[发明专利]积木构件模型的组装说明的自动生成

说明书

技术领域

本发明涉及积木构件模型的组装说明的生成。

发明内容

有各种已知的机械结构玩具集的模型化概念类型。具体来说，模 块化或半模块化概念非常普遍，因为它们提供有趣的并具有挑战性的 玩的体验。通常，这些概念提供一组预先制造的积木构件，可以通过 预先制造的构件的连接元件，以某种预定的方式彼此互连起来。预先 制造的积木构件类似于适用于完成特定的模型化任务的已知的对象。 如此，例如，在建造房屋的模型时，积木构件可以类似于墙砖、屋瓦、 门，以及窗户。如此，选择积木构件的目的是，与每次要制作新模型 时都对房屋的所有细节进行定义的情况相比，建造房屋的模型涉及的 工作量显著缩小。然而，在建造房屋或另一个对象的完全的自由度与 建造模型的简单性之间是相互对立的。

例如，名为LEGO的名下的玩具积木套装合包括多种不同类型 的可互连的积木构件，具有凸起部和对应的凹槽作为连接构件。根据 规则的网格图案，放置连接构件，从而，在积木构件之间可以产生各 种互连。

通常，这样的玩具积木套装合包括一组适合于创建一个或多个积 木构件模型的一组积木构件，例如，动物、机器人，或另一种生物、 汽车、飞机、宇宙飞船、建筑物等等。通常，积木套装进一步包括打 印的组装说明或组装说明，说明了如何从积木构件建造某一模型。不 用说，这样的积木套装的一个有趣的特点是，它们会激发儿童制作他 们自己的模型。

通常，玩具积木套装中包含的组装包括一步一步地说明了如何以 及按什么顺序向模型添加积木构件。这样的组装说明的优点是，易于 操作，甚至对于儿童也是如此，无需具有丰富的玩积木的经验，和/ 或无需阅读技巧。

一般而言，模型的组装说明可以被视为组装积木构件的步骤和分 步骤的顺序。序列从一个或多个初始积木构件开始，随着一系列步骤， 发展成为完全组装好的模型的结构。在每一个步骤中，添加了单一积 木构件或者积木构件的子组件。对当前描述来说，术语“子组件”是指 积木构件模型的互连的积木构件的子集。如此，添加子组件而不是单 个积木构件，可能会涉及向主组装说明中添加该子组件的附属组装说 明。对当前描述来说，这样的附属组装说明也叫做“分步骤”。如此， 步骤的序列一般可以表示为步骤的分支树，每一个分支都包含附属组 装说明。

以前，这样的组装说明是手动生成的，例如，通过手动确定合理 的组装步骤，在CAD系统中绘制对应的说明，最后，打印如此生成 的说明。尽管这样的组装说明是高质量的，即，易于操作，但是，上 面的制造过程也具有缺点：它们需要的技能较高，并且需要较多的人 工。结果，通常只对于积木构件的制造商设计的积木构件模型，存在 组装说明。具体来说，上面的采用现有技术的用于生成组装说明的方 法不适合于希望为他们自己的模型产生组装说明的儿童，利用儿童自 己的组装说明，使得孩子们与他们的朋友共享他们的模型。

最近，组装说明是以电子方式生成的，而不是以印刷的形式生成。 具体来说，提供了动画形式的组装说明，比较复杂的组装步骤被制成 了动画。然而，这样的组装说明的制作，仍涉及由熟练的设计者设计 和绘制组装步骤/制作其动画。

在诸如LEGO系统之类的复杂系统中，模型的可能的组装说明 的数量随着模型中的积木构件的数量按指数速率增长。因此，从给定 模型的几乎无限数量的可能的组装说明中确定高质量的说明集，对于 自动的组装说明过程来说，是个问题。如此，需要提供一个自动化的 过程，甚至对于复杂的模型，生成切实可行的，操作简便的说明。进 一步需要提供这样的过程，在合理的计算硬件上在合理的时间内生成 组装说明。

还进一步需要提供用于生成适合于希望为他们自己的模型产生 组装说明的儿童的组装说明的方法，这些组装说明可使孩子们与他们 的朋友共享他们的模型，并进一步改善玩的体验。具体来说，需要提 供几乎不需要用户交互和输入的轻松地对用户可用的方法。