無線充電智能互動積木系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種無線充電智能互動積木系統(tǒng)。該無線充電智能互動積木系統(tǒng)包括：底座和多個積木塊，其中，底座，用于收納多個積木塊，其包括底座殼體，底座殼體限定有用于布置底座電氣部件的底座容納腔，底座電氣部件包括無線充電發(fā)射電路；以及每個積木塊包括積木塊殼體，積木塊殼體限定有用于布置積木塊電氣部件的積木塊容納腔，積木塊電氣部件包括無線充電接收電路以及電池，并且在積木塊放置于底座上時，無線充電接收電路配置成耦合無線充電發(fā)射電路發(fā)射的電磁波能量并轉換為電能，以向電池供電。通過采用實現(xiàn)非接觸式的無線充電，避免了使用傳統(tǒng)充電方式導致的使用不便，提高了充電的便利性和可靠性，便于延長積木塊續(xù)航時間。
【專利說明】
無線充電智能互動積木系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及智能玩具，特別是涉及無線充電智能互動積木系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]積木塊是一種非常好的益智玩具，可以有效訓練兒童的手眼協(xié)調能力，以及對顏色、形狀、字母、數(shù)字等的識別能力。通過對積木塊的不同排列組合，有利于發(fā)揮兒童自己的想象力，可以進一步開發(fā)兒童的智力和創(chuàng)造力。
[0003]傳統(tǒng)積木塊的種類繁多，形狀各異，其玩法共同點在于:兒童按照圖紙或自己的想象將多塊積木塊組合在一起，完成一個造型后，獲得成功的滿足感。而傳統(tǒng)積木塊的缺陷主要在于:(I)積木塊的玩法受制于本身的形狀和圖案，排列組合的種類是有限的，因此，兒童使用積木塊的時間一長，容易失去興趣；(2)在使用過程中，兒童對積木塊是單向輸出的，無法從積木塊玩具中得到信息反饋，缺乏與兒童的情感交流。
[0004]現(xiàn)有技術中出現(xiàn)了一些針對傳動積木塊的創(chuàng)新嘗試，例如在積木塊內設置電氣部件，利用圖像顯不、聲首播放等方式提尚積木的互動性，提尚兒童的游戲興趣，然而，積木塊電氣部件的供電問題成為了制約這類智能積木塊發(fā)展的重要因素，一方面，充電接口影響了積木外觀的整體性，另一方面積木塊充電接口的接口復雜，經常插拔導致連接可靠性降低。
【實用新型內容】
[0005]鑒于上述問題，提出了本實用新型以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的無線充電智能互動積木系統(tǒng)。
[0006]本實用新型的一個目的是要提高充電的便利性和可靠性。
[0007]本實用新型一個進一步的目的是要提高積木塊外觀的整體性。
[0008]根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種無線充電智能互動積木系統(tǒng)。該無線充電智能互動積木系統(tǒng)包括底座和多個積木塊，其中，底座，用于收納多個積木塊，其包括底座殼體，底座殼體限定有用于布置底座電氣部件的底座容納腔，底座電氣部件包括無線充電發(fā)射電路；以及每個積木塊包括積木塊殼體，積木塊殼體限定有用于布置積木塊電氣部件的積木塊容納腔，積木塊電氣部件包括無線充電接收電路以及電池，并且在積木塊放置于底座上時，無線充電接收電路配置成耦合無線充電發(fā)射電路發(fā)射的電磁波能量并轉換為電能，以向電池供電。
[0009]可選地，無線充電發(fā)射電路包括:電源適配器，配置成對外部接入的工頻交流電進行整流濾波，轉換為預設電壓的直流電源;逆變器，與電源適配器的輸出端相連，并配置成將電源適配器輸出的直流電逆變?yōu)轭A設頻率的交流電；發(fā)射耦合線圈，與逆變器的輸出端相連，并配置成將交流電的電能耦合為特定頻率電磁波的電磁能，以向外傳送。
[0010]可選地，無線充電接收電路包括:接收耦合線圈，配置成在積木塊放置于底座上時，接收發(fā)射耦合線圈發(fā)射的電磁能，并轉換為電能；以及整流模塊，與接收耦合線圈的輸出端相連，并配置成將接收耦合線圈轉換的電能轉換為向電池提供的形式。
[0011 ] 可選地，底座殼體包括:底座下蓋，具有凹形結構，底座上蓋，罩扣在底座下蓋上，以與底座下蓋形成底座容納腔。
[0012]可選地，底座上蓋的上表面形成有多個凹槽，凹槽的數(shù)量與積木塊的數(shù)量一致，并且每個凹槽的形狀與一個積木塊的某一外表面形狀相匹配，以使積木塊容裝于對應的凹槽內。
[0013]可選地，底座電氣部件布置于底座電路板上，底座電路板布置于底座容納腔內，以使得底座上蓋、底座電路板、底座下蓋依次疊放，整體形成板狀。
[0014]可選地，積木塊殼體形成多面體結構，其中至少一個面為平面，以供放置于底座上。
[0015]可選地，積木塊殼體形成正六面體結構，并且積木塊殼體包括:積木塊殼體主體，形成正六面體形狀，并且積木塊殼體主體具有頂部開口 ；積木塊殼體上蓋，罩扣在積木塊殼體主體上，以封閉頂部開口，限定出積木塊容納腔。
[0016]可選地，無線充電接收電路以及電池均設置為板狀，平行于積木塊殼體的平面表面疊放于積木塊容納腔內。
[0017]可選地，底座電氣部件還包括:底座通信控制電路，配置成接收來自于外部終端的更新數(shù)據(jù)，并向積木塊提供，以供積木塊進行更新;并且積木塊的電氣部件還包括:積木塊通信控制電路，配置成對游戲數(shù)據(jù)進行處理，以實現(xiàn)游戲功能。
[0018]本實用新型的無線充電智能互動積木系統(tǒng)，包括具有無線充電發(fā)射功能的底座以及具有無線充電接收功能的積木塊，在積木塊放置在底座上時，可以實現(xiàn)非接觸式的無線充電，避免了使用傳統(tǒng)充電方式導致的使用不便以及因設置充電接口導致的積木塊外殼整體性下降的問題，提高了充電的便利性和可靠性，便于延長積木塊續(xù)航時間。
[0019]進一步地，本實用新型的無線充電智能互動積木系統(tǒng)，通過優(yōu)化底殼和積木塊的構造，使得結構緊湊，避免了積木塊的丟失。
[0020]根據(jù)下文結合附圖對本實用新型具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本實用新型的上述以及其他目的、優(yōu)點和特征。
【附圖說明】
[0021]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本實用新型的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0022]圖1是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)的示意性結構圖；
[0023]圖2是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)的示意框圖；
[0024]圖3是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)中底座的示意性結構圖；
[0025]圖4是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)中無線充電發(fā)射電路的電路結構框圖；
[0026]圖5是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)中無線充電接收電路的電路結構框圖；
[0027]圖6是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)中積木塊的示意性結構圖；
[0028]圖7是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)中底座通信控制電路的電路結構框圖；
[0029]圖8是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)中積木塊的積木塊通信控制電路的電路結構框圖；
[0030]圖9是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)的控制方法示意圖；以及
[0031]圖10是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)的菜單操作手勢的示意圖。
【具體實施方式】
[0032]本實施例首先提供了一種智能互動積木系統(tǒng)，圖1是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)的示意性結構圖。該智能互動積木系統(tǒng)包括多塊積木塊100，在圖1中示出了包含四個正六面體的積木塊100，在實現(xiàn)本實施例的智能互動積木系統(tǒng)時，積木塊100可以根據(jù)游戲方式配置形狀和數(shù)量，例如將積木塊100配置為長方體、圓柱體、球體或者其他形狀，在一套智能互動積木系統(tǒng)中，可以同時配置多種形狀相同或者不同的積木塊100。積木塊100的數(shù)量可以設置為2個以上。本實施例的智能互動積木系統(tǒng)實現(xiàn)各種形狀以及各種數(shù)量的積木塊100的游戲。
[0033]本實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)還可以設置有底座200，該底座200—方面作為積木塊100的容納裝置，用于放置積木塊100，另一方面還可以向積木塊100提供充電電源，為積木塊100中內置的電池140充電。
[0034]圖2是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)的示意框圖，如圖所示，底座200，用于收納多個積木塊，其包括底座殼體260，底座殼體260限定有用于布置底座電氣部件的底座容納腔，底座電氣部件包括無線充電發(fā)射電路240。每個積木塊100包括積木塊殼體190，積木塊殼體190限定有用于布置積木塊電氣部件的積木塊容納腔，積木塊電氣部件包括無線充電接收電路150以及電池，并且在積木塊100放置于底座200上時，無線充電接收電路150配置成耦合無線充電發(fā)射電路240發(fā)射的電磁波能量并轉換為電能，以向電池140供電。
[0035]圖3是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)中底座200的示意性結構圖。如圖所示，底座殼體260包括:底座下蓋230以及底座上蓋210。
[0036]底座下蓋230具有凹形結構，類似于盤狀結構。底座上蓋210罩扣在底座下蓋230上，以與底座下蓋230形成底座容納腔。底座上蓋210的上表面形成有多個凹槽211，凹槽211的數(shù)量與積木塊100的數(shù)量可以一致，凹槽211的數(shù)量也可以大于或者等于積木塊100的數(shù)量。并且每個凹槽211的形狀與一個積木塊100的某一外表面形狀相匹配，以使積木塊100容裝于對應的凹槽211內。避免積木塊100隨手放置導致的丟失損壞。凹槽211的數(shù)量可以大于或者等于積木塊100的數(shù)量。
[0037]底座電氣部件可以布置于底座電路板220上，底座電路板220布置于底座容納腔內，并平行于底座下蓋230的平面設置，以使得底座上蓋210、底座電路板220、底座下蓋230依次疊放，整體形成板狀。底座下蓋230上可以設置有電氣接口，以與外部電源或者外部終端設備連接。
[0038]底座電路板220布置于底座200內部，其上布置有無線充電發(fā)射電路240和底座通信控制電路250。無線充電發(fā)射電路240用于對積木塊100進行充電；底座通信控制電路250用于建立積木塊100與移動終端(或者個人計算機等智能終端)之間通信鏈路，接收來自于外部終端的更新數(shù)據(jù)，并向積木塊100提供，以供積木塊100實現(xiàn)軟件升級和游戲內容更新。
[0039]圖4是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)中無線充電發(fā)射電路240的電路結構框圖，底座200的無線充電發(fā)射電路240—般性地可以包括:電源適配器241、逆變控制器244、發(fā)射耦合線圈243、逆變器242。底座200的無線充電發(fā)射電路240可以采用電磁感應式的非接觸充電方式對積木塊100充電，避免在積木塊100表面設置電氣接
□ O
[0040]電源適配器241可配置成對外部接入的工頻交流電進行整流濾波，轉換為預設電壓的直流電源。例如將220V、50Hz的交流電轉換為5V或12V的直流電源。
[0041]逆變器242與電源適配器241的輸出端相連，并可配置成將電源適配器241輸出的直流電逆變?yōu)轭A設頻率的交流電，以供發(fā)射耦合線圈243耦合能量。
[0042]發(fā)射耦合線圈243與逆變器242的輸出端相連，并可配置成將交流電的電能耦合為特定頻率電磁波的電磁能，以向外傳送。通過電磁場進行傳導的電磁能，可供積木塊100內的接收耦合線圈耦合以向電池140充電。
[0043]積木塊200相應設置無線充電接收電路150，與底座100的無線充電發(fā)射電路配合，實現(xiàn)非接觸式充電。圖5是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)中無線充電接收電路150的電路結構框圖，無線充電接收電路150包括:接收耦合線圈151以及整流模塊152。
[0044]接收耦合線圈151，配置成在積木塊100放置于底座200上時，接收發(fā)射耦合線圈243發(fā)射的電磁能，并轉換為電能。整流模塊152與接收耦合線圈151的輸出端相連，并配置成將接收耦合線圈151轉換的電能轉換為向電池140提供的形式。從而使得積木塊100放置于底座200上時，自動實現(xiàn)對其電池140進行充電。通過非接觸式的無線充電，避免了使用傳統(tǒng)充電方式導致的使用不便以及因設置充電接口導致的積木塊外殼190整體性下降的問題，提高了充電的便利性和可靠性，便于延長積木塊續(xù)航時間。
[0045]圖6是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)中積木塊100的示意性結構圖，積木塊100可以根據(jù)游戲方式配置形狀和數(shù)量。例如積木塊100可以為由M個面組成的多面體，M的數(shù)量大于或者等于4，其中一個面或者多個面可以帶有顯示模塊。積木塊殼體190形成多面體結構，其中至少一個面為平面，以供放置于底座上。圖6中以正方體為例進行介紹，其余形狀的積木塊100的功能和結構類似，正方體積木塊的六個面中，一個面可以具有顯不功能。
[0046]積木塊殼體190可以包括:積木塊殼體主體160和積木塊殼體上蓋110，限定出積木塊100的容納腔，該積木塊100的容納腔用于容納積木塊100的電氣部件，包括積木塊電路板130，電池140，無線充電接收電路等。
[0047]在積木塊殼體190為六面體結構時，積木塊殼體主體160形成正六面體形狀，并且積木塊殼體主體160具有頂部開口 ；積木塊殼體上蓋110罩扣在積木塊殼體主體160上，以封閉頂部開口。
[0048]積木塊殼體190的至少一個面上布置有積木塊顯示模塊120，例如積木塊顯示模塊120可以布置于積木塊外殼上蓋110形成的表面上，以供輸出界面或圖案，為用戶提供游戲界面等信息。
[0049]積木塊電路板130上用于布置積木塊100的電氣部件，實現(xiàn)控制、信息處理以及顯示驅動等功能。電池140配置成向積木塊顯示模塊120以及積木塊電路板130供電，并可由無線充電接收電路150充電。
[0050]無線充電接收電路150以及電池140均設置為板狀，平行于積木塊殼體190的平面表面疊放于積木塊容納腔內，以提高結構的緊湊型，減小占用的體積。
[0051]圖7是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)中底座通信控制電路250的電路結構框圖，底座通信控制電路250—般性地可以包括:底座主控制器255、底座存儲器252、底座顯示模塊253、底座無線通信模塊256、通用串行總線接口 252、網(wǎng)絡通信模塊254。
[0052]底座主控制器255是底座200的通信控制電路的核心，用于對其他部件的數(shù)據(jù)進行處理，并相應提供控制指令。
[0053]底座存儲器252用于存儲程序，并且還可以保存游戲程序以及游戲數(shù)據(jù)。
[0054]底座顯示模塊253可配置成輸出底座200的工作狀態(tài)，例如提供數(shù)據(jù)的傳輸狀態(tài)、程序的更新狀態(tài)等，實現(xiàn)人機交互。
[0055]底座無線通信模塊256用于建立與積木塊100之間的數(shù)據(jù)連接，可以用于更新積木塊100的游戲程序和游戲進度。
[0056]通用串行總線接口 252可以配置成通過通用串行總線方式與外部設備進行連接，例如進行數(shù)據(jù)程序的拷貝和傳輸。
[0057]網(wǎng)絡通信模塊254提供了另一種與外部設備的數(shù)據(jù)傳輸方式，例如通過網(wǎng)絡接口進行數(shù)據(jù)程序的拷貝和傳輸。
[0058]圖8是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)中積木塊100的積木塊通信控制電路170的電路結構框圖，積木塊通信控制電路170—般性地可以包括積木塊主控制器171、積木塊存儲器172、積木塊顯示模塊120、積木塊觸控模塊174、揚聲器175、震動器176、加速度傳感器177、陀螺儀178、近場通信模塊179、積木塊無線傳輸模塊181。以上電氣部件可以積木塊100需要實現(xiàn)的功能靈活進行配置，在一些可選實施例中，可以選擇性地配置以上電氣部件的部分或全部。
[0059]積木塊主控制器171是積木塊100的核心部件，用于對其他部件的數(shù)據(jù)進行處理，例如對各傳感器的測量數(shù)據(jù)或者傳輸進行獲取，進行相關計算后，控制揚聲器175、震動器176、積木塊顯示模塊120輸出對應的信號，實現(xiàn)積木塊100的游戲功能。
[0060]積木塊存儲器172可以包括隨機存儲器和非易失性存儲器，分別用于存取積木塊100的游戲數(shù)據(jù)以及積木塊主控制器171的運行程序。
[0061]積木塊顯示模塊120可以配置成輸出積木塊主控制器171輸出的各種界面、圖像、
字符等互動內容。
[0062]積木塊觸控模塊174可以選擇性地與積木塊顯示模塊120配套設置，為用戶提供對積木塊顯示模塊120的操作。例如每個積木塊顯示模塊120匹配設置對應的積木塊觸控模塊174，以接收用于對界面圖像的點擊、拖拽、滑動等操作。
[0063]揚聲器175和震動器176分別用于播放音樂和音效以及提供震動效果，為用戶提供各種感官的反饋。
[0064]加速度傳感器177和陀螺儀178構成積木塊100的運動檢測模塊，以用于獲得積木塊100的運動狀態(tài)。加速度傳感器177可以通過測量由于重力引起的加速度，計算出積木塊100相對于水平面的傾斜角度，從而通過分析動態(tài)加速度，確定出積木塊100的移動方式。陀螺儀178可以測量確定積木塊100的水平、垂直、俯仰、和角速度的參數(shù)。利用加速度傳感器177和陀螺儀178可以測量得出積木塊100的各種運動狀態(tài)。
[0065]近場通信模塊179工作在點對點模式下，用于和相鄰的積木塊交換身份編碼信息。在每塊積木塊100中，積木塊100的每個表面內側可以均設置有近場通信模塊179，每個近場通信模塊179在無線充電智能互動積木系統(tǒng)中均具有唯一的身份編碼，從而通過近場通信模塊179的感應結果，就可以判斷積木塊的某一面相鄰的積木塊的身份信息，并確定出積木塊100之間的相對位置，并進一步可獲得無線充電智能互動積木系統(tǒng)整體的空間姿態(tài)。本實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)利用了近場通信(Near Field Communicat1n，簡稱NFC)的點對點模式(P2P mode)，能夠在在幾厘米范圍內的實現(xiàn)身份編碼信息的傳輸，實現(xiàn)了對相鄰積木塊100的感測。
[0066]積木塊無線傳輸模塊181用于組建分布式網(wǎng)絡，便于在積木塊100之間或者與底座200進行傳遞數(shù)據(jù)，完成游戲功能以及程序數(shù)據(jù)的更新。積木塊無線傳輸模塊181可以采用Zigbee、藍牙等方式進行數(shù)據(jù)傳輸，例如傳輸相對位置數(shù)據(jù)、并實現(xiàn)程序的更新等功能。
[0067]本實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)，利用近場通信模塊179確定與相鄰積木塊100的相對位置。在進行游戲時，多塊積木塊100可以預先確定出的一個主控積木塊和至少一個受控積木塊。其中主控積木塊，配置成獲取自身以及受控積木塊分別確定出的相對位置，以根據(jù)確定出的相對位置確定多塊積木塊100拼接的空間姿態(tài)；以及將空間姿態(tài)與運行中的游戲模式的游戲進度進行匹配，根據(jù)匹配出游戲進度生成游戲響應指令，分別驅動主控積木塊以及受控積木塊執(zhí)行對應的游戲響應指令，以向使用無線充電智能互動積木系統(tǒng)的用戶輸出游戲反饋信號。也就是，在進行游戲時，主控積木塊作為整個游戲數(shù)據(jù)的處理核心，對其他受控積木塊進行協(xié)調工作，完成游戲功能。
[0068]以下結合無線充電智能互動積木系統(tǒng)的控制方法，對上述實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)的使用過程進一步進行說明，該控制方法可用于完成無線充電智能互動積木系統(tǒng)的游戲功能。圖9是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)的控制方法示意圖。該控制方法包括以下步驟:
[0069 ] 步驟S902，從多塊積木塊100中確定出一個主控積木塊和至少一個受控積木塊；
[0070]步驟S904，由主控積木塊獲取由主控積木塊以及受控積木塊分別確定出的相對位置，以根據(jù)確定出的相對位置確定多塊積木塊100拼接的空間姿態(tài)；
[0071]步驟S906，將空間姿態(tài)與運行中的游戲模式的游戲進度進行匹配；
[0072]步驟S908，根據(jù)匹配出游戲進度生成游戲響應指令，分別驅動主控積木塊以及受控積木塊執(zhí)行對應的游戲響應指令，以向使用無線充電智能互動積木系統(tǒng)的用戶輸出游戲反饋信號。
[0073]步驟S902確定出一個主控積木塊的步驟可以包括:利用置于積木塊100中的運動檢測模塊檢測所在積木塊的運動狀態(tài);將處于動態(tài)的積木塊確定為主控積木塊，由主控積木塊向其他積木塊發(fā)送喚醒指令，并將響應喚醒指令的積木塊作為受控積木塊。其中將處于動態(tài)的積木塊確定為主控積木塊的步驟可以包括:由處于動態(tài)的積木塊向此前的主控積木塊發(fā)送主控變更查詢指令，以根據(jù)主控變更查詢指令的查詢響應信息確定是否允許變更主控積木塊;在允許變更主控積木塊的情況下，使處于動態(tài)的積木塊變更為運行于主控積木塊運行模式，并建立用于保存受控積木塊的相對位置的狀態(tài)寄存器。
[0074]積木塊100在長期未工作或者放置于底座200后，進入休眠狀態(tài)，在休眠狀態(tài)下積木塊100進入低功耗狀態(tài)，僅允許部分部件工作，例如使運動檢測模塊、積木塊主控制器171、積木塊存儲器172保持工作，其他部件進入休眠。同時底座200對積木塊100進行充電。
[0075]當需要啟動積木塊100時，只需要拿起任何一塊積木塊100，并將其多次搖晃，該積木塊100通過加速度傳感器177檢測到該晃動以后，將首先將自身的外圍模塊喚醒，并通過無線通信模塊向其余積木塊發(fā)送喚醒指令，其余積木塊收到喚醒指令后，將外圍模塊喚醒。所有積木塊100均處于運行狀態(tài)，啟動完成。
[0076]為了協(xié)調多個積木塊100協(xié)同運行，其中一塊積木塊作為主控積木塊，其余積木塊作為受控積木塊。主控積木塊的主要作用是:定期詢問并獲取受控積木塊的運行狀態(tài)，并將所有積木塊100的狀態(tài)保存在相應的狀態(tài)寄存器中，同時對整個無線充電智能互動積木系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行計算和判斷，當確定無線充電智能互動積木系統(tǒng)的空間姿態(tài)滿足預設的游戲進度的匹配條件時，控制自身以及受控積木塊輸出游戲反饋信號，例如使積木塊顯示模塊120輸出對應的界面，揚聲器17 5發(fā)出對應的聲音，震動器176發(fā)出震動。主控積木塊還可以響應受控積木塊的各種數(shù)據(jù)請求，并向受控積木塊返回各種控制命令。另外主控積木塊還作為與用戶的交互接口，顯示操作菜單選項供用戶選擇使用。
[0077]受控積木塊主要用于接收主控積木塊的各項指令，按照這些指令執(zhí)行相應操作，并響應主控積木塊的狀態(tài)查詢指令，在自身的運動狀態(tài)或者相對位置發(fā)生變化時，及時向主控積木塊報告。而且受控積木塊的運行模式需要變化時，需要先向主控積木塊發(fā)出請求，在主控積木塊通過請求后才可進行變更。
[0078]本實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)的積木塊100，采用分布式的組網(wǎng)策略，每塊積木塊的硬件性能均相同，具有唯一的身份編碼，因此每塊積木塊100都可以作為主控積木塊，也可以作為受控積木塊。
[0079]—種可選的確定主控積木塊的方式為:第一塊被拿起并多次搖晃的積木塊100就作為主控積木塊，其在喚醒其他積木塊后，發(fā)送主控積木塊變更命令信息并附上自己的身份編碼，告知其余積木塊其為主控積木塊，其余積木塊將該身份編碼存放至主控身份編碼寄存器；
[0080]主控積木塊變更只在積木塊100被拿起時進行，當任意一塊積木塊100被拿起時，其積木塊主控制器171可以通過加速度傳感器177和陀螺儀178感測被拿起，這塊積木塊首先判斷自己是否是主控積木塊，如果是，則不做任何操作，繼續(xù)作為主控積木塊運行，如果否，則向主控積木塊發(fā)送主控積木塊變更請求并附上自己的身份編碼。當前的主控積木塊收到該請求后，首先判斷自身是否也處于拿起狀態(tài)，若自身也處于拿起狀態(tài)，則拒絕該請求，若自身處于靜止狀態(tài)，則通過該請求，發(fā)送命令修改自身和其他積木塊的主控身份編碼寄存器。
[0081]當同時有多塊積木塊100被拿起時，則可能同時有多條主控積木塊變更請求后被發(fā)出，為避免造成沖突，主控積木塊在接收到第一條主控積木塊變更請求后在預設的第一預設時間內不再響應主控積木塊變更請求，由此保證第一條主控積木塊變更請求有效，其余則無效。
[0082]也就是說，在將處于動態(tài)的積木塊確定為主控積木塊的步驟之后:在主控積木塊維持靜止狀態(tài)超過第一預設時間后，允許變更主控積木塊；以及接收到主控變更查詢指令后，反饋查詢響應信息，并變更為運行于受控積木塊運行模式。
[0083]步驟S904的一種可選執(zhí)行流程為:由主控積木塊的近場通信模塊179感測與其相鄰的被控積木塊的近場通信模塊179，得出主控積木塊的相對位置；由主控積木塊定時向受控積木塊發(fā)送位置查詢指令，并將受控積木塊響應于位置查詢指令的相對位置保存于狀態(tài)寄存器中。
[0084]積木塊100建立或解除相鄰關系的過程可以為:當兩個積木塊100靠近時，兩塊積木塊100建立起相鄰關系，當兩塊積木塊100遠離時，則解除相鄰關系。具體實現(xiàn)方式是由積木塊主控制器171控制近場通信模塊179定期檢測周邊，如果發(fā)現(xiàn)發(fā)射信號范圍內有另一個近場通信模塊179，則建立點對點連接，詢問對方的身份編碼信息，并將該信息保存到相鄰身份編碼寄存器中，同時，向主控積木塊發(fā)送狀態(tài)更新信息，說明兩塊積木塊100已經建立起相鄰關系。
[0085]類似地，如果積木塊主控制器171控制近場通信模塊179定期檢測周邊時，發(fā)現(xiàn)之前建立起相鄰關系的其他積木塊已經無回應，則說明該積木塊已經遠離，則清除相鄰身份編碼寄存器，并同時向主控積木塊發(fā)送狀態(tài)更新信息，說明兩塊積木塊100已經解除相鄰關系O
[0086]積木塊100在通過主控積木塊仲裁方法確定出主控積木塊之后，到下一個新的主控積木塊產生之前，這一段時間內的運行方法。由于這部分時間占據(jù)了積木塊運行的大部分時間，也就是積木塊100的游戲運行方式。
[0087]主控積木塊在運行時首先進行初始化:如果該積木塊是喚醒后第一個建立的主控積木塊，則向所有積木塊發(fā)出狀態(tài)查詢命令，并在自身的存儲器內開辟新的狀態(tài)寄存器，用于保存所有積木塊的狀態(tài)信息。如果該積木塊不是第一個建立的主控積木塊，則由向上一個主控積木塊將當前所有積木塊的狀態(tài)信息和系統(tǒng)的運行狀態(tài)發(fā)送至該積木塊。然后，向所有積木塊發(fā)送狀態(tài)查詢命令，并接收各積木塊返回的狀態(tài)更新信息，在完成初始化后，依次完成以下流程:
[0088]查詢狀態(tài)，向受控積木塊發(fā)送狀態(tài)查詢指令，檢測自身當前狀態(tài);保存所有積木的狀態(tài)信息；分析所有積木塊100的當前狀態(tài)并進行互動響應，步驟接收并響應請求命令。以上積木塊100的當前狀態(tài)包括積木塊100的相對位置，游戲程序執(zhí)行情況等，從而根據(jù)各積木塊100的狀態(tài)和當前的游戲方式判斷游戲的進度，并根據(jù)運算結果命令所有積木塊100做出響應。
[0089]主控積木塊還可以查詢請求隊列中是否有受控積木塊發(fā)送來的請求，并處理相關請求。如果請求隊列中有主控積木塊變更請求，則向所有積木塊100發(fā)送主控積木塊變更命令，并向新的主控積木塊傳輸當前所有的積木塊狀態(tài)和系統(tǒng)運行狀態(tài)，然后該積木塊就轉換為受控積木塊繼續(xù)運行，如果請求隊列中沒有主控積木塊變更請求，則處理完所有請求后重新向受控積木塊發(fā)送狀態(tài)查詢指令。
[0090]受控積木塊的工作流程為:檢測狀態(tài):主控制器控制各傳感器模塊檢測當前積木塊狀態(tài)，并將狀態(tài)信息保存至自己的狀態(tài)寄存器中。提出請求:判斷在當前積木塊狀態(tài)的變化情況下，是否有必要提出主控積木塊變更或休眠請求，若有必要，則向主控積木塊發(fā)出請求。響應查詢:收到主控積木塊發(fā)出的狀態(tài)查詢命令后，將狀態(tài)信息發(fā)送至主控積木塊。[0091 ]另外，在主控積木塊維持靜止狀態(tài)超過第二預設時間后，向受控積木塊發(fā)送休眠指令，以使受控積木塊進入休眠狀態(tài)，第二預設時間長于第一預設時間；在接收到所有受控積木塊的進入休眠狀態(tài)的休眠反饋信息后，主控積木塊進入休眠狀態(tài)。
[0092]休眠過程是指在使用完畢后讓積木塊100自動進入休眠狀態(tài)的流程積木塊進入休眠狀態(tài)的模式有兩種，第一種為:當主控積木塊檢測到自己處于靜止狀態(tài)時間已經超過設定的第二預設時間，則發(fā)出休眠指令給其余積木塊，同時自己也進入休眠狀態(tài)。第二種為:當積木塊檢測到自己被放入底座200時，首先判斷自己是否是主控積木塊，如果是，則不進行任何操作，如果否，則向主控積木塊發(fā)送休眠請求，主控積木塊收到請求后，更新該積木塊的狀態(tài)寄存器，然后向該積木塊發(fā)送休眠命令，該積木塊進入休眠狀態(tài)。
[0093]通過優(yōu)化休眠以及喚醒的過程，可以進一步延長積木塊100的續(xù)航時間，滿足用戶長時間游戲的要求。
[0094]主控積木塊可以確定運行中的游戲模式，并讀取游戲模式中預置的多塊游戲進度及其對應的積木塊拼接姿態(tài)信息；將空間姿態(tài)與積木塊拼接姿態(tài)信息進行比較，以確定出與空間姿態(tài)對應的游戲進度。
[0095]在主控積木塊確定運行中的游戲模式的步驟之前還可以包括:利用主控積木塊的顯示屏輸出游戲模式選擇界面;接收用戶對游戲模式選擇界面的操作指令，并根據(jù)操作指令確定對應的游戲模式;運行游戲模式的游戲指令。
[0096]其中接收用戶對游戲模式選擇界面的操作指令的步驟可以為:利用置于主控積木塊中的運動檢測模塊檢測所在積木塊的運動狀態(tài);在運動狀態(tài)符合預設的選擇操作時，執(zhí)行選擇操作對應的操作指令。
[0097]對積木塊100(特別是主控積木塊)操作方法具體包括選擇、確認、返回、隨機更換、建立和解除相鄰關系等，具體可以包括:
[0098]選擇:通過將積木塊100向一側傾斜來實現(xiàn)選項的切換，方向可以向左、向右、向上或向下。具體實現(xiàn)方式是由主控制器通過陀螺儀178檢測積木塊100的姿態(tài)，如果出現(xiàn)一定的傾斜角度，則控制顯示模塊顯示不同的選項。
[0099 ]確認:通過點擊積木塊100上的觸摸控制模塊來實現(xiàn)選項的選定。具體實現(xiàn)方式是由主控制器通過觸摸控制模塊檢測用戶的點擊操作，當檢測到該操作時，則選定顯示模塊顯示的當前選項。
[0100]返回:通過將積木塊100拿在手中，快速揮動一定距離，然后突然停止來實現(xiàn)返回的操作，類似于做一個甩動的動作。具體實現(xiàn)方式是通過積木塊100主控制器控制加速度傳感器177來檢測，如果其加速度大于指定閾值，則控制積木塊100退出當前運行的應用或者返回上一層菜單。
[0101]隨機更換:通過將積木塊100搖晃來實現(xiàn)積木塊100顯示模塊上顯示內容的切換。具體實現(xiàn)方式是由積木塊主控制器171通過加速度傳感器177檢測積木塊100的運動狀態(tài)，當檢測到符合規(guī)律的左右搖晃時，則隨機切換顯示模塊上的顯示內容。
[0102]圖10是根據(jù)本實用新型一個實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)的菜單操作手勢的示意圖，當積木塊100開始運行時，可以通過菜單來選擇所需要的應用，用戶只需要將積木塊100左右或前后傾斜，即可實現(xiàn)菜單的切換。輕點積木塊100正面，即可進入所選的菜單。如果需要返回上一層菜單或退出當前應用，則只需要將積木塊100甩動一下即可。以上手勢動作可以根據(jù)具體應用環(huán)境進行靈活配置，上述介紹僅為舉例說明，并非對本實施例的限定。
[0103]以下結合集中具體的游戲模式對上述實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)進行進一步介紹。
[0104]游戲一:互動故事。
[0105]積木塊100通過語音講述故事，同時每塊積木塊100顯示一定的場景、道具或人物。隨著故事劇情的發(fā)展，用戶按照語音的提示，傾斜或晃動指定的積木塊100，或者將多個積木塊100靠近，讓其產生相互作用。這樣讓用戶在故事的講述中產生代入感，取得更好的娛樂和互動效果。
[0106]游戲二:積木塊拼圖。
[0107]每塊積木塊100顯示拼圖的其中一個部分，將積木塊100按照一定順序和結構放置時，由于積木塊100之間可以建立起相鄰關系，因此積木塊100可以自動判斷拼圖的正確性，當正確完成拼圖后，積木塊100可以通過播放動畫、音樂和震動來給予用戶鼓勵。
[0108]游戲三:算術運算。
[0109]積木塊100在運行算術運算應用時，最少需要兩塊積木塊100，至多可以使用4塊積木塊100。用戶需要通過傾斜積木塊100選擇數(shù)字或者算式，然后將積木塊100按照順序排列在一起，由積木塊100自動判斷排列的算式是否正確，如果正確則播放鼓勵的話語或掌聲，如果錯誤，則用震動進行提示。
[0110]游戲四:智力問答。
[0111]在該應用中，用戶拿起一塊積木塊100，這塊積木塊100通過顯示或語音向用戶提出問題，其余3塊積木塊100則顯示不同的選項。用戶需要根據(jù)問題拿積木塊100與其中一塊顯示選項的積木塊100碰在一起，如果選項正確，則播放鼓勵的話語或掌聲，如果錯誤，則用震動進行提示。回答完一道問題后，將手中的積木塊100搖晃，則自動進入下一道問題。
[0112]游戲五:智力火車。
[0113]兩個積木塊100分別顯示起點站和終點站，其余每塊積木塊100顯示一小節(jié)軌道，軌道可以是直線的，也可以是彎曲的，用戶需要將所有積木塊100拼接到一起，讓所有積木塊100上的軌道連接成一條完整的軌道，從起點站一直通到終點站。積木塊100將自動判斷路徑的正確性，一旦路徑正確，將顯示一列小火車從起點站開往終點站，并伴隨音效和音樂。
[0114]通過以上游戲模式可以看出，積木塊100的表面圖案可以變化，互動性強，既可以作為玩具，也可以作為教具使用，對于兒童的智力開發(fā)具有進一步的促進作用。積木塊100采用近場通信方式可進行相互感知，自動建立積木塊100之間的關聯(lián)性，使積木塊100的玩法進一步得到擴展，使用非常靈活。而且積木塊100通過無線通信建立了分布式的控制網(wǎng)絡，拿起任何一個積木塊100即可控制所有的功能，使得積木塊100的操作方式非常人性化。積木塊100可通過加速度傳感和陀螺儀178對自身狀態(tài)進行檢測，使用戶可以通過動作和簡單的手勢對積木塊100進行控制，使用非常簡單，而且具有趣味性，非常有利于兒童上手。積木塊100支持無線充電和自動休眠功能，延長了積木塊100的續(xù)航時間，也使積木塊100的操作門濫進一步降低，適合兒童使用。
[0115]本實施例的無線充電智能互動積木系統(tǒng)，在積木塊放置在底座上時，可以實現(xiàn)非接觸式的無線充電，避免了使用傳統(tǒng)充電方式導致的使用不便以及因設置充電接口導致的積木塊外殼整體性下降的問題，提高了充電的便利性和可靠性，便于延長積木塊續(xù)航時間。并且豐富了積木系統(tǒng)的可玩性，為實現(xiàn)不同的游戲模式提供了基礎，提高了用戶的游戲興趣，滿足了兒童或其他用戶群體的游戲需求。
[0116]至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本實用新型的多塊示例性實施例，但是，在不脫離本實用新型精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本實用新型公開的內容直接確定或推導出符合本實用新型原理的許多其他變型或修改。因此，本實用新型的范圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【主權項】
1.一種無線充電智能互動積木系統(tǒng)，其特征在于包括底座和多個積木塊，其中， 所述底座，用于收納所述多個積木塊，其包括底座殼體，所述底座殼體限定有用于布置底座電氣部件的底座容納腔，所述底座電氣部件包括無線充電發(fā)射電路；以及 每個所述積木塊包括積木塊殼體，所述積木塊殼體限定有用于布置積木塊電氣部件的積木塊容納腔，所述積木塊電氣部件包括無線充電接收電路以及電池，并且 在所述積木塊放置于所述底座上時，所述無線充電接收電路配置成耦合所述無線充電發(fā)射電路發(fā)射的電磁波能量并轉換為電能，以向所述電池供電。2.根據(jù)權利要求1所述的無線充電智能互動積木系統(tǒng)，其特征在于所述無線充電發(fā)射電路包括: 電源適配器，配置成對外部接入的工頻交流電進行整流濾波，轉換為預設電壓的直流電源； 逆變器，與所述電源適配器的輸出端相連，并配置成將所述電源適配器輸出的直流電逆變?yōu)轭A設頻率的交流電； 發(fā)射耦合線圈，與所述逆變器的輸出端相連，并配置成將所述交流電的電能耦合為特定頻率電磁波的電磁能，以向外傳送。3.根據(jù)權利要求2所述的無線充電智能互動積木系統(tǒng)，其特征在于無線充電接收電路包括: 接收耦合線圈，配置成在所述積木塊放置于所述底座上時，接收所述發(fā)射耦合線圈發(fā)射的電磁能，并轉換為電能；以及 整流模塊，與所述接收耦合線圈的輸出端相連，并配置成將所述接收耦合線圈轉換的電能轉換為向所述電池提供的形式。4.根據(jù)權利要求1所述的無線充電智能互動積木系統(tǒng)，其特征在于所述底座殼體包括: 底座下蓋，具有凹形結構；以及 底座上蓋，罩扣在所述底座下蓋上，以與所述底座下蓋形成所述底座容納腔。5.根據(jù)權利要求4所述的無線充電智能互動積木系統(tǒng)，其特征在于 所述底座上蓋的上表面形成有多個凹槽，所述凹槽的數(shù)量與所述積木塊的數(shù)量一致，并且 每個所述凹槽的形狀與一個所述積木塊的某一外表面形狀相匹配，以使所述積木塊容裝于對應的凹槽內。6.根據(jù)權利要求4或5所述的無線充電智能互動積木系統(tǒng)，其特征在于， 所述底座電氣部件布置于底座電路板上，并且 所述底座電路板布置于所述底座容納腔內，以使得所述底座上蓋、所述底座電路板、所述底座下蓋依次疊放，整體形成板狀。7.根據(jù)權利要求1所述的無線充電智能互動積木系統(tǒng)，其特征在于， 所述積木塊殼體形成多面體結構，其中至少一個面為平面，以供放置于所述底座上。8.根據(jù)權利要求7所述的無線充電智能互動積木系統(tǒng)，其特征在于，所述積木塊殼體形成正六面體結構，并且所述積木塊殼體包括: 積木塊殼體主體，形成所述正六面體形狀，并且所述積木塊殼體主體具有頂部開口 ； 積木塊殼體上蓋，罩扣在所述積木塊殼體主體上，以封閉所述頂部開口，限定出所述積木塊容納腔。9.根據(jù)權利要求7或8所述的無線充電智能互動積木系統(tǒng)，其特征在于，所述無線充電接收電路以及所述電池均設置為板狀，平行于所述積木塊殼體的平面表面疊放于所述積木塊容納腔內。10.根據(jù)權利要求1所述的無線充電智能互動積木系統(tǒng)，其特征在于， 所述底座電氣部件還包括:底座通信控制電路，配置成接收來自于外部終端的更新數(shù)據(jù)，并向所述積木塊提供，以供所述積木塊進行更新;并且 所述積木塊的電氣部件還包括:積木塊通信控制電路，配置成對游戲數(shù)據(jù)進行處理，以實現(xiàn)游戲功能。
【文檔編號】A63H33/04GK205516505SQ201620106533
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月29日
【發(fā)明人】吳大明, 黃汪
【申請人】安徽小木文化科技有限公司