用于智能陀螺的測(cè)量控制器、智能陀螺及其競(jìng)賽平臺(tái)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及智能玩具，旨在提供一種用于智能陀螺的測(cè)量控制器、智能陀螺及其競(jìng)賽平臺(tái)系統(tǒng)。該測(cè)量控制器中，角速度傳感器、角加速度傳感器和陀螺儀分別與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，角加速度傳感器與加速度比較器相連，A/D轉(zhuǎn)換電路、加速度比較器、計(jì)時(shí)器和無(wú)線通訊模塊分別與處理器模塊相連；電池在處理器模塊控制下為各部件供電。本發(fā)明能夠測(cè)量、記錄、上傳陀螺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。配合手機(jī)APP等智能控制器設(shè)備，可通過(guò)本地連接或互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行比賽或打榜。測(cè)量控制器可以獨(dú)立封裝，由使用者自行安裝在不同的陀螺本體上，使之成為個(gè)性化十足的玩具，可把玩程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)陀螺。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于智能陀螺的測(cè)量控制器、智能陀螺及其競(jìng)賽平臺(tái)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及智能玩具，特別涉及智能陀螺測(cè)量控制器及智能陀螺與陀螺競(jìng)賽平臺(tái)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]陀螺是非常受歡迎的一種玩具或運(yùn)動(dòng)器材。為提高游戲過(guò)程中的趣味性，人們通過(guò)改變陀螺的大小、材質(zhì)、形狀，或者是加之以發(fā)聲、發(fā)光、變色等措施進(jìn)行改進(jìn)。但即便是改進(jìn)之后的陀螺，仍?xún)H是獨(dú)立的個(gè)體，導(dǎo)致其能夠?qū)崿F(xiàn)的玩法比較單一。
[0003]目前，關(guān)于陀螺的運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量，以及利用這些測(cè)量數(shù)據(jù)擴(kuò)展陀螺玩法，并無(wú)任何公開(kāi)技術(shù)或資料予以揭示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種智能陀螺測(cè)量控制器及智能陀螺與陀螺競(jìng)賽平臺(tái)系統(tǒng)。
[0005]為解決技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]提供一種用于智能陀螺的測(cè)量控制器，包括處理器模塊，還包括:角速度傳感器、角加速度傳感器、陀螺儀、加速度比較器、A/D轉(zhuǎn)換電路、計(jì)時(shí)器、無(wú)線通訊模塊和電池；其中，角速度傳感器、角加速度傳感器和陀螺儀分別與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，角加速度傳感器與加速度比較器相連，A/D轉(zhuǎn)換電路、加速度比較器、計(jì)時(shí)器和無(wú)線通訊模塊分別與處理器模塊相連;電池在處理器模塊控制下為各部件供電。
[0007]本發(fā)明所述測(cè)量控制器還具有下述特征中的任意一種或幾種:所述處理器模塊與計(jì)時(shí)器相連;或所述處理器模塊與存儲(chǔ)芯片相連;或所述無(wú)線通訊模塊是藍(lán)牙模塊或wif模塊;或所述電池是可充電電池、干電池或紐扣電池。
[0008]本發(fā)明所述測(cè)量控制器，還包括用于將所有部件安設(shè)于其中的外殼;外殼具有下述任意一種或幾種結(jié)構(gòu)特征:外殼是全封閉或半封閉的;或外殼上設(shè)有充電插口；或外殼上設(shè)有供電插口；或外殼呈圓柱狀，其外側(cè)環(huán)設(shè)螺紋，頂部設(shè)一字槽或十字槽;或外殼呈扁圓柱體，其底部或外側(cè)環(huán)設(shè)螺紋;或外殼的外側(cè)或底部設(shè)卡口部件。
[0009]進(jìn)一步地，本發(fā)明提供了基于前述測(cè)量控制器的智能陀螺，包括陀螺本體，在陀螺本體的內(nèi)部或外部裝設(shè)有所述的用于智能陀螺的測(cè)量控制器。
[0010]本發(fā)明中，在智能陀螺內(nèi)部或表面裝設(shè)了發(fā)光部件和/或發(fā)聲部件，發(fā)光部件和發(fā)聲部件分別通過(guò)各自的控制電路與處理器模塊和電池相連。
[0011]本發(fā)明中，所述測(cè)量控制器安設(shè)于外殼之中，外殼通過(guò)設(shè)于其表面的螺紋或卡口部件安裝在陀螺本體的內(nèi)部或上部表面。
[0012]進(jìn)一步地，本發(fā)明提供了一種基于前述測(cè)量控制器的智能陀螺競(jìng)賽平臺(tái)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括測(cè)量控制器、陀螺本體和控制器設(shè)備;測(cè)量控制器安裝在陀螺本體的內(nèi)部或上部表面組成智能陀螺;控制器設(shè)備通過(guò)無(wú)線通訊模塊與一個(gè)或多個(gè)智能陀螺實(shí)現(xiàn)連接。
[0013]本發(fā)明所述的智能陀螺競(jìng)賽平臺(tái)系統(tǒng)，還包括基于云端的服務(wù)器，服務(wù)器通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與控制器設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
[0014]本發(fā)明中，所述控制器設(shè)備能夠通過(guò)wifi或移動(dòng)數(shù)據(jù)通信方式連接互聯(lián)網(wǎng)，是智能手機(jī)、平板電腦、個(gè)人PC或游戲手柄中的任意一種。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0016]1、本發(fā)明的測(cè)量控制器能夠測(cè)量、記錄、上傳陀螺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，使陀螺運(yùn)動(dòng)成為一項(xiàng)在不同使用者之間可互動(dòng)的競(jìng)賽性質(zhì)運(yùn)動(dòng)。配合手機(jī)APP等智能控制器設(shè)備，使用者可命名自己的陀螺，將收集到的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)與當(dāng)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)玩友進(jìn)行比賽，甚至還可以上傳至服務(wù)器，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與全球玩家進(jìn)行比賽或打榜。這無(wú)疑給傳統(tǒng)的陀螺玩具賦予了一種全新的生命模式。
[0017]2、測(cè)量控制器可以獨(dú)立封裝，由使用者自行安裝在不同的陀螺本體上，使之成為個(gè)性化十足的玩具，可把玩程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)陀螺。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為智能陀螺的結(jié)構(gòu)示意圖；(檢測(cè)平面總數(shù)為4);
[0019]圖2為智能陀螺競(jìng)賽平臺(tái)系統(tǒng)的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式加以說(shuō)明。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明所述用于智能陀螺的測(cè)量控制器，包括處理器模塊、角速度傳感器、角加速度傳感器、陀螺儀、加速度比較器、A/D轉(zhuǎn)換電路、計(jì)時(shí)器、無(wú)線通訊模塊和電池;其中，角速度傳感器、角加速度傳感器和陀螺儀分別與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，角加速度傳感器與加速度比較器相連，A/D轉(zhuǎn)換電路、加速度比較器、計(jì)時(shí)器和無(wú)線通訊模塊分別與處理器模塊相連;電池在處理器模塊控制下為各部件供電。
[0022]其中，處理器模塊用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算和控制功能，可以通過(guò)單片機(jī)(例如八位處理器EM78)加載其內(nèi)置的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以是通過(guò)主控芯片(例如EPROM和ROM構(gòu)成的控制芯片)調(diào)用存儲(chǔ)芯片中的內(nèi)置程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。處理器模塊可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，也可以設(shè)置為與計(jì)時(shí)器相連。處理器模塊還可以設(shè)置為連接存儲(chǔ)芯片，后者用于存儲(chǔ)程序或數(shù)據(jù)。無(wú)線通訊模塊可以是藍(lán)牙模塊或wifi模塊;電池可以選用可充電電池、干電池或紐扣電池。
[0023]本發(fā)明中，測(cè)量控制器可以作為一款獨(dú)立產(chǎn)品，利用一個(gè)外殼將所有部件安設(shè)于陀螺本體的內(nèi)部或外部(如頂部)。這樣，生產(chǎn)商或使用者可以通過(guò)采購(gòu)獨(dú)立的測(cè)量控制器與陀螺本體，自行組裝成需要的最終的智能陀螺，極大地拓展了產(chǎn)品的可組配性，以及可玩性。
[0024]外殼可以是全封閉或半封閉形式的；可以在外殼上設(shè)有充電插口或供電插口。為了將測(cè)量控制器裝配于陀螺上，外殼的外形可以是呈圓柱狀，其外側(cè)環(huán)設(shè)螺紋，頂部設(shè)一字槽或十字槽;或者可以在外殼的外側(cè)設(shè)卡口部件?；蛘撸部梢詫⑼鈿ぴO(shè)計(jì)為扁的圓柱體，其底部或外側(cè)環(huán)設(shè)螺紋，以螺旋或卡裝方式將測(cè)量控制器固定在陀螺的頂端。在陀螺本體上，設(shè)置與外殼相適應(yīng)的螺紋或卡口部件。
[0025]為使陀螺具備聲光效果，可以在智能陀螺內(nèi)部或表面裝設(shè)發(fā)光部件和/或發(fā)聲部件，發(fā)光部件和發(fā)聲部件分別通過(guò)各自的控制電路與處理器模塊和電池相連。
[0026]本發(fā)明最主要的創(chuàng)新之處是，將傳統(tǒng)的單人玩具賦予互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的性質(zhì)。本發(fā)明基于測(cè)量控制器和控制器設(shè)備提供了一種智能陀螺競(jìng)賽平臺(tái)系統(tǒng)。其中，該系統(tǒng)包括測(cè)量控制器、陀螺本體和控制器設(shè)備;測(cè)量控制器安裝在陀螺本體的內(nèi)部或上部表面組成智能陀螺;控制器設(shè)備通過(guò)無(wú)線通訊模塊與一個(gè)或多個(gè)智能陀螺實(shí)現(xiàn)連接。該系統(tǒng)還可以包括基于云端的服務(wù)器，服務(wù)器通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與控制器設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。控制器設(shè)備能夠通過(guò)wifi或移動(dòng)數(shù)據(jù)通信方式連接互聯(lián)網(wǎng)，可以是智能手機(jī)、平板電腦、個(gè)人PC或游戲手柄中的任意一種。
[0027]該智能陀螺競(jìng)賽平臺(tái)系統(tǒng)可以是本地模式的，即多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的玩家可以通過(guò)控制器設(shè)備使其智能陀螺實(shí)現(xiàn)本地多人對(duì)戰(zhàn)或組隊(duì)競(jìng)賽游戲模式。該智能陀螺競(jìng)賽平臺(tái)系統(tǒng)還可以是聯(lián)網(wǎng)模式的，即多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的玩家可以通過(guò)控制器設(shè)備使其智能陀螺實(shí)現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)的多人對(duì)戰(zhàn)或組隊(duì)競(jìng)賽游戲模式，還可上傳個(gè)人成績(jī)至服務(wù)器，這大大拓展了陀螺玩法的想象空間。
[0028]例如，通過(guò)在智能手機(jī)運(yùn)行游戲?qū)Ｓ玫腁PP，搜集并顯示測(cè)量控制器傳送的陀螺運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)連接互聯(lián)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器。服務(wù)器將組隊(duì)競(jìng)賽結(jié)果或各類(lèi)排行榜數(shù)據(jù)回傳給智能手機(jī)的APP，使用者就可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)游戲了。
[0029]本發(fā)明中，陀螺運(yùn)行技術(shù)參數(shù)的有關(guān)測(cè)量屬成熟技術(shù)，在智能穿戴設(shè)備中已有多種應(yīng)用。通過(guò)在陀螺內(nèi)部安裝角速度傳感器、角加速度傳感器、陀螺儀、計(jì)時(shí)器、存儲(chǔ)芯片、電池及相應(yīng)的電路，構(gòu)成測(cè)量控制器的主體部分，能夠完成陀螺運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)、計(jì)量、運(yùn)算、判斷、存儲(chǔ)等功能。基于現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，這些傳感器和電子電路，都是能夠?qū)崿F(xiàn)的，而且也都能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、微功耗，能夠滿足本發(fā)明的要求。具體地說(shuō)，本專(zhuān)利利用角速度傳感器、角加速度傳感器、陀螺儀等三種傳感器和計(jì)時(shí)器，能夠解決陀螺轉(zhuǎn)速、角加速度、傾斜度、連續(xù)旋轉(zhuǎn)的時(shí)間、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)累計(jì)、平均每鞭的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、總鞭打次數(shù)、角動(dòng)量等運(yùn)行參數(shù)的原始數(shù)據(jù)的測(cè)量。然后通過(guò)程序的控制、運(yùn)算、判斷、存儲(chǔ)等，到達(dá)運(yùn)行參數(shù)的測(cè)量和傳輸?shù)哪康摹?br>[0030]各參數(shù)的取得及基本的計(jì)算原理如下:
[0031 ]角速度，由角速度傳感器直接測(cè)量得到:轉(zhuǎn)速=角速度/360;角加速度，由角加速度傳感器直接測(cè)量得到;傾斜度，由陀螺儀直接測(cè)量得到;旋轉(zhuǎn)時(shí)間及累計(jì)，由計(jì)時(shí)器得到；旋轉(zhuǎn)圈數(shù)累計(jì)，由轉(zhuǎn)速與持續(xù)時(shí)間的積分得到;平均每鞭的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)=總旋轉(zhuǎn)圈數(shù)/總鞭打次數(shù);鞭打檢測(cè)及總鞭打次數(shù)，由角速度檢測(cè)得到(每一次有效鞭打，必然產(chǎn)生一次角加速度的正向變化)；角動(dòng)量=轉(zhuǎn)動(dòng)慣量X角速度;轉(zhuǎn)動(dòng)慣量由陀螺的形狀、質(zhì)量等，可以事先按照物理公式計(jì)算得到，然后輸入存儲(chǔ)芯片。
[0032]產(chǎn)品組裝的示例:
[0033]把角速度傳感器、角加速度傳感器、陀螺儀、計(jì)時(shí)器、存儲(chǔ)芯片、無(wú)線通訊模塊(如藍(lán)牙)、可充電電池及相應(yīng)的電路，分別通過(guò)信號(hào)線接至處理電路。按照前述的測(cè)量方法和計(jì)算方法編制運(yùn)算控制軟件，并寫(xiě)入處理器模塊或存儲(chǔ)芯片。把所有的零件安裝在陀螺里，就構(gòu)成了一個(gè)智能控制陀螺。接通電源開(kāi)關(guān)，電路就開(kāi)始工作了。啟動(dòng)智能手機(jī)的APP，建立連接，智能陀螺的運(yùn)行參數(shù)就可以源源不斷地記錄和顯示在手機(jī)上了。陀螺的存儲(chǔ)芯片可以存儲(chǔ)陀螺名稱(chēng)(昵稱(chēng))，重量，直徑，高度，材質(zhì)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，各項(xiàng)運(yùn)行測(cè)量參數(shù)等數(shù)據(jù)。還可以在移動(dòng)設(shè)備里面，同樣存儲(chǔ)這些參數(shù)。
[0034]當(dāng)智能陀螺在使用者的抽打下旋轉(zhuǎn)時(shí)，就能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量陀螺轉(zhuǎn)速、角加速度、傾斜度、連續(xù)旋轉(zhuǎn)的時(shí)間、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)累計(jì)、平均每鞭的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、總鞭打次數(shù)、角動(dòng)量等參數(shù)。同時(shí)，還可以把這些參數(shù)，上傳至與它無(wú)線連接的控制器設(shè)備甚至服務(wù)器上。當(dāng)然，也可以把這些運(yùn)行參數(shù)，存儲(chǔ)在控制器設(shè)備上。
[0035]產(chǎn)品實(shí)施例:
[0036]制作一個(gè)圓柱狀的杯型塑料容器2，高25mm。外壁加工成M20X1.5的螺紋，其底部加工有十字槽和一個(gè)充電插口 I。內(nèi)孔尺寸是Φ 16 X 20，所有的傳感器及電路零件，都裝入這個(gè)容器2的空腔3內(nèi)。這樣，就形成了一個(gè)智能陀螺專(zhuān)用的測(cè)量控制器。在陀螺本體4的圓柱形的端面中心，加工一個(gè)M20X 1.5的螺紋深孔，孔深25mm。然后把測(cè)量控制器頂部朝螺紋深孔里面擰進(jìn)去，并固定住。這樣在陀螺的端面能夠看到容器2的十字槽和充電口 I。測(cè)量控制器本身的體積和質(zhì)量都很小，可以安裝在陀螺本體4的旋轉(zhuǎn)軸上。這樣，陀螺的旋轉(zhuǎn)和使用不受影響。在制作測(cè)量控制器時(shí)，可以盡可能設(shè)計(jì)好元器件的位置，讓整個(gè)產(chǎn)品的重量分布能夠呈沿軸對(duì)稱(chēng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于智能陀螺的測(cè)量控制器，包括處理器模塊，其特征在于，還包括:角速度傳感器、角加速度傳感器、陀螺儀、加速度比較器、A/D轉(zhuǎn)換電路、計(jì)時(shí)器、無(wú)線通訊模塊和電池；其中，角速度傳感器、角加速度傳感器和陀螺儀分別與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，角加速度傳感器與加速度比較器相連，A/D轉(zhuǎn)換電路、加速度比較器、計(jì)時(shí)器和無(wú)線通訊模塊分別與處理器模塊相連;電池在處理器模塊控制下為各部件供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量控制器，其特征在于，還具有下述特征中的任意一種或幾種: 所述處理器模塊與計(jì)時(shí)器相連;或 所述處理器模塊與存儲(chǔ)芯片相連;或 所述無(wú)線通訊模塊是藍(lán)牙模塊或wif模塊;或 所述電池是可充電電池、干電池或紐扣電池。3.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)中所述的測(cè)量控制器，其特征在于，還包括用于將所有部件安設(shè)于其中的外殼;外殼具有下述任意一種或幾種結(jié)構(gòu)特征: 外殼是全封閉或半封閉的;或 外殼上設(shè)有充電插口；或 外殼上設(shè)有供電插口；或 外殼呈圓柱狀，其外側(cè)環(huán)設(shè)螺紋，頂部設(shè)一字槽或十字槽;或 外殼呈扁圓柱體，其底部或外側(cè)環(huán)設(shè)螺紋;或 外殼的外側(cè)或底部設(shè)卡口部件。4.一種基于權(quán)利要求1所述測(cè)量控制器的智能陀螺，包括陀螺本體，其特征在于，在陀螺本體的內(nèi)部或外部裝設(shè)有所述的用于智能陀螺的測(cè)量控制器。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能陀螺，其特征在于，在智能陀螺內(nèi)部或表面裝設(shè)了發(fā)光部件和/或發(fā)聲部件，發(fā)光部件和發(fā)聲部件分別通過(guò)各自的控制電路與處理器模塊和電池相連。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能陀螺，其特征在于，所述測(cè)量控制器安設(shè)于外殼之中，外殼通過(guò)設(shè)于其表面的螺紋或卡口部件安裝在陀螺本體的內(nèi)部或上部表面。7.—種基于權(quán)利要求1所述測(cè)量控制器的智能陀螺競(jìng)賽平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括測(cè)量控制器、陀螺本體和控制器設(shè)備;測(cè)量控制器安裝在陀螺本體的內(nèi)部或上部表面組成智能陀螺;控制器設(shè)備通過(guò)無(wú)線通訊模塊與一個(gè)或多個(gè)智能陀螺實(shí)現(xiàn)連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能陀螺競(jìng)賽平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于，還包括基于云端的服務(wù)器，服務(wù)器通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與控制器設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能陀螺競(jìng)賽平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器設(shè)備能夠通過(guò)wifi或移動(dòng)數(shù)據(jù)通信方式連接互聯(lián)網(wǎng)，是智能手機(jī)、平板電腦、個(gè)人PC或游戲手柄中的任意一種。
【文檔編號(hào)】A63H29/22GK105833529SQ201610330238
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】陳元平, 陳川
【申請(qǐng)人】富陽(yáng)陳工企業(yè)管理咨詢(xún)有限公司