CN106457055B

CN106457055B - 具有功能构建单元的玩具构建系统

Info

Publication number: CN106457055B
Application number: CN201580025262.6A
Authority: CN
Inventors: R.B.凯尔斯加德; H.C.索伦森; E.汉森; H.H.伦德
Original assignee: Lego AS
Current assignee: Lego AS
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2019-06-21
Anticipated expiration: 2035-05-12
Also published as: JP2017518852A; KR20230017928A; JP7100086B2; KR102494005B1; EP3142763B1; US20200261818A1; DK3142763T3; JP6708629B2; EP3900803A1; MX2016014912A; BR112016025599A2; DK3583987T3; EP3583987B1; KR20170005471A; CN106457055A; HK1231429A1; CA2946804C; DK3900803T3; MX2020011433A; CN110152322B

Abstract

一种玩具构建系统，包括多个交互式构建单元，每个交互式构建单元包括联接构件，其构造为将交互式构建单元彼此可释放地互连，多个交互式构建单元包括多个功能构建单元，以及一个或多个输入构建单元，每个输入构建单元包括无线发送器，用于发送控制信号至功能构建单元的至少一个子集；每个功能构建单元包括：适于执行可控功能的功能装置；用于接收无线控制信号的无线接收器；以及连接至无线接收器和功能装置的控制电路，其适于响应于所接收的控制信号控制可控功能；其中每个交互式构建单元包括用户可操作选择器，其允许用户选择组标识符的预定集中的一个；以及组指示器，其配置为响应于选定的组标识符输出表示选定的组标识符的指示，且其中，每个功能构建单元配置为响应于从输入构建单元接收的控制信号选择性地控制功能构建单元的功能装置，所述输入构建单元的组标识符与功能构建单元的选定的组标识符相匹配。

Description

具有功能构建单元的玩具构建系统

技术领域

本发明的领域涉及玩具构建系统。

背景技术

玩具构建系统已经为人所知数十年。多年来，简单的箱形积木已经补充了专用的构建单元，其具有特定的外观、或者机械或电气功能，以增强游戏价值。这样的功能例如包含电机、开关和灯，以及可编程处理器，其接受来自传感器的输入，并且可以响应于接收的传感器输入来激活功能单元。

存在自足式功能构建单元，其具有适于执行预置功能的功能装置、用于向功能装置提供能量以执行功能的能量源、以及响应于外部触发事件来触发功能装置执行功能的触发器。典型地，这样的已知功能构建单元设计为用于手动地激活机械触发器，并且仅提供有限的游戏价值。

WO2007/137577公开了一种玩具构建系统，其包括功能单元和控制单元。功能单元和控制单元可经由导线和插头的系统来电气互连，使得功能单元从控制单元接收电力信号和控制信号两者。尽管该系统避免了在功能单元中对电源的需求，但其需要一定水平的抽象思维和技术洞察，以便正确地互连构建单元，从而由这样的系统来构建功能性玩具模型。特别地，为理解由这种构建系统所构建的控制结构如何工作，需要关于电学的基础知识，且电信号必须用于控制功能。此外，该现有技术系统需要电连接，例如单元之间的导线的形式，从而限制了自由地构建玩具构建单元的自由度。

US 8,354,918公开了一种响应于单工通信信号来引起行为的方法。在该现有技术方法中，接收器装置从发送器装置接收包含标识符的编码的单工通信信号。该方法还包括将接收器装置中的存储程序与对应于标识符的存储程序块进行参照。接收器装置然后启动程序块的执行，并呈现根据或对应于与单工通信信号相对应的程序块的行为。接收器装置包含程序数据库，其中接收器被编程，以参照与标识符相对应的程序数据库的存储的程序块。接收器装置还包含使得允许根据程序块的行为被可听地和可视地感知的机构。

GB 2342813公开了一种教育玩具系统，其包括发送玩具和接收玩具，其中发送玩具能够远程地控制接收玩具。发送玩具包括监测装置，其监测状态变化，例如对振动、取向、以及超声或红外信号的检测，并作为响应，发送包含标识以及状态相关的动作数据的输出信号。标识数据标识了将受影响的接收玩具，而动作数据告知玩具要执行的动作(例如，产生移动、声音或光)。接收玩具将标识与一个或多个存储的id's进行比较，且如果其与其中一个id's具有预定的关系，则执行对应于该动作数据的动作。由发送玩具发送的标识数据和接收玩具的存储的id's中的至少一者可以由用户编程。接收玩具可以进入编程模式，其中其倾听附近的发送玩具的标识数据，并将该数据存储在其存储的id's的列表中。

WO 2010/23070公开了一种玩具构建系统，其包括构建单元以及用于可释放地互连构建单元的联接构件，玩具构建系统包括具有这样的联接构件的功能构建单元，且其每一个具有适于执行可控功能的功能装置，以及用于向功能装置提供能量以执行可控功能的能量源，每个功能构建单元包括用于接收编码控制信号的可见光的光传感器；以及连接至光传感器和功能装置的控制电路，其适于解码接收的控制信号，并响应于解码的控制信号来控制可控功能。

通常期望提供一种具有新的构建单元的玩具构建系统，新的构建单元适用于这种系统，并且将增强系统的教育和游戏价值。尽管上述现有技术系统提供了对功能单元中的功能的有线或无线控制，仍然希望提供一种玩具构建系统，其中，一组功能构建单元可以容易地用于不同的玩具构建模型中，并且可以与其他功能构建单元可互换地使用。此外，期望提供一种玩具构建系统，其允许用户、特别是儿童，以用户友好、有效、灵活且可靠的方式来构建多种交互式玩具模型，而无需详细地了解控制结构和无线数据通信。

发明内容

本发明公开了一种包括多个交互式构建单元的玩具构建系统的多个方面。

根据第一方面，多个交互式构建单元包括至少两种类型的交互式构建单元，即多个功能构建单元以及一个或多个输入构建单元。每个交互式构建单元包括无线通信接口，用于与多个交互式构建单元中的一个或多个其他交互式构建单元进行通信。每个输入构建单元包括输入装置，其可操作为接收输入，并配置为响应于所接收的输入将控制信号发送至功能构建单元的至少一个子集。每个功能构建单元包括适于执行可控功能的功能装置。每个功能构建单元配置为发送标识信号至功能构建单元的至少一个子集，以及响应于从输入构建单元接收的控制信号和/或响应于从多个功能构建单元中的相应的一个或多个其他功能构建单元接收的一个或多个标识信号，来控制可控功能。因此，每个功能构建单元可以由至少一个输入构建单元无线地控制，且可以取决于一个或多个其他功能构建单元的存在而进一步地执行功能构建单元的行为。因此，功能构建单元可以被控制以呈现相对复杂的行为，包括成组行为或协作行为，而不需要用户具有高级的技术或编程技能。

标识信号可以表示功能构建单元的类型和/或发送信号的功能构建单元的一个或多个操作参数的类型。例如，标识信号可以表示组标识符，从而允许将交互式构建单元分配至一个或多个分别的组，其中每个组的成员可以彼此协作或以其他方式影响彼此的行为。应当理解，标识信号可以以多种方式发送，例如广播信号；标识信号可以由每个功能构建单元周期性地发送和/或响应于触发器行为而发送。例如，标识信号可以是响应于来自另一交互式构建单元的请求或查询信号而发送的相应信号。在一些实施例中，所有的交互式构建单元，即功能构建单元和输入构建单元两者，配置为发送和/或接收相应的标识信号。标识信号可以包含关于进行发送的交互式构建单元是输入构建单元还是功能构建单元的信息。控制信号和标识信号可以作为具有预定的信息结构的相应的信息而发送。在一些实施例中，控制信号和标识信号可以具有相同的信息结构。每个信息可以包含组标识符。每个信息可以进一步包括下述各项中的一个或多个：信息类型、数值、单元类型、单元/节点标识符。在一些实施例中，系统包括全局信息类型，其由所有的交互式构建单元接收和处理，而无论它们各自的组标识符如何。

在一些实施例中，每个交互式构建单元包括用户可操作选择器，其允许用户选择组标识符的预定集中的一个。每个交互式构建单元可以包括组指示器，其配置为响应于选定的组标识符输出表示选定的组标识符的指示。每个功能构建单元可以配置为响应于从输入构建单元接收的控制信号选择性地控制所述功能构建单元的功能装置，所述输入构建单元的选定的组标识符与所述功能构建单元的选定的组标识符相匹配。

因此，本发明提供了一种系统，其允许用户容易地将交互式构建单元分组为一个、两个或甚至更多个组，使得交互式构建单元仅与分配至同一组的其他交互式构建单元进行交互。组的分配通过容易学习的方式来执行，并且指示器允许用户立即明白哪些交互式构建单元分配至哪个组。此外，由于每个交互式构建单元(即控制单元和功能构建单元两者)包括用户可操作选择器和组指示器，交互式构建单元可以容易地被分配和再分配至多种不同的组配置中的不同的组。

相应的组标识符的指示优选为对于所有的交互式构建单元是一致的，即具有相同的选定的组标识符的所有的交互式构建单元的组指示器配置为输出相同的组指示，所述相同的组指示与和其他组相关联的组指示不同。此处的术语“相同”和“不同”旨在表示指示的易于被用户感知为相同或不同的性质，例如具有相应颜色的光，例如分别是红光、蓝光、绿光。在一些实施例中，所有的交互式构建单元的用户可操作选择器以及指示器具有一致的形状和尺寸以及一致的功能。

在一些实施例中，表示选定的组标识符的指示包括可见的指示。为了本说明书的目的，术语“可见的指示”旨在包括由人眼可见的输出，例如光的形式，其波长主要选自约380nm和约780nm之间的波长范围。当可见的指示包括彩色光的发射时，例如使用光谱的一部分，例如红光(例如主要在约625nm和约740nm的波长范围内)、绿光(例如主要在约520nm和约570nm的波长范围内)、或蓝光(例如主要在约440nm和约490nm的波长范围内)，用户容易检测和区分不同的组指示并且与来自环境的光区分。

在一些实施例中，控制信号包括发送控制信号的输入构建单元的组标识符。因此，进行接收的功能构建单元可以确定与被接收的控制信号相关联的组标识符，并从而选择性地对接收的信号做出反应或者忽略。

在一些实施例中，每个交互式构建单元配置为当从停用模式改变为激活模式时：

-检测交互式构建单元附近的至少一个其他交互式构建单元的存在；

-响应于对所述存在的检测，检测所检测到的其他交互式构建单元的组标识符，并自动地将该交互式构建单元的组标识符设定为与检测到的其他交互式构建单元的检测到的组标识符一致。

因此，当交互式构建单元被激活时，例如通电、或者由节能待机或睡眠状态进入激活状态，基于新激活的交互式构建单元附近的一个或多个其他交互式构建单元的所检测到、已经存在的组，交互式构建单元可以被自动地分配至组。“附近”可以例如通过交互式构建单元的通信范围限定。

因此，进一步便利了交互式构建单元的组的创建。所述检测可以基于任何合适的检测机制，例如基于从另一个交互式构建单元接收的标识信号。在一些实施例中，检测机制仅响应于被激活的交互式构建单元，或者仅响应于被选定的组、类型、和/或诸如此类的交互式构建单元。

当交互式构建单元在激活时检测到多个其他交互式构建单元在其附近时(此时，其他交互式构建单元被分配给不同的组)，自动分配可以基于合适的选择标准来选择这些组中的一个，例如通过选择具有最大信号强度的被检测的单元的组、首先被检测到的组、具有最多的被检测的成员的组，等等，或上述标准的组合。

在一些实施例中，系统可以包括使第一组和第二组相关联的机制。例如，每个交互式构建单元可以接收表示将要彼此关联的两个组的相应的组标识符的控制信号。每个交互式构建单元被分配至其中一个组，然后可以存储相对应的另一个关联组的组标识符。在一些实施例中，关于哪些组彼此关联的信息可以例如作为由所有的交互式构建单元接收和处理的全局信息来广播。功能构建单元因此不仅可以对指向其自己组的控制信息进行反应，而且可以控制指向与其相关联的(多个)组的信息。可替代地或附加地，功能构建单元不仅可以基于检测到其所在组的其他交互式构建单元的存在而选择其自身的功能/行为，还可以与检测到的(多个)关联组的交互式构建单元的存在有关。应当理解的是，在一些实施例中，多于两个组可以彼此关联。

本发明提供了一种特别用户友好但具有成本效益的玩具构建系统，交互式构建单元配置为响应于用户可操作选择器的激活而将选定的组标识符从当前组标识符改变为来自组标识符集后续的组标识符，例如来自组标识符的循环序列。因此，本发明提供了用于将交互式构建单元分配至相应的组的低成本且易于使用的接口。相应地，在一些实施例中，用户可操作选择器和组指示器可以是交互式构建单元的仅有的用户界面单元。在一些实施例中，指示器和用户可操作选择器组合为单个单元，例如包含多色光源(例如多个LED)的按钮。

在一些实施例中，除了选择组以外，用户可操作选择器可以具有附加的功能。特别地，交互式构建单元可以配置为：当处于停用模式时，响应于用户可操作选择器的激活，改变为激活模式；以及当处于激活模式时，响应于用户可操作选择器的激活，将选定的组标识符从当前的组标识符改变为后续的组标识符；以及，当处于激活模式时，响应于用户可操作选择器的长于预定阈值的延长激活，改变为停用模式。因此，同一选择器可以用于通电/断开(或以其他方式激活/停用)构建单元，并将单元分配至组。此外，可替代地或附加地，用户可操作选择器可以操作为允许用户在除了组的选择之外的其他类型的操作模式之间进行选择。类似地，组指示器可以操作为指示除了组标识之外或作为组标识的替代的其他类型的操作模式。

应当理解的是，选择器可以具有不同的形状或尺寸，可以通过各种方式来操作。例如，选择器可以是按钮、或其他推动/压力致动单元、或另一种形式的开关、滑块等。

本发明涉及不同的方面，其包含上述玩具构建系统以及下述各项：相对应的交互式构建单元、以及其他设备、系统、方法、和/或产品，其每一个产生与前述第一方面相关的一个或多个益处和优点，且其每一个具有与关于前述第一方面所描述的和/或随附的权利要求中所公开的实施例相对应的一个或多个实施例。

根据第二方面，本文公开了玩具构建系统的实施例，其包括多个交互式构建单元，其每一个配置为可以在多个操作模式中的每一个中选择性地被操作，且每个交互式构建单元包括：

-无线通信接口，其用于与交互式构建单元中的一个或多个其他交互式构建单元进行通信；以及

-用户可操作选择器，其允许用户选择多个操作模式中的一个；

其中每个交互式构建单元配置为：当从停用模式改变为激活模式时，检测交互式构建单元附近的至少一个其他交互式构建单元的存在；响应于对所述存在的检测，检测所检测到的其他交互式构建单元的当前操作模式，并自动地将该交互式构建单元的操作模式设定为与检测到的其他交互式构建单元的检测到的当前操作模式相同。

因此，当交互式构建单元被激活时，例如通电、或者由节能待机或睡眠状态进入激活状态，基于在新激活的交互式构建单元附近的一个或多个其他交互式构建单元的检测到的操作模式，交互式构建单元可以被自动地分配至操作模式集中的一个。“附近”可以例如通过交互式构建单元的通信范围来限定。因此，极大地方便了多个交互式构建单元的操作模式的分配。

可以通过操作模式的一个或多个固有特性将每个操作模式与其他操作模式区分开。在一些实施例中，每个操作模式与预定的组标识符相关联，即操作模式定义了一交互式构建单元当前属于哪一交互式构建单元的组。因此，交互式构建单元的行为可以取决于哪些其他的交互式构建单元当前处于相同的操作模式中，即取决于相同组的成员。如上文所述，存在两种类型的交互式构建单元：如本文所描述的功能构建单元和输入构建单元。每个功能构建单元从而可以配置为响应于从输入构建单元接收的控制信号选择性地控制功能构建单元的功能装置，所述输入构建单元的选定的操作模式与功能构建单元的选定的操作模式相匹配。

通常来说，交互式构建单元的无线通信接口可以实现任何合适的无线通信技术，例如遵循合适的通信协议的射频通信。在一些实施例中，无线通信技术是短程技术。无线通信的通信范围可以为至少0.5m，例如至少1m。在大多数情况下，小于10m的通信范围是足够的，在大多数情形下，甚至小于5m也是足够的，但在一些实施例中，更长的范围可以是可接受的或甚至是期望的。在一些实施例中，输入构建单元和/或功能构建单元可以包含收发器，从而允许在不同的交互式构建单元之间的双向通信。控制信号可以以合适的方式编码为无线信号，例如通过幅度调制、频率调制、和/或更复杂的调制技术。

控制单元和功能构建单元之间的接口的实施例可在不移动部件的情况下操作，并且不需要在控制单元和功能构建单元之间建立电接触，从而提供了同样适于儿童的机械稳健的系统。

在一些实施例中，功能构建单元配置为检测功能构建单元附近的一个或多个其他交互式构建单元的类型和/或标识；并响应于检测到的类型和/或标识，来控制所述功能构建单元的功能装置。因此，可以取决于哪些其他交互式构建单元在附近或甚至被分配给相同的组，来操作功能构建单元的行为。例如，功能构建单元可以在其上存储有多个程序或多个功能模式，并可以响应于附近的和/或相同的组内的其他交互式构建单元的类型和/或标识而选择这些程序/模式中的一个或多个。例如，每个功能构建单元可以包括数据结构，例如将一个或多个交互式构建单元集与相应的可执行指令、程序块等相关联的可执行指令、程序块、函数、子程序等的列表或矩阵或数据库。应当理解，列表、矩阵或数据库可以包含指针，例如存储器地址、标识指令、程序块、函数等。当功能构建单元已经检测到与指令集、程序块等相关联的一个集的所有的交互式构建单元时，功能构建单元选择并执行相关联的指令/程序块/功能等。因此，功能构建单元可以配置为参照与检测的交互式构建单元相对应的程序数据结构的程序模块或存储的指令集。从而可以基于哪些交互式构建单元存在于功能构建单元的附近，来进行功能构建单元的行为。在一些实施例中，可以响应于对预定组的其他交互式构建单元集的检测来进行可执行指令集的选择，所述预定组例如与功能构建单元本身相同的组(和/或如本文所描述的关联组)，如功能构建单元的组标识符所限定的。应当理解，功能构建单元可以由固件控制。固件可以包括对应于相应的行为的相应的指令集。

在一些实施例中，一个或多个输入构建单元中的每一个包括响应于预定的传感器输入的传感器形式的输入装置；且输入构建单元适于响应于预定的传感器输入示出对应于预定的传感器输入的控制信号。因此，本发明提供了输入构建单元和功能构建单元之间的控制接口。因此，控制机制是直观的，并且对于儿童也易于工作。玩具构建系统可以包括响应于不同的预定的传感器输入的多个输入构建单元。所述传感器输入的示例包含：机械力、推动动作、倾斜取向、拉动动作、旋转、人为操纵、触摸、物体的接近、电信号、射频信号、光信号、可见光信号、红外信号、磁信号、温度、湿度、辐射。控制信号可以包含表示是否存在感应到的传感器输入、和/或传感器输入的定量程度的值，例如声压、倾斜角度、光强等。

本文所描述的玩具构建系统的实施例的进一步优点在于，功能构建单元可以在给定的玩具结构中容易地互换，而不必改变控制接口。玩具构建系统从而可以包括多个功能构建单元，其功能装置适于执行不同的功能。可控功能可以是用户可感知的功能，例如运动、可听的声信号的产生、不可听的声信号的产生、电信号的产生、可见的光信号的产生、不可见的光信号的产生、射频信号的产生、和/或诸如此类。

每个功能构建单元还可以包括能量源，用于为功能装置提供能源以执行可控功能。

在一些实施例中，每个交互式构建单元包括联接构件，其配置为将交互式构建单元彼此可释放地互连。

在一些实施例中，玩具构建系统包括玩具构建单元，例如本文所描述的交互式构建单元和/或常规的玩具构建单元，其具有顶表面、底表面、以及安置于顶表面和底表面中的至少一者上的联接构件；其中构建单元具有在顶表面和底表面之间限定的一致的高度；其中每个交互式构建单元包括第一表面；其中用户可操作选择器从第一表面突出，且其相对于第一表面的高度等于所述一致的高度。因此，当第一玩具构建单元附接至第一表面时，第二玩具构建单元可以连接至第一玩具构建单元并跨越选择器在其上方部分地或完全地延伸，从而便于将交互式构建单元灵活地集成为玩具模型。特别地，在一些实施例中，每个交互式构建单元具有顶表面、底表面、以及至少一个侧表面；其中所述联接构件安置于顶表面和底表面中的至少一者上；且其中用户可操作选择器布置在所述顶表面上。

在一些实施例中，联接构件适于限定连接方向，并且允许每个构建单元与另一个构建单元以相对于构建单元的离散数量的预定的相对取向互连；且所有的用户可操作选择器布置为相对于所限定的连接方向从预定的方向被致动。类似地，所有的指示器可以布置为至少主要地从相对于限定的连接方向的预定的方向可见。因此，这样的玩具构建系统允许以下玩具结构的构造，其中控制单元和功能单元与玩具构建系统的其他构建单元互连，使得用户可操作选择器和指示器容易接近/可见。当所有的输入构建单元的用户可操作选择器和/或指示器以一致的方式相对于联接构件布置时，功能构建单元和/或控制单元可以在给定的玩具构建模型中容易地互换，而不会干扰用户对模型的交互式特征的容易的控制。在一些实施例中，联接构件布置为联接构件位置的一个或多个规则的平面栅格；栅格限定连接方向，例如垂直于栅格。在一些实施例中，用户可操作选择器限定致动表面，选择器配置为在此处被激活，例如通过触摸或压力，跨越整个致动表面。优选地，交互表面在一个或两个方向上具有等于或大于联接构件位置的栅格中的相邻的联接构件之间的节距距离的尺寸，优选地等于或大于节距距离的两倍。

联接构件可以利用任何合适的机构，以用于可释放地将构建单元与其他构建单元相连接。在一些实施例中，联接构件包括一个或多个凸起以及一个或多个腔室，每个腔室适于以摩擦配合方式接收至少一个凸起。

在一些实施例中，玩具构建系统包括可连接至其中一个交互式构建单元的标签构建单元。为此，标签构建单元可以包括对应于交互式构建单元的联接构件的联接构件。标签构建单元配置为：当标签构建单元连接至交互式构建单元时，用于标签构建单元和交互式构建单元之间的数据通信。例如，当标签构建单元连接至功能构建单元时，功能构建单元可以配置为响应于从标签构建单元接收的数据来控制功能装置。为此，标签构建单元可以包括用于存储数据的存储器。所述通信可以经由有线连接或无线连接，例如近场无线连接。发送的数据可以包括标识符，其使得功能构建单元响应于接收的标识符来控制功能装置。可替代地或附加地，数据可以包括用于控制功能装置的控制参数和/或程序代码。在一些实施例中，系统还包含数据处理装置，其配置为与一个或多个交互式构建单元进行通信；以及包含图形用户界面，其配置为响应于通信的控制信号而显示用户界面。数据处理装置可以是合适地编程计算机，例如便携式计算机、平板计算机、智能电话、或具有图形用户界面以及无线通信接口的另一可编程计算设备。当适当地编程时，数据处理系统可以执行程序，所述程序使得数据处理系统模拟输入构建单元和/或功能构建单元。特别地，数据处理系统可以配置为：发送控制信号，以控制功能构建单元的功能；或者从输入构建单元接收控制信号，并响应于接收的控制信号来执行功能，例如控制虚拟世界、游戏或诸如此类中的图形的行为。数据处理系统还可以配置为发送和/或接收并处理本文所描述的标识信号。数据处理系统还可以提供允许用户向数据处理系统分配组标识符的功能。数据处理系统从而可以发射包括选定的组标识符的控制信号，或者响应于接收的包括选定的组标识符的控制信号来选择性地执行功能。在一些实施例中，数据处理系统可以提供允许两个或更多个交互式构建单元的组彼此相关联的功能。在一些实施例中，数据处理系统可以包括允许用户限定一个或多个这样的关联的用户界面。数据处理系统从而可以发送一个或多个控制信号，使得相关组的交互式构建单元记录该关联，例如通过存储一个或多个关联组的(多个)组标识符。数据处理系统还可以配置为从/向标签构建单元读取和/或写入数据。为此，数据处理系统可以包括接口，用于将标签构建单元连接至数据处理系统。

玩具构建系统的实施例允许用户使用有限的不同构建单元集，以一致且结构良好的方式构建各种各样的功能和功能关系。例如，玩具构建系统可以设置玩具构造套件，其包括具有不同的传感器的多个输入构建单元，以及以及实现相应功能多个功能构建单元。可选地，这样的玩具构建套件可以包括以下各项中的一个或多个：多个控制单元和功能构建单元、常规构建单元、指令手册、和/或诸如此类。

附图说明

图1-3中的每一个示出了现有技术的玩具构建单元，

图4A-B示出了本文公开的玩具构建系统的功能构建单元的实施例，

图5A-B示出了本文公开的玩具构建系统的输入构建单元的实施例，

图6-8示出了本文公开的由玩具构建单元和交互式构建单元构建的玩具构造的示例，

图9示意性示出了交互式构建单元的操作，

图10示出了本文公开的由玩具构建单元和交互式构建单元构建的玩具构造的另外的示例，

图11A-B和图12A-C示意性示出了本文所描述的在玩具构建系统中使用标签构建单元，

图13示出了数据处理系统和交互式构建单元，

图14示出了本文所描述的在交互式构建单元之间通信的信息的信息结构的示例，

图15示出了由输入构建单元执行的过程的示例的流程图，

图16示出了由功能构建单元执行的过程的示例的流程图。

具体实施方式

现在将参照积木形式的玩具构建单元来描述本文公开的玩具构建系统的各个方面和实施例。然而，本发明可以应用于在玩具构建套件中使用的其它形式的构建单元。

在图1示出了玩具构建单元，具有在其顶表面上的联接立柱，以及从底部延伸进入积木的腔室。腔室具有中心管，且在另一积木上的联接立柱可以以如US 3 005 282中所公开的摩擦接合被接收在腔室中。图2和图3示出了其他此类现有技术的构建单元。其余附图中所示的构建单元具有协作的立柱与腔室的形式的此种已知类型的联接构件。然而，除了立柱与腔室以外，或作为其替代，也可以使用其他类型的联接构件。联接立柱布置为正方形平面栅格，即限定联接立柱的序列所沿着布置的正交方向。相邻的联接立柱之间的距离在两个方向上都是一致和相等的。联接构件在限定规则的平面栅格的联接位置处的这种或类似的布置，允许玩具构建单元以相对于彼此的多个离散的位置和取向来互连，特别是相对于彼此成直角。

在下文中，将描述交互式构建单元(特别是功能构建单元和输入构建单元)的示例，以及它们的操作和彼此的交互。

图4A-B示出了功能构建单元401的示例。特别地，图4A示出了功能构建单元的示意框图，而图4B示出了功能构建单元的透视图。功能构建单元通常成形为具有平坦的侧面的正交多面体，并具有从其顶表面延伸的联接构件402，以及延伸进入其底表面的腔室(未直接示出)。然而，也可以使用具有其他形状和尺寸的构建单元。联接构件布置为限定联接位置的平面的、规则的、平行的栅格。功能构建单元在其最上方的表面上具有按钮403形式的用户可操作选择器。按钮具有在每个方向上跨越两个联接位置延伸的压敏性致动表面。功能构建单元还包括集成到按钮403中的多色光源413形式的指示器，且其配置为选择性地发出不同颜色的光，例如红光、蓝光、绿光等。例如，多色光源可以包括多个LED。应当理解，功能构建装置的其他实施例可以包括其他类型的选择器和/或指示器。

功能构建单元401包括控制电路407，例如微控制器、微处理器、或其他合适的处理单元，其操作地连接至按钮和光源。功能构建单元401还包括连接至控制电路407的功能装置404。构建单元401还包括收发器406，其连接至控制电路，并且可操作为用于与其他交互式构建单元进行射频通信。功能构建单元还包括电池405或其它合适的电源，以向控制电路、功能装置、光源和收发器供电。功能构建单元401的壁限定外壳，其容纳控制电路407、功能装置404、电池405和收发器406。

控制电路407配置为响应于经由收发器接收的信号来控制功能装置，以及控制收发器和多色光源。通常，可以由功能构建单元401附近的另一交互式构建单元来提供信号。特别地，当功能构建单元401被使用作为包含下文所述的输入构建单元的系统的一部分时，功能构建单元可以从输入构建单元的相对应的收发器接收控制信号。可替代地，可以从计算机或其他处理装置接收控制信号。功能构建单元还配置为经由收发器406从其他交互式构建单元接收标识信号，并广播标识信号。

收发器406可以操作为以合适的频带来发送和接收射频信号，频带例如是用于短程通信技术的ISM频带之一。事实上，射频通信可以利用任何合适的通信技术来通信数据，例如蓝牙、IEEE 802.15.4、IEEE 802.11、无线个域网(ZigBee)等。然而，应当理解的是，可以使用其他通信技术，包含基于光(例如红外光)的技术，或其他无线技术。

功能装置可以用于是执行功能的任何合适的装置，例如提供用户可感知的效果(例如可见或可听的效果)的功能。在图4B的示例中，功能装置是电机，且功能构建单元包括联接构件，其用于接收可由电机可旋转地驱动的轴。功能装置的其他示例可以包含任何合适的机械装置和/或电气装置、适于执行一个或多个机械或电气功能的布置或电路。

本文所描述的功能构建单元可以执行的机械功能的示例包括：驱动旋转输出轴、缠绕绳或链(其使得能够拉近对象靠近功能构建单元)、移动功能构建单元的铰接部分(其使得能够打开或关闭门、弹出对象、旋转转台、移动线性致动器等)。这些机械运动可以由电机驱动，其由电池、或可再充电电容器、或另一合适的电源供电。

本文所描述的功能构建单元可以执行的电气功能的示例可以包括操作具有可接入端子的开关、发射恒定或闪烁的光、以预定的顺序激活多个灯、发出可听的声音(例如蜂鸣、警报、铃声、鸣笛、语音信息、音乐、合成声音、模拟和刺激游戏活动的自然或模仿的声音)、记录和回放声音、发射不可听的声音(例如超声波)、发射射频信号或红外信号以由另一组件接收，经由显示器提供可见输出等。

因此，功能装置的示例包含光源(例如灯或LED)、声音发生器、电机、铰接部件、可旋转轴、信号发生器、线性致动器、显示器等。玩具构建系统可以包括若干这样的功能构建单元，其响应于控制信号并提供不同的功能。

功能构建单元还可以包括电连接器408，其允许将标签构建单元411电连接至控制电路，从而允许控制电路从标签构建单元411的存储器接收数据，例如标识符和/或其他数据。图4A示出了没有附接至其的标签构建单元的功能构建单元401，而图4B示出了具有附接至连接器408的标签构建单元411的功能构建单元401。控制电路从而可以响应于所接收的控制信号并响应于从标签构建单元接收的数据，来控制功能装置的操作。可替代地或附加地，如下面将更详细描述的，控制电路可以响应于从标签构建单元接收的数据，来输入相应的操作模式或者选择相应的组标识符。

按钮403可操作为提供用户界面(在一些实施例中，是仅有的用户界面)，其允许用户控制功能构建单元的操作，以及，特别地，使功能构建单元进入不同的操作模式，例如通过将相应的组标识符分配至功能构建单元，如将在下文更详细地描述的。多色光源413可操作为向用户提供关于功能构建装置的操作模式和/或组标识符的可见反馈(除了由功能装置404提供的任何用户可感知的功能以外)。在一些实施例中，多色光源配置为照亮被照射的表面。被照射的表面可以足够大，以使得其在每个方向上跨越两个联接位置延伸。特别地，在一些实施例中，按钮的整个压敏致动表面可以被照射。将在下文更详细地描述按钮和多色光源的功能和用途。控制电路407还可操作为经由发送器406接收功能构建单元401附近的其他交互式构建单元的相应的操作模式的指示，并响应于接收的指示来控制功能构建单元401的行为。例如，从输入构建单元接收的控制信号可以包含组标识符或者表示控制信号所源自的输入构建单元的操作模式的其他数据。仅在接收的组标识符或其他数据与当前选定的组标识符或功能构建单元401的其他操作模式相匹配时，控制电路407响应于控制信号选择性地激活功能装置404。

图5A-B示出了输入构建单元501的示例。特别地，图5A示出了输入构建单元的示例的示意性框图，而图5B示出了输入构建单元的另一示例的透视图。每个输入构建单元通常成形为具有平坦的侧面的正交多面体，并具有从其顶表面延伸的联接构件502，以及延伸进入其底表面的腔室(未直接示出)。然而，也可以使用具有其他形状和尺寸的构建单元。输入构建单元具有在其最上方的表面上的按钮503形式的用户可操作选择器、集成在按钮中的多色光源513形式的指示器、控制电路507、收发器506、电池505，所有这些都如结合上述功能构建单元401所描述的。然而，代替功能装置，输入构建单元501包括传感器504或连接至控制电路507的其他输入装置。输入构建单元501的壁限定外壳，其容纳处理单元507、传感器504、电池505、以及收发器506。应当理解的是，在其他实施例中，交互式构建单元可以包括传感器以及功能装置。

控制电路507配置为从传感器504接收传感器信号、响应于接收的传感器信号产生控制信号、以及经由收发器506发送产生的控制信号。

输入构建单元还包括电连接器508，其允许标签构建单元(未示出)电连接至控制电路，从而允许控制电路从标签构建单元的存储器接收数据，例如标识符和/或其他数据。控制电路507从而可以配置为响应于接收的传感器信号并响应于从标签构建单元接收的数据来产生控制信号。可替代地或附加地，如将在下文更详细地描述的，控制电路可以响应于从标签构建单元接收的数据而进入相应的操作模式，例如选择相应的组标识符。

按钮503可操作为提供用户界面(在一些实施例中，是仅有的用户界面)，其允许用户控制输入构建单元的操作，以及，特别地，使输入构建单元进入不同的操作模式，例如通过将相应的组标识符分配至输入构建单元，如将在下文更详细地描述的。多色光源513可操作为向用户提供关于控制构建装置的操作模式和/或组标识符的可见反馈。如结合图4的功能构建单元所描述的，多色光源513配置为照亮按钮的被照射的表面。控制电路在发送至交互式构建单元的(多个)控制信号中插入标识符和/或表示选定的操作模式的其他数据，和/或以其他方式将选定的操作状态通信至输入构建单元附近的其他交互式构建单元。

输入构建单元501的传感器504响应于预定的传感器输入。在图5B的示例中，传感器是用于检测另一对象的接近的接近度传感器。传感器的其他示例可以响应于其他输入：例如机械力、推动、拉动、旋转、倾斜、人为操纵、触摸、电信号、射频信号、光信号、可见光信号、红外信号、磁信号、温度、湿度、辐射等。传感器可以配置为提供双态信号，例如表示输入的存在或不存在。可替代地或附加地，传感器可以配置为产生表示多个不同的输入和/或表示激活的水平或幅度的多级或甚至连续的信号。相应地，产生的控制信号可以表示接收的传感器输入的特性，例如旋转或倾斜的方向、或者检测量的程度，例如旋转或运动的速度、力、温度、声压、光强度、倾斜角等。玩具构建系统可以包括若干输入构建单元，其每一个包括响应于相应的传感器输入的传感器。优选地，每个输入构建单元仅响应于特定类型的物理事件/条件。

输入构建单元和/或功能构建单元可以使用作为玩具构建套件的一部分，所述玩具构建套件包括构建单元以及用于可释放地互连构建单元的联接构件，构建单元例如是图1-3所示的已知的积木。玩具构建套件可以包括多个功能构建单元和/或多个输入构建单元。

优选地，所有的输入构建单元和所有的功能构建单元具有一致的形状和尺寸，且它们以相同的方式操作，并以一致的方式提供相应的交互式构建单元的指示。此外，所有的交互式构建单元的按钮可以相对于联接构件以一致的方式来布置，例如顶表面上的联接立柱和/或至玩具构建单元的底面中的联接腔室。

图6-8示出了如本文所公开的由玩具构建单元和交互式构建单元构建的玩具构造的示例。图6的玩具构造由两个常规的玩具构建单元610以及本文所描述的三个交互式构建单元(即输入构建单元501和两个功能构建单元401a、401b)来构建。在该示例中，功能构建单元401a包括电机，而功能构建单元401b包括声音发生器。输入构建单元501包括接近度传感器504。在操作期间，当输入构建单元501检测到对象接近时，其发送控制信号，当所述控制信号由功能构建单元401a、401b接收时，使得功能构建单元的相应的功能被激活。

图7示出了由常规的玩具构建单元610和两个功能构建单元401构建的另一玩具构造的侧视图。在该示例中，每个功能构建单元401包括电机。在操作期间，功能构建单元401可以从输入构建单元(未示出)接收控制信号，所述输入构建单元没有实体地附接至玩具构造，而是位于功能构建单元401的收发器的通信范围内。图7还示出了构建单元具有一致的高度(或其整数倍)，使得联接构件布置在平行的多个平面714中，其中平面以距离h或其整数倍彼此间隔开。每个功能构建单元401的按钮403具有相对于包括相对应的功能构建单元的联接构件402的平面的高度H，其中高度H匹配玩具构建系统中的联接构件的平面之间的高度h。因此，在玩具构造中，按钮403的致动表面(其被包括在多色光源的光发射表面中)与玩具构造中的联接构件的平面之一平齐。

因此，如图8所示，另一玩具构建单元(在该示例中是另一功能构建单元401b)可以连接在构建单元610的顶部上，构建单元610进而连接至功能构建单元401a的联接构件，使得另一构建单元401b跨越按钮403延伸，而不干扰按钮的操作。

此外，由于按钮403的致动表面具有长度L和宽度W(如图6所示)，其每一个等于相邻的联接构件之间的节距距离d的两倍(参见图6)，即使当被另一个构建单元部分地覆盖时，按钮403的致动表面仍然可见和可接近，如图8所示。尽管图8参照了功能构建单元的示例示出了按钮的形状、尺寸和位置，但应当理解的是，可以以相同的方式来设定输入构建单元的按钮的形状、尺寸和位置。

图9示意性地示出了交互式构建单元的操作。在图9的示例中，交互式构建单元是图4所描述的功能构建单元。应当理解的是，也可以以相同的方式来操作其他功能构建单元和输入构建单元。

图9A示出了处于停用状态的交互式构建单元401。在这种状态下，集成在按钮403中的多色光源是关闭的。类似地，收发器、控制电路以及功能单元或传感器单元可以断电，或至少部分地进入节能状态。通过按压按钮403，使交互式构建单元进入激活状态。响应于交互式构建单元的激活，多色灯的控制电路进入多个操作模式中的第一个，如按钮403中的多色光源所指示的，其以与第一操作模式相关联的第一颜色发光，例如红色，如图9B所示。重复激活按钮403使得交互式构建单元以循环方式重复地改变操作模式，即按钮的每次激活使得交互式构建单元的模式改变为循环序列中的后续模式。每个操作模式具有与其相关联的颜色；相应地，按钮的每次激活使得多色灯将颜色切换到新选定的模式的颜色，如图9B-D所示。

当按钮被激活持续一大于阈值的延长时间段(例如至少1秒或至少2秒)，交互式构建单元被停用，例如断电或进入节能状态；相应地，多色灯也关闭，如图9E-F所示。

可选择的操作模式可以反映交互式构建单元的不同的行为，例如，组成员资格、诸如情绪的行为状态、敏感性水平等。

可替代地或附加地，按钮可以以多种方式中的一种或多种方式来控制交互式构建单元的行为，例如：

-打开和关闭(没有动作/行为)

-打开和进行/停止简单动作

-打开和触发器行为(缺省行为或从标签构建单元读取的行为)

-打开和改变组ID

-打开和模式/行为选择

-打开和记录(例如用于声音构建单元)

当被激活时(在图9的示例中，是当从图9A的关闭状态改变为图9B的激活状态)，初始选定的操作模式可以由交互式构建单元的控制电路以各种方式来确定，例如随机的或总是相同的预定的模式，或者通过选择在单元先前被关闭之前的激活的最后操作模式。可替代地或附加地，激活时的初始模式的选择可以基于在交互式构建单元的通信范围内检测到的其他交互式构建单元。特别地，当交互式构建单元激活时，交互式构建单元的控制电路可以激活交互式构建单元的收发器，并检测交互式构建单元的通信范围内是否有任何其他交互式构建单元。为此，可以使用多种合适的检测机构。举例来说，当被激活时，每个交互式构建单元可以周期性地广播标识信号，例如识别信息，包括诸如其操作模式的信息、标识交互式构建单元是功能构建单元还是输入构建单元的单元ID和/或类型标识符、或者甚至是哪种类型的功能单元/控制单元，即其包括哪种类型的功能装置或传感器。可替代地或附加地，当激活时，交互式构建单元可以广播包含上述信息的请求信息，并使其他交互式构建单元响应相对应的响应信息。应当理解的是，可以采用各种其他的标识机构，允许交互式构建单元获得关于哪些其他交互式构造单元在其附近的信息，可选地包含关于当前的模式设定(例如组标识符)、类型和/或相应的其他的交互式构造单元的其他的操作参数的信息。

当激活时，交互式构建单元从而可以确定一个或多个其他的交互式构建单元是否存在于预定的附近范围中(例如在收发器的通信范围内)。如果没有检测到其他交互式构建单元，交互式构建单元可以进入预定的缺省操作模式、随机的选定操作模式或以其他方式选定的初始操作模式。如果在交互式构建单元的激活时，检测到另一交互式构建单元，则新激活的交互式构建单元可以自动地进入与另一检测到的交互式构建单元相同的操作模式。如果在构建单元的激活时，检测到具有不同的相应模式的多个其他交互式构建单元，则新激活的交互式构建单元可以基于适当的选择机制来选择检测到的操作模式中的一个。例如，新激活的交互式构建单元可以选择首先检测到的其他交互式构建单元的操作模式、或具有最高信号强度的其他交互式构建单元的的操作模式、或其他检测到的交互式构建单元的多数操作模式、等等。其他选择规则可以包含其他交互式构建单元的类型。

通常，在激活时，交互式构建单元从而可以检测一个或多个其他交互式构建单元，并单独地执行仲裁机制或与其他检测到的交互式构建单元协作地执行仲裁机制，以便为新激活的交互式构建单元至少选择初始操作模式。

在一些实施例中，每个操作模式具有与其相关联的组标识符。因此，在本实施例中，操作模式的选择对应于组标识符的选择。交互式构建单元从而可以与多个不同的组中的每一个相关联，每个组具有与其相关联的组标识符(其可以由相应的颜色表示)。通过按压按钮，用户从而可以将每个交互式构建单元选择性地分配至交互式构建单元的组。相同的组的交互式构建单元共享公用的组ID，如可以由匹配的颜色所指示，其与其他组的组ID(以及颜色)不同。相应地，当交互式构建单元激活时，交互式构建单元可以自动地选择初始组ID，例如基于其他检测到的交互式构建单元的组ID。

交互式构建单元至相应组的分配可以用于选择性地控制功能构建单元的子集的功能或行为。为此，每个功能构建单元可以配置为，响应于从输入构建单元接收的控制信号来选择性地控制功能装置，所述输入构建单元具有与功能构建单元的当前选定的组ID相同的组ID。从输入构建单元发送的控制信号从而可以包含输入构建单元的组ID。

图10示出了两个玩具构造1015和1016，其分别由包含多个功能构建单元的玩具构建单元来构建。玩具构造1015是包括功能构建单元401a和401b的起重机。玩具构造1016也是起重机，其包括功能构建单元401c和401d。功能构建单元401a和401c中的每一个包括作为功能装置的电机，其可操作为降低或提升相应的起重机的起重臂。功能构建单元401b和401d中的每一个包括作为功能装置的电机，其可操作为使相应的起重机围绕竖直轴线旋转。起重机结构1015的功能构建单元401a和401b已经分配为具有对应于“蓝色”组的相同的组标识符，如由相应的功能构建单元的按钮403a和403b的多色灯所指示的。起重机结构1016的功能构建单元401c和401d已经分配为具有对应于“黄色”和“绿色”组的不同的组标识符，如由相应的功能构建单元的按钮403c和403d的相应的多色灯所指示的。

玩具构建系统还可以包括四个输入构建单元501a-501d，其每一个分别分配至对应于“蓝色”、“蓝色”、“黄色”和“绿色”组的组相应的组标识符，如它们的相应的按钮503a-d的相应的多色灯所指示的。因此，功能构建单元401a和401b仅对接收自输入构建单元501a或501b的控制信号起反应，因为仅这些属于相同的“蓝色”组。类似地，功能构建单元401c和401d仅分别对从输入构建单元501c和501d接收的控制信号起反应，因为仅交互式构建单元401c和501c属于“黄色”组且仅交互式构建单元401d和501d属于相同的“绿色”组。因此，通过将组标识符分配至交互式构建单元，用户可以选择性地控制所构建的玩具构造的行为。

在图10的示例中，玩具构造1015的功能构建单元都设定为具有共用的组ID，如由它们的显示相同颜色的多色灯所指示。玩具构造1016的功能构建单元设定至不同的组ID，其彼此不同且与结构1015的单元的组ID不同，如由它们的显示另一颜色的多色灯所指示的。通常，使得其当前组ID设定为与结构1015的功能构建单元相同的组ID的输入构建单元发射控制信号，仅玩具构造1015的功能构建单元通过激活它们相应的功能而反应，而玩具构造1016的功能构建单元保持被动。

图11A-B示意性地示出了在本文所描述的玩具构建系统中使用标签构建单元。特别地，图11A示出了没有标签构建单元的交互式构建单元501，而图11B示出了具有连接至其上的标签构建单元1111的交互式构建单元501。在图11的示例中，交互式构建单元是图5B所示的输入构建单元；然而，应当理解的是，标签构建单元可以连接至其他类型的输入构建单元或功能构建单元。

交互式构建单元501在其顶表面上包括电连接器508，标签构建单元可以连接至顶表面。为此，标签构建单元在其底表面上具有配合连接器。连接器508可以配置为用于标签构建单元和交互式构建单元之间的数据通信。可选地，交互式构建单元还可以向标签构建单元供电。标签构建单元可以包括存储器，在其上存储有标签标识符和/或其他数据，例如标识操作模式的数据(诸如组标识符)、标识行为模式的标识符、声音文件、和/或诸如此类。

因此，当标签构建单元连接至交互式构建单元时，交互式构建单元可以从标签构建单元读取标识符和/或数据，并基于获得的标识符/数据来控制交互式构建单元的操作。例如，交互式构建单元可以基于读取的标识符/数据来来进入操作模式，例如设定其自身的组标识符。

应当理解的是，电连接器508还可以将交互式构建单元电气地和/或通信地连接至其他电子设备，例如连接至用于为交互式构建单元的电池充电的充电器，或者连接至计算机或者其他数据处理系统或装置，如下文所描述的。

标签构建单元成形为在其底表面上具有联接构件的平板件。本示例的标签构建单元的形状和尺寸匹配按钮503的形状和尺寸；然而，应当理解的是，标签构建单元可以具有不同的形状和尺寸。尽管如此，如果标签构建单元的形状和尺寸设定为使得：当被连接至交互式构建单元的一个或多个联接构件时，其足够大以跨越联接构件的栅格的两个或更多个联接位置延伸，从而增加标签构建构件在玩具模型中的可见性。

替代经由导电连接来连接标签构建单元，标签构建单元可以配置为以无线的方式与交互式构建单元交换数据，例如借助于近场通信。为此，标签构建单元可以具有联接构件，其允许标签构建单元机械附接至交互式构建单元。交互式构建单元可以包含近场通信读取电路，其配置为从标签构建单元读取标识符和/或其他数据。

图12示出了标签构建单元的用于设定交互式构建单元的操作模式的不同用途。在图12A中，标签构建单元具有存储在其上的组标识符，并且交互式构建单元基于从连接至其上的标签构建单元所读取的组标识符来设定其自身的组标识符。在示出的示例中，功能构建单元401a具有附接至其上的标签构建单元411，其具有存储在其上的标识“红色”组的组标识符。功能构建单元401b具有附接至其上的标签构建单元411b，其具有存储在其上的标识“蓝色”组的组标识符。

在图12B中，标签构建单元包括表示功能构建单元的组内角色的标识符。因此，功能构建单元的组中的每一个可以被编程，以执行功能构建单元的组或队中的不同的行为模式。在示出的示例中，示出了相同类型的两个功能构建单元401a和401b，两者都分配至“蓝色”组。功能构建单元401a具有附接至其上的标签构建单元411a，其具有存储在其上的将功能构建单元标识为组成员1号的角色或组成员标识符。功能构建单元401b具有附接至其上的标签构建单元411b，其具有存储在其上的将功能构建单元标识为组成员2号的组成员标识符。例如，标签可以由用户编程。数字可以是具有用户定义的程序/行为的标签的指示。可替代地，数字可使用作为组颜色/ID的扩展，从而允许系统在组内寻址特定的成员。例如，如果用户已经构建了具有两个电机的汽车，则它们可以被分配至相同的组(例如蓝色)，从而可以使用相同的输入构建单元(例如蓝色组中的倾斜传感器)来控制。用户会希望两个电机对由传感器发送的控制信号做出不同的反应，从而能够使得汽车左转和右转。

在图12C中，标签构建单元包括限定行为模式或情绪的数据，并且功能构建单元可以配置为控制其功能装置，以便模拟由连接至其的标签构建单元所标识的行为模式。行为模式的示例可以包含：愤怒、快乐、悲伤、疲惫、“左车轮”、“右车轮”等。这样的模式可以由通过功能装置执行的功能的参数来表现，例如通过从输入构建单元接收的控制信号触发时所播放的音量、音调或声音类型，通过电机的速度和/或移动模式等。功能构建单元401a具有附接至其上的标签构建单元411a，标签构建单元411a具有存储在其上的标识符或数据，使得功能构建单元401a模拟“快乐”的行为或情绪。功能构建单元401b具有附接至其上的标签构建单元411b，标签构建单元411b具有存储在其上的组成员标识符，其具有存储在其上的标识符或数据，使得功能构建单元401b模拟“悲伤”的行为或情绪。

应当理解的是，在上述用途中的一些中，简单的标识符可能足以标识由标签构建单元标识的操作状态。在其他实施例中，可能希望或甚至需要标签构建单元存储和通信附加的数据，例如参数或甚至程序指令，其由交互式构建单元读取和使用或执行。在一些实施例中，标签构建单元可以在其上存储有多个程序；其每一个与交互式构建单元的预定集相关联。当标签构建单元连接至功能构建单元时，功能构建单元可以检测其附近的其他交互式构建单元，且取决于检测到哪些交互式构建单元，来选择存储在标签构建单元上的相对应的程序

操作模式的至少一些示例可以可替代地或附加地由用户借助如上所述的按钮503来控制。

图13示出了包括数据处理系统1312和交互式构建单元501的玩具构建系统。在图13的示例中，交互式构建单元501是图5B所示的输入构建单元；然而，应当理解的是，标签构建单元可以连接至其他类型的输入构建单元或功能构建单元。数据处理系统可以是或包括适当地编程的计算机或其它处理装置，例如台式计算机、平板计算机、智能手机、笔记本计算机等。数据处理系统1312包括无线通信接口1317，其配置为与交互式构建单元501通信数据。无线通信接口可以是集成的通信接口，例如WIFI或者适当地编程的、常规的计算机的蓝牙接口。可替代地，无线通信接口可以是可连接至计算机的分离的通信接口，例如经由有线连接，例如经由USB端口或无线方式。可替代地，交互式构建单元501可以经由有线连接而连接至数据处理系统1312，例如经由交互式构建单元的电连接器508，以及数据处理系统的合适的I/O端口(例如USB端口)。应当理解的是，多个交互式构建单元可以同时通信地连接至数据处理系统。

数据处理系统1312在其上存储有程序，例如应用程序(App)，适于与一个或多个交互式构建单元501进行交互。例如，数据处理系统1312可以配置为提供编程环境，其允许用户生成、编辑用于控制一个或多个交互式构建单元的行为的程序。生成的程序可以传输至或存储在交互式构建单元上。可替代地，生成的程序可以存储在标签构建单元上。为此，系统可以包括接口单元，其可连接至数据处理系统的合适的有线或无线接口，标签构建单元可以连接至接口单元，以提供标签构建单元和数据处理系统之间的通信连接。

可替代地或附加地，数据处理系统1312可以配置为模拟输入构建单元并发送控制信号，以控制一个或多个功能构建单元的功能。

可替代地或附加地，数据处理系统1312可以配置为模拟功能构建单元并从输入构建单元接收控制信号，并响应于接收的控制信号来执行功能。例如，数据处理系统可以提供虚拟环境，其中，一个或多个虚拟对象的行为可以被控制或至少受到接收的控制信号的影响。

为此，数据处理系统1312可以已经设定了组标识符和/或以其他方式模拟交互式构建单元的操作模式。

图14示意性示出了本文所描述的在交互式构建单元之间通信的信息的信息结构的示例。信息1418包括多个字段，其包括发送单元的节点ID 1419、发送单元的单元类型标识符1420、发送单元的组ID 1421、信息类型1422和数值1423。节点ID可以是在某个通信范围内标识当前活跃的交互式构建单元中的单元的标识符。单元类型ID可以指示交互式构建单元的类型，例如发送的交互式构建单元是输入构建单元还是功能构建单元，或甚至是哪种类型的输入构建单元或功能构建单元，例如电机、倾斜传感器等。信息类型可以将信息标识为来自输入构建单元的控制信息或来自功能构建单元的标识信息。其他信息类型可以包含用于请求其他交互式构建单元发送标识信息的请求信息，或者用于同步每个交互式构建单元中的当前时间的同步信息。应当理解的是，信息可以包括附加字段，例如包含特定用于通信协议的一个或多个字段的报头(header)。在一些实施例中，信息可以仅包含上述字段中的一些，和/或，字段的数量和内容可以取决于信息类型。在一些实施例中，系统还可以操作为通信其他类型的信息，例如针对所有的交互式构建单元的全局信息(globalmessage)，而无论它们相应的组标识符如何。在一些实施例中，全局信息可以由信息类型和/或由缺省组ID来指示。

图15示出了由输入构建单元执行的过程的示例的流程图，输入构建单元例如是图5A的输入构建单元501。

在初始步骤S1501中，输入构建单元被激活，例如通过按压本文所描述的选择器按钮。

在后续步骤S1502中，输入构建单元执行组选择程序。为此，输入构建单元可以简单地选择预定的缺省组标识符，或将组标识符设定为在输入构建单元关闭或最后进入节能模式之前组标识符的最后的值。在另一实施例中，输入构建单元基于输入构建单元可检测到的其他交互式构建单元的组标识符来自动地选择组标记符。例如，输入构建单元可以广播针对所有的交互式构建单元的全局信息，并请求它们返回表示所述至少其他交互式构建单元的组标识符的标识信息。当接收到一个或多个这样的标识信息时，交互式构建单元可以基于接收到的(多个)标识信息来设定其自身的组标识符。如果在预定的超时周期(time-out period)内没有接收到标识信息，则输入构建单元将其组标识符设定为缺省组标识符。

在后续的步骤S1503中，输入构建单元等待输入事件的发生，例如单元的选择器按钮的致动、从另一交互式构建单元接收的广播信息、或者来自传感器或输入构建单元的其他输入装置的信号，例如倾斜传感器、麦克风、接近度传感器、光传感器等。来自传感器的输入事件可以例如是由传感器检测到的感测量的变化，例如倾斜传感器的角度变化、由光传感器测量的光强度变化等。可替代地或附加地，传感器可以连续地或周期性提供传感器信号，而无论信号是否已发生变化。

在后续的步骤S1504中，输入构建单元确定其选择器按钮是否被按下。如果是，则输入构建单元递增其组标识符(步骤S1505)，或者，如果长时间按下按钮，则进入停用模式(步骤S1506)。

在步骤S1504或步骤S1505之后，根据具体情况，过程进行到步骤S1507，其中输入构建单元检测来自其传感器的输入，并且输入构建单元响应于接收的输入来确定输入值。例如，所确定的输入值可以表示倾斜角度、接收的声压、接收的光强度、接近度等。

在后续的步骤S1508中，输入构建单元广播控制信息，例如广播具有信息类型“控制信息”的信息。控制信息包含输入构建单元的组标识符以及确定的输入值。

如果输入事件是接收到的广播信息，则过程进行至步骤S1509，其中，过程基于接收的信息的组标识符和/或信息类型来确定是否需要进一步处理接收的信息。如果是，则过程行进至步骤S1510，并处理接收的信息。例如，如果信息是响应标识信息的请求，则输入构建单元广播包含其自身的组ID的标识信息，以及可选地另外信息，例如输入构建单元的节点ID、单元类型、和/或诸如此类。类似地，如果接收的信息是时间同步信息，则输入构建单元可以基于接收的时间信息来调整其内部时钟。

最后，过程返回步骤S1503，以等待下一次输入事件。

图16示出了由功能构建单元执行的过程的示例的流程图，功能构建单元例如是图4A的功能构建单元401。

在初始步骤S1601中，功能构建单元被激活，例如通过按压本文所描述的选择器按钮。

在后续的步骤S1602中，功能构建单元执行组选择程序，例如结合上述相对应的步骤S1502所描述的。

在后续的步骤S1603中，功能构建单元确定其选择器按钮是否被按下。如果是，则功能构建单元递增其组标识符(步骤S1604)，或者，如果是长时间按下按钮，则进入停用模式(步骤S1605)。

在步骤S1603或步骤S1604之后，根据具体情况，过程进行到步骤S1606，其中功能构建单元确定其是否从另一交互式构建单元接收到广播信息。如果是，则过程行进至步骤S1607，其中功能构建单元确定所接收的信息是否具有等于功能构建单元的组标识符的组标识符、或是否具有指示该信息作为针对所有的交互式构建单元的全局信息的组标记符(或信息类型)。如果是这种情况，则过程行进至步骤S1608，其中该过程确定所接收信息的信息类型，并相应地处理该信息。例如，如果接收的信息是控制信息，则功能构建单元读取包含在信息中的值，并响应于接收的信息来执行功能。例如，如果功能单元是电机，则功能单元可以响应于所接收的值来启动或停止电机，和/或调整电机的运动的速度或方向。为此，功能构建单元可以将所接收的数值作为输入参数来执行可执行程序。在一些实施例中，功能构建单元可以响应于作为信息的一部分的被接收的附加的或替代的参数(例如包含在信息中的单元类型ID或甚至节点ID)来执行功能。可执行程序可以存储在连接至功能构建单元的标签构建单元或功能构建单元的存储器中。

如果接收的信息是标识信息，则功能构建单元可以更新功能构建单元附近范围内的已知的其他交互式构建单元的列表。附加地或可替代地，功能构建单元可以响应于所接收的标识信息，来选择多个可执行程序中的一个，以选择功能构建单元的行为。如上所述，所选择的程序可以自动地执行和/或响应所接收的控制信息来执行。

如果接收的信息是响应标识信息的请求，则功能构建单元广播包含其自身的组ID的标识信息，以及可选地另外的信息，例如功能构建单元的节点ID、单元类型、和/或诸如此类。类似地，如果接收的信息是时间同步信息，则功能构建单元可以基于所接收的时间信息来调整其内部时钟。

本文所描述的构建单元的控制电路的实施例可以借助于包括若干不同的元件的硬件来实现，和/或至少部分地借助于适当地编程的微处理器。

在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以由同一元件、部件或硬件项来实施。在彼此不同的从属权利要求中所描述的或者在不同的实施例中所描述的某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。

应当强调的是，当在本说明书中使用时，术语“包括/包含”用于指定所述特征、元件、步骤或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、元件、步骤、部件或其组合。

Claims

1.一种玩具构建系统，包括多个交互式构建单元，每一个交互式构建单元包括无线通信接口，用于与所述多个交互式构建单元中的一个或多个其他交互式构建单元进行通信，并且，每一个交互式构建单元包括用户可操作选择器，其允许用户选择预定的组标识符的集合中的一个，每一个组标识符和相应的操作模式相关联；所述多个交互式构建单元包括多个功能构建单元、和一个或多个输入构建单元，每个输入构建单元包括输入装置，其可操作为接收输入，并配置为响应于所接收的输入，将控制信号发送至所述功能构建单元的至少一个子集；每个功能构建单元包括适于执行可控功能的功能装置；其中，每个功能构建单元配置为发送标识信号至所述功能构建单元的至少一个子集，以及响应于从所述输入构建单元接收的控制信号、和/或响应于从所述多个功能构建单元中的相应的一个或多个其他功能构建单元接收的一个或多个标识信号，控制所述可控功能。

2.如权利要求1所述的玩具构建系统，其中，所述标识信号表示发送所述标识信号的功能构建单元的一个或多个操作参数。

3.如权利要求1或2所述的玩具构建系统，其中，所述标识信号包括组标识符，其指示交互式构建单元的预定的组的集合中的一个。

4.如权利要求1或2所述的玩具构建系统，其中，每个交互式构建单元包括组指示器，其配置为响应于选定的组标识符，输出表示选定的组标识符的指示；且其中，每个功能构建单元配置为响应于从输入构建单元接收的控制信号选择性地控制所述功能构建单元的功能装置，所述输入构建单元具有与所述功能构建单元的选定的组标识符相匹配的选定的组标识符。

5.如权利要求4所述的玩具构建系统，其中，表示所述选定的组标识符的指示包括可见的指示。

6.如权利要求5所述的玩具构建系统，其中，所述可见的指示包括光，其具有表示所述选定的组标识符的颜色。

7.如权利要求4所述的玩具构建系统，其中，所述交互式构建单元配置为响应于用户可操作选择器的激活而将所述选定的组标识符从当前组标识符改变为来自组标识符集合的后续组标识符。

8.如权利要求4所述的玩具构建系统，其中，所述交互式构建单元配置为：当处于停用模式时，响应于所述用户可操作选择器的激活而改变为激活模式；当处于所述激活模式时，响应于所述用户可操作选择器的激活，将所选定的组标识符从当前组标识符改变为后续组标识符；以及，当处于所述激活模式时，响应于所述用户可操作选择器的长于预定阈值的延长激活而改变为所述停用模式。

9.如权利要求1或2所述的玩具构建系统，其中，每个交互式构建单元配置为，当从停用模式改变为激活模式时：

-检测所述交互式构建单元附近的至少一个其他交互式构建单元的存在；

-响应于对所述存在的检测，检测所述检测到的其他交互式构建单元的组标识符，并自动地将所述交互式构建单元的组标识符设定为与所检测到的其他交互式构建单元的所检测到的组标识符相同。

10.一种玩具构建系统，包括多个交互式构建单元，其每一个配置为在多个操作模式中的每一个中选择性地可操作，且每个交互式构建单元包括：

-无线通信接口，其用于与所述交互式构建单元中的一个或多个其他交互式构建单元进行通信；以及

-用户可操作选择器，其允许用户选择所述多个操作模式中的一个；

其中，每个交互式构建单元配置为：当从停用模式改变为激活模式时，检测所述交互式构建单元附近的至少一个其他交互式构建单元的存在；响应于对所述存在的检测，检测所检测到的其他交互式构建单元的当前操作模式，并自动地将所述交互式构建单元的操作模式设定为与所检测到的其他交互式构建单元的所检测到的当前操作模式一致。

11.如权利要求10所述的玩具构建系统，其中，每个交互式构建单元包括组指示器，其配置为响应于选定的操作模式输出表示所选定的操作模式的指示。

12.如权利要求11所述的玩具构建系统，其中，表示所选定的操作模式的指示包括可见的指示。

13.如权利要求12所述的玩具构建系统，其中，所述可见的指示包括光，其具有表示所选定的操作模式的颜色。

14.如权利要求10至13中任一项所述的玩具构建系统，其中，每个操作模式具有与其相关联的相应的组标识符，所述组标识符表示交互式构建单元的多个组中的一个。

15.如权利要求10至13中任一项所述的玩具构建系统，其中，所述交互式构建单元配置为，响应于所述用户可操作选择器的激活，将所选定的操作模式从当前操作模式改变为后续操作模式。

16.如权利要求10至13中任一项所述的玩具构建系统，其中，所述交互式构建单元配置为，当处于停用模式时，响应于所述用户可操作选择器的激活，改变为操作模式中的一个；以及，当处于操作模式时，响应于所述用户可操作选择器的激活，将所述操作模式从当前操作模式改变为后续操作模式；以及，当处于操作模式时，响应于所述用户可操作选择器的长于预定阈值的延长激活，改变为停用模式。

17.如权利要求1或10所述的玩具构建系统，其中，所述交互式构建单元配置为检测所述交互式构建单元的附近的一个或多个其他交互式构建单元的类型和/或标识；以及，响应于检测到的类型和/或标识控制所述功能构建单元的功能装置。

18.如权利要求1或10所述的玩具构建系统，包括玩具构建单元，该玩具构建单元具有顶表面、底表面、以及安置于所述顶表面和所述底表面中的至少一者上的联接构件；其中所述玩具构建单元具有在所述顶表面和所述底表面之间限定的一致的高度；其中每个交互式构建单元包括第一表面；其中所述用户可操作选择器从所述第一表面突出，且其相对于所述第一表面的高度等于所述一致的高度。

19.如权利要求1或10所述的玩具构建系统，其中，每个交互式构建单元包括联接构件，其构造为将所述交互式构建单元彼此可释放地互连。

20.如权利要求19所述的玩具构建系统，其中，每个交互式构建单元具有顶表面、底表面、以及至少一个侧表面；其中所述联接构件安置于所述顶表面和所述底表面中的至少一者上；且其中所述用户可操作选择器布置在所述顶表面上。

21.如权利要求19所述的玩具构建系统，其中，所述联接构件布置在限定连接方向的一个或多个规则的平面栅格中；且其中，每个用户可操作选择器配置为从所述连接方向致动。

22.如权利要求1所述的玩具构建系统，包括标签构建单元，其可连接至所述功能构建单元中的一个，且配置为：当所述标签构建单元连接至所述功能构建单元时，用于所述标签构建单元和所述功能构建单元之间的数据通信；且其中所述功能构建单元配置为响应于从所述标签构建单元接收的数据而控制所述功能装置。

23.如权利要求1或10所述的玩具构建系统，包括数据处理装置，该数据处理装置包括：

无线通信接口，其配置为与所述交互式构建单元中的一个或多个通信控制信号；以及

图形用户界面，其配置为响应于所通信的控制信号而显示用户界面。

24.如权利要求1所述的玩具构建系统，其中，每个可控功能是用户可感知的功能。

25.如权利要求1所述的玩具构建系统，其中，所述输入装置包括响应于预定的传感器输入的传感器；所述输入构建单元适于响应于所预定的传感器输入而输出对应于所预定的传感器输入的控制信号。

26.如权利要求25所述的玩具构建系统，包括响应于不同的预定的传感器输入的多个输入构建单元。

27.如权利要求25或26所述的玩具构建系统，其中每个预定的传感器输入选自：机械力、推动动作、倾斜取向、拉动动作、旋转、人为操纵、触摸、物体的接近、电信号、射频信号、光信号、可见光信号、红外信号、磁信号、温度、湿度、辐射。

28.如权利要求10所述的玩具构建系统，包括多个功能构建单元，其功能装置适于执行不同的功能。

29.一种用于玩具构建系统的功能构建单元，所述玩具构建系统包括多个交互式构建单元；并且，每一个交互式构建单元包括用户可操作选择器，其允许用户选择预定的组标识符的集合中的一个，每一个组标识符和相应的操作模式相关联；所述多个交互式构建单元包括多个功能构建单元、以及一个或多个输入构建单元，每个输入构建单元包括输入装置，该输入装置可操作为接收输入，并配置为响应于所接收的输入将控制信号发送至所述功能构建单元的至少一个子集；所述功能构建单元包括：

-无线通信接口，其用于与多个交互式构建单元中的一个或多个其他交互式构建单元通信；

-适于执行可控功能的功能装置；

其中，所述功能构建单元配置为发送标识信号至所述功能构建单元的至少一个子集，以及响应于从所述输入构建单元接收的控制信号、和/或响应于从所述多个功能构建单元中的相应的一个或多个其他功能构建单元接收的一个或多个标识信号，来控制所述可控功能。

30.一种用于玩具构建系统的交互式构建单元，所述玩具构建系统包括多个交互式构建单元；其中所述交互式构建单元配置为在多个操作模式中的每一个中选择性地可操作，且包括：

-无线通信接口，其用于与所述交互式构建单元中的一个或多个其他交互式构建单元通信；以及

其中，所述交互式构建单元配置为：当从停用模式改变为激活模式时，检测所述交互式构建单元附近的至少一个其他交互式构建单元的存在；响应于对所述存在的检测，检测所检测的其他交互式构建单元的当前操作模式，并自动地将所述交互式构建单元的操作模式设定为与所检测的其他交互式构建单元的所检测的当前操作模式相同。