CN109663371A - 一种带有刷卡编程功能的集成式无线自组网电子积木套件装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有刷卡编程功能的集成式无线自组网电子积木套件装置，涉及智能电子玩具产品领域。其特征在于：该套件装置外观结构设计可以与市场上的乐高类普通积木玩具进行结构套接，共同搭配进行积木场景搭建，在游乐的同时启发儿童的科学思维，培养编程思想；该套件装置分为三大部分：主控电子积木模块、功能电子积木模块、刷卡编程电子积木模块及刷卡卡片，电子积木模块之间可以无线连接。其中主控电子积木模块实现积木装置总体组网配置及行为控制；功能电子积木模块实现不同的功能操作；刷卡编程电子积木模块可以通过刷卡指令控制功能电子积木模块运行；本发明可以更灵活的发挥用户的想象力进行各类积木场景搭建及智能控制。

Description

一种带有刷卡编程功能的集成式无线自组网电子积木套件 装置

技术领域

本发明涉及智能电子玩具领域，具体涉及一种带有刷卡编程功能的集成式无线自组网电子积木套件装置。

背景技术

积木是常见的儿童益智类玩具，通过将不同造型的积木码放成各种形状的造型来开发幼儿的智力和想象力。而近年来电子积木的兴起为儿童提供新的积木玩耍方法。但是目前现有的电子积木主要存在以下几个问题：1)大多数电子积木模块之间采用有线的方式连接；2)某些电子积木模块之间采用有线和无线混合的方式连接，其中大部分电子积木模块使用有线连接，系统中可能存在一个无线节点积木模块，但是此无线模块只是把整个系统得到的信息通过无线的方式传输到其他控制终端；3)市面上少数电子积木模块之间采用无线连接，但电子积木组网连接比较繁琐，电子积木功能可扩展性不强；4)幼儿积木玩具缺乏市场上热门的编程概念教育。

综上所述，现有电子积木产品的连接方式不利于积木玩具场景设计及扩展，且无法提供编程思维的引导。因此我们有必要设计出一款新的无线自组网电子积木套件装置，可以更灵活的发挥用户的想象力进行各类积木场景搭建及智能控制设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有刷卡编程功能的集成式无线自组网电子积木套件装置，该积木装置可采用无线方式进行数据传输及控制、携带方便，且带有刷卡编程功能，用户可以更灵活的实现各类积木场景搭建及智能控制设计。

本发明所采用的技术方案是：一种带有刷卡编程功能的无线自组网电子积木套件装置，主要由功能电子积木模块、主控电子积木模块、刷卡编程电子积木模块及刷卡卡片构成；

所述功能电子积木模块实现不同的功能操作，每个功能电子积木模块实现特定的功能，主要涉及传感器信号采集、录音播放、电机运转等操作。传感器信号采集具体涉及到声感传感器、光敏传感器、压力传感器、红外传感器、温湿度传感器、加速度传感器、气体传感器、视频传感器等；录音播放操作主要涉及声音信号的录音及播放；电机运转操作主要用来控制传动轴旋转，从而控制轮盘转动或转向；

所述主控电子积木模块通过按键操作实现积木装置总体行为控制，主控电子积木模块可与功能电子积本模块进行通讯，控制功能电子积本模块的行为；

所述刷卡编程电子积木模块可以通过RFID感应并识别出刷卡卡片的指令信息，并将指令信息转发给其他功能电子积木模块，控制这些模块进行相应操作；刷卡卡片采用射频ID卡，卡片在出厂时已经完成动作指令的烧录，每刷一次卡片，相当于对外传递一条控制指令，连续刷不同的命令卡片，就可以对外发送一系列设定的操作。刷卡卡片的数量根据指令的数量来决定。采用刷卡编程的控制方式便于控制指令的扩展；

所述的所有电子积木模块内部都有带微处理器的电路板，可实现数据采集、处理及收发等功能；所有电子积木模块内部都集成了可充电锂电池进行供电，并在外部预留有USB充电接口及LED指示灯，方便使用；所有电子积木模块内部都集成了无线信号收发模块，用于实现无线数据通信。其中无线信号收发模块可选的无线数据传输方式有RF射频、蓝牙、WIFI、Zigbee等；所有功能电子积木模块内部都有某种信号采集传感器、电机或录音模块，用于实现模块对应功能；刷卡编程电子积木模块内部带有RFID感应单元，可以识别刷卡卡片存储的指令信息；

所述的所有电子积木模块外观结构设计均可与通用卡入式玩具积木无缝套接，灵活参与积木场景搭建；

所述的主控电子积木模块与功能电子积木模块之间采用无线传输方式进行通信及组网；刷卡编程电子积木模块与功能电子积木模块之间采用无线传输方式进行通信及组网；不同的功能电子积木模块之间也采用无线传输方式进行通信及组网。

这种带有刷卡编程功能的集成式无线自组网电子积木套件装置，每个电子积木模块自身都具备了供电及无线通信功能。电子积木模块完成上电启动之后，各个电子积木模块之间就可以使用无线方式进行通信。当出现多个具有无线通信功能的电子积木模块时，这些模块会根据系统的设定创建或者加入网络，当它们组成无线网络之后，就可以相互通信。此时各个电子积木模块就不再受限于位置及连接约束，可以方便用户发挥想象力进行各种积木场景搭建并实现无线控制。主控电子积木模块可以无线控制功能电子积木模块运行，刷卡编程电子积木模块也可以通过刷卡识别的方式无线控制功能电子积木运行，两种不同的控制形式，进一步丰富了电子积木套件的可玩性，更重要的是刷卡编程控制方式可以培养孩子们的逻辑控制思维，启发孩子们的编程兴趣。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是功能电子积木模块结构示意图；

图3是主控电子积木模块结构示意图；

图4是刷卡编程电子积木模块结构示意图；

图5是功能电子积木模块与普通乐高类积木连接示意图；

图6是积木玩乐场景控制示意图；

图7是不同功能电子积木模块之间信息传输示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，一种带有刷卡编程功能的集成式无线自组网电子积木套件装置，主要由功能电子积木模块、主控电子积木模块、刷卡编程电子积木模块及刷卡卡片构成。其中主控电子积木模块可以通过按键操作控制积木装置总体行为，主控电子积木模块可与功能电子积木模块进行通讯，控制功能电子积木模块的行为。功能电子积木模块实现不同的功能操作，主要涉及传感器信号采集、录音播放、电机运转等操作。刷卡编程电子积木模块可以通过RFID感应并识别出刷卡卡片的指令信息，并将指令信息转发给其他功能电子积木模块，控制这些模块进行相应操作；刷卡卡片采用射频ID卡，卡片在出厂时已经完成动作指令的烧录，刷卡卡片的数量根据指令的数量来决定，采用刷卡编程的控制方式便于控制指令的扩展。每个功能电子积木模块设置有唯一的标识号，电子积木模块完成上电启动之后，各个电子积木模块之间就可以使用无线方式进行通信。当出现多个具有无线通信功能的功能电子积木模块时，这些模块会根据系统的设定创建或者加入网络，从而完成无线组网，实现模块之间的相互通信。本发明采用无线自组网互联的方式设置电子积木系统，可以更灵活的发挥用户的想象力进行各类积木场景搭建及智能控制。

本发明中，参见图2，不同的功能电子积木模块可实现不同的功能，常用的功能有马达电机、传感器数据采集、灯光照射、录音与播放等。后期可以通过增加或优化功能电子积本模块的形式来扩展整个系统的功能，便于硬件升级。

本发明中，参见图2、3、4，所有电子积木模块内部都集成了可充电锂电池进行供电，并在外部预留有USB充电接口及LED指示灯，方便使用；所有电子积木模块内部都集成了无线信号收发模块，用于实现无线数据通信。其中无线信号收发模块可选的无线数据传输方式有RF射频、蓝牙、WIFI、Zigbee等；后期各电子积木模块之间还可以扩展其它有线通信方式，例如UART串口通信、I²C总线、SPI总线传输等。

本发明中，参见图3，主控电子积木模块是电子积木装置的控制中心，主要通过按键对系统进行设置以及对其他电子积木模块进行控制。

本发明中，参见图4，刷卡编程电子积木模块内部设有RFID感应模块，可以近距离识别刷卡卡片内部存储的指令。

本发明中，参见图5，功能电子积木模块通过顶部和底部的卡口设计，可以无缝连接普通的乐高类积木。在积木场景搭建过程中，功能电子积木模块可以方便的嵌入到整个积木场景中去，和普通乐高类积木一样成为积木场景的组成部分。常见的积木搭建场景有积木小车、积木机器人、积木游乐场、积木模拟工具等。

本发明中，参见图6，积木场景搭建完成之后，既可以通过按键用主控电子积木模块无线控制功能电子积木模块运行，也可以用刷卡编程模块和刷卡卡片驱动功能电子积木模块运行。功能电子积木模块实现的马达传动、传感器控制等功能可以带动整个积木场景动起来，从而实现无线电子积木的设计功能。由于本发明包含了多种不同类型的功能电子积木模块，因此整个积木场景的控制组合非常丰富，能很好的开发小孩子们的科学性思维。

本发明中，参见图7，除了主控电子积木模块可以无线控制功能电子积木模块之外，不同的功能电子积木模块之间也可以进行无线数据通信或转发。这样使得整个电子积木场景搭建更加灵活，更多的创意设计场景得以实现。

本发明的工作流程为：

步骤1、用户选用所需的功能电子积木模块、主控电子积木模块、刷卡编程电子积木模块及刷卡卡片，配合通用玩具积木进行积木场景搭建；

用户首先进行积木玩具场景设计，确定该场景需要实现的功能。然后选择相应的电子积木模块和通用玩具积木模块进行积木场景搭建。如图2所示，为了便于产品功能选配，各种传感器模块、电机模块、录音模块等功能单元放置在不同的功能电子积木模块内部，用户可以根据自己的需要选配搭载不同传感器的功能电子积木模块，既降低用户的使用成本，又提升了积木搭建场景组合的丰富性。为了保证装置使用的灵活性，电子积木的供电方式采用锂电池供电，并提供外部充电接口进行电池充电；如图5所示，电子积木连接，积木场景搭建方式简单灵活。

步骤2、电子积木模块上电、系统初始化、电子积木模块组网；

积木场景搭建完成之后，用户可以对各个电子积木模块进行上电启动，各电子模块进行系统初始化，每个电子积木模块都有一个唯一的标识号，各模块按照预设好的标识号判断是否组网进行通信；

步骤3、主控电子积木模块或刷卡编程电子积木模块控制功能电子积木模块运行，不同的功能电子积木模块之间也可以实现无线通信，从而实现积木场景设计的功能。

如图3、图4、图6所示，主控电子积木模块顶部配备有控制按键，可以通过不同功能电子积木模块的标识号进行相应电子积木模块的控制，从而启动或关闭功能电子积木模块。刷卡编程电子积木模块可以通过RFID技术识别刷卡卡片的控制指令，并通过这些指令控制功能电子积木模块运行，从而实现积木场景设计功能。如图7所示，不同电子积木模块之间也实现无线数据传输及控制，便于实现积木场景设计中预设的操作效果。

本发明实现了一种带有刷卡编程功能的无线自组网电子积木套件装置，大大的方便了用户在任意场景下进行玩具积木场景搭建及智能控制。本发明性价比高，主要面向儿童用户，可以开发儿童的智力，同时尽早的普及儿童的人工智能意识，具有很强的应用价值与市场推广潜力。本发明采用积木式模块化的设计方式，并采用无线自组网连接，刷卡编程控制理念，实现真正意义上的智慧化电子积木场景应用。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种带宥刷卡编程功能的集成式无线自组网电子积木套件装置，其特征在于：所述电子积木套件装置包括功能电子积木模块、主控电子积木模块、刷卡编程电子积木模块及刷卡卡片；

所述功能电子积木模块实现不同的功能操作，每个功能电子积木模块实现特定的功能，主要涉及传感器信号采集、录音播放、电机运转等操作；传感器信号采集具体涉及到声感传感器、光敏传感器、压力传感器、红外传感器、温湿度传感器、加速度传感器、气体传感器、视频传感器等；录音播放操作主要涉及声音信号的录音及播放；电机运转操作主要用来控制传动轴旋转，从而控制轮盘转动或转向；

所述主控电子积木模块通过按键操作实现积木装置总体行为控制，主控电子积木模块可与功能电子积木模块进行通讯，控制功能电子积木模块的行为；

所述刷卡编程电子积木模块可以通过RFID感应并识别出刷卡卡片的指令信息，并将指令信息转发给其他功能电子积木模块，控制这些模块进行相应操作；刷卡卡片采用射频ID卡，卡片在出厂时已经完成动作指令的烧录，每刷一次卡片，相当于对外传递一条控制指令，连续刷不同的命令卡片，就可以对外发送一系列设定的操作；刷卡卡片的数量根据指令的数量来决定，采用刷卡编程的控制方式便于控制指令的扩展；

所述的主控电子积木模块与功能电子积木模块之间采用无线传输方式进行通信及组网；刷卡编程电子积木模块功能电子积木模块之间采用无线传输方式进行通信及组网；不同的功能电子积木模块之间也采用无线传输方式进行通信及组网。

2.根据权利要求1所述的一种带有刷卡编程功能的无线自组网电子积木套件装置，其特征在于：所述的所有电子积木模块内部都有带微处理器的电路板，可实现数据采集、处理及收发等功能；所有电子积木模块内部都使用可充电锂电池进行供电，并在外部预留有USB充电接口及LED指示灯，方便使用；所有电子积木模块内部都带有无线信号收发模块，用于实现无线数据通信；其中无线信号收发模块可选的无线数据传输方式有RF射频、蓝牙、WIFI、Zigbee等；所有功能电子积木模块内部都有某种信号采集传感器、电机或录音模块，用于实现模块对应功能；刷卡编程电子积木模块内部带有RFID感应单元，可以识别刷卡卡片存储的指令信息。

3.根据权利要求1所述的一种带有刷卡编程功能的无线自组网电子积木套件装置，其特征在于：所述的所有电子积木模块外观结构设计均可与通用卡入式玩具积木无缝套接，灵活参与积木场景搭建。