BRPI0818601B1 - sistema de construção de brinquedo, produto de construção de brinquedo, elemento de construção de interface para um sistema de construção de brinquedo, e produto de programa de computador compreendendo código de programa - Google Patents

Abstract

sistema de construção de brinquedo a presente invenção refere-se a um sistema de construção de brinquedo que compreende uma pluralidade de elementos de construção que inclui um ou mais elementos de construção de função para realiza funções correspondentes e que incluem meios de conexão de controle para se comunicar com um ou mais outros elementos de construção; um sistema de processamento de dados que fornece um ambiente de programação para geração de um ou mais comandos lógicos para controlar o um ou mais elementes de função; e um elemento de construção de interface que compreende primeiro meio de conexão para fornecer uma conexão de fluxo de dados com o sistema de processamento de dados e para receber os ditos comandos lógicos a partir do sistema de processamento de dados, uma unidade de processamento adaptada para converter o dito comando lógico em um sinal de controle para contmlar uma função do dito pelo menos um elemento de construção de função, e segundo meio de conexão para fornecer uma conexão de controle com pelo menos um elemento de construção de função através dos meios de conexão de controle do elemento de construção de função, e para fornecer o sinal de controle.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA DE CONSTRUÇÃO DE BRINQUEDO, PRODUTO DE CONSTRUÇÃO DE BRINQUEDO, ELEMENTO DE CONSTRUÇÃO DE INTERFACE PARA UM SISTEMA DE CONSTRUÇÃO DE BRINQUEDO, E PRODUTO DE PROGRAMA DE COMPUTADOR COMPREENDENDO CÓDIGO DE PROGRAMA.

CAMPO DA INVENÇÃO [001] A invenção refere-se a sistemas de construção de brinquedo que compreendem elementos de construção com meios de acoplamento para interconectar elementos de forma desmontável.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] Tais sistemas de construção de brinquedo são conhecidos há décadas. Os blocos de construção simples foram suplementados com elementos de construção dedicados de função específica tanto de aparência como mecânica ou elétrica para aumentar o significado da brincadeira. Tais funções incluem, por exemplo, motores, interruptores e lâmpadas, mas também processadores programáveis que aceitam entradas a partir de sensores e podem ativar elementos de função em resposta a entradas recebidas do sensor.

[003] Existem elementos de construção de função independente que têm um dispositivo funcional adaptado para realizar uma função pré-configurada, uma fonte de energia para fornecer energia para o dispositivo funcional para realizar a função, e um gatilho responsivo a um evento de gatilho externo para acionar o dispositivo funcional para realizar a função. Tipicamente, tais elementos de construção de função conhecidos são projetados para ativação manual do gatilho e propiciam apenas um significado limitado a brincadeira.

[004] Existem sistemas de construção de brinquedo que compreendem uma pluralidade de elementos de construção que incluem um ou mais elementos de construção de função cada um para realizar

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2/43 uma função correspondente, e um ou mais elementos de construção de controle cada um para controle de um ou mais elementos de construção de função, em que cada elemento de construção inclui pelo menos um conector para conectar eletricamente o elemento de construção com outro elemento através de um conector correspondente do outro elemento de construção, em que o conector inclui pelo menos um contato de sinal de controle.

[005] A fim de fornecer uma experiência interessante na brincadeira geralmente é desejável fornecer um sistema de construção de brinquedo que permita a um usuário construir uma grande variedade de modelos que se diferenciam em aparência bem como em funcionalidade.

[006] Brinquedos programáveis são conhecidos, por exemplo, a partir do produto ROBOTICS INVENTION SYSTEM da LEGO MINDSTORMS, que é um brinquedo que pode ser programado por um computador para realizar ações não determinadas bem como determinadas.

[007] Entretanto, um problema do brinquedo da técnica anterior é que ele requer um elemento de construção sofisticado com uma unidade de processamento central para armazenamento e execução de programas, desta forma tornando os sistemas relativamente caros.

[008] O pedido de patente publicado sob o número US 6.773.322 revela um sistema de construção de brinquedo modular que inclui diferentes unidades de entrada e saída. As unidades são conectadas a um módulo transceptor/controlador que por sua vez se comunica com um computador a partir do qual as unidades podem ser controladas.

[009] Entretanto, o sistema da técnica anterior acima requer um processo de configuração e programação relativamente complexo, e a geração de programas requer um nível relativamente alto de familiaridade com computadores bem como um nível relativamente alto de ca

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3/43 pacidades cognitivas abstratas a fim de programar o comportamento desejado, desta forma limitando tais brinquedos a crianças mais velhas e/ou crianças que são familiarizadas com computadores.

[0010] Portanto, é desejável fornecer um sistema de construção de brinquedo que inclui elementos funcionais que podem ser configurados e controlados em uma variedade de maneiras diferentes e em um modo que pode ser entendido facilmente por crianças.

[0011] Também é desejável adicionalmente fornecer um sistema de construção de brinquedo com novos elementos de construção que sejam apropriados para uso no sistema, e que aumentarão o significado da brincadeira do sistema.

[0012] Também é desejável adicionalmente fornecer um sistema de construção de brinquedo e elementos de construção que sejam apropriados para uso no sistema que forneçam um alto significado a brincadeira sem exigir altos custos de fabricação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0013] De acordo com um primeiro aspecto modalidades da invenção estão relacionadas a um sistema de construção de brinquedo que compreende:

uma pluralidade de elementos de construção que inclui um ou mais elementos de construção de função em que cada um realiza uma função correspondente, em que cada elemento de construção de função inclui meios de conexão de controle para se comunicar com um ou mais outros elementos de construção do sistema de construção de brinquedo;

um sistema de processamento de dados que tem armazenado nele código de programa de computador adaptado para fazer com que, quando o código de programa de computador for executado pelo sistema de processamento de dados, o sistema de processamento de dados forneça um ambiente de programação para geração de

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4/43 um ou mais comandos lógicos para controlar um ou mais elementos de função;

um elemento de construção de interface que compreende • primeiro meio de conexão para fornecer uma conexão de fluxo de dados com o sistema de processamento de dados e para receber os ditos comandos lógicos a partir do sistema de processamento de dados, • uma unidade de processamento adaptada para converter o dito comando lógico em um sinal de controle para controlar uma função do dito pelo menos um elemento de construção de função, e • segundo meio de conexão para fornecer uma conexão de controle com pelo menos um elemento de construção de função através dos meios de conexão de controle do elemento de construção de função, e para fornecer o sinal de controle;

em que o elemento de construção de interface é adaptado para detectar pelo menos a presença do elemento de construção de função conectado ao elemento de construção de interface; e enviar informação indicativa pelo menos da presença do elemento de construção de função conectado para o sistema de processamento de dados; e em que o código do programa de computador é adaptado para fazer com que o sistema de processamento de dados forneça um ambiente de programação adaptado responsivo a informação recebida a respeito pelo menos da presença do elemento de construção de função conectado.

[0014] O elemento de construção de interface pode enviar a informação periodicamente, em consequência da requisição do sistema de processamento de dados, e/ou de outra maneira apropriada.

[0015] Consequentemente, um usuário pode instantaneamente começar a explorar as possibilidades de uma estrutura recémconstruída sem ter que inicialmente passar por um tedioso processo

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5/43 de ajuste e configuração. Como o elemento de construção de interface detecta automaticamente os elementos de construção conectados, o ambiente de programação pode ser adaptado ao dispositivo conectado, por exemplo, de modo a fornecer ajuda sensitiva ao contexto, habilitar/desabilitar certas funções ou exibições responsivo aos elementos de construção detectados etc. Consequentemente, mesmo um usuário sem grande experiência com software e hardware de computador pode facilmente aprender como controlar uma estrutura construída a partir de um computador.

[0016] É uma vantagem adicional que o elemento de construção de interface opere meramente como um elemento de interface, ao mesmo tempo em que toda a lógica avançada é realizada pelo sistema de processamento de dados, em que desta forma é permitida a produção do elemento de construção de interface a partir de componentes de baixa complexidade e econômicos.

[0017] Quando o elemento de construção de interface adicionalmente detecta e envia informação sobre o tipo e/ou estado operacional do elemento de construção conectado, o ambiente de programação pode ser adaptado adicionalmente, por exemplo, pela exibição de representações gráficas e/ou ícones dos elementos de construção conectados e seus respectivos estado operacionais.

[0018] O primeiro meio de conexão pode compreender um primeiro conector para conectar eletricamente o elemento de construção de interface com o sistema de processamento de dados e para receber os ditos comandos lógicos a partir do sistema de processamento de dados, em que desta forma fornece uma conexão simples e confiável. [0019] Quando o elemento de construção de interface é adicionalmente configurado para receber energia elétrica a partir do sistema de processamento de dados através do primeiro conector, não é exigida nenhuma fonte de alimentação adicional no elemento de construPetição 870190050354, de 29/05/2019, pág. 9/63

6/43 ção de interface.

[0020] A conexão pode incluir uma conexão de acordo com uma interface periférica externa apropriada padrão para comunicação entre um computador e periféricos externos sobre um cabo com o uso, por exemplo, de transmissão bi-serial, tal como uma conexão de Barramento Serial Universal (USB), uma conexão Firewire, ou algo semelhante.

[0021] Em algumas modalidades o ambiente de programação compreende um ambiente de programação visual, em que desta forma fornece um sistema que é fácil de usar mesmo para usuários inexperientes.

[0022] Geralmente, uma linguagem de programação visual (VPL) é uma linguagem de programação que permite aos usuários especificar programas através da manipulação gráfica de elementos do programa em vez de através de especificá-los textualmente. Uma VPL permite programação por meio de expressões visuais, arranjos espaciais dos símbolos gráficos e, opcionalmente, texto. Muitas VPLs são baseadas em objetos de exibição ativos, tais como elementos de ícones ou símbolos que são interconectados, por exemplo, diretamente ou por meio de linhas, setas, ou algo semelhante. Exemplos de VPLs incluem linguagens baseadas em ícones, linguagens baseadas em figuras, e linguagens de diagrama. O termo ambiente de programação visual pretende se referenciar a um ambiente de programação que fornece elementos gráficos ou ícones que podem ser manipulados pelos usuários para assim definir um programa de computador ou outras formas de instruções executáveis por computador. A manipulação dos elementos é tipicamente interativa e tipicamente segue uma gramática espacial predeterminada para construção do programa.

[0023] Em algumas modalidades, os meios de controle compreendem pelo menos um conector para conectar eletricamente o elemento

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7/43 de construção de função com outro elemento de construção do sistema de construção de brinquedo através de um conector correspondente do outro elemento de construção. O conector pode incluir pelo menos um contato/terminal/porta de sinal de controle.

[0024] Em algumas modalidades, o elemento de construção de função é um elemento de função controlável e inclui um conector de entrada para recepção de um sinal de controle e é adaptado para realizar uma função responsiva ao sinal de controle recebido; e um conector de saída adaptado para encaminhar o sinal de controle recebido. Consequentemente, uma pluralidade de elementos de construção de função pode ser controlada pelo sistema de processamento de dados através de um único elemento de construção de interface, simplesmente pela conexão de um elemento de construção de função a outro para assim obter uma sequência ou cadeia de elementos de construção de função interconectados. Um sinal de controle a partir do elemento de construção de interface alimentado no primeiro da sequência de elementos de construção de função é assim encaminhado para todos os elementos de construção de função sem a necessidade de fiação ou programação/configuração adicional.

[0025] O elemento de construção de função pode assim incluir um dispositivo de função adaptado para realizar uma função préconfigurada, função esta que pode ser selecionada a partir de uma variedade de funções possíveis, que incluem, por exemplo, funções mecânicas e/ou elétricas.

[0026] De acordo com um segundo aspecto, um elemento de construção de interface para um sistema de construção de brinquedo é revelado aqui, o sistema de construção que compreende uma pluralidade de elementos de construção que inclui um ou mais elementos de construção de função cada um para realizar uma função correspondente, em que cada elemento de construção de função inclui pelo me

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8/43 nos um conector para conectar eletricamente o elemento de construção de função com outro elemento de construção do sistema de construção através de um conector correspondente do outro elemento de construção; em que o elemento de construção de interface compreende:

• um primeiro conector para conectar eletricamente o elemento de construção de interface com um sistema de processamento de dados e para receber um comando lógico a partir do processamento de dados para controlar um ou mais elementos de construção de função do sistema de construção de brinquedo;

• uma unidade de processamento para converter o dito comando lógico em um sinal de controle para controle de uma função do dito pelo menos um elemento de construção de função; e • um segundo elemento conector para conectar eletricamente o elemento de construção de interface com um dos pelo menos um conectores do pelo menos um elemento de construção de função e para fornecer o sinal de controle;

em que o primeiro conector é adaptado adicionalmente para receber energia elétrica a partir do sistema de processamento de dados para acionar a função do elemento de construção de função em que o segundo conector é adaptado adicionalmente para fornecer a energia elétrica recebida; e em que o elemento de construção de interface compreende um circuito de controle de energia para controlar a saída de energia elétrica através do elemento de construção de interface.

[0027] Consequentemente, não são requeridas fontes de alimentação separadas nos vários elementos de construção, tais como pilhas, pois eles são energizados pelo sistema de processamento de dados através do elemento de construção de interface. Isto reduz os custos de produção dos elementos, enquanto ao mesmo tempo au

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9/43 menta o significado da brincadeira e reduz o custo de propriedade, uma vez que o usuário não necessita comprar e substituir uma grande quantidade de pilhas.

[0028] O fornecimento do circuito de controle da energia permite um sistema aberto de construção do brinquedo onde o usuário pode conectar uma grande variedade e uma quantidade variável de funções e outros tipos de elementos de construção ao elemento de construção de interface sem sobrecarregar a fonte de alimentação fornecida pelo sistema de processamento de dados.

[0029] De acordo com um terceiro aspecto, é revelado aqui um sistema de construção de brinquedo que compreende:

• uma pluralidade de elementos de construção que inclui um ou mais elementos de construção de função cada um para realizar uma função correspondente;

• um ou mais elementos de construção de saída cada um para geração de um sinal de saída; e • um ou mais elementos de construção de controle cada um para controlar um ou mais elementos de construção de função, em que cada elemento de construção inclui pelo menos um conector para conectar eletricamente o elemento de construção com outro elemento de construção do sistema de construção de brinquedo através de um conector correspondente do outro elemento de construção;

em que cada elemento de construção de função inclui um conector de entrada para receber um sinal de controle e é adaptado para realizar uma função responsiva ao sinal de controle recebido; em que cada elemento de construção de saída inclui um conector de saída para fornecer o sinal de saída; e em que cada elemento de construção de controle inclui um conector configurável adaptado para fornecer seletivamente um sinal de controle para controlar pelo menos

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10/43 um elemento de construção de função e para receber um sinal de saída de pelo menos um elemento de construção de saída. Consequentemente, o conector do elemento de construção de controle é seletivamente operável como um conector de entrada e saída de dados, em que assim permite a conexão tanto dos elementos de construção de função como dos elementos de construção de saída, tais como elementos de construção de sensor, ao mesmo conector sem ter que configurar manualmente o conector como entrada ou saída. Consequentemente, o risco de erros de conexão de fiação na construção da estrutura de brincadeira é grandemente reduzido, o que é uma grande vantagem em particular em relação às crianças que podem facilmente ficar frustradas quando uma estrutura construída não funciona como pretendido imediatamente. Além disso, os conectores configuráveis permitem a utilização do mesmo desenho físico para todos os conectores, e assim uma produção com melhor relação de custo benefício.

[0030] O elemento de construção de controle pode ser um elemento de construção de interface como descrito aqui ou separado, por exemplo, um elemento de construção de controle independente ou autônomo para controle de um ou mais elementos de construção.

[0031] Em algumas modalidades pelo menos um conector de saída de um elemento de construção inclui um contato de energia adaptado para fornecer energia elétrica de saída para um ou mais elementos de construção; e em que um conector de entrada de cada elemento de construção inclui um contato de energia adaptado para receber energia elétrica e, opcionalmente, alimentar a energia elétrica recebida para o elemento de construção de função. Consequentemente a energia elétrica recebida através do elemento de construção de interface a partir do sistema de processamento de dados como descrito aqui pode ser fornecida para uma pluralidade de outros elementos de construção.

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11/43 [0032] Alternativa ou adicionalmente, um elemento de construção de fornecimento de energia pode ser fornecido para fornecer apenas energia elétrica, ou o elemento de construção de fornecimento de energia pode fornecer tanto energia elétrica como um sinal de controle através de seu conector de saída. Consequentemente um elemento de fornecimento de energia pode adicionalmente funcionar como um elemento de construção de controle.

[0033] Os conectores para conectar eletricamente elementos de construção com outros elementos de construção podem ser na forma de um plugue ou receptáculo ou qualquer outro dispositivo apropriado para terminação ou conexão de condutores de fios ou cabos individuais e para fornecer um meio de prolongar os condutores até um conector de acasalamento. Para esta finalidade, o conector pode incluir uma quantidade de contatos dispostos no corpo do conector de uma forma predeterminada, ou seja, uma quantidade, espaçamento, disposição, etc., predeterminados. Cada contato pode ser fornecido como qualquer elemento condutivo apropriado configurado para fornecer contato elétrico com um contato correspondente em outro conector quando os conectores são casados com objetivo de transferência de energia elétrica e/ou um sinal de controle.

[0034] Quando cada elemento de construção de função inclui um elemento conector empilhável que inclui os conectores de entrada e saída do elemento de construção de função, são fornecidos meios de conexão uniforme que permitem uma conexão fácil de uma pluralidade de diferentes elementos de construção de função, saída, sensor e/ou controle. Em particular, um elemento conector empilhável uniforme fornece meios de conexão uniformes independentemente da forma a tamanho do elemento de construção de controle ou função etc.

[0035] Em particular, em uma modalidade cada elemento de construção que inclui um conector empilhável inclui um corpo de elemento

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12/43 de construção que inclui um circuito elétrico; e o elemento conector empilhável é conectado eletricamente ao circuito elétrico através de um cabo de extensão, por exemplo, um cabo flexível. Consequentemente, o corpo do elemento de construção pode ser colocado em uma posição deslocada do ponto de conexão onde o elemento conector empilhável é conectado, tipicamente a uma pilha de elementos conectores empilháveis originada de um elemento de construção de fornecimento de energia e/ou elemento de construção de interface e/ou elemento de construção de controle. Consequentemente, é obtida uma flexibilidade maior na construção de um modelo de brinquedo. Além disso, quando o elemento conector empilhável é conectado ao corpo do elemento de construção do elemento de construção de controle ou função por um cabo de extensão flexível, é obtida uma maior flexibilidade em termos de forma e tamanho de um corpo de elemento de construção bem como do seu posicionamento dentro de um modelo de construção de brinquedo. Em particular, o tamanho, forma e posicionamento do corpo do elemento de construção não são limitados por uma exigência de que um conector tenha que ser acessível para conexão de outro conector.

[0036] Quando o conector empilhável é adaptado para receber energia elétrica a partir do conector de entrada do conector empilhável e para alimentar a energia elétrica recebida para o conector de saída do elemento conector empilhável, não é requerida nenhuma fiação adicional para a distribuição de energia elétrica separada para aqueles elementos de construção de função que requerem mais energia do que é fornecida pelo sinal de controle.

[0037] Em algumas modalidades, o elemento conector empilhável de cada elemento de construção de função é adaptado para receber um sinal de controle a partir do conector de entrada do elemento conector empilhável, e alimentar o sinal de controle recebido para o ele

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13/43 mento de construção de função e para o conector de saída do elemento conector empilhável para assim fornecer um trajeto de sinal de controle direto a partir do conector de entrada para o conector de saída. Consequentemente, uma cadeia de elementos de construção de função pode ser estabelecida facilmente de uma forma uniforme pelo empilhamento de elementos conectores um no topo do outro ou em qualquer outra orientação apropriada, por exemplo, um contíguo ao outro. Um elemento de construção de controle tal como um elemento de construção de interface pode, desta forma, afetar todos os elementos de construção de função que se ramificam a partir do conector de saída do elemento de construção de controle em uma sequência/pilha ininterrupta.

[0038] Em algumas modalidades, a pluralidade de elementos de construção de um sistema de construção de brinquedo compreende adicionalmente um ou mais elementos de construção de sensor em que cada um compreende uma ou mais interfaces e/ou sensores de entrada responsivos a um evento físico; e em que cada um compreende meios de conexão de saída para comunicação com um ou mais outros elementos de construção do sistema de construção de brinquedo e para fornecer um sinal de saída indicativo de um evento físico detectado. A interface e/ou sensor de entrada podem compreender qualquer conjunto de circuitos, dispositivo, ou arranjo apropriado para detectar uma entrada a partir de um usuário ou outro dispositivo, para apreender uma propriedade do ambiente, ou algo semelhante.

[0039] Exemplos de tais sensores/interfaces de ativação incluem um botão de pressão, um cursor, ou outro comutador mecânico, um sensor de vibração, um sensor de inclinação, um sensor de toque, um sensor de impacto, um sensor de luz, um detector de proximidade, um termômetro, um microfone, um sensor de pressão, um sensor pneumático, uma ponte de barramento, uma entrada indutiva, por exemplo,

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14/43 uma entrada que é ativada por uma etiqueta, um receptor de rádio, uma câmera, um receptor de um sistema de controle remoto, por exemplo, um controle remoto infravermelho, etc., ou uma combinação destes. Consequentemente, é fornecido um mecanismo simples e modular para iniciar funções definidas pelo usuário, que desta forma fornece uma variedade de cenários de brincadeira.

[0040] Em algumas modalidades, o sistema de construção de brinquedo inclui adicionalmente um elemento de extensão, em que o elemento de extensão compreende um elemento conector empilhável, um conector de saída adicional, e um elemento de extensão elétrica, tal como um cabo/fio de extensão. O elemento conector empilhável inclui um conector de entrada e um conector de saída, e o elemento conector empilhável do elemento de extensão é adaptado para receber um sinal de controle a partir do conector de entrada do elemento conector empilhável, e para alimentar o sinal de controle recebido para o conector de saída adicional através do elemento de extensão elétrica e para o conector de saída do elemento conector empilhável. Consequentemente, o elemento de extensão pode ser usado como um cabo de extensão e/ou para derivação de uma sequência/pilha ou função e/ou elementos de construção de controle.

[0041] Quando os elementos de construção de função, saída, sensor, controle, e/ou interface descritos aqui têm meios de acoplamento para interconectar de forma desmontável os elementos de construção com outros elementos de construção, eles são compatíveis com os sistemas de construção de brinquedo e podem ser usados juntamente com outros elementos de construção. A invenção é aplicável em geral a sistemas de construção de brinquedo com elementos de construção que têm meios de acoplamento para interconectar de forma desmontável elementos de construção. Além disso, quando os conectores dos elementos de construção descritos aqui são configurados de modo

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15/43 que os conectores de entrada são conectáveis apenas a conectores de saída e conectores de saída são conectáveis somente a conectores de entrada, é fornecida uma codificação mecânica que garante a conexão/ fiação correta dos conectores para assim evitar mau funcionamento, curto circuitos, e/ou outros semelhantes. Por exemplo, tal codificação mecânica pode ser fornecida pela forma do conector, pela disposição do contato no conector, pela forma dos contatos, pelo fornecimento de meios de acoplamento adicionais, e/ou outros semelhantes.

[0042] Nota-se que os conjuntos de construção de brinquedo podem compreender tipos adicionais de elementos de construção, tais como elementos de construção passivos sem quaisquer conectores elétricos e sem capacidade de realizar ou controlar ações/funções, tais como blocos de construção convencionais conhecidos na técnica.

[0043] Os diferentes aspectos da presente invenção podem ser implementados de diferentes formas que incluem os conjuntos de construção de brinquedo descritos acima e a seguir e meios do produto adicionais, em que cada um fornece um ou mais dos benefícios e vantagens descritos em conexão com pelo menos um dos aspectos descritos acima, e em que cada um tem uma ou mais modalidades preferenciais que correspondem às modalidades preferenciais descritas em conexão com pelo menos um dos aspectos descritos acima e/ou revelados nas reivindicações dependentes. Além disso, será observado que as modalidades descritas em conexão com um dos aspectos decsritos aqui podem ser aplicadas igualmente aos outros aspectos.

[0044] Em particular, é fornecido um método para fornecer um ambiente de programação para programar um sistema de construção de brinquedo como descrito aqui. Além disso, é fornecido um produto de programa computador que compreende meios de código de pro

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16/43 grama adaptados para fazer com que, quando executados em um sistema de processamento de dados, forneçam um ambiente de programação para programar um sistema de construção de brinquedo como descrito aqui.

[0045] O produto de programa de computador pode ser fornecido como uma mídia legível por computador, tal como um CD-ROM, DVD, disco ótico, cartão de memória, memória flash, dispositivo de armazenamento magnético, disco flexível, disco rígido, etc. Em outras modalidades, um produto de programa de computador pode ser fornecido como um pacote de software transferível, por exemplo, em um servidor web para descarregar através da internet ou outro computador ou rede de comunicação.

[0046] O sistema de processamento de dados pode incluir qualquer computador apropriado ou outro dispositivo de processamento, tal como um PC, computador portátil ou de mão, um PDA, telefone ativo, e ou outros semelhantes.

[0047] Aqui e no que segue, os termos meios de processamento e unidade de processamento entende-se que compreendem qualquer circuito ou dispositivo adaptado para realizar as funções descritas aqui. Em particular, o termo acima compreende microprocessadores programáveis de propósito geral ou especial, Processadores de Sinal Digital (DSP), Circuitos Integrados de Aplicação Específica (ASIC), Matrizes Lógicas Programáveis (PLA), Matriz de Entrada Programável no Campo (FPGA), circuitos eletrônicos de propósito especial, etc., ou uma combinação destes.

[0048] Consequentemente, um conjunto de construção é fornecido com elementos de construção de função e de controle que são interconectáveis através de um conjunto correspondente de conectores de acordo com uma arquitetura de conexão predeterminada. O conjunto de construção permite que um usuário construa uma grande variedade

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17/43 de funções e relacionamentos funcionais de maneira uniforme e com um conjunto limitado de elementos de construção diferentes. Além disso, de acordo com algumas modalidades, o usuário pode controlar as estruturas construídas a partir de um sistema de processamento de dados de forma fácil. O conjunto de construção de brinquedo aqui comprovou ser muito útil em contexto educacional, por exemplo, quando na implementação de cenários de aprendizado onde estruturas simples construídas de elementos de construção de brinquedo são programadas e controladas a partir de um computador.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0049] A Figura 1 mostra blocos de construção de brinquedo de uma técnica anterior.

[0050] A Figura 2 mostra esquematicamente exemplos de um bloco de construção de brinquedo de função.

[0051] A Figura 3 mostra esquematicamente exemplos de um elemento de construção com sensor.

[0052] As Figuras 4 e 5 mostram exemplos de elementos de construção de sensor.

[0053] A Figura 6 mostra um exemplo de um elemento de construção de interface.

[0054] A Figura 7 mostra um exemplo de estrutura onde um sensor de inclinação e um detector de proximidade são conectados aos respectivos conectores de um bloco de interface.

[0055] A Figura 8 mostra exemplos adicionais de blocos de construção de brinquedo.

[0056] A Figura 9 mostra diagrama esquemático de blocos de exemplos de estruturas construídas a partir de um sistema de construção de brinquedo como descrito aqui.

[0057] A Figura 10 mostra exemplos de interfaces de usuário de ambiente de programação visual para um sistema de construção de

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18/43 brinquedo como descrito aqui.

[0058] A Figura 11 mostra um diagrama de bloco esquemático de um elemento de construção inteligente.

[0059] A Figura 12 ilustra uma quantidade de elementos de construção inteligentes conectados a um elemento de construção de controle, por exemplo, um elemento de construção de interface.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0060] Serão principalmente descritas modalidades da invenção com o uso de elementos de construção de brinquedo em forma de blocos. Entretanto, a invenção pode ser aplicada a outras formas de elementos de construção usados em conjuntos de construção de brinquedo.

[0061] A Figura 1 mostra exemplos de blocos de construção de brinquedo cada um com pinos de acoplamento em sua superfície de topo e uma cavidade que se estende para dentro do bloco a partir do fundo. A cavidade tem um tubo central, e pinos de acoplamento em outro bloco podem ser recebidos na cavidade em um engate friccional como revelado na publicação do pedido de patente de número US 3005 282. As Figuras 1a-b mostram as vistas perspectivas de um exemplo de tal bloco de construção de brinquedo que incluem seu lado de topo e de fundo. As Figuras 1c e 1d mostram outros tais blocos de técnica anterior. Os blocos de construção mostrados nas figuras restantes têm este conhecido tipo de meio de acoplamento na forma de pinos e cavidades cooperativos. Entretanto, outros tipos de meios de acoplamento também podem ser usados.

[0062] A Figura 2 mostra esquematicamente exemplos de um elemento de construção de função.

[0063] A Figura 2a mostra esquematicamente um elemento de construção de função, genericamente designado como 200, que inclui um corpo principal de elemento de construção de função na forma de

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19/43 um bloco de função 201, e um conector empilhável 202 conectado ao bloco de função 201 através de cabo flexível 203 que inclui fios 212 e 213. O bloco de função tem pinos de acoplamento 205 em sua superfície de topo em uma cavidade correspondente em sua superfície de fundo (não mostrada explicitamente). O bloco de função 201 inclui um dispositivo de função 204 que recebe energia elétrica através de terminais 210 do conector empilhável 202 e fios 212 do cabo de extensão 203, e um sinal de controle através dos terminais 211 do conector empilhável 202 e linhas 213 do cabo de extensão 203, como será descrito em mais detalhes abaixo, e o dispositivo de função elétrico 204 realiza a função pré-configurada, por exemplo, uma função mecânica ou elétrica. Em uma modalidade, os sinais de controle podem cada um ter valores binários 0 ou 1, respectivamente.

[0064] Exemplos de uma função mecânica pré-configurada que os elementos de construção de função descritos aqui podem realizar incluem movimentos/deslocamentos tais como através do acionamento de um eixo de saída rotativo, enrolar uma corda ou uma corrente o que permite puxar um objeto para perto do bloco de função, mover rapidamente ou devagar uma parte articulada do bloco de função o que permite, por exemplo, abrir ou fechar uma porta, ejetar um objeto, etc. Tais deslocamentos mecânicos podem ser acionados por um motor elétrico como ilustrado na Figura 2b. A Figura 2b mostra um diagrama de fiação de um exemplo de um dispositivo de função 204 que inclui um motor 230 acionado pela energia elétrica recebida através das linhas 212. O motor 230 é controlado por um circuito de controle 231 em resposta aos sinais de controle C1, C2 recebidos através das linhas 213.

[0065] Será observado que o motor pode ser acionado pela energia das linhas de energia 212 ou diretamente pelos sinais de controle C1 e C2, como ilustrado pela Figura 2c. A fonte de energia separada

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20/43 através das linhas 212 permite um fornecimento de uma forma que a polaridade da tensão é constante e bem definida.

[0066] A Figura 2c mostra esquematicamente um diagrama de fiação de outro exemplo de um dispositivo de função 204 que inclui um motor 230 que é controlado e acionado pelos sinais de controle C1, C2. Consequentemente, neste exemplo, o dispositivo de função não recebe energia elétrica separada através das linhas 212, visto que o sinal de controle é suficiente para operar o motor.

[0067] Exemplos de uma função elétrica pré-configurada que os elementos de construção de função descritos aqui podem realizar incluir operar um comutador com terminais acessíveis, que gera um sinal de luz visível, emitir luz constante ou piscante, ativar algumas lâmpadas em uma sequência predeterminada, gerar um sinal elétrico, gerar um sinal de luz invisível, emitir som audível tal como um bip, alarme, sirene, mensagem de voz, música, som sintético, natural ou imitado que simula e estimula atividades da brincadeira, gravar e tocar uma música, emitir som inaudível tal como ultrassom, emitir sinal de frequência de rádio ou sinal infravermelho para ser recebido por outro componente, etc. ou combinações destes enumerados acima.

[0068] Os blocos de função podem ter uma função préconfigurada, mas funções também podem ser programadas ou determinadas de outra forma ou influenciadas pelo usuário.

[0069] A Figura 2d mostra esquematicamente um diagrama de fiação de um exemplo de um dispositivo de função 204 que inclui um LED 234 que é controlado e acionado pelos sinais de controle C1, C2. Consequentemente, neste exemplo, o dispositivo de função não recebe energia elétrica separada através das linhas 212, como o sinal de controle é suficiente para operar o LED. Alternativamente o LED pode ser acionado pela energia recebida através das linhas 212 através de um comutador controlado pelos sinais de controle C1 e C2.

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21/43 [0070] Na Figura 2e é ilustrado que o dispositivo de função 204 pode ser um comutador 271. O comutador 271 pode ser um comutador normalmente aberto ou normalmente fechado, e seus terminais 272 podem ser conectados aos pinos de acoplamento na superfície de topo ou as superfícies na cavidade que se planeja engatem nos pinos de acoplamento nos outros blocos de construção. O comutador é controlado pelo sinal de controle recebido através das linhas 213 através do circuito lógico 231 como descrito acima. Quando o comutador 271 é fechado, a tensão nas linhas de energia 212 é aplicada aos terminais 272. O circuito lógico 231 recebe adicionalmente energia elétrica a partir das linhas de energia 212.

[0071] A Figura 2f ilustra que o elemento de construção de função pode ser um elemento de construção inteligente que inclui um microprocessador ou outro dispositivo de processamento/unidade lógica, por exemplo, um dispositivo de função que fornece informação de retorno tal como informação de retorno de seu estado operacional. Em particular, a Figura 2f ilustra um diagrama de bloco de um exemplo de um dispositivo de função 204 que inclui um motor 230 acionado pela energia elétrica recebida através das linhas 212a,b. O motor 230 é controlado pelo microprocessador 263 através de um acionador de circuito/motor de controle 231 em resposta aos sinais de controle recebidos através de C1 e C2 designados como 213. O dispositivo de função compreende adicionalmente uma unidade de codificação 264 ou outro dispositivo para medição da velocidade do motor. O sinal a partir do codificador 264 é retornado para o microprocessador, o qual pode traduzir os sinais do codificador em um sinal indicativo da velocidade do motor. O microprocessador fornece a velocidade determinada através de C1 e C2, por exemplo, periodicamente ou em resposta a um sinal de requisição correspondente recebido através de C1 e C2. Consequentemente, o dispositivo de função da Figura 2f é um exemplo de

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22/43 um bloco de motor que inclui uma função de velocímetro.

[0072] Geralmente, o dispositivo de função pode interpretar os sinais de controle de diferentes formas. Em uma modalidade, os sinais de controle C1 e C2 podem cada um ter valores binários 0 e 1, respectivamente, por exemplo, representados pelos dois níveis de tensão alto e baixo ou ligado e desligado. Por exemplo, no exemplo da Figura 2c, o motor 230 pode ser controlado de acordo com a seguinte tabela:

[0073] Valor do sinal de controle Controle do motor

(C1,C2)=(0,0)	Motor DESLIGADO
(C1,C2)=(1,0)	Motor LIGADO para Frente
(C1,C2)=(0,1)	Motor LIGADO para Trás
(C1,C2)=(1,1)	Freio Motor
[0074] Em outro exemplo onde o dispositivo de função inclui um

gerador de som configurável para tocar dois sons diferentes, o dispositivo de função pode ser adaptado para tocar um dos sons selecionados responsivo a, por exemplo, um lado que se eleva (ou seja, uma transição de 0 para 1) dos sinais de controle individuais C1 e C2 respectivamente, por exemplo, de acordo com

C1 0^1 toca som 1

C2 0^1 toca som 2.

[0075] Consequentemente, em geral, o dispositivo de função pode incluir qualquer dispositivo elétrico e/ou mecânico apropriado, arranjo ou conjunto de circuitos adaptado para realizar uma ou mais das funções acima ou alternativas. Exemplos de dispositivos de função incluem uma fonte de luz como uma lâmpada ou LED, um gerador de som, alto falante, cartão de som, ou outra fonte de áudio, um motor, uma engrenagem, uma parte articulada, um eixo rotativo, um gerador de sinal, uma válvula, um controle pneumático, uma liga de corpo de memória, um cristal piezo, um eletromagneto, um atuador linear, um ráPetição 870190050354, de 29/05/2019, pág. 26/63

23/43 dio, um visor, um microprocessador, e/ou algo semelhante.

[0076] O elemento de conexão empilhável 202 inclui tanto um conector de entrada macho 206 como um conector de saída fêmea 207. Os conectores são posicionados em lados opostos do elemento conector, para assim fazer o elemento conector empilhável. Em particular, no presente exemplo, o conector de entrada macho é posicionado no lado de baixo, enquanto o conector fêmea é posicionado no lado superior do elemento conector empilhável. Os conectores de entrada e saída incluem quatro contatos cada, designados como 210, 211, e 208, 209, respectivamente. Os contatos 210 para recepção de energia elétrica são conectados aos contatos de saída correspondentes 208 e ao dispositivo de função 204 através das linhas 212. Geralmente, é preferível que os conectores de entrada e saída 206 e 207 sejam codificados mecanicamente de modo que os contatos estejam sempre conectados aos contatos corretos correspondentes do outro conector correspondente.

[0077] Quando todos os elementos de construção de função de um conjunto de construção de brinquedo incluem elementos de conexão empilháveis que fornecem e encaminham entrada de controle e energia de uma maneira uniforme, tais blocos com funções podem facilmente ser intercambiados dentro de uma construção de brinquedo construída a partir de blocos de construção descritos aqui. Por exemplo, um bloco de função que inclui uma lâmpada pode simplesmente ser substituído por um bloco de função que inclui uma fonte de som ou um alto-falante, sem ter que mudar qualquer outra parte da construção, uma vez que ambos os blocos de função são ativados da mesma forma.

[0078] É entendido adicionalmente que cada elemento de construção pode usar um ou mais dos contatos de entrada em seu conector de entrada. Por exemplo, como descrito aqui, alguns elementos de

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24/43 construção de função podem usar apenas os sinais de controle enquanto outros elementos de construção de função podem usar tanto a energia elétrica como os sinais de controle. É entendido adicionalmente que o elemento conector pode incluir pontos de contato adicionais, por exemplo, linhas de sinal para fornecer um barramento de comunicação entre os elementos de construção que incluem microprocessadores.

[0079] A Figura 3 mostra esquematicamente exemplos de um elemento de construção com sensor.

[0080] As Figuras 3a-c mostram um primeiro exemplo de um elemento de construção com sensor, geralmente designado como 300, que inclui um corpo de elemento de construção de sensor principal na forma de um bloco de construção 301, e um conector de saída 302 conectado ao bloco de sensor 301 através de um cabo flexível 303. O bloco de sensor tem pinos de acoplamento 305 em sua superfície de topo e uma cavidade correspondente em sua superfície de fundo (não mostrada explicitamente). O bloco de sensor 301 inclui um circuito sensor 304 que recebe energia elétrica através de terminais 310 do conector 302 e linhas 312a,b do cabo de extensão 303. O circuito sensor 304 inclui adicionalmente um elemento sensor 314 para receber uma entrada de sensor tal como uma entrada externa.

[0081] Em geral, os blocos de sensor descritos aqui podem incluir um ou mais elementos sensores responsivos a eventos físicos, por exemplo, um evento físico externo. Exemplos de tais eventos físicos compreendem forças mecânicas, compressão, tração, rotação, manipulação humana, toque, proximidade de um objeto, sinais elétricos, sinais de rádio frequência, sinais óticos, sinais de luz visível, sinais infravermelhos, sinais magnéticos, temperatura, umidade, radiação, etc., e combinações destes.

[0082] A Figura 3b mostra o bloco de sensor 301 conectado a um

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25/43 elemento de construção de controle 361, por exemplo, um elemento de construção de interface como descrito aqui, através de um conector de entrada ou um conector configurável 362 do elemento de construção de controle 361.

[0083] A Figura 3c mostra esquematicamente um diagrama de bloco mais detalhado do circuito sensor 304 de um elemento de construção com sensor. O elemento sensível 314 recebe energia a partir das linhas 312a,b e é conectado a linha 313a rotulada como C1 para fornecer um sinal de saída. Será observado que alguns elementos sensíveis podem não requerer conexão a linhas de energia 312a,b. O circuito sensor compreende adicionalmente um resistor de ID que conecta o terra (linha 312b) com a linha de saída 313b rotulada como C2. Em uma modalidade cada tipo de elemento de construção de sensor tem um respectivo valor de resistor de ID, desta forma permite que o elemento de construção de controle 361 meça a impedância do resistor 315 e assim identifique o tipo de elemento de construção de sensor conectado a ele. Alternativamente outro tipo de circuito de identificação pode ser usado. Por exemplo, o elemento de construção de sensor pode fornecer uma segunda saída do sensor que fornece o ID do sensor.

[0084] O bloco de sensor 301 desta forma gera um sinal do sensor em C1 em resposta a um evento físico sentido e alimenta o sinal do sensor nos contatos 311 do elemento conector 302 através das linhas 313 do cabo de extensão 303. O elemento conector 302 é similar ao elemento conector empilhável descrito acima, pelo fato de que o conector macho 306 tem as mesmas dimensões físicas que o conector macho do conector empilhável descrito acima e tem contatos de entrada 310 para energia elétrica 310. Entretanto, os contatos 311 do conector macho 306 são contatos de saída para sinais de saída, e o elemento conector 302 não inclui qualquer conector de saída fêmea.

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26/43 [0085] Ao fornecer elementos de construção de sensor com conectores não empilháveis, é garantida uma identificação confiável dos elementos sensores através de um resistor de ID. Em algumas modalidades podem ser fornecidos elementos sensores com conectores empilháveis e sem resistor de ID ou com um esquema mais complicado de identificação. Entretanto, foi examinado que o fornecimento de elementos de construção de sensor com resistores de ID e conectores não empilháveis fornecem uma solução de custo efetivo que fornece um alto significado a brincadeira.

[0086] A Figura 3d ilustra que o elemento de construção de sensor pode ser um elemento de construção inteligente que inclui um microprocessador ou outro dispositivo de processamento/unidade lógica. Em particular, a Figura 3d ilustra um diagrama de bloco de um exemplo de um circuito sensor 304 que inclui um elemento sensor 314 e um microprocessador 363. O microprocessador 363 e, opcionalmente, o elemento sensor 314 recebem energia elétrica através das linhas 212a,b. O microprocesador é conectado adicionalmente a C1 e C2 designados como 213 através dos quais o microprocessador pode receber e/ou enviar sinais. Por exemplo, o microprocessador pode receber sinais de configuração e/ou requisições de dados através de C1 e C2, tal como dados de ID, resultados do sensor e/ou algo semelhante. Consequentemente, o sensor pode fornecer um ID e/ou os resultados do sensor através de C1 e C2, por exemplo, como consequência de receber uma requisição correspondente ou de acordo com outro protocolo adequado.

[0087] As Figuras 4 e 5 mostram exemplos de elementos de construção com sensor. Em particular, a Figura 4 mostra um detector de proximidade que compreende um bloco de sensor 401, um conector 402 conectado ao bloco de sensor 401 através de um cabo flexível 403, e um elemento sensor 414 na forma de um diodo que emite luz e

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27/43 um sensor de luz. Consequentemente, quando o LED ilumina a superfície próxima ao LED/sensor de luz par, o sensor de luz detecta a luz refletida pela superfície pela superfície. A Figura 5 mostra um sensor de inclinação que compreende um bloco de sensor 501, um conector 502 conectado ao bloco de sensor 501 através de um cabo flexível 503, e um elemento sensor (não mostrado explicitamente) disposto dentro do bloco 501 e adaptado para detectar uma inclinação do bloco 501 ao longo de um ou mais eixos geométricos predeterminados.

[0088] A Figura 6 mostra um exemplo de um elemento de construção de interface. Em particular, a Figura 6a mostra uma vista perspectiva do elemento de construção de interface, a Figura 6b mostra um diagrama de bloco do circuito de controle de energia do elemento de construção de interface, e a Figura 6c mostra um diagrama de bloco do circuito de configuração de porta do elemento de construção de interface.

[0089] O elemento de construção de interface genericamente designado como 600 inclui um corpo principal de elemento de construção de interface na forma de um bloco de interface 601, e um conector USB 624 conectado ao bloco de interface 601 através do cabo flexível 623. O bloco de interface 601 tem pinos de acoplamento na sua face de topo e uma cavidade correspondente em sua superfície de fundo (não mostrada explicitamente).

[0090] O bloco de interface 601 inclui dois conectores fêmea configuráveis 622 que funcionam seletivamente como conectores de entrada e saída como descritos aqui. O bloco de interface 601 inclui uma unidade de processamento 628 ou outro dispositivo de controle que alimenta e fornece sinais de controle para os contatos correspondentes, 636 rotulado como C1 e 637 rotulado como C2 do conector 622. A unidade de processamento 628 do bloco de controle é adicionalmente adaptada para se comunicar através da linha de comunicação USB

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625 do conector USB 624 com um sistema de processamento de dados (não mostrado na Figura 6).

[0091] O bloco de controle 601 é adaptado adicionalmente para receber energia elétrica a partir de um sistema de processamento de dados através das linhas de energia USB 626 e 627 do conector USB 624. O bloco de controle 601 alimenta a energia elétrica recebida para os contatos de saída correspondentes 632 e 633 do conector 622, e desta forma fornece energia para um ou mais elementos de construção conectados aos conectores configuráveis 622 do elemento de construção de interface. A energia de saída fornecida pelo elemento de construção de interface 600 pode ser uma energia elétrica de baixa tensão apropriada para um conjunto de construção de brinquedo, por exemplo, uma energia entre 4,5V e 9V.

[0092] Os conectores configuráveis 622 são similares aos conectores fêmea 207 dos elementos de construção de função descritos acima e cada um inclui contatos para energia elétrica e contatos de controle para recepção e/ou fornecimento de sinais de controle. Os conectores configuráveis 622 são designados para unir com os conectores macho tanto dos elementos de construção de função como dos elementos de construção de sensor descritos acima.

[0093] O bloco de interface 601 inclui dois conectores configuráveis 622, em que cada um fornece energia elétrica e fornece/recebe sinais de controle. Será observado que outras modalidades de blocos de interface podem incluir uma quantidade diferente de conectores. Os sinais de controle alimentados ou recebidos pelos conectores configuráveis podem ser idênticos ou diferentes. Consequentemente, o elemento de construção de interface 601 pode controlar dois elementos de construção de função paralelos ou pilhas de elementos de construção de função, ou o elemento de construção de interface pode receber sinais de entrada a partir de dois elementos de construção com sen

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29/43 sor, ou o mesmo pode receber através de uma das entradas de conector a partir de um elemento de construção de sensor e fornecer através do outro conector, sinais de controle para controlar um ou mais elementos de construção de função. Consequentemente, em uma construção de brinquedo construída com blocos como descritos aqui, diversos blocos de função e/ou sensor podem ser usados intercambiavelmente, e um bloco de interface particular pode ser usado em várias construções para receber entradas dos blocos de sensor e controlar blocos de função de uma maneira uniforme.

[0094] A Figura 7 mostra uma estrutura de exemplo onde um sensor de inclinação 501 e um detector de proximidade 401 são conectados aos respectivos conectores de um bloco de interface 601.

[0095] Novamente com referência à Figura 6, o fornecimento de energia disponível através dos conectores 622 é inteiramente conduzido através da conexão USB 623, 624 a partir de um computador, por exemplo, um PC, ao qual o elemento de construção de interface é conectado, em que desta forma evita a necessidade de baterias o que reduz o preço, tamanho e complexidade do sistema.

[0096] O sistema de construção de brinquedo descrito aqui é um sistema de construção elétrico aberto, visto que o usuário pode construir virtualmente infinitas combinações de construção dos elementos de construção. Cada combinação pode usar uma quantidade diferente de energia elétrica.

[0097] Para acomodar esta liberdade de construção, o elemento de interface de construção 601 compreende um circuito de controle de energia 629 para fornecer gerenciamento de energia da conexão USB. [0098] A especificação USB fornece uma fonte de 5V de um único fio a partir do qual os dispositivos USB conectados podem extrair energia. A especificação fornece não mais do que 5,25 V e não menos do que 4,75 V (5 V ± 5%) entre as linhas de barramento positivo e ne

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30/43 gativo. Um dispositivo pode extrair energia a partir da conexão USB em dois modos de potência e um dispositivo USB pode ser suspenso:

• Modo de potência alta (max. 500 mA) • Modo de potência baixa (max. 100 mA) • Modo suspenso (max. 400 μΑ) [0099] Uma vez que o elemento de construção de interface é aberto para o sistema de construção de brinquedo, o mesmo controla quanta energia é extraída e também garante que nenhuma corrente seja retornada através da conexão USB. Isto poderia acontecer, por exemplo, quando um motor que está conectado ao elemento de construção de interface é acionado por uma força externa e age como um gerador.

[00100] Para acomodar isto, o circuito de controle de energia 629 é configurado através da unidade de processamento 628 e da interface de comunicação USB 625 ao modo de energia USB necessário. Durante e operação subsequente, o circuito de controle de energia 629 monitora tanto a corrente I extraída a partir da conexão de energia USB 626 como a tensão V na saída do elemento de controle de interface. A corrente I é medida como uma redução de tensão sobre um resistor 630. Se a corrente I excede a corrente especificada pelo modo de potência selecionado, o circuito de controle de energia controla um circuito gerador de corrente 631 ou outro circuito para regular a corrente I para assim limitar a corrente extraída na(s) saída(s) 632, 633 do elemento de construção de interface.

[00101] Se a tensão V excede o limite especificado (por exemplo, quando um motor conectado atua como um gerador) o circuito de controle de energia bloqueia completamente a saída de energia através dos conectores de saída 632, 633.

[00102] Como mencionado acima, cada um dos conectores/portas configuráveis 622 permite que o elemento de construção de interface

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601 receba entrada do sensor e forneça controle de saída a partir da mesma porta. Para esta finalidade, a unidade de processamento 628 compreende um conversor 634 analógico/digital (AD) e um circuito de acionamento de saída 635, ambos conectados aos contatos 636 marcado como C1 e 637 marcado como C2.

[00103] O elemento de construção de interface lê a entrada com o uso do conversor AD 634 em C1 e C2. Um exemplo de um elemento de construção a partir do qual o elemento de construção de interface pode ler a entrada é o elemento de construção de sensor descrito acima. O conversor AD converte a entrada recebida em um sinal digital que é enviado através da conexão de comunicação USB 625 para o computador.

[00104] Similarmente, quando o elemento de construção de interface recebe comandos lógicos de controle a partir do computador através da conexão de comunicação USB 625, o acionador de saída 635 converte os comandos lógicos em um sinal de controle apropriado, por exemplo, como descrito acima, e fornece o sinal de controle gerado através das saídas C1 e/ou C2.

[00105] A configuração das portas configuráveis 622 é realizada baseada em comandos lógicos recebidos a partir do computador, o qual por sua vez é baseado no tipo de elemento de construção conectado detectado. Quando qualquer elemento de construção é conectado a uma das portas configuráveis de um elemento de construção de interface o elemento de construção de interface detecta quando um módulo é conectado/desconectado e identifica informação sobre o tipo do módulo (por exemplo, motor, luz, sensor de inclinação, etc.). O elemento de construção então envia a informação a respeito do tipo do módulo através da conexão 625 para o computador. O computador, responsivo a informação recebida, pode então enviar comandos lógicos para o elemento de construção para controlar o elemento de cons

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32/43 trução para configurar as portas configuráveis, por exemplo, por meio de um ou mais comutadores apropriados. Em modalidades alternativas, a configuração das portas configuráveis pode ser realizada através de conjunto de circuitos incluído no elemento de construção.

[00106] A conexão/desconexão pode ser detectada através da medição da impedância de C1 e C2 para o terra. Quando um elemento é conectado a impedância cai. O tipo de elemento pode ser determinado de diferentes formas: por exemplo, se a impedância entre C1 e C2 é baixa, por exemplo, menor do que um limite predeterminado, é determinado que o elemento conectado é um motor. Em outros casos o resistor de ID é medido, ou seja, a impedância entre C2 e o terra, e o valor dará o tipo de elemento.

[00107] Será observado que o sistema de construção de brinquedo pode adicionalmente incluir elementos de construção de controle adicionais que não estão conectados a um sistema de processamento de dados e que executam controle autonomamente. Tais elementos de construção de controle podem, por exemplo, incluir meios de entrada apropriados, por exemplo, meios de entrada ativados por usuário (por exemplo, botões de pressão, comutadores, um sensor de entrada de controle remoto, etc.), ou um conector de entrada similar aos conectores de entrada dos elementos de construção de função descritos aqui. Neste caso, o elemento de construção de controle pode ser energizado a partir de uma caixa de pilha integrada ao ou separado do elemento de controle, ou a partir de outra fonte de energia apropriada. Tal elemento de construção de controle autônomo também pode compreender um ou mais conectores configuráveis como descrito acima com referência a um elemento de construção de interface que inclui uma unidade de controle apropriada para detectar elementos conectados e configurar as portas. Por exemplo, tal unidade de controle pode ser integrada no próprio processador do dispositivo.

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33/43 [00108] A Figura 8 mostra exemplos adicionais de elementos de construção de brinquedo.

[00109] As Figuras 8a-b mostram cada uma um exemplo de um módulo de motor 201 como um exemplo de um elemento de construção de função. O módulo de motor 201 inclui um furo 881 para receber um eixo para ser girado pelo motor. O módulo do motor 201 inclui adicionalmente meios de acoplamento 205 para conectar o módulo do motor com outros elementos de construção. O módulo do motor inclui adicionalmente um elemento conector empilhável 202 como descrito aqui.

[00110] A Figura 8c mostra um exemplo de um conector empilhável 802 para uso nos elementos de construção de função, de controle, e/ou de extensão descritos aqui. Em particular a Figura 8c mostra o elemento conector 802, o cabo de extensão flexível 803, e o conector fêmea 807 do conector empilhável que inclui contatos 808 para fornecimento de energia elétrica, os contatos 809 para fornecimento de sinais de controle, e contatos adicionais 882 para fornecimento de sinais adicionais, por exemplo, para uso como uma linha de comunicação de alta velocidade para inteligência distribuída. O elemento conector inclui adicionalmente pinos de acoplamento 805 para conexão fácil e confiável do elemento conector a um conector macho que tem uma ou mais cavidades correspondentes.

[00111] A Figura 9 mostra diagramas de bloco esquemáticos de exemplos de estruturas construídos a partir de um sistema de construção de brinquedo como descrito aqui.

[00112] A Figura 9a mostra um diagrama esquemático de um elemento de construção de interface conectado a um sistema de processamento de dados, um elemento de construção de função e um elemento de construção com sensor. A Figura 9b mostra um diagrama de bloco da estrutura da Figura 9a. O elemento de construção de interfa

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34/43 ce 601 é conectado ao computador 940 com uma conexão USB 623. Uma aplicação de software 941 que fornece um ambiente de programação executada pelo computador 940 agora pode ler dados de e enviar comandos de controle para o elemento de construção de interface 623. O elemento de construção de interface 601 tem dois conectores de I/O 622a e 622b para conexão de outro elemento de construção do sistema de construção de brinquedo descrito aqui (por exemplo, um elemento de construção de função, de controle ou com sensor). No exemplo das Figuras 9a-b, um elemento de construção de sensor 301 é mostrado conectado à porta 622b, e um elemento de construção de função 201 é mostrado conectado à porta 622a.

[00113] Como descrito acima, a aplicação 941 no computador 940 recebe informação sobre quando um elemento é conectado ao ou desconectado do elemento de construção de interface 601, e que tipo de elemento de construção é conectado, por exemplo, baseado em uma impedância medida pelo elemento de construção de interface. Por exemplo, a aplicação pode receber a informação acima por requisição, periodicamente ou de outra forma apropriada. O tipo de elemento de construção pode ser elemento de função, de controle, ou com sensor. Em algumas modalidades, os tipos podem ser definidos com uma granularidade mais fina, por exemplo, através da distinção entre diferentes tipos de sensor, por exemplo, sensor de proximidade, sensor de som, sensor de inclinação, etc., e/ou através da distinção entre diferentes tipos de elementos de função, por exemplo, motor, elemento de LED, gerador de som, etc.

[00114] Esta informação é usada para benefício da aplicação de programação 941. A aplicação de programação 941 pode agora atuar responsiva aquilo que está conectado. Por exemplo, a mesma pode configurar as portas configuráveis do elemento de construção de interface para entrada ou saída, habilitar/desabilitar possibilidades de pro

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35/43 gramação, fornecer ajuda sensitiva ao contexto, etc., tudo baseado no conhecimento daquilo que está conectado aonde. Tal adaptabilidade permite que mesmo crianças de relativamente pouca idade experimentem com estruturas programáveis.

[00115] A Figura 9c mostra um diagrama esquemático de outro exemplo de um elemento de construção de interface conectado ao sistema de processamento de dados e uma quantidade de elementos de construção. Neste exemplo, o elemento de construção de interface 601 é conectado ao computador 940 com uma conexão USB 623. O elemento de construção de interface 601 tem dois conectores de I/O 622a 3 622b para conexão de outro elemento de construção do sistema de construção de brinquedo descrito aqui (por exemplo, um elemento de função, de controle ou com sensor). No exemplo da Figura 9c, um elemento de construção de sensor 301 é mostrado conectado à porta 622a, e uma pilha de elementos de construção é mostrada conectada à porta 622b.

[00116] A pilha de elementos de construção inclui blocos de função 201a-c e um bloco de controle 901 através de seus respectivos elementos conectores empilháveis 202a-c e 902. Consequentemente, o bloco de função 201a e o bloco de controle 901 são conectados através de seus respectivos elementos conectores empilháveis em uma primeira pilha 990 originada a partir do bloco de interface 601, ao mesmo tempo em que os blocos de função 201b e 201c são conectados em uma segunda pilha 991 originada a partir do conector de saída 922 do bloco de controle 901. Desta forma, neste exemplo o bloco de interface 601 fornece energia para todos os elementos de função e de controle na pilha 990 bem como para os elementos na pilha 991, através do bloco de controle 901.

[00117] O bloco de controle 901 inclui um dispositivo de controle (não mostrado) que pode receber uma entrada de controle a partir de

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36/43 uma interface externa (não mostrada), por exemplo, um botão de pressão ou outra interface ou sensor, e gera um sinal de controle de saída correspondente. Além disso, o bloco de controle 901 inclui um elemento conector empilhável 902 que tem um conector de entrada macho e um conector de saída fêmea. O conector de entrada macho 407 tem contatos de entrada para energia elétrica e contatos de saída conectados aos contatos de entrada. Desta forma, o bloco de controle recebe energia elétrica através do elemento e linhas de conector empilhável 902.

[00118] O bloco de controle compreende adicionalmente um conector de saída fêmea separado 922 que funciona como um conector de saída principal, conforme o bloco de controle alimenta seu sinal de controle de saída para os contatos de saída correspondentes do conector 922. O bloco de controle 901 adicionalmente alimenta a energia elétrica recebida para os contatos de saída correspondentes do conector 922, em que desta forma fornece uma linha de energia ininterrupta através do sistema. O conector de saída separado pode ser conectado a ou integrado ao bloco 901, ou o mesmo pode ser disposto separado do bloco 901, por exemplo, conectado ao bloco 901 através de um cabo de extensão.

[00119] Além disso, o elemento conector empilhável 902 inclui uma conexão entre os contatos de entrada do sinal de controle para os contatos de saída correspondentes, em que desta forma fornece um trajeto de sinal de controle direto a partir de sua entrada até a saída.

[00120] Consequentemente, o bloco de controle 901 gera seu sinal de controle de saída baseado no sinal de controle de entrada e/ou na entrada externa, por exemplo, através da combinação dos dois sinais de controle, por exemplo, através da implementação de uma função lógica tal como uma função E, uma função OU, e uma função OU EXCLUSIVO, através do uso de uma mudança no sinal de controle de

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37/43 entrada como um evento de gatilho, ou algo semelhante. Geralmente, a função lógica pode ser uma função lógica pré-configurada, mas funções lógicas também podem ser programadas ou determinadas ou influenciadas de outra forma pelo usuário. Em algumas modalidades, o dispositivo de controle pode usar o sinal de controle de entrada e/ou a entrada externa como um sinal de gatilho para disparar um sinal de controle de saída ou para disparar um processo de controle que resulta em um sinal de controle de saída. Por exemplo, o dispositivo de controle pode ter armazenado nele um programa executável, cuja execução pode ser disparada através de um sinal de controle de entrada predeterminado e pode resultar em um sinal de controle de saída ou sequência de sinais de controle de saída.

[00121] O bloco de controle 901 desta forma controla os blocos de função 201b e 201c. Além disso, uma vez que o bloco de controle 901 recebe o sinal de controle a partir de seu conector empilhável, o bloco de interface 601 controla tanto o bloco de função 201a como os blocos de função 201b e 201c. O último controle dos blocos de função 201b e 201c é realizado indiretamente através do bloco de controle 901 e de acordo com a função lógica específica implementada pelo bloco de controle 901.

[00122] Será entendido que o conector de um bloco de sensor também pode ser empilhado no topo de um conector empilhável de um bloco de função que por sua vez é conectado a um bloco de controle, por exemplo, um bloco de interface. Elementos de construção empilhados podem influenciar a detecção do tipo de elementos de construção baseados na impedância. Por exemplo, a impedância de um motor é menor do que a de outros elementos, e ao conectar, por exemplo, um elemento de função de emissão de luz empilhado junto com um motor o mesmo é detectado como um motor. Em outra modalidade, as linhas de controle C1/C2 podem ser configuradas como uma linha de

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38/43 comunicação, como será descrito abaixo, em que desta forma permitem uma detecção de ID aprimorada para elementos de construção empilhados.

[00123] A Figura 10 mostra exemplos de interfaces de usuário de um ambiente de programação visual para geração, manipulação, e execução de programas para um sistema de construção de brinquedo como descrito aqui escritas em uma linguagem de programação visual. [00124] A Figura 10 mostra uma janela inicial em uma situação onde nenhum elemento de construção está conectado ao elemento de construção de interface. A interface de usuário compreende uma quantidade de barras de menu 1001 para a execução do programa de controle, gerenciamento de arquivos, funções de ajuda, e outras funcionalidades. A interface de usuário compreende adicionalmente um espaço de trabalho 1003 no qual um usuário pode arrumar ícones de programação. O usuário pode selecionar elementos icônicos de programação a partir de uma paleta 1002 na parte de baixo da tela. Por exemplo, um usuário pode arrumar os ícones na paleta por meio de operações de arrastar e soltar. Cada ícone representa um respectivo elemento de programação, por exemplo, uma função, uma condição, um elemento de controle de programa, e/ou algo semelhante.

[00125] A Figura 10b mostra a janela após o usuário ter conectado um motor a uma das portas do elemento de construção de interface conectado ao computador que executa o ambiente de programação. A aplicação, responsiva a conexão do motor, exibe um ícone de motor 1004 no canto superior esquerdo do espaço de trabalho. O ícone indica o tipo do elemento conectado (o ícone mostra uma roda que gira 1006) e seu estado operacional. Neste caso, o ícone do motor inclui uma barra de estado 1005, que indica a velocidade em que o motor gira, e a roda exibida 1006 indica a direção da rotação.

[00126] A Figura 10c mostra a janela após o usuário ter conectado

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39/43 adicionalmente um sensor de inclinação à outra porta do elemento de construção de interface. A aplicação, responsiva a conexão do sensor de inclinação, exibe um ícone de sensor de inclinação 1007 no canto superior esquerdo do espaço de trabalho. O ícone 1007 indica o tipo de elemento conectado e seu estado operacional. Neste caso, o ícone exibe um sensor de inclinação inclinado na direção detectada.

[00127] A Figura 10d mostra a janela após o usuário ter arrumado uma quantidade de ícones de programação no espaço de trabalho representativo de um programa de exemplo simples. O programa inclui um ícone de início 1008. Quando executado (por exemplo, ao clicar no ícone de início 1008), o programa inicialmente faz com que o computador controle o motor para rodar no sentido horário (CW) como representado pelo ícone 1009. Então, o programa espera (o ícone 1010 representa um ciclo de espera) até que o sensor de inclinação seja inclinado para frente (o ícone 1014 representa a condição). Quando o sensor de inclinação é inclinado para frente o programa irá mudar a direção do motor para anti-horário (CCW) (ícone 1011). Então, o mesmo irá esperar até que o sensor de inclinação seja inclinado para trás (ícones 1012 e 1015). Isto é repetido em um ciclo sem fim (ícone 1013), por exemplo, até que o usuário aborte através da ativação de um elemento de controle em uma das barras de menu 1001.

[00128] Durante a execução do programa, o programa verifica (por exemplo, requisitando periodicamente a informação correspondente a partir do elemento de construção de interface) se ocorre qualquer mudança (presença/ausência, tipo, estado operacional) no que está conectado, e desta forma, por exemplo, permite que um programa seja abortado quando um elemento é desconectado, ou visualiza um estado da execução do programa. No exemplo da figura 10d, o ícone 1010 é enfatizada por um quadro branco. Isto indica a posição corrente da execução do programa, ou seja, o programa está esperando que o

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40/43 sensor de inclinação incline para frente. Consequentemente, os ícones no canto superior esquerdo indicam que o motor está rodando CW (ícone 1006) e que o sensor de inclinação está inclinado para trás (ícone 1007), ou seja, consistente com o estado da execução do programa.

[00129] Em geral, algumas modalidades de um sistema de construção de brinquedo podem compreender um ou mais tipos diferentes de elementos de construção de entrada/sensor, por exemplo, um ou mais dos seguintes tipos de elementos de construção de sensor:

[00130] Um sensor resistivo simples (por exemplo, um bloco sensor para medição de toque, temperatura, magnetismo, etc.): O ID de tal sensor pode ser detectado através do uso de um resistor de ID como descrito aqui, e tal sensor simples não requer energia elétrica de entrada. Um exemplo de tal elemento de construção de sensor é mostrado na Figura 3c.

sensor energizado por uma fonte de energia (por exemplo, um detector de luz): Novamente, o ID de tal sensor pode ser detectado através do uso de um resistor de ID como descrito aqui. Um exemplo de tal elemento de construção de sensor é mostrado nas Figuras 3a-c.

[00131] Um elemento de construção de sensor com lógica e comunicação integradas através de C1/C2 (por exemplo, uma bússola, detector de cor, etc.): Tal elemento recebe energia elétrica e usa as linhas de controle C1 e C2 para comunicação com um elemento de construção de controle, tal como um elemento de construção de interface. Um exemplo de tal elemento de construção de sensor é mostrado na Figura 3d.

[00132] Similarmente, algumas modalidades de um sistema de construção de brinquedo podem compreender um ou mais tipos diferentes de elementos de construção de saída/função, por exemplo, um ou mais dos seguintes tipos de elementos de construção de função:

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41/43 [00133] Elemento de construção de função de saída energizado através de C1/C2 (por exemplo, um motor, luz, etc.): exemplos de tais elementos foram descritos em conexão com as Figuras 2c e d.

[00134] Um elemento de construção de função com entrada de energia e entrada (por exemplo, um bloco de som) de controle (por exemplo, gatilho) separados: Exemplos de tais elementos foram descritos em conexão com as Figuras 2b e e.

[00135] Um elemento de construção com função lógica e comunicação integradas através de C1/C2 (por exemplo, um servo): Um exemplo de tais elementos foi descrito em conexão com a Figuras 2f.

[00136] A Figura 11 mostra um diagrama de bloco esquemático de um elemento de construção inteligente. O elemento de construção 1101 pode, por exemplo, ser um elemento de construção de sensor ou um elemento de construção de função. O elemento de construção 1101 inclui um elemento de função/sensor 1114 e um microprocessador 1163. O microprocessador 1163 e, opcionalmente, o elemento de função/sensor 1114 recebe energia elétrica através das linhas 112a,b. O microprocessador é adicionalmente conectado a C1 e C2 designados como 1113 através dos quais o microprocessador pode receber e/ou enviar sinais. Por exemplo, o microprocessador pode receber sinais de configuração e/ou requisições de dados através de C1 e C2, tais como dados de ID, resultados de sensor, informação de retorno operacional, e/ou algo semelhante. Consequentemente, o elemento de construção pode fornecer um ID e/ou resultados de sensor, dados de informação de retorno e/ou algo semelhante através de C1 e C2, por exemplo, em resposta ao recebimento de uma requisição correspondente ou de acordo com outro protocolo adequado.

[00137] Consequentemente, os elementos de construção com lógica integrada podem implementar uma variedade de funções de sensor/atuador também com controle integrado.

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42/43 [00138] Um elemento de construção com lógica e comunicação integradas usa as linhas C1/C2 como linhas de comunicação que permitem a um elemento de construção de controle, tal como um elemento de construção de interface, interfacear com um ou mais elementos de construção de sensor/entrada e/ou função/saída. O processador no elemento de construção 1101 fornece a interface de comunicação. A outra extremidade do protocolo pode desta forma ser implementada em um elemento de construção de controle, em um elemento de construção de interface, ou em um sistema de processamento de dados através do elemento de construção de interface. Cada elemento de construção com lógica integrada pode ter um ID de rede único, por exemplo, armazenado em uma memória no chip. Quando o elemento de construção 1101 com lógica integrada inclui um elemento conector empilhável como descrito aqui, cada plugue fêmea em um elemento de construção de controle tal como um elemento de construção de interface fornece um barramento de comunicação onde múltiplos elementos de construção de sensor/entrada e/ou função/saída podem ser conectados como ilustrado na Figura 12.

[00139] A Figura 12 ilustra uma quantidade de elementos de construção inteligentes conectados a um elemento de construção de controle, por exemplo, um elemento de construção de interface. No exemplo da Figura 12, três elementos de construção com lógica integrada 1204a-c são conectados a um elemento de construção de controle 601 através de um barramento de dois fios 1265 formado pelos conectores empilháveis (não mostrados explicitamente) dos elementos de construção 1204a-c conectados ao elemento de construção de controle 601. Será observado que diferentes quantidades de elementos de construção 1204 podem ser conectadas de uma maneira mostrada na Figura 12.

[00140] Embora algumas modalidades tenham sido descritas e

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43/43 mostradas em detalhes, a invenção não é restrita a elas, mas também pode ser incorporada de outras formas dentro do escopo do assunto definido nas reivindicações a seguir. Nas reivindicações de dispositivo que enumeram diversos meios ou unidades, diversos destes podem ser incorporados por um mesmo item de hardware, por exemplo, um miniprocessador programável apropriado ou outra unidade de processamento. O mero fato de que certas medidas são enumeradas em reivindicações dependentes mutuamente diferentes ou descritas em diferentes modalidades não indica que uma combinação de tais medidas não possa ser usada com vantagem.

[00141] Deve ser enfatizado que o termo compreende quando usado nesta especificação é tomado para especificar a presença de características, inteiros, etapas ou componentes citados, mas não para excluir a presença ou adição de uma ou mais outras destas características, inteiros, etapas, componentes ou grupos.

Claims (31)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Sistema de construção de brinquedo compreendendo:

   uma pluralidade de elementos de construção interconectáveis de forma desmontável (201, 301) incluindo um ou mais elementos de construção de função (201) cada um realizando uma função correspondente, cada elemento de construção de função incluindo meios de conexão de controle (202) para se comunicar com um ou mais outros elementos de construção do sistema de construção de brinquedo;

   um sistema de processamento de dados (940) possuindo armazenado nele código de programa de computador adaptado para fazer com que, quando o código de programa de computador é executado pelo sistema de processamento de dados, o sistema de processamento de dados proporcione um ambiente de programação para geração de um ou mais comandos lógicos para controlar um ou mais elementos de função;

   caracterizado pelo fato de que o sistema ainda compreende:

   um elemento de construção de interface (601) compreendendo primeiro meio de conexão (623) para proporcionar uma conexão de fluxo de dados com o sistema de processamento de dados e para receber os ditos comandos lógicos a partir do sistema de processamento de dados (940), uma unidade de processamento (628) adaptada para converter o dito comando lógico em um sinal de controle para controlar uma função do dito pelo menos um elemento de construção de função (201), e segundo meio de conexão (622a) para proporcionar uma conexão de controle com o pelo menos um elemento de construção de função (201) através dos meios de conexão de controle do elemento

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2. 2/11 de construção de função (201), e para emitir o sinal de controle;

   em que o elemento de construção de interface (601) é adaptado para detectar pelo menos uma presença do elemento de construção de função (201) conectado de forma desmontável ao elemento de construção de interface (601); e enviar informação indicativa pelo menos da presença do elemento de construção de função (201) conectado ao sistema de processamento de dados (940); e em que o código do programa de computador é adaptado para fazer com que o sistema de processamento de dados (940) proporcione um ambiente de programação adaptado responsivo à informação recebida sobre pelo menos a presença do elemento de construção de função conectado (201).

   2. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios de conexão de controle compreendem pelo menos um conector (202) para conectar eletricamente o elemento de construção de função (201) com outro elemento de construção do sistema de construção de brinquedo através de um conector correspondente do outro elemento de construção.
3. 3. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um conector para conectar eletricamente o elemento de construção de função (201) com outro elemento de construção é um elemento conector empilhável (802) incluindo um conector de entrada e de saída (206, 207) do elemento de construção de função (201).
4. 4. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um elemento conector empilhável (202) de cada elemento de construção de função (201) é adaptado para receber um sinal de controle através do conector de entrada (206) do elemento conector empilhável (202), e alimentar o sinal de controle recebido para o elemento de construção

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   3/11 de função (201) e para o conector de saída (207) do elemento conector empilhável (202) para assim proporcionar um percurso de sinal de controle direto a partir do conector de entrada (206) para o conector de saída (207).
5. 5. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que cada elemento de construção incluindo um conector empilhável (202) inclui um corpo de elemento de construção incluindo um circuito elétrico; e em que o elemento conector empilhável (202) é conectado eletricamente ao circuito elétrico do elemento de construção de função (201) através de um cabo flexível (203).
6. 6. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo fato de que cada elemento conector empilhável (202) inclui um primeiro lado de conexão incluindo o conector de entrada (206) do elemento conector empilhável (202), e um segundo lado de conexão oposto ao primeiro lado de conexão, em que o segundo lado de conexão incluindo o conector de saída (207) do elemento conector empilhável (202).
7. 7. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o segundo meio de conexão compreende pelo menos um segundo conector (622) para conectar eletricamente o elemento de construção de interface com outro respectivo elemento de construção (601) do sistema de construção de brinquedo através de um conector (622) correspondente do outro elemento de construção (601).
8. 8. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o segundo meio de conexão compreende dois segundos conectores (622), cada um para conectar eletricamente o elemento de construção de interface (601) com outro respectivo elemento de construção do sistema de constru

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   4/11 ção de brinquedo através de um conector (622) correspondente do outro respectivo elemento de construção.
9. 9. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um segundo conector (622a, 622b) é operável seletivamente como um conector de entrada e saída de dados.
10. 10. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que o elemento de construção de interface é ainda configurado para fornecer energia elétrica através do pelo menos um segundo conector (622a, 622b).
11. 11. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o primeiro meio de conexão compreende um primeiro conector (624) para conectar eletricamente o elemento de construção de interface com o sistema de processamento de dados (940) e para receber o dito comando lógico a partir do sistema de processamento de dados (940).
12. 12. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o elemento de construção de interface é ainda configurado para receber energia elétrica a partir do sistema de processamento de dados (940) através do primeiro conector (624).
13. 13. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o elemento de construção de interface compreende um circuito de controle de energia (629) para controlar a saída de energia elétrica pelo elemento de construção de interface (601).
14. 14. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de

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    5/11 que o primeiro meio de conexão compreende uma conexão de comunicação de barramento serial universal (625).
15. 15. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o elemento de construção de interface compreende um conjunto de circuitos para detectar pelo menos a presença e o tipo de um elemento de construção conectado ao elemento de construção de interface através do segundo meio de conexão; em que o elemento de construção de interface é adaptado para enviar informação indicativa da presença e tipo detectados do elemento de construção para o sistema de processamento de dados através do primeiro meio de conexão; e em que o código do programa de computador é adaptado para fazer com que o sistema de processamento de dados proporcione um ambiente de programação adaptado responsivo à informação recebida sobre pelo menos a presença e o tipo do elemento de construção.
16. 16. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o conjunto de circuitos para detectar pelo menos a presença e o tipo de um elemento de construção compreende um conjunto de circuitos para detectar uma impedância elétrica do elemento de construção conectado ao elemento de construção de interface através do segundo meio de conexão.
17. 17. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que o conjunto de circuitos para detectar pelo menos a presença e o tipo de elemento de construção conectado ao elemento de construção de interface é ainda adaptado para detectar um estado operacional do elemento de construção conectado e para enviar informações indicativas do estado operacional detectado para o sistema de processamento de dados através do primeiro meio de conexão.
18. 18. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com

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    6/11 qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de elementos de construção ainda compreende um ou mais elementos de construção de sensor (401, 501) cada um compreendendo uma ou mais interfaces/sensores de entrada (414) responsivos a um evento físico; e cada um compreendendo meios de conexão de controle para comunicação com um ou mais outros elementos de construção do sistema de construção de brinquedo e para emitir um sinal de controle indicativo de um evento físico detectado.
19. 19. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que o ambiente de programação adaptado é configurado para proporcionar uma indicação pelo menos um dentre a presença, tipo e estado operacional de pelo menos um elemento de construção conectado ao elemento de construção de interface para um usuário do sistema de processamento de dados.
20. 20. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o ambiente de programação adaptado é configurado para proporcionar ajuda sensitiva ao contexto responsiva à presença de pelo menos um elemento de construção (201, 301) conectado ao elemento de construção de interface (601) para um usuário do sistema de processamento de dados (940).
21. 21. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que o ambiente de programação compreende um ambiente de programação visual.
22. 22. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o ambiente de programação visual compreende elementos icônicos (1008, 1009, 1010, 1012, 1013, 1014, 1015) que podem ser manipulados por um usuário

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    7/11 de acordo com uma gramática espacial predeterminada para construção de programa; e em que o ambiente de programação visual é adaptado para permitir pelo menos um subconjunto dos elementos icônicos condicionado a um tipo detectado de um elemento de construção conectado.
23. 23. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com a reivindicação 21 ou 22, caracterizado pelo fato de que o ambiente de programação visual compreende elementos icônicos (1008, 1009, 1010, 1012, 1013, 1014, 1015) que podem ser manipulados por um usuário de acordo com uma gramática espacial predeterminada para construção de programa; e em que o ambiente de programação visual é adaptado para mudar a aparência de pelo menos um subconjunto dos elementos icônicos (1006, 1007) responsivo a um estado operacional detectado de um elemento de construção conectado.
24. 24. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 23, caracterizado pelo fato de que cada elemento de construção de função é adaptado para receber um sinal de controle através dos meios de conexão de controle do elemento de construção de função e para realizar uma função em resposta ao sinal de controle recebido.
25. 25. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 24, caracterizado pelo fato de que pelo menos um conector de saída de um elemento de construção de função inclui um contato de saída de energia (208) adaptado para fornecer energia elétrica de saída para fornecer energia elétrica para um ou mais elementos de construção conectados ao conector de saída; e em que um conector de entrada de cada elemento de construção inclui um contato de energia (210) adaptado para receber energia elétrica.
26. 26. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com

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    8/11 qualquer uma das reivindicações 1 a 25, caracterizado pelo fato de que cada elemento de construção inclui meios de acoplamento (205) para interconectar elementos de construção de forma desmontável.
27. 27. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que cada conector inclui meios de acoplamento (205) para interconectar elementos de construção de forma desmontável (201, 301).
28. 28. Sistema de construção de brinquedo, de acordo com a reivindicação 26 ou 27, caracterizado pelo fato de que os meios de acoplamento (205) compreendem protrusões e cavidades adaptadas para receber protrusões em um engate friccional.
29. 29. Produto de construção de brinquedo compreendendo:

    uma pluralidade de elementos de construção interconectáveis de forma desmontável (201, 301) incluindo um ou mais elementos de construção de função (201) cada um para realizar uma função correspondente, cada elemento de construção de função incluindo meios de conexão de controle (202) para se comunicar com um ou mais outros elementos de construção do produto de construção de brinquedo;

    uma mídia legível por computador possuindo armazenado nela código de programa de computador adaptado para fazer com que, quando o código de programa de computador é executado por um sistema de processamento de dados (940), o sistema de processamento de dados (940) proporciona um ambiente de programação para geração de um ou mais comandos lógicos para controlar o um ou mais elementos de função;

    caracterizado pelo fato de que o sistema ainda compreende:

    um elemento de construção de interface (601) compreendendo:

    primeiro meio de conexão (623) para proporcionar uma conexão de fluxo de dados com o sistema de processamento de dados e

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    9/11 para receber os ditos comandos lógicos a partir do sistema de processamento de dados, uma unidade de processamento (628) adaptada para converter o dito comando lógico em um sinal de controle para controlar uma função do dito pelo menos um elemento de construção de função, e segundo meio de conexão (622a) para proporcionar uma conexão de controle com o pelo menos um elemento de construção de função através dos meios de conexão de controle do elemento de construção de função, e para emitir o sinal de controle;

    em que o elemento de construção de interface é adaptado para detectar pelo menos uma presença do elemento de construção de função conectado de forma desmontável ao elemento de construção de interface; e enviar informação indicativa pelo menos da presença do elemento de construção de função (201) conectado com o sistema de processamento de dados (940); e em que o código do programa de computador é adaptado para fazer com que o sistema de processamento de dados proporcione um ambiente de programação adaptado responsivo à informação recebida sobre pelo menos a presença do elemento de construção de função conectado (201).
30. 30. Elemento de construção de interface para um sistema de construção de brinquedo, em que o sistema de construção compreende uma pluralidade de elementos de construção interconectáveis de forma desmontável (203, 301) que inclui um ou mais elementos de construção de função (201) cada um para realizar uma função correspondente, em que cada elemento de construção de função (201) inclui meios de conexão de controle para comunicar com um ou mais outros elementos do sistema de construção de brinquedo;

    caracterizado pelo fato de que o elemento de construção de interface (601) compreende:

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    10/11 primeiro meio de conexão (623) para proporcionar uma conexão de fluxo de dados com o sistema de processamento de dados (940) que tem armazenado nele código de programa de computador adaptado para fazer com que, quando o código de programa de computador é executado pelo sistema de processamento de dados (940), o sistema de processamento de dados (940) proporcione um ambiente de programação para geração de um ou mais comandos lógicos para controlar um ou mais elementos de função, e em que o primeiro meio de conexão (623) é adaptado para receber os ditos comandos lógicos a partir do sistema de processamento de dados (940);

    uma unidade de processamento (628 )adaptada para converter o dito comando lógico em um sinal de controle para controlar uma função do dito pelo menos um elemento de construção de função, e segundo meio de conexão (622a) para proporcionar uma conexão de controle com o pelo menos um elemento de construção de função através dos meios de conexão de controle do elemento de construção de função, e para fornecer o sinal de controle;

    em que o elemento de construção de interface é adaptado para detectar pelo menos a presença do elemento de construção de função conectado de forma desmontável ao elemento de construção de interface; e enviar informação indicativa pelo menos da presença do elemento de construção de função conectado para o sistema de processamento de dados (940) em que desta forma permite que o código do programa de computador faça com que o sistema de processamento de dados (940) proporcione um ambiente de programação adaptado responsivo à informação recebida a respeito pelo menos da presença do elemento de construção de função conectado.
31. 31. Produto de programa de computador compreendendo código de programa caracterizado pelo fato de que os meios são

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    11/11 adaptados para, quando executados em um sistema de processamento de dados (940), fazer com que o sistema de processamento de dados (840) proporcione um ambiente de programação adaptado para gerar um ou mais comandos lógicos para controlar um ou mais elementos de construção de função de um sistema de construção de brinquedo, em que o sistema de construção de brinquedo compreende uma pluralidade de elementos de construção interconectáveis de forma desmontável (201, 301) que inclui um ou mais elementos de construção de função (201) cada um para realizar uma função correspondente, em que cada elemento de construção de função (201) inclui meios de conexão de controle para se comunicar com um ou mais outros elementos de construção (623) do sistema de construção de brinquedo;

    comunicar os comandos lógicos gerados para um elemento de construção de interface (601) do sistema de construção de brinquedo;

    receber informação a partir do elemento de construção de interface (601) indicativo pelo menos da presença de um elemento de construção de função (201) conectado de forma desmontável ao elemento de construção de interface (601); e para adaptar o ambiente de programação responsivo a informação recebida a respeito pelo menos da presença do elemento de construção de função conectado (201).