CN113160663B - 一种基于编程积木的多元控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于编程积木的多元控制系统，包括若干个编程积木块和主控模块，主控模块包括若干个指令信息收集单元、指令信息运行单元和用于将数据发送给编程对象的指令信息发送单元，指令信息收集单元将收集的编程指令信息发送给指令信息运行单元，指令信息运行单元将运行结果发送给指令信息发送单元。本发明将积木块作为整个系统的控制中心即主控积木块，负责运行连接在它周围的每个指令模块输入的编程指令，将程序的执行结果通过有线或者无线的方式发送给编程对象，可通过在积木块上设置连接口与其他积木连接，通过设置主控积木块代替编程板，更利于实现主控单元的自由放置，增加了主控模块与编程积木之间拼接方式的多样性。

Description

一种基于编程积木的多元控制系统

技术领域

本发明涉及积木编程技术领域，具体涉及一种基于编程积木的多元控制系统。

背景技术

人工智能必将连接未来教育，面向大众进行普及。其中儿童阶段的人工智能教育尤其重要，儿童学会编程能提高逻辑思维能力、改变思维方式，从而成为适应社会发展的复合型人才。学习编程，传统的方式是通过键盘输入程序语言来完成的，对于儿童来说，这种方式缺乏直观性。市面上出现的编程积木，就是将各种程序语言的概念转化为图形并显示在积木的表面，这样儿童在拼装积木时就可以理解程序语言的概念，但是目前的积木编程系统大多将主控模块独立出编程积木，采用主控板、主控盒等方式将主控模块与编程积木区分，使得编程积木块的拼接只是将不同的编程积木安置在主控模块上，降低了编程积木拼接的多样性。

如中国专利CN211956885U，公开日2020年11月17日，一种可编程的积木系统，包括主控盒，主控盒内设置有电路板，主控盒上设置有分别与电路板电性连接的操作按键和通讯接口，主控盒的外壁上还设置有若干个第一连接孔，第一连接孔内设置有第一导电片；多个功能模块，每个功能模块封装在对应的壳体内，壳体的背部开设有第二连接孔，第二连接孔内设置有第二导电片；导电连接件，能够插设在第一连接孔和第二连接孔内，并用于连接主控盒和功能模块。主控盒通过导电连接件与不同的功能模块连接，从而拼接成多种造型，根据不同的造型，通过通讯接口对主控盒进行对应的编程，可使积木系统完成不同的功能。但是其通过主控盒作为编程系统的主控部分，导致主控模块独立于编程积木，只是将编程积木安置在主控盒的不同位置，编程积木的拼接模式固定，无法将主控模块融入到编程积木的拼接中，降低了编程积木的拼接种类。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前的积木编程系统只是将编程积木安置到主控模块上，无法实现主控模块与编程积木之间进行自由拼接导致编程积木拼接多样性降低的技术问题。提出了一种能够提高主控模块与编程积木之间拼接多样性的基于编程积木的多元控制系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种基于编程积木的多元控制系统，包括若干个编程积木块和主控模块，所述主控模块包括若干个指令信息收集单元、指令信息运行单元和用于将数据发送给编程对象的指令信息发送单元，所述指令信息收集单元将收集的编程指令信息发送给所述指令信息运行单元，所述指令信息运行单元将运行结果发送给所述指令信息发送单元，所述主控模块包括主控积木块。一种基于编程积木的多元控制系统，包括多个带有编程指令信息的编程积木块和主控模块，主控模块包括主控积木块，主控积木块内设有指令信息运行单元和指令信息发送单元，同时主控模块可以将指令信息收集单元设置在主控积木块内或将指令信息收集单元分布于多个信息收集积木块中以便收集编程积木块的编程指令信息，在每个积木块中都有EEPROM芯片，EEPROM芯片存储编程指令信息。每个指令模块之间通过电气接口或无线装置传输指令数据。在整个编程系统中，有至少一个指令模块即编程积木块作为整个系统的控制中心，负责运行连接在它周围的每个指令模块输入的编程指令，将程序的执行结果通过有线或者无线的方式发送给编程对象，如机器人，智能家居，无人机，电子游戏等，无线传输的积木块内部设置相应的传输设备和内置电源。有线传输的积木块通过在积木块设置连接口与其他积木连接，通过设置主控积木块代替编程板，更利于实现主控单元的自由放置，增加了主控模块与编程积木之间拼接方式的多样性。

作为优选，所述指令信息运行单元和所述指令信息发送单元位于主控积木块内，所述主控模块包括多个指令信息收集单元，所述各指令信息收集单元分别位于不同的信息收集积木块内，所述主控积木块和所述信息收集积木块均设有若干个电气接口。将主控模块分为两部分，一部分是进行指令信息运行和指令信息发送的主控积木块，一部分是进行指令信息收集的信息收集积木块，信息收集积木块可通过有线或者无线的方式收集编程积木块的编程指令信息，设置多个信息收集积木块在增大信息收集部分的承受力的同时，可以实现编程指令信息的分步收集、分步运行和分步验证，有利于分步验证编程积木块的拼接情况，在编程积木块的拼接存在错误且编程积木块数量较多时更利于寻找编程积木块拼接错误的地方重新进行拼接。此外，可以将指令信息收集单元、指令信息运行单元和指令信息发送单元均位于主控积木块内，主控积木块设有若干个电气接口。将指令信息收集单元、指令信息运行单元和指令信息发送单元均放在同一个主控积木块内，此时主控积木块即为主控模块，可通过主控积木块上的电气接口连接其他编程积木块连接，或通过无线连接远距离接受其他编程积木块的编程指令信息，将主控模块置于一个主控积木块内，可以使控制系统的主控部分安置更灵活，适合要拼接的编程积木块数量较少的时候使用。

作为优选，本系统还包括若干个检测模块，所述每个检测模块分别位于不同的检测积木块内，所述每个检测模块均包括用于接收主控模块反馈信息的接收单元和用于显示检测状态的显示单元，所述接收单元将接收的信号传输给所述显示单元。主控模块包括多个信息收集积木块，每个信息收集积木块都连接有一定的带有编程指令信息的编程积木块，信息收集积木块将收集的编程指令信息发送给主控积木块，主控积木块可分步将不同信息收集积木块收集的编程指令信息运算出程序运行结果，当发现程序运行结果出错即编程积木块拼接出错时，主控积木块可通过判断单元向相应的信息收集积木块发送反馈信息，此时可将检测模块依次与不同信息收集积木块进行拼接或在每个信息收集积木块上均连接一个检测模块，当检测模块的接收单元接收到主控积木块的反馈信息时，显示单元动作，即可知道哪部分信息收集积木块的编程积木块拼接错误。

作为优选，本系统还包括若干个动作模块，所述每个动作模块分别位于不同的动作积木块内，所述每个动作模块均包括用于检测连接状态的连接检测单元和动作单元，所述连接检测单元将检测结果传输给所述动作单元，所述动作积木块设有电气接口。多元控制系统包括若干个动作模块即若干个动作积木块，动作积木块可设置转动臂，在动作积木块相对的一侧各设置一个电气接口，转动臂可位于动作积木块未设置电气接口的一侧上，每个动作积木块内均设有用于检测连接状态的连接检测单元和动作单元，当连接检测单元检测到动作模块与其他模块连接时，动作单元启动，动作单元控制转动臂转向动作积木块与其他积木块连接的一侧，即可将转动臂贴合动作积木块与其他积木块的连接处，起到加固动作积木块与其他积木块的连接强度的作用，同时可在转动臂上套设缓冲带，进一步增强动作积木块的保护效果，即在拼接完编程积木后，在拼接后编程积木整体外围再拼接一圈动作积木块，可以起到加固和保护编程积木的作用。

作为优选，所述主控模块还包括用于判断程序运行结果是否正确的判断单元，所述判断单元分别与所述指令信息运行单元和所述指令信息发送单元连接，所述判断单元位于主控积木块内。通过判断单元可检测主控模块的运行结果是否为乱码，可在判断单元内预设正确的程序运行结果，当判断单元检测到指令信息运行单元的运行结果与预设的程序运行结果匹配成功时，将指令信息运行单元的运行结果发送给指令信息发送单元。

作为优选，所述主控模块还包括用于反馈判断单元结果的提示单元，所述提示单元与所述判断单元连接，所述提示单元位于主控积木块内。提示单元用于反馈判断单元的判断结果，当判断单元可检测主控模块的运行结果为乱码或不可行的运行结果时通过提示单元进行提示，可通过语音或不同颜色的光进行提示，同样，当判断单元检测到指令信息运行单元的运行结果与预设的程序运行结果匹配成功时，指令信息运行单元的运行结果发送给指令信息发送单元时可发送信号给提示单元进行指令运行结果正确即编程积木块拼接正确的提示。

作为优选，每个编程积木块外部均设有不同颜色的保护壳。在多元控制系统中的每个编程积木块外部设置不同颜色的保护壳，保护编程积木块的同时便于对编程积木块的区分，可以将同一类型的编程积木块如同是驱动指令的编程积木块外部套设同样颜色的外壳；同是显示指令的编程积木块外部套设另一种同样颜色的外壳。

作为优选，每个编程积木块均设有用于与其他积木块连接的连接口。在每个积木块均设置连接口，且连接口可以设置在积木块四周、顶部和底部，以实现积木块之间的平面连接和立体叠放连接。

本发明的实质性效果是：本发明将积木块作为整个系统的控制中心即主控积木块，负责运行连接在它周围的每个指令模块输入的编程指令，将程序的执行结果通过有线或者无线的方式发送给编程对象，可通过在积木块上设置连接口与其他积木连接，通过设置主控积木块代替编程板，更利于实现主控单元的自由放置，增加了主控模块与编程积木之间拼接方式的多样性。

附图说明

图1为本实施例的组成示意图。

其中：1、主控模块，2、指令信息收集单元，3、指令信息运行单元，4、判断单元，5、指令信息发送单元，6、提示单元，7、编程积木块，8、动作模块，9、检测模块。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

一种基于编程积木的多元控制系统，如图1所示，包括若干个编程积木块7和主控模块1，主控模块1包括若干个指令信息收集单元2、指令信息运行单元3和用于将数据发送给编程对象的指令信息发送单元5，指令信息收集单元2将收集的编程指令信息发送给指令信息运行单元3，指令信息运行单元3将运行结果发送给指令信息发送单元5，主控模块1包括主控积木块。

指令信息运行单元3和指令信息发送单元5位于主控积木块内，主控模块1包括多个指令信息收集单元2，各指令信息收集单元2分别位于不同的信息收集积木块内，主控积木块和信息收集积木块均设有若干个电气接口。将主控模块1分为两部分，一部分是进行指令信息运行和指令信息发送的主控积木块，一部分是进行指令信息收集的信息收集积木块，信息收集积木块可通过有线或者无线的方式收集编程积木块7的编程指令信息，设置多个信息收集积木块在增大信息收集部分的承受力的同时，可以实现编程指令信息的分步收集、分步运行和分步验证，有利于分步验证编程积木块7的拼接情况，在编程积木块7的拼接存在错误且编程积木块7数量较多时更利于寻找编程积木块7拼接错误的地方重新进行拼接。此外，还可以将指令信息收集单元2、指令信息运行单元3和指令信息发送单元5均位于主控积木块内，主控积木块设有若干个电气接口。也可以将指令信息收集单元2、指令信息运行单元3和指令信息发送单元5均放在同一个主控积木块内，此时主控积木块即为主控模块1，可通过主控积木块上的电气接口连接其他编程积木块7连接，或通过无线连接远距离接受其他编程积木块7的编程指令信息，将主控模块1置于一个主控积木块内，可以使控制系统的主控部分安置更灵活，适合要拼接的编程积木块7数量较少的时候使用。

本系统还包括若干个检测模块9和动作模块8，每个检测模块9分别位于不同的检测积木块内，每个检测模块9均包括用于接收主控模块1反馈信息的接收单元和用于显示检测状态的显示单元，接收单元将接收的信号传输给显示单元。主控模块1包括多个信息收集积木块，每个信息收集积木块都连接有一定的带有编程指令信息的编程积木块7，信息收集积木块将收集的编程指令信息发送给主控积木块，主控积木块可分步将不同信息收集积木块收集的编程指令信息运算出程序运行结果，当发现程序运行结果出错即编程积木块7拼接出错时，主控积木块可通过判断单元4向相应的信息收集积木块发送反馈信息，此时可将检测模块9依次与不同信息收集积木块进行拼接或在每个信息收集积木块上均连接一个检测模块9，当检测模块9的接收单元接收到主控积木块的反馈信息时，显示单元动作，即可知道哪部分信息收集积木块的编程积木块7拼接错误。每个动作模块8分别位于不同的动作积木块内，每个动作模块8均包括用于检测连接状态的连接检测单元和动作单元，连接检测单元将检测结果传输给动作单元，动作积木块设有电气接口。多元控制系统包括若干个动作模块8即若干个动作积木块，动作积木块可设置转动臂，在动作积木块相对的一侧各设置一个电气接口，转动臂可位于动作积木块未设置电气接口的一侧上，每个动作积木块内均设有用于检测连接状态的连接检测单元和动作单元，当连接检测单元检测到动作模块8与其他模块连接时，动作单元启动，动作单元控制转动臂转向动作积木块与其他积木块连接的一侧，即可将转动臂贴合动作积木块与其他积木块的连接处，起到加固动作积木块与其他积木块的连接强度的作用，同时可在转动臂上套设缓冲带，进一步增强动作积木块的保护效果，即在拼接完编程积木后，在拼接后编程积木整体外围再拼接一圈动作积木块，可以起到加固和保护编程积木的作用。

主控模块1还包括用于判断程序运行结果是否正确的判断单元4和用于反馈判断单元4结果的提示单元6判断单元4分别与指令信息运行单元3和指令信息发送单元5连接，判断单元4位于主控积木块内。通过判断单元4可检测主控模块1的运行结果是否为乱码，可在判断单元4内预设正确的程序运行结果，当判断单元4检测到指令信息运行单元3的运行结果与预设的程序运行结果匹配成功时，将指令信息运行单元3的运行结果发送给指令信息发送单元5。提示单元6与判断单元4连接，提示单元6位于主控积木块内。提示单元6用于反馈判断单元4的判断结果，当判断单元4可检测主控模块1的运行结果为乱码或不可行的运行结果时通过提示单元6进行提示，可通过语音或不同颜色的光进行提示，同样，当判断单元4检测到指令信息运行单元3的运行结果与预设的程序运行结果匹配成功时，指令信息运行单元3的运行结果发送给指令信息发送单元5时可发送信号给提示单元6进行指令运行结果正确即编程积木块7拼接正确的提示。

每个编程积木块7外部均设有不同颜色的保护壳。在多元控制系统中的每个编程积木块7外部设置不同颜色的保护壳，保护编程积木块7的同时便于对编程积木块7的区分，可以将同一类型的编程积木块7如同是驱动指令的编程积木块7外部套设同样颜色的外壳；同是显示指令的编程积木块7外部套设另一种同样颜色的外壳。每个编程积木块7均设有用于与其他积木块连接的连接口。在每个编程积木块7均设置连接口，主控模块1的积木块即主控积木块和信息收集积木块也设置有连接口，且连接口可以设置在积木块四周、顶部和底部，以实现积木块之间的平面连接和立体叠放连接。

本实施例包括多个带有编程指令信息的编程积木块7和主控模块1，主控模块1包括主控积木块，主控积木块内设有指令信息运行单元3和指令信息发送单元5，同时主控模块1可以将指令信息收集单元2设置在主控积木块内或将指令信息收集单元2分布于多个信息收集积木块中以便收集编程积木块7的编程指令信息，在每个积木块中都有EEPROM芯片，EEPROM芯片存储编程指令信息。每个指令模块之间通过电气接口或无线装置传输指令数据。在整个编程系统中，有至少一个指令模块即编程积木块7作为整个系统的控制中心作为主控积木块，负责运行连接在它周围的每个指令模块输入的编程指令，将程序的执行结果通过有线或者无线的方式发送给编程对象，如机器人，智能家居，无人机，电子游戏等，无线传输的积木块内部设置相应的传输设备和内置电源。有线传输的积木块通过在积木块设置连接口与其他积木连接，通过设置主控积木块代替编程板，更利于实现主控单元的自由放置，增加了主控模块1与编程积木之间拼接方式的多样性。

以上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。

Claims (7)

1.一种基于编程积木的多元控制系统，其特征在于，包括若干个编程积木块（7）和主控模块（1），所述主控模块（1）包括若干个指令信息收集单元（2）、指令信息运行单元（3）和用于将数据发送给编程对象的指令信息发送单元（5），所述指令信息收集单元（2）将收集的编程指令信息发送给所述指令信息运行单元（3），所述指令信息运行单元（3）将运行结果发送给所述指令信息发送单元（5），所述主控模块（1）包括主控积木块；

还包括若干个动作模块（8），所述每个动作模块（8）分别位于不同的动作积木块内，所述每个动作模块（8）均包括用于检测连接状态的连接检测单元和动作单元，所述连接检测单元将检测结果传输给所述动作单元，所述动作积木块设有电气接口；

所述动作积木块的一侧设有一个电气接口，所述动作积木块与设有电气接口那一侧相对的另一侧设有另一个电气接口，所述动作积木块设有用于加固动作积木块与其他积木块连接强度的转动臂，所述转动臂位于所述动作积木块未设置电气接口的侧面上，动作模块与其他模块连接时转动臂的动作过程包括：连接检测单元检测到动作模块与其他模块连接，连接检测单元将检测结果传输给动作单元，动作单元启动，动作单元控制转动臂转向动作积木块与其他积木块连接的一侧，将转动臂贴合动作积木块与其他积木块的连接处。

2.根据权利要求1所述的一种基于编程积木的多元控制系统，其特征在于，所述指令信息运行单元（3）和所述指令信息发送单元（5）位于主控积木块内，所述主控模块（1）包括多个指令信息收集单元（2），所述各指令信息收集单元（2）分别位于不同的信息收集积木块内，所述主控积木块和所述信息收集积木块均设有若干个电气接口。

3.根据权利要求2所述的一种基于编程积木的多元控制系统，其特征在于，还包括若干个检测模块（9），所述每个检测模块（9）分别位于不同的检测积木块内，所述每个检测模块（9）均包括用于接收主控模块（1）反馈信息的接收单元和用于显示检测状态的显示单元，所述接收单元将接收的信号传输给所述显示单元。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于编程积木的多元控制系统，其特征在于，所述主控模块（1）还包括用于判断程序运行结果是否正确的判断单元（4），所述判断单元（4）分别与所述指令信息运行单元（3）和所述指令信息发送单元（5）连接，所述判断单元（4）位于所述主控积木块内。

5.根据权利要求4所述的一种基于编程积木的多元控制系统，其特征在于，所述主控模块（1）还包括用于反馈判断单元（4）结果的提示单元（6），所述提示单元（6）与所述判断单元（4）连接，所述提示单元（6）位于所述主控积木块内。

6.根据权利要求1或5所述的一种基于编程积木的多元控制系统，其特征在于，每个编程积木块（7）外部均设有不同颜色的保护壳。

7.根据权利要求6所述的一种基于编程积木的多元控制系统，其特征在于，每个编程积木块（7）均设有用于与其他积木块连接的连接口。

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