复原式魔方的操控方法与流程

本发明专利涉及魔方的操控方法的技术领域，具体而言，涉及复原式魔方的操控方法。

背景技术：

魔方，又叫鲁比克方块，台湾地区称之为魔术方块，香港地区称之为扭计骰，最早是由匈牙利布达佩斯建筑学院厄尔诺·鲁比克(又称作厄尔诺·卢比克)教授于1974年发明的。

魔方形状通常是正方体，由有弹性的硬塑料制成，竞速玩法是将魔方打乱，然后在最短的时间内复原；从广义上看，魔方可以指各类可以通过转动打乱和复原的几何体。

现有技术中，魔方一般都是靠人手操作转动，通过转动以使打乱后的魔方复原，初学者需要耗费很多时间去记忆公式，入门难，玩法单一，且魔方不具备复原功能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供复原式魔方的操控方法，旨在解决现有技术中，魔方不具备复原功能的问题。

本发明是这样实现的，复原式魔方的操控方法，包括控制芯片、多个动力模块、多个灯带以及多个角块，各个所述动力模块与各个所述灯带分别与所述控制芯片呈电性连接布置，具体步骤如下：

(1)、所述角块具有块面，多个所述块面形成呈现面，所述呈现面包括多个所述转动面，所述动力模块用于驱动各个所述转动面呈相对转动；起始状态，所述呈现面的各个块面呈同一颜色布置；

(2)、魔方启动时，各个所述动力模块呈初始状态，所述灯带启动，发射灯光呈现在所述块面上；

(3)、操控魔方，用户输出操控命令，驱动各个所述转动面呈相对转动，此时，所述呈现面的各个转动面呈不同颜色布置；

(4)、复原魔方，所述控制芯片接收到复原命令，控制所述灯带更改发光颜色，使所述呈现面的各个所述转动面呈同一颜色布置；

或者，所述控制芯片计算出复原魔方所需要的下一步转动方向，在对应面的所述转动面提供相应的转动提示。

进一步的，还包括角度传感器、陀螺仪以及加速度计，所述传感器、所述陀螺仪和加速度计分别与所述控制芯片呈电性连接布置；在步骤(3)中，用户操控魔方可以采用人力转动，或者，采用遥控操控；通过所述角度传感器、所述陀螺仪和所述加速度计的数值，所述主控芯片实时计算出各个所述转动面的转动顺序，复原时，所述控制芯片反向计算出复原魔方所需要的下一步转动方向。

进一步的，所述动力模块具有动力输出轴，所述动力输出轴贯穿所述角度传感器，所述角度传感器与所述动力输出轴呈同步转动布置。

进一步的，所述动力模块包括电机以及驱动齿轮，所述电机与所述控制芯片呈电性连接布置，所述控制芯片控制所述电机驱动所述驱动齿轮转动；所述动力输出轴具有内端部，所述动力输出轴的内端部与所述驱动齿轮之间通过可相对互动的啮合结构连接，当所述动力输出轴与所述驱动齿轮之间的扭转力小于打滑设定值时，所述驱动齿轮与所述动力输出轴呈同步转动，当所述动力输出轴与所述驱动齿轮之间的扭转力大于打滑设定值时，所述动力输出轴相对于所述驱动齿轮呈打滑转动。

进一步的，在步骤(4)中，转动提示时，所述转动面的所述块面的颜色点亮按顺时针方向布置或按逆时针转动方向布置。

进一步的，还包括多个装配块，所述装配块的内端对接所述动力模块，所述角块安设所述装配块的外端，所述动力模块驱动所述装配块转动，带动所述角块转动；所述角块具有x块面、y块面和z块面，所述x块面、所述y块面和所述z块面呈依次垂直布置，所述装配块具有x投影槽、y投影槽和z投影槽，所述x投影槽与所述x块面呈对应布置，所述y投影槽与所述y块面呈对应布置，所述z投影槽与所述z块面呈对应布置，所述灯带通过y投影槽投影在所述y块面，所述灯带通过z投影槽投影在所述z块面，所述灯带通过z投影槽投影在所述z块面。

进一步的，包括x反射镜；所述x投影槽具有x内开口和x外开口，所述x内开口与所述灯带呈对应布置，所述x外开口与所述x块面呈对应布置；所述x反射镜平铺封盖所述x外开口，所述x反射镜具有x外反射面，所述x外反射面与所述x块面呈正对布置，所述灯带发射光线经过所述x外反射面透射在所述x块面。

进一步的，所述x反射镜具有x斜反射面，所述x斜反射面与所述x外开口呈对应布置，且所述x斜反射面朝内呈倾斜布置；所述x斜反射面铺设有第一x遮光层。

进一步的，所述x反射镜具有x内反射面，所述x内反射面与所述x外反射面呈对应布置，所述x内反射面设有第二x遮光层。

进一步的，所述x内反射面具有x透光区和x遮光区，所述x透光区和所述x遮光区呈对接布置，所述x透光区平铺封盖所述x外开口，所述第二x遮光层铺设所述x遮光区。

与现有技术相比，本发明提供的复原式魔方的操控方法，起始状态，魔方启动，各个动力模块呈初始状态，灯带启动，发射灯光呈现在块面上，呈现面的各个块面呈同一颜色布置，用户通过手动或者遥控方式，实现魔方的操控，使各个转动面呈相对转动；进行魔方复原时，控制芯片接收到复原命令，一键复原，使呈现面的各个块面呈同一颜色布置，或者，控制芯片计算出复原魔方所需要的下一步转动方向，提供相应的转动提示，用户根据转动提示，操作魔方转动，实现魔方复原，便于用户学习，大大降低初学者的入门难度。

附图说明

图1是本发明提供的复原式魔方的操控方法的操控流程示意图；

图2是本发明提供的复原式魔方的操控方法的操控流程示意图；

图3是本发明提供的复原式魔方的立体示意图；

图4是本发明提供的复原式魔方的主视示意图；

图5是本发明提供的复原式魔方的分解示意图；

图6是本发明提供的复原式魔方的角块的分解示意图；

图7是本发明提供的复原式魔方的装配块的立体示意图；

图8是本发明提供的复原式魔方的装配块的立体示意图；

图9是本发明提供的复原式魔方的x反射镜的立体示意图；

图10是本发明提供的复原式魔方的x反射镜的剖面示意图；

图11是本发明提供的复原式魔方的x反射镜的局部立体示意图；

图12是本发明提供的复原式魔方的主块体的立体示意图；

图13是本发明提供的复原式魔方的主块体的主视示意图；

图14是本发明提供的复原式魔方的固定块的立体示意图；

图15是本发明提供的复原式魔方的固定块的左视示意图；

图16是本发明提供的复原式魔方的固定块的左视示意图；

图17是本发明提供的复原式魔方的主壳体的立体示意图；

图18是本发明提供的复原式魔方的分解示意图；

图19是本发明提供的复原式魔方的动力模块的分解示意图。

具体实施方式

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1-19所示，为本发明提供的较佳实施例。

本发明提供的实施例，可以是三阶魔方，也可以是二阶魔方，或者其他更高阶的魔方，不仅限制于本实施例的二阶魔方。

本发明提供的复原式魔方的操控方法，包括控制芯片、多个动力模块7、多个灯带6以及多个角块1，各个动力模块7与各个灯带6分别与控制芯片呈电性连接布置，具体步骤如下：

(1)、角块1具有块面11，多个块面11形成呈现面，呈现面包括多个转动面，动力模块7用于驱动各个转动面呈相对转动；起始状态，呈现面的各个块面11呈同一颜色布置；

(2)、魔方启动时，各个动力模块7呈初始状态，灯带6启动，发射灯光呈现在块面11上；

(3)、操控魔方，用户输出操控命令，驱动各个转动面呈相对转动，此时，呈现面的各个转动面呈不同颜色布置；

(4)、复原魔方，控制芯片接收到复原命令，控制灯带6更改发光颜色，使呈现面的各个转动面呈同一颜色布置；

或者，控制芯片计算出复原魔方所需要的下一步转动方向，在对应面的转动面提供相应的转动提示。

上述的复原式魔方的操控方法，起始状态，魔方启动，各个动力模块7呈初始状态，灯带6启动，发射灯光呈现在块面11上，呈现面的各个块面11呈同一颜色布置，用户通过手动或者遥控方式，实现魔方的操控，使各个转动面呈相对转动；进行魔方复原时，控制芯片接收到复原命令，一键复原，使呈现面的各个块面11呈同一颜色布置，或者，控制芯片计算出复原魔方所需要的下一步转动方向，提供相应的转动提示，用户根据转动提示，操作魔方转动，实现魔方复原，便于用户学习，大大降低初学者的入门难度。

还包括电源模块，电源模块用于分别对控制芯片、多个动力模块7和多个灯带6进行供电，实现电源供给。

电源模块可以是可充电式电池，也可以是蓄电池、锂电池等，不限制电源模块的具体形式。

控制芯片可以与外部的遥控终端进行无线通讯，接收遥控指令或发送魔方的状态数据，且可以对信号或数据进行运算处理等。

外部的遥控终端可以是遥控器、手机、平板等。

还包括角度传感器、陀螺仪以及加速度计，传感器、陀螺仪和加速度计分别与控制芯片呈电性连接布置；在步骤(3)中，用户操控魔方可以采用人力转动，或者，采用遥控操控；通过角度传感器、陀螺仪和加速度计的数值，主控芯片实时计算出各个转动面的转动顺序，复原时，控制芯片反向计算出复原魔方所需要的下一步转动方向；实现魔方转动步骤的识别以及采集，将数据提供至控制芯片，后续复原时，便于控制芯片计算出复原路径。

动力模块7具有动力输出轴，动力输出轴贯穿角度传感器，角度传感器与动力输出轴呈同步转动布置；通过角度传感器可以监测动力输出轴的转动角度是否到达转动定位的目标值，并实时反馈给控制板，以便实时调整动力输出轴的转动，保证动力输出轴的转动角度准确性。

角度传感器固定动力模块7上，可以选择固定在动力输出轴上，随动力输出轴同步转动。

当然，角度传感器也可以是其他设置方式，不仅限制于固定在动力输出轴上。角度传感器可以有多种类型，可以是接触式的，也可以是感应式等。

动力模块7包括电机71以及驱动齿轮，电机71与控制芯片呈电性连接布置，控制芯片控制电机71使驱动齿轮转动；动力输出轴具有内端部，动力输出轴的内端部与驱动齿轮之间通过可相对互动的啮合结构连接，当动力输出轴与驱动齿轮之间的扭转力小于打滑设定值时，驱动齿轮与动力输出轴呈同步转动，当动力输出轴与驱动齿轮之间的扭转力大于打滑设定值时，动力输出轴相对于驱动齿轮呈打滑转动。

当动力输出轴与驱动齿轮之间的扭转力小于打滑设定值时，驱动齿轮与动力输出轴同步转动，当动力输出轴与驱动齿轮之间的扭转力大于打滑设定值时，动力输出轴相对于驱动齿轮打滑转动；这样，当操控魔方转动时，电机71带动驱动齿轮转动，且驱动齿轮与动力输出轴之间的扭转力小于打滑设定值，这样，动力输出轴则与驱动齿轮同步转动，实现转动面呈相对转动。

当采用人工转动魔方时，此时，电机71处于停机状态，驱动齿轮与电机71联动，也处于固定状态，人工转动整个多面体，此时，动力输出轴转动，随着转动的扭转力增大至大于打滑设定值时，动力输出轴与驱动齿轮之间打滑，从而，可以保证在电机71停止的状态下，依旧可以人工转动多面体。

当然，动力输出轴与驱动齿轮之间的扭转力的打滑设定值，可以视情况而定，通过结构的布置来设定。

电机71具有转动轴，转动轴与驱动齿轮之间通过减速结构72联动连接，这样，当遥控控制转动魔方时，电机71的转动轴带动减速结构72转动，减速结构72带动驱动齿轮转动，驱动齿轮带动动力输出轴转动，动力输出轴带动转动面转动，通过设置减速结构72，可以减低转动轴至转动面的速度传递，避免驱动齿轮与动力输出轴之间的打滑；当人工带动转动面转动时，此时的减速结构72反向成为增速结构，随着动力输出轴与驱动齿轮之间的扭转力增大直至动力输出轴与驱动齿轮之间打滑，传递至电机71的扭转力则大大降低，避免损坏电机71。

啮合结构具有多种方式，可以根据实际需要而定，作为优选的实施例，驱动齿轮具有朝向动力输出轴的内端部的啮合端面，啮合结构包括形成在啮合端面的啮合槽以及设置在动力输出轴的内端部的啮合凸块，啮合凸块嵌入在所述啮合槽中。这样，啮合凸块与啮合槽之间的临近摩擦力则为上述的打滑设定值。

或者，啮合凸块设置在驱动齿轮的啮合端面，而啮合凹槽设置在动力输出轴的内端部。

为了增大打滑设定值，在啮合凸块的外周面与啮合凹槽的内侧壁之间设有摩擦层，摩擦层可以是弹性的，也可以是硬质的。

作为另一优选实施例，驱动齿轮具有朝向动力输出轴的内端部的啮合端面，啮合端面设置有第一啮合齿，动力输出轴的内端部设有第二啮合齿，第一啮合齿与第二啮合齿啮合，此时，打滑设定值可视第一啮合齿及第二啮合齿的倾斜度而定。

驱动齿轮具有与啮合端面相背离的抵接端面，抵接端面的下方设有弹性件，弹性件的下端固定，弹性件的上端抵接在驱动齿轮的抵接端面；这样，当动力输出轴与驱动齿轮之间的扭转力大于打滑设定值时，动力输出轴挤压驱动齿轮朝下挤压弹性件，弹性件被压缩，动力输出轴与驱动齿轮打滑，实现人工驱动转动面转动。

减速结构72为多个嵌套啮合的减速齿轮，减速级数根据实际需求而定。电机71呈卧式布置，其转动轴连接有直线齿轮，直线齿轮与减速齿轮啮合，改变传动方向。

动力模块7包括外壳，上述的减速结构72以及电机71封设在外壳内部，动力输出轴的外端部穿过外壳，延伸至外壳的外部。在外壳中设置有中心轴，上述的驱动齿轮以及动力输出轴套设在中心轴上，且与中心轴之间转动布置。

在步骤(4)中，转动提示时，转动面的块面11的颜色点亮按顺时针方向布置或按逆时针转动方向布置；这样，用户根据转动面的块面11的颜色点亮的方向，进行下步操作，起到引导作用，实现魔方复原，便于用户学习，大大降低初学者的入门难度。

或者，转动提示时，块面11沿转动方向进行依次闪动，对魔方复原起到引导作用，便于用户学习，大大降低初学者的入门难度。

还包括多个装配块2，装配块2的内端对接动力模块7，角块1安设装配块2的外端，动力模块7驱动装配块2转动，带动角块1转动；角块1具有x块面11、y块面11和z块面11，x块面11、y块面11和z块面11呈依次垂直布置，装配块2具有x投影槽21、y投影槽22和z投影槽23，x投影槽21与x块面11呈对应布置，y投影槽22与y块面11呈对应布置，z投影槽23与z块面11呈对应布置，灯带6通过y投影槽22投影在y块面11，灯带6通过z投影槽23投影在z块面11，灯带6通过z投影槽23投影在z块面11。

这样，灯带6在x投影槽21、y投影槽22和z投影槽23，实现在x块面11、y块面11和z块面11上透射颜色，且灯带6基于控制芯片的控制程序操控不同灯光的投影；在x投影槽21、y投影槽22和z投影槽23的作用下，起到聚光作用，便于灯带6将灯光投影在x块面11、y块面11和z块面11上。

灯带6具有多个灯珠，灯珠具有多个灯体，各个灯体呈不同发光颜色布置；各个灯珠与x投影槽21、y投影槽22和z投影槽23呈一一对应布置。

灯带6呈环状布置，各个灯珠呈环绕间隔布置。

包括x反射镜12；x投影槽21具有x内开口和x外开口，x内开口与灯带6呈对应布置，灯带6发光通过x内开口至x外开口，最后投影在x块面11上。

x外开口与x块面11呈对应布置；x反射镜12平铺封盖x外开口，x反射镜12具有x外反射面，x外反射面与x块面11呈正对布置，灯带6发射光线经过x外反射面透射在x块面11；在x反射镜12的作用下，便于聚光，便于灯带6将光投影在x块面11上。

x反射镜12具有x斜反射面，x斜反射面与x外开口呈对应布置，且x斜反射面朝内呈倾斜布置；x斜反射面铺设有第一x遮光层121；在第一x遮光层121的作用下，便于聚光，便于灯带6将光投影在x块面11上。

x反射镜12具有x内反射面，x内反射面与x外反射面呈对应布置，x内反射面设有第二x遮光层122；便于将灯光朝向x块面11投射，便于灯带6将光投影在x块面11上。

x内反射面具有x透光区和x遮光区，x透光区和x遮光区呈对接布置，x透光区平铺封盖x外开口，第二x遮光层122铺设x遮光区；灯带6投光经过x透光区进入x反射镜12，最终将光投影在x块面11上。

包括y反射镜13；y投影槽22具有y内开口和y外开口，y内开口与灯带6呈对应布置，灯带6发光通过y内开口至y外开口，最后投影在y块面11上。

y外开口与y块面11呈对应布置；y反射镜13平铺封盖y外开口，y反射镜13具有y外反射面，y外反射面与y块面11呈正对布置，灯带6发射光线经过y外反射面透射在y块面11；在y反射镜13的作用下，便于聚光，便于灯带6将光投影在y块面11上。

y反射镜13具有y斜反射面，y斜反射面与y外开口呈对应布置，且y斜反射面朝内呈倾斜布置；y斜反射面铺设有第一y遮光层；在第一y遮光层的作用下，便于聚光，便于灯带6将光投影在y块面11上。

y反射镜13具有y内反射面，y内反射面与y外反射面呈对应布置，y内反射面设有第二y遮光层；便于将灯光朝向y块面11投射，便于灯带6将光投影在y块面11上。

y内反射面具有y透光区和y遮光区，y透光区和y遮光区呈对接布置，y透光区平铺封盖y外开口，第二y遮光层铺设y遮光区；灯带6投光经过y透光区进入y反射镜13，最终将光投影在y块面11上。

包括z反射镜14；z投影槽23具有z内开口和z外开口，z内开口与灯带6呈对应布置，灯带6发光通过z内开口至z外开口，最后投影在z块面11上。

z外开口与z块面11呈对应布置；z反射镜14平铺封盖z外开口，z反射镜14具有z外反射面，z外反射面与z块面11呈正对布置，灯带6发射光线经过z外反射面透射在z块面11；在z反射镜14的作用下，便于聚光，便于灯带6将光投影在z块面11上。

z反射镜14具有z斜反射面，z斜反射面与z外开口呈对应布置，且z斜反射面朝内呈倾斜布置；z斜反射面铺设有第一z遮光层；在第一z遮光层的作用下，便于聚光，便于灯带6将光投影在z块面11上。

z反射镜14具有z内反射面，z内反射面与z外反射面呈对应布置，z内反射面设有第二z遮光层；便于将灯光朝向z块面11投射，便于灯带6将光投影在z块面11上。

z内反射面具有z透光区和z遮光区，z透光区和z遮光区呈对接布置，z透光区平铺封盖z外开口，第二z遮光层铺设z遮光区；灯带6投光经过z透光区进入z反射镜14，最终将光投影在z块面11上。

装配块2具有装配面，相邻的装配块2的装配面呈对应布置，装配面设有磁块，相邻装配块2的装配面呈异性相吸布置；避免出现转动偏差的问题，减少转动定位的误差带来的卡顿。

本实施例中，采用二阶魔方，多个角块1包围形成正方体；共有，八个角块1、八个装配块2和三个动力模块7，各个角块1分别具有x块面11、y块面11和z块面11，各个角块1分别具有x反射镜12、y反射镜13、z反射镜14；各个角块1与各个装配块2呈一一对应布置。

其中一个角块1为固定角块1，控制芯片、电源模块等原件安设在固定角块1中，便于线路布局，且避免转动时，影响控制芯片和电源等的安设以及线路连通。

魔方包括主壳体、六个主块体3以及多个固定块4，六个主块体3分别沿主壳体呈上、下、前、后、左、右布置，且各个主块体3分别对接主壳体；固定块4的两端分别对接相邻主块体3；装配块2对接三个固定块4，角块1与装配块2呈一一对应布置；这样，主壳体实现六个主块体3的安设，以及实现各个固定块4的安设，这样，操控魔方时，便于块体的转动。

三个相邻固定块4分别与x投影槽21、y投影槽22和z投影槽23呈一一对应布置；灯带6置于主壳体的内部，主壳体具有多个壳孔51，固定块4具有中孔41，壳孔51与中孔41呈正对布置，当灯带6启动时，投射光源依次通过壳孔51、中孔41和装配块2，最终投射在x块面11、y块面11和z块面11；这样，避免灯带6影响魔方的转动，同时，保证灯带6投射的光投射在x块面11、y块面11和z块面11。

无论各个转动面如何相对转动，壳孔51与中孔41均呈正对布置，至少切换了位置；这样，保证灯带6投射的光投射在x块面11、y块面11和z块面11。

主块体3具有四个扣合槽31，四个扣合槽31呈上下左右对应布置，固定块4的两端分别形成有扣合部42，扣合部42嵌入扣合槽31，实现主块体3与固定块4的扣接。

扣合部42具有凸起的扣合条43，扣合条43呈长条状布置，扣合条43嵌入扣合槽31，实现主块体3与固定块4的扣接。

固定块4包括扣合板，扣合板的两端分别对接两个扣合部42，扣合部42沿朝内呈倾斜布置；这样，便于扣合部42与主块体3配合，也便于扣合条43嵌入扣合槽31，实现主块体3与固定块4的扣接。

扣合条43呈上大小下梯形状布置，便于扣合条43嵌入扣合槽31，实现主块体3与固定块4的扣接。

中孔41呈内小外大扩口状布置，便于光线通过中孔41，便于灯带6将光线投射在块面11上。

固定块4朝外呈拱起弧形布置，便于与主壳体配合，增增大与主壳体的抵触面积，从而使转动更加平稳。

主块体3朝外呈拱起弧形布置，便于与主壳体配合，增增大与主壳体的抵触面积，从而使转动更加平稳。

主壳体呈圆形状布置，主壳体的内部形成主腔，多个动力模块7和多个灯带6分别置于主腔；便于魔方的转动，且便于灯带6将光线投射在各个块面11上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除