CN105246569B - 形状转变可重复使用的元件的构型 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种系统，包括至少第一元件、第二元件和第三元件，以及运动模块，所述元件是三维的且每个元件包括：在所述元件内的一个中心点；被耦合到所述中心点的至少一个面且所述面包括：运动导引模块，在所述面的至少一部分之上限定一个轨迹；运动限制模块，适于当与所述运动模块交互时限制所述中心点相对于其他元件中的一个元件的所述中心点向选自所述轨迹和所述其他元件的所述轨迹中的至少一个轨迹的移位。

Description

形状转变可重复使用的元件的构型

技术领域

本发明涉及元件的系统，以及可以是元件的系统中的一部分的元件。

背景技术

自从人类历史以来，人们一直在制作各种各样的构造物。为了使构造更容易，一个构造物被分成多个元件。这些元件被标准化以使生产更容易。对于例如建筑物而言，这种标准化的实例是用于建造房屋的砖、梁和屋顶瓦片，以及最近的混凝土部分(像楼层嵌板)、窗户，而且还有建筑物的门和其他部分。这种标准化部分的构思还被用于其他类型的构造物，像汽车、计算机以及实际上所有工业生产的构造物。

这些元件中的大多数元件具有的问题是，它们需要处理。此外，所述元件被用于特定构造物或特定用途(像玩具)。此外，通常已知的元件都是不可重复使用的。

在Yousuke Suzuki、Norio Inou、Hitishi Kimura、Michihiko Koseki的“Reconfigurable group robots adaptively transforming a mechanical structure”(Proc.Of the 2006 IEEE/RSJ,Oct.9-15,2006,Beijing,China)中描述了“群机器人适应性地构造一个机械结构”。“通过采用滑动机制，机器人的特征是高刚性的。[.]讨论了爬行运动的算法和考虑到机器人的机械约束的适应性构造。所提议的算法是基于机器人的局域通信。[.]通过结构的形式自主地规定一个临时领导的方案。该方案减少了机器人之间的通信中的信息的量”。所提出的运动模块仅允许所提出的机器人的有限的移动性。

在Auton Robot(2006 21:165-183)，Esben Hallundbeak Oestergaard、Kristiaan Kassow、Richard Bek、Henrik Hautop Lund的“Design of the ATRONlattice-based self-reconfigurable robot”中,讨论了可自构型的机器人，并且给出了许多种类型的可自构型的机器人的综述。该文献表明许多构型都是可能的。

Kasper的“Emergent control of Self-Reconfigurable Robots”(Thesisof the Maersk Mc-Kinney Moller Institute for Production Technology,Universityof Southern Denmark，January 6,2004)提供了模块化机器人的综述。据作者所言，他的论文涉及一种可自重构的机器人，其是一种由被连接以形成该机器人的可能许多模块建造成的机器人。每个模块具有传感器、致动器、处理电源以及与连接的模块通信的装置。该机器人通过改变这些模块连接的方式而自主地改变形状。该论文还描述了所谓的基于角色的控制，这是一种用于在链式可自重构的机器人中实施运动步态的方法和一种控制自重构过程的方法。该方法由两个组成部分组成。第一个组成部分采取期望形状的CAD模型并且生成单元化自动机规则，该单元化自动机规则在自重构问题中考虑全局方面。第二个组成部分采取这些规则并且将它们与人工化学梯度变化结合以形成控制系统。

发明内容

本发明提供一种允许灵活使用的元件。尤其，本发明力图提供一种允许做出由类似的元件组成的构造的元件。

本发明提供一种系统，包括至少第一元件、第二元件和第三元件，以及一个运动模块，所述元件是三维的且每个元件包括：在所述元件内的一个中心点；被耦合到所述中心点的至少一个面且所述面包括：运动导引模块，在所述面的至少一部分之上限定一个轨迹；以及运动限制模块，适于当与所述运动模块交互时限制所述中心点相对于其他元件中的一个元件的所述中心点向选自所述轨迹和所述其他元件的所述轨迹中的至少一个轨迹的移位。

所述运动模块适于被耦合到所述元件中的一个元件的一个面，且适于当与所述其他元件中的一个元件的运动导引模块交互时使所述元件中的所述一个元件的所述中心点相对于所述其他元件中的所述一个元件的所述中心点移位，所述运动导引模块、所述运动模块和所述运动限制模块限定不同的模块类型。

为了使所述第一元件的所述中心点远离所述第二元件的所述中心点且朝向所述第三元件的所述中心点移位，所述第一元件的所述至少一个面中的第一面面对所述第二元件的所述至少一个面中的第二面和所述第三元件的所述至少一个面中的第三面中的至少一个，由此提供面对的面。

为了所述移位，当移位时，所述运动模块与至少一个运动导引模块交互，且与至少一个运动限制模块交互，其中所述面对的面提供所述运动模块、所述运动导引模块及所述运动限制模块的彼此交互；当移位时，所述第一面的至少一个模块与所述面对的面中的至少一个其他面的至少一个不同模块类型的至少一个模块交互，以及所述第一面的所述至少一个模块与所述第二面的不同模块类型的至少一个模块和所述第三面的不同模块类型的至少一个模块交互。

本发明提供一种允许灵活使用的元件的系统。所述元件可以被用于手动地建造一个构造物。使这样的构造物一致且连贯可以是容易的。如下文将变得清楚，元件可以包括进一步的特征，这些进一步的特征可以允许元件在控制条件下移位或甚至自动地移位。

已发现，这样的具有所述元件的系统和/或所述元件允许灵活地构造物体。甚至有可能在当前定义内设计所述元件以将所述元件集合成一个物体并且自主地改变一个物体的形状。

在一个实施方案中，一个元件包括：保持装置，适于与一个类似的元件的在功能上对准的保持装置交互，且包括一个保持状态和一个释放状态，所述保持装置在所述保持状态中与所述类似的元件的所述对准的保持装置接合以用于将所述元件相对于所述类似的元件保持就位，且在所述释放状态中与所述对准的保持装置脱离接合；以及感测装置，用于提供抓取检测，所述抓取检测包括对选自以下之一的检测：导致紧握所述元件的动作、紧握在所述元件上、释放紧握所述元件的动作以及它们的组合，其中所述感测装置在功能上被耦合到所述保持装置，用于在所述抓取检测时在所述保持状态和所述释放状态之间致动所述在功能上对准的保持装置中的至少一个。在一个实施方案中，至少两个元件包括这些装置，在一个具体的实施方案中，该系统的所有元件都包括这些装置。

在一个实施方案中，当所述抓取检测包括导致紧握所述元件的动作和释放紧握所述元件的动作中的一个时，在所述保持状态和所述释放状态之间致动所述保持装置。

在一个实施方案中，所述感测装置还适于确定到一个类似的元件的距离。此距离可以是最短的距离。例如，此距离还可以是沿着一个预定义的轨迹确定的。换言之，当沿着一个轨迹移动时，确定那个其他元件被移除多远。尤其是，当感测到一个相邻的元件的距离时，它允许保持装置的改进的致动。它还允许例如与一个运动模块在功能上耦合(下文讨论的)，例如用于控制速度，像接近速度。所述感测装置还可以测量元件相对于一个或多个其他元件的定向。此外或附加地，所述感测装置可以确定保持装置与一个或多个其他元件的保持装置的对准。

在一个实施方案中，所述感测装置包括时间相关的用于提供抓取检测的传感器。所述传感器的时间相关允许改进的抓取检测。例如，它允许感测在抓取过程中是否涉及两个面。

在一个实施方案中，所述感测装置包括：第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和第二传感器在功能上彼此耦合以用于提供所述抓取检测。

在一个实施方案中，所述元件是三维的且包括：

-在所述元件内的一个中心点；

-被耦合到所述中心点的至少三个面；

-所述保持装置被耦合到所述至少三个面中的第一面，适于与一个类似的元件的一个面对的面的所述在功能上对准的保持模块交互，用于在所述保持状态中协作来将所述第一面相对于所述面对的面保持就位，且在所述释放状态中不将所述第一面保持就位；

-所述感测装置包括第一传感器和第二传感器，其中

-所述第一传感器被耦合到所述至少三个面中的第二面；

-所述第二传感器被耦合到所述至少三个面中的第三面；

其中所述至少两个传感器与所述第一面的所述保持装置在功能上耦合以用于在所述抓取检测时在所述保持状态和所述释放状态之间致动所述面对的面的所述保持模块。

在一个实施方案中，所述传感器装置包括具有空间分辨率的光学传感器，尤其是摄像机。

在一个实施方案中，所述保持装置包括至少一个保持模块，所述保持模块包括两个部分，所述两个部分适于向彼此施加力以用于将面保持就位，且其中所述两个部分被设置到包括所述保持模块的面，允许设置有所述保持模块的每个面相对于设置有所述保持模块的一个面对的面保持就位，其中一个面的一个保持模块部分与一个面对的面的另一个保持部分交互。

在一个实施方案中，所述保持模块包括一个保持状态和一个释放状态，在该保持状态中所述保持模块将面保持就位，且在该释放状态中面可以相对于彼此移动。

在一个实施方案中，所述保持装置在每个面上包括一个保持模块，且所述感测装置在每个面上包括一个传感器包括一个传感器，所述传感器和所述保持模块在功能上耦合以用于在所述抓取检测时在所述保持状态和所述释放状态之间致动所述面对的面的所述保持模块。

在一个实施方案中，所述感测装置适于所述保持模块与面对的面的保持模块的对准检测。

在此方面，抓取检测在其最广泛的意义上涉及对导致抓取元件的动作、实际保持住所抓取的元件以及释放对元件紧握的动作的检测。在此方面，抓取在其最广泛的意义上涉及接合元件以允许改变元件的位置和/或定向。这可以使用具有如下部分的机器人臂，该部分能够接合该元件且拾取该元件。例如，它可以优选地包括通过人手拾取元件，或通过人手改变定向。通常，这需要接合两个面。通常两个相对的面被夹钳在一个手的手指之间。通常，抓取动作发生在有限的时间范围内。通常，手接近一个元件与实际接合该元件之间的时间是处于分钟的量级或更小的量级。尤其，此时间是处于小于两分钟的量级。检测范围可以小于50cm。在一个实施方案中，抓取检测可以包括传输的人脑信号。

可以用以下方式限定所述元件的多种状态。

元件可以是‘在系统内’或‘在系统外’。当元件包括可以与另一个类似的元件的一个面对的面交互的面时，该元件可以被限定为‘在系统内’。例如，当元件包括一个如下的面时，该面既与至少一个其他类似的元件的一个面物理接触又与至少一个其他类似的元件的一个面适当对准时，该元件可以是在系统内。被限定为‘在系统外’的元件不具有这些必要条件。一个集合的‘在系统内’的元件被指定为或被称为元件的一个系统。元件的系统的多个(分开的)组合可以紧挨着彼此存在，如‘在系统内’和‘在系统外’的任何组合一样。‘在系统内’元件之间的适当对准对于允许移位或对于保持一个特定位置是必要的。

当一个元件是‘在系统内’时，则相对于另一个元件的一个邻近的面，该元件的每个面可以处于保持状态或处于释放状态。在此方面，保持状态可以被限定为一个影响元件的状态。

在保持状态中，元件的一个面不能够相对于另一个类似的元件的一个相对的或面对的面移动。可以借助于在相对的面之间的一个或多个保持模块达到保持状态。也可以借助于其他模块(例如，在两个元件之间操作使其运动暂时停止的运动模块)达到保持状态。运动模块可以与运动限制模块和/或运动导引模块协作，以实现保持状态。

保持状态一般是由保持装置的激活造成的。这样的保持装置可以包括一个保持模块。保持装置还可以包括一个来自运动模块、运动限制模块、运动导引模块的选择。这些模块可以例如协作地导致锁定状态。一个面的保持状态因此可以被分成‘通过保持模块的保持状态’和‘通过运动模块锁定的保持状态’。在一个给定时间内，一个元件可以处于这些状态中的一个或两个，且当这些状态中的一个或两个有效时，该元件处于保持状态。例如，当使一个元件在其他类似的元件的面之上从一个位置向一个目标位置移动时，当到达该目标位置时，‘通过运动模块锁定的保持状态’被激活。随后，‘通过保持模块的保持状态’被激活，然后‘通过运动模块锁定的保持状态’被去激活。

此外，一个元件可以以多种方式被锁定到另一个元件且处于保持状态。元件可以使用其自己的保持模块，它可以被来自那个其他元件的保持模块接合。因此，该保持模块的状态可以是：

‘接收的锁定’、‘生成的锁定’或‘解锁的’。当与其他模块协作时，以上指定是重要的，因为‘保持模块’可以是‘凸凹皆宜(unisex)’、‘凸的(male)’、或‘凹的(female)’、或‘凸凹同体(hermaphrodite)’的。

当一个元件正改变状态，例如，当从保持状态到释放状态，且具有一个使其锁定被接收的面锁定模块时，这可以是重要的。为了有可能实现那个改变则可能需要元件之间的通信。

一个面可以具有多个‘保持模块’。例如，当将一个面划分成多个象限时，每个象限可以具有一个保持模块，例如，在象限的中心。因此，当一个面的所有保持模块都被‘解锁’时，那个面可以处于‘释放状态’或处于‘通过运动模块锁定的保持状态’。仅当两个相对的元件的模块处于特定物理对准时，它们的两个协作的面锁定模块才可以一起工作。这暗含两个元件待被对准。这样的一个结果可以是，当一个面处于‘通过保持模块的保持状态’时该元件处于它的适当的对准中的一个。‘保持状态’的前体(precursor)或后体(descendant)是‘释放状态’。清楚的是，从‘释放状态’到‘通过保持模块的保持状态’的转换仅当一个元件与一个其他类似的元件适当对准时才发生。此外，可以按照保持模块区分两个其他状态：

‘由于保持模块操作处于对准’或

‘由于保持模块操作不处于对准’。

当一个元件是‘在系统内’时，意味着例如存在适当对准以用于通过运动模块的可能移位。稍后将讨论元件移位和其对准的话题。

一个‘在系统外’的元件按照定义不具有直接‘保持状态’可能性(没有物理的面接触或没有适当的对准)且使每个面处于‘释放状态’或换句话说：该元件处于完全‘释放状态’。

元件的一个‘在系统内’的系统可以具有一个或多个‘集合保持状态’。这意味着：属于那个系统内的一个集合的元件中的每个元件具有有效的一个或多个‘保持状态’，并且在不打破这些‘保持状态’中的一个或多个的情况下此集合不能够被分成子集合。当‘集合保持状态’包含那个系统的每一个元件时，那个系统也处于‘系统保持状态’。

‘在系统内’或‘在系统外’的元件可以处于‘非移位状态’或处于‘移位状态’。

当一个‘在系统外’元件处于‘移位状态’时，这意味着外部系统操纵或外部力负责此移位。例如，一个元件能够通过人手被拾取。这样的状态组合的另一个实施例是由于重力而降落的一个元件。

当一个‘在系统内’元件处于‘移位状态’时，它可以是‘直接移位’或‘间接移位’的动作。

元件的‘直接移位’发生在当该元件的一个面与至少运动模块或旋转模块接合时。那个面不处于‘保持状态’而是处于‘释放状态’。

一个元件的‘间接移位’发生在当该元件不与运动模块或旋转模块接合时。而且，该元件是处于‘集合保持状态’的一个集合的元件中的一部分。在该‘集合保持状态’中，那个集合的至少一个其他元件可以处于‘直接移位’的‘移位状态’(背负式类比)。基于在此所描述的原则，各种组合都是可能的。

在一个实施方案中，元件是立方体且包括六个面。从元件的立体图观察，则有六个方向：北、南、东、西、上和下。

本发明另外或附加地提供了一种系统，包括至少第一元件、第二元件和第三元件，所述元件可以是上文限定的类型。此系统还包括一个运动模块，所述元件是三维的且每个元件包括：

-在所述元件内的一个中心点；

-被耦合到所述中心点的至少一个面且所述面包括：

-运动导引模块，在所述面的至少一部分之上限定一个轨迹；

-运动限制模块，适于当与所述运动模块交互时限制所述中心点相对于其他元件中的一个元件的所述中心点向选自所述轨迹和所述其他元件的所述轨迹中的至少一个轨迹的移位；

其中所述运动模块适于被耦合到所述元件中的一个元件的一个面，且适于当与其他元件中的一个元件的运动导引模块交互时使所述元件中的所述一个元件的所述中心点相对于所述其他元件中的一个元件的所述中心点移位，所述运动导引模块、所述运动模块和所述运动限制模块限定不同的模块类型，

其中为了使所述第一元件的所述中心点远离所述第二元件的所述中心点且朝向所述第三元件的所述中心点移位，所述第一元件的所述至少一个面中的第一面面对所述第二元件的所述至少一个面中的第二面和所述第三元件的所述至少一个面中的第三面中的至少一个，由此提供面对的面，以及

其中为了所述移位：

-当移位时，所述运动模块与至少一个运动导引模块交互，且与至少一个运动限制模块交互，其中所述面对的面提供所述运动模块、所述运动导引模块及所述运动限制模块的彼此交互；

-当移位时，所述第一面的至少一个模块与所述面对的面中的至少另一个面的至少一个不同模块类型的至少一个模块交互，以及

-所述第一面的所述至少一个模块与所述第二面的不同模块类型的至少一个模块和所述第三面的不同模块类型的至少一个模块交互。

已发现，具有所述元件的系统允许灵活地构造物体。甚至有可能在当前定义内设计所述元件以将所述元件分组成一个物体且自主地改变一个物体的形状。在一个实施方案中，至少一个元件可以设置有用于该形状的建造计划。在一个替代的实施方案中，该建造计划可以分布在多个元件之上，且通过通信和分布控制，所述元件一起可以实现转变该形状。建造计划可以包含物体的最终形状的定义。它可以替代地包括元件的中间格局、或中间形状用于到达结束形状。

运动模块、运动限制模块和运动导引模块允许元件的(尤其是元件的中心点的)最小移位距离或定向改变，以用于改变元件的形状和格局。因此改变可以花费较少的时间和/或消耗较少的能量。

在本说明中，一个构型被用于元件的一个组件，所述元件在相对于彼此大体上一致的定向上被分组在一起。在这样的构型中的元件可以形成一个物体。为了使这样的物体改变其形状，一个或多个元件相对于其他元件移动或移位。然而，此陈述反过来并不奏效：元件可能已经移位，但是这不总是意味着物体的形状改变。如果一个物体的元件中的至少一些元件以一个预定义的方式移位，则实际上有可能使整个物体移位。

元件的面面对其他的面。在其最广泛的意义上，面由此朝向彼此。面对的面可以是彼此相对的。在一个实施方案中，面对的面可以至少部分重叠。

面可以是弯曲的。在一个实施方案中，面是平坦的、平面的。因此一个面限定一个平面，在一个实施方案中，另一个元件的一个面可以在该平面之上滑动。在这样的状态中，面是面对的，且在所述滑动期间彼此相对且部分重叠。

所述多个模块和部分是‘耦合的’。尤其，这涉及在功能上耦合。在具体的实施方案中，这涉及物理地耦合的部分或模块。更具体地，在一个实施方案中，它被用于涵盖连接。具体地，在一个实施方案中，部分、面、模块等是固定的或安装的。在此方面，固定的指的是例如焊接、胶合等。安装的可以指的是使用附接措施，像螺栓和螺母。

‘交互’涉及的是向彼此施加力的模块和/或元件，但是也可以涉及交换数据、交换指令程序部分，以及交换反馈。在一个实施方案中，交互涉及处于接触的模块和/或元件。在一个实施方案中，交互涉及接合的模块和/或元件。

‘为了移位’提供了各种模块。这在功能上涉及使一个元件移位的过程。它还可以包括用于使元件移位的准备。为了移位还可以包括后处理。例如，它可以包括一个或多个运动模块在一个元件的一个或多个面之上或在元件之间的一个或多个面之上移位向它们开始使元件移位的一个面上的实际位置。例如，它还可以包括在使用之后存储运动模块，或将一个结束位置传输到其他元件。‘为了移位’例如还可以包括时间，在该时间期间在准备中交换数据以用于设置处于运动中的元件。

‘在移位时’指的是元件实际处于运动期间的时间范围。为了使元件移位，可以发生多个‘在移位时’的实例。

面被设置成允许一个面对另一个面施加力或传输力。

一个元件的移动实际上可以被分成一个元件的中心点的实际移位和定向的改变。定向的改变例如是绕着穿过该中心点的线旋转：该中心点不改变其位置。在此方面，一个元件的运动模块有助于一个元件的中心点的实际移位。一个元件还可以包括一个定向模块，以用于改变元件的定向。在一个实施方案中，该运动模块和该定向模块可以被组合。

一个元件可以包括限定元件的一个外轮廓的部分。例如，一个元件可以包括肋。一个元件包括一个面。一个面至少具有允许一个元件停留在另一个元件上的支撑。肋例如限定这样的一个面。肋之间的空间可以是开口的。替代地，可以通过施加力(例如，气动力或电磁力)提供支撑。在一个实施方案中，每个元件还可以包括一个面，所述面在距所述中心点一个表面距离处设置有一个表面。这样的一个表面提供一个固体的物理支撑。一个表面可以被完全封闭。替代地，一个面可以包括一个具有开口的表面。例如，该表面可以是有网孔的。通常，这样的面是平面的，限定一个有边界的平面。

在某种意义上，运动模块实际上驱动一个元件相对于另一个元件的移动。

在某种意义上，运动导引模块操纵一个元件相对于另一个元件的移位的方向。在一个元件与另一个元件接触的情况下，运动导引模块可以在一个元件上包括一个轨道且另一个元件遵循那个轨道。

所述元件中的一个或多个元件还可以包括一个运动限制模块，该运动限制模块适于当与其他元件的运动模块交互时限制所述中心点相对于其他元件中的一个元件的所述中心点向选自所述轨迹和所述其他元件的轨迹中的至少一个轨迹的移位。来自一个元件的面的运动模块、运动导引模块和运动限制模块中的至少一个与来自一个具有面对的面的元件的至少一个不同模块之间的交互实际上可以限制这些元件之间的距离。它可以将这些元件保持在一起或释放这些元件以允许它们远离彼此移动。它还可以将这些元件之间的距离保持在限定的限制之间。以组合和/或分开的动作，该交互还可以相对于彼此元件限制保持这些元件的定向。此功能在运动模块、运动限制模块和运动导引模块交互时发生。这也可以是当元件不再移位时的情况。在这样的情况下，模块仍可以在交互。这可以被称作保持状态。

当前系统(尤其是元件)的模块提供了对元件的可靠的移位。移位的结果是至少部分可预测的。移位遵循一个轨迹的至少一部分。一个或多个运动模块、一个或多个运动导引模块、以及一个或多个运动限制模块之间的交互限制了一个中心点相对于其他元件的一个或多个其他中心点向至少一个轨迹的移位。这样的轨迹可以被预定义。它可以是在一个面之上的一个固定的路由。例如，一个轨道提供这样的一个固定的路由。

本发明还涉及一种系统，该系统包括至少第一三维元件、第二三维元件和第三三维元件，每个元件包括：

-在所述元件内的一个中心点；

-一个运动导引模块，被耦合到所述中心点且在所述元件之上限定一个轨迹；

-一个运动模块，适于使用其他元件的运动导引模块使该中心点相对于其他元件中的一个元件的第二中心点移位；

-一个运动限制模块，适于限制所述中心点相对于所述第二中心点向选自所述轨迹和所述其他元件的第二轨迹中的至少一个轨迹的移位；

其中所述元件中的至少两个元件的所述运动导引模块在功能上耦合，以用于使所述运动模块能够使与其他两个元件中的一个元件接触的第三移位元件的中心点远离所述其他两个元件中的一个元件的中心点且朝向所述其他两个元件中的另一个元件的中心点移位且与所述其他两个元件中的该另一个元件接触。

在一个实施方案中，所述第一面改变它的交互模块以用于所述移位。在一个实施方案中，当移位时，所述运动模块被耦合到所述第一面。

在一个实施方案中，当移位时，所述第二面的至少一个模块和所述第三面的至少一个模块与所述第一面的一个不同模块交互。

在一个实施方案中，所述第二面的所述模块和所述第三面的所述模块一个接一个地交互。

在一个实施方案中，所述第二面的所述模块和所述第三面的所述模块与所述第一面的一个不同模块一个接一个地交互以用于所述移位。

在一个实施方案中，当移位时，所述第一面的所述模块、所述第二面的所述模块和所述第三面的所述模块交替地交互。

在一个实施方案中，为了所述移位，来自所述第一面、所述第二面和所述第三面中的每个的所述模块中的至少一个交互。

在一个实施方案中，所述元件中的每一个都包括运动模块。尤其，所述元件中的每个元件都包括至少一个运动模块。这增加了灵活性和速度。

在一个实施方案中，所述元件的所述至少一个面中的每个都包括运动模块。这也增加了速度和灵活性，允许元件例如自主地或以子组方式工作。

在一个实施方案中，每个元件包括所述面中的至少两个。通过使一个元件的多个面相对于彼此的适当定向，例如，二维运动且甚至三维运动变得更容易实现。

在一个实施方案中，所述运动模块适于改变所述一个元件和一个其他元件相对于彼此的定向，所述一个元件耦合到所述运动模块，所述一个其他元件具有一个具有与所述运动模块交互的模块的面。尤其，所述改变定向可以包括使耦合到所述运动模块的所述面和面对耦合到所述运动模块的所述面的一个面相对于彼此旋转。更尤其，用于绕着穿过所述一个元件的所述中心点的一个轴线旋转。所述旋转轴线可以垂直于所述面。

在一个实施方案中，所述元件中的至少一个元件还包括一个定向模块，适于改变所述一个元件和所述元件中的另一个元件相对于彼此的定向。尤其，所述改变定向可以包括使耦合到所述定向模块的所述面和面对耦合到所述定向模块的所述面的一个面相对于彼此旋转，更尤其，绕着穿过所述一个元件的所述中心点的一个轴线旋转。该旋转轴线可以垂直于所述面。

在一个实施方案中，所述运动模块适于将其自己从所述面解耦。

在一个实施方案中，当从所述面解耦时，所述运动模块可移位。

在一个实施方案中，当所述运动模块从所述面解耦时，所述运动模块可移位到一个相邻的元件。

在一个实施方案中，所述一个元件包括至少两个面，且所述运动模块从所述一个元件的一个面可移位到所述一个元件的下一个面。

在一个实施方案中，当所述运动模块从所述面解耦时，所述运动模块在所述元件的内部从所述一个元件的一个面可移位到所述一个元件的另一个面。允许一个运动模块从一个面移动到另一个面，或甚至从一个元件移动到另一个元件，可以节省在元件的一个系统中需要的运动模块的量。

在一个实施方案中，所述运动模块、所述运动限制模块和所述运动导引模块包括一个保持状态，在该保持状态中，至少部分重叠的面对的面被保持在它们的相互位置中，所述保持状态尤其涉及来自一个面的至少一个运动模块和来自面对所述一个面的一个面的运动限制模块。

在一个实施方案中，每个元件包括被耦合到一个面的保持模块，以用于与一个面对的面的保持模块交互，从而将所述面相对于所述面对的面保持就位。该保持模块保持位置和定向中的至少一个。在一个实施方案中，一个元件的保持模块可以接合另一个元件。在一个实施方案中，所述保持模块包括两个部分，该两个部分适于向彼此施加力，以用于将元件相对于彼此保持就位和/或将元件相对于彼此保持在它们的定向上。在一个实施方案中，一个元件致动它的第一保持模块部分以接合另一个元件的第二保持模块部分。在此实施方案或另一个实施方案中，其他元件可以反过来致动它的第二保持模块部分以使其从其他元件的第一保持模块部分脱离接合。

在一个实施方案中，所述保持模块包括两个部分，该两个部分适于向彼此施加力，以用于将面保持就位。

在一个实施方案中，所述保持模块包括两个部分，该两个部分适于向彼此施加力以用于将面保持就位，且其中所述两个部分被设置到包括所述保持模块的面，允许设置有所述保持模块的每个面相对于设置有所述保持模块的一个面对的面保持就位，其中一个面的一个保持模块部分与一个面对的面的一个其他保持部分交互。

在一个实施方案中，所述保持模块包括一个保持状态和一个释放状态，在该保持状态中，该保持模块将面保持就位，且在该释放状态中，面可以相对于彼此移动。

在一个实施方案中，所述每个元件的所述至少一个面被连接到所述元件。

在一个实施方案中，所述运动模块被连接到所述面。

在一个实施方案中，该系统还包括第四这样的元件，该元件至少包括第一元件、第二元件和第三元件的特征，且向所述系统提供所述至少一个面中的第四面。

在一个实施方案中，为了所述移位，所述第四面面对所述第一面。

在一个实施方案中，在所述移位期间，所述第一元件在第一方向上移位，且其中另一个随后的移位包括：

当在不同于所述第一方向的另一个方向上，尤其以与所述第一方向成一个角度地进一步移位时，所述第一面的至少一个模块与所述第四面的至少一个不同模块类型的至少一个模块交互。

在一个实施方案中，所述第一元件还包括所述面中的另外至少一个面，向所述系统提供第五面。为了所述移位，所述第五面可以面对所述第四面。

在一个实施方案中，在所述移位期间，所述第一元件在第一方向上移位，且其中另一个随后的移位包括：

所述第五面面对所述第四面，以及

在所述移位期间当在不同于所述第一方向的另一个方向上进一步移位时所述第五面的至少一个模块与所述第四面的至少一个不同模块类型的至少一个模块交互。

在一个实施方案中，所述元件中的至少一个元件的运动导引模块适于将所述轨迹设置成在功能上围绕所述元件。

在一个实施方案中，所述至少一个元件的所述运动导引模块适于限定与所述预定义的第一轨迹交叉的另一个第二轨迹。这允许在操作中其他元件中的一个元件在二维上移位。所述轨迹例如环绕中心点或围绕中心点行进。

在一个实施方案中，所述元件包括所述面中的至少两个面，在距所述中心点一个表面距离处设置有一个表面。

在一个实施方案中，所述运动模块的至少一部分适于在所述元件的内部在内侧移位。

在一个实施方案中，所述运动模块的至少一部分适于在所述元件的内部改变其定向。

在一个实施方案中，所述元件包括所述面中的至少两个面，所述元件彼此相邻且所述面的所述运动导引模块连接至彼此。

在一个实施方案中，所述面包括边界，其中所述运动导引模块行进到所述边界中的至少一个边界。

在一个实施方案中，所述运动导引模块包括一个可检测的指示的路线，尤其是电磁辐射的路线、比如光路线、磁性路线、静电路线、声音或超声路线。当设置有一个或多个传感器时，可以遵循该路线。

在一个实施方案中，所述轨迹包括一个物理轨道。

在一个实施方案中，所述轨迹包括一个导轨。导轨的一个实施例是例如火车使用的导轨的类型。

在一个实施方案中，所述轨迹至少部分地遵循一条直线。

在一个实施方案中，所述元件包括至少一个面，所述面包括一个设置有所述运动导引模块的表面。

在一个实施方案中，所述运动导引模块包括限定一个平面的至少两个运动导引部分。

在一个实施方案中，两个运动导引部分具有至少一个交叉，尤其地，所述运动导引部分是直的且彼此成直角地交叉。

在一个实施方案中，所述元件包括至少一个面，所述面包括一个设置有所述运动模块的表面，尤其地所述表面是一个形成所述元件的一个面的平坦表面。

在一个实施方案中，所述元件包括至少一个面，所述面包括一个设置有所述运动模块和所述运动导引模块的表面。

在一个实施方案中，所述元件包括一系列面，每个面具有一个表面，尤其所述面限定所述元件。

在一个实施方案中，所述元件包括所述面中的一系列至少两个面，尤其所述元件包括形成所述元件的面的一系列耦合的面。

在一个实施方案中，所述元件包括至少4个面，尤其至少6个面，更尤其相对的且具有一个法线方向的正交法线。

在一个实施方案中，所述元件是规则体。

在一个实施方案中，所述元件大体上是一个块，更尤其是立方体。立方体的一个优点是它们允许容易堆叠。

在一个实施方案中，所述运动限制模块包括第一运动限制模块部分，该第一运动限制模块部分被布置成用于物理地接合一个其他元件且限制在具有垂直于所述轨迹的一个分量的第一方向上的运动。

在一个实施方案中，所述运动限制模块包括第二运动限制模块部分，该第二运动限制模块部分被布置成用于物理地接合一个其他元件且限制在第二方向上的运动，该第二方向具有垂直于所述轨迹且垂直于所述第一方向的一个分量。

本发明还涉及一种元件，包括：

保持装置，适于与一个类似的元件的在功能上对准的保持装置交互，且包括一个保持状态和一个释放状态，所述保持装置在所述保持状态中与所述类似的元件的所述对准的保持装置接合以用于将所述元件相对于所述类似的元件保持就位，且在所述释放状态中与所述对准的保持装置脱离接合，以及

感测装置，用于提供抓取检测，所述抓取检测包括对选自以下之一的检测：导致紧握所述元件的动作、紧握在所述元件上、释放紧握所述元件的动作以及它们的组合，其中所述感测装置在功能上耦合到所述保持装置，用于在所述抓取检测时，在所述保持状态和所述释放状态之间致动所述在功能上对准的保持装置中的至少一个。此元件允许容易建造，例如，通过人手拾取且将一个元件放置在另一个元件上，或经由接合该元件且将它移动到另一个位置或地点的其他装置。

本发明还涉及一种元件，所述元件是三维的且包括：

-在所述元件内的一个中心点；

-被耦合到所述中心点的至少一个面且所述面包括：

-运动导引模块，在所述面的至少一部分之上限定一个轨迹；

-运动限制模块，适于当与所述运动模块交互时限制所述中心点相对于一个类似的元件的中心点向选自所述轨迹和所述类似元件的所述轨迹中的至少一个轨迹的移位；

-运动模块，

其中所述运动模块适于被耦合到所述元件的一个面，且适于当与一个类似的元件的运动导引模块交互时使所述中心点相对于所述类似的元件的中心点移位，所述运动导引模块、所述运动模块和所述运动限制模块限定不同的模块类型，

其中为了使所述元件的所述中心点远离所述类似的元件的所述中心点且朝向另一个类似的元件的中心点移位，所述元件的所述至少一个面中的第一面面对所述类似的元件的所述至少一个面中的第二面和所述另一个类似的元件的所述至少一个面中的第三面中的至少一个，由此提供面对的面，以及

其中为了所述移位：

-当移位时，所述运动模块与至少一个运动导引模块交互，且与至少一个运动限制模块交互，其中所述面对的面提供所述运动模块、所述运动导引模块及所述运动限制模块的彼此交互；

-当移位时，所述第一面的至少一个模块与所述面对的面中的至少一个其他面的至少一个不同模块类型的至少一个模块交互，以及

所述第一面的所述至少一个模块与所述第二面的不同模块类型的至少一个模块和所述第三面的不同模块类型的至少一个模块交互。此元件允许一种可以自主地改变其形状或根据指令改变其形状的系统。元件能够使它们自己移位：一个元件可以自主地或根据指令移位。

本发明还涉及一种元件，包括：

-至少一个面，所述面包括一个外表面以用于为另一个类似的元件的一个面提供邻接；

-至少一个保持模块，用于相对于至少一个其他类似的元件保持所述元件，所述保持选自保持位置和保持定向；

-至少一个运动模块，用于使所述元件大体上沿着至少一个其他类似的元件的一个外表面或大体上在至少一个其他类似的元件的一个外表面上相对于至少一个其他类似的元件移动，所述移动选自使质量中心相对于彼此移位，使重心相对于彼此移位，以及使相对于彼此改变定向；

-通信模块，用于与至少一个其他类似的元件交换数据，所述数据包括至少一个位置状态；

-数据处理模块，在功能上耦合到所述通信模块，用于处理来自所述通信模块的数据；

-能量模块，在功能上耦合以用于向至少所述移位模块、所述通信模块以及所述数据处理模块提供能量，

其中所述数据处理模块包括软件，当所述软件在所述数据处理模块上运行时，其包括步骤：

-经由所述通信模块为所述元件检索一个设定位置，该设定位置选自地点和定向以及它们的组合；

-检索当前位置信息；

-产生用于所述运动模块的至少一个运动指令，以用于通过使所述元件的外表面在所述至少一个其他类似的元件的外表面之上移动或沿着所述至少一个其他类似的元件的外表面移动而使所述元件从所述当前位置移动到所述设定位置；

-给所述运动模块提供所述至少一个运动指令。

在此方面，产生一个运动指令可包括计算一个运动指令，或它可以包括计算中间步骤。因此，它可以包括计算至少一个运动指令以用于使所述元件朝向所述设定位置移动。

元件和/或系统的多个特征可以组合。例如，一个元件可以包括运动模块、运动导引模块和运动限制模块，且还可以包括保持模块和感测模块。一个系统可以包括具有所有这些模块的元件。一个系统还可以包括具有这些模块或装置中的一个或多个模块或装置的元件，以及可以具有这些模块或装置中的其他模块或装置的其他元件。此外，一个元件的每个面的特征可以都不同。

在一个实施方案中，在操作中所述元件与至少一个其他类似的元件物理接触，其中其外表面至少部分地接触所述至少一个其他类似的元件的一个外表面的至少一部分。

在一个实施方案中，元件包括至少一个外表面且当移位时，所述表面大体上平行于另一个类似的元件的一个邻接外表面移位。在一个实施方案中，所述表面相对于彼此滑动，例如，通过在所述表面之间的气垫，或通过例如使用磁悬浮的一小段距离。一个元件由此可以‘盘旋’在另一个元件之上。

一个元件可以通过其位置和定向被表征。位置和定向二者都可以是绝对的和相对的。相对位置可以被限定为一个元件相对于一个或多个其他元件的位置。相对位置还可以被限定为一个元件在它与其他元件一起形成的物体内的位置，或在一个集合的元件中的位置。在一个实施方案中，元件可以被设置有一个位置感测部分，该位置感测部分在功能上耦合到所述数据处理模块。该感测部分可以是较早讨论的感测装置的一部分。

在一个实施方案中，所述位置感测部分包括一个相对位置感测部分，以用于感测所述元件相对于至少一个其他类似的元件的位置。这样的元件可以与所述元件接触。

在一个实施方案中，所述位置感测部分包括一个局部绝对位置感测部分，以用于感测所述元件相对于一个集合的元件内的一个定位的局部位置。

在一个实施方案中，所述位置感测部分包括一个绝对位置感测部分，以用于感测所述元件的全局位置。

在一个实施方案中，一个元件包括一个定向感测部分，该定向感测部分在功能上耦合到数据处理模块。

在一个实施方案中，所述定向感测部分包括一个相对定向感测部分，以用于感测所述元件相对于与所述元件接触的至少一个其他类似的元件的定向。

在一个实施方案中，所述定向感测部分适于感测所述元件相对于一个力场的定向，所述力场例如重力场、静电力场、磁力场。

在一个实施方案中，所述运动模块包括一个具有移位器(displacer)的导轨。为了实际上使一个元件相对于另一个元件移位，一个元件的一个移位器在另一个元件的导轨内或上行进。该移位器可以物理地接合该导轨。替代地，它可以向该导轨施加一个或多个力，甚至在不与导轨物理接触的情况下，像例如施加磁力。

在一个实施方案中，所述导轨在至少二维上运行，尤其在外表面上/内。

在一个实施方案中，元件可以包括共享移位器。

在一个实施方案中，所述运动模块包括至少一个压电元件(“分档器”)。

在一个实施方案中，所述元件包括限定一个元件的外边界的壁。

在一个实施方案中，至少一个外壁可以被设置有一个密封件以用于密封在元件的表面之间的空间。因此，有可能的是，使用元件建造水密的或甚至气密的构造物。

在一个实施方案中，所述密封件具有一个接合位置和脱离接合位置。

在一个实施方案中，所述密封件相对于元件的一个壁是圆周或外周。该密封件可以包括沿着一个壁的侧面行进的部分。

在一个实施方案中，至少一个壁包括一个平面的表面部分。

在一个实施方案中，一个元件包括至少一个功能表面，例如包括一个光伏元件。替代地或结合地，一个功能表面被设置有一个或多个显示器元件。一个显示器元件可以包括可以形成显示器的一个或多个像素。在一个实施方案中，多个元件的相邻的表面可以形成一个显示器。因此，元件允许视觉信息的呈现。此外或替代地，该功能表面可以包括触摸功能和/或接近感测，允许例如触摸板的形成。在一个实施方案中，元件可以被组合以形成一个显示器以用于播放电影、电视或游戏。在元件具有小于1cm的边的情况下，在许多实例中元件将把功能表面组合到组合的元件功能表面的一个显示器中。

在一个实施方案中，所述元件包括在所述元件内的一个容器空间，尤其一个可关闭的容器空间。

在一个实施方案中，所述容器空间包括一个封闭件或一个致动器以用于关闭所述容器。在一个实施方案中，所述致动器在功能上耦合到所述数据处理模块。

在一个实施方案中，所述元件包括至少一个致动器，所述至少一个致动器用于可选择地操作所述运动模块，在一个实施方案中，以用于将所述运动模块缩回在所述元件内。在一个实施方案中，所述致动器在功能上耦合到所述数据处理模块。

在一个实施方案中，所述数据处理模块可以包括选自以下的任何一个：存储器、主从式设定、动态主从式设定、建造计划、基于时间的位置指令、计时部分。

在一个实施方案中，元件的尺寸是10cm向下至0.1微米，尤其1cm向下至0.5微米，更尤其1mm向下至0.5微米，特别是100微米向下至0.1微米。

本发明还涉及一种用于传送材料的方法，包括将所述材料设置在上文所描述的至少一个元件中。

本发明还涉及一种元件，包括：

-允许移位的至少一个外表面，例如一个壁；

-至少一个保持模块，用于维持所述元件相对于一个类似的元件的位置或到一个类似的元件上的位置；

-至少一个运动模块，用于使所述元件大体上在所述外表面之上相对于其他类似的元件移位；该运动模块还可以是一个与至少一个其他元件共享的分立的部分，例如可见于导轨，或它可以包括线性移位、旋转、使质量中心相对于彼此移位、改变相对于彼此的定向；改变所述元件相对于其他类似的元件的距离。此外，一个望远镜部分可以被设置在元件上。

该元件还可以包括：

-通信模块，用于与其他类似的元件交换数据；具体地，所述数据包括定向、相对于其他元件的位置、固定、外部物理参数(像温度、传感器数据、时间)、或软件或固件更新，所述通信模块可以适于数据的无线传输。

该元件还可以包括：

-数据处理模块。

该元件还可以包括：

-能量模块，例如用于向所述运动模块、所述运动限制模块、所述通信模块、所述数据处理模块提供能量，例如使用电磁辐射、无线传递以及来自其他类似的元件的能量来提供所述能量，该能量模块还可以提供存储能量。

在此方面，‘类似的’指的是包括设置有一个保持模块和一个允许协作的运动模块的至少一个面的元件。

在一个实施方案中，所述元件在功能上彼此物理接触。尤其，它们的壁或外表面的至少一部分彼此物理接触。尤其，限定一个接触区域。

将一个构造元件按压到另一个构造元件上的力可以经由一个运动模块、一个保持模块、和/或所述外表面的至少一部分被接受。

元件可以被组合在一个物体中，在该物体中，所述元件的位置可以相对于该物体或相对于其他元件被限定。在此方面，相邻关系可以是重要的。在一个实施方案中，该相邻关系被限定为超过所述元件一个元件。在一个实施方案中，该相邻关系可以是超过所述元件两个元件。

在一个实施方案中，元件是至少部分地使用例如3D打印被生产的。在一个实施方案中，植物单元可以被用于生产“木质”表面。这样的植物单元可以被附接到载体基底。

在一个实施方案中，在元件的组件中的元件一起工作，其中所述元件具有一个主/从式设定，尤其一个动态主/从式设定。

本发明还涉及一种游戏组件，包括一个上文所描述的系统，以及一个与所述元件中的至少一个元件通信的计算设备，所述计算设备运行一个计算机程序，当该计算机程序在所述计算设备上操作时，其执行步骤：

-请求用于限定所述元件的开始构型的用户输入；

-请求用于限定所述元件的结束构型的用户输入；

-将所述开始构型和所述结束构型传送到所述元件中的至少一个。

本发明还涉及一种计算机实施的构造工具，包括一个计算机程序，当该计算机程序在一个计算机设备上运行时，其执行步骤：

-在一个存储器中限定一个集合的至少三个元件，每个元件包括：

-在所述元件内的一个中心点、一个相对位置和一个定向；

-一个运动导引功能，被耦合到所述中心点且在所述元件之上限定一个轨迹；

-一个运动功能，使用其他元件中的一个元件的运动导引功能限定该中心点相对于那个其他元件的第二中心点的移位；

-一个运动限制功能，适于限制所述中心点相对于该第二中心点向选自所述轨迹和所述其他元件的第二预定义的轨迹中的至少一个轨迹的移位；

其中所述元件中的至少两个元件的所述运动导引功能限定元件之间的在功能上的耦合，以用于使所述运动功能能够使与其他两个元件中的一个元件接触的第三移位元件的中心点远离所述其他两个元件中的一个元件的中心点且朝向所述其他两个元件中的另一个元件的中心点移位且与所述其他两个元件中的该另一个元件接触。

在此方面，该构造工具也可以被看作一个游戏、一个游戏、或一个仿真，其中功能元件的特征被修改且修改的效果可以被探究。其他功能例如可以是：

-感测其他元件；

-在存储器中限定所述元件的开始构型；

-在存储器中限定所述元件的结束构型。

本发明还涉及一种用于玩游戏的方法，包括提供一种计算机程序，当该计算机程序在一个计算机设备上运行时，其执行：

-在存储器中限定一个集合的至少三个三维元件，每个元件具有一个中心点和至少一个面；

-通过所述集合的元件的一个开始外边界和每个元件相对于所述外边界的至少一个位置，在存储器中限定所述集合的元件的开始状态；

-在存储器中限定所述集合的元件的目标状态，该目标状态不同于所述开始状态且需要至少一个元件的移位；

-提供一个功能工具箱，包括：

-一组运动导引功能，所述运动导引功能耦合到所述中心点且在所述元件之上限定一个轨迹；

-一组运动功能，使用其他元件中的一个元件的运动导引功能限定该中心点相对于那个其他元件的第二中心点的移位；

-一组运动限制功能，适于限制所述中心点相对于所述第二中心点向选自所述轨迹和所述其他元件的第二轨迹中的至少一个轨迹的移位；

-一组传感器功能，提供与一个元件的环境有关的信息；

-将所述功能工具箱呈现给用户且使所述用户能够从所述功能工具箱为每个元件选择至少一个功能；

-为每个元件提供一个在操作上耦合所述选择的功能的一个元件计算机程序，且当被执行时该元件计算机程序收集传感器输入、相对位置输入，且允许运动；

-在每个元件上运行所述元件计算机程序。

此外，游戏还可以是或包括如上文所解释的仿真。

尤其地，该方法包括提供关于与至少一个面接触的另一个元件的存在的输入。

在一个实施方案中，所述方法还包括通过所述集合的元件的一个结束外边界，在存储器中限定所述集合的元件的目标状态。

在一个实施方案中，所述方法还包括通过为至少一个元件限定一个与所述集合的元件有关的要求，在存储器中限定所述集合的元件的目标状态。

在一个实施方案中，所述方法还包括通过为至少一个元件限定一个与所述集合的元件中的至少一个元件有关的要求，在存储器中限定所述集合的元件的目标状态。

在一个实施方案中，所述方法还包括通过为至少一个元件限定一个与所述集合的元件中的至少一个特定元件有关的要求，在存储器中限定所述集合的元件的目标状态。

在一个实施方案中，元件的行为具有一个随机性因子。例如，运动方向的选择可以包括一个随机性因子。在一个实施方案中，元件的运动可以基于一个遗传算法。在一个实施例中，随机生成器影响例如运动方向的选择。假如这样的随机选择具有良好效果，例如，它使一个元件更靠近最终目标，与该方向相关联的权重因子的值增加。如果该随机选择具有不良效果，则该权重因子的值减小。

在较广泛的意义上，使用进化算法，可以至少部分地控制元件的行为，或者可以解决元件或元件的组件或元件的系统所面对的问题。在此实施方案中，一个元件包括一个控制器，该控制器包括使用进化算法的机器指令。进化算法使用受自然进化启发的技术生成对于优化问题的解决方案。遗传算法实际上是一种类型的进化算法。进化算法的其他实施例是遗传、突变、选择和交叉。一个进化算法使用例如受生物进化启发的机制，诸如，复制、突变、重组和选择。这些算法和机制中的许多具有随机性或偶然性因子：需要做出的性能或选择可以至少部分地基于随机选择。以此方式，可以发现为问题提供更好解决的解决方案或操作模式。

由于元件的环境和/或大量选择的改变，可能在一个可用时间范围内不总能计算出精确解决方案或甚至最佳解决方案，和/或例如一个解决方案可以达到最终目标的统计概率。当例如一个元件改变其位置时，另一个元件处的计算/另一个元件的计算可以变得失效。

类似于进化算法的类似技术在实施细节和特定应用的问题的性质上不同。同样，这些技术是计算机软件开发领域已知的。一个元件、元件的至少一部分、或元件的组件可以使用以下算法或其组合：

遗传算法：通过应用运算符诸如重组和突变(有时应用一个，有时应用两个)，元件可以使用该遗传算法用于解决问题，例如，以数字串的形式(传统上二进制，但是最好的表示通常是反应关于被解决的问题的一些特征的那些表示)。

遗传编程：元件可以使用该遗传编程以使它们的控制指令更灵活。在解决问题时评估例如计算机程序的部分的效力，且通过它们解决(计算)问题的能力确定它们的配合度。

进化编程：通常，计算机程序的结构是固定的且它的数值参数被允许发展。

基因表达编程：-像遗传编程，GEP还使计算机程序发展但是它探究一种基因型-显型系统，其中不同尺寸的计算机程序被编码在固定长度的线性染色体中。

进化策略-使用实数的向量作为解决方案的表示，且通常使用自适应突变率。

文化基因算法-它是基于种群的方法的混合形式。既受达尔文自然进化原理启发又受道金斯的文化基因概念的启发且被看作与能够执行局部改进的个体学习程序耦合的基于种群的算法的形式。

差异进化-基于向量差异。元件可以使用差异进化以用于解决数值优化问题。

神经进化-类似于遗传编程，但是基因组通过描述结构权重和连接权重来表示人工神经网络。基因组编码可以是直接的或间接的。

学习分类器系统是与增强学习和遗传算法关系密切的机器学习系统。例如，它包括一个二进制规则的种群，基于该二进制规则的种群，遗传算法更改和选择最佳的规则。规则配合度可以基于一种增强学习技术。

所述元件或元件的组件还可以使用所谓的群算法，包括：

蚁群优化算法-基于通过信息素通信形成路径的蚂蚁觅食的理念。当面临组合优化和图表问题时，元件可以使用此蚁群优化算法。

蜂群算法基于蜜蜂的觅食行为。当元件面对像路由和调度这样的问题时。

杜鹃搜索算法是受杜鹃科物种的孵育寄生现象启发。它还使用列为飞行(Lévyflights)。元件可以使用该算法用于全局优化问题。

粒子群优化算法-基于动物集群行为的理念。元件可以使用此算法用于数值优化问题。

其他基于种群的启发式算法包括：

‘萤火虫算法’，受萤火虫通过闪光吸引彼此的行为启发。这对于多峰优化是特别有用的。

和声搜索算法-基于乐师寻求更好和声行为的理念。此算法适合于组合优化以及参数优化。

高斯适配-基于信息理论。用于制造产率、平均配合度或平均信息的最大化。参见，例如热力学和信息理论中的熵。

已发现，为一个元件限定其动作的一组确定性指令不总是起作用：有时，由于环境和选项数量中的可能的改变，用于实现一个目标的‘最好解决方案’的动作并不存在，或可能花费太长时间来计算。例如，当另一个元件改变其位置或定向时，一个元件中的计算可能变得无效。替代地，动作的一个或多个子集可以被限定以实现中间目标。

本发明还涉及一种系统，该系统包括至少第一三维元件、第二三维元件和第三三维元件，每个元件包括：

-在所述元件内的一个中心点；

-运动导引模块，被耦合到所述中心点且在所述元件之上限定一个轨迹；

-运动限制模块，适于限制所述中心点相对于所述第二中心点向选自所述轨迹和所述其他元件的第二轨迹中的至少一个轨迹的移位；

所述系统还包括：

-运动模块，适于使一个元件的中心点相对于其他元件中的一个元件的第二中心点移位，所述运动模块适于接合所述元件中的至少一个元件的运动导引模块；

其中所述元件中的至少两个元件的所述运动导引模块在功能上被耦合，以用于使所述运动模块能够使与其他两个元件中的一个元件接触的第三移位元件的中心点远离所述其他两个元件中的一个元件的中心点且朝向所述其他两个元件中的另一个元件的中心点移位且与所述其他两个元件中的该另一个元件接触。

在一个实施方案中，所述运动模块(也被称作共享运动模块)可以沿着一个元件从一个面移动向另一个面。在一个面处或在一个面上的位置处，该共享运动模块可以在功能上执行其运动模块的功能。当沿着一个元件从一个面移动向另一个面时，一个元件的中心点可以保持静止。在一个实施方案中，该共享运动模块甚至可以从一个元件向另一个元件(尤其一个相邻的元件)行进。

在一个实施方案中，该共享运动模块接合运动导引模块。因此，它使用已经存在于一个元件中或上的措施。例如，如果元件被设置有轨道，共享运动模块的运动导引模块接合部分可以接合运动导引模块。这样的运动导引模块可以例如被设置在该元件的一个面的表面以下，像例如，齐平安装的轨道。这允许一个共享运动模块在一个元件的一个面的表面以下移位。

为了能够使一个元件相对于至少一个其他元件移位，共享运动模块可以包括一个可释放的附接部分，以用于将该共享运动模块附接到一个元件。释放该附接部分允许该共享运动模块相对于一个元件移位，且激活该附接部分保持该共享运动模块被附接到一个元件。该共享运动模块的附接部分可以接合一个元件，例如，通过施加力(像磁力)。替代地，该附接部分可以物理地接合该元件。一个机械附接部分可以与设置在元件内的协作附接部分协作。例如，该共享运动模块可以包括一个锁定到一个元件中的锚孔内的锚钉，或反之亦然，该共享运动模块可以被设置有锚定孔。

为了能够使一个元件移位，该共享运动模块可以包括一个元件移位部分。这样的元件移位部分接合在一个其他元件上的一个运动导引模块。通常，该其他元件是一个与(临时)容纳该共享运动模块的元件处于面接触的元件。该元件移位部分将移位力施加在另一个元件的一个运动导引模块上。此移位力可以是机械力，例如来自在轨道中运行的轮、在齿条导轨上运行的齿轮，或施加力的压电元件。替代地，例如，可以施加磁力。通常，元件移位部分从由共享运动模块接合的元件的一个表面延伸出。

为了沿着一个元件移位，或甚至从一个元件移动到另一个元件，共享运动模块包括一个运动模块移动部分。此运动模块移动部分可以接合该共享运动模块在其之上或之中移位的元件的运动导引模块。在一个实施方案中，该运动模块移动部分是元件移位部分，该元件移位部分被撤回以在采用共享运动模块的元件上工作，或在该共享运动模块行程上或内工作。例如，一个或多个轮可以在远离该元件的方向上从该共享运动模块延伸出，因此使得能够接合一个相邻的元件。这些轮可以被缩回以在一个相对端处从该共享运动模块延伸出，允许使用该共享运动模块接合该元件。

一个元件可以包括一个或多个存储措施以用于存储共享运动模块。

共享运动模块可以包括在此说明书中提及的元件的一个或多个功能部分。共享运动模块还可以包括在此说明书中提及的元件的一个或多个功能部分中的至少一部分。例如，共享运动模块可以包括选自数据处理设备、数据存储器、能量存储设备、能量生成设备、数据通信设备以及它们的组合中的一个或多个。已经关于一个元件描述了这些设备和/或功能。这甚至可以允许相对简单的元件仅具有无源功能部分以及允许共享运动模块具有用于接合一个元件的有源部分。在一个实施方案中，一个元件可以包括至少一个运动模块，所述至少一个运动模块可以从在一个面处的功能位置向在一个元件的另一个面处的功能位置移位。因此，一个元件可以被设置有一个或多个运动模块，这减少了元件的复杂性。这使得元件的每个面不再需要至少一个运动模块。

在本文本中，参照三维物体或3D物体。所述元件是三维的。因此，在一个平面表面上将元件简单地放置在一起已经使一个物体是三维的。然而，根据当前描述的三维物体指的是由耦合的元件组成且在每一维方向上延伸出至少两个元件的物体。这样的三维物体或3D物体将具有至少4个元件。实际上，当一个或多个元件相对于其他元件在平面外时，三个元件已经可以形成一个3D物体。

一般而言，元件可以包括可被限定为是“极性(polar)”的一个或多个面。假定一种类型的面可以被限定为相对于运动模块、运动限制模块、运动导引模块中的至少一个具有性能“加”且另一种类型的面可以相对于运动模块、运动限制模块、运动导引模块中的至少一个具有性能“减”。现在假定一个加面仅可以耦合到一个减面且在该减面之上移位。当使用像那样的元件时，当用元件组成或建造一个物体时，元件相对于彼此的总体顺序变得重要。在总体组成中，一个元件包括如下至少一个面，所述至少一个面包括当面对另一个元件的至少一个面时鉴于选自运动模块、运动导引模块和运动限制模块中的至少一个模块相对于那个另一个元件的至少一个面的至少一个镜像对称。这些对称可以被称为面间对称。在一个实施方案中，所述至少一个面包括相对于至少一个其他面关于其形状的至少一个镜像对称。因此，两个元件具有相对于彼此的至少一个如下定向，在该定向中它们具有一个相应的面且其中这些面配合在彼此上，能够附接至彼此，并且在彼此的表面之上移动或移位。为了提供由元件建造物体的灵活性，在一个实施方案中，一个元件包括至少两个非极性的面。在一个实施方案中，一个元件包括少于四个的极性的面。更尤其，一个元件包括少于三个的极性的面。特别地，多个极性的面没有设置在一个元件的相对侧面上。

另一方面，元件可以包括如下一个或多个面，所述一个或多个面在正交于该一个面或多个面的一个或多个镜像平面内具有关于运动模块、运动限制模块和/或运动导引模块的镜像对称。因此，可以提供一定程度的面内对称。当使用这样的元件时，为了元件耦合这样的面或在这样的面之上移位，仅需要相对于一个正交于这些面的旋转轴线的适当的旋转定向。当在两个垂直的镜像平面内存在镜像对称时，则耦合变得甚至更容易。当相应的面例如是正方形且这两个镜像平面延伸通过正方形的中心时，则两个正方形的面总是准确地一个耦合在另一个的顶部上。因此，一个面相对于其运动模块和/或其运动限制模块和/或其运动导引模块的增加的对称性减小了检查元件相对于彼此的旋转定向的需要。当由元件建造物体时，这又增加了灵活性。

在一个实施方案中，一个元件的至少一个面在正交于该面且通过该面的中心的一个镜像平面内具有镜像对称。尤其，该面在正交于彼此且正交于该面的两个镜像平面内具有镜像对称。在一个实施方案中，该面的形状的对称和运动模块、运动导引模块以及运动限制模块中的至少一个模块的对称同时存在。

本发明还涉及一种游戏，该游戏包括使元件的物体从第一形状转变形状到第二形状，其中在所述转变形状期间至少一个元件相对于所述元件中的至少一个其他元件的位置改变。

所述元件实际上可以形成用于组装一个物理结构——例如，建筑物、住宅等——的构造元件。为此，一个元件的形状的一种或多种对称简化了元件的物体的构造。

最熟悉的对称类型是几何对称。如果在被几何地转换之后，几何物体保持原始物体的一些性能，则该几何物体被认为是对称的。

最常见的转换群是在二维(平面几何)或三维(立体几何)欧几里得空间中的欧几里得等体积群或距离保持转换群。这些等体积包含反射、旋转、平移以及这些基本操作的组合。在一个等体积转换下，如果经转换的物体与原始物体全等，则几何物体是对称的。为了元件容易地产生一个物体，在一个实施方案中所述元件在至少一个等体积转换下是对称的。

在一个实施方案中，所述元件具有一个形状以允许在至少二维上的棋盘形布置。更正式地，棋盘形布置或贴瓦是将欧几里得平面分割为可数数量的被称为瓦片的封闭集合，使得瓦片仅在它们的边界上相交。这些瓦片可以是多边形或任何其他形状。许多棋盘形布置是由有限数量的原型形成的；棋盘形布置中的所有瓦片全等于给定的原型中的一个。如果一个几何学形状可以被用作一个原型以创建一个棋盘形布置，则该形状以棋盘形镶嵌或以瓦片平铺该平面，或使用元件、空间。某些多面体可以以规则晶体图案堆叠以填充(或以瓦片平铺)三维空间，包括立方体(这样做的唯一规则多面体)；菱形十二面体；以及截顶八面体。

为了使在不需要控制元件的定向的情况下堆叠或形成三维物体成为可能，元件具有相同的形状，且具有允许填充一个空间的形状。在二维上，以瓦片平铺指的是用相同的图形或一组图形填充平面。在当前讨论中，元件是三维的且在一个实施方案中具有允许大体上无缝地填充一个空间的形状。这也被称为棋盘形布置。在一个简单的实施例中，相同的立方体容易填充一个空间。一般而言，例如多面体可以被设置成允许填充一个空间。同样，在数学上，这样的形状是已知的。空间填充的多面体，有时被称作准面体(plesiohedron)(Grünbaum和Shephard 1980)，是可以用来生成棋盘形布置的空间的多面体。在三维中的棋盘形布置也被称为蜂窝。

一些文献陈述了立方体是拥有此性能的唯一柏拉图式的固体(例如,Gardner1984,第183-184页)。然而，存在允许棋盘形布置的其他相同的形状。人们可以通过将一个立方体切割成规则的块来简单证明这一点。在另一个方面或附加地，四面体或八面体的组合确实填充空间(Steinhaus 1999,第210页；Wells 1991,第232页)。此外，以比率1:1:3组合的八面体、截顶八面体以及立方体也可以填充空间(Wells 1991,第235页)。在1914年，发现了四面体和截顶四面体的空间填充的复合物(Wells 1991,第234页)。

似乎仅有五个具有规则的面的空间填充的凸形多面体：三棱柱、六棱柱、立方体、截顶八面体(Steinhaus 1999,第185-190页；Wells 1991,第233-234页)以及第26约翰逊固体(gyrobifastigium)(Johnson 2000)。菱形十二面体(Steinhaus 1999,第185-190页；Wells 1991,第233-234页)和细长的十二面体，以及以球形封装呈现的压扁的十二面体也是空间填充物(Steinhaus 1999,第203-207页)，如同是任何非自相交的四边形棱柱。立方体、六棱柱、菱形十二面体、细长的十二面体和截顶八面体全部都是“主要的”平行面体(parallelohedra)(Coxeter 1973,第29页)。

在1974-1980时期，Michael Goldberg试图穷尽地编录空间填充多面体。根据Goldberg，存在27个不同的空间填充六面体，加上除五棱锥之外的全部7个六面体。在34个七面体中，16个是空间填充物，这16个空间填充物可以以至少56种不同的方式填充空间。八面体可以以至少49种不同的方式填充空间。在1980年之前的论文中，存在四十个11面体、十六个十二面体、四个13面体、八个14面体、没有15面体、一个最初由发现的16面体(Grünbaum和Shephard 1980；Wells 1991,第234页)、两个17面体、一个18面体、六个二十面体、两个21面体、五个22面体、两个23面体、一个24面体以及一个被相信的最大26面体。在1980年，P.Engel(Wells 1991,第234-235页)当时发现了总共172个更多的17个面到38个面的空间填充物，且随后发现了更多的空间填充物。P.Schmitt在1990年左右发现了一个非凸面非周期多面体的空间填充物，且J.H.Conway在1993年(Eppstein)发现了一个仅非周期地填充空间的被称为Schmitt-Conway双棱柱的凸面多面体。因此，数学上的棋盘形布置是复杂的。在当前的发明中，在一个实施方案中，大量的棋盘形布置可能已经足够。在一个实施方案中，元件可以被设置有使得能够填充元件之间的剩余空间的密封措施。

通过将元件放置成一个在另一个的顶部上，可以将元件组合到物体内。通过允许物体内的至少一些元件向该物体中的其他元件上施加吸引力，元件还可以或附加地被保持在一起。当将元件组合成物体时，元件可以被大体上放置成一个在另一个的顶部上。因此，元件可以在三维上对准。

替代地，例如为了提供更多连结，元件可以被组合在砌合(bond)中。例如，在二维上(实际上，一维的)，在顺砖砌合或另一个已知砌合中。这些砌合通常是技术人员已知的。还可以在三维上概括这些砌合。因此，面可以在一个方向上部分地重叠。在其他两个方向上，元件对准。还可以在两个方向上设计砌合。因此，创建元件的平面。甚至可以在三个方向上设计砌合，创造三维砌合。面例如可以仅与拐角部分重叠。

在本发明的元件中，在一个实施方案中，元件全部都具有允许它们大体上填充空间的相同的形状。可能留有间隙。在这样的情况下，元件可以被设置有间隙密封措施。在一个实施方案中，为了允许元件在没有来自附加元件的帮助的情况下相对于彼此移位，所述元件在每个面上包括运动模块、导引模块和运动限制模块。

上文解释的面间对称和面内对称可以组合。此外，这些面对称可以与上文提及的形状组合。因此，面对称和形状对称可以在控制、移位和建造物体方面提供附加的灵活性。

在一个实施方案中，运动模块、运动导引模块和运动限制模块以这样的方式被设计，使得具有两个相对的相邻元件的一个元件在远离那些相邻元件的方向上相对于这些相邻元件移动而这些相邻元件维持它们的位置。尤其，这是当元件最初被耦合到其相邻元件时的情况。在移动远离或移位之前，所述元件从所述相邻元件分离。更尤其，一个元件被设计成使得它被至少四个相邻的元件围绕以在远离所述相邻的元件的方向上移动，该至少四个相邻的元件围绕所述元件且最初耦合到该元件。基于块状的且具有相同尺寸的元件会最容易地解释这一点。

假定9个块状元件形成一个3×3元件的块物体。元件处于面接触且运动限制模块将该9个元件中的各个元件耦合在一起使得它们以块的形状形成一个物体。则存在一个中心元件，该中心元件具有与其处于面接触的4个元件，并且存在四个‘拐角元件’。如果该中心元件希望或需要移动出该3×3的块而其他元件保持耦合且就位，则该中心元件需要在垂直于物体的一个平面的方向上移位。在这样的情形下，例如相关元件的运动限制模块可以被致动使得该中心元件不再耦合到其他元件。现在，运动模块可以被致动来设定运动中的中心元件。

元件例如是对称的，例如具有三个正交镜像平面。当元件是块状时，容易的堆叠是可能的。

本领域技术人员将理解本申请中的术语“大体上”，诸如“大体上封闭”中或“大体上扩展直到”中的。术语“大体上”还可以涵盖具有“整体地”、“完全地”、“全部地”等的实施方案。因此，在实施方案中，形容词大体上也可以被移除。在可适用的情况下，术语“大体上”还可以涉及90％或更高，诸如95％或更高，特别地99％或更高，甚至更特别地99.5％或更高，包括100％。术语‘包括’还涵盖其中术语“包括”意指“由…组成”的实施方案。

此外，在说明书中或权利要求书中的术语第一、第二、第三等(如果被使用)，被用于在类似的元件之间进行区分而未必用于描述序列或时间性顺序。应该理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中描述的本发明的实施方案能够以不同于本文中描述或例示的其它顺序操作。

本文中的构造元件是在操作期间所描述的其他元件之中。如本领域技术人员将清楚的，本发明不限于操作中的操作方法或设备。

应注意，上述的实施方案例示了本发明而不是限制本发明，且在不偏离附随的权利要求书的范围的前提下，本领域技术人员能够设计许多替代实施方案。在权利要求书中，放置在括号之间的任何参考符号不应被认为限制权利要求。使用的动词“包括”以及其词形变化不排除在权利要求中陈述的元件或步骤以外的其它元件或步骤的存在。在元件之前的冠词“一个(a/an)”不排除多个这样的元件的存在。可以借助于包括多个不同元件的硬件和借助于适当编程的计算机实施本发明。在枚举多个装置的设备或仪器的权利要求中，这些装置中的多个装置可以由同一个硬件的东西实施。某些措施被记载在互相不同的从属权利要求中的仅这一事实并不表明这些措施的组合不能够被有利地使用。

所描述的附加特征可以允许增加所述系统的复杂性，或可以允许元件或多或少自主起作用。元件可以集合在一起来执行任务，可能通过全部元件都具有的特征，或使用元件中的仅一个元件或一部分具有的一个或多个特征。

本发明还应用于如下的构造元件或构造元件的一部分，其包括在说明书中描述的和/或在附图中示出的特色特征中的一个或多个。本发明还涉及一种方法或过程，其包括在说明书中描述的和/或在附图中示出的特色特征中的一个或多个。

本专利中所讨论的多个方面可以被组合以提供附加的优点。此外，一些特征可以形成一个或多个分案申请的基础。

附图说明

现在将参照附随的示意图仅以实施例的方式描述本发明的实施方案，在示意图中相应的参考符号指示相应部分，所述示意图示出一个构造元件的一个实施方案，且在以下图中示出：

图1A-图1F是示出三个元件的互相移位的一个实施例的多个随后步骤的透视图；

图2A-图2E是在此情况下四个立方体形的元件的互相移位的另一个实施例的多个随后步骤的透视图；

图3A-图3P是在此情况下18个立方体形的元件的互相移位的另一个实施例的多个随后步骤的透视图，且在图3N-图3P中有26个元件；

图4A-图7D涉及多个可能的运动模块、运动导引模块、运动限制模块和它们的组合，其中具体地：

图4A-图4L示出一个组合的运动模块、运动导引模块和运动限制模块；

图5A-图5C示出一个基于磁力的运动模块；

图6A-图6D示出分立的运动模块和运动导引模块；

图7A-图7D示出基于压电元件的运动模块、运动导引模块和运动限制模块的一个替代组合；

图8示出一个示意图，该图示出可以存在于元件中的模块以及模块之间的互相连接；

图9A-图9K示出一个分立的、共享的运动模块的使用；

图10A-图10H示出可以改变在元件内部的定向的运动模块；

图11示出将被抓取或刚从紧握释放的元件。

附图不必按比例绘制。

具体实施方式

在实施方案的此详细描述中，元件具有总体参考数字1，且将用字母‘a’、‘b’……单独指示，以使它们互相区分开。在讨论中，当参考元件‘a’、‘b’等时，将省去参考数字1。元件a、b……可以是相同的。它们也可以在形状或功能上是不同的。元件具有一个中心2(仅在图1A的元件b中指示)。此中心一般可以是物体的质量中心(也被称作“重心”)，或替代地几何中心(也被称作“形心”)。如果元件具有均匀密度，则质量中心与形心相同。

每个元件1可以具有一个或多个面3，所述一个或多个面3适于允许元件1被定位在另一个元件1上或抵靠到另一个元件1。具体地，所述一个或多个面3可以适于允许元件1相对于彼此移位，其中面3的表面处于接触或几乎接触。然而，在此详细描述中，还将展示其他选项。

首先，将展示元件的一些实施例以及元件相对于彼此的移位。

在图1A-图1F中，三个元件a、b和c都具有三角形形状。在此实施方案中，每个元件1具有至少一个面3，该至少一个面3的表面允许元件彼此接触并且允许元件在这些面3的表面之上相对于彼此移位。因此，元件1的所述至少一个面3具有一个适于允许元件a、b、c在另一个元件a、b、c之上移位的表面3。在元件b中，指示了一个中心2。对于讨论而言，此中心2的性质并不重要：中心2在其相应的元件1中具有一个固定位置。

图1A-图1F示出元件c相对于元件a和元件b的示例性六个随后步骤。元件a和元件b相对于彼此保持在相同位置和定向处。

在图1A中，描绘了元件a-c的开始位置。元件c从它仅与元件a的一个面的表面接触的位置开始。元件c开始向纸的右侧移动。在图1B中，元件c向右移动且被定位在元件a和元件b之间，且继续移动到附图的右手侧。在图1C中，元件c不再与元件a接触，元件c现在仅与元件b的一个面3的表面接触。元件c在元件b的面3的表面之上继续向右侧移动，且在图1D中它到达元件b的面3的表面的一端。元件c能够继续向右移动且在图1E中，它到达所描绘的位置。在此位置中，面3的表面的一半面积接触元件b的面3的表面。元件b现在开始沿朝向纸内的方向移动并且相对于较早方向交叉。

在图1F中，示出元件c在静止位置中。在此位置中，面3的一个表面仅与元件b的面3的表面部分地接触。

在图1A-图1F的实施例中，元件a-c使用运动模块、运动导引模块和/或运动限制模块在彼此上施加力。可以使用电磁力、使用化学力以及任何其他物理力或它们的组合机械地施加这些力。在化学力的情况下，例如不在表面上留下痕迹的可逆过程的可能应用可以延长未来沿着这样的表面移动的可用性。当描述移动阶段时，必须理解的是，移动可以在速度和加速度上变化。甚至移动、无移动和再次移动的一个中断序列也是可能的。当移动或不移动时，一个元件可能经受施加在该元件(内部或外部)的一个或多个力，该一个或多个力选自例如重力、机械力、电力、化学力和气候力。元件的一个可能应用是例如在不同的星球上、在流体中或在真空像外层空间中。

替代地，元件c经由机械装置或经由例如磁力而被保持在元件a和元件b上。在此实施例中，元件a-c的面3的表面实际上可以彼此接触。下文阐明了运动模块、运动导引模块和运动限制模块的多种实施方案且它们可以被用于图1A-图1F中示出的运动。

在图2A-图2E的实施例中，示出四个元件1，被指示为a-d。这些元件a-d相对于彼此移位。元件1在此实施例中是相同形状的立方体。在此实施例中，立方体的面是固体表面且立方体搁在彼此的固体表面上且可以受到重力场的影响。在图2A中指示了元件a-d的开始位置。如果将重复图2A-图2E中指示的移位动作，则四个元件a-d的构造物作为一个整体向右移动。

在图2A中，元件a开始沿着元件b的面3的表面在向上的方向移位。因此，元件a朝向元件d移位。实际上，当元件a在向上的方向移动时，元件a的中心2远离元件b的中心移动且更靠近元件d的中心。

在图2B中，元件a到达最靠近元件d的中心的位置。元件a现在不再接触元件b。现在，元件a和元件d一起开始向纸的右侧移动。这可以以多种方式完成：元件a可以耦合到元件d，且元件d或元件b的运动模块开始在(想要)运动的方向上作用于元件d。这导致元件a和元件d的运动。当元件a和元件d向右移位如此多时，使得元件a的面3的表面现在接触元件b的面3的一部分。现在元件a的运动模块的一部分可以接合元件b的运动模块的一部分。在该阶段，可以使用元件a、元件b或元件d的运动模块、或者这些运动模块的组合引起元件a和元件d的组合运动。

在图2C中，元件a和元件d恰好在元件b和元件c的顶部上。元件a和元件d继续一起向右移位直到达到图2D中所描绘的情形为止。在那里，元件a和元件d停止。现在，元件d开始在向下的方向上移位，该元件d的中心移动远离元件a的中心且朝向元件c的中心。同样，可以通过元件a、元件c或元件d的运动模块、或者这些运动模块中的任意个的组合努力的作用引起上述运动。

在图2E中，元件a-d实际上具有类似的外部构型。因此，实际上产生了与图2A中的构造相同的构造，但是被向右移位，其中位移量等于元件的一个侧面的长度。在已经使元件a-d移位之后，接下来将描述本发明的另一个附加方面：运输。当一个物体被临时耦合到元件a时，例如，将一个具有材料的篮筐放置在元件a顶部上或元件a内部；元件a现在使用其自己的或其他元件的移动能力将此其他物体从一个位置运输到另一个位置。替代地，一个元件可以包括一个内置存储空间。因此，该元件可以在功能上是一个用于保持材料的容器或包括一个用于保持材料的容器。

在图3A-3H中，18个元件1的构造实际上通过使元件相对于彼此移动而改变形状。所有这些元件具有同一形状。这些元件的功能可以不同。因此，新构造的功能也可以不同。

在18个元件1的布置中，顶部9个元件被标示为a-i。为了得到图3H中描绘的这些元件的一个新布置，许多方案是可能的。图3B-图3G示出元件的多个中间布置。这些可能方案中的一个是首先将完整的行d-f向左移位两个位置(图3C)，然后将元件c向左移位直到其中心最靠近元件e(图3D)，然后将元件f移位到其中心最靠近元件c的中心的位置(图3E)，然后将元件c和元件f向左移位直到元件b和元件c触碰(且可以锁定)为止(图3F)。然后将元件e向下移位直到它到达图3G中示出的位置。这可以是使用元件d、f、元件d下面的元件、以及元件e的运动模块、或者这些元件中的选定元件的共合作用完成的。接下来，元件d向左移动直到实现图3H的构型。因此，此方案需要7个步骤，将总共四个元件(c、d、e、f)移位总共12个位置：当从图3A到图3B时，发生移位三个位置；从图3B到图3C，移位三个位置；从图3C到图3D，移位一个位置；从图3D到图3E，移位一个位置；从图3E到图3F移位两个位置；从图3F到图3G移位一个位置；以及从图3G到3H再移位一个位置。这加起来总共12个位置。还可以以另一种方式实现元件的相同的结束情形或构型。这在图3I-3M中示出。为了容易理解，在附图中重复图3A和图3H。首先，将元件a-c一起沿着元件d-f向左移位一步，如图3I中。随后(图3J)，将元件f在向纸内的方向上移位直到其中心在相对于元件c的中心最近的位置。

接下来，在图3K中，元件a-f作为一个组向右移动一个位置。替代地，a、b、c、f作为一个组移动且d、e作为第二组移动。速度可以不同。接下来，元件e向右移动(图3L)。图3M描绘了当元件e向下移动时它的中间位置；在此位置中元件e使用元件f且并行地或顺序地使用在元件e的左侧的元件。随后，再次实现图3H的构图。此方案需要五个步骤(不算图3M)，将6个元件(a-f)移位总共12个位置。后一个方案可能需要较少量的(动力学)能量，例如，元件d目前仅移位1个位置。

在图3N-图3P中，例示的是当元件1被其他元件1围绕时可以如何移动。这里，在图3N中，26个元件1被组装成一个单个立方体，在元件1的中间层右行中具有一个自由空间。26个元件因此形成一个物体：具有一个开口的立方体。在图3N-图3P中，顶部9个元件1被提升仅出于例示目的。因此，在图3N中，元件‘e’与5个其他元件1——包括元件‘b’、‘d’和‘h’——处于面接触。在此实施方案中，运动模块、运动导引模块和运动限制模块允许元件‘e’向位置3O移动且继续向图3P中指示的位置进一步移动，而其他元件1保持在它们的位置。下面，介绍多个模块的实施方案的例子。这些模块或其变体允许多个侧面被其他元件围住的一个元件(或元件集群)离开一个物体或在一个物体内移位。在图3N-图3P的实施例中，元件‘e’的运动模块将使用与其处于“面接触”的元件中的至少一个的运动导引模块。在一个实施方案中，为了防止元件‘e’阻塞，元件‘e’可以使用除了其面向远离运动方向的面3以及其面向运动方向的面3以外的所有运动模块。在物体受到在朝向附图的底部的方向上起作用的重力影响的情形下，可以设想的是，仅在下面的面(与携带指示‘e’的面相反)中/处的一个运动模块是可操作的。为了到达图3P中指示的位置，在一个实施方案中，元件‘e’的运动模块随后使用例如图3N中直接在元件‘e’下面的元件1的运动导引模块、和/或图3P中在元件‘e’下面的元件1的运动导引模块、或者如果可能则使用这两个运动导引模块的组合。替代地或结合地，如有可能，元件‘e’也可以使用元件b、c、h、i的运动导引模块和/或运动模块。一般，它可以使用与元件‘e’接触的元件的运动导引模块和/或运动模块。

当比较这些结束位置和实现这些结束位置的方式时，可以考虑多个方面。在最高层面，可以评估元件的系统作为一个整体的性能。在较低层面，可以评估一个集合的元件的性能。在最低层面，单个元件的性能可以是性能评估的主题。这些方面例如可以涉及元件相等(或不相等)、元件限制、如何处理作用在一个元件上的力或元件之间的力、需要的中间位置、用于导航或解决问题的原则、达到元件的一个特定构型的速度、能量消耗。

为了实现某一位置模糊逻辑，可以使用人工智能、数据挖掘技术、机器学习、(路径寻找)算法、比例逻辑、游戏论或本领域已知的其他方法。可以从一个或多个中心点操纵或控制元件。替代地，元件可以适于做出它们自己的决定。在另一个替代方案中，元件可以使用分布控制。因此，在被操纵或被控制与做出自己的决定之间的多种程度、水平或组合是可能的。因此，一个元件或一个集合的元件可以自主地操作，例如，使用从其他元件和/或其他源获得的数据或信息。元件可以具有媒介物功能且可以从它的环境的反馈中学习。元件可以通过计算来研究其能够做出的多个可能动作或动作序列。随后，元件可以为自身或为一个或多个其他元件确定哪个动作对该元件或对一个或多个其他元件最有益。然后它可以选择那个动作或动作序列，且执行那个动作或动作序列。此外，动作时序或动作序列可以被纳入考虑：元件可以计划它们的动作序列，其中该计划可以考虑来自其他元件的动作，或者它可以预料其他元件的动作。元件仅可以接收实现元件的最终构型所需要的信息的一部分且因此需要与其他元件或设备通信。可以使用或采纳客户-服务器、主从式、点对点、推或拉系统、轮询、分群或其他(混合)方法/技术。有时(个体元件或元件组的)平行移动在顺序移动之后发生。因此，元件d和元件e向它们的最终位置的移动可能已经在从图3F直接到3H的一个步骤中同时发生，而不是像在当前的图3F接着是3G(元件e的移动)和3H(元件d的移动)中所描述的顺序地发生。有时仅可以通过以下一种方法达到元件的某一构型，在该方法中一个元件帮助另一个元件。助手元件可以临时被插入和被使用，然后从其他元件撤回，因此在元件的最终构型中根本不具有位置。由于元件的可重复使用性，随着时间过去可以实现元件的大量构型。精心设计的元件不必被回收但是可以被重复使用，即使出于不同目的。这以多种方式减少了对我们的自然环境的负担。如果一个物体中的元件不适当地起作用或是损坏，则它可以被容易地移除，例如，通过其他元件的动作，且被替换成起作用的元件。所述元件还可以被维修。

一个集合的元件可以呈现第一构型，随后相对于彼此移动到第二构型。因此，该集合的元件一起首先处于第一形状，随后处于第二形状。这也被称作‘形状转变’。在此过程中，元件可以被重复使用。

通过使可重复使用的元件移位的这种形状转变允许例如由一个集合的元件形成一个桌子。当在稍后阶段不再需要此桌子时，该组中的至少一个元件可以被指令以在该组的至少一个其他元件上施加某种形式的控制或与该组中的至少一个其他元件通信。该通信可以是直接的、无线的，但是也可以通过例如信使元件实现，该信使元件可以被插入或被添加并且将消息传递到该组外的元件然后返回。该组元件的一个任务因此可以包括改变其当前形状，例如将椅子改变成桌子，并且再次改变回椅子。因此，元件开始相对于彼此移动。首先满足椅子要求的元件的格局将其形状转变成满足桌子的要求的格局。元件的格局然后可以根据既定的输入或者在元件处已经可用的进行重新自我组织来满足椅子的要求。因此，重复使用元件的任务由所述元件执行。

不需要与施加物理控制(例如，拾取、堆叠、或替换一个或多个元件)的人交互。这是与需要人交互的用例如乐高(Lego)建造构造物不同的方法。在此实施例中清楚的是，关于机械学、构造、建筑学的一些形式的智力或规则可以由元件应用或通过设备被赋予给元件，使得一个人实际上可以使用该椅子坐在上面而该椅子不会由于例如连接元件的分解或断开而散架。

元件可以是各种尺度的实物。首先，它们的尺寸可以变化。它们的尺寸可以与玩具块相当。因此，元件可以具有1-5cm之间的截面。元件可以是用于构造建筑物的建造块。在这样的实例下，建造块可以具有大约5-50cm的截面。元件还可以如此小以至于人眼几乎不能够识别个体元件。在这样的一个实施方案中，元件可以具有小于1mm的直径。具体地，所述直径可以小于100微米。这可能需要使用纳米技术且例如分子马达或原子马达。这些元件可以被用来建造本发明的部件，例如可以是形成建筑物的较大元件具有砖或预制混凝土元件的尺寸。当不考虑元件的物质性时，元件可以被仿真以确定或预测是否可以实现元件的一个构型。为了实现目标状态，当从起始状态或开始状态开始时，元件可能需要程序或应用程序的组合，具有允许执行某些功能的功能性。这些功能操纵在元件中可用的致动器。可用的传感器可以给元件或程序输入，潜在地导致一个功能或一组功能的不同结果。这些属性和交互同样可以是机器人学领域已知的。

由此可理解这样一个游戏或仿真，该游戏或仿真可使用物理元件或虚拟元件或二者的组合。在这样的游戏中，玩家的任务可以是选择正确的程序和正确的功能/功能性以使元件从起始状态实现某一目标状态。此游戏可以由一个单独的人或由计算机来玩。可以由至少一个人对抗至少一个其他人或对抗至少一个其他计算机、或它们的组合来玩。

一些具体参数度量成功：参数比如能量消耗、速度、个体元件或整个组的移动的量、存储器/cpu使用的量、目标状态的强度、或达到结束状态所需要的时间。当例如通过使用人工智能以某一程度的元件自主权和随机性应用这种度量时，玩家预先并不知道结果。对一个元件的调节约束的过度会限制元件良好地响应于其他情形/目标状态的能力；还存在特殊化和一般化之间的取舍。玩家可以例如在游戏设备上设计某一个目标状态并且给予某些元件所选择的性能：从一组程序、一组致动器或运动模块、一组传感器、一组功能、一组能量系统以及一组通信系统中选择。必须理解的是，一个元件的这些性能可以作用在其他元件或设备上。该设计可以被至少一个元件使用。该设计被部分地或作为一个整体提供给一个或多个元件，并且元件开始移位且根据给定的性能可以实现或不实现该设计，所述设计实际上是一个目标状态。改变该设计允许元件试图实现另一个目标位置。元件可以是实物或虚拟的，且根据给定的性能自己移位。元件可以被构型以使元件彼此或与另一个设备交换至少一个性能或功能。元件可以包括存储器以便重新调用先前的情形或计算可能的未来情形。这同样是计算机科学领域已知的。可以用不同方式限定一个目标状态。例如，一个集合的元件的外边界可以被用作一个目标状态。例如，结束形状是立方体、或板。

目标状态可以在元件水平被功能性地限定。例如，每个元件必须具有与另一个元件接触的至少一个面；每个元件必须具有至少两个自由面。

目标状态也可以是元件的(绝对的或相对于其他元件的)位置的列表，或例如特定元件具有预定义的结束位置，同样，是相对位置、绝对位置或者二者的组合。

目标状态也可以由数学函数、对元件的组装上的总体或数学需求或要求表示，例如元件的组件或构型必须具有一个特定的对称平面、中空的内部空间、限定的周长、限定的体积、层的数量等。

目标状态也可以是功能的。具有限定功能或性能的元件处在某一位置处。或者该位置应使得功能被优化。例如，具有光伏面的元件应被定位和/或安置成使得它们的产出最大化。该目标状态甚至可以演变、改变或被修改，甚至在元件朝向原始目标状态运动期间。目标状态可以例如由于环境影响(像白昼/光照节律、温度等)而改变，或可以是时间相关的。目标状态还可以是一种否定定义，或是一个排除。

此外，外部交互可以是可能的。例如，将一个元件插入到一个特定状态，或从一个特定状态移除一个元件。这可以是例如通过人使用他的/她的手来物理地完成。当通过考虑元件可以如何彼此附接/交互来完成时，一个与新添加的元件邻近的元件可以注意/感测此交互且将此用于其自己以及潜在地用于该元件构型中的其他元件的行为。当回到在设备上设计一个目标状态的实施例时，该设备也可以考虑至少一个元件的插入或移除。替代地，可以使用预设计的目标状态。

关于此的一个实施例是儿童使用元件设计城堡。想象该儿童使用一个计算机设备。存在可使用的设备的许多实施例。例如，手持式设备，诸如例如包括(触摸)屏的手持式设备。这样的设备的实施例包括智能手机、iPad、智能手表或类似的设备。这些设备可以经由触摸屏、语音控制、接收肌肉或神经输入、或其他输入方式接收用户输入。

假定城堡是使用元件构造的。物理地，该城堡通过元件自身的动作和移位形成于一个房间中。在所述形成之后或期间，儿童通过物理地添加两个更多的元件扩展该城堡。一个设备可以例如包括一个运行在设备(像iPad)上的“app(应用程序)”，该设备从形成城堡的一部分的一个元件接收添加了两个元件的信息。儿童可以保存他的/她的变更版本的城堡。当玩耍结束时，儿童借助于该应用程序指令元件以移动到某一起始状态。这样的起始状态可以是紧凑的，使得他的/她的房间可以被用于其他目的。此实施例然后可以使用无线通信或多个设备(像例如，多个iPad)，所述设备可以被用于甚至在远程位置或杳无人迹的位置处(像在行星火星上)做出合作构型的元件。

另一个目标可以如下的。由于例如一个或多个元件的移位或改变或定向，条件可以被优化。例如，元件可以使植物的生长条件优化。这可以是通过例如物理地移动一个或多个植物、通过遮挡太阳来提供阴凉而实现的。元件的两个组件可以通过优化两个植物的生长条件的方式使两个植物或两组植物相对于彼此移位。在一个实施方案中，元件可以形成一个保持植物的容器(例如，盆)。在这样的容器中，一个或多个元件可以例如在该容器中提供一个开口以用于允许过量的水流出该容器。该容器的一些部分可以形成一个遮阳罩，或者元件可以完全移动植物。

通信可以替换某一类型的传感器功能。元件可以使用传感器来检测仅其直接相邻元件。替代地，传感器可以能够检测远离两个位置的另一个元件，或者一个元件可以询问或接收来自一个其他元件的关于该其他元件是否接触那个远离两个位置的元件的信息。传感器可以通过使用电磁频谱或音频频谱来使用接触/接近检测。

另一个实施例是当两个用户在例如两个分立的设备上(例如，在两个iPad上)玩游戏时，两个用户玩一个游戏，在该游戏中达到某一给定的物理的或虚拟的目标状态是该游戏的目的。如先前所述，这可以是通过为元件选择合适的性能、功能或工具实现的。在此游戏中，当玩该游戏的一级时可能存在对某些性能的限制或对多少不同的元件构型可以被用于某一目标状态的限制。可以实现类似于程序Minecraft或其他虚拟世界的方法，区别在于例如本发明的元件可以物理地建造在当使用可应用于物理元件的设计规则时被虚拟地设计的东西。

在图4A-图7C中，例示了运动模块、运动导引模块和运动限制模块的多个实施方案。这些实施方案是示出对于物理元件1如何运用本发明的方式的实施例。

在图4A-图4C中，示出了截面视图、详细视图和俯视图，这些视图例示一种将运动模块、运动限制模块和运动导引模块组合的机械解决方案。在图4B中，示出的截面是一个被安置在另一个的顶部上的两个元件1、1’的一部分。多个面3几乎处于接触。实际上，如果它们的表面具有很少或几乎不具有摩擦力，则所述表面实际上可处于接触。否则，所述三个模块(运动、运动导引和运动限制)中的一个将引起面3之间的小距离。

在图4A-图4C的实施方案中，示意性地示出两个元件1的一部分的一个实施方案。元件1的运动模块10的一部分是一个可缩回的轮。运动模块的另一部分是轨道11的提供该可缩回的轮的胎面的一个接合表面的一部分。轨道11还提供运动导引模块的一部分和运动限制模块的一部分。

在此实施方案中，元件1’具有相同的模块。图4A以俯视图示出一个元件，且图4B示出如所指示的图4A的截面，但是其中它的顶部上具有第二元件并且也是截面视图。

在图4B中，元件1的可缩回的轮扩展且接合元件1’的运动导引模块，在此是元件1’的轨道11’。元件1’的可缩回的轮10’在此在其缩回的位置中。元件1的可缩回的轮10在其扩展的位置中接合轨道11’。在元件1中，为了不阻碍可缩回的轮10，可滑动的盖12在其闲置位置中。这里，它滑向图中的右侧。元件1’使其可滑动的盖12’关闭。在此实施方案中，盖12’与轨道11一起提供一个连续轨道。轨道11相对于表面或面3凹陷。在图4C中，更详细地示出运动模块。运动模块10包括可缩回的轮，包括被耦合到轴16的支柱18，轴16相对于支柱18交叉。在此实施方案中，轴16承载轮17。用于轮17的驱动马达在此是电动机19，该电动机19可以被设置为轮16内部的轮辋马达。替代地，该电动机可以被设置在轴16内。这里，在轴16的相对末端设置了运动限制模块的部分15，该运动限制模块的部分15可以在轴16的轴向方向上扩展或缩回。在扩展位置中，它可以接合在凹槽14中(图4B)，且在缩回位置中，运动模块10可以被缩回。

在图4A中，仅示出了元件的一个面。在一个实施方案中(上文已经讨论了该实施方案的部分)，元件1可以是立方体。这样的立方体可以被设置有六个类似的面。实际上，六个面还可以是相同的。在图4A的实施方案中，一个面承载一个十字形轨道。在此，交叉的中心被定位在该面的中心处。在一个实施方案中，该元件可以具有另一些被设置有类似的、十字形轨道的面。为了元件能够以灵活的方式相对于彼此移位，一侧上的轨道功能上连接到另一个相邻的面上的轨道。在图4D的实施例中，元件1具有一个单个、封闭的、凹陷的轨道，该轨道在元件1的四个侧面或面的整个周围延伸。在此图中，凹槽14不同于图4A和图4B的实施方案。凹槽14的壁中的一个与轨道11的表面延伸相等。在图4A的实施方案中，元件具有至少两个轨道。这些轨道在相对的面处具有两个交叉，且在图4A中所述交叉中的一个是可见的。

现在假定图4A中示出的类型的两个元件1被安置成它们的面处于接触。为了使具有如图4B中示出的轮的第三元件在一个元件1的面之上移动且继续在相邻的元件1之上移动，一个类似的相邻的元件必须在相同水平处具有一个类似的凹陷轨道，以允许移动模块穿过两个间隙(每个元件产生一个间隙。它也可以被看作一个单个间隙)。图4E-图4L以平行通过元件的轨道的中心的截面示意性地描绘了3个元件1：a、b和c。线中的间隙类似图4D的、元件周围的闭合的轨道的间隙。图4E示出元件‘a’的扩展的轮模块10正在元件‘b’的轨道中运行。图4F描绘了轮模块10试图穿过第一间隙的情形。显然，不存在轮模块可以通过其单独地使元件‘a’在元件c的方向上进一步移位的牵引力。附接到元件1‘a’的一个或多个助手元件1在此情况下可以解决那个问题。可能地，图4D的元件1具有一个不同的运动模块10：一个具有多个轮的运动模块10(图4G)。首先这样的运动模块10朝向轨道扩展。随后运动模块10扩展它的轮距长度且两个轮将跟随该轨道。在此实施方案中，连接两个轮轴线的框架扩展。图4G和图4H中的轮可以具有图4E的单个轮的宽度的一半。以此方式，图4G和图4H的实施方案中的这些轮可以滑动出彼此且配合到轨道中。这两个轮的旋转轴线之间的距离使得两个轮跨越两个间隙，这在图4H中被描绘：当一个轮不具有牵引力时，另一个轮具有牵引力。这两个轮的旋转轴线之间的距离可以被设定。这两个轮可以彼此联合地或独立地使用一个机动化部分。

在另一个实施方案中，多个运动模块10被设置成彼此相距一定距离。这允许如下移动，在所述运动模块10中的一个横过所述两个间隙时另一个运动模块10在轨道11上移动(图4I-图4L)。

图4I示出了一个具有两个扩展的运动模块10的元件1，所述两个扩展的运动模块10正使元件a在元件b上且朝向元件c移动。在图4J中，由于第一间隙，右轮不再具有牵引力。左轮使用它的动力以继续使元件a移位。在图4K中，到达第二间隙。然而，左轮接合元件b且进一步朝向元件c推动元件a。在图4L的情形中，两个轮都再次具有牵引力：其中左轮接合元件‘b’且右轮接合元件‘c’。如果元件‘a’完全在元件‘c’的顶部上，则所述两个轮可以改变角色。

在立方体形的元件的实施方案中，实际上提供了三个连续的轨道，所述轨道环绕立方体且彼此交叉。每个轨道通常在两个交叉处与其他轨道交叉。实际上，每个均具有其他优点的更多个轨道是可能的。具体地，将展示一个实施方案，在该实施方案中，可以在一个面之上做出一个或多个轨道，位于在该面之上的几乎每个所选择的路径上。在本文本中，使用磁性部分提供这样一个实施方案。在此提及的轨道的一些具体的其他布局是将一个面设置具有两组双轨道。每组与另一个组交叉。一个组中的轨道可以相对于一个面的中心对称地被设置。因此，实际上，所述轨道以#符号的形状被安排。尤其是，两组平行轨道相对于彼此垂直。当提供十字形轨道时，一个元件(尤其当该元件是立方体时)通常仅可以当两个元件的面彼此面对、平行于运动方向时才在另一个元件上移动。尤其是，这些面是面内的。因此，当需要另一个运动时，可能需要另一个元件的帮助。十字形轨道的一个优点是相对简单的布局。此外，可以使用每个面上的、一个轨道的交叉处的单个运动模块提供运动。因此，在立方体的实施方案中，可能需要六个运动模块以使能完全运动能力。在图4A的实施方案中，每个轨道11被设置有四个运动模块。这可以是需要的，以提供足够的牵引力、灵活运动。运动模块在轨道中的其他放置可以是可能的，且每个轨道可以使用另一个数量的模块。在一个已经提及的简单的实施方案中，在一些条件下，在轨道的交叉处一个运动模块也可以是足够的。

图4B在示意性截面中示出一个实施方案，在该实施方案中更详细地示出了运动模块10。在此实施方案中，运动模块10的一部分是一个可扩展的驱动单元，该驱动单元可以相对于面3、3’向上和向下移动。它可以被缩回，使得面3自由，且它可以被扩展以扩展超出面3的表面且接合另一个元件的轨道11。

在此实施方案中，可以想出许多方式来提供运动限制模块。此外，可以发现许多方式来提供运动导引模块。在此实施方案中，提出了一种机械解决方案。因此，使用轨道11的两侧处的一组凹槽14提供运动限制模块和运动导引模块的一部分。凹槽14在此提供沿着与元件的面正交的线进行的相对的法向邻接，和沿着相对于一个面在平面内的一条线且相对于轨道交叉进行的相对的横向邻接。在一个简单的实施方案中，凹槽14具有矩形截面。在此，所述凹槽与面平行，且平行于轨道11。因此，凹槽14一起提供运动限制模块和运动导引模块的一部分。实际上，凹槽14可以被认为是部分底切的凹槽，包括在凹槽14的两个相对纵向侧的底切。

在这个实施方案中，通过在凹槽14中延伸的部分15实现运动限制模块和运动导引模块的另一部分。所述部分15在凹槽14中延伸且提供凹槽14中的邻接。在此示出的多个原理可以被组合。

在图5A-5C中，展示了用于运动模块、运动导引模块和运动限制模块的一个替代实施方案。这个实施方案展示了一个避免用于实现运动模块、运动导引模块和运动限制模块的机械装置的实施方案。非机械实施方案的部分和机械实施方案的部分可以被组合。这个实施方案使用磁力。为此，永磁体和可切换的磁体可以被组合。

下面的实施方案可以被实现在一个元件中。在图5A中，元件1、1’二者都包括可以被接通和关断的至少一条磁体40。因此，一个条中的部分可以被可选择性地激活。以此方式，两个元件中的条可以一起形成一个分布式线性马达。实际上，线性马达的原理本身是本领域已知的。在此实施方案中，这样的线性马达被分成两个分立的部分。这允许该马达起运动模块的作用。使用磁力，如下两个元件中的相对的条10、10’甚至可以提供运动导引模块的至少一部分，所述两个元件一个在另一个的顶部上并且它们的条一个在另一个上面。

在此实施方案中，附加的条可以被设置在元件的表面处。在一个实施方案中，两个条可以被设置在一个元件的一个面中或处。这些条可以是大体上平行的。因此，所述条可以起到运动模块和运动限制模块的作用。在一个实施方案中，两个元件1、1’被安置成一个在另一个的顶部上。两个元件都包括可选择性地可激活的磁体40的两个条且这两个条是相对于彼此平行的。此外，一个元件的条是相对于另一个元件的条大体上平行的。现在，如果一个停留在另一个的顶部上的两个元件的条的多个相对部分被以相对的方式致动，所述条甚至可以提供运动限制模块。当以相对的方式相对于另一个元件的条中的部分激活一个元件中的部分时，则一个元件的条的部分以一种方式(例如，北或南)被极化，且这些部分与另一个元件的条的部分的相对磁极(即，分别是南或北)相反。因此，所述条现在相互吸引。在所描述的实施方案中，例示了一种模式，在该模式中两个元件改变它们的磁体的极性并且协作。在一个替代的操作模式中，一个元件可以改变其磁体的极性，而另一个元件使磁体磁极为静态。磁体的磁力可以是可调整的。

所述元件可以在一个面3处或附近设置有至少两条磁体部分40，并且所述至少两条磁体部分40被设置成大体上交叉。同样，这在上文一个机械的实施方案中已被讨论。还可能在一个面处设置多个条。

甚至可以在下面的实施方案中提供可选择性地可切换的磁体部分40的使用，提供对一个停留在另一个的顶部上的两个元件的相对于彼此的运动的控制。在图5C中，一个元件被设置有可选择性地可激活的磁体部分40或磁体贴片的二维(2D)网格。磁体部分40可以被集成到元件1的面3的表面内，但是还可以被设置在面3的表面下。当元件1、1’被放置成一个在另一个顶部上且面3、3’彼此接触，并且元件的磁体部分以受控的方式被激活时，这可以提供一个2D运动模块。当以相对的方式激活相对的磁体部分40时，设置在一个网格中的2D磁体部分40提供一个运动限制模块。通过一个元件1中的2D网格中的可选择性激活的磁体部分40和停留在元件1的顶部上的相对的元件1中的2D网格中的可选择性激活的磁体部分40，两个2D网格中的磁体部分40交互。当相对的磁体部分被相反地极化时，两个元件被附接和贴合在一起。当随后的磁体部分被激活时，实现平面马达的效果。随后，沿着面3上的线激活磁体部分将使元件1沿着该线相对于彼此移动。实际上，2D磁体部分因此还提供运动导引功能。通过激活成组的磁体部分40可以实现更快的运动。

磁体部分40的2D网格和磁体部分40的条可以被组合。

磁体部分40可以被设置在面3的低摩擦力表面下。例如，可以使用聚合物材料。具体地，可以使用PTFE或类似的低摩擦力聚合物材料。

除至少一个条和/或2D磁体部分网格以外，还可以提供至少一个机械运动模块、运动导引模块和/或运动限制模块。例如，机械运动限制模块可以被激活来以不需要使用能量源的方式至少临时地相对于彼此固定两个元件的位置。

在图6A-图6D中，示意性地示出使用分立的运动模块10、运动导引模块20(图6B，截面；图6C，如图6B中指示的截面的进一步截面)和分立的运动限制模块30(图6D，截面)的一个机械的实施方案。

该运动模块在每个元件1、1’中均包括一个履带导轨。履带轨道10在此接合履带轨道10’。在履带轨道10中，一个驱动轮或元件在法线方向上或在面3中扩展直到它接合履带轨道10’。该履带轨道可以是沿着面3的一个线性轨道，且替代地它是被如图4A中一样布置的一对交叉的履带轨道。

运动限制模块30在此是可扩展的销31，该销31首先被致动以扩展进入到相对元件中的孔口32内。当销31在孔口32内扩展时，销31绕着它的纵向轴线旋转。因此，从销31在横向方向上延伸出的一个凸轮34被旋转到孔口32’中的底切开口35’内。凸轮34由此钩挂到底切开口35’内。凸轮34保持元件1、1’之间的距离。这将元件1相对于元件1’保持就位。在一个实施方案中，孔口32’是沿着面3延伸且具有一个底切凹槽35’的凹槽，因此运动限制模块在运动期间保持所述元件一个在另一个的顶部上。元件1和元件1’二者都可以具有运动限制模块的部分。

元件1的运动导引模块20在此是一个简单的、直的销21，该销21在相对的元件1’中的凹槽22’中行进。因此，限定了一个沿着面3的路线。在一个实施方案中且为了更好导引运动，销21的横向截面是矩形，尤其是正方形。销配合在凹槽22’中。

在图7A-图7D中示意性地示出运动模块、运动限制模块和运动导引模块的另一个替代实施方案。此实施方案基于使用压电元件来实现提及的模块的部分。‘压电’被用来指使用压电效应的元件。同样，存在像适合应用在所述元件中的线性马达的原理。在此实施方案中，将讨论一种类型。

在此实施方案中，提供了一个导轨80。此外，在此提供了四个压电模块70。所述压电模块是可扩展的，在图7B中，如在图7A中指示的截面示出元件1的压电模块70在缩回位置，并且元件1’中的压电元件70’也在缩回位置。压电模块70、70’具有通过压电片72互相连接的两个U型元件。当被致动时，长度L改变且U型元件之间的距离也改变。图7C示出压电模块70的俯视图，且图7D示出压电模块70的侧视图。腿71和腿71’之间的距离D是这样的使得它配合在导轨80的增厚的部分83上。腿71、71’的内部部分(尤其是外端)在此被设置有夹钳压电元件73、73’。当被激活时，这些压电元件73、73’向内移动且减小腿71、71’之间的间隔D。因此，允许腿71、71’在底切凹槽82、82’中夹钳在导轨80的侧面上。因此，当压电元件73、73’被激活时，压电模块70、70’被固定到导轨80上。通过随后夹钳U型元件，压电模块70在导轨80上的运动是可能的。如果压电片72的激活与U型元件的激活异相，则运动是可能的。

因此，在此压电模块70、70’与导轨80一起是运动模块、运动限制模块和运动导引模块。

替代地，该运动模块可以是全部根据轮和轮轴的原理操作的使用起重机、绞车、齿条和小齿轮、链驱动、带驱动、刚性链和刚性带致动器的基于接合的元件。通过使轮/轮轴(例如，滚筒、齿轮、滑轮或轴)旋转，线性构件(例如，缆绳、齿条、链或带)移动。通过移动线性构件，所述轮/轮轴旋转。因此，可以使元件相对于彼此运动。

在图8中，示出了元件1的一个示意性截面，指示可以在元件1中存在的多个部件。在此截面中，指示了四个面3。元件1包括数据处理单元100、数据通信单元200、能量单元300、传感器单元400、运动限制模块600、运动模块500、和运动导引模块700。在这些模块附近可能存在其他模块：例如，致动器，该致动器可以移动或旋转所述元件1中的一个缩回的运动模块。数据处理单元100可以能够与其他元件1的其他数据处理单元100一起工作且将计算任务分配至彼此；这可以是以分布式计算或云计算的形式实现的。

波浪状箭头指示多个模块和/或单元可以与元件1外部的环境交互。例如，传感器单元400可以测量元件1外部的物理参数。

能量单元300可以从元件1外部的源充电。充电可以是无线的(例如，感应的)或例如使用导电表面贴片。

数据通信单元200可以将数据传输到元件1外部，或能够从元件1外部接收数据。这可以是由另一个元件1传输的数据。它可以是与元件1接触的元件。数据通信可以是模拟的或数字的，是无线的——经由电磁频谱、经由声音或经由其他已知的无线数据传输协议，例如Zigby、蓝牙、WIFI、近场通信(NFC)等。替代地，数据通信可以物理地使用元件的面3的表面上的导电贴片。使用传感器，像(数码)摄像机且分析由该摄像机获取的数据也是数据通信的一种可能形式；已知的实施例例如是二维码或条形码。通信可以穿过多种程度的距离，甚至是行星间的距离。能量单元300在此实施方案中向元件1中的部件(模块和/或单元)提供能量。这是通过从能量单元300延伸向其他单元和/或模块的单个箭头指示的。能量单元300可以是能量存储单元，例如，可充电电池、蓄电池、电容器(例如，超级电容器)等。替代地，能量单元300还可以是发电机，生成电力。这样的能量单元300的实施例是燃料电池、内燃机、光伏元件或类似的能量单元300。

传感器单元400可以包括能够检测物理参数的一个或多个传感器。合适的传感器的实施例是温度传感器、检测另一个元件的存在和/或距离的接近传感器、压力传感器、空气压力传感器、光传感器、定位传感器(GPS)、运动检测传感器、加速计、湿度传感器、陀螺仪等。还可以被使用的多种传感器类型也是机器人领域已知的。

上文已经描述了可能的运动模块、运动限制模块和运动导引模块的实施例。所描述的这些模块可以是基于施加机械力，或基于电磁力、化学力、物理力，使用例如“范德瓦尔斯”力、“卡西米尔力”，基于表面张力、真空或空气压力等。

数据处理单元100可以例如是一个计算机，该计算机具有计算机中已知的各种部件，像存储器、算术处理器、数据总线等。数据处理单元100可以能够控制元件1中的其他部分。它甚至可以控制至少一个其他元件的至少一部分。例如，在主从式设定状态中。数据处理单元还可以协调在元件1之间的合作。它可以运行计算机程序。它可以处理从外部源提供的指令。

图8中的多个单元或部件是示意性地指示的。所述单元可以被包含在元件中。在一个实施方案中，一个或多个单元可以至少部分地集成在元件的一个面中。此外，在一个实施方案中，一个或多个单元可以至少部分地集成到单个部件中。替代地，可以用计算机程序产品的形式包含单元100-700的功能的至少一部分。

在图9A-图9K中，例示了包括共享运动模块90的元件1(标注为‘a’-‘e’)的组件的一个实施方案。在所描绘的实施方案中，元件不具有相同的形状或尺寸。共享运动模块的一个优点是，通过使用有限数量的相对复杂的运动模块90，元件的组件可以转变形状。在图9A中，元件‘a’被设置有共享运动模块90。在一个实施方案中，共享运动模块90被临时指定给元件‘a’。这可以是通过用于指定共享运动模块以及用于控制该共享运动模块90的控制结构实现的。替代地，共享运动模块90受使用该共享运动模块的元件控制。在另一个实施方案中，该共享运动模块是自控的，可以是与元件一起的对等网络的一部分，且甚至是另一些共享运动模块的一部分。上文指示的操作形式或操作模式可以被组合，或者所述元件和一个或多个共享运动模块的组件可以从一个操作模式切换到另一个操作模式。因此，可以从共享运动模块90操作并控制运动模块的处理和操作。替代地(且在频谱的另一端)，在元件1中完成共享运动模块90的操作和控制。操作和处理也可以是分布式的。例如使用主从式设定，可以将控制从元件1切换到共享运动模块90且反之亦然。另外，还可以将共享运动模块的控制从一个元件1切换到另一个元件1。

在当前的实施方案中，共享运动模块90包括接合元件‘a’的附接部分91。在图9A中共享运动模块90处于其活动位置。附接部分91在此以这样的方式接合元件‘a’，使得共享运动模块90不能相对于元件‘a’移位。在此活动位置中，共享运动模块90可以被进一步激活来接合相邻的元件以使元件‘a’相对于这样的相邻(尤其是毗邻)的元件开始移动。在此，未例示这样的元件。共享运动模块90被定位在轨道11中，该轨道11像例如图4A中例示的轨道11。在图9B中，附接部分91被拉入到共享运动模块90中。因此，共享运动模块90变得自由沿着元件‘a’的轨道11移动。为了实际上沿着元件‘a’的轨道11移动，共享运动模块90可以被设置有移位部分92。在一个实施方案中，移位部分92接合在元件‘a’的轨道11中。移位部分92可以是机械部件，物理接合的轨道11。例如，移位部分92可以包括例如与图4A-图4L的运动模块类似的从动轮、上文例示的在元件中的运动模块中的且类似于图6A-7D中例示的实施方案的压电元件。移位部分92还可以包括能够被激活的磁体部分。轨道可以被设置有响应于磁力但是自身不是永磁性的部分，例如，铁贴片。因此，有可能提供磁性驱动而元件自身不是永磁性的。

在图9B-9G中，例示了移位部分92如何引起共享运动模块90沿着多个元件(‘a’、‘c’、‘d’)的轨道11行进以到达被指示为‘e’的元件1。当从图9C到图9D时，运动模块沿着轨道11，即使轨道11绕过一个拐角。当从图9E到图9F时，运动模块90离开元件‘a’且继续其在元件‘d’的轨道11内的路程。当从图9F中的情形到图9G时，运动模块90首先遵循元件‘d’的轨道11，然后走到元件‘e’的轨道11。这些轨道11在此彼此连接并且对于运动模块90存在一个连续的轨道11。

在图9H中，例示的是共享运动模块90激活其附接部分91以接合元件‘e’。因此，通过附接部分91固定或锁定共享运动模块90在元件‘e’上的位置。在此，附接部分91被例示为在共享运动模块90的一侧处。显然，当观察图9A和图9H时，附接部分91可以从多个侧面接合运动模块90。在此例示了两个侧面。在一个实施方案中，附接部分91被设计成允许接合运动模块90的所有侧面。替代地，附接部分91未被包含在运动模块90自身中，但是可以是集成在元件中的运动模块的一部分。例如，附接部分91可以被设计成沿着图6A-图6D中示出的运动限制模块的线。实际上，甚至有可能提供这样一个部分，该部分被允许起运动限制模块作用且起用于运动模块90的附接部分的作用。

在图9H中，移位部分92未被指示，为了说明该移位部分92自这个阶段起不再起作用。

在一个实施方案中，像例如图7A中示出的，元件1包括两个交叉运动导引模块11，每个运动导引模块11绕着元件1行进。在这样的实施方案中，可以限定两种类型的共享运动模块，一种类型的运动模块用于第一运动导引模块11且另一种类型的运动模块用于第二运动导引模块11。这些类型的运动模块90和运动导引模块11可以是相同的，但是被不同地定向。

在图9I中，例示了如何将元件移位部分93激活到其活动位置中。元件移位部分93从共享运动模块90且从元件‘e’扩展到元件‘b’的运动导引模块(在此是轨道11)内。同样，元件移位部分93可以类似于图4A-图7D中例示的类型，即，基于机械操作，像轮、有齿的齿轮等，磁性操作/激活操作的元件，或例如压电式元件。元件移位部分93现在接合到元件‘b’的轨道11中。它开始经由与轨道11的接合在元件‘b’上施加力。因此，元件‘d’相对于元件‘b’移位。图9J例示了这种情况。接下来，在图9K中示出的一个实施方案中，共享运动模块90被存储在元件(在此是元件‘d’)中的存储空间内。因此，轨道11是自由的，且共享运动模块90可以处于待被充电的位置中，或待被保护免受环境影响。

在一个实施方案中，移位部分92和元件移位部分93可以在功能上组合。

在图10A-图10H中，示意性地呈现了具有运动模块10的元件1的另一个构思。在此构思中，该构思可以与先前构思组合，元件1具有至少一个运动模块10和一个运动模块移动部分95，该运动模块移动部分95允许元件1中的运动模块10的移位或定向改变。这样，可以显著减少元件1中的运动模块10的数量。在一个实施方案中，元件1包括一个运动模块10，该运动模块10包括一个运动模块移动部分95，该运动模块移动部分95允许一个运动模块被移位或被重新安置以在每个面3处具有一个活动位置。因此，仅一个运动模块10就可以足以使元件1相对于另一个元件1移位。实际上，多于一个运动模块10可以被包括在一个元件1中。在图10A和图10B中，例示了这样的运动模块10的一个实施方案，其包括一个运动模块移动部分95，该运动模块移动部分95允许运动模块10在元件1内部的旋转。以此方式，位于面3处的活动位置的运动模块1，允许与抵靠面3的表面的毗邻元件(未示出)的接合。在图10B中，运动模块10绕着旋转轴线R旋转到在元件1的邻近面3处的活动位置。

在图10C-图10H中，例示了具有替代的运动模块移动部分96的运动模块10的一个替代实施方案。在此实施方案中，运动模块10平行于运动导引模块11移动。它处于运动导引模块11内。在此实施方案中，运动模块10包括运动模块移动部分96，该运动模块移动部分96允许如在随后的图10C-图10G中指示的运动模块10的移位。运动模块10平行于运动导引模块11(在此是轨道11)从图10C中的位置移动或移位到图10D中的位置。运动模块10在此在元件1内部移位。在此，运动模块10在元件的中心点和轨道11之间移动或移位，留下轨道是自由的。可以通过施加机械力来致动该运动模块。上文例示了一些实施例。替代地，可以使用电磁力。上文也例示了这种情况的一个实施例。这样，一个元件可以包括最少一个运动模块10，减少了元件的复杂性。也可能将元件1配备多个运动模块。

在图10F中，运动模块10被移动进入其工作位置中。在此实施方案中，该运动模块具有一个工作位置。在其他实施方案中，该运动模块可以被设计成在不止一个定向上移动。

在图10G中，运动模块10处在邻近面3处的其新活动位置。在那里，运动模块10可以被锁定在元件1中的其位置中。在图10H中，示意性地，运动模块10释放一个元件移位部分93。在此实施方案中，它可以包括一个从动轮，像图4A-图4L的实施方案。其他元件移位部分93也可以是可想到的，例如，上文所描述的压电元件，或较早描述的磁性部分。此实施方案可以显著简化元件1，因为元件1中可以最少包括一个运动模块10。该运动模块可以包括元件功能零件的一部分。在一个极端的实施例中，运动模块10包括元件1的所有功能零件(图8)。

图10A-图10H的实施方案可以与图9A-图9K的实施方案组合。例如，一个元件可以包括一个或多个内部可移位的运动模块10，与一个物体中的一个或多个共享运动模块组合。在另一个实施方案中，运动模块可以是内部运动模块，且它可以起共享运动模块10的作用。

图11示意性地示出元件1的另一个或替代实施方案。在此实施方案中，手51将要抓住元件1以使其移位。元件1的此实施方案可以具有所描述的特征中的一个或多个，或它们的组合。替代地，它可以仅包括一个用于抓取检测和保持装置的传感器。在图11中，示意性地示出元件的一个实施方案，其中示意性地指示运动模块10、运动导引模块20和运动限制模块30。在此示意性指示中，示出了一个机械实施方案，该机械实施方案可以像图4的实施方案或图9的实施方案或图10的实施方案。此实施方案的元件1可以是建造块且在此实施方案中具有立方体形状，尽管如较早已经解释的，也可以考虑其他形状。实际上，它还可以使用一组形状，像用作儿童玩具的老式积木盒中的不同的积木。

图11的元件1基本上可以被挑选、被放置和被堆叠，像一组积木中的一个积木，或像众所周知的在此实施方案中，元件1包括用于抓取检测的一组传感器400。这些传感器400可以例如是接近传感器、热传感器、或摄像机、或它们的组合，且组成一个感测装置。此外，该感测装置可以包括一个或多个控制器、一个或多个数据处理器，包括图像处理器。用于解译感测到的参数的装置可以是该感测装置的一部分。在图8中，提供了感测装置如何在功能上耦合的一个实施例。在允许容易的抓取检测的一个实施方案中，传感器400包括摄像机，例如被设置在元件1的每个面3上的摄像机。以此方式，可以检测例如接近元件1的手51。

元件1还包括保持装置50。在此实施方案中，元件1具有一组保持模块50。在此，保持模块被设置在每个面3上。以此方式，一个元件1可以与另一个类似的元件面对面地锁定。一个实施例是例如图3F中所描述的锁定。更具体地，在此实施方案中，每个面3包括一个子集的(在此是4个)保持模块50。在此保持模块50被设置在面3的每个象限上。以此方式，元件1可以被锁定到另一个类似的元件上，其中一个象限锁定到另一个象限上，允许灵活建造积木或块。此外，可以以该方式实现之前被提及的结合。

传感器400可以在功能上耦合到数据处理器100(未示出)。以此方式，不同面3上的至少两个传感器的输入可以被组合在更多样的抓取检测中。例如，通过每个面3上的摄像机具有例如至少缝连在一起的视角，可以具有全方位抓取检测。实际上，当在两个不同的面上检测手或手指的接近时，可以提高对元件1的抓取的预测和预料。在这样的设置中，每个摄像机可以具有大于45°的视角。尤其，每个摄像机的视角可以大于90°。以此方式，已经从大约8cm或更小的距离，通过立方体的每个表面上的摄像机可以容易地实现全方位观察。元件的表面中的一个或多个可以是弯曲的。在此方面，指的是凸曲率。最极端的实施例包括球体和圆柱体。在此方面，球体具有一个弯曲的表面。圆柱体(尤其是具有圆形端面的圆形圆柱体)具有三个面。在这样的形状中，例如，抓取检测可以需要较少数量的摄像机。例如，从大约5cm距离处的抓取检测。

使用数据处理器(例如，数据处理器100)可以完成对摄像机的图像的图像处理，且图像解译使用已知的图像解译例程。

此外，保持模块50还可以在功能上耦合到数据处理器100。以此方式，一个或多个传感器400的抓取检测可以与一个或多个保持模块50的锁定动作和/或解锁动作组合和耦合。元件1还可以在抓取检测时接触锁定到元件1的一个或多个类似的元件，且根据它的当前状态请求被解锁或请求被锁定。

在一个实施方案中，允许元件1预料被抓住，或预料从抓住被释放：当传感器400中的一个或多个感测到一个手51正接近元件1以抓住元件1时，保持模块50可以解锁。这允许该手抓住元件1且实际上拾取它且将它从其他元件移除。另一种相反的方式，当元件1被手51保持且被放在一个或多个类似的元件上并且其中一个或多个保持模块在功能上对准时，所述一个或多个保持模块可以在预料中开始锁定。在此方面，当保持模块能够互相施加锁定力时，相对面的保持模块在功能上对准。相对面的机械操作保持模块例如可以是自搜索的(self-searching)或自攻型的(self-tapping)。例如，保持模块的入口可以是圆锥形的，以用于将插入端导引向中心。

保持模块50允许向一个或多个保持模块或其他类似的元件施加力和/或从一个或多个保持模块或其他类似的元件接收力。尤其是，保持模块50允许力具有与面3正交的分量，且指向面3。以此方式，使用一个或多个保持模块50，元件1可以(面向)锁定到一个或多个其他类似的元件。施加的力可以是例如磁性的、电的、机械的。

在一个实施方案中，保持元件是允许施加机械力的机械部分。例如，每个保持模块50可以包括一个带螺纹的端，该带螺纹的端可以被扩展且被接收在另一个类似的保持模块中。这样的带螺纹的端可以例如是中空的。这可以允许对准控制，或从一个元件到另一个元件的信号传输。替代地，保持模块50可以包括一个钩挂部分，该钩挂部分可以被钩挂在一个接收部分中(且可以从该接收部分释放)。在一个实施方案中，保持模块50可以是“凸的”、“凹的”、“凸凹皆宜的”，或可以是“凸凹同体的”。这可以允许保持模块50锁定到另一个保持模块中，或允许被另一个保持模块锁定。

在所讨论的实施方案中，一个或多个传感器400在功能上耦合到一个或多个保持模块50。这允许保持模块50响应于传感器测量，像抓取检测。因此，例如，元件1可以在它实际上被手51触碰之前解锁，允许元件1被拾取且被移位。也可以允许或者以结合方式允许元件1甚至在其被手51释放之前就锁定到一个或多个其他类似的元件。这赋予元件1对“响应性”的感测。在一个实施方案中，不需要施加力来锁定元件，且将一个或多个元件取走也不需要附加动作。

在一个实施方案中，元件1包括保持所述传感器400并且支撑保持模块50的框架结构(未示出)。此外，这样的框架结构可以提供支撑或限定一个面。以最小的方式，它可以提供限定一个面的三个支撑。它也可以提供或支撑限定一个面3的表面。该框架结构可以由任何材料制成，像聚合物、增强聚合物、金属、它们的组合等。本领域技术人员将识别合适的材料。该框架结构可以是使用任何类型或生产方法(包括3D打印)生产的。

所述感测装置(尤其是摄像机)包括一个视场。在这样的视场中，可以限定一个或多个检测锥体。在图11的实施方案中，两个摄像机可以包括第一检测锥体和第二检测锥体。在抓取检测过程中，可以涉及在大体上相反的方向上打开的检测锥体。替代地或结合地，检测锥体可以具有一个在至少90度的角下的轴线。此外，保持装置适于提供保持力，该保持力具有指向且垂直于这些检测锥体的连接线的保持力的分量。

抓取检测中涉及的传感器的两个检测锥体的轴线可以限定一个平面。在抓取检测时，被致动的保持装置适于施加具有与该平面正交的分量的力。该力通常指向元件。

在一个实施方案中，第一检测锥体和第二检测锥体包括一个连接线，且保持装置适于提供保持力，该保持力具有指向且垂直于该连接线的分量。

在一个实施方案中，该感测装置还适于检测所述保持装置与类似元件的保持装置的对准。该感测装置可以提供对与实际对准的相对的保持装置的距离的测量。

元件可以具有不同形状和/或属于不同类型。该感测装置可以适于确定一个其他元件的类型和/或形状。该感测元件可以适于测量或感测接近其他元件。在根据图11的元件的情况下，且其中感测装置在每个面处具有一个摄像机，该摄像机具有的视角允许检测锥体远离该面打开，例如具有与一个面正交的轴线，可以确定提及的参数。

还将清楚的是，以上描述和附图被包括用于例示本发明的一些实施方案，而并非为了限制保护范围。从本公开内容出发，本领域技术人员可以想到许多其他实施方案。这些实施方案都在本发明的保护范围和实质内，并且是现有技术和本专利的公开内容的明显组合。

参考标记

1 元件

2 元件的中心

3 元件的面

10 运动模块

11 运动模块：轨道部分

12 可滑动的盖

14 运动导引/运动限制模块

15 运动导引/运动限制模块

20 运动导引模块

21 直的销

22 凹槽

30 运动限制模块

31 销

32 孔口

34 凸轮

35 孔口32中的底切开口

50 保持模块

51 手

70 压电模块

71 腿

72 压电片

73 压电元件

80 导轨

82 底切凹槽

90 (共享)运动模块

91 附接部分(一个或多个)

92 移位部分

93 元件移位部分

95 运动模块移动部分

96 运动模块移动部分

100 数据处理单元

200 数据通信单元

300 能量单元

400 传感器单元

500 运动模块

600 运动限制单元

700 运动导引模块

Claims (48)

1.一种系统，包括至少第一元件、第二元件和第三元件，以及运动模块，所述元件是三维的且每个元件包括：

-在所述元件内的一个中心点；

-至少一个面，被耦合到所述中心点且所述面包括：

-运动导引模块，该运动导引模块在所述面的至少一部分上限定一个轨迹；

-运动限制模块，适于当与所述运动模块交互时，限制所述中心点相对于其他元件中的一个元件的所述中心点向选自所述轨迹和所述其他元件的所述轨迹中的至少一个轨迹的移位；

其中所述运动模块适于被耦合到所述元件中的一个元件的一个面，且适于当与所述其他元件中的一个元件的运动导引模块交互时使所述元件中的所述一个元件的所述中心点相对于所述其他元件中的所述一个元件的所述中心点移位，所述运动导引模块、所述运动模块和所述运动限制模块限定不同的模块类型，

其中为了使所述第一元件的所述中心点远离所述第二元件的所述中心点且朝向所述第三元件的所述中心点移位，所述第一元件的所述至少一个面中的第一面面对所述第二元件的所述至少一个面中的第二面和所述第三元件的所述至少一个面中的第三面中的至少一个，从而提供面对的面，

其中所述运动模块适于从所述元件中的所述一个元件的所述面解耦且当从所述面解耦时所述运动模块从一个面移动到另一个面，以及

其中为了所述移位：

-当移位时，所述运动模块与至少一个运动导引模块交互，且与至少一个运动限制模块交互，其中所述面对的面提供所述运动模块、所述运动导引模块及所述运动限制模块的彼此交互；

-当移位时，所述第一面的至少一个模块与所述面对的面中的至少一个其他面的至少一个不同模块类型的至少一个模块交互，以及

-所述第一面的所述至少一个模块与所述第二面的不同模块类型的至少一个模块和所述第三面的不同模块类型的至少一个模块交互。

2.根据权利要求1所述的系统，其中当所述运动模块从所述面解耦时，所述运动模块可移位到一个相邻的元件。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中所述一个元件包括至少两个面，且当所述运动模块从一个面解耦时，所述运动模块从所述一个元件的所述一个面可移位到所述一个元件的下一个面。

4.根据权利要求3所述的系统，其中当所述运动模块从一个面解耦时，所述运动模块在所述元件内部从所述一个元件的所述一个面可移位到所述一个元件的另一个面。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述运动模块包括一个可释放的附接部分，该可释放的附接部分适于附接到所述元件中的一个元件，且当被释放时允许该运动模块相对于所述元件中的所述一个元件移位，以及

其中为了所述移位，所述可释放的附接部分通过所述面对的面附接到所述元件中的一个元件且所述运动模块接合其他元件中的一个元件。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述元件中的至少两个还包括：

-保持装置，适于与一个类似的元件的在功能上对准的保持装置交互，且包括一个保持状态和一个释放状态，所述保持装置在所述保持状态中与所述类似的元件的所述对准的保持装置接合以用于将所述元件相对于所述类似的元件保持就位，并且所述保持装置在所述释放状态中与所述对准的保持装置脱离接合，以及

-感测装置，用于提供抓取检测，所述抓取检测包括对选自以下之一的检测：导致紧握所述元件的动作、紧握在所述元件上、释放紧握所述元件的动作以及它们的组合，

其中所述感测装置在功能上耦合到所述保持装置，以在所述抓取检测时在所述保持状态和所述释放状态之间致动所述在功能上对准的保持装置中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的系统，所述感测装置包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和第二传感器在功能上彼此耦合以提供所述抓取检测。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述感测装置还适于确定到一个类似的元件的距离，或相对于一个类似的元件的定向。

9.根据权利要求6所述的系统，其中所述感测装置包括时间相关的用于提供抓取检测的传感器。

10.根据权利要求6所述的系统，其中所述感测装置包括具有空间分辨率的光学传感器。

11.根据权利要求6所述的系统，其中所述保持装置包括至少一个保持模块，所述至少一个保持模块包括两个部分，所述两个部分适于向彼此施加力以将面保持就位，且其中所述两个部分被设置到包括所述保持模块的面，允许设置有所述保持模块的每个面相对于设置有所述保持模块的一个面对的面保持就位，其中一个面的一个保持模块部分与一个面对的面的另一个保持部分交互。

12.根据权利要求6所述的系统，所述至少两个元件包括：

-至少三个面，被耦合到所述中心点；

-所述保持装置，被耦合到所述至少三个面中的第一面，适于与一个类似的元件的一个面对的面的所述在功能上对准的保持装置交互，用于在所述保持状态中协作来相对于所述面对的面保持所述第一面就位，且在所述释放状态中不保持所述第一面就位；

-所述感测装置，包括第一传感器和第二传感器，其中

-所述第一传感器被耦合到所述至少三个面中的第二面；

-所述第二传感器被耦合到所述至少三个面中的第三面；

其中所述至少两个传感器在功能上与所述第一面的所述保持装置耦合以用于在所述抓取检测时在所述保持状态和所述释放状态之间致动所述面对的面的所述保持装置。

13.根据权利要求1或2所述的系统，其中为了所述移位所述第一面改变其交互模块。

14.根据权利要求1或2所述的系统，其中当移位时，所述运动模块被耦合到所述第一面。

15.根据权利要求1或2所述的系统，其中当移位时所述第二面的至少一个模块和所述第三面的至少一个模块与所述第一面的一个不同模块交互。

16.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述第二面的所述模块和所述第三面的所述模块一个接一个地与所述第一面的一个不同模块交互以用于所述移位。

17.根据权利要求1或2所述的系统，其中当移位时所述第一面的所述模块、所述第二面的所述模块和所述第三面的所述模块交替地交互。

18.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述运动模块适于改变所述一个元件和一个其他元件相对于彼此的定向，所述一个元件耦合到所述运动模块，所述一个其他元件具有与所述运动模块交互的模块。

19.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述运动模块、所述运动限制模块和所述运动导引模块包括一个保持状态，在该保持状态中，至少部分重叠的面对的面被保持在它们的互相位置中。

20.根据权利要求1或2所述的系统，其中每个元件包括保持模块，所述保持模块被耦合到一个面以用于与一个面对的面的保持模块交互，以用于保持所述面相对于所述面对的面就位。

21.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述运动模块被连接到所述面。

22.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述元件中的至少一个元件的运动导引模块适于将所述轨迹设置成在功能上围绕所述元件。

23.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述至少一个元件的所述运动导引模块适于限定与预定义的第一轨迹交叉的另一个第二轨迹。

24.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述运动模块的至少一部分适于在所述元件的内部改变其定向。

25.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述运动导引模块包括可检测指示的路线。

26.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述元件包括限定所述元件的外部的至少四个面。

27.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述元件是规则体。

28.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述第二面的所述运动导引模块和所述第三面的所述运动导引模块在功能上耦合至彼此。

29.根据权利要求10所述的系统，其中具有空间分辨率的所述光学传感器是摄像机，每个摄像机包括一个视场，所述视场包括一个检测锥体。

30.根据权利要求18所述的系统，其中所述运动模块适于使耦合到所述运动模块的所述面和面对耦合到所述运动模块的所述面的一个面相对于彼此旋转。

31.根据权利要求30所述的系统，其中所述运动模块适于绕着穿过所述一个元件的所述中心点的一个轴线旋转。

32.根据权利要求31所述的系统，其中所述轴线在功能上相对于所述面垂直。

33.根据权利要求19所述的系统，其中所述保持状态涉及来自一个面的至少一个运动模块和来自面对所述一个面的面的一个运动限制模块。

34.根据权利要求20所述的系统，其中每个元件包括至少一个保持模块。

35.根据权利要求25所述的系统，其中所述可检测指示的路线是电磁辐射路线、比如光路线、磁性路线、静电路线、声音或超声路线。

36.根据权利要求26所述的系统，其中所述元件包括限定所述元件的外部的至少6个面。

37.根据权利要求22所述的系统，其中所述元件中的至少一个元件的运动导引模块适于将所述轨迹设置成在功能上环绕所述中心点。

38.一种元件，所述元件是三维的且包括：

-在所述元件内的一个中心点；

-至少一个面，被耦合到所述中心点且所述面包括：

-运动导引模块，在所述面的至少一部分之上限定一个轨迹；

-运动限制模块，适于当与所述运动模块交互时限制所述中心点相对于一个类似的元件的中心点向选自所述轨迹和所述类似元件的所述轨迹中的至少一个轨迹的移位；

-运动模块，

其中所述运动模块适于被耦合到所述元件的一个面，且适于当与一个类似的元件的运动导引模块交互时使所述中心点相对于所述类似的元件的中心点移位，所述运动导引模块、所述运动模块和所述运动限制模块限定不同的模块类型，

其中为了使所述元件的所述中心点远离所述类似的元件的所述中心点且朝向另一个类似的元件的中心点移位，所述元件的所述至少一个面中的第一面面对所述类似的元件的所述至少一个面中的第二面和所述另一个类似的元件的所述至少一个面中的第三面中的至少一个，由此提供面对的面，

其中所述运动模块适于从所述元件中的所述一个元件的所述面解耦且当从所述面解耦时所述运动模块从一个面可移位到另一个面，以及

其中为了所述移位：

-当移位时，所述运动模块与至少一个运动导引模块交互，且与至少一个运动限制模块交互，其中所述面对的面提供所述运动模块、所述运动导引模块及所述运动限制模块的彼此交互；

-当移位时，所述第一面的至少一个模块与所述面对的面中的至少一个其他面的至少一个不同模块类型的至少一个模块交互，以及

所述第一面的所述至少一个模块与所述第二面的不同模块类型的至少一个模块和所述第三面的不同模块类型的至少一个模块交互。

39.根据权利要求38所述的元件，其中为了所述移位所述第一面改变其交互模块。

40.根据权利要求38-39中的任一项所述的元件，其中当移位时所述第二面的至少一个模块和所述第三面的至少一个模块与所述第一面的一个不同模块交互。

41.根据权利要求38或39所述的元件，其中为了所述移位，所述第二面的所述模块和所述第三面的所述模块一个接一个地与所述第一面的一个不同模块交互。

42.根据权利要求38或39所述的元件，其中当移位时所述元件的所述模块与所述类似的元件的所述第二面和所述第三面中的模块交替地交互。

43.根据权利要求38或39所述的元件，包括感测装置，所述感测装置适于测量沿着所述轨迹从所述元件到一个相邻元件的距离，或所述元件的定向。

44.根据权利要求38或39所述的元件，所述元件还包括：

-通信模块，用于与至少一个其他类似的元件交换数据，所述数据包括至少一个位置状态；

-数据处理模块，在功能上耦合到所述通信模块，用于处理来自所述通信模块的数据；

-能量模块，在功能上被耦合成用于向至少所述运动模块、所述通信模块和所述数据处理模块提供能量，其中所述数据处理模块包括软件，所述软件当在所述数据处理模块上运行时，其执行：

-经由所述通信模块为所述元件检索一个设定位置，该设定位置选自地点和定向以及它们的组合；

-检索当前位置信息；

-产生用于所述运动模块的至少一个运动指令，以用于通过使所述元件的面在另一个类似的元件的一个面之上移动或沿着另一个类似的元件的一个面移动而使所述元件从所述当前位置移动到所述设定位置；

-给所述运动模块提供所述至少一个运动指令。

45.一个游戏组件，包括根据前述权利要求1-28中的任一项所述的系统，和一个与所述元件中的至少一个相通信的计算设备，所述计算设备运行一个计算机程序，所述计算机程序当在所述计算设备上运行时，其执行步骤：

-请求用于限定所述元件的开始构型的用户输入；

-请求用于限定所述元件的结束构型的用户输入；

-将所述开始构型和所述结束构型传送到所述元件中的至少一个。

46.权利要求1-37中的任一项的系统在选自游戏、玩具、教育构造器具以及医疗康复辅助设备之一中的用途。

47.权利要求38-44中的任一项的元件在选自游戏、玩具、教育构造器具以及医疗康复辅助设备之一中的用途。

48.一种用于改变根据权利要求1所述的系统的形状的方法，包括使所述第一元件的所述中心点远离所述第二元件的所述中心点且朝向所述第三元件的所述中心点移位，所述移位包括将所述运动模块耦合到所述元件中的一个元件的一个面以及致动所述运动模块以用于与其他元件中的所述一个元件的运动导引模块交互，其中

在移位时，所述运动模块与至少一个运动导引模块交互，且与至少一个运动限制模块交互，其中所述面对的面提供所述运动模块、所述运动导引模块及所述运动限制模块的彼此交互，其中在移位时，所述第一面的至少一个模块与所述面对的面中的至少一个其他面的至少一个不同模块类型的至少一个模块交互，且所述第一面的所述至少一个模块与所述第二面的不同模块类型的至少一个模块和所述第三面的不同模块类型的至少一个模块交互。