УПРАВЛЯЕМЫЕ ИНТЕРАКТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА Российский патент 2011 года по МПК G09B5/06 

Настоящее изобретение относится к вручную управляемому устройству, в частности к устройству, предназначенному для взаимодействия с подобным устройством или устройствами в зависимости от их относительных положений так, чтобы выдать сенсорный ответ для пользователя, причем это устройство особенно подходит в образовательных или развлекательных целях.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является обучающее управляемое вручную устройство, известное из патента US №6739874, кл. G09В 19/00, 2004, содержащее процессор, установленный для контроля работы устройства, источник питания, обеспечивающий энергию устройству, генератор ответа, устройство связи, конструктивно выполненное с возможностью осуществления связи с подобным управляемым вручную отверстием для идентификации себя и создания сенсорного ответа, при этом устройство конструктивно выполнено с возможностью выдачи первой характеризации, касающейся своей собственной текущей идентификации.

Из документа US №6739874 также известен набор устройств для обучения, содержащий, по меньшей мере, два управляемых вручную устройства для обучения, содержащий, по меньшей мере, два управляемых вручную устройства, каждое из которых предназначено для выдачи индивидуальной характеризации, касающейся их собственной текущей идентификации, и расположено относительно других таких устройств в нескольких разных положениях.

Из уровня техники известно игровое устройство, содержащее одно или несколько устройств (RU №2136342, кл. А63Н 5/00, 1999), содержащее входной блок, блок хранения и считывания информации, блок разбиения исходного звукового ряда на фрагменты и присвоения идентификационных номеров, цифроаналоговый преобразователь. Техническим результатом данного решения является создание игры со звуками, преимущественно музыкальными, с повышенными занимательными и образовательными возможностями и богатым звуковым содержанием.

Также, из уровня техники известна компьютерная система (Andreas Heinemann et al.: "iClouds: Peer-to-peer Information Sharing in Mobile Environments", 2003), где устройство iClouds обеспечивает среду для выборочного совместного использования файлов между подключенными группами пользователей, каждый из которых имеет карманный персональный компьютер (КПК). Каждый КПК с поддержкой iCloud периодически сканирует локальную близость для выявления подключенных устройств, и каждое устройство указывает на его потребности в данных ("iWish") и его доступные данные ("Ihave"). Определение данных, требуемых КПК, позволяет КПК контролировать доступ путем блокирования незатребованных загрузок данных из устройств третьих лиц, в то время как список "Ihave" позволяет избирательно передавать выбранные данные другому КПК с поддержкой iCloud, имеющему сходный "iWish" список запрашиваемых данных. Между тем, существует потребность в таком устройстве, которое позволяет пользователю управлять устройством и создавать сенсорный ответ в указанном генераторе ответа или генераторе ответа подобного устройства в зависимости от близости одного или нескольких подобных устройств.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, предлагается управляемое вручную устройство, предназначенное для выдачи пользователю индивидуальной характеризации, содержащее

процессор, установленный для контроля работы устройства;

источник питания, обеспечивающий энергию устройству;

генератор ответа;

устройство связи, конструктивно выполненное с возможностью осуществления связи с подобным управляемым вручную устройством для идентификации себя и создания сенсорного ответа, при этом устройство конструктивно выполнено с возможностью выдачи первой индивидуальной характеризации, касающейся своей собственной текущей идентификации, включает датчик близости, конструктивно выполненный с возможностью обнаружения непосредственной близости подобного устройства, при этом управляемое вручную устройство дополнительно конструктивно выполнено таким образом, что в результате управления им процессор создает сенсорный ответ в указанном генераторе ответа или генераторе ответа подобного устройства, имеющего вторую индивидуальную характеризацию, причем созданный сенсорный ответ зависит от, по меньшей мере, одной из текущих идентификаций и второй индивидуальной характеризации подобного устройства, причем первая индивидуальная характеризация управляемого вручную устройства контролируется процессором и выборочно изменяется со временем на основе:

i) обнаружения подобного устройства, расположенного неподалеку; и

ii) второй индивидуальной характеризации, присутствующей на данном подобном устройстве во время его обнаружения.

Указанная характеризация может содержать материал визуального отображения на каждом устройстве. Генератор ответа может содержать устройство визуального отображения, предназначенное для отображения указанной характеризации как материала визуального отображения и/или для создания указанного сенсорного ответа как визуального ответа. Сенсорный ответ может содержать визуальное отображение на устройстве визуального отображения.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения генератор ответа содержит генератор звуковых сигналов, предназначенный для создания указанной характеризации как звукового выходного сигнала и/или для создания указанного сенсорного ответа как звукового ответа. Указанное устройство связи конструктивно выполнено для сообщения с ближним прилегающим устройством, которое определено датчиком близости, а также предназначено для связи с другими подобными устройствами с целью идентификации себя и создания сенсорного ответа. Устройство связи конструктивно выполнено для передачи идентификации указанного прилегающего устройства. Устройство связи может содержать устройство беспроводной связи.

Устройство по данному изобретению является программируемым для определения характеризации и/или сенсорного ответа, которые необходимо создать.

Стороны устройства адаптированы, чтобы точно подходить или сцепляться со сторонами подобного устройства с заданной ориентацией, согласующейся с материалом визуального отображения на каждом устройстве.

Устройство по данному изобретению содержит камеру, предназначенную для съемки изображения, которое будет отображаться на указанном устройстве визуального отображения.

Устройство по данному изобретению содержит микрофон, предназначенный для записи звука для воспроизведения указанным генератором звуковых сигналов.

Устройство по данному изобретению содержит средство ввода данных, предназначенное для ввода данных, используемых при характеризации устройства или программировании сенсорного ответа. Средство ввода данных может содержать устройство распознавания рукописных символов.

Устройство по данному изобретению содержит соединитель, предназначенный для подсоединения к устройству хранения данных для ввода данных в устройство.

Устройство по данному изобретению содержит датчик пользователя, чувствительный к прикосновению и предназначенный для инициирования сенсорного выходного сигнала. Сенсорный выходной сигнал, инициируемый датчиком пользователя, содержит выходной сигнал из одного или нескольких других устройств. Сенсорный выходной сигнал, инициируемый датчиком пользователя, содержит выходной сигнал характеризации.

Устройство по данному изобретению содержит датчик перемещения, предназначенный для обнаружения перемещения устройства и инициирования оценки положения указанных устройств.

В соответствии со вторым аспектом, предлагается набор обучающих устройств, содержащий, по меньшей мере, два управляемых вручную устройства, каждое из которых предназначено для выдачи индивидуальной характеризации, касающейся их собственной текущей идентификации, и расположено относительно других таких устройств в нескольких разных положениях, процессор, источник питания, генератор ответа, причем каждое устройство содержит процессор, источник питания, генератор ответа и устройство связи для осуществления связи с другим подобным управляемым вручную устройством, при этом эти устройства создают координированный сенсорный ответ с помощью указанного генератора ответа в зависимости от положения устройств, причем сенсорный ответ зависит от, по меньшей мере, одной текущей идентификации первого из, по меньшей мере, двух устройств и комбинации текущих идентификаций, по меньшей мере, двух из указанных, по меньшей мере, двух устройств, причем каждая индивидуальная характеризация каждого управляемого вручную устройства контролируется его процессором и выборочно изменяется со временем на основе:

i) обнаружения, по меньшей мере, второго из, по меньшей мере, двух устройств, расположенных неподалеку; и

ii) индивидуальной характеризации, присутствующей на данном втором устройстве во время его обнаружения первым устройством.

Указанный генератор ответа содержит устройство визуального отображения, предназначенное для отображения указанной характеризации как материала визуального отображения и/или для создания указанного сенсорного ответа как визуального ответа.

Указанный сенсорный ответ содержит визуальное отображение на устройстве визуального отображения одного или нескольких из указанных устройств.

Указанный генератор ответа содержит генератор звуковых сигналов, предназначенный для создания указанной характеризации в виде звукового выходного сигнала и/или для создания указанного сенсорного ответа в виде звукового ответа.

Указанное устройство связи одного или нескольких устройств выполнено с возможностью принятия данных программирования из телепередачи.

В соответствии с настоящим изобретением, по меньшей мере, два из указанных устройств конструктивно выполнены для расположения в линию с таким расчетом, чтобы указанный материал визуального отображения осмысленно читался вдоль указанной линии, и подобное устройство может располагаться рядом с одной стороной указанной линии устройств и таким образом инициировать изменение материала визуального отображения на указанном подобном устройстве с тем, чтобы он соответствовал материалу визуального отображения указанной линии устройств.

Устройства по данному изобретению конструктивно выполнены для связи посредством указанных устройств связи с образованием программируемой компьютерной сети, которая может отвечать в соответствии с положением устройств и создавать указанный сенсорный ответ.

Набор устройств по данному изобретению включает панель, конструктивно выполненную с возможностью расположения на ней устройств в указанных нескольких разных положениях и которая способна определять положение и идентификацию каждого устройства. Указанная панель содержит экран, конструктивно выполненный для создания визуального отображения, а также средство для перезарядки источника питания в каждом устройстве при его помещении на панель.

Устройство связи одного или нескольких устройств выполнено с возможностью принятия данных программирования из телепередачи.

Устройства выполнены с возможностью связи посредством указанных устройств связи для образования программируемой компьютерной сети, которая может отвечать в соответствии с положением устройств и создавать указанный сенсорный ответ.

Характеризация может содержать материал визуального отображения на каждом устройстве или материал выходного звукового сигнала, и будет меняться в зависимости от конкретного применения или назначения этого устройства или устройств. Например, материал визуального отображения может содержать букву или группу букв (например, фонему) или слово или слова, а сенсорный ответ может содержать речь, соответствующую слову или фразе или предложению, составленной или составленному из этих букв или слов. В другом случае применения материал визуального отображения может содержать число или математический символ, а сенсорный ответ может содержать речь, относящуюся к математическим свойствам чисел на устройствах. Еще в одном случае применения, материал визуального отображения может содержать музыкальный символ, а сенсорным ответом может быть музыкальный звуковой ответ. В примере, в котором характеризация содержит материал выходного звукового сигнала, она может содержать звуковой эквивалент любого из приведенных выше примеров материала визуального отображения.

Во всех из вышеприведенных примеров изобретения сенсорный ответ представляет собой звуковой ответ, который может создаваться одним или несколькими устройствами. При этом каждое устройство содержит генератор звуковых сигналов для выдачи звукового ответа. Однако, в других примерах изобретения, сенсорный ответ может вместо звукового ответа или в дополнение к нему содержать визуальный ответ, который может создаваться одним или несколькими устройствами.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения каждое устройство содержит устройство визуального отображения, которое отображает материал визуального отображения и (или) может создавать визуальный сенсорный ответ, который может представлять собой статическое или анимированное визуальное отображение. Предпочтительно, каждое устройство является программируемым, чтобы позволить программировать материал визуального отображения и сенсорный ответ для разных случаев применения, например, для размещения букв или слов, или чисел, или музыкальных символов, как описано выше, или любого иного материала визуального отображения, или для создания соответствующих звуковых или визуальных ответов.

Поэтому предлагаемое устройство предпочтительно является полностью программируемым, многофункциональным устройством, которое можно использовать в качестве учебного пособия по языку, математике или музыке или иным предметам. Такое устройство можно легко адаптировать для использования, таким образом, как используется известное многокомпонентное обучающее устройство, такое, как палочки Cuisinaire (используемые для обучения арифметике), или как домино и составные картинки-загадки, причем каждый компонент (палочка, кость домино или кусочек составной картинки-загадки) воплощен в виде предлагаемого устройства, который может затем отвечать визуально или звуком, чтобы увеличить опыт пользователя устройством.

Устройство связи, встроенное в предлагаемое устройство, предназначено для связи с подобными устройствами, с которыми оно используется, с целью координации сенсорного ответа, соответствующего набору из нескольких устройств. Каждое устройство передает релевантную информацию о себе, соответствующую его характеризации и может иметь простой идентификационный код. Сенсорный ответ отображается или озвучивается в одном или нескольких устройствах, возможно, с использованием отдельного генератора ответа.

Передача сенсорного ответа в любое устройство предпочтительно осуществляется через устройство связи.

Предпочтительно, устройство связи представляет собой устройство беспроводной связи, которое можно практически реализовать с использованием технологии мобильных телефонов или подобной технологии.

Каждое устройство предпочтительно имеет датчик близости или несколько датчиков близости, предназначенный или предназначенных для обнаружения близости подобного устройства в любом одном из нескольких близких положений, например, рядом с каждой из нескольких сторон устройства. Кроме того, каждое устройство предпочтительно способно идентифицировать соседнее устройство и передавать информацию об идентификации и положении соседнего устройства другим устройствам или в центральное управляющее устройство посредством указанного устройства связи с тем, чтобы можно было создать соответствующий ответ.

Датчик близости может содержать магнитное или электрическое устройство и может для своей работы требовать физического контакта с соседними устройствами.

Предпочтительно, предлагаемое управляемое вручную устройство конструктивно исполнено с прочным наружным корпусом, с которым может безопасно обращаться ребенок в возрасте 3 лет или старше.

Предпочтительно, предлагаемое управляемое вручную устройство имеет на своей наружной поверхности детали совмещения, такие, как выступы и углубления, чтобы устройство можно было совместить с другими такими устройствами. Предпочтительно, детали совмещения обеспечивают визуальное руководство в процессе совмещения. Детали совмещения могут сцеплять управляемые вручную устройства, в соответствии с изобретением, которые находятся рядом. В одном варианте осуществления предлагаемое управляемое вручную устройство конструктивно исполнено таким образом, чтобы индицировать, когда достигнуто совмещение с другим таким устройством. По своему характеру эта индикация может быть звуковой или визуальной.

Прилегающие контактирующие стороны устройств могут быть выполненными таким образом, чтобы точно подходить друг к другу или взаимно сцепляться только при правильной ориентации, так, чтобы оба отображали указанный материал визуального отображения одинаково (т.е., сверху вниз). Устройство прямоугольной формы может выполняться так, чтобы быть сориентированным с подобным устройством, прилегающим к каждой из его четырех сторон, и датчик близости может затем обнаружить каждое прилегающее устройство.

В альтернативном варианте осуществления изобретения устройства используются вместе с панелью, лотком или основанием, на которые они помещены и которые могут определять положение и идентификацию каждого устройства и сообщать их центральному управляющему устройству или одному или нескольким устройствам, чтобы те смогли создать сенсорный ответ. Панель сама может состоять из экрана, способного создавать отображение, соответствующее конкретному случаю применения, и (или) создавать сенсорный ответ. В этом альтернативном варианте осуществления изобретения отдельные устройства не обязательно могут иметь датчик близости из-за способности обнаруживать положение, которой обладает панель.

В вышеприведенном альтернативном варианте осуществления панель может перезаряжать отдельные устройства, когда те помещены в контакт с ней. Кроме того, это свойство перезарядки можно предусмотреть и для панели, которая не обладает способностью определять положение.

Кроме того, предлагаемое устройство может содержать камеру, которая позволяет снимать изображение, причем это изображение используется в качестве указанного материала визуального отображения на устройстве визуального отображения, также встроенном в устройство, или же это изображение может использоваться в визуальном сенсорном ответе.

Кроме того, предлагаемое устройство может содержать микрофон для записи звука и его использования в звуковом сенсорном ответе.

Кроме того, предлагаемое устройство может содержать устройство распознавания рукописных символов для ввода слов, букв, символов или чисел для характеризации устройства или программирования сенсорного ответа, который будет выдан устройством.

Понятно, что звуковой сенсорный ответ, такой, как предусмотрен в любом из вышеописанных вариантов осуществления, может принимать вид направленного или стерео/аудиоответа при условии, что для создания соответствующих звуков два или более устройств управляются одновременно или последовательно.

Программирование каждого устройства может осуществляться любым из ряда разных способов, включая подключение к запоминающему устройству хранения, такой, как смарт-карты или флэш-карты, через персональный компьютер или ручное вычислительное устройство, или через указанное устройство связи. В одном примере каждое устройство может использовать устройство связи для получения информации из телепередачи, т.е., устройство предназначено для использования вместе с передаваемой телевизионной программой.

Кроме того, предлагаемое устройство предпочтительно содержит датчик пользователя, чувствительный к касанию и (или) перемещению. При обращении пользователем с ним устройство может выдавать выходной сигнал характеризации. Выходной сигнал характеризации может представлять собой визуальный или звуковой выходной сигнал или оба.

Конкретные технологии, которые могут использоваться в вариантах осуществления изобретения, включают распространенные сетевые программируемые миникомпьютеры, известные как Specks и Motes; микроэлектромеханические системы (МЭМ), особенно для звуковых компонентов и датчиков; и радиотехнологию ZigBee или подобную технологию связи.

Предлагаемое управляемое вручную устройство является, с одной стороны, вычислительным устройством и как таковое может разрабатываться, чтобы служить тонким клиентом в отношениях клиент-сервер с некоторым другим объектом.

В одном варианте осуществления предлагаемое управляемое вручную устройство содержит 32-битовый (или больше) центральный процессор (ЦП) с сокращенным набором команд (RISC-процессор), запоминающее устройство, графический процессор, аудиопроцессор, процессор передачи данных, внутреннее запоминающее устройство для данных, перезаряжаемый источник питания и чувствительное сенсорное устройство аудиовизуального отображения. ЦП предпочтительно способен обрабатывать 200 миллионов команд в секунду или больше. Предпочтительно, ЦП может обращаться к оперативному запоминающему устройству (ОЗУ) емкостью 16 Мб (или больше). Графический процессор и визуальный дисплей предпочтительно смогут обеспечивать разрешения экрана 160×160 пикселей (или выше) 8-битового цвета (или лучше). Другие исполнения смогут обрабатывать полномасштабные фильмы со скоростью 12,5 кадров в секунду (или выше) с 16-битовым цветом (или лучше), синхронизированной с аудио. Другие исполнения будут иметь видео в реальном масштабе времени или съемку видеокадров с помощью встроенной камеры. Аудиопроцессор предпочтительно сможет проигрывать 4-битовые, 4 кГц (или лучше) моно аудио и полифонические звуки. Более мощные исполнения будут обладать способностью записи. Встроенным запоминающим устройством могут быть карты от Secure Digital cards(SD карты), MultiMedia Cards (MMC карты) или жесткий диск. Связевой процессор будет предпочтительно включать поддержку стандартных промышленных протоколов беспроводной связи, включая технологию Bluetooth, и в будущем будет поддерживать другие появляющиеся протоколы, включая протокол IEEE 802.15.4 и другие протоколы ближнеполевой связи. В настоящее время предпочтительно, чтобы предлагаемое управляемое вручную устройство имело операционную систему реального времени (RTOS).

В видеоустройстве могли бы использоваться, например, экраны 5×5 см, но приемлемыми могли бы быть и экраны 8×8 см. Экранами могли бы быть, например, экраны на тонкопленочных транзисторах (TFT) с активной матрицей 2,5 дюйма (4:3), разрешением 880×228, системой цветопередачи RGB (красный-зеленый-синий), размером пикселя (минимального элемента изображения) 56,5×164 НМ, полностью интегрированными однофазными аналоговыми драйверами отображения, напряжением входного сигнала 3 В, частотой драйверов 3 МГц, потреблением мощности драйверами 15 мВт.

Источник питания предпочтительно представляет собой аккумулятор и мог бы представлять собой фотоэлектрический генератор.

Кроме того, датчик пользователя может обнаруживать манипуляции с устройством пользователя, связанные с изменением положения устройства, требующим оценки его близости относительно подобных устройств и необходимости создать сенсорный ответ, соответствующий одному из указанных расположений устройств.

В соответствии еще с одним отличительным признаком изобретения каждое из указанных управляемых вручную устройств содержит устройство визуального отображения, предназначенное для отображения материала визуального отображения, и два или более из указанных устройств предназначены для расположения в ряд с таким расчетом, чтобы указанный материал визуального отображения осмысленно читался вдоль указанного ряда. Подобное устройство может располагаться рядом с одной стороной указанного ряда устройств и при этом инициировать изменение материала визуального отображения на указанном подобном устройстве с тем, чтобы он соответствовал материалу визуального отображения указанного ряда устройств. Например, указанное подобное устройство может находиться ниже указанного ряда устройств, чтобы запросить комбинацию знаков из ряда выше его. Это устройство, отображающее указанную комбинацию знаков, можно затем повторно использовать в другом. Каждое устройство может иметь переключатель ON/OFF (вкл/выкл) для сброса в исходное состояние, например, для отображения первоначального, предварительно запрограммированного, материала визуального отображения.

В соответствии с данным изобретением предлагаются также обучающее устройство и игровое устройство, содержащие одно или несколько устройств, описанных выше.

Лишь для примера ниже приводится описание некоторых предпочтительных вариантов осуществления изобретения, которое ведется со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 иллюстрирует внешнее физическое устройство интерактивного блока;

фиг.2 иллюстрирует, концептуально, внутреннее устройство интерактивного блока, показанного на фиг.1;

фиг.3 иллюстрирует, как блоки типа, показанного на фиг.1, могут соединяться при совмещении друг с другом;

фиг.4 иллюстрирует, как блоки типа, показанного на фиг.1, могут использоваться при обучении;

на фиг.5 представлено схематическое изображение интерактивного блока; и

на фиг.6 представлено схематическое изображение лотка или панели, которые могут взаимодействовать с блоками типа, показанного на фиг.5.

Один вариант осуществления изобретения состоит из набора блоков, скажем, из 12 блоков, каждый из которых имеет прямоугольную форму и может располагаться бок о бок с другими блоками с любой стороны (именуемой правой и левой стороной) в виде ряда и верхней стороной к нижней в виде столбика. Каждый блок на большей части своей передней или верхней поверхности имеет экран дисплея, который образует часть электронного устройства визуального отображения, способного отображать материал визуального отображения в соответствии с данными отображения, извлеченными из базы данных. В этом варианте осуществления материал визуального отображения состоит из строчной буквы алфавита, которая при включении блока отображается на экране. Каждый блок может иметь переключатель, позволяющий включать и выключать его, который инициирует исходное состояние, в котором отображается предварительно запрограммированная буква. Блок может программироваться так, чтобы разными комбинациями букв в ряду можно было составить пятнадцать-двадцать разных слов, подходящих для того, чтобы научить ребенка читать.

Каждый блок содержит средство для отображения его положения в части верха и низа, которое может активировать форму блока или активировать индикатор на экране дисплея.

Кроме того, каждый блок содержит датчик близости или датчик, который может обнаруживать близость другого блока, точно выставленного сторона к стороне с ним, предпочтительно, с контактом между указанными прилегающими сторонами, либо на левой стороне, либо на правой стороне, либо на верхней стороне, либо на нижней стороне. Датчик близости или иное средство датчика идентификации, независимое от него, предназначен для обнаружения идентификации каждого прилегающего блока.

Кроме того, каждый блок содержит датчик касания и (или) перемещения.

Кроме того, каждый блок содержит устройство беспроводной связи, посредством которого он может сообщаться с другим блоком для передачи информации, касающейся своей собственной идентификации и материала визуального отображения и идентификации и положения прилегающих блоков и принимать информацию, заставляющую устройство визуального отображения изменить материал визуального отображения устройства.

Кроме того, каждый блок предпочтительно содержит генератор звуковых сигналов, предназначенный для создания звукового ответа в соответствии с информацией о внутреннем программировании, принятой посредством устройства беспроводной связи.

Понятно, что вышеописанный блок с коммуникационными возможностями, возможностями визуального отображения и генератора звуковых сигналов, описанного выше, можно легко реализовать, используя технологию мобильных телефонов. Датчики близости, датчики идентификации и датчики касания и перемещения также можно легко реализовать, используя известную технологию. Понятно, что каждый блок имеет свой собственный источник питания и содержит процессор или процессоры, которые обеспечивают необходимые функциональные возможности.

Набор блоков выполнен самодостаточным для обеспечения описываемых ниже функциональных возможностей с процессорами, действующими в соответствии с предварительно запрограммированными командами и входными сигналами от датчиков каждого для создания визуальных и звуковых ответов в блоках.

Устройство образца одного из блоков показано на фиг.1,2 и 5. Внутреннее устройство блока концептуально показано на фиг.2 и на блок-схеме на фиг.5. Фиг.3 иллюстрирует, как блоки этого типа могут располагаться при совмещении друг с другом как вертикально, так и горизонтально.

Основные компоненты блока показаны на фиг.5. Специалисту в этой области понятно, естественно, что это схема высокого уровня, иллюстрирующая лишь ключевые компоненты блока. Как показано на фиг.5, блок 500 содержит процессор 510, запоминающее устройство 512, РЧ (радиочастотный) приемопередатчик 514, экран 516, громкоговоритель 518, магнитный переключатель 520, датчик касания 522, датчик перемещения 524, установочный порт 526 и элемент питания 528. РЧ приемопередатчик 514 позволяет блоку 500 сообщаться беспроводной связью с другими, по меньшей мере, подобными блоками поблизости. Экран 516 и громкоговоритель 518 позволяют выдавать пользователю блока 500 визуальную и звуковую информацию. Магнитный переключатель 520 срабатывает от близости другого, по меньшей мере, подобного блока. Датчик касания 522 выполнен на наружной поверхности блока 500 и предназначен для обнаружения прикосновения пользователя, по меньшей мере, к этой зоне блока 500. Датчик перемещения 524 обнаруживает перемещение блока 500 пользователем. Установочный порт 526 предназначен для приема карты памяти для загрузки программного обеспечения / данных в блок 500. Кроме того, блок 500 содержит элемент питания 528, обеспечивающий энергию, необходимую для работы различных устройств в блоке. Процессор 510 обрабатывает с помощью запоминающего устройства 512 информацию, принятую из РЧ приемопередатчика 514, переключателя 520, датчика касания 522, датчика перемещения 524 и установочного порта 526, и выдает команду, в соответствующих случаях, радиочастотному приемопередатчику 514 связаться с другими блоками и (или) экрану 516 и (или) громкоговорителю 518 выдать информацию пользователю блока 500.

На фиг.6 показан лоток 600, предназначенный для использования с блоками, например, блоками 610-616 типа, описанного выше в отношении фиг.1, 2 и 5. Панель 600 содержит детектор 618, предназначенный для определения положения и идентификации блоков, помещенных на панели. Кроме того, панель 600 содержит зарядное устройство для перезарядки элементов питания блоков, помещенных на панели. Кроме того, панель содержит экран 622 и конструктивно исполнена для выдачи информации пользователю посредством экрана в ответ на взаимодействия пользователя с блоками на панели.

Ниже описывают примеры того, как набор блоков можно использовать в качестве алфавитных блоков.

Сэм четыре с половиной года. Она только что поступила в подготовительный класс школы, где учится читать и писать. Ее родители очень хотят помочь ей учить дома и покупают ей набор блоков с определенным загруженным программным обеспечением для обучения чтению, соответствующим ее возрасту.

Сэм открывает коробку и вынимает блоки. Ее родители стоят над ней; им любопытно, как они действуют.

Каждый блок отображает разную строчную букву.

Девочка берет один блок, и устройство озвучивает букву, которую оно отображает. Например, «/с/». Трогая каждый из блоков, она выясняет, что все они делают то же самое.

В альтернативном варианте, в случае 15-секундного бездействия один блок может «сказать»: «Попробуй сказать слово по буквам, например, cat (кошка)». Альтернативно, при нажатии, блок может «сказать»: «с произносится как /с/, /с/ - это буква для слова cat. Передвинь блоки так, чтобы получилось слово cat!».

Сэм ставит два блока один за другим. Начиная с блока слева, блоки читают по очереди буквы, которые они отображают.Например, '/d/, /о/'. Затем они читают комбинированный звук. Для этого примера блоки скажут «do».

Если она сложит три «случайные» буквы (например, '/с/, /f/, /g/'), блоки не издадут никакого звука.

Девочка собирает разные другие комбинации, пока не получится правильное слово. Например, «/с/, /а/, /t/. Ты собрала слово cat. Молодец.». В это время на экране появляется кошка, которая бегает по экрану и мяукает.

В альтернативном варианте блоки подсказывают ребенку, что делать дальше. Например, «Сейчас можешь скопировать слово, которое составила, на его собственный блок, поместив его ниже. Или можешь попробовать составить другое слово».

Если Сэм ставит другой блок под словом, которое она составила, это слово перепрыгивает в этот один блок. Когда она прижимает этот блок, он говорит «cat».

Три блока, которые вначале составляли слово, сейчас свободны для использования для другого слова.

Как описывалось выше, каждый блок индивидуально отвечает на касание или перемещение и реагирует звуком или визуально в зависимости от того, что он отображает.

Если каждый блок отдельно реагирует как на касание, так и на перемещение, то каждое может иметь дополнительный ответ, как показано на примере использования.

Если отображается буква, например, «с», блок произносит эту букву, как она произносится в алфавите и фонетически. Например, «С. С произносится как /с/ в слове cat». На экране может проигрываться анимация, относящаяся к этой букве и приведенному примеру. Вспомогательный ответ может подсказать, что пользователь может делать дальше. Например, «Можешь произнести слово Cat?»

Если отображается слово, например, «cat», блок произносит фонетические буквы этого слова. Например, «/с/, /a/, /t/ произносятся как cat». На экране проигрывается анимация, относящаяся к этому слову. Вспомогательный ответ может подсказать произношение другого слова из имеющихся букв, если это возможно.

Если отображается фонетический звук, например "ch", блок произносит: «/ch/ как в слове lunch (обед)». На экране отображается анимация съедания некоторого пищевого продукта.

При установке блоков рядом они отвечают в зависимости от того, что есть на каждом из них. Это может быть фонетический звук, например, «/ch/», слово, например, «cat», или случайные буквы, например «/k/, /r/, /f/».

Если пользователь устанавливает блоки один за другим, они отвечают в соответствии с комбинацией букв, которые они отображают.

Если создан фонетический звук «ch», блоки произносят этот комбинированный звук «/ch/». Они могут привести и краткий пример использования «/ch/», как в слове lunch, вкуснятина!».

Если создано слово «cat», блоки произносят отдельные буквы, а потом все слово. Например, «/с/, /а/, /t', получается cat. Молодец, ты собрала слово cat». На экране проигрывается короткая анимация. В этом примере между двумя блоками пробегает картинка кошки. Это происходит при нажатии на один из соединенных блоков.

Если создано новое слово (множественное число или полностью новое) путем добавления буквы или букв к существующему слову фонетического звука, ответом может быть, например, «/с/, /а/, /r/, /t/ произносятся как cart (экипаж). Хочешь прокатиться в экипаже?», или «/с/, /а/, /t/, /s/ произносятся как cats (кошки). А вот и они сами!». На экране проигрывается анимация в соответствии с произносимым словом, если это слово имеет связанную с ним анимацию в базе данных. Так, в этих примерах по экрану может проехать запряженный лошадью экипаж или несколько кошек могут начать проказничать.

При установке одна за другой случайного набора букв, например «/d/, /f/, /r/, /g/», звук не издается и анимация не отображается.

Анимация и звук будут возможны только для некоторых из слов, которые можно создать, используя блоки, приведенных в соответствующей базе данных ответов, находящейся в одном или каждом блоке, или в центральном управляющем устройстве.

Если пользователь помещает один блок рядом с верхней стороной другого, нижний блок перенимает свойство верхнего. Помещение нескольких блоков выше или ниже тоже вызовет взаимодействие между блоками. Например, если пользователь поместит один блок над другим, и верхний блок будет показывать «/b/» и нижний блок будет показывать «/b/», то нижний блок тоже станет «/b/».

Пользователь может поместить слово, составленное из нескольких блоков, в один блок; для этого надо поместить один блок ниже. Это можно проделать и для объединения «/с/» и «/h/» на одном блоке «/ch/».

Если пользователь составил слово или фонетический звук из трех отдельных блоков, например, «/с/», «/а/» и «/t/», составляющие слово «cat», он может затем поставить четвертый блок в любом месте под этими тремя блоками букв, и слово «cat» перенесется на один блок. Однако, если пользователь попытается скопировать две случайные буквы на один блок, у него ничего не получится. Например, «/g/» и «/f/» нельзя объединить на одном блоке «/gf/».

Аналогичным образом, если пользователь имеет два блока слов, которые не могут составить третье слово, их нельзя скопировать на один блок. Например, «cat» и «sat» нельзя объединить, чтобы составить слово «catsat».

Если пользователь имеет слово «cat» на одном блоке и хочет разбить его на три отдельные буквы, под блоком со словом нужно поставить три блока. Эти три буквы переходят на свой собственный блок ниже в порядке слева направо.

Пример использования набора блоков алфавита, действующих в соответствии с вышеописанными принципами, приведен на фиг.4 в шесть стадий.

1. Блоки вынуты из коробки и разложены на полу.

2. Пользователь складывает вместе «/с/» и «/h/», блоки произносят «/ch/». Он ставит ниже «/g/» и копирует «/ch/» на него. Попытка скопировать «/t/», «/m/» на «/g/» безуспешна.

3. «/а/» и «/t/» объединяются с получением слова «at» и копируются на один блок.

4. «/m/» ставится перед словом «at», и получается «mat». Отдельные блоки «/а/» и «/t/» по-прежнему соединены над блоком «at», но не имеют прямого воздействия на блок «/m/», поскольку они не прямо над ним, а с одной стороны. Блок «/u/» ставится ниже блока «/m/» ряда «mat», и «mat» копируется на этот один блок, который затем убирается (не показан).

5. Блок «/s/» ставится перед блоками «/а/» и «/t/» для составления слова «sat». Поскольку блок «/m/» слова «mat» сейчас находится под блоком «/s/», слово «sat» копируется на него. Слово «sat» копируется и на блок «at». Эти два блока «sat» не взаимодействуют между собой, поскольку новое слово или новый звук не созданы. Если под любым из блоков «sat» поставить блок «/r/», ничего на него не скопируется.

6. Использование блоков в данном случае - это цепочка различных слов, которые можно создать в соответствии с принципами, описанными в функциональных спецификациях.

Настоящее изобретение, может найти применение в самых разных областях, включает игры, развлечение, украшение и декорация, окружающая среда, промышленность и обучение (например, языкам, математике и музыкальным навыкам / знанию), но не ограничивается ими.

Игровые применения могут включать самые разнообразные игры с использованием блоков и, факультативно, лотка типа описанного во вступлении. Это могут быть новые игры или более мощные варианты существующих игр на панелях или карточных игр с дополнительными особенностями (в силу того факта, что игровые элементы (блоки) могут менять свое изображение и издавать звуки), и панель (интерактивная основа) может также менять свое изображение. Кроме того, новые виды игрушек, например, двор фермы или зоопарки могут быть созданы и стать элементами анимированных историй.

Что касается украшения и декорации, в образовательном контексте, интерактивные блоки можно носить, как бэйджи, которые могут позволить ученикам проигрывать их различные функции (буквы, звуки, числа) и взаимодействовать с другими детьми, носящими такие бэйджи, для образования слов, звуков и уравнений. Кроме того, интерактивные блоки обладают свойственными им эмоциональными, эстетическими, интерактивными и описательными возможностями. Блоки в комбинации можно использовать для инициирования социальных и культурных интерактивных отношений между людьми или для создания более сложных представлений.

В экологической и промышленной сферах варианты этих устройств могут обеспечить звуковые и визуальные данные / системы (например, для оценки и контроля здоровья и окружающей среды), отдельно или в комплексе.

Изобретение относится к обучающим устройствам. Датчик близости конструктивно выполнен с возможностью обнаружения непосредственной близости подобного устройства. Управляемое вручную устройство дополнительно конструктивно выполнено таким образом, что в результате управления им процессор создает сенсорный ответ в указанном генераторе ответа или генераторе ответа подобного устройства, имеющего вторую индивидуальную характеризацию. При этом созданный сенсорный ответ зависит от, по меньшей мере, одной из текущих идентификаций и второй индивидуальной характеризации подобного устройства. Первая индивидуальная характеризация управляемого вручную устройства контролируется процессором и выборочно изменяема со временем на основе обнаружения подобного устройства, расположенного неподалеку; и второй индивидуальной характеризации, присутствующей на данном подобном устройстве во время его обнаружения. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей обучающего устройства. 4 н. и 31 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Обучающее управляемое вручную устройство, содержащее процессор, установленный для контроля работы устройства, источник питания, обеспечивающий энергию устройству, генератор ответа, устройство связи, конструктивно выполненное с возможностью осуществления связи с подобным управляемым вручную устройством для идентификации себя и создания сенсорного ответа, при этом устройство конструктивно выполнено с возможностью выдачи первой индивидуальной характеризации, касающейся своей собственной текущей идентификации, отличающееся тем, что оно имеет датчик близости, конструктивно выполненный с возможностью обнаружения непосредственной близости подобного устройства, при этом управляемое вручную устройство дополнительно конструктивно выполнено таким образом, что в результате управления им процессор создает сенсорный ответ в указанном генераторе ответа или генераторе ответа подобного устройства, имеющего вторую индивидуальную характеризацию, причем созданный сенсорный ответ зависит от, по меньшей мере, одной из текущих идентификаций и второй индивидуальной характеризации подобного устройства, причем первая индивидуальная характеризация управляемого вручную устройства контролируется процессором и выборочно изменяема со временем на основе:
i) обнаружения подобного устройства, расположенного неподалеку; и
ii) второй индивидуальной характеризации, присутствующей на данном подобном устройстве во время его обнаружения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанная характеризация содержит материал визуального отображения на каждом устройстве.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что генератор ответа содержит устройство визуального отображения, предназначенное для отображения указанной характеризации как материала визуального отображения и/или для создания указанного сенсорного ответа как визуального ответа.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что указанный сенсорный ответ содержит визуальное отображение на устройстве визуального отображения.

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что генератор ответа содержит генератор звуковых сигналов, предназначенный для создания указанной характеризации как звукового выходного сигнала и/или для создания указанного сенсорного ответа как звукового ответа.

6. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что оно является программируемым для определения характеризации и/или сенсорного ответа, которые необходимо создать.

7. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что устройство связи предназначено для связи с другими подобными устройствами с целью идентификации себя и создания сенсорного ответа.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что устройство связи содержит устройство беспроводной связи.

9. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что устройство связи предназначено для сообщения с ближним прилегающим устройством, которое определено датчиком близости.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что устройство связи конструктивно выполнено для передачи идентификации указанного прилегающего устройства.

11. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что стороны устройства адаптированы, чтобы точно подходить или сцепляться со сторонами подобного устройства с заданной ориентацией, согласующейся с материалом визуального отображения на каждом устройстве.

12. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что содержит камеру, предназначенную для съемки изображения, которое будет отображаться на указанном устройстве визуального отображения.

13. Устройство по п.5, отличающееся тем, что содержит микрофон, предназначенный для записи звука для воспроизведения указанным генератором звуковых сигналов.

14. Устройство по п.1 или 6, отличающееся тем, что содержит средство ввода данных, предназначенное для ввода данных, используемых при характеризации устройства или программировании сенсорного ответа.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что средство ввода данных содержит устройство распознавания рукописных символов.

16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что оно содержит соединитель, предназначенный для подсоединения к устройству хранения данных для ввода данных в устройство.

17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит датчик пользователя, чувствительный к прикосновению и предназначенный для инициирования сенсорного выходного сигнала.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что сенсорный выходной сигнал, инициируемый датчиком пользователя, содержит выходной сигнал из одного или нескольких других устройств.

19. Устройство по п.17, отличающееся тем, что сенсорный выходной сигнал, инициируемый датчиком пользователя, содержит выходной сигнал характеризации.

20. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит датчик перемещения, предназначенный для обнаружения перемещения устройства и инициирования оценки положения указанных устройств.

21. Набор устройств для обучения, содержащий, по меньшей мере, два управляемых вручную устройства, каждое из которых предназначено для выдачи индивидуальной характеризации, касающейся их собственной текущей идентификации, и расположено относительно других таких устройств в нескольких разных положениях, процессор, источник питания, генератор ответа, отличающийся тем, что каждое устройство содержит процессор, источник питания, генератор ответа и устройство связи для осуществления связи с другим подобным управляемым вручную устройством, при этом эти устройства создают координированный сенсорный ответ с помощью указанного генератора ответа в зависимости от положения устройств, причем сенсорный ответ зависит от, по меньшей мере, одной текущей идентификации первого из, по меньшей мере, двух устройств и комбинации текущих идентификаций, по меньшей мере, двух из указанных, по меньшей мере, двух устройств, причем каждая индивидуальная характеризация каждого управляемого вручную устройства контролируется его процессором и выборочно изменяется со временем на основе:
i) обнаружения, по меньшей мере, второго из, по меньшей мере, двух устройств, расположенных неподалеку; и
ii) индивидуальной характеризации, присутствующей на данном втором устройстве во время его обнаружения первым устройством.

22. Набор устройств по п.21, отличающийся тем, что указанная характеризация содержит материал визуального отображения на каждом устройстве.

23. Набор устройств по п.21, отличающийся тем, что генератор ответа содержит устройство визуального отображения, предназначенное для отображения указанной характеризации как материала визуального отображения и/или для создания указанного сенсорного ответа как визуального ответа.

24. Набор устройств по п.23, отличающийся тем, что указанный сенсорный ответ содержит визуальное отображение на устройстве визуального отображения одного или нескольких из указанных устройств.

25. Набор устройств по любому из пп.21-23, отличающийся тем, что генератор ответа содержит генератор звуковых сигналов, предназначенный для создания указанной характеризации в виде звукового выходного сигнала и/или для создания указанного сенсорного ответа в виде звукового ответа.

26. Набор устройств по п.21, отличающийся тем, что устройство связи одного или нескольких устройств выполнено с возможностью принятия данных программирования из телепередачи.

27. Набор устройств по п.22 или 23, отличающийся тем, что, по меньшей мере, два из указанных устройств конструктивно выполнены для расположения в линию с таким расчетом, чтобы указанный материал визуального отображения осмысленно читался вдоль указанной линии, и подобное устройство может располагаться рядом с одной стороной указанной линии устройств и таким образом инициировать изменение материала визуального отображения на указанном подобном устройстве с тем, чтобы он соответствовал материалу визуального отображения указанной линии устройств.

28. Набор устройств по п.21, отличающийся тем, что устройства конструктивно выполнены для связи посредством указанных устройств связи с образованием программируемой компьютерной сети, которая может отвечать в соответствии с положением устройств и создавать указанный сенсорный ответ.

29. Набор устройств по пп.21-24, отличающийся тем, что он включает панель, конструктивно выполненную с возможностью расположения на ней устройств в нескольких разных положениях, и которая способна определять положение и идентификацию каждого устройства.

30. Набор устройств по п.29, отличающийся тем, что панель содержит экран, конструктивно выполненный для создания визуального отображения.

31. Набор устройств по п.29, отличающийся тем, что панель содержит средство для перезарядки источника питания в каждом устройстве при его помещении на панель.

32. Набор устройств по любому из пп.1, 30, 31, отличающийся тем, что устройство связи одного или нескольких устройств выполнено с возможностью принятия данных программирования из телепередачи.

33. Набор устройств по любому из пп.1, 30, 31, отличающийся тем, что устройства конструктивно выполнены для связи посредством указанных устройств связи с образованием программируемой компьютерной сети, которая может отвечать в соответствии с положением устройств и создавать указанный сенсорный ответ.

34. Обучающее устройство, содержащее одно или несколько устройств по любому из пп.1-20.

35. Игровое устройство, содержащее одно или несколько устройств по любому из пп.1-33.