Brevet FR2834912A1 — publié le 20030725

ou par cerclage extérieur. 1 2834912 JOUET INTERACTIF AVEC SON ENVIRONNEMENT L'invention concerne un jouet du type interactif, muni d'une pluralité d'interfaces, capteurs et/ou actionneurs, susceptible d'adopter différents comportements en fonction de l'environnement.dans lequel il se trouve et les accessoires avec lesquels il est susceptible d'interagir. L'invention concerne notamment le domaine des poupées et poupons o le c omp ortement re cherché est c elui d' enfants en b as âge. On a décrit dans le document WO 00/44461 un jouet susceptible de simuler le comportement d'une personne vivante, notamment par l'émission de paroles en corrélation avec une situation déterminée, en fonction du temps et d'un signal détecté par un capteur porté par ledit jouet, et de l'action entreprise par l'enfant. Incontestablement, ce jouet a grandement amélioré le caractère réaliste du comportement, optimisant l'attrait des enfants compte tenu de ce réalisme. Pour autant, il ne permet pas de reconna^tre l'environnement dans lequel il est positionné, cet environnement pouvant étre de nature temporelle, sonore, lumineuse etc. On connait également un autre type de jouet susceptible de communiquer avec des jeux analogues par infrarouge. Cependant, la mise en _uvre de tels capteurs présente l'inconvénient d'un fonctionnement en mode tout ou rien, interdisant de fait toute progression dans les réponses et les réactions possibles du jouet en question. En outre, ce type de jouet ne comporte pas de traitement du signal et est incapable d'un quelconque apprentissage, notamment des situations environnementales antérieures auxquelles il est susceptible d'avoir été confronté. L'objet de la présente invention est de proposer un jouet du type en question susceptible d'atteindre un réalisme plus important dans ses réactions par rapport à l'environnement lié aux conditions extérieures du type lumière, sons, bruits, pénombre, nuit, touché, parole. En d'autres termes, l'objectif de la présente invention est de conférer au jouet la possibilité de réagir, notamment par le biais de sons, de paroles, de mouvements des yeux ou d'autres éléments qui le constituent, de manière adaptée non seulement à l'environnement physique mais également physiologique et à la durée. Ainsi, avec un même signal, le jouet est susceptible de développer une succession chronologique de réactions. Elle vise également à 2 2834912 conférer audit jouet un comportement auto-adaptatif de ses émotions en fonction des séquences antérieures, " vécues >> par celui-ci. Selon l'invention, ce jouet intègre: une enveloppe externe articulée; À une unité centrale gérant notamment l'interactivité du jouet avec son environnement, ladite unité centrale étant intégrée au sein de ladite enveloppe; À une alimentation électrique autonome destinée à alimenter ladite unité lO centrale en énergie électrique; À une pluralité de capteurs etlou d'actionneurs connectés à des interfaces intégrées dans ladite unité centrale, et alimentés électriquement par ladite alimentation électrique; À une gamme d'accessoires, susceptibles d'interagir avec lesdits capteurs; lS À desorganesdemouvementduditjouet. Il se caractérise: À en ce que l'unité centrale est gérée par un logiciel, destiné à induire des réactions du jouet en fonction des évènements passés, du temps, des paramètres d'entrée constitués par les signaux transmis à l'unité centrale par les différents capteurs; À et en ce que le jouet comprend en outre: À au moins un module de vocabulaire intogrant une carte électronique stockant des mots, phrases ou sons, destiné à être connecté à l'unité centrale; À un ensemble de restitution sensorielle géré par l'unité centrale et son programme, destiné à induire d'une part, l'émission de sons, mots ou phrases, sélectionnés dans la carte électronique dudit module de vocabulaire, et d'autre part l'activation des organes de mouvement sélectionnés dans le programme, en fonction de l'environnement du jouet et des stimuli captés par les différents capteurs, ledit ensemble de restitution sensorielle étant mis en ceuvre par des actionneurs situés dans le corps du jouet. En d'autres termes, l'invention consiste à associer au sein d'une même entité physique, et notamment du jouet proprement dit, différents capteurs et un module de vocabulaire pour générer différents types de réaction du jouet en fonction des stimuli détectés par les capteurs en question, mais également en fonction du temps 3 2834912 et des situations susceptibles d'avoir été rencontrées par le jouet lors de phases de jeu antérieures. Selon l'invention, le module de vocabulaire est susceptible d'être inséré au sein d'un emplacement prévu à cet effet dans l'enveloppe externe constitutive du jouet et coopérant avec des connexions appropriées au sein de l'unité centrale. De la sorte, il devient possible de choisir différentes langues du vocabulaire considéré ou différents dictionnaires de vocabulaire. Selon une auke caractéristique de l'invention, le jouet intègre un détecteur de position, connecté à l'unité centrale, et destiné à détecter le positionnement du jouet notamment assis, debout ou allongé. Selon une autre caractéristique de l'invention, le jouet comporte un détecteur de lumière destiné à permettre la détection de l'intensité lumineuse de telle sorte à induire une réaction correspondante du jouet du type assoupissement ou au contraire réveil. La manière de réaliser l'invention et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit donné à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique d'une poupée conforme à l'invention, sur laquelle apparaissent différents capteurs permettant la genèse de paramètres d'entrée au sein du logiciel de l'unité centrale de la poupée. La figure 2 est une représentation schématique d'un poupon conforme à l'invention, sur laquelle apparaissent les différents éléments permettant la mise en _uvre des actions sensorielles et notamment les actionneurs de restitution sensorielle. La figure 3 est un tableau synoptique simplifié visant à illustrer le mode de fonctionnement du logiciel, et notamment la prise en compte des paramètres d'entrée et l'élaboration des séquences émotions adaptées à ces paramètres par la recherche et la sélection des segments de séquence adaptés et leur assemblage en séquences simultanées ou séquentielles, puis de leur mise en _uvre via les actionneurs et/ou automates. La figure 4 est une représentation schématique des éléments physiques mis en _uvre pour le fonctionnement de l'interactivité conforrne à l'invention. La figure 5 est une représentation schématique du mode d'insertion des modules de vocabulaire au sein du jouet conforme à l'invention. 4 2834912 La description qui suit est en rapport avec une poupée ou poupon mettant en _uvre la présente invention. Cependant, il est bien entendu que celle-ci ne saurait se limiter à ce seul mode de réalisation, et que toutes autres applications notamment peluche etc....est couvert par la présente invention. Cette poupée (30) est composce d'une structure mécanique notamment d'une enveloppe, réalisée en matière plastique, intégrant bras et jambes articulés. Cette enveloppe comporte un bo^tier fixé à l'intérieur de l'enveloppe et destiné à intégrer une unité centrale de gestion et de traitement de l'interactivité conformément à l'invention. Cette unité centrale (1) est alimentée en énergie électrique au moyen de batteries ou piles (2), dont la connexion à l'unité centrale est assurée au moyen d'un interrupteur (3). Cette unité centrale (1) est constituée d'une carte électronique intégrant un ou plusieurs microprocesseurs ou microcontrôleurs de technologie connue, mais également un certain nombre de mémoires propre à stocker le ou les logiciels de traitement et d'interaction. Selon l'invention, la tête de la poupée présente des yeux mobiles, susceptibles d'être actionnés par moteur ou électro-aimants ou par tout autre moyen connu. Bien évidemment la cornmande (4) du fonctionnement des globes oculaires est connectée à l'unité centrale (1) et agit donc sur instruction de celle-ci au niveau de l'_il droit (5) et de l'_il gauche (6) simultanément ou individuellement, permettant d'obtenir un effet de clignement de l'_il ou des yeux. En outre, et comme déjà précisé dans le préambule, la poupée est susceptible d'être munie d'un certain nombre d'accessoires du type: petite cuillère, miroir, biberon, verre, brosse etc...., chacun muni d'un système d'identification passif ou actif, de préLérence autonome ou dépourvu de toute source d'énergie propre. Ces systèmes d'identification sont solidarisées avec lesdits accessoires, avantageusement de manière non visible pour l'enfant. Le système d'identification est de type magnétique, électromagnétique, code barre, inductif ou de tout autre moyen connu, et est reconnu par un ou plusieurs capteurs adaptés au type d' identification, alimentés électriquement par l'unité centrale, et positionnés au niveau du jouet, par exemple au niveau de la bouche, de la main, de la tête etc..., fonction de l'interaction souhaitée et de l'accessoire mis en _uvre. En outre, selon l'invention, d'autres capteurs sont également inclus dans la poupée et positionnés dans le corps de celle-ci, de telle sorte à interagir avec les systèmes d' identification positionnés au niveau d'autres accessoires plus importants en termes de volume et de taille, tels que par exemple poussette, chaise bébé, landeau, etc..., et ce, avec l'objectif de générer d'autres types d'interaction, et par voie de conséquence de réponses de la part de la poupée. Le logiciel gérant cette interactivité est du type anti-collision, c'est-à-dire que plusieurs accessoires et paramètres sont susceptibles d'étre détectées simultanément, générant autant de réactions ou au contraire une seule réaction, fonction de cette détection concertée parlapoupée. Selon une caractéristique fondamentale de l'invention, la poupée est susceptible de recevoir un module enfichable (20) du type de celui matérialisé au sein de la figure 5. Ce module est destiné à étre enfiché par exemple au niveau du dos de la poupée dans un logement (21) prévu à cet effet, munis de contacteurs électriques (22) propres à coopérer avec des contacts électriques (23) ménagés de part et d'autre du module (20), afin de permettre 1'accès au contenu de la carte électronique (24) intégrée dans le module. Cette carte contient une mémoire stockant une certain nombre de mots ou de phrases dans une langue déterminée ou un répertoire vocal ou sonore déterminé. Ce faisant, on conçoit le caractère modulaire de cette caractéristique permettant de sélectionner le langage utilisé par l'utilisateur, offrant de fait une variété quasi infmie en terme de restitution sensorielle et restitution vocale. Le logement (21) recevant le module, et plus particulièrement les contacteurs (22) sont bien entendu reliés à l'unité centrale (1), afin de générer en relation avec un amplificateur (7) et un haut-parleur (8) la restitution sensorielle prévue par le logiciel intogré au sein de ladite unité centrale (1) en réaction à la ou aux détections des capteurs ou coupleurs associés à la poupée. Avantageusement, ladite poupée comporte également un détecteur de voix (9) , associé à 1'unité centrale (1), destiné à détecter un son ou une voix, à proximité immédiate de la poupée, le seuil de détection étant déterminée par construction. La détection d'un tel son ou d'une telle voix est alors également susceptible d'engendrer une réaction du jouet, sous la forme d'un mouvement ou de l'émission d'une phrase, de mots, de cris, etc. De la même manière, la poupée comporte un détecteur de luminosité (10), afin de détecter la pénombre ou au contraire la lumière, et ce, toujours dans l'objectif d'induire une réaction de la poupée ou l'émission de paroles ainsi qu'il sera décrit ultérieurement. La poupée intègre également un détecteur de position (11), associé à l'unité centrale ( 1), et destiné à détecter l' orientation physique de la poupée, à savoir, si celle-ci se trouve en position allongée ou au contraire en position detout ou assise. Cette détection est également destinée à induire une pluralité de réactions de la poupée, fonction des autres paramètres éventuellement détectés. D' autres capteurs sont également susceptibles d' être intégrés au sein de la poupée, tels que par exemple des capteurs de couleurs, d'odeurs, de température (27), d'humidité (26), de touché (25), colorimétriques, etc. ces différents capteurs étant systématiquement en relation avec l'unité centrale (1). Enfin, l'unité centrale intogre un ou plusieurs systèmes de minuterie ou "timer" (27), dont la mise en _uvre sera décrite ultérieurement. I1 va être maintenant décrit le module de fonctionnement de la poupée conforme à l'invention. Compte tenu du nombre relativement élevé de capteurs ou détecteurs, on c onçoit d' emblée le nombre imp ortant d'interactions susceptible s d'intervenir, et par voie de conséquence un nombre tout aussi important de réactions de la poupée. Il devient donc possible, en fonction du logiciel intégré au sein de l'unité centrale, d'optimiser le caractère réaliste du comportement de la poupée fonctionnant dans les différentes configurations dans lesquelles elles se trouvent et de son environnement. De fait, ce logiciel tient compte, outre des paramètres d'entrée, constitués par les signaux détectés par lesUits capteurs, également de la variable " temps ", par le biais du timer, mais également susceptible de prendre en considération les 3s évènements passés, afin de générer une ou plusieurs réponses ou réactions de la poupée. 7 283491 2 Par exemple, si le détecteur lumineux (10) ne détecte aucune lumière, le logiciel induit une configuration de repos ou d'endormissement de la poupée, enkamant corollairement la fermeture des yeux. Si en revanche, ce détecteur lumineux détecte la lumière, la poupée peut-êke réveillée de sorte que les yeux sont maintenus ouverts par mise en _uvre de la commande (4) sur injonction de l'unité cenkale' Corollairement, une première minuterie, associée au timer, et d'environ une vingtaine de minutes, peut êke mise en _uvre. Si l'enfant n'utilise pas la poupée après la durée fixée par cette minuterie, l'unité centrale (1) induit un mode d'endormissement du poupon et corollairement de fermeture automatique des circuits avec une kès faible consommation électrique, la poupée étant réputée dormir. Le réveil effectif de la poupée est détectée soit par le détecteur de position (11), repérant la position assise ou debout de la poupée, soit par le détecteur de lumière (10), soit encore par le détecteur de sons (9). Cette détection induit l'ouverture des yeux et la remise à zéro de la minuterie concernée. Dans l'hypothèse o la poupée est réputée endormie, les différentes interactions notamment avec les systèmes d'identification associées aux accessoires ne fonctionnent pas, les circuits électriques correspondants étant fermés. Le clignement des yeux (5, 6) est assuré par la commande (4) en relation avec l'unité cenkale (1). Deux types de clignement peuvent étre envisagés, un premier indiquant que la poupée fatiguce souhaite dormir, ou au conkaire qu'elle se réveille les yeux demeurant grand ouvert après le clignement. Ces deux modes illuskent deux exemples de segments de séquence parmi d'autres. Tout l'intérét de l'invention réside dans la multiplicité des réponses de la poupée et de ses éventuelles actions, ainsi que de son caractère évolutif. Comme on a pu le voir précédemment, ses actions sont relativement limitées au clignement des yeux, ouverture ou fermeture des yeux, cependant, il peut êke envisagé le mouvement des différents membres, par le biais d'automates intégrés à l'intérieur de l'enveloppe définissant la poupée, et gérés par l'unité centrale (1). Ces automates peuvent par exemple consister dans un ou plusieurs automates jambes (31), un ou plusieurs automates bras (32), un automate bouche (33), un automate paupières (34), un automate " uriner " (35), etc. Des fonctions physiologiques, telles que du type uriner, peuvent également étre envisagées, touj ours sur injonction de l'unité centrale. Dans cette hypothèse, cette fonction intervient par exemple en relation avec une périodicité fixée par un autre timer. s Les autres réactions de la poupée se matérialisent essentiellement par des sons ou des paroles par le biais du module de vocabulaire (20) en association avec l'amplificateur (7) et le haut-parleur (8). Ces paroles pouvant être substituées par des cris, des pleurs ou par des rires, et en outre être modulées par l'intonation conférée ainsi que le volume sonore. Ces différentes interactions sont comme déjà dit gérées par logiciel intégré au s ein de l 'unité central e multipli ant à l'infni la po s sibilité de s ré actions de la poupée, en fonction de la multiplicité des signaux détectés par les capteurs ou coupleurs associés. En outre, ce logiciel peut également intogrer des fonctions de mémoire, destinces à stocker les évènements antérieurs au temps t, afin de restituer des réactions différentes selon l'historique, ce qui contribue au caractère évolutif du poupon. Ainsi, la poupée peut dans un premier cas, réagir en demandeur en fonction de son environnement. Elle manifeste un besoin, une envie. Ce mode de fonctionnement fait intervenir l'état précédent et est totalement transparent pour l'enfant. Dans un second cas, la poupée est l'actrice car c'est l'enfant qui devient demandeur et qui choisit éventuellement de jouer avec tel ou tel accessoire, de placer la poupée dans un environnement différent du précédent. Dans ce cas la poupée réagit en fonction des contraintes imposées par l'enfant, et bien évidernment du logiciel gérant l'ensemble des interactions, mais tenant compte des signaux détectés. Chaque action de la poupée est régi par l'étape précédente en toute transparence et ce sans que l'enfant intervienne. 3s Le logiciel de fonctionnement de cette interactivité offre la possibilité pour l'enfant de jouer selon ses propres souhaits, c'est-àdire que n'importe quel cycle peut étre interrompu à tout moment, l'enfant demeurant toujours maître du jeu. 283491 2 Outre le caractère très attrayant de la poupée, compte tenu de son comportement alors très proche du réalisme, celle-ci présente également l'avantage d'étre éducative en termes d'apprentissage d'une langue pour l'enfant par l'interchangeabilité des modules de vocabulaire, s REVENDICATIONS 1. Jouet comportant une pluralité d'interfaces, capteurs et/ou actionneurs liés à son environnement avec lesquels il est susceptible d'interagir, intogrant: À une enveloppeexterne articulée; À une unité centrale (1) gérant notamment l'interactivité du jouet avec son environnement, ladite unité centrale étant intogrée au sein de ladite enveloppe; une alimentation électrique autonome (2) destinée à alimenter ladite unité centrale (1) en énergie électrique; À une pluralité de capteurs et/ou d'actionneurs (9, 10, 11, 12) connoctés à des interfaces intégrées dans ladite unité centrale, et alimentés électriquement par ladite alimentation électrique (2); À une gamme d'accessoires comportant chacun un organe de reconnaissance par des capteurs situés dans le jouet et destiné à interagir avec celui-ci; des organes de mouvement dudit jouet; caractérisé: À en ce que l'unité centrale (1) est gérée par un logiciel, destiné à induire des réactions du jouet en fonction des évènements passés, du temps, des paramètres d'entrée constitués par les signaux transmis à l'unité centrale par les différents capteurs; À et en ce que le jouet comprend en outre: À au moins un module de vocabulaire (20) intogrant une carte électronique (24) stockant des mots, phrases ou sons, destiné à être connecté à l'unité centrale (1); À un ensemble de restitution sensorielle géré par l'unité centrale (1) et son programme, destiné à induire d'une part, l'émission de sons, mots ou phrases sélectionnés dans la carte électronique (24) dudit module de vocabulaire (20), et d' autre part l 'activation des organes de mouvement sélectionnés dans le programme, en fonction de l'environnement du jouet et des stimuli captés par les différents capteurs, ledit ensemble de restitution sensorielle étant mis en _uvre par des actionneurs situés dans le corps du jouet. 2. Jouet interactif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de vocabulaire est amovible et est susceptible d'étre inséré au sein d'un emplacement (21) prévu à cet effet dans l'enveloppe externe constitutive du jouet. 3. Jouet interactif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la carte électronique (24) du module de vocabulaire (20) est munie de contacts électriques (23), destinés à coopérer avec des contacteurs électriques (22), ménagés au sein du logement (21), lorsque le module est enfiché au sein dudit logement. 4. Jouet interactif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de modules de vocabulaire (20), chacun stockant des sons, mots ou phrases dans une langue différente. 5. Jouet interactif selon l'une-des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il intègre un détecteur de position (11), connecté à l'unité centrale (1), et destiné à détecter le positionnement du jouet notamment assis, deDout ou allongé. 6. Jouet interactif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il intègre un détecteur de lumière (10), connocté à l'unité centrale (1), et destiné à permettre la détection de l'intensité lumineuse de telle sorte à induire une réaction correspondante du jouet du type assoupissement ou au contraire réveil. 7. Jouet interactif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il intègre un détecteur de voix (9), associé à l'unité centrale (1), destiné à détecter un son ou une voix, à proximité immédiate de la poupée. 8. Jouet interactif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il intogre un ou plusieurs autres capteurs, sélectionnés dans le groupe comprenant les capteurs de couleurs, de température, de touché, d'odeurs, d'humidité, colorimétriques, ces différents capteurs étant systématiquement en relation avec l'unité centrale (1). 9. Jouet interactif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'unité centrale comporte une ou plusieurs minuteries ou timers, destinés, en relation avec les signaux détectés par les capteurs, à générer différents types de réaction dudit jouet selon la chronologie, la durée ou l'espacement des évenements. 10. Jouet interactif selon l'une des revendications 1 24- r1-u2térisé en ce qu'il est constitué par une poupée ou analogue, dont la tête reçoit des yeux mobiles (5, 6) chacun au sein d'un globe oculaire, la mobilité desdits yeux étant assuré au moyen d'un actionneur de type motorisé, magnétique, électrique ou autre commandé par une commande (4), elle-même connectée à l'unité centrale (1). 11. Jouet interactif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est muni de différentes éléments articulés, mobiles au moyen d' automates intégrés au sein de la structure qui le constitue, sur injonction de l'unité