智能互动积木系统的制作方法

智能互动积木系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种智能互动积木系统。该智能互动积木系统包括多块积木块，其中每块积木块包括至少一个布置于其表面内侧的近场通信模块，并且近场通信模块，配置成感测与其所在积木块相邻的积木块内设置的近场通信模块，以确定其所在积木块与相邻积木块的相对位置。从而利用布置于积木块表面内侧的近场通信模块，感应其他积木块的近场通信模块，可以得到积木块之间的相对位置关系，并进一步得到积木块被拼出的空间姿态，自动智能地确定积木块的游戏状态，可靠性好，可扩展性强。
【专利说明】
智能互动积木系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及智能玩具，特别是涉及智能互动积木系统。
【背景技术】
[0002]积木块是一种非常好的益智玩具，可以有效训练儿童的手眼协调能力，以及对颜色、形状、字母、数字等的识别能力。通过对积木块的不同排列组合，有利于发挥儿童自己的想象力，可以进一步开发儿童的智力和创造力。
[0003]传统积木块的种类繁多，形状各异，其玩法共同点在于:儿童按照图纸或自己的想象将多块积木块组合在一起，完成一个造型后，获得成功的满足感。而传统积木块的缺陷主要在于:(I)积木块的玩法受制于本身的形状和图案，排列组合的种类是有限的，因此，儿童使用积木块的时间一长，容易失去兴趣；(2)在使用过程中，儿童对积木块是单向输出的，无法从积木块玩具中得到信息反馈，缺乏与儿童的情感交流。
[0004]现有技术中出现了一些针对传动积木块的创新尝试，例如在积木块上设置电气接口，在拼接后通过电气接口的接触，确定积木块之间的相对位置，并可根据积木块之间的相对位置对拼接的结果进行反馈。然而一方面这些新型的积木块实现的功能比较单一，不能满足儿童的好奇心，容易失去兴趣；另一方面积木块的电气连接接口复杂，连接可靠性较低，容易出现连接失效就将导致整个系统无法正常工作。
【实用新型内容】
[0005]鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的智能互动积木系统。
[0006]本实用新型的一个进一步目的是要要使得智能互动积木系统扩展性好，实现多种玩法。
[0007]本实用新型另一个进一步的目的是要提高智能互动积木系统的游戏可靠性。
[0008]根据本实用新型的一个方面，提供了一种智能互动积木系统。该智能互动积木系统包括多块积木块，其中每块积木块包括至少一个布置于其表面内侧的近场通信模块，并且近场通信模块，配置成感测与其所在积木块相邻的积木块内设置的近场通信模块，以确定其所在积木块与相邻积木块的相对位置。
[0009]可选地，每块积木块还包括:积木块壳体，形成多面体结构，多面体的每个表面内侧布置有一个近场通信模块，并且积木块壳体限定出积木块容纳腔，以供布置近场通信模块在内的积木块电气部件。
[0010]可选地，积木块壳体形成正六面体结构，并且积木块壳体包括:积木块壳体主体，形成正六面体形状，并且积木块壳体主体具有顶部开口 ；积木块壳体上盖，罩扣在积木块壳体主体上，以封闭顶部开口，限定出积木块容纳腔。
[0011 ]可选地，积木块电气部件还包括:积木块显示模块，布置于积木块外壳上盖的表面上，以供输出游戏界面或设置界面。
[0012]可选地，积木块电气部件还包括:积木块触控模块，与积木块显示模块对应设置，配置成接受用户对积木块显示模块上显示界面的操作。
[0013]可选地，积木块电气部件还包括:运动检测模块，配置成检测所在积木块的运动状
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[0014]可选地，运动检测模块包括:加速度传感器，配置成测量积木块的运动加速度，以确定计算出积木块相对于水平面的运动状态；以及陀螺仪，配置成测量积木块的空间姿态。
[0015]可选地，积木块电气部件还包括:积木块无线传输模块，配置成组建分布式信息传送网络，以在多块积木块之间传递信息。
[0016]可选地，积木块电气部件还包括:扬声器，配置成向用户提供积木块的声音信号；以及震动器，配置成向用户提供积木块的振动反馈信号。
[0017]可选地，上述智能互动积木系统还包括:底座，用于收纳多块积木块，其包括底座壳体，底座壳体限定有用于布置底座电气部件的底座容纳腔，底座电气部件包括无线充电发射电路;并且积木块电气部件还包括:电池，配置成提供积木电气部件的工作电源；以及无线充电接收电路，在积木块放置于底座上时，无线充电接收电路配置成耦合无线充电发射电路发射的电磁波能量并转换为电能，以向电池充电。
[0018]本实用新型的智能互动积木系统，利用布置于积木块表面内侧的近场通信模块，感应其他积木块的近场通信模块，可以得到积木块之间的相对位置关系，并进一步得到积木块被拼出的空间姿态。利用无线通信手段，自动智能地确定积木块的游戏状态，可靠性好，避免了因电气接口不灵敏导致的功能失效。
[0019]进一步地，本实用新型的智能互动积木系统，互动性强，既可以作为玩具，也可以作为教具使用，对于儿童的智力开发具有进一步的促进作用，游戏模式以及控制方式符合儿童的认知水平，有利于儿童上手游戏。
[0020]根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。
【附图说明】
[0021]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中:
[0022]图1是根据本实用新型一个实施例的智能互动积木系统的示意框图；
[0023]图2是根据本实用新型一个实施例的智能互动积木系统中积木块的结构示意图；
[0024]图3是根据本实用新型一个实施例的智能互动积木系统中积木块的电路原理框图；
[0025]图4是根据本实用新型另一实施例的智能互动积木系统的示意性结构图；
[0026]图5是根据本实用新型一个实施例的智能互动积木系统中底座的示意性结构图；
[0027]图6是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统中无线充电发射电路的电路结构框图；
[0028]图7是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统中无线充电接收电路的电路结构框图；
[0029]图8是根据本实用新型一个实施例的智能互动积木系统中底座通信控制电路的电路结构框图；
[0030]图9是根据本实用新型一个实施例的智能互动积木系统的控制方法示意图；以及
[0031]图10是根据本实用新型一个实施例的智能互动积木系统的菜单操作手势的示意图。
【具体实施方式】
[0032]本实施例首先提供了一种智能互动积木系统，图1是根据本实用新型一个实施例的智能互动积木系统10的示意框图。该智能互动积木系统10包括多块积木块100，每块积木块包括至少一个布置于其表面内侧的近场通信模块。近场通信模块，配置成感测与其所在积木块相邻的积木块内设置的近场通信模块，以确定其所在积木块与相邻积木块的相对位置。
[0033]近场通信模块179工作在点对点模式下，用于和相邻的积木块交换身份编码信息。在每块积木块100中，积木块100的每个表面内侧可以均设置有近场通信模块179，每个近场通信模块179在智能互动积木系统10中均具有唯一的身份编码，从而通过近场通信模块179的感应结果，就可以判断其所在积木块的某一面相邻的积木块的身份信息，并确定出积木块100之间的相对位置，并进一步可获得智能互动积木系统10整体的空间姿态。本实施例的智能互动积木系统10利用了近场通信(Near Field Communicat1n，简称NFC)的点对点模式(P2P mode)，能够在在几厘米范围内的实现身份编码信息的传输，实现了对相邻积木块100的感测。
[0034]图2是根据本实用新型一个实施例的智能互动积木系统1中积木块100的结构示意图，图2示出了包含六面体的积木块100，在实现本实施例的智能互动积木系统1时，积木块100可以根据游戏方式配置形状和数量，例如将积木块100配置为长方体、圆柱体、球体或者其他形状，在一套智能互动积木系统10中，可以同时配置多种形状相同或者不同的积木块100。积木块100的数量可以设置为2个以上。本实施例的智能互动积木系统10实现各种形状以及各种数量的积木块100的游戏。
[0035]积木块100可以为由M个面组成的多面体，M的数量大于或者等于4，其中一个面或者多个面可以带有积木块显示模块120。每块积木块还包括:积木块壳体，形成多面体结构，多面体的每个表面内侧布置有一个近场通信模块，并且积木块壳体限定出积木块容纳腔，以供布置近场通信模块在内的积木块电气部件。
[0036]本实施例中以正六面体为例进行介绍，其余形状的积木块100的功能和结构类似，正方体积木块的六个面中，一个面可以具有显示功能。积木块壳体190可以包括:积木块壳体主体160和积木块壳体上盖110，限定出积木块100的容纳腔，该积木块100的容纳腔用于容纳积木块100的电气部件，包括积木块电路板130，电池140等。
[0037]在积木块壳体190为六面体结构时，积木块壳体主体160形成正六面体形状，并且积木块壳体主体160具有顶部开口 ；积木块壳体上盖110罩扣在积木块壳体主体160上，以封闭顶部开口。
[0038]积木块壳体190的至少一个面上布置有积木块显示模块120，例如积木块显示模块120可以布置于积木块外壳上盖110形成的表面上，以供输出界面或图案，为用户提供游戏界面等信息。
[0039]积木块电路板130上用于布置积木块100的电气部件，实现控制、信息处理以及显示驱动等功能。电池140配置成向积木块显示模块120以及积木块电路板130供电，并可由无线充电接收电路150充电。
[0040]无线充电接收电路150以及电池140均设置为板状，平行于积木块壳体190的平面表面叠放于积木块容纳腔内，以提高结构的紧凑型，减小占用的体积。
[0041 ]图3是根据本实用新型一个实施例的智能互动积木系统1中积木块100的电路原理框图，积木块通信控制电路170—般性地可以包括积木块主控制器171、积木块存储器172、积木块显示模块120、积木块触控模块174、扬声器175、震动器176、加速度传感器177、陀螺仪178、近场通信模块179、积木块无线传输模块181、电池140，无线充电接收电路150。以上电气部件可以积木块100需要实现的功能灵活进行配置，在一些可选实施例中，可以选择性地配置以上电气部件的部分或全部。
[0042]积木块主控制器171是积木块100的核心部件，用于对其他部件的数据进行处理，例如对各传感器的测量数据或者传输进行获取，进行相关计算后，控制扬声器175、震动器176、积木块显示模块120输出对应的信号，实现积木块100的游戏功能。
[0043]积木块存储器172可以包括随机存储器和非易失性存储器，分别用于存取积木块100的游戏数据以及积木块主控制器171的运行程序。
[0044]积木块显示模块120可以配置成输出积木块主控制器171输出的各种界面、图像、
字符等互动内容。
[0045]积木块触控模块174可以选择性地与积木块显示模块120配套设置，为用户提供对积木块显示模块120的操作。例如每个积木块显示模块120匹配设置对应的积木块触控模块174，以接收用于对界面图像的点击、拖拽、滑动等操作。
[0046]扬声器175和震动器176分别用于播放音乐和音效以及提供震动效果，为用户提供各种感官的反馈。具体地，扬声器175可以配置成向用户提供积木块的声音信号；以及震动器176可以配置成向用户提供积木块的振动反馈信号。
[0047]加速度传感器177和陀螺仪178构成积木块100的运动检测模块，以用于获得积木块100的运动状态。具体地，
[0048]加速度传感器177可以配置成测量积木块的运动加速度，以确定计算出积木块相对于水平面的运动状态；以及陀螺仪178配置成测量积木块的空间姿态。
[0049]加速度传感器177可以通过测量由于重力引起的加速度，计算出积木块100相对于水平面的倾斜角度，从而通过分析动态加速度，确定出积木块100的移动方式。陀螺仪178可以测量确定积木块100的水平、垂直、俯仰、和角速度的空间姿态参数。利用加速度传感器177和陀螺仪178可以测量得出积木块100的各种运动状态。
[0050]积木块无线传输模块181用于组建分布式网络，便于在积木块100之间或者与底座200进行传递数据，完成游戏功能以及程序数据的更新。积木块无线传输模块181可以采用Zigbee、蓝牙等方式进行数据传输，例如传输相对位置数据、并实现程序的更新等功能。[0051 ]本实施例的智能互动积木系统10还可以设置有底座200，该底座200—方面作为积木块100的容纳装置，用于放置积木块100，另一方面还可以向积木块100提供充电电源，为积木块100中内置的电池140充电。[0052 ]图4是根据本实用新型另一实施例的智能互动积木系统1的示意性结构图。图4中示出了积木块100放置于底座200的状态。底座200用于收纳积木块100，其包括底座壳体，底座壳体限定有用于布置底座电气部件的底座容纳腔，底座电气部件包括无线充电发射电路和通?目控制电路。
[0053]图5是根据本实用新型一个实施例的智能互动积木系统10中底座200的示意性结构图，底座200—般性地可以包括底座上盖210、底座电路板220、底座下盖230。底座上盖210、底座电路板220、底座下盖230依次叠放，形成板状。
[0054]底座上盖210的上表面形成有凹槽211，该凹槽211与积木块100的一个表面形状相适配，以容纳积木块100，避免积木块100随手放置导致的丢失损坏。凹槽211的数量可以大于或者等于积木块100的数量。
[0055]底座下盖230具有凹形结构，与底座上盖210扣合后，形成有用于布置底座电气部件的容纳腔。底座的电气部件可以布置在一块或多块印刷电路板上，并通过电气接口连接外部电源。
[0056]底座电路板220布置于底座200内部，其上布置有无线充电发射电路和底座通信控制电路。其中无线充电发射电路用于对积木块100进行充电;通信控制电路用于建立积木块100与移动终端(或者个人计算机等智能终端)之间通信链路，实现软件升级和游戏内容更新。
[0057]图6是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统10中无线充电发射电路的电路结构框图，底座200的无线充电发射电路一般性地可以包括:电源适配器241、逆变控制器244、发射耦合线圈243、逆变器242。底座200的无线充电发射电路可以采用电磁感应式的非接触充电方式对积木块100充电，避免在积木块100表面设置电气接口。
[0058]电源适配器241可配置成对外部接入的工频交流电进行整流滤波，转换为预设电压的直流电源。例如将220V、50Hz的交流电转换为5V或12V的直流电源。
[0059]逆变器242与电源适配器241的输出端相连，并可配置成将电源适配器241输出的直流电逆变为预设频率的交流电，以供发射耦合线圈243耦合能量。
[0060]发射耦合线圈243与逆变器242的输出端相连，并可配置成将交流电的电能耦合为特定频率电磁波的电磁能，以向外传送。通过电磁场进行传导的电磁能，可供积木块100内的接收耦合线圈耦合以向电池140充电。
[0061 ]积木块200相应设置无线充电接收电路150，与底座100的无线充电发射电路配合，实现非接触式充电。图7是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统10中无线充电接收电路150的电路结构框图，无线充电接收电路150包括:接收耦合线圈151以及整流模块152。
[0062]接收耦合线圈151，配置成在积木块100放置于底座200上时，接收发射耦合线圈243发射的电磁能，并转换为电能。整流模块152与接收耦合线圈151的输出端相连，并配置成将接收耦合线圈151转换的电能转换为向电池140提供的形式。从而使得积木块100放置于底座200上时，自动实现对其电池140进行充电。通过非接触式的无线充电，避免了使用传统充电方式导致的使用不便以及因设置充电接口导致的积木块外壳190整体性下降的问题，提高了充电的便利性和可靠性，便于延长积木块续航时间。使得电池140可靠地提供积木电气部。
[0063]图8是根据本实用新型一个实施例的智能互动积木系统10中底座通信控制电路的电路结构框图，底座通信控制电路一般性地可以包括:底座主控制器255、底座存储器252、底座显示模块253、底座无线通信模块256、通用串行总线接口 252、网络通信模块254。
[0064]底座主控制器255是底座200的通信控制电路的核心，用于对其他部件的数据进行处理，并相应提供控制指令。
[0065]底座存储器252用于存储程序，并且还可以保存游戏程序以及游戏数据。
[0066]底座显示模块253可配置成输出底座200的工作状态，例如提供数据的传输状态、程序的更新状态等，实现人机交互。
[0067]底座无线通信模块256用于建立与积木块100之间的数据连接，可以用于更新积木块100的游戏程序和游戏进度。
[0068]通用串行总线接口 252可以配置成通过通用串行总线方式与外部设备进行连接，例如进行数据程序的拷贝和传输。
[0069]网络通信模块254提供了另一种与外部设备的数据传输方式，例如通过网络接口进行数据程序的拷贝和传输。
[0070]本实施例的智能互动积木系统10，利用近场通信模块179确定与相邻积木块100的相对位置。在进行游戏时，多块积木块100可以预先确定出的一个主控积木块和至少一个受控积木块。其中主控积木块，配置成获取自身以及受控积木块分别确定出的相对位置，以根据确定出的相对位置确定多块积木块100拼接的空间姿态；以及将空间姿态与运行中的游戏模式的游戏进度进行匹配，根据匹配出游戏进度生成游戏响应指令，分别驱动主控积木块以及受控积木块执行对应的游戏响应指令，以向使用智能互动积木系统10的用户输出游戏反馈信号。也就是，在进行游戏时，主控积木块作为整个游戏数据的处理核心，对其他受控积木块进行协调工作，完成游戏功能。
[0071 ]以下结合智能互动积木系统10的控制方法，对上述实施例的智能互动积木系统10的使用过程进一步进行说明，该控制方法可用于完成智能互动积木系统10的游戏功能。图9是根据本实用新型一个实施例的智能互动积木系统10的控制方法示意图。该控制方法包括以下步骤:
[0072]步骤S902，从多块积木块100中确定出一个主控积木块和至少一个受控积木块；
[0073]步骤S904，由主控积木块获取由主控积木块以及受控积木块分别确定出的相对位置，以根据确定出的相对位置确定多块积木块100拼接的空间姿态；
[0074]步骤S906，将空间姿态与运行中的游戏模式的游戏进度进行匹配；
[0075]步骤S908，根据匹配出游戏进度生成游戏响应指令，分别驱动主控积木块以及受控积木块执行对应的游戏响应指令，以向使用智能互动积木系统10的用户输出游戏反馈信号。
[0076]步骤S902确定出一个主控积木块的步骤可以包括:利用置于积木块100中的运动检测模块检测所在积木块的运动状态;将处于动态的积木块确定为主控积木块，由主控积木块向其他积木块发送唤醒指令，并将响应唤醒指令的积木块作为受控积木块。其中将处于动态的积木块确定为主控积木块的步骤可以包括:由处于动态的积木块向此前的主控积木块发送主控变更查询指令，以根据主控变更查询指令的查询响应信息确定是否允许变更主控积木块;在允许变更主控积木块的情况下，使处于动态的积木块变更为运行于主控积木块运行模式，并建立用于保存受控积木块的相对位置的状态寄存器。
[0077]积木块100在长期未工作或者放置于底座200后，进入休眠状态，在休眠状态下积木块100进入低功耗状态，仅允许部分部件工作，例如使运动检测模块、积木块主控制器171、积木块存储器172保持工作，其他部件进入休眠。同时底座200对积木块100进行充电。
[0078]当需要启动积木块100时，只需要拿起任何一块积木块100，并将其多次摇晃，该积木块100通过加速度传感器177检测到该晃动以后，将首先将自身的外围模块唤醒，并通过无线通信模块向其余积木块发送唤醒指令，其余积木块收到唤醒指令后，将外围模块唤醒。所有积木块100均处于运行状态，启动完成。
[0079]为了协调多个积木块100协同运行，其中一块积木块作为主控积木块，其余积木块作为受控积木块。主控积木块的主要作用是:定期询问并获取受控积木块的运行状态，并将所有积木块100的状态保存在相应的状态寄存器中，同时对整个智能互动积木系统10的数据进行计算和判断，当确定智能互动积木系统10的空间姿态满足预设的游戏进度的匹配条件时，控制自身以及受控积木块输出游戏反馈信号，例如使积木块显示模块120输出对应的界面，扬声器175发出对应的声音，震动器176发出震动。主控积木块还可以响应受控积木块的各种数据请求，并向受控积木块返回各种控制命令。另外主控积木块还作为与用户的交互接口，显示操作菜单选项供用户选择使用。
[0080]受控积木块主要用于接收主控积木块的各项指令，按照这些指令执行相应操作，并响应主控积木块的状态查询指令，在自身的运动状态或者相对位置发生变化时，及时向主控积木块报告。而且受控积木块的运行模式需要变化时，需要先向主控积木块发出请求，在主控积木块通过请求后才可进行变更。
[0081 ]本实施例的智能互动积木系统10的积木块100，采用分布式的组网策略，每块积木块的硬件性能均相同，具有唯一的身份编码，因此每块积木块100都可以作为主控积木块，也可以作为受控积木块。
[0082]—种可选的确定主控积木块的方式为:第一块被拿起并多次摇晃的积木块100就作为主控积木块，其在唤醒其他积木块后，发送主控积木块变更命令信息并附上自己的身份编码，告知其余积木块其为主控积木块，其余积木块将该身份编码存放至主控身份编码寄存器;主控身份编码寄存器用于存储主控积木块的身份编码，以供向其传输相对位置信息。
[0083]主控积木块变更只在积木块100被拿起时进行，当任意一块积木块100被拿起时，其积木块主控制器171可以通过加速度传感器177和陀螺仪178感测被拿起，这块积木块首先判断自己是否是主控积木块，如果是，则不做任何操作，继续作为主控积木块运行，如果否，则向主控积木块发送主控积木块变更请求并附上自己的身份编码。当前的主控积木块收到该请求后，首先判断自身是否也处于拿起状态，若自身也处于拿起状态，则拒绝该请求，若自身处于静止状态，则通过该请求，发送命令修改自身和其他积木块的主控身份编码寄存器。
[0084]当同时有多块积木块100被拿起时，则可能同时有多条主控积木块变更请求后被发出，为避免造成冲突，主控积木块在接收到第一条主控积木块变更请求后在预设的第一预设时间内不再响应主控积木块变更请求，由此保证第一条主控积木块变更请求有效，其余则无效。
[0085]也就是说，在将处于动态的积木块确定为主控积木块的步骤之后:在主控积木块维持静止状态超过第一预设时间后，允许变更主控积木块；以及接收到主控变更查询指令后，反馈查询响应信息，并变更为运行于受控积木块运行模式。
[0086]步骤S904的一种可选执行流程为:由主控积木块的近场通信模块179感测与其相邻的被控积木块的近场通信模块179，得出主控积木块的相对位置；由主控积木块定时向受控积木块发送位置查询指令，并将受控积木块响应于位置查询指令的相对位置保存于状态寄存器中。
[0087]积木块100建立或解除相邻关系的过程可以为:当两个积木块100靠近时，两块积木块100建立起相邻关系，当两块积木块100远离时，则解除相邻关系。具体实现方式是由积木块主控制器171控制近场通信模块179定期检测周边，如果发现发射信号范围内有另一个近场通信模块179，则建立点对点连接，询问对方的身份编码信息，并将该信息保存到相邻身份编码寄存器中，同时，向主控积木块发送状态更新信息，说明两块积木块100已经建立起相邻关系。
[0088]类似地，如果积木块主控制器171控制近场通信模块179定期检测周边时，发现之前建立起相邻关系的其他积木块已经无回应，则说明该积木块已经远离，则清除相邻身份编码寄存器，并同时向主控积木块发送状态更新信息，说明两块积木块100已经解除相邻关系。
[0089]积木块100在通过主控积木块仲裁方法确定出主控积木块之后，到下一个新的主控积木块产生之前，这一段时间内的运行方法。由于这部分时间占据了积木块运行的大部分时间，也就是积木块100的游戏运行方式。
[0090]主控积木块在运行时首先进行初始化:如果该积木块是唤醒后第一个建立的主控积木块，则向所有积木块发出状态查询命令，并在自身的存储器内开辟新的状态寄存器，用于保存所有积木块的状态信息。如果该积木块不是第一个建立的主控积木块，则由向上一个主控积木块将当前所有积木块的状态信息和系统的运行状态发送至该积木块。然后，向所有积木块发送状态查询命令，并接收各积木块返回的状态更新信息，在完成初始化后，依次完成以下流程:
[0091]查询状态，向受控积木块发送状态查询指令，检测自身当前状态;保存所有积木的状态信息；分析所有积木块100的当前状态并进行互动响应，步骤接收并响应请求命令。以上积木块100的当前状态包括积木块100的相对位置，游戏程序执行情况等，从而根据各积木块100的状态和当前的游戏方式判断游戏的进度，并根据运算结果命令所有积木块100做出响应。
[0092]主控积木块还可以查询请求队列中是否有受控积木块发送来的请求，并处理相关请求。如果请求队列中有主控积木块变更请求，则向所有积木块100发送主控积木块变更命令，并向新的主控积木块传输当前所有的积木块状态和系统运行状态，然后该积木块就转换为受控积木块继续运行，如果请求队列中没有主控积木块变更请求，则处理完所有请求后重新向受控积木块发送状态查询指令。
[0093]受控积木块的工作流程为:检测状态:主控制器控制各传感器模块检测当前积木块状态，并将状态信息保存至自己的状态寄存器中。提出请求:判断在当前积木块状态的变化情况下，是否有必要提出主控积木块变更或休眠请求，若有必要，则向主控积木块发出请求。响应查询:收到主控积木块发出的状态查询命令后，将状态信息发送至主控积木块。
[0094]另外，在主控积木块维持静止状态超过第二预设时间后，向受控积木块发送休眠指令，以使受控积木块进入休眠状态，第二预设时间长于第一预设时间；在接收到所有受控积木块的进入休眠状态的休眠反馈信息后，主控积木块进入休眠状态。
[0095]休眠过程是指在使用完毕后让积木块100自动进入休眠状态的流程积木块进入休眠状态的模式有两种，第一种为:当主控积木块检测到自己处于静止状态时间已经超过设定的第二预设时间，则发出休眠指令给其余积木块，同时自己也进入休眠状态。第二种为:当积木块检测到自己被放入底座200时，首先判断自己是否是主控积木块，如果是，则不进行任何操作，如果否，则向主控积木块发送休眠请求，主控积木块收到请求后，更新该积木块的状态寄存器，然后向该积木块发送休眠命令，该积木块进入休眠状态。
[0096]通过优化休眠以及唤醒的过程，可以进一步延长积木块100的续航时间，满足用户长时间游戏的要求。
[0097]主控积木块可以确定运行中的游戏模式，并读取游戏模式中预置的多块游戏进度及其对应的积木块拼接姿态信息；将空间姿态与积木块拼接姿态信息进行比较，以确定出与空间姿态对应的游戏进度。
[0098]在主控积木块确定运行中的游戏模式的步骤之前还可以包括:利用主控积木块的显示屏输出游戏模式选择界面;接收用户对游戏模式选择界面的操作指令，并根据操作指令确定对应的游戏模式;运行游戏模式的游戏指令。
[0099]其中接收用户对游戏模式选择界面的操作指令的步骤可以为:利用置于主控积木块中的运动检测模块检测所在积木块的运动状态;在运动状态符合预设的选择操作时，执行选择操作对应的操作指令。
[0100]对积木块100(特别是主控积木块)操作方法具体包括选择、确认、返回、随机更换、建立和解除相邻关系等，具体可以包括:
[0101 ] 选择:通过将积木块100向一侧倾斜来实现选项的切换，方向可以向左、向右、向上或向下。具体实现方式是由主控制器通过陀螺仪178检测积木块100的姿态，如果出现一定的倾斜角度，则控制显示模块显示不同的选项。
[0102 ]确认:通过点击积木块100上的触摸控制模块来实现选项的选定。具体实现方式是由主控制器通过触摸控制模块检测用户的点击操作，当检测到该操作时，则选定显示模块显示的当前选项。
[0103]返回:通过将积木块100拿在手中，快速挥动一定距离，然后突然停止来实现返回的操作，类似于做一个甩动的动作。具体实现方式是通过积木块100主控制器控制加速度传感器177来检测，如果其加速度大于指定阈值，则控制积木块100退出当前运行的应用或者返回上一层菜单。
[0104]随机更换:通过将积木块100摇晃来实现积木块100显示模块上显示内容的切换。具体实现方式是由积木块主控制器171通过加速度传感器177检测积木块100的运动状态，当检测到符合规律的左右摇晃时，则随机切换显示模块上的显示内容。
[0105]图10是根据本实用新型一个实施例的智能互动积木系统10的菜单操作手势的示意图，当积木块100开始运行时，可以通过菜单来选择所需要的应用，用户只需要将积木块100左右或前后倾斜，即可实现菜单的切换。轻点积木块100正面，即可进入所选的菜单。如果需要返回上一层菜单或退出当前应用，则只需要将积木块100甩动一下即可。以上手势动作可以根据具体应用环境进行灵活配置，上述介绍仅为举例说明，并非对本实施例的限定。
[0106]以下结合集中具体的游戏模式对上述实施例的智能互动积木系统10进行进一步介绍。
[0107]游戏一:互动故事。
[0108]积木块100通过语音讲述故事，同时每块积木块100显示一定的场景、道具或人物。随着故事剧情的发展，用户按照语音的提示，倾斜或晃动指定的积木块100，或者将多个积木块100靠近，让其产生相互作用。这样让用户在故事的讲述中产生代入感，取得更好的娱乐和互动效果。
[0109]游戏二:积木块拼图。
[0110]每块积木块100显示拼图的其中一个部分，将积木块100按照一定顺序和结构放置时，由于积木块100之间可以建立起相邻关系，因此积木块100可以自动判断拼图的正确性，当正确完成拼图后，积木块100可以通过播放动画、音乐和震动来给予用户鼓励。
[0111]游戏三:算术运算。
[0112]积木块100在运行算术运算应用时，最少需要两块积木块100，至多可以使用4块积木块100。用户需要通过倾斜积木块100选择数字或者算式，然后将积木块100按照顺序排列在一起，由积木块100自动判断排列的算式是否正确，如果正确则播放鼓励的话语或掌声，如果错误，则用震动进行提示。
[0113]游戏四:智力问答。
[0114]在该应用中，用户拿起一块积木块100，这块积木块100通过显示或语音向用户提出问题，其余3块积木块100则显示不同的选项。用户需要根据问题拿积木块100与其中一块显示选项的积木块100碰在一起，如果选项正确，则播放鼓励的话语或掌声，如果错误，则用震动进行提示。回答完一道问题后，将手中的积木块100摇晃，则自动进入下一道问题。
[0115]游戏五:智力火车。
[0116]两个积木块100分别显示起点站和终点站，其余每块积木块100显示一小节轨道，轨道可以是直线的，也可以是弯曲的，用户需要将所有积木块100拼接到一起，让所有积木块100上的轨道连接成一条完整的轨道，从起点站一直通到终点站。积木块100将自动判断路径的正确性，一旦路径正确，将显示一列小火车从起点站开往终点站，并伴随音效和音乐。
[0117]通过以上游戏模式可以看出，积木块100的表面图案可以变化，互动性强，既可以作为玩具，也可以作为教具使用，对于儿童的智力开发具有进一步的促进作用。积木块100采用近场通信方式可进行相互感知，自动建立积木块100之间的关联性，使积木块100的玩法进一步得到扩展，使用非常灵活。而且积木块100通过无线通信建立了分布式的控制网络，拿起任何一个积木块100即可控制所有的功能，使得积木块100的操作方式非常人性化。积木块100可通过加速度传感和陀螺仪178对自身状态进行检测，使用户可以通过动作和简单的手势对积木块100进行控制，使用非常简单，而且具有趣味性，非常有利于儿童上手。积木块100支持无线充电和自动休眠功能，延长了积木块100的续航时间，也使积木块100的操作门滥进一步降低，适合儿童使用。
[0118]本实施例的智能互动积木系统10，利用布置于积木块表面内侧的近场通信模块，感应其他积木块的近场通信模块，可以得到积木块之间的相对位置关系，并进一步得到积木块被拼出的空间姿态。利用无线通信手段，自动智能地确定积木块的游戏状态，可靠性好。另外在积木块放置在底座上时，可以实现非接触式的无线充电，避免了使用传统充电方式导致的使用不便以及因设置充电接口导致的积木块外壳整体性下降的问题，提高了充电的便利性和可靠性，便于延长积木块续航时间。并且丰富了积木系统的可玩性，为实现不同的游戏模式提供了基础，提高了用户的游戏兴趣，满足了儿童或其他用户群体的游戏需求。
[0119]至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多块示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
【主权项】
1.一种智能互动积木系统，其特征在于包括多块积木块，其中 每块所述积木块包括至少一个布置于其表面内侧的近场通信模块，并且所述近场通信模块，配置成感测与其所在积木块相邻的积木块内设置的近场通信模块，以确定其所在积木块与相邻积木块的相对位置。2.根据权利要求1所述的智能互动积木系统，其特征在于每块所述积木块还包括: 积木块壳体，形成多面体结构，所述多面体的每个表面内侧布置有一个所述近场通信丰旲块，并且 所述积木块壳体限定出积木块容纳腔，以供布置所述近场通信模块在内的积木块电气部件。3.根据权利要求2所述的智能互动积木系统，其特征在于所述积木块壳体形成正六面体结构，并且所述积木块壳体包括: 积木块壳体主体，形成所述正六面体形状，并且所述积木块壳体主体具有顶部开口 ； 积木块壳体上盖，罩扣在所述积木块壳体主体上，以封闭所述顶部开口，限定出所述积木块容纳腔。4.根据权利要求3所述的智能互动积木系统，其特征在于所述积木块电气部件还包括: 积木块显示模块，布置于积木块外壳上盖的表面上，以供输出游戏界面或设置界面。5.根据权利要求4所述的智能互动积木系统，其特征在于所述积木块电气部件还包括: 积木块触控模块，与积木块显示模块对应设置，配置成接受用户对所述积木块显示模块上显示界面的操作。6.根据权利要求2所述的智能互动积木系统，其特征在于所述积木块电气部件还包括: 运动检测模块，配置成检测所在积木块的运动状态。7.根据权利要求6所述的智能互动积木系统，其特征在于所述运动检测模块包括: 加速度传感器，配置成测量所述积木块的运动加速度，以确定计算出所述积木块相对于水平面的运动状态；以及 陀螺仪，配置成测量积木块的空间姿态。8.根据权利要求2所述的智能互动积木系统，其特征在于所述积木块电气部件还包括: 积木块无线传输模块，配置成组建分布式信息传送网络，以在所述多块积木块之间传递信息。9.根据权利要求2所述的智能互动积木系统，其特征在于所述积木块电气部件还包括: 扬声器，配置成向用户提供所述积木块的声音信号；以及 震动器，配置成向用户提供所述积木块的振动反馈信号。10.根据权利要求2至9中任一项所述的智能互动积木系统，其特征在于还包括: 底座，用于收纳所述多块积木块，其包括底座壳体，所述底座壳体限定有用于布置底座电气部件的底座容纳腔，所述底座电气部件包括无线充电发射电路;并且积木块电气部件还包括: 电池，配置成提供所述积木电气部件的工作电源；以及 无线充电接收电路，在所述积木块放置于所述底座上时，所述无线充电接收电路配置成耦合所述无线充电发射电路发射的电磁波能量并转换为电能，以向所述电池充电。
【文档编号】A63H33/26GK205461019SQ201620106531
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】吴大明, 黄汪
【申请人】安徽小木文化科技有限公司