CN105664482A - 可记录操作步骤的电子魔方及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有相互之间可移动元件的智力玩具领域，具体为一种可记录操作步骤的电子魔方及其使用方法。一种可记录操作步骤的电子魔方，包括魔方块(101)，魔方块(101)拼合成正多面体的魔方体(100)，其特征是：还包括中央球体(4)，中央球体(4)设于魔方体(100)的中心处；各个魔方块(101)和中央球体(4)通过导电连接件(8)固定。一种可记录操作步骤的电子魔方的使用方法，其特征是：通过检测中央球体(4)内的陀螺仪和加速度感应器，计算出魔方体(100)的整体翻转数据；通过导电连接件(8)内的滑动电阻检测电路，计算出魔方每个层面的旋转。本发明结构简单，制造方便，记录明确，便于使用。

Description

可记录操作步骤的电子魔方及其使用方法
技术领域
本发明涉及具有相互之间可移动元件的智力玩具领域，具体为一种可记录操作步骤的电子魔方及其使用方法。
背景技术
魔方是结构简单、富于变化、深受欢迎的智力玩具，传统的机械式魔方在使用中存在变化多、不易观察、记录难的缺点，本发明是一种可以记录操作步骤还原的电子魔方，可以解决这些问题。
公开号为101815231A的中国专利于2010年08月25日公开了一种可旋转魔方式音频设备，这项技术虽然提出了可旋转魔方，但该专利只是一款音响发明，并没有解决可旋转线路通信、层面旋转信号检测和魔方整体状态记录；公开号为101291711A的中国专利于2008年10月22日公开了一种带有可编程发光拼块的游戏器具，这项技术也涉及电子魔方体块检测，但未解决面的旋转解决和魔方整体状态记录；公开号为201310180879.8发明的一种电子三阶魔方比赛系统，采用的数据采集技术为：光电传感器、重磁力传感器、CPLD模块，本发明未采用该技术，而且该发明未记录层面旋转过程和魔方整体状态记录；公开号为104874176A的中国专利于2015年09月02日公开了一种带有步骤提示的智能魔方及其使用方法，这项技术提出了智能魔方的解决方案，并解决了体块识别方法，但没有解决面的旋转和魔方整体状态记录解决方法。而且以上专利都不是魔方操作记录使用方法。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、制造方便、提示明确、便于使用的智力玩具，本发明公开了一种电子魔方单轴电信号多线路传输层面旋转角度检测和方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种可记录操作步骤的电子魔方，包括魔方块，魔方块拼合成正多面体的魔方体，设于魔方体顶角处的魔方块为角块，设于魔方体棱线中部的魔方块为边块，设于魔方体中部被角块和边块包围的区域内的魔方块为中块，其特征是：还包括中央球体，中央球体设于魔方体的中心处，中央球体内设有芯片、陀螺仪、加速度感应器和无线接收模块，中块和中央球体通过导电连接件固定。
所述的可记录操作步骤的电子魔方，其特征是：魔方体为正4面体、正6面体、正8面体、正12面体和正20面体中的任意一种。
所述的可记录操作步骤的电子魔方，其特征是：中央球体沿壳体上的一条大圆的剖线分成两个半球体，所述的半球体通过卡扣和卡槽紧固为整体的中央球体；中央球体内部设有电路芯片和用于接收魔方块发射的红外信号；导电连接件和螺帽、弹簧将中央球体和中块连接固定；分段导体插头接入导电连接件电气连接。
所述的可记录操作步骤的电子魔方，其特征是：导电连接件由螺柱分瓣一、螺柱分瓣二、螺柱铜片一、螺柱铜片二、螺柱铜片三以及螺柱铜片四构成，实现单轴电信号多线路传导。
所述的可记录操作步骤的电子魔方，其特征是：分段导电柱插头由螺柱插头铜片一、螺柱插头铜片二、螺柱插头铜片三、滑动电阻和导电滑刷组成；中块旋转带动滑动电阻旋转，而导电滑刷固定不可旋转，形成滑动电阻检测电路；通过检测滑动电阻的阻值计算出魔方层面旋转的相关数据，实现魔方层面无限制顺逆旋转角度检测。
所述的可记录操作步骤的电子魔方，其特征是：弹簧设于中央球体内部，或设于中块内；
当弹簧设于中央球体内部时，所述的滑动电阻检测电路设于导电连接件外部；当弹簧设于中央球体外部时，所述的滑动电阻检测电路设于导电连接件内部。
所述的可记录操作步骤的电子魔方，其特征是：还包括魔方支撑底座，魔方体设于魔方支撑底座上，魔方支撑底座内设有自动充电保护模块、电源管理模块和无线发射模块；中央球体和各个魔方块内设有无线接收模块，所述无线接收模块包括线圈和电源控制模块；
魔方支撑底座内的电源管理模块将输入的电流经无线发射模块发射，中央球体和各个魔方块中的无线接收模块接收所述无线发射模块发射的无线电后转换成直流电以实施充电；魔方支撑底座选用三角形、四边形、六边形等凸多边形或圆形。
所述的可记录操作步骤的电子魔方，其特征是：魔方体包括至少8个魔方块，魔方块组合成n×n×n阶的六面立方体，n为≥2的正整数，魔方块包括8个角块、12(n-2)个边块和6(n-2)2个中块，8个角块分别设于所述六面立方体的8个顶角处；12(n-2)个边块分别设于所述六面立方体12条边的每条边两个角块之间；6(n-2)2个中块分别设于所述六面立方体6个面的每个面由角块和边块包围的区域内；导电连接件直接连接中央球体；若n为偶数，则中块隐形在内部。除标准三阶魔方、标准二阶魔方、标准四阶魔方外，还可由角块、边块、中块组成异形魔方，如正四面体金字塔形魔方、正12面体魔方，此外还有正8面体和正20面体等形状。
所述的可记录操作步骤的电子魔方，其特征是：各个魔方块和中央球体内都设有红外接收-发射装置，各个魔方块和中央球体内的红外接收-发射装置包括但不限于可变电阻和红外二极管，所述红外接收-发射装置发送不同强度红外信号至中央球体内红外接收-发射装置，中央球体内的红外接收-发射装置包括但不限于三极管和电容、电阻。
所述的可记录操作步骤的电子魔方的使用方法，其特征是：通过检测中央球体内的陀螺仪装置和无线接收模块。通过检测中央球体内的陀螺仪和加速度感应器，计算出魔方体的整体翻转数据。
本发明通过魔方内部芯片或计算机记录魔方每个层面旋转和魔方整体颠覆翻转，实现魔方的操作过程记录和回放，以及互联网交流。本发明的有益效果是：结构简单，制造方便，记录明确，便于使用。
附图说明
图1是典型的3×3×3魔方图；
图2是2×2×2魔方剖图；
图3是异形魔方金字塔形魔方图；
图4是异形魔方五面魔方图；
图5是标准魔方和带无线充电标准三角支撑组合图；
图6是带无线充电三角支撑解剖图；
图7是魔方角块、中块、边块内部是无线充电线圈；
图8是内部球体剖开图；
图9是魔方内部球体和中央体块通过螺柱与螺帽的固定，结构关系图；
图10是导电连接件结构关系图；
图11是螺柱和螺柱插头的关系图；
图12是螺柱和螺柱插头结合图；
图13是导电刷和环形电阻关系示意图；
图14是螺柱内电路关系示意图；
图15是螺柱和弹簧配合关系例一，弹簧在球内图；
图16是螺柱和弹簧配合关系例三，弹簧在中块内图；
图17是记录操作步骤流程示意图；
图18是魔方块和球体之间红外信号通讯电路图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种可记录操作步骤的电子魔方，包括魔方块101和中央球体4，如图所示，具体结构是：
魔方块101拼合成正多面体的魔方体100，设于魔方体100顶角处的魔方块101为角块1，设于魔方体100棱线中部的魔方块101为边块2，设于魔方体100中部被角块1和边块2包围的区域内的魔方块101为中块3，其特征是：还包括中央球体4，中央球体4设于魔方体100的中心处，中央球体4内设有芯片、陀螺仪、加速度感应器和无线接收模块，中块3和中央球体4通过导电连接件8固定。
本实施例中：中央球体4沿壳体上的一条大圆的剖线16分成两个半球体，所述的半球体通过卡扣21和卡槽22紧固为整体的中央球体4；中央球体4内部设有电路芯片和用于接收魔方块101发射的红外信号；导电连接件8和螺帽7、弹簧5将中央球体4和中块3连接固定；分段导体插头9接入导电连接件8电气连接。
本实施例中：导电连接件8由螺柱分瓣一81、螺柱分瓣二82、螺柱铜片一83、螺柱铜片二84、螺柱铜片三85以及螺柱铜片四86构成，实现单轴电信号多线路传导。
本实施例中：分段导电柱插头9由螺柱插头铜片一91、螺柱插头铜片二92、螺柱插头铜片三93、滑动电阻11和导电滑刷10组成；中块13旋转带动滑动电阻旋转，而导电滑刷10固定不可旋转，形成滑动电阻检测电路；通过检测滑动电阻的阻值计算出魔方层面旋转的相关数据，实现魔方层面无限制顺逆旋转角度检测。
本实施例中：弹簧5设于中央球体4内部，或设于中块3内；当弹簧5设于中央球体4内部时，所述的滑动电阻检测电路设于导电连接件8外部；当弹簧5设于中央球体4外部时，所述的滑动电阻检测电路设于导电连接件8内部。
本实施例中：还包括魔方支撑底座12，魔方体100设于魔方支撑底座12上，魔方支撑底座12内设有自动充电保护模块、电源管理模块18和无线发射模块17；中央球体4和各个魔方块101内设有无线接收模块，所述无线接收模块包括线圈和电源控制模块；
魔方支撑底座12内的电源管理模块18将输入的电流经无线发射模块17发射，中央球体4和各个魔方块101中的无线接收模块接收所述无线发射模块17发射的无线电后转换成直流电以实施充电；魔方支撑底座12选用三角形、四边形、六边形等凸多边形或圆形。
本实施例中：魔方体100包括至少8个魔方块101，魔方块101组合成n×n×n阶的六面立方体，n为≥2的正整数，魔方块101包括8个角块1、12(n-2)个边块2和6(n-2)2个中块3，8个角块1分别设于所述六面立方体的8个顶角处；12(n-2)个边块2分别设于所述六面立方体12条边的每条边两个角块1之间；6(n-2)2个中块3分别设于所述六面立方体6个面的每个面由角块1和边块2包围的区域内；导电连接件8直接连接中央球体4；若n为偶数，则中块3隐形在内部。本实施例还可由角块1、边块2、中块3组成异形魔方，如图4所示的正四面体金字塔形和图5所示的正12面体，此外还有正8面体和正20面体等形状。
本实施例中：各个魔方块101和中央球体4内都设有红外接收-发射装置，各个魔方块101和中央球体4内的红外接收-发射装置包括可变电阻和红外二极管，所述红外接收-发射装置发送不同强度红外信号至中央球体4内红外接收-发射装置，中央球体4内的红外接收-发射装置包括三极管和电容、电阻。
本实施例中使用时：通过检测中央球体4内的陀螺仪装置和无线接收模块。通过检测中央球体4内的陀螺仪和加速度感应器，计算出魔方体100的整体翻转数据。

Claims (11)

1.一种可记录操作步骤的电子魔方，包括魔方块(101)，魔方块(101)拼合成正多面体的魔方体(100)，设于魔方体(100)顶角处的魔方块(101)为角块(1)，设于魔方体(100)棱线中部的魔方块(101)为边块(2)，设于魔方体(100)中部被角块(1)和边块(2)包围的区域内的魔方块(101)为中块(3)，其特征是：还包括中央球体(4)，中央球体(4)设于魔方体(100)的中心处，中央球体(4)内设有芯片、陀螺仪、加速度感应器和无线接收模块，中块(3)和中央球体(4)通过导电连接件(8)固定。
2.如权利要求1所述的可记录操作步骤的电子魔方，其特征是：魔方体(100)为正4面体、正6面体、正8面体、正12面体和正20面体中的任意一种。
3.如权利要求2所述的可记录操作步骤的电子魔方，其特征是：中央球体(4)沿壳体上的一条大圆的剖线(16)分成两个半球体，所述的半球体通过卡扣(21)和卡槽(22)紧固为整体的中央球体(4)；中央球体(4)内部设有电路芯片和用于接收魔方块(101)发射的红外信号；导电连接件(8)和螺帽(7)、弹簧(5)将中央球体(4)和中块(3)连接固定；分段导体插头(9)接入导电连接件(8)电气连接。
4.如权利要求3所述的可记录操作步骤的电子魔方，其特征是：导电连接件(8)由螺柱分瓣一(81)、螺柱分瓣二(82)、螺柱铜片一(83)、螺柱铜片二(84)、螺柱铜片三(85)以及螺柱铜片四(86)构成，实现单轴电信号多线路传导。
5.如权利要求4所述的可记录操作步骤的电子魔方，其特征是：分段导电柱插头(9)由螺柱插头铜片一(91)、螺柱插头铜片二(92)、螺柱插头铜片三(93)、滑动电阻(11)和导电滑刷(10)组成；中块(13)旋转带动滑动电阻旋转，而导电滑刷固定不可旋转，形成滑动电阻检测电路。
6.如权利要求5所述的可记录操作步骤的电子魔方，其特征是：弹簧(5)设于中央球体(4)内部，或设于中块(3)内；
当弹簧(5)设于中央球体(4)内部时，所述的滑动电阻检测电路设于导电连接件(8)外部；当弹簧(5)设于中央球体(4)外部时，所述的滑动电阻检测电路设于导电连接件(8)内部。
7.如权利要求6所述的可记录操作步骤的电子魔方，其特征是：还包括魔方支撑底座(12)，魔方体(100)设于魔方支撑底座(12)上，魔方支撑底座(12)内设有自动充电保护模块、电源管理模块(18)和无线发射模块(17)；中央球体(4)和各个魔方块(101)内设有无线接收模块，所述无线接收模块包括线圈和电源控制模块；
魔方支撑底座(12)内的电源管理模块(18)将输入的电流经无线发射模块(17)发射，中央球体(4)和各个魔方块(101)中的无线接收模块接收所述无线发射模块(17)发射的无线电后转换成直流电以实施充电。
8.如权利要求7所述的可记录操作步骤的电子魔方，其特征是：魔方体(100)包括至少8个魔方块(101)，魔方块(101)组合成n×n×n阶的六面立方体，n为≥2的正整数，魔方块(101)包括8个角块(1)、12(n-2)个边块(2)和6(n-2)2个中块(3)，8个角块(1)分别设于所述六面立方体的8个顶角处；12(n-2)个边块(2)分别设于所述六面立方体12条边的每条边两个角块(1)之间；6(n-2)2个中块(3)分别设于所述六面立方体6个面的每个面由角块(1)和边块(2)包围的区域内；导电连接件(8)直接连接中央球体(4)；若n为偶数，则中块(3)隐形在内部。
9.如权利要求8所述的可记录操作步骤的电子魔方，其特征是：各个魔方块(101)和中央球体(4)内都设有红外接收-发射装置，各个魔方块(101)和中央球体(4)内的红外接收-发射装置包括可变电阻和红外二极管，所述红外接收-发射装置发送不同强度红外信号至中央球体(4)内红外接收-发射装置，中央球体(4)内的红外接收-发射装置包括三极管和电容、电阻。
10.如权利要求1至9中任意一项所述的可记录操作步骤的电子魔方的使用方法，其特征是：通过检测中央球体(4)内的陀螺仪装置和无线接收模块。
11.通过检测中央球体(4)内的陀螺仪和加速度感应器，计算出魔方体(100)的整体翻转数据。
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