CN113365710B - 具有电子玩具模块的模块化玩具系统 - Google Patents

Abstract

一种模块化玩具系统，包括多个独立的电子玩具模块，每个电子玩具模块包括可操作成执行用户可感知功能的功能装置和用于控制功能装置的控制电路；其中多个电子玩具模块中的至少第一电子玩具模块包括第一控制电路、第一功能装置和传感器系统，该传感器系统配置用于非接触检测至少两个坐标的相应坐标值，每个坐标指示多个电子玩具模块中的至少第二电子玩具模块相对于第一电子玩具模块的位置或定向；并且其中第一控制电路配置为基于一个或多个检测到的坐标值来控制第一功能装置的操作。

Description

具有电子玩具模块的模块化玩具系统

技术领域

本公开涉及包括多个电子玩具模块的模块化玩具系统。

背景技术

包括电子玩具模块的各种模块化玩具系统在本领域中是已知的。一种类型的模块化玩具系统包括具有电子玩具构造元件的模块化玩具构造系统。

玩具构造系统已经为人所知几十年了。多年来，简单的盒形构建块已被补充有具有特定外观或者机械或电气功能的玩具构造元件，以增强系统的游戏价值。这种功能包括例如马达、开关和灯，还包括可编程处理器，其接收来自传感器的输入并且能够响应于接收的传感器输入来激活功能元件。

存在独立的功能构造元件，其具有适于执行预配置功能的功能装置、用于向功能装置提供能量以执行功能的能量源以及响应外部触发事件以触发功能装置来执行功能的触发器。通常，这种已知的功能构造元件设计用于手动激活机械触发器，并且仅提供有限的游戏值。

WO2007/137577公开了一种包括功能元件和控制元件的玩具构造系统。功能元件和控制元件通过电线和插头系统电气地可互连，使得功能元件从控制元件接收电功率和控制信号。尽管该系统避免需要在功能元件中的电能存储，但它需要一定水平的抽象思维和技术洞察力，以便正确地设置布线和互连构造元件，从而从这样的系统构造功能玩具模型。此外，各种元件之间的电线限制了自由构造玩具构造模型的自由，并且可能影响模型的视觉外观。

WO2015/173246公开了一种玩具构造系统，其包括多个交互式玩具构造元件，每个包括配置为可释放地将交互式玩具构造元件互连的联接构件。该系统包括功能构造元件和输入构造元件。每个输入构造元件包括无线发射器，用于向功能构造元件的至少一个子集发送控制信号。每个功能构造元件包括：适于执行可控功能的功能装置；无线接收器，用于接收无线控制信号；以及控制电路，其连接到无线接收器和功能装置，并适于响应于接收的控制信号来控制可控功能。每个交互式玩具构造元件包括用户可操作的选择器，允许用户选择预定组群体标识符之一。交互式玩具构造元件还包括群体指示器，其配置成输出指示所选群体标识符的指示。

然而，仍希望提供一种模块化玩具系统，其中用户可以组装多个玩具模块，并且可以以用户友好的方式确定和/或控制组件的最终行为。特别地，期望配置最终的组件不需要高水平的抽象思维和技术洞察力，以便正确地设置组件，从而获得具有有趣功能行为的组件。

通常希望提供一种模块化玩具系统，其提供增强的教育活动和/或游戏活动。

还希望提供一种模块化玩具系统，其在设计具有丰富功能的不同玩具组件时提供高度的灵活性。

此外，希望提供一种模块化玩具系统，其允许用户特别是儿童以用户友好、有效而灵活且可靠的方式构造多个交互式玩具组件，而不需要控制结构、数据通信以及如何正确连接电线、导体等的详细知识。

本文公开的模块化玩具系统的实施例的各个方面解决了玩具系统领域中存在的一个或多个上述需求和/或其他需求。

发明内容

本文公开了模块化玩具系统的各方面。根据一方面，模块化玩具系统包括多个独立的电子玩具模块，每个电子玩具模块包括可操作成执行用户可感知功能的功能装置和用于控制功能装置的控制电路；其中多个电子玩具模块中的至少第一电子玩具模块包括第一控制电路、第一功能装置和传感器系统，该传感器系统配置用于非接触检测至少两个坐标的相应坐标值，每个坐标指示多个电子玩具模块中的至少第二电子玩具模块相对于第一电子玩具模块的位置或定向；并且其中第一控制电路配置为基于一个或多个检测到的坐标值来控制第一功能装置的操作。

因此，由于至少第一功能装置是基于两个或更多个位置和/或定向坐标的检测来控制的，所以可以简单地通过相对于彼此布置电子玩具模块来实现多个电子玩具模块的组件的有趣行为，而不需要在模块之间提供机械或电连接或者配置通信接口。优选地，多个电子玩具模块中的一个以上(例如每个)包括如本文所述的传感器系统，并且基于检测到的坐标值来控制其功能装置，该坐标值指示多个电子玩具模块中的一个或多个其他电子玩具模块的相对位置和/或定向。在下文中，将描述第一电子玩具模块的实施例的多个特征。应当理解，在一个以上电子玩具模块包括如本文所述的传感器系统的实施例中，这些电子玩具模块中的一些特别是每个可以包括参考第一电子玩具模块描述的一些或所有特征。

这里，术语非接触是指不依赖于或不需要机械或甚至导电联接的测量，特别是不依赖于借助于物理接触(例如通过对直流电导电的导电介质)的电能或其他能量的传输的测量。应当理解，术语非接触仅表征测量过程，并且不排除第一和第二电子玩具模块可以以其他方式彼此物理连接。特别地，两个玩具模块可以彼此物理接触，例如通过相应的联接构件彼此机械互连，而相对位置和定向坐标的检测是非接触的，即不依赖于作为能量、力、信息等的载体的物理接触。第一电子玩具模块可操作成检测位于传感器系统的检测范围内的电子玩具模块的坐标值。检测范围可以是至少10cm，比如至少20cm，比如至少30cm。这里和下面，检测范围是指在正常操作条件下和正常操作环境下的检测范围，例如在儿童房间内。

坐标值的检测可以包括检测另一电子玩具模块的存在，特别是第二电子玩具模块的存在。检测可以包括在传感器系统的检测范围内检测一个以上比如所有电子玩具模块，以及指示所述一个以上电子玩具模块的相应位置和/或定向的坐标的坐标值。

检测可以基于适合于测量距离和/或定向的任何合适的检测机制。为此，传感器系统可以包括一个或多个传感器。当采用一个以上传感器时，传感器可以基于相同或不同的检测技术。优选地，检测机构独立于第二电子玩具模块相对于第一电子玩具模块的视线可见性，即，即使当其他物体比如系统的其他玩具模块位于第一和第二电子玩具模块之间时也允许检测第二电子玩具模块的坐标值。

在一些实施例中，传感器系统配置成检测一个或多个位置坐标和一个或多个定向坐标，比如单个位置坐标和两个或三个定向坐标，或者两个或更多个位置坐标和单个定向坐标或多个定向坐标。在一些实施例中，传感器系统配置为仅确定两个或三个位置坐标，而不确定定向坐标。在其他实施例中，传感器系统配置为仅确定两个或三个定向坐标，而不确定位置坐标。

在一些实施例中，坐标的确定不依赖于发生在第一和第二电子玩具模块之间的数据通信。然而，应当理解，第一和第二电子玩具模块之间的通信确实可以发生。在一些实施例中，第一和第二电子玩具模块甚至可以传送用于确定坐标的数据。这可以降低对传感器系统的要求，例如允许基于更少的传感器进行确定。例如，第二电子玩具模块可以向第一电子玩具模块传送数据，并且第一电子玩具模块可以在确定坐标时使用传送的数据。传送的数据可以包括指示由第二电子玩具模块的一个或多个线圈激发的磁场强度的信息。可替代地或另外，传送的数据可以包括关于由第二电子玩具模块测量的地磁场的测量强度的信息，例如沿着第二电子玩具模块的内部参考方向。

在许多情况下，希望提供紧凑和/或制造相对便宜的玩具模块。因此，可能希望保持传感器的数量少，例如限于两个或三个传感器。

事实证明，在一些实施例中，三个传感器足以确定四个独立的坐标，比如一个位置坐标和三个定向坐标。

坐标值的检测产生所述坐标值的测量值。测量值优选地具有足够的分辨率，特别是高于二进制分辨率，以便能够区分位置等级。分辨率优选为4位或更高，比如7位或更高。

在一些实施例中，检测至少部分地基于由第二电子玩具模块产生的或以其他方式受第二电子玩具模块影响的电场、磁场和/或电磁场的测量。为此，传感器系统可以包括一个或多个电磁线圈和/或一个或多个磁力计。

当传感器系统包括一个或多个电磁线圈时，线圈可以进一步用于非接触能量获取和/或非接触通信。因此，一个或多个电磁线圈可以配置用于非接触例如感应能量获取。在一些实施例中，电磁线圈可操作成从电磁场获取能量，例如从RF通信信号获取能量。

获取的能量可以用于操作一个或多个功能装置，例如通过将获取的能量直接馈送到功能装置或者通过对能量存储装置(例如可再充电电池)充电。

在一些实施例中，第一电子玩具模块包括单个壳体，并且第一功能装置、第一控制电路和传感器系统都容纳在同一壳体内。在其他实施例中，第一电子玩具元件本身是模块化的，即由两个或更多个互连或可互连元件构成。例如，一个元件可以包括功能装置，而另一个元件包括传感器系统。控制电路可以包括在其中一个元件中，它可以分布在两个元件之间，或者它可以设置在单独的玩具元件中。例如，在一实施例中，功能装置容纳在单独的功能玩具元件中，该功能玩具元件可以可操作地联接到控制功能装置和/或向功能装置提供操作功率的控制玩具元件。为此，控制玩具元件可以与功能玩具元件机械地互连。可替代地或另外，电子玩具元件可以通过电联接、感应联接和/或电容联接而联接到功能玩具元件。优选地，用于控制和功能玩具元件之间的互连的联接构件实施一个或有限数量的可能相对定向。

在一些实施例中，电子玩具模块中的至少一个(比如每个)是无源电子玩具模块，即不包括其自己的电池或其他能量存储的电子玩具模块。相反，无源电子玩具构造模块在其唯一的电源处使用通过一个或多个电磁线圈非接触接收的能量。因此，无源电子玩具模块仅可操作成控制功能装置，而无源电子玩具构造模块被联接用于非接触地接收来自能量供应部件例如来自另一玩具模块的能量。在替代实施例中，电子玩具模块中的至少一个(比如每个)包括其自己的能量存储装置，例如其自己的电池或其他能量存储，特别是用于向电子玩具模块的功能装置提供操作功率。电池或其他能量存储可以通过获取的能量和/或以不同的无线或有线方式再充电。

在一实施例中，传感器系统包括至少两个电磁线圈，比如正好两个线圈或三个线圈。线圈可以配置成感测时变磁场。每个线圈可以限定线圈轴线，并且线圈可以布置成使得它们各自的线圈轴线彼此不平行，即限定彼此之间大于零的角度，例如直角。例如，线圈轴线之间限定的最小角度可以在20°和90°之间，比如在45°和90°之间，比如在80°和90°之间，优选为90°。因此，坐标的检测对第一和第二电子玩具模块相对于彼此的相对定向不太敏感。

在一些实施例中，传感器系统包括两个或三个电磁线圈，例如它们各自的线圈轴线不相互平行，例如相对于彼此成直角。

作为一个或多个电磁线圈的替代或补充，传感器系统可以包括一个或多个磁力计，比如一个或多个矢量磁力计，例如一个或多个磁阻磁力计、一个或多个霍尔效应磁力计等。磁力计可以配置成测量静态磁场。磁力计可以作为片上装置来提供，比如集成到也可以包括控制电路的第一电子玩具模块的控制芯片中的装置。因此，控制芯片可以包括处理器和/或其他控制电路，用于控制功能装置、传感器系统等的操作。磁力计可以与芯片限定的平面对准。磁力计可以是单平面传感器，例如单平面霍尔传感器，或者配置为沿着单个方向测量外部磁场特别是静态磁场的其他传感器。

在一些实施例中，第一电子玩具模块的传感器系统包括两个电磁线圈和一个磁力计，特别是配置为感测沿单个方向的地磁场分量的磁力计。具体而言，传感器系统可以包括两个电磁线圈和单个磁力计，特别是配置为感测沿单个方向的地磁场分量的磁力计。事实证明，该实施例制造成本特别低，并且允许非常紧凑的设计。

在一些实施例中，传感器系统还配置成检测第一电子玩具模块相对于地磁场的定向。特别地，为此，传感器系统可以包括如上和下文所述的磁力计。因此，传感器系统可以至少确定第一电子装置相对于外部参考的绝对定向的估计。

在一些实施例中，第二电子玩具模块还包括传感器系统，其配置用于非接触检测至少两个坐标的相应坐标值，每个坐标指示至少第一电子玩具模块相对于第二电子玩具模块的位置或定向。因此，第一和第二电子玩具模块可操作成检测它们各自的位置和/或定向的坐标值，即执行相互位置和/或定向检测。第二电子玩具模块的传感器系统的实施例可以如关于第一电子玩具模块的传感器系统所描述。特别地，第一和第二电子玩具模块可以包括相同类型的传感器系统，特别是使用相同数量、类型和布置的传感器。在一些实施例中，多个电子玩具模块中的每个都包括这样的传感器系统，例如以便当在彼此的检测范围内操作时允许它们检测彼此的坐标值。

在一些实施例中，两个坐标包括第二电子玩具模块和第一电子玩具模块之间的距离和/或另一个合适的位置坐标，例如到公共参考点的距离。在一些实施例中，传感器系统配置成检测第二电子玩具模块的单个位置坐标，例如第二电子玩具模块和第一电子玩具模块之间的距离。在其他实施例中，传感器系统配置成检测第二电子玩具模块的两个或者甚至三个位置坐标，例如相对于第一电子玩具模块的局部坐标系统。

在一些实施例中，这两个坐标包括第二电子玩具模块和第一电子玩具模块之间和/或相对于公共参考定向的定向坐标。定向坐标可以指示相对于参考方向的角度。在一些实施例中，传感器系统配置成检测第二电子玩具模块的单个定向坐标。在其他实施例中，传感器系统配置成检测第二电子玩具模块的两个或者优选地甚至三个定向坐标，例如相对于第一电子玩具模块的局部坐标系统。定向坐标可以反映相对于各自参考方向的角度，例如各自相互正交的参考方向或另一合适坐标系的参考方向。三个定向坐标可以例如分别反映俯仰角、偏航角和翻滚角。

在一实施例中，传感器系统配置成检测单个位置坐标，例如第二和第一电子玩具模块之间的距离，以及三个定向坐标。

电子玩具模块是独立的模块，其可以单独地和彼此独立地移动。然而，在一些实施例中，电子玩具模块彼此机械地可互连和/或与系统的其他玩具模块机械地可互连，从而形成连贯的玩具组件。具体而言，在一些实施例中，模块化玩具系统是模块化玩具构造系统，其包括用于构造连贯空间结构(也称为玩具构造模型)的多个玩具构造元件。每个电子玩具模块因此可以包括一个或多个电子玩具构造元件。例如，第一电子玩具模块可以形成为与玩具构造系统兼容的单个电子玩具构造元件。可替代地，第一电子玩具模块可以形成为两个或更多个互连电子玩具构造元件的组件。

模块化玩具构造系统通常允许由有限数量的不同类型的玩具构造元件构造各种不同的玩具构造模型，每个玩具构造模型具有由玩具构造模型内的玩具构造元件的空间布置所定义的不同物理配置。通常，术语玩具构造元件是指玩具构造系统的最小元件，其在正常使用过程中不能拆卸成更小的元件，特别是，在正常使用过程中，玩具构造元件本身通常不能以非破坏性的方式和/或在不使用工具的情况下拆卸。本文术语“正常使用”旨在不包括维护操作，比如更换电池。

一些或所有玩具构造元件可以是电子玩具构造元件，其包括如本文所述的传感器系统和/或如本文所述的功能装置和/或控制电路。在一些实施例中，只有一些玩具构造元件是包括功能装置、传感器系统和/或控制电路的电子玩具构造元件。因此，在一些实施例中，玩具构造系统还包括多个其他玩具构造元件，特别是非电子玩具构造元件，比如常规玩具构造元件，例如由模制塑料元件或以不同方式和/或由另一种合适的材料比如木材制成的元件构成的玩具构造元件，而没有任何电子部件。在一些实施例中，玩具构造系统包括不同类型的电子玩具构造元件，例如包括不同类型的功能装置，具有或不具有如本文所述的传感器系统等。

玩具构造系统的每个玩具构造元件且特别是由一个或多个电子玩具构造元件形成的每个电子玩具模块可以包括配置为接合玩具构造系统的其他玩具构造元件的联接构件的联接构件，以便将玩具构造元件可拆卸地彼此附接。为此，联接构件可以利用不同的联接机构，例如基于联接构件彼此之间的摩擦接合、基于螺钉、插头插座连接或协作联接构件的其他形式的配合接合。

因此，已经通过联接构件彼此互连的玩具构造元件可以再次彼此断开，使得它们可以再次彼此互连或者与系统的其他玩具构造元件互连，例如以便形成不同的空间结构。在一些实施例中，玩具构造元件设置有第一和第二类型的联接构件，比如联接栓和用于摩擦接合栓的栓接收凹部，或者配置为彼此接合以形成物理连接的其他成对配合或互补联接构件。一种类型的联接构件可以位于玩具构造元件的一侧，例如顶侧，而另一种互补类型的联接构件可以位于玩具构造元件的相对侧，例如底侧。在一些实施例中，玩具构造元件包括从玩具构造元件的顶面延伸的栓和延伸到玩具构造元件的底面中的相应的栓接收腔，用于通过合适的夹紧力摩擦接合栓。

通常，玩具构造系统可以对玩具构造元件可以如何彼此附接的自由度施加限制，例如通过限制它们可以彼此附接的可能相对位置和/或定向。这些限制有助于检测玩具构造模型内电子玩具构造元件的相对位置和/或定向。

为此，联接构件可以位于规则网格的网格点上；特别地，玩具构造元件的联接构件可以布置成使得一组相互互连玩具构造元件的联接构件位于三维规则网格的网格点上。玩具构造元件的尺寸可被定义为由规则网格定义的单位长度的整数倍。应当理解，三维网格可以由单个单位长度、两个单位长度来定义，例如一个单位长度适用于两个空间维度，而另一个单位长度适用于第三空间维度。又可替代地，三维网格可以定义三个单位长度，每个空间维度一个单位长度。

在一些实施例中，玩具构造元件由塑料材料制成，例如热塑性聚合物，或者由另一种合适的材料制成。玩具构造元件可以例如通过注射成型过程或其他合适的制造过程制成。

每个电子玩具构造元件可以包括壳体。功能装置和/或传感器系统和/或控制电路容纳在所述壳体内。壳体可以是盒形的。壳体可以限定顶面和与顶面相对的底面。至少一些联接构件可以从顶面延伸。壳体还可以包括在顶面和底面之间延伸的一个或多个侧面。在一些实施例中，所有电子玩具构造元件配置为可互换地并且可拆卸地连接到玩具构造系统的其他玩具构造元件。

本文描述的模块化玩具构造系统的实施例提供了一种分布式控制系统，其中功能装置和传感器设置在电子玩具构造元件中。功能装置的控制由集成到一些或所有电子玩具构造元件和/或单独的控制玩具构造元件中的控制电路来执行。紧凑性和模块化进一步增加了电子玩具构造元件可以结合到甚至相对较小的玩具构造模型中的灵活性。在一些实施例中，电子玩具构造元件的壳体的高度(不包括突出的联接构件)在3mm和10mm之间，比如3.2mm至9.6mm之间，比如3.2mm或6.4mm或9.6mm。壳体的长度和宽度可以各自在5mm至35mm之间，比如8mm至32mm之间，比如8mm、16mm、244mm或32mm。例如，横向尺寸可以是16mm×16mm或16mm×24mm或16mm×32mm。然而，应当理解，可以选择其他尺寸。

在电子玩具模块各自形成为一个或多个电子玩具构造元件的一些实施例中，第一电子玩具模块的传感器系统可以检测指示第二电子玩具模块的相应坐标的坐标值，而不管第一和第二电子玩具模块是否彼此直接或间接互连。特别地，当第一和第二电子玩具模块是可以相对于彼此自由移动的不同的分开的玩具构造模型的部分时，第一电子玩具模块的传感器系统可以检测指示第二电子玩具模块的相应坐标的坐标值。类似地，当第一和第二电子玩具模块是相同玩具构造模型的但被其他非电子玩具构造元件特别是没有传感器系统的玩具构造元件彼此分开的部分时，第一电子玩具模块的传感器系统可以检测指示第二电子玩具模块的相应坐标的坐标值。在这样的系统中，可能希望第一电子玩具模块确定第一和第二电子玩具模块是否是同一玩具构造模型的部分。为此，第一电子玩具模块可以确定相对于第二电子玩具模块的测量距离和/或定向是否与玩具构造系统施加的限制一致，特别是是否与相互互连玩具构造元件的可能相对距离和/或定向的限制一致。可替代地或另外，第一电子玩具模块可以在一段时间内监控相对距离和/或相对定向。如果例如在预定的时间段内距离和/或相对定向保持恒定，第一电子玩具模块可以确定第一和第二电子玩具模块确实是互连的。应当理解，可替代地或另外，第一电子玩具模块可以合适的方式确定距离和/或相对定向的时间导数，以便确定玩具模块是否可能彼此互连。当第一电子玩具模块还包括加速度计或其他运动传感器时，并且如果当加速度计或其他运动传感器检测到第一电子玩具模块的运动时距离和/或相对定向保持恒定，则第一电子玩具模块可以确定第一和第二电子玩具模块确实是互连的。然而类似地，第一电子玩具模块能够例如借助磁力计检测其自身相对于全球磁场或其他全球参考方向或坐标系的定向。当第一电子玩具模块检测到其自身位置和/或定向相对于全球坐标系的变化的同时距离和/或相对定向保持恒定时，第一电子玩具模块可以确定第一和第二电子玩具模块确实是互连的。

为此，在电子玩具模块彼此机械地可互连以形成玩具组件的一些实施例中，传感器系统配置成监控至少一个坐标的坐标值(或以其他方式确定时间导数)；并且其中模块化玩具系统包括处理器，其配置为基于监控的坐标值并且可选地基于一个或多个另外的传感器信号来确定第一和第二电子玩具模块是否机械地互连。例如，处理器可以根据确定电子玩具模块是否机械地连接到其他电子玩具模块来控制一个或多个功能装置的操作。处理器可以完全或部分地由第一电子玩具模块的第一控制电路、另一个电子玩具模块的控制电路、单独的处理单元等来实现。

在一些实施例中，第一电子玩具模块可以配置成例如基于第一和第二电子玩具模块之间的通信数据来检测第二电子玩具模块的类型。在一些实施例中，第一电子玩具模块可以配置为从第二电子玩具模块接收通信数据，该通信数据指示一个或多个传感器值，例如地磁场的感测强度，和/或一个或多个操作参数，例如第二电子玩具模块的一个或多个线圈的激励强度。为此，第一和第二电子玩具模块可以各自包括合适的通信接口，例如下面更详细描述。第一电子玩具模块的功能装置可以响应于第一电子玩具模块与哪个或哪些其他电子玩具模块机械地互连且可选地响应于机械互连的电子玩具模块的空间配置(例如相对距离和/或定向)而被控制。空间配置也将被称为机械互连玩具模块组件的物理拓扑。

应当理解，两个电子玩具模块之间的机械互连可以是电子玩具模块彼此直接接触的直接互连，或者是电子玩具模块通过一个或多个其他玩具模块互连的间接互连。特别地，电子玩具构造元件形式的电子玩具模块可以彼此直接或间接互连，并且可选地与玩具构造系统的其他玩具构造元件互连，从而形成玩具构造模型。

监控坐标值通常包括检测监控的坐标值的变化和/或时间导数，即第二电子玩具模块相对于第一电子玩具模块的位置和/或定向的变化。

配置为基于监控的坐标值来确定第一和第二电子玩具模块是否机械互连的处理器可被集成到第一电子玩具模块中，或者可以设置在第一电子玩具模块的外部。在后一种情况下，第一电子玩具模块可以包括用于与外部处理器通信数据的通信接口，例如下面更详细描述。处理器可以是适当编程的微处理器或另一种适当形式的处理装置。

在一些实施例中，第一电子玩具模块可以包括用于与第二电子玩具模块和/或与模块化玩具系统的多个电子玩具模块中的一个或多个其他电子玩具模块和/或与诸如计算机、平板计算机、智能电话等外部处理装置进行数据通信的通信接口。在一些实施例中，第二电子玩具模块和/或一个或多个或者甚至所有其他电子玩具模块也包括各自的通信接口。

通信接口可以是有线的或无线的。特别地，通信接口可操作成用于短程无线通信，例如短程RF通信，例如在2.4GHz频带或另一个合适的频带，例如通过蓝牙、Wifi或类似的合适的短程通信技术。在一些实施例中，通信接口可以利用第一和第二电子玩具模块的电磁线圈，例如通过线圈之间的感应联接。可替代地，通信接口可以利用单独的天线。

这里，术语短程通信是指通信范围不超过100m，比如不超过10m，比如不超过5m，比如不超过2m的通信技术。在大多数情况下，通信范围小于10m，并且在大多数情况下甚至小于5m就足够了，即使在一些实施例中更长的范围可能是可接受的或者甚至是期望的。在一些实施例中，通信范围大于1cm大于10cm，比如大于50cm，比如大于1m。

功能装置可以是用于执行功能的任何合适的装置，比如提供用户可感知效果的功能，比如视觉和/或听觉效果。功能装置的示例可包括适于执行一个或多个机械和/或电气功能的任何合适的机械和/或电气装置、布置和/或电路。

本文描述的功能装置的一些实施例可以执行的机械功能的示例包括：驱动可旋转输出轴、缠绕能够将物体拉得更靠近玩具模块的线或链、移动电子玩具模块的铰接部分等。机械功能因此能够打开或关闭门、弹出物体、旋转转盘、移动线性致动器等。这种机械运动可以由电动马达驱动。

本文描述的功能装置的一些实施例可以执行的电功能的示例包括发射恒定或闪烁的光、以预定顺序激活多个灯、发射可听声音，比如嘟嘟声、警报、铃声、警笛声、语音消息、音乐、合成声音、模拟和/或刺激游戏活动的自然或模拟声音、声音的回放和/或其他音频内容等。

因此，功能装置可以选自马达、光源(例如一个或多个LED)和声源(例如扬声器)。在一些实施例中，多个电子玩具模块包括不同的电子玩具模块，其包括相应不同类型的功能装置。

在一些实施例中，一个或多个电子玩具模块包括一个或多个附加传感器，例如线性或旋转编码器、光检测器和声音检测器(例如麦克风)等。

通常，在一些实施例中，每个电子玩具模块可以包括单个功能装置。因此，每个电子玩具模块的功能容易被用户理解，并且可以模块化的方式组合。

电子玩具模块可以用默认行为制造，例如用存储在电子玩具模块的存储器中并可由电子玩具模块的处理单元执行的默认可执行指令制造。默认可执行指令可以定义一组用于产生控制信号的预定规则，例如响应于其他电子玩具模块的确定的坐标值和/或响应于检测到的坐标值的变化。在一些实施例中，可执行指令实现基于先前使用(例如使用人工智能)进行调整的自适应行为。在一些实施例中，电子玩具模块可由通信地联接到电子玩具模块的一个或多个控制玩具模块控制。

在一些实施例中，电子玩具模块的行为可以由用户编程或配置，例如通过接收程序数据和/或配置参数。为此，电子玩具模块可以从计算机或另一外部电子装置接收程序和/或控制数据和/或配置参数，例如直接或通过系统的另一玩具模块。外部电子装置可以是例如台式计算机、平板计算机、智能手机、膝上型电脑或另一可编程计算装置。外部电子装置的其他示例包括RFID标签或其他数据存储装置。例如，一个或多个电子玩具模块可操作成以非接触方式读出这种数据存储装置。

一些或所有电子玩具模块可以配置成形成通信节点网络。在一些实施例中，形成为一个或多个玩具构造元件的电子玩具模块可以在公共玩具构造模型中检测到彼此互连，例如通过检测如本文所述的检测到的坐标值的变化。一旦被检测为同一玩具构造模型的一部分，电子玩具模块可操作成选择性地彼此通信，从而协调对它们相应功能装置的控制。这对于允许模型的电子玩具模块提供期望的连贯模型行为可能是有用的。例如，当模型是具有包括相应马达的多个电子玩具模块的车辆，每个马达驱动车辆的相应轮子时，电子玩具模块可以确定马达的相对位置和定向，从而确保马达的协调操作以推进车辆。因此，玩具构造模型的电子玩具模块可被控制成允许模型表现出相对复杂的行为，而不需要用户具有先进的技术或编程技能。

在一些实施例中，电子玩具模块可操作成实现学习模式，其中它们可操作成从它们检测到的相对位置和定向推断一个或多个预期功能，可选地结合其他传感器输入。在这种学习模式期间，电子玩具模块可以基于接收到的传感器信号检测用户与玩具构造模型的交互，例如显示在模型上的光、声音、施加在模型上的运动/力等。电子玩具模块然后可以推断相应的动作，例如响应于接收到的传感器数据输出光和/或声音和/或激活一个或多个马达。例如，电子玩具模块可以配置成镜像或匹配物理交互，例如通过镜像检测到的拍手声或闪光的节奏或频率，通过响应于推力激活马达等。

因此，提供了一种向模块化玩具系统或玩具构造模型添加功能以及控制这种功能的简单方式。一个或多个电子玩具构造元件形式的一个或多个电子玩具模块可被简单地添加到系统或模型中，或者在系统或模型中使用。

在一些实施例中，电子玩具模块本身可以是模块化的，例如由两个或更多个玩具构造元件构成。例如，功能装置可以容纳在功能玩具构造元件内，传感器系统可以容纳在控制玩具构造元件内，可选地与控制电路和电源一起。当控制玩具构造元件电联接、感应联接或以其他方式可操作地联接到功能玩具构造元件时，它们一起形成如本文所述的电子玩具构造元件。

附图说明

图1示出了电子玩具构造元件形式的电子玩具模块的示例。

图2示出了电子玩具构造元件形式的电子玩具模块的示例的框图。

图3示出了电子玩具构造元件的示例的操作。

图4示出了由两个电子玩具构造元件形成的电子玩具模块的另一示例的框图。

图5示意性地示出了由本文所述的玩具构造元件构造的玩具构造模型的示例。

图6示意性地示出了由本文所述的玩具构造元件构造的玩具构造模型的另一示例。

图7-10示出了本文所述的玩具构造系统的使用示例。

具体实施方式

现在将参照砖块形式的玩具构造元件来描述包括多个电子玩具模块的模块化玩具系统的各个方面和实施例。在这些特定和相应的实施例中，电子玩具模块每个都形成为一个或多个电子玩具构造元件，每个都具有壳体，该壳体通常成形为具有平坦侧面的正交多面体，并且具有从其上表面延伸的联接构件和延伸到其下表面的腔。然而，也可以使用其他形状和尺寸的电子玩具构造元件，例如不同尺寸和具有不同数量的联接构件的盒形或瓦形玩具构造元件。此外，尽管砖形已被证明是特别有用的，但本发明可以应用于其他形式的玩具构造元件，用于游戏应用、教育应用等。

图1示出了总体用100表示的电子玩具构造元件形式的电子玩具模块的示例。具体而言，电子玩具构造元件包括大致盒形壳体101，具有从其顶表面延伸的联接栓104和从底部延伸到元件中的腔。该腔由侧壁102和中心向下延伸的管103限定。如US3005282中公开，另一玩具构造元件的联接栓可以摩擦接合的方式容纳在腔中。其余附图中所示的构造元件具有这种已知类型的配合栓和腔形式的联接构件。然而，除了栓和腔之外，或者代替栓和腔，也可以使用其他类型的联接构件。联接栓以正方形平面网格的形式横跨顶表面布置，即限定联接栓序列沿其布置的正交方向。相邻联接栓之间的距离在两个方向上一致且相等。在限定规则平面网格的联接位置处联接构件的这种或类似布置允许玩具构造元件在彼此相对的离散数量的位置和定向上互连，特别是相对于彼此成直角。在构造的模型中，多个玩具构造元件的联接构件因此可以位于相对于玩具构造模型定义的三维网格的网格点上。

在一些实施例中，玩具构造元件由塑料材料制成，例如热塑性聚合物，或者由另一种合适的材料制成。玩具构造元件可以例如通过注射成型过程或其他合适的制造过程制成。

电子玩具构造元件100包括容纳在电子玩具构造元件的壳体101内的扬声器105或其他声源形式的功能装置。应当理解，电子玩具构造元件的其他示例可以包括另一种类型的功能装置(例如光源、马达等)。作为功能装置的替代或补充，电子玩具构造元件的一些实施例可以包括传感器，比如声音传感器、光传感器等。还应当理解，玩具构造系统的其他实施例可以包括不同形状或尺寸的电子玩具构造元件，例如以便容纳功能装置的特定传感器和/或使它们更容易被用户区分。

图2示出了总体用100表示的形成为电子玩具构造元件的电子玩具模块的示例的示意性框图，例如图1所示的电子玩具构造元件。

电子玩具构造元件包括壳体101。在该示例中，壳体限定了设置有如上所述的联接构件104的顶面；应当理解，其他实施例可以包括其他类型的壳体。电子玩具构造元件还包括容纳在壳体101内的控制电路209、两个电磁线圈207、磁力计208、功能装置205和可再充电电池210。

每个电磁线圈限定线圈围绕其延伸的线圈轴线。电磁线圈207布置成它们的线圈轴线布置成彼此正交。特别地，电磁线圈207布置成使得一个线圈布置成其线圈轴线平行于壳体的顶面，而另一个线圈布置成其线圈轴线平行于壳体的其中一个侧面。以这种方式，电磁线圈可以在壳体相对于外部电磁场的不同定向上获取能量。此外，电磁线圈可以检测具有类似电磁线圈布置的另一个类似电子玩具构造元件的位置和/或定向坐标。然而，应当理解，其他布置也是可能的。

电子玩具构造元件可以通过电磁线圈207接收电能，用于给电池210充电，电池210又为控制电路209和功能装置205供电。

功能装置205可以是光源，例如LED、扬声器、马达和/或可操作成执行用户可感知功能的另一功能装置。

控制电路209可以包括一个或多个微控制器、一个或多个微处理器和/或一个或多个其他合适的处理单元或其组合。

磁力计208可以布置成沿着至少一个方向例如穿过由电磁线圈的线圈轴线限定的平面(例如正交于该平面)的方向测量外部磁场特别是静态磁场(例如地磁场)的强度。磁力计可以嵌入在与控制电路209相同的芯片上。具体而言，磁力计可以布置成仅测量沿着单个方向的外部磁场的强度。

电子玩具构造元件可以包括附加部件，例如通信电路，其可操作成与其他电子玩具构造元件和/或其他处理装置进行双向通信。因此，电子玩具构造元件可操作成传送其身份和/或操作特征，例如通过传达唯一标识符和/或识别电子玩具构造元件类型的标识符，例如它是否包括马达、光源、扬声器等。此外，在一些实施例中，电子玩具构造元件可以传送传感器信号，该传感器信号表示由电子玩具构造元件的传感器感测的量或者电子玩具构造模型的操作参数，例如线圈的激励强度。

在一些实施例中，电子玩具构造元件包括光传感器、声音传感器、旋转编码器、加速度计、陀螺仪和/或任何其他合适的传感器。

电磁线圈和/或磁力计可操作成检测电子玩具构造元件相对于地磁场的定向。在一实施例中，磁力计可操作成检测沿单个方向或沿两个或甚至三个方向的地磁场强度。这又可以用作电子玩具构造元件相对于参照系的定向的指示。此外，电子玩具构造元件可以配置为激励电磁线圈和/或测量由另一电子玩具构造元件的相应线圈产生或修改的磁场的强度和/或方向。以这种方式，基于电磁线圈和磁力计的测量，电子玩具构造元件可以检测到另一电子玩具构造元件的距离和相对定向。此外，通过随时间监控距离和/或相对定向，电子玩具构造元件可以检测电子玩具构造元件相对于彼此是移动还是静止的。以这种方式，电子玩具构造元件可以确定在连贯玩具构造模型中哪些其他电子玩具构造元件是相互互连的。

图3分别示出了图2所示类型的两个电子玩具模块300A和300B。电子玩具模块300A和300B可以包括相同类型的功能装置或不同类型的功能装置。电子玩具模块300A可操作成检测电子玩具模块300B和电子玩具模块300A之间的距离以及它们之间的相对定向，例如作为定义电子玩具模块300B的内部坐标系311B相对于电子玩具模块300A的内部坐标系311A的旋转的三个角度。因此，角度可以分别描述模块300B相对于模块300A的俯仰、偏航和翻转。类似地，电子玩具模块300B可以检测模块300A的相应距离和相对定向。当电子玩具模块可操作成彼此通信时，它们可以进一步交换关于它们的身份和/或它们包括的功能装置的类型和/或关于它们各自的操作状态等的信息。例如，电子玩具模块可以交换关于由它们各自磁力计测量的地磁场的测量强度的信息。可替代地或另外，它们可以交换关于它们各自线圈的激励强度的信息。应当理解，如果激励强度是预先定义的或者先验已知的，则可能不需要传送该信息。

因此，玩具模块300A可以知道由玩具模块300B的磁力计测量的地磁场的测量强度，并且玩具模块300A可以进一步知道玩具模块300B的线圈的激励强度。玩具模块300A可以测量由玩具模块300A的每个线圈感测的磁场，并且玩具模块300A可以通过其磁力计测量地磁场的强度。

由于由玩具模块300A的线圈测量的磁场取决于玩具模块之间的相对定向和距离，并且由于由每个玩具模块测量的测量地磁场取决于它们相对于地磁场的各自定向，玩具模块300A可以基于其自身的测量(由玩具模块300A的线圈和磁力计)、基于接收的(或已知的)关于玩具模块300B的线圈的激励强度的信息以及基于接收的关于由玩具模块300B测量的地磁场的测量强度的信息来确定玩具模块300A和300B之间的相对定向和距离。

一般来说，发明人已经意识到，玩具模块可以使用来自两个电磁线圈和来自地磁感测的单个方向的两个读数来计算到另一个玩具模块的距离和两个玩具模块之间的相对定向(俯仰、偏航和翻转)。为此，每个玩具模块包括两个电磁线圈，它们也可以用于短程通信，可以作为单平面霍尔效应传感器内置在玩具模块的ASIC中。

应当理解，可以使用其他传感器配置或数据集。例如，当每个玩具模块包括沿三个不同方向定向的三个线圈时，一个玩具模块的每个线圈的测量和另一个玩具模块的线圈的激励强度的知识可能足以计算玩具模块之间的距离和相对定向。

基于它们的相对距离和定向，电子玩具模块300A可以确定它是否物理连接到电子玩具模块300B，例如作为相同连贯玩具构造模型的一部分，或者至少它是否可能如此互连。为此，电子玩具模块可以确定测量的距离和定向是否与玩具构造系统施加的限制一致。可替代地或另外，电子玩具模块可以在一段时间内监控相对距离和/或相对定向。如果距离和/或相对定向保持不变，电子玩具模块可以确定元件确实是互连的。

具体而言，电子玩具模块300A可以在检测到其自身定向相对于地磁场的变化期间监控距离和/或相对定向。如果模块300A和300B之间的距离和/或相对定向在这种检测到的地磁场变化期间保持不变，则每个模块可以确定其与相应的其他模块物理互连。

图4示出了总体由附图标记400表示的电子玩具模块的另一示例。在该示例中，电子玩具模块400本身由两个单独的电子玩具构造元件构成，即分别由功能玩具构造元件420和控制玩具构造元件430构成。功能玩具构造元件和控制玩具构造元件中的每个包括具有联接构件的壳体，例如结合图1的电子玩具构造元件所述。功能玩具构造元件420堆叠在控制玩具构造元件430的顶部，使得这两个元件通过它们各自的联接构件互连。

功能玩具构造元件420和控制玩具构造元件430各自包括相应的接口421，用于将能量和/或控制信号从控制玩具构造元件传输到功能玩具构造元件。接口421可以是依赖于导电接触的接口，或者它可以是非接触的，例如感应接口。

功能玩具构造元件还包括功能装置205，并且可选地包括其自己的控制电路209，例如结合图2的电子玩具构造元件所述。

控制玩具构造元件包括容纳在其壳体内的控制电路409、电磁线圈207、磁力计208和可再充电电池210，所有这些都如结合图2的电子玩具构造元件的相应部件所述。

因此，控制玩具构造元件和功能玩具构造元件一起可操作成执行与图2的电子玩具模块相同的功能，并且它们包括用于执行这些功能的相同部件。然而，这些部件分布在两个物理上可分离的玩具构造元件之间。

控制玩具构造元件还包括无线通信电路431。通信电路431可以例如包括通信收发器等，以及可操作用于与其他控制玩具构造元件和/或其他电子玩具构造元件和/或一个或多个其他电子装置进行短程射频通信的天线。短程射频通信可以使用蓝牙技术或另一种合适的通信技术比如Wifi来实现。

控制电路409例如由在微处理器上执行的适当程序来配置，以控制控制玩具构造元件以及功能装置205的各种部件。特别地，控制电路409可以在元件430的检测范围内执行对其他电子玩具构造元件的距离和定向的检测。

图5-6示出了由本文所述的玩具构造系统构造的玩具构造模型的示例。具体而言，玩具构造模型包括多个电子玩具模块，例如结合图2或4所述。虽然为了便于说明，在图5-6中不一定明确示出，但应当理解，玩具构造模型的示例可以包括另外的玩具构造元件，包括除了电子玩具构造元件之外的玩具构造元件。

图5示意性地示出了由本文所述的玩具构造元件构造的玩具构造模型的示例。在图5的示例中，玩具构造模型1024是车辆，比如汽车，但当然应当理解，可以构造代表其他物品的玩具构造模型。玩具构造模型1024由多个常规玩具构造元件和多个电子玩具模块400A-D构成。在图5的示例中，电子玩具模块是结合图4描述的类型，即它们各自分别包括功能玩具构造元件420A-D和控制玩具构造元件430A-D。每个功能玩具构造元件与控制玩具构造元件之一感应联接(直接或间接)。在图10的具体示例中，玩具构造模型分别包括四个控制玩具构造元件430A-D，每个被物理连接并感应联接到相应的功能玩具构造元件420A-D，例如结合图4所述。每个功能玩具构造元件420A-D分别包括用于驱动轴721A-D的马达，轴721A-D插入电子玩具构造元件的孔中。每个轴分别附接到相应的轮子1023A-D，使得每个电子玩具构造元件可操作成驱动相应的一个轮子。

控制玩具构造元件在模型内彼此隔开，并且彼此不感应联接。然而，它们可以通过短程无线通信经由各自的无线通信接口彼此无线通信。这可以允许相应马达的协调控制。例如，其中一个控制玩具构造元件可以作为向其他控制玩具构造元件发送控制信号的主控器操作，该控制信号包括例如开/关信号、速度和/或方向信号。可替代地，每个控制玩具构造元件可以自主操作。例如，每个控制玩具构造元件可以响应于来自编码器的传感器信号来控制感应联接到它的功能玩具构造元件的马达，编码器包括在感应联接到控制玩具构造元件的电子玩具构造元件中。具体而言，在一示例中，当编码器检测到轮子由于外部扭矩而转动时(例如因为用户将车辆推过表面)，控制玩具构造元件可以在与检测到的旋转相同的方向上控制马达，例如持续预定时间段或取决于检测到的轮子已经转动的持续时间的时间。

为了协调马达的操作，控制构造元件可以检测其它玩具构造元件的相对定向，如本文所述。

图6示意性地示出了由本文所述的玩具构造元件构造的玩具构造模型的另一示例。图6的示例类似于图5的示例，除了每个电子玩具构造模块400A-D形成为单个电子玩具构造元件，例如图2的示例。

图7示出了如本文所述的玩具构造系统的使用示例。具体而言，图7示出了包括玩具构造元件的玩具构造套件，玩具构造模型820、1110和1120已经由玩具构造元件构造而成。特别地，玩具构造套件包括电子玩具构造元件100、200、300和400形式的电子玩具构造模块。电子玩具构造元件100是结合图1和2描述的电子玩具构造元件；它包括扬声器形式的功能装置。电子玩具构造元件200是结合图2描述的电子玩具构造元件；它包括LED光源形式的功能装置。电子玩具构造元件300是结合图2描述的电子玩具构造元件，具有马达形式的功能装置，用于驱动可插入电子玩具构造元件300的壳体的孔中的轴1121。电子玩具构造元件400具有玩偶躯干的形状。

玩具构造模型820是玩偶或洋娃娃的形式。具体地，它包括具有无线通信电路的电子玩具构造元件400，该无线通信电路可操作成与电子玩具构造元件100-300的相应无线通信电路通信。此外，每个电子玩具构造元件100-400包括相应的传感器系统，用于检测它们相对于彼此的相对距离和定向。特别地，每个电子玩具构造元件可以包括两个电磁线圈和一个磁力计，如结合图2所述。

玩具构造模型1110包括电子玩具构造元件100和200以及附加的非电子玩具构造元件，比如常规玩具构造元件。在该特定示例中，附加玩具构造元件包括透明的圆顶形盖1111，可附接到电子玩具构造元件200以产生用于容纳另一玩具构造元件1112的空隙。因此，由电子玩具构造元件200的光源发射的光照亮玩具构造元件1112，并提供用户通过透明圆顶形盖可观察到的可见效果。

玩具构造模型1120包括电子玩具构造元件300以及附加的非电子玩具构造元件，比如常规玩具构造元件。在该特定示例中，附加的玩具构造元件包括插入到电子玩具构造元件300的孔中的轴1121，以及附接到轴1121的细长杆1122，使得杆可在降低位置和升高位置之间枢转。

电子玩具构造元件200可以配置成检测电子玩具构造元件400的存在，并检测其与玩具构造元件200的距离和相对定向。电子玩具构造元件因此可以检测玩偶相对于模型1110的运动。响应于这种检测，电子玩具构造元件200可以控制其光源发光。类似地，当电子玩具构造元件100检测到玩偶820正在靠近时，它可以发出声音，例如模拟警笛。在一些实施例中，光的属性(例如闪烁频率、颜色、强度等)和/或声音的属性(例如音量、音高等)可以由相应的电子玩具构造元件响应于运动的各方面来控制，例如运动速度、玩偶是朝向模型1110运动还是远离模型1110运动、检测到的电子玩具构造元件400的类型、到玩偶820的估计距离等。

电子玩具构造元件100和/或200还可以通过它们各自的无线短程通信电路与电子玩具构造元件300通信。例如，电子玩具构造元件100和/或200可以将关于检测到的玩偶820的信息传送到电子玩具构造元件300。响应于接收的信息，电子玩具构造元件300可以驱动马达以升高或降低杆1122。可替代地或另外，电子玩具构造元件300可被触发以不同的方式控制其马达的操作。例如，电子玩具构造元件本身可以检测玩偶820的存在。

因此，上面的示例说明了相对复杂的游戏场景可以仅用本文描述的一些相对便宜的电子玩具构造元件来实现。

在下文中，将描述可以用本文描述的玩具构造系统的实施例实现的其他游戏场景的各种示例。

图8示出了玩具构造套件的另一示例。图8的玩具构造套件包括玩具构造模型1310-1340，每个包括电子构造元件形式的一个或多个电子玩具模块。特别地，玩具构造模型1310是由多个常规玩具构造元件和电子玩具构造元件400构造的细长棒。

玩具构造模型1320包括包含光源的电子玩具构造元件200。

玩具构造模型1330类似于玩偶，并且包括电子玩具构造元件(在图8中不明显可见)，其包括用于实现玩偶旋转的马达。

玩具构造模型1340类似于乐器，并且包括电子玩具构造元件100A-C，每个包括扬声器。

当用户移动棒1310时，该运动被其他玩具构造模型的电子玩具构造元件200、100A-C检测到。

响应于检测到的运动，玩具构造模型1320-1340的电子玩具构造元件可以控制它们各自的功能装置来执行它们的各种功能，例如使玩偶1330转动、电子玩具构造元件200的灯发光和/或电子玩具构造元件100A-C播放音乐。

图9示出了玩具构造套件的又一示例。图9的玩具构造套件包括结合图7描述的玩偶820和玩具构造模型1410。玩具构造模型1410包括包含马达的电子玩具构造元件300。电子玩具构造元件300配置成旋转玩具构造模型1410的可旋转部分1411，其成形为动物或其他生物的头部。

玩偶820包括如上所述的电子玩具构造元件400。电子玩具构造元件300配置成检测玩偶820的用户引起的运动。响应于检测到的运动，电子玩具构造元件300操作其马达，以便模仿可旋转头部1411检测到的运动。

因此，类似于图8的示例，玩偶因此可以作为棒或控制器来操作，该棒或控制器可操作成控制玩具构造模型1410的功能。

图10示出了玩具构造套件的又一示例。图10的玩具构造套件包括玩具构造模型1510和1520，每个包括一个或多个电子玩具构造元件。特别地，玩具构造模型1310是可穿戴玩具构造模型。它包括可佩戴部件，比如腕带1511，其包括可以附接其他玩具构造元件的联接构件。在本示例中，玩具构造模型1510包括电子玩具构造元件400，其包括如本文所述的传感器系统。

玩具构造元件1520类似于汽车。它包括一个或多个电子玩具构造元件(未明确示出)，用于驱动汽车的一个或多个轮子，例如结合图5和6所述。玩具构造模型1520还包括用于致动汽车转向机构的电子玩具构造元件(未明确示出)。

汽车的电子玩具构造元件可操作成检测可佩戴玩具构造模型1510的电子玩具构造元件400的运动，并因此检测当可佩戴部件佩戴在用户手腕上时用户手的运动。汽车1520的电子玩具构造元件然后可以响应于检测运动来控制轮子和转向机构，例如以便推进和转向汽车。

本文描述的电子玩具构造元件的控制电路的实施例可以通过包括多个不同元件的硬件来实现，和/或至少部分地通过适当编程的微处理器来实现。

在列举多个装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以由硬件的同一个元件、部件或项来体现。某些措施在相互不同的从属权利要求中叙述或在不同的实施例中描述的事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。

应该强调的是，当在本说明书中使用时，术语“包括/包含”用来指定存在所述的特征、元件、步骤或部件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、元件、步骤、部件或其组合。

Claims (11)

1.一种模块化玩具系统，包括多个独立的电子玩具模块，每个电子玩具模块包括可操作成执行用户可感知功能的功能装置和用于控制功能装置的控制电路；其中多个电子玩具模块中的至少第一电子玩具模块包括第一控制电路、第一功能装置和传感器系统，该传感器系统配置用于非接触检测至少两个坐标的相应坐标值，每个坐标指示多个电子玩具模块中的至少第二电子玩具模块相对于第一电子玩具模块的位置或定向；并且其中第一控制电路配置为基于一个或多个检测到的坐标值来控制第一功能装置的操作；其中，所述传感器系统包括至少两个电磁线圈，每个配置为感测时变磁场；其中每个电磁线圈限定线圈轴线，并且其中至少两个线圈的线圈轴线限定线圈轴线之间的角度，该角度大于零度；其中，所述电子玩具模块配置成测量由另一电子玩具模块的相应线圈产生或修改的磁场的强度和/或方向。

2.根据权利要求1所述的模块化玩具系统；其中，所述第一电子玩具模块配置成经由所述一个或多个电磁线圈中的至少一个从电磁场获取用于操作所述第一功能装置的能量。

3.根据权利要求1所述的模块化玩具系统；其中，所述传感器系统包括三个电磁线圈。

4.根据前述权利要求中任一项所述的模块化玩具系统；其中，所述传感器系统包括一个或多个磁力计。

5.根据权利要求4所述的模块化玩具系统；其中，所述传感器系统由两个电磁线圈和单个磁力计构成。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化玩具系统；其中，所述传感器系统还配置成检测所述第一电子玩具模块相对于地磁场的定向。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化玩具系统；其中，所述第二电子玩具模块包括传感器系统，该传感器系统配置用于非接触检测至少两个坐标的相应坐标值，每个坐标指示至少第一电子玩具模块相对于第二电子玩具模块的位置或定向。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化玩具系统；其中，所述两个坐标包括第二电子玩具模块和第一电子玩具模块之间的距离。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化玩具系统；其中，所述传感器系统配置成检测三个独立的定向坐标。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化玩具系统；其中，所述电子玩具模块彼此机械地可互连，从而形成玩具组件；其中，所述传感器系统配置成监控至少一个坐标的坐标值；并且其中，所述模块化玩具系统包括处理器，该处理器配置为基于监控的坐标值来确定第一和第二电子玩具模块是否机械地互连。

11.根据权利要求10所述的模块化玩具系统；其中，所述处理器配置成至少基于监控的坐标值来检测所述玩具组件中的所述一组电子玩具模块的物理拓扑。

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