CN113380113A - 一种实物化编程的儿童绘图玩具、控制方法、计算机设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于儿童编程教育技术领域，公开了一种实物化编程的儿童绘图玩具、控制方法、计算机设备，设置有用以将常用几何图形形成函数程序预置其中，通过对指令的选择以及多块积木的排列组合构成编程语句，通过无线通信传输给绘图小车的积木块；通过执行实物化积木组合所代表的编程语句在平面上移动绘制图案的绘图小车。本发明能够将代表几何图形的编程语句储存在积木内，让儿童通过对想要绘制图案以及代表其大小的参数的选择，绘制出几何图形，并通过将能绘制的几何图形进行组合构成有意义的图画，或将代表图案绘制动作的积木与代表语法语句的积木配合使用，获得更加复杂的图画，培养儿童的编程思维和几何思维。

Description

一种实物化编程的儿童绘图玩具、控制方法、计算机设备

技术领域

本发明属于儿童编程教育技术领域，尤其涉及一种实物化编程的儿童绘图玩具、控制方法、计算机设备。

背景技术

目前，随着计算机领域的发展，编程逐渐成为国际上公认的必备技能。传统编程多在编译环境下通过电脑键盘直接键入编程语句，要求编程者掌握编程语言的语法、编程逻辑等，具有一定的难度。近几年开始出现模块化编程软件，通过对所需语句的直接选择替代键入，降低了编程难度，对于初学者来说更加友好。尤其是对于近年来兴起的儿童编程教育，对于儿童的编程教育培养重点应在于其编程逻辑与思维的培养，模块化编程更容易被儿童学会，从而在短时间内获得成就感高的反馈，提升儿童对于编程的兴趣。

现有的模块化儿童编程玩具多需配合手机、平板、电脑等电子设备使用，通过拖拽图形的方式完成编程过程，长时间电子屏幕的应用会对儿童的眼睛造成伤害，将编程过程实物化可以脱离屏幕的限制，让儿童通过代表编程语句的积木玩具控制小车、机器人等以此达到学习目的并带来乐趣。

绘画是对于儿童思维和艺术培养的良好方式，早在20世纪60年代美国麻省理工学院人工智能实验室的西摩尔·帕伯特专门为孩子们设计了一种叫LOGO的计算机语言，儿童可以通过编程语句控制屏幕上的海龟移动进行绘画，是最早将绘画和编程教育相结合的语言。儿童可以通过绘画与编程的结合学会对基本语句语法的使用，形成相应的编程逻辑思维，数学几何思维，同时所绘制出的作品较小车的移动、机器人的动作等常用的编程玩具反馈结果，有更好的分享性传播性，从而提高儿童继续学习编程的意愿。

现有的编程绘图玩具多采用软件编程形式，少有使用实物积木编程的。现有中国专利公开了一种基于图像识别的建议编程方法及装置，利用实物化指令块编程控制机器人移动，形成图案。然而其每一个动作类指令块只能控制机器人完成单一的绘制动作，即前进、转向等，儿童需将图案分解成单一方向的线条进行绘制，绘制出几何图形以及其他有意义的图案是困难的，短时间内无法获得成果会降低儿童对于编程学习的积极性。

现有中国专利公开了一种实物化编程的指令模块，实现指令模块的快速连接或拆卸，使实物编程更加简便。但是该指令模块与其所操纵的机器人之间需要有线连接进行数据传输，限制了机器人的位置和使用场景。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的儿童编程绘图玩具反馈结果差，儿童无法短时间内获得多样的复杂的绘画作品，儿童进行创作的欲望被能力和硬件限制。

解决以上问题及缺陷的难度为：通过现有硬件低成本地解决积木内储存函数、函数参数的选择以及积木和小车的无线通讯并不困难。但是合理的对积木所代表的语句进行设计使儿童可以通过对不同功能积木块的排列组合用最少的积木块绘制复杂的多样的图案，并且培养儿童的编程思维和几何思维具有一定困难。解决以上问题及缺陷的意义为：改善编程绘图玩具的反馈结果可以使儿童通过简单的积木的排列组合绘制出更为复杂的多样的图案，从而提高儿童对编程学习的兴趣，培养儿童的编程思维几何思维和艺术创造能力。对于硬件的改善可以使儿童通过对参数的选择绘制更多样的图案并且培养了儿童编程函数思维，积木块之间通过磁吸接口连接、积木块与小车之间通过无线通讯都使得本发明有更广的应用场景，减少硬件对儿童创作的限制。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种实物化编程的儿童绘图玩具、控制方法、计算机设备。

本发明是这样实现的，一种实物化编程的儿童绘图玩具，所述实物化编程的儿童绘图玩具设置有：

用以将常用几何图形形成函数程序预置其中，通过对指令的选择以及多块积木的排列组合构成编程语句，通过无线通信传输给绘图小车的积木块；

通过执行实物化积木组合所代表的编程语句在平面上移动绘制图案的绘图小车。

进一步，所述积木块包括：代表编程语句开始的积木一块、代表编程语句结束的积木一块、代表图案绘制动作的积木多块、代表转弯动作的积木多块、代表循环语句开始的积木多块、代表循环语句结束的积木多块。

进一步，所述积木块有输入输出接口，通过拔插的磁吸接口连接；输入口全部为母口，输出口全部为公口。

进一步，所述代表编程语句开始的积木有输出口，代表编程语句结束的积木有输入口，代表图案绘制动作的积木、代表转弯动作的积木、代表循环语句开始的积木、代表循环语句结束的积木有输入口和输出口；

所述代表编程语句开始的积木块内有电源、开关以及单片机；代表编程语句结束的积木内有单片机以及无线通讯模块；

代表图案绘制动作的积木内有单片机、两个旋转编码开关；代表转弯动作的积木内有单片机，一个两档拨档开关，一个旋转编码开关；代表循环语句开始的积木内有单片机，一个旋转编码开关；代表循环语句结束的积木内有单片机。

进一步，所述代表编程语句开始的积木内的电源通过积木之间的拔插磁吸接口向排列在其后面的所有积木供电，开关控制电源是否开始供电，单片机在开始供电后向位于其下游的第一块积木发送开始指令；代表图案绘制动作的积木内单片机中存有代表控制绘图小车绘制出几何图形的编程语句，几何图形包括圆形、正方形、矩形、等边三角形、等腰直角三角形、菱形、等腰梯形、半圆形、正六边形，同时单片机里存有代表前进命令的编程语句；

第一个旋转编码开关控制几何图形种类的选择，单片机内存有代表几何图形大小或前进步数长短的编程语句，第二个旋转编码开关控制几何图形大小的选择或前进步数长短的选择；即当用户完成对两个旋转编码开关档位选择后，得到一代表控制绘图小车绘制确定大小的几何图形或前进确定步数的编程语句；单片机在接收到上游积木传输的数据后，读取两个旋转编码开关所对应的档位，译成相应的控制绘图小车进行移动的语句后，将新生成的语句补充在接收到的数据后，并通过拔插磁吸接口发送给下游第一块积木；

代表转向动作的积木内单片机中存有代表控制绘图小车转向的编程语句，转向包括左和右；两档拨档开关的两个档位分别对应左转语句和右转语句，单片机中存有代表转向角度的编程语句，其所代表的角度是不连续的，角度包括30°、45°、60°、90°、120°、180°常出现于规则几何图形中的角度；旋转编码开关控制转向角度的选择，即当用户完成对拨档开关和旋转编码开关的档位选择后，得到一代表控制绘图小车转动确定角度的编程语句；单片机在接收到上游积木传输的数据后，读取拨档开关和旋转编码开关所对应的档位，译成相应的控制绘图小车进行转动的语句后，将新生成的语句补充在接收到的数据后，并通过拔插磁吸接口发送给下游第一块积木。

进一步，所述代表循环语句开始的积木与代表循环语句结束的积木同时出现，其中间必须有至少一个积木否则判定为错误语法；代表循环语句开始的积木内单片机存有代表此积木为代表循环语句开始的积木的身份码；单片机内存有代表循环次数的编程语句，旋转编码开关控制循环次数的选择；即当用户完成对旋转编码开关档位的选择之后，可得到代表对在本积木之后代表循环语句结束的积木之前的积木所对应的编程语句重复选定次数的编程语句；单片机在接收到上游积木传输的数据后，读取旋转编码开关所对应的档位，译成相应的控制其后编程语句循环的语句，并通过拔插磁吸接口发送给下游第一块积木。

进一步，所述代表循环语句结束的积木内单片机存有一身份码，代表此积木是代表循环语句结束的积木；单片机在接收到上游积木传输的数据后，生成代表其所在位置之前代表循环语句开始积木之后的积木所对应的编程语句重复选定的次数的编程语句，并通过拔插磁吸接口发送给下游第一块积木；

代表编程语句结束的积木通过拔插磁吸接口接收上游积木传输的数据，其数据为上游积木所代表的编程语句按其排列顺序写在开始指令后的编程语句；代表编程语句结束的积木在接收上游积木传输的数据后，对全部编程语句进行解析，形成绘图小车可以执行的语句，并通过无线通讯模块发送至绘图小车。

进一步，所述绘图小车包括：单片机、动力机构、电源、无线通讯模块、可水洗水彩笔、开关、led灯等反馈模块；

绘图小车内的单片机在通过无线通讯模块接收到数据后，通过led灯提示已接收到数据，等待开始执行，在用户开启开关后，单片机控制动力机构运行，从而完成移动、转弯等动作，小车内水彩笔与小车所在平面直接接触，在小车移动轨迹上留下痕迹，从而达到绘画功能。

本发明的另一目的在于提供一种所述实物化编程的儿童绘图玩具的实物化编程的儿童绘图玩具控制方法，所述实物化编程的儿童绘图玩具控制方法，包括：

确定绘制的图案，利用提供的几何图形构思绘制出的图案以及绘制步骤；取出代表编程语句开始的积木，作为代表编程语句顺序的积木链的第一块积木；

选取下一块积木的种类；积木种类从代表图案绘制动作的积木、代表转弯动作的积木、代表循环语句开始的积木、代表循环语句结束的积木中选取；代表编程语句开始的积木和代表编程语句结束的积木中间应有至少一块积木控制绘图小车移动或转向的积木，代表循环语句开始的积木与代表循环语句结束的积木应配套使用，不可单独使用，单独使用或摆放顺序有误将被判定为语法错误；

如果积木有开关，对开关进行档位选择；将积木插接到已排好积木链的最后端；积木的输入口为母口，输出口为公口，以此防止用户在插接时发生方向错误；

如果还有其他要控制小车完成的动作，重复选取下一块积木种类到将积木插接到已排好积木链的最后端的过程；

如果没有其他要控制小车完成的动作，进入下一步骤；将代表编程语句结束的积木插接在最末端，打开代表编程语句开始的积木的开关，得到绘图小车成功接收编程语句的反馈；

如果程序有错，将出现语法错误积木拆除后，返回选取下一块积木种类的过程，如果程序无错继续向下进行；打开绘图小车开关，启动小车；等待绘图小车完成绘制，得到绘画作品。

进一步，所述积木控制绘图小车，具体过程为：

1)代表编程语句开始的积木在开关打开后向下游第一块积木发送开始指令；

2)下一积木单片机接收上一积木传输数据；

3)判断本积木是不是代表编程语句结束的积木，如果不是执行以下步骤：

如果本积木有开关，单片机读取开关所在档位；

单片机构建控制绘图小车的移动的编程语句；

单片机将语句添加至接收到的数据末端；

单片机向下游第一块积木传输添加后数据；

4)如果本积木是代表编程语句结束的积木，执行以下步骤：

对接收数据进行整合，整合为控制编程小车移动的执行程序；

代表编程语句结束的积木内单片机控制无线通讯模块向绘图小车传输数据；

绘图小车内单片机通过无线通讯模块接收数据；

绘图小车内单片机控制动力装置使小车开始移动。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明能够将代表几何图形的编程语句储存在积木内，让儿童通过对想要绘制图案以及代表其大小的参数的选择，绘制出几何图形，并可以将能绘制的几何图形进行组合构成有意义的图画，或将代表图案绘制动作的积木与代表语法语句的积木配合使用，获得更加复杂的图画，使儿童通过绘画学习编程，培养儿童的编程思维和几何思维。

与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

1、将绘画与编程相结合，以儿童感兴趣的方式进行编程教育。儿童通过对几何图形组合形成不同图案，同时学习编程思维和几何思维，学会运用顺序思维函数思维循环思维编程的同时了解各几何图形之间边长与角度的关系。

2、代表图案绘制动作的积木中对于绘制几何图形编程语句的提前写入，使儿童可以通过选择绘制出完整的几何图形，并通过几何图形的组合构成绘画作品，可以使儿童通过更简单的编程步骤得到更复杂的绘画作品，从而提高了儿童对于编程的兴趣和作品带来的成就感。

3、各积木相互搭配使用可以使儿童绘制出手绘无法绘制的图案，从而体验到编程的魅力。

4、实物化的编程积木通过磁吸接口排列组合，最终将编程语句无线传输控制绘图小车赋予了本发明更多的使用场景，保护儿童视力的同时，也让编程玩具使用起来更加的快捷方便。

5、本发明得到的反馈结果为绘画作品，绘画作品具有很高的可分享性，儿童可以向家长、朋友分享展示自己通过编程所绘制的作品，激发学习的动力，在分享中创造出新的图案。

6、由于通过实物积木来完成编程过程，所以对于积木的摆放过程是可以多人协作的，结合其绘画作品的分享性，本发明可以应用于家庭、各教育机构等场所。家长可以参与编程过程，与儿童共同完成绘制从而拉近亲子关系，教育机构可以通过更少的设备投入完成对更多儿童的编程教育启蒙，降低成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的实物化编程的儿童绘图玩具结构示意图；

其中：1、绘图小车；2、积木块。

图2是本发明实施例提供的代表编程语句开始的积木的示意图。

图3是本发明实施例提供的代表图案绘制动作的积木的示意图。

图4是本发明实施例提供的代表图案绘制动作的积木的内置语句代表几何图形举例示意图。

图5是本发明实施例提供的代表转弯动作的积木的示意图。

图6是本发明实施例提供的代表循环语句开始的积木的示意图。

图7是本发明实施例提供的代表循环语句结束的积木的示意图。

图8是本发明实施例提供的代表编程语句结束的积木的示意图。

图9是本发明实施例提供的实物化编程的儿童绘图玩具的使用流程图。

图10是本发明实施例提供的实物化编程的儿童绘图玩具的编程积木与绘图小车的数据传输流程图。

图11是本发明实施例提供的绘制出的图案举例示意图；

图中：图a为分步完成绘画结果举例，图b为一步完成绘画结果举例，图c为将代表图案绘制动作的积木与代表循环开始的积木代表循环结束的积木配合使用绘画结果举例。

图12是本发明实施例提供的举例图11的a时的积木摆放与档位选择示意图。

图13是本发明实施例提供的举例图11的b时的积木摆放与档位选择示意图。

图14是本发明实例提供的用于理解实例附图11的b的过程示意图。

图15是本发明实施例提供的举例图11的c时的积木摆放与档位选择示意图。

图16是本发明实例提供的将代表图案绘制动作的积木与代表循环开始的积木代表循环结束的积木配合使用的绘画结果举例示意图。

图17是本发明实施例提供的举例图11的b时的使用场景示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种实物化编程的儿童绘图玩具、控制方法、计算机设备，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明提供的实物化编程的儿童绘图玩具及其方法业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的实物化编程的儿童绘图玩具及其方法仅仅是一个具体实施例而已。

本发明实施例提供的实物化编程的儿童绘图玩具包括积木块、绘图小车；积木块是对编程语句的模块化实物化，将常用几何图形形成函数程序预置其中，通过对指令的选择以及多块积木的排列组合构成编程语句，通过无线通信传输给绘图小车，控制绘图小车移动，绘图小车通过执行实物化积木组合所代表的编程语句在平面上移动绘制图案。

本发明实施例提供的积木块包括：代表编程语句开始的积木一块、代表编程语句结束的积木一块、代表图案绘制动作的积木多块、代表转弯动作的积木多块、代表循环语句开始的积木多块、代表循环语句结束的积木多块等。积木块有输入输出接口，通过拔插的磁吸接口连接，实现对内部结构的供电以及积木间的数据传输功能。输入口全部为母口，输出口全部为公口。

本发明实施例提供的绘图小车包括：单片机、动力机构、电源、无线通讯模块、可水洗水彩笔、开关、led灯等反馈模块。

其中，代表编程语句开始的积木有输出口，代表编程语句结束的积木有输入口，代表图案绘制动作的积木、代表转弯动作的积木、代表循环语句开始的积木、代表循环语句结束的积木有输入口和输出口。代表编程语句开始的积木块内有电源、开关以及单片机。代表编程语句结束的积木内有单片机以及无线通讯模块。代表图案绘制动作的积木内有单片机、两个8421旋转编码开关。代表转弯动作的积木内有单片机，一个两档拨档开关，一个8421旋转编码开关。代表循环语句开始的积木内有单片机，一个8421旋转编码开关。代表循环语句结束的积木内有单片机。

图2是本发明实施例提供的代表编程语句开始的积木的示意图。代表编程语句开始的积木内的电源通过积木之间的拔插磁吸接口21向排列在其后面的所有积木供电，开关22控制电源是否开始供电，单片机在开始供电后向位于其下游的第一块积木发送开始指令。图3是本发明实施例提供的代表图案绘制动作的积木的示意图。代表图案绘制动作的积木内单片机中存有代表控制绘图小车绘制出几何图形的编程语句，如图4所示几何图形包括圆形、正方形、矩形、等边三角形、等腰直角三角形、菱形、等腰梯形、半圆形、正六边形，同时该单片机里存有代表前进命令的编程语句，小车绘制几何图形时的起始和终止于同一位置同一方向，图4中实心三角形表示小车绘制各几何图形时的起始和终止的位置和方向。8421旋转编码开关31控制几何图形种类的选择。单片机内存有代表几何图形大小或前进步数长短的编程语句，如1倍、2倍、3倍，8421旋转编码开关32控制几何图形大小的选择或前进步数长短的选择。即当用户完成对两个旋转编码开关档位选择后，可得到一代表控制绘图小车绘制确定大小的几何图形或前进确定步数的编程语句。图4中a表示单位长度，当8421旋转编码开关32被调至同一参数时绘制的几何图形几何关系如图4所示。单片机在接收到上游积木传输的数据后，读取两个旋转编码开关所对应的档位，译成相应的控制绘图小车进行移动的语句后，将新生成的语句补充在接收到的数据后，并通过拔插磁吸接口发送给下游第一块积木。图5是本发明实施例提供的代表转弯动作的积木的示意图。代表转向动作的积木内单片机中存有代表控制绘图小车转向的编程语句，转向包括左和右。两档拨档开关51的两个档位分别对应左转语句和右转语句。单片机中存有代表转向角度的编程语句，其所代表的角度是不连续的，角度包括30°、45°、60°、90°、120°、180°常出现于规则几何图形中的角度。8421旋转编码开关52控制转向角度的选择。即当用户完成对拨档开关和旋转编码开关的档位选择后，可得到一代表控制绘图小车转动确定角度的编程语句。单片机在接收到上游积木传输的数据后，读取拨档开关和旋转编码开关所对应的档位，译成相应的控制绘图小车进行转动的语句后，将新生成的语句补充在接收到的数据后，并通过拔插磁吸接口发送给下游第一块积木。

图6是本发明实施例提供的代表循环语句开始的积木的示意图。图7是本发明实施例提供的代表循环语句结束的积木的示意图。代表循环语句开始的积木与代表循环语句结束的积木是必须同时出现的，其中间必须有至少一个积木否则判定为错误语法。代表循环语句开始的积木内单片机存有代表此积木为代表循环语句开始的积木的身份码。单片机内存有代表循环次数的编程语句，如1、2、3、4、5、6、7、8。8421旋转编码开关61控制循环次数的选择。即当用户完成对旋转编码开关档位的选择之后，可得到代表对在本积木之后代表循环语句结束的积木之前的积木所对应的编程语句重复选定次数的编程语句。单片机在接收到上游积木传输的数据后，读取旋转编码开关所对应的档位，译成相应的控制其后编程语句循环的语句，并通过拔插磁吸接口发送给下游第一块积木。

代表循环语句结束的积木内单片机存有一身份码，代表此积木是代表循环语句结束的积木。单片机在接收到上游积木传输的数据后，生成代表其所在位置之前代表循环语句开始积木之后的积木所对应的编程语句重复选定的次数的编程语句，并通过拔插磁吸接口发送给下游第一块积木。

图8是本发明实施例提供的代表编程语句结束的积木的示意图。代表编程语句结束的积木通过拔插磁吸接口接收上游积木传输的数据，其数据为上游积木所代表的编程语句按其排列顺序写在开始指令后的编程语句。代表编程语句结束的积木在接收上游积木传输的数据后，对全部编程语句进行解析，形成绘图小车可以执行的语句，并通过无线通讯模块发送至绘图小车。

绘图小车内的单片机在通过无线通讯模块接收到数据后，通过led灯提示已接收到数据，等待开始执行，在用户开启开关后，单片机控制动力机构运行，从而完成移动、转弯等动作，小车内水彩笔与小车所在平面直接接触，在小车移动轨迹上留下痕迹，从而达到绘画功能。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细的描述。

如图9为本发明的实物化编程的儿童绘图玩具的使用流程图，其具体步骤为：

(1)构思想要绘制的图案，利用提供的几何图形构思可以绘制出的图案以及绘制步骤；

(2)取出代表编程语句开始的积木，作为代表编程语句顺序的积木链的第一块积木；

(3)选取下一块积木的种类；积木种类从代表图案绘制动作的积木、代表转弯动作的积木、代表循环语句开始的积木、代表循环语句结束的积木中选取。值得注意的是，代表编程语句开始的积木和代表编程语句结束的积木中间应有至少一块积木控制绘图小车移动或转向的积木，代表循环语句开始的积木与代表循环语句结束的积木应配套使用，不可单独使用，单独使用或摆放顺序有误将被判定为语法错误。

(4)如果积木有开关，对开关进行档位选择；

(5)将积木插接到已排好积木链的最后端；积木的输入口为母口，输出口为公口，以此防止用户在插接时发生方向错误。

(6)如果还有其他要控制小车完成的动作，重复步骤3到5，如果没有其他要控制小车完成的动作，进入下一步骤；

(7)将代表编程语句结束的积木插接在最末端；

(8)打开代表编程语句开始的积木的开关；

(9)得到绘图小车成功接收编程语句的反馈；

(10)如果程序有错，将出现语法错误积木拆除后，返回步骤3，如果程序无错继续向下进行；

(11)打开绘图小车开关，启动小车；

(12)等待绘图小车完成绘制，得到绘画作品。

如图10为本发明的实物化编程的儿童绘图玩具的编程积木与绘图小车的数据传输流程图，具体步骤为：

1)代表编程语句开始的积木在开关打开后向下游第一块积木发送开始指令；

2)下一积木单片机接收上一积木传输数据；

3)判断本积木是不是代表编程语句结束的积木，如果不是执行以下步骤：

如果本积木有开关，单片机读取开关所在档位；

单片机构建控制绘图小车的移动的编程语句；

单片机将语句添加至接收到的数据末端；

单片机向下游第一块积木传输添加后数据；

4)如果本积木是代表编程语句结束的积木，执行以下步骤：

对接收数据进行整合，整合为控制编程小车移动的执行程序；

代表编程语句结束的积木内单片机控制无线通讯模块向绘图小车传输数据；

绘图小车内单片机通过无线通讯模块接收数据；

绘图小车内单片机控制动力装置使小车开始移动。

儿童可以将想要绘制的图案分成多步完成，在绘制完一个几何图形后，将绘图小车拿起放到另一个起点进行接下来的绘制，绘制如图11的a所示图案，具体步骤为：首先进行积木参数的选择后将积木按照图12的a所示方式摆放，完成数据传输和小车绘制图案后将得到12的b所示图案，将小车拿起放到下一图案起点，并再次进行积木参数的选择和摆放，如图12的c所示，完成数据传输和小车绘制图案后即可得到12的d所示图案。儿童根据自身的能力，通过前进和转向角度命令的应用在不拿起小车的情况下完成绘制。绘制如图11的b所示图案，具体步骤为：对积木参数进行选择后将积木按图13所示方式进行摆放，完成数据传输和小车绘制图案后将得到如图11的b所示图案。积木所代表的语句与小车移动轨迹的对应关系如图14所示。将代表图案绘制动作的积木与代表循环开始的积木代表循环结束的积木配合使用可以得到更多样的结果。绘制图11的c所示图案，具体步骤为：对积木参数进行选择后将积木按图15所示方式进行摆放，完成数据传输和小车绘制图案后即可得到图11的c所示图案。对参数进行简单调整后可得到如图16所示图案。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实物化编程的儿童绘图玩具，其特征在于，所述实物化编程的儿童绘图玩具设置有：

用以将常用几何图形形成函数程序预置其中，通过对指令的选择以及多块积木的排列组合构成编程语句，通过无线通信传输给绘图小车的积木块；

通过执行实物化积木组合所代表的编程语句在平面上移动绘制图案的绘图小车。

2.如权利要求1所述实物化编程的儿童绘图玩具，其特征在于，所述积木块包括：代表编程语句开始的积木一块、代表编程语句结束的积木一块、代表图案绘制动作的积木多块、代表转弯动作的积木多块、代表循环语句开始的积木多块、代表循环语句结束的积木多块。

3.如权利要求2所述实物化编程的儿童绘图玩具，其特征在于，所述积木块有输入输出接口，通过拔插的磁吸接口连接；输入口全部为母口，输出口全部为公口。

4.如权利要求2所述实物化编程的儿童绘图玩具，其特征在于，所述代表编程语句开始的积木有输出口，代表编程语句结束的积木有输入口，代表图案绘制动作的积木、代表转弯动作的积木、代表循环语句开始的积木、代表循环语句结束的积木有输入口和输出口；

所述代表编程语句开始的积木块内有电源、开关以及单片机；代表编程语句结束的积木内有单片机以及无线通讯模块；

代表图案绘制动作的积木内有单片机、两个旋转编码开关；代表转弯动作的积木内有单片机，一个两档拨档开关，一个旋转编码开关；代表循环语句开始的积木内有单片机，一个旋转编码开关；代表循环语句结束的积木内有单片机。

5.如权利要求4所述实物化编程的儿童绘图玩具，其特征在于，所述代表编程语句开始的积木内的电源通过积木之间的拔插磁吸接口向排列在其后面的所有积木供电，开关控制电源是否开始供电，单片机在开始供电后向位于其下游的第一块积木发送开始指令；代表图案绘制动作的积木内单片机中存有代表控制绘图小车绘制出几何图形的编程语句，几何图形包括圆形、正方形、矩形、等边三角形、等腰直角三角形、菱形、等腰梯形、半圆形、正六边形，同时单片机里存有代表前进命令的编程语句；

第一个旋转编码开关控制几何图形种类的选择，单片机内存有代表几何图形大小或前进步数长短的编程语句，第二个旋转编码开关控制几何图形大小的选择或前进步数长短的选择；即当用户完成对两个旋转编码开关档位选择后，得到一代表控制绘图小车绘制确定大小的几何图形或前进确定步数的编程语句；单片机在接收到上游积木传输的数据后，读取两个旋转编码开关所对应的档位，译成相应的控制绘图小车进行移动的语句后，将新生成的语句补充在接收到的数据后，并通过拔插磁吸接口发送给下游第一块积木；

代表转向动作的积木内单片机中存有代表控制绘图小车转向的编程语句，转向包括左和右；两档拨档开关的两个档位分别对应左转语句和右转语句，单片机中存有代表转向角度的编程语句，其所代表的角度是不连续的；旋转编码开关控制转向角度的选择，即当用户完成对拨档开关和旋转编码开关的档位选择后，得到一代表控制绘图小车转动确定角度的编程语句；单片机在接收到上游积木传输的数据后，读取拨档开关和旋转编码开关所对应的档位，译成相应的控制绘图小车进行转动的语句后，将新生成的语句补充在接收到的数据后，并通过拔插磁吸接口发送给下游第一块积木。

6.如权利要求2所述实物化编程的儿童绘图玩具，其特征在于，所述代表循环语句开始的积木与代表循环语句结束的积木同时出现，其中间必须有至少一个积木否则判定为错误语法；代表循环语句开始的积木内单片机存有代表此积木为代表循环语句开始的积木的身份码；单片机内存有代表循环次数的编程语句，旋转编码开关控制循环次数的选择；即当用户完成对旋转编码开关档位的选择之后，可得到代表对在本积木之后代表循环语句结束的积木之前的积木所对应的编程语句重复选定次数的编程语句；单片机在接收到上游积木传输的数据后，读取旋转编码开关所对应的档位，译成相应的控制其后编程语句循环的语句，并通过拔插磁吸接口发送给下游第一块积木。

7.如权利要求2所述实物化编程的儿童绘图玩具，其特征在于，所述代表循环语句结束的积木内单片机存有一身份码，代表此积木是代表循环语句结束的积木；单片机在接收到上游积木传输的数据后，生成代表其所在位置之前代表循环语句开始积木之后的积木所对应的编程语句重复选定的次数的编程语句，并通过拔插磁吸接口发送给下游第一块积木；

代表编程语句结束的积木通过拔插磁吸接口接收上游积木传输的数据，其数据为上游积木所代表的编程语句按其排列顺序写在开始指令后的编程语句；代表编程语句结束的积木在接收上游积木传输的数据后，对全部编程语句进行解析，形成绘图小车可以执行的语句，并通过无线通讯模块发送至绘图小车；

所述绘图小车包括：单片机、动力机构、电源、无线通讯模块、可水洗水彩笔、开关、led灯反馈模块；

绘图小车内的单片机在通过无线通讯模块接收到数据后，通过led灯提示已接收到数据，等待开始执行，在用户开启开关后，单片机控制动力机构运行，从而完成移动、转弯动作，小车内水彩笔与小车所在平面直接接触，在小车移动轨迹上留下痕迹，从而完成绘画。

8.一种如权利要求1～7任意一项所述实物化编程的儿童绘图玩具控制方法，其特征在于，所述实物化编程的儿童绘图玩具控制方法，包括：

确定绘制的图案，利用提供的几何图形构思绘制出的图案以及绘制步骤；取出代表编程语句开始的积木，作为代表编程语句顺序的积木链的第一块积木；

选取下一块积木的种类；积木种类从代表图案绘制动作的积木、代表转弯动作的积木、代表循环语句开始的积木、代表循环语句结束的积木中选取；代表编程语句开始的积木和代表编程语句结束的积木中间应有至少一块积木控制绘图小车移动或转向的积木，代表循环语句开始的积木与代表循环语句结束的积木应配套使用，不可单独使用，单独使用或摆放顺序有误将被判定为语法错误；

如果积木有开关，对开关进行档位选择；将积木插接到已排好积木链的最后端；积木的输入口为母口，输出口为公口，以此防止用户在插接时发生方向错误；

如果还有其他要控制小车完成的动作，重复选取下一块积木种类到将积木插接到已排好积木链的最后端的过程；

如果没有其他要控制小车完成的动作，进入下一步骤；将代表编程语句结束的积木插接在最末端，打开代表编程语句开始的积木的开关，得到绘图小车成功接收编程语句的反馈；

如果程序有错，将出现语法错误积木拆除后，返回选取下一块积木种类的过程，如果程序无错继续向下进行；打开绘图小车开关，启动小车；等待绘图小车完成绘制，得到绘画作品。

9.如权利要求8所述实物化编程的儿童绘图玩具控制方法，其特征在于，所述积木控制绘图小车，具体过程为：

1)代表编程语句开始的积木在开关打开后向下游第一块积木发送开始指令；

2)下一积木单片机接收上一积木传输数据；

3)判断本积木是不是代表编程语句结束的积木，如果不是执行以下步骤：

如果本积木有开关，单片机读取开关所在档位；

单片机构建控制绘图小车的移动的编程语句；

单片机将语句添加至接收到的数据末端；

单片机向下游第一块积木传输添加后数据；

4)如果本积木是代表编程语句结束的积木，执行以下步骤：

对接收数据进行整合，整合为控制编程小车移动的执行程序；

代表编程语句结束的积木内单片机控制无线通讯模块向绘图小车传输数据；

绘图小车内单片机通过无线通讯模块接收数据；

绘图小车内单片机控制动力装置使小车开始移动。

10.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求8的如下步骤：

确定绘制的图案，利用提供的几何图形构思绘制出的图案以及绘制步骤；取出代表编程语句开始的积木，作为代表编程语句顺序的积木链的第一块积木；

选取下一块积木的种类；积木种类从代表图案绘制动作的积木、代表转弯动作的积木、代表循环语句开始的积木、代表循环语句结束的积木中选取；代表编程语句开始的积木和代表编程语句结束的积木中间应有至少一块积木控制绘图小车移动或转向的积木，代表循环语句开始的积木与代表循环语句结束的积木应配套使用，不可单独使用，单独使用或摆放顺序有误将被判定为语法错误；

如果积木有开关，对开关进行档位选择；将积木插接到已排好积木链的最后端；积木的输入口为母口，输出口为公口，以此防止用户在插接时发生方向错误；

如果还有其他要控制小车完成的动作，重复选取下一块积木种类到将积木插接到已排好积木链的最后端的过程；

如果没有其他要控制小车完成的动作，进入下一步骤；将代表编程语句结束的积木插接在最末端，打开代表编程语句开始的积木的开关，得到绘图小车成功接收编程语句的反馈；

如果程序有错，将出现语法错误积木拆除后，返回选取下一块积木种类的过程，如果程序无错继续向下进行；打开绘图小车开关，启动小车；等待绘图小车完成绘制，得到绘画作品。

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