CN111009172A - 一种采用无线通讯的电子积木编程方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种采用无线通讯的电子积木编程方法及系统，设计预设有相应程序的指令卡，使用者根据自己设想的逻辑功能排列组合各指令卡，再由指令读取设备读取指令卡包含的指令信息，指令卡采用光学辨识码，由光学识别设备识别并读取指令卡上的光学辨识码，并将读取到的码值信息无线传输给主控模块，由主控电子积木接收处理这些指令信息，并同功能电子积木组合实现指令卡设定的动作或逻辑，从而实现使用者预想的特定功能。本发明通过内置的指令库，并将可视化的图文信息展示在指令卡上，降低了编程积木的使用门槛，使得儿童能够根据自身所想实现电子积木的自动化运行，有助于编程教育面向更广大儿童的普及。

Description

一种采用无线通讯的电子积木编程方法及系统

技术领域

本发明涉及一种采用无线通讯的电子积木编程方法，属于儿童益智教学玩具领域。

背景技术

随着人工智能及信息技术的发展，面向儿童的编程教育逐渐普及，市面上出现各类具备电源模块、信号采集模块以及执行模块的电子积木，通过电脑或者手机等智能终端进行图形化编程，再将各类电子积木按照一定的规则进行连接，实现一定功能的积木组合。

对上述的电子积木进行编程，至少需要具备两个条件：一是需要具备一台可以进行软件编程的终端，比如电脑或者手机；二是需要使用者具备使用软件进行编程的能力。由此可见，这种方式下的编程教学，设备成本高昂，同时具有一定的使用难度，从而限制了编程教育面向更广大儿童的普及。

发明内容

发明目的：提供一种采用无线通讯的电子积木编程方法，以解决现有技术存在的上述不足。进一步目的是提供一种实现上述方法的系统。

技术方案：一种采用无线通讯的电子积木编程方法，包括以下步骤：

步骤1、在指令卡表面或内部写入可被指令读取设备获取的码值信息，并在指令卡表面印刷可供使用者识别的图文信息，使用者按照自己设想的逻辑功能排列组合各指令卡；

步骤2、使用者通过指令读取设备识别指令卡上的码值信息，指令读取设备通过无线传输方式将码值信息传输给电子积木主控模块；

步骤3、主控电子积木的无线通信单元接收到指令读取设备发送的码值信息，并通过自身的中央处理单元对该码值信息解码，并组合生成执行程序；

步骤4、主控电子积木将生成的执行程序反馈至输出执行电子积木，输出执行电子积木通过多个输出模块输出对应的功能；信号采集电子积木通过多个信号采集模块采集周边的信息，并将该信息转换为数字信号反馈至主控电子积木。

在进一步的实施例中，所述步骤1进一步包括：对指令卡采用光学识别码或内置RFID电子标签：将指令卡的电子标识生成16bit的电子标识前导码，预留出8bit作为编码版本号，预留32bit作为程序烧录空间，预留出4bit作为序列号，预留出4bit作为综合校验码；随后利用烧录机向指令卡的程序烧录空间内写入包括逻辑指令、采集指令、以及控制指令在内的指令信息。光学识别码利用光学辨别编码存储预设的码值，由点读笔等具有OID光学识别能力的设备读取这些码值，从而传输或处理相应的指令信息；RFID电子标签通过在指令卡内部铺设一层电子标签，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，当具有RFID读取功能的解读器靠近RFID电子标签后，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者主动发送某一频率的信号，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

在进一步的实施例中，所述步骤2进一步包括：通过光学识别设备识别并读取指令卡上的光学识别码，或通过NFC读写器识别并读取指令卡上的RFID电子标签，并将读取到的码值信息通过蓝牙、WiFi、或NFC近场通信传输给电子积木主控模块。

在进一步的实施例中，所述步骤3进一步包括：主控电子积木在利用中央处理单元对码值信息解码的同时，通过自身的神经网络单元对常见的程序组合进行优化与融合，以达到优化数据布局的作用：

首先引入神经元模型：

式中，

表示神经元的权重向量，

表示对输入向量x进行非线性变换，

表示对该权重向量进行激活函数转换，

表示对神经元模型引入tanh表达式以纠正梯度偏值；

将输入向量x赋值为

，带入

：

式中，n表示神经网络的级数，b表示偏量；

对神经元激活：

式中，

表示与分离超平面垂直的权向量，

表示超平面的偏置向量，

表示超平面之间的边缘带，

表示sigmoid激活函数，

表示调节系数，

表示激活输出向量；

利用NNL编译器多次迭代计算来训练神经网络：由编译器对程序语句进行解析，构建出程序所描述的带有template嵌套的图结构，对嵌套结构展开并根据NNL中隐含的语义对图进行扩展，得到由多个block连接的图结构，对该图结构进行反向传播，通过不断的回传误差，对权重进行更新，重新计算输出，最终从已有的输入值经过神经网络得到我们需要的结果，传递误差连同成本函数的梯度从输出层沿着隐藏层向输入层传递，同时使用梯度下降的方法调整每个神经元的权值，以使下一次正向传播的输出值和真实值更近，其中，多个block连接的表达式为：

式中，

表示第l层的第j个神经元与第（l-1）层的第k个神经元之间的权值；

表示第l层的第j+1个神经元与第（l-1）层的第k个神经元之间的权值；

表示第k个神经元的输出层误差；

表示第k+1个神经元的输出层误差。

在进一步的实施例中，所述步骤4进一步包括：所述信号采集电子积木通过人体感应积木感应周边的人体；通过声控积木感应周边的音频信号；通过颜色识别积木识别颜色信息；通过温湿度检测积木感应周边的湿度和温度；通过光线检测积木感应环境光线；通过按键积木接收使用者的动作；通过红外避障积木感知前方障碍；通过磁敏积木感知周围磁信号；所述中央处理单元将指令读取设备读取到的码值信息解码为执行程序，将生成的执行程序反馈至输出执行电子积木，通过RGB灯积木输出彩色光亮；通过马达积木输出动力；通过蜂鸣器积木输出音频。

在进一步的实施例中，使用者使用光学识别设备或NFC读写器点选印刷有对应图文信息的指令卡，接着点选印刷有“完成”的指令卡，最后按下按键积木上的启动按钮，此时搭建好的电子积木开始启动：主控电子积木内的蓝牙通讯模块接收到点读笔的信号，接着利用单片机电路处理该信号，将指令组合生成执行程序，最后反馈至红外避障积木和RGB灯积木；当红外避障积木检测到前方有障碍物时，RGB灯积木上的RGB灯亮起；当红外避障积木未检测到前方有障碍物时，RGB灯积木上的RGB灯灭，由此往复执行，直至使用者使用点读笔点选印刷有“结束”的指令卡，电子积木受控停止运行；

使用者使用光学识别设备或NFC读写器点选印刷有对应图文信息的指令卡，接着点选印刷有“完成”的指令卡，最后按下按键积木上的启动按钮，此时搭建好的电子积木开始启动：主控电子积木内的蓝牙通讯模块接收到点读笔的信号，接着利用单片机电路处理该信号，将指令组合生成执行程序，最后反馈至马达积木；马达积木受控启动，直至使用者使用点读笔点选印刷有“结束”的指令卡，或再次按下按键积木上的启动按钮，马达积木受控停止运行。

一种采用无线通讯的电子积木编程方法，包括以下模块：

用于存储预设的码值信息的指令存储模块；

用于识别指令存储模块上的码值信息，并通过无线传输方式将码值信息传输给电子积木主控模块的指令读取模块；

用于接收指令读取模块发送的码值信息，并通过自身的中央处理单元对该码值信息解码生成执行程序的主控模块；

用于采集周边的信息，并将该信息转换为数字信号反馈至主控模块的信号采集模块；

用于执行主控模块输出的执行信号的输出执行模块。

在进一步的实施例中，所述指令存储模块进一步包括采用光学识别码或内置RFID电子标签的指令卡，所述指令卡的电子标识生成16bit的电子标识前导码，预留出8bit作为编码版本号，预留32bit作为程序烧录空间，预留出4bit作为序列号，预留出4bit作为综合校验码；随后利用烧录机向指令卡的程序烧录空间内写入包括逻辑指令、采集指令、以及控制指令在内的指令信息；所述指令读取模块进一步包括光学识别设备或NFC读写器，通过光学识别设备识别并读取指令卡上的光学识别码，或通过NFC读写器识别并读取指令卡上的RFID电子标签，并将读取到的码值信息通过蓝牙、WiFi、或NFC近场通信传输给电子积木主控模块；所述主控模块进一步包括内置主控模块本体的主控电子积木，主控电子积木的无线通信单元接收到指令读取设备发送的码值信息，并通过自身的中央处理单元对该码值信息解码，在对码值信息解码的同时通过自身的神经网络单元对常见的程序组合进行优化与融合，以达到优化数据布局的作用；所述信号采集模块包括内置信号采集模块本体的信号采集电子积木，所述信号采集电子积木进一步包括感应周边人体的人体感应积木；感应周边音频信号的声控积木；识别颜色信息的颜色识别积木；感应周边的湿度和温度的温湿度检测积木；感应环境光线的光线检测积木；接收使用者的动作的按键积木；感知前方障碍的红外避障积木；以及感知周围磁信号的磁敏积木；所述输出执行模块包括内置输出执行模块本体的输出执行电子积木，所述输出执行电子积木进一步包括输出彩色光亮的RGB灯积木；输出动力的马达积木；以及输出音频的蜂鸣器积木。

在进一步的实施例中，所述主控电子积木进一步包括无线通信单元、中央处理单元、电源单元、功能接口单元，电源单元分别与无线通信单元、中央处理单元和功能接口单元电连接，中央处理单元连接并控制无线通讯单元和功能接口单元；所述电源单元包含充电电池、充电单元和放电单元，所述充电单元和充电电池相连接；采用充电电池，可以持续供电，循环使用，降低使用成本。无线通信单元采用蓝牙通讯模块或WiFi通讯模块，蓝牙传输低功耗，低辐射，成本低，在实现电子积木无线数据传输功能的同时降低设备成本；WiFi通讯模块的传输频率为2.4Ghz和5Ghz双频，具有较强的抗干扰能力。所述中央处理单元为单片机电路，单片机电路应用广泛，功能强大，成本较低，可以实现并支撑电子积木的功能。

在进一步的实施例中，主控电子积木利用神经网络自我学习：

引入神经元模型：

式中，

表示神经元的权重向量，

表示对输入向量x进行非线性变换，

表示对该权重向量进行激活函数转换，

表示对神经元模型引入tanh表达式以纠正梯度偏值；

将输入向量x赋值为

，带入

：

式中，n表示神经网络的级数，b表示偏量；

对神经元激活：

式中，

表示与分离超平面垂直的权向量，

表示超平面的偏置向量，

表示超平面之间的边缘带，

表示sigmoid激活函数，

表示调节系数，

表示激活输出向量；

利用NNL编译器多次迭代计算来训练神经网络：由编译器对程序语句进行解析，构建出程序所描述的带有template嵌套的图结构，对嵌套结构展开并根据NNL中隐含的语义对图进行扩展，得到由多个block连接的图结构，对该图结构进行反向传播，通过不断的回传误差，对权重进行更新，重新计算输出，最终从已有的输入值经过神经网络得到我们需要的结果，传递误差连同成本函数的梯度从输出层沿着隐藏层向输入层传递，同时使用梯度下降的方法调整每个神经元的权值，以使下一次正向传播的输出值和真实值更近，其中，多个block连接的表达式为：

式中，

表示第l层的第j个神经元与第（l-1）层的第k个神经元之间的权值；

表示第l层的第j+1个神经元与第（l-1）层的第k个神经元之间的权值；

表示第k个神经元的输出层误差；

表示第k+1个神经元的输出层误差。

有益效果：本发明提出了一种采用无线通讯的电子积木编程方法及系统，通过设计预设有相应数据内容的指令卡，使用者根据自己设想的逻辑功能排列组合各指令卡，再由指令读取设备读取指令卡包含的指令信息，由主控电子积木接收这些指令信息并反馈给功能电子积木，从而实现使用者预想的特定功能。在进一步的实施例中，指令卡内采用光学识别码或内置RFID电子标签，由光学识别设备识别并读取指令卡上的光学识别码，或通过NFC读写器识别并读取指令卡上的RFID电子标签，并将读取到的码值信息通过蓝牙、WiFi、或NFC近场通信传输给电子积木主控模块；最终由主控模块控制相应的信号采集电子积木和输出执行电子积木做出动作从而完成使用者指定操作逻辑。本发明通过内置的指令库，并将可视化的图文信息展示在指令卡上，降低了编程积木的使用门槛，使得儿童能够无障碍地根据自身所想实现电子积木的自动化运行，有助于编程教育面向更广大儿童的普及。

附图说明

图1为本发明中电子积木系统的编程方法的流程图。

图2为本发明中主控电子积木的结构示意图。

图3为本发明一个实施例中指令卡组合示例图。

图4为本发明另一实施例中指令卡组合示例图。

具体实施方式

申请人认为，现有的电子积木进行编程时一是需要具备一台可以进行软件编程的终端，比如电脑或者手机；二是需要使用者具备使用软件进行编程的能力。由此可见，这种方式下的编程教学，设备成本高昂，同时具有一定的使用难度，从而限制了编程教育面向更广大学龄前儿童的普及。

为此，本发明提出了一种采用无线通讯的电子积木编程方法，通过设计预设有相应数据内容的指令卡，使用者根据自己设想的逻辑功能排列组合各指令卡，再由指令读取设备读取指令卡内的指令信息，由主控电子积木接收这些指令信息并反馈给功能电子积木，从而实现使用者预想的特定功能。

下面通过实施例，并结合相应附图，对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例一：

一种采用无线通讯的电子积木编程方法，基于以下电子积木系统：包括指令卡、指令读取设备、主控电子积木、功能电子积木。指令卡上印刷有便于儿童识别的图文信息，并配有可被指令读取设备获取的码值信息，优选采用光学识别码。指令信息分为：逻辑指令、采集指令和控制指令三大类。使用者按照自己设想的逻辑功能排列组合各指令卡。指令读取设备，能够识别指令卡上的码值信息，并通过无线传输方式将码值信息传输给电子积木主控模块。优选采用光学识别设备及蓝牙通讯。主控电子积木包括无线通信单元、中央处理单元、电源单元、功能接口单元，电源单元分别与无线通信单元、中央处理单元和功能接口单元电连接，中央处理单元连接并控制无线通讯单元和功能接口单元。电源单元包含充电电池、充电单元和放电单元。充电单元和充电电池相连接。采用充电电池，可以持续供电，循环使用，降低使用成本。放电单元和充电电池、无线通信单元、中央处理单元和功能接口单元相连接。无线通信单元优选采用蓝牙通讯模块，蓝牙传输低功耗，低辐射，成本低，在实现电子积木无线数据传输功能的同时，降低设备成本。中央处理单元为单片机电路，单片机电路应用广泛，功能强大，成本较低，可以实现并支撑电子积木的功能。中央处理单元，读取无线通信单元接收到的指令，将指令组合生成执行程序。功能电子积木分为信号采集电子积木和输出执行电子积木。主控电子积木和功能电子积木通过数据线相连。信号采集电子积木包括感应周边人体的人体感应积木；感应周边音频信号的声控积木；识别颜色信息的颜色识别积木；感应周边的湿度和温度的温湿度检测积木；感应环境光线的光线检测积木；接收使用者的动作的按键积木；感知前方障碍的红外避障积木；以及感知周围磁信号的磁敏积木；输出执行电子积木包括输出彩色光亮的RGB灯积木；输出动力的马达积木；以及输出音频的蜂鸣器积木。

本发明的工作过程如下：

首先，在指令卡的表面或内部写入可被指令读取设备获取的码值信息，并在指令卡表面印刷可供使用者识别的图文信息，使用者按照自己设想的逻辑功能排列组合各指令卡；对指令卡采用光学识别码：将指令卡的电子标识生成16bit的电子标识前导码，预留出8bit作为编码版本号，预留32bit作为程序烧录空间，预留出4bit作为序列号，预留出4bit作为综合校验码；随后利用烧录机向指令卡的程序烧录空间内写入包括逻辑指令、采集指令、以及控制指令在内的指令信息。光学识别码利用光学辨别编码存储预设的码值，由点读笔等具有OID光学识别能力的设备读取这些码值，从而处理相应的执行信息。

接着，使用者通过指令读取设备识别指令卡上的码值信息，指令读取设备通过无线传输方式将码值信息传输给电子积木主控模块；通过光学识别设备识别并读取指令卡上的光学识别码，并将读取到的码值信息通过蓝牙传输给电子积木主控模块。

然后，主控电子积木的无线通信单元接收到指令读取设备发送的码值信息，并通过自身的中央处理单元对该码值信息解码，并组合生成执行程序。

下面通过一组实际案例对该实施例做出解释：使用者使用点读笔点选印刷有“开始编程”、“红外避障检测到障碍物”“RGB灯点亮”、“红外避障未检测到障碍物”、“RGB灯灭”、“执行”的指令卡，接着点选印刷有“完成”的指令卡，最后按下按键积木上的启动按钮，此时搭建好的电子积木开始启动：主控电子积木内的蓝牙通讯模块接收到点读笔的信号，接着利用单片机电路处理该信号，将指令组合生成执行程序，最后反馈至红外避障积木和RGB灯积木。当红外避障积木检测到前方有障碍物时，RGB灯积木上的RGB灯亮起；当红外避障积木未检测到前方有障碍物时，RGB灯积木上的RGB灯灭，由此往复执行，直至使用者使用点读笔点选印刷有“结束”的指令卡，电子积木受控停止运行。

实施例二：

使用者使用点读笔点选印刷有“马达积木”的指令卡，接着点选印刷有“完成”的指令卡，最后按下按键积木上的启动按钮，此时搭建好的电子积木开始启动：主控电子积木内的蓝牙通讯模块接收到点读笔的信号，接着利用单片机电路处理该信号，将指令组合生成执行程序，最后反馈至马达积木。马达积木受控启动，直至使用者使用点读笔点选印刷有“结束”的指令卡，或再次按下按键积木上的启动按钮，马达积木受控停止运行。

实施例三：

在前述实施例一和实施例二的基础上，指令卡上印刷的文字可替换为表示相同含义的图片信息。

实施例四：

在前述实施例一、实施例二、实施例三的基础上，指令卡内置RFID电子标签，点读笔可替换为能够读取RFID电子标签的解读器，如NFC读写器。RFID电子标签通过在指令卡内部铺设一层电子标签，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，当具有RFID读取功能的解读器靠近RFID电子标签后，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者主动发送某一频率的信号，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

实施例五：

在前述实施例一、实施例二、实施例三的基础上，蓝牙通讯模块可替换为2.4Ghz和5Ghz双频的WiFi通讯模块。

实施例六：

在前述实施例一至实施例五的基础上，可通过信号采集电子积木和输出执行电子积木之间的任意组合实现相应功能。信号采集电子积木包括感应周边人体的人体感应积木；感应周边音频信号的声控积木；识别颜色信息的颜色识别积木；感应周边的湿度和温度的温湿度检测积木；感应环境光线的光线检测积木；接收使用者的动作的按键积木；感知前方障碍的红外避障积木；以及感知周围磁信号的磁敏积木；输出执行电子积木包括输出彩色光亮的RGB灯积木；输出动力的马达积木；以及输出音频的蜂鸣器积木。多种信号采集木块，让编程学习过程更加多元化，增强儿童的学习兴趣。多元化的输出模块，可以实现声光电等功能，提高编程学习的趣味性。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (10)

1.一种采用无线通讯的电子积木编程方法，其特征是包括以下步骤：

步骤1、在指令卡表面或内部写入可被指令读取设备获取的码值信息，并在指令卡表面印刷可供使用者识别的图文信息，使用者按照自己设想的逻辑功能排列组合各指令卡；

步骤2、使用者通过指令读取设备识别指令卡上的码值信息，指令读取设备通过无线传输方式将码值信息传输给电子积木主控模块；

步骤3、主控电子积木的无线通信单元接收到指令读取设备发送的码值信息，并通过自身的中央处理单元对该码值信息解码，并组合生成执行程序；

步骤4、主控电子积木将生成的执行程序反馈至输出执行电子积木，输出执行电子积木通过多个输出模块输出对应的功能；信号采集电子积木通过多个信号采集模块采集周边的信息，并将该信息转换为数字信号反馈至主控电子积木，作为执行程序的输入变量。

2.根据权利要求1所述的一种采用无线通讯的电子积木编程方法，其特征在于，所述步骤1进一步包括：

对指令卡采用光学识别码或内置RFID电子标签，向指令卡内写入包括逻辑指令、采集指令、以及控制指令在内的指令信息。

3.根据权利要求2所述的一种采用无线通讯的电子积木编程方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括：

通过光学识别设备识别并读取指令卡上的光学识别码，或通过NFC读写器识别并读取指令卡上的RFID电子标签，并将读取到的码值信息通过蓝牙、WiFi、或NFC近场通信传输给电子积木主控模块。

4.根据权利要求1所述的一种采用无线通讯的电子积木编程方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括：

主控电子积木在利用中央处理单元对码值信息解码的同时，通过自身的神经网络单元对常见的程序组合进行优化与融合，以达到优化数据布局的作用：

首先引入神经元模型：

式中，

表示神经元的权重向量，

表示对输入向量x进行非线性变换，

表示对该权重向量进行激活函数转换，

表示对神经元模型引入tanh表达式以纠正梯度偏值；

将输入向量x赋值为

，带入

：

式中，n表示神经网络的级数，b表示偏量；

对神经元激活：

式中，

表示与分离超平面垂直的权向量，

表示超平面的偏置向量，

表示超平面之间的边缘带，

表示sigmoid激活函数，

表示调节系数，

表示激活输出向量；

利用NNL编译器多次迭代计算来训练神经网络：由编译器对程序语句进行解析，构建出程序所描述的带有template嵌套的图结构，对嵌套结构展开并根据NNL中隐含的语义对图进行扩展，得到由多个block连接的图结构，对该图结构进行反向传播，通过不断的回传误差，对权重进行更新，重新计算输出，最终从已有的输入值经过神经网络得到我们需要的结果，传递误差连同成本函数的梯度从输出层沿着隐藏层向输入层传递，同时使用梯度下降的方法调整每个神经元的权值，以使下一次正向传播的输出值和真实值更近，其中，多个block连接的表达式为：

式中，

表示第l层的第j个神经元与第（l-1）层的第k个神经元之间的权值；

表示第l层的第j+1个神经元与第（l-1）层的第k个神经元之间的权值；

表示第k个神经元的输出层误差；

表示第k+1个神经元的输出层误差。

5.根据权利要求1所述的一种采用无线通讯的电子积木编程方法，其特征在于，所述步骤4进一步包括：

所述信号采集电子积木通过人体感应积木感应周边的人体；通过声控积木感应周边的音频信号；通过颜色识别积木识别颜色信息；通过温湿度检测积木感应周边的湿度和温度；通过光线检测积木感应环境光线；通过按键积木接收使用者的动作；通过红外避障积木感知前方障碍；通过磁敏积木感知周边磁信号；所述中央处理单元将指令读取设备读取到的码值信息解码为执行程序，将生成的执行程序反馈至输出执行电子积木，通过RGB灯积木输出彩色光亮；通过马达积木输出动力；通过蜂鸣器积木输出音频。

6.根据权利要求1所述的一种采用无线通讯的电子积木编程方法，其特征在于：

使用者使用光学识别设备或NFC读写器点选印刷有对应图文信息的指令卡，接着点选印刷有“完成”的指令卡，最后按下按键积木上的启动按钮，此时搭建好的电子积木开始启动：主控电子积木内的蓝牙通讯模块接收到点读笔的信号，接着利用单片机电路处理该信号，将指令组合生成执行程序，最后反馈至红外避障积木和RGB灯积木；当红外避障积木检测到前方有障碍物时，RGB灯积木上的RGB灯亮起；当红外避障积木未检测到前方有障碍物时，RGB灯积木上的RGB灯灭，由此往复执行，直至使用者使用点读笔点选印刷有“结束”的指令卡，电子积木受控停止运行；

使用者使用光学识别设备或NFC读写器点选印刷有对应图文信息的指令卡，接着点选印刷有“完成”的指令卡，最后按下按键积木上的启动按钮，此时搭建好的电子积木开始启动：主控电子积木内的蓝牙通讯模块接收到点读笔的信号，接着利用单片机电路处理该信号，将指令组合生成执行程序，最后反馈至马达积木；马达积木受控启动，直至使用者使用点读笔点选印刷有“结束”的指令卡，或再次按下按键积木上的启动按钮，马达积木受控停止运行。

7.一种采用无线通讯的电子积木编程方法，其特征是包括以下模块：

用于存储预设的码值信息的指令存储模块；

用于识别指令存储模块上的码值信息，并通过无线传输方式将码值信息传输给电子积木主控模块的指令读取模块；

用于接收指令读取模块发送的码值信息，并通过自身的中央处理单元对该码值信息解码生成执行程序的主控模块；

用于采集周边的信息，并将该信息转换为数字信号反馈至主控模块的信号采集模块；

用于执行主控模块输出的执行信号的输出执行模块。

8.根据权利要求7所述的一种采用无线通讯的电子积木编程方法，其特征在于：

所述指令存储模块进一步包括采用光学识别码或内置RFID电子标签的指令卡，向指令卡的内写入包括逻辑指令、采集指令、以及控制指令在内的指令信息；

所述指令读取模块进一步包括光学识别设备或NFC读写器，通过光学识别设备识别并读取指令卡上的光学识别码，或通过NFC读写器识别并读取指令卡上的RFID电子标签，并将读取到的码值信息通过蓝牙、WiFi、或NFC近场通信传输给电子积木主控模块；

所述主控模块进一步包括内置主控模块本体的主控电子积木，主控电子积木的无线通信单元接收到指令读取设备发送的码值信息，并通过自身的中央处理单元对该码值信息解码，在对码值信息解码的同时通过自身的神经网络单元对常见的程序组合进行优化与融合，以达到优化数据布局的作用；

所述信号采集模块包括内置信号采集模块本体的信号采集电子积木，所述信号采集电子积木进一步包括感应周边人体的人体感应积木；感应周边音频信号的声控积木；识别颜色信息的颜色识别积木；感应周边的湿度和温度的温湿度检测积木；感应环境光线的光线检测积木；接收使用者的动作的按键积木；感知前方障碍的红外避障积木；以及感知周边磁信号的磁敏积木；

所述输出执行模块包括内置输出执行模块本体的输出执行电子积木，所述输出执行电子积木进一步包括输出彩色光亮的RGB灯积木；输出动力的马达积木；以及输出音频的蜂鸣器积木。

9.根据权利要求8所述的一种采用无线通讯的电子积木编程方法，其特征在于：所述主控电子积木进一步包括无线通信单元、中央处理单元、电源单元、功能接口单元，电源单元分别与无线通信单元、中央处理单元和功能接口单元电连接，中央处理单元连接并控制无线通讯单元和功能接口单元；所述电源单元包含充电电池、充电单元和放电单元，所述充电单元和充电电池相连接；所述中央处理单元为单片机电路。

10.根据权利要求8所述的一种采用无线通讯的电子积木编程方法，其特征在于：

主控电子积木利用神经网络自我学习：

引入神经元模型：

式中，

表示神经元的权重向量，

表示对输入向量x进行非线性变换，

表示对该权重向量进行激活函数转换，

表示对神经元模型引入tanh表达式以纠正梯度偏值；

将输入向量x赋值为

，带入

：

式中，n表示神经网络的级数，b表示偏量；

对神经元激活：

式中，

表示与分离超平面垂直的权向量，

表示超平面的偏置向量，

表示超平面之间的边缘带，表示sigmoid激活函数，

表示调节系数，

表示激活输出向量；

利用NNL编译器多次迭代计算来训练神经网络：由编译器对程序语句进行解析，构建出程序所描述的带有template嵌套的图结构，对嵌套结构展开并根据NNL中隐含的语义对图进行扩展，得到由多个block连接的图结构，对该图结构进行反向传播，通过不断的回传误差，对权重进行更新，重新计算输出，最终从已有的输入值经过神经网络得到我们需要的结果，传递误差连同成本函数的梯度从输出层沿着隐藏层向输入层传递，同时使用梯度下降的方法调整每个神经元的权值，以使下一次正向传播的输出值和真实值更近，其中，多个block连接的表达式为：

式中，

表示第l层的第j个神经元与第（l-1）层的第k个神经元之间的权值；

表示第l层的第j+1个神经元与第（l-1）层的第k个神经元之间的权值；

表示第k个神经元的输出层误差；

表示第k+1个神经元的输出层误差。

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