專利名稱：智能插接拼裝玩具構件的制作方法
技術領域：
本發明屬于玩具領域，涉及一種帶有智能芯片的插接拼裝型的智力玩具。
背景技術：
拼裝型玩具大多是插接型玩具，尤其指用通用型插接構件來拼裝作品。插接型玩具大多數用榫卯結構，在同一個插接構件上有統一的榫頭和卯眼，這樣本構件可以插在別的構件上，別的構件也可以插在本構件上，如樂高的插接玩具等。拼裝型玩具可以培養創造性，能夠開發智力，可以模擬各種物體的形狀，所以受到人們的普遍喜愛。通過拼接各種構件，可以制作出各種作品，當拼接出理想作品時，可以給人以極大的成就感。但是，拼裝型玩具的各個構件是反復用的，所以一般的作品不會保存下來，制作成的作品會馬上毀掉，用于拼裝新的作品。這樣，往往會留下一些遺憾，對于得意的作品可能只有通過一張照片留念，過后可能不會再次重復實現這個作品。

發明內容
本發明的目的是提供一種含有智能芯片的插接型拼裝構件，并配備查詢裝置，可以將插接成的作品數字化，并記錄下來。為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案—種智能插接拼裝玩具構件，包括各種規則形狀的插接構件，各插接構件通過榫頭和卯眼插接在一起構成任意形狀，榫頭和卯眼設置在插接構件上，每個插接構件上含有至少一個榫頭或一個卯眼，其中，所述榫頭為含有三個電極的同軸插頭，所述卯眼為含有三個電極的同軸插座，所述三個電極分別為電源正極、串口通信端、公共地，同軸插頭的三個電極與同軸插座的三個電極相互對應；同時，在每個插接構件內含有智能芯片，插接構件上的各同軸插頭和同軸插座的電源正極與智能芯片的電源正極連接，插接構件上的各同軸插頭和同軸插座的串口通信端分別與智能芯片的各I/O 口連接，插接構件上的各同軸插頭和同軸插座的公共地與智能芯片的地連接，并且該智能芯片中含有每個插接構件的唯一識別碼和含有本構件形狀及榫卯數目特征的標識碼；還含有一個查詢裝置，該查詢裝置為含有與所述同軸插座配合的同軸插頭的查詢模塊，通過該同軸插頭查詢模塊可以為各插接構件提供電源并采集各插接構件的信息，同時該查詢模塊可將插接在一起的各插接構件的形狀和位置關系識別出來，并且該查詢模塊可將識別出來的各插接構件的形狀和位置關系通過存儲裝置保存下來，通過顯示裝置顯示出來，通過打印機打印出來，通過文字及字符表示出來。所述智能芯片采用單片機。所述查詢模塊為含有識別各插接構件的形狀和位置關系，以及將各插接構件的形
3狀和位置關系圖形化的軟件的PC機。本發明的有益效果在于每個插接構件中含有智能芯片，每個插接構件的榫卯中含有電源端子和通信端子，并且每個通信端子作為一個智能芯片的I/O 口，而且每個智能芯片含有本構件的識別碼和特征標識碼。這樣當各插接構件插接在一起構成作品時，就可以用查詢裝置將各插接構件的形狀和位置采集下來，實現作品的數字化，并可以存儲、顯示、打印。為以后重現作品以及追思記憶提供條件。


圖1是本發明中智能插接拼裝玩具的矩形的插接構件之一結構示意圖；圖2是本發明中智能插接拼裝玩具的帶有側面卯眼的矩形插接構件之一結構示意圖；圖3是本發明中智能插接拼裝玩具的圓形的插接構件結構示意圖；圖4是本發明中智能插接拼裝玩具的梯臺形的插接構件之一結構示意圖；圖5是本發明中智能插接拼裝玩具的軸形的插接構件結構示意圖；圖6是本發明中智能插接拼裝玩具的軟鏈形的插接構件結構示意圖；圖7是本發明中智能插接拼裝玩具的球形的插接構件結構示意圖；圖8是本發明中三個插接構件U1、U2、U3插接在一起時的結構示意圖。圖中1、榫頭，2、卯眼，3、U1，4、U2，5、U3。
具體實施例方式下面結合附圖介紹本發明的實施例。本實施例中的插接構件主要有兩類一類是平面形的矩形，另一類是輪子形的圓形。矩形插接構件中的榫卯結構如圖1所述，榫頭1在上，卯眼2在下；每個插接構件有至少一對榫卯，可以有多對榫卯構成一排，且間隔均勻；可以有單排榫卯，也可以有多排榫卯， 且間隔均勻；對于具有多排榫卯的插接構件，每排的榫卯數量是一樣的。在矩形的插接構件中，還包括在側面設置卯眼的情況，根據矩形插接構件的大小，在左右兩側或四面各設置一個或一排的卯眼(如圖2)。圓形插接構件中的榫卯結構如圖3所示，榫頭1在左，卯眼2在右；每個插接構件只有一對榫卯。還可以有別類的插接構件，如梯臺形的插接構件，軸形的插接構件，軟鏈形的插接構件，球形的插接構件。對于梯臺形的插接構件，榫頭1在上，卯眼2在下，上、下的榫頭和卯眼可以不對等，但都至少包含一個榫頭和卯眼(如圖4)；對于軸形的插接構件包括兩頭各含有一個榫頭和卯眼的情況(如圖5)，也包括只在一頭含有榫頭或卯眼的情況，還包括兩頭都是榫頭或卯眼的情況；對于軟鏈形的插接構件包括兩頭各含有一個榫頭和卯眼的情況(如圖6)，也包括兩頭都是榫頭或卯眼的情況；對于球形的插接構件，只在下面設置一個卯眼(如圖7)。上述榫卯都帶有電極，每個榫卯各帶三個電極，上端是電源正極，中間是通信電極，下端是公共地。這樣，榫頭可作為插頭，卯眼可作為插座。在每個插接構件中設置一個單片機，單片機的電源正極與各榫卯中的電源正極連接，單片機的各I/O 口分別與各榫卯中的通信電極連接，單片機的地與各榫卯中的公共地連接。單片機的存儲器中存有本插接構件的唯一識別碼和表示本構件物理形狀特征的標識碼，本構件物理形狀特征包括插接構件的形狀以及插接構件含有的榫卯數。本實施例中的查詢裝置采用PC機，PC機帶有一個串口插頭，該插頭與插接構件中的卯眼插座配合，可采集插接在一起的各插接構件的信息，送到PC機。該信息的采集通過如下過程對于一組已經插接好的作品，1. PC機的串口插頭隨機與某個插接構件的空閑的卯眼插座連接；2. PC機通過串口插頭發送廣播信息，要求返回識別碼；3.所有插接構件應答查詢請求，包括本插接構件的識別碼和標識碼；4. PC機記錄第一個返回的插接構件的識別碼和標識碼，如果沒有構件應答，表示每個插接構件的每個連接點都被查詢過，轉到第7步；5. PC機向已知的構件發送信息，并要求獲得其每個連接點的連接情況，插接構件查詢后應答回復；6. PC機保存返回的信息，并檢查是否有新的插接構件，如果有，重復執行第5步， 如果沒有，執行第2步；7. PC機裝置根據保存的信息，對插接構件的物理形狀和連接特性進行分析，去除可以忽略的連接信息。例下面以圖例說明自動發現的過程，如圖8插接構件Ul的標識碼為al，識別碼為bl，共有18個連接點(Pl P18)；插接構件U2的標識碼為a2，識別碼為b2，共有6個連接點(Pl P6)；插接構件U3的標識碼為a2，識別碼為b2，共有2個連接點(Pl P2)。Ul與U2以3個連接點連接，Ul與U3以1個連接點連接。首先，PC機與某個插接構件連接，通過廣播，發現有Ul構件；然后，向插接構件Ul發送信息，Ul向查詢裝置返回形狀代碼“al”和唯一碼“bl”;PC機記錄后，根據形狀代碼“al”得知Ul的物理形狀，共有18個連接點，然后要求 Ui返回其各連接點的連接情況；Ul返回自己的Pl P3連接在U2上，P18連接在U3上，P4 P17閑置；這樣PC機知道還有U2、U3存在，于是分別向插接構件U2、U3發送信息；PC機獲得U2、U3的信息后得知U2有3個閑置連接點但沒有連接位置構件，U3有 1個閑置連接點但也沒有連接位置構件；PC機再次發出廣播，因為所有的構件都已經被查詢過，因此如果沒有插接構件應答，所以采集過程結束；PC機根據已知的U1、U2、U3的信息分析出Ul和U2的連接只要記錄P1、P3點就可以沒有歧義的表示，因此舍棄Ul的P2的連接信息，自動發現過程結束。對于采集過程也可以采用如下方式1.PC機的串口插頭隨機與某個插接構件(如插接構件Ul)的空閑的卯眼插座連接，此時所有的插接構件上電，上電后各插接構件中的單片機初始化，全部處于接收信息狀態。2. PC機通過串口插頭發出通用探測信息T，與串口插頭連接的插接構件Ul接收該信息，并返回自己的識別碼和特征碼；PC機接收該識別碼和特征碼。
3. PC機發出指定插接構件Ul進行探測的指定探測信息Z，插接構件Ul接收該信息后，然后通過插接構件Ul的所有榫頭插頭和卯眼插座在一定間隔時間內依次發出通用探測信息T，與插接構件Ul的榫頭插頭或卯眼插座連接的其它插接構件(如插接構件U2) 接收該信息后，通過該榫頭插頭或卯眼插座返回自己的識別碼和特征碼；如果還有其它插接構件(如插接構件U3)與插接構件Ul連接，也返回自己的識別碼和特征碼；插接構件Ul 記錄這些插接構件的識別碼和特征碼信息，及與各榫頭插頭、卯眼插座的連接信息，然后將這些信息傳輸給PC機。4. PC機發出指定插接構件U2進行探測的指定探測信息Z，通過插接構件U1，插接構件U2接收該信息，然后通過插接構件U2的所有榫頭插頭和卯眼插座在一定間隔時間內依次發出通用探測信息T，與插接構件U2榫頭插頭或卯眼插座連接的其它插接構件(如插接構件Ul)接收該信息后，通過該榫頭插頭或卯眼插座返回自己的識別碼和特征碼；如果還有其它插接構件(如插接構件U4)與插接構件U2連接，也返回自己的識別碼和特征碼； 插接構件U2記錄這些插接構件的識別碼和特征碼信息，及與各榫頭插頭、卯眼插座的連接信息，然后將這些信息通過插接構件Ul傳輸給PC機。當對插接構件U2的信息接收完畢后， 同樣地，PC機發出指定插接構件U3進行探測的指定探測信息Z，接收到與插接構件U3連接的各插接構件的信息。5.同樣地，按照步驟4的方式，PC機指定新的插接構件得到與該插接構件連接的其它插接構件的信息，直到沒有新的插接構件被發現。當得到所有的插接構件的識別碼和特征碼，以及各插接構件的連接關系后，PC機將這些數字信息存儲。利用這些信息，PC機通過專門的軟件可再現電子的插接作品，并通過顯示器顯示出來，以及通過打印機打印出來。
權利要求
1.智能插接拼裝玩具構件，包括各種規則形狀的插接構件，各插接構件通過榫頭和卯眼插接在一起構成任意形狀，榫頭和卯眼設置在插接構件上，每個插接構件上含有至少一個榫頭或一個卯眼，其特征在于所述榫頭為含有三個電極的同軸插頭，所述卯眼為含有三個電極的同軸插座，所述三個電極分別為電源正極、串口通信端、公共地，同軸插頭的三個電極與同軸插座的三個電極相互對應；同時，在每個插接構件內含有智能芯片，插接構件上的各同軸插頭和同軸插座的電源正極與智能芯片的電源正極連接，插接構件上的各同軸插頭和同軸插座的串口通信端分別與智能芯片的各I/O 口連接，插接構件上的各同軸插頭和同軸插座的公共地與智能芯片的地連接，并且該智能芯片中含有每個插接構件的唯一識別碼和含有本構件形狀及榫卯數目特征的標識碼；還含有一個查詢裝置，該查詢裝置為含有與所述同軸插座配合的同軸插頭的查詢模塊，通過該同軸插頭查詢模塊可以為各插接構件提供電源并采集各插接構件的信息，同時該查詢模塊可將插接在一起的各插接構件的形狀和位置關系識別出來，并且該查詢模塊可將識別出來的各插接構件的形狀和位置關系通過存儲裝置保存下來，通過顯示裝置顯示出來，通過打印機打印出來，通過文字及字符表示出來。
2.根據權利要求2所述的智能插接拼裝玩具構件，其特征在于，所述智能芯片采用單片機。
3.根據權利要求2所述的智能插接拼裝玩具構件，其特征在于，所述查詢模塊為含有識別各插接構件的形狀和位置關系，以及將各插接構件的形狀和位置關系圖形化的軟件的 PC機。
全文摘要
智能插接拼裝玩具構件，屬于玩具領域，涉及一種帶有智能芯片的插接拼裝玩具。本發明包括各種規則形狀的插接構件，每個插接構件含有至少有一個榫頭或一個卯眼，其特征在于所述榫頭和卯眼各含電源正極、串口通信端、公共地三個電極。每個插接構件內含有智能芯片，智能芯片與插接構件上的電極連接，并且該智能芯片中含有每個插接構件的唯一識別碼和含有本構件形狀及榫卯數目特征的標識碼。配合一個查詢裝置，該查詢裝置與插接在一起的各插接構件連接起來，并識別出各插接構件的形狀和位置關系。這樣當各插接構件插接在一起構成作品時就可以用查詢裝置將各插接構件的形狀和位置采集下來，實現作品的數字化，并可以存儲、顯示、打印。
文檔編號G06K7/00GK102179053SQ20111010296
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月24日 優先權日2011年4月24日
發明者呂樹尋, 李金穎, 楊旭東, 馬良 申請人:李金穎