CN111556780B - 具有电容式触摸交互性的儿童玩具 - Google Patents

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Abstract

一种儿童玩具，具有电容式触摸交互性。所述儿童玩具总体上包括用户输入叠加面板和一个或多个电容式触摸传感器。叠加面板可以由诸如木材的电容式触摸导电的天然有机材料形成。玩具可以成形和装饰成类似于乐器，并且配置成响应于施加到用户输入叠加面板并且被电容式触摸传感器感测到的用户输入来播放音乐。

Description

具有电容式触摸交互性的儿童玩具
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年1月8日提交的美国临时专利申请序列号62/614,683和2018年8月23日提交的美国临时专利申请序列号62/722,082的权益，其全部内容通过引用并且入本文，用于所有目的。
技术领域
本公开总体上涉及交互式儿童玩具和电容式触摸传感技术领域。
背景技术
交互式玩具刺激并娱乐儿童并且有助于儿童生长发育。电子电容式触摸传感技术为交互式装置提供了用于用户用于输入的手段。一直在寻求对这些领域中的产品的改进。本公开的主要目的即为提供具有新的和改进的基于电容式触摸传感器的用户输入装置的儿童玩具和其他交互式产品。
发明内容
在示例实施例中，本公开涉及一种具有电容式触摸用户输入技术的交互式儿童玩具或其他装置。儿童玩具或其他装置总体上包括：至少一个电容式触摸传感用户输入，耦接到集成电路或其他电子处理装置；以及一个或多个输出特征或部件，用于响应用户输入向用户传递娱乐、教育和/或输出或者反馈。在示例实施例中，输出可以是音乐、语音或者其他声音、颜色或者光、电子数据、文本显示、电机操作、电磁致动器操作和/或其他输出内容或者形式的形式。
在示例实施例中，根据本公开的装置的用户输入包括：平滑且连续的无缝表面，例如由覆盖一个或多个电容式触摸传感器的薄木材面板形成，具有在表面上指示或限定的用户输入区域，例如通过涂覆在木材面板上的涂漆、着色、贴花。提供平滑且连续的无缝用户输入表面，其消除或最小化可能收集灰尘、食物残渣或其他碎屑的缝隙或凹部，使得更容易清洁装置，并且防止干扰内部电子设备、开关或其他部件。
在示例实施例中，电容式触摸用户输入包括叠加层、传感器层和基底或基底层。叠加层、传感器层和基底层中的一个或多个可以由柔性基质制造，使得电容式触摸装置能够以针对其中实施电容式触摸装置的装置的形状定制的各种布置来安装。在示例实施例中，叠加层由诸如木材的电容式放电导电有机材料形成。木材叠加层可以成形和装饰成类似于乐器。
在一个方面，本公开涉及一种儿童玩具，其具有：叠加层，其具有顶部表面和底部表面；基底层，其具有至少一个输出装置；以及传感器层，其直接触摸叠加层的底部表面。触摸叠加层的顶部表面激活传感器层并且触发来自至少一个输出装置的输出。在示例实施例中，叠加层由木材材料形成。
在另一方面，本公开涉及一种儿童玩具。儿童玩具优选地包括具有顶部表面和底部表面的用户输入面板，顶部表面限定用于用户触摸接触的至少一个用户输入区域。用户输入面板优选地由天然木材材料形成。儿童玩具还优选地包括至少一个电容式触摸传感器，其与用户输入面板的底部表面可操作地接触并且与至少一个用户输入区域可操作地对准。用户在用户输入面板的顶部表面的至少一个用户输入区域上的触摸接触通过至少一个电容式触摸传感器感测，以生成输入信号。儿童玩具还优选地包括电子输入-输出控制***，其配置成当用户在至少一个用户输入区域上触摸接触时接收由至少一个电容式触摸传感器生成的输入信号，并且生成响应的输出信号。儿童玩具还优选地包括输出装置，其配置成接收来自控制***的输出信号并且响应于此生成用户可感知的输出。
在另一方面，本公开涉及一种电容式触摸感测设备，其包括：由天然有机材料形成的用户输入面板、配置成通过用户输入面板感测用户输入的至少一个电容式触摸传感器、以及配置成响应用户输入生成输出的输出装置。
在另一方面，本公开涉及到一种儿童鼓玩具，其包括至少一个模拟鼓头部，所述模拟鼓头部具有外部用户输入表面，以及与外部表面相反的内部用户输入表面。所述儿童鼓玩具还优选地包括与至少一个模拟鼓头部的每个相关联的电容式触摸传感器，并且与其内表面可操作地接触、以及用于响应于用户与所述至少一个模拟鼓头部中的每个的外部用户输入表面接触生成模拟鼓声的声音输出装置。
在另一方面，本公开涉及一种儿童钢琴玩具，其包括以模拟键盘形式的用户输入面板。用户输入面板优选地具有外表面和相反的内表面。模拟键盘优选地包括在外表面上的配置成类似于钢琴键的多个用户输入区域。儿童钢琴玩具还优选地包括至少一个电容式触摸传感器，其与用户输入面板的内表面可操作地接触，并且配置成感测用户与多个用户输入区域的接触，以及用于响应于用户与多个用户输入区域的接触生成模拟钢琴声音的声音输出装置。
本公开示例实施例的这些和其他方面、特征和优点将参考本文的附图和详细描述来理解，并且将通过在所附权利要求中特别指出的各种元件和组合来实现。应当理解，如所声明的，以上概括性描述和以下对附图的简要描述以及示例实施例的详细描述都是对本发明的示例实施例的解释，而不是对本发明的限制。
附图说明
图1是根据本公开的示例实施例的具有电容式触摸传感器用户输入特征的儿童鼓玩具的俯视立体图。
图2是图1的儿童鼓玩具的用户输入叠加层或覆盖面板的仰视立体图。
图3是图1的儿童鼓玩具的电容式触摸传感器层和基底层的俯视立体图。
图4示出了基底的局部分解视图，显示了图1的儿童鼓玩具的内部部件。
图5是根据本公开的另一示例实施例的具有电容式触摸传感器用户输入特征的儿童木琴玩具的俯视立体图。
图6是图5的儿童木琴玩具的仰视立体图。
图7是图5的儿童木琴玩具的组装图。
图8是图5的儿童木琴玩具的用户输入叠加层或覆盖面板的仰视立体图。
图9是根据本公开的另一示例实施例的具有电容式触摸传感器用户输入特征的儿童键盘玩具的前视立体图。
图10是图9的儿童键盘玩具的后视立体图。
图11是图9的儿童键盘玩具的用户输入叠加层或覆盖面板的仰视立体图。
图12和图13是示出了内部部件的图9的儿童键盘玩具的电子设备壳体部分的局部分解图。
图14-图16示出了根据本公开的另外的示例实施例的具有电容式触摸传感器用户输入的儿童玩具。
图17是根据本公开的另一示例实施例的具有电容式触摸传感器用户输入特征的儿童尤克里里或吉他玩具的前视立体图。
图18是图17的儿童尤克里里或吉他玩具的组装图。
图19是图17的儿童尤克里里或吉他玩具的电容式触摸传感器和基底组件部分的下部立体图。
图20是根据本公开的另一示例实施例的具有电容式触摸传感器用户输入特征的儿童平板玩具的俯视立体图。
图21是图20的儿童平板玩具的仰视立体图。
图22示出了图20的儿童平板玩具的电容式触摸传感器和电子电路板组件。
图23是图20的儿童平板玩具的组装图。
图24是示出根据本公开示例实施例的装置或者设备的用户输入、触摸控制和声音输出集成电路电子处理器以及输出特征的框图。
图25是示意性地示出了根据本公开的示例实施例的具有覆盖电容式触摸输入传感器的木材覆盖面板用户输入表面的装置或设备的局部剖视图，所述电容式触摸输入传感器与耦接到输出装置的电子处理器电子通信。
图26A-图26D示出了根据本公开的示例实施例的不同的电容式触摸传感器式样。
具体实施方式
通过参考结合形成本公开的一部分的附图进行的以下关于示例实施例的详细描述，可以容易地理解本发明，所述详细描述形成本公开的一部分。应当理解，本发明不受限于本文描述和/或示出的具体装置、方法、条件或参数，并且本文使用的术语仅出于通过示例描述特定实施例的目的，而不是旨在限制所要求保护的发明。本说明书中指出的任何和所有专利和其他公开文件通过引用并入，正如在本文中完全阐述一样。
另外，正如在说明书(包括所附权利要求书)中所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“所述”包含复数形式，并且对特定数值的引用至少包含该特定值，除非上下文中清楚地规定了其他情况。范围可以在本文中表达为“大约”或“近似”一个特定值和/或至“大约”或“近似”另一特定值。当这样的范围被表达时，另一实施例包括从一个特定值和/或至另一特定值。类似地，当数值被表达为近似值时，通过使用先行词“大约”，应当理解，特定值形成另一实施例。
现在参考附图，图1至4示出了根据本发明的示例实施例具有电容式触摸用户界面技术的交互式儿童玩具鼓10。儿童玩具鼓10总体上包括用户界面覆盖层或面板20、电容式触摸传感器***40、基底或壳体60和电子输入-输出控制***80。用户界面面板20包括顶部表面和相反的底部表面，其中顶部表面限定一个或多个用户输入表面或区域，诸如在所描绘的实施例中的用户输入区域22、24、26、28。在可替代实施例中，可以提供一个、两个、三个、四个或更多个用户输入区域。用户输入区域22、24、26、28可选地配置成模拟鼓头部的外观，并且可选地由一个或多个图案、图像、角色、文本、轮廓或其他标记(诸如在所描绘的实施例中示出的圆形边界标记中的动物角色)限定并指示。用户输入区域22、24、26、28的标记可以施加到用户界面面板20的表面，例如，通过涂漆、着色、贴花、镶嵌或其他视觉和/或触觉可感知的方式。在所描绘的实施例中，用户界面面板20包括由四个大致圆形的用户输入区域22、24、26、28组成的一体式且整体上大致梯形的阵列，在其之间具有无缝延伸材料的连续互连腹板，并且外部用户输入区域22、28从内部用户输入区域24、26以倾斜角度(例如大约在30°至45°之间，或大约40°)延伸。
在示例实施例中，用户界面面板20包括平滑且连续的无缝外部用户输入表面，在用户输入区域中或周围没有其中可能收集灰尘、食物残渣或其他碎屑的明显的缝隙或凹部，使得更容易清洁装置并且防止干扰内部电子设备、开关或其他部件。在示例实施例中，用户界面面板20包括由电容放电导电材料形成的整体的一体式的部件，诸如天然或合成木材、织物、塑料、玻璃或其他与电子电容式触摸传感器***兼容的材料。在特定示例实施例中，用户界面面板包括天然有机材料(诸如木材或其他基于植物的材料)。在所描绘的示例实施例中，用户界面面板20包括天然木材面板，诸如松木、枫木、橡木、山毛榉木、竹子、巴西枫木、胡桃木、桃花心木、梣木、桦木、樱桃木或其他基于天然硬木或软木树的木材材料。在进一步的实施例中，用户界面面板可以包括胶合板、纤维板、刨花板或其他制造的木材产品。用户界面面板20优选地包括在用户输入区域22、24、26、28中的相对薄的材料厚度，用于改善电容式触摸灵敏度，并且可选地还包括在用户输入区域的外部的一个或多个周围或***区域中的相对较厚的材料厚度，用于改善耐用性和结构强度。例如，在所描绘的实施例中，用户界面面板20包括在用户输入区域22、24、26、28下方的挖空或凹陷的内部区域32以及围绕用户界面面板的外边缘的较厚的***边缘34，内部区域32留下限定用户输入区域的薄的木材覆盖层。在可替代实施例中，薄的木材单板或其他电容放电导电材料形成用户输入区域。在所描绘的实施例中，如图2中最佳所示，挖空或凹陷的内部区域32包括连续凹部，所述连续凹部包括定位于用户输入区域22、24、26、28中的每个的下方的四个互连的大致圆形凹部或腔室，在其间具有连接腹板。在可替代实施例中，可以提供一个或多个单独的凹部或腔室。在示例实施例中，在相对较厚的***区域34中的用户界面面板20的总厚度为约6mm至约50mm，更优选地约10mm至约25mm，例如约12mm或约18mm厚。在示例实施例中，在相对较薄的用户输入区域22、24、26、28中的用户界面面板20的材料厚度在约1mm至约10mm-15mm，例如约1mm至约5mm，更优选地约2mm至4mm，例如约2.5mm或约3mm厚。可选地，一个或多个开口36穿过用户界面面板20形成在与输出特征(诸如音频扬声器、灯、致动器等)相对应或与输入特征(诸如机械开关、按钮、致动器等)相对应的位置。
用户界面面板20叠加在基底或壳体60上，电容式触摸传感器***40夹在用户界面面板的底部表面和基底的顶部表面之间。电容式触摸传感器***40包括与用户界面面板20的底部表面可操作地接触的一个或多个电容式触摸传感器，诸如所描绘的四个传感器42、44、46、48的阵列。在示例实施例中，电容式触摸传感器42、44、46、48每个包括导电材料(诸如，比方说，铜或其他金属箔、片、条、面板、按钮或其他配置)，并且通过导线或其他电导体连接到电子输入-输出控制***80。在所描绘的实施例中，电容式触摸传感器42、44、46、48中的每一个包括导电箔条的格栅，所述导电箔条的格栅包括中心纵向条和穿过中心条的三个大致垂直的横向条，全部通过大致圆形的圆周条被包围。在可替代实施例中，电容式触摸传感器***40可以包括具有不同传感器配置的一个、两个、三个、四个或更多个电容式触摸传感器。在所描绘的实施例中，电容式触摸传感器42、44、46、48布置成基本上符合用户界面面板20的形状的大致梯形阵列，每个电容式触摸传感器定位成当玩具10被组装时，与用户输入区域22、24、26、28中的相应协作的一个对准。
在示例性实施例中，基底或壳体60包括塑料面板或模制件，例如具有配置成组装在一起以在其中限定内部壳体腔室62的上外壳和下外壳。壳体60包括上支撑表面64，电容式触摸传感器42、44、46、48例如通过粘合剂、紧固件或者其他附接装置固定在上支撑表面64上。壳体60可选地还包括用于移动或携带玩具10和/或用于将玩具支撑在期望使用位置的携带把手66。壳体60可选地还包括控制面板部分70，其具有形成在其中的一个或多个开口和/或安装在其上的一个或多个致动器，用于与电子输入-输出控制***80的一个或多个输入和/或输出部件相互作用。在所描绘的实施例中，基底或壳体60包括大致梯形的主体，所述主体包括四个互连的大致圆形部分，其定位成当组装玩具10时与用户界面面板20的用户输入区域22、24、26、28中的相应协作的一个对准，在大致圆形部分之间具有连接腹板，并且控制面板部分从主体的内侧或内部区域在近侧方向上延伸。在可替代实施例中，基底或壳体可采用各种形状、尺寸和/或配置中的任何一种，以适合预期的产品配置。可选地，通道或凹槽72形成在壳体60中，配置成在组装时适应用户界面面板的***边缘34的对应部分。一个或多个输出开口(诸如扬声器开口74)可选的也可以通过壳体60提供，配置成与电子输入-输出控制***80的对应输出特征对准，例如在壳体的中心或附近，或者以其他方式定位在其上。
电子输入-输出控制***80优选地安装在基底或壳体60中或在基底或壳体60上。在示例实施例中，输入-输出***80包括一个或多个集成电路(IC)82、84，诸如包括附带的微处理器、数字存储器和应用软件的电路的专用集成电路(ASIC)，用于执行玩具10的电容用户输入触摸感测、交互式语音/旋律输出、光输出和/或其他输入/输出特征。输入-输出控制***80的示例IC部件包括但不限于任何具有嵌入式触摸特征的IC(诸如，比方说，NyqestNY9T系列、Sonix SNC86系列、General Plus GPCD9T或GPCD9TC系列集成电路)、语音IC和/或音频或声音处理器。在示例实施例中，电容式触摸(cap-touch)功能可以可选地由集成的电容式触摸和声音处理器IC提供，或由专用的电容式触摸控制器IC提供，例如使用单个印刷电路板(PCB)、铜箔、碳和/或其他导电部件和/或材料等。电子输入-输出控制***80可选地包括一个或多个印刷电路板86，其承载IC和相关联的电子元件，并且提供与电容式触摸传感器42、44、46、48的导电连接，以及其他输入装置90(诸如通断开关、模式开关、输入传感器、音量控制、增强型RAM内存，以及可选的无线连接模块(蓝牙/WiFi/近场通信)等)与输出装置92(诸如一个或多个扬声器、灯、显示器、振动换能器等)的导电连接。可选地，1C或处理器可以响应于接收到基于用户输入的电容式触摸(cap-touch)信号来提供光、声音、电动激活、磁激活、相机、麦克风、录音、投影等特征。
在鼓玩具10的示例性使用模式中，儿童或其他用户用他们的手或用传导器具(诸如导电鼓槌或槌棒，例如包括浸渍导电碳(例如，大约30％)的高密度聚乙烯(HDPE)材料)与用户界面面板20的用户输入区域22、24、26、28接触。用户输入区域22、24、26、28下方的电容式触摸传感器42、44、46、48感测由于用户与木材或其他电容式放电导电材料接触而导致的电容变化，并且向电容式触摸IC84提供指示用户接触输入的电子输入信号，其进而向声音输出IC82发送信号，以输出声音信号以便在扬声器92上播放声音。在示例实施例中，用户与电容式触摸传感器42、44、46、48中的每个接触，生成不同的声音输出，例如，大鼓声音输出、小鼓声音输出、嗵嗵鼓声音输出、钹声音输出等。可选地，电容式触摸传感器***40感测接触的力或水平以及接触本身，并且电子输入-输出控制***80生成对应于输入水平的具有变化的音量、音调或强度的声音输出。在进一步的实施例中，电子输入-输出控制***80可选地为用户生成一个或多个旋律以供用户伴随旋律一起击鼓，和/或生成示例鼓节拍模式以供用户跟随鼓节拍或一起玩，或只是在播放的旋律上叠加鼓声或其他乐器声音。
图5至图8示出了根据本发明的另一示例实施例的交互式儿童玩具木琴110。儿童玩具木琴110总体上包括用户界面覆盖层或面板120、电容式触摸传感器***140、基底或壳体160(包括上半外壳160和下半外壳160B)、以及电子输入-输出控制***180，以与以上描述的实施例类似的方式。儿童玩具木琴110可选地进一步包括槌棒195(例如包括浸渍导电碳(例如，大约30％)的高密度聚乙烯(HDPE)材料)，其可以通过绳索197拴在基底160上。
在示例实施例中，用户界面面板120包括平滑且连续的无缝外部用户输入表面，在用户输入区域中或周围没有其中可能收集灰尘、食物残渣或其他碎屑的明显的缝隙或凹部。以与以上描述的实施例基本类似的方式，用户界面面板120可以包括由电容式放电导电材料形成的整体的一体式部件，诸如天然或合成的木材、织物、塑料、玻璃或其他与电子电容式触摸传感器***兼容的材料。在特定示例实施例中，用户界面面板包括天然有机材料，诸如木材或其他基于植物的材料。在所描绘的示例实施例中，用户界面面板120包括天然木材面板。用户界面面板120包括多个用户输入表面或区域，诸如用户输入键121、122、123、124、125、126、127和128。用户输入区域121、122、123、124、125、126、127、128可以通过涂漆、着色、贴花、镶嵌或其他视觉和/或触觉可感知的方式来限定并指示。在示例实施例中，用户输入区域121、122、123、124、125、126、127、128通过各种不同颜色标记。
用户界面面板120优选地包括在用户输入区域121、122、123、124、125、126、127、128中的相对薄的材料厚度，以用于改善电容式触摸灵敏度，并且可选地还包括在用户输入区域外部的一个或多个周围或***区域中的相对较厚的材料厚度，以用于改善耐用性和结构强度。例如，并且如参考图8所见，在所描述的实施例中，用户界面面板120包括在用户输入区域下方的挖空或凹部的内部区域132以及围绕用户界面面板的外边缘的较厚的***边缘134，内部区域132留下限定用户输入区域的薄的木材覆盖层。在可替代实施例中，薄的木材单板或其他电容式放电导电材料形成用户输入区域。在示例实施例中，在相对较厚的***区域134中的用户界面面板120的总厚度大约6mm至大约50mm之间，更优选地大约10mm至大约25mm，例如大约12mm或大约18mm厚。在示例实施例中，在相对较薄的用户输入区域121、122、123、124、125、126、127、128中的用户界面面板120的材料厚度大约在1mm至大约5mm之间，更优选地大约2mm至4mm，例如大约2.5mm或大约3mm厚。在示例实施例中，用户界面面板120的上表面限定了大致梯形的轮廓，一端较宽并且另一端较窄，并且具有大约为较宽端处的宽度两倍或更多的长度。在示例实施例中，用户输入键121、122、123、124、125、126、127、128沿着长度方向以间隔开的阵列延伸，并且以总体与用户界面面板的锥度匹配的方式，在其横向尺寸上朝向用户界面面板120的较宽端变长，并且朝向用户界面面板的较窄端逐渐变短。
电容式触摸传感器***140安装在基底160和用户界面面板120之间，并且包括多个电容式触摸传感器141、142、143、144、145、146、147、148，分别与用户输入键121、122、123、124、125、126、127、128对应并且在其下方对准。在示例实施例中，电容式触摸传感器141、142、143、144、145、146、147、148每个包括导电材料(诸如，比方说导电芯片(诸如与高密度聚乙烯(HDPE)或聚甲醛(POM)混合、可选地用热塑性橡胶(TPR)包覆成型的导电铜或导电碳)；和/或铜或其他金属箔、片、条、面板、按钮或其他配置)，并且通过导线或其他电导体连接到电子输入-输出控制***180。
在示例实施例中，基底或壳体160包括塑料模制件，所述塑料模制件包括上外壳160A和下外壳160B，上外壳160A和下外壳160B配置成组装在一起以在其中限定内部壳体腔室162。基底160可选地还包括一个或多个手动输入，诸如与电子输入-输出控制***180电子通信的开关170、172、174，其用于电源开/关、音量控制、模式切换、旋律激活和/或其它特征的选择性用户控制。基底160可选地还包括与电子输入-输出控制***180电子通信的一个或多个输出特征，诸如音频扬声器192、灯、振动换能器和/或其他输出。基底160可选地还包括用于给玩具供电的DC电池的电池盒194；和/或AC电源适配器和电线连接。
电子输入-输出控制***180优选地安装在基底或壳体160中或其上。在示例实施例中，输入-输出***180包括一个或多个集成电路(IC)、一个或多个印刷电路板和相关联的电子元件，以与以上描述的实施例类似的方式。在示例实施例中，结合电子输入-输出控制***180提供一个或多个发光二极管(LED)或其他光源185，例如定位于用户输入键121、122、123、124、125、126、127、128旁边，用于例如响应于在与相应的用户输入键接触时的用户输入而与声音输出协调地发光。
在木琴玩具110的示例性使用模式中，儿童或其他用户用他们的手或使用导电槌195接触用户界面面板120的用户输入键121、122、123、124、125、126、127、128。用户输入键下方的电容式触摸传感器141、142、143、144、145、146、147、148感测在用户接触时通过木材用户界面面板120的薄部分的电容变化，从而向电子输入-输出控制***180提供电子输入信号，其进而输出声音信号以在扬声器192上播放声音和/或使一个或多个相应的LED灯185发光。在示例实施例中，用户与用户输入键121、122、123、124、125、126、127、128中的每个接触，生成不同的声音输出，例如，八度音阶的不同音符。可选地，电容式触摸传感器***140感测接触的力或水平以及接触本身，并且电子输入-输出控制***180生成对应于输入水平的变化的音量、音调或强度的声音输出。在进一步的实施例中，电子输入-输出控制***180可选地为用户生成一个或多个旋律以供用户伴随旋律一起玩，和/或生成示例旋律以供用户跟随旋律或一起玩。在进一步的示例实施例中，指示每个电容式触摸键上方的LED的电容式触摸木琴特征可以顺序地照亮用户逐个触摸的特定键，以允许有意义的旋律序列的逐个音符的回放。在进一步的实施例中，***可选地还包括无线连接***设备，以访问个人云或用于其他服务的开放云，社交媒体输入等。在示例实施例中，用户输入和输出特征可以位于电子输入-输出控制***180附近。
图9-13示出了根据本发明另一示例实施例的交互式儿童玩具钢琴210。儿童玩具钢琴210总体上包括用户界面面板220、支撑结构230、电容式触摸传感器***240、控制面板250、部件壳体260和电子输入-输出控制***280。支撑结构230包括直立面板232以及第一支撑脚234和第二支撑脚236。在示例性实施例中，支撑脚234、支撑脚236具有楔形轮廓，所述轮廓限定在约30°至约90°之间的角度，更优选地约50°至约约60°，并且将直立面板232相对于水平支撑表面以对应角度位置支撑。在示例性实施例中，支撑脚234、支撑脚236包括塑料模制件，并且直立面板232包括木材面板，诸如1cm厚的胶合板面板。
在示例实施例中，用户界面面板220包括平滑且连续的无缝外部用户输入表面，在用户输入区域中或周围没有其中可能收集灰尘、食物残渣或其他碎屑的明显的缝隙或凹部。以与以上描述的实施例基本类似的方式，用户界面面板220可以包括由电容放电导电材料形成的整体的一体式部件，诸如天然或合成木材、织物、塑料、玻璃或其他与电子电容式触摸传感器***兼容的材料。在特定示例实施例中，用户界面面板包括天然有机材料，诸如木材或其他基于植物的材料。在所描绘的示例实施例中，用户界面面板220包括天然木材面板，诸如1cm厚的胶合板面板。用户界面面板220包括多个用户输入区域，诸如用户输入键222，以大致对应于钢琴键盘的至少一部分并且配置成模拟钢琴键的外观的方式，例如包括对应于音符C、C#、D、D#、E、F、F#、G、G#、A、A#、B和C'的键。用户输入键222可以通过涂漆、着色、贴花、镶嵌或其他视觉和/或触觉可感知的方式来限定并指示。在示例实施例中，用户输入键222由多种不同颜色标记，例如不同八度音程(C，C')的对应音符具有相同颜色。
用户界面面板220优选地包括在用户输入区域222中的相对薄的材料厚度，用于改善电容式触摸灵敏度，并且可选地还包括在用户输入区域外部的一个或多个周围或***区域中的相对较厚的材料厚度，用于改善耐用性和结构强度。例如，并且如参考图11所见，在所描绘的实施例中，用户界面面板220包括在用户输入区域下方的挖空或凹部的内部区域226，其留下了限定用户输入区域的薄木材覆盖层以及围绕用户界面面板的外边缘的较厚的***边缘228内部区域226留下限定用户输入区域的薄的木材覆盖层。在可替代实施例中，薄的木材单板或者其他电容放电导电材料形成用户输入区域。在示例实施例中，在相对较厚的***区域228中的用户界面面板220的总厚度约6mm至约30mm，更优选地约8mm至约12mm，例如约10mm厚。在示例实施例中，覆盖在挖空区域226上的相对较薄的用户输入区域222中的用户界面面板220的材料厚度约1mm至约5mm，更优选地约2mm至4mm，例如约2.5mm或约3mm厚。
电容式触摸传感器***240安装在部件壳体260和用户界面面板220之间，并且包括多个电容式触摸传感器242，例如传感器242C、242D、242E、242F、242G、242A、242B和242C'，分别与在用户界面面板220的上表面上的对应音符的用户输入键222对应并且在其下方对准。在示例实施例中，电容式触摸传感器242每个包括导电材料(诸如，比方说铜或其他金属箔、片、条、面板、按钮或其他配置)，并且通过导线或其他电导体连接至电子输入-输出控制***280。
在示例实施例中，控制面板250安装在用户界面面板220的顶部表面和直立面板232的前表面之间，并且可选地包括一个或多个手动输入，诸如与电子输入-输出控制***280电子通信的开关252、254和256，其用于电源开/关、音量控制、模式切换、旋律激活和/或其他特征的选择性用户控制。控制面板250可选地也包括播放槽或接收器257和支架槽259，播放槽或接收器257用于接收从一个或多个可互换的索引歌曲卡258、258’、258”中选择的有效歌曲卡258，以与链接到电子输入-输出控制***280(如下所述)的协作指示符接合从而生成歌曲，支架槽259用于当歌曲卡258’不处于使用时存储一个或多个未使用歌曲卡258’。
在示例实施例中，部件壳体260安装在用户界面面板220的底部表面和直立面板232的前表面之间，并且包括塑料模制件，该塑料模制件包括上外壳260A和下外壳260B，上外壳260A和下外壳260B配置成组装在一起以在其中限定内部壳体腔室262。部件壳体260可选地包括用于为玩具供电的容纳一个或多个DC电池的电池盒264；和/或AC电源适配器和电线连接，以及用于响应于用户输入和/或从电子输入-输出控制***280输出声音的音频扬声器266。部件壳体260可选地也包括多个机械指示符指状件270，其链接到耦接到电子输入-输出控制***280的开关。当用户选择的有效卡258被***控制面板250的播放槽257中时，可互换歌曲卡258、258’、258”上的不同的索引指示符标签或切口272、272’、272”与不同的指状件270交互，致动开关以发送信号给电子输入-输出控制***280从***附带的数字存储器播放对应于有效卡的歌曲。在示例实施例中，卡感测通过机械开关完成。在可替代实施例中，电容式触摸技术可以可选地用于感测和识别具有集成电容电路的有效歌曲卡。
在示例实施例中，电子输入-输出控制***280优选地安装在部件壳体260中或其上。在示例实施例中，输入-输出***280包括一个或多个集成电路(IC)、一个或多个印刷电路板和相关联的电子元件，以与以上描述的实施例类似的方式。在钢琴玩具210的示例性使用模式中，儿童或其他用户用他们的手指与用户界面面板220的用户输入键222接触。用户输入键下方的电容式触摸传感器242感测在用户接触时通过木材用户界面面板220的薄部分的电容变化，从而向电子输入-输出控制***280提供电子输入信号，进而其输出声音信号以在扬声器266上播放声音。在示例实施例中，用户与用户输入键222中的每一个接触，生成不同的声音输出，例如，与该键相对应的不同音符。可选地，电容式触摸传感器***240感测接触的力或者水平以及接触本身，并且电子输入-输出控制***280生成对应于输入水平的变化的音量、音调或强度的声音输出。在进一步的实施例中，电子输入-输出控制***280可选地为用户生成一个或多个旋律以供用户伴随旋律一起玩，和/或生成示例旋律以供用户跟随旋律或一起玩。例如，用户可以选择对应于期待播放的旋律或歌曲的歌曲卡258。在进一步的实施例中，电子输入-输出控制***280可选地还包括访问AI(经由IoT(物联网)设备和服务的人工智能代理)。
图14-图15示出根据本发明的进一步的示例实施例的交互式儿童玩具的另外形式。图14的玩具310包括用户界面面板320，其具有五个用户输入，其与内部电容式触摸传感器结合地操作以响应于用户触摸输入生成声音或其他输出，以与以上描述的实施例基本相似的方式。附加玩具特征(诸如可移动元件330)可以被安装于玩具的把手332。类似地，图15A-图15C的玩具410还包括用户界面面板420，其具有与内部电容式触摸传感器结合地操作与响应于用户触摸输入生成声音或其他输出的用户输入键以及安装在玩具的把手432的可移动角色元件430。
图16示出根据本发明的另一示例实施例的交互式儿童玩具吉他510。吉他玩具包括吉他琴颈和琴弦区域的形状的用户界面面板520和外部主体框架530。实际或模拟琴弦535沿着用户界面面板520的至少一部分延伸。沿着用户界面面板520的模拟指板522限定多个用户输入区域。如图16C所示，模拟的指板用户输入522可以可选地包括一个或多个角色525或其他标记。安装在模拟指板用户输入522下方的电容式传感器以与以上描述的实施例类似的方式感测用户触摸输入并且从音频扬声器550生成声音输出。在示例实施例中，琴弦535下方的一个或多个矩形板包括电容式触摸用户界面表面，以与上述实施例类似的方式与用户界面面板520内的电容传感器可操作地通信。在一些实施例中，琴弦535不提供除用户界面表面以外的电容式触摸感测。在可替代实施例中，琴弦535可选地提供单独或附加的电容式触摸感测。
图17-图19示出了根据本发明另一示例实施例的交互式儿童玩具尤克里里610。尤克里里玩具610总体上包括主体部分612、颈部614、头部616和多个琴弦618。尤克里里玩具610还包括用户界面覆盖层或面板620、电容式触摸传感器***640、基底或壳体660(由上外壳部分660A和下外壳部分660B形成)和电子输入-输出控制***680。用户界面面板620包括定位于琴弦618下方和/或沿着尤克里里玩具610的颈部614的一个或多个用户输入表面或区域622、622’。
在示例实施例中，用户界面面板620包括平滑且连续的无缝外部用户输入表面，在用户输入区域中或周围没有其中可能收集灰尘、食物残渣或其他碎屑的明显的缝隙或凹部。以与以上描述的实施例基本类似的方式，用户界面面板620可以包括由电容式放电导电材料形成的整体的一体式的部件，诸如天然或合成木材、织物、塑料、玻璃或其他与电子电容式触摸传感器***兼容的材料。在特定示例实施例中，用户界面面板包括天然有机材料，诸如木材或其他基于植物的材料。在所描绘的示例实施例中，用户界面面板620包括天然木材面板，诸如，比方说，木材单板，其具有在大约1mm至大约5mm之间，更优选地大约2mm至4mm，例如大约2.5mm或大约3mm厚的材料厚度。一个或多个开口可选地通过用户界面面板620提供，其与输入和/或输出部件(诸如音频扬声器和用户输入控制件)对准。
电容式触摸传感器***640包括一个或多个电容式触摸传感器642A、642B。在示例实施例中，电容式触摸传感器642A、642B包括导电材料(诸如，比方说铜或其他金属箔、片、条、面板、按钮或其他配置)，并且通过导线或其他电导体连接到电子输入-输出控制***680。在所描绘的示例实施例中，电容式触摸传感器***640包括塑料面板646，尤克里里玩具的电容式触摸传感器642A、642B和琴弦618安装塑料面板646上，电容式触摸传感器印刷电路板安装成与面板646的下侧接触，并且一个或多个金属箔或其他电容式触摸传感器对应于用户界面面板620的用户输入区域622。
电子输入-输出控制***680也可以安装在面板646上。在示例实施例中，输入-输出***680包括一个或多个集成电路(IC)、一个或多个印刷电路板和相关联的电子元件，以与以上描述的实施例类似的方式。可以提供与电子输入-输出控制***680电子通信的一个或多个手动输入，诸如开关670、672、674，其用于电源开/关、音量控制、模式切换、旋律激活和/或其他特征的选择性用户控制。还可以提供与电子输入-输出控制***680电子通信的一个或多个输出特征，诸如音频扬声器692、灯、振动换能器和/或其他输出。壳体660可选地还包括：用于C电池的电池盒694，以给玩具供电；和/或AC电源适配器和电线连接。在示例实施例中，安装在面板646上的一个或多个弹簧619使琴弦618保持张紧状态。
在尤克里里玩具610的示例性使用模式中，木质表面下的电容式触摸传感器可检测儿童的触摸输入。在“引导播放”模式中，旋律被分成短片段(即1个小节)，并且至电容式触摸传感器的顺序输入驱动旋律逐段逐段地、逐节逐节地播放。每个片段都具有有力的弹奏并且序列的短暂持续并会产生婴儿以有意义的方式演奏尤克里里的感觉。因为任何触摸都会中断播放片段并立即播放序列中的下一段，所以玩具在整个引导播放中保持响应。在“自由播放”中，连续的触摸输入顺序播放具有音乐感觉的定义的弹奏序列，从而减少了杂音的回放。如果正在播放旋律，则电容式触摸输入会播放尤克里里和弦，该和弦在任何给定时刻都与正在播放的旋律的当前音调一致，这再次减少了杂音；叠加尤克里里声音可选地动态调整以匹配基础旋律。
图20-图23示出了根据本发明的另一示例实施例的交互式儿童玩具平板710。平板710总体上包括用户界面叠加层或面板720、电容式触摸传感器***740、基底或壳体760和电子输入-输出控制***780。用户界面面板720包括一个或多个，并且优选地多个用户输入表面或区域722A-722P，例如以模拟按钮或图标的形式。在示例实施例中，用户输入表面722A-722P中的每个包括不同的角色、图像、符号或其他指示符。用户界面面板720也可选地包括开始按钮用户输入区域724和其他特征，诸如模拟信号强度指示符725、模拟电池强度指示符727和/或其他配置成展示实际电子计算机平板装置的外观的特征。在示例实施例中，用户界面面板720包括平滑且连续的无缝外部用户输入表面，在用户输入区域中或周围没有其中可能收集灰尘、食物残渣或其他碎屑的明显的缝隙或凹槽。以与上文描述的实施例基本类似的方式，用户界面面板720可以包括由电容式放电导电材料形成的整体的一体式的部件，诸如天然或合成木材、织物、塑料、玻璃或其他与电子电容式触摸传感器***兼容的材料。在特定示例实施例中，用户界面面板包括天然有机材料，诸如木材或其他基于植物的材料。在所描绘的示例实施例中，用户界面面板720包括天然木材面板，诸如，比方说木材单板，其具有在大约1mm至大约5mm之间，更优选地大约2mm至4mm，例如大约2.5mm或大约3mm厚的材料厚度。
电容式触摸传感器***740包括一个或多个，优选地多个电容式触摸传感器742A-742P，与相应的用户输入表面722A-722P对应并且在其下方对准。可选地，提供有附加的电容式触摸传感器744，其在开始按钮用户输入区域724的下方对准。在示例实施例中，电容式触摸传感器742、744包括导电材料(诸如，比方说铜或其他金属箔、片、条、面板、按钮或其他配置)，并且通过导线或其他电导体连接至电子输入-输出控制***780。在所描绘的示例实施例中，电容式触摸传感器***740包括印刷电路板746，其包括电容式触摸传感器742、744以及相关联的电子组件和电容式触摸传感器电路。
在示例实施例中，基底或壳体760包括塑料模制件，塑料模制件在其中具有内部壳体腔室762。基底760可选地还包括一个或多个手动输入，诸如与电子输入-输出控制***780电子通信的开关770、772，其用于电源开/关、音量控制、模式切换、语言选择、旋律激活和/或其他特征的选择性用户控制。基底760可选地还包括与电子输入-输出控制***780电子通信的一个或多个输出特征，诸如音频扬声器792、灯、振动换能器和/或其他输出。基底760可选地还包括：给玩具供电的DC电池的电池盒；和/或AC电源适配器和电线连接。
电子输入-输出控制***780优选地安装在基底或壳体760中或者其上。在示例实施例中，输入-输出***780包括一个或多个集成电路(IC)、一个或多个印刷电路板和相关联的电子元件，以与以上描述的实施例类似的方式。在平板玩具710的示例性使用模式中，儿童或其他用户用他们的手指或用导电触笔接触用户界面面板720的用户输入图标722。用户输入键下方的电容式触摸传感器742感测在用户接触时通过木材用户输入界面面板720的薄部分的电容变化，从而向电子输入-输出控制***780提供电子输入信号，其进而输出声音或输出其他输出信号以在扬声器792上播放语音或其他声音和/或激活一个或多个其他输出特征。在示例实施例中，用户与用户输入图标722A-722P中的每个接触，生成不同的输出。在进一步的实施例中，电子输入-输出控制***780可选地生成一个或多个查询或指令以提示用户接触指定的用户输入图标722，这进而生成用于与用户交互式反馈的预定响应。例如，***可以提示用户触摸显示苹果的图标，并且当感测到与苹果图标接触的用户输入时，就可以生成确认响应(或可以生成指示与不同图标接触的不正确用户输入的校正响应)。可替代地或另外地，用户使用指导模式可以允许用户与任何图标接触，并生成标识该特定图标或与该图标相关联的特征的***响应。
图24示出了根据本公开的示例实施例的用户输入***的框图。一个或多个用户输入点(诸如触摸板1-n)向触摸控制集成电路提供用户输入。在示例实施例中，触摸控制集成电路可以选自但不限于任何具有嵌入式触摸特征的IC(诸如，比方说Nyqest NY9T系列、Sonix SNC86系列、GeneralPlus GPCD9T或GPCD9TC系列集成电路)、语音IC和/或音频或声音处理器。然后，触摸控制集成电路发送信号通知单独或集成的语音/旋律集成电路或者音频或声音处理器，以响应于接收到的特定用户的输入生成输出。输出可选地提示来自用户的用于重复交互式播放、娱乐和/或教育目的的附加输入。在示例实施例中，电容式触摸(cap-touch)功能可以可选地由集成的电容式触摸和声音处理器IC或专用的电容式触摸控制器IC提供，例如使用单个印刷电路板(PCB)、铜箔、碳和/或其他导电组件和/或材料等。可选地，IC或处理器可以响应于接收到基于用户输入的电容式触摸(cap-touch)信号而提供光、声音、电动激活、磁激活、相机、麦克风、录音、投影等特征。
在各种示例实施例中，并且参考图25的一般示意图，电容式触摸装置910包括叠加层920、在叠加层的底部表面下方的传感器层940、以及可选地支撑传感器层的基底960。在可替代实施例中，传感器层可以集成到基底中。叠加层、传感器层和基底层中的一个或多个可以由柔性基质制造，使得电容式触摸装置能够以针对其中实施电容式触摸装置910的装置的形状的各种布置来安装。在示例实施例中，叠加层920由诸如木材的电容式触摸导电有机材料形成。木材叠加层可以成形和装饰以类似于乐器或其他装置。叠加层的顶部表面可以接收用户输入(例如，触摸、滑动或其他接触)。用户输入可以通过与皮肤接触(诸如手指触摸)或与电容式触摸导电材料的器具或工具(诸如导电硅树脂或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS))接触来进行。叠加层的顶部表面可以被涂漆或以其他方式设计以指示一个或多个用户触摸输入区域。在示例性实施例中，木材叠加层材料被控制湿度用于中性电容，使得不会无意地触发传感器。木材叠加层的厚度被选择成以确保在用户与叠加层的顶部表面上的用户触摸输入区域接触时，位于叠加层下方的传感器层将通过叠加层被触发。在可替代实施例中，叠加层可以包括玻璃、塑料或另一种电容式触摸导电材料，其具有保护下面的传感器层免于由于重复使用循环而受损的足够的刚性。可替代地或另外，叠加层可以包括天然或合成织物覆盖物，诸如棉、帆布、羊毛、尼龙或其他织造或非织造织物或片材。
传感器层940包括一个或多个电容式触摸传感器，其基于用户输入并且响应于用户输入而生成传感器信号。传感器信号可以可选地包括叠加层接收用户输入的位置的指示。传感器信号可以对应于由用户输入生成的传感器层(或其电子部件)的电容变化。传感器层可以基于在接触叠加层的物体与传感器层之间的电容耦接来生成传感器信号。传感器层可以使用表面电容或投射电容生成传感器信号。传感器层可以包括用作电容层的导体。示例性导体包括铜箔、多氯联苯(PCB)和氧化铟(ITO)。在其他实施例中，可以使用其他导体。传感器层可以包括多个电容层(其可通过对应的绝缘层分隔)。电容传感器可以以各种配置提供，包括线性、网格、螺旋或径向，如图26A-图26D中的示例实施例940A-940D所示。传感器层可以可选地包括一个或多个可压缩层或层系，由此，感测和处理更牢固或更深地压入材料中的用户输入，以响应于用户输入的类型或水平而生成不同类型或水平的***输出。
基底层960用作传感器层和叠加层的底座。通常，传感器层安装到基底层的顶部表面。叠加层安装到基底层，使得叠加层的底部表面接触传感器层。基底层可以由导电材料形成(诸如导电塑料)。示例导电塑料包括聚乙烯和聚丙烯。基底层还可以容纳一个或多个输出装置，诸如产生声音的扬声器或其他音频装置970、和/或基于来自传感器层的输入的光或其他视觉上可感知的输出装置975。基底层还可以容纳下面描述的控制电路。
在示例实施例中，电容式触摸装置包括电子控制电路或***980。控制***980可以包括处理器和存储器。处理器可以实施为专用处理器、专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGAs)、处理组件组或其他合适的电子处理组件。存储器可以包括用于存储数据的一个或多个装置(例如，RAM、ROM、闪存、硬盘存储器)和用于完成和促进本公开中描述的各种用户或客户端进程、层和模块的计算机软件代码。存储器可以是或包括易失性存储器或非易失性存储器，并且可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件或用于支持本文公开的构思的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。存储器可通信地连接到处理器，并且包括用于执行本文描述的一个或多个进程的计算机代码或指令模块。存储器可选地包括各种电路、软件引擎和/或模块，其使处理器执行本文描述的***和方法，包括控制如本文所述的输出装置的操作。控制电路或***可以控制输出装置的操作。例如，控制电路或***可以向扬声器输出信号以基于被触发的传感器层的特定区域播放声音。控制电路或***可以包括声音数据库。控制电路或***可以从远程源(例如，经由诸如蓝牙的通信电子设备)接收待播放的声音。控制电路或***可以使视觉输出显示与待由电容式触摸装置接收的命令相对应的图标、动画或其他视觉指示符。控制电路或***从传感器层接收传感器信号。控制电路或***可以从传感器信号中提取用户输入的位置。例如，传感器信号可以包括用户输入的位置(例如，与叠加层的表面相对应的二维坐标位置)。控制电路或***可以基于传感器信号确定用户输入的位置；例如，传感器信号可以包括一个或多个电压值，控制电路可以使用所述电压值从将电压值映射到用户输入位置的数据库(例如，存储在数据库中的查找表)中检索用户输入的位置。控制电路或***可以基于用户输入的位置确定由用户输入指示的命令。例如，控制电路或***可以基于用户输入的位置在命令数据库中执行查找以确定命令。控制电路或***可以基于所述命令控制输出装置的操作。在示例实施例中，玩具可以包括调节旋钮，包括音量调节。玩具还可以包括发光的显示器。发光的显示器可以通过一系列注释被激活以引导儿童。
控制***可选地生成一个或多个输出模式。例如，当开启装置时可以启动开始模式，生成声音输出诸如起床旋律或语音问候。一个或多个可选的模式可以在叠加面板触发电动式触摸传感器时通过致动开关或通过一个或多个用户输入接触的序列来激活。例如，控制***可以生成播放模式，其激活一个或多个***生成的旋律或歌曲，用户能够通过在覆盖面板上的一个或多个用户输入接触以触发电容式触摸传感器播放用户生成的声音和/或伴随***生成的旋律或歌曲生成光输出，随之玩耍或伴随其一起播放。控制***也可以生成自由播放模式，其中用户基于叠加面板上的一个或多个用户输入接触生成旋律、歌曲或其他输出。控制***也可以生成用户提示模式，其中在预定的不活动的时段(例如10或15秒)之后，生成声音或视觉输出以吸引用户的注意力。控制***也可以生成索引播放模式，其中***基于***发起的和/或用户发起的序列通过播放列表或一系列歌曲或旋律顺序地索引。控制***也可以基于用户不活动和/或关闭装置来生成关闭模式，从而生成关闭旋律或语音告别。所述***也可以包括一个或多个语言数据库，并且允许用户选择操作语言，例如在英语、西班牙语、中文和/或其他语言之间切换。所述***也可选地包括可记录存储器，允许用户记录他们的活动(例如音乐和/或语音的录音)，并且可选择地回放录音。在进一步的实施例中，***可以与一个或多个外部数据库、人工智能(AI)引擎、因特网或其他信息源连接或接口，以将用户输入与相关***输出和/或提示附加用户输入相关联。所述***也可选地包括一个或多个有线或无线(例如蓝牙、Wi-Fi、蜂窝、IR、RF等)通信***，允许所述***与一个或多个外部装置通信。例如，在相同或远程位置，一个用户可以演奏根据本公开的示例实施例的玩具鼓装置，而另一个用户演奏根据本公开的示例实施例的玩具吉他，并且另一个用户演奏根据本公开的示例实施例的玩具吉他装置，并且另一个用户演奏在根据本公开的示例实施例的玩具钢琴装置，并且装置彼此通信以协调多个用户的输入并生成组合的多用户输出。
在示例实施例中，本公开的***可以以不同装置、***和设备的形式在任何各种特定应用中实施，从而实现各种模式和使用方法。例如，***可以以儿童玩具的形式配置，以类似于一系列装置，诸如包括木琴、钢琴、振动器或扬声器、吉他或尤克里里或其他乐器的音乐器材，以生成声音和/或其他输出。在其他实施例中，***可以以平板电脑或膝上型计算机的形式配置，其中传感器输入生成语音、音频和/或视觉输出。与包含塑料或其他合成用户界面材料的产品相比，提供天然或模拟木材用户输入面板或表面可以在潜在消费者中引起更高质量或改进性能的感觉。此外，提供基本上连续的无缝外部用户输入或界面表面，在用户输入区域内或周围没有明显的缝隙或凹部，防止灰尘、食物残渣或其他碎屑的积聚，便于易于清洁，并且降低碎片干扰产品的操作的潜在可能性。在替代示例实施例中，在本公开的范围内，提供木材用户界面表面允许电容式触摸传感器结合到各种其他产品形式中。例如，办公桌、桌子、椅子、工作站或其他设备可以包括覆盖一个或多个电容式触摸传感器的木材工作表面，并且可以用作计算机、电视、显示屏、光源，音频装置或其他输出装置的用户界面，允许用户通过与木材用户界面或用户输入表面接触来选择性地控制输出装置的操作。类似地，地板镶板或板可以包括覆盖一个或多个电容式触摸传感器的木材接触表面，该电容式触摸传感器与计算机或其他电子控制***通信，允许地板材料识别在区域上行走的一个或多个人的存在并且用作警报***、人员监视器、步行交通计数器、存在传感器等。以类似的方式，客户显示器或信息标志可以包括覆盖一个或多个电容式触摸传感器的木材显示器表面，并且可以用作交互式客户显示器或信息标志。
尽管已经参考示例实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应理解，各种修改、添加和删除都在如随附的权利要求所限定的本发明的范围内。

Claims (26)

1.一种儿童玩具，包括：
用户输入面板，具有顶部表面和底部表面，所述顶部表面限定用于用户触摸接触的至少一个用户输入区域，其中所述用户输入面板包括天然木材材料，其中所述顶部表面是光滑且连续的，没有明显的缝隙或凹陷，并且其中，所述用户输入面板在所述至少一个用户输入区域中具有第一材料厚度，并且在所述至少一个用户输入区域之外具有第二材料厚度，所述第二材料厚度显著大于所述第一材料厚度，由此在所述至少一个用户输入区域下方的所述底部表面中形成至少一个凹口；
至少一个电容式触摸传感器，位于形成在所述用户输入面板的所述底部表面中的所述至少一个凹口中的相应的一个凹口内并且与所述至少一个用户输入区域中的相应的一个用户输入区域可操作地对准，由此所述用户在所述用户输入面板的所述顶部表面的所述至少一个用户输入区域上的触摸接触通过所述第一材料厚度被所述至少一个电容式触摸传感器感测，以生成输入信号；
电子输入输出控制***，配置成根据所述用户在所述至少一个用户输入区域上的触摸接触接收由所述至少一个电容式触摸传感器生成的输入信号，并且生成与儿童游戏模式相对应的响应输出信号；以及
输出装置，配置成接收来自于所述控制***的所述输出信号并且响应于所述输出信号生成用户可感知的儿童游戏模式输出。
2.如权利要求1所述的儿童玩具，其中，所述用户输入面板包括一体的天然木材材料。
3.如权利要求1所述的儿童玩具，其中，所述至少一个用户输入区域处的所述用户输入面板的所述天然木材材料具有在所述顶部表面与所述底部表面之间的约1mm至约5mm之间的第一材料厚度。
4.如权利要求3所述的儿童玩具，其中，所述至少一个用户输入区域处的所述用户输入面板的所述第一材料厚度为2mm至4mm之间。
5.如权利要求3所述的儿童玩具，其中，所述至少一个用户输入区域处的所述用户输入面板的所述第一材料厚度为2.5mm至3mm之间。
6.如权利要求1所述的儿童玩具，其中，所述天然木材材料包括胶合板材料。
7.如权利要求1所述的儿童玩具，其中，所述至少一个电容式触摸传感器包括沿着所述用户输入面板的所述底部表面阵列布置的多个电容式触摸传感器。
8.如权利要求1所述的儿童玩具，其中，所述电子输入-输出控制***包括触摸控制集成电路。
9.如权利要求8所述的儿童玩具，其中，所述电子输入-输出控制***还包括语音/旋律集成电路。
10.如权利要求1所述的儿童玩具，其中，所述输出装置包括音频扬声器。
11.如权利要求1所述的儿童玩具，其中，所述输出装置包括至少一个光源。
12.如权利要求1所述的儿童玩具，还包括槌棒、鼓槌或者触笔形式的电容式触摸传导器具。
13.如权利要求1所述的儿童玩具，还包括支撑所述用户输入面板的壳体。
14.如权利要求1所述的儿童玩具，所述儿童玩具以乐器的形式配置。
15.如权利要求14所述的儿童玩具，其中，所述乐器的配置选自鼓、木琴、钢琴、吉他或者尤克里里。
16.如权利要求14所述的儿童玩具，还包括与所述电子输入-输出控制***可操作通信的至少一个指示符，所述至少一个指示符可与从多个可互换的歌曲卡中选择的有效歌曲卡相关联地操作，以识别所选择的有效歌曲卡并且从所述输出装置输出与所选择的有效歌曲卡相对应的音乐。
17.一种儿童鼓玩具，包括：
用户输入面板，限定多个模拟鼓头部用户输入区域，所述用户输入面板包括天然木材材料并且具有外部用户输入表面和与所述外部用户输入表面相反的内表面，其中所述外部用户输入表面是光滑且连续的，没有明显的缝隙或凹陷，并且其中，所述用户输入面板在所述多个模拟鼓头部用户输入区域中具有第一材料厚度，并且在所述多个模拟鼓头部用户输入区域之外具有第二材料厚度，所述第二材料厚度显著大于所述第一材料厚度，由此在所述多个模拟鼓头部用户输入区域下方的所述内表面中形成至少一个凹口；
电容式触摸传感器，与所述至少一个模拟鼓头部用户输入区域中的每个相关联，并且位于形成在所述用户输入面板的所述内表面中的所述至少一个凹口内；和
声音输出装置，用于响应于用户与所述模拟鼓头部用户输入区域的接触生成模拟鼓声。
18.如权利要求17所述的儿童鼓玩具，其中，所述第一材料厚度为约1mm至约5mm。
19.如权利要求18所述的儿童鼓玩具，其中，所述第一材料厚度为2mm至4mm。
20.如权利要求19所述的儿童鼓玩具，其中，所述第一材料厚度为2.5mm至3mm。
21.如权利要求17所述的儿童鼓玩具，其中，所述天然木材材料包括胶合板。
22.一种儿童钢琴玩具，其特征在于，包括：
模拟键盘形式的用户输入面板，所述用户输入面板具有外表面和相反的内表面，其中所述模拟键盘包括在所述外表面上的配置成类似于钢琴键的多个用户输入区域，所述用户输入面板包括天然木材材料，其中所述外表面是光滑且连续的，没有明显的缝隙或凹陷，并且其中，所述用户输入面板在所述多个用户输入区域中具有第一材料厚度并且在所述多个用户输入区域之外具有第二材料厚度，所述第二材料厚度显著大于所述第一材料厚度，由此在所述多个用户输入区域下方的所述内表面中形成至少一个凹口；
至少一个电容式触摸传感器，与所述多个用户输入区域中的每个相关联并且位于形成在所述用户输入面板的所述内表面中的所述至少一个凹口内；以及
声音输出装置，用于响应于用户与所述多个用户输入区域的接触生成模拟钢琴声音。
23.如权利要求22所述的儿童钢琴玩具，其中，所述第一材料厚度为约1mm至约5mm。
24.如权利要求23所述的儿童钢琴玩具，其中，所述第一材料厚度为2mm至4mm。
25.如权利要求24所述的儿童钢琴玩具，其中，所述第一材料厚度为2.5mm至3mm。
26.如权利要求22所述的儿童钢琴玩具，其中，所述天然木材材料包括胶合板。
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