[发明专利]魔方及其增量型面转动传感器和轴心结构

说明书

魔方及其增量型面转动传感器和轴心结构。本发明公开了一种魔方的增量型面转动传感器，包括码盘、第一电刷以及第一转子，码盘上设置有第一电极、第二电极和第三电极，各电极布置在码盘面的第一圆周上；第一电刷包括三个端点，三个端点均沿着第一圆周进行布置且每两个端点之间相隔弧度。第一电刷安装在第一转子上通过第一转子带动其上三个端点沿着第一圆周相对其上电极进行转动，第一电刷通过三个端点与第一电极、第二电极和第三电极进行接触；第三电极在第一圆周上所占弧度为；在本发明中，每两个电极之间缝隙、第一电极和第二电极在圆周上所占弧度均根据传感器要实现脉冲个数进行设置；本发明大大提到高了魔方的面转动检测精度，并且使得魔方的结构更加简单且成本更低。

技术领域

本发明涉及魔方技术领域，特别涉及魔方及其增量型面转动传感器和轴心结构，本发明中的魔方涵盖魔方类智力玩具，具体指的是进入WCA（国际魔方协会）比赛的全部魔方类智力玩具含2~7阶魔方、金字塔魔方、12面体5魔球、斜转魔方和SQ魔方。

背景技术

魔方，也称鲁比克方块，中国台湾称为魔术方块，中国香港称为扭计骰，英文名字是：Rubik's Cube，魔方是在八十年代曾风靡全球的一项智力玩具，作为开发智力的玩具，深受大家喜欢。魔方复原指的是魔方从非原始状态到原始状态的过程，是一个集观察、动手和想象于一体的过程，可以很好的培养人的动手、动脑能力、训练记忆力、空间想象力和判断力。

目前普通使用的魔方功能都较为单一，不能与外部电子设备进行通信，缺乏趣味性。为了提高魔方操作的趣味性，现有技术中出现了一些电子魔方，即在魔方上面设置传感器等电子元件，以检测到魔方的面旋转信息等，但是现有技术中由于传感器体积和面积等问题无法放入魔方中心的内球中，使得魔方的内部结构比较复杂。例如公开号为CN106110651A的中国发明专利申请中公开了智能魔方及其使用的感应轴心结构计时方法，其中用于生成状态信号的状态信号发送组即传感器设置在管状轴上处于内球外的魔方中心块，传感器与内球的数据和电气连接采用空心的管状轴进行穿线相连，在魔方的面旋转过程中由于管状轴及其上的状态信号发送组也会跟随一起转动，势必会引起管状轴内线路的扭绞，魔方在使用一定时间后，将导致管状轴内线路的绞断，降低了魔方的使用寿命；另外由于管状轴结构的特殊性，上述发明专利申请中公开的魔方轴心结构需要配套相应的魔方模块（包括中心块、角块和棱块），无法兼容传统魔方的各模块。

另外，现有技术中，现有技术中用于进行角度检测的传感器可以采用增量型编码器，但是现有增量编码器适用于魔方的完全没有，主要是体积厚度等安装尺寸无法达到魔方要求，魔方为多面体，增量编码器用于面转动检测，使用多个单独的增量编码器不利于安装维护，且用于魔方的编码器既要采用单环设计还需要保持一定检测精度来保证检测数据能用于魔方数据的AI分析。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种魔方的增量型面转动传感器，该面转动传感器应用于到魔方上，大大提到高了魔方的面转动检测精度，并且使得魔方的结构更加简单且成本更低。

本发明的第二目的在于提供一种魔方的轴心结构。

本发明的第三目的在于提供一种魔方。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种魔方的增量型面转动传感器，包括码盘、第一电刷以及第一转子，所述码盘上设置有第一电极、第二电极和第三电极，第一电极、第二电极和第三电极布置在码盘面的同一圆周上，定义该圆周为第一圆周；

所述第一电刷包括三个端点，分别为第一端点、第二端点和第三端点，第一电刷的第一端点、第二端点和第三端点均沿着第一圆周进行布置并且每两个端点之间相隔弧度；

所述第一电刷安装在第一转子上通过第一转子带动第一电刷的三个端点沿着第一圆周相对第一电极、第二电极和第三电极进行转动，第一电刷通过三个端点与第一电极、第二电极和第三电极进行接触；