Brevet FR2789907A1 — publié le 20000825

L'invention concerne le principe et la réalisation d'une électronique intégrée dans un jouet intelligent et auto- adaptatif, en interaction avec ses accessoires et avec l'enfant. L'invention porte également sur quelques exemples de jouets équipés de cette électronique, et de leurs accessoires. Le développement de l'électronique et son intégration dans les jouets permet une grande diversité et une grande sophistication des fonctions proposées. Ainsi, au-delà des bruitages, motorisations, io télécommandes, actuellement largement répandues, les jouets intègrent également des pseudo-intelligences artificielles comme le jouet connu sous le nom de 'TAMAGOCHI' dont l'écran représente un personnage simulant un être vivant. La présente invention concerne une architecture 1s électronique particulière et originale destinée à équiper une gamme de jouets et leurs accessoires de fonctions intelligentes, interactives, auto- adaptatives, simulant éventuellement un être vivant. Selon l'invention, les jouets équipés de cette électronique sont dépourvus de l'interface technologique traditionnelle que constitue un écran et un clavier, et interagissent directement avec l'enfant, par le biais de capteurs et d'actionneurs pilotés par une unité centrale informatique. La gamme de jouet selon l'invention rassemble les jouets avec accessoires, les jouets d'imitation, les jouets de mise en situation. Parmi ceux ci on cite plus particulièrement la poupée et sa gamme d'habits, de mobilier fixe ou roulant, d'accessoires de toilette, de cuisine, de lange, etc... On cite également les cuisines pour enfant avec une vaisselle complète, les établis ou ateliers pour enfant avec une panoplie d'outils, les circuits garages avec flotte de véhicules, les paysages avec théorie de personnages etc. Ces exemples ne sont pas limitatifs de l'invention. Description de l'architecture: Figure 1 Selon l'invention l'électronique comporte au moins une unité centrale 1 figure 1, sous la forme d'un microprocesseur ou d'un micro-contrôleur, muni de toutes les fonctions traditionnelles de mémoire, d'horloge, d'interface avec capteurs et actionneurs. io Selon l'invention cette unité centrale est pilotée par le programme qui définit le comportement et les interactions du jouet. Ce programme est implanté dans les mémoires de l'unité centrale. Selon l'invention l'électronique est autonome et comporte sa propre source d'énergie. Cette source est une batterie rechargeable ou une pile. Selon l'invention l'électronique comporte une gamme de capteurs dont les deux principaux types sont: - un ou plusieurs contacteurs interrupteur 6, - un ou plusieurs capteurs d'attitude gravimétrique 4. L'intégration d'un ou plusieurs capteurs tels que des photodiodes, dans le domaine visible ou infrarouge reste dans le cadre de la présente invention, mais cette variante n'est pas représentée sur le dessin. Selon l'invention l'électronique comporte un seul type d'actionneur 5, du type électromagnétique, tel qu'un ou plusieurs électroaimants ou des moteurs. Enfin et selon une caractéristique fondamentale de l'invention, l'électronique comporte l'association de deux interfaces de communications: - La première est de nature sonore, et regroupe un micro et un haut-parleur 2. Eventuellement le micro et le haut-parleur peuvent être intégrés dans un transducteur unique bidirectionnel. L'invention comporte donc au moins un micro et un haut-parleur. Cette interface sonore agit auprès de l'enfant 7, en produisant un certain nombre de sons, paroles ou musiques selon la programmation. Cette interface réagit à l'enfant, à ses paroles et à ses bruits. Selon le degré de sophistication du programme, elle rendra possible une discrimination de maturité de timbre vocal, o0 une identification vocale, une reconnaissance lexicale ou grammaticale. - La seconde est de nature inductive. Il s'agit d'un coupleur inductif 3, sous la forme d'une bobine ou d'une boucle parcourue par un courant de fréquence déterminée. L'invention comporte donc au moins un coupleur inductif. Ce coupleur est destiné à interagir avec des étiquettes inductives passives ou actives 8, c'est à dire autonome ou dépourvues de source d'énergie propre. L'interaction avec l'étiquette inductive s'effectue sous la forme d'un échange de données binaires, le 0 et le 1 correspondant à des états de phase ou d'amplitude de la modulation de la fréquence. Physiquement elle est réalisée par couplage inductif faible entre la bobine ou la boucle du coupleur, et la boucle ou la bobine de l'étiquette. L'étiquette inductive est constituée d'une boucle ou d'une bobine, connectée à une 'puce', et éventuellement une batterie miniature. Les étiquettes sont destinées aux accessoires. Selon l'invention chaque accessoire comporte au moins une étiquette inductive. Interactions et liaisons entre les éléments: Le microprocesseur I régit toutes les interactions avec les éléments 2, 3, 4, 5, et 6. Il n'existe pas d'interactions directes entre ceux ci. Selon l'invention les liaisons entre 1 et successivement 2, 3, 4, 5, 6, sont électriques et par exemple filaires ou piste de circuit imprimé. 1 reçoit des signaux logiques de 6, logiques ou analogiques de 4, 2 et 3. 1 est donc équipé de convertisseurs analogiques numériques en entrée de ces signaux. 1 émet un signal de puissance logique ou analogique vers 5 et des signaux analogiques vers 2 ou 3. 1 est donc équipé de convertisseurs numériques analogiques en sortie. La liaison entre l'enfant 7 et le micro haut-parleur 2 est sonore, et transmets sons, bruits, musiques, et mots. La liaison entre 3 et 8 est inductive (magnétique) et transmet des bits de données. L'enfant 7 manipule les accessoires contenant les étiquettes 8 et l'enfant joue avec le jouet contenant l'électronique. Les interactions sont physiques mécaniques sonores. Si l'électronique est munie des capteurs optiques les interactions sont visuelles et optiques, les liaisons électroniques analogiques. Le programme implanté dans le microprocesseur 1 définit et synchronise les interactions et les réactions du jouet avec l'enfant et les accessoires, en fonction de la nature du jouet. L'électronique selon l'invention équipe par exemple une poupée ou un poupon. Les étiquettes 8 sont réparties dans tous les accessoires, habits, poussettes, berceau, bain, etc. s La poupée interagit avec l'enfant et avec les accessoires selon des scénarios programmés, instruit un dialogue, le reconnaît par le timbre vocal, réagit à la manipulation et à celles des accessoires, réagit aux attouchements, ouvre et ferme les paupières opportunément etc. Le dialogue est par exemple synchronisé à la perception du timbre de l'enfant. La manipulation est détectée par les contacteurs interrupteur et par le capteur gravimétrique. o0 L'ouverture des paupières est régie par un électro- aimant. La poupée identifie les accessoires après un échange de code d'identification entre le coupleur d'induction et l'étiquette inductive qui est intégrée dans l'accessoire. 1 5 En conséquence, la poupée réagit à son environnement et aux interventions de l'enfant. Elle peut également inviter I' enfant à un jeu qui requiert les accessoires, et en contrôler le bon usage. L'extrême richesse des interactions possible en interdit une description exhaustive, ces interactions ne constituent pas les caractéristiques fondamentales de l'invention. L'électronique selon l'invention équipe une cuisine, et simule une vraie. Les étiquettes sont placées dans la vaisselle et les casseroles, les bruitages ( de cuisson par exemple) sont synchronisés aux actions de l'enfant etc. L'électronique selon l'invention équipe un établi ou un atelier, les étiquettes sont intégrées aux outils, un dialogue peut s'instruire en fonction d'un bricolage imaginaire ou réel. L'électronique selon l'invention équipe un garage et un circuit automobile, les étiquettes sont intégrées aux véhicules, les bruitages et les dialogues sont adaptées à la circulation des véhicules. L'électronique selon l'invention équipe une représentation de paysage, une montagne, une ferme, un ouvrage d'art, une construction, etc. Les étiquettes sont placées dans les personnages et les animaux, les bruitages identifient les animaux et les scénarios sont racontés à l'enfant en interaction avec ses manipulations. Selon l'invention, I'interactivité et l'intelligence du jouet io résident dans la richesse de son programme. Pour chaque application poupée, cuisine, etc un programme spécifique est mémorisé dans la mémoire de 1 et pour chaque application, une architecture spécifique et une répartition des capteurs est définie. Selon une version évoluée de l'invention le programme est évolutif et interchangeable. Pour cela il est réalisé un branchement avec un micro ordinateur. Pour ce faire il est prévu une connexion de type modem, série ou parallèle, avec l'électronique. La liaison avec un ordinateur est alors assurée après branchement de la ligne modem, série ou parallèle, et permet alors toute intervention sur le contenu de la programmation. Revendications 1) Jouet associé à une gamme d'accessoires et à une électronique destinée à pourvoir d'interactivité et d'intelligence ce jouet, comportant - une unité centrale (microcontroleur ou microprocesseur avec horloge mémoire et interfaces) - une alimentation électrique autonome - une gamme de capteurs et d'actionneurs connectés aux dites interfaces caractérisé en ce que l'électronique est intégrée dans le jouet - l'électronique comporte au moins un coupleur 1s inductif, relié à l'unité centrale - l'électronique comporte au moins un transducteur sonore, relié à l'unité centrale et en ce que - des accessoires comportent une étiquette inductive 2) Jouet selon la revendication 1 caractérisé en ce que le jouet est un poupon ou une poupée et la gamme d'accessoires ses habits, meubles, poussettes, objet de toilette, de cuisine... 3) Jouet selon la revendication 1 caractérisé en ce que le jouet est une cuisine et la gamme d'accessoire une vaisselle. 4) Jouet selon la revendication 1 caractérisé en ce que le jouet est un établi ou un atelier de bricolage et la gamme d'accessoire les outils. 5) Jouet selon la revendication 1 caractérisé en ce que le jouet est un paysage ou un ouvrage d'art, une construction, et les accessoires des animaux ou des personnages. 6) Jouet selon la revendication 1 caractérisé en ce que le io jouet est un garage et les accessoires des véhicules.