CN205516505U - 无线充电智能互动积木系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无线充电智能互动积木系统。该无线充电智能互动积木系统包括：底座和多个积木块，其中，底座，用于收纳多个积木块，其包括底座壳体，底座壳体限定有用于布置底座电气部件的底座容纳腔，底座电气部件包括无线充电发射电路；以及每个积木块包括积木块壳体，积木块壳体限定有用于布置积木块电气部件的积木块容纳腔，积木块电气部件包括无线充电接收电路以及电池，并且在积木块放置于底座上时，无线充电接收电路配置成耦合无线充电发射电路发射的电磁波能量并转换为电能，以向电池供电。通过采用实现非接触式的无线充电，避免了使用传统充电方式导致的使用不便，提高了充电的便利性和可靠性，便于延长积木块续航时间。

Description

无线充电智能互动积木系统

技术领域

本实用新型涉及智能玩具，特别是涉及无线充电智能互动积木系统。

背景技术

积木块是一种非常好的益智玩具，可以有效训练儿童的手眼协调能力，以及对颜色、形状、字母、数字等的识别能力。通过对积木块的不同排列组合，有利于发挥儿童自己的想象力，可以进一步开发儿童的智力和创造力。

传统积木块的种类繁多，形状各异，其玩法共同点在于：儿童按照图纸或自己的想象将多块积木块组合在一起，完成一个造型后，获得成功的满足感。而传统积木块的缺陷主要在于：(1)积木块的玩法受制于本身的形状和图案，排列组合的种类是有限的，因此，儿童使用积木块的时间一长，容易失去兴趣；(2)在使用过程中，儿童对积木块是单向输出的，无法从积木块玩具中得到信息反馈，缺乏与儿童的情感交流。

现有技术中出现了一些针对传动积木块的创新尝试，例如在积木块内设置电气部件，利用图像显示、声音播放等方式提高积木的互动性，提高儿童的游戏兴趣，然而，积木块电气部件的供电问题成为了制约这类智能积木块发展的重要因素，一方面，充电接口影响了积木外观的整体性，另一方面积木块充电接口的接口复杂，经常插拔导致连接可靠性降低。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的无线充电智能互动积木系统。

本实用新型的一个目的是要提高充电的便利性和可靠性。

本实用新型一个进一步的目的是要提高积木块外观的整体性。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种无线充电智能互动积木系统。该无线充电智能互动积木系统包括底座和多个积木块，其中，底座，用于收纳多个积木块，其包括底座壳体，底座壳体限定有用于布置底座电气部件的底座容纳腔，底座电气部件包括无线充电发射电路；以及每个积木块包括积木块壳体， 积木块壳体限定有用于布置积木块电气部件的积木块容纳腔，积木块电气部件包括无线充电接收电路以及电池，并且在积木块放置于底座上时，无线充电接收电路配置成耦合无线充电发射电路发射的电磁波能量并转换为电能，以向电池供电。

可选地，无线充电发射电路包括：电源适配器，配置成对外部接入的工频交流电进行整流滤波，转换为预设电压的直流电源；逆变器，与电源适配器的输出端相连，并配置成将电源适配器输出的直流电逆变为预设频率的交流电；发射耦合线圈，与逆变器的输出端相连，并配置成将交流电的电能耦合为特定频率电磁波的电磁能，以向外传送。

可选地，无线充电接收电路包括：接收耦合线圈，配置成在积木块放置于底座上时，接收发射耦合线圈发射的电磁能，并转换为电能；以及整流模块，与接收耦合线圈的输出端相连，并配置成将接收耦合线圈转换的电能转换为向电池提供的形式。

可选地，底座壳体包括：底座下盖，具有凹形结构，底座上盖，罩扣在底座下盖上，以与底座下盖形成底座容纳腔。

可选地，底座上盖的上表面形成有多个凹槽，凹槽的数量与积木块的数量一致，并且每个凹槽的形状与一个积木块的某一外表面形状相匹配，以使积木块容装于对应的凹槽内。

可选地，底座电气部件布置于底座电路板上，底座电路板布置于底座容纳腔内，以使得底座上盖、底座电路板、底座下盖依次叠放，整体形成板状。

可选地，积木块壳体形成多面体结构，其中至少一个面为平面，以供放置于底座上。

可选地，积木块壳体形成正六面体结构，并且积木块壳体包括：积木块壳体主体，形成正六面体形状，并且积木块壳体主体具有顶部开口；积木块壳体上盖，罩扣在积木块壳体主体上，以封闭顶部开口，限定出积木块容纳腔。

可选地，无线充电接收电路以及电池均设置为板状，平行于积木块壳体的平面表面叠放于积木块容纳腔内。

可选地，底座电气部件还包括：底座通信控制电路，配置成接收来自于外部终端的更新数据，并向积木块提供，以供积木块进行更新；并且积木块的电气部件还包括：积木块通信控制电路，配置成对游戏数据进行处理，以实现游戏功能。

本实用新型的无线充电智能互动积木系统，包括具有无线充电发射功能的 底座以及具有无线充电接收功能的积木块，在积木块放置在底座上时，可以实现非接触式的无线充电，避免了使用传统充电方式导致的使用不便以及因设置充电接口导致的积木块外壳整体性下降的问题，提高了充电的便利性和可靠性，便于延长积木块续航时间。

进一步地，本实用新型的无线充电智能互动积木系统，通过优化底壳和积木块的构造，使得结构紧凑，避免了积木块的丢失。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统的示意性结构图；

图2是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统的示意框图；

图3是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统中底座的示意性结构图；

图4是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统中无线充电发射电路的电路结构框图；

图5是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统中无线充电接收电路的电路结构框图；

图6是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统中积木块的示意性结构图；

图7是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统中底座通信控制电路的电路结构框图；

图8是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统中积木块的积木块通信控制电路的电路结构框图；

图9是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统的控制方法示意图；以及

图10是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统的菜单 操作手势的示意图。

具体实施方式

本实施例首先提供了一种智能互动积木系统，图1是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统的示意性结构图。该智能互动积木系统包括多块积木块100，在图1中示出了包含四个正六面体的积木块100，在实现本实施例的智能互动积木系统时，积木块100可以根据游戏方式配置形状和数量，例如将积木块100配置为长方体、圆柱体、球体或者其他形状，在一套智能互动积木系统中，可以同时配置多种形状相同或者不同的积木块100。积木块100的数量可以设置为2个以上。本实施例的智能互动积木系统实现各种形状以及各种数量的积木块100的游戏。

本实施例的无线充电智能互动积木系统还可以设置有底座200，该底座200一方面作为积木块100的容纳装置，用于放置积木块100，另一方面还可以向积木块100提供充电电源，为积木块100中内置的电池140充电。

图2是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统的示意框图，如图所示，底座200，用于收纳多个积木块，其包括底座壳体260，底座壳体260限定有用于布置底座电气部件的底座容纳腔，底座电气部件包括无线充电发射电路240。每个积木块100包括积木块壳体190，积木块壳体190限定有用于布置积木块电气部件的积木块容纳腔，积木块电气部件包括无线充电接收电路150以及电池，并且在积木块100放置于底座200上时，无线充电接收电路150配置成耦合无线充电发射电路240发射的电磁波能量并转换为电能，以向电池140供电。

图3是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统中底座200的示意性结构图。如图所示，底座壳体260包括：底座下盖230以及底座上盖210。

底座下盖230具有凹形结构，类似于盘状结构。底座上盖210罩扣在底座下盖230上，以与底座下盖230形成底座容纳腔。底座上盖210的上表面形成有多个凹槽211，凹槽211的数量与积木块100的数量可以一致，凹槽211的数量也可以大于或者等于积木块100的数量。并且每个凹槽211的形状与一个积木块100的某一外表面形状相匹配，以使积木块100容装于对应的凹槽211内。避免积木块100随手放置导致的丢失损坏。凹槽211的数量可以大于或者等于积木块100的数量。

底座电气部件可以布置于底座电路板220上，底座电路板220布置于底座容纳腔内，并平行于底座下盖230的平面设置，以使得底座上盖210、底座电路板220、底座下盖230依次叠放，整体形成板状。底座下盖230上可以设置有电气接口，以与外部电源或者外部终端设备连接。

底座电路板220布置于底座200内部，其上布置有无线充电发射电路240和底座通信控制电路250。无线充电发射电路240用于对积木块100进行充电；底座通信控制电路250用于建立积木块100与移动终端(或者个人计算机等智能终端)之间通信链路，接收来自于外部终端的更新数据，并向积木块100提供，以供积木块100实现软件升级和游戏内容更新。

图4是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统中无线充电发射电路240的电路结构框图，底座200的无线充电发射电路240一般性地可以包括：电源适配器241、逆变控制器244、发射耦合线圈243、逆变器242。底座200的无线充电发射电路240可以采用电磁感应式的非接触充电方式对积木块100充电，避免在积木块100表面设置电气接口。

电源适配器241可配置成对外部接入的工频交流电进行整流滤波，转换为预设电压的直流电源。例如将220V、50Hz的交流电转换为5V或12V的直流电源。

逆变器242与电源适配器241的输出端相连，并可配置成将电源适配器241输出的直流电逆变为预设频率的交流电，以供发射耦合线圈243耦合能量。

发射耦合线圈243与逆变器242的输出端相连，并可配置成将交流电的电能耦合为特定频率电磁波的电磁能，以向外传送。通过电磁场进行传导的电磁能，可供积木块100内的接收耦合线圈耦合以向电池140充电。

积木块200相应设置无线充电接收电路150，与底座100的无线充电发射电路配合，实现非接触式充电。图5是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统中无线充电接收电路150的电路结构框图，无线充电接收电路150包括：接收耦合线圈151以及整流模块152。

接收耦合线圈151，配置成在积木块100放置于底座200上时，接收发射耦合线圈243发射的电磁能，并转换为电能。整流模块152与接收耦合线圈151的输出端相连，并配置成将接收耦合线圈151转换的电能转换为向电池140提供的形式。从而使得积木块100放置于底座200上时，自动实现对其电池140进行充电。通过非接触式的无线充电，避免了使用传统充电方式导致的使用不便以及因设置充电接口导致的积木块外壳190整体性下降的问题，提高了充电 的便利性和可靠性，便于延长积木块续航时间。

图6是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统中积木块100的示意性结构图，积木块100可以根据游戏方式配置形状和数量。例如积木块100可以为由M个面组成的多面体，M的数量大于或者等于4，其中一个面或者多个面可以带有显示模块。积木块壳体190形成多面体结构，其中至少一个面为平面，以供放置于底座上。图6中以正方体为例进行介绍，其余形状的积木块100的功能和结构类似，正方体积木块的六个面中，一个面可以具有显示功能。

积木块壳体190可以包括：积木块壳体主体160和积木块壳体上盖110，限定出积木块100的容纳腔，该积木块100的容纳腔用于容纳积木块100的电气部件，包括积木块电路板130，电池140，无线充电接收电路等。

在积木块壳体190为六面体结构时，积木块壳体主体160形成正六面体形状，并且积木块壳体主体160具有顶部开口；积木块壳体上盖110罩扣在积木块壳体主体160上，以封闭顶部开口。

积木块壳体190的至少一个面上布置有积木块显示模块120，例如积木块显示模块120可以布置于积木块外壳上盖110形成的表面上，以供输出界面或图案，为用户提供游戏界面等信息。

积木块电路板130上用于布置积木块100的电气部件，实现控制、信息处理以及显示驱动等功能。电池140配置成向积木块显示模块120以及积木块电路板130供电，并可由无线充电接收电路150充电。

无线充电接收电路150以及电池140均设置为板状，平行于积木块壳体190的平面表面叠放于积木块容纳腔内，以提高结构的紧凑型，减小占用的体积。

图7是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统中底座通信控制电路250的电路结构框图，底座通信控制电路250一般性地可以包括：底座主控制器255、底座存储器252、底座显示模块253、底座无线通信模块256、通用串行总线接口252、网络通信模块254。

底座主控制器255是底座200的通信控制电路的核心，用于对其他部件的数据进行处理，并相应提供控制指令。

底座存储器252用于存储程序，并且还可以保存游戏程序以及游戏数据。

底座显示模块253可配置成输出底座200的工作状态，例如提供数据的传输状态、程序的更新状态等，实现人机交互。

底座无线通信模块256用于建立与积木块100之间的数据连接，可以用于 更新积木块100的游戏程序和游戏进度。

通用串行总线接口252可以配置成通过通用串行总线方式与外部设备进行连接，例如进行数据程序的拷贝和传输。

网络通信模块254提供了另一种与外部设备的数据传输方式，例如通过网络接口进行数据程序的拷贝和传输。

图8是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统中积木块100的积木块通信控制电路170的电路结构框图，积木块通信控制电路170一般性地可以包括积木块主控制器171、积木块存储器172、积木块显示模块120、积木块触控模块174、扬声器175、震动器176、加速度传感器177、陀螺仪178、近场通信模块179、积木块无线传输模块181。以上电气部件可以积木块100需要实现的功能灵活进行配置，在一些可选实施例中，可以选择性地配置以上电气部件的部分或全部。

积木块主控制器171是积木块100的核心部件，用于对其他部件的数据进行处理，例如对各传感器的测量数据或者传输进行获取，进行相关计算后，控制扬声器175、震动器176、积木块显示模块120输出对应的信号，实现积木块100的游戏功能。

积木块存储器172可以包括随机存储器和非易失性存储器，分别用于存取积木块100的游戏数据以及积木块主控制器171的运行程序。

积木块显示模块120可以配置成输出积木块主控制器171输出的各种界面、图像、字符等互动内容。

积木块触控模块174可以选择性地与积木块显示模块120配套设置，为用户提供对积木块显示模块120的操作。例如每个积木块显示模块120匹配设置对应的积木块触控模块174，以接收用于对界面图像的点击、拖拽、滑动等操作。

扬声器175和震动器176分别用于播放音乐和音效以及提供震动效果，为用户提供各种感官的反馈。

加速度传感器177和陀螺仪178构成积木块100的运动检测模块，以用于获得积木块100的运动状态。加速度传感器177可以通过测量由于重力引起的加速度，计算出积木块100相对于水平面的倾斜角度，从而通过分析动态加速度，确定出积木块100的移动方式。陀螺仪178可以测量确定积木块100的水平、垂直、俯仰、和角速度的参数。利用加速度传感器177和陀螺仪178可以测量得出积木块100的各种运动状态。

近场通信模块179工作在点对点模式下，用于和相邻的积木块交换身份编码信息。在每块积木块100中，积木块100的每个表面内侧可以均设置有近场通信模块179，每个近场通信模块179在无线充电智能互动积木系统中均具有唯一的身份编码，从而通过近场通信模块179的感应结果，就可以判断积木块的某一面相邻的积木块的身份信息，并确定出积木块100之间的相对位置，并进一步可获得无线充电智能互动积木系统整体的空间姿态。本实施例的无线充电智能互动积木系统利用了近场通信(Near Field Communication，简称NFC)的点对点模式(P2P mode)，能够在在几厘米范围内的实现身份编码信息的传输，实现了对相邻积木块100的感测。

积木块无线传输模块181用于组建分布式网络，便于在积木块100之间或者与底座200进行传递数据，完成游戏功能以及程序数据的更新。积木块无线传输模块181可以采用Zigbee、蓝牙等方式进行数据传输，例如传输相对位置数据、并实现程序的更新等功能。

本实施例的无线充电智能互动积木系统，利用近场通信模块179确定与相邻积木块100的相对位置。在进行游戏时，多块积木块100可以预先确定出的一个主控积木块和至少一个受控积木块。其中主控积木块，配置成获取自身以及受控积木块分别确定出的相对位置，以根据确定出的相对位置确定多块积木块100拼接的空间姿态；以及将空间姿态与运行中的游戏模式的游戏进度进行匹配，根据匹配出游戏进度生成游戏响应指令，分别驱动主控积木块以及受控积木块执行对应的游戏响应指令，以向使用无线充电智能互动积木系统的用户输出游戏反馈信号。也就是，在进行游戏时，主控积木块作为整个游戏数据的处理核心，对其他受控积木块进行协调工作，完成游戏功能。

以下结合无线充电智能互动积木系统的控制方法，对上述实施例的无线充电智能互动积木系统的使用过程进一步进行说明，该控制方法可用于完成无线充电智能互动积木系统的游戏功能。图9是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统的控制方法示意图。该控制方法包括以下步骤：

步骤S902，从多块积木块100中确定出一个主控积木块和至少一个受控积木块；

步骤S904，由主控积木块获取由主控积木块以及受控积木块分别确定出的相对位置，以根据确定出的相对位置确定多块积木块100拼接的空间姿态；

步骤S906，将空间姿态与运行中的游戏模式的游戏进度进行匹配；

步骤S908，根据匹配出游戏进度生成游戏响应指令，分别驱动主控积木块 以及受控积木块执行对应的游戏响应指令，以向使用无线充电智能互动积木系统的用户输出游戏反馈信号。

步骤S902确定出一个主控积木块的步骤可以包括：利用置于积木块100中的运动检测模块检测所在积木块的运动状态；将处于动态的积木块确定为主控积木块，由主控积木块向其他积木块发送唤醒指令，并将响应唤醒指令的积木块作为受控积木块。其中将处于动态的积木块确定为主控积木块的步骤可以包括：由处于动态的积木块向此前的主控积木块发送主控变更查询指令，以根据主控变更查询指令的查询响应信息确定是否允许变更主控积木块；在允许变更主控积木块的情况下，使处于动态的积木块变更为运行于主控积木块运行模式，并建立用于保存受控积木块的相对位置的状态寄存器。

积木块100在长期未工作或者放置于底座200后，进入休眠状态，在休眠状态下积木块100进入低功耗状态，仅允许部分部件工作，例如使运动检测模块、积木块主控制器171、积木块存储器172保持工作，其他部件进入休眠。同时底座200对积木块100进行充电。

当需要启动积木块100时，只需要拿起任何一块积木块100，并将其多次摇晃，该积木块100通过加速度传感器177检测到该晃动以后，将首先将自身的外围模块唤醒，并通过无线通信模块向其余积木块发送唤醒指令，其余积木块收到唤醒指令后，将外围模块唤醒。所有积木块100均处于运行状态，启动完成。

为了协调多个积木块100协同运行，其中一块积木块作为主控积木块，其余积木块作为受控积木块。主控积木块的主要作用是：定期询问并获取受控积木块的运行状态，并将所有积木块100的状态保存在相应的状态寄存器中，同时对整个无线充电智能互动积木系统的数据进行计算和判断，当确定无线充电智能互动积木系统的空间姿态满足预设的游戏进度的匹配条件时，控制自身以及受控积木块输出游戏反馈信号，例如使积木块显示模块120输出对应的界面，扬声器175发出对应的声音，震动器176发出震动。主控积木块还可以响应受控积木块的各种数据请求，并向受控积木块返回各种控制命令。另外主控积木块还作为与用户的交互接口，显示操作菜单选项供用户选择使用。

受控积木块主要用于接收主控积木块的各项指令，按照这些指令执行相应操作，并响应主控积木块的状态查询指令，在自身的运动状态或者相对位置发生变化时，及时向主控积木块报告。而且受控积木块的运行模式需要变化时，需要先向主控积木块发出请求，在主控积木块通过请求后才可进行变更。

本实施例的无线充电智能互动积木系统的积木块100，采用分布式的组网策略，每块积木块的硬件性能均相同，具有唯一的身份编码，因此每块积木块100都可以作为主控积木块，也可以作为受控积木块。

一种可选的确定主控积木块的方式为：第一块被拿起并多次摇晃的积木块100就作为主控积木块，其在唤醒其他积木块后，发送主控积木块变更命令信息并附上自己的身份编码，告知其余积木块其为主控积木块，其余积木块将该身份编码存放至主控身份编码寄存器；

主控积木块变更只在积木块100被拿起时进行，当任意一块积木块100被拿起时，其积木块主控制器171可以通过加速度传感器177和陀螺仪178感测被拿起，这块积木块首先判断自己是否是主控积木块，如果是，则不做任何操作，继续作为主控积木块运行，如果否，则向主控积木块发送主控积木块变更请求并附上自己的身份编码。当前的主控积木块收到该请求后，首先判断自身是否也处于拿起状态，若自身也处于拿起状态，则拒绝该请求，若自身处于静止状态，则通过该请求，发送命令修改自身和其他积木块的主控身份编码寄存器。

当同时有多块积木块100被拿起时，则可能同时有多条主控积木块变更请求后被发出，为避免造成冲突，主控积木块在接收到第一条主控积木块变更请求后在预设的第一预设时间内不再响应主控积木块变更请求，由此保证第一条主控积木块变更请求有效，其余则无效。

也就是说，在将处于动态的积木块确定为主控积木块的步骤之后：在主控积木块维持静止状态超过第一预设时间后，允许变更主控积木块；以及接收到主控变更查询指令后，反馈查询响应信息，并变更为运行于受控积木块运行模式。

步骤S904的一种可选执行流程为：由主控积木块的近场通信模块179感测与其相邻的被控积木块的近场通信模块179，得出主控积木块的相对位置；由主控积木块定时向受控积木块发送位置查询指令，并将受控积木块响应于位置查询指令的相对位置保存于状态寄存器中。

积木块100建立或解除相邻关系的过程可以为：当两个积木块100靠近时，两块积木块100建立起相邻关系，当两块积木块100远离时，则解除相邻关系。具体实现方式是由积木块主控制器171控制近场通信模块179定期检测周边，如果发现发射信号范围内有另一个近场通信模块179，则建立点对点连接，询问对方的身份编码信息，并将该信息保存到相邻身份编码寄存器中，同时，向 主控积木块发送状态更新信息，说明两块积木块100已经建立起相邻关系。

类似地，如果积木块主控制器171控制近场通信模块179定期检测周边时，发现之前建立起相邻关系的其他积木块已经无回应，则说明该积木块已经远离，则清除相邻身份编码寄存器，并同时向主控积木块发送状态更新信息，说明两块积木块100已经解除相邻关系。

积木块100在通过主控积木块仲裁方法确定出主控积木块之后，到下一个新的主控积木块产生之前，这一段时间内的运行方法。由于这部分时间占据了积木块运行的大部分时间，也就是积木块100的游戏运行方式。

主控积木块在运行时首先进行初始化：如果该积木块是唤醒后第一个建立的主控积木块，则向所有积木块发出状态查询命令，并在自身的存储器内开辟新的状态寄存器，用于保存所有积木块的状态信息。如果该积木块不是第一个建立的主控积木块，则由向上一个主控积木块将当前所有积木块的状态信息和系统的运行状态发送至该积木块。然后，向所有积木块发送状态查询命令，并接收各积木块返回的状态更新信息，在完成初始化后，依次完成以下流程：

查询状态，向受控积木块发送状态查询指令，检测自身当前状态；保存所有积木的状态信息；分析所有积木块100的当前状态并进行互动响应，步骤接收并响应请求命令。以上积木块100的当前状态包括积木块100的相对位置，游戏程序执行情况等，从而根据各积木块100的状态和当前的游戏方式判断游戏的进度，并根据运算结果命令所有积木块100做出响应。

主控积木块还可以查询请求队列中是否有受控积木块发送来的请求，并处理相关请求。如果请求队列中有主控积木块变更请求，则向所有积木块100发送主控积木块变更命令，并向新的主控积木块传输当前所有的积木块状态和系统运行状态，然后该积木块就转换为受控积木块继续运行，如果请求队列中没有主控积木块变更请求，则处理完所有请求后重新向受控积木块发送状态查询指令。

受控积木块的工作流程为：检测状态：主控制器控制各传感器模块检测当前积木块状态，并将状态信息保存至自己的状态寄存器中。提出请求：判断在当前积木块状态的变化情况下，是否有必要提出主控积木块变更或休眠请求，若有必要，则向主控积木块发出请求。响应查询：收到主控积木块发出的状态查询命令后，将状态信息发送至主控积木块。

另外，在主控积木块维持静止状态超过第二预设时间后，向受控积木块发送休眠指令，以使受控积木块进入休眠状态，第二预设时间长于第一预设时间； 在接收到所有受控积木块的进入休眠状态的休眠反馈信息后，主控积木块进入休眠状态。

休眠过程是指在使用完毕后让积木块100自动进入休眠状态的流程积木块进入休眠状态的模式有两种，第一种为：当主控积木块检测到自己处于静止状态时间已经超过设定的第二预设时间，则发出休眠指令给其余积木块，同时自己也进入休眠状态。第二种为：当积木块检测到自己被放入底座200时，首先判断自己是否是主控积木块，如果是，则不进行任何操作，如果否，则向主控积木块发送休眠请求，主控积木块收到请求后，更新该积木块的状态寄存器，然后向该积木块发送休眠命令，该积木块进入休眠状态。

通过优化休眠以及唤醒的过程，可以进一步延长积木块100的续航时间，满足用户长时间游戏的要求。

主控积木块可以确定运行中的游戏模式，并读取游戏模式中预置的多块游戏进度及其对应的积木块拼接姿态信息；将空间姿态与积木块拼接姿态信息进行比较，以确定出与空间姿态对应的游戏进度。

在主控积木块确定运行中的游戏模式的步骤之前还可以包括：利用主控积木块的显示屏输出游戏模式选择界面；接收用户对游戏模式选择界面的操作指令，并根据操作指令确定对应的游戏模式；运行游戏模式的游戏指令。

其中接收用户对游戏模式选择界面的操作指令的步骤可以为：利用置于主控积木块中的运动检测模块检测所在积木块的运动状态；在运动状态符合预设的选择操作时，执行选择操作对应的操作指令。

对积木块100(特别是主控积木块)操作方法具体包括选择、确认、返回、随机更换、建立和解除相邻关系等，具体可以包括：

选择：通过将积木块100向一侧倾斜来实现选项的切换，方向可以向左、向右、向上或向下。具体实现方式是由主控制器通过陀螺仪178检测积木块100的姿态，如果出现一定的倾斜角度，则控制显示模块显示不同的选项。

确认：通过点击积木块100上的触摸控制模块来实现选项的选定。具体实现方式是由主控制器通过触摸控制模块检测用户的点击操作，当检测到该操作时，则选定显示模块显示的当前选项。

返回：通过将积木块100拿在手中，快速挥动一定距离，然后突然停止来实现返回的操作，类似于做一个甩动的动作。具体实现方式是通过积木块100主控制器控制加速度传感器177来检测，如果其加速度大于指定阈值，则控制积木块100退出当前运行的应用或者返回上一层菜单。

随机更换：通过将积木块100摇晃来实现积木块100显示模块上显示内容的切换。具体实现方式是由积木块主控制器171通过加速度传感器177检测积木块100的运动状态，当检测到符合规律的左右摇晃时，则随机切换显示模块上的显示内容。

图10是根据本实用新型一个实施例的无线充电智能互动积木系统的菜单操作手势的示意图，当积木块100开始运行时，可以通过菜单来选择所需要的应用，用户只需要将积木块100左右或前后倾斜，即可实现菜单的切换。轻点积木块100正面，即可进入所选的菜单。如果需要返回上一层菜单或退出当前应用，则只需要将积木块100甩动一下即可。以上手势动作可以根据具体应用环境进行灵活配置，上述介绍仅为举例说明，并非对本实施例的限定。

以下结合集中具体的游戏模式对上述实施例的无线充电智能互动积木系统进行进一步介绍。

游戏一：互动故事。

积木块100通过语音讲述故事，同时每块积木块100显示一定的场景、道具或人物。随着故事剧情的发展，用户按照语音的提示，倾斜或晃动指定的积木块100，或者将多个积木块100靠近，让其产生相互作用。这样让用户在故事的讲述中产生代入感，取得更好的娱乐和互动效果。

游戏二：积木块拼图。

每块积木块100显示拼图的其中一个部分，将积木块100按照一定顺序和结构放置时，由于积木块100之间可以建立起相邻关系，因此积木块100可以自动判断拼图的正确性，当正确完成拼图后，积木块100可以通过播放动画、音乐和震动来给予用户鼓励。

游戏三：算术运算。

积木块100在运行算术运算应用时，最少需要两块积木块100，至多可以使用4块积木块100。用户需要通过倾斜积木块100选择数字或者算式，然后将积木块100按照顺序排列在一起，由积木块100自动判断排列的算式是否正确，如果正确则播放鼓励的话语或掌声，如果错误，则用震动进行提示。

游戏四：智力问答。

在该应用中，用户拿起一块积木块100，这块积木块100通过显示或语音向用户提出问题，其余3块积木块100则显示不同的选项。用户需要根据问题拿积木块100与其中一块显示选项的积木块100碰在一起，如果选项正确，则播放鼓励的话语或掌声，如果错误，则用震动进行提示。回答完一道问题后， 将手中的积木块100摇晃，则自动进入下一道问题。

游戏五：智力火车。

两个积木块100分别显示起点站和终点站，其余每块积木块100显示一小节轨道，轨道可以是直线的，也可以是弯曲的，用户需要将所有积木块100拼接到一起，让所有积木块100上的轨道连接成一条完整的轨道，从起点站一直通到终点站。积木块100将自动判断路径的正确性，一旦路径正确，将显示一列小火车从起点站开往终点站，并伴随音效和音乐。

通过以上游戏模式可以看出，积木块100的表面图案可以变化，互动性强，既可以作为玩具，也可以作为教具使用，对于儿童的智力开发具有进一步的促进作用。积木块100采用近场通信方式可进行相互感知，自动建立积木块100之间的关联性，使积木块100的玩法进一步得到扩展，使用非常灵活。而且积木块100通过无线通信建立了分布式的控制网络，拿起任何一个积木块100即可控制所有的功能，使得积木块100的操作方式非常人性化。积木块100可通过加速度传感和陀螺仪178对自身状态进行检测，使用户可以通过动作和简单的手势对积木块100进行控制，使用非常简单，而且具有趣味性，非常有利于儿童上手。积木块100支持无线充电和自动休眠功能，延长了积木块100的续航时间，也使积木块100的操作门槛进一步降低，适合儿童使用。

本实施例的无线充电智能互动积木系统，在积木块放置在底座上时，可以实现非接触式的无线充电，避免了使用传统充电方式导致的使用不便以及因设置充电接口导致的积木块外壳整体性下降的问题，提高了充电的便利性和可靠性，便于延长积木块续航时间。并且丰富了积木系统的可玩性，为实现不同的游戏模式提供了基础，提高了用户的游戏兴趣，满足了儿童或其他用户群体的游戏需求。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多块示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种无线充电智能互动积木系统，其特征在于包括底座和多个积木块，其中，

所述底座，用于收纳所述多个积木块，其包括底座壳体，所述底座壳体限定有用于布置底座电气部件的底座容纳腔，所述底座电气部件包括无线充电发射电路；以及

每个所述积木块包括积木块壳体，所述积木块壳体限定有用于布置积木块电气部件的积木块容纳腔，所述积木块电气部件包括无线充电接收电路以及电池，并且

在所述积木块放置于所述底座上时，所述无线充电接收电路配置成耦合所述无线充电发射电路发射的电磁波能量并转换为电能，以向所述电池供电。

2.根据权利要求1所述的无线充电智能互动积木系统，其特征在于所述无线充电发射电路包括：

电源适配器，配置成对外部接入的工频交流电进行整流滤波，转换为预设电压的直流电源；

逆变器，与所述电源适配器的输出端相连，并配置成将所述电源适配器输出的直流电逆变为预设频率的交流电；

发射耦合线圈，与所述逆变器的输出端相连，并配置成将所述交流电的电能耦合为特定频率电磁波的电磁能，以向外传送。

3.根据权利要求2所述的无线充电智能互动积木系统，其特征在于无线充电接收电路包括：

接收耦合线圈，配置成在所述积木块放置于所述底座上时，接收所述发射耦合线圈发射的电磁能，并转换为电能；以及

整流模块，与所述接收耦合线圈的输出端相连，并配置成将所述接收耦合线圈转换的电能转换为向所述电池提供的形式。

4.根据权利要求1所述的无线充电智能互动积木系统，其特征在于所述底座壳体包括：

底座下盖，具有凹形结构；以及

底座上盖，罩扣在所述底座下盖上，以与所述底座下盖形成所述底座容纳腔。

5.根据权利要求4所述的无线充电智能互动积木系统，其特征在于

所述底座上盖的上表面形成有多个凹槽，所述凹槽的数量与所述积木块的数量一致，并且

每个所述凹槽的形状与一个所述积木块的某一外表面形状相匹配，以使所述积木块容装于对应的凹槽内。

6.根据权利要求4或5所述的无线充电智能互动积木系统，其特征在于，

所述底座电气部件布置于底座电路板上，并且

所述底座电路板布置于所述底座容纳腔内，以使得所述底座上盖、所述底座电路板、所述底座下盖依次叠放，整体形成板状。

7.根据权利要求1所述的无线充电智能互动积木系统，其特征在于，

所述积木块壳体形成多面体结构，其中至少一个面为平面，以供放置于所述底座上。

8.根据权利要求7所述的无线充电智能互动积木系统，其特征在于，所述积木块壳体形成正六面体结构，并且所述积木块壳体包括：

积木块壳体主体，形成所述正六面体形状，并且所述积木块壳体主体具有顶部开口；

积木块壳体上盖，罩扣在所述积木块壳体主体上，以封闭所述顶部开口，限定出所述积木块容纳腔。

9.根据权利要求7或8所述的无线充电智能互动积木系统，其特征在于，所述无线充电接收电路以及所述电池均设置为板状，平行于所述积木块壳体的平面表面叠放于所述积木块容纳腔内。

10.根据权利要求1所述的无线充电智能互动积木系统，其特征在于，

所述底座电气部件还包括：底座通信控制电路，配置成接收来自于外部终端的更新数据，并向所述积木块提供，以供所述积木块进行更新；并且

所述积木块的电气部件还包括：积木块通信控制电路，配置成对游戏数据进行处理，以实现游戏功能。