[0006] 本发明目的是公开一种遥控操作更直观更容易的遥控电动玩具车，进一步，该玩具车还能以同样直观容易的操作来实现带模拟量的遥控。
[0007] 本发明包括包括遥控器和玩具车，玩具车包括有用于驱动玩具车执行遥控动作的执行机构，其特征在于：遥控器包括有发光管，用于发射能够照射到玩具车的、可以在玩具车车身上进行移动的遥控光束；玩具车包括有用于接收遥控光束的光敏元件；和用于根据光敏元件输入信号来识别遥控光束的移动方向、并根据遥控光束移动方向来控制执行机构的控制电路；光敏元件连接到控制电路输入端；控制电路的输出连接到执行机构。（在本申请文件中遥控光束有时也简称为光束）。
[0008] 所述遥控器发射的遥控光束，为柱形光束，或锥形光束。这些光束采用发光管通电发光再经过聚光结构产生聚光来形成，这属于电光学方面常用技术，如LED手电筒。
[0009] 所述遥控光束的移动，或称扫动、挥动，是遥控光束在玩具车同一受光面上向着空间不同方向的移动。包括往下移动、往上移动、往左移动、往右移动、光源（即遥控器发光管）逼近玩具车的移动、和光源离开玩具车的移动。遥控光束向每一个方向的移动对应着特定的遥控信息。同一受光面即是能够同时受到遥控光束照射的一个面。
[0010] 对于玩具车前进和后退（或停止）的遥控，首先玩具车执行机构包括有用于驱动玩具车前进和后退的行进执行机构，本发明在玩具车车身同一受光面上的上下方向（即垂直方向，相当于坐标系的Ｙ轴）的不同位置至少设置有两只用于接收遥控光束的光敏元件；控制电路根据不同位置上光敏元件输入信号的变化的先后次序，来识别遥控光束在上下方向上的移动方向，即光束往下移动或往上移动，以此识别遥控意图，控制电路的输出连接到行进执行机构，并通过行进执行机构驱动玩具车做相应的动作。设置光敏元件的受光面可选择车身的后侧面；也可选择车身的顶面，这时的上下方向也即是车身顶面的前后方向。
[0011] 对于实现玩具车左转和右转的遥控，首先玩具车执行机构包括有用于驱动玩具车左右转向的转向执行机构，本发明在玩具车车身同一受光面上的左右方向（也即水平方向，即Ｘ轴）的不同位置至少设置有两只用于接收遥控光束的光敏元件；控制电路根据不同位置上光敏元件输入信号的变化的先后次序，来识别遥控光束在左右方向上的移动方向，包括往左移动或往右移动，控制电路的输出连接到转向执行机构，并通过转向执行机构驱动玩具车做相应的转向动作。
[0012] 对于实现玩具车前进和后退（或停止前进）的遥控，也可采用另一种方案：控制电路根据玩具车车身上设置的同一光敏元件的输入信号强度的变化，来识别遥控光束在遥控器与玩具车的直线方向（相当于Z轴）上的移动方向，包括光源逼近玩具车的移动，或光源离开玩具车的移动；控制电路的输出连接到行进执行机构，并通过行进执行机构驱动玩具车做相应的动作，即前进、后退（或停止前进）。
[0013] 本发明适合于遥控玩具车在室内或室外较近距离的遥控。使用时操作者手持遥控器发出遥控光束，根据遥控意图挥动遥控器使遥控光束照射到玩具车车身上并产生移动，玩具车的控制电路通过光敏元件接收遥控光束，识别出其移动方向，也即识别出操作者的遥控意图，并通过执行机构驱动玩具车做出相应动作。比如采用上述技术进行一种具体的遥控操作：将遥控光束覆盖照射到玩具车的受光面（使得光敏元件同时都接收到光束）而没有进行移动时，玩具车停止运动保持待命状态；将遥控光束自下向上扫过玩具车车身时（指受光面设置在车身后侧的情况，如果受光面设置在车身顶面，则相当于光束自后向前扫过玩具车顶面），行进执行机构启动使玩具车前进；将遥控光束自上向下扫过玩具车车身时（如果受光面设置在车身顶面，则相当于光束自前往后扫过玩具车顶面），行进执行机构使玩具车后退（对于没有后退状态的玩具车，则是停止前进）；当遥控光束左右扫过玩具车时，玩具车的转向执行机构动作使玩具车左转或右转；当没有光束照射时则玩具车保持原有的运动状态。
[0014] 本发明跟传统遥控玩具车比较，具有的优点是：1、操作者无需双手操作遥控器的按钮或操作杆，也无需准确瞄准玩具车上不同的光敏元件，而是根据遥控意图单手挥动遥控器使遥控光束在玩具车上向不同方向产生移动，以直观的动作来实现对玩具车的遥控，所以遥控操作极其直观和简单容易，尤其适合岁数小的儿童使用；2、遥控器只是发射遥控光束，遥控信息不是包含在光束里面，而是由光束的移动方向来传递，所以电路极其简单，就是电源驱动发光管发光，不需要按键和操作杆，工作更可靠，而且遥控器外形可做得很小很灵活，比如做成细长的遥控棒、指挥棒、魔法棒，使得玩具遥控更富有趣味性。
[0015] 遥控器发射的遥控光束，可以是可见光束或者红外光束，或者同时包含两者的组合光束。其工作原理一样，不同的只是发光管，和玩具车上配套的光敏元件。实际上很多光敏元件能同时适用可见光和红外线，只是光敏元件前面的滤光材料不同。采用可见光束能看见遥控光束，操作控制更直观和更容易，适合各种人群包括小岁数的儿童使用；使用红外光束抗干扰性能更好，但看不见遥控光束，具有一点难度，但如果操作者明白红外线也是直线传播的，便能凭感觉来把握控制光束的移动，而且使用时看不见光束，只看到手臂或遥控棒在挥动便能遥控玩具，更有诡异感觉和趣味性。当遥控光束采用可见光束时，为了避免环境光线的干扰，光束不宜采用白光，首选地采用红光、或绿光、或蓝光、或紫光的光束。相应地在玩具车的光敏元件前面加有红色、或绿色、或蓝色、或紫色的滤光片。采用有色光束能够提高抗干扰性。也可发射红外光束来传递遥控意图，同时发射可见光束来供操作者参考定位，并使两者聚光在一起成为同一组合光束，达到既有抗干扰性又直观易操作的优点。
[0016] 作为进一步改进，玩具车的控制电路通过光敏元件的输入信号的变化，识别出遥控光束移动的方向和速度；并根据遥控光束移动的速度，来控制执行机构以不同速度执行遥控动作。对光束移动速度的识别，可以是通过不同位置的光敏元件输入信号的变化的时间差来识别遥控光束的移动速度，适用于在左右方向（即Ｘ轴）和上下方向（即Ｙ轴）的光束移动；或者是通过同一光敏元件的输入信号的强度变化的变化速率，来识别遥控光束的移动速度，适用于玩具车与遥控器在直线方向（即Ｚ轴）的光束移动。该改进使玩具车能够根据操作者挥动遥控器光束的速度快慢，来控制执行动作的速度，比如向上快速挥动遥控器使光束快速向上扫过玩具车，则玩具车快速前进，向上慢慢挥动遥控器使光束慢慢向上扫过玩具车，则玩具车慢慢前进，实现带模拟量的遥控。根据对不同玩具控制的要求，可对这种模拟量的量化设置不同的级数，如几十级，一般来说，对大多玩具的动作速度，设置3级（即快、中和慢），已经能够满足要求了。该改进以简单的方法，实现对玩具车带模拟量的遥控，使遥控功能更强大更丰富，而且遥控器无需采用复杂的带电位器操作杆，也无需增加电路，遥控操作更是简单直观，更加好玩。
[0017] 附图说明 图１是本发明工作原理示意图。图２是光敏元件设置在玩具车上的示意图。图３是本发明的玩具车的一种控制电路的电路图。图４是本发明的玩具车的另一种控制电路的电路图。
[0018] 具体实施方式 下面根据附图，对如何实施本发明进行说明。
[0019] 需要说明的是，本发明目的在于公开一种操作更直观容易的遥控玩具车，而对于实现本发明的相关技术，比如玩具车的执行机构，通过电机配合机械机构来驱动玩具车执行前进、后退、停止、左转、右转动作，属于现有玩具技术。本发明所述玩具车的控制电路，除了包括有用于识别光束移动方向或速度的识别电路，一般还包括有对识别电路输出的控制信号进行功率放大以便用于驱动执行机构动作的驱动电路。而本发明所涉及电路的一些基本功能，包括对光线的接收和强度的检测，对电压信号的模数（Ａ／Ｄ）转换和运算比较，通过调整工作电压或ＰＷＭ脉宽调制对电机功率和转速的控制、从而控制玩具车的运动速度，也包括如何采用单片机ＭＣＵ或ＤＳＰ或其他电路根据本发明的工作原理和逻辑而设计出各种具体电路和程序进行工作，都属于电子技术领域和玩具遥控的常用技术，本发明不做详细叙述。而且，为了简洁，本发明附图的电路图只画出跟工作原理相关的元件，其他电路部分如电源、滤波、时钟、复位、输入的抗干扰，输出的功率放大与驱动等相关电路，属于常识，也没画出。
[0020] 图１是本发明工作原理示意图。本发明包括遥控器１和玩具车２，使用时操作者单手持遥控器１发射一束能够照射到玩具车２的遥控光束３，并根据遥控意图挥动遥控器，使遥控光束３在玩具车车身上产生移动，或称扫动、挥动；玩具车２通过车身上的光敏元件接收光束３，玩具车的电子电路识别出遥控光束的移动方向，以此来控制玩具车的动作。遥控器发射的光束，可以是光线接近平行的柱形光束，或光线呈小角度扩散的锥形光束。遥控器采用电源驱动发光管如ＬＥＤ发光再经过聚光形成光束，属于常用电光技术。采用柱形光束时光束照射面积较小，光线集中，能进行较远距离的遥控，典型的可采用或参照多媒体教学常用的带小功率激光管的激光教鞭；图１采用的是锥形光束，锥形光束的照射面积较大，能更容易地照射到玩具车车身上，方便操作，可采用或参照各种带聚光的小型ＬＥＤ手电筒。
[0021] 玩具车包括有光敏元件、控制电路、和用于驱动飞行器执行遥控动作的执行机构。光敏元件安装在玩具车车身上，可以是车身的后侧面，或者车身的顶面，使得工作时更容易被遥控光束所照射到。光敏元件前面一般还加有跟遥控光束相对应的滤色片，比如红色光束便配合红色滤光片，有些光敏元件自身带有滤光片。光敏元件根据光照的不同状态输出不同电信号并送到控制电路，控制电路根据光敏元件的信号变化，识别出光束的移动方向，以此识别出遥控意图，驱动执行机构执行相应动作。对于控制电路如何识别遥控光束的移动方向，并以此识别出遥控意图和对玩具车进行控制，下面对此进行详细叙述。
[0022] 对于实现玩具车前进和后退的遥控，首先玩具车执行机构包括有行进执行机构，即通过电机带动车轮来驱动玩具车做前进和后退的动作；本发明采用的方案是：在玩具车车身的同一受光面上的上下方向（即垂直方向，也即Ｙ轴）的不同位置至少设置有两只用于接收遥控光束的光敏元件；控制电路根据不同位置上光敏元件的输入信号变化的先后次序，来识别遥控光束在上下方向上的移动方向，以此识别遥控意图，并控制行进执行机构做相应的动作。一个实施例如图２，在玩具车４车身的顶面上，在上下方向（当玩具车平放时，图２的上下方向也即前后方向）两个位置分别设置有光敏元件Ｇ２和Ｇ３，来接收遥控光束在上下方向上的移动变化。玩具车的电路如图３。光敏元件Ｇ２、Ｇ３分别串联电阻Ｒ２、Ｒ３构成２路光束接收电路，其输出连接到控制电路的单片机ＭＣＵ２的输入端ＩＯ
２和ＩＯ３。ＭＣＵ２根据ＩＯ２和ＩＯ３的电压变化来识别遥控光束的移动方向，输出相应的控制信号。控制电路一般还包括有对ＭＣＵ２控制信号进行功率放大的驱动电路，驱动电路的输出作为控制电路的输出端，连接到行进执行机构，通过行进执行机构驱动玩具车执行前进或后退动作。ＭＣＵ２没有特殊要求，可采用各种通用单片机。
[0023] 控制电路对遥控光束移动方向的识别，本发明公开下述两种识别技术。
[0024] 第一种识别技术是在玩具车同一受光面不同位置的光敏元件都没有被遥控光束所照射到的前提下，控制电路根据不同位置的光敏元件接收到遥控光束照射的先后次序来识别遥控光束的移动方向。也即开始时Ｇ２和Ｇ３都没有受光束照射，Ｇ２和Ｇ３暗电阻很大，跟电阻分压后输出很低的电压，也即这时ＭＣＵ２的ＩＯ２和ＩＯ３输入都为低电压信号，作为初始状态。然后当遥控光束从外围扫过玩具，根据Ｇ２和Ｇ３受到光束照射的先后次序来识别光束的移动方向。比如当光束是自下向上的扫过Ｇ３和Ｇ２时，则Ｇ３和Ｇ２先后接收到短暂的光束照射，当受到光束照射时光电阻变得很小，于是ＩＯ３和ＩＯ２先后输入高电压脉冲信号，于是ＭＣＵ２以输入高电压脉冲的先后来识别光束是自下向上移动，控制电路的输出驱动行进执行机构，驱动玩具车向前前进。根据ＩＯ３和ＩＯ２输入电压信号的时间差（也即时间间隔）的长短，还可得出光束移动速度的快慢（速度等于两光敏元件之间的距离除以时间差，所以反比于时间差，即时间差的倒数），并以此作为调整电机转速的参数，使前进速度受光束移动速度的控制，即是当光束快速向上移动时，电机转速快速提高，玩具车快速前进，当光束慢慢向上移动时，电机转速慢慢提高，玩具车慢慢前进，实现带模拟量的遥控。当光束是自上向下扫过Ｇ２、Ｇ３时，则工作状态相反，结果是使行进执行机构驱动玩具车后退，并同样可实现带模拟量的控制。为了避免误动作，最好设定一个检测周期，当光敏元件Ｇ２和Ｇ３任一只先接收到光束照射时，检测周期即为开始，只有在检测周期内检测到另一只光敏元件也接收到光束照射，才做出有效识别。一个检测周期过后，电路重新进入初始状态。检测周期可设为０。１到１秒。该识别技术随着遥控光束的扫动直接反应，反应速度快。
[0025] 第二种识别技术比较违背常规思维，在玩具车同一受光面不同位置的光敏元件同时被遥控光束所照射到的前提下，控制电路根据不同位置的光敏元件脱离遥控光束照射的先后次序来识别遥控光束的移动方向。具体是，操作者首先将遥控光束覆盖照射到玩具车车身上，使Ｇ２和Ｇ３同时被光束所全照射，这时单片机ＭＣＵ２的输入端ＩＯ２和ＩＯ３同时输入高电压信号。然后将遥控光束从玩具车车身向上下移动，根据Ｇ２、Ｇ３脱离光束照射的先后次序来识别出光束的移动方向。比如先将光束覆盖照射在Ｇ２和Ｇ３上，然后向上挥动光束，则Ｇ３比Ｇ２先脱离光束的照射，ＩＯ３比ＩＯ２先失去高电压信号，于是ＭＣＵ２以此识别光束是自下向上移动，控制电路的输出控制行进执行机构，驱动玩具车前进。同样，根据ＩＯ３和ＩＯ２先后失去高电压信号的时间差的长短，可以得出光束移动速度的快慢，并以此作为调整电机转速的参数，使前进速度受光束移动速度的控制，实现带模拟量的遥控。当光束是向下挥动离开玩具车时，Ｇ２比Ｇ３先脱离光束照射，则工作状态相反，结果是使玩具车后退，并同样可实现带模拟量的控制。
[0026] 该识别技术适合具有较大照射面积的锥形光束，操作时首先需要将光束覆盖全照射在玩具车身上，比较麻烦，优点是光束在一个方向的移动便具有无光照、向上移动、向下移动、全照射共四种状态，控制更灵活多变。特别是Ｇ２和Ｇ３同时被光束照射且光束没有移动的全照射状态，可使玩具车保持在停止不动的停车状态，当光束向上移动，则玩具车前进；当光束向下移动，则玩具车后退；没有光束照射则识别为没有新的遥控意图，继续保持原有的前进、后退或停车状态；而在前进或后退过程中如果再被光束全照射，则又进入停车状态。更巧妙的是：在被光束全照射的停车状态中，如果由于其他因素玩具车脱离光束照射范围，比如由于惯性向前冲出光束照射范围，在上面的Ｇ２脱离光束照射的时候，控制电路会误识别为光束向下移动，于是驱动行进执行机构使玩具车后退，直到Ｇ２重新回到光束照射范围；反而，当玩具车惯性向后冲脱离光束照射范围，在下面的Ｇ３脱离光束的时候，控制电路会误识别为光束向上移动，于是驱动执行部件使玩具车前进，直到Ｇ３重新回到光束照射范围；使得玩具车就像是被捕捉在锥形光束里面一样，称为捕捉状态，非常巧妙，玩起来也更有趣，是本发明优选的一种识别技术。
[0027] 上述遥控光束在上下方向即垂直方向Ｙ轴上下移动的识别控制技术，可满足只具有前进和后退动作的玩具车的遥控操作。而对于还带有左右转向执行机构、即通过转向电机或电磁机构（电磁舵机）等技术来驱动玩具车进行左转或右转的动作控制，则本发明可通过遥控光束在左右方向（即水平方向，即Ｘ轴）的左右移动来实现左右转向的遥控。如图２，在玩具车４的机身上，在同一受光面的左右两个位置还设置有两只光敏元件Ｇ４和Ｇ５，分别与电阻Ｒ４、Ｒ５构成光束接收电路，其输出连接到ＭＣＵ２的输入端ＩＯ４和ＩＯ５。ＭＣＵ２根据ＩＯ４和ＩＯ５的电压变化来识别遥控光束在左右方向上的移动方向，控制电路的另一路输出通过转向执行机构来驱动玩具车进行左转或右转，如图３，其工作原理和识别技术，跟上下方向的识别是一样的。为了避免转向动作执行时间过长没有及时关闭而导致转向过大，控制电路可设置有延时自动关闭功能，每次启动转向动作时，只执行一小段时间，（根据不同转向机构该时间一般在零点几秒至几秒），然后自动关闭，直至下一次接收到转向的遥控信息。
[0028] 图２和图３的实施例的识别技术都是以两只光敏元件来进行工作，这是识别光束移动方向的最少数量，如果增加光敏元件的数量，显然也能够根据同样原理实现对光束移动方向的识别，只是增加了材料。
[0029] 对于玩具车前进和后退的遥控，本发明还可通过对“光源逼近玩具车的移动”和“光源离开玩具车的移动”的识别来实现遥控，即通过遥控光束在遥控器与玩具车的直线方向上（相当于坐标轴Ｚ轴）的向前和向后这两种移动变化来传递遥控指令。具体方案是：在玩具车车身设置有光敏元件来接收遥控光束，控制电路通过光敏元件的输入信号强度的变化来识别光束强度的变化，进而识别出光束的移动方向。当光束强度变大时识别为光束光源在逼近玩具车，当光束强度变小时识别为光束光源在离开玩具车，以此实现遥控。该方式比较适合于锥形光束。
[0030] 实现上述方案的一种电路如图４。设置在玩具车车身上的光敏元件Ｇ１，和电阻Ｒ１构成光束接收电路，其输出连接到控制电路的单片机ＭＣＵ１的一个具有模数（Ａ／Ｄ）转换功能的输入端口ＩＯ１，当没有光束照射到Ｇ１时，Ｇ１的暗电阻很大，输出为很低的电压，当光束照射到Ｇ１时，Ｇ１电阻变小，输出电压变大，光强度越大，则输出电压越高。ＭＣＵ１不断检测读取ＩＯ1电压数值，并对前后的数值进行比较，判断光束的移动方向的情况，控制电路的输出通过行进执行机构来驱动玩具车的前进或后退。ＭＣＵ１可采用具有模数转换功能的各种单片机，比如ＰＩＣ１６ＦＸＸ系列。
[0031] 具体的操作和识别过程为：１、当操作者将遥控光束照射到玩具车上，但保持遥控器静止即光束不移动，这时光敏元件Ｇ１接收到强度不变的遥控光束，ＩＯ１的电压较高（高于设定阀值，该阀值略大于环境光线下光束接收电路的输出值），但电压数值保持不变（变化值很小），则识别遥控意图为静止，于是控制电路的输出控制行进执行机构使玩具车保持停车状态。２、当操作者将遥控光束照射到玩具车上，并使遥控器逼近玩具车即是使光束光源向着玩具车方向向前移动，这时光敏元件Ｇ１接收到强度不断变大的遥控光束，ＩＯ１的电压较高且在变大，则识别遥控意图为向前前进，于是控制电路的输出通过行进执行机构驱动玩具车向前前进。而且根据光敏元件输入电压信号变大的变化速率，可取得光束移动速度的信号，来控制电机的工作功率从而控制玩具车前进的速度，当光束强度变大变得越快，则前进速度越快，反之则越慢，实现带模拟量的控制。３、当操作者将遥控光束照射到玩具车上，并使遥控器远离玩具车即是使光束光源沿着玩具车方向向后移动，这时光敏元件Ｇ１接收到强度不断变小的遥控光束，ＩＯ１的电压较高但在不断变小，则识别遥控意图为后退，于是控制电路的输出通过行进执行机构使玩具车向后退。同样可根据光敏元件输入电压信号变小的变化速率，取得光束移动速度的信号，来控制电机的工作功率从而控制玩具车后退的速度，当光束强度变小得越快，则后退速度越快，反之则越慢。４、当操作者没有将遥控光束照射到玩具车上，这时光敏元件没有接收到光束，ＩＯ１的电压较小（小于设定阀值），则识别为无新的遥控意图，控制电路的输出使玩具车保持原来的运动状态。（原来的运动状态包括前进、后退或停车）。就是说如果移动光束使玩具车前进，之后即使关闭光束，玩具车仍保持原来的前进状态，直至将光束重新照射到玩具车并保持不动，才使玩具车停下来。有些玩具车没有后退的动作，只有前进或停止，则后退的动作只能执行为停车状态。
[0032] 本发明为了叙述工作原理的方便，将图４的实施例独立分开叙述。实际使用中，图４的实施例也可以跟图２和图３结合在一起。光敏元件Ｇ１可跟Ｇ４和Ｇ５设置在同一受光面，采用同一单片机，Ｇ１用于识别实现玩具车前进和后退的遥控，Ｇ４和Ｇ５用于识别实现左右转向的遥控。甚至也可利用Ｇ４和Ｇ５的其中一只光敏元件来兼容作为Ｇ１，因为两者的识别技术是不一样的，在识别和控制上能够做到按照不同识别技术进行工作。
[0033] 遥控器还可包括有调制电路，使其发射的遥控光束带有用于抗干扰的调制信息。比如采用振荡电路产生高频波来调制光束，或者采用编码电路产生编码信息来调制光束。
相应地在玩具车上带有对调制信息进行解调的解调电路。这属于遥控的常用手段。但本发明的遥控光束带有调制信息的目的并非携带遥控信息，而是：1、更好提高抗干扰性，避免环境光线的干扰；2、使不同的遥控光束彼此不会互相干扰。
[0034] 本发明的遥控器还可设置有能够发射不同遥控光束的两只发光管。在平时由一只发光管工作发射一种遥控光束，在需要时通过开关切换另一只发光管工作来发射另一种光束。（市场上便有能够变换光束颜色的LED手电）。这些光束是红外光束、红色可见光束、绿色可见光束、紫色可见光束、带有调制信息的红外光束、带有调制信息的可见光束的其中不同的两种。在玩具车上采用相应的光敏元件和滤光片来配合工作。该技术可用于对不同玩具车进行遥控，具有一带二功能；也可用于在同一玩具车，针对不同方向的遥控，比如前进后退方向采用红色光束来遥控，左右转向采用绿色光束来遥控，避免不同方向的遥控偶尔可能出现的互相干扰，提高工作的可靠性能。
