Sistema distribuido de vehículos de juguete controlados de forma autónoma.

Un sistema de juguete incluyendo:

una superficie de circulación compuesta de una pluralidad de segmentos,

donde cada segmento incluye marcas que codifican posiciones en el segmento y que codifican una posición del segmento en la superficie de circulación;

al menos un vehículo de juguete o agente móvil, incluyendo cada vehículo de juguete al menos un motor para impartir fuerza motriz al vehículo de juguete, un sistema de formación de imágenes operativo para tomar imágenes de las marcas, un transceptor inalámbrico de vehículo, y un microcontrolador acoplado operativamente al motor, el sistema de formación de imágenes, y el transceptor inalámbrico de vehículo, siendo operativo el microcontrolador para controlar, mediante el motor del vehículo de juguete, el movimiento detallado del vehículo de juguete en la superficie de circulación en base a imágenes de las marcas de la superficie de circulación tomadas por el sistema de formación de imágenes; y caracterizado por

una estación base incluyendo un controlador y un transceptor inalámbrico de estación base acoplado operativamente al controlador, siendo operativo el controlador:

para determinar mediante comunicación inalámbrica desde cada transceptor inalámbrico de vehículo al transceptor inalámbrico de estación base una posición actual del vehículo de juguete en la superficie de circulación en base a imágenes de las marcas de la superficie de circulación tomadas por el sistema de formación de imágenes del vehículo de juguete;

para almacenar una representación virtual de la superficie de circulación y para determinar en base a dicha representación virtual y la posición actual de cada vehículo de juguete en la superficie de circulación una acción a realizar por el vehículo de juguete en la superficie de circulación, incluyendo la acción, para al menos un vehículo de juguete, seguir un recorrido definido para desplazamiento desde una primera posición a una segunda posición; y

para comunicar al microcontrolador de cada vehículo de juguete la acción a realizar por el vehículo de juguete en la superficie de circulación mediante comunicación inalámbrica desde el transceptor inalámbrico de estación base al transceptor inalámbrico de vehículo.

Sistema distribuido de vehículos de juguete controlados de forma autónoma Referencia cruzada a solicitudes relacionadas Esta solicitud reivindica prioridad por las Solicitudes de Patente provisionales de Estados Unidos números 61/181.719, presentada el 28 de Mayo de 2009, y 61/261.023, presentada el 13 de Noviembre de 2009, que se incorporan aquí por referencia.

Antecedentes de la invención Campo de la invención La invención se refiere al campo técnico de los juguetes electrónicos. Más específicamente, la invención se refiere a juguetes móviles tales como coches electrónicos y ferrocarriles de montar.

Descripción de la técnica relacionada Muchos juguetes electrónicos son controlados por un operador humano. Los ejemplos incluyen coches y trenes en miniatura controlados por radio y a distancia que son controlados a través de un dispositivo de mano. El documento US2005/0186884A1 describe dicho sistema de juego de control remoto.

Estos tipos de juguetes tienen poca o nula capacidad de detectar e interactuar de forma inteligente y flexible con su entorno. Además, no tienen la capacidad de regular su comportamiento en respuesta a las acciones de otros juguetes. Además, muchos juguetes están limitados físicamente a sistemas de ranura o pista y por lo tanto su movimiento es restringido.

Resumen de la invención La invención es un sistema de juguete que incluye una superficie de circulación compuesta de una pluralidad de segmentos, por ejemplo, sin limitación, un segmento recto, un segmento de intersección, un segmento de curva a la izquierda, un segmento de curva a la derecha, un segmento de giro a la izquierda, un segmento de giro a la derecha, y/o cualquier otro segmento adecuado y/o deseable que pueda ser contemplado. Cada segmento incluye marcas que codifican posiciones en el segmento y que codifican una posición del segmento en la superficie de circulación. El sistema de juguete también incluye al menos un vehículo de juguete (o agente móvil) . El vehículo de juguete (o agente móvil) puede tomar cualquier forma adecuada y/o deseable, tal como, sin limitación, un vehículo (por ejemplo, un coche, un camión, una ambulancia, etc) , un animal, o cualquier otra forma deseada. El vehículo de juguete incluye al menos un motor para impartir fuerza motriz al vehículo de juguete, un sistema de formación de imágenes operativo para tomar imágenes de las marcas, un transceptor inalámbrico de vehículo, y un microcontrolador acoplado operativamente al motor, el sistema de formación de imágenes, y el transceptor inalámbrico de vehículo. El microcontrolador es operativo para controlar, mediante el motor del vehículo de juguete, el movimiento detallado del vehículo de juguete en la superficie de circulación en base a imágenes de las marcas de la superficie de circulación tomadas por el sistema de formación de imágenes. Por último, el vehículo de juguete incluye una estación base incluyendo un controlador y un transceptor inalámbrico de estación base acoplado operativamente al controlador. El controlador es operativo para determinar mediante comunicación inalámbrica desde cada transceptor inalámbrico de vehículo al transceptor inalámbrico de estación base una posición actual del vehículo de juguete en la superficie de circulación en base a imágenes de las marcas de la superficie de circulación tomadas por el sistema de formación de imágenes del vehículo de juguete. El controlador guarda una representación virtual de la superficie de circulación y determina en base a dicha representación virtual y la posición actual de cada vehículo de juguete en la superficie de circulación una acción a realizar por el vehículo de juguete en la superficie de circulación, tal como, sin limitación: la velocidad del vehículo, la aceleración del vehículo, la dirección/rumbo del vehículo, el estado de al menos una luz del vehículo, y/o un sonido emitido por un altavoz audio del vehículo. Por último, el controlador comunica al microcontrolador de cada vehículo de juguete la acción a realizar por el vehículo de juguete en la superficie de circulación mediante comunicación inalámbrica desde el transceptor inalámbrico de estación base al transceptor inalámbrico de vehículo.

El microcontrolador de cada vehículo de juguete puede ser sensible a la acción comunicada por el controlador para controlar el movimiento detallado del vehículo de juguete en la superficie de circulación en base a imágenes de las marcas de la superficie de circulación tomadas por el sistema de formación de imágenes para hacer que el vehículo de juguete se desplace hacia una posición futura en la superficie de circulación. El movimiento detallado del vehículo de juguete incluye la implementación detallada del microcontrolador de la acción comunicada por el controlador, acción que incluye una o más acciones a realizar por el vehículo de juguete para desplazarse a la posición futura. Más específicamente, la posición futura reside en el controlador como una posición estática o dinámica adonde el controlador desea que el vehículo de juguete se mueva. La acción comunicada por el controlador al microprocesador incluye una o más acciones a realizar por el vehículo de juguete con vistas al objetivo general o

plan de movimiento del vehículo de juguete a la posición futura. Por último, el movimiento detallado del vehículo de juguete incluye, para cada acción a realizar por el vehículo de juguete, uno o más pasos a tomar por el vehículo de juguete con vistas a la acción.

Como se puede ver, la posición futura, la una o más acciones a realizar por el vehículo de juguete, y el movimiento detallado/pasos a realizar por el vehículo de juguete representan una jerarquía de órdenes distribuida, con estando la posición futura almacenada en el controlador en la parte superior de la jerarquía, la una o más acciones a realizar comunicadas por el controlador al microprocesador en el medio de la jerarquía, y estando el movimiento detallado/pasos a realizar por el vehículo de juguete en la parte inferior de la jerarquía. Cada nivel sucesivamente inferior de esta jerarquía de control distribuida incluye instrucciones/órdenes cada vez más detalladas en apoyo de una orden de nivel más alto. Por ejemplo, sin limitación, el microcontrolador puede tener que implementar un número de pasos en cumplimiento de una acción (por ejemplo, cambio a los carriles de la izquierda) comunicada al microcontrolador por la estación base. Igualmente, la estación base puede tener que implementar un número de acciones en cumplimiento del objetivo general o plan de movimiento del vehículo de juguete a la posición futura.

El sistema de juguete también puede incluir una pluralidad de vehículos de juguete. El controlador puede ser operativo para controlar la interacción de la pluralidad de vehículos de juguete en la superficie de circulación de manera coordinada uno con otro mediante comunicación inalámbrica desde el transceptor inalámbrico de estación base a los transceptores inalámbricos de vehículo de la pluralidad de vehículos de juguete.

El controlador puede ser operativo para controlar al menos uno de lo siguiente de al menos uno de la pluralidad de vehículos de juguete: una velocidad o aceleración del vehículo de juguete; un conjunto, por ejemplo, una fila, de marcas (carril de circulación) que el vehículo de juguete sigue en la superficie de circulación; un cambio del vehículo de juguete de un conjunto de marcas (carril de circulación) en la superficie de circulación a otro conjunto de marcas (carril de circulación) en la superficie de circulación; una dirección que el vehículo de juguete toma en una intersección de la superficie de circulación; el vehículo de juguete que va delante, sigue o adelanta a otro vehículo de juguete en la superficie de circulación; o la activación o desactivación de una luz, un altavoz audio o ambos de un vehículo de juguete. El controlador también puede ser operativo para actualizar software de control (por ejemplo, sin limitación, microprogramas) del vehículo que controla la operación del microprocesador de vehículo.

El sistema de juguete también puede incluir un control remoto en comunicación con la estación base, donde la estación base es sensible a órdenes dadas por el control remoto para controlar al menos uno de lo siguiente mediante la estación base: qué vehículo de una pluralidad de vehículos de juguete es sensible a las órdenes dadas por el control remoto; una velocidad o aceleración de un vehículo de juguete en respuesta a órdenes dadas por el control remoto; un cambio de un vehículo de juguete en respuesta a órdenes dadas por el control remoto de un conjunto de marcas (carril de circulación) en la superficie de... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de juguete incluyendo:

una superficie de circulación compuesta de una pluralidad de segmentos, donde cada segmento incluye marcas que codifican posiciones en el segmento y que codifican una posición del segmento en la superficie de circulación;

al menos un vehículo de juguete o agente móvil, incluyendo cada vehículo de juguete al menos un motor para impartir fuerza motriz al vehículo de juguete, un sistema de formación de imágenes operativo para tomar imágenes de las marcas, un transceptor inalámbrico de vehículo, y un microcontrolador acoplado operativamente al motor, el sistema de formación de imágenes, y el transceptor inalámbrico de vehículo, siendo operativo el microcontrolador para controlar, mediante el motor del vehículo de juguete, el movimiento detallado del vehículo de juguete en la superficie de circulación en base a imágenes de las marcas de la superficie de circulación tomadas por el sistema de formación de imágenes; y caracterizado por

una estación base incluyendo un controlador y un transceptor inalámbrico de estación base acoplado operativamente al controlador, siendo operativo el controlador:

para determinar mediante comunicación inalámbrica desde cada transceptor inalámbrico de vehículo al transceptor inalámbrico de estación base una posición actual del vehículo de juguete en la superficie de circulación en base a imágenes de las marcas de la superficie de circulación tomadas por el sistema de formación de imágenes del vehículo de juguete;

para almacenar una representación virtual de la superficie de circulación y para determinar en base a dicha representación virtual y la posición actual de cada vehículo de juguete en la superficie de circulación una acción a realizar por el vehículo de juguete en la superficie de circulación, incluyendo la acción, para al menos un vehículo de juguete, seguir un recorrido definido para desplazamiento desde una primera posición a una segunda posición; y

para comunicar al microcontrolador de cada vehículo de juguete la acción a realizar por el vehículo de juguete en la superficie de circulación mediante comunicación inalámbrica desde el transceptor inalámbrico de estación base al transceptor inalámbrico de vehículo.

2. El sistema de juguete de la reivindicación 1, donde el microcontrolador de cada vehículo de juguete es sensible a la acción comunicada por el controlador para controlar el movimiento detallado del vehículo de juguete en la superficie de circulación en base a imágenes de las marcas en la superficie de circulación tomadas por el sistema de formación de imágenes.

3. El sistema de juguete de la reivindicación 1, donde:

el sistema de juguete incluye una pluralidad de vehículos de juguete; y

el controlador es operativo para controlar la interacción de la pluralidad de vehículos de juguete en la superficie de circulación de manera coordinada uno con otro mediante comunicación inalámbrica desde el transceptor inalámbrico de estación base a los transceptores inalámbricos de vehículo de la pluralidad de vehículos de juguete,

donde el controlador es preferiblemente operativo para controlar al menos uno de lo siguiente de al menos uno de la pluralidad de vehículos de juguete:

una velocidad o aceleración del vehículo de juguete;

un conjunto de marcas que el vehículo de juguete sigue en la superficie de circulación;

un cambio del vehículo de juguete de un conjunto de marcas en la superficie de circulación a otro conjunto de marcas en la superficie de circulación;

una dirección que el vehículo de juguete toma en una intersección de la superficie de circulación;

el vehículo de juguete que va delante, sigue o adelanta a otro vehículo de juguete en la superficie de circulación; o la activación o desactivación de una luz, un altavoz audio, o ambos del vehículo de juguete.

4. El sistema de juguete de la reivindicación 1, incluyendo además un control remoto en comunicación con la estación base, donde la estación base es sensible a órdenes dadas por el control remoto para controlar al menos uno de lo siguiente mediante la estación base:

cuál de una pluralidad de vehículos de juguete es sensible a las órdenes dadas por el control remoto;

una velocidad o aceleración de un vehículo de juguete en respuesta a las órdenes dadas por el control remoto;

un cambio de un vehículo de juguete en respuesta a órdenes dadas por el control remoto desde un conjunto de marcas en la superficie de circulación a otro conjunto de marcas en la superficie de circulación; una dirección que toma un vehículo de juguete en respuesta a órdenes dadas por el control remoto en una intersección de la superficie de circulación;

un vehículo de juguete en respuesta a órdenes dadas por el control remoto que va delante, sigue o adelanta a otro vehículo de juguete en la superficie de circulación; o la activación o desactivación de una luz, un altavoz audio, o ambos de un vehículo de juguete en respuesta a órdenes dadas por el control remoto, donde el controlador es preferiblemente operativo para controlar, en respuesta a o en ausencia de una respuesta al

movimiento de un vehículo de control remoto, al menos uno de lo siguiente de cada vehículo de juguete que no está bajo el control del control remoto: una velocidad o aceleración del vehículo de juguete; un conjunto de marcas (carril de circulación) que el vehículo de juguete sigue en la superficie de circulación; un cambio del vehículo de juguete desde un conjunto de marcas (carril de circulación) en la superficie de circulación

a otro conjunto de marcas (carril de circulación) en la superficie de circulación; una dirección que el vehículo de juguete toma en una intersección de la superficie de circulación; el vehículo de juguete que va delante, sigue o adelanta a otro vehículo de juguete en la superficie de circulación; o la activación o desactivación de una luz, un altavoz audio, o ambos del vehículo de juguete.

5. El sistema de juguete de la reivindicación 1, donde la superficie de circulación incluye al menos un dispositivo de estados múltiples en respuesta al controlador para cambiar de un estado a otro estado.

6. El sistema de juguete de la reivindicación 1, donde el sistema de formación de imágenes incluye:

una fuente de luz que emite luz hacia las marcas; y

un sensor de formación de imágenes para detectar luz reflejada por las marcas,

incluyendo además preferiblemente una capa que cubre las marcas de al menos un segmento, donde dicha capa es transparente a la luz emitida por el sistema de formación de imágenes del vehículo, pero es opaca a longitudes de onda de luz visible por humanos, donde las marcas son visibles o invisibles a longitudes de onda de luz visible por humanos.

7. El sistema de juguete de la reivindicación 1, incluyendo además el controlador sensible a la posición actual del vehículo de juguete en la superficie de circulación y la representación virtual de la superficie de circulación para hacer que una pantalla visualice lo siguiente:

una imagen virtual de la superficie de circulación; y

una imagen virtual de al menos un vehículo de juguete y su posición, velocidad o ambas en la imagen virtual de la superficie de circulación.

8. El sistema de juguete de la reivindicación 1, donde la superficie de circulación está compuesta de una pluralidad de segmentos discretos acoplados operativamente.

9. Un método de controlar el movimiento de uno o más vehículos de juguete autopropulsados o agentes móviles en una superficie de circulación que incluye marcas que definen uno o más recorridos de marcha de vehículo de juguete en la superficie de circulación y que codifican posiciones en la superficie de circulación, donde cada vehículo de juguete incluye un sistema de formación de imágenes para adquirir imágenes de las marcas, incluyendo el método:

(a) mientras avanza en la superficie de circulación, un vehículo de juguete adquiere una imagen de una porción de las marcas de la superficie de circulación mediante el sistema de formación de imágenes del vehículo de juguete;

(b) en respuesta a la imagen adquirida en el paso (a) , el vehículo de juguete controla su movimiento en la superficie de circulación;

(c) el vehículo de juguete comunica de forma inalámbrica a una estación base datos relativos a una posición donde se adquirió la porción de las marcas en el paso (a) ;

(d) la estación base responde a los datos comunicados en el paso (c) para actualizar una posición del vehículo de juguete en una representación virtual de la superficie de circulación; 10

(e) la estación base determina una acción a realizar por el vehículo de juguete en la superficie de circulación en base a los datos relativos a la posición en la superficie de circulación de la porción de las marcas adquiridas en el paso (a) , incluyendo la acción para al menos un vehículo de juguete, seguir un recorrido definido para desplazarse de una primera posición a una segunda posición; y

(f) la estación base comunica de forma inalámbrica al vehículo de juguete dicha acción a realizar por el vehículo de juguete en la superficie de circulación.

10. El método de la reivindicación 9, incluyendo además repetir los pasos (a) - (f) al menos una vez,

donde el paso (b) incluye preferiblemente el vehículo de juguete sensible además a la acción comunicada en el paso (f) para controlar su movimiento en la superficie de circulación, y

donde el paso (b) incluye preferiblemente la acción comunicada en el paso (f) haciendo que el vehículo de juguete cambie de avanzar en un primer recorrido definido por un primer conjunto de marcas a un segundo recorrido de marcha definido por un segundo conjunto de marcas, por lo que la acción comunicada en el paso (f) incluye dicho segundo recorrido de marcha.

11. El método de la reivindicación 9, donde el paso (b) incluye además el vehículo de juguete que controla su velocidad, su aceleración, su dirección, un estado de una o varias de sus luces, si un dispositivo de replicación audio del vehículo emite sonido, o alguna combinación de ellos en respuesta a la acción comunicada en el paso (f) .

12. El método de la reivindicación 9, incluyendo además que la estación base determina la representación virtual de la superficie de circulación a partir de uno de lo siguiente:

un archivo de definición accesible a la estación base;

la exploración de la disposición física de la superficie de circulación por uno o más vehículos de juguete que actúan bajo el control de la estación base y que comunican información relativa a la disposición física de la superficie de 40 circulación a la estación base; o un sistema de bus de la superficie de circulación que está compuesto de una pluralidad de segmentos, donde cada segmento incluye un segmento de bus y un microcontrolador que comunica con la estación base y con el microcontrolador de cada segmento conectado adyacente mediante el segmento de bus.

13. El método de la reivindicación 9, donde el paso (a) incluye adquirir la imagen de las marcas mediante una capa superior que es transparente al sistema de formación de imágenes del vehículo de juguete, pero que es opaca a longitudes de onda de luz visible por humanos.

14. El método de la reivindicación 9, incluyendo además repetir los pasos (a) - (f) para cada uno de una pluralidad de vehículos de juguete, donde:

el paso (e) incluye además que la estación base determina para cada vehículo de juguete una acción única a realizar por el vehículo de juguete; y

el paso (f) incluye además que la estación base comunica de forma inalámbrica a cada vehículo de juguete la acción única a realizar por el vehículo de juguete en la superficie de circulación de manera que permita a la pluralidad de vehículos de juguete moverse de manera coordinada en la carretera.

15. El método de la reivindicación 9, incluyendo además que la estación base recibe una orden para el vehículo de juguete de un control remoto, donde el paso (e) incluye además que la estación base determina la acción a realizar por el vehículo de juguete en la superficie de circulación en base a la orden recibida del control remoto.