一种儿童编程产品更新系统及方法与流程

1.本发明涉及人工智能领域，特别是一种儿童编程产品更新系统及方法。


背景技术：

2.编程是让计算机代码解决某个问题，对某个计算体系规定一定的运算方式，使计算体系按照该计算方式运行，并最终得到相应结果的过程。如今的信息时代，编程作为和计算机沟通最有效的语言方式而备受推崇。
3.随着少儿编程的的概念越来越多的被普及，更多的人了解到了在新的时代下下孩子们接触计算机科学的必要性。因此，少儿编程教育、儿童编程产品也不断涌现。
4.但是，目前市面上的儿童编程产品多以固定编程能力的模块和固定模式的辅材为主，导致硬件利用率不高，趣味性也不强，多用于课外兴趣机构，对家用市场吸引力并不大。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供了一种儿童编程产品更新系统及方法，旨在解决现有的儿童编程产品以固定编程能力的模块和固定模式的辅材为主，导致硬件利用率不高，趣味性也不强的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种儿童编程产品更新系统，包括算力模块和执行单元，所述算力模块运行于用户终端或云服务器，所述执行单元包括辅材；所述儿童编程产品初次启动时，发送配置信息至云服务器和用户终端；所述配置信息包括产品版本信息和产品辅材信息；所述用户终端用于获取新的辅材信息，选择辅材“点位-动作”映射逻辑的更新方案，并发送更新指令；所述云服务器用于接收更新指令，并根据更新方案控制算力模块、执行单元和用户终端进行下载更新。
7.可选的，获取新的辅材信息为，云服务器向用户终端推送已有辅材的更新方案；或者，获取新的辅材信息为，用户自行获取新的辅材信息。
8.可选的，用户自行获取新的辅材信息为，用户终端识别辅材的唯一识别标志，根据所述唯一识别标志从云服务器中查询并绑定该辅材的版本信息对应的辅材更新方案；“点位-动作”映射逻辑为，辅材不同位置上的身份识别机制所对应的位置信息与执行单元反应动作的映射关系。
9.可选的，更新方案更新完成后，即成为用户终端的有权辅材，所述用户终端还用于查看本账户所有的有权辅材。
10.可选的，所述用户终端选择某个有权辅材后，通过无线通讯或云服务器要求算力模块和执行单元切换到该有权辅材的指定匹配模式。
11.可选的，所述用户终端包括控制模块和交互模块；所述控制模块用于供用户发起、确定编程指令；所述交互模块用于显示执行程序对应的执行结果，所述执行程序由多个编程指令组合而成。
12.可选的，所述算力模块还用于执行特征识别算法，识别编程指令对应的执行程序
或执行命令，并下发至执行单元；所述执行单元根据所述执行程序或执行命令完成指定动作并将执行结果反馈至用户终端。
13.可选的，所述执行单元还包括光学辨识模块、运算与存储模块、传动模块和多媒体模块；所述光学辨识模块与辅材进行交互识别，根据执行程序或执行命令在辅材的指定位置执行预设功能；所述运算与存储模块对执行程序或执行命令进行处理与判断后，下发至传动模块和/或多媒体模块；所述传动模块接收执行程序或执行命令，并完成对应的指定动作；所述多媒体模块接收执行程序或执行命令，并完成对应的声、光和动态效果。
14.可选的，所述辅材为纸质或固体实体，且包含光学辨识特征和/或嵌入在不同区域的天线；所述光学辨识特征印刷、冲压或雕刻于辅材表面。
15.与所述儿童编程结果反馈系统相对应的，本发明提供一种儿童编程产品更新方法，其包括如下步骤：所述儿童编程产品初次启动时，发送配置信息至云服务器和用户终端；所述配置信息包括产品版本信息和产品辅材信息；获取新的辅材信息，选择辅材“点位-动作”映射逻辑的更新方案，并发送更新指令；接收更新指令，并根据辅材更新方案控制算力模块、执行单元和用户终端进行下载更新。
16.本发明的有益效果是：
17.(1)通过用户终端、云服务器、算力模块、和执行单元的协同配合，能够实现儿童编程产品的快速更新，家长或玩伴间通过该更新机制能够协同更新不同的编程、游戏内容使得一套硬件产品可以进行多套内容的交互，提升产品与系统的价值；
18.(2)通过执行单元将执行结果进行反馈，儿童用户可以确定自己的编程结果，培养儿童的闭环反馈逻辑；
19.(3)通过算力模块，可以识别塑料、金属实体或印刷品上的特定图形，同时将对应的执行程序发送给指定的一个或多个执行单元。
附图说明
20.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
21.图1为本发明执行单元一实施例的示意图；
22.图2为本发明一实施例儿童编程产品示意图；
23.图3为本发明另一实施例儿童编程产品示意图；
24.图4为本发明多个特定图形位于不同的载体上一实施例图像序列；
25.图5为本发明多个特定图形位于不同的载体上另一实施例图像序列；
26.图6为本发明多个特定图形分别位于同一个载体上一实施例图像序列；
27.图7为本发明载体上的可识别特征的一实施例示意图；
28.图8为本发明载体上的可识别特征的另一实施例示意图；
29.图9为本发明儿童编程产品更新方法的流程示意图。
30.附图说明：1-执行单元，10-辅材，11-光学辨识模块，12-运算与存储模块，13-传动模块，14-多媒体模块，15-可替换角色模块，16-收发装置；2-用户终端，3-云服务器，4-载体，5-热敏打印机，6-光学识别单元，7-识别起点，8-图形窗口，9-识别窗口。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.本发明提供了一种儿童编程产品更新系统，包括算力模块和执行单元1，算力模块运行于用户终端2或云服务器3，执行单元1包括辅材10；儿童编程产品初次启动时，发送配置信息至云服务器3和用户终端2；配置信息包括产品版本信息和产品辅材信息；用户终端2用于获取新的辅材信息，选择辅材10“点位-动作”映射逻辑的更新方案，并发送更新指令；云服务器3用于接收更新指令，并根据辅材更新方案控制算力模块、执行单元1和用户终端2进行下载更新。
33.本发明通过用户终端2、云服务器3、算力模块、和执行单元1的协同配合，能够实现儿童编程产品的快速更新，家长或玩伴间通过该更新机制能够协同更新不同的编程、游戏内容使得一套硬件产品可以进行多套内容的交互，提升产品与系统的价值。
34.在本实施例中，用户终端2获取新的辅材信息后，云服务器3向算力模块推送新的辅材信息相关的多媒体内容，向执行单元1推送新的辅材信息执行方法的必要元素。
35.在本实施例中，获取新的辅材信息为，云服务器3向用户终端2推送已有辅材的更新方案；或者，获取新的辅材信息为，用户自行获取新的辅材信息。
36.在本实施例中，用户自行获取新的辅材信息为，用户终端2识别辅材10的唯一识别标志，根据唯一识别标志从云服务器3中查询并绑定该辅材10的版本信息对应的辅材更新方案；“点位-动作”映射逻辑为，辅材10不同位置上的身份识别机制所对应的位置信息与执行单元1反应动作的映射关系。其中，反应动作包括执行动作和声光特效。
37.优选的，用户终端2识别辅材10唯一识别标志的识别方式为，通过扫描识别码(如二维码，条形码等)或近场通信(nfc)实现。
38.具体而言，辅材10的唯一识别标志为，oid(optical identification)，一维条码，二维码等编码方式中所存储的信息。该唯一识别标志与辅材10上的点位一一对应。即，每个点位上都可以带有唯一识别标志。在本实施例中，通过唯一识别标志体现身份识别机制。即，通过识别辅材10的唯一识别标志即可识别辅材10的身份信息。
39.优选的，可以根据特定规格大小，将辅材10划分为多个点位。例如，将辅材10划分为多个网格，每个网格即对应一个点位。
40.在本实施例中，更新完成后，即成为用户终端2的有权辅材，用户终端2还用于查看本账户所有的有权辅材。优选的，用户终端2选择某个有权辅材后，通过无线通讯或云服务器3要求算力模块和执行单元1切换到该有权辅材的指定匹配模式。
41.在本实施例中，本账户的有权辅材是与账户直接关联，无论账户在哪个用户终端2进行登录，所查看到的有权辅材都是一样的。但是，用户终端2也有权在本地缓存部分辅材10的信息，例如基本款的辅材10。
42.在本实施例中，更新后，用户终端2将发送更新状态至云服务器3；云服务器3接收更新状态，并推送至本地账户，若推送状态为更新不成功，则提示本地账户重新进行更新。
43.在本实施例中，用户终端2包括控制模块和交互模块；控制模块用于供用户发起、确定编程指令；交互模块用于显示执行程序对应的执行结果，执行程序由多个编程指令组合而成。
44.在本实施例中，算力模块还用于执行特征识别算法，识别编程指令对应的执行程序或执行命令，并将执行程序下发至执行单元1；执行单元1根据执行程序或执行命令完成指定动作并将执行结果反馈至用户终端2。
45.本发明通过算力模块，可以识别塑料、金属实体或印刷品上的特定图形，同时将对应的执行程序发送给指定的一个或多个执行单元1。
46.请参考图1和图2，图2为本发明一实施例儿童编程产品示意图。在本实施例中，执行单元1还包括光学辨识模块11、运算与存储模块12、传动模块13和多媒体模块14；光学辨识模块11与辅材10进行交互识别，根据执行程序或执行命令在辅材10的指定位置执行执行程序的预设功能；运算与存储模块12对执行程序或执行命令进行处理与判断后，下发至传动模块13和/或多媒体模块14；传动模块13接收执行程序或执行命令，并完成对应的指定动作；多媒体模块14接收执行程序或执行命令，并完成对应的声、光和动态效果。
47.优选的，执行单元1接收到的执行程序，在执行过程中，传动模块13下一个的指定动作是在上一个指定动作的完成基础上进行的。
48.在本实施例中，执行单元1还包括可替换角色模块15，用于辅助执行单元1完成指定动作，用户可以根据自己的喜好对可替换角色模块15进行更换，增添编程学习过程中的趣味性。
49.在本实施例中，一种实例是视觉终端识别到执行装置前进若干步的指令，其中一步中将遇到辅材10中预设的障碍物或游戏进行过程中实施的障碍物，算力模块根据计算结果通知执行装置执行相关反应，例如停止、收支游戏中的凭证或避让等。
50.在本实施例中，执行单元1有多个，分别对应不同的用户终端2。多个执行单元1(e1,e2,e3…
)在同一个辅材10(例如棋盘)上进行游戏，此时，算力模块收到e1前进若干步的编程指令。算力模块根据现有棋子位置信息判定e1将经过e2，并判定在具体规则之下e1需要执行音效m1和动作a1，e2需要执行音效m2和动作a2，则算力模块将具体执行程序分别发送给对应的用户终端2。
51.优选的，为提升算力模块下发执行程序的准确性，可以通过不同的识别特征(不同的识别特征分别对应于不同的执行单元1)作为算力模块的判断辅助信息。例如，读取到红色介质(对应执行单元e1)对应的编程指令，则将执行程序下发至执行单元e1；而绿色介质(对应执行单元e2)对应的编程指令，则将执行程序下发至执行单元e2。
52.在本实施例中，云服务器3向用户终端2推送已有辅材的更新方案可以存储于运算与存储模块12或算力模块，方便执行单元1切换到特定的有权辅材的指定匹配模式。若运算与存储模块12或算力模块地存储空间不足，则云服务器3提示用户终端2删除部分有权辅材或执行内容覆盖。内容覆盖，即删除一定数量的有权辅材并添加相同数量的更新辅材。
53.优选的，光学辨识模块11与辅材10(如棋盘)上的点位进行交互识别，一种实例是光学辨识模块11基于oid技术，对印刷品上的oid点阵进行交互，在指定位置执行程序预设功能。
54.在另一种实例中，光学辨识模块11是对雕刻或冲压于特定材质表面的识别码(如
二维码，条形码)进行拍照和图片识别，并处理后在指定位置执行程序预设功能。
55.本发明通过执行单元1将执行结果进行反馈，儿童用户可以确定自己的编程结果，培养儿童的闭环反馈逻辑。优选的，执行单元1可以内置或者外置具备射频识别(rfid或nfc)收发装置16，该收发装置16可以与辅材10中的无源天线进行交互。具体而言，执行单元1读取辅材10上的rfid或nfc天线或oid身份识别点等身份识别机制。
56.请参考图3，辅材10中的九宫格分别编号为001-009的id号码，编号001-009则对应了辅材10的位置信息。执行单元1中存储有编号001-009的id状态、以及编号001-009与执行单元1对应的反应动作。因此，执行单元1更新时，将更新辅材10中的id编号、id状态，以及id编号与执行单元1对应的反应动作。
57.其中，id状态用于表示是否有执行单元1经过，例如，在本次执行程序完成过程中，执行单元1没有途径编号001的单元格，则编号001的单元格的id状态显示为0，若执行单元1有途径过编号001的单元格，则单元格的id状态显示为1。并且，当执行单元1路过编号001的单元格时，根据“点位-动作”逻辑映射，执行预设功能。
58.本发明中，通过id状态的显示情况，能够辅助判断执行单元1的执行结果是否与执行程序相对应。
59.在本实施例中，辅材10为纸质或固体实体，且包含光学辨识特征和/或嵌入在不同区域的天线；光学辨识特征印刷、冲压或雕刻于辅材10表面。优选的，固体实体为塑料或金属。
60.请参考图3，在本发明另一实施例中，编程产品还包括载体4和光学识别单元6，载体4上具有特定图形，特定图形用于表征执行命令；光学识别单元6包括图像采集模块，图像采集模块用于采集载体图像，并记录图像序列，图像序列由多个特定图形组合而成；算力模块对载体图像进行预处理、识别图像序列的执行程序或执行命令，并下发至执行单元1；执行程序由多个执行命令按照图像序列包含的顺序组合而成；执行单元1根据执行程序或执行命令完成指定动作并将执行结果反馈至用户终端2。
61.进一步的，载体4上还具有可识别特征，可识别特征用于表征特定图形的识别方向，光学识别单元6通过识别方向确定特定图形在载体4上的位置。
62.优选的，请参考图4和图5，多个特定图形分别位于不同的载体4上。此时，图像采集模块逐个采集载体图像，形成并记录图像序列。在图4中，图像序列表征的执行程序为：向左直行-向左直行-执行舞蹈-向右直行-向前直行-先向前直行再向右转-播放音乐-向后倒退。
63.或者，多个特定图形位于同一个载体4上，请参考图6。此时，图像采集模块采集载体图像、记录载体图像上的图像序列。
64.进一步的，特定图形为箭头、舞蹈小人(参考图4中第一列的第三张图片)、音符等图形。具体而言，箭头表示执行运动方向，舞蹈小人表示执行舞蹈，音符表示执行音乐播放。
65.具体而言，在本实施例中，载体4为纸质载体时，请参考图4和图6。特定图形的选择可以在移动终端或电脑网页端中完成，并通过互联网、局域网或个域网传输给热敏打印机5，将特定图形打印于纸质上，并采用如图7所示可识别特征。
66.或者，请结合参考图5和图8所示，载体4为固体实体，优选为塑料、金属。此时，特定图形冲压或雕刻在载体4表面，可采用载体4本身的特征作为可识别特征，优选为不对称的
凹陷，用以识别出特定图形的识别方向。
67.请结合参考图7和图8，可识别特征由识别起点7、图形窗口8和识别窗口9组成；识别起点7用于算力模块确定识别点，图形窗口8用于限制特定图形的大小，识别窗口9用于限制算力模块的识别范围，识别窗口9大于图形窗口8。
68.其中，图像采集模块优选为照相机，算力模块根据照相机的参数对载体图像进行矫正和预处理。照相机拍摄载体图像并记录图像序列后，算力模块在图形窗口8和识别起点7执行特征识别算法，识别载体图像表征的执行命令。
69.优选的，预处理包括二值化、平滑、滤波、动态范围压缩、插值或对比度拉伸。
70.本实施例通过光学识别单元6和算力模块，可以识别塑料、金属实体或印刷品上的特定图形，同时将对应的执行命令发送给指定的一个或多个执行单元1。并且，通过载体4、算力模块、执行单元1等，实现执行单元1与环境、用户的多维度交互，避免儿童编程过程缺乏互动感和准确性；提高儿童编程产品的互动性，提供编程学习的沉浸式的交互体验。
71.此外，请参考图9，与儿童编程结果反馈系统相对应的，本发明提供一种儿童编程产品更新方法，其包括如下步骤：儿童编程产品初次启动时，发送配置信息至云服务器3和用户终端2；配置信息包括产品版本信息和产品辅材信息；获取新的辅材信息，选择辅材10“点位-动作”映射逻辑的更新方案，并发送更新指令；接收更新指令，并根据辅材更新方案控制算力模块、执行单元1和用户终端2进行下载更新。
72.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例、设备实施例及存储介质实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
73.并且，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
74.上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。