玩具构建系统的制作方法

专利名称：玩具构建系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括构建组件的构建系统，所述构建组件具有用于可
拆地(releasably)使构建组件相互连接的耦合部件。
背景技术：
数十年来已知这样的玩具构建系统。已经利用具有特定外观或者 机械或电子功能的专用构建组件来补充简单的构建块，从而提高游戏 性(play valve )。这样的功能包括，例如，电动^U开关和灯，而且 还包括接收来自传感器的输入并能够响应于所接收到的传感器输入而 启动功能组件的可编程处理器。
存在这样的独立功能构建组件，这些组件具有适于执行预配置 的功能的功能装置，用于向功能装置提供能量以执行该功能的能量源， 以及对外部触发事件进行响应从而触发功能装置以执行该功能的触发 器。典型地，这样的已知功能构建组件被设计为手动启动触发器，并 且仅提供有限的游戏性。
存在这样的玩具构建系统，该玩具构建系统包括多个含一或多个 功能构建组件以及一或多个控制构建组件的构建组件，各功能构建组 件执行相应的功能，各控制构建组件用于控制一或多个功能构建组件， 各构建组件包括至少一个连接器，该连接器通过另一构建组件的相应 的连接器而电连接该构建组件和该另一构建组件，该连接器包括至少 一个控制信号触点。
为了提供有趣的玩耍体验， 一般期望提供能使用户构造出外观上 以及功能上不相同的大量模型的这样的玩具构建系统。
根据例如来自LEGO MINDSTORMS的产品ROBOTICS INVENTION SYSTEM (它是能够通过计算机被编程从而执行无条件或有条件的动作的玩具)，人们已知可编程玩具。
但是，上面的现有技术的玩具的问题是，它需要例如基于创建在 外部计算机上并被传送到这样的微处理器控制玩具组件的用户定义的
程序，或经由可编程玩具本身的用户界面的相对复杂的编程步骤。因 此，这样的程序的生成需要对计算机的相对较高的熟悉水平以及相对 较高的抽象认知能力水平，以编程出期望的行为，因此这样的玩具只 限于较大的孩子玩耍。
因此，期望提供一种玩具构造系统，该玩具构造系统包括可以通 过各种不同的方式以及孩子们能够容易地理解的方式被配置和控制的 功能组件。
还期望提供一种具有新的构建组件的玩具构建系统，这些新的构 建组件适用于该系统，并且将提高系统的游戏性。

发明内容
本发明的实施例涉及玩具构建系统，该玩具构建系统包括多个含 一或多个功能构建组件以及一或多个控制构建组件的构建组件，各功 能构建组件用于执行相应的功能，各控制构建组件用于控制 一或多个 功能构建组件，各构建组件包括至少一个连接器，该连接器用于通过 另 一构建组件的相应的连接器将该构建组件和该另 一构建组件电连接
起来，所述连接器包括至少一个控制信号触点/端子；
其中，各控制构建组件包括适于输出用于控制至少一个功能构建 组件的控制信号的主输出连接器；并且各功能构建组件包括用于接收 控制信号的输入连接器，并且适于执行响应于所接收到的控制信号的 功能；
以及其中，各功能构建组件还包括适于传送所接收到的控制信号 的输出连接器。
因此，可以仅通过将一功能构建组件连接到另一功能构建组件以 获得相互连接的功能构建组件序列或链，从而通过单一控制构建组件 来控制多个功能构建组件。从控制构建组件给送到功能构建组件序列的第一个功能构建组件的控制信号从而被传送到所有的功能构建组
件，而无需额外的配线或编程/配置。
功能构建组件因此可以包括适于执行预配置的功能的功能装置，
可以从包括例如机械以及/或电子功能的各种可能的功能中选择该功 伙
月匕o
在某些实施例中，玩具构建系统还包括电源构建组件，电源构建 组件包括用于供应电力，尤其是用于向执行其各自的功能的功能构建
组件供应电力的能量源。电源构建组件还包括输出连接器；其中，构 建组件的至少一个连接器还包括电源触点。因此，各功能构建组件和/ 或控制构建组件无需具有它们自己的能量源，而是由电源构建组件通 过还供应控制信号的同一连接器供电，即，无需另外的配线或其它的 连接。
特别地，在某些实施例中，构建组件的至少一个输出连接器包括 适于提供输出电力的电源触点，用以向一或多个构建组件供应电力； 其中，各构建组件的输入连接器包括适于接收电力并且可选地适于将 所接收到的电力给送到功能构建组件的电源触点。
电源构建组件可以通过其输出连接器只提供电力，或者电源构建 组件可以通过其输出连接器不仅提供电力而且提供控制信号。因此电 源组件还可以用作控制构建组件。
连接器可以是插头或插座的形式，或者是任何其它用于终止或连 接各电线或线缆的导线以及用于提供将导线延续到配套连接器的部件 的适当的装置的形式。为了该原因，连接器可以包括以预定的方式(即， 预定的数量、间隔、排列等)布置在连接器主体中的多个触点。各触 点可以被配置为任何适当的传导性元件，其用于在为了传送电能和/ 或控制信号而使连接器耦接时提供与另 一连接器中的相应的触点的电 接触。
在各功能构建组件包括堆叠式连接器组件(该堆叠式连接器组件 包括功能构建组件的输入连接器和输出连接器)时，提供了能够实现 将多个不同的功能构建組件和/或控制构建组件容易地连接起来的统一的连接部件。尤其是，不管功能构建组件和/或控制构建组件的形状 和大小如何，统一的堆叠式连接器组件提供统一的连接部件。
尤其是，在一实施例中，包含堆叠式连接器的各构建组件包括具
有电子电路的构建组件主体；并且堆叠式连接器組件通过扩展 (extension)线缆电连接到电子电路。因此，可以将构建组件主体置 于离开堆叠式连接器组件所连接的连接点的位置处，典型地， 一组堆 叠式连接器组件源自一电源构建组件和/或控制构建组件。因此，获得 了玩具模型的构造的更大的灵活性。另外，在堆叠式连接器组件通过 柔性扩展线缆连接到功能构建组件和/或控制构建组件的构建组件主 体时，就玩具构造模型内的构建组件主体的形状和大小以及其布置而 言，获得了更大的灵活性。尤其是，构建组件主体的形状、大小和布 置并不受以下的要求的限制连接器必须是可及的，以连接到另一连 接器。
在堆叠式连接器适于从堆叠式连接器的输入连接器接收电力并 将所接收到的电力给送到堆叠式连接器组件的输出连接器时，对于为 需要比通过控制信号所提供的电力更多的电力的那些功能构建组件独 立地分配电力的情况来说，无需额外的配线。
在某些实施例中，各功能构建组件的堆叠式连接器组件适于从堆 叠式连接器组件的输入连接器接收控制信号，并将所接收到的控制信 号给送到功能构建组件和堆叠式连接器组件的输出连接器，以提供从 输入连接器到输出连接器的直接的控制信号路径。因此，通过将连接 器组件相互堆叠在彼此之上，或者以任何其它合适的定向(例如，彼 此挨着)，可以以统一的方式容易地建立起功能构建组件链。因此，控 制构建组件对从控制构建组件的输出连接器分支出来的连续序列/组 中的所有的功能构建组件产生影响。
控制构建组件的一实施例包括堆叠式连接器组件，该堆叠式连接 器组件包括控制构建组件的主输出连接器和输入连接器，并且该堆叠 式连接器组件适于阻挡由连接到堆叠式控制组件的输入连接器的输出 连接器输出的任何控制信号被直接给送到堆叠式连接器组件的主输出连接器。因此，控制构建组件使功能构建组件的序列组停止接收一般 的控制信号。控制构建组件还提供新的功能构建组件组或序列的基点 或开始点，从而提供将功能构建组件分成单独控制的组的简单机制， 即，用于对通过哪些控制构建组件来对所构造的模型中的哪些功能进 行控制的机制。
控制构建组件的另 一 实施例包括堆叠式连接器组件，该堆叠式连
接器组件包括输入连接器以及不同于主输出连接器的输出连接器；其 中，堆叠式连接器组件适于从堆叠式连接器组件的输入连接器接收控 制信号并将所接收到的控制信号给送到堆叠式连接器组件的输出连接 器，以提供从输入连接器到输出连接器的控制信号路径。因此，在该 实施例中，控制构建组件不终止由另 一控制构建组件所控制的功能组 件组/序列，但是通过堆叠式连接器组件接通(patch)另一控制组件 的控制信号。相反，控制构建组件经由它的主输出连接器用作该控制 构建组件所控制的新的功能构建组件组的开始点。
但是，在某些实施例中，控制构建组件可以接收通过它的堆叠式 连接器组件的输入连接器所接收到的输入控制信号。因此，在这样的 实施例中，例如，通过执行与输入控制信号以及可选地与来自其它的 输入接口/传感器的其它外部输入信号有关的预定逻辑功能，控制构建 组件可以生成它的响应于所接收到的控制信号的输出控制信号。
控制构建组件所执行的逻辑功能的例子包括输出控制信号相对 于输入控制信号的延迟、使输入控制信号重复预定次数、仅当输入满 足特定标准(例如，接收到作为输入的特定序列或模式，或者输入以 预定方式改变)时才输出。其它的例子包括基于输入控制信号与其它 启动/触发输入的比较的预定逻辑操作，例如，逻辑"与"操作、逻辑"与 非"操作等。
因此，在某些实施例中，控制构建组件包括用于接收来自与控制 构建组件不同的源的外部输入的其它的启动/输入接口，例如，响应于 外部触发动作而触发控制构建组件所控制的功能构建组件的功能的触 发器，用于选择多个操作模式中的一个操作模式的开关等。因此，控制构建组件适于生成响应于外部输入的输出控制信号。可以从在此所 述的多个可能的输入中选择外部输入。因此，启动/输入接口可以包括 适于检测来自用户或其它装置的输入、适于感测环境特性等的适当的
电路、装置或布置。这样的启动接口的例子包括推压按钮、滑动装 置或其它机械开关、振动传感器、倾斜传感器、触摸传感器、冲击传 感器、光传感器、接近检测器、温度计、麦克风、压力传感器、气流 传感器、总线桥(bus bridge)、感应输入(例如，通过标记物启动的 输入)、无线电接收器、照相机、远程控制系统(例如红外远程控制器 等)的接收器、或者它们的组合。因此，提供用于开始用户定义的功 能的简单机构，从而提供多种有趣的游戏情节。
在某些实施例中，玩具构建系统还包括扩展组件(extension element),该扩展组件包括堆叠式连接器組件、其它的输出连接器以 及诸如扩展线缆/导线的电子扩展组件。堆叠式连接器组件包括输入连 接器和输出连接器，并且扩展组件的堆叠式连接器组件适于从堆叠式 连接器组件的输入连接器接收控制信号，并将所接收到的控制信号通 过电子扩展组件给送到其它的输出连接器以及将所接收到的控制信号 给送到堆叠式连接器组件的输出连接器。因此，可以将扩展组件用作 扩展线缆，以及/或者用于分支出并联的功能构建组件和/或控制构建 组件组/序列。
在功能构建组件和/或控制构建組件具有用于可拆地将功能或控 制构建组件与其它的构建组件相互连接起来的耦合部件时，它们与玩 具构建系统是兼容的，并可以与其它的构建组件一起使用。本发明可 以广泛地应用于玩具构建系统，该玩具构建系统具有包括用于可拆地 相互连接构建组件的耦合部件的构建组件。另外，在此处所述的构建 组件的连接器被配置为输入连接器只可连接到输出连接器并且输出连 接器只可连接到输入连接器时，提供确保连接器的正确连线/连接的机 械编码，以避免故障、短路等。例如，可以以连接器的形式、连接器 中的触点布置，触点的形式，通过提供额外的耦合部件等来提供这样 的才几械编码。
12注意，玩具构建系统可以包括其它类型的构造组件，诸如无需任 何电子连接器并且无需执行或控制动作/功能的能力的无源结构组件 以及现有技术中已知的传统构建模块。
可以以不同的方式(包括上述玩具构建系统)以及以下列和其它
的产品手段来实现本发明，这些方式和产品手段均产生结合上面提到
的玩具构建系统而说明的优点和益处中的一个或多个，并且均具有一 或多个与结合上面提到的玩具构建系统所说明的以及/或者在从属权
利要求中所公开的优选实施例相对应的优选实施例。
尤其是，根据一方面，提供一种用于玩具构建系统的功能构建组 件，该玩具构建系统包括多个含一或多个功能构建组件以及一或多个 控制构建组件的构建組件，各功能构建組件用于执行相应的功能，各 控制构建组件用于控制一或多个功能构建组件。功能构建组件至少包 括输入连接器和输出连接器，输入连接器和输出连接器均用于通过另 一构建组件的相应的连接器将该功能构建组件与该另一构建组件电连 接起来，各连接器包括至少一个控制信号触点。输入连接器适于接收
控制信号，输出连接器适于传送所接收到的控制信号；并且其中，功 能构建组件适于执行响应于所接收到的控制信号的功能。
另外，提供一种用于玩具构建系统的控制构建组件的实施例，该 玩具构建系统包括多个含一或多个功能构建组件以及一或多个控制构 建组件的构建组件，各功能构建组件用于执行相应的功能，各控制构 建组件用于控制一或多个功能构建组件，各构建组件包括用于通过另 一构建组件的相应的连接器将该构建组件与该另一构建组件电连接起 来的至少一个连接器，连接器包括至少一个控制信号触点；各功能构 建组件包括用于接收控制信号的输入连接器，并且适于执行响应于所 接收到的控制信号的功能。控制构建组件包括堆叠式连接器组件，堆 叠式连接器组件包括适于输出用于控制至少一个功能构建组件的控制 信号的主输出连接器；其中，堆叠式连接器组件还包括输入连接器； 并且其中，堆叠式连接器组件适于阻挡由连接到堆叠式控制组件的输 入连接器的输出连接器所输出的控制信号被直接给送到堆叠式连接器组件的主输出连接器。
提供另一用于玩具构建系统的控制构建组件的实施例，该玩具构 建系统包括多个含一或多个功能构建组件以及一或多个控制构建组件 的构建组件，各功能构建组件用于执行相应的功能，各控制构建组件 用于控制 一或多个功能构建组件，各构建组件包括用于通过另 一构建 组件的相应的连接器将该构建组件与该另 一构建组件电连接起来的至
少一个连接器，连接器包括至少一个控制信号触点；各功能构建组件 包括用于接收控制信号的输入连接器，并且适于执行响应于所接收到 的控制信号的功能。控制构建组件包括适于输出用于控制至少一个功 能构建组件的控制信号的主输出连接器；其中，控制构建组件还包括 堆叠式连接器组件，堆叠式连接器组件包括输入连接器和不同于主输 出连接器的输出连接器；其中，堆叠式连接器组件适于从堆叠式连接 器组件的输入连接器接收控制信号，并将所接收到的控制信号给送到 堆叠式连接器组件的输出连接器，以提供从输入连接器到输出连接器 的控制信号路径。
另外，提供一种用于玩具构建系统的扩展组件的实施例，该玩具 构建系统包括多个含一或多个功能构建组件以及一 或多个控制构建组 件的构建组件，各功能构建组件用于执行相应的功能，各控制构建组 件用于控制一或多个功能构建组件，各构建组件包括用于通过另 一构 建组件的相应的连接器将该构建组件与该另 一构建组件电连接起来的 至少一个连接器，连接器包括至少一个控制信号触点；各功能构建组 件包括用于接收控制信号的输入连接器，并且适于执行响应于所接收 到的控制信号的功能。扩展组件包括堆叠式连接器组件、其它的输出 连接器以及电子扩展组件，堆叠式连接器组件包括输入连接器和输出 连接器，扩展组件的堆叠式连接器适于从堆叠式连接器组件的输入连 接器接收控制信号，并将所接收到的控制信号通过电子扩展组件给送 到其它的输出连接器以及将所接收到的控制信号给送到堆叠式连接器 组件的输出连接器。
因此，构建系统配置有可以通过相对应的连接器集合根据预定的连接结构而相互连接的功能构建组件和控制构建组件。该构建系统使 得用户能够利用有限的不同构建组件的集合，以统一的方式构造多种 功能和功能关系。


图1示出现有技术的玩具构建块(brick)。 图2示意性地示出功能玩具构建块的例子。 图3和图4示意性地示出控制玩具构建块。 图5示意性地示出电源构建块。 图6示意性地示出扩展构建组件。
图7示意性地示出包括在此所述的构建块的玩具模型的例子。 图8示出玩具构建块的其它例子。
具体实施例方式
将使用块形式的玩具构建组件来大体上说明本发明的实施例。但 是，本发明可以应用于玩具构建系统中所使用的其它形式的构建组件。
图1示出玩具构建块的例子，各玩具构建块在其上表面上具有耦 合立柱，并且具有从底部延伸到块里的凹洞。该凹洞具有中心管道， 其它块上的耦合立柱可以如美国专利第3005282号所公开的那样以摩 擦接合的方式被容纳在该凹洞中。图la-b示出这样的包括上侧和下侧 的玩具构建块的例子的立体图。图lc和图ld示出其它类似的现有技 术的构建块。剩下的图中所示出的构建块具有这种已知类型的联合立 柱和凹洞形式的耦合部件。但是，也可以使用其它类型的耦合部件。
图2示意性地示出功能构建组件的例子。
图2a示意性地示出用200总体表示的功能构建组件，功能构建 组件包括功能块201形式的主功能构建组件主体以及通过包括导线 212和213的柔性线缆203连接到功能块201的堆叠式连接器202。功 能块在其上表面上具有耦合立柱205，在其下表面中具有相应的凹洞 (没有明确示出)。功能块201包括功能装置204，如下面将更详细说明的，功能装置204通过堆叠式连接器202的端子210和扩展线缆203 的线路212来接收电力，并通过堆叠式连接器202的端子211和扩展 线缆203的线路213来接收控制信号，并且该电子功能装置204执行 诸如机械功能或电子功能的预配置功能。在一实施例中，各控制信号 可以分别都具有二进制值0和1。
在此所述的功能块可以执行的预配置机械功能的例子包括诸如 通过驱动旋转输出轴、绕紧能够将目标拖拉得更靠近功能块的绳或链、 加快或减慢移动能够例如打开或关闭门的功能块的铰接部、发射目标 等而产生的移动/运动。可以通过如图2b所示的电动机来驱动这样的 机械运动。图2b示出功能装置204的例子的配线图，功能装置204 包括由通过线路212而接收到的电力来驱动的电动机230。响应于通 过线路213所接收到的控制信号Cl、 C2，通过控制电路231来控制 电动机230。
应当iU只到，如图2c所示，可以通过来自电力线路212的电力 或者直接通过控制信号Cl和C2来驱动电动机。通过线路212的独立 的电源供应使得能够实现电压极性恒定且被明确定义的供应。
图2c示意性地示出包括通过控制信号Cl、 C2来控制和驱动的 电动机230的功能装置204的另一例子的配线图。因此，在该例子中， 功能装置不通过线路212接收独立的电力，这是因为控制信号足以来 运行电动机。
在此所述的功能块可以执行的预配置电子功能的例子包括操作 具有可及端子的开关，产生可见光信号，发出恒定或闪烁的光，以预 定顺序激活几个灯，产生电信号，产生不可见光信号，发出听得见的 声音(诸如嘟嘟声、警报、钟声、汽笛声、声音消息、音乐、合成声 音、模拟和刺激玩耍活动的自然的或模仿的声音)，记录和播放声音， 发出诸如超声波的听不见的声音，发出将由另 一组件接收的射频信号 或红外信号，等等，或者它们的组合。
功能块可以具有预配置功能，但是功能也可被编程，或者另外由 用户确定或改变的。图2d示意性地示出包括由控制信号C1、C2来控制和驱动的LED 234的功能装置204的例子的配线图。因此，在该例子中，功能装置 不通过线路212接收独立的电力，因为控制信号足以来运行LED。可 选地，可以通过经由由控制信号Cl和/或C2控制的开关通过线路212 而接收到的电力来驱动LED。
在图2e中示出了功能装置204可以是开关271。开关271可以是 常开开关或常闭开关，并且其端子272可以连接到上表面上的耦合立 柱或者连接到意图用于接合另 一构建块上的耦合立柱的凹洞的表面。 如上所述，通过经由逻辑电路231通过线路213所接收到的控制信号 来控制开关。当开关271闭合时，电源线212上的电压被施加到端子 272。逻辑电路231还从电源线212接收电力。
一般地，功能装置可以以不同的方式解释控制信号。在一实施例 中，控制信号C1和C2可以各自都具有二进制值0和1。例如，在图 2c的例子中，可以根据下表来控制电动机230:
控制信号值
(C1，C2)=(0，0)
(C1，C2)=(1,0)
(C1，C2)=(0，1)
(C1，C2)=(1，1)
电动才几控制 电动才几关闭 电动才几正向运4亍
电动机反向运4亍 电动机停止运行
在功能装置包括可被配置为发出两种不同的声音的声音发生器 的另 一例子中，可以将功能装置适配为发出分别响应于例如各控制信 号C1和C2的上升侧面(即，从O到l的转换)而选择的一种声音， 例如根据以下
Cl 0—1 发出声 音1
C2 0—1 发出声音2
因此， 一般地，功能装置可以包括适于执行上面的功能或替换功 能中的一个或多个的任何合适的机械和/或电子装置、布置或电路。功能装置的例子包括诸如灯或LED的光源，声音发生器、扩音器、声 卡或其它音频源，电动机，齿轮，铰接部，旋转轴，信号发生器，阀 门，气流控制器，形状记忆合金，压电晶体，电磁体，线性致动器， 无线电装置，显示器，微处理器，等等。
堆叠式连接器组件202包括阳型输入连接器206和阴型输出连接 器207两者。连接器位于连接器组件的相对侧，以使连接器组件可堆 叠。尤其是，在本例子中，阳型输入连接器位于下侧，而阴型连接器 位于堆叠式连接器組件的上侧。输入和输出连接器均包括四个触点， 分别由210、 211以及208、 209来表示。用于接收电力的触点210连 接到相应的输出触点208,并通过线路212连接到功能装置204。用于 接收控制信号的触点211连接到相应的输出触点209，并通过线路213 连接到功能装置204。 一般地，优选对输入连接器206和输出连接器 207进行机械编码，使得这些触点总是连接到对应的另一连接器的正 确的相应触点。
在玩具构建系统的所有功能构建组件包括以统一的方式提供和 传送控制输入和电源输入的相应的堆叠式连接器组件时，这样的功能 块可以在由在此所述的构建块构造成的玩具结构中容易地互换。例如，
可以用包括声音源或扩音器的功能块简单地替换包括灯的功能块，而 无需改变构造的任何其它部分，因为这两个功能块以相同的方式^^启 动。
一般地，在一实施例中，在此所述的各构建组件(例如，各功能、 控制、电源或扩展构建组件)可以具有至多一个输入连接器和任意数 量的输出连接器。
还应当理解，各构建组件可以在其输入连接器中使用一或多个输 入触点。例如，如在此所述，某些功能构建组件可能仅使用控制信号， 而其它的功能构建组件可能使用电力和控制信号两者。相似地，如下 面将要详述的，某些控制构建组件可能只使用电力，而其它的控制构 建组件可能使用输入电力和输入控制信号两者。
还应当理解，连接器组件可以包括其它的触点，例如用于在包括微处理器的构建组件之间提供通信总线的信号线。
图3和图4示意性地示出控制玩具构建组件。
图3示意性地示出总体由300表示的控制构建组件的例子，其包 括控制块301形式的主控制构建组件主体以及通过柔性线缆303连接 到控制块301的堆叠式连接器302。控制块在其上表面上具有耦合立 柱305，并且在其下表面上具有相应的凹洞(未明确示出)。控制块301 包括通过堆叠式连接器302的端子310以及扩展线缆303的线路312 来接收电力的控制装置304。控制块301还包括推压按钮314或者连 接到控制装置304的用于接收外部输入的另一输入接口。
一般地，在此所述的控制块可以包括一或多个对外部物理事件进 行响应的输入接口/传感器。这样的外部物理事件的例子包括机械力、 推、拉、转动、人的操作、触摸、目标接近、电信号、射频信号、光 学信号、可见光信号、红外信号、磁信号、温度、湿度、辐射等，以 及它们的组合。
响应于推压按钮314的激活，控制块301产生控制信号，并通过 扩展线缆303的线路313将控制信号给送到堆叠式连接器组件302的 输出触点309。因此，堆叠式连接器组件302的输出连接器307是指 控制构建组件300的主输出连接器。
堆叠式连接器组件302与上述连接器组件相似，它包括具有用于 电源的输入触点310以及用于控制信号的输入触点311的阳型输入连 接器306、具有用于电源的输出触点308以及用于控制信号的输出触 点309的阴型输出连接器307。用于接收电力的触点310连接到相应 的输出触点308，并通过线路312连接到控制装置304。但是，与图 2a的连接器组件相反，用于接收控制信号的触点311既不用于控制装 置304，也不连接到相应的输出触点309。因此，不将通过连接到输入 连接器306的输出连接器而接收到的任何控制信号传送到输出连接器 309。
在玩具构建系统的控制构建组件的各主输出连接器被布置为统 一的堆叠式连接器组件的输出连接器时，可以容易地互换控制块。因此，在利用在此所述的块而构造成的玩具结构中，可以互换地使用几 个控制块，并且可以将特定控制块用于几个结构中。但是，在某些实 施例中，如下面将要更详细描述的，也可以将控制构建组件的主输出 连接器实现为不同于堆叠式连接器组件的独立的输出连接器。
控制装置304可以简单地将外部输入转换成合适的控制信号。可 选地，控制装置可以执行与所接收到的一或多个外部事件相关的逻辑 功能。这样的逻辑功能的例子包括相对于输入而延迟输出，在接收 到信号输入时重复控制信号，仅在输入满足特定标准(例如，接收到 作为输入的特定的序列或模式)时才进行输出，等。
图4示出总体由400表示的具有独立于控制构建组件的堆叠式连 接器組件402的输出连接器407的主输出连接器422的控制构建组件 的例子。
图4a示出包括具有耦合立柱405以及控制装置404的控制块401 的控制构建组件，与上述控制构建组件相似，控制装置404从外部接 口414接收控制输入，并生成相应的输出控制信号。另外，控制构建 组件400包括通过扩展线缆403连接到控制块401的堆叠式连接器组 件402，该堆叠式连接器组件具有阳型输入连接器406和阴型输出连 接器407，并且包括用于电源的输入触点410以及连接到输入触点410 的输出触点408。因此，控制装置404通过堆叠式连接器组件和扩展 线缆403的线路412接收电力。
图4a的控制构建组件400与图3的控制构建组件300的不同之 处在于，控制构建组件400还包括用作主输出连接器的独立的阴型输 出连接器422，从而控制装置404将其输出控制信号给送到连接器422 的相应的输出触点429。控制块401还将所接收到的电力给送到连接 器422的相应的输出触点428,从而在整个系统上提供连续的电源线 路。可以将独立的输出连接器连接到或集成在块401中，或者可以将 独立的输出连接器布置为与块401分离，例如，通过扩展线缆连接到 块401。
另外，与控制构建组件300相反，堆叠式连接器组件402包括控制信号输入触点410到相应的输出触点409之间的连接，从而提供从 其输入到输出的直接的控制信号路径。
还通过扩展线缆403的线路413将输入控制信号从触点410给送 到控制装置404。另外，控制装置404从线路412接收电力。因此， 控制装置404基于输入控制信号和/或来自接口 414的外部输入而生成 输出控制信号，例如，通过组合这两种控制输入而生成，再例如，通 过实现诸如"与"功能、"或"功能以及"异或"功能的逻辑功能而生成， 通过使用输入控制信号的变化作为触发事件而生成，等等。 一般地， 逻辑功能可以是预配置的逻辑功能，但是逻辑功能也可被编程，或者 另外由用户确定或改变的。在控制装置的一些实施例中，可以使用输 入控制信号和/或外部输入，作为用于触发输出控制信号或者触发由输 出控制信号而导致的控制处理的触发信号。例如，控制装置可以具有 存储于其中的可执行程序，可以通过预定的输入控制信号来触发该可 执行程序的执行，并且该可执行程序的执行可以导致输出控制信号或 输出控制信号序列。
图4b示出与图4b相似的实施例，但是，其中，控制装置不从堆 叠式连接器组件402接收输入控制信号。因此，在该实施例，触点410 仅连接到输出触点408。
图4c示出与图4b的实施例相似的另一实施例，但是，其中，控 制块401包括两个主输出连接器422a和422b，每个主输出连接器均 接收电力和各自的控制信号。给送到这些输出连接器的控制信号可以 是相同的或者是不同的。因此，图4c的控制构建组件可以控制如通过 其各自的堆叠式连接器组件202a和202b而分别连接到输出组件422a 和422b的功能块201a和201b所示的两个并联的功能构建组件或功 能组件組。例如，控制构建组件可以是远程控制系统的IR接收器， 该远程控制系统响应于不同的所接收到的IR信号而选择性地将控制 信号输出到不同的输出连接器上。因此，可以通过单一的远程控制来 选择性地控制不同的功能构建组件。
图5示意性示出电源构建组件。总体由500表示的电源组件包括
21电源块以及与上述输出连接器422相似的阴型输出连接器522。电源 块包括一或多个用于产生适用于玩具构造系统的诸如4.5V和9V之间 的电力的低电压电力的电池582。可选地，电源组件可以包括诸如电 压变换器/电压转换器的可选能量源。通过输出连接器522的输出触点 528输出来自电池582的电力。电源构建组件500还包括连接到包括 在主体501中的控制装置504的控制开关514或其它输入接口，控制 装置504响应于控制开关514的激活而产生控制信号，并将控制信号 给送到输出连接器522的触点529。因此，电源组件不仅用作连接到 其输出连接器522的功能构建组件和/或控制构建组件的电源，还用作 与图4b中示出的控制组件相似的控制组件。应当理解，电源组件的可 选实施例可以不包括任何控制开关，并且仅提供输出电力而不提供输 出控制信号。另外，在又一可选实施例中，电源组件可以包括超过一 个的输出连接器。
图6示意性地示出扩展构建组件。总体由600表示的扩展组件包 括堆叠式连接器602以及通过扩展线缆603连接的阴型输出连接器 622。堆叠式连接器602与功能构建組件的堆叠式连接器相似，并且包 括阳型输入连接器606和阴型输出连接器607。输入连接器606包括 用于电源的触点610和用于控制信号的触点611。用于电源的触点610 与输出连接器607的相应的触点608相连接，并且通过扩展线缆603 的线路612与输出连接器622的触点628相连接。相似地，用于控制 信号的触点611与输出连接器607的相应的触点609相连接，并且通 过扩展线缆603的线路613与输出连接器622的触点629相连接。因 此，可以将扩展组件既用作扩展线缆，又用作分支组件，这是因为输 入电力和控制信号被传送到输出连接器607和输出连接器622两者。 图7示意性地示出包括在此所述的构建组件的玩具模型的例子。 图7a所示的玩具模型示出包括具有输出连接器522的电源块501 的例子，该输出连接器522通过其各自的堆叠式连接器组件202a-c和 302将电力供应到功能块201a-c以及图3所示的类型的控制块301。 因此，以由组700中的其各自的堆叠式连接器的位置而确定的顺序，将功能块201a-c和控制块301布置在组中。电源块501还通过堆叠式 连接器组件302的阴型连接器向功能块201a提供控制信号，而控制块 301向功能块201b和201c提供控制信号。由于连接器组件302的控 制信号输入触点和控制信号输出触点不相互连接，因此电源块501不 控制功能块201b和201c，即，电源块501仅对组700中所连接的比 电源块501高、直到控制块301的功能块进行控制。另外，由于仅将 来自控制块301的输出控制信号给送到连接器组件302的阴型输出连 接器的触点，因此控制块301仅对组700中所连接的比控制块301高 的功能块进行控制。
图7b所示的玩具模型示出包括具有输出连接器522的电源块501 的另 一例子，输出连接器522通过其各自的堆叠式连接器组件202a-c 和402向功能块201a-c和图4a所示类型的控制块401供应电力。因 此，功能块201a和控制块401通过其各自的堆叠式连接器组件被连接 在源自电源块501的第一组790中，而功能块201b和201c被连接在 源自控制块401的输出连接器422的第二组791中。因此，在该例子 中，电源组件既向组790中的所有功能组件和控制组件提供电力，又 通过控制块401向组791中的组件提供电力。
控制块401控制功能块201b和201c。另外，由于如结合图4b 所说明的那样，控制块401是从它的堆叠式连接器接收控制信号的类 型的控制块，因此，电源块501对功能块201a以及功能块201b和201c 进行控制。通过控制块401并根据控制块401所实现的具体的逻辑功 能，来间接地执行对后者，即功能块201b和201c的控制。在生成输 出控制信号时，不同的控制组件可以以不同的方式解释输入控制信号，
改变作为触发事件，等等。 … ' *
图8示出玩具构建组件的其它的例子。
图8a示出包括电池(未示出)的电源块501的例子，电源块501 提供来自阴型输出连接器522的电力。电源块501包括滑动开关514 和耦合部件505。图8b-c均示出作为功能构建组件的例子的电动机模块201的例 子。电动机模块201包括用于容纳要被电动机转动的轴的孔881。电 动机模块还包括用于将电动机模块与其它构建组件连接起来的耦合部 件205。电动机模块还包括如在此所述的堆叠式连接器组件202。
图8d示出用于通过两个输出连接器提供控制信号的如结合图4c 所述的控制构建组件的例子。该控制组件包括具有红外(IR)接收器 414的控制块401，并适于响应于接收到的IR信号而将控制信号输出 到两个输出连接器422a和422b上，这两个输出连接器中的一个是部 分可见，另一个则隐藏在图8d中。该控制組件通过堆叠式连接器组件 402接收电力。另外，该控制组件包括用于选择两个接收频率信道的 其中之一的选择开关886。因此，可以使用该控制构建组件作为远程 控制的接收器。
图8e示出用于激活图8d的远程控制接收器的远程控制器的例 子。远程控制器884包括响应于一或多个按钮/开关885a-b的操作而 发射相应的IR信号的IR发射器883,以及频率选择开关887。在一 实施例中，图8d的控制组件被配置为响应于表示开关885a的激活的 IR信号而将控制信号输出到它的输出连接器422a上，而图8d的控制 组件被配置为响应于表示开关885b的激活的IR信号而将控制信号输 出到它的输出连接器422b上。
图8f示出用于在此所述的功能、控制和/或扩展构建组件中的堆 叠式连接器802的例子。尤其是，图8f示出连接器组件802、柔性扩 展线缆803以及堆叠式连接器的阴型连接器807，堆叠式连接器包括 用于输出电力的触点808，用于输出控制信号的触点卯9，用于输出其 它信号(例如，用作分布式智能的高速通信线路)的其它触点882。 连接器组件还包括用于将该连接器组件容易、可靠地连接到具有一或 多个相应的凹洞的阳型连接器的耦合立柱805。
权利要求
1. 一种玩具构建系统，包括多个含一或多个功能构建组件以及一或多个控制构建组件的构建组件，各功能构建组件用于执行相应的功能，各控制构建组件用于控制一或多个功能构建组件，各构建组件包括至少一个用于通过另一构建组件的相应的连接器而将该构建组件与该另一构建组件电连接起来的连接器，所述连接器包括至少一个控制信号触点；其中，各控制构建组件包括适于输出用于控制至少一个功能构建组件的控制信号的主输出连接器；以及各功能构建组件包括用于接收控制信号的输入连接器，并适于执行响应于所接收到的控制信号的功能；以及其中，各功能构建组件还包括适于传送所接收到的控制信号的输出连接器。
2. 根据权利要求1所述的玩具构建系统，还包括电源构建组件， 该电源构建组件包括用于供应电力的能量源以及输出连接器；并且其 中，构建组件的至少一个连接器还包括电源触点。
3. 根据权利要求2所述的玩具构建系统，其中，构建组件的至少 一个输出连接器包括适于提供输出电力的电源触点，用以将电力供应 到一或多个构建组件；并且其中，各构建组件的输入连接器包括适于 接收电力的电源触点。
4. 根据权利要求2或3所述的玩具构建系统，其中，电源构建组 件还适于通过电源构建组件的输出连接器输出控制信号。
5. 根据权利要求l-4任一项所述的玩具构建系统，其中，各功能 构建组件包括堆叠式连接器组件，该堆叠式连接器组件包括该功能构 建组件的输入连接器和输出连接器。
6. 根据权利要求5所述的玩具构建系统，其中，各功能构建组件 的堆叠式连接器组件适于从堆叠式连接器组件的输入连接器接收控制 信号，并将所接收到的控制信号给送到功能构建组件以及堆叠式连接器组件的输出连接器，以提供从输入连接器到输出连接器的直接的控 制信号路径。
7. 根据权利要求l-6任一项所述的玩具构建系统，其中，至少第 一控制构建组件子集的各控制构建组件包括具有该控制构建组件的主 输出连接器和输入连接器的堆叠式连接器组件，其中该堆叠式连接器 组件适于阻挡由连接到堆叠式控制组件的输入连接器的输出连接器输 出的任何控制信号被直接给送到堆叠式连接器組件的主输出连接器。
8. 根据权利要求l-7任一项所述的玩具构建系统，其中，至少第 二控制构建组件子集的各控制构建组件包括具有输入连接器和不同于 所述主输出连接器的输出连接器的堆叠式连接器组件；其中，该堆叠 式连接器组件适于从堆叠式连接器组件的输入连接器接收控制信号， 并将所接收到的控制信号给送到该堆叠式连接器组件的输出连接器， 以提供从输入连接器到输出连接器的控制信号路径。
9. 根据权利要求8所述的玩具构建系统，其中，堆叠式连接器组 件适于将所接收到的控制信号给送到控制构建组件。
10. 根据权利要求5-9任一项所述的玩具构建系统，其中，包括 堆叠式连接器的各构建组件包括具有电子电路的构建组件主体；并且 其中，堆叠式连接器组件通过扩展线缆电连接到该电子电路。
11. 根据权利要求l-10任一项所述的玩具构建系统，还包括扩展 组件，该扩展组件包括堆叠式连接器组件、其它的输出连接器以及电 子扩展组件，该堆叠式连接器组件包括输入连接器和输出连接器，扩 展组件的堆叠式连接器组件适于从堆叠式连接器组件的输入连接器接 收控制信号，并将所接收到的控制信号通过电子扩展组件给送到所述 其它的输出连接器，以及将所接收到的控制信号给送到堆叠式连接器 组件的输出连接器。
12. 根据权利要求5-ll任一项所述的玩具构建系统，还包括电源 构建組件，该电源构建组件包括用于供应电力的能量源以及输出连接 器；并且其中，各堆叠式连接器适于从堆叠式连接器的输入连接器接 收电力，并将所接收到的电力给送到堆叠式连接器组件的输出连接器。
13. 根据权利要求5-12任一项所述的玩具构建系统，其中各堆叠 式连接器包括第一连接侧以及与第一连接侧相对的第二连接侧，第一 连接侧包括堆叠式连接器组件的输入连接器，第二连接侧包括堆叠式 连接器组件的输出连接器。
14. 根据权利要求l-13任一项所述的玩具构建系统，其中至少一 个控制构建组件包括用于接收外部输入的其它的输入接口 ；并且其中， 该控制构建组件适于生成响应于该外部输入的输出控制信号。
15. 根据权利要求14所述的玩具构建系统，其中从包括下列的组 中选择所述外部输入机械力、推、拉、转动、人的操作、触摸、目 标的接近、电信号、射频信号、光学信号、可见光信号、红外信号、 磁信号、温度、湿度、辐射。
16. 根据权利要求l-15任一项所述的玩具构建系统，其中各构建 组件包括用于可拆地相互连接构建组件的耦合部件。
17. 根据权利要求16所述的玩具构建系统，其中各连接器包括用 于可拆地相互连接构建组件的耦合部件。
18. 根据权利要求16-17任一项所述的玩具构建系统，其中所述 耦合部件包括凸起以及适于以摩擦接合的方式容纳凸起的凹洞。
19. 根据权利要求l-18任一项所述的玩具构建系统，其中输入连 接器仅能够连接到输出连接器，而输出连接器仅能够连接到输入连接 器。
20. 根据权利要求l-19任一项所述的玩具构建系统，其中从包括 下列的组中选择所述功能运动，产生听得见的声音信号，产生听不 见的声音信号，产生电子信号，产生可见光信号，产生不可见的光信 号，产生射频信号。
21. 根据权利要求l-20任一项所述的玩具构建系统，包括多个功 能构建组件，所述多个功能构建组件的功能适于执行不同的功能。
22. —种用于玩具构建系统的功能构建组件，所述玩具构建系统 包括多个含一或多个功能构建组件以及一或多个控制构建组件的构建 组件，各功能构建组件用于执行相应的功能，各控制构建组件用于控制一或多个功能构建组件；其中，所述功能构建组件至少包括均用于通过另 一构建组件的相 应的连接器将该功能构建组件与该另 一构建组件电连接起来的输入连 接器和输出连接器，各连接器均包括至少一个控制信号触点；其中，所述输入连接器适于接收控制信号，所述输出连接器适于 传送所接收到的控制信号；并且其中，所述功能构建組件适于执行响 应于所接收到的控制信号的功能。
23. —种用于玩具构建系统的控制构建组件，所述玩具构建系统 包括多个含一或多个功能构建组件以及一或多个控制构建组件的构建 组件，各功能构建组件用于执行相应的功能，各控制构建组件用于控 制一或多个功能构建组件，各构建组件包括至少一个用于通过另一构 建组件的相应的连接器而将该构建组件与该另 一构建组件电连接起来 的连接器，所述连接器包括至少一个控制信号触点；各功能构建组件 包括用于接收控制信号的输入连接器，并适于执行响应于所接收到的 控制信号的功能；其中，控制构建组件包括堆叠式连接器组件，该堆叠式连接器组 件包括适于输出用于控制至少一个功能构建组件的控制信号的主输出 连接器；其中，堆叠式连接器组件还包括输入连接器；并且其中，堆 叠式连接器组件适于阻挡由连接到堆叠式控制组件的输入连接器的输 出连接器输出的控制信号被直接给送到堆叠式连接器组件的主输出连 接器。
24. —种用于玩具构建系统的控制构建组件，所述玩具构建系统 包括多个含一或多个功能构建组件以及一或多个控制构建组件的构建 组件，各功能构建组件用于执行相应的功能，各控制构建组件用于控 制一或多个功能构建组件，各构建组件包括至少一个用于通过另一构 建组件的相应的连接器而将该构建组件与该另 一构建组件电连接起来 的连接器，所述连接器包括至少一个控制信号触点；各功能构建组件 包括用于接收控制信号的输入连接器，并适于执行响应于所接收到的 控制信号的功能；其中，控制构建组件包括主输出连接器，该主输出连接器适于输出用于控制至少一个功能构建组件的控制信号；其中控制构建组件还 包括堆叠式连接器组件，堆叠式连接器组件包括输入连接器和不同于 所述主输出连接器的输出连接器；其中堆叠式连接器组件适于从堆叠 式连接器组件的输入连接器接收控制信号，并将所接收到的控制信号 给送到堆叠式连接器组件的输出连接器，以提供从输入连接器到输出 连接器的控制信号路径。
25. —种用于玩具构建系统的扩展组件，所述玩具构建系统包括 多个含一或多个功能构建组件以及一或多个控制构建组件的构建组 件，各功能构建组件用于执行相应的功能，各控制构建组件用于控制 一或多个功能构建组件，各构建组件包括至少一个用于通过另 一构建 组件的相应的连接器而将该构建组件与该另一构建组件电连接起来的 连接器，所述连接器包括至少一个控制信号触点；各功能构建组件包 括用于接收控制信号的输入连接器，并适于执行响应于所接收到的控 制信号的功能；其中，扩展组件包括堆叠式连接器组件、其它的输出连接器以及 电子扩展组件，堆叠式连接器组件包括输入连接器和输出连接器，扩 展组件的堆叠式连接器组件适于从堆叠式连接器组件的输入连接器接 收控制信号，并将所接收到的控制信号通过电子扩展组件给送到所述 其它的输出连接器，以及将所接收到的控制信号给送到堆叠式连接器 组件的输出连接器。
全文摘要
一种玩具构建系统，包括多个含一或多个功能构建组件(210)以及一或多个控制构建组件(400)的构建组件，各功能构建组件(210)用于执行相应的功能，各控制构建组件(400)用于控制一或多个功能构建组件，各构建组件包括至少一个用于通过另一构建组件的相应的连接器而将该构建组件与该另一构建组件电连接起来的连接器，所述连接器包括至少一个控制信号触点。各控制构建组件包括适于输出用于控制至少一个功能构建组件的控制信号的主输出连接器；各功能构建组件包括用于接收控制信号的输入连接器，并适于执行响应于所接收到的控制信号的功能。各功能构建组件还包括适于传送所接收到的控制信号的输出连接器。
文档编号A63H33/04GK101454059SQ200780019897
公开日2009年6月10日 申请日期2007年5月23日 优先权日2006年5月29日
发明者高特·蒙克 申请人:乐高公司