本申請是標題為“在交互面上指導移動物體的系統(tǒng)和方法”、提交于2014年8月15日的國際專利申請PCT/CN2014/084498的部分繼續(xù)申請；國際專利申請PCT/CN2014/084498是標題為“使用實體物件運行計算機程序的系統(tǒng)及方法”、提交于2014年6月13日的國際專利申請PCT/CN2014/079891的部分繼續(xù)申請；國際專利申請PCT/CN2014/079891是標題為“識別物體身份和相對于互動表面的位置的系統(tǒng)及方法”、提交于2014年3月6日的國際專利申請PCT/CN2014/072961的部分繼續(xù)申請；國際專利申請PCT/CN2014/072961是標題為“識別物體身份和相對于互動表面的位置的系統(tǒng)及方法”、提交于2014年1月30日的國際專利申請PCT/CN2014/071850的部分繼續(xù)申請；國際專利申請PCT/CN2014/071850是標題為“互動板的系統(tǒng)及方法”、提交于2013年3月12日的國際專利申請PCT/CN2013/072481的部分繼續(xù)申請。本申請又是標題為“識別物體身份、朝向和相對于互動表面的位置的系統(tǒng)及方法”、提交于2014年6月23日的國際專利申請PCT/CN2014/080495的部分繼續(xù)申請；國際專利申請PCT/CN2014/080495是標題為“識別物體身份和相對于互動表面的位置的系統(tǒng)及方法”、提交于2014年6月13日的國際專利申請PCT/CN2014/079892的部分繼續(xù)申請；國際專利申請PCT/CN2014/079892是標題為“識別物體身份和相對于互動表面的位置的系統(tǒng)及方法”、提交于2014年3月6日的國際專利申請PCT/CN2014/072961的繼續(xù)申請；國際專利申請PCT/CN2014/072961是標題為“識別物體身份和相對于互動表面的位置的系統(tǒng)及方法”、提交于2014年1月30日的國際專利申請PCT/CN2014/071850的部分繼續(xù)申請；國際專利申請PCT/CN2014/071850是標題為“互動板的系統(tǒng)及方法”、提交于2013年3月12日的國際專利申請PCT/CN2013/072481的部分繼續(xù)申請。

上述每件申請的全部公開內(nèi)容以引用方式納入。

技術領域

本發(fā)明涉及教育和娛樂設備，更具體地，涉及檢測置于界面上方或者附近的特定物體的位置和身份的交互面。

背景技術：

通過允許用戶和設備之間高水平的互動，廉價的計算機處理器的涌現(xiàn)對娛樂和教育游戲產(chǎn)生了非常大的影響。例如，已經(jīng)開發(fā)的許多計算機游戲，使真人玩家與計算機對手來對陣。典型地，這樣的電腦游戲通過電子顯示系統(tǒng)創(chuàng)建動態(tài)的交互式多媒體環(huán)境，來提供游戲活動的可視化顯示。不幸的是，這種顯示缺乏傳統(tǒng)板為基礎的游戲固有的允許物理互動的立體性。此外，幾乎所有的計算機游戲都是基于屏幕的，并要求玩家與電子屏幕互動，不管是手提計算機，還是智能手機，或平板電腦。因此，當用戶使用計算機交互系統(tǒng)用于娛樂或者教育目的時，他們從很小的年齡就越來越多地暴露在屏幕之下。

另一方面，傳統(tǒng)的交互系統(tǒng)可以使用一個或多個可移動的物體，讓用戶（尤其是年輕用戶）感覺更加“自然”也更易于互動。例如，棋子可觸及和操作的傳統(tǒng)棋牌游戲所提供的快樂和感覺，無疑是有利的。但是，他們往往缺乏電腦游戲可以提供的音頻和/或視頻互動或其他形式的復雜反饋。

因此，可結合計算機技術和物體游戲的方法通過使玩家的物理操作被計算機系統(tǒng)解釋，以諸如視頻和/或者音頻輸出的多種感官配件形式向玩家提供實時的反饋，可以有效地增強玩家的體驗。

根據(jù)本發(fā)明的實例，系統(tǒng)包括多種物體，比如卡片，積木或者微型塑像，可以通過比如LED燈，揚聲器或者振動器等不同的反饋媒介與用戶互動。這樣的系統(tǒng)最好不包含屏幕，而是利用與置于界面上的物體無線通信的交互面，以便充分利用從計算機得到的交互能力。

事實上，本發(fā)明通過為比如卡片和玩具積木等傳統(tǒng)玩具增加互動的維度，提供了可以有效增強它們的系統(tǒng)和方法。玩具可以與計算機系統(tǒng)無線連接，也可以連接到網(wǎng)絡/服務器。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明披露了指導一個或者多個裝置在其被置于交互面上或者附近時產(chǎn)生響應的系統(tǒng)和方法。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述系統(tǒng)包括：多個物體，交互面，有效連接到所述交互面的處理器和射頻天線。交互面可以在物體被置于交互面上時識別物體的位置和唯一識別碼。本發(fā)明的物體每個都嵌有射頻天線，包含所述物體的唯一識別碼的微計算機單元，向用戶提供反饋的輸出裝置，以及為所述物體的電子電路供電的電源模塊。

上述實施例的方法包括以下步驟：1.在所述交互面上或者附近放置一個或者多個物體；2.所述交互面檢測置于所述交互面上或者附近的物體的位置和唯一識別碼；3.計算機程序選擇置于所述交互面上或者附近的一個或者多個物體的唯一識別碼為目標；4.通過定向到置于所述交互面上或者附近的目標物的所述交互面的計算機射頻天線，處理器傳輸包含關于輸出指令數(shù)據(jù)的射頻信號；5.通過所述射頻天線接收所述目標物的射頻傳輸；6.所述物體的微計算機單元處理數(shù)據(jù)；7.所述微計算機單元向所述物體的輸出裝置發(fā)送輸出指令說明；8.通過所述輸出裝置向用戶提供反饋。

本發(fā)明的另一實施例提供一種語言拼寫游戲，使用多張印有符號的卡片。本實施例包括交互面，能夠檢測置于界面上方或者附近的卡片的存在和唯一識別碼。所述交互面還包括：連接到處理器的計算機程序，電源，射頻天線和音頻系統(tǒng)。所述交互面被配置為掃描置于界面上方或者附近的卡片。此外，所述交互面的所述計算機程序還包括或者可以訪問單詞數(shù)據(jù)庫。

上述實施例的每張卡片還可以包括：微計算機單元，射頻天線，電源和一個或者多個LED燈。

印在每張游戲卡片上的符號可以是字母表中的字母。此外，連接到所述處理器的數(shù)據(jù)庫為每個卡片符號分配一個唯一識別碼。

上述實施例的方法如下。所述計算機程序通過所述交互面的音頻系統(tǒng)播放關于字母、音節(jié)或者單詞的問題，用戶需要通過選擇置于所述交互面上方或者附近的特定卡片來回答。比如，廣播可以由如下問題組成：“你能告訴我單詞apple的首字母是什么嗎？”，“你能告訴我如何拼寫bed嗎？”或者“你知道如何拼寫red嗎？”音頻輸出提示用戶選擇一些卡片并將它們放在所述交互面的上方。隨即，所述交互面檢測置于其界面上方或者附近的任何卡片的存在和唯一識別碼，并將該信息轉給所述處理器。鑒于每一個唯一識別碼都被分配給一個語言相關的符號，所述處理器通過訪問數(shù)據(jù)庫還確定用戶已經(jīng)放在所述交互面上的字母的類型（或者其他語言相關的字符）。所述處理器的計算機程序進一步分析用戶是否將正確的卡片或者卡片集置于所述交互面上方。

在確定用戶的輸入是否正確后，所述計算機程序可以向每張置于廣播區(qū)內(nèi)的卡片發(fā)送指令，以點亮所述物體LED燈的形式提供輸出。

本發(fā)明的其他實施例將在下面詳細描述。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明包含置于交互面上方的塑像的系統(tǒng)示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明交互面的基本組成的示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明游戲塑像的基本組成的示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明包含印有字母表字母的卡片的系統(tǒng)示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明卡片設計的示意圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明包含置于薄片和交互面上方的卡片，以便于玩數(shù)學游戲數(shù)獨的系統(tǒng)示意圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明系統(tǒng)流程的示意圖。

具體實施方式

參考附圖將會在本發(fā)明的多個實施例中詳細描述，在附圖中對例子進行說明。雖然本發(fā)明將結合具體的實施例來描述，但本發(fā)明并不打算限定本發(fā)明的范圍于這些特定實施例。本發(fā)明意圖在本發(fā)明的精神和范疇內(nèi)，覆蓋所有替代，修改和等同的內(nèi)容，這在權利要求中進行定義。

此外，在本發(fā)明的詳細描述中對具體細節(jié)進行闡述，以便徹底理解本發(fā)明。然而，顯而易見的是，在本領域的普通技術人員可以實踐本發(fā)明而無須了解具體細節(jié)。在其他實施例中，公知的方法，過程，部件和電路沒有詳細描述，以避免不必要地模糊對本發(fā)明的清晰理解。

通過參考附圖，對于本領域技術人員來說，本發(fā)明可以得到更好的理解，它的許多目的和優(yōu)點將變得明顯。

本發(fā)明的實施例提供了指導一個或者多個目標物在其被置于交互面上方或者附近時產(chǎn)生輸出的系統(tǒng)和方法。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明包含置于交互面上方的塑像的系統(tǒng)示意圖。

如圖1所示，所述系統(tǒng)包括交互面101和一些塑像102。交互面101還包括操作界面區(qū)域103，附有一個或者一組傳感器，可以檢測置于區(qū)域內(nèi)的塑像102的位置和唯一識別碼。交互面101還附有音頻系統(tǒng)104。

為了便于說明，圖1描述的系統(tǒng)和方法都使用了用來創(chuàng)建描述流行的“海盜島”主題的三維環(huán)境的交互面101，其中游戲塑像102可以與游戲面交互。游戲面包括一系列彼此相交的路徑。玩家從島上的碼頭開始，輪流擲骰子順著路徑走，目的是第一個發(fā)現(xiàn)寶藏灣（在每次新游戲開始時隨機改變位置）。在游戲過程中，為了前進，玩家的塑像102將面臨很多挑戰(zhàn)。至關重要地，塑像102對它們處在的區(qū)域有響應。比如，將塑像102（比如海盜船長）置于指定的區(qū)域附近（比如寶藏的位置）可以引起塑像102或者交互面101通過嵌入在塑像或者交互面的多種感官裝置向玩家提供實時反饋，比如音頻系統(tǒng)104。例如，游戲塑像102可以嵌有震動模塊，這樣當塑像102被置于指定區(qū)域內(nèi)時，塑像102將開始震動來提示玩家，此位置對于這個塑像102極其重要。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明圖1所述的交互面的基本組成的示意圖。應當注意的是，圖2描述的電子元件的形狀和尺寸指示僅僅為了說明的目的，不是真正的大小。

如圖2所示，交互面201包括：計算機系統(tǒng)202（包括處理器單元和存儲器單元）；有效連接到計算機系統(tǒng)202的射頻天線203；有效連接到計算機系統(tǒng)202的一個或者一組傳感器204；為計算機系統(tǒng)202供電的中央電源205，以及交互面201的其他部分的其他電路。

圖3是說明圖1所述的游戲塑像的基本組成的示意圖。同樣，應當注意的是，圖3描述的電子元件的形狀和尺寸僅僅為了說明的目的，不是真正的大小。

游戲塑像301包括嵌入其中的電子模塊302。電子模塊302包括：含有塑像301的唯一識別碼的微計算機單元303；有效連接到微計算機單元303的射頻天線304；有效連接到微計算機單元303的電源305；以及同樣有效連接到微計算機單元303的輸出裝置306，307，308。輸出裝置可以包含多個不同的裝置，比如在這一特定實施例中的兩個LED燈（一個綠色LED306，一個紅色LED307）和震動模塊308。

除了電池，供給游戲塑像301的電子模塊302的電能可以通過使用第二射頻天線和嵌入在電子模塊302內(nèi)的射頻-直流能量收集裝置來提供。在這一實施例中，交互面通過射頻波為塑像301供電，其中電子模塊302的第二射頻天線采集并向射頻-直流能量收集裝置傳輸，為模塊和/或它的電池供電。

圖1、2和3描述的實施例操作如下。當游戲塑像102，301被置于交互面101，201上時，交互面101，201檢測塑像102，301的識別碼以及它們相對于交互面101，201的位置，并將信息傳輸給計算機系統(tǒng)202。計算機系統(tǒng)202的處理器依據(jù)有效連接到處理器的計算機程序的指令處理信息。計算機程序根據(jù)游戲規(guī)則定義并對塑像102，301相對于操作界面區(qū)域103的移動產(chǎn)生響應。根據(jù)特定塑像102，301的位置（以及其他潛在變量，比如時間），計算機程序可以通過交互面201的射頻天線203與嵌入在塑像102，301的射頻天線304之間的射頻通信，激活目標塑像102，301的輸出裝置，指導塑像102，301向玩家發(fā)出反饋。比如，玩家的塑像102，301置于游戲板上的十字路口。計算機程序問玩家一個謎語，他們必須回答正確才能前進。玩家向兩個方向中的一個方向（即，從兩個道路分支選擇一個）移動他的塑像102，301來選擇答案。交互面檢測塑像102，301的新位置，并將這些信息返給計算機系統(tǒng)202。如果選擇了正確的路徑，計算機程序指導塑像102，301，使它的綠色LED燈306閃爍，向用戶表明回答正確。另一方面，如果選擇了錯誤的路徑，計算機程序指導相同塑像102，301，使它的紅色LED燈307閃爍（并且，一個處罰通常隨之而來，比如返回幾步）。塑像102，301向用戶提供直接反饋的另一個例子是讓塑像的震動模塊308在其靠近寶藏的位置時震動更強烈。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明包含印有字母表字母的卡片的系統(tǒng)示意圖。

圖4描述的實施例說明了拼寫游戲的設計。交互面401包括：處理器（連接到存儲器）；有效連接到處理器的射頻天線；以及為交互面401供電的中央電源。交互面401還包括操作界面區(qū)域402，附有一個或者一組傳感器，可以由處理器檢測置于操作界面區(qū)域402上的卡片403的位置和唯一識別碼。交互面401還附有音頻系統(tǒng)404，向用戶提供輸入和反饋。

如上所述的拼寫游戲的實施例的系統(tǒng)還可以訪問單詞數(shù)據(jù)庫（即電子詞典），并且向用戶提問與拼寫相關的問題。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明圖4描述的拼寫游戲實施例中卡片設計的示意圖。應當注意的是，圖5描述的電子元件的形狀和尺寸僅僅為了說明的目的，不是真正的大小。

圖5的左側圖說明了一張裸眼所看到的卡片501。可以看到字母A印在其表面上。圖5的右側圖說明卡片502嵌有的特定電路。

卡片501包括：含有卡片501的唯一識別碼的微計算機單元503；有效連接到微計算機單元503的射頻天線504；有效連接到微計算機單元503的電源505；兩個有效連接到微計算機單元503的LED燈506（一個綠色的LED 507和一個紅色的LED 508）。此外，在這一實施例中，交互面401的計算機程序對每張卡片唯一識別碼匹配一個字母。

圖4和圖5描述的實施例方法包括配置計算機程序向用戶通過交互面401的音頻系統(tǒng)404播放與拼寫相關的問題。例如，這些問題可以是“你知道單詞apple的首字母是什么嗎？”或者“你知道如何拼寫dog嗎？”等等。這些廣播將會提示用戶選擇一些卡片403并將它們放在交互面401的操作區(qū)域402上方。在這一特定實施例中，計算機程序運行計時器，用戶必須在時間耗盡之前放置所有與正確答案相關的卡片403。當時間耗盡時，計算機程序確定是否正確的卡片403被放在了交互面401上（通過確定每張置于操作界面區(qū)域402的卡片403的唯一識別碼）。隨后，通過交互面501的射頻天線與卡片503的射頻天線間的無線射頻通信，計算機程序指導所有正確卡片激活他們的綠色LED 507（指示正確答案），所有錯誤卡片激活他們的紅色LED 508（指示錯誤答案）。

與上述實施例相類似，還有向用戶反饋的其他方式，包括讓嵌入在卡片403的LED燈506按順序點亮。在通常的設計中，每張卡片/唯一識別碼只需要一個LED燈。這一設計在幫助用戶理解語言符號之間的相互順序特別有用。比如，計算機程序通過揚聲器系統(tǒng)404播放音頻錄音，向用戶提問“如何拼寫單詞bed”。這會提示用戶在操作界面區(qū)域402上放置三張印有字母b，e和d的卡片。在這一特定實施例中，計算機程序指導交互面的射頻天線向三張卡片403傳輸包含單獨指令的射頻數(shù)據(jù)，在不同的時刻點亮它們的LED燈。首先，計算機程序指導帶有字母b的卡片403點亮（最好伴有提供字母發(fā)音的音頻，通過交互面401的音頻系統(tǒng)404），然后分別依次點亮e字母卡片和d字母卡片403。在這種方式下，向用戶視覺展示了單詞內(nèi)每個字母的正確順序。

上述特定實施例為孩子們提供了一種互動游戲，孩子們可以在指定區(qū)域內(nèi)玩字母卡片。這樣的游戲讓孩子們用字母卡片實驗，并在有趣的環(huán)境中學習拼寫，有明顯的教育價值。

盡管上述實施例利用語言相關符號，還有很多其他選擇可在本發(fā)明實施。比如，幾乎任何語言，無論是基于字母表還是非字母表的，都可以用在卡片上。

另一實施例提供了使用阿拉伯數(shù)字（或者其他比如中國或者拉丁語數(shù)字）作為符號印在卡片表面的數(shù)學游戲。

另一個實施例使用音符作為印在每張卡片表面的符號。

其他卡片設計包括用圖片代替符號。經(jīng)常用在閃光卡片上面的圖片，比如動物，專家，車輛等等都是可行的選擇。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明包含置于薄片和交互面上方的卡片，以便于玩數(shù)學游戲數(shù)獨的系統(tǒng)示意圖。

在這個實施例中，系統(tǒng)包括交互面601，可移動的薄片606，多張卡片609。每張卡片609都在其表面印有1-9的數(shù)字，可移動的薄片606包含用戶必須完成的數(shù)獨謎題。

圖6所描述的實施例的系統(tǒng)包括帶有操作界面區(qū)域602的交互面601，和基本單元607。正如前圖描述的實施例，操作界面區(qū)域602包含傳感器系統(tǒng)，可以檢測置于其上的一個或者多個卡片的存在、身份和朝向，以及置于其操作界面區(qū)域602上的薄片606的身份。如前述實施例那樣，操作界面區(qū)域602的傳感器系統(tǒng)電子連接到計算機系統(tǒng)603，計算機系統(tǒng)603包括處理器604和存儲單元605。與所有其他實施例相同，計算機系統(tǒng)603的處理器運行計算機程序。在這個實施例中，計算機程序與數(shù)獨游戲相關。

圖6的實施例還包括一張印有典型9x9數(shù)獨網(wǎng)格的薄片606。如同所有數(shù)獨游戲，網(wǎng)格中的一些格子已經(jīng)填好了數(shù)字，其他為空白。需要注意的是，孔洞608是為了網(wǎng)格中空白的格子設計的。卡片609，每張都印有阿拉伯數(shù)字，是這個實施例的最后組成部分。這些卡片609用來放入薄片606的孔洞608中，這樣他們可以與交互面601的操作界面區(qū)域602直接互動。

卡片609的設計與圖5所示的卡片相似，電子元件相同，而且輸出裝置包括兩個LED燈（一個綠色，另一個紅色）。

本實施例的整體方法如下。用戶將薄片606放置在交互面601的操作界面區(qū)域602的上面。計算機系統(tǒng)603，通過操作界面區(qū)域602的傳感器，檢測薄片606的存在，處理器識別它的識別碼（數(shù)獨游戲在那時正在進行）。需要注意的是，由于游戲可以從交互面601四側中的任意一側玩，薄片的朝向不重要。隨后，特定的數(shù)獨網(wǎng)格的相應計算機程序被加載，用戶繼續(xù)解決謎題。

在游戲中，用戶通過薄片606的孔洞放置多張卡片609來解決謎題。當用戶將卡片609放置在操作界面區(qū)域602上時，計算機系統(tǒng)603通過操作界面區(qū)域602的傳感器檢測卡片609的位置以及它的唯一識別碼。計算機程序隨后從卡片609的身份信息得到卡片609上分配的阿拉伯數(shù)字，確定卡片相對于特定的數(shù)獨網(wǎng)格是否被正確放置。游戲的玩法有很多方式，但是一種簡潔的設計是要求用戶在時間耗盡之前在薄片606的所有孔洞608都放好卡片609。

一旦謎題完成后，計算機程序指導所有正確的卡片609激活他們的綠色LED（指示正確答案），所有錯誤卡片激活他們的紅色LED（指示錯誤答案）。從而，在謎題完成后，卡片609本身向用戶提供直接反饋。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明系統(tǒng)流程的示意圖。

如圖7所示，所述方法包括以下步驟：

步驟701：在交互面上方或者附近放置多個物體，每個物體都嵌有唯一識別碼和輸出裝置。每個物體還包括一個電源。

步驟702：識別置于交互面上方或者附近的多個物體的唯一識別碼和位置信息。交互面包括可以識別置于交互面上方的物體的唯一識別碼和位置信息的傳感器。

步驟703：運行以用戶定義的規(guī)則編碼的計算機程序。計算機程序可以本地運行，也可遠程運行，而用戶定義的規(guī)則是典型的游戲規(guī)則，比如“海盜島”游戲的規(guī)則。

步驟704：基于多個物體在交互面上的位置信息和用戶定義的規(guī)則確定響應?；诮换ッ嫔系奈矬w和用戶定義的規(guī)則，計算機程序選擇恰當?shù)捻憫?/p>

步驟705：指導第一物體的輸出裝置在預定的時間產(chǎn)生輸出。預定的時間可以是，比如，在拼寫游戲中用戶回答問題需要的時間。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，向諸如卡片，積木和塑像等傳統(tǒng)玩具加入了一個互動的維度，這樣用戶可以通過多種反饋媒介，比如LED燈，揚聲器或者振動器，與它們互動。