CN109675296B - 一种结合电磁铁与气泵的益智玩具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及结合电磁铁与气泵的益智玩具，包括滚球，具有磁性；主管道包括上下布设的发球段和运行段；发球段为拱形结构，具有入口和出口，发球段设有开关板，开关板用于打开或闭合发球段出口；运行段入口与发球段出口连通，运行段入口位于运行段出口上方预设高度；回球机构，利用气泵复位滚球；重回管道包括依次连接的入口段、传送段和出口段，入口段位于主管道的下方且与运行段连通形成进球口，出口段位于主管道的上方且与运行段连通；一活动板转动配合于进球口以打开或关闭进球口；传送段与出口段之间过渡位置设有电磁铁，电磁铁通电以将滚球吸至电磁铁，电磁铁断电后滚球从出口段下落重回主管道。本发明锻炼用户的手眼协调能力以及反应力。

Description

一种结合电磁铁与气泵的益智玩具

技术领域

本发明属于管道玩具技术领域，具体涉及一种结合电磁铁与气泵的益智玩具。

背景技术

现有的轨道滚球游戏均是单一轨道，当滚球滚到下方后，由人工摆回顶部或由电动升降机送上去。但这类设备缺乏多人竞技理念，基于此，现有技术中已开发了竞技类的轨道游戏设备，例如：公开号为CN205460898U的专利文献公开了一种具有竞技性的木质滚球台，包括底座和计数器，底座的顶部中央安装有计数器，计数器的正面中部均设有计数板，计数器的正面左、右两侧还均设有计数开关，计数器左侧的计数开关控制计数器左侧的计数板，计数器右侧的计数开关控制计数器右侧的计数板，计数器的顶部设有配套放置滚珠的凹槽，计数器的顶部均匀摆放有滚珠，底座的左、右两侧分别设有左柱和右柱，左柱与右柱的表面均穿接有串珠，串珠的形状颜色各异，左柱与右柱的顶部至底部分别架设有第一斜道、第二斜道、第二斜道和第二斜道，第一斜道、第二斜道、第二斜道和第二斜道的内侧分别穿接有立杆，第一斜道、第二斜道、第二斜道和第二斜道的内腔中部均设有用于滚珠活动的轨道槽，第一斜道和第二斜道的轨道槽的左侧落球口直径大于右侧口，第二斜道和第二斜道的轨道槽的右侧落球口直径大于左侧口。

上述竞技性的木质滚球台虽然具备竞技的理念，但是，其对用户的手眼配合要求不高，导致对用户的吸引力不足。因此，需要开发具有不同的特征和独特的轨道构型，提高用户手眼配合的要求，由此增加用户的乐趣和游戏经历。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种结合电磁铁与气泵的益智玩具。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种结合电磁铁与气泵的益智玩具，包括：

滚球，具有磁性；

主管道，包括上下布设的发球段和运行段；发球段为拱形结构，其两端分别为入口和出口，发球段上设有开关板，开关板用于打开或闭合发球段的出口；运行段的入口与发球段的出口连通，且运行段的入口位于运行段的出口上方的预设高度位置；

回球机构，利用气泵将主管道的运行段的出口滚出的滚球复位至主管道的发球段内并处于开关板之上；

重回管道，包括依次连接的入口段、传送段和出口段，入口段位于主管道的下方且与主管道的运行段连通形成进球口，出口段位于主管道的上方且与主管道的运行段连通；一活动板转动配合于进球口以打开或关闭进球口；传送段与出口段之间的过渡位置设有电磁铁，电磁铁通电以将滚球吸至电磁铁上，电磁铁断电后滚球基于重力作用从出口段下落以重回主管道。

作为优选方案，所述重回管道有多条，且沿主管道的运行段的延伸方向依次布设。

作为优选方案，所述回球机构包括回球筒和气泵，所述气泵设于回球筒内，回球筒的开口与主管道的发球段的入口连通，且气泵的排气口朝向回球筒的开口；回球筒与主管道的运行段的出口连通。

作为优选方案，所述结合电磁铁与气泵的益智玩具还包括主控MCU以及与主控MCU连接的电源键、复位键和启动键，所述电源键用于控制主控MCU的通断电，所述复位键用于控制滚球的复位，所述启动键用于控制游戏的启动。

作为优选方案，所述气泵上设有第一压力传感器，用于检测到滚球落入回球筒内时产生第一压力信号；气泵、压力传感器均与主控MCU连接，主控MCU根据第一压力信号控制气泵排气以将滚球复位至主管道的发球段内并处于开关板之上。

作为优选方案，所述重回管道的入口段设有第一传感器，第一传感器与主控MCU连接，第一传感器用于在感应到滚球落入重回管道的入口段时产生第一触发信号，主控MCU根据第一触发信号控制电磁铁通电；所述电磁铁上设有第二压力传感器，第二压力传感器与主控MCU连接，第二压力传感器用于在感应到滚球吸至电磁铁上时产生第二压力信号，主控MCU根据第二压力信号控制电磁铁断电。

作为优选方案，所述结合电磁铁与气泵的益智玩具还包括：

显示屏，与主控MCU通信连接，用于显示滚球进入重回管道内的次数；当第一传感器产生第一触发信号，主控MCU还根据第一触发信号控制显示屏上显示滚球进入重回管道内的次数加一；

活动板驱动件，与活动板一一对应，用于驱动活动板转动配合于进球口；

子控MCU，与活动板驱动件一一对应，且与主控MCU通信连接；

遥控器，与子控MCU一一对应通信连接，以通过遥控器控制活动板驱动件驱动活动板打开进球口。

作为优选方案，所述结合电磁铁与气泵的益智玩具还包括设置单元，设置单元与主控MCU通信连接，用于设置活动板处于打开状态的维持时间以及游戏的循环次数；所述主管道的发球段内且处于开关板的上方设有第二传感器，第二传感器用于检测到滚球时产生第二触发信号并发送至主控MCU；开关板由开关板驱动件驱动以打开或闭合发球段的出口，开关板驱动件与主控MCU通信连接；主控MCU根据游戏的循环次数以及第二触发信号控制开关板的打开或关闭。

作为优选方案，所述滚球具有颜色，所述第一传感器、第二传感器均为颜色传感器。

作为优选方案，所述主管道和重回管道均为透明材质，所述主管道的运行段为螺旋型结构。。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

本发明的结合电磁铁与气泵的益智玩具，采用主管道和重回管道的组合，具有独创的管道构型；在进行游戏时，用户必须有个预判，根据滚球当前所处的位置以及预估的球速，结合活动板的控制，才能实现滚球落入重回管道内，也就是需要用户手、眼的协调与配合，对用户的手眼配合要求较高，对用户的吸引力足够大。

附图说明

图1是本发明实施例一的结合电磁铁与气泵的益智玩具的结构示意图；

图2是本发明实施例一的结合电磁铁与气泵的益智玩具的回球机构的结构示意图；

图3是本发明实施例一的结合电磁铁与气泵的益智玩具的重回管道的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

实施例一：

如图1-3所示，本实施例的结合电磁铁与气泵的益智玩具，包括壳体0、主控MCU、滚球1、主管道2、回球机构3、三条重回管道、三个RF遥控器以及与主控MCU连接的显示屏5、电源键6、复位键7、启动键8、三个子控MCU，其中，主控MCU、回球机构3均设于壳体0内，显示屏5、电源键6、复位键7、启动键8均设置在壳体0的外表面，以便用户按压电源键6、复位键7及启动键8，从而执行相应的功能；具体地，电源键6用于控制主控MCU的通断电，复位键7用于控制滚球1的复位，启动键8用于控制游戏的启动，显示屏5用于显示滚球分别进入三条重回管道内的次数；

其中，滚球1具有磁性，采用良导磁材料制成，易被电磁铁吸引；而且，其表面以红色油漆覆盖，为红色小球，便于后续对滚球1的颜色进行识别；另外，滚球的颜色不限于红色，还可以为其它颜色。

如图2所示，主管道2，包括上下布设的发球段21和运行段22；发球段21为拱形结构，其两端分别为入口和出口，运行段的入口与发球段的出口连通，发球段21上设有开关板20，开关板20用于打开或闭合发球段21的出口，从而使滚球1落入主管道的运行段22或限位在开关板20之上。运行段的入口位于运行段的出口上方的预设高度位置处，以使滚球1能基于重力作用从运行段的入口滚动至运行段的出口。主管道的运行段22为螺旋型结构，使得滚球1的运行轨迹为螺旋型，造型新颖。其中，主管道的发球段21内且处于开关板20的上方设有第二传感器，第二传感器为颜色传感器，第二传感器用于检测到滚球1的颜色时产生第二触发信号并发送至主控MCU；开关板20由开关板驱动件驱动以打开或闭合发球段的出口，开关板驱动件与主控MCU通信连接；主控MCU根据第二触发信号控制开关板驱动件驱动开关板的打开或关闭。

另外，主管道2采用透明材质，便于用户看出滚球1在主管道2中的位置以及预估滚球1在主管道2内的运行速度，即球速。

回球机构3，用于将主管道的运行段的出口滚出的滚球1复位至主管道的发球段21内并处于开关板20之上，从而实现滚球的复位；具体地，如图2所示，回球机构3包括回球筒31和气泵32，气泵32安装在回球筒31内，回球筒31的开口与主管道的发球段的入口连通，且气泵32的顶部排气口朝向回球筒31的开口；回球筒31与主管道的运行段的出口连通。另外，气泵32的上方设有第一压力传感器a，第一压力传感器a用于检测到滚球1落入回球筒31内时产生第一压力信号；气泵31、第一压力传感器a均与主控MCU连接，主控MCU根据第一压力信号控制气泵31排气以将滚球1复位至主管道的发球段21内并处于开关板20之上，从而实现滚球1的复位。另外，滚球1的复位还可以通过按下复位键7以启动气泵31排气。当第二传感器产生第二触发信号时，主控MCU控制气泵31停止运行。

三个重回管道，分别为一号重回管道4-1、二号重回管道4-2和三号重回管道4-3，沿主管道的运行段22的延伸方向依次布设；其中，三个重回管道的结构和原理均相同，在此仅以一号重回管道4-1的结构和原理进行详细说明。具体地，如图3所示，一号重回管道4-1为N型结构且为透明材质，包括依次连接的入口段40、传送段41和出口段42，入口段40位于主管道2的下方且与主管道的运行段22连通形成进球口24，出口段42位于主管道2的上方且与主管道的运行段22连通以形成出球口，出球口处于进球口24的下游；主管道上邻近进球口的位置处转动连接有活动板9，活动板驱动件91驱动活动板9转动配合于进球口以打开或关闭进球口24；传送段41与出口段42之间的过渡位置设有电磁铁10，电磁铁10与主控MCU电连接，电磁铁通电，电磁铁能将滚球1吸引至电磁铁10上，电磁铁10断电后滚球1基于重力作用从出口段42下落以重回主管道2。

如图3所示，一号重回管道的入口段40内安装有第一传感器11，第一传感器11为颜色传感器，第一传感器11与主控MCU连接，第一传感器11用于在感应到滚球1落入重回管道的入口段40时产生第一触发信号，主控MCU根据第一触发信号控制电磁铁10通电，电磁铁10与落入一号重回管道的滚球1相互之间具有吸力，使得滚球1吸引至电磁铁10上。另外，电磁铁10上设有第二压力传感器b，第二压力传感器b与主控MCU连接，第二压力传感器b用于在感应到滚球吸至电磁铁上时产生第二压力信号，主控MCU根据第二压力信号控制电磁铁10断电，此时，电磁铁10对滚球1的吸力消失，滚球1基于重力作用从出口段42下落以重回主管道2。另外，当第一传感器10产生一次第一触发信号，主控MCU则根据第一触发信号控制显示屏上显示滚球进入第一传感器所属重回管道内的次数加一；当进行多次游戏时，可以依次累计滚球进入相应重回管道内的次数，以便用户反馈自身的操控能力。

二号重回管道4-2和三号重回管道4-3的结构参照一号重回管道4-1的结构，在此不详细述。

本实施例的三个子控MCU分别控制三条重回管道上的进球口对应的活动板的活动板驱动件91的驱动，三个子控MCU与主控MCU通过UART串口连接进行通信；三个子控MCU具有RF接收模块，分别与三个RF遥控器通过RF信号无线连接，即每个用户通过RF遥控器操控对应的活动板驱动件的驱动，实现进球口的打开，以便控制滚球进入重回管道内，可以实现三个用户同时玩游戏，能够进行竞技，对用户的吸引力较大。为了增设游戏的难度和趣味性，本实施例的结合电磁铁与气泵的益智玩具还包括设置单元，设置单元与主控MCU通信连接，用于设置进球口24处于打开状态的维持时间，进球口24保持打开状态的维持时间可以自由设置，不同的维持时间对应不同难度，则用户必须有个预判，根据滚球当前所处位置，以及预估的球速，结合进球口打开的维持时间情况，在滚球到来之前就应该控制进球口打开，也就是需要用户手、眼的协调与配合。因此，要成功使滚球落入重回管道，并不容易。显示屏5用于分别显示每条重回管道的进球数，以便用户了解自己的得分情况。

本实施例的结合电磁铁与气泵的益智玩具的运行流程如下：

按下电源键启动，初始状态下，滚球置于主管道的发球段的开关板之上；

按下启动键，第二传感器检测到滚球处于开关板之上以产生第二触发信号，主控MCU根据第二触发信号控制开关板驱动件驱动开关板打开主管道的发球段的出口，此时，滚球基于重力作用滚入主管道的运行段；当滚球即将来到一号重回管道对应的活动板时，活动板可由用户一通过RF遥控器操控，控制活动板打开，用户需要根据滚球当前所处的位置以及预估的球速，结合进球口打开的维持时间情况，在滚球到来之前就应该控制活动板打开，以便成功地使滚球落入一号重回管道内；

假设用户一判断准确、反应快速、操控及时，成功使滚球落入一号重回管道内，其入口段内的第一传感器检测到滚球落入，则用户一的得分(即进球数)加一并在显示屏中显示得分情况；而且，当第一传感器检测到滚球落入，主控MCU控制电磁铁通电，电磁铁对滚球具有吸力，将滚球隔空吸起至电磁铁上，此时，电磁铁上的第二压力传感器产生第二压力信号，主控MCU根据第二压力信号控制电磁铁断电，电磁铁对滚球的吸力消失，滚球基于重力作用从出口段下落以重回主管道；

滚球返回主管道后，继续沿主管道向下运动，依次经过二号重回管道和三号重回管道，对应于二号重回管道和三号重回管道的具体运行流程与一号重回管道的运行流程相同，以供用户二和用户三操控。

在用户二和用户三均操控完毕后，滚球从主管道的运行段的出口滚出至回球筒内；当第一压力传感器检测到滚球落入回球筒内时产生第一压力信号，主控MCU根据第一压力信号控制气泵排气以将滚球复位至主管道的发球段内并处于开关板之上，以待下一循环游戏。

当滚球复位至开关板之上，第二传感器触发产生第二触发信号；接下来是停止运动还是继续运动，取决于用户事先设置的小球循环次数，故本实施例的设置单元还用于设置游戏的循环次数，以保证用户操控水平的发挥。若游戏循环次数为一次，则主控MCU根据第二触发信号控制开关板保持关闭状态，使得滚球处于开关板之上；若游戏循环次数为多次，则主控MCU根据第二触发信号控制开关板打开，则滚球开始下一次循环，直至游戏结束，结束后关闭开关板。即主管道的开关板打开与否，取决于用户事先设置的的游戏循环次数。

游戏结束后，显示屏显示三个用户的得分结果。

另外，当任一用户随时结束游戏，所有用户不操作，所有进球口关闭，滚球复位，以待下一次游戏的启动。

本实施例的结合电磁铁与气泵的益智玩具，采用主管道和回发管道的组合，具有独创的管道构型；在进行游戏时，用户必须有个预判，根据滚球当前所处的位置以及预估的球速，结合活动板的控制，才能实现滚球落入重回管道内，也就是需要用户手、眼的协调与配合，对用户的手眼配合要求较高，可以实现三个用户同时竞技，对用户的吸引力足够大。

实施例二：

本实施例的结合电磁铁与气泵的益智玩具与实施例一的不同之处在于：

实施例一的活动板驱动件还可以为手柄，通过手动控制活动板打开或关闭收球口，可以省略遥控器的设置。实现结合电磁铁与气泵的益智玩具的结构简化。

其它结构可以参考实施例一。

实施例三：

本实施例的结合电磁铁与气泵的益智玩具与实施例一的不同之处在于：

重回管道的数量还可以为一条、二条、四条、五条、六条等，具体的重回管道的数量可以根据实际所需进行设计，以满足不同用户群体的需求；相应地，与其对应的遥控器、子控MCU、第一传感器、第二传感器等元器件的数量也作适应性的调整。实现结合电磁铁与气泵的益智玩具的结构多样化。

其它结构可以参考实施例一。

实施例四：

本实施例的结合电磁铁与气泵的益智玩具与实施例一的不同之处在于：

第一传感器、第二传感器还可以选用红外传感器，实现结合电磁铁与气泵的益智玩具的各元器件的可替换性。

其它结构可以参考实施例一。

实施例五：

本实施例的结合电磁铁与气泵的益智玩具与实施例一的不同之处在于：

遥控器与子控MCU的通信方式还可以为有线连接、蓝牙连接、WiFi连接、ZigBee连接等，实现结合电磁铁与气泵的益智玩具的通信方式的可选择性。

其它结构可以参考实施例一。

实施例六：

本实施例的结合电磁铁与气泵的益智玩具与实施例一的不同之处在于：

实施例一的回球机构的另一实施方式为：包括弹性件和在回球筒的底部设置的一个限位拉手，具体地，限位拉手为十字形结构，水平部为限位部，竖直部为拉手部，回球筒的底部开设有与限位部的结构相配的一字型通口，转动限位拉手，使得限位部抵靠在回球筒之外，此时处于水平部上方的拉手部与弹性件连接，并使弹性件处于压缩状态，处于水平部下方的拉手部处于回球筒之外。转动限位拉手至限位部与回球筒的通口相配，此时，拉手部对弹性件的限位解除，弹性件回复而将滚球驱动至主管道的发球段并处于开关板之上。另外，回球机构还可以为：在回球筒下安装气缸等其它现有的驱动机构，使得驱动机构驱动滚球复位至主管道的发球段并处于开关板之上。

其它结构可以参考实施例一。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种结合电磁铁与气泵的益智玩具，其特征在于，包括：滚球，具有磁性；主管道，包括上下布设的发球段和运行段；发球段为拱形结构，其两端分别为入口和出口，发球段上设有开关板，开关板用于打开或闭合发球段的出口；运行段的入口与发球段的出口连通，且运行段的入口位于运行段的出口上方的预设高度位置；回球机构，利用气泵将主管道的运行段的出口滚出的滚球复位至主管道的发球段内并处于开关板之上；重回管道，包括依次连接的入口段、传送段和出口段，入口段位于主管道的下方且与主管道的运行段连通形成进球口，出口段位于主管道的上方且与主管道的运行段连通；一活动板转动配合于进球口以打开或关闭进球口；传送段与出口段之间的过渡位置设有电磁铁，电磁铁通电以将滚球吸至电磁铁上，电磁铁断电后滚球基于重力作用从出口段下落以重回主管道；

所述重回管道有多条，且沿主管道的运行段的延伸方向依次布设；

所述回球机构包括回球筒和气泵，所述气泵设于回球筒内，回球筒的开口与主管道的发球段的入口连通，且气泵的排气口朝向回球筒的开口；回球筒与主管道的运行段的出口连通；

所述结合电磁铁与气泵的益智玩具还包括主控MCU以及与主控MCU连接的电源键、复位键和启动键，所述电源键用于控制主控MCU的通断电，所述复位键用于控制滚球的复位，所述启动键用于控制游戏的启动；

所述气泵上设有第一压力传感器，用于检测到滚球落入回球筒内时产生第一压力信号；气泵、第一压力传感器均与主控MCU连接，主控MCU根据第一压力信号控制气泵排气以将滚球复位至主管道的发球段内并处于开关板之上；

所述重回管道的入口段设有第一传感器，第一传感器与主控MCU连接，第一传感器用于在感应到滚球落入重回管道的入口段时产生第一触发信号，主控MCU根据第一触发信号控制电磁铁通电；所述电磁铁上设有第二压力传感器，第二压力传感器与主控MCU连接，第二压力传感器用于在感应到滚球吸至电磁铁上时产生第二压力信号，主控MCU根据第二压力信号控制电磁铁断电；

所述结合电磁铁与气泵的益智玩具还包括：显示屏，与主控MCU通信连接，用于显示滚球进入重回管道内的次数；当第一传感器产生第一触发信号，主控MCU还根据第一触发信号控制显示屏上显示滚球进入重回管道内的次数加一；活动板驱动件，与活动板一一对应，用于驱动活动板转动配合于进球口；子控MCU，与活动板驱动件一一对应，且与主控MCU通信连接；遥控器，与子控MCU一一对应通信连接，以通过遥控器控制活动板驱动件驱动活动板打开进球口。

2.根据权利要求1所述的一种结合电磁铁与气泵的益智玩具，其特征在于，所述结合电磁铁与气泵的益智玩具还包括设置单元，设置单元与主控MCU通信连接，用于设置活动板处于打开状态的维持时间以及游戏的循环次数；所述主管道的发球段内且处于开关板的上方设有第二传感器，第二传感器用于检测到滚球时产生第二触发信号并发送至主控MCU；开关板由开关板驱动件驱动以打开或闭合发球段的出口，开关板驱动件与主控MCU通信连接；主控MCU根据游戏的循环次数以及第二触发信号控制开关板的打开或关闭。

3.根据权利要求2所述的一种结合电磁铁与气泵的益智玩具，其特征在于，所述滚球具有颜色，所述第一传感器、第二传感器均为颜色传感器。

4.根据权利要求1所述的一种结合电磁铁与气泵的益智玩具，其特征在于，所述主管道和重回管道均为透明材质，所述主管道的运行段为螺旋型结构。

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