本發(fā)明涉一種魔方，尤其涉及一種將彩色電子發(fā)光體與按鈕進行結(jié)合，通過電子芯片進行控制，實現(xiàn)兩種操作方法的一種電子魔方。

背景技術(shù)：

機械魔方由角方塊、棱方塊、中方塊、中部的連接裝置組合表面的色塊組成，能夠鍛煉人的智力與空間想象能力。隨著掌握了魔方的玩法竅門后，大部分玩家購買異型魔方，來尋求新的樂趣。本發(fā)明通過電子技術(shù)，將彩色發(fā)光體與按鈕進行有機結(jié)合，通過電子芯片進行控制，實現(xiàn)電子魔方。能夠模擬普通魔方，并能通過設(shè)置，轉(zhuǎn)換為豐富的異型魔方，以及在魔方上進行豐富的益智游戲。轉(zhuǎn)換僅需通過app進行設(shè)置即可。相較普通魔方，炫彩魔方，實現(xiàn)了更豐富的交互體驗，為用戶帶來更多的樂趣。

對比現(xiàn)有使用觸摸屏進行用戶操作識別的電子魔方。本發(fā)明能夠減少手持魔方時，帶來的誤操作；以及按擊按鈕能夠更好的反饋用戶的操作；同時對比觸摸屏，本發(fā)明更節(jié)約成本；使用app與電子魔方進行交互，完成配置操作，實現(xiàn)更豐富的交互體驗，帶來更多的樂趣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種炫彩魔方，通過將彩色電子發(fā)光體與按鈕進行結(jié)合，通過電子芯片控制，組成一種電子魔方。實現(xiàn)了更豐富的交互體驗，能夠給用戶帶來更多樂趣。

所述炫彩魔方，它包括電子魔方實體，兩種電子魔方控制方法，以及一種動畫指示方式。

所述電子魔方實體由一個正方體框架組成，框架每面有九個炫彩單元，框架內(nèi)部包括電子芯片模塊。

進一步地，所述炫彩單元由一個彩色發(fā)光體，和一個按鈕組成，并與電子芯片模塊相連接。將炫彩單元按照機械魔方進行相應(yīng)放置，安裝在正方體框架之上。

優(yōu)選地，炫彩單元由彩色LED與按鍵的組合。同樣可以是能夠識別用戶點擊操作的觸摸屏。

進一步地，所述電子魔方實體，每一面中心的炫彩魔方，并不能控制魔方旋轉(zhuǎn)，可以設(shè)置為僅具有彩色發(fā)光體，不具有按鈕的炫彩單元，并將蓋子設(shè)計為可揭開，可以放置開關(guān)、電源接口；或者保留按鈕，作為特殊功能按鍵。

所述電子芯片模塊包括電子芯片，藍牙模塊，以及電池模塊。

進一步地，所述的電子芯片，具有一定的計算能力，能夠同時接受多個按鈕的狀態(tài)，并能通過彩色發(fā)光體控制相應(yīng)炫彩單元展示不同的顏色，或播放相應(yīng)的動畫。電子芯片同時具備一定的存儲能力，能夠記憶魔方狀態(tài)（包括當前狀態(tài)、用戶保存的記憶點等），以及相應(yīng)的設(shè)置（亮度、動畫間隔時間、控制模式、玩法、待機動畫等）。

進一步地，所述的藍牙模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)電子芯片與手機app之間的連接。手機app通過數(shù)據(jù)通信，可以對魔方進行設(shè)置，如：設(shè)置亮度、動畫間隔時間、控制模式、玩法、待機動畫等；也可設(shè)置教學(xué)模式，app接受到魔方當前的狀態(tài)，根據(jù)教程，計算相應(yīng)的操作，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸至魔方，魔方控制相應(yīng)的炫彩單元進行閃爍，從而提示用戶進行操作；也可傳輸魔方的當前狀態(tài)至app，生成虛擬魔方，同步展示用戶操作。

進一步地，所述的電池模塊，能夠存儲魔方使用所需電能?？梢酝ㄟ^所述的電源接口進行充電。

所述的炫彩魔方，由于不能通過旋轉(zhuǎn)實體來控制魔方，且魔方的角方塊同時與三個層相交，無法確定唯一的控制方向，而手勢識別在立體的魔方上容易導(dǎo)致誤操作，本發(fā)明提出兩種電子魔方的控制方法，能夠直觀控制魔方，并不易引起用戶誤操作。一種方法通過設(shè)定魔方方向，約定相應(yīng)的面所控制的層，從而對相應(yīng)所控制的層進行操作；另一種為依次按下兩個在同一層側(cè)面的炫彩單元，確定控制層及控制方向。

進一步地，所述的通過設(shè)定魔方方向，約定相應(yīng)的操作方向的控制方法具體步驟如下：

步驟1：當同時按下魔方某一棱邊同一層的兩個炫彩單元，并按下垂直于該棱邊的兩個面中的，不與該棱邊重疊的任意一個炫彩單元，則認為使用該方法，并判定該炫彩單元所在的面為底面，且另外兩個炫彩單元所確定的棱邊為靠近用戶所在面的右側(cè)的邊；

步驟2：棱方塊上的炫彩單元被按下后，以該炫彩單元的正下方為旋轉(zhuǎn)方向，旋轉(zhuǎn)中間層；

步驟3：對此時的魔方進行如下約定，靠近用戶的面的四角，以及對面的四角用于控制左右兩層的旋轉(zhuǎn)；上面的四角，以及底面的四角用于控制前后兩層的旋轉(zhuǎn)；左右兩面的四角，用于控制上下兩層的旋轉(zhuǎn)；可以根據(jù)用戶習(xí)慣進行相應(yīng)的設(shè)置；

步驟4：點擊角方塊上的炫彩單元時，根據(jù)以上約定，對其控制的那一層，以該炫彩單元垂直指向魔方中心方向為方向，旋轉(zhuǎn)所控制的層。

進一步地，所述的通過依次按下兩個在同一層側(cè)面的按鈕，確定控制層及控制方向的控制方法具體描述如下：

步驟1：當同時按下四個不同面的炫彩單元后，則認為使用該方法；

步驟2：棱方塊上的炫彩單元被按下后，以該炫彩單元的正下方為旋轉(zhuǎn)方向，旋轉(zhuǎn)中間層；

步驟3：用戶依次按下兩個同一層側(cè)面的兩個炫彩單元，若兩個炫彩單元指向魔方內(nèi)側(cè)的方向，與該層中線形成的旋轉(zhuǎn)方向同向，則按照該方向旋轉(zhuǎn)該層；若兩個炫彩單元指向魔方內(nèi)側(cè)的方向，與該層中線形成的旋轉(zhuǎn)方向反向，則以先按下的炫彩單元向后按下的炫彩單元所形成的旋轉(zhuǎn)方向進行旋轉(zhuǎn)。

進一步地，也可同時使用兩種控制方法，通過app設(shè)置，單獨使用或者結(jié)合使用，結(jié)合使用時單獨點擊后放開按鈕，以設(shè)定的方向進行控制，若按下兩個按鈕后放下，則認為使用以此按下的方式進行控制。

所述的炫彩魔方，通過藍牙模塊，接收來自app的設(shè)置，實現(xiàn)不同的玩法，如：每次接收到旋轉(zhuǎn)指令后，播放不同的動畫，例如：僅旋轉(zhuǎn)該層側(cè)面的顏色、每次操作僅旋轉(zhuǎn)一個單位、或兩個單位等；利用立體的彩色發(fā)光體，實現(xiàn)豐富益智游戲，例如：立體黑白棋、立體五子棋等；同時可以通過配置每個面不同數(shù)量的炫彩單元，實現(xiàn)四階、五階等異形電子魔方。

所述的炫彩魔方可以配置特殊按鈕、或者特殊功能鍵組合，識別其他手勢，以實現(xiàn)更多功能，例如：記憶當前魔方狀態(tài)、回退到之前記憶點、重置游戲等。

進一步地，由于所述的炫彩魔方中方塊按鈕不涉及魔方旋轉(zhuǎn)控制，中方塊可以不設(shè)置按鍵，用于放置電源接口、usb接口等；或者作為特殊功能鍵，作為保留。電子模塊中還可設(shè)置發(fā)聲裝置，模擬魔方旋轉(zhuǎn)的聲音；同時魔方內(nèi)部可以放置足夠的電池，用于魔方自身運轉(zhuǎn)的同時，還可作為充電寶；也可內(nèi)置移動存儲等模塊，作為功能拓展。

電子魔方由于不能如同機械魔方一般，通過機械旋轉(zhuǎn)，直觀反映魔方各層的移動變化，故需要一種明確的動畫指示，具體描述如下：

步驟1：通過app設(shè)定每次動畫的時間間隔，記為T；

步驟2：記每層的側(cè)面，或者中間層每次旋轉(zhuǎn)需要移動R1個單位，模擬普通玩法為R1=3；

步驟3：記底層需要旋轉(zhuǎn)時，每個動畫間隔需要移動R2個單位，模擬普通玩法為R2=2；

步驟4：為了明確旋轉(zhuǎn)方向，以一個指示塊沿著旋轉(zhuǎn)方向繞一周進行移動，指示塊可以為一個或多個明顯色塊（黑色或白色等顯眼顏色），當指示塊為多個明顯色塊時可以設(shè)置為各個方向一個，或者依據(jù)顏色深淺，組成一個方向指示塊，app中提供相應(yīng)展示方法供用戶選擇；

步驟5：色塊在每層的側(cè)面，或者中間層每次旋轉(zhuǎn)需要移動r1個單位，r1=12；

步驟6：色塊在每層的底面，需要旋轉(zhuǎn)時需要移動r2個單位，r2=8；

步驟7：根據(jù)動畫時間間隔，在T時間內(nèi)，以上需要旋轉(zhuǎn)的色彩，每T/R時間進行一次旋轉(zhuǎn)；

步驟8：通過設(shè)置R1，R2可以實現(xiàn)不同玩法。

本發(fā)明所公開的炫彩魔方，具有如下有益效果：

1、相對使用觸摸屏識別用戶操作，能夠減少手持魔方帶來的誤識別；

2、結(jié)合手機app可以對魔方進行配置，可以調(diào)整魔方的顏色、亮度、動畫等，并可在多種不同玩法中進行切換；

3、通過記憶功能，可以返回之前保存的記憶點，提高用戶學(xué)習(xí)魔方的效率；

4、通過與app交互，可以在手機上同步顯示魔方狀態(tài)，也可由app發(fā)送相應(yīng)的提示信號，魔方播放相應(yīng)的操作指示，指導(dǎo)用戶進行操作，帶來更豐富的交互。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1 結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 炫彩單元組成示意圖。

圖3 魔方方位確認示意圖。

圖4 基于確定方向的魔方控制方法示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

實施例一。

如圖1 所示，本炫彩魔方與普通魔方在外觀上并無明顯差異。

如圖2所示，炫彩魔方外部由炫彩單元組成。炫彩單元內(nèi)部為一個按鈕以及一個彩色發(fā)光單元，外部為透明或半透明鍵帽。優(yōu)選地，本實施例采用彩色LED與按鍵組合作為一個炫彩單元，優(yōu)選的使用WS2811芯片串聯(lián)控制彩色LED燈珠，機械軸作為按鍵，每一個面的八個鍵做為一組，共六組，作為矩陣鍵盤，接受用戶操作。

炫彩魔方的框架，在用于固定炫彩單元，以及放置電子芯片模塊時，具有一定的邊角，便于用戶手持操作。

魔方內(nèi)部為電子芯片模塊，包括電子芯片、藍牙模塊以及電池模塊。

電子芯片具有一定的計算能力，能夠具有足夠的I/O接口，能夠識別用戶操作，并發(fā)送數(shù)據(jù)至LED控制芯片。優(yōu)選的使用ATmega2560芯片，其他滿足需求的電子芯片均可。

電子芯片通過藍牙模塊與手機app進行連接，手機app通過數(shù)據(jù)通信，可以對魔方進行設(shè)置，如：設(shè)置亮度、動畫間隔時間、控制模式、玩法、待機動畫等；也可設(shè)置教學(xué)模式，app接受當前魔方狀態(tài)，根據(jù)教程操作，計算相應(yīng)的操作，在app上進行講解，并傳輸相應(yīng)的操作至魔方，炫彩魔方在相應(yīng)的炫彩單元進行閃爍，從而提示用戶進行操作；也可傳輸魔方的當前狀態(tài)至app，生成虛擬魔方，進行同步展示。

電源模塊能夠存儲魔方使用所需的電能，可以通過電源接口進行充電。

炫彩魔方由于不能通過旋轉(zhuǎn)實體來實現(xiàn)對魔方的控制，且魔方的角方塊同時與三個層相交，無法確定唯一的控制方向，而手勢識別在立體的魔方上容易導(dǎo)致誤操作，本發(fā)明提出兩種電子魔方的控制方法，即可直觀控制魔方，且不易引起用戶誤操作。其中一種通過設(shè)定魔方方向，約定炫彩魔方各個面所控制的對應(yīng)層，并以此進行控制；另一種為依次按下兩個在同一層側(cè)面的炫彩單元，確認控制層及控制方向。接下來將結(jié)合配圖對兩種控制方法進行說明。

下面將對通過設(shè)定魔方方向，約定相應(yīng)操作方向的控制方法進行具體描述。

1、當同時按下魔方某一棱邊同一層兩個炫彩單元，并按下垂直于棱邊的兩個面中的，不與該棱邊重疊的任意一個炫彩單元，則認為使用該方法，并判定該炫彩單元所在的面為底面，且另外兩個炫彩單元所確定棱邊為靠近用戶所在面的右側(cè)的邊。如圖3所示，棱邊上的六個炫彩單元，在同一層上的兩個被按下，同時底面確認中，深色的單元被按下，則認為下面底面。若上面對應(yīng)的單元被按下，則認為上面為底面。棱邊為用戶面對的右側(cè)。

2、當棱方塊上的炫彩單元被按下后，以該炫彩單元的正下方為旋轉(zhuǎn)方向，旋轉(zhuǎn)中間層。

3、對此時的魔方進行如下約定，靠近用戶的面的四角，以及對面的四角用于控制左右兩層的旋轉(zhuǎn)；上面的四角，以及底面的四角用戶控制前后兩層的旋轉(zhuǎn)；左右兩面的四角，用于控制上下兩層的旋轉(zhuǎn)。

4、點擊角方塊上的炫彩單元時，根據(jù)以上約定，對其控制的那一層，以該炫彩單元垂直指向魔方中心方向為方向，旋轉(zhuǎn)所控制的層。

5、如圖4所示，以上面、右面、前面為例，上面為U層，右面為R層，前面為F層，背面為B層，左面為L層，底面為D層。正對某一層時，順時針方向為正轉(zhuǎn)。此時，前面對應(yīng)的控制左右兩層，即L層與R層，前面右上角控制R層，沿著R垂直指向魔方中心為方向，即指向背面，則R層順時針旋轉(zhuǎn)，記為R，而右下角的方向，相應(yīng)的控制R層逆時針旋轉(zhuǎn)，記為R^`’。同理，對應(yīng)前面左上角為L’，左下角為L；其余控制如圖中標記所示。此方案，與機械魔方的教學(xué)口訣保持一致，保持用戶相應(yīng)習(xí)慣，上手容易。

6、可以根據(jù)用戶習(xí)慣，進行相應(yīng)的設(shè)置。將對應(yīng)面，與控制層進行旋轉(zhuǎn)。以圖4為例，可以以前面的右上角為頂點，順時針旋轉(zhuǎn)對應(yīng)控制的三層。即：前后面控制上下兩層、左右面控制前后兩層、上下面控制左右兩層。反之，逆時針旋轉(zhuǎn)亦可。

下面將對通過依次按下兩個在同一層側(cè)面的按鈕，確認控制層及控制方向的控制方法進行具體描述。

1、當同時按下四個不同面的炫彩單元后，則認為使用該方法。可以通過設(shè)置其他功能鍵或按鍵組合方式進入該模式，此實施例中優(yōu)選該方式。

2、棱方塊上的炫彩單元被按下后并放開，則以該炫彩單元的正下方為旋轉(zhuǎn)方向，旋轉(zhuǎn)中間層。

3、用戶依次按下兩個同一層側(cè)面的兩個炫彩單元，若兩個炫彩單元指向魔方內(nèi)側(cè)的方向，與該層中線形成的旋轉(zhuǎn)方向相同，則按照該方向，旋轉(zhuǎn)該層；若兩個炫彩單元指向魔方內(nèi)側(cè)的方向，與該層中線形成的旋轉(zhuǎn)方向反向，則以先按下的炫彩單元向后按下的炫彩單元所形成的旋轉(zhuǎn)方向進行旋轉(zhuǎn)。

4、以頂層，U層為例，U層的側(cè)面使用A、B、C、D進行標注。認為先按下A，再按下其余按鈕。此時A指向魔方內(nèi)側(cè)的方向，與該層中線形成的旋轉(zhuǎn)方向為U層的順時針方向，若此時按下標記為B的單元，則依次按下的兩個炫彩單元與中線形成的方向一致，則順時針旋轉(zhuǎn)U層；若按下C標記的單元，此時由A到C為以中線逆時針方向，則逆時針旋轉(zhuǎn)U層；若按下D標記的單元，此時由A到D為以中線順時針方向，則順時針旋轉(zhuǎn)U層；若沒有按下其他鍵直接放開A，則A此時在U、L三個層側(cè)面上，無法確定控制層，則不做任何動作。同理可以得到其他按下次序的相應(yīng)控制方向。

進一步地，也可同時使用兩種控制方法，通過app設(shè)置，單獨使用或者結(jié)合使用，結(jié)合使用時單獨點擊后放開按鈕，以設(shè)定的方向進行控制，若按下兩個按鈕后放下，則認為使用依次按下的方式進行控制。

炫彩魔方可以通過藍牙模塊，接受來自app的設(shè)置，配置不同的玩法，如：每次接收到旋轉(zhuǎn)指令后，播放不同的動畫，例如：僅旋轉(zhuǎn)該層側(cè)面的顏色、每次僅動畫僅旋轉(zhuǎn)一個單位、或兩個單位等；利用立體的彩色發(fā)光體，實現(xiàn)多種益智游戲，例如：立體黑白棋、立體五子棋等；同時可以通過配置每個面不同數(shù)量的炫彩單元，實現(xiàn)四階、五階等異形電子魔方。

炫彩魔方可以配置特殊按鈕、或者特殊功能鍵組合，識別其他手勢，以實現(xiàn)更多功能，例如：記憶當前魔方狀態(tài)、回退到之前記憶點、重置游戲等。

炫彩魔方中方塊按鈕不涉及魔方旋轉(zhuǎn)控制，中方塊可以不設(shè)置按鍵，用于放置電源接口、usb接口、等；或者作為特殊功能鍵，作為保留。電子模塊中還可設(shè)置發(fā)聲裝置，模擬魔方旋轉(zhuǎn)的聲音；同時魔方內(nèi)部可以放置足夠的電池，用于魔方自身運轉(zhuǎn)的同時，還可作為充電寶；也可內(nèi)置移動存儲等模塊進行功能擴展。

電子魔方不能如同機械魔方一般，通過機械旋轉(zhuǎn)，直觀反映魔方各層的移動變化，本實施例中，使用一種動畫，明確指示旋轉(zhuǎn)的方向。下面是該動畫的具體實施方式。

1、通過app設(shè)定每次動畫的時間間隔，記為T。

2、記每層的側(cè)面，或者中間層每次旋轉(zhuǎn)需要移動R1個單位，模擬普通玩法為R1=3。

3、記底層需要旋轉(zhuǎn)時，每個動畫間隔需要移動R2個單位，模擬普通玩法為R2=2。

4、為了明確旋轉(zhuǎn)方向，以一個指示塊沿著旋轉(zhuǎn)方向繞一周進行移動，指示塊可以為一個或多個明顯色塊（黑色或白色等顯眼顏色），當指示塊為多個明顯色塊時可以設(shè)置為各個方向一個，或者依據(jù)顏色深淺，組成一個方向指示塊，app中提供相應(yīng)展示方法供用戶選擇。

5、色塊在每層的側(cè)面，或者中間層每次旋轉(zhuǎn)需要移動r1個單位，r1=12。

6、色塊在每層的底面，需要旋轉(zhuǎn)時需要移動r2個單位，r2=8。

7、根據(jù)動畫時間間隔，在T時間內(nèi)，以上需要旋轉(zhuǎn)的色彩，每T/R時間進行一次旋轉(zhuǎn)，也可單獨設(shè)置旋轉(zhuǎn)時間。

8、通過設(shè)置R1，R2可以實現(xiàn)不同玩法。