Мультимедийное объемное игровое устройство

Область техники
Полезная модель относится к мультимедийным игровым логическим устройствам (головоломкам), которые могут быть использованы для развития оперативной памяти и ассоциативного и логического мышления.
Уровень техники
Из уровня техники широко известна логическая игра «кубик Рубика» (см. патент Венгрии HU 170062, 28.03.1977), состоящая из объемных элементов по существу кубической формы одинакового размера, связанных с центральным основанием в виде крестовины и имеющих специальные зацепления для крепления с возможностью вращения рядов указанных элементов в трех плоскостях относительно трех взаимно перпендикулярных осей основания.
Существуют также многочисленные решения, усовершенствующие конструкцию кубика Рубика (см. публикации международных заявок WO 83/01203, WO 2005/079937. WO 2007/085678, WO 2008/046126). Все они функционально решают одну и ту же задачу по сборке граней одного цвета или рисунка на одной грани.
Попытка создать кубик Рубика с электронным наполнением и несколькими экранами была предпринята в патенте РФ RU 2510909, в котором описано многофункциональное устройство отображения, включающее два или более блочных модулей отображения, один или несколько блоков электрического соединения и один или несколько чувствительных блоков. Каждый из блочных модулей отображения включает в себя жидкокристаллический дисплей. Блоки соединения электрически соединяют блочные модули отображения таким образом, что блочные модули отображения могут двигаться и не отделяются друг от друга. Механическое соединение допускает перемещение блочных модулей отображения, благодаря чему устройство отображения допускает различные конфигурации или трансформации. В частности, изобретение можно преобразовывать наподобие кубика Рубика. Экраны в данном изобретении имеют физическое соединение, благодаря которому по осуществляется оптоволоконная связь между отдельными блоками. Однако наличие физического соединения между отдельными блоками не позволяет манипулировать этими блоками в соответствии с принятыми в классическом пазле правилами.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является мультимедийное игровое устройство, описанное в патенте США US 8465356, 18.06.2013. Устройство имеет корпус с 26 объемными элементами, перемещающимися по механизму кубика Рубика. На гранях указанных элементов размещены сенсорные дисплеи для показа изображений. При этом в устройстве предусмотрен аккумулятор, микропроцессор и оперативная память, которые устанавливаются в одном или в нескольких элементах и связанны между собой и с экранами через подвижные контактные средства соединения, которые дают возможность относительного перемещения объемных элементов.
Недостатком указанного устройства является его низкая надежность, поскольку в результате длительной эксплуатации происходит износ контактных элементов, что может привести к нарушению работы устройства.
Раскрытие сущности полезной модели
Задачей заявленной полезной модели является создание простого и надежного в работе логического игрового устройства, обеспечивающего многообразие решения различных типов и классов различной сложности и направленности.
Технический результат полезной модели заключается в исключении износа средств соединения электронных компонентов при относительном перемещении элементов корпуса в трех плоскостях в процессе эксплуатации и, как следствие, в снижении вероятности ошибки в выводе изображений на соответствующие экраны.
Указанный технический результат достигается за счет того, что мультимедийное объемное игровое устройство, содержит основание и объемные элементы, расположенные рядами и связанные между собой и с основанием с образованием корпуса кубической формы, а также с возможностью вращательного перемещения отдельных рядов объемных элементов относительно основания в трех плоскостях, при этом указанные объемные элементы имеют плоские грани, на которых размещены экраны для демонстрации изображений, связанные с электронным блоком, включающим микропроцессор, оперативную память и аккумулятор, причем указанные электронные блоки размещены в каждом объемном элементе корпуса, при этом каждый из указанных электронных блоков снабжен также модулем беспроводной связи, связанным с микропроцессором с обеспечением возможности взаимодействия всех микропроцессоров электронных блоков объемных элементов.
Кроме того, согласно частным вариантам реализации полезной модели:
- корпус включает шесть центральных объемных элементов с одним сенсорным экраном, двенадцать боковых объемных элементов с двумя сенсорными экранами и восемь угловых объемных элементов с тремя сенсорными экранами, связанных с образованием шести граней корпуса, на каждой из которых размещено по девять сенсорных экранов;
- основание выполнено в виде крестовины с шестью осями для крепления объемных элементов;
- экраны выполнены сенсорными;
- экраны выполнены с возможностью отображения отдельных изображений;
- экраны выполнены с возможностью отображения общего изображения на гранях корпуса;
- аккумуляторы выполнены с возможностью беспроводной индукционной зарядки;
- модули связи выполнены в виде приемо-передатчиков Bluetooth;
- микропроцессоры выполнены с возможностью определения относительного положения объемных элементов по сигналам с модулей беспроводной связи.
В отличие от ближайшего аналога, в заявленном устройстве в каждом из объемных элементов установлен электронный блок для управления выводом изображений на экраны данного элемента. Указанный блок содержит микропроцессор, оперативную память, аккумулятор и модуль беспроводной связи. При этом блоки разных объемных элементов взаимодействуют между собой через беспроводное соединение. Такая компоновка электронных блоков позволяет отказаться от контактных средств соединения объемных элементов и повысить надежность работы устройства в части исключения износа элементов связи электронных компонентов устройства (экранов и электронных блоков и т.д.). Другими словами заявленная конструкция, позволяет значительно снизить вероятность нарушения связи между объемными элементами и, как следствие, исключить ошибки в выводе изображений на экраны при перемещении элементов в процессе эксплуатации.
Таким образом, вся приведенная совокупность признаков полезной модели обеспечивает достижение указанного выше технического результата.
Приведенные частные случаи реализации полезной модели также направлены на достижение данного технического результата. Однако они не являются единственно возможными формами воплощения предложенной конструкции, а показывают наиболее предпочтительные, с точки зрения указанного результата, варианты.
Краткое описание чертежей
Конструкция заявленного переходника поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 показан общий вид заявленного устройства;
на фиг. 2 показан вид основания устройства;
на фиг. 3 показан вид центрального объемного элемента,
на фиг. 4 показан вид бокового объемного элемента;
на фиг. 5 показан вид углового объемного элемента
на фиг. 6 показана схема крепления объемных элементов
на фиг. 7 показан вид объемного элемента с экраном;
на фиг. 8 показана блок-схема электронного блока каждого объемного элемента
Осуществление полезной модели
Заявленное устройство включает корпус (1) кубической формы, образованный набором объемных элементов (2), которые механически связаны между собой и общим основанием (3) в виде крестовины с осями (3а) (см. фиг. 2) по схеме, аналогичной кубику Рубика.
В частности, корпус образован 26 объемными элементами (2), имеющими кубообразную форму с выбранными (вырезанными) сферическим сегментами, а также элементами зацепления для обеспечения возможности связи и относительного перемещения элементов (2) (см. фиг. 3-5).
В состав устройства входят объемные элементы трех видов: шесть центральных объемных элементов (2а) (фиг. 3), двенадцать боковых объемных элементов (2b) (Фиг. 4) и восемь угловых объемных элементов (2с) (Фиг. 5).
Центральные объемные элементы (Фиг. 3) крепятся непосредственно на осях (3а) основания (3), а боковые (2b) и угловые (2с) объемные элементы крепятся за счет выступов в конструкции (фиг. 4, 5).
Схема крепления объемных элементов (2а, 2b, 2с) является стандартной для конструкции кубика Рубика (см. фиг. 6).
На гранях указанных объемных элементов (2) размещены жидкокристаллические сенсорные экраны (4): на центральных объемных элементах (2а) - по одному экрану (4), на боковых объемных элементах (2b) - по два экрана (4), а на угловых объемных элементах (2с) - по три экрана (4) (см. фиг. 7).
Объемные элементы (2) представляют собой полые конструкции, внутри каждого из которых размещен отдельный электронный блок (5), включающий микропроцессор (6), и связанные с микропроцессором - оперативную память (7), аккумулятор (8), модуль беспроводной связи (9) и, необязательно, динамик (10).
Каждый микропроцессор (6) связан со всеми экранами (4) модуля для управления выводом изображений. При этом все микропроцессоры (6) объемных элементов (2) взаимодействуют через модули беспроводной связи (9) с образованием распределенной базы данных (distributed database, DDB) для обеспечения общего управления выводом изображений на разные сенсорные экраны (4).
В качестве модулей (9) беспроводной связи используются, предпочтительно, приемо-передатчики Bluetooth.
Аккумуляторы (8) каждого объемного элемента снабжены интерфейсами Qi консорциума беспроводной связи для обеспечения беспроводной зарядки с применением индукционной платформы (11).
Таким образом, электронные блоки (5) представляют собой «миникомпьютеры», которые обмениваются информацией посредством Bluetooth.
Устройство работает следующим образом.
На экранах устройства из базы данных появляются слова, словосочетания, вопросы, подсказки ответов, рекомендации, графические материалы, схемы и другие материалы тем или иным логическим способом связанные с решаемой проблемой. При демонстрации схем, графов связей отдельные экраны системы могут объединяться в один плоскостной экран. Несколько плоскостных экранов могут отображать объект в трех плоскостях (псевдо 3D-графика).
Перемещая плоскости связанных объемных элементов пользователей ищет решение своей задачи. Найденные интересные идеи пользователь может помечать нажатием на сенсорный экран. При этом на экране в зависимости от решения пользователя может появляться цветовой фон. Различные цвета фона могут служить обозначением как приоритета того или иного решения, так и обозначать принадлежность найденной идеи (решения) к альтернативной точке зрения.
В качестве примера работы устройства можно привести алгоритм обучающей игры для детей 5-6 лет.
Пользователь выбирает вариант игры из представленного набора, например животный мир. На 54 экранах появляется изображения различных животных в рандомизированном порядке. Задача игрока собрать на одной стороне домашних животных, на другой диких, на третьей птиц, рыб, насекомых и т.д.
Каждый объемный элемент в устройстве является узлом в сети. Центральные объемные элементы с помощью стеков и протоколов Bluetooth обмениваются между собой информацией о связях со своими соседними боковыми и угловыми кубами. При этом модули беспроводной связи выступают как датчики положения за счет того, что связь реализуется только с соседними элементами. В момент поворота связь прерывается, но когда поворот завершен, связь возобновляется и по коду-идентификатору центральные элементы определяют новое положение. При этом в центральных элементах хранится информация (3-х мерная матрица), какие элементы и в каком положении должны находиться для признания того, что задача решена правильно.
Так как основная задача состоит ни в том, чтобы собрать условный «кубик Рубика», а научить ребенка классифицировать животный мир, ее решением считается не полная сборка всех граней, а последовательная сборка каждой грани в отдельности. В зависимости от времени сборки и числа ошибок может выставляться оценка. На основе результатов различных попыток составляется рейтинг достижений.
Заявленное игровое устройство способствует развитию логического мышления и пространственного воображения за счет возможности тренировать и одновременно тестировать указанные способности. Устройство может реализовывать известные головоломки различного типа, а также создавать новые. При этом возможность перемещать отдельные сегменты устройства способствует развитию моторики человека.