一种玩具控制器及其信号处理装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种玩具控制器及其信号处理装置。根据本实用新型专利技术的实施方式，玩具控制器利用其自身配备的检测单元(例如，MEMS重力加速度计G-Sensor)来检测自身的姿态，并且用户可以完全或者至少主要地利用玩具控制器的姿态来控制玩具的运动，而无需操纵按钮、摇杆等部件，也无需在操作过程中对操作设备本身进行位移。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术的实施方式涉及信息
，更具体地，涉及一种玩具控制器及其信号处理装置。
技术介绍
在电子消费类产品中，可以通过数字和/或模拟方式控制的玩具(诸如，玩具飞行器、玩具舰船、玩具车辆，等等)具有广阔的市场和用户需求。如何控制和操纵这些玩具的运动是影响产品性能和用户体验的重要方面。在此，为了更好地描述和阐释本技术的精神和原理，首先给出本技术中涉及到的若干术语的释义。本技术中使用的术语“运动”总体上也可分为两类，即位移和姿态变化。本技术中所称的“位移”是指物体在给定参照系下在空间中的相对位置发生变化。可以利用方向、距离、速率、加速度等量来表征位移。注意，在本技术中选择地面参照系作为位移的参照系。另一方面，本技术中所称的“姿态变化”是指物体绕自身的某点进行旋转， 而该物体作为整体没有发生位移或者位移很小可以忽略的情况。可以利用物体相对于给定轴(称为参考轴)的倾斜方向、倾斜角度、旋转速率等量来表征姿态变化。可以理解，在任意给定的时刻，物体的运动可以包括位移和姿态变化中的任何一个或二者。而且，任何运动都可以由运动方向和运动速率来表征。本技术中使用的术语“姿态”是指物体相对于一个或多个参考轴的倾斜情况。 可以利用物体相对于参考轴的倾斜方向和倾斜角度来表征物体的姿态。可以理解，本文中所称的“姿态”不包括物体本身的位移。在定义了以上术语之后，现在来考虑对玩具运动的控制。在现有技术中，对玩具的运动控制通常是利用操纵按钮、旋钮、摇杆、操纵杆等部件来产生控制信号，以用于控制玩具的运动。这种方式的共性之一是玩具控制器本身的运动(位移和姿态变化)对于玩具的运动没有影响。例如，在目前常见的玩具控制器上，通常配置有按钮等可操作部件，用户可以利用这些部件来控制飞行器、舰船或车辆等玩具的运动(例如，启动、停止、加速、减速、改变行进方向，等等)，而玩具控制器本身的运动不会改变玩具的运动。这种控制方式存在明显的缺陷。首先，操纵这些玩具控制器需要用户具有一定的认知水平和操作水平，从而限制了例如儿童、老人等用户的使用。而且，此类玩具控制器的操作常常不是用户友好的。以遥控飞机玩具为例，目前常见的遥控器配备有至少两个操纵杆或类似部件，分别用于控制飞机的飞行高度、飞行方向和/或飞行速率等不同运动参数。 用户在操作过程中需要大脑和双手的高度协调和配合，才能实现期望的运动，因此交互过程的认知负担较高。因此，在本领域中，需要一种以更加有效、方便和灵活的方式来控制玩具运动的方案，从而克服现有技术中的上述问题
技术实现思路
为了克服现有技术中的上述问题，本技术的实施方式提出了一种新颖的玩具控制器及其信号处理装置。根据本技术的一个方面，提供一种信号处理装置，包括检测单元，用于检测信号处理装置的姿态，姿态包括信号处理装置的倾斜方向和倾斜角度；以及处理单元，其耦合至检测单元，用于根据检测单元所检测的信号处理装置的姿态控制一个玩具的运动，包括运动方向和运动速率。根据本技术的另一方面，提供一种玩具控制器，包括壳体；如上文所述的信号处理装置；以及信号传送装置，其耦合至信号处理装置，用于向玩具传送由信号处理装置产生的控制信号，以控制一个玩具的运动。本技术的实施方式提供了用于控制玩具运动的信号处理装置和玩具控制器。 一般而言，本技术的实施方式至少具有以下优点。首先，允许用户通过手势来控制玩具的运动，保证了交互的自然和高效。特别地，根据本技术的实施方式，用户只需要使用单手便可实现各种操作，从而避免了双手配合带来的认知负担。此外，根据本技术的实施方式，允许用户完全(或至少主要地)通过玩具控制器的姿态来控制玩具的运动，而无需依赖于摇杆、按键等部件，也无需对玩具控制器本身进行位移。这样，即使在有限的操作空间中，用户也可以有效地控制玩具。而且，根据本技术的实施方式，对玩具控制器的姿态的检测是利用玩具控制器自身配备的装置/单元来实现的，不需要借助于照相机等任何外部设备，因而易于实现且成本低廉。附图说明通过参考附图阅读下文的详细描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本技术的若干实施方式，其中图IA和图IB示出了可以在本技术的实施方式中使用的姿态检测的原理示意图；以及图2示出了根据本技术示例性实施方式的用于控制玩具运动的玩具控制器的框图；在附图中，采用相同或对应的标号来表示相同或对应的元素。具体实施方式根据本技术的实施方式，提供一种用于控制玩具的运动的信号处理装置和玩具控制器。本技术的基本思想是用户完全或至少主要通过玩具控制器的姿态来控制玩具的运动，而不需要主要依赖于按键、摇杆等部件，也不需要在操作过程中对玩具控制器本身进行位移。而且，对玩具控制器的姿态的检测是通过玩具控制器自身配备的检测单元来实现的，不需要任何外部设备的辅助。请注意，如上文所述，本技术中提及的玩具控制器的“姿态”由该玩具控制器相对于一个或多个参考轴的倾斜来限定，包括倾斜的方向和倾斜的角度。而且可以理解，本文中所称的“姿态”不包括设备本身的位移。由此，如何检测玩具控制器的姿态是本技术需要考虑的问题之一。姿态检测包括定性检测(即，倾斜的方向)和定量检测(倾斜的角度)。为了更好地理解本技术的原理和精神，在对实施方式进行详细描述之前，首先将参考图IA和图IB来简要描述可在本技术的实施方式中使用的玩具控制器的姿态检测的原理。根据牛顿力学第二定律，任何物体在受到力的作用时，将在力的方向上产生加速度。在地球引力场内的所有物体都受到重力的作用，因此都具有重力加速度(记为g)。重力加速度的方向始终垂直向下，大小在地表附近近似恒定。可以利用重力加速度来测量物体的姿态。需要指出的是，由于地球上的物体都随地球自转，因此物体实际上还具有向心加速度。然而，地球自转的向心加速度很小，所以在姿态检测中可以忽略不计。对于待检测的物体，首先可以确定一个或多个主轴。参考图1A，可以选择AA’作为物体100的主轴，这仅仅是示例性的。首先考虑以Z轴作为参考轴的情况。当物体相对于Z轴发生姿态变化(即，倾斜)时，如图IB所示，在与参考轴垂直的平面(S卩，XY平面) 内，重力加速度矢量g可分解为垂直于物体主轴AA’的分量gl，以及平行于物体主轴AA’的分量&，其中&和&彼此垂直。由于假定g的大小恒定，通过计算&和/或&的大小，可以计算出分量A相对于g的角度Θ。根据矢量分解原理可知，该角度θ即是主轴AA’与参考轴Z之间的夹角，也即物体相对于参考轴Z的倾斜角度。同理，可以计算物体相对于任何参考轴的倾斜角度。而且，根据重力加速度的分量的方向，可以确定物体相对于各参考轴的倾斜方向。存在多种已知的手段可以用来检测物体加速度的大小和方向。特别地，近年来随着微机电(MEMQ技术的迅猛发展，出现了大量体积小、精度高的加速度传感器，包括但不限于加速度计、加速度传感器、重力传感器(G-knsor)、倾斜传感器、倾角传感器，等等。 在这些设备中，上述姿态检测原理可以通过多种不同的方式来实践，例如固体摆、液体摆、 弹簧、压电、电容、热感，等等。在本文描述中，这些检测设备被本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置包括：检测单元，用于检测所述信号处理装置的姿态，所述姿态包括所述信号处理装置的倾斜方向和倾斜角度；以及处理单元，其耦合至所述检测单元，用于根据所述检测单元所检测的所述信号处理装置的所述姿态控制一个玩具的运动，包括运动方向和运动速率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙骏恭，
申请(专利权)人：合发微系统科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：71