CN110523092B - 一种模拟城市水管网铺设的路径规划玩具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟城市水管网铺设的路径规划玩具，可以模拟实际城市水管网铺设的真实情况，包括水厂模型、用户模型、管道模型和地形模型；地形模型包括山脉模型、树木模型、湖泊模型、平地模型，地形模型周围均设有条形磁铁，可通过磁性拼接组合形成各种不同地形图；管道模型包括直管、90度弯管、C型管、三通管；平地模型上可放置水厂模型、用户模型及管道模型，山脉模型、树木模型、湖泊模型不可铺设管道，针对不同的地形设置，利用最少的管道连通水厂模型和所有用户模型，管道路径不唯一，开发孩子的逻辑思维能力和动手能力，管道模型接口磁力吸合，并具有防反插功能，更适合孩子拼接玩耍，同时管道模型内部均设有级联的彩色LED灯，可通过流水灯模拟水的流动效果，增强了可玩性，宜推广实施。
Description
技术领域
本发明涉及益智玩具领域，尤其涉及一种模拟城市水管网铺设的路径规划玩具。
背景技术
随着国民生活水平的提高，家长对少儿的教育投入越来越大，一些面向少儿的智能型玩具受到家长及孩子的喜爱，让孩子可以在玩的同时动脑思考，培养孩子的逻辑思维能力及动手能力。市场上现有的管道拼接类玩具，一般采用几种不同形状的塑料管进行拼接，功能较为单一，视觉感受较差，不容易激发孩子玩的兴趣，可玩性不强。
发明内容
为解决以上问题，本发明提出一种模拟城市水管网铺设的路径规划玩具，是一款模拟城市水管网铺设的最优路径规划类益智玩具，模拟真实水厂供水情景，设有水厂模型、用户模型、管道模型、地形模型，地形模型又分为山脉模型、树木模型、湖泊模型及平地模型，不同地形模型通过磁性连接，可随意拼接组合成多种地形图，按照玩法规则，规划管道模型铺设路径，利用最少的管道用量，实现水厂模型与所有用户模型的连通供水，同时采用彩色LED流水灯模拟管道模型内的流水效果，增强了趣味性及视觉效果。
本发明的技术方案如下。
一种模拟城市水管网铺设的路径规划玩具，其特征在于，包括水厂模型、用户模型、管道模型、地形模型；
地形模型包括山脉模型、树木模型、湖泊模型、平地模型，每个地形模型均为正方形，周围均设有条形磁铁，不同地形模型之间可通过磁力吸合拼接在一起。
优选的，所述水厂模型外部设有一个进水口、三个出水口、一个充电接口，进水口和出水口内均设有单色LED灯，水厂模型内部设有电路板和锂电池，电路板与进水口、出水口、单色LED灯、锂电池、充电接口相连接，电路板上设有微控制器，微控制通过出水口向外输出控制信号。
优选的，所述用户模型外部设有两个进水口、两个出水口，进水口、出水口均设有单色LED灯，用户模型内部设有电路板，电路板分别与进水口、出水口、单色LED灯相连接，用户模型之间可以层叠放置。
优选的，管道模型包括直管、90度弯管、三通管、C型管，管道模型外部设有进水口和出水口，管道模型内部均设有电路板，电路板与进水口、出水口相连接，同时电路板上设有多个级联的彩色LED灯。
优选的，彩色LED灯的器件型号为WS2812B。
优选的，所述进水口上设有2个条形磁铁和3个弹簧顶针，出水口上设有2个条形磁铁和3个导电触点，模型之间的进水口和出水口可通过磁力吸合，并压迫弹簧顶针与导电触点连通，利用磁铁的同性相斥作用，使得进水口和出水口具有防反插功能。
优选的，所述平地模型上面设有管道凹槽，其上可放置管道模型、水厂模型、用户模型。
优选的，所述山脉模型、树木模型为仿真实物造型，其上无法放置管道模型、水厂模型、用户模型。
优选的，所述湖泊模型为仿真实物造型，设有管道模型接口，可通过90度弯管与水厂模型连接，其上无法放置水厂模型、用户模型。
本发明的有益效果为：仿真程度高，可以让孩子了解实际水管网铺设情况；地形可变换，随着地形图的加大，难度可由简入难，逐步深入；彩色LED流水灯模拟实际水流，趣味性更强、更直观；最优路径规划，开发孩子智力，锻炼动手能力。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明进、出水口的结构示意图。
图3为本发明三通管内电路板结构示意图。
图4为本发明地形模型结构示意图。
图中：1-用户模型、2-C型管、3-三通管、4-直管、5-弯管、6-湖泊模型、7-水厂模型、8-山脉模型、9-树木模型、10-平地模型、11-进水口、12-弹簧顶针、13-导电触点、14-出水口、15-条形磁铁1、16-三通管电路板、17彩色LED灯、18-信号接口、19-条形磁铁2。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做出进一步的说明。
如图1所示, 一种模拟城市水管网铺设的路径规划玩具，包括：用户模型（1）、水厂模型（7）、地形模型、管道模型；
地形模型包括：湖泊模型（6）、山脉模型（8）、树木模型（9）、平地模型（10）。
管道模型包括：C型管（2）、三通管（3）、直管（4）、90度弯管（5）。
水厂模型设有一个进水口、三个出水口、一个充电接口，进、出水口均设有单色LED灯，水厂模型内部设有电路板和锂电池，电路板与进水口、出水口、单色LED灯、锂电池相连接，电路板上设有微控制器，微控制器通过出水口输出彩色LED灯的控制信号。
用户模型设有两个进水口、两个出水口，进、出水口均设有单色LED灯，用户模型内部设有电路板，电路板分别与进水口、出水口、单色LED灯相连接，用户模型可以层叠放置。
如图2所示，管道模型、水厂模型、用户模型上的进水口（11）和出水口（14）结构均相同,进水口和出水口上分别设有2个条形磁铁1（15），进水口设有3个弹簧顶针（12），出水口上设有3个导电触点（13），进、出水口可通过磁力吸合，同时压迫弹簧顶针与金属触点连通，由于磁铁的异性相斥，使得进、出水口具有防反插功能。
如图3所示，三通管管道模型内部设有三通管电路板（16），电路板上设有与进水口、出水口相连接的信号接口（18），同时电路板上设有多个级联的彩色LED灯（17），控制信号从进水口的弹簧顶针传入信号接口，进而可控制彩色LED灯的亮灭。
直管、90度弯管、C型管内部均设有与各自形状相同的电路板。
如图1及图4所示，地形模型周围设有条形磁铁2（19），可通过磁性吸合组装形成各种不同地形图。
具体玩法实例如下：
一套玩具包括用户模型3个，水厂模型1个，地形模型16个，直管4个，90度弯管4个，三通管2个，C型管2个，其中地形模型包括平地模型13个、山脉模型1个、树木模型1个、湖泊模型1个，配有不同地形图闯关题卡一套，同时针对不同地形图配有答案，答案不唯一。
玩法规则：水厂模型、用户模型、管道模型只能放置于平地模型之上，用户模型可以层叠放置，山脉模型、树木模型、湖泊模型不可铺设管道；利用管道模型连通水厂模型和所有用户模型，管道用量最少即为最优解。
管道用量计算方法为：1个三通管=1.5个直管=1.5个90度弯管=1.5个C型管。
首先根据题卡，利用平地模型、山脉模型、树木模型、湖泊模型，通过磁性拼接方式拼接地形图，并放置用户模型所在位置。
先用管道连通水厂模型和湖泊模型，此时，水厂模型内部LED灯亮起，用以模拟水厂建设完毕。
从水厂模型出水口取水，利用管道模型连接所有用户模型，用户模型被连通后，内部的LED也会亮起，同时所有已连接的管道模型内部LED灯顺序亮起，模拟水流效果。
层叠放置的用户模型，需用C型管连通。
所有用户模型内部的LED灯均亮起，说明所有用户均已连通，管道铺设完毕。
计算管道用量，如与题卡配套答案的用量一致，即可闯关成功。
本发明的工作原理为：模拟实际城市水管网的真实情况，设置了不同的地形模型，如：湖泊模型、树木模型、山脉模型、平地模型，不同的地形模型通过磁性连接，方便拆装组合，变换不同地形，平地模型上可以放置水厂模型、用户模型及管道，利用管道连通水厂模型和所有用户模型，即可完成供水；利用WS2812B型号彩色LED可级联的特性，通过水厂模型的电路板输出控制信号，控制每一个直接或者间接连通到水厂模型的管道内部彩色LED灯顺序亮起，模拟水流效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。
Claims (7)
1.一种模拟城市水管网铺设的路径规划玩具，其特征在于，包括水厂模型、用户模型、管道模型、地形模型；
所述地形模型包括山脉模型、树木模型、湖泊模型、平地模型，每个地形模型均为正方形，周围均设有条形磁铁，不同地形模型之间通过磁力吸合拼接在一起；
水厂模型外部设有一个水厂模型进水口、三个水厂模型出水口、一个充电接口，水厂模型进水口和水厂模型出水口内均设有单色LED灯，水厂模型内部设有水厂模型电路板和锂电池，水厂模型电路板与水厂模型进水口、水厂模型出水口、单色LED灯、锂电池、充电接口相连接，电路板上设有微控制器，微控制通过出水口向外输出控制信号；
用户模型外部设有两个用户模型进水口、两个用户模型出水口，用户模型进水口、用户模型出水口均设有单色LED灯，用户模型内部设有用户模型电路板，用户模型电路板分别与用户模型进水口、用户模型出水口、单色LED灯相连接；
管道模型包括直管、90度弯管、三通管、C型管，管道模型外部设有管道模型进水口和管道模型出水口，管道模型的各管道内部均设有管道模型电路板，管道模型电路板与管道模型进水口、管道模型出水口相连接，同时管道模型电路板上设有多个级联的彩色LED灯；
管道模型连通水厂模型和用户模型，模拟水流效果。
2.根据权利要求1所述的模拟城市水管网铺设的路径规划玩具,其特征在于，用户模型之间层叠放置。
3.根据权利要求1所述的模拟城市水管网铺设的路径规划玩具，其特征在于，所述的彩色LED灯的器件型号为WS2812B。
4.根据权利要求1或2或3所述的模拟城市水管网铺设的路径规划玩具，其特征在于，管道模型、水厂模型、用户模型上的进水口和出水口结构均相同，所述进水口上设有2个条形磁铁和3个弹簧顶针，出水口上设有2个条形磁铁和3个导电触点，模型之间的进水口和出水口通过磁力吸合，并压迫弹簧顶针与导电触点连通，利用磁铁的同性相斥作用，使得进水口和出水口具有防反插功能。
5.根据权利要求1所述的模拟城市水管网铺设的路径规划玩具，其特征在于，平地模型上面设有管道凹槽，其上放置管道模型、水厂模型、用户模型。
6.根据权利要求1所述的模拟城市水管网铺设的路径规划玩具，其特征在于，山脉模型和树木模型为仿真实物造型，其上无法放置管道模型、水厂模型、用户模型。
7.根据权利要求1所述的模拟城市水管网铺设的路径规划玩具，其特征在于，湖泊模型为仿真实物造型，设有管道模型接口，通过90度弯管与水厂模型连接，其上无法放置水厂模型、用户模型。
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