CN113490534B - 用于构造结构的柔性构造单元、套件和方法 - Google Patents

Abstract

构造单元(100)可具有由柔性材料形成的主体(102)。主体(102)可以具有第一侧(104)和第二侧(106)。构造单元(100)可以具有附接到主体(102)上的多个磁性连接器(108)。一种用于构造结构的套件(160)可以具有多个构造单元(100)、至少一个柔性连杆(180)、至少一个主动单元(176)以及至少一个控制单元(178)。一种制造结构(200)的方法包括提供多个构造单元(100)的第一步骤(202)。存在将构造单元(100)中的第一个的磁性连接器(108)中的至少一个与构造单元(100)中的第一个的磁性连接器(108)中的另一个和构造单元(100)中的第二个的磁性连接器(108)中的至少一个中的至少一个连接的第二步骤(204)，由此形成结构。

Description

用于构造结构的柔性构造单元、套件和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年3月8日提交的序列号为16/296,543的美国申请的优先权。上述申请的全部披露内容在此引入作为参考。

技术领域

本申请涉及用于构造结构的系统和方法，并且更具体地涉及由柔性片材形成的构造单元。

背景技术

儿童经常被可组装的玩具吸引。创造行为帮助孩子建立空间意识，并且可以提供数个小时的娱乐。

需要装配的各种玩具在本领域是已知的。然而，许多已知的玩具构造件是刚性的和非柔性的，并且通常难以连接和脱开，特别是对于年幼的儿童来说。

通常，所述已知的玩具由能够例如通过使用摩擦配合紧固件、胶或磁体连接在一起的许多部件组成。在So Young Choi的序列号为2016/0074766的美国专利申请和Christopher Haughey等人的第8,850,683号美国专利中描述了某些玩具，其各自教导了具有嵌入其中的磁体的块状玩具，使得当块状物彼此靠近放置时，所述块状物通过磁性容易地组合。在授予Sufer等人的美国专利第9,914,067号中描述了另一种已知的玩具，该玩具包括具有肋部分和嵌入磁体的柔性构造段。

一直需要一种能够以各种方式组装以容易地形成三维形状和结构的构造单元。期望地，构造单元的部件是柔性的并且容易连接和断开。最理想地，所述构造单元对于儿童和成人是娱乐的并且可用作玩具。

发明内容

根据本申请，令人惊讶地发现了一种构造单元，该构造单元可以以各种方式组装以容易地形成三维形状和结构，并且构造单元具有柔性的并且容易连接和断开的部件，并且构造单元对于儿童和成人是娱乐的并且可用作玩具。

在一个实施例中，构造单元可以具有主体。主体可以由至少一片柔性材料形成。主体可以具有第一侧和第二侧。构造单元可以具有附接到主体上的多个磁性连接器。

在另一个实施例中，用于构造结构的套件可以具有多个构造单元。多个构造单元可以包括多种形状。套件可以还包括配置为彼此电子通信的主动单元和控制单元。主动单元和控制单元可以放置成经由柔性连杆进行电子通信。

在另一实施例中，一种制造结构的方法包括提供多个构造单元的第一步骤。所述方法包括将所述构造单元中的第一个的所述磁性连接器中的至少一个与所述构造单元中的所述第一个的所述磁性连接器中的另一个和所述构造单元中的第二个的所述磁性连接器中的至少一个连接的第二步骤。由此形成结构。

在示范性实施例中，构造单元是玩具。玩具可以包括柔性片材，柔性片材具有嵌入在片材的柔性材料内的多个磁体。所述磁体可以在柔性材料的周边上。

第一柔性片材的磁体与第二柔性片材的磁体可拆卸地粘接。换言之，第一片材和第二片材的连接不需要是永久的，并且第一和第二柔性片材可以替代地在第一布置中通过磁体连接，并且然后根据需要分离和重新装配成第二布置。第一片材和第二片材可以配置为形成三维结构。

玩具可以包括至少一个模块，模块通过磁体可移除地粘附在柔性片材上，或者粘附到由一个或多个柔性片材形成的三维结构的磁体。

特别地，本申请涉及将磁体嵌入纸张或任何其他柔性片材，以便构造三维结构。虽然可以有其他常用的方式将各片连接在一起，例如装订、胶合、遮蔽胶带等，但是所有所述方式都没有容易的拆开方式。

出于一些目的，具有一种容易的方式来连接和断开所述片材是至关重要的。当制造具有多个片材的三维形状时，不存在将所述片材彼此连接然后断开的容易的解决方案。本申请寻求通过提供嵌入在柔性片材中的磁体来提供对所述问题的解决方案，所述磁体允许片材容易地连接至其他片材并且然后仅容易地彼此断开连接。嵌入柔性片材中的磁体允许片连接到其自身以形成三维形状。一个片材实际上可以根据需要形成多于一个的三维形状。此外，可将单个片材以各种方式连接到其他片材以形成三维形状和结构。

可以使用特殊装置将磁体嵌入片材内，或者以磁体永久固定到片材上的方式将磁体附着到片材上。在同一片材内可以嵌入一个以上的磁体。因此，所述磁体能够彼此吸引并且在所述片材中形成三维形状。此外，片材可以以各种方式连接到其他片材以形成三维结构。

作为对片材的技术补充，存在各种磁体模块(例如也包含诸如电池的电源的电子模块)，一旦其被磁化为片材上的嵌入磁体，则每个磁体模块起作用。模块可以是塑料盒，所述塑料盒包含多个电子部件并且具有输入传感器(例如邻近/光传感器、取向传感器、声音传感器)或具有功能能力(例如声音、光和/或运动)的输出部件。模块可以例如通过使用无线传输(例如蓝牙)连接到互联网云和/或移动远程装置。所述模块还可以从移除设备(例如智能电话(例如iPhone)或平板计算机(例如iPad))激活。根据需要，也可以使用其他合适类型的传感器和电子部件。一旦这个模块与所述三维结构组装在一起，它给予所述三维结构附加的技术特征，例如三维片材结构的移动或穿过所述片材发光的灯，其中所述片材是半透明的或透明的。

还应当理解的是，所述片材可以具有多个孔或单个孔的图案(例如用于使光穿过而出来，或用作另外的连接器)。根据需要，除了片材的半透明度或透明度之外或与片材的半透明度或透明度分开，可以使用孔用于光分布。

所述磁体可以放置在柔性片材的拐角上。特别地，磁体可以是盘形磁体。它们的尺寸将根据所使用的片材的种类来选择。如果使用柔性较小的片材(例如厚的聚丙烯)，则可能需要较大的磁体。如果使用更柔软的片材(例如普通的纸张)，则可能需要更小的磁体。

所述磁体以制造商选择的各种方式嵌入到片材中。它们可以被胶合、层压、包含在塑料腔室中、层叠在两个片材之间，或以任何其他方式，只要所述磁体以使得所述磁体不可移动地固定到片材上的方式嵌入到片材上。

具有嵌入磁体的两个片可以相互吸引。另一种选择是将片材自身磁化以形成三维形状，例如圆柱形。两个或更多个片材可通过磁体彼此吸引以形成三维结构，例如塔。通过以各种方式将几个片材连接在一起，人们可以构造许多不同的物体，例如动物、机器人、车辆等。这种结构的一个例子是堡。

作为非限制性示例，通过向任何构造中添加例如1立方厘米的尺寸(或高达1000立方厘米的任何尺寸)的磁体模块，产生动态磁性柔性片材。合适的模块的一个示例公开在Zhengpeng Wei的美国专利申请公开第2015/0325949号中，其全部公开内容通过引用并入本文。本领域技术人员还可以根据需要选择其他合适的磁性模块。

当磁性模块连接到磁体并因此使其自身“接通”时，其将构造转换为动态构造。动态构造可以包括例如像风车或旋转移动装置的叶片的旋转的移动。在可选实施例中，磁性模块可以用作连接点而不是开关。模块可以连接到互联网、云和/或移动远程设备，或者可以如本领域普通技术人员所理解的以其他方式联网。

尽管在本文中主要描述为“玩具”，但应当理解，作为非限制性示例，本申请的新颖结构也可具有其他应用，包括装饰和功能结构。设想并认为新颖结构的所有此类其他用途涵盖在本申请的范围内。

在特定实施例中，玩具可包括能够形成各种形状和结构的柔性片材。柔性片材可以以这种方式折叠以产生三维结构。

所述柔性片材可以使用磁体可移除地粘附到它们自身或其他片材上。柔性片材可由纸、塑料、金属、橡胶、硅酮或本领域技术人员选择的任何其他材料制成。此外，磁体可以是钕铁硼(NdFeB)、钐钴(SmCo)、铝镍钴、陶瓷、铁氧体或者本领域技术人员选择的任何其他类型的磁体。例如磁体可以是盘形磁体。

尽管柔性片材通常为矩形，但是根据需要，柔性片材可以为各种形状，包括但不限于圆形、方形、三角形、六边形或任何类型的多边形。

磁体主要显示在片材的外周上。然而，应了解，所属领域的技术人员可将磁体放置在柔性片材上的任何合适位置或定向中。

另外，尽管使用磁体可能是优选的，但是应当理解，片材也可以以其他方式可移除地粘附，包括按扣、钮扣、插销或本领域技术人员选择的任何其他合适的机构，并且这样的紧固件也被认为在本申请的范围内。

也可以使用特殊装置将磁体嵌入柔性片材中，从而将磁体固定到柔性片材上。可以将多于一个的磁体附着到相同的片材上。在其他示例中，柔性片材可通过将两个片材层叠在一起并因此将磁体锁定在形成片材的层之间而形成。因此，一个磁体可粘附到同一片材上的相对磁体，形成三维形状。所述磁体可以以各种方式固定至片材，包括但不限于胶、层压、热固定或本领域技术人员选择的任何其他机构。此外，具有嵌入的磁体的多个片材可以可移除地彼此粘附。

所述磁体可以放置在柔性片材的周边上。另外，磁体的尺寸取决于片材的类型。例如较厚的片材可能需要较大或较强的磁体，而较柔性的片材可能需要较小或较小功率的磁体。

可以将两个或更多个片材彼此磁化以形成三维结构，例如塔。通过以各种方式将设置在多个片中的磁体粘附在一起，可以构造许多不同的物体，例如动物、机器人、车辆或技术人员选择的任何其他结构。作为示例，存在由使用磁体可移除的片材组成的堡。

另外，用户可将模块附接到柔性片材。模块具有磁体，磁体配置为粘附到附着到柔性片材上的所述磁体上。在某些实施例中，附接到模块上的磁体可以是1立方厘米，并且高达1000立方厘米。

模块可以产生声音、光或运动。例如模块可以包括扬声、，LED灯和电动机中的至少一个。模块还可以具有诸如电池的电源。模块还可以包括微处理器和存储器并且配置为执行某些可编程动作。

模块还可以以三维结构附接到所述片材。三维结构连同所述模块可以提供三维片材结构的移动。

此外，所述模块可以具有收发器并且配置为与诸如个人计算机或移动设备的各种用户设备进行无线通信。模块可以根据需要使用蓝牙、WIFI或其他适当形式的无线通信。此外，可以存在配置为一起工作的多个模块。多个模块可以附接到片材以形成机器人、无人驾驶机或如技术人员所选择的任何其他玩具。例如模块可以是手臂、腿和机器人的头部、被无线控制以形成遥控汽车的轮，或形成跳舞玩具娃娃的手臂和腿。在另一示例中，具有旋转旋臂的模块连接到堡。

模块还可以仅在粘附到另一个磁体时“打开”。当模块被磁化时，它激活、引起模块激活输入传感器或点亮，产生声音或引起运动。

有利地，如上所述的玩具可以以各种方式装配以容易地形成三维形状和结构。应当理解，上述玩具具有柔性片材形式的部件，所述部件是柔性的并且在操作中容易连接和脱开。

附图说明

对于本领域的技术人员来说，通过下面的详细描述，特别是根据下面描述的附图考虑时，本申请的上述以及其他优点将变得清楚明白。

图1是根据本申请的一个实施例的构造装置的俯视立体图；

图2是图1所示构造单元的仰视立体图；

图3是图1所示构造单元的俯视平面图；

图4是图1所示构造单元的仰视平面图；

图5是图1所示构造单元的侧视图；

图6是在图1中的标注A处截取的构造单元的磁性连接器的俯视立体图；

图7是在图2中的标注B处截取的磁性连接器的仰视立体图；

图8是沿图6中的剖面线C-C截取的磁性连接器的侧剖视图；

图9是沿图6中的剖面线D-D截取的磁性连接器的侧剖视图；

图10是图6所示的磁性连接器的第一部分的俯视立体图；

图11是图6所示的磁性连接器的第二部分的俯视立体图；

图12是图11所示的磁性连接器的第二部分的仰视立体图；

图13是图1所示的磁性连接器中预制的多个孔的俯视平面图；

图14示出根据本申请的一个实施例的套件的多个构造单元；

图15A是图14所示的套件的主动单元、控制单元和柔性连杆的示意图，并且以第一结构构型描绘；

图15B是图14所示的套件的主动单元和控制单元的示意图，并且以第二结构构型描绘；

图16示出了在第一步骤中在操作中描绘的并且彼此连接的多个图1所示的构造单元；

图17进一步说明图16中所示的多个构造单元，其在操作中进行描绘且彼此连接，经布置以在第二步骤中形成结构；

图18示出了由图17所示的多个构造单元形成的完整结构；

图19是根据本申请的另一实施例的构造单元的俯视立体图；

图20是沿图19中的剖面线E-E截取的构造单元的侧剖视图，并描绘了根据本申请的一个实施例的嵌入式磁体；

图21是根据本申请的另一实施例的构造单元的俯视立体图；

图22是沿图21中的剖面线F-F截取的构造单元的侧剖视图，并且描绘了根据本申请的一个实施例的在固定壳体内自由旋转的磁体；

图23是根据本申请的另一实施例的构造单元的俯视立体图；

图24是沿图23中的剖面线G-G截取的构造单元的侧剖视图，并且描绘了根据本申请的一个实施例的固定到旋转壳体的磁体；

图25是图14的套件的电子单元的俯视立体图，进一步描绘了灯；

图26是图14的套件的电子单元的俯视立体图，进一步描绘了电机；

图27是图1的构造单元的俯视立体图，进一步示出了设置在其中一个磁性连接器上的轴承；

图28是图27的构造单元和轴承的俯视立体图，进一步描绘了设置在轴承上的另一个磁性连接器；

图29是图14的套件的轮的俯视立体图；

图30是图30所示轮的侧视图；

图31是图1的构造单元的俯视立体图，进一步描绘了设置在其中一个磁性连接器上的夹子；

图32是图31的套件的夹子的俯视立体图；

图33是图31的夹子的仰视立体图；和

图34是由本申请的构造装置形成的结构的俯视立体图，并且进一步描绘了附接到所述结构的图29的多个轮。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本申请、应用或用途。还应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。关于所披露的方法，所呈现的步骤的顺序本质上是示例性的，并且因此，除非另外披露，否则不是必要的或关键的。

如图1-21所示，构造单元100可以具有主体102。主体102可以由柔性材料形成。主体102可以具有第一侧104和第二侧106。构造单元100可具有附接到主体102的多个磁性连接器108。

如本文所用，术语“主体”被定义为包括具有基本上大于其厚度的宽度和长度的任何主体。主体102可以包括柔性材料的一个或多个层或片，如在此进一步描述的。应当理解，主体102将允许磁性连接器108嵌入其中或附接到其中，或便于将磁性连接器108放置在主体102的两个或更多个层或片之间，也如本文进一步描述的。除非另外披露，否则术语“主体”不应被解释为暗示任何特定形状或总体尺寸，并且旨在包括任何和所有可能的形状和尺寸。

本申请的柔性材料是柔韧的但有弹性的，使得柔性材料在变形或弯曲之后将返回到初始形状而没有显著的折皱或撕裂。应当理解，在某些实施例中，柔性材料还可以在弯曲或变形之后保持其形状。柔性材料还是耐水性的并且不会随着暴露于水中而显著降解。柔性材料还可以在暴露于油时耐受降解。在某些实施例中，形成主体102的柔性材料可选自纸、合成纸、皮革、合成皮革、弹性体、塑料、橡胶、金属、织物、复合材料及其组合构成的组。

在特定实施例中，柔性材料可以是防水合成纸。例如柔性材料可以是基于聚酯或聚烯烃的合成纸。作为非限制性示例，基于聚酯或聚烯烃的合成纸可具有介于约3.7密耳和约13.7密耳之间的厚度，以及介于约125gsm和约510gsm之间的重量。在另一个示例中，基于聚酯或聚烯烃的合成纸也可以具有在约285℉和约450℉之间的熔点。有利地，由基于聚酯或聚烯烃的合成纸制造主体102提供了轻质且防水的构造单元100，其可以重复使用而不会不期望地撕裂或折皱。尽管已经发现基于聚酯或聚烯烃的合成纸特别适用于主体102，但是应当理解，本领域技术人员可以根据需要选择任何其他合适的材料。

本申请的主体102还可具有便于主体102在操作中的手动变形或弯曲的尺寸。在某些实施例中，主体102的柔性材料可具有介于约0.1毫米与约25毫米之间的厚度。在更特定实施例中，主体102的柔性材料可具有介于约0.1毫米与约5毫米之间的厚度。在最特定实施例中，主体102的柔性材料可具有介于约0.1毫米与约1.0毫米之间的厚度。在特定实施例中，主体102的厚度可为约0.3毫米。在本申请的范围内，本领域的普通技术人员还可以为主体102选择其他合适的厚度。

如图1-5所示，主体102可具有中央毂110。中央毂110可以具有设置在其上的多个臂112。多个臂112中的每一个可以从中央毂110向外辐射并且具有自由端114。在某些实施例中，如图1-5和15-18所示，主体102可以基本上为X形，其中四个臂112设置在中央毂110上。尽管这里将具有X形形状的主体102示出并描述为一个特定示例，但是应当理解，本申请考虑了用于主体102的任何其他合适的形状。

磁性连接器108可设置在主体102上。例如磁性连接器108可以设置在主体的臂112上。例如所述磁性连接器108可以设置成邻近所述臂112的自由端114。在某些情况下，磁性连接器108可以设置在中央毂110处。在另一个示例中，磁性连接器108可以跨越主体102的区域彼此间隔开。特别地，已经发现，磁性连接器108应当以至少约60mm至70mm的距离设置在主体102上，以便最方便地使用构造单元100。也可以采用用于磁性连接器108的其他合适的位置和设置。

如图6-12所示，每个磁性连接器108可以具有第一部分116、第二部分118和磁体120。第一部分116可以设置成邻近主体102的第一侧104。第二部分118可以设置成邻近主体102的第二侧106。磁体120可以设置在第一部分116与第二部分118之间。第一部分116和第二部分118由此可以将磁体120固定到主体102。

如图1-4、6-7和10-12所示，本申请的磁性连接器108可以具有大致六边形形状。应当理解，在操作中，六边形形状可以防止可能连接到磁性连接器108的各种部件的不期望的旋转。六边形形状还可以设置有圆角，圆角可以防止在主体102已经如本文进一步描述的那样变形或弯曲的情况下主体102的无意的卡住或切割。然而，作为非限制性示例，磁性连接器108可以是任何其他合适的形状，包括圆形和方形。

作为非限制性示例，磁性连接器108可以由诸如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)的轻质塑料材料通过诸如注射模制的模制工艺来制造。应当理解，磁性连接器108可以由任何其他合适的材料形成，包括其他热塑性材料，例如聚乙烯。根据需要，也可以采用用于形成磁性连接器108的任何合适的工艺。

如图6-12所示，磁性连接器108的第一部分116可以具有外表面122和内表面124。第一部分116可具有穿过其形成的中央孔126。中央孔126可以从外表面122延伸到内表面124。中央孔126可以配置为用于容纳磁体120。在某些实施例中，中央孔126可以形成在内表面124中，但并非一直延伸到第一部分116的外表面122。换言之，中央孔126可以以闭合凹陷的形式提供，闭合凹陷仅通向内表面124而不通向外表面122。

如图7和11-12所示，磁性连接器108的第二部分118可以具有外表面128和内表面130。第二部分118可以具有穿过其形成的从外表面128到内表面130的中央孔132。中央孔132还可以配置为用于容纳磁体120。在某些实施例中，中央孔132可以形成在内表面130中而不穿过第二部分118到达外表面128。与磁性连接器108的第一部分116一样，中央孔132可以以闭合凹陷的形式提供，闭合凹陷仅通向内表面130而不通向外表面128。

如图11和12进一步所示，第二部分118可以具有形成在其内表面130中的凸缘133。凸缘可以界定中央孔132。第二部分118可以具有环形圈135。环形圈135可以形成在其外表面128上。环形圈可以围绕中央孔132。

现在参见图10，每个磁性连接器108的第一部分116具有至少一个凹部件134。凹部件134可以是设置成从外表面122到内表面124穿过第一部分116的孔。还应理解的是，凹部件134可以仅在内表面124上打开并且可以在外表面122上闭合(未示出)。更具体地，第一部分116可以具有围绕第一部分116的中央孔126设置的多个凹部件134。

在也在图10中示出的最具体的示例中，凹部件134可以包括形成为从外表面122穿过第一部分116至内表面124的四个孔。这四个孔可以围绕第一部分116的中央孔126基本上均匀地间隔开。

参考图11，每个磁性连接器108的第二部分118可以具有至少一个凸部件136。第二部分118的凸部件136可以在尺寸和形状上对应于第一部分116的凹部件134。凸部件136可以从第二部分118的内表面130向外突出。凸部件136可以分单独成并且随后附接到内表面130上，或者凸部件136可以根据需要与内表面130上的第二部分118的剩余部分共同形成。

在一个还在图11中示出的最具体的示例中，凸部件136可以包括四个栓钉。所述栓钉形成在第二部分118的内表面130上。凸部件136也可以围绕内表面130基本上均匀地间隔开。

应当理解，在组装磁性连接器108时，凸部件136可适于由凹部件134接收。例如凸部件136可以摩擦配合或压配合到凹部件134中，使得第一部分116和第二部分118保持在一起。在其他示例中，凸部件136和凹部件134可以不是压配合的，而是可以替代地用于对准第一部分116和第二部分118以用于额外的连接过程，如在此进一步描述的。

有利的是，凸部件和凹部件134、136为第一部分116和第二部分118提供牢固的联接，并且在使用期间可能阻止第一部分116和第二部分118的不利分离。应当理解，本领域的技术人员可以根据需要选择任何合适的尺寸和形状的凹部件和凸部件134、136，以及凹部件和凸部件134、136在第一部分116和第二部分118上的任何合适的设置或构造。

继续参见图11，磁性连接器108的第二部分118可以具有至少一个焊接桥138。除了上述凸部件136之外，可以提供焊接桥138，并且焊接桥138可以单独形成并且然后添加到内表面130上，或者与第二部分118的剩余部分相符。例如如图9所示，焊接桥138可以由具有配置为焊接到第一部分116的内表面124的最上峰部的长形肋限定。具体地，如图11所示，至少一个焊接桥138可以包括四个焊接桥138，所述焊接桥138彼此间隔开并且围绕第二部分118的中央孔132布置。本领域的技术人员还可以根据需要为至少一个焊接桥138选择任何其他合适的尺寸、形状、数量和布置。

如图9所示，至少一个焊接桥138可以将第二部分118的内表面130与第一部分116的内表面124连接。应当理解的是，至少一个焊接桥138设置成穿过主体102以便将磁性连接器108牢固地固定到主体102上。在一个具体示例中，至少一个焊接桥138可以超声焊接到第一部分116的内表面124上，以便联接第一部分116和第二部分118。应当理解，本领域的技术人员还可以在本申请的范围内选择用于联接第一部分116和第二部分118的任何合适的装置。

现在参考图13，主体102可以具有穿过其形成的多个预制孔140。预制孔140中的至少一个可以容纳磁性连接器108中的一个。在某些实施例中，预制孔140可形成在中央毂110、多个臂112、臂112的自由端114或其任何组合中。本领域技术人员可以根据需要为多个预制孔140选择任何合适的位置。

预制孔140的尺寸和形状可以基于它们要与之一起使用的磁性连接器108的结构来选择。具体地，多个预制孔140可以包括磁体孔142、焊接桥孔144和凸部件孔146。磁体孔142可以容纳磁体120。焊接桥孔144可以容纳第二部分118的焊接桥138。凸部件孔146可以容纳凸部件136。也可以采用其他合适的类型，包括不同尺寸和形状的预制孔140。

在一个最具体的实施例中，焊接桥孔144和凸部件孔146可以彼此间隔开并且大致围绕磁体孔142。焊接桥孔144和凸部件孔146可以以交替的方式设置，并且基本上均匀地设置在磁体孔142周围。也可以使用其他合适的设置。

作为一个非限制性示例，用于产生预制孔的装置140可包括模切工艺。应当理解，通过模切在柔性材料中形成预制孔140可允许第二部分118穿过主体102，而不需要在组装时由第二部分118的凸部件136和焊接桥138对主体102进行不受控制的撕裂或穿孔。同样应理解的是，由于不存在否则将存在于主体102中的不受控制的撕裂或穿孔，预制孔140的使用因此有助于随着时间具有重复变形和弯曲的构造单元100的优越的寿命。根据需要，也可以使用用于形成预制孔140而不会过度撕裂柔性材料的其他合适装置。

再次参见图6和图10，第一部分116具有多个第一棘轮齿148。第一棘轮齿148可以围绕第一部分116的中央孔126设置在外表面122上。在某些实施例中，第一部分116可以具有在围绕第一部分116的中央孔126的外表面122中形成的环形凹槽150。第一棘轮齿148可以设置在环形凹槽150内的外表面122上。

在某些示例中，所述第一棘轮齿148各自具有峰152。第一棘轮齿148的所述峰152可以与外表面122的剩余部分设置在其上的平面间隔开。例如所述峰152可以凹陷在环形凹槽150中，使得每个峰152设置在整个外表面122下方。

如图7和12所示，第二部分118还具有多个第二棘轮齿154。所述第二棘轮齿154可以设置在外表面128上并且被布置成围绕第二部分118的孔132的环形圈。所述第二棘轮齿154可以从第二部分的外表面向外突出。

在操作中，所述磁性连接器108中的第一个的第一棘轮齿148可以配置为与所述磁性连接器108中的第二个的第二棘轮齿154协作。有利地，第一棘轮齿148和第二棘轮齿154的配合防止磁性连接的构造单元100的不期望的旋转。此外，当磁性连接时，第一棘轮齿148和第二棘轮齿154的配合在磁性连接器108相对于彼此转动时提供所需的触感。

还应当理解的是，第一部分116的环形凹槽150中的第一棘轮齿148的峰152的前述凹陷连同第二部分118的第二棘轮齿154的向外突出部也可以在操作中提供磁性连接器108中的第一磁性连接器108和第二磁性连接器108的更牢固或稳定的连接。

如上所述，每个磁性连接器108包含磁体120，磁体120适于引起与相邻磁性连接器108的磁性连接。磁体120具有足够的磁场强度或磁场，以允许磁性连接器108彼此相邻地手动设置的选择性磁性连接，同时还允许例如孩子的用户选择性地手动断开磁性连接器108。特别地，磁体120可以是稀土型磁体或磁体合金。作为非限制性示例，磁体120可以包括钕铁硼(NdFeB)、钐钴(SmCo)、镍钴合金、陶瓷、铁氧体或它们的组合。本领域技术人员选择的任何其他合适类型的磁体120。

在某些示例中，如图1-5和图20所示，磁体120不可移动地固定到主体102。例如可以通过摩擦配合或压配合来提供磁体120的不可移动的固定。也可以使用粘合剂将磁体120固定在磁性连接器108中。然而，在图21-22所示的其他示例中，磁体120也可以在磁性连接器108内自由旋转。应当理解，自由旋转的磁体120可以允许用户连接相邻的磁性连接器108，而不管磁极的位置，磁极将自由旋转到正确的取向。自由旋转的磁体120可以松散地设置在例如塑料或金属壳体153内，壳体被封装在磁性连接器108或主体102内。也可以采用以不可移动或可移动的形式将磁体120附着到磁性连接器108或主体102的方向上的其他合适的装置。

如图8-9所示，磁体120具有第一区段156和第二区段158。第一区段156可以具有第一宽度(W1)。第二区段158可以具有第二宽度(W2)。第一宽度(W1)大于第二宽度(W2)。磁体120的第一区段156可以抵靠或邻接磁性连接器108的第二部分118的凸缘133。磁体120的第二区段158可由磁性连接器108的第二部分158的中央孔132接收。

在某些实施例中，同样如图8-9中所示，磁体120可以与第一部分116的外表面122间隔开一段距离(D1)并且与第一部分116的周围区域一起限定凹陷159。在操作中，所述磁性连接器108中的第一个的环形圈135可以配置为搁置在外表面122上并且被所述磁性连接器108中的第二个的凹陷159容纳。在某些示例中，凹陷159可以成形为与环形圈135摩擦配合或压配合。有利地，环形圈135和外表面122的凹部159的配合可提供在操作中磁性连接器108中的第一个和第二个的更牢固或稳定的连接。

根据图19-20所示的可选实施例，主体102可以包括多个片材103、105。多个片材103、105可以包括第一片材103和第二片材105。所述磁性连接器108可以设置在柔性材料的第一片材103与磁性材料的第二片材105之间。磁性连接器108中的一个可以连接到设置在同一主体102内的磁性连接器108中的另一个。一个主体102的磁性连接器108还可以连接到设置在单独且不同的主体102上的磁性连接器108。应当理解，构造单元100可以由此连接到自身，或连接到其他构造单元。其他构造单元可以是任何尺寸或形状。本领域技术人员还可以根据需要选择第一片材和第二片材103、105之间的磁性连接器108的尺寸、形状、数量和布置。

在另一个可选实施例中，如图23-24所示，磁体120可以设置在旋转磁体壳体151中。磁体120可以向外延伸超过旋转磁体壳体151，以便与邻近磁体壳体151呈现的其他磁体连接。例如在操作中，第一构造单元100的磁体120可以直接连接到另一构造单元100的磁体120的磁体120。

旋转磁体壳体151可以具有对轴155。对轴155中的每个轴可以设置在旋转磁体壳体151的一端上。对轴155中的每一个轴可以可旋转地联接至磁性连接器108，例如通过将轴155可旋转地设置在形成于磁性连接器108中的对应孔内，使得磁体壳体151可以自由旋转。在实施例中，磁性连接器108可以具有主体孔157。主体孔157可以容纳主体102。例如可以通过摩擦配合来提供主体102到磁性连接器108的固定，或者可以通过包括上文相对于其他类型的磁性连接器108描述的那些装置的任何其他合适的装置来提供固定。还可以使用粘合剂将主体102固定在磁性连接器108中。尽管在构造单元100的柔性主体102上描绘了此特定磁体120配置，但应理解，根据需要，磁体120配置可用于任何构造单元100上或柔性连杆180上。

如图14所示，用于构造结构200的套件160可包括多个单独的构造单元100。构造单元100中的每个可以具有由柔性材料形成的主体102。如上所述，主体102可具有第一侧102和第二侧104。每个构造单元100可具有附接到主体102的至少一个磁性连接器108。

例如多个单独的构造单元100包括第一单元162。第一单元162可以具有从毂110向外延伸的四个臂112。每个臂112可以具有自由端114。多个磁性连接器108可以包括至少四个第一单元磁性连接器108。第一单元磁性连接器108中的每一个可以邻近臂112中的一个的自由端114设置。在某些实施例中，第一单元162可以包括第五磁性连接器108。第五磁性连接器108可以设置在毂110中。

多个单独的构造单元108可以包括第二单元164。第二单元164可以具有带自由端114的长形主体166。多个磁性连接器108可以包括至少两个第二单元磁性连接器108。每个第二单元磁性连接器108可邻近长形主体166的自由端114中的一个设置。在某些实施例中，第二单元164可以包括三个磁性连接器108。

多个单独的构造单元包括第三单元168。第三单元168可以具有大致卵形体170。卵形体170可具有第一端172和第二端174。多个磁性连接器108可以包括第三单元磁性连接器108。第三单元磁性连接器108可以设置成邻近大致卵形体170的第一端172。

应当理解，本申请所考虑的套件160可以包括除了图14中描绘的那些形状之外的任何合适的形状。作为非限制性示例，套件160可以包括正方形、矩形、三角形和圆形。

现在参见图15A和15B，套件160可以还包括至少一个活性单元176和至少一个控制单元178。主动单元176可以配置为与控制单元176处于电子通信。主动单元174和控制单元176可各自进一步经配置以设置在构造单元100中的一个的磁性连接器108中的一个上。应当理解，活性单元176和控制单元178可以是试剂盒160的单个部件或两个单独的部件。

主动单元176可以包括输入传感器(例如接近传感器或光传感器、取向传感器、声音传感器)或具有功能能力(例如声音、光和运动中的至少一个)的输出部件。有利地，一旦主动单元176被激活，多个构造单元108将利用附加的技术特征(例如运动或灯)“活起来”。

控制单元178可以与电池(未示出)电连通。电池可以被包括在控制单元178部件中或者可以被提供为独立单元。控制单元178还可以具有微处理器和存储器。在非限制性示例中，控制单元178可以形成在印刷电路板(PCB)上。PCB可以包括从层压到非导电衬底的片层上和/或片层之间的一个或多个铜片层蚀刻的导电迹线、焊盘和其他特征。PCB可以是单面(一个铜层)、双面(在一个衬底层的两面上的两个铜层)或多层(与衬底层交替的外部和内部铜层)。在本申请的范围内，也可以采用用于PCB的其他合适的结构。

存储器可以以与微处理器通信的有形的非暂时性的处理器可读介质的形式来提供。微处理器可以被适配成执行在存储器上有形编码的软件形式的指令。控制单元176可以配置为在操作中选择性地和自动地激活主动器件176中的一个。控制单元178还可以配置为执行某些可编程动作，并且准许用户输入所述可编程指令并且将其存储在控制单元178的存储器上。特别地，控制单元178可以包括人机接口，例如按钮、拨号盘、触摸屏等，其允许用户根据需要与控制单元178交互。

在另外的实施例中，例如如图25-26所示，主动单元176和控制单元178可以提供为单个部件，例如电子单元179。电子单元179可以是构造单元中的一个，其还包括主动单元176和控制单元178中的每一个的结构和功能，如图26所示。更具体地，电子单元179可以使电池、具有CPU的PCB、磁传感器和主动单元都包含在单个部件或主体内。在某些实施例中，主动单元和控制单元可附着到构造单元101中的一个以形成电子单元179。作为非限制性示例，主动单元和构造单元可以经由机械紧固件或化学紧固件附着。有利地，电子单元179的单个部件可以更容易地被用户实施在结构中。

电子单元179可以配置为例如通过使用诸如蓝牙的无线传输来连接到互联网云和/或移动远程装置。电子单元179可以配备有例如用于此目的的无线收发器。作为非限制性示例，电子单元179还可以从诸如智能电话的远程设备激活。根据需要，也可以使用其他合适的电子传输装置。

套件160可以还包括至少一个柔性连杆180，例如如图15A所示。柔性连杆180可以包括配置为用于使控制单元178与主动单元176处于电连通的绝缘线。在一个示例中，柔性连杆180可以是配置为连接到PCB的扁平PCB连接器缆线。然而，在本申请的范围内，柔性连杆180也可以用其他合适的材料和构造来制造。应当理解，柔性连杆180可以传输电力和信号或数据。

除了柔性连杆180配置为使主动单元176与控制单元178电连通之外，柔性连杆180还可以配置为设置在构造单元100的磁性连接器108上。例如柔性连杆180的端部可以具有至少一个磁性连接器108，或者可以由可以磁性吸引到构造单元的磁性连接器108的材料形成。柔性连杆180可由此直接连接到主动单元176或可设置在主动单元176与构造单元100之间，其中主动单元另外通过磁性连接器108连接到构造单元100。可以设想并也可以采用用于使主动单元176与控制单元178连通的其他适当装置。

应当理解，柔性连杆180可以各种构造连接到其他柔性连杆180、控制单元178和构造单元100，例如如图15A所示。柔性连杆180例如可以设置有裂口。裂口可以允许柔性连杆连接到多个构造单元100。此外，多于一个的柔性连杆180或多于一个的主动单元176可与一个控制单元178电连通。在所述单元被连接的情况下，应当理解的是，围绕任何单元的磁性连接器的任何旋转可以不抑制电力或信号或数据的传输。例如电力可从柔性连杆180传递到可附接到柔性连杆的多个磁性连接器108。根据需要，也可以使用其他合适的构造。

套件160可以包括多个配件，所述配件可以增强用套件160构造的最终结构。所述配件可以用于扩展使用并且给予用户更多的构造和播放选项。

第一配件可以是轴承182，例如如图27-28所示。轴承182可以包括塑料盖。更具体地，轴承182可以设置在塑料盖内并且具有暴露部分。轴承182可以被附接在塑料盖内，或者轴承可以配置为根据需要在塑料盖内旋转。塑料盖可以设置在所述构造单元100中的一个的磁性连接器108中的一个上。轴承182的暴露部分可以配置成连接到构造单元100中的另一个构造单元。有利地，轴承182可用于装饰或用于将两个构造单元100连接在一起，这可允许构造单元100中的一个绕轴承182的顶部旋转，例如如图28所示。

如图29-30和34所示，第二配件可以是轮184。轮184可以具有轴距和磁芯。磁芯可以设置在所述构造单元100中的一个的磁性连接器108上。间隔件185可与一个或多个构造单元100和轮184一起使用，例如如图34所示。间隔件185可以是例如基本上U形的，并且配置为用于将所述轮184保持在间隔开的构型中。间隔件185可以配置为提供刚性基部，轮184附接到刚性基部上。有利地，作为非限制性示例，轮184和间隔件185可允许用户形成移动结构，例如汽车或直升机。在本申请的范围内，本领域技术人员也可以使用用于间隔件185的其他合适的类型、形状和材料。

第三配件可以是装饰夹186，例如如图31-33所示。装饰夹可以具有金属芯。金属芯可以配置为用于连接到所述构造单元100中的一个的所述磁性连接器108中的一个上。装饰夹还可以配置为用于固持包括所述构造单元100中的另一个构造单元的主体102的纸或其他薄元件。有利地，装饰夹186可以允许使用者用附加的非金属或非磁性元件装饰结构。

本申请还包括一种用于构造结构200的方法，例如如图16-18所示。取决于使用者的意图，结构200可以是平坦的或二维的，或者可以是三维的。虽然结构200在图16-18中被示出为简单的圆柱体，但是应当理解，结构200可以包括各种复杂度的许多不同结构。例如结构200可以包括构造物、动物雕像、机器人和车辆。本领域的技术人员可以根据需要选择任何其他合适的构造单元100来构造结构200。

在操作中，方法可以包括单独提供多个构造单元100的第一步骤，如上文所述。在第二步骤中，所述构造单元中的第一个的磁性连接器108中的至少一个与所述构造单元中的第一个的磁性连接器108中的另一个和所述构造单元中的第二个的磁性连接器108中的至少一个中的至少一个连接，由此形成所述结构。换句话说，构造单元100中的第一个可以连接到自身以形成三维结构200，或者构造单元100中的第一个可以连接到构造单元100中的另一个以形成三维结构200。

应当理解，结构200可以由任意数量、尺寸或形状的构造单元100形成。在方法中，多个单独的构造单元100也可以以套件160的形式提供给使用者。

方法可以具有提供至少一个主动单元176和至少一个控制单元178的另外的步骤，如上文描述的。例如主动单元176和控制单元178中的一个可以设置在构造单元100中的一个上。然后，主动单元176和控制单元178可以放置成电连通以激活主动单元176。在其他实施例中，主动单元176和控制单元178可以一起提供为单个整体电子单元179。电子单元179可以连接到构造单元100中的至少一个。

有利地，本申请的构造单元100、套件160和方法可以如上所述以各种方式使用，以容易地形成或组装三维形状和结构200。包括构造单元100的套件160的各种部件是柔性的并且容易连接和断开。已经发现，构造单元100对于孩子和成人是娱乐的并且可用作玩具。

尽管为了说明本申请而示出了特定的代表性实施例和细节，但是对于本领域的技术人员来说，在不脱离在所附权利要求中进一步描述的本申请的范围的情况下，可以做出各种改变是明白清楚的。

Claims (15)

1.一种构造单元，包括：

由柔性材料形成的主体，所述主体具有第一侧和第二侧；和

多个磁性连接器，所述磁性连接器附接到所述主体，

其中所述主体具有在0.1毫米与5毫米之间的厚度，

其中所述磁性连接器中的每一个具有第一部分、第二部分和磁体，所述第一部分邻近所述主体的所述第一侧设置且所述第二部分邻近所述主体的所述第二侧设置，所述磁体设置在所述第一部分与所述第二部分之间，且所述第一部分和所述第二部分将所述磁体紧固到所述主体，所述磁性连接器的所述第一部分和所述磁性连接器的第二部分中的每一个具有外表面和内表面，以及从所述外表面到所述内表面贯穿形成的孔，且所述孔中的每一个容纳所述磁体，且其中所述磁性连接器中的每一个具有大于所述主体的最大厚度的厚度，

其中，所述磁性连接器的所述第二部分具有设置在所述第二部分的所述内表面上的至少一个焊接桥，所述至少一个焊接桥将所述第二部分的所述内表面连接到所述第一部分的所述内表面，其中所述磁性连接器的所述第一部分和所述第二部分中的每一个由热塑性材料形成，并且所述至少一个焊接桥通过超声波焊接附着到所述第一部分的所述内表面。

2.根据权利要求1所述的构造单元，其中，所述主体具有穿过其形成的多个预制孔，并且所述预制孔中的至少一个容纳所述磁性连接器中的一个，所述磁性连接器中的一个完全由所述主体的自由端区域包围。

3.根据权利要求1所述的构造单元，其中所述柔性材料选自由纸、合成纸、皮革、合成皮革、弹性体、塑料、橡胶、金属、织物、复合材料以及它们的组合组成的组。

4.根据权利要求1所述的构造单元，其中，所述主体具有从毂向外延伸的四个臂，所述臂中的每一个具有自由端区域，并且所述多个磁性连接器包括至少四个第一单元磁性连接器，所述第一单元磁性连接器中的每一个邻近所述臂中的一个的所述自由端区域设置，并且所述四个臂中的每一个设置在相同平面上。

5.根据权利要求1所述的构造单元，其中，所述第一部分具有围绕所述第一部分的所述孔设置在所述外表面上的多个第一棘轮齿，并且所述第二部分具有围绕所述第二部分的所述孔设置在所述外表面上的多个第二棘轮齿，其中所述第一部分具有围绕所述第一部分的所述孔形成在所述外表面中的环形凹槽，所述第一棘轮齿设置在所述环形凹槽中，所述第二棘轮齿从所述第二部分的所述外表面向外突出，并且第一个所述磁性连接器中的所述第一棘轮齿配置为与第二个所述磁性连接器中的所述第二棘轮齿协作。

6.根据权利要求1所述的构造单元，其中，所述磁体从所述第一部分的所述外表面凹陷第一距离，且所述磁体从所述第二部分的所述外表面凹陷第二距离，且所述第一距离大于所述第二距离。

7.根据权利要求6所述的构造单元，其中，所述磁体具有第一区段和第二区段，所述第一区段具有第一宽度，所述第二区段具有第二宽度，并且所述第一宽度大于所述第二宽度，所述磁体的所述第一区段设置在所述磁性连接器的所述第一部分的所述孔中，以及所述磁体的所述第二区段设置在所述磁性连接器的所述第二部分的所述孔中。

8.一种用于构造结构的套件，包括：

多个单独的构造单元，所述构造单元的每一个具有由柔性材料形成的主体以及多个附接至所述主体的磁性连接器，所述主体具有第一侧和第二侧，其中所述主体具有在0.1毫米和5毫米之间的厚度；以及

至少一个主动单元和至少一个控制单元，所述控制单元由印刷电路板形成并且具有电池和微处理器，并且所述主动单元和所述控制单元各自配置为设置在所述构造单元中的一个构造单元的一个磁性连接器上，由此所述控制单元配置为向所述主动单元供电，其中所述主动单元设置在磁性连接器上。

9.根据权利要求8所述的套件，其中，所述多个单独的构造单元包括第一单元，所述第一单元具有从毂向外延伸的四个臂，所述臂中的每一个具有自由端区域，并且所述多个磁性连接器包括至少四个第一单元磁性连接器，所述第一单元磁性连接器中的每一个设置成邻近所述臂中的一个的所述自由端区域，并且所述四个臂中的每一个设置在相同平面上。

10.根据权利要求9所述的套件，其中所述多个单独的构造单元包括第二单元，所述第二单元具有带自由端区域的长形主体，并且所述多个磁性连接器包括至少两个第二单元磁性连接器，所述第二单元磁性连接器中的每一个邻近所述长形主体的所述自由端区域中的一个设置。

11.根据权利要求10所述的套件，其中，所述多个单独的构造单元包括第三单元，所述第三单元具有大致卵形体，所述大致卵形体具有第一端和第二端，并且所述多个磁性连接器包括第三单元磁性连接器，所述第三单元磁性连接器邻近所述大致卵形体的所述第一端设置。

12.根据权利要求8所述的套件，其中，所述至少一个主动单元包括灯、电动机、传感器和扬声器中的一个。

13.根据权利要求8所述的套件，其中，所述套件还包括至少一个柔性连杆，所述柔性连杆配置为使所述主动单元与所述控制单元电连通。

14.一种用于构造结构的方法，包括以下步骤：

提供多个单独的构造单元，所述构造单元中的每一个具有由柔性材料形成的主体以及附接到所述主体的多个磁性连接器，所述主体具有第一侧和第二侧，其中所述主体具有在0.1毫米与5毫米之间的厚度；

提供至少一个主动单元和至少一个控制单元的步骤，所述控制单元由印刷电路板形成并具有电池和微处理器，所述主动单元以及所述控制单元的每个配置为设置在所述构造单元中的一个的所述磁性连接器中的一个上，由此所述控制单元配置为向所述主动单元供电，其中所述主动单元设置在磁性连接器上；

将第一个所述构造单元中的所述磁性连接器中的至少一个与

第一个所述构造单元中的所述磁性连接器中的除所述至少一个之外的另一个和/或

第二个所述构造单元中的所述磁性连接器中的至少一个连接，

由此形成所述结构。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述多个单独的构造单元被设置成一个套件，其中所述套件包括第一单元、第二单元和第三单元；所述第一单元具有从毂向外延伸的四个臂，所述臂中的每一个具有自由端区域，并且所述多个磁性连接器包括至少四个第一单元磁性连接器，所述第一单元磁性连接器中的每一个设置成邻近所述臂中的一个的所述自由端区域，并且所述四个臂中的每一个设置在相同平面上；所述第二单元具有带自由端区域的长形主体，并且所述多个磁性连接器包括至少两个第二单元磁性连接器，所述第二单元磁性连接器中的每一个邻近所述长形主体的所述自由端区域中的一个设置；所述第三单元具有大致卵形体，所述大致卵形体具有第一端和第二端，并且所述多个磁性连接器包括第三单元磁性连接器，所述第三单元磁性连接器邻近所述大致卵形体的所述第一端设置。