积木组件及积木系统

摘要

一种积木组件及积木系统，积木组件包括均为正四面体的正积木和负积木；正积木设有第一组可视编码，其包括在每个侧面上设置的唯一的第一可视编码；负积木设有与第一组可视编码对应的第二组可视编码，其包括在每个侧面上设置的唯一的第二可视编码。第一可视编码和第二可视编码用于生成表示正积木和负积木堆积在一起后的堆积序列的遗传密码。正积木的每个侧面上设有与第一可视编码对应的凸出图案，负积木的每个侧面上设有与第二可视编码对应的凹入图案；使得正负积木之间通过凸出图案嵌入凹入图案而堆积在一起。通过可视编码生成的遗传密码可以将堆积中使用的正积木和负积木的总数目、堆积过程以及堆积的结构外形数字化。

权利要求

1.一种积木组件，其特征在于，包括均为正四面体的正积木和负积木；其中，所述正积木设有第一组可视编码；所述第一组可视编码包括在所述正积木的每个侧面上设置的第一可视编码；每一所述正积木的侧面的所述第一可视编码与其它侧面的所述第一可视编码相异；

所述负积木设有与所述第一组可视编码对应的第二组可视编码；所述第二组可视编码包括在所述负积木的每个侧面上设置的第二可视编码；每一所述负积木的侧面的所述第二可视编码与其它侧面的所述第二可视编码相异；

其中，所述第一可视编码和所述第二可视编码用于生成表示所述正积木和所述负积木堆积在一起后的堆积序列的遗传密码；

所述正积木的每个侧面上设有与该侧面的所述第一可视编码对应的凸出图案，所述负积木的每个侧面上设有与该侧面的所述第二可视编码对应的凹入图案；所述凸出图案与所述凹入图案对应，以使得所述正积木与所述负积木之间通过所述凸出图案嵌入所述凹入图案而堆积在一起。

2.根据权利要求1所述的积木组件，其特征在于，所述第一组可视编码与所述第二组可视编码相同。

3.根据权利要求1所述的积木组件，其特征在于，所述第一可视编码为可视数字或可视字母或可视二进制码；所述第二可视编码为与所述第一可视编码对应的可视数字或可视字母或可视二进制码。

4.根据权利要求1所述的积木组件，其特征在于，所述第一可视编码为颜色；所述第二可视编码为与所述第一可视编码对应的颜色。

5.根据权利要求1所述的积木组件，其特征在于，所述正积木和所述负积木中的一个内设有永磁体，另一个内设有导磁体。

6.一种积木系统，其特征在于，包括多个为正四面体的正积木、多个为正四面体的负积木、以及分别与所述多个正积木和所述多个负积木电连接的处理器；其中，所述正积木设有第一组可视编码；所述第一组可视编码包括在所述正积木的每个侧面上设置的第一可视编码；每一所述正积木的侧面的所述第一可视编码与其它侧面的所述第一可视编码相异；

所述负积木设有与所述第一组可视编码对应的第二组可视编码；所述第二组可视编码包括在所述负积木的每个侧面上设置的第二可视编码；每一所述负积木的侧面的所述第二可视编码与其它侧面的所述第二可视编码相异；

其中，所述第一可视编码和所述第二可视编码用于生成表示所述正积木和所述负积木堆积在一起后的堆积序列的遗传密码；

所述正积木的每个侧面上设有与该侧面的所述第一可视编码对应的凸出图案，所述负积木的每个侧面上设有与该侧面的所述第二可视编码对应的凹入图案；所述凸出图案与所述凹入图案对应，以使得所述正积木与所述负积木之间通过所述凸出图案嵌入所述凹入图案而堆积在一起；

无论所述正积木还是所述负积木，其上均设有至少两个电极，以在堆积过程中使得相邻的所述正积木和所述负积木之间电接触；

所述正积木和所述负积木中分别设有与各自的电极电连接的电子身份卡；

所述处理器与所述正积木的至少两个电极电连接以及与所述负积木的至少两个电极电连接，以通过探测所述正积木中的电子身份卡来获知所述正积木在所述堆积序列中的位置，以及通过探测所述负积木中的电子身份卡来获知所述负积木在所述堆积序列中的位置。

7.根据权利要求6所述的积木系统，其特征在于，所述第一组可视编码与所述第二组可视编码相同。

8.根据权利要求6所述的积木系统，其特征在于，所述第一可视编码为可视数字或可视字母或可视二进制码；所述第二可视编码为与所述第一可视编码对应的可视数字或可视字母或可视二进制码。

9.根据权利要求6所述的积木系统，其特征在于，所述第一可视编码为颜色；所述第二可视编码为与所述第一可视编码对应的颜色。

10.根据权利要求6所述的积木系统，其特征在于，所述正积木和所述负积木中的一个内设有永磁体，另一个内设有导磁体。

说明书

积木组件及积木系统

技术领域

[0001] 本发明涉及玩具，尤其涉及一种积木组件及积木系统。

背景技术

[0002] 目前，传统的积木通过堆积可拼接成不同的形状或物体。但是，对于这种积木而言，只能从图示上获知积木的堆积方式，无法用字符精准地表示积木的堆积序列，例如，无法用数字和/或字母构成的字符串来表示堆积序列。因此，这些积木的功能单一，不具备重构仿真能力，因此无法用于工业、建筑、军事中的半实物仿真。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中积木不具备重构仿真能力的缺陷，提供一种积木及积木系统。

[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：依据本发明的一方面，提供了一种积木组件，包括均为正四面体的正积木和负积木；其中，

[0005] 所述正积木设有第一组可视编码；所述第一组可视编码包括在所述正积木的每个侧面上设置的第一可视编码；每一所述正积木的侧面的所述第一可视编码与其它侧面的所述第一可视编码相异；

[0006] 所述负积木设有与所述第一组可视编码对应的第二组可视编码；所述第二组可视编码包括在所述负积木的每个侧面上设置的第二可视编码；每一所述负积木的侧面的所述第二可视编码与其它侧面的所述第二可视编码相异；

[0007] 其中，所述第一可视编码和所述第二可视编码用于生成表示所述正积木和所述负积木堆积在一起后的堆积序列的遗传密码；

[0008] 所述正积木的每个侧面上设有与该侧面的所述第一可视编码对应的凸出图案，所述负积木的每个侧面上设有与该侧面的所述第二可视编码对应的凹入图案；所述凸出图案与所述凹入图案对应，以使得所述正积木与所述负积木之间通过所述凸出图案嵌入所述凹入图案而堆积在一起。

[0009] 在依据本发明实施例的积木组件中，所述第一组可视编码与所述第二组可视编码相同。

[0010] 在依据本发明实施例的积木组件中，所述第一可视编码为可视数字或可视字母或可视二进制码；所述第二可视编码为与所述第一可视编码对应的可视数字或可视字母或可视二进制码。

[0011] 在依据本发明实施例的积木组件中，所述第一可视编码为颜色；所述第二可视编码为与所述第一可视编码对应的颜色。

[0012] 在依据本发明实施例的积木组件中，所述正积木和所述负积木中的一个内设有永磁体，另一个内设有导磁体。

[0013] 依据本发明的另一方面，还提供了一种积木系统，包括多个为正四面体的正积木、多个为正四面体的负积木、以及分别与所述多个正积木和所述多个负积木电连接的处理器；其中，

[0014] 所述正积木设有第一组可视编码；所述第一组可视编码包括在所述正积木的每个侧面上设置的第一可视编码；每一所述正积木的侧面的所述第一可视编码与其它侧面的所述第一可视编码相异；

[0015] 所述负积木设有与所述第一组可视编码对应的第二组可视编码；所述第二组可视编码包括在所述负积木的每个侧面上设置的第二可视编码；每一所述负积木的侧面的所述第二可视编码与其它侧面的所述第二可视编码相异；

[0016] 其中，所述第一可视编码和所述第二可视编码用于生成表示所述正积木和所述负积木堆积在一起后的堆积序列的遗传密码；

[0017] 所述正积木的每个侧面上设有与该侧面的所述第一可视编码对应的凸出图案，所述负积木的每个侧面上设有与该侧面的所述第二可视编码对应的凹入图案；所述凸出图案与所述凹入图案对应，以使得所述正积木与所述负积木之间通过所述凸出图案嵌入所述凹入图案而堆积在一起；

[0018] 无论所述正积木还是所述负积木，其上均设有至少两个电极，以在堆积过程中使得相邻的所述正积木和所述负积木之间电接触；

[0019] 所述正积木和所述负积木中分别设有与各自的电极电连接的电子身份卡；

[0020] 所述处理器与所述正积木的至少两个电极电连接以及与所述负积木的至少两个电极电连接，以通过探测所述正积木中的电子身份卡来获知所述正积木在所述堆积序列中的位置，以及通过探测所述负积木中的电子身份卡来获知所述负积木在所述堆积序列中的位置。

[0021] 在依据本发明实施例的积木系统中，所述第一组可视编码与所述第二组可视编码相同。

[0022] 在依据本发明实施例的积木系统中，所述第一可视编码为可视数字或可视字母或可视二进制码；所述第二可视编码为与所述第一可视编码对应的可视数字或可视字母或可视二进制码。

[0023] 在依据本发明实施例的积木系统中，所述第一可视编码为颜色；所述第二可视编码为与所述第一可视编码对应的颜色。

[0024] 在依据本发明实施例的积木系统中，所述正积木和所述负积木中的一个内设有永磁体，另一个内设有导磁体。

[0025] 本发明产生的有益效果是：通过在积木的各个侧面上设置表征该侧面的可视编码，可以采用该可视编码生成表示积木堆积序列的遗传密码，通过遗传密码可以将积木堆积中使用的积木的总数目、总表面积、总重量、堆积过程以及堆积的结构外形数字化。这样，只要知晓遗传密码，即可用同样的顺序复现和重构积木物体的堆积过程和积木物体，具有实物仿真能力，具有永久保存和复制的能力。进一步地，还可以将该遗传密码作为文件送计算机进行计算机模拟仿真和加工，产生大量新的应用。

附图说明

[0026] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

[0027] 图1示出了可视编码为顺序数字时的正积木或负积木的立体图；

[0028] 图2示出了图1中的正积木或负积木的平面展开示意图；

[0029] 图3示出了一个正积木和四个负积木的堆积过程示意图；

[0030] 图4是图3中的正积木和负积木堆积在一起后形成的十二面体的结构示意图；

[0031] 图5示出了依据本发明实施例的积木系统中多个积木与处理器电连接的等效电路图。

具体实施方式

[0032] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0033] 依据本发明实施例的积木组件包括均为正四面体的正积木和负积木。其中，正积木设有第一组可视编码；第一组可视编码包括在正积木的每个侧面上设置的第一可视编码；每一正积木的侧面的第一可视编码与其它侧面的第一可视编码相异。负积木设有与第一组可视编码对应的第二组可视编码；第二组可视编码包括在负积木的每个侧面上设置的第二可视编码；每一负积木的侧面的第二可视编码与其它侧面的第二可视编码相异。其中，第一可视编码和第二可视编码用于生成表示正积木和负积木堆积在一起后的堆积序列的遗传密码。正积木的每个侧面上设有与该侧面的第一可视编码对应的凸出图案，负积木的每个侧面上设有与该侧面的第二可视编码对应的凹入图案；凸出图案与凹入图案对应，以使得正积木与负积木之间通过凸出图案嵌入凹入图案而堆积在一起。

[0034] 优选地，正积木和负积木可采用刚性材料制成，包括但不限于金属、木材和塑料。当然，还可以选用硬塑料来制备正积木和负积木，或者选用软塑料来制备正积木和负积木。
但是相比而言，软塑料的制备的正积木和负积木的手感更佳。为了使得正积木和负积木的拼接或手感最佳，通常选用硬塑料制备正积木，软塑料制备负积木。

[0035] 优选地，正积木和负积木中的一个内设有永磁体，另一个内设有导磁体，当正积木与负积木接触到一起后，可通过磁力紧密嵌合在一起，使得堆积形成的物体牢固。可采用现有的任何适合的永磁材料制成永磁体，以及可采用现有的任何适合的导磁材料制成上述导磁体。

[0036] 正积木的侧面上设置的第一可视编码用于区分或标识正积木的各个侧面，使得正积木的每个侧面具有独立的编码来表征该侧面；相应地，负积木的侧面上设置的第二可视编码用于区分或标识负积木的各个侧面，使得负积木的每个侧面具有独立的编码来表征该侧面。此处所说的可视，指的是使用者可以从正积木的侧面上观测到该编码。该可视编码可以为可视数字、可视字母、可视二进制码、或者颜色等等。本领域的技术人员应当知晓，任何可以标识正积木的侧面的字符、图案、颜色或者其组合均可以用作可视编码。

[0037] 另外，第一组可视编码与第二组可视编码对应，指的是第一组编码中的六个第一可视编码与第二组编码中的六个第二可视编码一一对应。例如，第一组可视编码包括可视阿拉伯数字1、2、3、4、5和6，第二组可视编码对应地包括可视大写数字一、二、三、四、五和六；或者，第一组可视编码包括大写字母A、B、C、D、E和F，则第二组可视编码对应地包括小写字母a、b、c、d、e和f。当然，第一组可视编码与第二组可视编码之间的对应关系可根据需要任意设置。优选的，第一组可视编码与第二组可视编码相同，即正积木和负积木可采用相同的可视编码来标识各个侧面。为了简化描述，下文中第一组可视编码与第二组可视编码相同，因此可将第一可视编码和第二可视编码简称为可视编码。但是本领域的技术人员应当知晓，采用该优选方式仅用作举例，并不是对本发明的限制。

[0038] 例如，图1示出了可视编码为顺序数字时的正积木或负积木的立体图，图2示出了图1中的正积木或负积木的平面展开示意图。其中，当图1和2中为正积木时，积木上的图案为凸出图案；反之，当为负积木时，积木上的图案为凹入图案。从图1和图2可以看出，此时，分别用数字1、2、3、4来表征积木的各个侧面。当然，可视编码也可以是二进制码，例如，可分别用二进制码000、001、010、011来表征正积木的各个侧面；或者，也可以用棕色、红色、橙色、黄色四种颜色来表征正积木的各个侧面，此处不再一一列举。如以上所提及的，负积木的可视编码设置方式与正积木的相同，此处不再赘述。

[0039] 对于正四面体的正积木而言，共有两对侧面，每对侧面中包括两个相对的侧面。在本发明的实施例中，正积木的至少两个相对的侧面上设有凸出图案，即一对侧面上分别设有凸出图案，或者积木的两对侧面上均设有凸出图案。该凸出图案可以是凸出的正方形、十字形、圆形以及各种形状的组合。与此同时，每个侧面上设置不同的凸出图案，即一种凸出图案对应一个可视编码。

[0040] 仍如图1和2所示，该正积木采用连续的数字作为可视编码。另外，在该正积木的侧面上设有凸出图案，且一种凸出图案对应一个可视编码。例如，正三角形的凸出图案对应的可视编码为1，倒三角形的凸出图案对应的可视编码为2，Y字形的凸出图案对应的可视编码为3，圆形的凸出图案对应的可视编码为4。优选地，凸出图案还可具有不同的灰度或颜色，以供辨认和区分。

[0041] 相应地，负积木的侧面上设有与正积木的凸出图案一一对应的凹入图案。此处所述的“一一对应”表示以下几个方面：一是图案形状一一对应，例如，如果凸出图案为Y字形，则凹入图案也为Y字形，而且该凸出图案可以恰好嵌入对应的凹入图案；二是设置的位置一一对应，即凹入图案对应的可视编码与凸出图案对应的可视编码相同，例如，正三角形的凸出图案对应的可视编码为1，则对应的正三角形的凹入图案对应的可视编码也为1。

[0042] 在依据本发明实施例的正积木和负积木堆积在一起的堆积过程中，不再是单一地从图形上反映正积木和负积木的堆积方式，还可采用包括数字、字母和/或颜色在内的字符串来表示正积木和负积木的堆积序列。因为正积木和负积木的每个侧面上均设有可视编码，此时，无论是正积木还是负积木，其各个侧面不再是等同的，当多个正积木和多个负积木通过侧面嵌合接触而堆积在一起后，侧面上设置的可视编码的排布序列可反映该多个正积木和多个负积木的堆积序列，因为堆积中的可视编码的排布序列是唯一确定的，因此定义该可视编码的排布序列为表示多个正积木和负积木堆积在一起后的堆积序列的遗传密码。在本发明中，相邻的正积木和负积木通过凸出图案嵌入凹入图案而堆积在一起，而对应的凸出图案和凹入图案具有相同的可视编码，因此堆积中是具有相同可视编码的侧面嵌合拼装在一起。

[0043] 图3示出了一个正积木和四个负积木的堆积过程示意图，其中箭头表示堆积方向。如图3所示，正积木311的1号面(可视编码为1的侧面)与负积木321的1号面(可视编码为1的侧面)拼装；然后正积木311的2号面(可视编码为2的侧面)再与负积木322的2号面(可视编码为2的侧面)拼装。以此类推，逐步将正积木311的3号和4号面分别与负积木323的3号面以及负积木324的4号拼接，从而将上述一个正积木和四个负积木拼接成一个十二面体。图4是图3中的正积木和负积木堆积在一起后形成的十二面体的结构示意图，通过图3中的拼接方式，该堆积后的十二面体的遗传密码是1234。

[0044] 表示堆积序列的遗传密码是唯一确定的，一方面，当采用图3中的方式堆积一个正积木和四个负积木时，或者堆积一个负积木和四个正积木，通过可视编码生成的遗传密码只能是1234。另一方面，当按照遗传密码为1234的方式堆积积木时，只能是图3中示出的堆积方式，而堆积在一起的正积木和负积木也只能是图4中的十二面体。从以上可以看出，不论是一个正积木和四个负积，还是一个负积木和四个正积木，按照遗传密码1234的堆积方式，均得到十二面体，为了以示区别，将一个正积木和四个负积堆积形成的十二面体称为负十二面体，将一个负积木和四个正积木堆积形成的十二面体称为正十二面体。

[0045] 上述的十二面体是依据本发明实施例的积木组件堆积形成的一种基础结构，在此基础上，如果将上述堆积获得的负十二面体的12个面再与相应的12块正积木拼装，则可堆积形成三十六面体(侧面数为12×3＝36)。按照以上的定义方式，此时，堆积形成的三十六面体是正三十六面体。在该堆积方式中，原来的负十二面体的每个面均拼接有相应的正积木，因此，可将该每一个面都有拼装的方法，称为满秩拼装。相应地，可采用数学表达式来满秩拼装获得的物体：

[0046] S＝4×3n；  (1)

[0047] 其中，n＝0、1、2、3、4、…，满秩拼装获得的物体为正S面体。例如，n为0时，S＝4，即采用一个正积木或一个负积木进行堆积，获得的物体仍然为正四面体；当n为1时，S＝12，即图3和4中的满秩拼装，获得的物体为正十二面体；当n为2时，S＝36，即上述的负十二面体的12个面再与相应的12块正积木的满秩拼装，获得的物体为三十六面体；以此类推，可以根据需要堆积获得任意的正S面体。这个过程与自然物体的结晶、细胞分裂等现象非常相似，因此可采用依据本发明实施例的积木组件来进行科学研究和仿真。

[0048] 从以上可以看出，通过在正积木和负积木的各个侧面上设置表征该侧面的可视编码，可以采用该可视编码生成表示正积木和负积木堆积在一起后的堆积序列的遗传密码，通过遗传密码可以将堆积中使用的正积木和负积木的总数目、总表面积、总重量、堆积过程以及堆积形成的结构外形数字化。这样，只要知晓遗传密码，即可用同样的顺序复现和重构积木物体的堆积过程和积木物体，具有实物仿真能力，具有永久保存和复制的能力。进一步地，还可以将该遗传密码作为文件送计算机进行计算机模拟仿真和加工，产生大量新的应用。

[0049] 当堆积的积木数量非常大时，人工管理积木堆积过程的难度增大，由此，可通过采用积木系统来实现电子化管理积木堆积。依据本发明实施例的积木系统包括多个为正四面体的正积木、多个为正四面体的负积木和分别与多个正积木和多个负积木电连接的处理器。

[0050] 其中，正积木和负积木分别与以上描述的正积木和负积木外形结构相同，因此，此处部分或全部引用以上关于正积木和负积木的描述。具体而言，正积木设有第一组可视编码；第一组可视编码包括在正积木的每个侧面上设置的第一可视编码；每一正积木的侧面的第一可视编码与其它侧面的第一可视编码相异。负积木设有与第一组可视编码对应的第二组可视编码；第二组可视编码包括在负积木的每个侧面上设置的第二可视编码；每一负积木的侧面的第二可视编码与其它侧面的第二可视编码相异。其中，第一可视编码和第二可视编码用于生成表示正积木和负积木堆积在一起后的堆积序列的遗传密码。正积木的每个侧面上设有与该侧面的第一可视编码对应的凸出图案，负积木的每个侧面上设有与该侧面的第二可视编码对应的凹入图案；凸出图案与凹入图案对应，以使得正积木与负积木之间通过凸出图案嵌入凹入图案而堆积在一起。无论正积木还是负积木，其上均设有至少两个电极，可在堆积过程中使得相邻的正积木和负积木之间电接触，或者通过引线使得正积木或负积木与处理器直接电连接。

[0051] 除此之外，正积木中设有与其电极电连接的电子身份卡，该电子身份卡中存储有表示该正积木唯一身份信息的ID身份号；负积木中设有与其电极电连接的电子身份卡，该电子身份卡中存储有表示该负积木唯一身份信息的ID身份号。

[0052] 处理器与正积木的至少两个电极电连接，以及该处理器还与负积木的至少两个电极电连接，这样可通过探测正积木中的电子身份卡来获知正积木在堆积序列中的位置，以及通过探测负积木中的电子身份卡来获知负积木在堆积序列中的位置。

[0053] 具体而言，在积木系统中，当积木堆积完成后，其中的任意一个正积木或负积木(以下将正积木和负积木统称为积木)可通过电极直接与处理器电连接，或者通过与相邻的积木电接触而与处理器电连接，这样，多个积木和处理器构成包括多个节点的网络，而每个积木位于其中的一个节点上，处理器直接或间接与节点上的积木电连接。此处所说的处理器与积木电连接，更具体地说是处理器与积木中的电子身份卡电连接。

[0054] 图5示出了多个积木与处理器电连接的等效电路图，如图5所示，当积木1～k(k为自然数)与处理器电连接后，积木中的电子身份卡也与处理器电连接。这样，当处理器发出呼叫积木的电信号时，如果积木的电子身份卡与处理器电连接，则会反馈一个应答信号，使得处理器知晓该积木已经连接在堆积的积木中，并且还可获知该积木所在的节点位置。如果处理器没有收到反馈信号，则认为该积木没有在堆积的积木中。通过电子辅助，该积木系统对于管理数量庞大的积木非常有效。

[0055] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。