【摘 要】随着智能硬件与工业元宇宙的逐渐交融，传统益智类玩具正在经历数字化转型。文章以超级魔方为研究对象，对虚实共生工业与便携式新形态设计进行探索。通过集成六轴传感器与边缘计算技术构建软硬件协同系统，实现物理操作与数字反馈的毫秒级同步；采用轻量化结构与模块化设计平衡功能完整性与便携需求；优化能耗策略显著延长设备续航时间。研究主要对工业元宇宙虚实共生技术路线、用户体验策略、虚实共生形态功能一体化设计方案展开实验分析，探索虚实共生、人机交互的新型益智产品，具有一定的参考价值。

【关键词】工业元宇宙；虚实互动；模块化设计；便携优化；智能引导

引言

工业元宇宙概念出现之后，虚实融合技术慢慢渗入消费类电子产品的规划与改良。传统益智玩具如魔方等一直备受市场青睐，它们有着独特的逻辑思维、空间认知能力等方面的价值[1]。但在当前的研究中，该类产品在交互性、智能化以及个性化的引导方面还是存在明显的缺漏，很难满足用户对沉浸式学习和及时回馈的期待。而且，物联网、边缘计算等新兴科技的崛起，为实现硬件设备与数字内容的深度融合提供了全新可能。在这种情形下，如何将工业元宇宙中虚实融合的核心理念融入益智类产品的创新设计，成为提升用户体验并开拓应用场景的主要环节。本研究通过智能魔方的技术革新与形态重构，探索高互动性益智产品的开发路径，为消费电子产品的智能化转型提供实践参考。

一、超级魔方概述

（一）产品简介

超级魔方是一款融合了硬件创新和智能算法的高交互益智装置，内置了六轴传感器和专利传感器轴，可以在高速运转的情况下，准确地捕捉到方块的位置和状态，并通过蓝牙将数据传输到移动终端上。产品在研发过程中搭建软硬件协同系统，通过高度匹配的感知与计算方式，实现物理操作与数字化反馈同步，突破传统益智型产品单一功能的局限。其配套应用程序中，包含了层次分明的学习模式，从初级玩家的基础训练，到高级玩家的技术升级，再到职业玩家的高难度挑战，都能得到明确的指导和反馈。与此同时，产品的设计也考虑到了娱乐属性，为用户提供了各种互动游戏，让用户能够在沉浸式体验中完成空间思考、逻辑推理和操作技能的一体化训练。

（二）核心功能亮点

超级魔方学习过程通过故事化教学手段和任务化虚拟情景让用户代入其中，使学习过程不再是一种重复操练，而成为不断探索的挑战式交互。在结构上，它能充分调动学习者的内动力机制，支持用户持续进行情景沉浸式学习。对学习空间变换及恢复规律的持久印象也可在情景结构中生成。

智能识别、实时指引产品通过高精度算法器件自动规划出修复路径并全程可视化，随着用户转动魔方，同步指令和实时反馈信息会出现在用户界面，即使是魔方新手也能很快上手。

超级魔方拥有专业磁力定位及高精度计时器记录全程赛事，大数据分析为用户量身定制训练计划，找出用户的不足并改进；此外，还提供丰富的娱乐模式，如速度赛、反义测试、记忆测试等，让不同水平的用户在娱乐的同时进行脑力运动和认知训练。

（三）市场定位与用户群体

超级魔方主要面向三大核心用户群体：处于学龄阶段的青少年学生，通过交互操作促进逻辑思维与空间认知能力发展；具备魔方操作基础、寻求技能提升的竞技导向用户；注重智能陪伴功能的情感需求群体。产品具备跨代际应用特性，兼具教育工具与娱乐载体的双重属性，在可扩展性与用户参与度方面表现突出，能够通过多样化交互模式满足不同场景下的使用需求。

二、工业元宇宙视角下的超级魔方设计分析

（一）虚实互动的技术实现路径

利用工业元宇宙“以虚映实”的相位特性，通过虚实交互，将实时数据以低功耗蓝牙方式传输到边缘计算节点，完成高精度虚拟模型映射[2]。这要求感知数据获取的稳定性、可靠性和低时延传输性，以及算法层面的快速重建，使虚拟模型能够与实体在动态状态下严格保持同步。