[发明专利]一种蓝牙遥控的模块化组装玩具及其使用方法

权利要求书

1.一种蓝牙遥控的模块化组装玩具，该设计有两类模块组成，功能模块和扩展模块；功能模块包括：蓝牙模块、旋转模块、摆动模块、转接模块和推拉模块；扩展模块包括充电模块和车轮模块，但功能模块和扩展模块不限定于只包括上述几种现有模块，还可以增加新的模块，如弹跳模块、抓取模块等；

现有各功能模块具体结构和功能如下：

需要说明的是，各模块中，均包含同样的卡角和按钮结构，故只在蓝牙模块中对卡角和按钮结构进行结构说明，在后续的模块中不在赘述；

（1）蓝牙模块

蓝牙模块为整套玩具的核心模块，是整套玩具的基础，其他模块拼接后必须连接到蓝牙模块后才能使用；该模块同时与控制端(手机APP、PC上位机)和各模块进行通信连接，在控制端与各模块之间起到上通下达的联通作用；该模块两端都设计有本套玩具统一的拼装接口，可以通过拼装接口和本套玩具的任意模块进行机械连接和电气连接；该模块通过蓝牙与控制端进行通信，同时通过模块本身两端的接口和与本模块相连的其他模块进行通信；该模块接收控制端发来的控制命令，并把命令分类后传输到与本模块相连接的其他模块；该模块同时采集自身信息和接收其他模块返回的信息，再通过蓝牙传输到控制端；另外，该模块中内置锂电池为自身并通过自身两端的接口为其他模块提供电源；电量耗尽后可将该模块连接到充电模块上进行充电；

该模块内部设计有电池支撑支架，电池支架上有两个电池槽，用于放置两节充电电池，电池的两端有弹簧和触片连接电池的正极和负极；电池支撑架的一侧安装有主电路板，主电路板通过3个固定卡角紧固在电池支撑架上；电池支撑架两端设计有上端盖和下端盖，上端盖和下端盖各通过4颗螺钉和电池支撑支架连接；

上端盖、下端盖上都设计有卡角用于与其他模块进行机械连接，卡角包括卡角1、卡角2、卡角3和卡角4，其中卡角1最大，卡角2最小，卡角3和卡角4尺寸相同，不同大小的卡角保证了与其他模块连接位置的唯一性；在卡角1和卡角2之间设计有一个按压式按钮，按钮下面装有一个复位弹簧，按钮受到按压时可以向下移动，按压消失后按钮在复位弹簧的作用下可以自动回位，当其他模块与该模块连接后按钮可以锁死这两个模块；在上端盖、下端盖的中间都设计有4个导电触点，用于与其他模块的电气(电源、通信)连接，触点穿过端盖焊接在端盖内部的连接电路板上，连接电路板通过端盖背面的4个热熔柱铆接固定在端盖上，在连接电路板背面还设计有连接端子座，通过连接端子座与主电路板连接；在电池支撑架的外部，上、下端盖之间有外壳，外壳通过上下端盖夹紧固定；在上端盖和电池支撑架中间还设计有电源开关，用于该模块电源的打开和关闭，电源开关放置在电池支撑架上的槽中，通过上端盖压紧固定；

（2）旋转模块

旋转模块为本玩具的功能模块之一也是执行模块之一，该模块可进行任意角度的正向和反向旋转，也可无限制圈数的转动；该模块两端都设计有本套玩具统一的拼装接口，可以通过拼装接口和本套玩具的任意模块进行机械连接和电气连接；正常工作时，该模块根据从蓝牙模块传递来的控制命令进行相应角度转动，也可以将模块自身信息发送给蓝牙模块；同时该模块具有信息转发功能，当该模块一端收到信息后，模块保留属于自身的信息，然后将该命令信息从另一端发送出去，传递给连接在另一端的下一级模块；

该模块有两大部分组成，工作时如果一部分固定，则另一部分相对于固定部分转动；转动部分的转动是由减速电机带动的，减速电机通过两颗螺钉固定在下部外壳上；下部外壳的上端面上设计有环形接触板，环形接触板也是通过紧固减速电机的两颗螺钉和减速电机一起紧固在下部外壳上，环形接触板向上的一面分布有4道导电环和一个零点检测位，另一面焊接有连接端子座，减速电机的输出轴通过下部外壳上端面上的孔和环形接触板中心的孔穿出；下部外壳的内部、减速电机的一侧有主电路板，主电路板安装在下部外壳内部的卡槽内，主电路板的上端设计有连接端子与环形电路板背面的端子座连接；下部外壳的内部、电机的后部还装有下连接件，下连接件通过3颗螺钉和下部外壳紧固在一起；下连接件下面通过4颗螺钉安装下部端盖，下部端盖上设计有用于与其他模块进行连接的卡角，卡角结构与上述卡角结构相同；

在下端盖的中间设计有4个接触弹簧针，用于与其他模块的电气(电源、通信)连接，弹簧针穿过端盖焊接在端盖内部的连接电路板上，连接电路板通过端盖上的4个热熔柱铆接固定，在连接电路板背面还设计有连接端子座，通过连接端子座与主电路板连接；电机的输出轴上安装有联轴器，联轴器通过顶丝紧固在电机轴上，联轴器上端有一个圆盘，圆盘上分布4个螺纹孔和1个定位孔，圆盘下面装有上转接件和刷片板，上转接件和刷片板上都有4个螺钉过孔，并且在上转接件正反两面还各有1个定位柱，一个用于插入到联轴器的定位孔中进行自身定位，一个插入到刷片板上的定位孔中，用于刷片板定位，4颗螺钉穿过刷片板和上转接件上的螺钉过孔旋入到联轴器圆盘上的螺纹孔中，将刷片板和上转接件紧固在联轴器上，上转接件和刷片板中心都设计有孔，联轴器从孔中穿过；刷片板向下的一面焊接有5个弹性刷片，分别与环形接触板上的4道环形导电环和零位检测点相接触，实现多圈转动时4路电气连通和零点位置检测功能，刷片有一定的形状，以确保工作时一直处于被压缩状态，使刷片与导电环一直保持良好的接触，刷片板的另一面焊接有连接端子；上转接件的上部分布有4个螺钉柱，用于通过4颗螺钉将转动端盖和上转接件固定在一起；转动端盖上同样设计有用于与其他模块进行连接的卡角，卡角形状、大小与下部端盖上的完全相同，在卡角1和卡角2之间也设计有一个按压按钮，按钮与上述按钮结构相同；当转动端盖一侧与其他模块连接后按钮可以锁死这两个模块；在转动端盖的中间也设计有4个接触弹簧针，用于与其他模块的电气(电源、通信)连接，弹簧针穿过端盖焊接在端盖内部的连接电路板上，连接电路板通过端盖背面的4个热熔柱铆接固定在端盖上，并通过连接电路板背面的连接端子座与刷片板上的连接端子连接；

（3）摆动模块

摆动模块也是本玩具的功能模块和执行模块，可以实现+90°～-90°之间的摆动；该模块两端都设计有本套玩具统一的拼装接口，可以通过拼装接口和本套玩具的任意模块进行机械连接和电气连接；正常工作时，该模块根据从蓝牙模块传递来的控制命令进行相应角度的摆动，也可以将模块自身信息发送给蓝牙模块；同时该模块具有信息转发功能，当该模块一端收到信息后，模块保留属于自身的信息，然后将该命令信息从另一端发送出去，传递给连接在另一端的下一级模块；

该模块也有两大部分组成，工作时如果一部分固定，则另一部分相对于固定部分摆动；摆动也是有减速电机带动，减速电机在下部外壳的内部横向放置，下部外壳为T型，有一个横向的圆筒和一个竖向的圆筒，横向圆筒一端封闭，另一端开放，减速电机通过两颗螺钉紧固在横向封闭一端的端面上，端面的中心有一个电机轴的出孔，电机轴从出孔中穿出；竖向的圆筒内安装有主电路板，主电路板通过2可螺钉紧固，主电路板上设计有两个连接座和1个连接端子，其中一个连接座通过导线和减速电机相连，另一个连接座通过导线和摆动端的连接电路板相连，下部外壳的下部安装有下部端盖，下部端盖通过4颗螺钉紧固在下部外壳上；下部端盖上设计有用于与其他模块进行连接的卡角，卡角结构与上述卡角结构相同；在卡角1和卡角2之间设计有一个按压按钮，按钮与上述按钮结构相同；当其他模块与该模块连接后按钮可以锁死这两个模块；在下端盖的中间设计有4个接触弹簧针，用于与其他模块的电气(电源、通信)连接，弹簧针穿过下端盖焊接在端盖内部的连接电路板上，连接电路板通过端盖背面的4个热熔柱铆接固定在端盖上，在连接电路板背面还设计有连接端子座，通过连接端子座与主电路板上的连接端子相连接；下部外壳横向圆筒的两端分别嵌有一个轴套，上左壳体和上右壳体的下半部分分别有一个凸出的空心轴插入到轴套中，工作时上左壳体和上右壳体沿轴心转动，在上右壳体的空心轴内部插入有六角形的联轴器，联轴器与减速电机的输出轴连接并通过顶丝紧固在一起，电机工作时，电机输出轴带动联轴器和上右壳体转动；上右壳体上空心轴的外围还有一个小圆孔，圆孔中嵌着一个圆柱形小磁铁，工作时小磁铁和上右壳体一起转动，当小磁铁转到零点位置时刚好和主电路板上的霍尔传感器相对，霍尔传感器被触发从而实现零点位置的检测；上左壳体和上右壳体的上半部分通过唇口、限位筋和一个卡扣配合连接，并且在上左壳体和上右壳体上半部分的内部各有2个螺丝柱，用于将上端盖、上左壳体和上右壳体通过4颗螺钉紧固到一起；上端盖上也设计有用于与其他模块进行连接的卡角，卡角形状、大小与下部端盖上的完全相同，在卡角1和卡角2之间也设计有一个按压按钮，按钮与上述按钮结构相同；当转动端盖一侧与其他模块连接后按钮可以锁死这两个模块；在上端盖的中间也设计有4个接触弹簧针，用于与其他模块的电气(电源、通信)连接，弹簧针接穿过端盖焊接在端盖内部的连接电路板上，连接电路板通过端盖背面的4个热熔柱铆接固定在端盖上，连接电路板背面有连接座，连接座与1根导线相连，通过导线与主电路板连接；

（4）转接模块

六个端面上设计有本套玩具统一的拼装接口，可以通过拼装接口和本套玩具的其他模块进行机械连接和电气连接；主要实现组装方向的扩展，可以同时实现机械连接和电气连接；该模块可从任意一端接收信息，然后再将该命令向另外5个端口转发，从而在各模块间起到信号转接的作用；

转接模块外壳由上下两部分组成，上壳包括上端面和4个横向端面的上半部分，下壳包括下端面和4个横向端面的下半部分，上壳和下壳之间通过4颗螺钉从内部紧固在一起；在横向的4个端面的中心各有一个圆形的小端盖，小端盖被上壳和下壳夹紧固定在上壳、下壳之间；在转接模块的6个端面上都设计有用于与其他模块进行连接的卡角，卡角结构与上述卡角结构相同；每个端面的中间都设计有4个接触弹簧针，用于与其他模块的电气(电源、通信)连接，弹簧针穿过各端面焊接在各端面内部的连接电路板上，上端面内部的连接电路板焊接在模块内部的主电路板上，4个横向端面内部的连接电路板通过各小端盖背面的4个热熔柱和小端盖铆接固定在一起，下端面内部的连接电路也是通过下壳上的4个热熔柱和下壳铆接固定在一起，除上端的连接电路板外其他5个端面的连接电路板的背面都设计有连接端子座，通过连接端子座与主电路板上的连接端子相连接；主电路板有两两块电路板组成，一块竖直放置，一块横向放置，两块板垂直插接后焊接在一起，在主电路板的下端和横向的4端都设计有连接端子，通过这些连接端子分别和各端面连接电路板连接，同时，主电路板被六个方向的连接电路板相互夹紧固定；

（5）推拉模块

推拉模块也是本玩具的功能模块和执行模块之一，可实现一个平行于模块自身方向的推拉动作；该模块两端都设计有本套玩具统一的拼装接口，可以通过拼装接口和本套玩具的任意模块进行机械连接和电气连接；正常工作时，该模块接收蓝牙模块发来的命令并伸长到相应的长度，也可以将模块自身信息发送给蓝牙模块；同时该模块具有信息转发功能，当该模块一端收到信息后，模块保留属于自身的信息，然后将该命令信息从另一端发送出去，传递给连接在另一端的下一级模块；

两级丝杠和两个滑块来实现将减速电机的转动转化为直线运动；该模块使用的减速电机自身带有一级丝杠输出，减速电机通过两颗螺钉固定在电机支架上，丝杠通过电机支架上的孔穿过，电机支架的一侧安装有主电路板，主电路板插在电机支架上的插槽中，并用一个螺钉紧固，主电路板穿过电机支架的一端设计有连接端子，另一端设计有连接座，在电机的外面装有外壳，电机支架通过2个螺钉和外壳紧固在一起，在电机支架的下端有4个螺丝柱，下端盖通过4个螺钉安装到电机支架上，下端盖上设计有用于与其他模块进行连接的卡角，卡角结构与上述卡角结构相同；在卡角1和卡角2之间设计有一个按压按钮，按钮与上述按钮结构相同；当其他模块与该模块连接到位后按钮可以锁死这两个模块；在下端盖的中间设计有4个接触弹簧针，用于与其他模块的电气(电源、通信)连接，弹簧针穿过下端盖焊接在端盖内部的连接电路板上，连接电路板通过端盖背面的4个热熔柱铆接固定在端盖上，在连接电路板背面还设计有连接端子座，通过连接端子座与主电路板上的连接端子相连接；在外壳的内部套有一级外壳，一级外壳被外壳内部设计的限位筋限制、导向，只能在外壳内部上下移动，实现第一级的推拉，当一级外壳移动到最上端时会被外壳端部的档筋限制，不能继续移动，一级外壳内部同样套有二级外壳，二级外壳被一级外壳内部设计的限位筋限制、导向，只能沿一级外壳上下移动，实现第二级的推拉，当二级外壳移动到一级外壳的最顶端时也会被一级外壳端部的档筋限制不能再继续移动；一级外壳下端面上有一开槽，一级滑块通过中间的环形槽插入到一级外壳的开槽中，一级滑块在槽中可以自由转动，不能相对于一级外壳移动，一级滑块由一级丝杠带动，一级滑块的上部还固定连接有二级丝杠，二级丝杠为空心丝杠，可以套在一级丝杠的外面，工作时，一级滑块和二级丝杠跟随一级丝杠的转动进行上下滑动，一级滑块还带动一级外壳同时上下移动，当一级滑块滑动到一级丝杠的顶端时被丝杠顶端的止挡圈限制不能继续滑动，开始和二级丝杠一起跟随一级丝杠同步转动，二级丝杠上套有二级滑块，二级丝杠转动时二级滑块随之上下滑动，二级滑块又固定在二级外壳的底部，所以当二级丝杠转动时，二级滑块便带动二级外壳上下移动，二级外壳的顶部装有上部端盖，由4颗螺钉将二者紧固在一起，上端盖上也设计有用于与其他模块进行连接的卡角，卡角形状、大小与下部端盖上的完全相同，在卡角1和卡角2之间也设计有一个按钮，当转动端盖一侧与其他模块连接后按钮会自动弹出锁死其他模块；在上端盖的中间也设计有4个接触弹簧针，用于与其他模块的电气(电源、通信)连接，弹簧针穿过上端盖焊接在端盖内部的连接电路板上，连接电路板通过端盖背面的4个热熔柱铆接固定在端盖上，连接电路板背面有连接座，连接座通过1根螺旋导线与主电路板连接，在模块推拉工作时，螺旋导线可以随之伸长和缩短，避免出现导线拉扯和缠绕的问题；

（6）充电模块

充电模块是本套玩具的扩展模块，该模块上端设计有本套玩具统一的拼装接口，可以通过拼装接口和本套玩具的其他模块进行机械连接和电气连接；该模块具有给蓝牙模块充电的功能，当需要给蓝牙模块充电时，可以将蓝牙模块拼装到充电模块上进行充电；另外，充电模块还可以充当玩具的底座，通过吸盘吸附在桌面、地面等平滑的平面上，为玩具提供支撑；

该模块有上壳和下壳组成，上壳顶部设计有用于与其他模块进行连接的卡角，卡角结构与上述卡角结构相同；卡角的中间有一圆形平台，平台上设计有4个导电端子，充电时用于与蓝牙模块的电气连接，导电端子穿过上壳焊接在上壳内部的连接电路板上，连接电路板通过端盖背面的4个热熔柱铆接固定在端盖上，在连接电路板背面还设计有连接端子座，通过连接端子座与主电路板上的连接端子相连接，主电路板也通过螺钉安装在上壳内部，在主电路板的一端设计有一个USB插口，上壳同一位置也留有开口，外部USB线可以通过该开口插入到USB插口上；下壳安装在上壳的底部，通过4颗螺钉和上壳固定在一起，下壳上装有一个吸盘，吸盘上带有螺柱，螺柱穿过下壳上的通孔后由螺母从上面紧固；

（7）车轮模块

车轮模块也是本玩具的扩展模块之一，具有本套玩具统一的拼接接口，可以和转动模块拼接后为玩具添加行走功能，也可以作为玩具的支撑；

该模块由3部分组成，分别为轮胎、轮毂和拼接接口，拼接接口一面设计有用于与其他模块进行连接的卡角，卡角结构与上述卡角结构相同，拼接接口的另一面有一个六边形的柱体，用于插入到轮毂上的六边形的槽中，以此传递扭矩，由一颗螺钉穿过轮毂上的通孔后拧入到拼接接口六边形柱体中间的螺丝孔中，将拼接接口和轮毂紧固在一起；轮毂的外圈套有轮胎，用于增大与地面间的摩擦力。