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一种全息投影智能互动装置

阅读：0发布：2020-06-27

专利汇可以提供一种全息投影智能互动装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种全息投影智能互动装置，属于玩具领域。本发明的一种全息投影智能互动装置，包括球形腔，所述球形腔由两个螺旋卡接的半球组成；所述球形腔外表面设有若干通孔一，所述球形腔内设有滚动腔，所述滚动腔由两个螺旋卡接的半球组成，所述滚动腔能够在球形内滚动，所述滚动腔外表面设有若干通孔二，所述滚动腔内设有若干几何形状块，所述几何形状块能够穿过通孔一和通孔二。本发明的一种智能儿童玩具具有能够激起儿童玩耍兴趣，在玩耍过程中形成对空间和形状初步认识的特点。，下面是一种全息投影智能互动装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种全息投影智能互动装置，其特征在于：包括球形腔(1)，所述球形腔(1)由两个螺旋卡接的半球组成；所述球形腔(1)外表面设有若干通孔一，所述球形腔(1)内设有滚动腔(2)，所述滚动腔(2)由两个螺旋卡接的半球组成，所述滚动腔(2)能够在球形腔(1)内滚动，所述滚动腔(2)外表面设有若干通孔二，所述滚动腔(2)内设有若干几何形状块，所述几何形状块能够穿过通孔一和通孔二；
所述滚动腔(2)内壁固定连接有交互球(3)，所述交互球(3)内设有与中央处理器信号连接的显示模块，振动采集模块，语音采集模块和语音播放模块，其中，中央处理器，包括接收单元，发送单元，存储单元，处理单元和信号转化单元，所述接收单元用于各采集模块采集的信号；所述发送单元将采集的信号发送至存储单元进行存储；所述处理单元将存储单元内的数据进行处理判断，并将判断结果发送至信号转化单元；所述信号转化单元将判断结果转化成显示模块和语音播放模块可识别的可识信号，并发送至发送单元；所述发送单元将可识信号分别发送至显示模块和语音播放模块；
振动采集模块，用于采集玩具的振动频率，并将所述振动频率转化成数字信号发送至中央处理器，并计做f；
语音采集模块，用于采集音频信号，并将所述音频信号转化成数字信号发送至中央处理器，并计做v；
显示模块，包括存储单元，接收单元和播放单元，所述存储单元内预存有若干动画图像；所述接收单元用于接收中央处理发送的可识信号，并将可识信号进行处理转化成播放预存动画的指令，并发送至播放单元；所述播放单元用于播放预存的动画图像；
语音播放模块，包括存储单元，接收单元和播放单元，所述存储单元内预存有若干语音信息；所述接收单元用于接收中央处理器发送的可识信号，并将可识信号进行处理转化成播放预存语音信息的指令，并发送至播放单元；所述播放单元用于播放预存的语音信息。
2.如权利要求1所述的一种全息投影智能互动装置，其特征在于：所述通孔一具有方形孔、三角形孔、圆形孔和正六边形孔，所述方形孔、三角形孔、圆形孔和正六边形孔的外接圆半径相同；所述几何形状块具有相应的方形、三角形、圆形和正六边形。
3.如权利要求1所述的一种全息投影智能互动装置，其特征在于：所述几何形状块内设有与中央处理器信号连接的判断采集模块，所述判断模块检测几何形状块通过通孔一和通孔二的状态，若检测到通过通孔一和通孔二，则向中央处理器发送正信号，若检测到未通过通孔一或通孔二，则向中央处理器发送负信号，所述中央处理器的接收单元将信号采集。
4.如权利要求3所述的一种全息投影智能互动装置，其特征在于：所述中央处理器的处理单元对采集的数据进行处理；当f从f＝0开始变化时，采集音频信号v并计做v0，当中央处理器接收到正信号时，发送播放动画图片的可识信号至显示模块；当中央处理器接收到负信号时，采集音频信号v并计做v1，当f>35次/s和/或v1-v0>2kHz时，发送播放语音信息的可识信号至语音播放模块。
5.如权利要求3或4所述的一种全息投影智能互动装置，其特征在于：所述显示模块采用全息投影显示，所述全息投影的图像处理算法为：
最大空间频率为式中：λ为波长，x，x1，xp分别为物面、透镜面和分数
傅里叶频谱面的广场坐标，θmax为物光波和参考光波的方向夹角。
6.如权利要求5所述的一种全息投影智能互动装置，其特征在于：所述全息投影的倍率色差的消除满足：其中，式中：λr，λg，
λb分别为红、绿、蓝三色激光的波长，mr，mg，mb分别为三色分量再现像在ζ轴方向的像素总数，d为衍射距离；MH为ξ轴所占用的像素数目，Δx为在ξ轴上的像元间距；横向位置色差的消除满足：式中：Or(xr，yr)，Og(xg，yg)，Ob(xb，yb)为衍射图像中
红、绿、蓝三色最强衍射光斑的中心。
7.如权利要求6所述的一种全息投影智能互动装置，其特征在于：所述球形腔(1)、滚动腔(2)和几何形状块由抗菌材料制成，所述抗菌材料由质量份32份甲基丙烯酰氧乙基二甲基十六烷基溴化铵，18份甲基丙烯酸甲酯，9份聚乙烯醇，52份壳聚糖，10份聚乙烯亚胺，31份纳米ZnO和27份磁性Fe3O4/Ag 纳米粒子制成。

说明书全文

一种全息投影智能互动装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种玩具，特别是一种全息投影智能互动装置。

背景技术

[0002] 儿童玩具是指专供儿童游戏使用的物品。玩具是儿童把想象、思维等心理过程转向行为的支柱。儿童玩具能发展运动能力，训练知觉，激发想象，唤起好奇心，为儿童身心发展提供了物质条件。玩具是儿童的天使，在幼儿认识周围世界的过程中，玩具起着极大的作用。玩具以其鲜艳的颜色，优美、奇异的造型，灵巧的活动，悦耳的声响等吸引着孩子的好奇心和注意力。玩具是具体的实际物体，近似实物的形象，可以满足幼儿动手动脑、操纵摆弄物体的愿望。玩具的种类多样，玩法多变，可以引起幼儿的兴趣，好的玩具能激发幼儿做游戏的愿望，是幼儿学习的教科书，也是他们所喜爱的生活好伴侣。现有的儿童玩具功能各异、种类繁多，然而，尽管很多儿童玩具功能独特，但仅仅考虑到玩具的使用性这一个方面，过分追求玩具的趣味性，对玩具的益智作用方面的开发还不够深入。我们希望能设计出一款儿童益智玩具，在具有一定的趣味性和功能性的基础上，还能够有助于学龄前儿童的智力开发，让儿童较早地形成对空间和形状的初步认识。

发明内容

[0003] 本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够激起儿童玩耍兴趣，在玩耍过程中形成对空间和形状初步认识的益智儿童玩具。

[0004] 本发明采用的技术方案如下：

[0005] 本发明一种全息投影智能互动装置，包括球形腔，所述球形腔由两个螺旋卡接的半球组成；所述球形腔外表面设有若干通孔一，所述球形腔内设有滚动腔，所述滚动腔由两个螺旋卡接的半球组成，所述滚动腔能够在球形内滚动，所述滚动腔外表面设有若干通孔二，所述滚动腔内设有若干几何形状块，所述几何形状块能够穿过通孔一和通孔二。

[0006] 由于采用了上述技术方案，儿童通过滚动滚动腔以及转动球形腔使得几何形状块穿过通孔一和通孔二，使得儿童在玩耍的过程中形成对空间和形状的初步认识。将球形腔和滚动腔的两个半球分开，即可将掉落出来的几何形状块重新放入玩具内，可以多次玩耍。

[0007] 本发明的一种全息投影智能互动装置，所述通孔一具有方形孔，三角形孔，圆形孔和正六边形孔，所述方形孔，三角形孔，圆形孔和正六边形孔的外接圆半径相同；所述几何形状块具有相应的方形，三角形，圆形和正六边形。

[0008] 由于采用了上述技术方案，不同形状的几何形状块需要经过不同形状的通孔一掉落出球形腔外部，只有按形状将几何形状块对准通道后才能都掉落出，从使得儿童对形状形成初步认识。

[0009] 本发明的一种全息投影智能互动装置，所述通孔二的直径大小不同；所述球形腔与滚动腔的直径比为5:3。

[0010] 由于采用了上述技术方案，通孔二的直径大小不同能够帮助儿童认识到小于通孔的几何形状块可以掉落出来，但是大于通孔的不能掉落，进一步培养儿童对空间的认识；玩具的尺寸较为合理，使得几何形状块的掉落具有一定难度但不会过于困难，保证儿童的兴趣，但不会因为难度过高使得儿童丧失耐心，在玩耍的过程培养儿童的耐心。

[0011] 本发明的一种全息投影智能互动装置，所述滚动腔内壁固定连接有交互球，所述交互球内设有与中央处理器信号连接的显示模块，振动采集模块，语音采集模块和语音播放模块，其中，

[0012] 中央处理器，包括接收单元，发送单元，存储单元，处理单元和信号转化单元，所述接收单元用于各采集模块采集的信号；所述发送单元将采集的信号发送至存储单元进行存储；所述处理单元将存储单元内的数据进行处理判断，并将判断结果发送至信号转化单元；所述信号转化单元将判断结果转化成显示模块和语音播放模块可识别的可识信号，并发送至发送单元；所述发送单元将可识信号分别发送至显示模块和语音播放模块；

[0013] 振动采集模块，用于采集玩具的振动频率，并将所述振动频率转化成数字信号发送至中央处理器，并计做f；语音采集模块，用于采集音频信号，并将所述音频信号转化成数字信号发送至中央处理器，并计做v；

[0014] 显示模块，包括存储单元，接收单元和播放单元，所述存储单元内预存有若干动画图像；所述接收单元用于接收中央处理发送的可识信号，并将可识信号进行处理转化成播放预存动画的指令，并发送至播放单元；所述播放单元用于播放预存的动画图像；

[0015] 语音播放模块，包括存储单元，接收单元和播放单元，所述存储单元内预存有若干语音信息；所述接收单元用于接收中央处理器发送的可识信号，并将可识信号进行处理转化成播放预存语音信息的指令，并发送至播放单元；所述播放单元用于播放预存的语音信息。

[0016] 本发明的一种全息投影智能互动装置，所述几何形状块内设有与中央处理器信号连接的判断采集模块，所述判断模块检测几何形状块通过通孔一和通孔二的状态，若检测到通过通孔一和通孔二，则向中央处理器发送正信号，若检测到未通过通孔一或通孔二，则向中央处理器发送负信号，所述中央处理器的接收单元将信号采集。

[0017] 由于采用了上述技术方案，交互球能够更好的根据儿童玩耍情况播放动画图片或者发出鼓励性的语言，辅助儿童获得更佳的游戏体验。

[0018] 本发明的一种全息投影智能互动装置，所述中央处理器的处理单元对采集的数据进行处理；当f从f＝0开始变化时，采集音频信号v并计做v0，当中央处理器接收到正信号时，发送播放动画图片的可识信号至显示模块；当中央处理器接收到负信号时，采集音频信号v并计做v1，当f＞35次/s和/或v1-v0＞2kHz时，发送播放语音语音信息的可识信号至语音播放模块。

[0019] 由于采用了上述技术方案，当几何形状块成功通过通孔一和通孔二时，播放动画图片对儿童示意奖励，存储的动画图片可以为多种的，每次播放的动画图片不重复；当几何形状块没有通过通孔一或通孔二，通过对振动频率和/或音频信号的采集，判断儿童的情绪状态，当儿童的情绪状态较差，失去耐心时(振动频率较高和/或发出较为焦躁的声音)，语音播放模块播放安抚、鼓励性质的音频，鼓励儿童克服困难，增加玩耍时的互动性和乐趣。

[0020] 本发明的一种全息投影智能互动装置，所述显示模块采用全息投影显示，所述全息投影的图像处理算法为：

[0021]

[0022] 最大空间频率为式中：λ为波长，x，x1，

[0023] xp分别为物面、透镜面和分数傅里叶频谱面的广场坐标，θmax为物光波和参考光波的方向夹角。

[0024] 由于采用了上述技术方案，通过全息投影播放动画图像能够大大激发儿童的好奇心和玩耍的欲望，强化正面刺激。

[0025] 本发明的一种全息投影智能互动装置，所述全息投影的倍率色差的消除满足：其中，式中：λr，λg，λb分别为红、绿、蓝
三色激光的波长，mr，mg，mb分别为三色分量再现像在ξ轴方向的像素总数，d为衍射距离；MH为ξ轴所占用的像素数目，Δx为在ξ轴上的像元间距；横向位置色差的消除满足：
式中：Or(xr，yr)，Og(xg，yg)，Ob(xb，yb)为衍射图像中红、绿、蓝三
色最强衍射光斑的中心。

[0026] 由于采用了上述技术方案，全息投影显示的图像色彩艳丽清晰，保真度较高，能使儿童获得良好的观看体验。

[0027] 本发明的一种全息投影智能互动装置，所述球形腔，滚动腔和几何形状块由抗菌材料制成，所述抗菌材料由质量份32份甲基丙烯酰氧乙基二甲基十六烷基溴化铵，18份甲基丙烯酸甲酯，9份聚乙烯醇，52份壳聚糖，10份聚乙烯亚胺，31份纳米ZnO和27份磁性Fe3O4/Ag 纳米粒子制成。

[0028] 由于采用了上述技术方案，玩具具有抗菌效果，材料化学结构稳定性良好，具有良好的韧性，能够避免儿童咬、啃玩具材料脱落对造成异物进入儿童体内，同时具有良好的抗老化性，其断裂伸长率为1040％，对大肠杆菌(革兰氏阴性)和金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性)的MBC值(mg·mL-1)为1.4和0.3，其耐热温度达130℃。

[0029] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

[0030] 1、能够激起儿童玩耍兴趣，在玩耍过程中形成对空间和形状初步认识。

[0031] 2、智能检测儿童的玩耍情况，判断儿童的情绪状态，根据情况选择播放安抚、鼓励性质的音频或增加儿童兴趣的动画视频，增加玩耍时的互动性和乐趣。

[0032] 3、具有抗菌效果，材料化学结构稳定性良好，具有良好的韧性，能够避免儿童咬、啃玩具材料脱落对造成异物进入儿童体内，同时具有良好的抗老化性。附图说明

[0033] 图1是交互球系统结构图；

[0034] 图2是一种全息投影智能互动装置结构示意图。

[0035] 图中标记：1为球形腔，2为滚动腔，3为交互球。

具体实施方式

[0036] 下面结合附图，对本发明作详细的说明。

[0037] 为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0038] 实施例1

[0039] 如图2所示，一种全息投影智能互动装置，包括球形腔1，球形腔1由两个螺旋卡接的半球组成；球形腔1外表面设有若干通孔一，球形腔1内设有滚动腔2，滚动腔2由两个螺旋卡接的半球组成，滚动腔2能够在球形1内滚动，滚动腔2外表面设有若干通孔二，滚动腔2内设有若干几何形状块，几何形状块能够穿过通孔一和通孔二。通孔一具有方形孔，三角形孔，圆形孔和正六边形孔，方形孔，三角形孔，圆形孔和正六边形孔的外接圆半径相同；几何形状块具有相应的方形，三角形，圆形和正六边形。通孔二的直径大小不同；球形腔1与滚动腔2的直径比为5:3。滚动腔2内壁固定连接有交互球3。

[0040] 球形腔1，滚动腔2和几何形状块由抗菌材料制成，抗菌材料由质量份32份甲基丙烯酰氧乙基二甲基十六烷基溴化铵，18份甲基丙烯酸甲酯，9份聚乙烯醇，52份壳聚糖，10份聚乙烯亚胺，31份纳米ZnO和27份磁性Fe3O4/Ag纳米粒子制成。

[0041] 实施例2

[0042] 如图1所示，交互球3内设有与中央处理器信号连接的显示模块，振动采集模块，语音采集模块和语音播放模块，其中，中央处理器，包括接收单元，发送单元，存储单元，处理单元和信号转化单元，所述接收单元用于各采集模块采集的信号；所述发送单元将采集的信号发送至存储单元进行存储；所述处理单元将存储单元内的数据进行处理判断，并将判断结果发送至信号转化单元；所述信号转化单元将判断结果转化成显示模块和语音播放模块可识别的可识信号，并发送至发送单元；所述发送单元将可识信号分别发送至显示模块和语音播放模块；振动采集模块，用于采集玩具的振动频率，并将所述振动频率转化成数字信号发送至中央处理器，并计做f；语音采集模块，用于采集音频信号，并将所述音频信号转化成数字信号发送至中央处理器，并计做v；显示模块，包括存储单元，接收单元和播放单元，所述存储单元内预存有若干动画图像；所述接收单元用于接收中央处理发送的可识信号，并将可识信号进行处理转化成播放预存动画的指令，并发送至播放单元；所述播放单元用于播放预存的动画图像；语音播放模块，包括存储单元，接收单元和播放单元，所述存储单元内预存有若干语音信息；所述接收单元用于接收中央处理器发送的可识信号，并将可识信号进行处理转化成播放预存语音信息的指令，并发送至播放单元；所述播放单元用于播放预存的语音信息。

[0043] 几何形状块内设有与中央处理器信号连接的判断采集模块，所述判断模块检测几何形状块通过通孔一和通孔二的状态，若检测到通过通孔一和通孔二，则向中央处理器发送正信号，若检测到未通过通孔一或通孔二，则向中央处理器发送负信号，中央处理器的接收单元将信号采集。

[0044] 中央处理器的处理单元对采集的数据进行处理；当f从f＝0开始变化时，采集音频信号v并计做v0，当中央处理器接收到正信号时，发送播放动画图片的可识信号至显示模块；当中央处理器接收到负信号时，采集音频信号v并计做v1，当f＞35次/s和/或v1-v0＞2kHz时，发送播放语音信息的可识信号至语音播放模块。

[0045] 显示模块采用全息投影显示，所述全息投影的图像处理算法为：

[0046]

[0047] 最大空间频率为式中：λ为波长，x，x1，xp分别为物面、透镜面和分数傅里叶频谱面的广场坐标，θmax为物光波和参考光波的方向夹角。

[0048] 所述全息投影的倍率色差的消除满足：其中，式中：λr，λg，λb分别为红、绿、蓝三色激光的波长，mr，mg，mb分别为三色分量再现像在ξ轴方向的像素总数，d为衍射距离；MH为ξ轴所占用的像素数目，Δx为在ξ轴上的像元间距；横向位置色差的消除满足：式中：Or(xr，yr)，
Og(xg，yg)，Ob(xb，yb)为衍射图像中红、绿、蓝三色最强衍射光斑的中心。

[0049] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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