CN216439947U - 文娱用具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及文娱领域，提供的文娱用具包括基体和物品，基体具有识别位，物品以预设姿态可分离地配合于识别位；物品具有永磁体，基体在识别位对应的位置设有磁传感器；磁传感器能够用于检测其所在位置的磁场的方向，对于同一识别位而言，在该识别位配合有物品时，对应的永磁体产生的磁场在对应的磁传感器处的方向为第一方向，任意两种物品对应的第一方向均具有差异。本实用新型的每个识别位只需对应设置一个磁传感器就能实现对该识别位处物品种类的识别，有利于减少传感器的种类和数量，有利于简化文娱用具的结构。

Description

文娱用具

技术领域

本实用新型涉及文娱领域，具体涉及一种文娱用具。

背景技术

电子棋盘兼具线下实体棋盘与线上APP棋盘的优势，既能给用户以实体棋盘的体验，又能应用APP中的各类智能玩法，广泛应用于远程教学、单人闯关等应用场合。

以象棋/国际象棋为例，常见的电子棋盘包括以下两种：

一种方案在棋盘设置霍尔传感器，在棋子设置永磁体，采用霍尔传感器感知永磁体的方式来感知落棋位是否具有棋子，并通过行棋规则和记忆行棋轨迹的方式来确定对应棋子的类型，相关的公开专利文献如CN101721804B、CN201889059U、CN205042085U、CN205730273U、CN105709409A。

另一种方案额外采用射频识别、光识别、磁编码阵列等技术识别棋子类型，例如CN102872586B采用光编码识别棋子类型，CN111617462A/CN202983151U采用射频技术识别棋子类型，CN2523473Y采用反光识别棋子类型，CN110478887A采用磁编码阵列的方式识别棋子类型。

此外，公开号为CN106405454A的中国发明专利申请公开了一种磁角度传感系统，该公开文献通过磁角度传感器感知磁体的磁场来检测磁体的角位置，并且该公开文献的图1与图4示分别出了磁角度传感器与磁体的两种不同的相对位置关系。

对于通过行棋规则和记忆行棋轨迹的方式来确定对应棋子类型的方案，该方案往往只适用于棋子初始位置确定的情况，这一方面对用户使用电子棋盘作出了较大限制，导致用户不能自主摆放残局，另一方面该方案也不适用于棋子初始位置不确定的棋类。

对于额外采用射频识别、光识别、磁编码阵列等技术识别棋子类型的方案，该类方案需要采用几倍于落棋位数量的传感器，传感器数量较多，导致电子棋盘的成本较高，且结构较为复杂；例如采用射频识别的方案往往还需要设置磁传感器感知棋子是否位于落棋位，每个落棋位下既需要设置射频识别模块又需要设置磁传感器，该类电子棋盘采用的传感器/识别模块数量较多，导致电子棋盘的成本较高，结构较为复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的上述缺陷，提供一种能识别物品种类且传感器用量较少、结构简单的文娱用具。

本实用新型提供的文娱用具包括基体和物品，基体具有识别位，物品以预设姿态可分离地配合于识别位，同一识别位至多同时与一个物品配合；物品具有永磁体，基体在识别位对应的位置设有磁传感器；磁传感器能够用于检测其所在位置的磁场的方向，对于同一识别位而言，在该识别位配合有物品时，对应的永磁体产生的磁场在对应的磁传感器处的方向为第一方向，任意两种物品对应的第一方向均具有差异；或磁传感器能够用于检测其所在位置的磁场在预设平面上的分量方向，对于同一识别位而言，在该识别位配合有物品时，对应的永磁体产生于对应的磁传感器处的磁场在预设平面上的分量方向为第二方向，任意两种物品对应的第二方向均具有差异。

由上可见，这样本实用新型的文娱用具能够根据磁传感器检测到的磁场的方向来识别配合于对应识别位的物品的种类，对物品种类的识别准确，并且，本实用新型的每个识别位只需对应设置一个磁传感器就能实现对配合于该识别位的物品种类的识别，有利于减少传感器的种类和数量，有利于简化文娱用具的结构；尤其是任意两种物品对应的第二方向具有差异的方案中，可以选用两轴磁传感器来检测各第二方向，并根据检测到的第二方向来识别物品种类，这样本实用新型能够与广泛使用的磁旋钮采用同种磁传感器，也即本实用新型采用现有通用的磁传感器就能实现物品种类的识别，有利于提升磁传感器的通用性，有利于降低磁传感器的使用成本，有利于提升文娱用具的经济性。

两轴磁传感器，即能够检测互相垂直的两个方向的磁场分量，从而实现对平行于该两个方向的平面的分量进行检测的磁传感器。

需要说明的是，本实用新型所述的磁场的方向，如无特别说明，其可以是指磁场的矢量方向，也可以是指平行于磁场矢量的直线方向。

一个优选的方案是，基体与物品的配合具有限定位结构，限定位结构将物品以预设姿态限制在识别位，限定位结构限制物品相对基体转动。

进一步的方案是，限定位结构包括凹凸配合结构；和/或限定位结构包括磁定位结构。

另一个优选的方案是，文娱用具为棋具，棋具的棋盘为基体，棋具的棋子为物品，棋盘的落棋位为识别位；或文娱用具为益智文具，物品为代表字母的活动块，或物品为代表数字/运算符的活动块。

由上可见，在文娱用具为棋具的方案中，落棋位即在正常下棋过程中，棋盘上用于落棋的位置，这样本实用新型的棋具在接入网络/APP后能够实现线上、线下协同下棋，既能有实体棋盘的体验又能实现异地对弈，例如采用实体棋盘进行在线对弈、在线教学等，并且本实用新型的棋具识别棋子种类并不依赖于行棋规则和记忆行棋轨迹，因而一方面，本实用新型能够适用于棋子初始位置不确定的棋类，例如军棋，本实用新型的适用棋类更加广泛，另一方面，本实用新型也能够适用于残局对弈/教学等，有利于扩大棋具的适用范围和灵活性。

在文娱用具为益智文具的方案中，这样本实用新型的文娱用具在结合运算处理以及语音播报/数字显示后就能够用于帮助小朋友学习外语/拼音/算术，这种方式相较于采用平板电脑等学习方式而言，既有利于增加小朋友对外语/拼音/算术学习本身的乐趣，有利于小朋友快乐学习，又能够避免小朋友过早接触电脑/手机，避免小朋友沉迷于电脑/手机的虚拟世界中，有利于小朋友的健康成长。

再一个优选的方案是，文娱用具包括设于基体的磁感应开关和设于物品的感应磁体，磁感应开关与识别位对应，在磁感应开关被感应磁体触发时，确定对应的识别位配合有物品。

由上可见，这样文娱用具能够通过磁感应开关是否被触发来感知对应的识别位是否配合有物品，这样本实用新型的文娱用具可以在检测到的对应识别位配合有物品时再开始检测物品种类，避免得出错误的检测结果；并且，结合后述的状态提示单元后，在识别位具有配合异常的物品时，操作人员能够从状态提示单元得到提示，从而能够通过操作人员的操作来将物品置于与对应的识别位配合的状态。

进一步的方案是，识别位对应有第一可视标识，物品设有第二可视标识，物品的第二可视标识与对应的第一可视标识的组合指示物品与对应的识别位处于配合状态。

由上可见，这样操作人员可以通过第一可视标识与第二可视标识的对应关系来将物品配合于识别位。

又一个优选的方案是，永磁体的从南极至北极的方向为第四方向，对于同一识别位而言，各物品在与该识别位配合时对应的永磁体的第四方向均与第三方向垂直，任意两种物品对应的第四方向均具有差异。

由上可见，这样物品在与该识别位配合时，沿第三方向与永磁体的中心位置正对的位置的磁场的方向均垂直于第三方向，也即沿第三方向与永磁体的中心位置正对的位置的磁场的方向均沿同一平面，因而此时可以将磁传感器设于永磁体的沿第三方向的一侧，并以垂直于第三方向的平面为预设平面，采用两轴磁传感器检测该预设平面上的磁场的分量方向，根据两轴磁传感器检测到的磁场的方向来识别对应识别位处的物品种类，这样一方面，本实用新型能够与广泛使用的磁旋钮采用同种磁传感器，也即本实用新型采用现有通用的磁传感器就能实现物品种类的识别，有利于提升磁传感器的通用性，有利于降低磁传感器的使用成本，有利于提升文娱用具的经济性；另一方面，由于此时磁传感器处的磁场的方向沿垂直于第三方向的平面（预设平面），磁场在第三方向的分量大小几乎为零，这样不会因为忽略了垂直于预设平面的磁场分量而导致识别精度下降，有利于提升本实用新型使用两轴磁传感器检测和识别物品种类的准确性。

进一步的方案是，磁传感器为三轴磁传感器，三轴磁传感器能够用于检测磁场的大小，物品的永磁体的中心位置与对应的磁传感器沿第三方向正对。

由上可见，由于物品在配合于识别位时，第四方向与第三方向垂直，且由于对应的磁传感器与对应的永磁体的中心位置在第三方向上正对，因而从理论上讲，磁传感器处的磁场的方向应当与第三方向垂直，磁传感器处的磁场在第三方向上的分量大小应当为零；在此基础上，考虑到物品与识别位配合的可允许误差，实践中，磁传感器检测到的磁场在第三方向上的分量大小也会明显小于磁场在垂直于第三方向上的分量大小，磁传感器检测到的磁场与第三方向之间的夹角会趋近于90°，因而如果磁传感器检测到的磁场与第三方向的夹角偏离90°过远（例如偏离5°以上），或者磁传感检测到的磁场在第三方向上的分量过大（大于或等于预设的第一阈值），那么说明此时对应识别位处的物品与对应识别位配合异常；也即，这样能够在磁传感器检测到的磁场在第三方向上的分量大小大于或等于预设的阈值（第一阈值）时，确定对应的识别位与物品配合异常；或在磁传感器检测到的磁场的方向与第三方向的夹角超出预设夹角范围时，确定对应的识别位与物品配合异常。

在物品与识别位配合异常时，根据磁传感器检测到的磁场的方向与对应物品对应的第一方向可能具有较大差异，此时对物品种类的识别结果可能出错，因而本实用新型还检测物品与识别位是否配合异常，这样有利于降低将磁传感器在物品与识别位配合异常时的检测结果用于物品种类识别的风险，降低因为物品与识别位配合异常而导致对物品的种类识别出错的风险。

此外，本实用新型的磁传感器既用于检测物品与识别位是否配合异常，又用于识别物品的种类，这样本方案不用额外设置传感器来检测物品与识别位是否配合异常，有利于减少传感器的数量，有利于简化本方案的结构、提升本方案的经济性。

物品与识别位配合异常的状态例如可以是：物品的位置相较于与识别位配合的位置有所偏移，也可能是物品的姿态相较于与识别位配合时的姿态有所倾斜。

需要说明的是，本实用新型对于物品与识别位配合、物品配合于识别位的相关表述，除特别说明配合异常或配合处于异常状态的含义之外，均指物品与对应的识别位在能够通过对应的磁传感器来识别物品种类时的配合状态。

更进一步的方案是，在磁传感器检测到的磁场的方向与第三方向的夹角超出预设夹角范围，且磁传感器检测到的磁场大小大于或等于预设的第二阈值时，确定对应的识别位与物品配合异常。

由上可见，这样能够避免因为磁传感器检测到其它无关磁场而误判为对应的识别位配合有物品，或者误判为对应的识别位处有配合异常的物品。

更进一步的方案是，文娱用具还包括状态提示单元，状态提示单元与磁传感器通信连接；在确定识别位与物品配合异常时，对应的状态提示单元发出提示信息。

由上可见，这样在识别位与物品配合异常时，操作人员能够从状态提示单元得到反馈，有利于操作人员把握物品与识别位是否配合异常，有利于提升用户体验。

进一步的方案是，包括状态检测单元，状态检测单元包括设于基体的磁感应开关和设于物品的感应磁体，磁感应开关与识别位对应，在磁感应开关被感应磁体触发时，确定对应的识别位配合有物品。

由上可见，通过额外设置状态检测单元来检测物品与识别位是否配合异常。

进一步的方案是，磁传感器能够用于检测其所在位置的磁场的矢量方向，第一方向为矢量方向，第二方向为矢量方向；或磁传感器能够用于检测其所在位置的磁场的直线方向，第一方向为直线方向，第二方向为直线方向。

进一步的方案是，磁传感器包括磁传感芯片。

进一步的方案是，磁传感器为两轴磁传感器；这样本实用新型能够与广泛使用的磁旋钮采用同种磁传感器，也即本实用新型采用现有通用的磁传感器就能实现物品种类的识别，有利于提升磁传感器的通用性，有利于降低磁传感器的使用成本，有利于提升文娱用具的经济性。

进一步的方案是，物品沿第三方向可分离地配合于对应的识别位。

进一步的方案是，基体在识别位处具有第一配合面，物品具有第二配合面，第一配合面与对应的物品的第二配合面贴合，第一配合面的法线与对应的物品的第二配合面的法线均沿第三方向。

又一个优选的方案是，磁传感器检测磁场的实际方向，文娱用具以与实际方向相匹配的第一方向对应的物品种类为对应的识别位配合的物品的种类；磁传感器检测磁场在预设平面的实际分量方向，文娱用具以与实际分量方向相匹配的第二方向对应的物品种类为对应的识别位配合的物品的种类。

还一个优选的方案是，对于同一识别位而言，在该识别位配合有物品时，对应的磁传感器检测到的磁场的大小的可能范围为第一预设大小区间，对应的磁传感器检测到的磁场的方向的可能范围为第一预设方向区间；文娱用具在磁传感器检测到的磁场的实际方向与实际大小依次位于同一物品种类对应的第一预设方向区间与第一预设大小区间内时，确定识别位处配合有物品，且确定对应的识别位处的物品属于该实际方向与实际大小所处区间对应的物品种类。

还一个优选的方案是，对于同一识别位而言，在该识别位配合有物品时，对应的磁传感器检测到的磁场在预设平面的分量大小的可能范围为第二预设大小区间，对应的磁传感器检测到的磁场适量在预设平面的分量方向的可能范围为第二预设方向区间；文娱用具在磁传感器检测到的磁场在预设平面的实际分量方向与实际分量大小依次位于同一物品种类对应的第二预设方向区间与第二预设大小区间时，确定识别位处配合有物品，且确定对应的识别位处的物品属于该实际分量方向与实际分量大小所处区间对应的物品种类。

由上可见，根据磁传感器检测到的磁场的大小和方向共同来判断识别位是否配合有物品，以及得出识别位配合的物品的种类，有利于提升文娱用具对物品种类识别的准确性。

进一步的方案是，文娱用具具有与识别位对应的状态提示单元，状态提示单元与对应的磁传感器通信连接；在确定识别位处配合有物品时，对应的状态提示单元提示状态正常；和/或在实际大小/实际分量大小大于或等于预设的第二阈值，且未确定识别位处配合有物品时，对应的状态提示单元提示状态异常。

由上可见，有利于操作人员直观把握物品与识别位是否配合异常。

更进一步的方案是，状态提示单元为状态指示灯/声音提示装置；在确定识别位处配合有物品时，对应的状态提示单元提示为第一正常状态；在实际大小/实际分量大小小于第二阈值时，对应的状态提示单元提示为第二正常状态。

附图说明

图1是本实用新型文娱用具第一实施例的部分结构图。

图2是本实用新型文娱用具第一实施例的部分结构分解图。

图3是本实用新型文娱用具第一实施例中棋子与落棋位配合的剖视图。

图4是本实用新型文娱用具第一实施例中棋子“红帅”的示意图。

图5是本实用新型文娱用具第一实施例中棋子“红士”的示意图。

图6是本实用新型文娱用具第一实施例中棋子“红相”的示意图。

图7是本实用新型文娱用具第二实施例的可选方案中棋子与落棋位配合的剖视图。

图8是本实用新型文娱用具第二实施例的俯视示意图。

具体实施方式

第一实施例

本实施例的图1至图7采用统一的空间直角坐标系（右手系），以表示本实施例各特征之间的相对位置关系，其中Z轴正向为竖直向上。

本实施例的文娱用具为象棋，请参照图1及图2，象棋包括棋盘1（基体的实例）和棋子2（物品的实例），棋盘1包括底壳11、面板13和电路板12，面板13位于底壳11的上侧（Z轴正向侧），底壳11与面板13围成安装腔14，电路板12固定在安装腔14中。

请参照图1及图2，面板13的上侧主面为工作面131，工作面131的法线沿竖直方向（第三方向的实例），工作面131上具有沿X轴方向分布的九列落棋位（识别位的实例），每列落棋位具有沿Y轴方向分布的十个，共九十个落棋位按十排九列的方式阵列分布。

棋子2包括红帅2a（参见图4）、红士2b（参见图5）、红相2c（参见图6）、红马、红车、红炮、红兵、黑将、黑士、黑象、黑马、黑車、黑炮、黑卒共十四种，棋子2可分离地配合于棋盘1的落棋位，棋子2上的“帅”、“士”等标记的内容和颜色为棋子2的可视种类标识。

电路板12上具有按十排九列阵列分布的九十个磁传感器121，各磁传感器121与各落棋位一一对应，磁传感器121位于对应落棋位的正下方，即磁传感器121位于对应落棋位的Z轴负向侧。

本实施例的磁传感器121为两轴磁传感器，两轴磁传感器能够检测磁场矢量在互相垂直的两个方向上的矢量分量，从而能够检测预设平面上的磁场矢量方向，本方案中，磁传感器121能够用于检测其所在位置XOY平面上的磁场矢量方向，磁传感器121能够检测磁场在X轴方向和Y轴方向上的矢量分量，从而能够通过计算得出磁传感器121处的磁场矢量在XOY平面上的矢量分量方向。具体而言，本实施例的磁传感器121包括磁传感芯片，磁传感芯片通常又称为磁编码芯片、磁编码器芯片、磁编芯片、磁角度传感器等，例如公开号为CN109855668A及CN106405454A的发明专利申请中的磁角度传感器，又例如公开号为CN206455664U的实用新型专利中的磁编码芯片。

棋子2与落棋位的配合设有限定位结构，限定位结构将棋子2以预设姿态（例如图1所示姿态）限定在对应的落棋位，并且限定位结构限制棋子2相对棋盘1旋转；具体而言，棋子2的法线沿竖直方向的截面轮廓形状为具有平切口的圆形，棋子2的平切口为位于Y轴负向端，每个落棋位处均具有凹槽132，凹槽132的法线沿竖直方向的截面轮廓形状为具有平切口的圆形，凹槽132的法线沿竖直方向的截面轮廓与棋子2的法线沿竖直方向的截面轮廓相匹配，棋子2置于凹槽132中时即实现其与对应落棋位的配合，凹槽132限制棋子2相对棋盘1旋转。

凹槽132与棋子2的平切口构成本实施例的限定位结构，可选择地，在本实用新型的其它实施例中，限定位结构也可以为其他形状的凹凸配合结构。

凹槽132的底面为第一配合面，棋子2的底面为第二配合面，第一配合面与对应棋子2的第二配合面均为法线沿竖直方向的平面，棋子2的第二配合面与对应的凹槽132的第一配合面贴合，这样有利于提升棋子2与落棋位的配合稳定性。

可选择地，在本实用新型的其它实施例中，限定位结构也可以采用磁体定位结构，磁体定位结构的方案可以参照现有技术进行设置，例如参照公开号为CN210582466U的实用新型专利中的磁铁定位吸附结构进行设置。

请参照图3，棋子2内置有永磁体21，例如图4所示的“红帅”2a的永磁体21a、图5所示的“红士”2b的永磁体21b和图6所示的“红相”2c的永磁体21c等，在棋子2配合于落棋位时，对应的磁传感器121位于该棋子2的正下方，优选对应的磁传感器121位于该棋子2的永磁体21的中心位置的正下方，从永磁体21的南极指向北极的方向为第四方向A，各永磁体21的第四方向A均垂直于竖直方向，也即各永磁体21的第四方向A均沿水平方向。

对于同一落棋位而言，同种类的各棋子2在与该落棋位配合时对应的第四方向A同向，任意两种棋子2在与该落棋位配合时对应的第四方向A之间均具有差异，请参照图4至图6，例如“红帅”2a对应的第四方向A1与X轴正向同向，“红士”2b对应的第四方向A2沿逆时针方向旋转至X轴正向的旋转角度为25°，“红相”2c对应的第四方向A3沿逆时针方向旋转至X轴正向的旋转角度为50°……，依此类推，任意两种棋子2对应的第四方向A之间至少具有25°的夹角。

对应地，对于同一落棋位而言，在该落棋位配合有棋子2时，对应的永磁体21产生的磁场在对应的磁传感器121处的矢量方向为第一方向B，各同种棋子2对应的第一方向B同向，任意两种棋子2对应的第一方向B之间均具有夹角，也即每种棋子2对应的第一方向B互不相同。

同理，由于本实施例将各永磁体21的第四方向A均设为与竖直方向垂直，永磁体21的中心位置与对应的磁传感器121设为沿竖直方向正对，因而此时磁传感器121处的磁场矢量方向与XOY平面平行，此时磁传感器121处的磁场矢量方向与该磁场矢量方向在XOY平面上的分量方向同向；因而对于同一落棋位而言，如果设棋子2在与该落棋位配合时对应的永磁体21产生于对应的磁传感器121处的磁场在XOY平面（预设平面的实例）上的矢量分量方向为第二方向，那么各同种棋子2对应的第二方向同向，任意两种棋子2对应的第二方向之间均具有夹角，也即每种棋子2对应的第二方向互不相同。

因而本实施例能够根据磁传感器121检测到的磁场矢量在XOY平面内的分量方向来识别对应落棋位处的棋子2种类，具体而言，本实施例的磁传感器121检测其所在位置的磁场矢量在XOY平面的实际分量方向，象棋以与该实际分量方向相匹配的第二方向对应的棋子种类为对应的落棋位配合的棋子2的种类。可选择地，在本实用新型的其它实施例中，也可以采用三轴磁传感器代替本实施例的两轴磁传感器，该方案的磁传感器121检测磁场矢量的实际方向，象棋以与该实际方向相匹配的第一方向B对应的棋子种类为对应的落棋位配合的棋子的种类。

例如，本实施例“红帅”2a对应的第一方向/第二方向沿X轴负向，即“红帅”2a对应的第四方向A1的相反方向，本实施例“红士”2b对应的第一方向/第二方向沿对应的第四方向A2的相反方向……，依此类推，当对应的磁传感器121检测到磁场矢量方向沿X轴负向时即能确定对应的棋子2为“红帅”2a，当对应的磁传感器121检测到磁场矢量方向沿第四方向A2的相反方向时即能确定对应的棋子2为“红士”2b，当然，考虑到安装和制造误差，也可以在磁传感器121检测到磁场矢量方向与X轴负向的夹角为±5°之内时均确定对应的棋子2为“红帅”2b，这样可以允许棋子2与落棋位的配合有少许位置和角度偏差，可以将棋子2与凹槽132的配合设置为松配合，有利于提升用户的下棋体验。

本实施例的磁传感器121能够采用现有磁旋钮中的两轴磁传感器，通过两轴磁传感器检测磁场矢量在XOY平面上上的矢量分量方向，就能据此识别棋子2的种类，这样有利于提升磁传感器121的通用性，有利于提升本实施例象棋的经济性，并且，现有磁旋钮的磁传感器技术成熟，有利于提升对棋子种类识别的准确性。

永磁体21的中心位置与对应的磁传感器121沿竖直方向正对，即过永磁体21的中心位置且沿竖直方向的直线经过对应的磁传感器121。

当然，在本实用新型的其它实施例中，即使永磁体21的第四方向A不与竖直方向垂直，或者永磁体21与对应的磁传感器121在竖直方向上并不正对，对于同一落棋位而言，只要任意两种棋子2在与该落棋位配合时对应的第一方向B在对应的预设平面的分量方向具有差异，也即任意两种棋子2在与该落棋位配合时对应的第二方向具有差异，就能够根据磁传感器121检测到的磁场在该预设平面上的矢量分量方向来识别对应落棋位上的棋子2种类，就可以将磁传感器121设为两轴磁传感器。当然，在本实施例的方案中，由于各永磁体21在对应磁传感器121处的磁场矢量方向均总体沿水平方向（第二方向与对应的第一方向B正好同向），这样可以忽略磁场矢量在竖直方向上的矢量分量，而不容易造成检测误差，因而更有利于根据两轴磁传感器的检测信号准确识别棋子2种类。

可选择地，在本实用新型磁传感器采用三轴磁传感器的其它实施例中，磁传感器121的第四方向A也可以不与竖直方向垂直，且磁传感器121也可以与永磁体21在竖直方向上的投影空间错开，只要能够确保各棋子2对应的第一方向B与棋子2的各个种类的对应关系，就能根据磁传感器121检测到的磁场矢量方向来识别对应落棋位处的棋子2的种类。

由于本实施例能够检测各棋子2的种类，因而本实施例的象棋能够应用于实现线上线下联动的残局练习，有利于扩大本实施例象棋的适用范围，便于用户自由使用本实施例的象棋；并且，本实施例的每个落棋位仅需对应设置一个磁传感器121就能实现对棋子2种类的识别，有利于简化象棋的结构。

进一步地，虽然前述方案在棋子2与落棋位处于配合状态时，能够通过对应的磁传感器121的检测结果来识别棋子2的种类，然而，在棋子2与落棋位配合异常时（例如棋子2的位置相较于与落棋位配合时的位置有所偏移，或棋子2的姿态相较于与落棋位配合时的姿态有所倾斜），通过磁传感器121的检测结果来识别棋2子的种类可能会出错，因而优选地，本实施例的磁传感器121能够检测磁场矢量的大小，本实施例的象棋根据磁传感器121检测到的磁场矢量的大小和方向共同来识别棋子2的种类，具体地，对于同一落棋位而言，在该落棋位配合有棋子2时，对应的磁传感器121检测到的磁场矢量在XOY平面的分量大小的可能范围为第二预设大小区间，对应的磁传感器检测到的磁场适量在XOY平面的分量方向的可能范围为第二预设方向区间（第二方向的可能范围）；象棋在磁传感器121检测到的磁场矢量在XOY平面的实际分量方向与实际分量大小依次位于同一棋子种类对应的第二预设方向区间与第二预设大小区间时，确定落棋位处配合有棋子2，且确定对应的落棋位处的棋子2属于该实际分量方向与实际分量大小所处区间对应的棋子种类。这样有利于避免将磁传感器在棋子2与落棋位配合异常时的检测结果用作棋子种类的识别，避免因为棋子2与落棋位配合异常而导致对棋子2的种类识别出错；其中，第二预设大小区间与第二预设方向区间均可以通过实验的方式得出，这里不再赘述。

同理，对于同一落棋位而言，在该落棋位配合有棋子2时，对应的磁传感器检测到的磁场矢量的大小的可能范围为第一预设大小区间，对应的磁传感器检测到的磁场矢量的方向的可能范围为第一预设方向区间（第一方向B的可能范围）；象棋在磁传感器121检测到的磁场矢量的实际方向与实际大小依次位于同一棋子种类对应的第一预设方向区间与第一预设大小区间内时，确定落棋位处配合有棋子（也即确定落棋位与棋子处于正常配合状态），且确定对应的落棋位处的棋子2属于该实际方向与实际大小所处区间对应的棋子种类。

更进一步地，象棋具有与落棋位对应的状态提示单元，状态提示单元与对应的磁传感器121通信连接；在确定落棋位处配合有棋子2时，对应的状态提示单元提示状态正常；在实际大小/实际分量大小大于或等于预设的第二阈值，且未确定落棋位处配合有棋子时，对应的状态提示单元提示状态异常。通过状态提示单元的提示，在棋子2与落棋位配合异常时，下棋人员能够从状态提示单元得到反馈，有利于下棋人员把握棋子2与落棋位是否配合异常，有利于提升用户体验。具体地，状态提示单元为状态指示灯；在确定落棋位处配合有棋子2时，对应的状态指示灯被点亮为绿灯（指示为第一正常状态的实例）；在实际大小/实际分量大小大于或等于第二阈值，且未确定落棋位处配合有棋子2时，对应的状态指示灯被点亮为红灯（指示为异常状态的实例）；在实际大小/实际分量大小小于第二阈值时，对应的状态指示灯熄灭（指示为第二正常状态的实例）。

在磁传感器121检测到的磁场矢量的实际大小/实际分量大小大于或等于第二阈值时，表示距离对应落棋位足够近的区域内具有棋子2，当然该区域大于对应落棋位的区域，此时该棋子2可能与对应的落棋位处于配合状态，也可能与对应的落棋位配合异常，以至于不能对该棋子2的种类进行正常识别，具体地，第二阈值的的值可以通过实验确定，这里不再赘述。

可选择地，在本实用新型的其它实施例中，状态提示单元也可以包括喇叭、蜂鸣器等声音提示装置，声音提示装置与状态指示灯可同时使用，也可择一使用，在棋子2与落棋位配合异常时，通过声音提示装置发出声音的方式来提醒棋手；和/或在棋子与对应落棋位处于配合状态，能够对棋子的种类进行正常识别时，通过声音提示装置发出声音的方式来提示棋手知晓。

可选择地，在本实用新型的其它实施例中，磁传感器121只用于检测磁场矢量所在的直线方向，并且在棋子配合于落棋位时，任意两种棋子2对应的磁场矢量所在的直线方向（第一方向的另一个实例）均具有差异，这样能够根据磁传感器121检测到的磁场矢量所在的直线方向来识别棋子的种类；同理，第二方向也可以为直线方向，在各第二方向互不平行时能够根据磁传感器检测到的磁场矢量所在的直线方向来识别棋子的种类。

可选择地，在本实用新型的其它实施例中，本实用新型的文娱用具也可以是军棋、国际象棋、动物棋等其他棋类，尤其是本实用新型的文娱用具还可以是棋子的初始摆放位置不确定的棋类，同样能够实现线上和线下联动下棋，实现远程协同下棋。

第二实施例

本实施例的文娱用具为象棋，本实施例与第一实施例的不同之处在于本实施例在棋子2的永磁体21的中心位置与对应的磁传感器121沿Z轴方向正对的情况下，磁传感器121采用三轴磁传感器，三轴磁传感器能够检测磁场矢量在互相垂直的三个方向上的矢量分量，例如能够检测磁场在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上的矢量分量，从而能够通过计算得出磁传感器121处的磁场矢量方向；在磁传感器121检测到的磁场在Z轴方向上的分量大小大于或等于预设的第一阈值时，确定棋子2与落棋位配合异常；或在磁传感器121检测到的磁场矢量方向与Z轴方向的夹角超出预设夹角范围时，确定棋子2与落棋位配合异常。

三轴磁传感器可以参照现有技术进行设置，例如参照公开号为CN108205119A的中国发明专利申请中的三轴磁传感器进行设置，或者参照公开号为CN103913709A或CN103105592A的中国发明专利申请中的单芯片三轴磁场传感器进行设置，或者参照公开号为CN103954920A的中国发明专利申请中的三轴线性磁传感器进行设置；本实施例的磁传感芯片例如可以是CN103105592A的磁场传感器芯片。

在第一实施例仅采用第一方向/第二方向识别棋子种类的方案中，在棋子2与落棋位处于配合状态时，能够通过对应的磁传感器的检测结果来识别棋子2的种类，然而，在棋子与落棋位配合异常时（例如棋子2的位置相较于与落棋位配合时的位置有所偏移，或棋子2的姿态相较于与落棋位配合时的姿态有所倾斜），通过磁传感器121的检测结果来识别棋子2的种类可能会出错。

为了降低因为棋子2与落棋位配合异常而导致识别出错的风险，本实施例在对棋子2进行种类识别之前，先对棋子2与落棋位是否配合异常进行识别，具体地，在磁传感器121检测到的Z轴方向上的磁场矢量大小大于或等于第一阈值时，表示对应落棋位处具有配合异常的棋子，也即表示此时根据磁传感器121的检测结果来识别对应落棋位处的棋子种类容易出错；同理，在磁传感器检测到的磁场矢量方向与Z轴的夹角超出预设夹角范围时，表示此时根据磁传感器的检测结果来识别对应落棋位处的棋子种类容易出错。第一阈值和预设夹角范围可以通过在实验的基础上具体设定，例如在棋子2与落棋位的配合采用如第一实施例所述的凹槽作为限定位结构时，只要棋子配合于凹槽之内，对应的磁传感器能检测到的Z轴方向上的磁场矢量大小均小于第一阈值，且磁传感器检测到的磁场矢量方向与Z轴的夹角均位于预设夹角范围之内。

本实施例在棋子与棋盘处于配合状态时，由于棋子2对应的第四方向A与Z轴方向垂直，且磁传感器121与对应的永磁体21的中心位置沿Z轴方向正对，因而磁传感器121此时检测到的磁场矢量方向应垂直于Z轴方向，磁传感器检测到的Z轴方向的磁场矢量大小应当为零；在此基础上，考虑到棋子2与落棋位的配合允许有一定误差，因而实践中，磁传感器121检测到的磁场矢量在Z轴方向上的分量大小也会明显小于磁场矢量在垂直于Z轴方向上的分量大小，磁传感器121检测到的磁场矢量在Z轴方向上的分量大小应当小于允许的范围（小于第一阈值），磁传感器121检测到的磁场矢量方向与Z轴方向之间的夹角应当趋近于90°，因而如果磁传感器121检测到的磁场矢量方向与Z轴方向的夹角超出预设夹角范围（例如90°±3°），或者磁传感器121检测到的磁场矢量在Z轴方向上的分量大小过大（大于或等于预设的第一阈值），那么说明此时对应落棋位处的棋子2与对应落棋位配合异常。在棋子2与落棋位配合异常时，根据磁传感器121检测到的磁场矢量方向与该棋子2对应的第二方向可能具有较大差异，此时对棋子2的种类的识别结果可能出错，因而本方案还检测棋子2与落棋位是否配合异常，这样有利于避免在棋子2与落棋位配合异常时将对应的磁传感器121的检测结果用作棋子种类的识别，降低因为棋子2与落棋位配合异常而导致对棋子2的种类识别出错的风险。此外，本方案的磁传感器既用于检测棋子2与落棋位是否配合异常，又用于识别棋子2的种类，这样本方案不用额外设置传感器来检测棋子2与落棋位是否配合异常，有利于节省传感器的数量，有利于简化本方案的结构、提升本方案的经济性。

进一步地，如果仅根据磁传感器121检测到的磁场的方向与Z轴方向的夹角是否超出预设夹角范围来判断对应的落棋位处是否有配合异常的棋子2，那么在对应落棋位附近没有棋子2时，可能因为对应的磁传感器受到其它无关磁场干扰而误判为对应的落棋位配合有棋子2，或者误判为对应的落棋位有配合异常的棋子2；因而优选地，在磁传感器121检测到的磁场的方向与Z轴方向的夹角超出预设夹角范围，且磁传感器121检测到的磁场大小大于或等于预设的第二阈值时，确定对应的落棋位与棋子2配合异常。其中，磁传感器121检测到的磁场大小大于或等于预设的第二阈值，表示对应的落棋位处具有棋子（此时可能是对应的落棋位与棋子2处于配合状态，也可能是对应的落棋位与棋子2配合异常)，这样能够避免因为磁传感器121检测到其它无关磁场而误判为对应的落棋位配合有棋子2，或者误判为对应的落棋位处有配合异常的棋子2。

优选地，象棋还包括状态提示单元，状态提示单元与磁传感器通信连接；在确定落棋位与棋子2配合异常时，对应的状态提示单元发出提示信息。这样在落棋位与棋子2配合异常时，下棋人员能够从状态提示单元得到反馈，有利于下棋人员把握棋子2与落棋位是否配合异常，有利于提升用户体验；具体地，状态提示单元可以参照第一实施例进行设置，这里不再赘述。

具体地，本实施例象棋识别棋子种类的步骤为：第一步、获取磁传感器121检测的磁场矢量的实际大小和实际方向；第二步、判断磁场的实际大小是否大于或等于第二阈值，如是则执行第三步、判断磁场在Z轴方向上的实际分量大小是否大于或等于第一阈值，如是则执行第四步、控制状态提示单元发出提示信息，提示棋子2与落棋位配合异常；如第二步的执行结果为否，则结束程序，或者重新执行第一步，如第三步的执行结果为否，则以与该实际方向相匹配的第一方向B对应的棋子种类为对应的落棋位配合的棋子2的种类，从而完成对棋子2的种类的识别，当然，此时也可以控制状态提示单元发出棋子2与落棋位处于配合状态的提示信息。

可选择地，请参照图7，在本实用新型的其它实施例中，也可以额外设置状态检测单元来检测棋子2与落棋位是否配合异常/正常，例如状态检测单元包括设于棋盘12的磁感应开关122和设于棋子2的感应磁体22，磁感应开关122与落棋位对应，在磁感应开关122被感应磁体22触发时，确定对应的落棋位配合有棋子2；为了避免感应磁体22对磁传感器121的检测结果造成干扰，也为了避免永磁体21对磁感应开关122造成干扰，优选将感应磁体22与永磁体21隔开设置，且将磁感应开关122与磁传感器121隔开设置，例如将永磁体21与感应磁体22分置于棋子2的两端；具体地，磁感应开关122可以是霍尔传感器，当然，该方案由于采用了额外的磁感应开关122，因而导致方案相较于本实施例而言更复杂，因而优选采用本实施例的方案；进一步地，在采用额外设置状态检测单元来检测棋子与落棋位是否配合异常/正常的方案中，落棋位对应有第一可视标识，第一可视标识位于落棋位的边缘处，棋子2设有第二可视标识，第二可视标识位于棋子2的表面，在棋子2配合于落棋位时，对应的第一可视标识与对应的第二可视标识正对，棋子2的第二可视标识与对应的第一可视标识的组合指示该棋子2与对应的落棋位处于配合状态，这样可以取消限定位结构，下棋人员通过第一可视标识与第二可视标识的指示来将棋子以预设姿态置于对应的落棋位，从而实现棋子与对应落棋位的配合，并且在棋子与落棋位配合异常时，棋具能够对此进行识别，以及能够通过状态提示单元向下棋人员发出提示信息，提示下棋人员将棋子以预设姿态置于与对应的落棋位配合的状态；优选地，该方案中磁感应开关122与感应磁体22的组合也可以设置两组以上，和/或第一可视标识与第二可视标识的组合也可以设置两组以上。

本实施例的其余部分同第一实施例。

第三实施例

请参照图8，本实施例的文娱用具包括基体1’和物品2’，基体1’包括壳体和电路板，壳体包括上半壳和下半壳，上半壳位于下半壳上侧，上半壳和下半壳围成安装腔，电路板固定在安装腔中，基体1’的基本组成结构可以参照第一实施例进行，这里不再赘述。

上半壳的上表面上具有沿垂直于竖直方向的直线分布的五个识别位，物品2’可分离地配合于识别位，每个识别位至多同时与一个物品2’配合，每个识别位处对应设有一个定位凹槽，定位凹槽的法线沿竖直方向的截面轮廓形状呈等腰三角形。

物品2’的种类数量为十五种，每种物品2’代表一种数字/运算符，十五种数字/运算符分别为“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”、“+”、“－”、“×”、“÷”和“=”，每个物品2’的上表面具有对应数字/运算符的标识，该数字/运算符标识为物品2’的可视种类标识。

物品2’的法线沿竖直方向的截面轮廓形状呈等腰三角形，物品2’的法线沿竖直方向的截面轮廓与定位凹槽的法线沿竖直方向的截面轮廓匹配，在物品2’配合于识别位时，物品2’置于对应的定位凹槽中，定位凹槽将物品2’以预设姿态限制在对应的识别位，并且限制物品2’相对基体1’旋转。

电路板上具有五个磁传感器，五个磁传感器与五个识别位一一对应，物品2’具有永磁体，在物品2’配合于识别位时，根据对应磁传感器感知到的磁场矢量方向来识别物品2’的种类。

这样本实施例在结合运算处理以及语音播报/数字显示后，可以用于小朋友学习算术，这种方式相较于采用平板电脑等学习方式而言，既有利于增加小朋友对算术学习本身的乐趣，有利于小朋友快乐学习，又能够避免小朋友过早接触电脑/手机，避免小朋友沉迷于电脑/手机的虚拟世界中，有利于小朋友的健康成长。

本实施例的定位凹槽构成限定位结构，可选择地，在本实用新型的其它实施例中，也可以在物体的底部增设专门的定位凸起，定位凸起的法线沿竖直方向的截面轮廓与定位凹槽的截面轮廓相匹配，并且定位凹槽与物品2’配合的截面轮廓形状也可以作出改变，或者通过两组以上定位凸起与定位凹槽的配合来限制物品2’；此外，定位凸起与定位凹槽的位置也可以互换，也即可以在基体1’的识别位设置定位凸起。

可选择地，在本实用新型的其它实施例中，文娱用具也可以是涉及文化、教育、体育、艺术的其它装置和设备。

本实施例的其他部分同第一实施例。

例如，本实施例中识别位、对应的磁传感器及该识别位上配合的物品2’之间的位置关系可以参照第一实施例中落棋位、对应的磁传感器及该落棋位上配合的棋子之间的位置关系进行设置，以确保能够根据磁传感器检测到的磁场矢量方向来识别物品2’的种类，具体而言，磁传感器位于对应物品2’的正下方，且磁传感器位于对应物品2’的永磁体的正下方，从永磁体的南极指向北极的方向为第四方向，各永磁体的第四方向均垂直于竖直方向，同种物品2’的永磁体的第四方向同向，对于同一识别位而言，任意两种物品2’在与该识别位配合时对应的第四方向之间均具有差异，例如五个识别位沿参考方向M依次分布，代表“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”、“+”、“－”、“×”、“÷”和“=”的各种物品2’对应的第四方向沿顺时针方向旋转至与参考方向M同向的旋转角度按等差数列依次递增，各物品2’对应的第四方向均与竖直方向垂直，也即代表“0”的物品2’对应的旋转角度为0°，代表“1”的物品2’对应的旋转角度为24°，代表“2”的物品2’对应的旋转角度为48°，依次类推；对于同一识别位而言，在该识别位配合有物品2’时，对应的永磁体产生的磁场在对应的磁传感器处的矢量方向为第一方向，同种物品2’对应的第一方向相同，任意两种物品2’对应的第一方向之间具有差异，这样在物品2’配合于识别位时能够根据对应磁传感器感知到的磁场矢量方向来识别物品2’的种类。

可选择地，在本实用新型的其它实施例中，参考方向M也可以沿弧线延伸，或者参考方向M沿曲线延伸。

可选择地，在本实用新型的其它实施例中，识别位的数量还可以调整，以适应不同难度的运算学习，当然，识别位的数量也可以是一个，或者识别位为按照其它方式分布的多个，例如按两列分布。

再例如，同第一实施例，每种物品2’对应的第一方向也可以具有一定的误差范围，该误差范围的大小可以预先设定。

可选择地，在本实用新型的其它实施例中，也可以将代表不同数字/运算符的物品2’替换为代表不同字母的物品2’，例如代表不同字母的物品2’包括代表“a”、“b”、“c”、“d”、“e”、“f”、“g”、“h”......“v”、“w”、“x”、“y”、“z”的共二十六种，根据磁传感器感知到的磁场矢量方向来识别物品2’的种类，这样在结合运算处理以及语音播报/数字显示（例如现有的计算器）后，可以用于小朋友学习英语/拼音。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.文娱用具，包括基体和物品，所述基体具有识别位，所述物品以预设姿态可分离地配合于所述识别位，同一所述识别位至多同时与一个所述物品配合；

其特征在于：

所述物品具有永磁体，所述基体在所述识别位对应的位置设有磁传感器；

所述磁传感器能够用于检测其所在位置的磁场的方向，对于同一所述识别位而言，在该识别位配合有所述物品时，对应的所述永磁体产生的磁场在对应的所述磁传感器处的方向为第一方向，任意两种所述物品对应的所述第一方向均具有差异；

或所述磁传感器能够用于检测其所在位置的磁场在预设平面上的分量方向，对于同一所述识别位而言，在该识别位配合有所述物品时，对应的所述永磁体产生于对应的磁传感器处的磁场在所述预设平面上的分量方向为第二方向，任意两种所述物品对应的所述第二方向均具有差异。

2.根据权利要求1所述的文娱用具，其特征在于：

所述基体与所述物品的配合具有限定位结构，所述限定位结构将所述物品以所述预设姿态限制在所述识别位，所述限定位结构限制所述物品相对所述基体转动；

所述限定位结构包括凹凸配合结构；和/或所述限定位结构包括磁定位结构。

3.根据权利要求1所述的文娱用具，其特征在于：

所述文娱用具包括设于所述基体的磁感应开关和设于所述物品的感应磁体，所述磁感应开关与所述识别位对应，在所述磁感应开关被所述感应磁体触发时，确定对应的所述识别位配合有所述物品。

4.根据权利要求1所述的文娱用具，其特征在于：

所述识别位对应有第一可视标识，所述物品设有第二可视标识，所述物品的所述第二可视标识与对应的所述第一可视标识的组合指示所述物品与对应的所述识别位处于配合状态。

5.根据权利要求1所述的文娱用具，其特征在于：

所述文娱用具为棋具，所述棋具的棋盘为所述基体，所述棋具的棋子为所述物品，所述棋盘的落棋位为所述识别位；

或

所述文娱用具为益智文具，所述物品为代表字母的活动块，或所述物品为代表数字/运算符的活动块。

6.根据权利要求1至5任一项所述的文娱用具，其特征在于：

所述永磁体的从南极至北极的方向为第四方向，对于同一所述识别位而言，各所述物品在与该识别位配合时对应的所述永磁体的所述第四方向均与第三方向垂直，任意两种所述物品对应的所述第四方向均具有差异。

7.根据权利要求6所述的文娱用具，其特征在于：

所述磁传感器为三轴磁传感器，所述三轴磁传感器能够用于检测磁场的大小，所述物品的所述永磁体的中心位置与对应的所述磁传感器沿所述第三方向正对。

8.根据权利要求6所述的文娱用具，其特征在于：

所述磁传感器能够用于检测其所在位置的磁场的矢量方向，所述第一方向为矢量方向，所述第二方向为矢量方向；或所述磁传感器能够用于检测其所在位置的磁场的直线方向，所述第一方向为直线方向，所述第二方向为直线方向；

所述磁传感器包括磁传感芯片；

所述磁传感器为两轴磁传感器；

所述物品沿所述第三方向可分离地配合于对应的所述识别位。

9.根据权利要求6所述的文娱用具，其特征在于：

所述基体在所述识别位处具有第一配合面，所述物品具有第二配合面，所述第一配合面与对应的所述物品的所述第二配合面贴合，所述第一配合面的法线与对应的所述物品的所述第二配合面的法线均沿所述第三方向。

10.根据权利要求1至5任一项所述的文娱用具，其特征在于：

所述文娱用具还包括状态提示单元，所述状态提示单元与所述磁传感器通信连接；

所述状态提示单元为状态指示灯/声音提示装置。

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