CN106999781A

CN106999781A - 交互式学习积木

Info

Publication number: CN106999781A
Application number: CN201580054807.6A
Authority: CN
Inventors: 肯尼斯·马德森; 沃森纳·米克尔·慕斯; 雷内·伦德; 弗雷德里克·S.·尼尔森; 克拉拉·贝亚特·马尔姆; 威利卢瓦克·德; 瑞贝卡·哈萨姆·卡马里萨拉; 罗德里格斯·卡埃塔诺瓦斯科·费尔南多
Original assignee: Dxtr Tactile Ventures Ltd
Current assignee: Dxtr Tactile Ventures Ltd
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2017-08-01
Also published as: EP3188812B1; KR20170068532A; WO2016055862A1; EP3188812A1; JP6513204B2; JP2017530848A; US10195538B2; JP2019111411A; US20190168128A1; US20160101370A1

Abstract

一种交互式积木，具有传感器和一个或多个通信接口，所述传感器用于收集关于触觉物体如何交互的信息，所述一个或多个通信接口用于将交互数据发送到一个或多个其他装置或平台，以便用于分析交互，向用户提供反馈，评价动手能力和灵巧度、认知能力、记忆和保持能力，基于以往的表现提供挑战，提供学习曲线等。

Description

交互式学习积木

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年10月7日提交的编号为14/877,596的美国专利申请的优先权。编号为14/877,596的美国专利申请要求于2014年10月8日提交的编号为62/061,621、名称为“触觉智能平台”的美国临时申请的权益，以引用的方式将其全部明确地并入本文。

技术领域

本发明涉及交互式物体，更具体地涉及通过主机设备被连接至学习平台的无线连接的交互式积木。

背景技术

人们与积木、积木玩具和其他物体的互动在社会与文化中基本上是无处不在的。在非常小的年龄鼓励这种互动，以帮助发展运动技能、学习空间关系和基础物理等。甚至在青年期之后，仍会鼓励触觉游戏用于娱乐、进一步发展动手能力、表达艺术和创作性技巧、发展逻辑和其他认知敏锐度等。

已经开发具有电子元件的交互式物体以尝试用于提高这些物体的吸引力。而且，已经做出一些尝试以在虚拟环境中表示物理实体。然而，还没有强有力的解决方案，用于收集关于触觉物体如何交互的信息，分析交互，向用户提供反馈以及评价动手能力和灵巧度、认知能力、记忆和保持能力，基于以往的表现提供挑战等。

发明内容

本公开的附加特征和优点将在以下描述中列出，其一部分通过该描述将是显而易见的，或者可以通过实践本文所披露的原理而得知。本公开的特征和优点可以通过在所附权利要求中特别指出的工具和组合而实现和获得。本公开的这些特征及其他特征通过以下描述和所附权利要求将更加充分明显，或可以通过实践本文所列出的原理而得知。

本发明的一些实施例包括一组交互式积木，所述交互式积木具有传感器和一个或多个通信接口，所述传感器用于收集关于触觉物体如何交互的信息，所述一个或多个通信接口用于将交互数据发送到一个或多个其他装置或平台，以便用于分析交互，向用户提供反馈，评价动手能力和灵巧度、认知能力、记忆和保持能力，基于以往的表现提供挑战等。所述交互式积木可以连接以形成交互式积木网络。

所述交互式积木可以包括一个或多个传感器、用于与相邻积木相连接的耦合机构、用于与另一个电子设备相连接的无线通信接口和用于与相邻积木通信的通信接口。所述交互式积木还可以包括处理器和用于存储唯一标识和指令的存储器，用于处理传感器数据、相邻交互式积木的相邻数据和其他状态数据。所述处理器还可以使所述无线通信接口将被处理后的数据发送到所述电子设备。在一些实施例中，所述处理器使所述无线通信接口将原始数据或部分处理后的数据发送至所述电子设备或其他交互式积木。可以基于时序、积木和所述基站之间的连接和传感器数据源的能力来决定所述处理器可以应用于传感器数据的预处理的方式和程度。

所述交互式积木还可以包括诸如现场可编程发光二极管(LED)的光源，所述积木可以接收光指令，所述发光指令使光源点亮。在一些实施例中，所述积木具有带有半透明区域的侧面，以允许所述光源的光穿过。

所述交互式积木还可以包括基站，所述基站接收交互数据和传感器数据，将数据发送至电子设备或基于网络的平台。所述基站还可以配置有无线(例如，感应式)或物理(例如，导线式)充电接口，所述积木可以包括可充电电源和电接触件，所述电接触件能够传送功率电平信息和从基站接收电能。

在本发明的一些实施例中，电子设备与一组交互式积木耦合，所述电子设备显示与该组交互式积木有关的任务，所述任务测试用户心智敏锐度、灵巧度、空间感知、创造力等。所述电子设备可以连续接收交互式积木组的状态数据，所述状态数据描述用户在尝试完成任务时，如何相对于彼此操作交互式积木的。

本发明的一些实施例包括近实时显示所述交互式积木组的动态虚拟图示，并且基于所接收的状态信息，确定所述任务的任务过程。基于所述任务过程，所述电子设备和/或所述积木可以向客户提供用于完成所述任务的提示。在检测任务完成事件后，所述电子设备可以将任务信息发送到触觉智能平台，进而接收任务得分和/或关于进行一个或多个其他任务的建议。在本发明的一些实施例中，所述任务得分可以包括与一组或对等组相对比，用户完成所述任务的情况。

附图说明

为了描述可以获得本公开的上述的和其他优点和特征的方式，将通过参考附图中示出的本发明的具体实施例对以上简单描述的原理进行更具体的描述。将理解的是，这些附图仅示出本公开的示例性实施例，因此并不被认为限制其范围，通过使用附图以附加特征和细节来描述和解释本文的原理，其中：

图1表示根据本发明的一些实施例的一组交互式物体的示例；

图2表示根据本发明的一些实施例的与便携式电子设备相通信的一组交互式物体；

图3A表示根据本发明的一些实施例的交互式积木的示例；

图3B表示根据本发明的一些实施例的交互式积木的放大图；

图4A至图4C表示根据本发明的一些实施例的关于交互式积木如何相互耦合的多个示例；

图5示出根据本发明的一些实施例的交互式物体的部分分解示图，示出了所述交互式物体内可以存在的一些元件；

图6示出根据本发明的一些实施例的交互式物体的支承体的表面的二维视图；

图7表示根据本发明的一些实施例的通过主基站相连的一组交互式积木；

图8A表示根据本发明的一些实施例的与便携式电子设备相通信的一组交互式物体；

图8B表示根据本发明的一些实施例的基于网络的触觉智能平台，其被配置以监测用户与交互式积木的交互、收集用户的任务数据、基于用于所述用户的任务数据以及来自用户群体的任务数据来合成反馈；

图9表示根据本发明的一些实施例的用于监测用户与一组交互式积木的交互、将交互数据发送给触觉智能平台和接收来自触觉智能平台的任务得分的方法；和

图10A至图10B表示系统的可能的示例性实施例。

具体实施方式

下文详细讨论了本公开的多个实施例。虽然讨论了具体的实施方式，但应理解这仅用于说明的目的。相关领域的技术人员将认识到在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以使用其他元件和配置。

本文所用术语“被配置”是指被配置和可被配置，且被认为可互换地使用，除非术语“可被配置”被明确地用于区分“被配置”。在使用该术语的上下文中，对该术语适当的理解对于普通技术人员是明显的。

所披露的技术解决了本领域中对于强有力的解决方案的需求，所述强有力的解决方案用于收集关于触觉物体如何交互的信息，分析交互，向用户提供反馈以及评价动手能力和灵巧度、认知能力、记忆和保持能力、基于以往的表现提供挑战等。

I.介绍-交互式物体和与主机设备的通信

图1表示一组交互式物体100(100_a-100_g)的示例。交互式物体100_a-100_g可以被物理性地耦合到多个其他的交互物体100_a-100_g(由图1中的链节表示)，并且相似地，也可解除耦合。

可以通过多种方式实现交互式物体100_a-100_g间的耦合，例如，机械锁定、磁吸附、粘结剂、球窝配合、管柱配合、紧固件等。在一些实施例中，由一个具有公部件的交互式物体100和互补的具有母部件的交互式物体100实现所述物理耦合；可替代地，在一个耦合中的两个交互式物体100可以具有对称的耦合特征。在一些实施例中，交互式物体100可以沿交互式物体100的多个面或特征来耦合。在一些实施例中，所述物理耦合通过重力和/或摩擦力实现或借助于重力和/或摩擦力而实现。

将多个交互式物体100耦合可以允许形成多个三维形状、图形、设计和配置。例如，图1粗略地示出一棵树。

在一些实施例中，交互式物体100是带有6个面的立方体或长方体。可替代地，交互式物体100可以是任何的n面的物体，其可以与另一个n面物体相耦合，其中n和m可以是相同的或不同的。虽然平面提供某些益处，例如，保持耦合时的自由度，交互式物体100也可以具有至少一些弯曲面。在一些实施例中，一种配置(例如，面的数目或类型)的交互式物体可以与不同配置的交互式物体相耦合。

另外，每个交互式物体100包括处理器、传感器、通信接口和内部电路，而且被配置成相互通信。例如，交互式物体100_a可以与交互式物体100_b相通信(用双箭头虚线表示)。在一些实施例中，所述通信接口是无线的(利用声音、光或其他电磁辐射等，例如，蓝牙、Wifi、NFC、RFID等)。在一些实施例中，交互式物体100共享公共总线。另外，在一些实施例中，交互式物体100还可以通过所述通信接口提供和/或接收电能，如下文将更详细地说明。

在一些实施例中，交互式物体100仅与相邻的交互式物体100通信(例如，那些相耦合的交互式物体)。可替代地，如下文更详细地说明，交互式物体100可以与附近的交互式物体100通信，无论是否相邻(例如，只要在一个网状网络中即可)。例如，交互式物体100_d可以与交互式物体100_f通信。

如下文更详细地说明，交互式物体100_a-100_g可以配备有传感器，所述传感器可以获取有关交互式物体的个体取向、相对于另一个物体的位置、是否被连接至一个或多个其他物体等数据。例如，交互式物体100_a-100_g可以包括加速度计、陀螺仪、磁力计、惯性扭矩单元等中的一个或多个。

此外，交互式物体100_a-100_g中的每一个可以配备通信电路，可以传送涉及其方位(例如，空间中的放置位置，相对于坐标系的相对位置或相对于其他交互式物体的位置)、取向、运动(例如，平动或转动)、耦合状态、附近交互式物体或现有状态的信息。例如，在一些实施例中，交互式物体100还可以与基站或其他客户端设备通信。同样地，通信电路可以接收来自于基站或客户端设备的信息，用于控制交互式物体100的一个或多个方面。例如，交互式物体100_a-100_g可以包括光源，并且客户端设备可以将控制信号发送给交互式物体100_a-100_g，用于控制光源，如下文更详细地说明。

图2表示根据本发明的一些实施例的与便携式电子设备200(例如，通过基站)相通信的一组交互式物体100_a-100_g。如下文更详细地说明，便携式电子设备200可以通过基站与交互式物体网络相通信。交互式物体网络可以具有多种拓扑结构(例如，网状、总线、点对点、星、环、树等)。例如，每个交互式物体可以独立地与基站相连，然后基站可以与便携式电子设备200相连。

在一些实施例中，便携式电子设备200仅与一个交互式物体100通信(该交互式物体100进而可以与其他交互式物体100通信，将消息转送至便携式电子设备200)。可替代地，便携式电子设备200可以与多个交互式物体100通信。在一些实施例，通信是无线的(例如声音、光或其他电磁辐射等，例如，蓝牙、Wifi、NFC、RFID)或有线的(例如物理连接等，例如通过连接至交互式物体100的线或将交互式物体置于导电表面)。

在一些实施例中，便携式电子设备200和交互式物体100间的通信可以是双向的。例如，便携式电子设备200可以将命令发送到交互式物体100，例如，用于改变嵌在交互式物体中的一个或多个灯的颜色、激活马达、播放声音等。另外，交互式物体100_a-100_g中的一个或多个可以反向与便携式电子设备200通信。例如，交互式物体可以将描述交互式物体100的状态、位置、方位、取向等的信息发送至便携式电子设备200。同样地，第一交互式物体100可以传送关于另一个交互式物体100的信息。相应地，便携式电子设备200可以获知交互式物体100_a-100_g中每一个的相对取向和位置。

便携式电子设备200还可以执行一个或多个应用201，所述应用201被配置成用于与交互式物体100_a-100_g的双向通信和交互，以及用于向用户提供关于交互式物体100_a-100_g的取向以及关于使用交互式物体100_a-100_g待进行的任务的反馈，如下文更详细地说明。

例如，如图2所示，应用201可以(例如，通过使用布尔开关或诸如RGB、HSL、sRGB、CMYK、灰度值等指令)控制(例如，开启、关闭、使闪烁等)交互式物体100_a-100_g的光源，将任务(例如，组装交互式物体100_a-100_g)呈现给用户，以及追踪用户执行任务的情况(例如，多快)。当用户操作交互式物体100_a-100_g时，交互式物体100_a-100_g将关于相对于彼此的配置的信息发送回至所述应用。一旦根据任务配置交互式物体100_a-100_g，应用201可以将任务反馈提供给用户。另外，如下文更详细地说明，应用201可以被配置为通过网络连接将任务执行细节传送给任务平台，任务平台可以处理任务执行细节，将任务执行细节与其他用户的数据相对比，将对比结果发送给应用201，将关于进一步任务的建议发送给应用201等。

应用201还可以被配置成允许用户进行“自由游戏”。“自由游戏”可以包括应用201追踪一组交互式物体100_a-100_g的方位、取向、连接状态等，并且在便携式电子设备200上呈现交互式物体100_a-100_g的虚拟模型。同样地，应用201可以提供用户可选择的控制，用于控制交互式物体的一个或多个方面，例如，交互式物体100中的光源的颜色。

多种不同的其他应用可以与交互式物体100_a-100_g结合使用，其中一些应用将在下文中被更详细地说明，其中一些应用对于受益于本公开的本领域的普通技术人员是明显的。

II.交互式物体的细节

图3A表示根据本发明的一些实施例的交互式积木300的一个示例。交互式积木300可以具有通信接口301，用于与附近的交互式积木或其他设备通信。在一些实施例中，通信接口301靠近交互式积木300的边居中设置。在一些实施例中，沿交互式积木300的每个面的每个边设置通信接口301-得到24个通信接口301/每个交互式积木300。在一些实施例中，通信接口301可以位于表面的中心或靠近角部。在一些实施例中，通信接口301是无线的，可以位于交互式积木300中的任何位置处。

如图3A所示，耦合机构302可以用于将两个交互式积木300物理连接，如上所述。在一些实施例中，耦合机构位于交互式积木300的每个角处。

图3B表示根据本发明的一些实施例的交互式积木300的放大图。如图所示，通信接口301可以包括多个接触件304_a-304_e(统称为接触件“304”)。在一些实施例中，接触件304可以暴露，使得当两个交互式积木300的面接触时，电路是完整的。在一些实施例中，接触件304是可逆的，使得接触件304可以与同样排列的接触件304或逆向排列的接触件304对准。例如，一个交互式积木300的接触件304_a-304_e可以分别与另一个交互式积木300的接触件304_a-304_e连接，或分别与另一个交互式积木300的接触件304_e-304_a连接。

在一些实施例中，交互式积木300可以具有窗口303，所述窗口303可以允许光穿过。窗口303可以是透明的、亚透明的或半透明的。在一些实施例中，窗口303可以包括交互式物体的整个面；可替代地，窗口303可以仅包括面的一部分。在一些实施例中，交互式积木300可以具有单个窗口303或多个窗口部分303(例如，交互式积木300的每个面可以具有窗口303)。在一些实施例中，交互式物体100的单个光源的光可以照射穿过多个窗口部分303。例如，单个光源可以是现场可编程发光二极管(“LED”)。可替代地，每个窗口303可以具有不同的光源。在一些实施例中，窗口303可以是附接的不具有任何覆盖件的灯(例如，附接到交互式积木300的LED)。

图4A至图4C表示根据本发明的一些实施例的关于交互式积木如何相互耦合的多个示例。例如，在图4A中，交互式积木401可以与交互式积木402连接，使得交互式积木401和交互式积木402的相对侧完全对准。在这种配置中，多个耦合机构302(例如，4个磁铁对)可以将两个交互式物体耦合，多个通信接口301(例如，4个通信接口301对)可以将两个交互式物体相互连接。可替代地，可以仅使用一个通信接口301对连接交互式积木。如图4B所示，交互式积木411可以与另一个交互式积木412偏移地连接，仅表面的一半相接触。在一些实施例中，这种配置可以仅使用两对耦合机构302和一对通信接口301。在一些实施例中，通信接口301可以是可逆的，这可以允许将交互式积木连接，如图4A和图4B所示，同时保持通信。图4C示出了两个交互式积木的另一示例性配置。例如，交互式积木421可以与交互式积木422偏移地连接，仅表面的四分之一相接触。在一些实施例中，交互式积木被配置成使得其通过耦合机构302物理地耦合，即使通信接口301不能够建立两个交互式积木间的连接。仅使用图4A至图4C中所提供的连接选择，仅两个积木间就有6²*4(图4A)+24²(图4B)+24²(图4C)＝1248种可能的连接方式。所用的积木越多，可能的连接方式将指数式增加。

图5示出了交互式物体的部分分解示图，示出了交互式物体中可以存在的一些元件。一个或多个光源502可以是各种发光源，例如LED、灯泡、电致发光线等。支承件503可以适配在交互式物体100的面内。支承件503可以由诸如泡沫或塑料的硬性材料制得。在一些实施例中，如图5所示的支承件503仅是多面支承件503的一面。例如，图5中的两个支承件部分503可以被附接，可替代地，3个或更多个部分可以结合以形成立方体。支承件503可以提供用于交互式物体100的结构，保持元件(例如通信接口301、耦合机构302、灯502等)就位。在一些实施例中，支承件503具有中空部分。

图6示出了支承件503的一个面的二维示图。支承件503可以包括通信接口(未示出)以及接触件304_a-304_e。在一些实施例中，支承件503是或包括带有迹线的印刷电路板，用于向不同的元件提供电能和连接性。如前所述，通信接口301可以是可逆的；从而，在一些实施例中，接触件可以是对称的。例如，接触件304_a可以被连接至304_e。在一些实施例中，两个接触件304可以通过编程方式互换；例如，处理器可以检测到，接触件304_b应该被配置为一个角色(例如，输出)，另一个接触件304_d应被配置为另一个角色(例如，输入)。支承件503可有利于多种通信标准，例如，TWI、I2C、SPI等，用于内部通信和与其他积木的通信。在一些实施例中，积木可以传送信息，例如，通用唯一标识符(UUID)。支承件503可以包括通孔，以与支承件内部的元件相互连接。支承件503可以具有切口601_a-601_d以容纳耦合机构302(例如，球型磁铁)。支承件503还可以具有开口602，使得灯502的光可以穿过到达窗口303。在一些实施例中，迹线608和迹线610将正电压或接地电压提供给接触件304和其他元件。在一些实施例中，交互式物体100可以通过接触件304将电能传递到另一个交互式物体。

交互式积木还配置有一个或多个微控制单元(MCU)，所述微控制单元与PCB和迹线连接且与电源耦合。MCU还被连接至一个或多个存储设备，所述存储设备存储唯一识别号。在一些实施例中，使用基站将交互式积木连接在网络中。可替代地，可以使用其他网络拓扑结构来连接交互式积木。

图7表示根据本发明的一些实施例的通过主基站750连接的一组交互式积木700。主基站750包括具有插头线缆753的电源752、处理器754和存储主程序的存储器756，用于将积木连接在网络中、寄存所获取的数据、管理电能和给积木充电等。主基站750还包括通信接口760，用于与便携式电子设备连接和/或与用于追踪积木数据和任务数据的云基平台连接(下文更详细地说明)。

交互式积木组700可以在网络中连接在一起。所述积木中每一个的唯一单元识别号允许基站获知什么服务可用，基站可以获取由内部加速度计、陀螺仪、磁力计和/或惯性扭矩单元(IMU)所获取的数据。通信接口760还可以与显示器、便携式电子设备、云基平台中的应用等通信。

基站750可以使用所获得的数据追踪积木700被如何操作的，并且基站(或所连接的便携式设备、云基平台的应用等)可以将反馈提供给用户，例如，通过生成正在构建的东西的虚拟图像，提供任务完成数据等以及显示该虚拟图像。

在一些实施例中，每个积木有效地用作网络中的一个节点，允许若干个其他积木通过它与网络连接，从而，允许附接至单个网络的积木的数目增长至作为网络基础的任何协议的极限。

此外，在本发明的一些实施例中，基站750被配置为用于积木700的物理充电、感应充电或其他无线充电。在这些实施例中，每个交互式积木嵌有电池和充电逻辑，可以通过物理连接、感应连接或其他无线连接实现分布式同时充电，保证通过基站750进行同时或连续的再充电而不需将电线从物体上拆下或将电线接入物体。基站750将电流向上发送至第一层积木。积木700中的每一个将管理自己的电池状态，如果需要电能，告警基站750。基站750通过多个通道向外发送电能，以保证多个积木同时所用的正确量的电能。在充电时，单个积木的内嵌电路将任何电能输入导向至电池充电器。当电池充满电时，所述电路将关闭对该电池的输入，从而使叠层中所连接的其他积木具有更多的充电电能。

在一些实施例中，电池寿命通过断电动作而延长，所述断电动作由加速度计/运动传感器或积木的连接处于非活动状态而引起。这引起主程序的中断，所述主程序存储在基站750的存储器中并由积木的MCU执行，从而对主系统元件断电。在断电后，积木700处于待机模式，几乎无电力消耗。当处于待机模式的加速度计或外部连接被注册活动时，激活主程序，使物体登陆回到系统中。

在一些实施例中，通过基站追踪电池寿命周期，比较所有电池的电池寿命周期。为了优化寿命周期，在停机期间时，积木可以被放电，然后再被充电，从而保持当前锂离子电池技术的最大长期容量。

III.追踪物体交互、触觉智能和云基平台

如上所述，本发明的一些实施例包括交互式物体通过主机设备将涉及其方位、取向、运动(例如，平动或转动)、耦合状态、附近的交互式物体、现在的发光状态等的信息传送至电子设备。主机设备可以是基站、电话、平板电脑、其他便携式电子设备、手提电脑、专用机、路由器、网关等。交互式物体可以通过基站或集成通信模块(例如，蓝牙)传送信息。

图8A表示根据本发明的一些实施例的与便携式电子设备800相通信的一组交互式物体850。在一些实施例中，便携式电子设备800仅与一个交互式物体(例如，850₃)直接相连接，所述交互式物体可以按某一路径与其他交互式物体850通信。可替代地，便携式电子设备800可以与多个交互式物体850相连接。在一些实施例中，便携式电子设备800与所有可用的交互式物体850连接。在一些实施例中，便携式设备800可以仅与满足一定标准的交互式物体850连接，例如，最近的一个或多个(例如，交互式物体850₃和850₇)，然后所述交互式物体850与其他交互式物体850进行中转通信。在一些实施例中，数目有限的交互式物体850具有与便携式电子设备800通信的能力(例如，具有蓝牙模块)。在一些实施例中，便携式电子设备800与交互式物体850间的通信通过基站803实现。在一些实施例中，基站803接收来自于实体(例如，交互式物体850或便携式电子设备800)的数据，并处理所述数据，仅将处理后的数据转送给另一个实体。

可以使用通信接口(例如，上述图3A中的通信接口301)实现交互式物体850间的通信。在一些实施例中，交互式物体850与每个相邻交互式物体850共享数据。例如，交互式物体850₁可以与交互式物体850₂、850₄和850₅共享数据。在一些实施例，交互式物体850使用其所接收的数据以获知势态感知(situational awareness)。例如，如果交互式物体850₅将它的取向传送给交互式物体850₆，交互式物体850₆可以确定它自己的取向，即使它缺少帮助确定其取向的模块。

交互式物体850和便携式电子设备800间所共享的数据可以包括传感器数据、相对位置数据、状态数据(例如，灯的现有状态)和从其他交互式物体850转送的数据。便携式电子设备850可以利用这种数据确定连接在网络850中的多个交互式物体850的整体形状和配置。例如，所述数据可以描述交互式物体850正形成屋子的形状，带有特定颜色的灯的交互式物体850在该屋子形状的多个位置处。在一些实施例中，多个连接的交互式物体850可以作为一个单元。

如上所述，本发明可以解决本领域中对强有力的解决方案的需求，所述强有力的解决方案用于收集关于触觉物体如何交互的信息，分析交互，向用户提供反馈以及评价动手能力和灵巧度、认知能力、创造力、记忆和保持能力等，基于以往表现提供挑战等。

例如，可以使用交互式物体进行测试用户心智敏锐度、空间感知、创造力等的任务。如图8A所示，可以通过在便携式电子设备800上的应用801来向用户呈现任务，应用801可以监控用户的表现。例如，应用801可以向用户呈现挑战并且开启计时器，所述计时器测量用户为完成该挑战已经用的时间的量。应用801可以监测交互式物体850的配置，当交互式物体处于适当的配置而完成挑战时，应用801可以确定挑战完成并且可以停止计时器。

交互式物体850的传感器数据可以描述用户在完成任务中的尝试。在整个尝试中所收集的任务数据可以提供关于用户完成任务(或部分完成任务)的效率如何的说明。所述任务数据可以包括在整个测试期间，如何操作、连接、断开连接、重新连接交互式物体等等的历史。另外，所述测试数据可以包括关于提示被提供给用户的程度的信息-通过应用801或通过交互式物体850本身(例如，通过LED)。

在本发明的一些实施例中，应用801被配置成提供多种任务，用于观察、测试、分析心智敏锐度、触觉和动手能力、记忆能力等。示例性任务(例如，测试或挑战)包括拼图、记忆力测试、保持能力测试、敲击测试、精细运动测试、灵巧度测试、逻辑思考测试、批判性思维测试和其他认知评价测试。在一些实施例中，任务与标准化的和经认可的测试相似。

在一些实施例中，任务可以包括使用户创建结构，例如，用交互式物体表示人。一些任务可以包括用一种或多种颜色点亮交互式物体的每个面，并且某一提示(例如，某一颜色的面闪烁)可以指示用户应将该面与另一交互式物体的相似颜色的面相连。一些任务可以包括注意按顺序点亮的面，并且通过以正确的顺序敲击这些面来再现该顺序。一些任务可以包括基于应用中所显示的图像来使用交互式物体850建立结构。在一些实施例中，该结构可以要求特定的交互式物体以所指定的取向被置于具体位置处，如面上所示的颜色所指示。

一些任务可以使用该应用的交互式特征与交互式物体相结合来促使用户同时完成两个任务(一个使用交互式物体，另一个使用电子设备)，从而使用户将注意力分散在两个任务中。例如，可以要求用户根据用户应用使用交互式物体建立结构，同时记住电子设备的扬声器所说的句子。一些任务可以包括根据记忆重建结构，而不需交互应用。例如，可以要求用户在某一天使用交互式物体讲述一个故事，在第二天重复这个故事并同时建立相同的结构。一些任务可以包括使用户使用交互式物体设计一个结构；而另一个人(例如，父母或观察者)尝试猜这种结构表示什么(例如，椅子)。

在一些实施例中，用户应用提供类似游戏的环境，在其中将多种挑战、游戏和任务呈现给用户。这些挑战、游戏和任务可以娱乐、训练和监测用户。

在本发明的一些实施例中，可以单独总结个体任务数据，并且可以将多个任务数据总结汇总以形成用于描述用户“触觉智商”的得分。“触觉智商”可以是包括速度、灵巧度、短期记忆力、长期记忆力、工作记忆力、批判性思考、创造力、空间感知、适应性、问题解决能力、专注度等指标的度量。

此外，在管理任务的应用收集交互式物体的数据后，所述应用可以将原始数据或合成数据发送到另一个平台，用于分析。所述平台可以处理任务数据，将用户与用户的对等者或其他成员相比较。用户对等组可以包括相同年龄、相同性别、相同地点等的用户。

图8B表示基于网络的触觉智能平台802，其被设置成监测用户与交互式积木860的互动，收集用户任务数据，和基于用于用户的任务数据和来自一个用户群体的任务数据来合成反馈。

通过便携式电子设备814运行应用816，可以向用户提供有关一组交互式积木860₁、860₂、···860_n有关的任务。交互式积木860可以将有关其取向、位置、耦合状态等数据发送至应用816-直接通过通信链路或通过基站。应用816可以处理和打包任务数据，并通过互联网899将其发送至平台802，用于分析。

平台802可以包括处理器806、存储器808和通信接口810。平台802可以通过通信接口810接收便携式电子设备814的任务数据、处理数据、将处理后的数据与存储在存储器808中的其他用户的数据相对比以及计算得到诸如通过/失败、得分、触觉智商等的结果。然后，平台802可以将结果发送回便携式电子设备814，用于在应用816中显示。

任务结果可以提供用户表现的概览，并且可以提供用于提高用户表现的建议。例如，任务结果可以提供建议，所述建议基于常识和基于由使用类似的交互式物体的其他用户所提供的数据。平台802还可以建议应由用户执行的任务，以最有效地提升其触觉智商。在一些实施例中，平台802可以测试某些任务提高用户潜能的能力。

在一些实施例中，平台802首先以游戏和挑战的形式模拟已有的标准化和经认可的测试，随着平台数据增多以及数据密度增多时，将出现新测试，所述新测试以更自然的娱乐性设置在用户所在的任何环境中更好地并且更准确地测量长期指标。

平台802允许所生成的越来越多的数据被流式传送到并储存在云端或远程计算设备，用于数据分析。该计算的结果被回送提供给后端应用中的用户，在后端应用中，基于测量值的客观输入可以确定进一步游戏和挑战。最后，将向用户提供的接下来的游戏，是n！个游戏(由该用户具体玩过的游戏)的结果，并且带有经分析的与最接近的对等者的相比较并且得到优化的结果，以便得到最佳的学习效果。

此外，当一组用户共享公共历史和游戏、活动和结果时，我们可以将这些结合成一个组。由于这些用户很大可能会共享学习类型，所述系统可以通过对整个组进行A/B测试自动优化和进行实验以得到提供给用户的最佳下个游戏。这种自我提升适应性学习和认知评估反馈环的目的是为了缩小整个组的分数的范围。用户可以在任一时刻点与新组相关联，随着用户的类型和历史改变，新趋势将出现，由此，所述系统应时刻尝试将用户和他最近的对等者相匹配。从而，所述组变成了一个能够适应变化的心质本质而具有波动的样本数量的不断变化的实体。

图9表示根据本发明的一些实施例的方法900，方法900包括监测用户与一组交互式积木的互动，将互动数据发送到触觉智能平台和从触觉智能平台接收任务得分。

方法900包括将电子设备与一组交互式积木连接905。在一些实施例中，将电子设备与一组交互式积木连接905可以包括将所述电子设备与被连接至积木的基站连接。在一些实施例中，所述电子设备与一组交互式积木的子集连接，所述子集中的积木将所述电子设备与所述交互式积木组的其余部分相连接。

接下来，方法900包括所述电子设备显示与操作交互式物体组相关的任务910。如上所述，可以使用多种任务来测试用户的心智敏锐度、灵巧度、空间感知、创造力等。在接收用户的任务选择912后，方法900包括连续接收来自交互式积木组的状态信息915。所述状态信息描述所述多个积木的取向、所述多个积木中每一个的转动和移动，所述多个积木相对于其他积木的位置、所述多个积木中每一个的耦合状态、所述多个积木的发光状态等。

方法900还包括基于所接收的状态信息，实质上实时显示交互式积木组的动态虚拟图示920。此外，方法900包括基于所接收的状态信息，确定任务的任务过程925。例如，如果所述任务包括在一定时间内建立一种结构，确定任务过程可以包括确定在给定的时间内正确完成了多少比例的所述结构。

在一些实施例中，方法900可以包括基于所述任务过程，确定是否向用户提供完成任务的提示930。例如，提供提示可以包括将发光信号发送到所述交互式积木中的一个或多个，所述发光信号使得所述交互式积木被点亮。在另一个实施例中，提供提示可以包括在所述电子设备的显示器上显示文字或图像提示。

接下来，方法900包括检测任务完成事件935。例如，任务完成事件可以包括任务的实际完成。另一方面，任务完成事件可以包括所述任务根据一个或多个要求由于未被完成的任务的本质而结束，例如，所述要求是在一定的时间内，达到所要求的精确性，比之前的测试效率更高等。

接下来，方法900包括将任务信息发送到触觉智能平台940，从所述触觉智能平台接收任务得分和关于进行另外一个或多个任务的建议945。最后，方法900可以包括在所述电子设备上显示任务得分950和/或通过所述电子设备给出关于另外的任务的建议955。

图10A和图10B描述可能的系统的示例性实施例。当实施本发明时，较适当的实施例对于本领域的技术人员是明显的。本领域的普通技术人员还将容易理解其他系统实施例是可以的。

图10A表示一种常规系统总线计算系统结构1000，其中所述系统的元件使用总线1005相互电通讯。示例性系统1000包括处理单元(CPU或处理器)1010和系统总线1005，系统总线1005将多个系统元件耦合至处理器1010，所述多个系统元件包括诸如只读存储器(ROM)1020和随机存取存储器(RAM)1025的系统存储器1015。系统1000可以包括高速缓存存储器，所述高速缓存存储器与处理器1010直接相连、或相邻、或作为处理器1010的一部分。系统1000可以从存储器1015和/或存储设备1030复制数据至高速缓存1012，使得处理器1010可以快速访问。这样，高速缓存可以提供性能提升，避免处理器1010等待数据的延迟。这些模块和其他模块可以控制处理器1010或被配置成控制处理器1010来执行多种动作。其他系统存储器1015也可以使用。存储器1015可以包括多种不同类型的具有不同性能特点的存储器。处理器1010可以包括任何通用处理器和硬件模块或软件模块，例如，模块1 1032、模块2 1034、模块3 1036，所述模块被存储在存储器1030中，被配置成控制处理器1010，并且处理器1010还包括专用处理器，在所述专用处理器中，软件指令被并入实际处理器设计中。处理器1010本质上可以是完全自包容计算系统，其包括多个内核或处理器、总线、存储控制器、高速缓存等。多内核处理器可以是对称的或非对称的。

为实现用户与计算设备1000的交互，输入装置1045可以代表任意数目的输入机构，例如，用于语音的麦克风、用于手势或图形输入的触摸屏、键盘、鼠标、动作输入等。输出装置1035还可以是本领域技术人员所熟知的多种输入机构中的一个或多个。在一些情况中，多模态系统可以使得用户能够提供多种类型的输入来与计算设备1000通信。通信接口1040通常可以支配和管理用户输入和系统输出。对于在任何特定硬件布置上操作没有限制，因此，随着所述硬件配置的研发，此处的基本特征可以被容易地替代以得到改进的硬件或固件配置。

存储设备1030是非暂时性存储器，可以是硬盘或其他类型的可以存储可被计算机访问的数据的计算机可读介质，例如，磁带、闪存卡、固态存储设备、数字通用磁盘、盒式磁带、随机存取存储器(RAM)1025、只读存储器(ROM)1020及其组合。

存储设备1030可以包括用于控制处理器1010的软件模块1032、1034、1036。可以考虑其他硬件或软件模块。存储设备1030可以与系统总线1005相连接。在一方面，执行特定功能的硬件模块可以包括与必需的硬件组件(例如，处理器1010、总线1005、显示器1035等)相连的、存储在计算机可读介质中用于执行所述功能的软件组件。

图10B表示具有芯片组结构的计算机系统1050，其可以用于执行所需方法以及生成并显示图形用户界面(GUI)。计算机系统1050是可以用于执行所披露的技术的计算机硬件、软件和固件的一个示例。系统1050可以包括处理器1055，代表任意数目的在物理上和/或逻辑上不同的能够执行软件的资源、固件和硬件，被配置用于执行所指定的计算。处理器1055可以与芯片组1060通信，芯片组1060可以控制处理器1055的输入和输出。在该示例中，芯片组1060将信息输出至诸如显示器的输出1065，并且可以从存储设备1070读取信息和向存储设备1070写入信息，例如，存储设备1070可以包括磁性介质和固态介质。芯片组1060还可以从RAM1075读取数据，并向其写入数据。可以提供用于与多个用户接口元件1085相对接的桥接器1080来与芯片组1060相对接。用户接口元件1085可以包括键盘、麦克风、触摸检测和处理电路、诸如鼠标的指向装置等。通常，对系统1050的输入可以来自于由机器或/人生成的多种资源中的任何一个。

芯片组1060还可以与一个或多个通信接口1090相对接，一个或多个通信接口1090可以具有不同的物理接口。该通信接口可以包括用于有线局域网和无线局域网、宽带无线网以及个人区域网络的接口。本文所披露的用于产生、显示和使用GUI的方法的一些应用可以包括通过物理接口接收有序数集，或者可以是通过处理器1055分析存储在存储器1070或1075中的数据而由机器本身生成的应用。此外，所述机器可以通过用户接口元件1085接收用户的输入，通过使用处理器1055解释这些输入来执行适当的功能，例如，浏览功能。

可以理解的是，示例性系统1000和1050可以包括多个处理器1010或可以是计算设备组或集群中的一部分，所述计算设备组或集群一起连接成网络，以提供更大的处理能力。

为解释清楚，在一些情况中，本发明可以被呈现为包括单独的功能块，所述单独的功能块可以包括装置、装置部件、以软件实现的方法中的步骤或程序，或者硬件和软件的结合。

在一些实施例中，计算机可读存储设备、介质和存储器可以包括线缆或含有诸如比特流的无线信号。然而，当被提及时，非暂时性计算机可读存储介质明确地排除诸如能量、载波信号、电磁波和信号本身等的介质。

根据上述示例的方法可以使用存储的或者可以从计算机可读介质中得到的计算机可执行指令来实施。例如，该指令可以包括使得或者配置通用计算机、专用计算机或者专用处理设备来执行某一功能或一组功能的指令和数据。所用的计算机资源的一部分可以通过网络访问。例如，所述计算机可执行指令可以是二进制或中间格式指令，例如，汇编语言、固件或源代码。在根据所述示例的方法中，可以用于存储指令、所用信息和/或所创建的信息的计算机可读介质的示例包括磁盘或光盘、闪存储器、设置有非暂时性存储器的USB、联网存储设备等。

实施根据这些公开的方法的装置可以包括硬件、固件和/或软件，而且可以采用多种规格中的任一种。这些规格的典型示例包括手提电脑、智能手机、小规格个人电脑、个人数字助理等。本文所述的功能还可以由外围设备或外插卡实现。又例如，还可以在电路板上在不同芯片间或在单个设备中执行的不同进程间实现该功能。

所述指令、传输所述指令的介质、实施所述指令的计算资源和其他用于支持所述计算资源的其他结构是用于提供这些公开所述的功能的手段。

虽然使用多个示例和其他信息来解释所附权利要求范围内的方面，不应暗示将权利要求限制为这些示例中的具体特征或配置，因为本领域普通技术人员应能够使用这些示例来导出多种实施方式。此外，虽然已经使用特定于结构特征和/或方法步骤的示例的语言描述了某些主题，将理解的是，所附权利要求所限定的主题不必限于所述的这些特征或动作。例如，该功能可以被不同地分配在除本文所指明的那些元件外的元件中，或者在除本文所指明的那些元件外的元件执行。相反，所述特征和步骤被公开作为在所附权利要求范围内的系统的元件和方法的示例。

Claims

1.一种交互式积木，包括：

传感器，其被配置成确定第一交互式积木的取向；

连接器，其被配置成将所述第一交互式积木与相邻交互式积木耦合；

无线通信接口；

相邻积木通信接口；和

存储非暂时性计算机可读指令的计算机可读介质，当被执行时，其能够使所述第一交互式积木：

使用第一通信接口来接收所述相邻交互式积木的相邻数据；

至少基于所述相邻数据和所述第一交互式积木的取向，确定所述第一交互式积木和所述相邻交互式积木的状态数据；

通过所述无线通信接口，将所述状态数据发送到电子设备。

2.根据权利要求1所述的交互式积木，还包括：

光源，其被配置成响应于通过所述无线通信接口所接收的发光指令而开启。

3.根据权利要求2所述的交互式积木，其中所述光源是多色光源，所述发光指令限定所述光源的预设波长。

4.根据权利要求2所述的交互式积木，其中所述积木具有实质上为正方形的带有表面的形状，所述表面中的至少一些是半透明的，所述光源的光能够穿透这些表面。

5.根据权利要求2所述的交互式积木，其中所述计算机可读指令还能够使所述积木块：

使用所述相邻积木通信接口发送，响应于所接收的发光指令，所述发光指令指示所述相邻交互式积木应点亮所述相邻积木中的光源。

6.根据权利要求1所述的交互式积木，其中所述电子设备包括基站，用于处理相关位置数据和用于给所述交互式积木和所述相邻交互式积木充电，并且其中所述交互式积木的电接触件可以传送功率电平信息，从所述基站接收电能。

7.根据权利要求1所述的交互式积木，其中所述计算机可读指令还能够使所述交互式积木：

与多个交互式积木相连接以形成交互式积木的网状网络；和

确定所述交互式积木的网状网络中的任何其他交互式积木是否提供了与所述电子设备更有效的连接。

8.存储有指令的非暂时性计算机可读介质，当所述计算机可读介质由计算设备的一个或多个计算机处理器执行时，使所述计算设备：

显示与交互式积木组相关的任务，所述交互式积木组被无线连接至电子设备；

接收所述交互式积木组的状态数据，其中所述状态数据描述用户在尝试完成所述任务时，如何相对于彼此操作所述交互式积木；

基于所述状态数据，确定所述任务的任务过程；

将所述任务过程发送给基于网络的平台，所述基于网络的平台得出分布式用户库的任务得分；和

接收来自所述基于网络的平台的任务得分，所述任务得分描述，与提供有相同任务的所述用户库的其他成员相比，所述用户执行任务的情况。

9.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述交互式积木包括：

传感器，被配置成确定所述交互式积木的取向；

连接器，被配置成将所述交互式积木与相邻交互式积木耦合；

无线通信接口；

相邻交互式积木通信接口；和

存储非暂时性计算机可读指令的存储设备，当所述非暂时性计算机可读指令被执行时，能够使所述交互式积木：

通过使用第一通信接口，接收所述相邻交互式积木的相邻数据；

将所述状态数据通过所述无线通信接口发送到所述计算设备。

10.根据权利要求9所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述交互式积木还包括多色光源，所述多色光源被配置成响应于通过所述无线通信接口所接收的发光指令而开启，其中所述发光指令限定所述光源的预设波长，其中所述交互式积木具有实质上为正方形的带有表面的形状，所述表面中的至少一些是半透明的，所述光源的光能够穿透这些表面，并且其中所述发光指令还能够指示所述交互式积木将所述发光指令传送给相邻的交互式积木，用于点亮所述相邻积木中的光源。

11.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述指令还使所述计算设备：

当用户尝试完成所述任务时，连续接收所述交互式积木组的状态数据；和

在所述计算设备的屏幕上显示所述交互式积木组的动态虚拟图示。

12.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述指令还使所述计算设备：

确定所述任务过程低于预设进程阈值；和

提供所述任务的提示。

13.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述指令还使所述计算设备通过所述计算设备中的一个或多个和所述交互式积木组中的一个交互式积木的光源提供所述任务的提示。

14.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述指令还使所述计算设备：

接收所述任务得分以及执行至少一个另外任务的建议，所述建议基于所述任务得分。