的數(shù)據(jù)而指令該一個或多個照明源點亮的步驟。
28.權利要求26的方法，還包括根據(jù)由物理物品發(fā)送的換能器數(shù)據(jù)確定物理物品的速度的步驟。
29.權利要求28的方法，還包括部分地根據(jù)物理物品的速度點亮一個或多個照明源的步驟。
30.權利要求26的方法，還包括以下步驟感知在至少一個個人的位置處一個或多個照明源的一部分上個人的存在；以及確定在一個或多個照明源的一部分上個人的存在和來自與個人有關的物理物品的數(shù)據(jù)。
31.權利要求26的方法，還包括生成聲音以便與個人互動的步驟。
32.權利要求26的方法，還包括部分地根據(jù)物理物品的位置生成聲音，以便與個人互動的步驟。
33.權利要求26的方法，還包括根據(jù)物理物品的數(shù)據(jù)預測物理物品的將來的位置的步驟。
34.權利要求33的方法，還包括部分地根據(jù)物理物品的預測的將來的位置點亮一個或多個照明源的步驟。
35.用于提供對于刺激源的響應的運動換能器，該響應表示運動換能器的加速度值，該運動換能器包括控制電路，用于控制運動換能器的運行，該控制電路能夠與至少一個其他電子裝置通信，以表示對于刺激源的響應；以及傳感器電路，用于感知刺激源和提供輸出信號給控制電路，該輸出信號給控制電路提供用于表示對于刺激源的響應的數(shù)據(jù)。
36.權利要求35的運動換能器，還包括與控制電路通信的振動器電路，以便當控制電路啟動振動器電路時使得運動換能器振動。
37.權利要求35的運動換能器，還包括與控制電路通信的聲音電路，以便當控制電路啟動聲音電路時聲音電路能夠輸出聲音。
38.權利要求35的運動換能器，還包括與控制電路通信的照明電路，以便當控制電路啟動照明電路時照明電路能夠照亮運動換能器的至少一部分。
39.權利要求35的運動換能器，其中控制電路包括第一接口電路，用于接收來自至少一個其他電子裝置的數(shù)據(jù)；控制器，用于處理由第一接口電路接收的數(shù)據(jù)和由傳感器電路生成的輸出信號；以及第二接口電路，用于發(fā)送來自控制器的數(shù)據(jù)，所發(fā)送的數(shù)據(jù)提供表示運動換能器的加速度值的響應。
40.權利要求39的運動換能器，其中第一接口電路包括，能夠以無線方式接收數(shù)據(jù)的接收機。
41.權利要求39的運動換能器，其中第二接口電路包括，能夠以無線方式發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)射機。
42.權利要求35的運動換能器，其中傳感器電路包括加速度表電路，它能夠提供三軸加速度表輸出。
43.權利要求42的運動換能器，其中加速度表電路能夠測量動態(tài)加速度和靜態(tài)加速度。
44.權利要求25的運動換能器，還包括外殼，用于放置控制電路和傳感器電路。
45.權利要求44的運動換能器，其中外殼是從模壓外殼、防水外殼、抗沖擊外殼、衣服物品、球鞋物品、和運動物品之一中選擇的。
46.用于控制能夠生成刺激人的輸出的物理物品的運行的方法，該物理物品以無線方式與電子裝置通信，該方法包括以下步驟把來自物理物品的第一數(shù)據(jù)組發(fā)送到電子裝置，第一數(shù)據(jù)組表示物理物品在三個軸的至少一個軸上的加速度值，三個軸相應于x軸、y軸、和z軸；以及把來自電子裝置的第二數(shù)據(jù)組發(fā)送到物理物品，第二數(shù)據(jù)組給物理物品提供數(shù)據(jù)，使得物理物品能夠生成刺激人的輸出，第二數(shù)據(jù)組包含基于物理物品的加速度值的數(shù)據(jù)。
47.權利要求46的方法，還包括給物理物品分配一個標識的步驟。
48.權利要求46的方法，其中物理物品生成用于刺激人的振動輸出。
49.權利要求46的方法，其中物理物品生成用于刺激人的視覺輸出。
50.權利要求46的方法，其中物理物品生成用于刺激人的可聽見的輸出。
51.權利要求46的方法，還包括處理來自第一數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)以確定物理物品的速度值的步驟。
52.權利要求46的方法，還包括處理來自第一數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)以確定物理物品相對于參考點的距離值的步驟。
53.用于給個人的至少一種人的感覺提供至少一個感官刺激源的設備，設備包括能夠生成至少一個感官刺激源的電子組件，該電子組件與一個或多個電子裝置通信，以控制至少一個感官刺激源的生成，以及在人踩踏在該電子組件上時該電子組件能夠支撐人。
54.權利要求53的設備，其中電子組件還包括一個或多個模塊的模塊中間部分，在模塊中間部分中的每個模塊具有打開的底部部分，以接納感官刺激電路的一部分；頂部部分，與模塊中間部分的一部分接觸，以防止在人踩踏在電子組件上時損壞模塊中間部分；以及基底部分，被耦合到模塊中間部分中的每個模塊的至少一個側面部分，基底部分具有接口電路和安裝在其上的感官刺激電路，接口電路允許電子組件與一個或多個電子裝置通信，以及感官刺激電路根據(jù)來自該一個或多個電子裝置的數(shù)據(jù)生成至少一個感官刺激源。
55.權利要求54的設備，其中在模塊中間部分中的每個模塊還包括漫射器元件，以幫助分布由感官刺激電路生成的照明。
56.權利要求54的設備，其中在模塊中間部分中的每個模塊還包括適配于放置傳感器的一部分的頂部部分，該傳感器能夠接收來自一個或多個電子裝置的數(shù)據(jù)。
57.權利要求56的設備，其中在模塊中間部分中的每個模塊的頂部部分還適配于放置第二傳感器的一部分，第二傳感器與感官刺激電路通信，以提供一個表示加到頂部部分的至少一部分上的力的數(shù)值的輸入。
58.權利要求54的設備，其中感官刺激電路包括照明源，用于照亮在模塊中間部分中的至少一個模塊，以生成感官刺激源。
59.權利要求58的設備，其中感官刺激電路還包括控制電路，控制照明源的運行，控制電路被耦合到接口電路，以便與一個或多個電子裝置通信，控制電路和該一個或多個電子裝置傳送數(shù)據(jù)，以便控制照明源的照明。
60.權利要求58的設備，其中感官刺激電路還包括揚聲器電路，用于把來自控制電路的電信號變換成聲音，以生成感官刺激源。
61.權利要求58的設備，其中感官刺激電路還包括傳感器電路，用于以無線方式接收來自一個或多個電子裝置的數(shù)據(jù)，由傳感器接收的數(shù)據(jù)表示個人相對于電子組件的至少現(xiàn)在的位置。
62.權利要求58的設備，其中感官刺激電路還包括第二傳感器電路，用于感知傳送到設備的一部分上的壓力值，該壓力值提供至少一個人與設備的實際接觸的表示。
63.權利要求54的設備，其中接口電路包括第一控制器，它與感官刺激電路接口，以協(xié)調(diào)一個或多個感官刺激源的生成；以及第二控制器，它與一個或多個電子組件和一個或多個電子裝置接口，以允許該一個或多個電子組件被配置成網(wǎng)絡。
64.在系統(tǒng)中的一個方法，包括以下步驟提供配備有至少一個信號發(fā)射機的物理物品；提供配備有多個接收機的表面，接收機能夠檢測來自所述至少一個信號發(fā)射機的信號，所述表面還配備有多個顯示部件；利用至少一個所述接收機接收來自所述至少一個信號發(fā)射機的信號；根據(jù)所述信號計算所述物理物品相對于所述多個接收機的位置；以及用至少一個所述顯示部件根據(jù)所述物理物品的計算的位置生成顯示信號。
65.權利要求64的方法，還包括以下步驟用多個所述接收機接收來自至少一個信號發(fā)射機的所述信號；通過所述多個接收機接收所述信號，確定在所述表面上形成的圖案；以及通過使用所述圖案的中心，計算所述物理物品的所述位置。
66.權利要求65的方法，還包括以下步驟把所述表面表示為網(wǎng)格，所述多個接收機在所述網(wǎng)格上的每個位置相應于一組坐標；通過把概率密度函數(shù)應用于相應于接收信號的多個接收機的位置的坐標，計算所述物理物品相對于所述表面的方向。
67.權利要求66的方法，其中所述位置被計算為包括相對于所述表面的第三維度。
68.權利要求66的方法，還包括以下步驟提供配備有信號發(fā)射機的至少一個附加物理物品；根據(jù)所述信號計算所述至少一個附加物理物品相對于所述多個接收機的位置；以及根據(jù)所述至少一個附加物理物品的計算的位置，用至少一個所述顯示部件生成顯示信號。
69.權利要求68的方法，其中為所述至少一個附加物理物品計算的位置包括相對于所述表面的第三維度。
70.權利要求64的方法，其中所述顯示信號是光的發(fā)射，所述光是多種顏色的任一種顏色。
71.權利要求70的方法，其中所述信號顯示部件是發(fā)光二極管。
72.權利要求64的方法，其中所述位置是根據(jù)接收信號的強度計算的。
73.權利要求64的方法，還包括以下步驟用多個所述接收機接收來自至少一個信號發(fā)射機的所述信號；確定在每個多個接收機處接收的信號的強度；以及根據(jù)在接收所述信號的每個多個接收機處信號的相對強度，計算所述物理物品的所述位置。
74.在系統(tǒng)中的一個方法，包括以下步驟提供配備有三個信號發(fā)射機的物理物品，所述信號發(fā)射機被取向成遠離所述物理物品發(fā)射信號，所述信號發(fā)射機之間在所述物理物品上互相大約是等距離的；提供配備有多個接收機的表面，接收機能夠檢測來自三個信號發(fā)射機的信號，所述表面還配備有多個顯示部件；用多個所述接收機接收來自三個信號發(fā)射機中至少一個的信號；根據(jù)所述信號計算所述物理物品相對于所述多個接收機的位置；以及用至少一個所述顯示部件根據(jù)所述物理物品的計算的位置生成顯示信號。
75.權利要求74的方法，還包括以下步驟用多個所述接收機接收來自至少一個信號發(fā)射機的所述信號；通過所述多個接收所述信號的接收機，確定在所述表面上形成的圖案；以及通過使用所述圖案的中心，計算所述物理物品的所述位置。
76.權利要求75的方法，還包括以下步驟把所述表面表示為網(wǎng)格，在所述網(wǎng)格上的每個位置相應于一組坐標；通過把概率密度函數(shù)應用到相應于接收所述信號的多個接收機的位置的坐標，計算所述物理物品的方向。
77.權利要求74的方法，還包括以下步驟用多個所述接收機接收來自所述三個信號中的一個以上的發(fā)射機的所述信號；通過接收所述信號的所述多個接收機，確定在所述表面上形成的圖案；計算每個所述圖案的中心；以及確定每個所述圖案的中心的加載平均值，所述加載平均值表示所述物理物品的位置。
78.權利要求77的方法，還包括以下步驟把所述表面表示為網(wǎng)格，在所述網(wǎng)格上的每個位置相應于一組坐標；通過把概率密度函數(shù)應用到相應于接收所述信號的多個接收機的位置的坐標，計算所述物理物品相對于所述表面的方向。
79.權利要求78的方法，其中所述最后的位置被計算為包括相對于所述表面的第三維度。
80.權利要求79的方法，還包括以下步驟提供配備有信號發(fā)射機的至少一個附加物理物品；根據(jù)所述信號計算所述至少一個附加物理物品相對于所述多個接收機的位置；以及用至少一個所述顯示部件根據(jù)所述至少一個附加物理物品的計算的位置生成顯示信號。
81.在系統(tǒng)中，保存用于一種方法的計算機可執(zhí)行的步驟的媒體，所述方法包括以下步驟提供配備有至少一個信號發(fā)射機的物理物品；提供配備有多個接收機的表面，接收機能夠檢測來自所述至少一個信號發(fā)射機的信號，所述表面還配備有多個顯示部件；用至少一個所述接收機接收來自所述至少一個信號發(fā)射機的信號；根據(jù)所述信號計算所述物理物品相對于所述多個接收機的位置；以及用至少一個所述顯示部件根據(jù)所述物理物品的計算的位置生成顯示信號。
82.權利要求81的媒體，其中所述方法還包括以下步驟用多個所述接收機接收來自至少一個信號發(fā)射機的所述信號；通過所述多個接收所述信號的接收機，確定在所述表面上形成的圖案；以及通過使用所述圖案的中心，計算所述物理物品的所述位置。
83.權利要求82的媒體，其中所述方法還包括以下步驟把所述表面表示為網(wǎng)格，所述多個接收機在所述網(wǎng)格上的每個位置相應于一組坐標；通過把概率密度函數(shù)應用到相應于接收信號的多個接收機的位置的坐標，計算所述物理物品相對于所述表面的方向。
84.能夠呈現(xiàn)從顏色譜中選擇的一個或多個顏色的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電子裝置，適合于控制系統(tǒng)的運行；以及一個或多個可照明組件，被耦合成使得每個一個或多個可照明組件與電子裝置通信，以允許該一個或多個可照明組件按照來自電子裝置的指令呈現(xiàn)從彩色譜中選擇的一個或多個顏色，每個一個或多個可照明組件包括控制器，用于與另一個可照明組件和電子裝置通信；傳感器電路，用于檢測系統(tǒng)的至少一個用戶的位置；以及一個或多個照明源，能夠以從彩色譜中選擇的一個或多個顏色照亮可照明組件。
85.權利要求84的系統(tǒng)，其中傳感器電路包括響應于力的壓力傳感器電路，其中該力是由至少一個用戶提供的。
86.權利要求83的系統(tǒng)，還包括能夠與該一個或多個可照明組件的每個可照明組件通信的物理物品，該物理物品把物理物品的位置的指示提供給該一個或多個可照明組件。
87.權利要求86的系統(tǒng)，其中該一個或多個可照明組件中的每個可照明組件還包括響應于由物理物品發(fā)送的信號的通信電路，該通信電路與控制器通信，以便把有關物理物品的信息提供給控制器。
88.權利要求85的系統(tǒng)，其中壓力傳感器電路包括電感器；以及可以響應于力沿相對于電感器的至少第一方向運動的磁鐵，其中磁鐵沿相對于電感器的至少第一方向的運動影響通過電感器傳播的信號的頻率值，從而使壓力傳感器按照通過電感器傳播的信號的頻率值生成對于力的響應。
89.用于提供對于刺激源的響應的運動換能器，該響應表示運動換能器的位置，該運動換能器包括控制電路，用于控制運動換能器的運行，該控制電路能夠與至少一個其他電子裝置通信，以表示對于刺激源的響應；以及傳感器電路，用于感知刺激源和把輸出信號提供給控制電路，該輸出信號把用于表示對于刺激源的響應的數(shù)據(jù)提供給控制電路。
90.權利要求89的運動換能器，還包括與控制電路通信的振動器電路，以便當控制電路啟動振動器電路時使得運動換能器振動。
91.權利要求89的運動換能器，還包括與控制電路通信的聲音電路，以便當控制電路啟動聲音電路時聲音電路能夠輸出聲音。
92.權利要求89的運動換能器，還包括與控制電路通信的照明電路，以便當控制電路啟動照明電路時照明電路能夠照亮運動換能器的至少一部分。
93.權利要求89的運動換能器，其中傳感器電路包括陀螺儀。
94.權利要求93的運動換能器，其中陀螺儀提供有關運動換能器的位置的角度數(shù)據(jù)。
全文摘要
提供了用于與一個或多個個人互動的系統(tǒng)和方法，該設備和方法允許操作面(90)與用戶或物理物品互動。
文檔編號H05B37/02GK1671988SQ03817470
公開日2005年9月21日 申請日期2003年5月21日 優(yōu)先權日2002年5月21日
發(fā)明者D·霍克, A·K·朗 申請人:明亮太空公司