説明

玩具構築システム

玩具構築システムであって、対応する機能を実行し、1つ又は複数の他の構築要素と通信する制御接続手段を含む、1つ又は複数の機能構築要素を含む複数の構築要素と、1つ又は複数の機能構築要素を制御するための1つ又は複数の論理コマンドを生成するためのプログラミング環境を提供するデータ処理システムと、データ処理システムとのデータフロー接続を提供し、且つデータ処理システムからの上記論理コマンドを受信する第1の接続手段、上記論理コマンドを、少なくとも1つの上記機能構築要素の機能を制御するための制御信号に変換するようになっている処理ユニット、及び機能構築要素の制御接続手段を介して少なくとも1つの機能構築要素との制御接続を提供し、且つ制御信号を出力する第2の接続手段を備える、インタフェース構築要素とを備える玩具構築システム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、構築要素を着脱可能に相互接続する結合手段を有する構築要素を備える玩具構築システムに関する。
【背景技術】
【0002】
このような玩具構築(CONSTRUCTION:組立)システムは数十年にわたって知られている。単純な建造ブロック(building blocks:組立ブロック、積み木ブロック)には、遊びの価値を高めるための特有の外観、又は機械的な機能若しくは電気的な機能を有する専用の構築要素が追加されている。このような機能には、例えば、モータ、スイッチ、及びランプが含まれるが、センサからの入力を受け取り且つ受け取ったセンサ入力に応答して機能要素を起動することができるプログラム可能なプロセッサも含まれる。
【0003】
事前構成された機能を実行するようになっている機能デバイスと、機能を実行するためにエネルギーを機能デバイスに提供するためのエネルギー源と、外部のトリガイベントに応答して機能を実行するよう機能デバイスをトリガするためのトリガとを有する自己完結型の(self-contained)機能構築要素が存在する。通常、このような既知の機能構築要素は、トリガを手動で起動するように設計されており、限られた遊びの価値しか提供しない。
【0004】
対応する機能をそれぞれ実行するための1つ又は複数の機能構築要素と、1つ又は複数の機能構築要素をそれぞれ制御するための1つ又は複数の制御構築要素とを含む複数の構築要素を備え、各構築要素が、別の構築要素の対応するコネクタを介して構築要素をその別の構築要素と電気的に接続するための少なくとも1つのコネクタを含み、コネクタが、少なくとも1つの制御信号接点を含む、玩具構築システムが存在する。
【0005】
面白い遊び体験を提供するために、ユーザが外見及び機能性の異なる多種多様なモデルを構築することを可能にするような玩具構築システムを提供することが、一般に望ましい。
【0006】
プログラム可能な玩具は、例えばLEGO MINDSTORMSによる製品ROBOTICS INVENTION SYSTEMから既知であり、これは、無条件動作及び条件付き動作を行うようにコンピュータによってプログラムされ得る玩具である。
【0007】
しかしながら、プログラムを記憶及び実行するための中央処理装置を有する精巧な構築要素が必要であることにより、システムが比較的高価になることが、上記の従来技術の玩具の問題である。
【0008】
特許文献1は、異った入力ユニット及び出力ユニットを含むモジュラ玩具構築システムを開示している。これらのユニットは、送受信機/コントローラモジュールに接続され、これがさらに、モジュラユニットを制御することができるコンピュータと通信する。
【0009】
しかしながら、上記の従来技術のシステムは、比較的複雑な構成及びプログラミングプロセスを必要とし、プログラムの生成には、所望の挙動をプログラムするために比較的高レベルのコンピュータ精通度及び比較的高レベルの抽象認知能力が必要となることにより、このような玩具は年長の子供及び/又はコンピュータに精通している子供に制限される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】米国特許第6,773,322号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
したがって、さまざまな異なる方法で、且つ子供が容易に理解できる方式で、構成及び制御することができる機能要素を含む玩具構築システムを提供することが望ましい。
【0012】
システム内で用いるのに適しており且つシステムの遊びの価値を高めることになる新たな構築要素を有する玩具構築システムを提供することが、さらに望ましい。
【0013】
高い製造費を必要とせずに高い遊びの価値を提供する、玩具構築システム及び該システム内で用いるのに適した構築要素を提供することが、さらに望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0014】
第1の実施の様態によると、本発明の実施の形態は、玩具構築システムであって、
対応する機能をそれぞれ実行するための1つ又は複数の機能構築要素を含む複数の構築要素であって、機能構築要素はそれぞれ、該玩具構築システムの1つ又は複数の他の構築要素と通信する制御接続手段を含む、複数の構築要素と、
コンピュータプログラムコードを記憶しているデータ処理システムであって、コンピュータプログラムコードは、データ処理システムによって実行されると、該データ処理システムに、1つ又は複数の機能構築要素を制御するための1つ又は複数の論理コマンドを生成するためのプログラミング環境を提供させるようになっている、データ処理システムと、
インタフェース構築要素であって、
・データ処理システムとのデータフロー接続を提供し、且つデータ処理システムからの論理コマンドを受信する第1の接続手段と、
・論理コマンドを、少なくとも1つの機能構築要素の機能を制御するための制御信号に変換するようになっている処理ユニットと、
・機能構築要素の制御接続手段を介して少なくとも1つの機能構築要素との制御接続を提供し、且つ制御信号を出力する第2の接続手段と、
を備える、インタフェース構築要素とを備え、
インタフェース構築要素は、該インタフェース構築要素に接続されている機能構築要素の少なくとも存在を検出するようになっており、且つ接続されている機能構築要素の少なくとも存在を示す情報をデータ処理システムに送信するようになっており、コンピュータプログラムコードは、データ処理システムに、接続されている機能構築要素の少なくとも存在に関して受信した情報に応じて適合プログラミング環境を提供させるようになっている、玩具構築システムに関する。
【0015】
インタフェース構築要素は、周期的に、データ処理システムによる要求に応じて、且つ/又は別の適当な方法で情報を送信することができる。
【0016】
その結果、ユーザは、最初に退屈なセットアップ及び構成プロセスを経る必要なく新たに構築された構造の可能性を即座に探り始めることができる。インタフェース建造要素が、接続された構築要素を自動的に検出すると、例えば、文脈依存ヘルプの提供、検出された構築要素等に応じた特定の機能又は表示の有効化/無効化等を行うように、プログラミング環境が、接続されたデバイスに適合させられ得る。その結果、コンピュータソフトウェア及びハードウェアの経験が浅いユーザでも、コンピュータから構築された構造を制御する方法を容易に学ぶことができる。
【0017】
すべての高度(advanced)論理がデータ処理システムによって実行される一方で、インタフェース構築要素がインタフェース要素として動作するにすぎないことにより、低複雑度の安価な構成要素からのインタフェース構築要素の生産が可能になることが、さらに有利である。
【0018】
インタフェース構築要素が、接続された構築要素のタイプ及び/又は動作状態に関する情報をさらに検出して送信すると、プログラミング環境は、例えば、接続された構築要素及び各自の動作状態のグラフィック表現及び/又はアイコン表現を表示することによってさらに適合させられ得る。
【0019】
第1の接続手段は、インタフェース構築要素をデータ処理システムと電気的に接続し且つデータ処理システムからの上記論理コマンドを受信するための、第1のコネクタを備えることにより、単純で確実な接続を提供することができる。
【0020】
インタフェース構築要素が、データ処理システムから第1のコネクタを介して電力を受け取るようにさらに構成される場合、インタフェース構築要素に電源を追加する必要がない。
【0021】
接続は、ユニバーサルシリアルバス(USB)接続、ファイヤワイヤ(firewire)接続等、例えばバイシリアル伝送(bi-serial transmission)を用いたケーブルによるコンピュータと外部周辺機器との間の通信に適した外部周辺機器インタフェース規格に従った接続を含み得る。
【0022】
いくつかの実施の形態では、プログラミング環境は、ビジュアルプログラミング環境を含むことにより、経験不足のユーザにも用いやすいシステムを提供する。
【0023】
概して、ビジュアルプログラミング言語(VPL)は、プログラム要素をテキストで指定するのではなくグラフィカルに操作することによってユーザにプログラムを指定させるプログラミング言語である。VPLは、視覚表現、グラフィックシンボルの空間的配置及び場合によってはテキストによるプログラミングを可能にする。多くのVPLは、例えば直接又は線、矢印等によって相互接続されるアイコン要素又はシンボル要素等のアクティブ表示オブジェクトに基づく。VPLの例には、アイコンベースの言語、フォームベースの言語、及びダイアグラム言語が含まれる。ビジュアルプログラミング環境という用語は、コンピュータプログラム又は他の形態のコンピュータ実行可能命令を定義するようにユーザによって操作されることができるグラフィック要素又はアイコン要素を提供するプログラミング環境を指すためのものである。要素の操作は、通常は対話型であり、通常はプログラム構築用の所定の空間文法に従う。
【0024】
いくつかの実施の形態では、制御接続手段は、玩具構築システムの別の構築要素の対応するコネクタを介して機能構築要素をその別の構築要素と電気的に接続するための少なくとも1つのコネクタを備える。コネクタは、少なくとも1つの制御信号接点/端子/ポートを含み得る。
【0025】
いくつかの実施の形態では、機能構築要素は、制御可能な機能要素であり、制御信号を受信するための入力コネクタを含み、且つ受信した制御信号に応じて機能を実行するようになっており、受信した制御信号を転送するようになっている出力コネクタを含む。その結果、相互接続された機能構築要素のシーケンス(sequence:列)又はチェーンを得るように機能構築要素同士を単に接続することによって、複数の機能構築要素が、単一のインタフェース構築要素を介してデータ処理システムによって制御され得る。こうして、機能構築要素のシーケンスの最初の要素に送り込まれるインタフェース構築要素からの制御信号が、追加の配線又はプログラミング/構成の必要なく、すべての機能構築要素に転送される。
【0026】
したがって、機能構築要素は、事前構成された機能を実行するようになっている機能デバイスを含むことができ、この機能は、例えば、機械的機能及び/又は電気的機能を含むさまざまな可能な機能から選択され得る。
【0027】
第2の様態によると、玩具構築システム用のインタフェース構築要素であって、玩具構築システムはそれぞれ、対応する機能をそれぞれ実行するための1つ又は複数の機能構築要素を含む複数の構築要素を備え、各機能構築要素が、玩具構築システムの別の構築要素の対応するコネクタを介して機能構築要素を別の構築要素と電気的に接続するための少なくとも1つのコネクタを含み、インタフェース構築要素は、
・インタフェース構築要素をデータ処理システムと電気的に接続し、且つ玩具構築システムの1つ又は複数の機能構築要素を制御するようにデータ処理からの論理コマンドを受信するための第1のコネクタと、
・論理コマンドを少なくとも1つの機能構築要素の機能を制御するための制御信号に変換するようになっている処理ユニットと、
・インタフェース構築要素を少なくとも1つの機能構築要素の少なくとも1つのコネクタの1つと電気的に接続し、且つ制御信号を出力するための第2のコネクタとを備え、
第1のコネクタはさらに、機能構築要素の機能を駆動するためにデータ処理システムから電力を受け取るようになっており、第2のコネクタはさらに、受け取った電力を出力するようになっており、インタフェース構築要素は、該インタフェース構築要素による電力出力を制御するための電力制御回路を備える、玩具構築システム用のインタフェース構築要素が本明細書に開示される。
【0028】
したがって、さまざまな構築要素のすべてが、インタフェース構築要素を介してデータ処理システムから電力供給されるため、これらにバッテリ等の別個の電源は必要ない。これにより、ユーザが多数のバッテリを購入及び交換する必要がないため、要素の生産費が減ると同時に、遊びの価値が高まり所有経費が減る。
【0029】
電力制御回路を設けることで、データ処理システムによって提供される電源に過負荷をかけることなく、ユーザが多種多様のさまざまな数の機能構築要素及び他のタイプの構築要素をインタフェース構築要素に接続することができる、開放型の玩具構築システムを可能にする。
【0030】
第3の様態によると、玩具構築システムであって、
・対応する機能をそれぞれ実行するための1つ又は複数の機能構築要素を含む複数の構築要素と、
・出力信号をそれぞれ発生させるための1つ又は複数の出力構築要素と、
・1つ又は複数の機能構築要素をそれぞれ制御するための1つ又は複数の制御構築要素とを備え、
各構築要素が、別の構築要素の対応するコネクタを介して該構築要素を該玩具構築システムの別の構築要素と電気的に接続するための少なくとも1つのコネクタを含み、
各機能構築要素が、制御信号を受信するための入力コネクタを含み、且つ受信した制御信号に応じて機能を実行するようになっており、各出力構築要素が、出力信号を出力するための出力コネクタを含み、各制御構築要素が、少なくとも1つの機能構築要素を制御するための制御信号を選択的に出力するようになっており且つ少なくとも1つの出力構築要素からの出力信号を受信するようになっている構成可能なコネクタを含む、玩具構築システムが本明細書に開示される。したがって、制御構築要素のコネクタは、データ入出力コネクタとして選択的に動作可能であるため、コネクタを入力又は出力として手動構成する必要なく、機能構築要素及びセンサ構築要素等の出力構築要素の両方を同じコネクタに接続することを可能にする。その結果、遊戯構造の構築における配線誤りの危険性が大幅に減り、これは、構築された構造が即座に目的通りに機能しない場合に不満を感じやすい子供に関して特に非常に有利である。さらに、構成可能なコネクタは、すべてのコネクタで同じ物理的設計の利用を可能にするため、より費用効率の高い生産が可能になる。
【0031】
制御構築要素は、本明細書に記載のようなインタフェース構築要素であってもよく、又は1つ又は複数の機能構築要素を制御する別個の、例えば自己完結型又は自律型の制御構築要素であってもよい。
【0032】
いくつかの実施の形態では、構築要素の少なくとも1つの出力コネクタは、1つ又は複数の構築要素に電力を供給するための出力電力を提供するようになっている電力接点を含み、各構築要素の入力コネクタは、電力を受け取るようになっており且つ場合によっては受け取った電力を機能構築要素に送り込むようになっている電力接点を含む。その結果、本明細書に記載のようなデータ処理システムからインタフェース構築要素を介して受け取られた電力は、複数の他の構築要素に供給され得る。
【0033】
代替的又は付加的に、電力を提供するためだけに電源構築要素が設けられてもよく、又は電源構築要素が、その出力コネクタを介して電力及び制御信号の両方を供給してもよい。したがって、電源要素は、制御構築要素としてさらに機能し得る。
【0034】
構築要素を他の構築要素と電気的に接続するためのコネクタは、個々のワイヤ又はケーブルの導体を終端又は接続するため及び導体を嵌合コネクタに延長する手段を提供するための、プラグ若しくはレセプタクル又は任意の他の適当なデバイスの形態であり得る。この目的で、コネクタは、所定の方式、すなわち所定の数、間隔、配置等でコネクタ本体に配置される複数の接点を含み得る。各接点は、電気エネルギー及び/又は制御信号を伝達する目的でコネクタを嵌め合わせたときに別のコネクタの対応する接点と電気接触するように構成される、任意の適当な導電性要素として提供され得る。
【0035】
各機能構築要素が、機能構築要素の入力コネクタ及び出力コネクタを含む積み重ね可能な(stackable:スタッカブル)コネクタ要素を含む場合、複数の異なる機能構築要素、出力構築要素、センサ構築要素、及び/又は制御構築要素の容易な接続を可能にする一様な接続手段が設けられる。特に、機能構築要素又は制御構築要素等の形状及びサイズに関係なく、一様な積み重ね可能なコネクタ要素が一様な接続手段を提供する。
【0036】
特に、一実施の形態では、積み重ね可能なコネクタを含む各構築要素が、電気回路を含む構築要素本体を含み、積み重ね可能なコネクタ要素は、延長ケーブル、例えばフレキシブルケーブルを介して電気回路に電気的に接続される。その結果、積み重ね可能なコネクタ要素が電源構築要素及び/又はインタフェース構築要素及び/又は制御構築要素を起点とする積み重ね可能なコネクタ要素のスタックに通常接続される接続点から変位した位置に、構築要素本体を配置することができる。その結果、玩具モデルの構築時により大きな融通性が得られる。さらに、積み重ね可能なコネクタ要素がフレキシブル延長ケーブルによって機能構築要素又は制御構築要素の構築要素本体に接続される場合、構築要素本体の形状及びサイズ、並びに玩具構築モデル内でのその配置に関してより大きな融通性が得られる。特に、構築要素本体の形状、サイズ、及び配置は、別のコネクタへの接続のためにコネクタにアクセス可能でなければならないという要件による制限を受けない。
【0037】
積み重ね可能なコネクタが、積み重ね可能なコネクタの入力コネクタから電力を受け取るようになっており、且つ受け取った電力を積み重ね可能なコネクタ要素の出力コネクタに送り込むようになっている場合、制御信号によって提供される電力よりも多くの電力を必要とする機能構築要素に別個の電力を分配するために追加の配線は必要ない。
【0038】
いくつかの実施の形態では、各機能構築要素の積み重ね可能なコネクタ要素は、積み重ね可能なコネクタ要素の入力コネクタから積み重ね可能なコネクタ要素の出力コネクタへの直接制御信号経路を提供するように、入力コネクタからの制御信号を受信するようになっており、且つ受信した制御信号を機能構築要素及び出力コネクタに送り込むようになっている。したがって、コネクタ要素を互いに重なり合い又は任意の他の適当な向きで、例えば互いの隣に重ね合わせることによって、機能構築要素のチェーンを一様に確立しやすくすることができる。インタフェース構築要素等の制御構築要素は、連続したシーケンス/スタック内の制御構築要素の出力コネクタから分岐するすべての機能構築要素にこうして影響を及ぼし得る。
【0039】
いくつかの実施の形態では、玩具構築システムの複数の構築要素は、1つ又は複数のセンサ構築要素をさらに備え、センサ構築要素は、物理的なイベントに応答する1つ又は複数の入力インタフェース及び/又はセンサをそれぞれが備え、且つ玩具構築システムの1つ又は複数の他の構築要素と通信して検出された物理的なイベントを示す出力信号を出力する出力接続手段をそれぞれが備える。入力インタフェース及び/又はセンサは、ユーザ又は別のデバイスからの入力の検出、環境の特性の感知等に適した任意の適当な回路、デバイス、又は装置を備え得る。
【0040】
このような起動インタフェース/センサの例は、押しボタン、スライド、又は他の機械的スイッチ、振動センサ、傾斜センサ、タッチセンサ、衝撃センサ、光センサ、近接検出器、温度計、マイクロフォン、圧力センサ、空気圧センサ、バスブリッジ、誘導入力、例えば、タグ、無線受信機、カメラ、赤外線遠隔制御装置等の遠隔制御システムの受信機等によって起動される入力、又はそれらの組み合わせを含む。したがって、ユーザ定義関数を起動するための単純なモジュラ機構が設けられることにより、さまざまな面白い遊びのシナリオが提供される。
【0041】
いくつかの実施の形態では、玩具構築システムは延長要素をさらに含み、延長要素は、積み重ね可能なコネクタ要素、さらなる出力コネクタ、及び延長ケーブル/ワイヤ等の電気的延長要素を備える。積み重ね可能なコネクタ要素は、入力コネクタ及び出力コネクタを含み、延長要素の積み重ね可能なコネクタ要素は、積み重ね可能なコネクタ要素の入力コネクタからの制御信号を受信するようになっており、且つ受信した制御信号を電気的延長要素を介してさらなる出力コネクタに、また積み重ね可能なコネクタ要素の出力コネクタに送り込むようになっている。したがって、延長要素は、延長ケーブルとして、且つ/又は機能構築要素及び/又は制御構築要素の平行なスタック/シーケンスを分岐させるために用いられ得る。
【0042】
本明細書に記載の機能構築要素、出力構築要素、センサ構築要素、制御構築要素、及び/又はインタフェース構築要素が、構築要素を他の構築要素と着脱可能に相互接続する結合手段を有する場合、これらは、玩具構築システムに適合可能であり、他の構築要素と共に用いることができる。本発明は、概して、構築要素を着脱可能に相互接続する結合手段を有する構築要素を備える玩具構築システムに適用可能である。さらに、本明細書に記載の構築要素のコネクタが、入力コネクタが出力コネクタにのみ接続可能であり出力コネクタが入力コネクタにのみ接続可能であるように構成される場合、故障、短絡等を回避するようにコネクタの正しい配線/接続を確保する機械的コーディングが設けられる。例えば、このような機械的コーディングは、コネクタの形態、コネクタにおける接点配置、接点の形態、追加の結合手段の設置等によって提供され得る。
【0043】
玩具建造セットが、当該技術分野で既知の従来の建造ブロック等、電気コネクタがなく動作/機能を実行又は制御する能力のない受動的な構築要素等のさらなるタイプの構築要素を備えていてもよいことに留意されたい。
【0044】
本発明の種々の態様は、上述の及び以下に述べる玩具建造セットとさらなる製品手段とを含む異なる方法で実施することができ、それぞれが、上述の態様の少なくとも1つに関連して説明した利益及び利点の1つ又は複数をもたらし、それぞれが、上述の態様の少なくとも1つに関連して説明され且つ/又は従属請求項に開示される好ましい実施の形態に対応する、1つ又は複数の好ましい実施の形態を有する。さらに、本明細書に記載の態様の1つに関連して説明される実施の形態が、他の態様にも同様に適用され得ることが認識されるであろう。
【0045】
特に、本明細書に記載のような玩具構築システムをプログラムするためのプログラミング環境を提供する方法が提供される。さらに、データ処理システム上で実行されると本明細書に記載のような玩具構築システムをプログラムするためのプログラミング環境を提供させるようになっているプログラムコード手段を備える、コンピュータプログラム製品が提供される。
【0046】
コンピュータプログラム製品は、CD−ROM、DVD、光ディスク、メモリカード、フラッシュメモリ、磁気記憶装置、フロッピーディスク(登録商標)、ハードディスク等のコンピュータ可読媒体として提供され得る。他の実施の形態では、コンピュータプログラム製品は、例えば、インターネット又は他のコンピュータ若しくは通信ネットワーク上のダウンロード用のウェブサーバ上の、ダウンロード可能なソフトウェアパッケージとして提供され得る。
【0047】
データ処理システムは、PC、ポータブルコンピュータ又はハンドヘルドコンピュータ、PDA、スマートフォン等のような、任意の適当なコンピュータ又は他の処理デバイスを含み得る。
【0048】
ここ及び以下において、処理手段及び処理ユニットという用語は、本明細書に記載の機能を適切に実行するようになっている任意の回路及び/又はデバイスを含むことが意図される。特に、上記の用語は、汎用又は専用のプログラム可能なマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、プログラマブルロジックアレイ(PLA)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、専用電子回路等、又はそれらの組み合わせを含む。
【0049】
したがって、所定の接続アーキテクチャに従った対応のコネクタセットによって相互接続可能である機能構築要素及び制御構築要素を備える建造セットが提供される。建造セットは、ユーザが一様な方式で、且つ異なる構築要素の限られたセットで、多種多様な機能及び機能関係を構築することを可能にする。さらに、いくつかの実施の形態によれば、ユーザが、構築された構造をデータ処理システムから容易に制御することができる。本明細書に記載の玩具構築セットは、教育的文脈で、例えば、玩具構築要素から構築された単純な構造をコンピュータからプログラム及び制御する学習シナリオを実施するときに、非常に有用であることが分かっている。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1a】従来技術の玩具建造ブロックを示す。
【図1b】従来技術の玩具建造ブロックを示す。
【図1c】従来技術の玩具建造ブロックを示す。
【図1d】従来技術の玩具建造ブロックを示す。
【図2a】機能玩具構築ブリックの例を概略的に示す。
【図2b】機能玩具構築ブリックの例を概略的に示す。
【図2c】機能玩具構築ブリックの例を概略的に示す。
【図2d】機能玩具構築ブリックの例を概略的に示す。
【図2e】機能玩具構築ブリックの例を概略的に示す。
【図2f】機能玩具構築ブリックの例を概略的に示す。
【図3a】センサ構築要素の例を概略的に示す。
【図3b】センサ構築要素の例を概略的に示す。
【図3c】センサ構築要素の例を概略的に示す。
【図3d】センサ構築要素の例を概略的に示す。
【図4】センサ構築要素の例を示す。
【図5】センサ構築要素の例を示す。
【図6a】インタフェース構築要素の例を示す。
【図6b】インタフェース構築要素の例を示す。
【図6c】インタフェース構築要素の例を示す。
【図7】傾斜センサ及び近接検出器がインタフェースブリックの各コネクタに接続されている構造の例を示す。
【図8a】玩具建造ブリックのさらなる例を示す。
【図8b】玩具建造ブリックのさらなる例を示す。
【図8c】玩具建造ブリックのさらなる例を示す。
【図9a】本明細書に記載のような玩具構築システムから構築された構造の例の概略ブロック図を示す。
【図9b】本明細書に記載のような玩具構築システムから構築された構造の例の概略ブロック図を示す。
【図9c】本明細書に記載のような玩具構築システムから構築された構造の例の概略ブロック図を示す。
【図10a】本明細書に記載のような玩具構築システムのためのビジュアルプログラミング環境のユーザインタフェースの例を示す。
【図10b】本明細書に記載のような玩具構築システムのためのビジュアルプログラミング環境のユーザインタフェースの例を示す。
【図10c】本明細書に記載のような玩具構築システムのためのビジュアルプログラミング環境のユーザインタフェースの例を示す。
【図10d】本明細書に記載のような玩具構築システムのためのビジュアルプログラミング環境のユーザインタフェースの例を示す。
【図11】知能構築要素の概略ブロック図を示す。
【図12】制御構築要素、例えばインタフェース構築要素に接続されたいくつかの知能構築要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【0051】
本発明の実施形態は、ブリックの形態の玩具構築要素を用いて主に説明される。しかしながら、本発明は、玩具建造セットで用いられる他の形態の構築要素に適用されてもよい。
【0052】
図1a〜図1dは、上面上の結合スタッド及び底部からブリック内へ延びている空洞をそれぞれが備える玩具建造ブリックの例を示している。空洞は、中央管を有し、別のブリック上の結合スタッドを、米国特許第3,005,282号明細書に開示されているように摩擦係合で空洞内に収容することができる。図1a及び図1bは、上部側及び底部側を含むこのような玩具建造ブリックの例の斜視図を示している。図1c及び図1dは、他のこのような従来技術の建造ブリックを示している。残りの図に示されている建造ブリックは、協働するスタッド及び空洞の形態でのこの既知のタイプの結合手段を有する。しかしながら、他のタイプの結合手段を用いることもできる。
【0053】
図2a〜図2fは、機能構築要素の例を概略的に示している。
【0054】
図2aは、機能ブリック201の形態の主機能構築要素本体と、ワイヤ212及び213を含むフレキシブルケーブル203を介して機能ブリック201に接続されている積み重ね可能なコネクタ202とを含む、全体的に200で示す機能構築要素を概略的に示している。機能ブリックは、上面上の結合スタッド205及び底面内の対応する空洞(明確には図示せず)を有する。機能ブリック201は、以下でより詳細に説明するように、積み重ね可能なコネクタ202の端子210及び延長ケーブル203のワイヤ212を介して電力を受け取り、且つ積み重ね可能なコネクタ202の端子211及び延長ケーブル203のライン213を介して制御信号を受信する機能デバイス204を含み、電気的機能デバイス204は、事前構成された機能、例えば機械的又は電気的な機能を実行する。一実施形態では、制御信号はそれぞれ、バイナリ値0及び1を有し得る。
【0055】
本明細書に記載の機能構築要素が実行できる事前構成された機械的機能の例は、回転出力シャフトを駆動すること、物体を機能ブリックに引き寄せることを可能にする紐又はチェーンを巻きあげること、例えばドアの開閉、物体の排出等を可能にする機能ブリックのヒンジ部品を高速又は低速で動かすこと等による、運動/動作を含む。このような機械的動作は、図2bに示すような電気モータによって駆動され得る。図2bは、ライン212を介して受け取られる電力によって駆動されるモータ230を含む機能デバイス204の例の配線図を示している。モータ230は、ライン213を介して受信される制御信号C1、C2に応じて、制御回路231によって制御される。
【0056】
モータが、電力ライン212からの電力によって駆動されてもよく、又は図2cに示すように、制御信号C1及びC2によって直接駆動されてもよいことが認識されるであろう。ライン212を介した別個の電力供給は、電圧の極性が一定且つ明確であるような供給を可能にする。
【0057】
図2cは、制御信号C1、C2によって制御及び駆動されるモータ230を含む機能デバイス204の別の例の配線図を概略的に示している。したがって、この例では、制御信号がモータを動作させるのに十分であるため、機能デバイスは、ライン212を介して別個の電力を受け取らない。
【0058】
本明細書に記載の機能構築要素が実行できる事前構成された電気的機能の例は、アクセス可能な端子を有するスイッチを操作すること、可視光信号を発生させること、一定の光又は点滅する光を発すること、複数のランプを所定の順序で起動すること、電気信号を発生させること、不可視光信号を発生させること、ビープ、アラーム、ベル、サイレン、音声メッセージ、音楽、合成音、遊び活動をシミュレート及び刺激する自然音又は模倣音等の可聴音を発すること、音を録音及び再生すること、超音波等の不可聴音を発すること、別の構成要素によって受信される無線周波数信号又は赤外線信号を発すること等、又は上記の組み合わせを含む。
【0059】
機能ブリックは、事前構成された機能を有し得るが、機能は、ユーザがプログラムするか又は他の方法で決定若しくは左右することもできる。
【0060】
図2dは、制御信号C1、C2によって制御及び駆動されるLED234を含む機能デバイス204の例の配線図を概略的に示している。したがって、この例では、制御信号がLEDを動作させるのに十分であるため、機能デバイスは、ライン212を介して別個の電力を受け取らない。代替的に、LEDは、制御信号C1及び/又はC2によって制御されるスイッチを介して、ライン212を介して受け取られる電力によって駆動されてもよい。
【0061】
図2eには、機能デバイス204がスイッチ271であり得ることが示されている。スイッチ271は、常時開スイッチ又は常時閉スイッチとすることができ、その端子272を、上面上の結合スタッドに、又は他の建造ブリックの結合スタッドに係合することが意図される空洞内の表面に接続することができる。スイッチは、上述のような論理回路231を介してライン213を介して受信される制御信号によって制御される。スイッチ271が閉じると、電力ライン212上の電圧が端子272に印加される。論理回路231は、電力ライン212から電力をさらに受け取る。
【0062】
図2fは、機能構築要素が、マイクロプロセッサ又は他の処理デバイス/論理ユニットを含む知能構築要素、例えば、その動作状態に関するフィードバック等のフィードバックを提供する機能デバイスであり得ることを示している。特に、図2fは、ライン212a、212bを介して受け取られた電力によって駆動されるモータ230を含む機能デバイス204の例のブロック図を示している。モータ230は、213で示すC1及びC2を介して受信される制御信号に応じて、制御回路/モータドライバ231を介してマイクロプロセッサ263によって制御される。機能デバイスは、モータの速度を測定するためのエンコーダユニット264又は他のデバイスをさらに備える。エンコーダ264からの信号は、マイクロプロセッサに返送され、マイクロプロセッサが、エンコーダ信号をモータの速度を示す信号に変換し得る。マイクロプロセッサは、例えば周期的に、又はC1及びC2を介して受信した対応する要求信号に応じて、求められた速度をC1及びC2を介して出力する。したがって、図2fの機能デバイスは、速度計機能を含むモータブリックの例である。
【0063】
概して、機能デバイスは、制御信号を異なる方法で解釈してもよい。一実施形態では、制御信号C1及びC2はそれぞれ、例えば2つの電圧レベル「高」及び「低」又は「オン」及び「オフ」でそれぞれ表されるバイナリ値0及び1を有し得る。例えば、図2cの例では、モータ230は、以下の表に従って制御され得る。
制御信号値 モータ制御
(C1、C2)=(0、0) モータオフ
(C1、C2)=(1、0) モータオン順方向
(C1、C2)=(0、1) モータオン逆方向
(C1、C2)=(1、1) モータ一時停止
【0064】
機能デバイスが2つの異なる音を再生するように構成可能なサウンドジェネレータを含む別の例では、機能デバイスは、例えば個々の制御信号C1及びC2それぞれの立上りフランク(すなわち、0から1への遷移)に応答して、例えば、
C1 0→1 音1を再生
C2 0→1 音2を再生
に従って、選択された一方の音を再生するようになっていてもよい。
【0065】
したがって、概して、機能デバイスは、上記機能又は代替的な機能の1つ又は複数を実行するようになっている任意の適当な機械的及び/若しくは電気的なデバイス、装置、又は回路を備え得る。機能デバイスの例には、ランプ又はLED等の光源、サウンドジェネレータ、拡声器、サウンドカード、又は他の音声源、モータ、歯車、ヒンジ部品、回転可能なシャフト、信号発生器、弁、空気圧制御部、形状記憶合金、圧電性結晶、電磁石、リニアアクチュエータ、ラジオ、ディスプレイ、マイクロプロセッサ等が含まれる。
【0066】
積み重ね可能なコネクタ要素202は、雄入力コネクタ206及び雌出力コネクタ207の両方を含む。コネクタは、コネクタ要素を積み重ね可能にするように、コネクタ要素の両側に位置決めされる。特に、本例では、雄入力コネクタが底部側に位置決めされる一方で、雌コネクタは積み重ね可能なコネクタ要素の上側に位置決めされている。入力コネクタ及び出力コネクタは、それぞれ210、211、及び208、209で示す4つの接点を含む。電力を受け取るための接点210は、対応する出力接点208に接続され且つライン212を介して機能デバイス204に接続される。制御信号を受信するための接点211は、対応する出力接点209に接続され且つライン213を介して機能デバイス204に接続される。接点が対応する他方のコネクタの正しい対応する接点に常に接続されるように、入力コネクタ206及び出力コネクタ207が機械的にコーディングされることが概して好ましい。
【0067】
玩具建造セットのすべての機能構築要素が、制御入力及び電力入力を一様に提供及び転送する対応の積み重ね可能なコネクタ要素を含む場合、このような機能ブリックは、本明細書に記載の建造ブリックから組み立てられる玩具構築体内で容易に交換することができる。例えば、構築体の他の部品を一切変える必要なく、ランプを含む機能ブリックを音源又は拡声器を含む機能ブリックと単純に交換することができるが、これは、これら両方の機能ブリックが同じ方法で起動されるためである。
【0068】
各構築要素がその入力コネクタの入力接点の1つ又は複数を用い得ることをさらに理解されたい。例えば、本明細書に記載のように、いくつかの機能構築要素が制御信号のみを用い得る一方で、他の構築要素は電力及び制御信号の両方を用い得る。コネクタ要素が、さらなる接点、例えば、マイクロプロセッサを含む構築要素間に通信バスを提供するための信号ラインを含んでいてもよいことをさらに理解されたい。
【0069】
図3a〜図3cは、センサ構築要素の例を概略的に示している。
【0070】
図3a〜図3cは、センサブリック301の形態の主センサ構築要素本体と、フレキシブルケーブル303を介してセンサブリック301に接続されている出力コネクタ302とを含む、全体的に300で示すセンサ構築要素の第1の例を示している。センサブリックは、上面上の結合スタッド305及び底面内の対応する空洞(明確には図示せず)を有する。センサブリック301は、コネクタ302の端子310及び延長ケーブル303のライン312a、312bを介して電力を受け取るセンサ回路304を含む。センサ回路304は、外部入力等のセンサ入力を受信するセンサ素子314をさらに含む。
【0071】
概して、本明細書に記載のセンサブリックは、物理的なイベント、例えば外部の物理的なイベントに応答する1つ又は複数のセンサ素子を含み得る。このような物理的なイベントの例には、機械力、押し、引き、回転、人為操作、接触、物体の近接、電気信号、無線周波数信号、光信号、可視光信号、赤外線信号、磁気信号、温度、湿度、放射線等、及びそれらの組み合わせが含まれる。
【0072】
図3bは、制御構築要素361、例えば本明細書に記載のようなインタフェース構築要素である制御構築要素361に、制御構築要素361の入力コネクタ又は構成可能なコネクタ362を介して接続されている、センサブリック301を示している。
【0073】
図3cは、センサ構築要素のセンサ回路304のより詳細なブロック図を概略的に示している。センサ素子314は、ライン312a、312bから電力を受け取り、出力信号を提供するためにC1と記したライン313aに接続される。センサ素子によっては電力ライン312a、312bへの接続を必要としない場合があることが認識されるであろう。センサ回路は、C2と記した出力ライン313bをグランド(ライン312b)に接続するID抵抗をさらに備える。一実施形態では、各タイプのセンサ構築要素が各自のID抵抗値を有することにより、制御構築要素361が抵抗315のインピーダンスを測定することで、それに接続されているセンサ構築要素のタイプを識別することが可能になる。代替的に、別のタイプの識別回路を用いてもよい。例えば、センサ構築要素は、センサのIDを出力する第2のセンサ出力を提供してもよい。
【0074】
したがって、センサブリック301は、感知した物理的なイベントに応じてC1においてセンサ信号を発生させ、延長ケーブル303のライン313を介してコネクタ要素302の接点311にセンサ信号を送り込む。コネクタ要素302は、雄コネクタ306が上述の積み重ね可能なコネクタの雄コネクタと同じ物理的寸法を有し、且つ電力用の入力接点310を有するという点で、上述の積み重ね可能な雄コネクタ要素と同様である。しかしながら、雄コネクタ306の接点311は、出力信号用の出力接点であり、コネクタ要素302は、いかなる雌出力コネクタも含まない。
【0075】
積み重ね不可能なコネクタを有するセンサ構築要素を提供することによって、ID抵抗を介したセンサ素子の確実な識別が確保される。いくつかの実施形態では、積み重ね可能なコネクタを有しID抵抗を有しない、又はより複雑な識別スキームを用いるセンサ素子が設けられ得る。しかしながら、ID抵抗及び積み重ね不可能なコネクタを有するセンサ構築要素の提供により、高い遊び価値を提供する費用効果的な解決手段が得られることが分かった。
【0076】
図3dは、センサ構築要素がマイクロプロセッサ又は他の処理デバイス/論理ユニットを含む知能構築要素であり得ることを示している。特に、図3dは、センサ素子314及びマイクロプロセッサ363を含むセンサ回路304の例のブロック図を示している。マイクロプロセッサ363及び場合によってはセンサ素子314は、ライン212a、212bを介して電力を受け取る。マイクロプロセッサは、213で示すC1及びC2にさらに接続され、これを介して信号を受信し且つ/又は送信することができる。例えば、マイクロプロセッサは、IDデータ、センサ結果等のようなC1及びC2を介したデータの構成信号及び/又は要求を受信することができる。したがって、センサは、例えば対応する要求を受信すると、又は別の適当なプロトコルに従って、C1及びC2を介してID及び/又はセンサ結果を出力することができる。
【0077】
図4及び図5は、センサ構築要素の例を示す。特に、図4は、センサブリック401、フレキシブルケーブル403を介してセンサブリック401に接続されているコネクタ402、及び発光ダイオード及び光センサの形態のセンサ素子414を備える、近接検出器を示している。したがって、LEDがLED/光センサ対に近い表面を照明すると、光センサが表面によって反射される光を検出する。図5は、センサブリック501、フレキシブルケーブル503を介してセンサブリック501に接続されているコネクタ502、及びブリック501内に配置されて1つ又は複数の所定の軸に沿ったブリック501の傾斜を検出するようになっているセンサ素子(明確には図示せず)を備える、傾斜センサを示している。
【0078】
図6a〜図6cは、インタフェース構築要素の例を示している。特に、図6aは、インタフェース構築要素の斜視図を示し、図6bは、インタフェース構築要素の電力制御回路のブロック図を示し、図6cは、インタフェース構築要素のポート構成回路のブロック図を示している。
【0079】
全体的に600で示すインタフェース構築要素は、インタフェースブリック601の形態の主インタフェース構築要素本体と、フレキシブルケーブル623を介してインタフェースブリック601に接続されているUSBコネクタ624とを含む。インタフェースブリック601は、上面上の結合スタッド及び底面内の対応する空洞(明確には図示せず)を有する。
【0080】
インタフェースブリック601は、本明細書に記載のような入力コネクタ及び出力コネクタとして選択的に機能する2つの構成可能な雌コネクタ622を含む。インタフェースブリック601は、コネクタ622のC1と記した対応する接点636及びC2と記した対応する接点637に制御信号を送り込み且つ出力する、処理ユニット628又は他の制御デバイスを含む。制御ブリックの処理ユニット628はさらに、USBコネクタ624のUSB通信ライン625を介してデータ処理システム(図6a〜図6cには図示せず)と通信するようになっている。
【0081】
制御ブリック601はさらに、USBコネクタ624のUSB電力ライン626及び627を介してデータ処理システムから電力を受け取るようになっている。制御ブリック601は、受け取った電力をコネクタ622の対応する出力接点632及び633に送り込むことにより、インタフェース構築要素の構成可能なコネクタ622に接続されている1つ又は複数の構築要素に電力を供給する。インタフェース構築要素600によって提供される出力電力は、玩具構築セットに適した低圧電力、例えば4.5V〜9Vの電力であり得る。
【0082】
構成可能なコネクタ622は、上述の機能構築要素の雌コネクタ207と同様であり、それぞれが、電力用の接点及び制御信号の受信及び/又は出力用の制御接点を含む。構成可能なコネクタ622は、上述の機能構築要素及びセンサ構築要素の両方の雄コネクタと嵌まり合うように設計される。
【0083】
インタフェースブリック601は、それぞれが電力を提供し且つ制御信号を出力する/受信する2つの構成可能なコネクタ622を含む。インタフェースブリックの他の実施形態が異なる数のコネクタを含み得ることが認識されるであろう。構成可能なコネクタに送り込まれるか又はそれらによって受信される制御信号は、同一であっても異なっていてもよい。したがって、インタフェース構築要素601は、2つの平行な機能構築要素又は機能構築要素のスタックを制御してもよく、又は2つのセンサ構築要素から入力信号を受信してもよく、又は1つ又は複数の機能構築要素を制御するためにコネクタの一方を介してセンサ構築要素から入力を受信し他方のコネクタを介して制御信号を出力してもよい。したがって、本明細書に記載のようなブリックで組み立てられた玩具構築体では、いくつかの機能ブリック及び/又はセンサブリックを交換可能に用いることができ、センサブリックから入力を受信して機能ブリックを一様に制御するために、特定のインタフェースブリックをいくつかの構築体で用いることができる。
【0084】
図7は、傾斜センサ501及び近接検出器401がインタフェースブリック601の各コネクタに接続されている構造例を示す。
【0085】
図6aを再度参照すると、コネクタ622を介して利用可能な電源が、インタフェース構築要素が接続されるコンピュータ、例えばPCからUSB接続623、624を介して完全に駆動されることにより、システムの価格、サイズ、及び複雑性を低下させるバッテリの必要が回避される。
【0086】
ユーザが事実上無限の構築要素の構築組み合わせを構築することができるため、本明細書に記載の玩具構築システムは、開放型の電気的建造システムである。各組み合わせが異なる量の電力を用いることができる。
【0087】
この構築の自由に対応するために、インタフェース構築要素601は、USB接続の電力管理を行うための電力制御回路629を備える。
【0088】
USB仕様書は、接続されたUSBデバイスに電力を引き込むことができる単一のワイヤ上で5Vの電源電圧を規定している。仕様書では、正バス電力ラインと負バス電力ラインとの間で5.25V以下4.75V以上(5V±5%)が定められている。デバイスは、2つの電力モードでUSB接続から電力を引き込むことができ、USBデバイスは、休止することもあり得る。
・ハイパワーモード(最大500mA)
・ローパワーモード(最大100mA)
・休止モード(最大400μA)
【0089】
インタフェース構築要素は、玩具構築システムに対してオープンであるため、引き込まれる電力の大きさを制御し、且つUSB接続を通して電流が送り戻されないことも確実にする。これは、例えば、モータがインタフェース構築要素に接続され、外力によって回転させられ、且つ発電機として働く場合に起こり得る。
【0090】
これに対応するために、電力制御回路629は、処理ユニット628及びUSB通信インタフェース625を介して必要なUSB電力モードになるように構成される。後続の動作中、電力制御回路629は、USB電力接続626から引き込まれる電流I及びインタフェース制御要素の出力における電圧Vの両方を監視する。電流Iは、抵抗630の両端での電圧降下として測定される。電流Iが選択された電力モードによって指定される電流を超える場合、電力制御回路は、インタフェース構築要素の出力632、633で引き込まれる電流を制限するように、電流発生器回路631又は電流Iを調節するための別の回路を制御する。
【0091】
電圧Vが指定の限度を超える場合(例えば、接続されたモータが発電機として働く場合)、電力制御回路は、出力コネクタ632、633を介した電力出力を完全に遮断する。
【0092】
上述のように、構成可能なコネクタ/ポート622のそれぞれが、インタフェース構築要素601が同じポートからセンサ入力を受信して制御出力を提供することを可能にする。この目的で、処理ユニット628は、アナログ−デジタル(AD)変換器634及び出力ドライバ回路635を備え、これらの両方がC1と記した接点636及びC2と記した接点637に接続される。
【0093】
インタフェース構築要素は、AD変換器634を用いてC1及びC2における入力を読み取る。インタフェース構築要素が入力を読み取ることができる構築要素の例は、上述のセンサ構築要素である。AD変換器は、受信した入力をデジタル信号に変換し、これがUSB通信接続625を介してコンピュータに転送される。
【0094】
同様に、インタフェース構築要素が、コンピュータからUSB通信接続625を介して制御論理コマンドを受信すると、出力ドライバ635が、論理コマンドを例えば上述のような適当な制御信号に変換して、発生させた制御信号を出力C1及び/又はC2を介して出力する。
【0095】
構成可能なポート622の構成は、コンピュータから受信される論理コマンドに基づいて実行され、論理コマンドはさらに、接続された構築要素の検出タイプに基づく。いずれかの構築要素がインタフェース構築要素の構成可能なポートの一方に接続されると、インタフェース構築要素は、モジュールが接続/切断された時点を検出し、モジュールのタイプ(例えば、モータ、光センサ、傾斜センサ等)に関する情報を識別する。続いて、構築要素は、接続625を介してコンピュータにモジュールのタイプに関する情報を送信する。続いて、受信した情報に応じて、コンピュータは、例えば1つ又は複数の適当なスイッチを用いて、構成可能なポートを構成するように構築要素を制御するために構築要素に論理コマンドを送信し得る。代替的な実施形態では、構成可能なポートの構成は、構築要素に含まれる制御回路によって実行されてもよい。
【0096】
接続/切断は、C1及びC2からグランドまでのインピーダンスを測定することによって検出され得る。要素が接続されている場合、インピーダンスが低下する。要素のタイプは、種々の方法で判定され得る。例えば、C1とC2との間のインピーダンスが低い、例えば所定の閾値よりも低い場合、接続されている要素はモータであると判定される。他の場合には、ID抵抗、すなわちC2とグランドとの間のインピーダンスが測定され、その値が要素のタイプを示すことになる。
【0097】
玩具構築システムが、データ処理システムに接続されておらず自律制御を実行する付加的な制御構築要素をさらに含み得ることが認識されるであろう。このような制御構築要素は、例えば適当な入力手段、例えばユーザ起動式の入力手段(例えば、押しボタン、スイッチ、遠隔制御入力センサ等)、又は本明細書に記載の機能構築要素の入力コネクタと同様の入力コネクタを含み得る。この場合、制御構築要素は、制御要素に組み込まれているか又は制御要素とは別個のバッテリボックスから、又は別の適当な電源から電力供給され得る。このような自律制御構築要素は、接続されている要素の検出及びポートの構成用の適当な制御ユニットを含む、インタフェース構築要素に関して上述したような1つ又は複数の構成可能なコネクタも備え得る。例えば、このような制御ユニットは、デバイス自体のプロセッサに組み込まれ得る。
【0098】
図8a〜図8cは、玩具構築要素のさらなる例を示す。
【0099】
図8a及び図8bはそれぞれ、機能構築要素の例としてのモータモジュール201の例を示している。モータモジュール201は、モータが回転させるシャフトを収容する孔881を含む。モータモジュールは、モータモジュールを他の構築要素と接続する結合手段205をさらに含む。モータモジュールは、本明細書に記載のような積み重ね可能なコネクタ要素202をさらに含む。
【0100】
図8cは、本明細書に記載の機能構築要素、制御構築要素、及び/又は延長構築要素で用いるための積み重ね可能なコネクタ802の例を示している。特に、図8cは、コネクタ要素802と、フレキシブル延長ケーブル803と、電力を出力するための接点808、制御信号を出力するための接点809、及び例えば分散知能用の高速通信ラインとして用いるための付加的な信号を出力するためのさらなる接点882を含む、積み重ね可能なコネクタの雌コネクタ807とを示している。コネクタ要素は、1つ又は複数の対応する空洞を有する雄コネクタへのコネクタ要素の容易且つ確実な接続のための結合スタッド805をさらに含む。
【0101】
図9a〜図9cは、本明細書に記載のような玩具構築システムから構築された構造の例の概略ブロック図を示している。
【0102】
図9aは、データ処理システム、機能構築要素、及びセンサ構築要素に接続されているインタフェース構築要素の概略図を示している。図9bは、図9aの構造のブロック図を示している。インタフェース構築要素601は、USB接続623でコンピュータ940に接続される。コンピュータ940によって実行されるプログラミング環境を提供するソフトウェアアプリケーション941が、ここでインタフェース構築要素623からデータを読み取ってインタフェース構築要素623に制御コマンドを送信する。インタフェース構築要素601は、本明細書に記載の玩具構築システムの別の構築要素(例えば、機能構築要素、制御構築要素、又はセンサ構築要素)を接続するための2つのI/Oコネクタ622a及び622bを有する。図9a及び図9bの例では、センサ構築要素301がポート622bに接続されて示されており、機能構築要素201がポート622aに接続されて示されている。
【0103】
上述のように、コンピュータ940上のアプリケーション941は、例えばインタフェース構築要素によって測定されるインピーダンスに基づいて、要素がインタフェース構築要素601に対して接続又は切断される時点及び接続される構築要素のタイプに関する情報を受信する。例えば、アプリケーションは、要求に応じて、周期的に、又は別の適当な方法で、上記情報を受信することができる。構築要素のタイプは、機能要素、制御要素、又はセンサ要素であり得る。いくつかの実施形態では、タイプは、例えば、異なるセンサタイプ間の、例えば近接センサ、音センサ、傾斜センサ等の区別によって、且つ/又は異なる機能要素タイプ間の、例えばモータ、LED素子、サウンドジェネレータ等の区別によって、より細かく定義され得る。
【0104】
この情報は、プログラミングアプリケーション941によって有利に用いられる。プログラミングアプリケーション941は、このとき、何が接続されるかに応じて働くことができる。例えば、プログラミングアプリケーション941は、何が何処に接続されているかの知識にすべて基づいて、入力又は出力、プログラミング可能性の有効化/無効化、文脈依存ヘルプの提供等を行うようにインタフェース構築要素の構成可能なポートを構成することができる。このような適応性により、比較的年少の子供でもプログラム可能な構造を試してみることが可能になる。
【0105】
図9cは、データ処理システム及びいくつかの構築要素に接続されているインタフェース構築要素の別の例の概略図を示している。この例では、インタフェース構築要素601は、USB接続623でコンピュータ940に接続される。インタフェース構築要素601は、本明細書に記載の玩具構築システムの別の構築要素(例えば、機能構築要素、制御構築要素、又はセンサ構築要素)を接続するための2つのI/Oコネクタ622a及び622bを有する。図9cの例では、センサ構築要素301がポート622aに接続されて示されており、構築要素のスタックがポート622bに接続されて示されている。
【0106】
構築要素のスタックは、各自の積み重ね可能なコネクタ要素202a〜202c及び902を介した機能ブリック201a〜201c及び制御ブリック901を含む。したがって、機能ブリック201aと制御ブリック901とは、インタフェースブリック601を起点とする第1のスタック990の各自の積み重ね可能なコネクタ要素を介して接続され、機能ブリック201bと201cとは、制御ブリック901を起点とする第2のスタック991において接続される。したがって、この例では、インタフェースブリック601が、スタック990内のすべての機能要素及び制御要素に、また制御ブリック901を介してスタック991内の要素に、電力を供給する。
【0107】
制御ブリック901は、外部インタフェース(図示せず)、例えば押しボタン又は他のインタフェース若しくはセンサからの制御入力を受信することができ且つ対応する出力制御信号を発生させる、制御デバイス(図示せず)を含む。さらに、制御ブリック901は、雄入力コネクタ及び雌出力コネクタを有する積み重ね可能なコネクタ要素902を含む。雄入力コネクタ407は、電力用の入力接点及び入力接点に接続される出力接点を有する。こうして、制御ブリックは、積み重ね可能なコネクタ要素及びライン902を介して電力を受け取る。
【0108】
制御ブリックは、出力制御信号をコネクタ922の対応する出力接点に送り込むため、主出力コネクタとして機能する別個の雌出力コネクタ922をさらに備える。制御ブリック901は、受け取った電力をコネクタ922の対応する出力接点にさらに送り込むことにより、システムを通して連続した電力線を提供する。別個の出力コネクタは、ブリック901に接続されるか又は組み込まれてもよく、又はブリック901から離れて配置され、例えば延長ケーブルによってブリック901に接続されてもよい。
【0109】
さらに、積み重ね可能なコネクタ要素902は、制御信号入力接点と対応する出力接点との間の接続を含むため、その入力から出力への直接制御信号経路を提供する。
【0110】
したがって、制御ブリック901は、入力制御信号及び/又は外部入力に基づいて、例えば2つの制御入力を組み合わせることによって、例えば「AND」関数、「OR」関数、及び「XOR」関数等の論理関数を実施すること、入力制御信号の変化をトリガイベントとして用いること等によって、その出力制御信号を発生させる。概して、論理関数は、事前構成可能な論理関数であり得るが、ユーザがプログラムするか又は他の方法で決定若しくは左右することもできる。いくつかの実施形態では、制御デバイスは、出力制御信号をトリガするため又は出力制御信号をもたらす制御プロセスをトリガするためのトリガ信号として、入力制御信号及び/又は外部入力を用い得る。例えば、制御デバイスは、実行可能プログラムを内部に記憶していてもよく、その実行は、所定の入力制御信号によってトリガされて、出力制御信号又は出力制御信号のシーケンスをもたらし得る。
【0111】
制御ブリック901は、機能ブリック201b及び201cをこうして制御する。さらに、制御ブリック901がその積み重ね可能なコネクタからの制御信号を受信するため、インタフェースブリック601は、機能ブリック201aと機能ブリック201b及び201cとの両方を制御する。後者の機能ブリック201b及び201cの制御は、制御ブリック901を介して間接的に、また制御ブリック901によって実施される特定の論理関数に従って行われる。
【0112】
センサブリックのコネクタも機能ブリックの積み重ね可能なコネクタの上に積み重ねることができ、機能ブリックの積み重ね可能なコネクタをさらに制御ブリック、例えばインタフェースブリックに接続することが理解されるであろう。積み重ねられた構築要素が、インピーダンスに基づく構築要素のタイプの検出に影響を及ぼし得る。例えば、モータのインピーダンスは、他の要素のインピーダンスよりも低く、例えば発光機能要素をモータと積み重ねて接続すると、モータとして検出される。別の実施形態では、制御ラインC1/C2が、後述するように通信ラインとして構成され得ることにより、積み重ねた構築要素のID検出を改善することができる。
【0113】
図10a〜図10dは、ビジュアルプログラミング言語で書かれた本明細書に記載のような玩具構築システム用のプログラムを生成、操作、及び実行するためのビジュアルプログラミング環境のユーザインタフェースの例を示している。
【0114】
図10aは、インタフェース構築要素に接続されている構築要素がない状況の、初期ウィンドウを示している。ユーザインタフェースは、プログラム実行、ファイル管理、ヘルプ機能、及び他の機能を制御するための複数のメニューバー1001を備える。ユーザインタフェースは、ユーザがプログラミングアイコンを配置できる作業空間1003をさらに備える。ユーザは、画面の下部にあるパレット1002からアイコンプログラミング要素を選択することができる。例えば、ユーザは、ドラッグアンドドロップ動作によってパレット上のアイコンを配置することができる。各アイコンは、各プログラミング要素、例えば、機能、状態、プログラム制御要素等を表す。
【0115】
図10bは、プログラミング環境を実行するコンピュータに接続されているインタフェース構築要素のポートの1つにユーザがモータを接続した後の、ウィンドウを示している。モータの接続に応答して、アプリケーションは、作業空間の左上隅にモータアイコン1004を表示する。アイコンは、接続されている要素のタイプ(このアイコンは回転ホイール1006を示す)及びその動作状態を示す。この場合、モータアイコンは、モータの回転速度を示すステータスバー1005を含み、表示されたホイール1006は、回転の方向を示す。
【0116】
図10cは、ユーザが傾斜センサをインタフェース構築要素の他方のポートにさらに接続した後のウィンドウを示している。傾斜センサの接続に応答して、アプリケーションは、作業空間の左上隅に傾斜センサアイコン1007を表示する。アイコン1007は、接続されている要素のタイプ及びその動作状態を示す。この場合、アイコンは、検出された方向に傾斜している傾斜センサを示す。
【0117】
図10dは、ユーザが単純なプログラム例に応答して作業空間上に複数のプログラムアイコンを配置した後のウィンドウを示している。プログラムは、開始アイコン1008を含む。プログラムは、(例えば開始アイコン1008をクリックすることによって)実行されると、最初に、アイコン1009で示すように時計方向(CW)に回転するようコンピュータにモータを制御させる。続いて、プログラムは、傾斜センサが前傾する(アイコン1014が状態を表す)まで待機する(アイコン1010が待機ループを表す)。傾斜センサが前傾すると、プログラムは、モータの方向を反時計方向(CCW)に変える(アイコン1011)。続いて、プログラムは、傾斜センサが後傾するまで待機する(アイコン1012及び1015)。これは、例えば、ユーザがメニューバー1001の1つで制御要素を起動することによって中止するまで無限ループ(アイコン1013)で繰り返される。
【0118】
プログラム実行中、プログラムは、(例えば、インタフェース構築要素からの対応する情報を周期的に要求することによって)接続されているものに何らかの変化が生じているか(有無、タイプ、動作状態)を調べることで、例えば、要素の切断時にプログラムの中止を可能にするか、又はプログラム実行の状態を可視化する。図10dの例では、アイコン1010が白枠で強調されている。これは、プログラム実行の現在位置、すなわち、プログラムが傾斜センサの前傾を待機していることを示す。したがって、左上隅のアイコンは、モータがCWに回転しており(アイコン1006)、且つ傾斜センサが後傾している(アイコン1007)、すなわちプログラム実行の状態と一致していることを示す。
【0119】
概して、玩具構築システムのいくつかの実施形態は、1つ又は複数の異なるタイプの入力/センサ構築要素、例えば、以下のタイプのセンサ構築要素の1つ又は複数を備え得る。
・単純な抵抗センサ(例えば、接触、温度、磁気等を測定するためのセンサブロック)。このようなセンサのIDは、本明細書に記載のようなID抵抗の使用によって検出することができ、このような単純なセンサは、入力電力を必要としない。このようなセンサ構築要素の例は、図3cに示されている。
・電源によって電力供給されるセンサ(例えば、光検出器)。この場合も、このようなセンサのIDは、本明細書に記載のようなID抵抗の使用によって検出することができる。このようなセンサ構築要素の例は、図3a〜図3cに示されている。
・統合論理及びC1/C2を介した通信を含むセンサ構築要素(例えば、コンパス、色検出器等)。このような要素は、電力を受け取り、インタフェース構築要素等の制御構築要素との通信のために制御ラインC1及びC2を用いる。このようなセンサ構築要素の例は、図3dに示されている。
【0120】
同様に、玩具構築システムのいくつかの実施形態は、1つ又は複数の異なるタイプの出力/機能構築要素、例えば、以下のタイプの機能構築要素の1つ又は複数を備え得る。
・C1/C2を介して電力供給される単純な出力機能構築要素(例えば、モータ、ライト等)。このような要素の例は、図2c及び図2dに関連して説明した。
・別個の電力入力及び制御(例えば、トリガ)入力を有する機能構築要素(例えば、サウンドブリック)。このような要素の例は、図2b及び図2eに関連して説明した。
・統合論理及びC1/C2を介した通信を含む機能構築要素(例えば、サーボ)。このような要素の例は、図2fに関連して説明した。
【0121】
図11は、知能構築要素の概略ブロック図を示している。構築要素1101は、例えば、センサ構築要素又は機能構築要素であり得る。構築要素1101は、機能/センサ要素1114及びマイクロプロセッサ1163を含む。マイクロプロセッサ1163及び場合によっては機能/センサ要素1114は、ライン1112a、1112bを介して電力を受け取る。マイクロプロセッサは、1113で示すC1及びC2にさらに接続され、これを介して信号を受信し且つ/又は送信することができる。例えば、マイクロプロセッサは、IDデータ、センサ結果、動作フィードバック等、C1及びC2を介したデータの構成信号及び/又は要求を受信することができる。したがって、構築要素は、例えば、対応する要求を受信すると、又は別の適当なプロトコルに従って、C1及びC2を介してID及び/又はセンサ結果、フィードバックデータ等を出力することができる。
【0122】
したがって、統合論理を含む構築要素が、統合制御を同じく含むさまざまなセンサ/アクチュエータ機能を実施することができる。
【0123】
統合論理及び通信を含む構築要素は、ラインC1/C2を通信ラインとして用いて、インタフェース構築要素等の制御構築要素が1つ又は複数のセンサ/入力構築要素及び/又は機能/出力構築要素とインタフェースすることを可能にする。構築要素1101内のプロセッサは、通信インタフェースを提供する。したがって、プロトコルの相手は、制御構築要素において、インタフェース構築要素において、又はインタフェース構築要素を介してデータ処理システムにおいて実装(implement)され得る。統合論理を含む各構築要素が、例えばオンチップメモリに記憶されている一意のネットワークIDを有し得る。統合論理を含む構築要素1101が、本明細書に記載のような積み重ね可能なコネクタ要素を含む場合、インタフェース構築要素等の制御構築要素上の各雌プラグが通信バスを提供し、そこに複数のセンサ/入力構築要素及び/又は機能/出力構築要素が図12に示すように接続され得る。
【0124】
図12は、制御構築要素、例えばインタフェース構築要素に接続されている複数の知能構築要素を示している。図12の例では、統合論理を含む3つの構築要素1204a〜1204cが、制御構築要素601に接続されている構築要素1204a〜1204cの積み重ね可能なコネクタ(明確には図示せず)によって形成される2線式バス1265を介して、制御構築要素601に接続されている。異なる数の構築要素1204を図12に示す方式で接続してもよいことが認識されるであろう。
【0125】
いくつかの実施形態を詳細に説明及び図示してきたが、本発明はそれらに制限されるのではなく、特許請求の範囲で定義される主題の範囲内で他の方法で具現することもできる。いくつかの手段又はユニットを列挙しているデバイスクレームにおいて、これらのいくつかは、同一の(one and the same item)ハードウェア、例えば、適当にプログラムされたマイクロプロセッサ又は他の処理ユニットによって具現され得る。特定の手段(measures)が互いに異なる独立請求項で挙げられている、又は異なる実施形態で説明されているということだけでは、これらの手段の組み合わせを有利に用いることができないことにはならない。
【0126】
本明細書で用いられる場合の「備える」という用語は、述べられた特徴、整数、ステップ、又は構成要素の存在を明示するものと解釈されるが、1つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、構成要素、又はそれらの群の存在又は追加を除外するものではないことを強調すべきである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
玩具構築システムであって、
対応する機能をそれぞれ実行するための1つ又は複数の機能構築要素を含む複数の構築要素であって、前記機能構築要素はそれぞれ、該玩具構築システムの1つ又は複数の他の構築要素と通信する制御接続手段を含む、複数の構築要素と、
コンピュータプログラムコードを記憶しているデータ処理システムであって、前記コンピュータプログラムコードは、前記データ処理システムによって実行されると、該データ処理システムに、前記1つ又は複数の機能構築要素を制御するための1つ又は複数の論理コマンドを生成するためのプログラミング環境を提供させるようになっている、データ処理システムと、
インタフェース構築要素であって、
・前記データ処理システムとのデータフロー接続を提供し、且つ前記データ処理システムからの前記論理コマンドを受信する第1の接続手段と、
・前記論理コマンドを、前記少なくとも1つの機能構築要素の機能を制御するための制御信号に変換するようになっている処理ユニットと、
・前記機能構築要素の前記制御接続手段を介して前記少なくとも1つの機能構築要素との制御接続を提供し、且つ前記制御信号を出力する第2の接続手段と、
を備える、インタフェース構築要素とを備え、
前記インタフェース構築要素は、該インタフェース構築要素に接続されている前記機能構築要素の少なくとも存在を検出するようになっており、且つ接続されている前記機能構築要素の少なくとも存在を示す情報を前記データ処理システムに送信するようになっており、前記コンピュータプログラムコードは、前記データ処理システムに、前記接続されている機能構築要素の少なくとも存在に関して受信した情報に応じて適合プログラミング環境を提供させるようになっている、玩具構築システム。
【請求項2】
前記制御接続手段は、前記玩具構築システムの別の構築要素の対応するコネクタを介して前記機能構築要素を前記別の(the other)構築要素と電気的に接続するための少なくとも1つのコネクタを備える、請求項1に記載の玩具構築システム。
【請求項3】
前記機能構築要素を別の構築要素と電気的に接続するための前記少なくとも1つのコネクタは、前記機能構築要素の入力コネクタ及び出力コネクタを含む積み重ね可能なコネクタ要素である、請求項2に記載の玩具構築システム。
【請求項4】
前記機能構築要素それぞれの前記積み重ね可能なコネクタ要素は、該積み重ね可能なコネクタ要素の前記入力コネクタから該積み重ね可能なコネクタ要素の前記出力コネクタへの直接制御信号経路を提供するように、前記入力コネクタを介して制御信号を受信するようになっており、且つ受信した該制御信号を前記機能構築要素及び前記出力コネクタに送り込むようになっている、請求項3に記載の玩具構築システム。
【請求項5】
積み重ね可能なコネクタを含む前記構築要素はそれぞれ、電気回路を含む構築要素本体を含み、前記積み重ね可能なコネクタ要素は、フレキシブルケーブルを介して前記電気回路に電気的に接続される、請求項3又は4に記載の玩具構築システム。
【請求項6】
前記積み重ね可能なコネクタ要素はそれぞれ、該積み重ね可能なコネクタ要素の前記入力コネクタを含む第1の接続側と、該第1の接続側とは反対の、前記積み重ね可能なコネクタ要素の前記出力コネクタを含む第2の接続側とを含む、請求項3ないし5のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項7】
前記第2の接続手段は、前記玩具構築システムの別の構築要素の対応するコネクタを介して前記インタフェース構築要素を前記別の(the other)構築要素と電気的に接続するための少なくとも1つの第2のコネクタを備える、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項8】
前記第2の接続手段は、それぞれが前記玩具構築システムの相手方の(respective other)構築要素の対応するコネクタを介して前記インタフェース構築要素を前記相手方の構築要素と電気的に接続するための2つの第2のコネクタを備える、請求項7に記載の玩具構築システム。
【請求項9】
前記少なくとも1つの第2のコネクタは、データ入出力コネクタとして選択的に動作可能である、請求項7又は8に記載の玩具構築システム。
【請求項10】
前記インタフェース構築要素はさらに、前記少なくとも1つの第2のコネクタを介して電力を供給するように構成される、請求項7ないし9のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項11】
前記第1の接続手段は、前記インタフェース構築要素を前記データ処理システムと電気的に接続し且つ該データ処理システムからの前記論理コマンドを受信するための第1のコネクタを備える、請求項1ないし10のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項12】
前記インタフェース構築要素はさらに、前記第1のコネクタを介して前記データ処理システムから電力を受け取るように構成される、請求項11に記載の玩具構築システム。
【請求項13】
前記インタフェース構築要素は、該インタフェース構築要素による電力出力を制御するための電力制御回路を備える、請求項12に記載の玩具構築システム。
【請求項14】
前記第1の接続手段は、ユニバーサルシリアルバス接続を含む、請求項11ないし13のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項15】
前記インタフェース構築要素は、前記第2の接続手段を介して該インタフェース構築要素に接続されている構築要素の少なくとも存在及びタイプを検出するための回路を備え、且つ、検出された前記構築要素の存在及びタイプを示す情報を前記第1の接続手段を介して前記データ処理システムに送信するようになっており、前記コンピュータプログラムコードは、前記データ処理システムに、前記構築要素の少なくとも存在及びタイプに関して受信した情報に応じて適合プログラミング環境を提供させるようになっている、請求項1ないし14のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項16】
前記構築要素の少なくとも存在及びタイプを検出するための回路は、前記第2の接続手段を介して前記インタフェース構築要素に接続されている前記構築要素の電気インピーダンスを検出するための回路を含む、請求項15に記載の玩具構築システム。
【請求項17】
前記インタフェース構築要素に接続されている前記構築要素の少なくとも存在及びタイプを検出するための回路はさらに、接続されている前記構築要素の動作状態を検出するようになっており、且つ検出された該動作状態を示す情報を前記第1の接続手段を介して前記データ処理システムに送信するようになっている、請求項15又は16に記載の玩具構築システム。
【請求項18】
前記複数の構築要素は、1つ又は複数のセンサ構築要素をさらに備え、該1つ又は複数のセンサ構築要素は、物理的なイベントに応答する1つ又は複数の入力インタフェース/センサをそれぞれが備え、且つ前記玩具構築システムの1つ又は複数の他の構築要素と通信し及び検出された物理的なイベントを示す制御信号を出力する制御接続手段をそれぞれが備える、請求項1ないし17のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項19】
前記適合プログラミング環境は、前記インタフェース構築要素に接続されている少なくとも1つの構築要素の存在、タイプ、及び動作状態の少なくとも1つを前記データ処理システムのユーザに示すように構成される、請求項1ないし18のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項20】
前記適合プログラミング環境は、前記インタフェース構築要素に接続されている少なくとも1つの構築要素の存在に応じた文脈依存(context-sensitive)ヘルプを前記データ処理システムのユーザに提供するように構成される、請求項19に記載の玩具構築システム。
【請求項21】
前記プログラミング環境は、ビジュアルプログラミング環境を含む、請求項1ないし20のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項22】
前記ビジュアルプログラミング環境は、プログラム構築用の所定の空間文法(spatial grammar)に従ってユーザによって操作され得るアイコン要素を含み、前記ビジュアルプログラミング環境は、接続されている構築要素の検出されたタイプに応じて条件付けられる前記アイコン要素の少なくともサブセットを有効化するようになっている、請求項21に記載の玩具構築システム。
【請求項23】
前記ビジュアルプログラミング環境は、プログラム構築用の所定の空間文法に従ってユーザによって操作され得るアイコン要素を含み、前記ビジュアルプログラミング環境は、接続されている構築要素の検出された動作状態に応じて前記アイコン要素の少なくともサブセットの外観を変えるようになっている、請求項21又は22に記載の玩具構築システム。
【請求項24】
前記機能構築要素はそれぞれ、該機能構築要素の前記制御接続手段を介して制御信号を受信するようになっており、且つ受信した該制御信号に応じて機能を実行するようになっている、請求項1ないし23のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項25】
前記機能構築要素の少なくとも1つの出力コネクタが、該出力コネクタに接続されている1つ又は複数の構築要素に電力を供給するために出力電力を提供するようになっている電力接点を含み、前記構築要素それぞれの入力コネクタが、電力を受け取るようになっている電力接点を含む、請求項2ないし24のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項26】
前記構築要素はそれぞれ、該構築要素を着脱可能に相互接続する結合手段を含む、請求項1ないし25のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項27】
前記コネクタはそれぞれ、前記構築要素を着脱可能に相互接続する結合手段を含む、請求項26に記載の玩具構築システム。
【請求項28】
前記結合手段は、突起と、摩擦係合で突起を収容するようになっている空洞とを備える、請求項26又は27に記載の玩具構築システム。
【請求項29】
玩具構築製品であって、
対応する機能をそれぞれ実行するための1つ又は複数の機能構築要素を含む複数の構築要素であって、前記機能構築要素はそれぞれ、該玩具構築製品の1つ又は複数の他の構築要素と通信する制御接続手段を含む、複数の構築要素と、
コンピュータプログラムコードを記憶しているコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータプログラムコードは、データ処理システムによって実行されると、該データ処理システムに、前記1つ又は複数の機能構築要素を制御するための1つ又は複数の論理コマンドを生成するためのプログラミング環境を提供させるようになっている、コンピュータ可読媒体と、
インタフェース構築要素であって、
・前記データ処理システムとのデータフロー接続を提供し、且つ前記データ処理システムからの前記論理コマンドを受信する第1の接続手段と、
・前記論理コマンドを、前記少なくとも1つの機能構築要素の機能を制御するための制御信号に変換するようになっている処理ユニットと、
・前記機能構築要素の前記制御接続手段を介して前記少なくとも1つの機能構築要素との制御接続を提供し、且つ前記制御信号を出力する第2の接続手段と、
を備える、インタフェース構築要素とを備え、
前記インタフェース構築要素は、該インタフェース構築要素に接続されている前記機能構築要素の少なくとも存在を検出するようになっており、且つ接続されている前記機能構築要素の少なくとも存在を示す情報を前記データ処理システムに送信するようになっており、前記コンピュータプログラムコードは、前記データ処理システムに、前記接続されている機能構築要素の少なくとも存在に関して受信した情報に応じて適合プログラミング環境を提供させるようになっている、玩具構築製品。
【請求項30】
玩具構築システム用のインタフェース構築要素であって、前記玩具構築システムは、対応する機能をそれぞれ実行するための1つ又は複数の機能構築要素を含む複数の構築要素を備え、前記機能構築要素はそれぞれ、前記玩具構築システムの別の構築要素の対応するコネクタを介して前記機能構築要素を前記別の構築要素と電気的に接続するための少なくとも1つのコネクタを含み、該インタフェース構築要素は、
・該インタフェース構築要素をデータ処理システムと電気的に接続し、且つ前記玩具構築システムの1つ又は複数の機能構築要素を制御するように前記データ処理からの論理コマンドを受信するための第1のコネクタと、
・前記論理コマンドを前記少なくとも1つの機能構築要素の機能を制御するための制御信号に変換するようになっている処理ユニットと、
・該インタフェース構築要素を前記少なくとも1つの機能構築要素の前記少なくとも1つのコネクタの中の1つと電気的に接続し、且つ前記制御信号を出力するための第2のコネクタとを備え、
前記第1のコネクタはさらに、前記機能構築要素の機能を駆動するために前記データ処理システムから電力を受け取るようになっており、前記第2のコネクタはさらに、受け取った前記電力を出力するようになっており、該インタフェース構築要素は、該インタフェース構築要素による電力出力を制御するための電力制御回路を備える、玩具構築システム用のインタフェース構築要素。
【請求項31】
前記電力制御回路は、前記データ処理システムから受け取られる電流及び前記インタフェース制御要素によって出力される電圧の少なくとも一方を監視するようになっており、且つ監視されている電流又は監視されている電圧がそれぞれの所定の閾値を超える場合に前記第2のコネクタを介して電流出力を少なくとも減らすようになっている、請求項30に記載のインタフェース構築要素。
【請求項32】
前記電力制御回路は、前記データ処理システムから受け取られる電流及び前記インタフェース制御要素によって出力される電圧を監視するようになっており、且つ監視されている電流が所定の閾値を超える場合に前記第2のコネクタを介して電流出力を減らすようになっており、且つ前記第2のコネクタを介して電力出力を止めるようになっている、請求項31に記載のインタフェース構築要素。
【請求項33】
前記電力制御回路は、電流発生器を備える、請求項30ないし32のいずれか1項に記載のインタフェース構築要素。
【請求項34】
前記インタフェース構築要素は、該インタフェース構築要素に接続されている前記機能構築要素の少なくとも存在を検出するようになっており、且つ接続されている前記機能構築要素の少なくとも存在を示す情報を前記データ処理システムに送信するようになっている、請求項30ないし33のいずれか1項に記載のインタフェース構築要素。
【請求項35】
それぞれが前記インタフェース構築要素を少なくとも1つの前記機能構築要素それぞれのコネクタと電気的に接続するための、少なくとも2つの第2のコネクタを備える、請求項30ないし34のいずれか1項に記載のインタフェース構築要素。
【請求項36】
少なくとも1つの前記第2のコネクタは、データ入出力コネクタとして選択的に動作可能である、請求項30ないし35のいずれか1項に記載のインタフェース構築要素。
【請求項37】
前記第1のコネクタは、ユニバーサルシリアルバスコネクタである、請求項30ないし36のいずれか1項に記載のインタフェース構築要素。
【請求項38】
前記第2のコネクタを介して前記インタフェース構築要素に接続されている構築要素の少なくとも存在及びタイプを検出するための回路を備え、且つ検出された構築要素の存在及びタイプを示す情報を前記第1のコネクタを介して前記データ処理システムに送信するようになっている、請求項30ないし37のいずれか1項に記載のインタフェース構築要素。
【請求項39】
前記構築要素の少なくとも存在及びタイプを検出するための回路は、前記第2のコネクタを介して前記インタフェース構築要素に接続されている前記構築要素の電気インピーダンスを検出するための回路を含む、請求項38に記載のインタフェース構築要素。
【請求項40】
前記インタフェース構築要素に接続されている前記構築要素の少なくとも存在及びタイプを検出するための回路はさらに、前記接続されている構築要素の動作状態を検出するようになっており、且つ検出された動作状態を示す情報を前記第1のコネクタを介して前記データ処理システムに送信するようになっている、請求項38又は39に記載のインタフェース構築要素。
【請求項41】
さらに、前記第2のコネクタを介して前記玩具構築システムのセンサ構築要素からセンサ信号を受信するようになっており、前記センサ信号は、前記センサ構築要素によって検出される物理的なイベントを示す、請求項30ないし40のいずれか1項に記載のインタフェース構築要素。
【請求項42】
前記インタフェース構築要素を前記玩具構築システムの1つ又は複数の他の構築要素の対応する結合手段と着脱可能に相互接続する結合手段を備える、請求項30ないし41のいずれか1項に記載のインタフェース構築要素。
【請求項43】
前記第2のコネクタは、前記構築要素を着脱可能に相互接続する結合手段を含む、請求項42に記載のインタフェース構築要素。
【請求項44】
前記結合手段は、突起と、摩擦係合で突起を収容するようになっている空洞とを備える、請求項42又は43に記載のインタフェース構築要素。
【請求項45】
請求項30ないし44のいずれか1項に記載のインタフェース構築要素を備える玩具構築システム。
【請求項46】
玩具構築システムであって、
・対応する機能をそれぞれ実行するための1つ又は複数の機能構築要素を含む複数の構築要素と、
・出力信号をそれぞれ発生させるための1つ又は複数の出力構築要素と、
・1つ又は複数の機能構築要素をそれぞれ制御するための1つ又は複数の制御構築要素とを備え、
前記構築要素はそれぞれ、別の構築要素の対応するコネクタを介して該構築要素を前記別の構築要素と電気的に接続するための少なくとも1つの制御コネクタを含み、
前記機能構築要素はそれぞれ、制御信号を受信するための入力制御コネクタを含み、且つ受信した前記制御信号に応じて機能を実行するようになっており、前記出力構築要素はそれぞれ、前記出力信号を出力するための出力制御コネクタを含み、前記制御構築要素はそれぞれ、少なくとも1つの機能構築要素を制御するための制御信号を選択的に出力するようになっており且つ少なくとも1つの前記出力構築要素からの出力信号を受信するようになっている構成可能なコネクタを含む、玩具構築システム。
【請求項47】
前記制御構築要素は、前記構成可能なコネクタを介して前記制御構築要素に接続される構築要素の少なくともタイプを検出するための回路を備え、前記制御構築要素は、検出されたタイプに応じて前記構成可能なコネクタを構成するようになっている、請求項46に記載の玩具構築システム。
【請求項48】
前記構築要素の少なくともタイプを検出するための回路は、前記構成可能なコネクタを介して前記インタフェース構築要素に接続されている前記構築要素の電気インピーダンスを検出する回路を含む、請求項47に記載の玩具構築システム。
【請求項49】
少なくとも1つの前記出力構築要素は、物理的なイベントに応答する1つ又は複数の入力インタフェース/センサを備えるセンサ構築要素であり、且つ検出された物理的なイベントを示す出力信号を発生させるようになっている、請求項46ないし48のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項50】
前記制御構築要素は、それぞれが少なくとも1つの機能構築要素を制御するための制御信号を選択的に出力するようになっており、且つ前記少なくとも1つの出力構築要素からの出力信号を受信するようになっている、2つの構成可能なコネクタを備える、請求項46ないし49のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項51】
前記機能構築要素を別の構築要素と電気的に接続するための前記少なくとも1つの制御コネクタは、前記機能構築要素の入力コネクタ及び出力コネクタを含む積み重ね可能なコネクタ要素である、請求項46ないし50のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項52】
各機能構築要素の前記積み重ね可能なコネクタ要素は、該積み重ね可能なコネクタ要素の前記入力コネクタから前記積み重ね可能なコネクタ要素の前記出力コネクタへの直接制御信号経路を提供するように、前記入力コネクタを介して制御信号を受信するようになっており、且つ受信した前記制御信号を前記機能構築要素及び前記出力コネクタに送り込むようになっている、請求項51に記載の玩具構築システム。
【請求項53】
積み重ね可能なコネクタを含む各構築要素が、電気回路を含む構築要素本体を含み、前記積み重ね可能なコネクタ要素は、フレキシブルケーブルを介して前記電気回路に電気的に接続される、請求項50又は51に記載の玩具構築システム。
【請求項54】
各積み重ね可能なコネクタ要素が、該積み重ね可能なコネクタ要素の前記入力制御コネクタを含む第1の接続側と、該第1の接続側とは反対の、前記積み重ね可能なコネクタ要素の前記出力制御コネクタを含む第2の接続側とを含む、請求項50ないし52のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項55】
前記制御構築要素はさらに、前記構成可能なコネクタを介して電力を供給するように構成される、請求項46ないし53のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項56】
前記機能構築要素は、出力制御コネクタを備え、該出力制御コネクタは、該出力制御コネクタに接続されている1つ又は複数の構築要素に電力を供給するために出力電力を提供するようになっている電力接点を含み、各構築要素の入力制御コネクタが、電力を受け取るようになっている電力接点を含む、請求項46ないし54のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項57】
各構築要素が、構築要素を着脱可能に相互接続する結合手段を含む、請求項46ないし55のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項58】
各コネクタが、構築要素を着脱可能に相互接続する結合手段を含む、請求項56に記載の玩具構築システム。
【請求項59】
前記結合手段は、突起と、摩擦係合で突起を収容するようになっている空洞とを備える、請求項56又は57に記載の玩具構築システム。
【請求項60】
コンピュータプログラムコードを格納しているデータ処理システムをさらに備え、前記コンピュータプログラムコードは、前記データ処理システムによって実行されると、該データ処理システムに、前記1つ又は複数の機能構築要素を制御するための1つ又は複数の論理コマンドを生成するためのプログラミング環境を提供させるようになっており、前記制御構築要素は、
・前記データ処理システムとのデータフロー接続を提供し且つ前記データ処理システムからの前記論理コマンドを受信する第1の接続手段と、
・前記論理コマンドを、前記少なくとも1つの機能構築要素の機能を制御するための制御信号に変換するようになっている処理ユニットと、
を備えるインタフェース構築要素であり、
前記インタフェース構築要素の前記構成可能なコネクタは、前記制御信号を出力するようになっている、請求項46ないし49のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項61】
前記インタフェース構築要素は、該インタフェース構築要素に接続されている前記機能構築要素の少なくとも存在を検出するようになっており、且つ接続されている前記機能構築要素の少なくとも存在を示す情報を前記データ処理システムに送信するようになっており、前記コンピュータプログラムコードは、前記データ処理システムに、前記接続されている機能構築要素の少なくとも存在に関して受信した情報に応じて適合プログラミング環境を提供させるようになっている、請求項59に記載の玩具構築システム。
【請求項62】
前記第1の接続手段は、前記インタフェース構築要素を前記データ処理システムと電気的に接続し且つ前記データ処理システムからの前記論理コマンドを受信するための第1のコネクタを備える、請求項59又は60に記載の玩具構築システム。
【請求項63】
前記インタフェース構築要素はさらに、前記第1のコネクタを介して前記データ処理システムから電力を受け取るように構成される、請求項61に記載の玩具構築システム。
【請求項64】
前記インタフェース構築要素は、該インタフェース構築要素による電力出力を制御するための電力制御回路を備える、請求項62に記載の玩具構築システム。
【請求項65】
前記電力制御回路は、前記データ処理システムから受け取られる電流及び前記インタフェース制御要素によって出力される電圧の少なくとも一方を監視するようになっており、且つ監視されている電流又は監視されている電圧がそれぞれの所定の閾値を超える場合に前記第2のコネクタを介して電流出力を少なくとも減らすようになっている、請求項63に記載の玩具構築システム。
【請求項66】
前記電力制御回路は、前記データ処理システムから受け取られる電流及び前記インタフェース制御要素によって出力される電圧を監視するようになっており、且つ監視されている電流が所定の閾値を超える場合に前記第2のコネクタを介して電流出力を減らすようになっており、且つ前記第2のコネクタを介して電力出力を止めるようになっている、請求項64に記載の玩具構築システム。
【請求項67】
前記電力制御回路は、電流発生器を備える、請求項63ないし65のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項68】
前記第1の接続手段は、ユニバーサルシリアルバス接続を含む、請求項61ないし66のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項69】
前記インタフェース構築要素は、前記第2の接続手段を介して該インタフェース構築要素に接続されている構築要素の少なくとも存在及びタイプを検出するための回路を備え、且つ、検出された構築要素の存在及びタイプを示す情報を前記第1の接続手段を介して前記データ処理システムに送信するようになっており、前記コンピュータプログラムコードは、前記データ処理システムに、前記構築要素の少なくとも存在及びタイプに関して受信した情報に応じて適合プログラミング環境を提供させるようになっている、請求項59ないし67のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項70】
前記インタフェース構築要素に接続されている前記構築要素の少なくとも存在及びタイプを検出するための回路はさらに、接続されている前記構築要素の動作状態を検出するようになっており、且つ検出された該動作状態を示す情報を前記第1の接続手段を介して前記データ処理システムに送信するようになっている、請求項68に記載の玩具構築システム。
【請求項71】
前記適合プログラミング環境は、前記インタフェース構築要素に接続されている少なくとも1つの構築要素の存在、タイプ、及び動作状態の少なくとも1つを前記データ処理システムのユーザに示すように構成される、請求項59ないし68のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項72】
前記適合プログラミング環境は、前記インタフェース構築要素に接続されている少なくとも1つの構築要素の存在に応じた文脈依存ヘルプを前記データ処理システムのユーザに提供するように構成される、請求項70に記載の玩具構築システム。
【請求項73】
前記プログラミング環境は、ビジュアルプログラミング環境を含む、請求項59ないし71のいずれか1項に記載の玩具構築システム。
【請求項74】
前記ビジュアルプログラミング環境は、プログラム構築用の所定の空間文法に従ってユーザによって操作され得るアイコン要素を含み、前記ビジュアルプログラミング環境は、接続されている構築要素の検出されたタイプに応じて条件付けられる前記アイコン要素の少なくともサブセットを有効化するようになっている、請求項72に記載の玩具構築システム。
【請求項75】
前記ビジュアルプログラミング環境は、プログラム構築用の所定の空間文法に従ってユーザによって操作され得るアイコン要素を含み、前記ビジュアルプログラミング環境は、接続されている構築要素の検出された動作状態に応じて前記アイコン要素の少なくともサブセットの外観を変えるようになっている、請求項72又は73に記載の玩具構築システム。
【請求項76】
玩具構築システム用の制御構築要素であって、前記玩具構築システムは、対応する機能をそれぞれ実行するための1つ又は複数の機能構築要素と、出力信号をそれぞれ発生させるための1つ又は複数の出力構築要素と、1つ又は複数の機能構築要素をそれぞれ制御するための1つ又は複数の制御構築要素とを含む複数の構築要素を備え、該構築要素はそれぞれ、別の構築要素の対応するコネクタを介して前記構築要素を前記別の構築要素と電気的に接続するための少なくとも1つの制御コネクタを含み、前記機能構築要素はそれぞれ、制御信号を受信するための入力制御コネクタを含み、且つ受信した前記制御信号に応じて機能を実行するようになっており、前記出力構築要素はそれぞれ、前記出力信号を出力するための出力制御コネクタを含み、
前記制御構築要素はそれぞれ、少なくとも1つの機能構築要素を制御するための制御信号を選択的に出力するようになっており且つ少なくとも1つの前記出力構築要素からの出力信号を受信するようになっている構成可能なコネクタを含む、玩具構築システム用の制御構築要素。
【請求項77】
玩具構築システム用のインタフェース構築要素であって、前記玩具構築システムは、対応する機能をそれぞれ実行するための1つ又は複数の機能構築要素を含む複数の構築要素を備え、前記機能構築要素はそれぞれ、前記玩具構築システムの1つ又は複数の他の構築要素と通信する制御接続手段を含み、
該インタフェース構築要素は、
・コンピュータプログラムコードを格納しているデータ処理システムとのデータフロー接続を提供する第1の接続手段であって、前記コンピュータプログラムコードは、前記データ処理システムによって実行されると、該データ処理システムに、前記1つ又は複数の機能構築要素を制御するための1つ又は複数の論理コマンドを生成するためのプログラミング環境を提供させるようになっており、該第1の接続手段は、前記データ処理システムからの前記論理コマンドを受信するようになっている、第1の接続手段と、
・前記論理コマンドを、前記少なくとも1つの機能構築要素の機能を制御するための制御信号に変換するようになっている処理ユニットと、
・前記機能構築要素の前記接続制御手段を介して前記少なくとも1つの機能構築要素との制御接続を提供し、且つ前記制御信号を出力する第2の接続手段とを備え、
該インタフェース構築要素は、該インタフェース構築要素に接続されている前記機能構築要素の少なくとも存在を検出するようになっており、且つ接続されている前記機能構築要素の少なくとも存在を示す情報を前記データ処理システムに送信するようになっていることにより、前記コンピュータプログラムコードが、前記データ処理システムに、前記接続されている機能構築要素の少なくとも存在に関して受信した情報に応じて適合プログラミング環境を提供させることを可能にする、玩具構築システム用のインタフェース構築要素。
【請求項78】
プログラムコード手段を備えるコンピュータプログラム製品であって、前記プログラムコード手段は、データ処理システムで実行されると、該データ処理システムに、
・玩具構築システムの1つ又は複数の機能構築要素を制御するための1つ又は複数の論理コマンドを生成させるようになっているプログラミング環境の提供であって、前記玩具構築システムは、対応する機能をそれぞれ実行するための1つ又は複数の機能構築要素を含む複数の構築要素を備え、前記機能構築要素はそれぞれ、前記玩具構築システムの1つ又は複数の他の構築要素と通信する制御接続手段を含む、プログラミング環境の提供、
・前記玩具構築システムのインタフェース構築要素への、生成された前記論理コマンドの通信、
・前記インタフェース構築要素からの、該インタフェース構築要素に接続されている機能構築要素の少なくとも存在を示す情報の受信、及び
・前記接続されている機能構築要素の少なくとも存在に関して受信した情報に応じた前記プログラミング環境の適合、
を行わせるようになっている、コンピュータプログラム製品。

【図1a】
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【図1b】
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【図1c】
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【図1d】
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【図2a】
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【図2b】
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【図2c】
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【図2d】
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【図2e】
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【図2f】
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【図3a】
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【図3b】
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【図3c】
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【図3d】
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【図6b】
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【図6c】
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【図9a】
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【図9b】
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【図9c】
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【図11】
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【図12】
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【図4】
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【図5】
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【図6a】
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【図7】
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【図8a】
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【図8b】
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【図8c】
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【図10a】
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【図10b】
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【図10c】
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【図10d】
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【公表番号】特表2011−500116(P2011−500116A)
【公表日】平成23年1月6日(2011.1.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−528371(P2010−528371)
【出願日】平成20年10月6日(2008.10.6)
【国際出願番号】PCT/EP2008/063317
【国際公開番号】WO2009/047225
【国際公開日】平成21年4月16日(2009.4.16)
【出願人】(594012623)レゴ エー/エス (19)
【Fターム(参考)】