用功能物体对移动物体的移动动作编程的方法和系统与流程

本发明涉及对移动物体的移动动作进行编程，更具体地说，一个允许用户使用功能物体创建计算机程序的交互面。

背景技术：

“这个国家的每个人都应该学习计算机编程……因为它教会你如何思考。” - 史蒂夫·乔布斯。

计算机编程正在成为广泛社会中的一种思维和行为方式，已经超越了计算机编程专业的狭小范围，特别是随着互联网持续成为驱动现代生活中几乎每一个方面变化的一种变革力量。人们开始学习计算机编程不断低龄化，通过专门为儿童和初学者开发的编程工具和平台，这种趋势得到了鼓励和强化。

目前有一些编程工具和平台，可用来创建互动故事、游戏和动画，并在网络社区共享这些创作。他们声称其目的在于帮助青少年学习创造性地思考，系统地推理，并协同工作。对于通常对编写程序代码没有太多关注的群体，例如年仅4岁的儿童，在智能手机或平板电脑上运行的许多游戏的开发目的是进一步降低编程的准入门槛，并且教授逻辑思考的方式。

但是，尽管有这些努力，学习游戏编程仍然没有玩游戏那么直观且缺少乐趣，因此要求开发出使编程更直观和有趣的方法。当前，即使不是全部，但可以说大部分的编程工具和游戏都是基于屏幕的，要求用户与电子屏幕进行互动，不管是笔记本电脑，智能手机或者平板电脑。因此需要一个无屏的、基于物理构件的系统和方法，尤其是那些幼童，他们的家长愿意去激发孩子对于结构思考和逻辑推理的兴趣，但是同时也希望减少其在电子屏幕前度过的时间。

技术实现要素：

本发明披露了一种结合使用功能物体和交互面对移动物体的移动动作编程的新颖方式。

根据本发明的一个实施例，一个移动物体被放置在交互面上，所述移动物体进一步包括一个移动模块。多个功能物体也被放置在交互面上。每个所述功能物体用一个与移动动作相关的编程符号标记。所述功能物体彼此相邻或者在彼此之上放置，以形成一个功能图案。一个有效连接到所述交互面的处理器被配置为从所述功能图案得到一组移动动作，并指示所述移动物体在所述交互面上执行所述移动动作。

根据本发明的一个实施例，所述移动物体和每个功能物体进一步包括一个标识，所述交互面被配置为识别所述移动物体和每个功能物体的标识、位置和朝向。所述系统进一步包括一个存储器，所述存储器被配置为存储标识、编程符号与移动动作之间关系的数据库。

根据本发明的一个实施例，所述系统进一步包括一个无线通信工具，所述处理器被配置为通过所述无线通信工具向所述移动物体发送移动指令，指示所述移动物体执行所述移动动作。所述处理器被配置为，基于所述移动物体的标识、位置和朝向，周期性地自始至终跟踪所述移动物体在所述交互面上的移动。

根据本发明的一个实施例，所述编程符号代表一个被所述移动物体执行的移动动作，或一个用于对被所述移动物体执行的移动动作编程的功能。

根据本发明的一个实施例，所述标识可以用被动射频识别标签，主动射频识别标签，电容标签图案或磁性标签图案进行编码。

根据本发明的一个实施例，感官配件可以是LED灯，音频装置，视频装置或者振动发生装置。所述处理器被配置为指示所述感官配件产生一个关于所述移动动作的输出。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例，说明系统流程的示意图。

图2A和2B是根据本发明的一个实施例，说明每个被分配编程符号的卡片设计的示意图。

图3是根据本发明的一个实施例，使用物理薄片对移动物体的移动动作编程的系统示意图。

图4是根据本发明的一个实施例，创建和运行计算机程序流程的方法示意图。

具体实施方式

在此将对本发明的多个实施例进行详细说明，并配合附图举例说明。尽管本发明将结合这些实施例来描述，这不能被理解为将本发明的范畴限制于这些特定的实施例中。本发明意图在权利要求中所定义的、在本发明的精神和范畴内，覆盖所有替代、修改和等同的内容。

此外，在对本发明的详细描述中，具体细节仅为了便于彻底理解本发明。然而，对于本领域普通技术人员而言，显而易见的是，本发明无须了解这些具体细节也可以得到实践。在其他情况下，公知的方法、过程、部件和电路等没有详细描述，以避免不必要地模糊对本发明的清晰理解。

通过参考附图，对于本领域技术人员来说，本发明可以得到更好的理解，它的许多目的和优点将变得明显。

本发明实施例披露了一种系统和方法，结合使用功能物体（通常为卡片）和交互面来创建和运行用于移动物体的计算机程序。

图1是根据本发明的一个实施例，说明系统流程的示意图。所述系统包括一个移动物体101和多个功能物体102。移动物体101进一步包括一个标识和一个移动模块。每个功能物体102嵌入一个标识，使用与移动物体101执行的移动动作相关的编程符号标记。所述标识可以用被动射频识别标签，主动射频识别标签，电容标签图案或磁性标签图案进行编码。功能物体102可以是卡片，按钮，积木块，图标，薄片或者雕像。每个编程符号可以采取不同的形式和图案，起到不同的作用。在本发明的这个实施例中，它代表移动动作或者编程功能。

所述系统进一步包括一个交互面103，有效连接到所述交互面的处理器104，存储器105，和无线通信工具。交互面103实时识别置于交互面103上或者附近的移动物体101和功能物体102的标识、位置和朝向。存储器105有效连接到处理器104，存储标识、编程符号与移动动作之间的关系的数据库。处理器104基于嵌入于放置在交互面103上的功能物体102形成的所述功能图案的编程符号得到一组移动动作，并通过无线通信工具向移动物体101发送移动指令，指示移动物体101在所述交互面上执行所述移动动作。

图1描述的系统进一步包括感官配件106，感官配件106可以是LED灯，音频装置，视频装置或者振动发生装置。处理器104指示感官配件106产生一个关于移动物体101的移动动作的输出。

图2A和2B是根据本发明的一个实施例，说明每个被分配编程符号的卡片设计的示意图。

1. 移动动作卡片

几张移动动作卡片被用于代表移动物体在不同方向的移动动作。如图2A所示，移动物体可以向上，向下，向左和向右移动，可以向上跳和向下跳，可以保持向前移动，也可以向左转或向右转。

2. 编程功能卡片

被移动物体执行的移动动作使用一些编程功能卡片来编程。如图2B所示，例子包括“如果”，“否则”，“当”，“直到”和“循环”（以及“循环”的次数）。所述编程功能还包括代表子函数功能的卡片，用“子函数1”，“子函数2”来表示。在计算机编程中，子函数是执行特定任务的一串程序指令，根据程序员的定义，打包为一个单元。当该特定任务应该被执行时，这个单元被用于程序中，减少了许多编程的工作量。

图3是根据本发明的一个实施例，使用物理薄片对移动物体的移动动作编程的系统示意图。如图3所示，所述系统包括一个放置于交互面301上、印有迷宫图案的物理薄片302，以及一组卡片303，每张卡片303可视化标记有编程符号，放置在物理薄片302的编码区域310。每张卡片303与移动物体304要执行的移动动作相关。移动物体304还包括一个标识和一个移动模块。在这个特定实施例里，基于嵌入于放置在物理薄片302的编码区域的卡片303形成的功能图案的编程符号，一组移动动作被编程，来引导困在迷宫中的移动物体304走出迷宫。

如图3所示，两类印有编程符号的卡片303被放置在交互面301上，以便对移动物体304的移动动作编程。具体来说，移动动作卡片用来代表移动物体304在不同方向的移动，编程功能卡片“P1”被定义为特定的卡片序列，用于调用一个子程序以减少卡片的使用数量。两个功能按钮，即，运行按钮305和停止按钮306，位于物理薄片302的底部，与用户进行交互。

印有迷宫图案的物理薄片302首先被放置在交互面301之上，然后移动物体304放置在物理薄片302上。交互面301探测移动物体304的标识、位置和朝向，并将这个信息发送给有效连接到交互面301的处理器308。物理薄片302还包括一个标识，所述标识能被交互面301探测和识别。

然后，在物理薄片302的编码区域310，多张卡片303彼此相邻放置以形成一个功能图案。交互面301探测放置在交互面301上的卡片303的标识、位置和朝向，并将这些信息发送给处理器308。处理器308接收到这些信息，并基于嵌入于卡片303形成的功能图案的编程符号和存储在存储器309中的标识、编程符号与移动动作之间的关系的数据库，得出一组由移动物体执行的移动动作。处理器308然后通过无线通信工具（未示出）将移动指令发送给移动物体304，指示移动物体304执行上面得到的这组移动动作。处理器308基于所述移动物体的标识、位置和朝向，周期性地自始至终跟踪移动物体304在交互面301上的移动。

通过按下运行按钮305，用户能运行被创建的计算机程序。输出通过感官配件（未示出）产生，感官配件被安排产生一个输出来指示这组移动动作的执行进度。例如，一个LED灯可以被附属到每张卡片303上，当与特定卡片303相关联的移动动作被执行时，LED灯被点亮，使用户可见移动物体304执行的移动动作，并轻易跟踪移动物体304没有按预期执行的任何移动。感官配件也可以是音频装置，视频装置或振动发声装置。如果用户对得到的动作不满意或者想进行调试，他可以首先简单按下停止按钮306，然后增加、移除或改变卡片来重新得到一组移动动作。

如图3所示，所述移动动作的执行引导困在迷宫中的移动物体304走出迷宫。本实施例使用的用于对移动动作编程的卡片序列如下所述，“子函数1”，“子函数1”和“向前移动”。定义子函数1的卡片序列如下，“向前移动”，“左转”，“向前移动”，“右转”。从嵌入于卡片303形成的功能图案的编程符号得到的完整的移动动作如下，“向前移动”，“左转”，“向前移动”，“右转”，“向前移动”，“左转”，“向前移动”，“右转”，“向前移动”。

图4是根据本发明的一个实施例，创建和运行计算机程序流程的方法示意图。如图4所示，方法包括以下步骤。

步骤401：在交互面上或者附近放置移动物体。所述移动物体包括一个标识和一个移动模块。

步骤402：在所述交互面上或附近放置多个功能物体，以形成一个功能图案。每个物体包括一个标识，用与所述移动物体执行的移动动作相关联的编程符号标记。

步骤403：所述交互面识别所述移动物体和每个功能物体的标识、位置和朝向。所述交互面探测放置在所述交互面上或者附近的所述移动物体和每个功能物体的标识、位置和朝向。

步骤404：基于所述功能物体的标识得到编程符号。一个标识与编程符号的相关关系的数据库被存储在存储器中，处理器获得每个功能物体的编程符号。

步骤405：基于嵌入功能图案中的编程符号得到一组移动动作。一个编程符号与移动动作的相关关系的数据库也被存储在存储器中。处理器基于移动物体的位置和朝向以及嵌入功能物体形成的功能图案中的编程符号得到一组移动动作。

步骤406：依照处理器的指示，所述移动物体执行这组移动动作。例如，用户按下运行按钮来启动移动物体的移动动作，如图3所示。

步骤407：指示感官配件产生输出，指示所述移动物体的这组移动动作的执行进度。所述系统可以包括感官配件，比如LED灯。例如，一个LED灯可以被附属到每个功能物体上，当特定功能物体代表的移动动作被执行时，所述LED灯被点亮，使用户可见所述移动物体的这组移动动作的执行进度。

步骤408：如果移动物体没有按照预期进行移动，停止其动作。例如，如果图3 中的移动物体没有按照预期路径进行移动，用户可以按下停止按钮，停止它的动作。

步骤409：通过重新排列功能物体形成的功能图案来调试计算机程序。用户可以很容易调试程序，因为LED灯可以指示他引起该问题的功能物体。