CN110368669B - 智能魔方及其使用的传感器、智能中轴和监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能魔方及其使用的传感器、智能中轴和监测方法。所述的传感器包括定子、第一转子和第二转子，所述定子用于固定设置在智能魔方上；所述第一转子被配置为能与第一魔方层同步转动，从而所述第一转子随所述第一魔方层相对于所述定子转动时，所述定子或所述第一转子能输出所述第一魔方层的转动信号；所述第二转子被配置为能与第二魔方层同步转动，从而所述第二转子随所述第二魔方层相对于所述定子转动时，所述定子或所述第二转子能输出所述第二魔方层的转动信号。该传感器利用“一个定子、两个转子”的结构，实现检测到智能魔方的“两个魔方层”的转动信号，便于下一步获取智能魔方的状态信号。

Description

智能魔方及其使用的传感器、智能中轴和监测方法

技术领域

本发明涉及魔方技术领域，特别是涉及一种智能魔方及其使用的传感器、智能中轴和监测方法。

背景技术

魔方包括中轴和安装于中轴的多个魔方块。中轴包括核心和间隔设置在核心上的若干连杆。一般地，魔方块包括角块、棱块和中心块(部分低阶魔方中没有中心块)。多个魔方块拼接形成若干魔方层和若干魔方面。对于高阶魔方(比如，正四阶魔方、正五阶魔方或三阶金字塔魔方)而言，连杆上穿设有至少两个魔方层，且至少两个魔方层能够绕该连杆的轴向旋转。

智能魔方是一种通过传感器感知魔方层的转动及魔方的实时状态，并将实时状态和转动等信息处理、存储与发送到外部设备的一种新型电子魔方。其中，智能魔方的智能中轴是一个智能魔方最核心的部分，其能够检测魔方每个魔方层的转动信号，以获取魔方整体的实时状态，进而能够和魔方外部的电子设备实时通信。

传统的传感器只能应用于低阶魔方，但是对于高阶魔方(比如，正四阶魔方、正五阶魔方或三阶金字塔魔方)，并没有相应的传感器来检测魔方层的转动信号。

发明内容

基于此，有必要针对传统传感器无法检测高阶魔方的转动信号的问题，提供一种智能魔方及其使用的传感器、智能中轴和监测方法，该传感器能够利用“一个定子、两个转子”的结构，实现检测到高阶魔方的“两个魔方层”的转动信号，实现该高阶魔方智能化。

一种智能魔方使用的传感器，包括：

定子，所述定子用于固定设置在智能魔方上；

第一转子，所述第一转子被配置为能与所述智能魔方的第一魔方层同步转动，从而所述第一转子随所述第一魔方层相对于所述定子转动时，所述定子或所述第一转子能输出所述第一魔方层的转动信号；及

第二转子，所述第二转子被配置为能与所述智能魔方的第二魔方层同步转动，从而所述第二转子随所述第二魔方层相对于所述定子转动时，所述定子或所述第二转子能输出所述第二魔方层的转动信号。

上述传感器可应用到智能魔方中，定子固定设置，不随着魔方层的转动而转动。第一转子可随第一魔方层相对于定子转动，则根据第一转子与定子之间的相对转动，该传感器能够输出第一魔方层的转动信号。第二转子可随第二魔方层相对于定子转动，则根据第二转子与定子之间的相对转动，该传感器能够输出第二魔方层的转动信号。如此，该传感器利用“一个定子、两个转子”的结构，实现检测到智能魔方的“两个魔方层”的转动信号，便于下一步获取智能魔方的状态信号。

在其中一个实施例中，所述定子包括第一感应板、第二感应板和固定座，所述第一感应板和所述第二感应板分别固定安装于所述固定座的两侧；所述第一感应板用于感应所述第一转子的转动信号，所述第二感应板用于感应所述第二转子的转动信号。

在其中一个实施例中，所述第一感应板靠近所述固定座的一侧设有第一信号引出端，所述第一感应板远离所述固定座的一侧设有第一感应面，所述第一感应面用于感应所述第一转子的转动信号；

和/或，所述第二感应板靠近所述固定座的一侧设有第二信号引出端，所述第二感应板远离所述固定座的一侧设有第二感应面，所述第二感应面用于感应所述第二转子的转动信号。

在其中一个实施例中，所述固定座设有第一安装腔，所述第一安装腔用于所述第一感应板的安装固定；和/或，所述固定座设有第二安装腔，所述第二安装腔用于所述第二感应板的安装固定。

在其中一个实施例中，所述定子的一侧设有用于感测所述第一转子的转动信号的第一感测部，另一侧设有用于感测所述第二转子的转动信号的第二感测部。

在其中一个实施例中，所述第一感测部和/或所述第二感测部包括接线圈和感测圈，所述感测圈用于感测所述第一转子或所述第二转子的转动信号，所述接线圈设有用于输出所述转动信号的接线端；或者，所述第一感测部和/或所述第二感测部包括接线层和感测层，所述感测层用于感测所述第一转子或所述第二转子的转动信号，所述接线层设有用于输出所述转动信号的接线端。

在其中一个实施例中，所述传感器还包括活动座，所述活动座朝向所述定子的一侧设有容纳腔；所述活动座用于与所述第一魔方层连接时，所述容纳腔用于所述第一转子的固定安装，或者，所述活动座用于与所述第二魔方层连接时，所述容纳腔用于所述第二转子的固定安装。

在其中一个实施例中，所述第一转子或所述第二转子为导电件，所述导电件包括第一触电脚和第二触电脚，相应地，所述定子设有公共信号圈和与所述公共信号圈绝缘的角度信号圈，所述第一触电脚用于与所述公共信号圈接触，所述第二触电脚用于与所述角度信号圈的不同位置接触；

或者，所述第一转子或所述第二转子为多个磁铁，各个所述磁铁的磁场强度互不相同，相应地，所述定子为磁敏传感器件；

或者，所述第一转子或所述第二转子包括光源和安装在所述光源下方的挡板，所述挡板设有一缺口，相应地，所述定子为多个光线接收器。

一种智能中轴，包括中轴本体、主控模块和上述的传感器，所述中轴本体包括核心和间隔设置于所述核心上的若干根连杆，所述定子固定安装于所述中轴本体，所述主控模块安装于所述核心内，所述主控模块与所述传感器电性连接。

该智能中轴使用时，主控模块与传感器电性连接，并通过该传感器得到第一魔方层和第二魔方层的转动信号，进而能够计算得到智能魔方的状态信号，实现智能魔方智能化。

一种智能魔方，包括多个魔方块和上述智能中轴，多个所述魔方块安装于所述智能中轴，多个所述魔方块拼接成若干魔方层，所述魔方层包括第一魔方层和第二魔方层，所述第一魔方层和所述第二魔方层可绕所述连杆的轴线旋转，所述第一转子被配置为能与所述第一魔方层同步转动，所述第二转子被配置为能与所述第二魔方层同步转动。

上述智能魔方，由魔方块组成的第一魔方层转动，能够带动第一转子同步转动，进而主控模块根据第一转子与定子之间的相对转动，获取第一魔方层的转动信号。由魔方块组成的第二魔方层转动，能够带动第二转子同步转动，进而主控模块根据第二转子与定子之间的相对转动，获取第二魔方层的转动信号。如此，主控模块依据第一魔方层和第二魔方层的转动信号，计算得到智能魔方的状态信号，实现魔方智能化。该智能魔方进一步能够实现联网在线的魔方比赛。

在其中一个实施例中，所述连杆可转动地安装于所述核心，所述连杆的一端与所述第一魔方层连接，另一端与所述第一转子连接，所述定子固定安装于所述核心；

或者，所述连杆固定安装于所述核心，所述定子固定套接于所述连杆，所述第一转子、所述第二转子均可转动地套接于所述连杆。

在其中一个实施例中，所述智能魔方为三阶金字塔魔方，所述魔方块包括外角块、内角块和棱块，所述连杆固定设置于所述核心，所述外角块拼接成所述第一魔方层，所述第一魔方层可转动地安装于所述连杆的端部，所述内角块和所述棱块拼接成所述第二魔方层，所述第二魔方层可转动地套接于所述连杆，所述传感器位于所述内角块内，所述定子固定套接于所述连杆，所述第一转子与所述外角块连接，所述第二转子与所述内角块的内壁连接。

一种智能魔方的监测方法，包括以下步骤：

将传感器的定子在智能魔方上固定安装，将所述传感器的第一转子配置为与所述智能魔方的第一魔方层同步转动，将所述传感器的第二转子配置为能与所述智能魔方的第二魔方层同步转动；

主控模块根据所述第一转子与所述定子之间的相对转动，获取所述第一魔方层的转动信号；

所述主控模块根据所述第二转子与所述定子之间的相对转动，获取所述第二魔方层的转动信号；

所述主控模块根据所述第一魔方层和所述第二魔方层的转动信号，计算出所述智能魔方的实时状态。

上述智能魔方的监测方法中，传感器根据第一转子与定子之间的相对转动，输出第一魔方层的转动信号，根据第二转子与定子之间的相对转动，输出第二魔方层的转动信号。主控模块根据第一魔方层和第二魔方层的转动信号，计算出智能魔方的实时状态，使得魔方实现智能化。

附图说明

图1为本发明实施例一中传感器的结构示意图；

图2为图1中所述传感器的轴向截面图；

图3为图1中所述传感器的爆炸视图；

图4为采用图1中所述传感器的三阶金字塔魔方的结构示意图；

图5为图4中所述三阶金字塔魔方的轴向截面图；

图6为图5中所述三阶金字塔魔方的中轴本体的结构示意图；

图7为图5中所述三阶金字塔魔方的外角块的结构示意图；

图8为采用图1中所述传感器的正五阶魔方的轴向截面图；

图9为图8中的A处放大图；

图10为采用图1中所述传感器的正四阶魔方的轴向截面图；

图11为图10中的B处放大图；

图12为本发明实施例二中传感器的结构示意图；

图13为图4中所述传感器的轴向截面图；

图14为图4中所述传感器的爆炸视图；

图15为采用图12中所述传感器的三阶金字塔魔方的结构示意图；

图16为本发明实施例五中智能魔方的监测方法的流程示意图。

10、传感器，100、定子，101、接线圈，102、感测圈，103、公共信号圈，104、角度信号圈，105、导线，110、第一感应板，111、第一感应面，120、第二感应板，121、第二信号引出端，130、固定座，131、第一安装腔，132、第二安装腔，140、第一感测部，150、第二感测部，210、第一转子，220、第二转子，230、导电件，231、第一触电脚，232、第二触电脚，240、活动座，241、容纳腔，242、插孔，243、抵触块，21、主控模块，22、电源模块，23、输出模块，30、中轴本体，31、核心，311、滑槽，32、连杆，321、第一台阶部，322、第二台阶部，323、第三台阶部，33、螺杆，34、弹性件，41、第一魔方层，42、第二魔方层，410、外角块，411、插片，420、内角块，430、棱块。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。本发明中所述“第一”、“第二”、“第三”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

结合图4、图5、图8和图10，高阶魔方包括中轴本体30和安装于中轴本体30上的多个魔方块。中轴本体30包括核心31和间隔设置在核心31上的若干连杆32。一般地，魔方块包括角块、棱块430和中心块。其中，三阶金字塔魔方没有中心块，部分高阶魔方还设有中间连接块。魔方块安装在中轴本体30上。多个魔方块拼接形成若干魔方层。对于高阶魔方(比如，正四阶魔方、正五阶魔方或三阶金字塔魔方)而言，每根连杆32上至少穿设有两个魔方层，且该至少两个魔方层能够绕该连杆32的轴线旋转。即，每根连杆32上至少穿设有第一魔方层41和第二魔方层42。

实施例一

图1显示一种智能魔方使用的传感器(下称传感器)。图2为图1中所述的传感器的轴线截面图。图3为图1中所述的传感器的爆炸图。结合图1至图3，所述传感器10包括定子100、第一转子210和第二转子220。结合图5、图9和图11，定子100用于固定设置在智能魔方上。第一转子210被配置为能与智能魔方的第一魔方层41同步转动，从而第一转子210随第一魔方层41相对于定子100转动时，定子100或第一转子210能输出第一魔方层41的转动信号。比如，定子100或第一转子210能够根据定子100与第一转子210的相对转动量，输出第一魔方层41的转动信号。第二转子220被配置为能与智能魔方的第二魔方层42同步转动，从而第二转子220随第二魔方层42相对于定子100转动时，定子100或第二转子220能输出第二魔方层42的转动信号。

上述传感器10可应用到智能魔方中，定子100固定设置，不随着魔方层的转动而转动。第一转子210可随第一魔方层41相对于定子100转动，则根据第一转子210与定子100之间的相对转动，该传感器10能够输出第一魔方层41的转动信号。第二转子220可随第二魔方层42相对于定子100转动，则根据第二转子220与定子100之间的相对转动，该传感器10能够输出第二魔方层42的转动信号。如此，该传感器10利用“一个定子、两个转子”的结构，实现检测到智能魔方的“两个魔方层”的转动信号，便于下一步获取智能魔方的状态信号，实现该智能魔方智能化。

其中，定子100用于固定设置在智能魔方上，具体是指定子100固定安装在智能魔方的固定结构上。智能魔方的固定结构包括核心31和与核心31相对静止的结构件，该固定结构不会随着魔方层的转动而同步转动。

第一魔方层41的转动信号是指第一魔方层41转动后的位置信息，或者，第一魔方层41的转动方向及转动角度大小(其结合初始位置，同样能够得到第一魔方层41转动后的位置信息)。同理，第二魔方层42的转动信号是指第二魔方层42转动后的位置信息，或者，第二魔方层42的转动方向及转动角度大小。

传感器10的具体结构形式有很多。

比如，结合图2和图3，第一转子210或第二转子220为导电件230。导电件230包括第一触电脚231和第二触电脚232。相应地，定子100设有公共信号圈103和与公共信号圈103绝缘的角度信号圈104。可选地，公共信号圈103和角度信号圈104同轴。第一触电脚231用于与公共信号圈103接触，第二触电脚232用于与角度信号圈104的不同位置接触。当第一魔方层41或第二魔方层42发生转动时，第一触电脚231始终与公共信号圈103压合且保持相对滑动接触。第二触电脚232始终与角度信号圈104压合且保持相对滑动接触。导电件230的位置发生变化，使得公共信号圈103和角度信号圈104之间的连接关系发生变化，从而可生成不同的信号，即第一魔方层41或第二魔方层42的转动信号。

进一步地，角度信号圈104包括周向间隔设置的若干个分电极。定子100还包括电阻组件。公共信号圈103、角度信号圈104和电阻组件配合形成阻值不同的若干个采集路径。采集路径与分电极一一对应。每个采集路径上接入电阻、分电极和公共信号圈103。导电件230转动使得不同的分电极和公共信号圈103接通，进而使得不同的采集路径导通。根据采集路径的阻值不同，获取第一魔方层41的转动信号。

比如，第一转子或第二转子为多个磁铁，各个磁铁的磁场强度互不相同。相应地，定子为磁敏传感器件。磁敏传感器件可选为霍尔感应器、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等。当第一魔方层或第二魔方层转动时，磁敏传感器件经过不同磁铁时，产生不同的电压。根据电压的不同，获取第一魔方层或第二魔方层的转动信号。

再比如，第一转子或第二转子包括光源和安装在光源下方的挡板，挡板设有一缺口。相应地，定子为多个光线接收器。当挡板随着第一魔方层或第二魔方层转动时，缺口转动至对准不同的光线接收器，则光线接收器能接收光源的光线，获取第一魔方层或第二魔方层的转动信号。

具体地，请继续参阅图1至图3，定子100包括第一感应板110、第二感应板120和固定座130。第一感应板110和第二感应板120分别固定安装于固定座130的两侧。第一感应板110用于感应第一转子210的转动信号，从而第一感应板110能够获取第一魔方层41的转动信号。第二感应板120用于感应第二转子220的转动信号，从而第二感应板120能够获取第二魔方层42的转动信号。

其中，第一转子210、第一感应板110、固定座130、第二感应板120和第二转子220依次设置。第一感应板110和第二感应板120通过固定座130实现固定安装。第一感应板110和第二感应板120分别与对应的转子配合，使得整个传感器10的结构更加简洁有序。第一感应板110、第二感应板120可选为电路板，可根据实际需要在电路板上布线，无需引出多根信号线，减少了布线和装配的差错，使得传感器10线路简洁，结构简单紧凑，也利于实现批量生产。

进一步地，参见图1至图3，第一感应板110靠近固定座130的一侧设有第一信号引出端，第一感应板110远离固定座130的一侧设有第一感应面111，第一感应面111用于感应第一转子210的转动信号；和/或，第二感应板120靠近固定座130的一侧设有第二信号引出端121，第二感应板120远离固定座130的一侧设有第二感应面，第二感应面用于感应第二转子220的转动信号。

其中，第一信号引出端、第二信号引出端121分别用于与导线105连接，将第一魔方层41及第二魔方层42的转动信号发送至主控模块21。相比第一感应面111和第一信号引出端位于第一感应板110同一侧面的情况，本实施例中，第一感应面111和第一信号引出端位于第一感应板110的不同侧面，充分利用第一感应板110的两侧区域位置，第一感应板110的体积可设计得更加小巧，相应地，与第一感应板110转动配合的第一转子210，以及整个传感器10也可设计得更加小巧化。同理，第二感应板120的体积可设计得更加小巧。

此外，由于第一感应板110小巧化，则其周长缩短，第一转子210与第一感应面111的配合面积也缩小，减少第一转子210的损坏，易于降低第一感应板110的重量和惯性。比如，第一转子210为包括第一触电脚231和第二触电脚232的导电件230时，第一感应面111包括公共信号圈103和位于公共信号圈103外缘的角度信号圈104，第一感应面111的直径减小，则第一触电脚231和第二触电脚232的转动路径长度减小，第一转子210的磨损量大大降低，从而提高定子100和第一转子210的使用寿命，提高传感器10的寿命和可靠性。同理，第二感应板120小巧化，有利于降低第二转子220的磨损量。

进一步地，参见图2和图3，固定座130设有第一安装腔131，第一安装腔131用于第一感应板110的安装固定；和/或，固定座130设有第二安装腔132，第二安装腔132用于第二感应板120的安装固定。第一安装腔131和第二安装腔132的设置，能够避免第一感应板110和第二感应板120受到环境或者其他部件的干扰，尤其是在内部空间狭小、部件多、使用时部件不断转动的智能魔方中。

具体地，结合图2、图3和图5，传感器10还包括活动座240。活动座240朝向定子100的一侧设有容纳腔241。其中，当活动座240用于与第一魔方层41连接时，第一转子210固定安装在容纳腔241内，从而第一转子210通过活动座240实现随第一魔方层41同步转动。当活动座240用于与第二魔方层42连接时，第二转子220固定安装在容纳腔241内，从而第二转子220通过活动座240实现随第二魔方层42同步转动。容纳腔241的设置，能够避免第一转子210和第二转子220受到环境或者其他部件的干扰、震动及冲击，尤其是在内部空间狭小、部件多、使用时部件不断转动的智能魔方中，提高第一转子210、第二转子220与定子100之间检测配合的可靠性和准确性。

通过将第一转子210或第二转子220相对于定子100之间的相对位置精度设计转换为活动座240相对于固定座130之间的相对位置精度设计，精密度更易于设计和保证，技术上更容易实现和控制。可选地，第一转子210、第二转子220和活动座240之间采用卡接、粘接或一体成型方式实现固定连接。

具体地，活动座240和固定座130相互套接。比如，参见图2，活动座240套接固定座130，使得第一转子210、第二转子220在一个相对封闭的腔体内与定子100转动配合，避免受到外部的干扰。

实施例二

实施例二与实施例一的区别在于，定子100的具体结构不同。

本实施例中，参见图12至图14，定子100的一侧设有用于感测第一转子210的转动信号的第一感测部140，另一侧设有用于感测第二转子220的转动信号的第二感测部150。第一转子210与第一感测部140配合，从而输出第一魔方层41的转动信号。第二转子220与第二感测部150配合，从而输出第二魔方层42的转动信号。

具体地，第一感测部140和/或第二感测部150包括接线圈101和感测圈102，感测圈102用于感测第一转子210或第二转子220的转动信号，接线圈101设有用于输出转动信号的接线端。该接线圈101能够通过导线105与位于核心31内的主控模块21电连接，从而将第一魔方层41和第二魔方层42的转动信号发送至主控模块21。

其中，结合图14，第一转子210和第二转子220可选为包括第一触电脚231和第二触电脚232的导电件230，感测圈102包括公共信号圈103和位于公共信号圈103外缘的角度信号圈104，从而导电件230分别和公共信号圈103、角度信号圈104接触转动配合，生成转动信号。

可选地，定子100可采用PCB板的结构形式，方便制造。接线圈101位于感测圈102的内侧，或者，感测圈102位于接线圈101的内侧。

可以理解，在其他实施例中，第一感测部和/或第二感测部包括接线层和感测层，感测层用于感测第一转子或第二转子的转动信号，接线层设有用于输出转动信号的接线端。接线层和感测层沿定子的厚度方向分布，从而减少第一感测部和第二感测部的表面积，降低第一转子和第二转子的转动路径长度，降低传感器的损耗。

实施例三

参见图5、图8、图10和图15，一种智能中轴，包括中轴本体30、主控模块21和上述的传感器10，中轴本体30包括核心31和间隔设置于核心31上的若干根连杆32，定子100固定安装于中轴本体30，主控模块21安装于核心31内，主控模块21与传感器10电性连接。

该智能中轴使用时，主控模块21与传感器10电性连接，并通过该传感器10得到第一魔方层41和第二魔方层42的转动信号，进而能够计算得到智能魔方的状态信号，实现智能魔方智能化。状态信号用于表征智能魔方中各个魔方块之间的相对位置关系。

此外，该智能魔方进一步能够实现联网在线的魔方比赛，智能魔方的状态能够实时同步到用户的电子设备上，进而通过外设实现其他互动功能，比如制作魔方的教学视频，异地同步竞速等等。

具体地，结合图5，主控模块21包括处理单元、控制单元和通信单元。处理单元用于将第一魔方层41和第二魔方层42的转动信号转换成智能魔方的状态信号。控制单元分别与处理单元和通信单元电性连接。通信单元可选为无线通信单元，比如蓝牙单元、WiFi单元、2.4G单元或NFC单元。通信单元用于控制单元与外设设备进行数据传输，从而实现联网交流、联网教学、联网训练或联网竞技，具体可以实现虚拟魔方的实时同步控制、电子盲拧、计时、复原步骤重现、最短还原路线提示、统计功能。可以理解，在其他实施例中，主控模块21可以借助于外设的处理装置实现将第一魔方层41和第二魔方层42的转动信号转换成智能魔方的状态信号，外设的处理装置再把智能魔方的状态信号回传给主控模块21，从而减少主控模块21的体积，减少主控模块21对核心31的占用空间。

进一步地，参见图5，核心31内还安装有电源模块22、输出模块23和移动感知模块中的至少一种。

其中，电源模块22与主控模块21电性连接，电源模块22用于为主控模块21提供电能。

输出模块23与主控模块21电性连接，主控模块21根据智能魔方的状态信号驱动输出模块23产生对应的输出模式，增加智能魔方与玩家之间的互动。比如，主控模块21根据智能魔方的状态信号，获取智能魔方处于何种情境模式——比如属于开始启动模式、复原完成模式或剩余时间不足的告警模式。输出模块23可选为发光元件、发声元件或振动元件。该发光元件以灯光来表达具体的情境模式。振动元件可选为机电驱动元件，机电驱动元件以振动来表达具体的情境模式。

移动感知模块与主控模块21电性连接，移动感知模块用于开启或关闭主控模块21，以及用于感知智能魔方的整体移动量和整体翻转角度。可选地，移动感知模块为加速度传感器、震动开关或触摸开关。当智能魔方被玩家拾起时，移动感知模块开启主控模块21，使得主控模块21开始工作。当智能魔方被玩家放下后，移动感知模块关闭主控模块21，使得主控模块21进入休眠状态。其中，移动感知模块为加速度传感器、地磁传感器或陀螺仪时，移动感知模块可感知智能魔方的整体移动量和整体翻转角度，进而感知智能魔方的实时空间姿态，便于玩家通过显示器用同一个视角观看到智能魔方的实时空间姿态。

具体地，结合图2、图3、图5和图6，连杆32设有第一台阶部321，传感器10位于第一台阶部321和核心31之间，活动座240靠近第一台阶部321的一个设有抵触块243，抵触块243可抵触第一台阶部321，从而防止传感器10沿连杆32的轴向上移，从而保证传感器10的测量精度。

其中，抵触块243倾斜设置，抵触块243与连杆32的杆体结构之间具有间隙，避免抵触块243与连杆32的杆体结构发生摩擦，提高传感器10和连杆32的寿命。

具体地，参见图6，连杆32还设有第二台阶部322，第二台阶部322位于第一台阶部321和核心31之间。定子100固定套接在连杆32上，且定子100的底部抵触该第二台阶部322，防止定子100沿沿连杆32的轴向下移。

具体地，参见图6，连杆32还设有第三台阶部323，第三台阶部323位于第二台阶部322和核心31之间。第一转子210和第二转子220中远离第一台阶部321的一个设有抵触该第三台阶部323，防止传感器10沿沿连杆32的轴向下移。

具体地，活动座240靠近定子100的一侧设有翻边，核心31(参见图9和图11)或固定座130设有相应的滑槽311。通过翻边和滑槽311的配合，第一转子210或第二转子220能够稳定地转动，不会沿连杆32的轴线移动。

实施例四

结合图5、图8、图10和图15，一种智能魔方包括多个魔方块和上述智能中轴。多个魔方块安装于智能中轴，多个魔方块拼接成若干魔方层，魔方层包括第一魔方层41和第二魔方层42，第一魔方层41和第二魔方层42可绕连杆32的轴线旋转，第一转子210被配置为能与第一魔方层41同步转动，第二转子220被配置为能与第二魔方层42同步转动。

上述智能魔方，由魔方块组成的第一魔方层41转动，能够带动第一转子210同步转动，进而主控模块21根据第一转子210与定子100之间的相对转动，获取第一魔方层41的转动信号。由魔方块组成的第二魔方层42转动，能够带动第二转子220同步转动，进而主控模块21根据第二转子220与定子100之间的相对转动，获取第二魔方层42的转动信号。如此，主控模块21依据第一魔方层41和第二魔方层42的转动信号，计算得到智能魔方的状态信号，实现魔方智能化。该智能魔方进一步能够实现联网在线的魔方比赛。

在一实施例中，结合图8至图11，连杆32可转动地安装于核心31，连杆32的一端与第一魔方层41连接，另一端与第一转子210连接，定子100固定安装于核心31。第二转子220与第二魔方层42连接。如此，第一魔方层41转动，带动连杆32及第一转子210同步转动，从而传感器10根据第一转子210与定子100之间的相对转动，能够生成第一魔方层41的转动信号。

具体地，活动座240的周缘和核心31的外表面中的一个设有凸缘，另一个设有与凸缘可滑动配合的滑槽311。如此，第一转子210或第二转子220在转动过程中，滑槽311能对活动座240起到限位作用，保证第一转子210或第二转子220转动平稳，提高传感器10的检测稳定性和准确性。

在另一实施例中，结合图5和图15，连杆32固定安装于核心31。其中，定子100固定套接于连杆32，便于定子100和连杆32之间快速装配及拆卸。第一转子210、第二转子220均可转动地套接于连杆32。如此，第一转子210、第二转子220在随第一魔方层41、第二魔方层42同步转动过程中，不会发生甩飞，提高传感器10的使用稳定性和检测准确性。

其中，连杆32为空心杆，该空心杆的内部与核心31的内部连通。定子100连接有导线105，导线105穿过该空心杆后与位于核心31的主控模块21电性连接。如此，定子100将第一魔方层41和第二魔方层42的转动信号经导线105传输至主控模块21。

具体地，结合图5和图15，智能魔方为三阶金字塔魔方，魔方块包括外角块410、内角块420和棱块430。中轴本体30设有四根连杆32。每一根连杆32的中部可转动地安装有内角块420，端部可转动地安装有外角块410。内角块420的底部设有凹面，凹面内设置三段滑道。棱块430卡设于相邻的两个内角块420之间。比如，棱块430的底部设有两个卡脚，两个卡脚分别卡接于与之相邻的两个内角块420的滑道内，从而棱块430可随任意一个与之相邻的内角块420同步转动。

在该三阶金字塔魔方中，连杆32固定设置于核心31，外角块410形成第一魔方层41，第一魔方层41可转动地安装于连杆32的端部，内角块420和棱块430形成第二魔方层42，第二魔方层42可转动地套接于连杆32，传感器10位于内角块420内，定子100固定套接于连杆32，第一转子210与外角块410连接，第二转子220与内角块420的内壁连接。如此，传感器10位于内角块420的内部，能够避免受到震动、冲击等因素的影响，提高传感器10的工作可靠性。

此外，在三阶金字塔魔方中，相比外角块410的腔体，内角块420的腔体比较大，方便传感器10的安装。

请参见图5，该三阶金字塔魔方还包括螺杆33和弹性件34。连杆32的端部设有与螺杆33相配合的螺孔。弹性件34的一端抵触该螺杆33的端部，另一端抵触该外角块410的内壁。可选地，弹性件34为弹簧或胶垫。弹性件34对外角块410施加弹性力，使得整个三阶金字塔魔方具有一定的张紧力。其中，螺杆33位置可调地插设于螺孔内，即该张紧力的大小可调，以便满足玩家的手感。

其中，第一转子210与外角块410连接的方式很多。比如，结合图5至图7，外角块410的部分结构延伸至内角块420内。外角块410和第一转子210中的一个设有插孔242，另一个设有与插孔242相配合的插片411。具体地，外角块410设有插片411，用于第一转子210安装的活动座240设有插片411。如此，第一转子210与外角块410通过插接实现同步转动，拆装方便，无需上螺丝。可以理解，在其他实施例中，第一转子210和外角块410之间还可以采用卡接、粘接、抵触连接或套接等方式实现同步转动。

同理，第二转子与内角块的内壁连接的方式很多。比如，内角块的内壁和第二转子中的一个设有插孔，另一个设有与插孔相配合的插片。可选地，第二转子安装于活动座内，活动座设有插孔。

实施例五

结合图16，一种智能魔方的监测方法，包括以下步骤：

S100：结合图1至图5，将传感器10的定子100在智能魔方上固定安装，将传感器10的第一转子210配置为与智能魔方的第一魔方层41同步转动，将传感器10的第二转子220配置为能与智能魔方的第二魔方层42同步转动。

S200：主控模块21根据第一转子210与定子100之间的相对转动，获取第一魔方层41的转动信号。

S300：主控模块21根据第二转子220与定子100之间的相对转动，获取第二魔方层42的转动信号。

S400：主控模块21根据第一魔方层41和第二魔方层42的转动信号，计算出智能魔方的实时状态。

上述智能魔方的监测方法中，传感器10根据第一转子210与定子100之间的相对转动，输出第一魔方层41的转动信号，根据第二转子220与定子100之间的相对转动，输出第二魔方层42的转动信号。主控模块21根据第一魔方层41和第二魔方层42的转动信号，计算出智能魔方的实时状态，使得魔方实现智能化。

可选地，该监测方法采用的传感器为本实施方式中提及的任意一种传感器。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种智能魔方使用的传感器，其特征在于，所述的传感器包括：

定子，所述定子用于固定设置在智能魔方的固定结构上，所述固定结构不会随着魔方层的转动而同步转动；

第一转子，所述第一转子被配置为能与所述智能魔方的第一魔方层同步转动，从而所述第一转子随所述第一魔方层相对于所述定子转动时，所述定子或所述第一转子能输出所述第一魔方层的转动信号；及

第二转子，所述第二转子被配置为能与所述智能魔方的第二魔方层同步转动，从而所述第二转子随所述第二魔方层相对于所述定子转动时，所述定子或所述第二转子能输出所述第二魔方层的转动信号；

所述第一转子和第二转子分别位于所述定子的两侧。

2.根据权利要求1所述的智能魔方使用的传感器，其特征在于，所述定子包括第一感应板、第二感应板和固定座，所述第一感应板和所述第二感应板分别固定安装于所述固定座的两侧；所述第一感应板用于感应所述第一转子的转动信号，所述第二感应板用于感应所述第二转子的转动信号。

3.根据权利要求2所述的智能魔方使用的传感器，其特征在于，所述第一感应板靠近所述固定座的一侧设有第一信号引出端，所述第一感应板远离所述固定座的一侧设有第一感应面，所述第一感应面用于感应所述第一转子的转动信号；

和/或，所述第二感应板靠近所述固定座的一侧设有第二信号引出端，所述第二感应板远离所述固定座的一侧设有第二感应面，所述第二感应面用于感应所述第二转子的转动信号。

4.根据权利要求2所述的智能魔方使用的传感器，其特征在于，所述固定座设有第一安装腔，所述第一安装腔用于所述第一感应板的安装固定；和/或，所述固定座设有第二安装腔，所述第二安装腔用于所述第二感应板的安装固定。

5.根据权利要求1所述的智能魔方使用的传感器，其特征在于，所述定子的一侧设有用于感测所述第一转子的转动信号的第一感测部，另一侧设有用于感测所述第二转子的转动信号的第二感测部。

6.根据权利要求5所述的智能魔方使用的传感器，其特征在于，所述第一感测部和/或所述第二感测部包括接线圈和感测圈，所述感测圈用于感测所述第一转子或所述第二转子的转动信号，所述接线圈设有用于输出所述转动信号的接线端；

或者，所述第一感测部和/或所述第二感测部包括接线层和感测层，所述感测层用于感测所述第一转子或所述第二转子的转动信号，所述接线层设有用于输出所述转动信号的接线端。

7.根据权利要求1所述的智能魔方使用的传感器，其特征在于，所述的传感器还包括活动座，所述活动座朝向所述定子的一侧设有容纳腔；所述活动座用于与所述第一魔方层连接时，所述容纳腔用于所述第一转子的固定安装，或者，所述活动座用于与所述第二魔方层连接时，所述容纳腔用于所述第二转子的固定安装。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的智能魔方使用的传感器，其特征在于，

所述第一转子或所述第二转子为导电件，所述导电件包括第一触电脚和第二触电脚，相应地，所述定子设有公共信号圈和与所述公共信号圈绝缘的角度信号圈，所述第一触电脚用于与所述公共信号圈接触，所述第二触电脚用于与所述角度信号圈的不同位置接触；

或者，所述第一转子或所述第二转子为多个磁铁，各个所述磁铁的磁场强度互不相同，相应地，所述定子为磁敏传感器件；

或者，所述第一转子或所述第二转子包括光源和安装在所述光源下方的挡板，所述挡板设有一缺口，相应地，所述定子为多个光线接收器。

9.一种智能中轴，其特征在于，包括中轴本体、主控模块和如权利要求1至8任意一项所述的传感器，所述中轴本体包括核心和间隔设置于所述核心上的若干根连杆，所述定子固定安装在所述中轴本体上，所述主控模块安装于所述核心内，所述主控模块与所述传感器电性连接。

10.一种智能魔方，其特征在于，包括多个魔方块和如权利要求9所述的智能中轴，多个所述魔方块安装于所述智能中轴，多个所述魔方块拼接成若干魔方层，所述魔方层包括第一魔方层和第二魔方层，所述第一魔方层和所述第二魔方层可绕所述连杆的轴线旋转，所述第一转子被配置为能与所述第一魔方层同步转动，所述第二转子被配置为能与所述第二魔方层同步转动。

11.根据权利要求10所述的智能魔方，其特征在于，所述连杆可转动地安装于所述核心，所述连杆的一端与所述第一魔方层连接，另一端与所述第一转子连接，所述定子固定安装于所述核心；

或者，所述连杆固定安装于所述核心，所述定子固定套接于所述连杆，所述第一转子、所述第二转子均可转动地套接于所述连杆。

12.根据权利要求10所述的智能魔方，其特征在于，所述智能魔方为三阶金字塔魔方，所述魔方块包括外角块、内角块和棱块，所述连杆固定设置于所述核心，所述外角块拼接成所述第一魔方层，所述第一魔方层可转动地安装于所述连杆的端部，所述内角块和所述棱块拼接成所述第二魔方层，所述第二魔方层可转动地套接于所述连杆，所述传感器位于所述内角块内，所述定子固定套接于所述连杆，所述第一转子与所述外角块连接，所述第二转子与所述内角块的内壁连接。

13.一种智能魔方的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

将传感器的定子在智能魔方的固定结构上固定安装，所述固定结构不会随着魔方层的转动而同步转动；将所述传感器的第一转子配置为与所述智能魔方的第一魔方层同步转动，将所述传感器的第二转子配置为能与所述智能魔方的第二魔方层同步转动，所述第一转子和第二转子分别位于所述定子的两侧；

主控模块根据所述第一转子与所述定子之间的相对转动，获取所述第一魔方层的转动信号；

所述主控模块根据所述第二转子与所述定子之间的相对转动，获取所述第二魔方层的转动信号；

所述主控模块根据所述第一魔方层和所述第二魔方层的转动信号，计算出所述智能魔方的实时状态。