一种智能轨道式玩具的制作方法

本发明属于轨道玩具技术领域，具体涉及一种智能轨道式玩具。

背景技术：

现有的轨道滚球游戏均是单一轨道，当滚球滚到下方后，由人工摆回顶部或由电动升降机送上去。但这类设备缺乏多人竞技理念，基于此，现有技术中已开发了竞技类的轨道游戏设备，例如：公开号为cn205460898u的专利文献公开了一种具有竞技性的木质滚球台，包括底座和计数器，底座的顶部中央安装有计数器，计数器的正面中部均设有计数板，计数器的正面左、右两侧还均设有计数开关，计数器左侧的计数开关控制计数器左侧的计数板，计数器右侧的计数开关控制计数器右侧的计数板，计数器的顶部设有配套放置滚珠的凹槽，计数器的顶部均匀摆放有滚珠，底座的左、右两侧分别设有左柱和右柱，左柱与右柱的表面均穿接有串珠，串珠的形状颜色各异，左柱与右柱的顶部至底部分别架设有第一斜道、第二斜道、第三斜道和第四斜道，第一斜道、第二斜道、第三斜道和第四斜道的内侧分别穿接有立杆，第一斜道、第二斜道、第三斜道和第四斜道的内腔中部均设有用于滚珠活动的轨道槽，第一斜道和第三斜道的轨道槽的左侧落球口直径大于右侧口，第二斜道和第四斜道的轨道槽的右侧落球口直径大于左侧口。

上述竞技性的木质滚球台虽然具备竞技的理念，但是，其对用户的手眼配合要求不高，导致对用户的吸引力不足。因此，需要开发具有不同的特征和独特的轨道构型，提高用户手眼配合的要求，由此增加用户的乐趣和游戏经历。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种智能轨道式玩具。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能轨道式玩具，包括：

滚球；

主轨道，主轨道的入口位于主轨道的出口上方的预设高度位置处；

回球机构，用于将主轨道的出口滚出的滚球复位至邻近主轨道入口的目标位置，还用于在游戏启动时将滚球从目标位置传动至主轨道的入口；

收发球机构，所述收发球机构包括收球筒、活动板、驱动组件、回发管道，收球筒设于主轨道的下方，收球筒与主轨道连通以形成进球口，活动板转动配合于进球口以打开或关闭进球口；回发管道转动连接于主轨道之上，回发管道的入口与主轨道连通且始终与进球口保持相对，通过回发管道的转动使回发管道的出口切换至对应于进球口的上游位置或下游位置以与主轨道连通。

作为优选方案，所述收发球机构有多个，且沿主轨道的延伸方向依次布设。

作为优选方案，所述主轨道的上方对应于每一收发球机构的回发管道设有与主轨道连通的第一竖直管、第二竖直管和第三竖直管，第二竖直管与进球口相对，第一竖直管和第三竖直管分别位于进球口的上游位置和下游位置；回发管道的入口端转动连接于第二竖直管之上，回发管道的出口与第一竖直管或第三竖直管连通。

作为优选方案，所述驱动组件包括弹性件、接球板和限位-复位机构，所述弹性件设于收球筒内，且弹性件的伸缩方向朝向进球口，接球板设于弹性件之上；当滚球未处于接球板，限位-复位机构下压接球板以使弹性件处于压缩状态；当滚球处于接球板，限位-复位机构活动至其对接球板的下压解除，处于压缩状态的弹性件回复而将滚球驱动至回发管道并返回至主轨道，接着限位-复位机构复位以重新下压接球板。

作为优选方案，所述限位-复位机构包括下压板、下压板转向驱动件和下压板位置调节件，所述下压板下压接球板以使弹性件处于压缩状态，下压板转向驱动件驱动下压板由第一位置转向至第二位置以使下压板对接球板的下压解除；下压板位置调节件调节下压板的高度位置以使下压板处于接球板的上方，下压板转向驱动件驱动下压板由第二位置转向至第一位置，下压板位置调节件调节下压板的高度位置以使下压板重新下压接球板。

作为优选方案，所述回球机构包括机架、主动轮、从动轮、传送带和驱动件，机架的底部和顶部分别安装主动轮和从动轮，驱动件用于驱动主动轮转动，传送带设于主动轮与从动轮之间以形成循环传送回路，传送带具有等间距布设的若干卡齿，卡齿用于滚球抵靠。

作为优选方案，所述智能轨道式玩具还包括主控mcu以及与主控mcu连接的电源键、复位键和启动键，所述电源键用于控制主控mcu的通断电，所述复位键用于控制滚球的复位，所述启动键用于控制游戏的启动。

作为优选方案，所述机架的底部和顶部分别设有第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器均与主控mcu连接，第一传感器用于在感应到滚球从主轨道的出口进入传送带相应的卡齿处时产生第一触发信号，主控mcu根据第一触发信号控制驱动件驱动传动带传动；第二传感器用于在感应到滚球复位至目标位置时产生第二触发信号，主控mcu根据第二触发信号控制驱动件停止运行；当按下启动键，所述主控mcu控制驱动件驱动传动带传动以使滚球从目标位置传动至主轨道的入口。

作为优选方案，所述智能轨道式玩具还包括：

显示屏，与主控mcu通信连接，用于分别显示每个收球筒内的进球数；

活动板驱动件，与活动板一一对应，用于驱动活动板转动配合于进球口；

子控mcu，与活动板驱动件一一对应，且与主控mcu通信连接；

遥控器，与子控mcu一一对应通信连接，以通过遥控器控制活动板驱动件驱动活动板打开进球口；

每个收球筒内设有第三传感器，第三传感器用于检测是否有滚球落入其对应的收球筒；第三传感器与主控mcu通信连接，当第三传感器检测到滚球落入其对应的收球筒，则显示屏上相应的进球筒的进球数加一，且主控mcu控制回发管道转动至回发管道的出口切换至与第一竖直管连通；

所述滚球具有颜色，所述第一传感器、第二传感器及第三传感器均为颜色传感器；所述主轨道及回发管道均为透明材质，所述主轨道为螺旋型管道，所述回发管道为弧形管道；

下压板转向驱动件和下压板位置调节件均与主控mcu通信连接，当第三传感器检测到滚球落入收球筒，主控mcu控制下压板转向驱动件驱动下压板由第一位置转向至第二位置以使下压板对接球板的下压解除；当滚球脱离接球板后，主控mcu控制下压板位置调节件调节下压板的高度位置以使下压板处于接球板的上方，随后主控mcu控制下压板转向驱动件驱动下压板由第二位置转向至第一位置，最后主控mcu控制下压板位置调节件调节下压板的高度位置以使下压板重新下压接球板。

作为优选方案，所述智能轨道式玩具还包括设置单元，设置单元与主控mcu通信连接，用于设置进球口处于打开状态的维持时间以及游戏的循环次数；进球口处于打开状态的维持时间随回发管道的出口切换至与第一竖直管连通的次数的增大而缩短。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

本发明的智能轨道式玩具，采用主轨道和回发管道的组合，具有独创的轨道构型；在进行游戏时，用户必须有个预判，根据滚球当前所处的位置以及预估的球速，结合活动板的控制，才能实现滚球落入收球筒内，也就是需要用户手、眼的协调与配合，对用户的手眼配合要求较高，对用户的吸引力足够大；而且，增设对用户提供进行额外奖励进球机会的结构，使得用户的体验更佳。

附图说明

图1是本发明实施例一的智能轨道式玩具的结构示意图；

图2是本发明实施例一的智能轨道式玩具的部分结构裸露示意图；

图3是本发明实施例一的智能轨道式玩具的主轨道与收发球机构之间的局部结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

实施例一：

如图1-3所示，本实施例的智能轨道式玩具，包括主控mcu、滚球1、主轨道2、自动回球机构3、三个收发球机构、三个rf遥控器以及与主控mcu连接的显示屏5、电源键6、复位键7、启动键8、三个子控mcu，电源键6用于控制主控mcu的通断电，复位键7用于控制滚球1的复位，启动键8用于控制游戏的启动；

其中，滚球1的表面为红色油漆覆盖，为红色小球，便于后续对滚球1的颜色进行识别；其中，滚球的颜色不限于红色，还可以为其它颜色。

主轨道2的入口位于主轨道2的出口上方的预设高度位置处，以使滚球1能因重力从主轨道2的入口滚动至主轨道2的出口。主轨道2为螺旋型管道结构，使得滚球1的运行轨迹为螺旋形，造型新颖。另外，主轨道2采用透明材质一体成型，便于用户看出滚球1在主轨道2中的位置以及预估滚球1在主轨道2内的运行速度。

自动回球机构3，用于将从主轨道2的出口滚出的滚球1自动复位至邻近主轨道入口的目标位置，还用于在游戏启动时将滚球1从目标位置传动至主轨道2的入口；具体地，如图2所示，自动回球机构3包括机架31、主动轮32、从动轮33、传送带34和驱动件35，机架31的底部和顶部分别安装主动轮32和从动轮33，传送带34套设在主动轮32与从动轮33之间以形成竖直方向上的循环传送回路，驱动件35用于驱动主动轮32转动，使得传送带34顺时针传动。本实施例的驱动件35为驱动电机。本实施例的传送带34具有等间距布设的若干卡齿，卡齿用于滚球1抵靠；其中，以传送带的上升部为例进行说明，传送带的上升部的卡齿向上倾斜设置，对应地，传送带的下降部的卡齿向下倾斜设置，上升部和下降部是动态变化，滚球1置于相邻卡齿k号齿与k+1号齿之间的槽内，以便将滚球1向上传输。另外，主轨道2的入口和出口分别与传送带34连接，即主轨道2的入口连接传送带34的卡齿将改变倾斜角度处(该位置邻近主轨道2的入口，即目标位置)，使得滚球1在传动带34的传动下可以从目标位置传动至主轨道2的入口；主轨道2的出口连接传送带34的上升段的最低处的卡齿处，使得主轨道2的出口滚出的滚球可以直接进入传送带的最低处的卡齿处，以便进行滚球1的复位。机架31内安装主控mcu，以便主控mcu内置，可以对主控mcu进行保护；机架31上安装电源键6、复位键7和启动键8，以便用户按压电源键6、复位键7及启动键8，从而执行相应的功能。

机架31的底部和顶部分别设有第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器均与主控mcu连接，第一传感器用于在感应到滚球1从主轨道2的出口进入传送带34最低处的卡齿处时产生第一触发信号，此时说明滚球1已经进入到传送带上以随时准备复位；随后主控mcu根据第一触发信号控制驱动件35驱动传动带34顺时针传动，从而进行复位操作。第二传感器用于在感应到滚球1复位至目标位置时产生第二触发信号，此时说明滚球1已经进入到传送带的目标位置以随时准备启动游戏；随后主控mcu根据第二触发信号控制驱动件35停止运行，使得滚球1停留在目标位置处以等待按下启动键8进行游戏的启动；当按下启动键，主控mcu控制驱动件驱动传动带继续顺时针传动，此时传送带上的卡齿的倾斜角度发生改变，滚球1脱离卡齿，并滚动至主轨道2的入口，即滚球1从目标位置传动至主轨道的入口，实现游戏的开始。其中，第一传感器和第二传感器均为颜色传感器，用于检测滚球1的颜色以产生触发信号；初始状态时，将滚球1随意置于传送带34上的k号齿与k+1号齿之间的槽内，按下复位键7，传送带34顺时针传动，当滚球1运动到最高处(即目标位置)时，第二传感器检测到红色，即获知此时滚球1已复位，主控mcu控制传送带停止运动，待机。

三个收发球机构，包括一号收发球机构4-1、二号收发球机构4-2和三号收发球机构4-3，依次沿主轨道2的延伸方向布设；其中，三个收发球机构的结构和原理均相同，在此仅以一号收发球机构4-1的结构和原理进行详细说明。具体地，如图3所示，一号收发球机构4-1，包括收球筒40、活动板41、活动板驱动件42、驱动组件、回发管道43，收球筒40安装在主轨道2的下方，收球筒40与主轨道2连通以形成进球口21，进球口21的口径略大于滚球1的直径，使得滚球1可以从进球口21落入收球筒40；活动板驱动件42驱动活动板41转动配合于进球口21以打开或关闭进球口21，以控制滚球1在主轨道2的运行过程中是否能从进球口21落入收球筒40。回发管道43转动连接于主轨道2之上，回发管道43的入口与主轨道连通且始终与进球口21保持相对，通过回发管道43的转动使回发管道43的出口切换至对应于进球口21的上游位置或下游位置以与主轨道2连通；具体地，主轨道2的上方对应于每一收发球机构的回发管道43设有与主轨道2连通的第一竖直管a、第二竖直管b和第三竖直管c，第二竖直管b与进球口21正对，第一竖直管a和第三竖直管c分别位于进球口21的上游位置和下游位置；回发管道43的入口端转动连接在第二竖直管b之上，回发管道43的出口转动至与第一竖直管a或第三竖直管c连通。其中，回发管道43与第二竖直管b之间可以通过转轴连接，转轴中空以形成滚球能从第二竖直管b进入回发管道43，转轴通过马达驱动，马达与主控mcu通信连接，实现自动化控制。

另外，回发管道43为透明材质的弧形管道，便于获知滚球1的位置；当滚球1落入收球筒40，驱动组件用于将收球筒40内的滚球驱动至回发管道43并返回至主轨道2。其中，三个子控mcu分别控制对应三个收发球机构中的活动板驱动件的驱动，三个子控mcu与主控mcu通过uart串口连接进行通信；三个子控mcu具有rf接收模块，分别与三个rf遥控器通过rf信号无线连接，即每个用户通过rf遥控器操控对应的活动板驱动件的驱动，实现进球口的打开，以便控制滚球1进入收球筒内，可以实现三个用户同时玩游戏，能够进行竞技，对用户的吸引力较大。为了增设游戏的难度和趣味性，本实施例的智能轨道式玩具还包括设置单元，设置单元与主控mcu通信连接，用于设置进球口21处于打开状态的维持时间，进球口保持打开状态的维持时间可以自由设置，不同的维持时间对应不同难度，则用户必须有个预判，根据滚球当前所处位置，以及预估的球速，结合进球口打开的维持时间情况，在滚球到来之前就应该控制进球口打开，也就是需要用户手、眼的协调与配合。因此，要成功使滚球落入收球筒，并不容易。显示屏5用于分别显示每个收球筒内的进球数，以便用户了解自己的得分情况；具体地，收球筒40内均设有第三传感器9，第三传感器用于检测是否有滚球落入收球筒，第三传感器与主控mcu通信连接，当第三传感器检测到滚球落入其对应的收球筒，则显示屏5上相应的进球筒的进球数加一，且主控mcu控制回发管道转动至回发管道的出口切换至与第一竖直管连通，此时滚球会再次下落至相应的进球口，以使用户得到额外进球机会的奖励，但要避免用户有可能不断地得到额外奖励，从而陷入死循环这一情况；因此，进球口处于打开状态的维持时间随回发管道的出口切换至与第一竖直管连通的次数的增大而缩短；例如：第三传感器第一次检测到滚球球落入收球筒后，将收球口的维持打开状态的时间缩短，则游戏难度加大，若第二次还成功，则再次缩短收球口的维持打开状态的时间，以此类推，通过这样的方法，杜绝死循环情况的出现。其中，第三传感器9为颜色传感器，根据滚球1的颜色检测判断是否有滚球落入其对应的收球筒。

具体地，如图3所示，驱动组件包括弹性件420、接球板421和限位-复位机构，弹性件420设置在收球筒40内，弹性件420的底端抵靠在收球筒40的底部，弹性件420的伸缩方向朝向进球口21，弹性件的顶端支撑接球板421，接球板421的结构与收球筒40的内壁结构相适配，使得接球板421可以沿收球筒40的内壁在竖直方向上活动；当滚球1未处于接球板421上，限位-复位机构下压接球板421以使弹性件420处于压缩状态；当滚球1处于接球板421，限位-复位机构活动至其对接球板421的下压解除，处于压缩状态的弹性件420回复而将滚球1驱动至回发管道43并返回至主轨道2，接着限位-复位机构复位以重新下压接球板421，以便进行下一循环的游戏。本实施例的弹性件420为弹簧或其它弹性材料。

其中，如图3所示，限位-复位机构包括下压板4220、下压板转向驱动件4221和下压板位置调节件4222，下压板转向驱动件4221和下压板位置调节件4222，下压板转向驱动件4221和下压板位置调节件4222均与主控mcu通信连接，默认状态下，下压板4220下压接球板421以使弹性件420处于压缩状态，当第三传感器检测到滚球1落入收球筒40，主控mcu控制下压板转向驱动件4221驱动下压板4220由水平位置顺时针旋转90°至竖直位置，此时下压板4220对接球板421的下压作用解除，处于压缩状态的弹性件420回复而将滚球1驱动至回发管道43并返回至主轨道2；例如，接球板具有竖直方向的通槽，当下压板转动至竖直位置时，下压板贯穿通槽使得下压板对接球板的下压作用解除。当滚球脱离接球板后，限位-复位机构复位重新下压接球板421的原理为：主控mcu控制下压板位置调节件4222驱动下压板4220在竖直方向上向上运动，使得下压板4220处于接球板421的上方，接着主控mcu控制下压板转向驱动件4221驱动下压板4220由竖直位置逆时针旋转90°转向至水平位置，最后主控mcu控制下压板位置调节件4222驱动下压板4220在竖直方向上向下运动，使得下压板4220重新下压接球板421，实现下压板4220的复位。其中，收球筒的一侧具有竖直方向的滑道，下压板转向驱动件4221贯穿滑道转动连接下压板，下压板转向驱动件可以为驱动电机，下压板位置调节件可以为螺杆电机，下压板位置调节件可以通过调节下压板转向驱动件的高度位置以调节下压板的高度位置。

本实施例的智能轨道式玩具的运行流程如下：

按下电源键启动，初始状态下，将滚球随意置于传送带上的k号齿与k+1号齿之间的槽内；

按下复位键，传送带顺时针传动，当滚球运动到目标位置时，第二传感器检测到红色，即获知滚球已复位至目标位置，主控mcu控制传送带停止运行，待机；

按下启动键，传送带继续顺时针传动，于是滚球因重力从传送带上的某个槽内落下，从主轨道的入口进入主轨道，由于主轨道自上而下具有较大的倾斜度，因此滚球因重力自动在主轨道内往低处运动；当滚球即将来到一号收发球机构的活动板处时，活动板可由用户一操控，控制一号收发球机构的活动板打开或关闭，用户需要根据滚球当前所处的位置以及预估的球速，结合进球口打开的维持时间情况，在滚球到来之前就应该控制活动板打开，以便成功地使滚球落入一号收发球机构的收球筒内。

假设用户一判断准确、反应快速、操控及时，成功使滚球落入一号收发球机构的收球筒，收球筒内的第三传感器检测到滚球落入，则用户一得分(即进球数)加一，并在显示屏中显示得分情况，且主控mcu控制回发管道转动至回发管道的出口切换至与第一竖直管连通，以获取额外进球机会的奖励；下压板默认状态下保持水平状态，压住接球板，且弹性件保持一定的被压缩状态。当第三传感器检测到滚球落入时，下压板转向驱动件动作，使下压板顺时针旋转90°，至垂直位置，弹性件被释放，弹开，于是滚球受到弹性件的弹力，被弹出到一号收发球机构的回发管道内并返回至主轨道，然后下压板位置调节件驱动下压板向上运动，使得下压板处于接球板的上方，接着下压板转向驱动件驱动下压板逆时针旋转90°转向至水平位置，下压板位置调节件驱动下压板向下运动，使得下压板重新压住弹性件，弹性件重新被保持一定的压缩状态。

滚球返回主轨道后，继续沿主轨道往下运动，再次经过一号收发球机构；重复上述步骤直至滚球未落入一号收发球机构的收球筒内，然后依次经过二号收发球机构和三号收发球机构，二号收发球机构和三号收发球机构的具体运行流程与一号收发球机构的运行流程相同，以供用户二和用户三操控。

当滚球从主轨道的出口落入传送带的相应卡齿处时，第一传感器检测到滚球的红色，即获知此时滚球已落下，传送带开始顺时针运动，至第二传感器检测到滚球的红色，接下来是停止运动还是继续运动，取决于用户事先设置的小球循环次数，故本实施例的设置单元还用于设置游戏的循环次数，以保证用户操控水平的发挥。如此，通过结构与传送带动作的配合，将滚球实现自动循环。

游戏结束，显示屏显示三个用户的得分结果；该游戏机的胜负判断规则是，在设定时间内，比较三个用户谁使滚球落入自己的收球筒的次数更多，最多者获胜。

另外，当任一用户随时结束游戏，所有用户不操作，所有进球口关闭，滚球落到主轨道的最下游位置，然后自动复位至目标位置，以待下一次游戏的启动。

本实施例的智能轨道式玩具，采用主轨道和回发管道的组合，具有独创的轨道构型；在进行游戏时，用户必须有个预判，根据滚球当前所处的位置以及预估的球速，结合活动板的控制，才能实现滚球落入收球筒内，也就是需要用户手、眼的协调与配合，对用户的手眼配合要求较高，可以实现三个用户同时竞技，对用户的吸引力足够大。

实施例二：

本实施例的智能轨道式玩具与实施例一的不同之处在于：

实施例一的滚球的自动复位为人工复位，即自动回球机构的驱动件可以为手柄，用户转动手柄传动传动带顺时针传动，当滚球传送至目标位置时，可以通过第二传感器的报警实现目标位置的定位；相应地，第一传感器、复位键可以省略。实现智能轨道式玩具的结构简化。

其它结构可以参考实施例一。

实施例三：

本实施例的智能轨道式玩具与实施例一的不同之处在于：

实施例一的活动板驱动件还可以为手柄，通过手动控制活动板打开或关闭进球口，可以省略遥控器的设置。实现智能轨道式玩具的结构简化。

其它结构可以参考实施例一。

实施例四：

本实施例的智能轨道式玩具与实施例一的不同之处在于：

实施例一的下压板转向驱动件和下压板位置调节件均可以通过人工操作实现下压板的转向调节和高度位置的调节。实现智能轨道式玩具的结构简化。

其它结构可以参考实施例一。

实施例五：

本实施例的智能轨道式玩具与实施例一的不同之处在于：

收发球机构的数量还可以为一个、二个、四个、五个、六个等，具体的收发球机构的数量可以根据实际所需进行设计，以满足不同用户群体的需求；相应地，与收发球机构相对应的遥控器、子控mcu、第三传感器等元器件的数量也作适应性的调整。实现智能轨道式玩具的结构多样化。

其它结构可以参考实施例一。

实施例六：

本实施例的智能轨道式玩具与实施例一的不同之处在于：

第一传感器、第二传感器以及第三传感器还可以选用红外传感器，实现智能轨道式玩具的各元器件的可替换性。

其它结构可以参考实施例一。

实施例七：

本实施例的智能轨道式玩具与实施例一的不同之处在于：

遥控器与子控mcu的通信方式还可以为有线连接、蓝牙连接、wifi连接、zigbee连接等，实现智能轨道式玩具的通信方式的可选择性。

其它结构可以参考实施例一。

实施例八：

本实施例的智能轨道式玩具与实施例一的不同之处在于：

实施例一的驱动组件的另一实施方式为：包括弹性件和在收球筒的底部设置的一个限位拉手，具体地，限位拉手为十字形结构，水平部为限位部，竖直部为拉手部，收球筒的底部开设有与限位部的结构相配的一字型通口，转动限位拉手，使得限位部抵靠在收球筒之外，此时处于水平部上方的拉手部与弹性件连接，并使弹性件处于压缩状态，处于水平部下方的拉手部处于收球筒之外。转动限位拉手至限位部与收球筒的通口相配，此时，拉手部对弹性件的限位解除，弹性件回复而将滚球驱动至回发管道并返回至主轨道。另外，驱动组件还可以为安装在收球筒下的气缸等其它现有的驱动机构。

其它结构可以参考实施例一。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。