JP3827253B2

JP3827253B2 - Assembly block and assembly toy system

Info

Publication number: JP3827253B2
Application number: JP26841396A
Authority: JP
Inventors: 日出男菊池; 淳榊原
Original assignee: 株式会社システムワット; 株式会社メディアフュージョン
Priority date: 1996-10-09
Filing date: 1996-10-09
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2016-10-09
Also published as: JPH10108985A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、組立ブロック及びその組立ブロックを用いた組立式玩具システムに関し、更に詳しくは、分散制御技術を用いることにより、組合せの自由度の高い玩具の構築を可能とした組立ブロックと、その組立ブロックを用いた組立式玩具システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、使用者（子供）が部品を組み立てることにより構築される玩具が数多く知られている。例えば、プラモデルがこれに該当するが、このプラモデルは予め決められた形状にのみ仕上げられ、使用者が好みの形状に仕上げることはできず、自由度の低いものであった。
【０００３】
形状の自由度が比較的高い組立式玩具として積木がある。積木は最小限の種類の組立ブロックを使用者が組合せることにより、多種類の形状を自由に創ることができ、使用者の創造性を発揮することができる。更に、各組立ブロック間の結合を強固に維持するための嵌合部を備えた積木も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、積木は上述のように形状の自由度はあるものの、組立ブロックを組み立てて完成した玩具は、動作、ライトの点灯等の能動的な行動を伴うものではなく、比較的年長の使用者の興味を引くことはできなかった。この点を解消したものとして、組立式でしかも駆動部分、ランプ等の能動的な部分を備えた組立式玩具が知られている。しかしながら、このような能動的な部分を有する組立式玩具は動作が単純で、遠隔操作で動作をＯＮ／ＯＦＦする程度の制御しか行えず、自由度の低いものであった。
【０００５】
そこで、動作、制御等の自由度が低いという欠点を解消した組立式玩具を作製する試みが為されている。しかしながら、動作、制御等の自由度を高めようとする場合、それに応じて駆動及び制御のための配線が複雑となり、しかも組立ブロック間でこれらの配線を接続しなければならないため、非常に精密で複雑な構造となってしまう。また、動作、制御等の自由度を高めるためには、プログラム可能な制御部を備える必要がある。そのため、制御部をプログラムするための手順が複雑となり、組立式玩具が対象とする年齢層の使用者がこれを行うことは実質的に不可能となってしまう。
【０００６】
本発明はこのような従来の組立式玩具の問題点を解決するために為されたものであり、本発明の目的は、動作、制御等の点で自由度が高く、しかも簡単な配線及びプログラミングにより、組立式玩具を構築することができる組立ブロックを提供することである。また、本発明の他の目的は、その組立ブロックを用いた組立式玩具システムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の組立ブロックは、組立式玩具を構成するために必要な複数の機能のうちの少なくとも一つを担っている。組立式玩具を構成するために必要な機能は、それぞれの組立ブロックに於いて機能発現手段によって発現される。機能発現手段としては、例えば駆動手段、センサ手段等がある。ここで、駆動手段とは、具体的にはモータ、ブザー、ソレノイド、照明装置等の、組立ブロックの外界に対して作用を発現するものをいう。また、センサ手段とは、具体的には近接センサ、方位センサ、ボリウム、スイッチ、光センサ等の、組立ブロックの外界からの情報を前記組立ブロック内に取り込むことができるものをいう。
【０００８】
本発明では、機能発現手段は制御手段によって制御される。制御手段は制御用プログラムに従って機能発現手段を制御する。制御用プログラムは記憶手段に格納しておくことができる。また、本発明の組立ブロックは、他の組立ブロックとの間で通信を行うための通信手段を有している。この通信手段として、通常の有線の他に、例えば電波、赤外線等を用いたワイヤレスの構成を採用することができる。通信手段は、例えばセンサ手段で得られたデータを他の組立ブロックに伝送する場合や、駆動手段に於ける制御データを他の組立ブロックから伝送する場合に使用される。
【０００９】
なお、機能発現手段、制御手段及び通信手段には、必要に応じてこれらの手段と同じ組立ブロック内に設けられた電源部から電圧が供給され、この電源部はその組立ブロック内に設けられた電池、充電池等である場合と、外部の電源から供給された電圧を所定電圧に変換して供給する電源である場合とがある。
【００１０】
更に、本発明の組立ブロックでは、他の組立ブロックとの物理的な結合を行って組立式玩具システムを構築するための結合手段を有している。この結合手段は、前述の通信手段がネットワーク線等の有線である場合にはその電気的接続が保持されるように構成されている。また、機能実現手段、制御手段、通信手段等に外部の電源から電圧を供給する場合には、その電圧を供給する電源線の電気的接続が保持されるように構成されている。
【００１１】
本発明の組立式玩具システムは、上述の各機能を発現し得る組立ブロックを組み立てることにより構築される。本発明の組立式玩具システムでは、各組立ブロックの通信手段によってネットワークが構成される。このネットワーク上では複数のネットワーク変数が各組立ブロックについて定義される。そして、これらのネットワーク変数は、バインディングによって相互に結合される。このバインディングによって各組立ブロックの具体的な機能が定められる。
【００１２】
本発明の組立式玩具システムでは、各組立ブロックに於ける機能発現手段の制御を行う制御手段の制御プログラムは、ネットワークに接続されたプログラム転送手段によって転送することができる。プログラム転送手段は、例えばパーソナルコンピュータによって構成してもよく、また、専用のハードウェアを用いてもよい。また、本発明のシステムでは、上述のネットワーク変数の定義とバインディングを、このプログラム転送手段によって行うことができる。
【００１３】
本発明の組立式玩具システムでは、各組立ブロックの機能発現手段の制御は、前述のように制御手段に於いて実行される制御プログラムに従って行われるが、この制御プログラムの実行中に於いても、この玩具システムの使用者の指示の下にその制御を行うための外部制御手段を備えてもよい。外部制御手段はネットワークに接続され、ネットワークを介して所定の組立ブロックの機能発現手段に対する制御情報を送出する。この外部制御手段は、例えば通信機能を備えたパーソナルコンピュータによって構成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図１に本発明の組立ブロックの基本構成を示す。本発明の組立ブロックは、同図に示すように、制御手段として機能するマイクロコンピュータ１を備え、マイクロコンピュータ１には、制御プログラムを格納するための記憶手段としてのメモリ２が接続されている。制御プログラムは、後述するようにプログラム転送手段によって組立ブロックの外部からメモリ２に格納される。メモリ２はＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等のＩＣで構成され、プログラムの実行に際して必要となるワークエリアとしても使用される。また、マイクロコンピュータ１には２本のネットワーク線３が接続されており、マイクロコンピュータ１とネットワーク線３とによって通信手段が構成されている。複数の組立ブロックの通信手段を結合することにより、本発明の組立式玩具システムに於けるネットワークが形成される。
【００１５】
マイクロコンピュータ１には電源部４から電流が供給されており、図１の例では、電源部４は２本の電源線５から供給される電流をマイクロコンピュータ１に必要な電圧に変換して供給している。
【００１６】
また、マイクロコンピュータ１にはインターフェイス部６が接続されており、インターフェイス６には駆動手段７及びセンサ手段８が接続されている。インターフェイス部６は、マイクロコンピュータ１と駆動手段７及びセンサ手段８との間の情報の授受が行えるように信号の加工を行う。インターフェイス部６、駆動手段７及びセンサ手段８にも必要に応じて電源部４から電圧が供給されている。
【００１７】
図２は組立ブロックの接続の態様を示している。各組立ブロックは１対多数の接続が可能であり、同図(a)のように電源線５とネットワーク線３とを別々に設けて接続する場合、同図(b)のように電源線とネットワーク線とを共通にして接続する場合、同図(c)のように電源は各ブロックで別々に設け、各組立ブロック間の通信を電波、赤外線などで行う場合等の態様がある。
【００１８】
図３は組立ブロックをネットワークを用いて結合して構成した組立式玩具を模式的に示している。このような組立式玩具では、各組立ブロック間の情報の授受はネットワークを介して行われる。このネットワークによれば、１つの組立ブロックが他の組立式玩具の組立ブロックとの間で情報の授受を行うことができ、所謂対戦型の玩具等の互いに有機的な関係にある複数の玩具を構成することができる。
【００１９】
図４は各組立ブロック間の結合手段、即ち各組立ブロック間の物理的な結合の態様を示している。同図(a)は電源線及びネットワーク線の接続を必要としない２つの組立ブロックを結合する場合の態様を示している。この結合態様は、組立ブロック11,12の結合すべき面11a,12aにそれぞれ凸部11bと凹部12bとを設け、この凸部11bと凹部12bとの嵌合により組立ブロック11,12の結合を行うものである。
【００２０】
図４(b)は組立ブロック13の上面の凹部に凹型電極14を形成し、その内部に磁石15を設けることにより、もう一方の組立ブロック17の下面に形成した平板電極16を引きつけて磁気回路を構成し、これによって組立ブロック13及び17の物理的結合及び電気的結合を行うものである。
【００２１】
図４(c)は組立ブロックの上面から下方に向けてネジ19を設け、このネジ19の先端に導電性材料からなる係止部材20を取り付けて、ネジ19を締めることにより係止部材20を結合すべきもう一方の組立ブロック18の上面の係止凹部21に係止させるものである。係止凹部21の内面は導電性の金属からなり、係止部材20及びネジ19との間の電気的接続が保たれている。従って、組立ブロック間の電源線又はネットワーク線は、係止凹部21、係止部材20及びネジ19を介して接続することができる。
【００２２】
図４(d)は同図(a)と同様の凹部と凸部の勘合により結合を行うものであるが、電源線又はネットワーク線の接続を必要とする場合の態様を示している。即ち、一方の組立ブロック22の台座部24に凹部25けてこの凹部25の側部に電極27を形成し、もう一方の組立ブロック23の凸部26の側部に電極28を設けるものである。そして、凹部25と凸部26との勘合により、組立ブロック22,23の結合を行うと共に、電極27と電極28との間の電気的接続を行うものである。
【００２３】
図５は比較的大きなベースブロックに複数の組立ブロックを結合した場合の態様を示している。同図の態様では、ベースブロック29に組立ブロック30,31が固定されている。ベースブロック29は他の組立ブロックを組み立てる際のベースとなる部分であり、組立ブロック30と組立ブロック31との間を電気的に接続する機能を果たし、その内部には電源線及びネットワーク線が配線されている。ベースブロック29と組立ブロック30,31との結合は、前述の図４(a)〜(d)の何れかの態様で行うことができる。
【００２４】
図６は組立ブロック32及び33をフラットケーブル34で接続した態様を示している。フラットケーブル34には電源線及びネットワーク線が含まれ、組立ブロック32及び33の間の電気的接続を行っている。また、フラットケーブル34はその長さを調節することにより、隣接する組立ブロック32,33又は他の組立ブロックを挟んで並べられた組立ブロック32,33の結合が外れないように固定する機能も果たすことができる。
【００２５】
次に、各組立ブロックに於けるプログラムについて説明する。各組立ブロックの機能は、前述のようにその組立ブロックの有する機能発現手段の種類によって予め決まる。この機能を果たすために制御手段及び通信手段が実行すべきプログラムは、予め組立ブロック内の記憶手段に格納されている。このプログラムには、その組立ブロックの内部で完結する部分と、外部の他の組立ブロックとの情報の授受が必要な部分とがあり、外部との情報の授受が必要な場合には、通信手段による交信が行われる。
【００２６】
この交信は、各組立ブロックの通信手段を互いに接続することにより形成されるネットワーク上で定義されたネットワーク変数を用いて行われる。そして、各組立ブロックの各ネットワーク変数をどの組立ブロックのネットワークに接続するかによって、その組立ブロックの機能が具体的に定められる。このようなネットワーク変数間の接続は、バインディングと称されている。
【００２７】
ネットワーク変数間のバインディングについて、図７を用いて説明する。同図に於いて、ネットワーク変数は白抜きの矢印で表され、その矢印の方向によって情報の伝達方向が表される。即ち、組立ブロックＡは出力用のネットワーク変数a-out1、a-out2と、入力用のネットワーク変数a-in1、a-in2とによる通信を行う。組立ブロックＢ、Ｃについても同様である。各組立ブロックバインディングに際しては、一つのネットワーク変数から複数のネットワーク変数への出力が可能であり、また、一つのネットワーク変数への複数のネットワーク変数からの入力が可能である。更に、複数のネットワーク変数から複数のネットワーク変数への入力も可能である。このようなネットワーク変数の定義とバインディングは、例えばネットワークに接続されたプログラム転送手段によって行われる。プログラム転送手段は、前述のようにパーソナルコンピュータ又は専用のハードウエアによって構成される。
【００２８】
なお、図７に於いてネットワーク変数の間を接続している実線は実際の配線を表しているのではなく、単に情報の入出力先を示すものであり、実際には全てネットワークを介して情報の授受が行われる。
【００２９】
また、何も接続されていないネットワーク変数a-out2、c-out1及びc-in1は、それぞれの組立ブロックについて定義はされているが、図７のようにバインディングされたプログラムでは使用されていないネットワーク変数であり、これらの使用されていないネットワーク変数は、機能発現手段に於ける具体的な機能が変更された場合には、使用される可能性があるものである。換言すれば、各組立ブロックについてどのようなネットワーク変数が定義されているかによって、その組立ブロックが本来的に備えている機能が定まり、ネットワーク変数のバインディングの態様によって、その組立ブロックが備えている機能のうちの何れを使用するかが定まるのである。
【００３０】
図８にネットワーク変数間のバインディングの具体例を示す。同図では、機能機能発現手段として駆動輪35aを取り付けたモータ35を有する組立ブロック36と、機能機能発現手段として光センサ37を備えた組立ブロック38と、近接センサ39を備えた組立ブロック40とによって一つの組立式玩具が構成されている。組立ブロック36はモータ35をそれぞれ正転及び逆転させるネットワーク変数「正転」及び「逆転」によって制御される。また、組立ブロック38は光センサ37が所定レベル以上の光を検出したことを示すネットワーク変数「光検出」を出力する。同様に、組立ブロック40は近接センサ39が所定距離内に障害物の存在を検出したことを示すネットワーク変数「障害物検出」を出力する。そして、組立ブロック38のネットワーク変数「光検出」と組立ブロック36のネットワーク変数「正転」とがバインディングされ、組立ブロック40のネットワーク変数「障害物検出」と組立ブロック36のネットワーク変数「逆転」とがバインディングされている。このようなネットワーク変数のバインディングにより、光を当てると前進し、障害物を検出すると後退する動作を行う玩具が完成する。このように、種々の機能発現手段を有する組立ブロックを組み合わせてそのネットワーク変数を組み合わせることにより、自立的に動作を行う玩具を構成することが可能となる。
【００３１】
図９(a)の玩具は、図８に於ける組立ブロック38及び40に代えて、リモートコントローラとして機能する組立ブロック43を用いたものである。組立ブロック43は機能発現手段として２つのボリウム41,42、２つのスイッチ44,45を備えている。組立ブロック43はそれぞれスイッチ44及び45がＯＮに設定されたことを示すネットワーク変数「スイッチ１」及び「スイッチ２」と、ボリウム41,42のそれぞれの値を表すネットワーク変数「ボリウム１」及び「ボリウム２」を出力する。ネットワーク変数「スイッチ１」は組立ブロック36のネットワーク変数「正転」にバインディングされ、ネットワーク変数「スイッチ２」はネットワーク変数「反転」にバインディングされる。この構成により、スイッチ44をＯＮにすると前進し、スイッチ２をＯＮにすると後退する玩具が完成する。
【００３２】
更に、図９(b)は、同図(a)のリモートコントローラの機能をパーソナルコンピュータ57によって行わせるように構成した玩具を示しており、同図(a)の組立ブロック36に加えて、図８の光センサ37を備えた組立ブロック38と、近接センサ39を備えた組立ブロック40とを備えている。そして、組立ブロック38のネットワーク変数「光検出」はパーソナルコンピュータ57のネットワーク変数「センサ１」にバインディングされ、組立ブロック39のネットワーク変数「障害物検出」はパーソナルコンピュータ57のネットワーク変数「センサ２」にバインディングされる。また、組立ブロック36のネットワーク変数「正転」及び「反転」には、パーソナルコンピュータ57のネットワーク変数「指令１」及び「指令２」がそれぞれバインディングされる。
【００３３】
このようにパーソナルコンピュータ57を用いた構成により、組立ブロック38の光センサ37からの情報、又は組立ブロック40の近接センサ39からの情報に基づいて組立ブロック36のモータ35の制御を行うように構成することができ、また、光センサ37又は近接センサ39からの情報によらずに、この玩具の使用者の判断により組立ブロック36の動作を制御するように構成することもできる。
【００３４】
上述のようなネットワーク変数を用いたプログラム手法は、ＬＯＮ（Local Operating Network）と称される技術によって実現され、ＬＯＮについては多数の文献に紹介されている（例えば、All About Lon, 坂上建郎, COMPUTER DESGINE,
JUNE, 1991）。
【００３５】
なお、図９(b)ではパーソナルコンピュータ57はリモートコントローラとして機能する組立ブロック43に代わるものとして説明したが、パーソナルコンピュータ57は前述の外部制御手段として捕らえることもできる。即ち、図９(b)のようなネットワーク変数のバインディングにより、通常では図８の玩具と同様に制御手段で実行される制御プログラムによって自立的に動作を行わせておき、必要に応じて玩具の使用者がパーソナルコンピュータ57のキーボードから制御情報を入力することにより、組立ブロック36の機能発現手段であるモータ35の制御を変更することができる。更に、パーソナルコンピュータ57は、ネットワーク変数の定義とバインディングを行うためのプログラム転送手段としても使用することもできる。
【００３６】
【実施例】
次に、実際に本発明に係る組立ブロックを用いた組立玩具システムの実施例について説明する。本実施例では、図11に示すブルトーザ100の玩具を例にとって説明する。図10は本実施例のブルトーザ100の組立に必要な部品を示している。図10(a)は駆動ブロック46aを示している。この駆動ブロック46aは、後述するようにその内部にＤＣ−モータ（図示せず）を有し、そのモータには軸56が取り付けられている。本実施例では３つの駆動ブロック46a〜cが用いられている。後述するように、駆動ブロック46a及び46bは全く同じ機能を果たし、駆動ブロック46cは駆動ブロック46a及び46bとは異なる機能を果たしている。図10(b)は他の組立ブロックに電力を供給する電源ブロック47であり、同図(c)は通信用の赤外送受信部48aを有する赤外線通信ブロック48である。また、同図(d)は他のブロックを取り付けて固定するためのベースブロック49aであり、本実施例では、全く同じ２つのベースブロック49a及び49bが使用される。同図(e)はボリウム50a、50b及び50cを有する赤外線リモートコントローラ50である。図10(a),(c)〜(e)に示すブロックが本発明に言う組立ブロックである。
【００３７】
図10(f)〜(j)はブルトーザ100を組み立てるのに必要な部品であり、それぞれスプローケット51、車輪52、キャタピラ53、ブレード54及びフラットケーブル55である。
【００３８】
図11は図10の部品を使用して組み立てたブルトーザ100の外観を示しており、同図(a)はその側面図、(b)は背面図、(c)は底面図である。本実施例に係るブルトーザ100では、図11(a)〜(c)に示すように、２つのベースブロック49a,49bの間に、３つの駆動ブロック46a〜cと、電源ブロック47と、赤外線通信ブロック48とが取り付けられる。これらの組立ブロック46a〜c、47、48とベースブロック49a,49bとは図４(b)〜(d)に示す何れかの態様で結合され、各ブロック46a〜c、47、48の電源線及びネットワーク線が、ベースブロック49a,49b内の電源線及びネットワーク線に接続されている。
【００３９】
２つの駆動ブロック46a、46bはベースブロック49a,49bの後部に取り付けられ、その軸56にはスプローケット51が取り付けられる。また、電源ブロック47は一方のベースブロック49bに取り付けられ、赤外線通信ブロック48及び駆動ブロック46cはもう一方のベースブロック49aに取り付けられる。２つの駆動ブロック46a、46bの間、及び電源ブロック47と赤外線通信ブロック48の間は、前述の図４(a)に示す態様で結合される。
【００４０】
２つのベースブロック49a,49bの外側には車輪52、52…が取り付けられ、駆動ブロック46cの軸56にはブレード54が取り付けられる。最後に、２つのベースブロック49a,49bの間にフラットケーブル55が接続され、それぞれのベースブロック49a,49b内の電源線及びネットワーク線がそれぞれ接続される。これにより、本実施例に於ける電源線及びネットワーク線の配線が完了する。なお、本実施例ではフラットケーブル55は２つのベースブロック49a,49bを固定する機能も果たしている。
【００４１】
図12(a)及び(b)は、それぞれ駆動ブロック46a〜cの内部の概略構成を示す平面図及び側面図である。駆動ブロック46a〜cは、同図(a)及び(b)に示すように、回路基板67とウォーム61を取り付けたＤＣ−モータ62とを有し、ウォーム61はホイール軸68aに取り付けたホイール68に螺合している。また、ホイール軸68aにはスリット円盤63が取り付けられ、このスリット円盤63の周縁部には２つのフォトインターラプタ64a,64bが取り付けられている。フォトインターラプタ64a,64bは軸56の回転角度を検出するために設けられている。
【００４２】
図13は駆動ブロック46a〜cの回路を模式的に示している。駆動ブロック46a〜cは、同図に示すように、制御手段及び通信手段を構成するＣＰＵ70が設けられ、ＣＰＵ70には前述のフォトインターラプタ64a,64bが接続されている。また、ＣＰＵ70にはＭＯＳ−ＦＥＴブリッジ71が接続され、ブリッジ71によって前述のＤＣ−モータ62が駆動される。更に、ＣＰＵ70には通信手段を構成するＲＳ−４８５インターフェイス72が接続されている。また、本実施例では電源部として機能する安定化回路73が設けられ、安定化回路73は電源ブロック47から電源線を介して供給される電圧を必要な電圧に変換してＣＰＵ70、ＤＣ−モータ62等に供給している。
【００４３】
図14は図13の回路を有するブロックを回転速度制御モードで使用する場合の構成を模式的に示している。回転速度制御モードは、本実施例では駆動ブロック46a及び46bとしてのモードであり、本実施例のブルトーザ100の前進、後退、旋回等の動きを行うための駆動源として駆動ブロック46a及び46bを機能させる場合のモードである。回転速度制御モードでは、「正補正」、「負補正」、「正速度」及び「負速度」がネットワーク変数として用いられる。
【００４４】
図15(a)〜(d)は回転速度制御モードに於けるＭＯＳ−ＦＥＴブリッジ71（図13）の４つのＦＥＴへの入力波形を表している。モータ62を時計回りの方向に回転させる場合には、図15(a)に示すようにＶ_A及びＶ_Dに矩形波が入力され、反時計回りの方向に回転させる場合には、図15(c)に示すようにＶ_B及びＶ_Cに矩形波が入力される。また、図15(b)及び(d)に示すように、最大速度でモータ62を回転させる場合には、直流が用いられる。
【００４５】
一方、図16は図13の回路を有するブロックを角度制御モードで使用する場合の構成を模式的に示している。角度制御モードは、本実施例では駆動ブロック46cとしてのモードであり、本実施例のブルトーザ100のブレード54を上下させる駆動源として駆動ブロック46cを機能させる場合のモードである。角度制御モードでは、「正補正」、「負補正」、「正位置」及び「負位置」がネットワーク変数として用いられる。
【００４６】
図17(a)及び(b)は、角度制御モードに於けるモータ62の回転角度の検出を行う場合のフォトインターラプタ64a及び64b（図13）からの入力波形を、それぞれＡ相及びＢ相として表したものである。同図に示すように、Ａ相及びＢ相の位相のずれによってモータ62の回転角度が検出される。ＣＰＵ70はＡ相及びＢ相の入力波形によってモータ62の回転角度を求め、その結果に基づいてＭＯＳ−ＦＥＴブリッジ71への入力波形を決定する。
【００４７】
図18は、赤外線通信ブロック48の回路を模式的に示している。赤外線通信ブロック48に於ける赤外送受信部48aは赤外線による信号を受信する赤外ダイオード75aと、赤外線による信号を発信する赤外ＬＥＤ75bとによって構成されている。赤外ダイオード75a及び赤外ＬＥＤ75bはそれぞれＣＰＵ76に接続されている。また、ＣＰＵ76には通信手段を構成するＲＳ−４８５インターフェイス77が接続されている。更に本実施例では、電源部として機能する安定化回路78が設けられ、安定化回路78は電源ブロック47から電源線を介して供給される電圧を必要な電圧に変換して、ＣＰＵ76、赤外ダイオード75a、赤外ＬＥＤ75b、ＲＳ−４８５インターフェイス77等に供給している。本実施例では、赤外線通信ブロック48は赤外線リモートコントローラ50との間で制御情報の授受を行うのに使用される。
【００４８】
図19は電源ブロック47の回路を模式的に示している。同図に示すように、本実施例では電源ブロック47は充電池81と充電回路82とによって構成され、ブルトーザ100を使用していない時に充電回路82から充電池81に充電を行い、ブルトーザ100の使用時には充電池81から電力の供給が行われる。
【００４９】
図20は赤外線リモートコントローラ50（図13）の回路を模式的に示している。本実施例では、図20に示すように、ボリウム50a、50b及び50cはＡ／Ｄ変換器85を介してＣＰＵ86に接続され、また、ＣＰＵ86には赤外送受信部87の赤外ダイオード87aと赤外ＬＥＤ87bとが接続されている。Ａ／Ｄ変換器85はボリウム50a、50b及び50cの位置情報をディジタル値としてＣＰＵ86に入力し、ＣＰＵ86はこの位置情報に基づいて駆動ブロック46a,46b及び46cに送信すべきモータ62の制御情報を生成し、これを赤外ＬＥＤ87bから赤外線通信ブロック48の赤外ダイオード75aに向けて送信する。この制御情報は、各ブロックの通信手段によって構成されるネットワークを介して駆動ブロック46a,46b,46cに伝送される。
【００５０】
図21は、駆動ブロック46a,46b及び46cのネットワーク変数と、赤外線リモートコントローラ50のネットワーク変数とのバインディングの様子を示している。リモートコントローラ50のボリウム50cはブルトーザ100のブレード５４の位置を規定するものであり、その位置情報はネットワーク変数「ボリウム１」として出力される。この変数「ボリウム１」は駆動ブロック46cの入力ネットワーク変数「正位置」にバインディングされる。
【００５１】
また、リモートコントローラ50のボリウム50aはブルトーザ100の前進及び後退並びにその速度を規定するものであり、その位置情報はネットワーク変数「ボリウム２」として出力される。この変数「ボリウム２」は、駆動ブロック46aの入力ネットワーク変数「正速度」と、駆動ブロック46bの入力ネットワーク変数「負速度」とにバインディングされる。ここで、変数「ボリウム２」が駆動ブロック46bの変数「正速度」ではなく「負速度」にバインディングされるのは、図11に示すように駆動ブロック46aと駆動ブロック46bとが互いに逆向きに結合されているからである。
【００５２】
更に、リモートコントローラ50のボリウム50bはブルトーザ100の進行方向を規定するものであり、その位置情報はネットワーク変数「ボリウム３」として出力される。この変数「ボリウム３」は、駆動ブロック46aの入力ネットワーク変数「正補正」と、駆動ブロック46bの入力ネットワーク変数「正補正」とにバインディングされる。
【００５３】
本実施例では、このようなネットワーク変数の定義とバインディングは、ネットワークに接続するための無線又は有線の通信手段を有するパーソナルコンピュータ（図示せず）によって行われる。
【００５４】
このようなネットワーク変数のバインディングにより、前進、後退、右旋回、左旋回及びブレード54の上下の動作が可能なブルトーザ100が完成する。このように、本実施例のブルトーザ100では、電源線とネットワーク線を用いた簡単な配線により、複雑な動作を行うことが可能となっている。また、同様の機能を有する組立ブロックを用い、他の簡単な部品を追加するだけで、例えば自動車、トラック、ショベルカー、機関車等に組み替えることができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の組立ブロックは組立式玩具の種々の機能を発現するための機能発現手段と、この機能発現手段を制御する制御手段と、他の組立ブロックとの間の通信をネットワークを介して行うための通信手段とによって構成されているので、簡単な配線で動作、制御等の自由度が高い玩具を組み立てることができる。また、各組立ブロックは種々の玩具で共通の機能を有しているので、比較的少ない種類の組立ブロックを目的に合わせて適宜組み合わせることにより、異なる種々の組立式玩具を得ることができる。
【００５６】
また、本発明の組立式玩具システムは、非常に簡単なプログラミングで複雑な動作、制御等を行わせるとができるので、比較的低い年齢層の使用者にも容易に受け入れられる。更に、プログラミングを改良することにより、年齢層に応じた複雑な動作、制御等を行わせることができる。従って、本発明の組立ブロック及び組立式玩具システムは、幅広い年齢層の使用者に好適な知育玩具である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の組立ブロックの基本構成を示す図である。
【図２】組立ブロックの接続の態様を示す図である。
【図３】組立ブロックをネットワークを用いて結合して構成した組立式玩具の模式図である。
【図４】 (a)〜(d)は組立ブロック間の物理的な結合の態様を示した図である。
【図５】ベースブロックに複数の組立ブロックを結合した場合の態様を示す斜視図である。
【図６】組立ブロックをフラットケーブルで接続した態様を示す斜視図である。
【図７】ネットワーク変数間のバインディングについての説明図である。
【図８】ネットワーク変数間のバインディングの具体例を示す図である。
【図９】 (a)はリモートコントローラのネットワーク変数と組立ブロックのネットワーク変数とのバインディングの具体例を示す図、(b)はパーソナルコンピュータと組立ブロックとの間でネットワーク変数をバインディングする場合の具体例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施例に係るブルトーザの組立に必要な部品を示す図である。
【図１１】 (a)〜(c)はそれぞれ本発明の一実施例に係るブルトーザの外観を示す側面図、背面図、及び底面図である。
【図１２】 (a)及び(b)は、それぞれ駆動ブロック46a〜cの内部の概略構成を示す側面図及び平面図である。
【図１３】駆動ブロックの回路を示す模式図である。
【図１４】図13の回路を有するブロックを回転速度制御モードで使用する場合の構成を模式的に示す図である。
【図１５】駆動ブロックを回転速度制御モードで使用した場合のＭＯＳ−ＦＥＴブリッジの４つのＦＥＴへの入力波形を表す図である。
【図１６】図13の回路を有するブロックを角度制御モードで使用する場合の構成を模式的に示す図である。
【図１７】 (a)及び(b)は、角度制御モードに於けるモータの回転角度の検出を行う場合のフォトインターラプタからの入力波形を表す図である。
【図１８】赤外線通信ブロックの回路の模式図である。
【図１９】電源ブロックの回路の模式図である。
【図２０】赤外線リモートコントローラの回路の模式図である。
【図２１】駆動ブロックのネットワーク変数と、赤外線リモートコントローラのネットワーク変数とのバインディングの様子を示す図である。
【符号の説明】
１…マイクロコンピュータ
２…メモリ
３…ネットワーク線
４…電源部
６…インターフェイス部
７…駆動手段
８…センサ手段
46a,46b,46c…駆動ブロック
47…電源ブロック
48…赤外線通信ブロック
48a…赤外送受信部
49a,49b…ベースブロック
50…リモートコントローラ
75a…赤外ダイオード
75b…赤外ＬＥＤ
77…ＲＳ−４８５インターフェイス
100…ブルトーザ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an assembly block and an assembly-type toy system using the assembly block, and more specifically, an assembly block that enables construction of a toy having a high degree of freedom of combination by using a distributed control technique, and an assembly thereof The present invention relates to an assembling toy system using blocks.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, many toys constructed by assembling parts by a user (child) are known. For example, a plastic model corresponds to this, but this plastic model is finished only in a predetermined shape, and the user cannot finish it in a favorite shape, and the degree of freedom is low.
[0003]
There is a building block as a prefabricated toy having a relatively high degree of freedom in shape. The building blocks can create various types of shapes freely by combining the minimum types of assembly blocks by the user, and can exhibit the creativity of the user. Further, a block having a fitting portion for maintaining a strong connection between the assembly blocks is also known.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the building blocks have a degree of freedom as described above, the toys that are assembled by assembling the assembly blocks are not accompanied by active actions such as operation and lighting of lights, and are relatively old users. Couldn't get any interest. As a solution to this problem, an assembling type toy having an assembling type and an active part such as a driving part and a lamp is known. However, the assembly-type toy having such an active part has a simple operation, can only be controlled to turn the operation on and off by remote operation, and has a low degree of freedom.
[0005]
Therefore, an attempt has been made to produce an assembly-type toy that eliminates the drawback of low degrees of freedom in operation, control, and the like. However, when trying to increase the degree of freedom of operation, control, etc., the wiring for driving and control becomes complicated accordingly, and these wirings must be connected between the assembly blocks, so it is very precise. It becomes a complicated structure. In order to increase the degree of freedom of operation, control, etc., it is necessary to provide a programmable control unit. This complicates the procedure for programming the controller, making it virtually impossible for users of the age group targeted by the assembly toy to do so.
[0006]
The present invention has been made to solve the problems of such a conventional assembly-type toy, and the object of the present invention is to provide a high degree of freedom in terms of operation, control, etc., and simple wiring and programming. Thus, an assembly block capable of constructing an assembly-type toy is provided. Another object of the present invention is to provide an assembly type toy system using the assembly block.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The assembly block of the present invention bears at least one of a plurality of functions necessary for constituting an assembly type toy. Functions necessary for constructing the assembly type toy are expressed by the function expression means in the respective assembly blocks. Examples of the function expression means include a drive means and a sensor means. Here, the drive means specifically refers to a motor, buzzer, solenoid, lighting device, or the like that exerts an action on the outside of the assembly block. The sensor means specifically refers to a device that can take in information from the outside of the assembly block, such as a proximity sensor, a direction sensor, a volume, a switch, and an optical sensor, into the assembly block.
[0008]
In the present invention, the function expression means is controlled by the control means. The control means controls the function expression means according to the control program. The control program can be stored in the storage means. In addition, the assembly block of the present invention has communication means for performing communication with other assembly blocks. As this communication means, it is possible to adopt a wireless configuration using, for example, radio waves, infrared rays, etc., in addition to normal wire. The communication means is used, for example, when data obtained by the sensor means is transmitted to another assembly block, or when control data in the drive means is transmitted from another assembly block.
[0009]
In addition, a voltage is supplied to the function expression means, the control means, and the communication means from a power supply section provided in the same assembly block as these means as necessary, and this power supply section is provided in the assembly block. There are cases where the battery is a battery, a rechargeable battery, or the like, and there is a case where the voltage is supplied from an external power supply after being converted into a predetermined voltage.
[0010]
Furthermore, the assembly block of the present invention has a coupling means for constructing an assembly type toy system by performing physical coupling with other assembly blocks. The coupling means is configured to maintain the electrical connection when the communication means is a wired line such as a network line. Further, when a voltage is supplied from an external power supply to the function realization means, the control means, the communication means, etc., the electrical connection of the power supply line that supplies the voltage is maintained.
[0011]
The assembly type toy system of the present invention is constructed by assembling an assembly block capable of expressing each function described above. In the assembly type toy system of the present invention, a network is constituted by the communication means of each assembly block. On this network, a plurality of network variables are defined for each assembly block. These network variables are connected to each other by binding. The specific function of each assembly block is determined by this binding.
[0012]
In the assembly type toy system of the present invention, the control program of the control means for controlling the function expression means in each assembly block can be transferred by the program transfer means connected to the network. The program transfer means may be constituted by a personal computer, for example, or may use dedicated hardware. In the system of the present invention, the above network variable definition and binding can be performed by the program transfer means.
[0013]
In the assembly type toy system of the present invention, the control of the function expression means of each assembly block is performed according to the control program executed by the control means as described above, but even during the execution of this control program, You may provide the external control means for performing the control under the instruction | indication of the user of this toy system. The external control means is connected to the network and sends control information for the function expression means of a predetermined assembly block via the network. This external control means can be constituted by, for example, a personal computer having a communication function.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the basic configuration of the assembly block of the present invention. As shown in the figure, the assembly block of the present invention includes a microcomputer 1 that functions as control means, and a memory 2 as storage means for storing a control program is connected to the microcomputer 1. The control program is stored in the memory 2 from the outside of the assembly block by the program transfer means as will be described later. The memory 2 is composed of an IC such as a ROM, a RAM, and an EEPROM, and is also used as a work area necessary for executing a program. Further, two network lines 3 are connected to the microcomputer 1, and the microcomputer 1 and the network line 3 constitute communication means. A network in the assembly type toy system of the present invention is formed by combining communication means of a plurality of assembly blocks.
[0015]
A current is supplied to the microcomputer 1 from the power supply unit 4. In the example of FIG. 1, the power supply unit 4 converts the current supplied from the two power supply lines 5 into a voltage necessary for the microcomputer 1 and supplies it. is doing.
[0016]
Further, an interface unit 6 is connected to the microcomputer 1, and driving means 7 and sensor means 8 are connected to the interface 6. The interface unit 6 processes signals so that information can be exchanged between the microcomputer 1 and the driving unit 7 and the sensor unit 8. The interface unit 6, the driving unit 7, and the sensor unit 8 are also supplied with a voltage from the power supply unit 4 as necessary.
[0017]
FIG. 2 shows how the assembly blocks are connected. Each assembly block can be connected in a one-to-many manner. When the power line 5 and the network line 3 are separately provided and connected as shown in FIG. When connecting to a network line in common, there is a mode in which a power source is provided separately for each block and communication between each assembly block is performed using radio waves, infrared rays, etc., as shown in FIG.
[0018]
FIG. 3 schematically shows an assembly type toy constructed by connecting assembly blocks using a network. In such an assembly type toy, exchange of information between each assembly block is performed via a network. According to this network, one assembly block can exchange information with assembly blocks of other assembly-type toys, and a plurality of toys having an organic relationship with each other such as so-called competitive toys can be obtained. Can be configured.
[0019]
FIG. 4 shows a coupling means between the respective assembly blocks, that is, a mode of physical coupling between the respective assembly blocks. FIG. 2A shows a mode in which two assembly blocks that do not require connection between a power supply line and a network line are combined. In this coupling mode, the projections 11b and the recesses 12b are provided on the surfaces 11a and 12a to be coupled of the assembly blocks 11 and 12, respectively, and the assembly blocks 11 and 12 are coupled by fitting the projections 11b and the recesses 12b. Is what you do.
[0020]
In FIG. 4B, a concave electrode 14 is formed in a recess on the upper surface of the assembly block 13, and a magnet 15 is provided therein, thereby attracting the plate electrode 16 formed on the lower surface of the other assembly block 17 to magnetic circuit. Thus, the assembly blocks 13 and 17 are physically coupled and electrically coupled.
[0021]
In FIG. 4 (c), a screw 19 is provided downward from the upper surface of the assembly block, a locking member 20 made of a conductive material is attached to the tip of the screw 19, and the locking member 20 is tightened to tighten the locking member 20. The other assembly block 18 to be coupled is engaged with the engagement recess 21 on the upper surface. The inner surface of the locking recess 21 is made of a conductive metal, and the electrical connection between the locking member 20 and the screw 19 is maintained. Therefore, the power supply line or network line between the assembly blocks can be connected via the locking recess 21, the locking member 20, and the screw 19.
[0022]
FIG. 4 (d) shows a mode in which connection is made by fitting the concave and convex portions similar to FIG. 4 (a), but connection of a power supply line or network line is required. That is, the recess 25 is formed in the base 24 of one assembly block 22, the electrode 27 is formed on the side of the recess 25, and the electrode 28 is provided on the side of the projection 26 of the other assembly block 23. . The assembly blocks 22 and 23 are coupled by fitting the concave portion 25 and the convex portion 26, and the electrical connection between the electrode 27 and the electrode 28 is performed.
[0023]
FIG. 5 shows a mode in which a plurality of assembly blocks are coupled to a relatively large base block. In the embodiment shown in the figure, the assembly blocks 30 and 31 are fixed to the base block 29. The base block 29 is a part that becomes a base when assembling other assembly blocks, and serves as an electrical connection between the assembly block 30 and the assembly block 31, and a power supply line and a network line are wired therein. Has been. The base block 29 and the assembly blocks 30 and 31 can be coupled in any of the above-described modes shown in FIGS.
[0024]
FIG. 6 shows a state in which the assembly blocks 32 and 33 are connected by a flat cable 34. The flat cable 34 includes a power line and a network line, and makes an electrical connection between the assembly blocks 32 and 33. In addition, the flat cable 34 has a function of fixing the length of the flat cable 34 so that the coupling of the adjacent assembly blocks 32, 33 or the assembly blocks 32, 33 arranged on the other assembly block is not disconnected. be able to.
[0025]
Next, a program in each assembly block will be described. As described above, the function of each assembly block is determined in advance by the type of function expression means possessed by the assembly block. A program to be executed by the control means and the communication means to fulfill this function is stored in advance in the storage means in the assembly block. This program has a part that is completed inside the assembly block and a part that needs to exchange information with other external assembly blocks. If it is necessary to exchange information with the outside, communication means Communication is performed.
[0026]
This communication is performed using network variables defined on the network formed by connecting the communication means of each assembly block to each other. The function of the assembly block is specifically determined depending on which assembly block network each network variable of each assembly block is connected to. Such connection between network variables is called binding.
[0027]
The binding between network variables will be described with reference to FIG. In the figure, the network variable is represented by a white arrow, and the direction of information transmission is represented by the direction of the arrow. That is, the assembly block A performs communication using the output network variables a-out1 and a-out2 and the input network variables a-in1 and a-in2. The same applies to the assembly blocks B and C. In each assembly block binding, one network variable can be output to a plurality of network variables, and one network variable can be input from a plurality of network variables. Furthermore, it is possible to input from a plurality of network variables to a plurality of network variables. Such network variable definition and binding are performed by, for example, a program transfer means connected to the network. The program transfer means is configured by a personal computer or dedicated hardware as described above.
[0028]
In FIG. 7, the solid lines connecting the network variables do not represent the actual wiring, but merely indicate the information input / output destinations. Is exchanged.
[0029]
Further, network variables a-out2, c-out1 and c-in1 to which nothing is connected are defined for each assembly block, but are not used in the bound program as shown in FIG. These network variables that are not used are those that may be used when a specific function in the function expression means is changed. In other words, the function inherent to the assembly block is determined depending on what network variable is defined for each assembly block, and the function included in the assembly block depending on the binding mode of the network variable. It is determined which one of these will be used.
[0030]
FIG. 8 shows a specific example of binding between network variables. In the figure, an assembly block 36 having a motor 35 to which a drive wheel 35a is attached as a function-function expressing means, an assembly block 38 having an optical sensor 37 as a function-function expressing means, and an assembly block 40 having a proximity sensor 39, One assembling type toy is constituted by. The assembly block 36 is controlled by network variables “forward” and “reverse” that cause the motor 35 to rotate forward and reverse, respectively. Further, the assembly block 38 outputs a network variable “light detection” indicating that the light sensor 37 has detected light of a predetermined level or higher. Similarly, the assembly block 40 outputs a network variable “obstacle detection” indicating that the proximity sensor 39 has detected the presence of an obstacle within a predetermined distance. Then, the network variable “light detection” of the assembly block 38 and the network variable “forward rotation” of the assembly block 36 are bound, and the network variable “obstacle detection” of the assembly block 40 and the network variable “reversal” of the assembly block 36 are Is bound. Such a binding of network variables completes a toy that moves forward when exposed to light and moves backward when an obstacle is detected. Thus, it becomes possible to constitute a toy that operates independently by combining the assembly blocks having various function expressing means and combining the network variables.
[0031]
The toy shown in FIG. 9 (a) uses an assembly block 43 that functions as a remote controller in place of the assembly blocks 38 and 40 shown in FIG. The assembly block 43 includes two volumes 41 and 42 and two switches 44 and 45 as function expression means. The assembly block 43 has network variables “switch 1” and “switch 2” indicating that the switches 44 and 45 are set to ON, respectively, and network variables “volume 1” and “volume” indicating the respective values of the volumes 41 and 42. 2 "is output. The network variable “switch 1” is bound to the network variable “forward” in the assembly block 36, and the network variable “switch 2” is bound to the network variable “inverted”. With this configuration, a toy that moves forward when the switch 44 is turned on and moves backward when the switch 2 is turned on is completed.
[0032]
Further, FIG. 9B shows a toy configured such that the function of the remote controller shown in FIG. 9A is performed by the personal computer 57. In addition to the assembly block 36 shown in FIG. An assembly block 38 having eight optical sensors 37 and an assembly block 40 having proximity sensors 39 are provided. The network variable “light detection” of the assembly block 38 is bound to the network variable “sensor 1” of the personal computer 57, and the network variable “obstacle detection” of the assembly block 39 is bound to the network variable “sensor 2” of the personal computer 57. To be bound. Further, the network variables “command 1” and “command 2” of the personal computer 57 are respectively bound to the network variables “normal rotation” and “inversion” of the assembly block 36.
[0033]
In this way, the configuration using the personal computer 57 is configured to control the motor 35 of the assembly block 36 based on information from the optical sensor 37 of the assembly block 38 or information from the proximity sensor 39 of the assembly block 40. It is also possible to control the operation of the assembly block 36 at the discretion of the user of the toy, regardless of the information from the optical sensor 37 or the proximity sensor 39.
[0034]
The programming method using the network variables as described above is realized by a technique called LON (Local Operating Network), and LON is introduced in many documents (for example, All About Lon, Kenro Sakagami, COMPUTER DESGINE,
JUNE, 1991).
[0035]
In FIG. 9B, the personal computer 57 has been described as an alternative to the assembly block 43 that functions as a remote controller. However, the personal computer 57 can also be regarded as the external control means described above. That is, by binding network variables as shown in FIG. 9 (b), the operation is normally performed by a control program executed by the control means in the same manner as the toy shown in FIG. When the user inputs control information from the keyboard of the personal computer 57, the control of the motor 35, which is a function manifesting means of the assembly block 36, can be changed. Furthermore, the personal computer 57 can also be used as a program transfer means for defining and binding network variables.
[0036]
【Example】
Next, an embodiment of an assembled toy system that actually uses the assembly block according to the present invention will be described. In the present embodiment, a toy of the bulltoza 100 shown in FIG. 11 will be described as an example. FIG. 10 shows parts necessary for assembling the bulltozer 100 of this embodiment. FIG. 10 (a) shows the drive block 46a. As will be described later, the drive block 46a has a DC motor (not shown) therein, and a shaft 56 is attached to the motor. In this embodiment, three drive blocks 46a to 46c are used. As will be described later, the drive blocks 46a and 46b perform exactly the same function, and the drive block 46c functions differently from the drive blocks 46a and 46b. FIG. 10B shows a power supply block 47 for supplying power to other assembly blocks, and FIG. 10C shows an infrared communication block 48 having an infrared transmission / reception unit 48a for communication. FIG. 4D shows a base block 49a for attaching and fixing other blocks. In this embodiment, two identical base blocks 49a and 49b are used. FIG. 5E shows an infrared remote controller 50 having volumes 50a, 50b and 50c. The blocks shown in FIGS. 10 (a), (c) to (e) are the assembly blocks referred to in the present invention.
[0037]
10 (f) to 10 (j) are parts necessary for assembling the bulltozer 100, and are a sprocket 51, a wheel 52, a caterpillar 53, a blade 54, and a flat cable 55, respectively.
[0038]
FIG. 11 shows the appearance of the bulltozer 100 assembled using the components of FIG. 10, wherein FIG. 11 (a) is a side view, FIG. 11 (b) is a rear view, and FIG. 11 (c) is a bottom view. In the bull tozer 100 according to the present embodiment, as shown in FIGS. 11A to 11C, three drive blocks 46a to 46c, a power supply block 47, and infrared communication are provided between two base blocks 49a and 49b. A block 48 is attached. These assembly blocks 46a-c, 47, 48 and the base blocks 49a, 49b are coupled in any manner shown in FIGS. 4 (b)-(d), and the power lines of the respective blocks 46a-c, 47, 48 are combined. The network line is connected to the power supply line and the network line in the base blocks 49a and 49b.
[0039]
The two drive blocks 46a and 46b are attached to the rear portions of the base blocks 49a and 49b, and the sprockets 51 are attached to the shafts 56 thereof. The power supply block 47 is attached to one base block 49b, and the infrared communication block 48 and the drive block 46c are attached to the other base block 49a. The two drive blocks 46a and 46b and the power supply block 47 and the infrared communication block 48 are coupled in the manner shown in FIG. 4 (a).
[0040]
Wheels 52, 52... Are attached to the outside of the two base blocks 49a, 49b, and a blade 54 is attached to the shaft 56 of the drive block 46c. Finally, the flat cable 55 is connected between the two base blocks 49a and 49b, and the power supply line and the network line in the respective base blocks 49a and 49b are respectively connected. Thereby, the wiring of the power supply line and the network line in this embodiment is completed. In this embodiment, the flat cable 55 also functions to fix the two base blocks 49a and 49b.
[0041]
12 (a) and 12 (b) are a plan view and a side view, respectively, showing a schematic configuration inside the drive blocks 46a to 46c. As shown in FIGS. 4A and 4B, the drive blocks 46a to 46c have a circuit board 67 and a DC-motor 62 to which a worm 61 is attached. The worm 61 has a wheel 68 attached to a wheel shaft 68a. Are screwed together. A slit disk 63 is attached to the wheel shaft 68a, and two photo interrupters 64a and 64b are attached to the peripheral edge of the slit disk 63. The photo interrupters 64a and 64b are provided for detecting the rotation angle of the shaft 56.
[0042]
FIG. 13 schematically shows circuits of the drive blocks 46a to 46c. As shown in the figure, the drive blocks 46a to 46c are provided with a CPU 70 constituting control means and communication means, and the CPU 70 is connected to the above-described photo interrupters 64a and 64b. Further, a MOS-FET bridge 71 is connected to the CPU 70, and the aforementioned DC-motor 62 is driven by the bridge 71. Further, an RS-485 interface 72 constituting communication means is connected to the CPU 70. In this embodiment, a stabilization circuit 73 that functions as a power supply unit is provided. The stabilization circuit 73 converts the voltage supplied from the power supply block 47 through the power supply line into a necessary voltage to convert the CPU 70 and the DC-motor. It is supplied to 62 mag.
[0043]
FIG. 14 schematically shows a configuration when a block having the circuit of FIG. 13 is used in the rotational speed control mode. The rotational speed control mode is a mode as the drive blocks 46a and 46b in this embodiment, and the drive blocks 46a and 46b function as a drive source for performing forward movement, backward movement, turning, and the like of the bulltozer 100 of this embodiment. This is the mode to be used. In the rotational speed control mode, “positive correction”, “negative correction”, “positive speed”, and “negative speed” are used as network variables.
[0044]
15A to 15D show the input waveforms to the four FETs of the MOS-FET bridge 71 (FIG. 13) in the rotational speed control mode. When rotating the motor 62 in the clockwise direction, as shown in FIG. _A And V _D When a rectangular wave is input to and rotated in the counterclockwise direction, as shown in FIG. _B And V _C A rectangular wave is input to. Further, as shown in FIGS. 15B and 15D, when the motor 62 is rotated at the maximum speed, direct current is used.
[0045]
On the other hand, FIG. 16 schematically shows a configuration when the block having the circuit of FIG. 13 is used in the angle control mode. The angle control mode is a mode as the drive block 46c in the present embodiment, and is a mode when the drive block 46c functions as a drive source for moving the blade 54 of the bulltozer 100 of the present embodiment up and down. In the angle control mode, “positive correction”, “negative correction”, “positive position”, and “negative position” are used as network variables.
[0046]
17 (a) and 17 (b) show input waveforms from the photo interrupters 64a and 64b (FIG. 13) when detecting the rotation angle of the motor 62 in the angle control mode, respectively. It is expressed as As shown in the figure, the rotation angle of the motor 62 is detected by the phase difference between the A phase and the B phase. The CPU 70 obtains the rotation angle of the motor 62 from the A-phase and B-phase input waveforms, and determines the input waveform to the MOS-FET bridge 71 based on the result.
[0047]
FIG. 18 schematically shows a circuit of the infrared communication block 48. The infrared transmitter / receiver 48a in the infrared communication block 48 includes an infrared diode 75a that receives an infrared signal and an infrared LED 75b that transmits an infrared signal. The infrared diode 75a and the infrared LED 75b are connected to the CPU 76, respectively. The CPU 76 is connected to an RS-485 interface 77 constituting communication means. Further, in the present embodiment, a stabilization circuit 78 that functions as a power supply unit is provided. The stabilization circuit 78 converts the voltage supplied from the power supply block 47 through the power supply line into a necessary voltage, and the CPU 76, infrared The power is supplied to the diode 75a, the infrared LED 75b, the RS-485 interface 77, and the like. In this embodiment, the infrared communication block 48 is used to exchange control information with the infrared remote controller 50.
[0048]
FIG. 19 schematically shows a circuit of the power supply block 47. As shown in the figure, in this embodiment, the power supply block 47 is composed of a rechargeable battery 81 and a charging circuit 82, and the rechargeable battery 81 is charged from the charging circuit 82 when the bulltozer 100 is not used. In use, power is supplied from the rechargeable battery 81.
[0049]
FIG. 20 schematically shows a circuit of the infrared remote controller 50 (FIG. 13). In this embodiment, as shown in FIG. 20, the volumes 50a, 50b and 50c are connected to the CPU 86 via the A / D converter 85, and the CPU 86 is connected to the infrared diode 87a and the red diode 87a of the infrared transceiver 87. The outside LED 87b is connected. The A / D converter 85 inputs the position information of the volumes 50a, 50b and 50c as digital values to the CPU 86, and the CPU 86 sends control information of the motor 62 to be transmitted to the drive blocks 46a, 46b and 46c based on the position information. It is generated and transmitted from the infrared LED 87b to the infrared diode 75a of the infrared communication block 48. This control information is transmitted to the drive blocks 46a, 46b and 46c via a network constituted by the communication means of each block.
[0050]
FIG. 21 shows how the network variables of the drive blocks 46a, 46b and 46c are bound to the network variables of the infrared remote controller 50. The volume 50c of the remote controller 50 defines the position of the blade 54 of the bulltozer 100, and the position information is output as a network variable “volume 1”. This variable “Volume 1” is bound to the input network variable “Normal position” of the drive block 46c.
[0051]
The volume 50a of the remote controller 50 defines the forward and backward movements and the speed of the bulltozer 100, and its position information is output as a network variable “Volume 2”. This variable “Volume 2” is bound to the input network variable “positive speed” of the drive block 46a and the input network variable “negative speed” of the drive block 46b. Here, the variable “Volume 2” is bound to the “negative speed” instead of the variable “positive speed” of the drive block 46b because the drive block 46a and the drive block 46b are opposite to each other as shown in FIG. Because they are connected.
[0052]
Further, the volume 50b of the remote controller 50 defines the traveling direction of the bulltozer 100, and its position information is output as a network variable “volume 3”. This variable “Volume 3” is bound to the input network variable “correction correction” of the drive block 46a and the input network variable “correction correction” of the drive block 46b.
[0053]
In this embodiment, such network variable definition and binding are performed by a personal computer (not shown) having a wireless or wired communication means for connecting to a network.
[0054]
By such network variable binding, the bulltozer 100 capable of moving forward, backward, turning right, turning left and up and down the blade 54 is completed. As described above, in the bulltozer 100 according to the present embodiment, a complicated operation can be performed by simple wiring using the power supply line and the network line. Further, by using an assembly block having the same function and adding other simple parts, it can be rearranged into, for example, an automobile, a truck, an excavator, a locomotive or the like.
[0055]
【The invention's effect】
The assembly block of the present invention performs communication between a function expression means for expressing various functions of the assembled toy, a control means for controlling the function expression means, and other assembly blocks via a network. Therefore, it is possible to assemble a toy having a high degree of freedom in operation, control, etc. with simple wiring. Since each assembly block has a common function among various toys, various different assembly-type toys can be obtained by appropriately combining relatively few kinds of assembly blocks according to the purpose.
[0056]
In addition, the assembled toy system according to the present invention can perform complicated operations, control, and the like with very simple programming, so that it can be easily accepted by users of relatively low ages. Further, by improving the programming, it is possible to perform complicated operations and controls according to the age group. Therefore, the assembly block and assembly type toy system of the present invention are educational toys suitable for users of a wide range of ages.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an assembly block according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a connection mode of assembly blocks.
FIG. 3 is a schematic view of an assembly type toy configured by combining assembly blocks using a network.
FIGS. 4A to 4D are diagrams showing a mode of physical coupling between assembly blocks. FIG.
FIG. 5 is a perspective view showing an aspect when a plurality of assembly blocks are coupled to a base block.
FIG. 6 is a perspective view showing an aspect in which assembly blocks are connected by a flat cable.
FIG. 7 is an explanatory diagram of binding between network variables.
FIG. 8 is a diagram illustrating a specific example of binding between network variables.
FIG. 9A is a diagram illustrating a specific example of binding between a network variable of a remote controller and a network variable of an assembly block, and FIG. 9B is a specific example of binding a network variable between a personal computer and an assembly block. It is a figure which shows an example.
FIG. 10 is a diagram showing parts necessary for assembling the bulltozer according to one embodiment of the present invention.
FIGS. 11A to 11C are a side view, a rear view, and a bottom view, respectively, showing an appearance of a bulltozer according to one embodiment of the present invention.
FIGS. 12A and 12B are a side view and a plan view showing a schematic configuration inside the drive blocks 46a to 46c, respectively.
FIG. 13 is a schematic diagram showing a circuit of a drive block.
14 is a diagram schematically showing a configuration when a block having the circuit of FIG. 13 is used in a rotational speed control mode.
FIG. 15 is a diagram illustrating input waveforms to four FETs of a MOS-FET bridge when the drive block is used in a rotation speed control mode.
16 is a diagram schematically showing a configuration when a block having the circuit of FIG. 13 is used in an angle control mode.
FIGS. 17A and 17B are diagrams showing input waveforms from a photo interrupter when detecting a rotation angle of a motor in an angle control mode. FIGS.
FIG. 18 is a schematic diagram of a circuit of an infrared communication block.
FIG. 19 is a schematic diagram of a circuit of a power supply block.
FIG. 20 is a schematic diagram of a circuit of an infrared remote controller.
FIG. 21 is a diagram showing a state of binding between a network variable of a driving block and a network variable of an infrared remote controller.
[Explanation of symbols]
1 ... Microcomputer
2 ... Memory
3. Network line
4 ... Power supply
6 ... Interface section
7 ... Driving means
8 ... Sensor means
46a, 46b, 46c ... Drive block
47… Power supply block
48… Infrared communication block
48a: Infrared transceiver
49a, 49b… Base block
50 ... Remote controller
75a ... Infrared diode
75b ... Infrared LED
77 ... RS-485 interface
100 ... Burtosa

Claims

An assembly block that performs at least one of a plurality of functions required for configuring an assembly-type toy, including a drive that exerts an action on the outside and detection that takes in information from the outside , A function expression unit for expressing the function of the assembly block, a control unit for controlling the function expression unit, and a network for communicating information regarding the function with other assembly blocks in the outside world An assembly block comprising communication means.

2. The assembly block according to claim 1, further comprising coupling means for physically coupling to another assembly block.

The assembly block according to claim 1, further comprising a power supply unit that supplies a voltage to at least one of the function expression unit, the control unit, and the communication unit.

4. The assembly block according to claim 1, further comprising storage means for storing a control program in the control means.

The assembly block according to any one of claims 1 to 4, wherein the driving means is selected from a motor, a buzzer, a solenoid, and a lighting device.

5. The assembly block according to any one of claims 1 to 4, wherein the sensor means is selected from a proximity sensor, a direction sensor, a volume, a switch, and an optical sensor.

7. An assembling toy system comprising a plurality of the same or different assembling blocks according to any one of claims 1 to 6 , wherein the communication means constitutes a network.

The control means for each assembly block establishes transmission of the information by combining the network variables with a plurality of network variables defined to indicate the content and transmission direction of the information regarding the function of each assembly block. 8. The assembly type toy system according to claim 7 , wherein the function of each assembly block is realized by binding .

Claim 8, characterized in that said transfers the in the control program to the control means of each assembly block, further comprising the connected program transfer means to said network for performing definition and binding of the network variable The assembling toy system as described.

10. The system according to claim 7 , further comprising an external control unit connected to the network, which is capable of controlling the function expression unit of each assembly block even during execution of the control program . prefabricated toy system according to.