CN105709435A - 智能互动积木系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能互动积木系统及其控制方法。其中智能互动积木系统包括多块积木块，每块积木块包括至少一个布置于其表面内侧的近场通信模块，以利用近场通信模块确定与相邻积木块的相对位置，并且上述智能互动积木系统的控制方法包括：从多块积木块中确定出一个主控积木块和至少一个受控积木块；由主控积木块获取由主控积木块以及受控积木块分别确定出的相对位置，以根据确定出的相对位置确定多块积木块拼接的空间姿态；以及将空间姿态与运行中的游戏模式的游戏进度进行匹配，根据匹配出游戏进度生成游戏响应指令，分别驱动主控积木块以及受控积木块执行对应的游戏响应指令，以向使用智能互动积木系统的用户输出游戏反馈信号。

Description

智能互动积木系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及智能玩具，特别是涉及智能互动积木系统及其控制方法。

背景技术

积木块是一种非常好的益智玩具，可以有效训练儿童的手眼协调能力，以及对颜色、形状、字母、数字等的识别能力。通过对积木块的不同排列组合，有利于发挥儿童自己的想象力，可以进一步开发儿童的智力和创造力。

传统积木块的种类繁多，形状各异，其玩法共同点在于：儿童按照图纸或自己的想象将多块积木块组合在一起，完成一个造型后，获得成功的满足感。而传统积木块的缺陷主要在于：(1)积木块的玩法受制于本身的形状和图案，排列组合的种类是有限的，因此，儿童使用积木块的时间一长，容易失去兴趣；(2)在使用过程中，儿童对积木块是单向输出的，无法从积木块玩具中得到信息反馈，缺乏与儿童的情感交流。

现有技术中出现了一些针对传动积木块的创新尝试，例如在积木块上设置电气接口，在拼接后通过电气接口的接触，确定积木块之间的相对位置，并可根据积木块之间的相对位置对拼接的结果进行反馈。然而一方面这些新型的积木块实现的功能比较单一，不能满足儿童的好奇心，容易失去兴趣；另一方面积木块的电气连接接口复杂，连接可靠性较低，容易出现连接失效就将导致整个系统无法正常工作。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种可玩性好、提高游戏兴趣的智能互动积木系统及其控制方法。

本发明一个进一步的目的是要使得智能互动积木系统扩展性好，实现多种玩法。

本发明另一个进一步的目的是要提高智能互动积木系统的游戏可靠性。

根据本发明的一个方面，提供了一种智能互动积木系统的控制方法，其中智能互动积木系统包括多块积木块，每块积木块包括至少一个布置于其表面内侧的近场通信模块，以利用近场通信模块确定与相邻积木块的相对位置，并且上述智能互动积木系统的控制方法包括：从多块积木块中确定出一个主控积木块和至少一个受控积木块；由主控积木块获取由主控积木块以及受控积木块分别确定出的相对位置，以根据确定出的相对位置确定多块积木块拼接的空间姿态；以及将空间姿态与运行中的游戏模式的游戏进度进行匹配，根据匹配出游戏进度生成游戏响应指令，分别驱动主控积木块以及受控积木块执行对应的游戏响应指令，以向使用智能互动积木系统的用户输出游戏反馈信号。

可选地，从多块积木块中确定出一个主控积木块和至少一个受控积木块的步骤包括：利用置于积木块中的运动检测模块检测所在积木块的运动状态；将处于动态的积木块确定为主控积木块，由主控积木块向其他积木块发送唤醒指令，并将响应唤醒指令的积木块作为受控积木块。

可选地，将处于动态的积木块确定为主控积木块的步骤包括：由处于动态的积木块向此前的主控积木块发送主控变更查询指令，以根据主控变更查询指令的查询响应信息确定是否允许变更主控积木块；在允许变更主控积木块的情况下，使处于动态的积木块变更为运行于主控积木块运行模式，并建立用于保存受控积木块的相对位置的状态寄存器。

可选地，由主控积木块获取由主控积木块以及受控积木块分别确定出的相对位置的步骤包括：由主控积木块的近场通信模块感测与其相邻的被控积木块的近场通信模块，得出主控积木块的相对位置；由主控积木块定时向受控积木块发送位置查询指令，并将受控积木块响应于位置查询指令的相对位置保存于状态寄存器中。

可选地，在将处于动态的积木块确定为主控积木块的步骤之后还包括：在主控积木块维持静止状态超过第一预设时间后，允许变更主控积木块；以及接收到主控变更查询指令后，反馈查询响应信息，并变更为运行于受控积木块运行模式。

可选地，在主控积木块维持静止状态超过第二预设时间后，向受控积木块发送休眠指令，以使受控积木块进入休眠状态，第二预设时间长于第一预设时间；在接收到所有受控积木块的进入休眠状态的休眠反馈信息后，主控积木块进入休眠状态。

可选地，将空间姿态与运行中的游戏模式的游戏进度进行匹配的步骤包括：由主控积木块确定运行中的游戏模式，并读取游戏模式中预置的多块游戏进度及其对应的积木块拼接姿态信息；将空间姿态与积木块拼接姿态信息进行比较，以确定出与空间姿态对应的游戏进度。

可选地，由主控积木块确定运行中的游戏模式的步骤之前还包括：利用主控积木块的显示屏输出游戏模式选择界面；接收用户对游戏模式选择界面的操作指令，并根据操作指令确定对应的游戏模式；运行游戏模式的游戏指令。

可选地，接收用户对游戏模式选择界面的操作指令的步骤包括：利用置于主控积木块中的运动检测模块检测所在积木块的运动状态；在运动状态符合预设的选择操作时，执行选择操作对应的操作指令。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种智能互动积木系统，包括多块积木块，其中，每个积木块包括至少一个布置于其表面内侧的近场通信模块，以利用近场通信模块确定与相邻积木块的相对位置；并且多块积木块包括预先确定出的一个主控积木块和至少一个受控积木块，以及主控积木块，配置成获取自身以及受控积木块分别确定出的相对位置，以根据确定出的相对位置确定多块积木块拼接的空间姿态；以及将空间姿态与运行中的游戏模式的游戏进度进行匹配，根据匹配出游戏进度生成游戏响应指令，分别驱动主控积木块以及受控积木块执行对应的游戏响应指令，以向使用智能互动积木系统的用户输出游戏反馈信号。

本发明的智能互动积木系统及其控制方法，利用布置于积木块表面内侧的近场通信模块，感应其他积木块的近场通信模块，可以得到积木块之间的相对位置关系，并进一步得到积木块被拼出的空间姿态。利用无线通信手段，自动智能地确定积木块的游戏状态，可靠性好，避免了因电气接口不灵敏导致的功能失效。另外智能互动积木系统，可以根据积木块的被操作情况确定出主控积木块，利用主控积木块通过空间姿态确定当前游戏的游戏进度，根据游戏进度及时向用户进行反馈，实现了积木块系统与用户的人机交流，丰富了积木块系统的可玩性，为实现不同的游戏模式提供了基础，提高了用户的游戏兴趣。

进一步地，本发明的智能互动积木系统及其控制方法，还可以通过无线通信技术，实现积木块之间特别是主控积木块以及受控积木块之间的数据沟通，传输位置数据、游戏响应指令、唤醒指令、主控变更查询指令等数据，从而协调实现智能互动积木系统的游戏功能，可实现多种玩法，扩展性好。

更进一步地，本发明的智能互动积木系统，通过优化积木块的休眠以及唤醒流程，延长了积木块的续航时间，可供用户长时间进行游戏。

更进一步地，本发明的智能互动积木系统，互动性强，既可以作为玩具，也可以作为教具使用，对于儿童的智力开发具有进一步的促进作用，游戏模式以及控制方式符合儿童的认知水平，有利于儿童上手游戏。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统的示意性结构图；

图2是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统中底座的示意性结构图；

图3是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统中底座的充电电路的电路结构框图；

图4是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统中底座的通信控制电路的电路结构框图；

图5是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统中积木块的示意性结构图；

图6是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统中积木块的电路结构框图；

图7是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统的控制方法的示意图；

图8是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统的控制方法中积木块启动过程的流程图；

图9是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统的控制方法中确定主控积木块的流程图；

图10是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统的控制方法中游戏状态下积木块的运行流程图；

图11是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统的控制方法中积木块进入休眠状态的流程图；

图12是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统的控制方法中进行菜单操作的流程图；

图13是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统的控制方法中菜单操作手势的示意图；

图14是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统完成积木块拼图的示意效果图；以及

图15是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统完成积木块拼图的示意效果图。

具体实施方式

本实施例首先提供了一种智能互动积木系统，图1是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统的示意性结构图。该智能互动积木系统包括多块积木块100，在图1中示出了包含四个正方体的积木块100，在实现本实施例的智能互动积木系统时，积木块100可以根据游戏方式配置形状和数量，例如将积木块100配置为长方体、圆柱体、球体或者其他形状，在一套智能互动积木系统中，可以同时配置多种形状相同或者不同的积木块100。积木块100的数量可以设置为2个以上。本实施例的智能互动积木系统实现各种形状以及各种数量的积木块100的游戏。

本实施例的智能互动积木系统还可以设置有底座200，该底座200一方面作为积木块100的容纳装置，用于放置积木块100，另一方面还可以向积木块100提供充电电源，为积木块100中内置的电池140充电。图2是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统中底座200的示意性结构图，底座200一般性地可以包括底座上盖210、底座电路板220、底座下盖230。底座上盖210、底座电路板220、底座下盖230依次叠放，形成板状。

底座上盖210的上表面形成有凹槽211，该凹槽211与积木块100的一个表面形状相适配，以容纳积木块100，避免积木块100随手放置导致的丢失损坏。凹槽211的数量可以大于或者等于积木块100的数量。

底座下盖230具有凹形结构，与底座上盖210扣合后，形成有用于布置底座电气部件的容纳腔。底座的电气部件可以布置在一块或多块印刷电路板上，并通过电气接口连接外部电源。

底座电路板220布置于底座200内部，其上布置有充电电路和通信控制电路。充电电路用于对积木块100进行充电；通信控制电路用于建立积木块100与移动终端(或者个人计算机等智能终端)之间通信链路，实现软件升级和游戏内容更新。

图3是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统中底座200的充电电路的电路结构框图，底座200的充电电路一般性地可以包括：电源适配器241、逆变控制器244、发射耦合线圈243、逆变器242。底座200的充电电路可以采用电磁感应式的非接触充电方式对积木块100充电，避免在积木块100表面设置电气接口

电源适配器241可配置成对外部接入的工频交流电进行整流滤波，转换为预设电压的直流电源。例如将220V、50Hz的交流电转换为5V或12V的直流电源。

逆变器242可配置成将电源适配器241输出的直流电逆变为预设频率的交流电，以供发射耦合线圈243耦合能量。

发射耦合线圈243可以将预设频率的交流电的电能耦合为特定频率电磁波的电磁能，通过电磁场进行传导，以供积木块100内的接收耦合线圈耦合能量以向电池140充电。

逆变控制器244配置成用于对逆变器242进行控制，以对逆变器242的开关器件进行调节，保证逆变器242的输出稳定。

图4是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统中底座200的通信控制电路的电路结构框图，该底座200的通信控制电路一般性地可以包括：底座主控制器255、底座存储器252、底座显示模块253、底座无线通信模块256、通用串行总线接口252、网络通信模块254。

底座主控制器255是底座200的通信控制电路的核心，用于对其他部件的数据进行处理，并相应提供控制指令。

底座存储器252用于存储程序，并且还可以保存游戏程序以及游戏数据。

底座显示模块253可配置成输出底座200的工作状态，例如提供数据的传输状态、程序的更新状态等，实现人机交互。

底座无线通信模块256用于建立与积木块100之间的数据连接，可以用于更新积木块100的游戏程序和游戏进度。

通用串行总线接口252可以配置成通过通用串行总线方式与外部设备进行连接，例如进行数据程序的拷贝和传输。

网络通信模块254提供了另一种与外部设备的数据传输方式，例如通过网络接口进行数据程序的拷贝和传输

图5是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统中积木块100的示意性结构图，如上所述，积木块100可以根据游戏方式配置形状和数量。例如积木块100可以为由M个面组成的多面体，M的数量大于或者等于4，其中一个面或者多个面可以带有显示模块。图5中以正方体为例进行介绍，其余形状的积木块100的功能和结构类似，正方体积木块的六个面中，一个面可以具有显示功能。

图5所示的积木块100可以包括：积木块外壳上盖110，积木块显示模块120，积木块电路板130，电池140，无线充电接收模块150，积木块下壳160。积木块外壳上盖110与积木块下壳160组成积木块100的外壳，从而限定出积木块100的容纳腔，该积木块100的容纳腔用于容纳积木块100的电气部件，包括积木块电路板130，电池140，无线充电接收模块150等。

积木块100的外壳的至少一个面上布置有积木块显示模块120，例如积木块显示模块120可以布置于积木块外壳上盖110形成的表面上，以供输出界面或图案，为用户提供游戏界面等信息。

积木块电路板130上用于布置积木块100的电路部件，实现控制、信息处理以及显示驱动等功能。电池140配置成向积木块显示模块120以及积木块电路板130供电，并可由无线充电模块充电。

无线充电接收模块150可以包括接收耦合线圈和整流模块组成，在积木块100放置于底座200上时，接收底座200的发射耦合线圈243发射的能量，向电池140充电。电池140用于为积木块100中的整个电路供电。

图6是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统中积木块100的电路结构框图，该积木块100的电气部件一般性地可以包括：积木块主控制器171、积木块存储器172、积木块显示模块120、积木块触控模块174、扬声器175、震动器176、加速度传感器177、陀螺仪178、近场通信模块179、积木块无线传输模块181、电池140，无线充电接收模块150。以上电气部件可以积木块100需要实现的功能灵活进行配置，在一些可选实施例中，可以选择性地配置以上电气部件的部分或全部。

积木块主控制器171是积木块100的核心部件，用于对其他部件的数据进行处理，例如对各传感器的测量数据或者传输进行获取，进行相关计算后，控制扬声器175、震动器176、积木块显示模块120输出对应的信号，实现积木块100的游戏功能。

积木块存储器172可以包括随机存储器和非易失性存储器，分别用于存取积木块100的游戏数据以及积木块主控制器171的运行程序。

积木块显示模块120可以配置成输出积木块主控制器171输出的各种界面、图像、字符等互动内容。

积木块触控模块174可以选择性地与积木块显示模块120配套设置，为用户提供对积木块显示模块120的操作。例如每个积木块显示模块120匹配设置对应的积木块触控模块174，以接收用于对界面图像的点击、拖拽、滑动等操作。

扬声器175和震动器176分别用于播放音乐和音效以及提供震动效果，为用户提供各种感官的反馈。

加速度传感器177和陀螺仪178构成积木块100的运动检测模块，以用于获得积木块100的运动状态。加速度传感器177可以通过测量由于重力引起的加速度，计算出积木块100相对于水平面的倾斜角度，从而通过分析动态加速度，确定出积木块100的移动方式。陀螺仪178可以测量确定积木块100的水平、垂直、俯仰、和角速度的参数。利用加速度传感器177和陀螺仪178可以测量得出积木块100的各种运动状态。

近场通信模块179工作在点对点模式下，用于和相邻的积木块交换身份编码信息。在每块积木块100中，积木块100的每个表面内侧可以均设置有近场通信模块179，每个近场通信模块179在智能互动积木系统中均具有唯一的身份编码，从而通过近场通信模块179的感应结果，就可以判断积木块的某一面相邻的积木块的身份信息，并确定出积木块100之间的相对位置，并进一步可获得智能互动积木系统整体的空间姿态。本实施例的智能互动积木系统利用了近场通信(NearFieldCommunication，简称NFC)的点对点模式(P2Pmode)，能够在在几厘米范围内的实现身份编码信息的传输，实现了对相邻积木块100的感测。

积木块无线通信模块用于组建分布式网络，便于在积木块100之间或者与底座200进行传递数据，完成游戏功能以及程序数据的更新。积木块无线通信模块可以采用Zigbee、蓝牙等方式进行数据传输，例如传输相对位置数据、并实现程序的更新等功能。

本实施例的智能互动积木系统，利用近场通信模块179确定与相邻积木块100的相对位置。在进行游戏时，多块积木块100可以预先确定出的一个主控积木块和至少一个受控积木块。其中主控积木块，配置成获取自身以及受控积木块分别确定出的相对位置，以根据确定出的相对位置确定多块积木块100拼接的空间姿态；以及将空间姿态与运行中的游戏模式的游戏进度进行匹配，根据匹配出游戏进度生成游戏响应指令，分别驱动主控积木块以及受控积木块执行对应的游戏响应指令，以向使用智能互动积木系统的用户输出游戏反馈信号。也就是，在进行游戏时，主控积木块作为整个游戏数据的处理核心，对其他受控积木块进行协调工作，完成游戏功能。

以下结合智能互动积木系统的控制方法，对上述实施例的智能互动积木系统的数据处理过程和控制过程进一步进行说明，该控制方法可以由上述任一实施例的智能互动积木系统执行，完成智能互动积木系统的游戏功能。图7是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统的控制方法的示意图。该控制方法包括以下步骤：

步骤S702，从多块积木块100中确定出一个主控积木块和至少一个受控积木块；

步骤S704，由主控积木块获取由主控积木块以及受控积木块分别确定出的相对位置，以根据确定出的相对位置确定多块积木块100拼接的空间姿态；

步骤S706，将空间姿态与运行中的游戏模式的游戏进度进行匹配；

步骤S708，根据匹配出游戏进度生成游戏响应指令，分别驱动主控积木块以及受控积木块执行对应的游戏响应指令，以向使用智能互动积木系统的用户输出游戏反馈信号。

步骤S702确定出一个主控积木块的步骤可以包括：利用置于积木块100中的运动检测模块检测所在积木块的运动状态；将处于动态的积木块确定为主控积木块，由主控积木块向其他积木块发送唤醒指令，并将响应唤醒指令的积木块作为受控积木块。其中将处于动态的积木块确定为主控积木块的步骤可以包括：由处于动态的积木块向此前的主控积木块发送主控变更查询指令，以根据主控变更查询指令的查询响应信息确定是否允许变更主控积木块；在允许变更主控积木块的情况下，使处于动态的积木块变更为运行于主控积木块运行模式，并建立用于保存受控积木块的相对位置的状态寄存器。

积木块100在长期未工作或者放置于底座200后，进入休眠状态，在休眠状态下积木块100进入低功耗状态，仅允许部分部件工作，例如使运动检测模块、积木块主控制器171、积木块存储器172保持工作，其他部件进入休眠。

当需要启动积木块100时，只需要拿起任何一块积木块100，并将其多次摇晃，该积木块100通过加速度传感器177检测到该晃动以后，将首先将自身的外围模块唤醒，并通过无线通信模块向其余积木块发送唤醒指令，其余积木块收到唤醒指令后，将外围模块唤醒。所有积木块100均处于运行状态，启动完成。图8是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统的控制方法中积木块启动过程的流程图。智能互动积木系统的控制方法中积木块启动过程包括以下流程：

步骤S802，在所有积木块100均处于休眠状态的情况下，用户拿起某块积木块进行晃动(以下称该被晃动的积木块为积木块A)；

步骤S804，积木块A的加速度传感器177检测到该晃动，首先将自身的部件全部唤醒；

步骤S806，积木块A将自身的运行模式设定为主控积木块模式，以将该积木块A设为主控积木块；

步骤S808，积木块A向其他积木块发送唤醒指令(以下将其他积木块称为积木块B)；

步骤S810，接收到唤醒指令的积木块B启动自身的外围模块(包括积木块显示模块120、积木块触控模块174、近场通信模块179、积木块无线传输模块181、陀螺仪178等)；

步骤S812，积木块B将自身的运行模式设定为受控积木块模式，以将该积木块A设为受控积木块；

步骤S814，积木块B向积木块快A响应唤醒指令。所有积木块开始运行。

为了协调多个积木块100协同运行，其中一块积木块作为主控积木块，其余积木块作为受控积木块。主控积木块的主要作用是：定期询问并获取受控积木块的运行状态，并将所有积木块100的状态保存在相应的状态寄存器中，同时对整个智能互动积木系统的数据进行计算和判断，当确定智能互动积木系统的空间姿态满足预设的游戏进度的匹配条件时，控制自身以及受控积木块输出游戏反馈信号，例如使积木块显示模块120输出对应的界面，扬声器175发出对应的声音，震动器176发出震动。主控积木块还可以响应受控积木块的各种数据请求，并向受控积木块返回各种控制命令。另外主控积木块还作为与用户的交互接口，显示操作菜单选项供用户选择使用。

受控积木块主要用于接收主控积木块的各项指令，按照这些指令执行相应操作，并响应主控积木块的状态查询指令，在自身的运动状态或者相对位置发生变化时，及时向主控积木块报告。而且受控积木块的运行模式需要变化时，需要先向主控积木块发出请求，在主控积木块通过请求后才可进行变更。

本实施例的智能互动积木系统的积木块100，采用分布式的组网策略，每块积木块的硬件性能均相同，具有唯一的身份编码，因此每块积木块100都可以作为主控积木块，也可以作为受控积木块。

图9是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统的控制方法中确定主控积木块的流程图。智能互动积木系统的控制方法中确定主控积木块包括以下流程：

步骤S902，用户拿起某块积木块(该被拿起的积木块以下简称积木块A)；

步骤S904，积木块A判断自身当前是否为主控积木块，若是积木块A继续作为主控积木块运行；

步骤S906，若积木块A当前并非主控积木块，向当前的主控积木块(以下称积木块B)发送主控变更查询指令；

由处于动态的积木块向此前的主控积木块发送主控变更查询指令，以根据主控变更查询指令的查询响应信息确定是否允许变更主控积木块；在允许变更主控积木块的情况下，使处于动态的积木块变更为运行于主控积木块运行模式，并建立用于保存受控积木块的相对位置的状态寄存器。

步骤S908，积木块B判断自身是否被拿起；

步骤S910，若积木块B未被拿起，则允许变更主控积木块；

步骤S912，若积木块B也被拿起，则不允许变更主控积木块，保持当前的运行状态(即积木块B作为主控积木块，积木块A仍作为受控积木块)；

步骤S914，在允许变更主控积木块的情况下，处于动态的积木块A变更为主控积木块；

步骤S916，积木块A向其他积木块发送主控积木块变更指令；

步骤S918，积木块B将自身设置为受控积木块，从而完成主控积木块的变更过程。

通过运行上述流程，第一块被拿起并多次摇晃的积木块100就作为主控积木块，其在唤醒其他积木块后，发送主控积木块变更命令信息并附上自己的身份编码，告知其余积木块其为主控积木块，其余积木块将该身份编码存放至主控身份编码寄存器，该主控身份编码寄存器用于保存主控积木块的身份编码；

主控积木块变更只在积木块100被拿起时进行，当任意一块积木块100被拿起时，其积木块主控制器171可以通过加速度传感器177和陀螺仪178感测被拿起，这块积木块首先判断自己是否是主控积木块，如果是，则不做任何操作，继续作为主控积木块运行，如果否，则向主控积木块发送主控积木块变更请求并附上自己的身份编码。当前的主控积木块收到该请求后，首先判断自身是否也处于拿起状态，若自身也处于拿起状态，则拒绝该请求，若自身处于静止状态，则通过该请求，发送命令修改自身和其他积木块的主控身份编码寄存器。

当同时有多块积木块100被拿起时，则可能同时有多条主控积木块变更请求后被发出，为避免造成冲突，主控积木块在接收到第一条主控积木块变更请求后在预设的第一预设时间内不再响应主控积木块变更请求，由此保证第一条主控积木块变更请求有效，其余则无效。

也就是说，在将处于动态的积木块确定为主控积木块的步骤之后：在主控积木块维持静止状态超过第一预设时间后，允许变更主控积木块；以及接收到主控变更查询指令后，反馈查询响应信息，并变更为运行于受控积木块运行模式。

步骤S704的一种可选执行流程为：由主控积木块的近场通信模块179感测与其相邻的被控积木块的近场通信模块179，得出主控积木块的相对位置；由主控积木块定时向受控积木块发送位置查询指令，并将受控积木块响应于位置查询指令的相对位置保存于状态寄存器中。

积木块100建立或解除相邻关系的过程可以为：当两个积木块100靠近时，两块积木块100建立起相邻关系，当两块积木块100远离时，则解除相邻关系。具体实现方式是由积木块主控制器171控制近场通信模块179定期检测周边，如果发现发射信号范围内有另一个近场通信模块179，则建立点对点连接，询问对方的身份编码信息，并将该信息保存到相邻身份编码寄存器中，同时，向主控积木块发送状态更新信息，说明两块积木块100已经建立起相邻关系。

类似地，如果积木块主控制器171控制近场通信模块179定期检测周边时，发现之前建立起相邻关系的其他积木块已经无回应，则说明该积木块已经远离，则清除相邻身份编码寄存器，并同时向主控积木块发送状态更新信息，说明两块积木块100已经解除相邻关系。

积木块100在通过主控积木块仲裁方法确定出主控积木块之后，到下一个新的主控积木块产生之前，这一段时间内的运行方法。由于这部分时间占据了积木块运行的大部分时间，也就是积木块100的游戏运行方式。

图10是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统的控制方法中游戏状态下积木块的运行流程图。主控积木块在运行时首先进行初始化：如果该积木块是唤醒后第一个建立的主控积木块，则向所有积木块发出状态查询命令，并在自身的存储器内开辟新的状态寄存器，用于保存所有积木块的状态信息。如果该积木块不是第一个建立的主控积木块，则由向上一个主控积木块将当前所有积木块的状态信息和系统的运行状态发送至该积木块。然后，向所有积木块发送状态查询命令，并接收各积木块返回的状态更新信息，在完成初始化后，依次完成以下流程：

查询状态包括以下步骤：步骤S1002，包括向受控积木块发送状态查询指令，步骤S1004，检测自身当前状态；步骤S1006，保存所有积木的状态信息；步骤S1008，分析所有积木块100的当前状态并进行互动响应，步骤S1010，接收并响应请求命令。以上积木块100的当前状态包括积木块100的相对位置，游戏程序执行情况等，从而根据各积木块100的状态和当前的游戏方式判断游戏的进度，并根据运算结果命令所有积木块100做出响应。

主控积木块还可以查询请求队列中是否有受控积木块发送来的请求，并处理相关请求。如果请求队列中有主控积木块变更请求，则向所有积木块100发送主控积木块变更命令，并向新的主控积木块传输当前所有的积木块状态和系统运行状态，然后该积木块就转换为受控积木块继续运行，如果请求队列中没有主控积木块变更请求，则处理完所有请求后重新执行步骤S1002。

受控积木块的工作流程为：检测状态：主控制器控制各传感器模块检测当前积木块状态，并将状态信息保存至自己的状态寄存器中。提出请求：判断在当前积木块状态的变化情况下，是否有必要提出主控积木块变更或休眠请求，若有必要，则向主控积木块发出请求。响应查询：收到主控积木块发出的状态查询命令后，将状态信息发送至主控积木块。例如在接收到主控积木块的发送状态查询命令后，具体执行步骤可以包括：

步骤S1012，响应查询命令；

步骤S1014，检测当前状态或读取智能互动积木系统状态信息；

步骤S1016，向主控积木块发送状态信息。

另外，在主控积木块维持静止状态超过第二预设时间后，向受控积木块发送休眠指令，以使受控积木块进入休眠状态，第二预设时间长于第一预设时间；在接收到所有受控积木块的进入休眠状态的休眠反馈信息后，主控积木块进入休眠状态。

休眠过程是指在使用完毕后让积木块100自动进入休眠状态的流程，图11是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统的控制方法中积木块进入休眠状态的流程图。积木块进入休眠状态的模式有两种，第一种为：当主控积木块检测到自己处于静止状态时间已经超过设定的第二预设时间，则发出休眠指令给其余积木块，同时自己也进入休眠状态。第二种为：当积木块检测到自己被放入底座200时，首先判断自己是否是主控积木块，如果是，则不进行任何操作，如果否，则向主控积木块发送休眠请求，主控积木块收到请求后，更新该积木块的状态寄存器，然后向该积木块发送休眠命令，该积木块进入休眠状态。具体的流程可以包括以下步骤：

步骤S1102，用户将所有积木静置第二预定时间或把主控积木块放入底座200；

步骤S1104，主控积木块发送休眠指令；

步骤S1106，受控积木块接收休眠指令；

步骤S1108，受控积木块关闭外围设备，进入休眠状态；

步骤S1110，受控积木块向主控积木块反馈进入休眠状态的休眠反馈信息，以响应休眠指令；

步骤S1112，在接收到所有受控积木块的进入休眠状态的休眠反馈信息后，主控积木块进入休眠状态。

步骤S706的一种可选执行流程为：由主控积木块确定运行中的游戏模式，并读取游戏模式中预置的多块游戏进度及其对应的积木块拼接姿态信息；将空间姿态与积木块拼接姿态信息进行比较，以确定出与空间姿态对应的游戏进度。

在主控积木块确定运行中的游戏模式的步骤之前还可以包括：利用主控积木块的显示屏输出游戏模式选择界面；接收用户对游戏模式选择界面的操作指令，并根据操作指令确定对应的游戏模式；运行游戏模式的游戏指令。

其中接收用户对游戏模式选择界面的操作指令的步骤可以为：利用置于主控积木块中的运动检测模块检测所在积木块的运动状态；在运动状态符合预设的选择操作时，执行选择操作对应的操作指令。

对积木块100(特别是主控积木块)操作方法具体包括选择、确认、返回、随机更换、建立和解除相邻关系等，具体可以包括：

选择：通过将积木块100向一侧倾斜来实现选项的切换，方向可以向左、向右、向上或向下。具体实现方式是由主控制器通过陀螺仪178检测积木块100的姿态，如果出现一定的倾斜角度，则控制显示模块显示不同的选项。

确认：通过点击积木块100上的触摸控制模块来实现选项的选定。具体实现方式是由主控制器通过触摸控制模块检测用户的点击操作，当检测到该操作时，则选定显示模块显示的当前选项。

返回：通过将积木块100拿在手中，快速挥动一定距离，然后突然停止来实现返回的操作，类似于做一个甩动的动作。具体实现方式是通过积木块100主控制器控制加速度传感器177来检测，如果其加速度大于指定阈值，则控制积木块100退出当前运行的应用或者返回上一层菜单。

随机更换：通过将积木块100摇晃来实现积木块100显示模块上显示内容的切换。具体实现方式是由积木块主控制器171通过加速度传感器177检测积木块100的运动状态，当检测到符合规律的左右摇晃时，则随机切换显示模块上的显示内容。

图12是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统的控制方法中进行菜单操作的流程图。该菜单操作流程包括：

步骤S1202，用户对积木块100进行操作，例如向左或向右倾斜积木块100；

步骤S1204，利用陀螺仪178检测积木块100姿态；

步骤S1206，积木块100切换显示选项；

步骤S1208，用户点击积木块100的显示界面；

步骤S1210，积木块100触控模块检测触摸动作；

步骤S1212，积木块100显示模块显示下一层菜单或选定项目；

步骤S1214，用户甩动积木块100；

步骤S1216，加速度传感器177检测积木加速度；

步骤S1218，返回上一层菜单或退出当前项目，继续接收用户的操作。

上述用户的操作流程以及操作动作可以根据积木块100的游戏情况进行配置，例如将不同的操作动作对应于不同的操作指令，以完成对应的菜单响应。

图13是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统的控制方法中菜单操作手势的示意图，当积木块100开始运行时，可以通过菜单来选择所需要的应用，用户只需要将积木块100左右或前后倾斜，即可实现菜单的切换。轻点积木块100正面，即可进入所选的菜单。如果需要返回上一层菜单或退出当前应用，则只需要将积木块100甩动一下即可。以上手势动作可以根据具体应用环境进行灵活配置，上述介绍仅为举例说明，并非对本实施例的限定。

以下结合集中具体的游戏模式对上述实施例的智能互动积木系统及其控制方法进行进一步介绍。

游戏一：互动故事。

积木块100通过语音讲述故事，同时每块积木块100显示一定的场景、道具或人物。随着故事剧情的发展，用户按照语音的提示，倾斜或晃动指定的积木块100，或者将多个积木块100靠近，让其产生相互作用。这样让用户在故事的讲述中产生代入感，取得更好的娱乐和互动效果。

游戏二：积木块拼图。

每块积木块100显示拼图的其中一个部分，将积木块100按照一定顺序和结构放置时，由于积木块100之间可以建立起相邻关系，因此积木块100可以自动判断拼图的正确性，当正确完成拼图后，积木块100可以通过播放动画、音乐和震动来给予用户鼓励。图14是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统完成积木块拼图的示意效果图。当蜗牛被拼好时，可以播放蜗牛活动的动画和蜗牛说话的声音。

游戏三：算术运算。

积木块100在运行算术运算应用时，最少需要两块积木块100，至多可以使用4块积木块100。用户需要通过倾斜积木块100选择数字或者算式，然后将积木块100按照顺序排列在一起，图15是根据本发明一个实施例的智能互动积木系统完成积木块拼图的示意效果图。由积木块100自动判断排列的算式是否正确，如果正确则播放鼓励的话语或掌声，如果错误，则用震动进行提示。

游戏四：智力问答。

在该应用中，用户拿起一块积木块100，这块积木块100通过显示或语音向用户提出问题，其余3块积木块100则显示不同的选项。用户需要根据问题拿积木块100与其中一块显示选项的积木块100碰在一起，如果选项正确，则播放鼓励的话语或掌声，如果错误，则用震动进行提示。回答完一道问题后，将手中的积木块100摇晃，则自动进入下一道问题。

游戏五：智力火车。

两个积木块100分别显示起点站和终点站，其余每块积木块100显示一小节轨道，轨道可以是直线的，也可以是弯曲的，用户需要将所有积木块100拼接到一起，让所有积木块100上的轨道连接成一条完整的轨道，从起点站一直通到终点站。积木块100将自动判断路径的正确性，一旦路径正确，将显示一列小火车从起点站开往终点站，并伴随音效和音乐。

通过以上游戏模式可以看出，积木块100的表面图案可以变化，互动性强，既可以作为玩具，也可以作为教具使用，对于儿童的智力开发具有进一步的促进作用。积木块100采用近场通信方式可进行相互感知，自动建立积木块100之间的关联性，使积木块100的玩法进一步得到扩展，使用非常灵活。而且积木块100通过无线通信建立了分布式的控制网络，拿起任何一个积木块100即可控制所有的功能，使得积木块100的操作方式非常人性化。积木块100可通过加速度传感和陀螺仪178对自身状态进行检测，使用户可以通过动作和简单的手势对积木块100进行控制，使用非常简单，而且具有趣味性，非常有利于儿童上手。积木块100支持无线充电和自动休眠功能，延长了积木块100的续航时间，也使积木块100的操作门槛进一步降低，适合儿童使用。

本实施例的智能互动积木系统及其控制方法，丰富了积木系统的可玩性，为实现不同的游戏模式提供了基础，提高了用户的游戏兴趣，满足了儿童或其他用户群体的游戏需求。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多块示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种智能互动积木系统的控制方法，其中所述智能互动积木系统包括多块积木块，每块所述积木块包括至少一个布置于其表面内侧的近场通信模块，以利用所述近场通信模块确定与相邻所述积木块的相对位置，并且所述控制方法包括：

从所述多块积木块中确定出一个主控积木块和至少一个受控积木块；

由所述主控积木块获取由所述主控积木块以及所述受控积木块分别确定出的所述相对位置，以根据确定出的所述相对位置确定所述多块积木块拼接的空间姿态；以及

将所述空间姿态与运行中的游戏模式的游戏进度进行匹配，根据匹配出游戏进度生成游戏响应指令，分别驱动所述主控积木块以及所述受控积木块执行对应的所述游戏响应指令，以向使用所述智能互动积木系统的用户输出游戏反馈信号。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其中，从所述多块积木块中确定出一个主控积木块和至少一个受控积木块的步骤包括：

利用置于所述积木块中的运动检测模块检测所在积木块的运动状态；

将处于动态的积木块确定为所述主控积木块，由所述主控积木块向其他积木块发送唤醒指令，并将响应所述唤醒指令的积木块作为受控积木块。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其中，将处于动态的积木块确定为所述主控积木块的步骤包括：

由所述处于动态的积木块向此前的主控积木块发送主控变更查询指令，以根据所述主控变更查询指令的查询响应信息确定是否允许变更主控积木块；

在允许变更主控积木块的情况下，使所述处于动态的积木块变更为运行于主控积木块运行模式，并建立用于保存受控积木块的相对位置的状态寄存器。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其中，由所述主控积木块获取由所述主控积木块以及所述受控积木块分别确定出的所述相对位置的步骤包括：

由所述主控积木块的近场通信模块感测与其相邻的被控积木块的近场通信模块，得出所述主控积木块的相对位置；

由所述主控积木块定时向所述受控积木块发送位置查询指令，并将所述受控积木块响应于所述位置查询指令的相对位置保存于所述状态寄存器中。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其中，在将处于动态的积木块确定为所述主控积木块的步骤之后还包括：

在所述主控积木块维持静止状态超过第一预设时间后，允许变更主控积木块；以及

接收到所述主控变更查询指令后，反馈所述查询响应信息，并变更为运行于受控积木块运行模式。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其中，

在所述主控积木块维持静止状态超过第二预设时间后，向所述受控积木块发送休眠指令，以使所述受控积木块进入休眠状态，所述第二预设时间长于所述第一预设时间；

在接收到所有所述受控积木块的进入休眠状态的休眠反馈信息后，所述主控积木块进入休眠状态。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其中，将所述空间姿态与运行中的游戏模式的游戏进度进行匹配的步骤包括：

由所述主控积木块确定运行中的游戏模式，并读取所述游戏模式中预置的多块游戏进度及其对应的积木块拼接姿态信息；

将所述空间姿态与所述积木块拼接姿态信息进行比较，以确定出与所述空间姿态对应的游戏进度。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其中，由所述主控积木块确定运行中的游戏模式的步骤之前还包括：

利用所述主控积木块的显示屏输出游戏模式选择界面；

接收所述用户对所述游戏模式选择界面的操作指令，并根据所述操作指令确定对应的游戏模式；

运行所述游戏模式的游戏指令。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，接收所述用户对所述游戏模式选择界面的操作指令的步骤包括：

利用置于所述主控积木块中的运动检测模块检测所在积木块的运动状态；

在所述运动状态符合预设的选择操作时，执行所述选择操作对应的操作指令。

10.一种智能互动积木系统，包括多块积木块，其中，

每个所述积木块包括至少一个布置于其表面内侧的近场通信模块，以利用所述近场通信模块确定与相邻所述积木块的相对位置；并且

所述多块积木块包括预先确定出的一个主控积木块和至少一个受控积木块，以及

所述主控积木块，配置成获取自身以及所述受控积木块分别确定出的所述相对位置，以根据确定出的所述相对位置确定所述多块积木块拼接的空间姿态；以及

将所述空间姿态与运行中的游戏模式的游戏进度进行匹配，根据匹配出游戏进度生成游戏响应指令，分别驱动所述主控积木块以及所述受控积木块执行对应的所述游戏响应指令，以向使用所述智能互动积木系统的用户输出游戏反馈信号。