磁吸式积木玩具的制作方法

2021-01-11 13:01:29|

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本实用新型属于积木玩具技术领域，具体涉及一种磁吸式积木玩具。

背景技术：

积木通常指立方的木头或塑料固体玩具，表面一般装饰有颜色或数字，积木允许进行不同的排列或进行建筑活动，其有各种样式，如方块类和拼版类。积木可开发儿童智力，可以提高儿童的手眼协调能力和观察想象能力，对儿童的早期教育有很大裨益。

目前市场上积木多为简单常见的纯固体方块类或纯拼版类，针对使用对象为婴幼儿期的儿童，也有针对青少年的搭配有电气接口的积木类产品，如乐高积木等，但是此种积木类产品需要专业知识较高，且积木产品价格昂贵，适用人群狭窄。目前，市场上积木产品拼接方式多为拔插式固定拼接，在长时间适用过程中易产生损坏或磨损，使拔插配合失效。此外，专利号为201620106531.3的专利公开了一种智能互动积木系统，可促进儿童与积木块的双向互动，但难以强调积木块本身的单元功能作用。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种不易损坏或磨损、便于操作和玩耍的磁吸式积木玩具。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：磁吸式积木玩具，包括均为积木套件中一个独立积木块的主控模块1、触摸模块21、光敏颜色模块28、红外模块29、录音模块30、声音模块31、骨架模块35和车轮模块36；

主控模块1、触摸模块21、光敏颜色模块28、红外模块29、录音模块30、声音模块31和骨架模块35的外形均呈边长相同的正方体结构；主控模块1、触摸模块21、光敏颜色模块28、红外模块29、录音模块30、声音模块31和骨架模块35均包括一个侧面敞口的外壳2，外壳2在敞口侧通过第一卡扣结构19设置有方盖板18；

车轮模块36包括圆筒体40和车轮体41，车轮体41同轴向固定连接在圆筒体40外部，圆筒体40一端或两端面凸出于车轮体41的侧面，车轮体41的外径大于所述正方体结构的边长，圆筒体40一端敞口，圆筒体40在敞口侧通过卡扣结构设置有圆盖板42；

触摸模块21、光敏颜色模块28、红外模块29、录音模块30、声音模块31和骨架模块35的外壳2上的五个侧面上、主控模块1的外壳2上在方盖板18相邻的四个侧面上、圆盖板42上以及每块方盖板18上均设置有构造相同的磁吸附结构3；各模块之间通过磁吸附结构3相互吸合；

磁吸附结构3包括在外壳2和方盖板18的内侧壁上开设的三个凹槽44，同一个面上的三个凹槽44沿外壳2或方盖板18的中心均匀布置，在外壳2和方盖板18的内侧壁上固定设置有两根导轨45，两根导轨45关于凹槽44中心对称布置，两根导轨45的相对侧对应开设有导槽46，每条导槽46内均设置有导柱，两个导柱之间固定连接有圆环48，圆环48内嵌设有磁铁块49；凹槽44的直径大于圆环48的外径，当磁铁块49与凹槽44平行时，凹槽44和圆环48的中心线重合；

主控模块1内部设置有用于磁力吸合其他模块的磁吸附结构3且驱动其他模块旋转的磁吸式旋转动力驱动机构；磁吸式旋转动力驱动机构的磁力吸引面朝向方盖板18的相对一侧面。

主控模块1的外壳2内部设置有均平行于方盖板18的主控电路板16和支撑隔板13，主控电路板16位于支撑隔板13与方盖板18之间，支撑隔板13四周通过第二卡扣结构14卡接在外壳2上，支撑隔板13一侧面的四角处分别设置有一个圆柱形的第一电池12，支撑隔板13另一侧面设置有用于连接第一电池12和主控电路板16的第一接线柱17，方盖板18的中心处设置有用于开闭主控电路板16电路的控制开关20，主控电路板16上设置有第一无线信号发射器15。

磁吸式旋转动力驱动机构包括步进电机11，支撑隔板13上在四个第一电池12之间设置有定位环43，步进电机11通过定位环43固定设置在支撑隔板13上，步进电机11的中心线垂直于方盖板18，步进电机11的主轴端部设置有花键轴头10，花键轴头10传动连接有太阳齿轮8，外壳2与太阳齿轮8相邻的一侧内壁上转动连接有行星轮架4，行星轮架4上转动连接三个均与太阳齿轮8啮合的行星齿轮6，外壳2内壁设置有内齿圈7，三个行星齿轮6的外侧部均与内齿圈7啮合，行星轮架4上固定设置有分别对应与行星齿轮6同心的三个活动磁铁片5，外壳2上在三个活动磁铁片5对应邻近的一侧面为旋转驱动面。

触摸模块21、光敏颜色模块28、红外模块29、录音模块30和声音模块31的外壳2内部设置有均平行于方盖板18的控制电路板24，光敏颜色模块28、红外模块29、录音模块30和声音模块31的方盖板18内侧面上设置有第二电池26和用于连接第二电池26和控制电路板24的第二接线柱27，控制电路板24上设置有第二无线信号发射器25；

触摸模块21的一侧面上设置有触摸器23，光敏颜色模块28的外壳2一侧面上设置有光敏电阻32，光敏颜色模块28的另四个侧面和方盖板18的外表面均涂有一种颜色，红外模块29的外壳2一侧面上设置有红外感应器33，录音模块30的外壳2一侧面上设置有录音器34，声音模块31的外壳2一侧面上设置有喇叭。

采用上述技术方案，本实用新型的磁吸式积木玩具的组装操作方法，包括组装操作积木小车组合和音乐盒组合两种模式；

组装操作积木小车组合包括以下步骤：a、积木小车搭建及警示物搭建；b、积木小车运动控制。

所述步骤a具体为：

a.在积木套件中选择五个主控模块1、三个骨架模块35、四个车轮模块36、两个光敏颜色模块28、一个声音模块31和一个触摸模块21；

b.将三个骨架模块35沿前后方向一列吸合；

c.打开主控模块1的底盖板18上的控制开关20；

d.在前部和后部的骨架模块35的左侧面分别吸合一个主控模块1，主控模块1的方盖板18与骨架模块35左侧面贴合；方盖板18上的三个磁铁块49与骨架模块35左侧面上的三个磁铁块49吸合到一起，方盖板18上的三个磁铁块49与骨架模块35左侧面上的三个磁铁块49的吸合过程为：方盖板18上的三个磁铁块49与骨架模块35左侧面上的三个磁铁块49想对面的磁极相反时，直接吸附到一起，磁铁块49均滑动到凹槽44内；当相对的两个磁铁块49的相对面的磁极相同时，两个磁铁块49之间产生排斥力，圆环48两侧固定连接的导柱沿导槽46均向内移动，其中一个导柱移动到导柱距离凹槽44底部大于圆环48的半径时，圆环48和磁铁块49转动，该磁铁块49另一面与相对的磁铁块49相对，两个磁铁块49相对面的磁极相反产生磁吸力，导柱沿导槽46向外移动，磁铁块49和圆环48被吸附到凹槽44内，从而使骨架模块35与主控模块1吸附为一体；

然后在两个主控模块1的左侧的旋转驱动面分别吸合一个车轮模块36，车轮模块36的圆盖板42上的三个磁铁块49对应与三个活动磁铁片5对应吸合；磁铁块49对应与三个活动磁铁片5的吸合过程为：当磁铁块49与活动磁铁片5相对面的磁极相同时，磁铁块49与活动磁铁片5产生排斥力，圆环48两侧固定连接的导柱沿导槽46向内移动，当移动到导柱距离凹槽44底部大于圆环48的半径时，圆环48和磁铁块49转动，磁铁块49另一面与活动磁铁片5相对，磁铁块49与活动磁铁片5相对面的磁极相反产生磁吸力，导柱沿导槽46向外移动，磁铁块49和圆环48被吸附到凹槽44内，从而使车轮模块36与主控模块1吸附为一体；

e.按照步骤d中安装主控模块1和车轮模块36的方式，在前部和后部的骨架模块35的右侧面依次吸合主控模块1和车轮模块36；

f.在前部的骨架模块35上侧面吸合光敏颜色模块28，且光敏电阻32朝向前方；

g.在中间的骨架模块35上侧面吸合触摸模块21，触摸器23朝向上方；

h.在后部的骨架模块35上侧面贴合声音模块31，积木小车搭建完成；

i.拿取第五个主控模块1，打开该主控模块1上的控制开关20，主控模块1的旋转驱动面朝上，拿取另一个光敏颜色模块28吸合到主控模块1的旋转驱动面上，光敏颜色模块28上的光敏电阻32朝向上方，该光敏颜色模块28的四个侧面分别涂抹四种颜色，警示物搭建完成。

所述步骤b具体为：

ⅰ.将搭建好的积木小车置于桌面或其他平坦台面，将警示物置于积木小车前方；

ⅱ.使用无线控制设备在积木小车中的光敏颜色模块28在接受第一种颜色时控制主控模块1慢速正转，接受第二种颜色时控制主控模块1快速正转，接受第三种颜色时控制主控模块1慢速反转，接受第四种颜色时快速反转；

ⅲ.用手指触碰触摸模块21顶部的触摸器23，启动积木小车，接着使用无线控制设备控制警示物中的主控模块1的步进电机11转动，步进电机11带动太阳齿轮8转动，太阳齿轮8驱动啮合的三个行星齿轮6转动，三个行星齿轮6沿内齿圈7转动，同时带动行星轮架4转动，行星轮架4上的三个活动磁铁片5转动，由于三个固定磁铁片3与三个活动磁铁片5一一对应吸合，因此三个活动磁铁片5转动，就带动警示物中的光敏颜色模块28跟随转动，以不同颜色的侧面向积木小车示意不同信号，则积木小车根据信号或向前慢速、快速移动，或向后慢速、快速移动；积木小车上的光敏颜色模块前侧的光敏电阻接收警示物的光敏颜色模块28在转动过程中的颜色信号，积木小车上的光敏颜色模块内的将信号通过无线通信的方式传给积木小车上控制车轮模块36的主控模块1，积木小车上的主控模块1内的步进电机11转动起到，通过三个活动磁铁片5转动来带动车轮模块36转动，从而使积木小车前进或后退，积木小车前进时，积木小车上的声音模块31上的喇叭会发出“前进”的声音，后退时会发出“后退”的声音。

所述组装操作音乐盒组合具体组装结构为，

音乐盒由两个骨架模块35、一个光敏颜色模块28、一个红外模块29、一个触摸模块21、两个声音模块31组成，两个骨架模块35上下吸合，触摸模块21吸合在上部的骨架模块35顶部，触摸模块21的触摸器23朝上，一个光敏颜色模块28、一个红外模块29、和两个声音模块31分别吸附在上部的骨架模块35的四侧面；光敏颜色模块28的光敏电阻32超前设置；

在光敏颜色模块28的前方设置有一个控制积木组合，这个控制积木组合由一个主控模块1，一个光敏颜色模块28和一个录音模块30组成，该光敏颜色模块28吸附在主控模块1顶部，录音模块30吸附在主控模块1侧部。

组装操作音乐盒组合的具体操作过程为，玩家通过自然语言，如“切换！”，向录音模块30传递信号，录音模块30将玩家的自然语言信号转化为无线电信号传递给主控模1，主控模块1控制光敏颜色模块28转动90°角，即切换一个面，其中，控制积木组合的光敏颜色模块28的四个侧面分别绘制有不同排列方式的黑白条纹，类似条形码，包含音乐或曲目的信息，可以被音乐盒组合上的光敏颜色模块28所捕捉；玩家通过触碰触摸模块21的触摸器23开启音乐盒组合，使其进入待机状态，当音乐盒组合上的光敏颜色模块28捕捉到控制积木组合的光敏颜色模块28侧面包含曲目信息的黑白条形码后，即通过无线电的方式控制两个声音模块31以立体声播放音乐；红外模块29的作用是感知人体距离音乐盒组合的远近，如果人体离得较远，则红外模块29通过无线电的方式控制两个声音模块31以较大的声音播放音乐，反之则较小声音。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、使用磁性吸附的方式作为积木块之间的连接方式，具有积木块整体性好，柔性贴合的优点，磁铁近距离力传递可满足积木块之间的要求，当遇到损坏性外力时积木块之间可被外力脱落；

2、外使用自润滑塑料聚四氟乙烯作为积木块的外壳，在积木块之间有相对转动时可以减小摩擦力，从而减小磨损保护积木；

3、积木块以功能性划分模块，且可以收发信号，使每个模块都有独立的功能，可组合性好，使积木可以有较多种类的组合变化；

4、通过主控模块通过磁吸附连接后再驱动其他模块旋转，特别是搭建为积木小车后，通过控制步进电机正转或反转，来带动积木小车前后移动，可给操作者带来很大的乐趣；

5、通过步进电机带动行星齿轮旋转的方式，具有易于加工制造，可靠性强的优点；

6、通过三个固定磁铁片对应与三个活动磁铁片的对应吸合，正三角形的吸合点，具有稳定性强的效果；

7、积木块的功能定义可以使用无线控制设备(手机app)实现，界面人性化程度好，简单方便，上手难度低，适用于大部分人群；

8、功能多样：使用主控模块、触摸模块、光敏颜色模块、红外模块、录音模块、声音模块和骨架模块还可以组装为其他样式的积木组合；

9、采用磁铁块翻转吸附的方式，这样在拿取任意两个模块进行吸合时，不用挑选极性相反的两个模块，磁铁块在模块内自动调整进行吸合，操作起来方便快捷。

附图说明

图1为本实用新型搭建为积木小车和警示物的结构示意图；