一、項目概述

1.1 項目摘要

遙控玩具是廣受歡迎的一種玩具，但是對于剛剛學會走路的小孩子來說操作復(fù)雜的遙控器顯然不太現(xiàn)實，因此提出設(shè)計一種能自動跟隨小孩的運動狀態(tài)的玩具飛機。該玩具采用微慣性加速度計和陀螺儀作為小孩動作信息采集傳感器，測量小孩的運動狀態(tài)，通過無線發(fā)射將該信息發(fā)送給遙控飛機的無線接收模塊，由飛機的中央處理單元判斷出小孩兒的運動狀態(tài)，控制飛機跟隨小孩運動。這樣實現(xiàn)了飛機對小孩的跟隨，并且有信號傳輸給父母，讓父母能夠知道孩子所處的地理位置，以及所處溫度，是父母看護孩子，與孩子交流的新方式，真正的起到了守護者的角色。另外，還有娛樂功能，遙控飛機在跟隨過程中還可以發(fā)出各種可愛的聲音逗小孩開心。此外，玩具還可以工作在遙控模式，由年齡稍大的孩子遙控玩具，增加玩具的趣味性和安全性。

1.2 項目背景

(1)市場規(guī)模

隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，中國城鄉(xiāng)居民的消費支出中，玩具類支出將越來越大。中國16歲以下兒童有3.6億左右，占人口的比重約20%。目前中國兒童消費已占到家庭總支出的30%左右，全國0-12歲的孩子每月消費總額超過35億元。但中國14歲以下的兒童和青少年的人均年玩具消費僅20-30元人民幣（2.4-3.6美元），遠低于亞洲兒童人均年玩具消費13美元和全世界兒童人均年玩具消費34美元的水平。如果中國玩具消費達到亞洲平均水平，市場規(guī)模預(yù)計將突破300億元人民幣。內(nèi)地玩具市場未來將以每年40%的速度增長，到2010年銷售額將超過1000億元人民幣。

(2)發(fā)展趨勢

進入21世紀，各種整合了聲、光、電功能的高科技玩具開始搶占傳統(tǒng)玩具的地位，世界第一玩具消費國——美國在這方面表現(xiàn)得特別典型。近幾年來，中國市場也逐漸出現(xiàn)越來越多的智能玩具，如智多熊，它成功地將多種產(chǎn)品整合在一起，通過人工智能技術(shù)，讓孩子在與智多熊的交流互動中獲得快樂、提高智商。

(3)社會條件

由于計劃生育政策的貫徹落實和日益增長的生活壓力，更多的家庭選擇只要一個孩子，同時父母陪伴孩子的時間也越來越少，但是父母對于孩子的關(guān)愛并沒有減少。越來越多的家長愿意購買玩具來緩解孩子的孤獨感，同時玩具本身具有的調(diào)節(jié)人體智力、體能和情緒的綜合能力，也有益于孩子的身心健康。

我們的目的是設(shè)計出一種兼具娛樂和監(jiān)控功能的玩具。既能減少孩子的孤獨感，又能讓父母了解孩子的所處環(huán)境，預(yù)防未知事故的發(fā)生。

二、需求分析

2.1 功能要求

1. 該玩具飛機能夠獲取小孩的行走或運動路徑，從而在一定距離內(nèi)實現(xiàn)實時追隨，給小孩帶來玩耍的樂趣；

2. 感知小孩所處環(huán)境（如氣溫、氣壓），并將信息及時傳遞給家長；

3. 兩種模式：具有“跟隨”模式和“手動”模式的切換功能，“跟隨”模式下，玩具飛機追隨小孩的運動，在“手動”模式下，通過遙控器控制玩具飛機的運動；

4. 電量檢測與自我保護：當電量不足時，玩具飛機則自動安全降落至底面。

5. 將小孩的地理位置、所處環(huán)境、溫度壓強傳輸給父母：家長可以通過遙控器設(shè)定好小孩玩耍的范圍，在“跟隨”模式下，當玩具飛機距遙控器超出設(shè)定的閾值時會以提示家長：小孩離自己過遠了，如圖1所示。

圖1家長監(jiān)控原理圖

6. 在玩具飛機飛行的過程中，可隨機地播放兒歌等音樂；

圖2 守護天使成品設(shè)計圖

2.2 性能標準

1. 玩具飛機與小孩在20~30米范圍內(nèi)能實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的無線通訊；

2. “追隨”響應(yīng)的延遲時間控制在5秒之內(nèi)；

3. 玩具飛機在“追隨”模式下的飛行高度為1.5~2米；

4. 系統(tǒng)在環(huán)境溫度為-20℃~40℃下能穩(wěn)定工作；

5. 續(xù)航能力在1小時以上。