CN107531296A - 具有磁性联结的自推进装置 - Google Patents

Abstract

一种自推进装置，包括：球形外壳；以及，内部驱动系统，所述内部驱动系统包括一个或更多个马达。内部驱动系统用来向球形外壳的内表面提供动力，由此造成所述自推进装置移动。可以包括偏压组件以允许内部驱动系统持续地接合所述球形外壳的所述内表面。外部配件与内部磁性部件通过球形外壳而磁性地交互作用，使得当所述自推进装置旋转和操纵时，配件部件维持相对于自推进装置的顶部部分的位置关系。

Description

具有磁性联结的自推进装置

技术领域

背景技术

在先前已使用对于具体装置特定的专用遥控器来操作遥控装置。遥控装置的配件通常涉及用来将配件与框架或外壳的部分连接的物理紧固器件。

发明内容

附图说明

本文的公开在附图中以举例说明而非限制性方式示出，在附图中，相似附图标记表示相似元件，在附图中：

图1是示出用于控制自推进装置的操作的系统的示例框图；

图2A是根据一实施例的自推进装置和计算装置的示意图；

图2B描绘了根据另一实施例包括计算装置和自推进装置的系统；

图2C是示出根据另一实施例包括计算装置和多个自推进装置的系统的示意图。

图3A是示出根据一实施例的自推进装置的部件的框图，自推进装置的部件呈机器人圆球形式；

图3B是示出示例自推进装置的分解图的框图；

图4A至图4D示出了根据某些实施例的自旋或滚动式自推进装置的示例，其包括用来与外部配件装置磁性联结的部件；

图5A和图5B示出了根据一个或多个实施例在磁性地联结到配件装置时运动的自推进装置；

图6示出了球形自推进装置的示例，并且示出了示例球形自推进装置的部件；

图7A是示例自推进装置的截面侧视图，其包括独立内部结构和用来与配件装置磁性联结的结构；

图7B是示例自推进装置的截面正视图，其包括偏压组件和用来与配件装置磁性联结的结构；

图8是包括磁性阵列的示例自推进装置的截面图；

图9A至图9B示出了在由控制器装置进行的操作控制下的自推进装置的示例转弯状态；以及

图10示出了上面可以实施所描述的示例的计算机系统的示例框图。

具体实施方式

本发明提供了一种自推进装置，其包括球形外壳和内部驱动系统，内部驱动系统包括联结到一个或更多个轮的一个或更多个马达，一个或更多个轮被接合到球形外壳的内表面。偏压组件，包括与球形外壳的内表面接触的一定数目偏压元件，所述偏压组件被联结到内部驱动系统以迫使轮持续地接合所述内表面从而允许动力传递到马达以转移到球形外壳的内表面，造成自推进装置沿着一表面滚动和操纵。所述自推进装置能基于其质心的移动、传递到马达的独立动力、和偏压元件对内表面的力的组合而旋转。磁性交互部件或元件可以被包括于球形外壳内。磁性交互部件或元件能够包括含铁金属或者永磁体，诸如钕磁体，以通过球形外壳提供磁场来与外部配件磁性交互。

在某些示例中，当外部配件保持与球形外壳内的磁性交互部件磁性交互，将外部配件联结到球形外壳时，导致自推进装置的球形外壳滚动和操纵。在自推进装置滚动时，配件装置可以保持在球形外壳的外表面上的恒定相对部分或区域(例如，顶部部分)内。

自推进装置、外部配件或二者可以包括任何数量的磁体(例如，钕磁体)以产生足以维持磁性联结的磁性交互。这种交互可能涉及磁性吸引，其中，在外部配件与球形外壳的外表面之间发生接触。在这些示例中，可通过利用基本上无摩擦材料来涂覆球形外壳的外表面和/或外部配件的接触表面来减小摩擦。外部配件可以包括接触部分，接触部分由滑动轴承、轮轴承、或者与球形外壳的外表面接合的一个或多个轮组成。

作为补充或替代，磁性交互可能涉及斥力，斥力包括稳定机构(例如，一个或多个另外的磁体)以在外部配件与球形外壳之间形成稳定的磁悬浮。

在本公开中，术语“基本上”可以用于不同语境中以明确地介绍与所陈述量的数量近似。在许多语境中，该术语可以解释为表示陈述的量、比较值或测量值的至少75％。在角度测量值的语境中，术语“基本上”表示当自推进装置运动时相对于所参考的结构在零度与小于90度的角旋转之间。因此，该术语可以用于如下面的语境中，“基本上”稳定、“基本上”恒定角、“基本上”在滚动或静止球上的特定位置处、或者相对于自推进装置在上面滚动的下方表面“基本上”垂直。在这些语境中，“基本上”可以表示当自推进装置处于非加速状态时，相对于下方表面的竖直(或垂直)参考轴线小于90度差异，或者通常地相对于竖直轴线小于45度的差异。因此，例如，在自推进装置操作时，外部配件可以保持与球形外壳内或者存在于基本上竖直定向的部件上或内部的磁性交互元件成磁性交互。如在本文中进一步使用，在球形外壳的外表面与外部配件装置的接触表面之间的摩擦的语境下，“基本上”表示在两个典型平滑表面(例如，抛光金属或木材表面)之间的低于正常的摩擦关系。因此“基本上”无摩擦的材料表示被设计或制造成用于减小的摩擦的材料诸如或涂层。

本文所描述的一个或多个示例被设置为以编程的方式由计算装置执行的方法、技术和动作，或者被设置为计算机实施的方法。如本文所用的“以编程的方式”表示通过使用编码或计算机可执行的指令。这些指令可以存储于计算装置的一个或多个存储资源中。以编程的方式执行的步骤可以是自动的或可以不是自动的。

本文所描述的一个或多个示例可以使用系统的程序模块或部件来实施。程序模块或部件可以包括能执行一个或多个所陈述的任务或函数的程序、子例程、程序的一部分、或软件部件或者硬件部件。如本文所用的模块或部件可以独立于其它模块或部件存在于硬件部件上。替代地，模块或部件可以是其它模块、程序或机器的共用元件或过程。

本文所描述的某些示例通常可能需要使用计算装置，包括处理和存储资源。例如，本文所描述的一个或多个示例可以总体上或部分地实施于计算装置诸如数字照相机、数字摄录像机、台式计算机、蜂窝或智能手机、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、打印机、数字相框和平板装置。存储器、处理和网络资源可以全都结合本文所描述的任何示例的实施、用途或执行而使用(包括任何方法的执行或者任何系统的实施)。

而且，本文所描述的一个或多个示例可以通过使用可由一个或多个处理器执行的指令来实施。这些指令可以在计算机可读介质上执行。在下文中结合附图示出或描述的机器提供了处理资源和计算机可读介质的示例，能在处理资源或计算机可读介质上执行和/或实行用于实施示例的指令。特别地，关于示例示出的许多机器包括(多个)处理器和用于保存数据和指令的各种形式的存储器。计算机可读介质的示例包括永久存储器存储装置，诸如在个人计算机或服务器上的硬盘驱动器。计算机存储介质的其它示例包括便携式存储单元，诸如CD或DVD单元、闪速存储器(诸如在智能手机、多功能装置或平板上执行的)和磁性存储器。计算机、终端、网络使能装置(network enabled device)(例如，移动装置，诸如蜂窝电话)全都是利用处理器、存储器和存储于计算机可读介质上的指令的机器和装置的示例。此外，示例可以实施为计算机程序形式或者能执行这种程序的非暂时计算机可用载体介质的形式。

系统描述

现参看附图，图1是示出用于控制自推进装置100操作的系统的示例框图。自推进装置100可被操作以在另一装置(诸如由用户操作的计算装置)的控制下移动。自推进装置100可以被配置成具有允许进行以下操作中的一个或多个操作的资源：(i)在装置起始移动之后维持相对于初始参考框架的取向和/或位置的自我认知/自我意识；(ii)以编程的方式处理控制输入，以便能对不同控制输入做出各种各样的具体程序响应；(iii)允许另一装置使用与自推进装置上的编程逻辑相通信的软件或编程逻辑来控制其移动；和/或(iv)对于其移动和状态，生成了作为可由控制装置解释的软件的输出响应。

自推进装置100可以包括若干互连的子系统和模块。处理器114可以执行来自程序存储器104的程序指令。存储于程序存储器104中的指令可以改变，例如为了添加特征、校正缺陷或修改行为。在某些变型中，程序存储器104存储编程指令，编程指令与在链接的控制器装置上执行的软件相通信或者能够以其它方式一起操作。处理器114被配置成用以执行编程指令的不同程序，以便改变所述自推进装置100解释来自不同源的命令输入(“命令”)或者以其他方式对于来自不同源的命令输入做出响应的方式。如本文所描述的，自推进装置100可以具有多种操作模式，包括自推进装置100受到由提供命令的计算装置控制、自推进装置100为用于另一装置的控制器、和/或自推进装置100部分地或完全地受自我控制。

在某些示例中，自推进装置100可以与共用编程逻辑的计算装置共用计算平台，以便(i)允许用户能操作计算装置以生成多种输入，包括简单方向输入、命令输入、姿势输入、运动或其它感官输入、语音输入或其组合以操作自推进装置100；(ii)允许自推进装置100将从计算装置接收的输入解释为命令或命令集合；和/或(iii)允许自推进装置100传送关于自推进装置的位置、移动和/或状态的数据以便影响在计算装置上的状态(例如，显示状态，以包括与控制器-用户接口对应的内容)。在变型中，自推进装置100还可以提供程序接口(例如，在显示器118上)，其便于促成额外的编程逻辑和/或指令来操作自推进装置100。计算装置可以执行编程，这种编程与自推进装置100上的编程逻辑通信。

无线通信端口110，与通信转换器102结合，用于在处理器114与其它外部装置之间交换数据。数据交换，例如向程序存储器104提供通信、控制、逻辑指令、状态信息和/或更新。处理器114可以生成与经由无线通信端口110传送到控制器装置的状态和/或位置信息对应的输出。自推进装置100的移动性可以使得有线连接不合需要。因此，术语“连接”可以被理解为在没有通向自推进装置100的物理连接的情况下做出的逻辑连接，诸如无线链路(例如蓝牙)。

在变型中，无线通信端口110实施蓝牙通信协议并且转换器102是适合于收发蓝牙无线电信号的天线。在替代实施方式中也可以使用其它无线通信介质和协议。

传感器112可以向处理器114提供关于周围环境和状况的信息。在某些变型中，传感器112包括惯性测量装置，包括三轴线陀螺仪、三轴线加速计和/或三轴线磁力计。根据某些变型，传感器112提供输入以使得在装置起始移动之后处理器114能维持对于所述装置的相对于初始参考框架的取向和/或位置的认知。在各种示例中，传感器112包括用于检测光、温度、湿度和/或测量化学浓度或放射性的仪器。

状态/变量存储器106存储关于系统的当前状态的信息，包括(例如)位置、取向、绕每个轴线的旋转和平移速率。状态/变量存储器106也存储与例如装置100在投入使用时(例如，装置100接通时)的装置的初始参考框架对应的信息，以及在装置100使用时的位置和取向信息。以此方式，某些实施例设置为在一旦装置100开始移动的情况下装置100利用状态/变量存储器106的信息来维持装置100的位置和取向信息。

时钟108向处理器114提供时序信息。在一示例中，时钟108提供用于测量出变化的间隔和速率的时间基础。在类似示例中，时钟108提供天、日期、年、时间和警报功能。时钟108可以允许自推进装置100在预设时间提供警报或警告。

扩展端口120提供用于添加配件或装置的连接部。扩展端口120可以提供用于未来扩展，以及用以添加选项或增强/提高的灵活性。例如，扩展端口120可以用来向基础自推进装置100添加周围设备、传感器、处理硬件、存储装置、显示器和/或致动器。

在变型中，扩展端口120提供能使用模拟或数字信号与合适配置的部件相通信的接口。因而，扩展端口120能够提供标准的或公知的电接口和协议。而且，扩展端口120实施光接口。适用于扩展端口120的示例接口包括通用串行总线(USB)、内置集成电路总线(I2C)、串行外围接口(SPI)或以太网。

可以包括显示器118以向外部装置或人员呈现信息。显示器118可以呈现呈很多种形式的信息。在变型中，显示器118可以产生呈特定颜色和图案的光、声音、振动、音乐、或感官刺激的组合。在一实施例中，显示器118结合致动器126而操作以由装置100的物理移动来传达信息。例如，装置100可以被制成用以模仿人头点头或摇头来传达“是”或“否”。

在变型中，显示器118是在可见或不可见范围中的光的发射器，在红外或紫外范围的不可见光可能用于例如发送对于人的感觉而言不可见的、但可用于专用检测器的信息。在某些示例中，显示器118包括发光二极管(LED)的阵列，发光二极管的阵列发出各种光频率，被布置成使得它们的相对强度是可变的并且所发出的光被混合以形成颜色混合。

在变型中，显示器118包括LED阵列，LED阵列包括若干LED，每个LED发射出人可见的原色。处理器114可以改变LED中每一个LED的相对强度以便产生很多种颜色。光的原色是其中几种颜色能以不同量混合以产生很宽色域的表观颜色的那些原色。已知许多种原色的集合，包括例如红/绿/蓝、红/绿/蓝/白、和红/绿/蓝/琥珀色。例如，红、绿和蓝LED一起可以包括构成显示器118的三种可用原色装置的可用集合。在其它示例中，可以使用其它原色集合和白LED。显示器118还可以包括用来为对准目的而指示出装置100上的参考点的LED。

电源124存储用来操作所述装置100的电子和机电部件的能量。在某些示例中，电源124是可再充电的电池。而且，感应充电端口128可以允许给电源124再充电，而不需要有线电连接。在变型中，感应充电端口128能接收磁能并且将磁能转换为电能以给电池再充电。充电端口128可以提供与外部充电装置的无线通信接口。

可以包括深睡眠传感器122以将自推进装置100置于很低功率或“深睡眠”模式，其中大部分电子装置不使用电池电力。这可以用于长期储存或装运。

在变型中，深睡眠传感器122是非接触式的，因为其通过装置100的外壳来进行感测，而不需要有线连接。深睡眠传感器122可以是霍尔效应传感器，霍尔效应传感器安装成使得外部磁体能被施加于装置100上的预定位置来启动深睡眠模式。

可以包括致动器126以将电能转换成机械能用于各种用途。致动器126主要用来对于所述自推进装置100在下方表面上进行推进和转向。移动和转向致动器也被称作驱动系统或牵引系统。在处理器114的控制下，驱动系统使装置100以旋转和平移来进行运动。致动器126的示例包括，但不限于，轮、马达、螺线管/推进器、螺旋桨、桨轮和摆。

驱动系统致动器126可以包括两个平行的轮，每个轮安装到轮轴上，轮轴通过减速齿轮系统而连接到可独立变速的马达上。因此，可以由处理器114来控制两个驱动马达的速度。

然而，应意识到，除了使自推进装置100仅旋转和平移之外，致动器126可以产生多种运动。因此，在某些变型中，致动器126造成装置100执行通信的移动或具有感情冲击力的移动，包括模仿人姿势，例如点头、摇头、颤抖、自旋或翻转。在某些变型中，处理器114协调致动器126与显示器118。例如，处理器114可以向致动器126和显示器118提供信号以造成装置100自旋或颤抖并且同时发出彩色光的图案。因此，该装置100可以发出与移动同步的光和/或声音图案。

在另外的变型中，自推进装置100可以用作用于其它网络连接装置的控制器。该装置100可以具有传感器和无线通信能力，并且因此其能起到对于其它装置的控制器作用。例如，自推进装置100可以被握持在手中并且用来感测姿势、移动、旋转、组合输入等。

在某些实施方式中，自推进装置100是完全自主的，表示所述装置100的移动是由驻留/存在于装置100上的资源来确定，而没有来自充当控制器的另一装置的输入信号或者独立于输入信号。在其它实施方式中，所述自推进装置100可以在另一装置提供的各种程度的控制下操作，诸如在下文中关于图2A至图2C所描述的某些示例所提供的各种程度的控制。另外，所述自推进装置100可以用自主模式、部分自主模式、或者受控制模式而操作。

图2A示出了在一实施例下的自推进装置和计算装置的示意图。更具体而言，自推进装置214的移动受到编程逻辑和/或能够源自所述控制器装置208的控件的控制。自推进装置214能在计算装置208的控制下移动，计算装置208能由用户202操作。计算装置208能使用标准的或专属的无线通信协议将控制数据无线地传送到自推进装置214。在变型中，自推进装置214可以至少部分地自行控制，使用传感器和内部编程逻辑来控制其移动参数(例如，速度、方向等)。另外，所述自推进装置214可以传送关于自推进装置的位置和/或移动参数的数据以用于生成或更改在计算装置208上的内容的目的。在另外的变型中，自推进装置214可以通过其移动和/或内部编程逻辑来控制计算装置208的方面。

如本文所描述的自推进装置214可以具有多种操作模式，包括自推进装置214由计算装置208控制，自推进装置214是用于另一装置的控制器(例如，另一自推进装置或计算装置208)和/或自推进装置100是部分地或完全地自主的。

在某些示例中，自推进装置214和计算装置208可以共用一种计算平台，在计算平台上共用了编程逻辑，以便：(i)允许用户202操作所述计算装置208以生成多种输入，包括简单方向输入、命令输入、姿势输入、运动或其它感官输入、语音输入、或其组合以操作所述自推进装置214；(ii)允许所述自推进装置214将从计算装置208接收的输入解释为命令或命令的集合；和/或(iii)允许所述自推进装置214传送关于自推进装置的位置、移动和/或状态的数据以便影响在计算装置上的状态(例如，显示状态，以包括与控制器-用户接口对应的内容)。所述自推进装置214还可以提供程序接口，所述程序接口便于额外的编程逻辑和/或指令来使用所述自推进装置214。计算装置208可以执行编程，这种编程与自推进装置214上的编程逻辑相通信。

根据实施例，自推进装置214包括造成运动或定向移动的致动器或驱动机构。自推进装置214可以被称作多种相关术语和短语，包括受控制的装置、机器人、机器人装置、远程装置、自主装置、和遥控装置。在某些实施例中，自推进装置214可以被结构化以在各种介质中移动并且受控制。例如，自推进装置214可以被配置成在介质诸如平坦表面、沙地表面或岩石表面中移动。

自推进装置214可以实施为各种形式。如关于下文的某些示例所描述，自推进装置214可以对应于能滚动和/或执行其它移动(诸如自旋)的球形物体。在其它变型中，自推进装置214可以包括圆柱形外壳，在自推进装置214移动时，圆柱形外壳旋转。圆柱形外壳可以直接在下方表面上旋转以便在给定方向上移动或平移。替代地，圆柱形外壳可以包括外部轮和/或驱动系统部件，外部轮和/或驱动系统部件使圆柱形外壳移动，圆柱形外壳由其动量和到外部驱动系统的自由连接、或者由圆柱形外壳到驱动系统的轮或其它自旋部件的连接，而发生自旋。另外，自推进装置214可以包括其它形状的外壳，其中，外壳滚动或自旋。另外，在其它变型中，自推进装置214可以包括与外壳内的磁交互元件(例如，金属或磁体)磁性地联结的外部配件。自推进装置的外壳可以包括维持磁交互元件在外壳内的位置的一个或多个结构元件。另外，装置214可以对应于无线电控制的飞行器，诸如飞机、直升机、气垫船或气球。在其它变型中，装置214可以对应于无线电控制的水运工具，诸如船只或潜水艇。也可实施多种其它变型，诸如其中装置214为机器人的那些变型。在一实施例中，装置214包括密封的中空封壳，大致为球形，能由封闭封壳内的致动器的作用来进行定向移动。

继续参考图2A，自推进装置214被配置成使用网络通信链路220和212与计算装置208通信。链路210将来自计算装置208的数据转移到所述自推进装置214。链路212将数据从自推进装置214转移到计算装置208。为了例示，链路210和212被示出为单独/分离的单向链路。在某些实施例中，单个双向通信链路执行了在两个方向上的通信。应意识到，链路210和链路212无需为相同类型、带宽或能力。例如，与链路212相比，从计算装置208到自推进装置214的通信链路210常常能具有更高的通信速率和带宽。在某些情形下，建立了仅一个链路210或212。在这种实施例中，通信是单向的。

计算装置208可以对应于具有至少一处理器和适合于建立与自推进装置214至少单向通信的通信能力的任何装置。这种装置的示例包括(但不限于)：移动计算装置(例如，多功能消息发送/语音通信装置，诸如智能电话)、平板计算机、便携式通信装置和个人计算机。在一实施例中，计算装置208是可以购自加利福尼亚库比蒂诺(Cupertino,California)的APPLE COMPUTER,INC.的IPHONE。在另一实施例中，计算装置208是IPAD平板计算机，也购自APPLE COMPUTER。在另一实施例中，计算装置208是执行来自GOOGLE,INC的安卓(ANDROID)操作系统的任何手持计算和通信器具。

在另一实施例中，计算装置208为个人计算机，呈膝上型或台式配置。例如，计算装置208可以是运行MICROSOFT WINDOWS操作系统或LINUX操作系统、或APPLE OS/X操作系统的多用途计算平台，被配置成具有适当应用程序以与自推进装置214通信。

在变型中，计算装置208可以是专用于允许用户202控制所述自推进装置214并且与所述自推进装置交互的专用装置。

在一实施例中，多种类型计算装置208能被互换地用来与自推进装置214通信。在一实施例中，自推进装置214能与多个装置通信和/或受到多个装置控制(例如，同时或一次一个)。例如，自推进装置214可以在一个会话中与IPHONE链接并且在后来的会话中与ANDROID装置链接，而无需修改所述自推进装置214。

根据实施例，用户202能经由计算装置208而与自推进装置214交互，以便控制自推进装置214和/或在计算装置208上从自推进装置214接收反馈或者交互。根据实施例，允许用户202通过设有计算装置208的各种机构来规定输入204。这些输入的示例包括文本输入、语音命令、触及传感表面或屏幕、物理操纵、姿势、敲打、摇晃和上面这些组合。

用户202可以与计算装置208交互以便接收反馈206。可以响应于用户输入在计算装置208上生成反馈206。作为替代或补充，反馈206也可以根据从自推进装置214传送到计算装置208的关于例如自推进装置的位置或状态的数据。没有限制意义，反馈206的示例包括文本显示、图形显示、声音、音乐、声调模式、光的颜色或强度的调制、触感、振动或触觉刺激。反馈206可以与计算装置208上生成的内容组合。例如，计算装置208可以输出经修改以反映从自推进装置214传送的位置或状态信息的内容。

在某些实施例中，计算装置208和/或自推进装置214被配置成使得用户输入204和反馈206最大化了对于具有有限感知、思考、知觉、运动或其它能力的用户202而言的可使用性和可接近性。这允许残障人士或者具有特殊需要的人士操作所描述的系统200。

应意识到在图2A的实施例中示出的配置只是包括具有通信连接的自推进装置的网络的几乎无限多种可能配置中的仅一个。而且，虽然本文所描述的许多实施例使得用户操作计算装置、或以其它方式直接与计算装置成接口连接，以便控制所述自推进装置和/或与所述自推进装置交互，所描述的实施例的变型涵盖了允许用户直接控制所述自推进装置和/或与所述自推进装置214交互、而无需使用中间装置诸如计算装置208。

图2B描绘了包括计算装置和根据另一实施例的自推进装置的系统218。在由图2B所提供的示例中，系统218包括两个计算装置220和228、四个自推进装置224、232、236和238以及通信链路222、226、230和239。计算装置220使用链路222与自推进装置224的通信类似于在图2A的网络200中所描述的实施例，然而，诸如图示的那些实施例允许经由网络链路226在两个计算装置220与228之间建立额外通信。

根据诸如设有系统218的实施例，计算装置220、228可以可选地控制多于一个自推进装置。而且，每个自推进装置224、232、236、238可以受到多于一个计算装置220、228的控制。例如，实施例设置成所述计算装置228能建立多个通信链路，包括与自推进装置232和236以及计算装置220的通信链路。

在变型中，计算装置220、228也能使用网络诸如因特网或局域无线网(例如，家庭网络)与一个或多个自推进装置相通信。例如，计算装置228被示出为具有通信链路239，通信链路239可以将计算装置连接到因特网服务器、web站点、或连接至在远程位置处的另一计算装置。在某些实施例中，计算装置228可以用作介于网络源与自推进装置之间的中间装置。例如，计算装置228可以从因特网访问编程，并且将编程传送到所述自推进装置之一。

作为替代或变型，计算装置228能允许网络用户控制所述计算装置228来控制自推进装置232、236等中的一个或多个。另外，计算装置228可以访问网络源以便接收可以编程的方式触发的命令，诸如从网络服务起始的命令，其造成自推进装置中的一个或多个使用计算装置228来更新或者同步。例如，自推进装置232可以包括图像捕获资源，并且网络源可以触发计算装置228以从自推进装置访问图像、和/或将这些图像通过因特网传送到网络源。

在变型中，这种远程网络功能可以替代地直接从网络源传送到自推进装置224、232、236。因此，计算装置220、228可以是可选的。替代地，计算装置220、228可以通过网络诸如因特网而与自推进装置224、232、236分离开。因此，计算装置220、238能替代地是遥控所述自推进装置和/或与所述自推进装置通信的网络源。

应当指出的是，出于例示目的，数据通信链路210、212、222、226、230、234、239、242、246、248和252在图2A、图2B和图2C中简洁明了地被描绘。然而，实际链路可能有更多变化并且更加复杂。例如，如果装置220和228紧邻，则连接两个计算装置220和228的链路226可以是低功率无线链路。然而，计算装置220和228可能离得较远(例如，相隔数英里或者在地理上隔开)，只要能建立合适网络通信。

因而，链路226和所有链路222、230、234和239能采用多种网络技术，包括因特网、万维网、无线链路、利用网络协议的无线射频通信、光链路、或任何可用的网络通信技术。通往所述自推进装置224、232、236和238的最终连接优选地是无线的，因此连接线并不限制移动性。

在一实施例中，通信链路222、226、230和234基于被称作蓝牙的用于数据交换的无线通信标准。蓝牙是普遍易得的并且提供灵活的通信框架，其使用短波长无线电收发器和数据编码来建立数据网络。蓝牙合并了安全特征来保护在链路上发送的数据避免未授权的观察者或干扰。也可以采用替代的无线通信介质，诸如无线USB、Wi-Fi、或者专用无线通信。在变型中，通信链路222、226、230和234中的一个或多个可以利用短程射频(RF)通信、和/或视线通信。

在各种其它实施例中，通信链路基于其它无线通信系统。各种射频数据通信系统是可用的，包括例如被称作WI-FI、IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、或IEEE802.11n的那些射频数据通信系统。使用了蜂窝电话服务、或者运用无线电调制解调器的串行通信协议，来形成其它射频数据链路。在其它实施例中，采用光学通信链路，包括调制光和激光束的性质。

任何合适通信技术可以用于形成所述网络链路，无论是目前已知的还是未来可用的。本文所描述的特征并不取决于任何特定网络连接技术或标准。

在某些实施例中，在装置之间，诸如在计算装置220、228和/或自推进装置224、232、236之间建立的通信可以是暂时的、灵活的并且可再配置的。所得到的这种装置的网络可以认为是“自组织(ad-hoc)”网络或特别地“微微网(piconet)”或“个人局域网”。在这方面，某些实施方式设置为使得计算装置220、228和自推进装置224、232、236可以认为是网络诸如自组织(ad-hoc)网络的节点。在这些配置中，网络部件，拓扑和通信路径是灵活的并且能易于调整以便适应于装置的添加或移除，改变通信要求或通道干扰。例如，在图2B中的自推进装置238被示出无目前网络连接。然而，自推进装置238在过去已经连接到系统218并且接收指令来允许它在没有持续网络链路的情况下操作。

图2C是图示出根据另一实施例的包括计算装置和多个自推进装置的系统268的示意图。计算装置240可操作以与一个或多个自推进装置244、250、254相通信。计算装置240可以传送命令或其它控制数据，并且接收反馈，类似于上文所描述的实施例。自推进装置244、250、254被配置成与计算装置240通信和/或由计算装置240控制。此外，自推进装置244、250、254被配置成彼此通信和/或相互控制。

在图2C所示的示例中，计算装置240使用通信链路242与自推进装置244通信。自推进装置244使用链路246与自推进装置250通信并且使用链路248与自推进装置254通信。自推进装置250和254使用链路252通信。计算装置250可以使用装置244作为中继器向自推进装置250或254发送数据。替代地，计算装置240可以直接与其它自推进装置250、254通信。

该系统268可以包括各种配置。例如，用户可以操作计算装置240以控制自推进装置244。自推进装置244的移动可以传送到计算装置240和其它自推进装置250、254中的一个或多个自推进装置。自推进装置中的每一个可以被预先编程以基于来自所述自推进装置中的另一者传送的状态或位置信息以特定方式做出反应。例如，自推进装置244、250可以各自以排斥模式操作，使得所述自推进装置244的移动(受到计算装置240控制)导致自推进装置250的排斥运动。在其它变型中，自推进装置244、250、254可以被预先编程以维持彼此隔开的具体距离，使得由一个装置的移动自动地造成其它两个装置的移动。另外，装置244、250、254可以被配置成执行多种活动，诸如(i)当一个自推进装置接近阈值距离时，另一自推进装置自动移动；(ii)一个自推进装置以编程的方式移动以撞击另一自推进装置；(iii)基于由自推进装置中每一个从其它自推进装置、或者从自计算装置240所接收的输入而自动地一前一后地移动，和/或其变型。

各种系统200、218、238是对本文提供的实施例的例示。利用所描述的系统中的任一系统，变型包括添加更多或更少的计算装置、和/或更多或更少的自推进装置。如关于某些变型所描述，可以从远程网络源提供额外源或节点。此外，在某些操作环境中，计算装置的存在是可选的。例如，自推进装置可以是部分地或完全地自主的，使用编程逻辑来起作用。

自推进装置示例

图3A是示出根据一实施例呈机器人的、圆球形式的自推进装置300的部件。在一实施例中，自推进装置300的大小和重量允许其易于在成年人手中抓握、拿起和携带。

如图所示，自推进装置300包括球形外壳302，在装置300滚动时，球形外壳302的外表面与外部表面相接触。此外，自推进装置300包括外壳302的内表面304。此外，自推进装置300包括由外壳302封闭的若干机械和电子部件。

在所描述的实施例中，外壳302由传输用于无线通信的信号、且不透湿气和污垢的材料组成。外壳材料可以是耐用的、耐洗的和/或抗碎的。外壳302也可以被构建成允许传输光并且被纹理化以漫射光。

在一实施例中，外壳302由密封聚碳酸酯塑料构成。在一实施例中，外壳302或内表面304被纹理化以漫射光。在一实施例中，外壳302包括两个半球形壳体，两个半球形壳体具有相关联的附连机构，使得外壳302能被打开以允许接近内部电子和机械部件。

若干电子和机械部件位于外壳302内以用于允许处理、无线通信、推进和其它功能。在一示例中，部件包括驱动系统301以允许该装置300自行推进。驱动系统301可以被联结到处理资源和其它控制机构，如关于其它实施例所描述。再次参考图3，载体314用作所述自推进装置300的内部部件的附连点和支承。自推进装置300的部件并非被刚性地附连到外壳302上。替代地，驱动系统310在选定点处与内表面304成摩擦接触，并且可以通过驱动系统301的致动器的作用而在外壳302内移动。

载体314与能量储存装置316成机械和电接触。能量储存装置316提供能量储集器以对装置300和电子器件提供动力并且通过感应充电端口326而被补充。在一实施例中，能量储存装置316是可再充电的电池。在一实施例中，能量储存装置316是电池，诸如由锂聚合物单体构成的电池。在其它实施例中，能量储存装置316可以是其它类型的可再充电的电池。

载体314可以对于大部分内部部件提供安装位置，包括用于电子组件、传感器阵列、天线、和连接器的印刷电路板，以及向内部部件提供机械附连点。

在一实施例中，驱动系统301包括马达322、324和轮318、320。马达322和324分别连接到轮318和320，各自通过相关联的轴、轮轴和齿轮驱动装置(未图示)连接。轮318和320的周边为其中驱动系统301与内表面304成机械接触的两个位置。轮318和320接触所述内表面304处的位置可以是所述自推进装置300的驱动机构的重要部分，并且因此，轮318和320可以被涂覆或覆盖材料以增加摩擦并且减小滑动。例如，轮318和320可以被覆盖硅酮橡胶轮胎。

在某些实施例中，偏压机构被设置成用以主动驱使/推迫所述轮318和320抵靠内表面304。在一示例中，弹簧312和弹簧端部310可以构成偏压机构。更具体而言，弹簧312和弹簧端部310被定位成用以在与轮318和320在直径上相对的点处接触所述内表面304。弹簧312和弹簧端部310提供额外接触力来减小轮318和320滑动，特别是在其中驱动系统301并未与轮318和320一起定位于底部处并且其中重力并未提供充分的力来防止驱动轮318和320滑动的情形下。弹簧312被选择以提供均匀地抵靠内表面304而推动所述轮318和320以及弹簧端部310的力。

弹簧端部310可以被设计成用以提供与内表面304的接近无摩擦的接触。在一实施例中，弹簧端部310包括倒圆表面，倒圆表面被配置成在其与内表面304的所有接触点处成低摩擦接触区域的镜像。可以设置提供接近无摩擦接触的额外机构。在另一实施方式中，倒圆表面可以包括一个或多个轴承以进一步减小其中端部310沿着内表面304移动的接触点处的摩擦。

图3B是示出圆柱形自推进装置350的示例的分解图的框图。在图3B的示例中，驱动系统305包括具有相应轮轴的左马达352和右马达354、一个或多个功率单元/供电单元370、载体384、具有任何数量的电子部件的电路板366、以及接收器368，接收器368可以被配置成或者被包括为任何种类的无线通信标准和/或技术。

参考图3B，上述特征被包括于自推进装置350的主体364内。而且，上述特征的任何组合可以被配置成对于主体364而言是刚性的。例如，载体384可以被安装或者以其它方式附连到主体364的内部部分。替代地，自推进装置350的任何数量的内部部件可以联结到主体364的内部部分。因此，由于内部部件刚性地连接到主体364，当操纵自推进装置350时，主体364可以结合驱动系统305的旋转节距而旋转。

主体364基本上为圆柱形形状并且可以包括任何数量的设计和特征。例如，主体可以至少部分地为透明的，使得来自安置于主体内的内部发光部件的光从装置350外部显而易见。内部发光部件可以是任何类型的发光元件，诸如一个或多个发光二极管(LED)或一个或多个LED阵列。发光元件可以被固结到载体384上、或者自推进装置350的任何其它内部部件。作为补充或替代，主体364可以包括密封聚碳酸酯塑料或者其它复合物，密封聚碳酸酯塑料或者其它复合物可以被纹理化以漫射来自内部发光元件的光。

而且，主体364可以是由允许传输用于无线通信的信号的材料构成。另外，主体364的外表面可以包括基本上不透水分和耐受日常磨损的材料。主体364可以与自推进装置350分离以允许接近内部部件，并且还可以是耐用、耐洗和/或抗碎的。

作为补充或替代，主体364可以包括紧固或附连点以允许将可移除的配件附连到主体364外部。如在下文中进一步详细地讨论，这些配件可以包括例如可附连的头灯或拖车附件。

如在图3B中出于例示目的所示，用于特定轮358的齿轮360可以至少部分地模制或形成于轮的内部部分中，诸如由轮358所示。替代地，齿轮360可以作为传动系的一部分而被包括，其中马达354联结到轮轴362和齿轮360组合。因此，轮轴362和齿轮360组合然后可以装配到轮358上。替代地，轮轴和齿轮组合可至少部分地被形成于轮的内部部分内。

另外，轮毂386可以(i)至少部分地形成于相应轮的外部部分内(未图示)；(ii)与齿轮组合地形成于轮的内部半径内(也未图示)；或者(iii)传动系的部分附连到齿轮360和轮轴362。在后一示例中，轮毂386可以是轮轴362的部分或者联结到轮轴362，并且还可以被配置成从轮358的外部部分突伸。自推进装置350还可以合并可移除的毂覆盖物372、374，可移除的毂覆盖物372、374可以易于附连到轮毂386上和与轮毂386分离/拆卸。毂覆盖物372、374可以根据用户的偏好而具有多种不同颜色和/或风格。替代地，毂覆盖物372、374可以被半永久地固结到轮毂386上。毂覆盖物372、374可以由硬塑料或软塑料、塑料/橡胶复合物或化合物、金属、或者任何其它合适材料制成。

轮356、358能允许轮覆盖物376、378(例如，轮胎)装配于它们上。轮覆盖物376、378可以被移除并且由软橡胶化合物形成。然而，轮覆盖物376、378并不限于软橡胶，并且可以由任何化合物形成。轮覆盖物376、378可以包括用于专用或简单风格目的的任何胎面图案。轮覆盖物376、378也可以根据用户的偏好而具有多种不同的风格和/或颜色。在变型中，轮356、358具有与主体364相同或基本上相同的高度，并且轮覆盖物376、378可以允许轮和轮胎组合相对于主体的略微高度优势。替代地，轮356、358的高度可以显著大于主体364。

具有磁性联结的自推进装置

图4A至图4D示出了根据某些实施例的自旋或滚动的自推进装置的示例，其包括用来与外部配件装置磁性地联结的部件。在图4A的示例中，自推进装置400被描绘为运动的，同时磁性地联结到外部配件装置430。图4B示出了自推进装置400的顶视图，描绘了用来形成磁性联结的磁性元件405。同样，图4C示出了外部配件装置的顶视图，描绘了用来与自推进装置400的磁性元件405联结的互补磁性元件435。

在图4A至图4D中，自推进装置400根据诸如图3A的示例(例如自推进装置300)或者根据图3B的示例(例如，自推进装置350)的实施方式而结构化。因此，在图4A至图4D的示例中，自推进装置400包括球形外壳410，球形外壳410使用内部驱动系统在下方表面402上滚动。在变型中，自推进装置400的外壳410可以具有替代的倒圆形状，诸如椭圆形或圆柱形(例如参考图3B)使得外壳在下方表面402上方或下方表面402上自旋。

根据一方面，自推进装置400可以包括由磁性材料形成的磁性元件405和用来相对于下方表面402以所希望的取向和位置来支承磁性元件405的内部支承结构425。举例而言，支承结构425可以实施为偏压机构的部分，并且磁性元件405可以被设置于偏压机构的顶端或弹簧端部上。磁性元件405可以对应于磁体、或者对应于能与设置于外部配件装置430上的互补磁体磁性地交互和联结的任何材料(例如，含铁金属等)。板结构420(例如，印刷电路板)可以提供用来控制所述自推进装置400的驱动系统的逻辑和硬件。在一实施方式中，板结构420和支承结构425被设置为平台的部分，其随着外壳410在下方表面402上的旋转(W)而维持了基本上恒定的角位置。

配件装置430可以包括在与球形外壳410接触的底部区域上或附近的互补磁性元件435。在变型中，配件装置430可以包括多种形状和取向，取决于经组合的装置的实施方式或目的。例如，在图4A至图4C的实施方式中，配件装置430包括用于球形外壳410的圆柱形或矩形“帽”形状。在其它变型中，配件装置430可以具有圆球或圆珠形状。在许多应用中，自推进装置400作为玩具或者用于娱乐的装置而操作，并且配件装置430被选择性地成形或结构化以模仿人特征，或者提供用于促进经组合的装置的娱乐和欣赏的其它改善。

在一实施方式中，自推进装置400和配件装置430中每一个的磁性元件405、435是磁体，被定向为使得它们的相反极朝向彼此而定向以能造成磁吸引。在变型中，自推进装置400或配件装置430的磁性元件405、435包括磁性交互材料，诸如含铁金属。

在各种示例中，自推进装置400的操作或使用环境可以包括破坏自推进装置400运动的事件或状况，诸如(i)下方表面的变化(例如，从平滑地面变成地毯地面)；(ii)碰撞(例如，与墙壁或其它自推进装置碰撞)；以及(iii)由于自推进装置400在多种方向中的任一方向自旋或转弯导致的自推进装置400的相对急剧速度和加速度。已知自推进装置400的操作和使用环境，磁性元件405、435可以维持住介于自推进装置400与配件装置430之间的强固的、稳定的且弹性的磁性联结。

因此，在某些实施例中，磁性元件(或磁性材料)在球形外壳410内的量和/或分布可以被改变以增加磁性联结的稳定性和/或弹性。例如，虽然图4A的示例设置为磁性元件405基本上定位于极区域412中(相对于下方表面402)，在变型中，磁性元件405可以利用多个离散磁性元件而加以替换或增强，多个离散磁性元件被定位成用以提升磁性联结的强度、稳定性、或弹性。例如，离散磁性元件可以与极区域412等距地定位(或以其它方式定位)，诸如沿着介于赤道408与极区域412之间的纬度平面411。配件装置430可以包括一个或多个互补磁性元件来允许进行所希望的磁性联结。

另外，配件装置430的联结表面可以包括用来至少当自推进装置400运动时减小摩擦的轮廓和特征。摩擦的存在例如可以造成球形外壳410和配件装置430磁性地分开或者使两个装置之间的联结不稳定。为了减小摩擦，配件装置430的底表面432可以被倒圆，并且球形外壳410和配件装置430中每一个的外表面可以被保持相对平滑。此外，球形外壳410的外表面417和配件装置430的底表面432之一或二者可以由减小与其它表面的摩擦的材料形成。

配件装置430可以展现出呈多种不同大小的多种不同形状。例如，参考图4D，配件装置430可以是圆顶形或半球形。配件装置430还可以成形为圆盘、立方体、圆柱形、或任何数量的其它不规则形状。无论形状或大小如何，配件装置430可以包括一定数量的磁体435以保持与自推进装置400的磁性元件405成磁性交互。而且，配件装置430可以与各种其它不同形状和大小的配件装置互换。

图5A和图5B示出了根据一个或多个实施例在磁性地联结到配件装置时运动的自推进装置。当自推进装置500移动时，外部配件装置504可以保持在自推进装置500的顶部上基本上恒定的位置处磁性地联结到自推进装置500。如此，当自推进装置500被操纵时，支承平台或结构515(诸如提供图6的偏压机构615的结构，如在下文中详细地描述)可以具有可变的倾斜角(相对于运动平面而言的极角(θ))，当极端破坏事件或状况发生时，可变的倾斜角通常并不超过45度。然而，在连续和稳定操纵自推进装置500期间，支承平台或结构515的倾斜可以是最小的，诸如在关于水平的10度内。而且，在操纵期间，方位角可以以任何角度变化，取决于从马达或轮或自推进装置的另一驱动机构转移的独立动力。

为了实现自推进装置500以恒速的持续运动，装置的质心相对于其旋转中心的位移能由轮568、570的作用来维持。自推进装置500的质心相对于旋转中心的位移可能难以测量，并且因此难以获得闭环控制器的反馈来维持恒速。然而，位移是与介于支承平台或结构515与自推进装置500在上面移动的表面之间的倾斜角(等于极角θ)成比例的。可以从多种传感器输入来感测或估计倾斜角。因此，作为示例，自推进装置500的速度控制器可以被实施成使用介于支承平台或结构515与该表面之间的倾斜角来调节轮568、570的速度，造成自推进装置500以恒速移动。速度控制器可以确定用来产生所希望的速度的所希望的倾斜角，并且所希望的角度设置点被设置为通向用来调节所述驱动机构的闭环控制器的输入。

在某些实施方式中，诸如图5B所示，自推进装置500可以由控制器装置502进行操作性控制。控制器装置502可以是能与自推进装置500进行通信链接以提供控制命令的任何装置。例如，控制器装置502可以是多功能无线装置，诸如智能电话或平板计算装置。控制器装置502可以执行专用来控制所述自推进装置500的应用程序。根据许多示例，控制器装置502可以生成用户接口，包括虚拟控件(例如，虚拟转向机构)来允许用户操作所述自推进装置。因此，如图5B所示，由于用户输入了控制输入590来命令自推进装置500在控制器装置502上向前移动，自推进装置500相应地向前移动。

在图5A和图5B的示例中，自推进装置500的内部驱动系统可以基于加速度的方向来生成动量以使平台俯仰或倾斜，加速度方向可以与向前、反向、或侧向加速度重合。在外部配件504与自推进装置500之间的磁性交互可以造成当自推进装置500向前加速和驱动时所述外部配件504随着内部部件一起滚动或俯仰。为了防止外部配件504自旋，外部配件504可以具有互补磁性元件，互补磁性元件被定向为具有与自推进装置500的磁性元件相反的极性。在图5A至图5B所示的示例中，自推进装置500包括一对磁性元件，其中第一磁性元件可以被定向成使得其南磁极朝向上，并且第二磁性元件可以被定向成使得其北磁极朝向上。因而，外部配件504可以包括互补配对的磁体，其中第一磁性元件被定向成其南磁极朝向下以磁性地吸引所述自推进装置500的第一磁性元件。外部配件504的第二磁性元件可以被定向成其北磁极朝向下以磁性地吸引自推进装置500的第二磁性元件。设想到各种磁性元件布置，其中任何数量的磁性元件(例如，磁性阵列)可以被包括于自推进装置500中。对于这些布置，示例外部配件装置504可以包括互补组或磁性阵列，其中配对的磁体被定向成与它们的在自推进装置500内的相关联的磁体相反。

图6示出了球形自推进装置600的示例，并且示出了图示所述球形自推进装置600的部件的示意图。然而，本公开的变型并不限于这种装置。然而上文所讨论的图1的系统可以关于其中要做出配对或连接的任何远程装置来实施。参考图6，自推进装置600的大小和重量可以允许其易于在成年人手中抓握、提升和携带。自推进装置600可以包括球形外壳602，在自推进装置600滚动时，球形外壳602的外表面与相对应的磁性地联结的配件装置的外部表面相接触。此外，球形外壳602包括内表面604。此外，自推进装置600包括由球形外壳602封闭的若干机械和电子部件。在一示例中，自推进装置600包括磁性元件682，磁性元件682被支承于球形外壳602内并且与合适配件装置的互补磁性元件成磁性交互。当自推进装置600移动时可以发生和/或维持磁性交互和联结。

球形外壳602可以由传输用于无线通信的信号、但又不能透过水分和污垢的材料组成。球形外壳602可以包括耐用、耐洗和/或防碎的材料。球形外壳602也可以结构化为允许传输光并且可以被纹理化为对光进行漫射。

在一变型中，外壳602由密封的聚碳酸酯塑料制成。在一示例中，球形外壳602包括两个半球形壳体，它们具有相关联的附连机构，使得球形外壳602可以打开以允许接近内部电子和机械部件。

若干电子和机械部件可以位于封壳内侧以用来允许处理、无线通信、推进和其它功能(总体上被称作“内部机构”)。在一示例中，这些部件包括允许装置自行推进的驱动系统601。驱动系统601可以被联结到处理资源和其它控制机构，如关于其它示例所描述。载体614用作驱动系统601的部件的附连点和支承件。驱动系统601的部件并没有被刚性地附连到球形外壳602。替代地，驱动系统601可以包括一对轮618、620，这对轮618、620能与球形外壳602的内表面604成摩擦接触。

载体614与能量储存装置616成机械和电接触。能量储存装置616提供能量储集器以向装置600和电子器件提供电力并且能通过感应充电端口626来补充。能量储存装置616在一示例中是可再充电的电池。在一变型中，电池包括锂聚合物单体。在其它变型中，使用其它可再充电的电池化学。

载体614可以提供用于大部分内部部件的安装位置，包括用于电子组件、传感器阵列、天线、和连接器的印刷电路板，以及提供内部部件的机械附连点。

驱动系统601可以包括马达622、624和轮618、620。马达622和624分别连接到轮618和620，每一个通过相关联的轴、轮轴和齿轮驱动装置(未图示)而连接。轮618和620的周边是其中内部机构与内表面604成机械接触的两个位置。轮618和620接触内表面604的位置是自推进装置600的驱动机构的重要部分，并且因此优选地被涂覆或覆盖用来增加摩擦和减少滑动的材料。例如，轮618和620可以被覆盖有硅酮橡胶轮胎。

在某些变型中，设置偏压组件615以主动地驱使/推迫所述轮618、620抵靠内表面604。在图6所示的示例中，偏压组件615可以包括两个或更多个单独的门式轮轴658、660以主动驱使/推迫所述驱动系统轮618、620抵靠内表面604。门式轮轴658、660可以包括偏压元件654、656(或者弹簧)，偏压元件654、656或者弹簧包括以具有竖直值的力向量压靠在内表面604上的顶端655或端部。来自偏压弹簧654、656的压靠在内表面604上的竖直力主动地驱使驱动系统614和其相应轮618、620抵靠内表面604上，由此向驱动系统601提供充分力来造成自推进装置600移动。

包括独立偏压元件654、656的门式轮轴658、660可以被直接地安装到载体614上。联结到门式轮轴658、660的偏压元件654、656可以呈扭转弹簧的形式，扭转弹簧激发起了抵靠内表面604的力。作为补充或替代，偏压元件654、656可以包括一个或多个压缩弹簧、钟表弹簧、或张力弹簧/拉黄。替代地，不包括弹簧，所述门式轮轴658、660能被安装成用以维持将驱动系统601和轮618、620压靠到内表面604上的力，并且允许充分的牵引力造成自推进装置600移动。

根据许多示例，自推进装置600可以包括感应充电端口626以允许对电源616进行感应充电，电源616用来向独立马达622、624提供电力，马达622、624用来向轮618、620提供动力。自推进装置600还可以包括联结到载体614的磁体保持器680。磁体保持器680可以包括一组磁交互元件682，诸如包括含铁材料的元件，和/或电磁体或永磁体。同样，外部配件还可以包括用来允许磁性联结的互补磁体。因此，磁体保持器680和外部配件可以包括磁性交互金属、铁磁元件、钕、钇/钴、阿尔尼科永磁合金、或者其它永久元素磁体、其它“稀土”磁体、电磁体等的任何组合中的一种或多种。

在变型中，磁体保持器680可以包括一组磁性元件682(例如，磁体对)，磁性元件682可以被定向成具有相反极性。例如，如关于其它示例所示，磁性元件682包括第一磁体和第二磁体，其中第一磁体可以定向成使得它的北磁极朝向上并且它的南磁极朝向下。第二磁体可以被定向成使得它的南磁极朝向上并且它的北磁极朝向下。

在变型中，磁体保持器680和外部配件可以各自容纳互补磁体或磁性部件的任何数量和组合。例如，单个磁性部件可以被容纳于自推进装置600中或者在相对应外部配件中，并且被布置成用以与外部配件或自推进装置600中另一个的多个磁性部件成磁性交互。替代地，对于更大型的变型，三个或更多个磁体的磁性阵列可以被容纳于球形外壳602内以与外部配件的相对应磁性阵列成磁性交互。

在某些示例中，偏压组件615被形成为使得轮618、620和偏压元件654、656的顶端末端655几乎恒定地与球形外壳602的内表面604相接合。如此，来自马达622、624的大部分动力被直接地转移以使球形外壳602旋转，而不是造成内部部件(即，偏压组件615和内部驱动系统601)俯仰。因而，在可以至少部分地由内部部件(和因此质心)俯仰造成所述自推进装置600运动时，运动可以由轮618、620对球形外壳602的内表面604(经由偏压组件615)的主动力和电功率从马达622、624到轮618、620的直接转移而直接造成。如此，偏压组件615的俯仰可以被显著减小，并且保持基本上恒定(例如，基本上垂直于所述自推进装置600在上面移动的外部表面)。作为补充或作为替代，偏压组件615的俯仰在硬加速或减速的时段期间可以增加(例如，超过45度)。而且，在正常操作状况下，偏压组件615的俯仰可能保持稳定或微小地变化(例如，在10-15度内)。

在某些变型中，磁性元件682可以利用磁性材料而加以替换或增强，磁性材料可以被包括于例如偏压元件654、656的顶端末端655上。顶端末端655可以由磁性材料诸如含铁金属形成。这些金属可以包括铁、镍、钴、钆、钕、钐或包含这些金属的比例的金属合金。替代地，顶端末端655可以包括与球形外壳602的内表面604相接触的基本上无摩擦的接触部分、和由与内表面604接触或不接触的上文所提到的金属或金属合金组成的磁性交互部分。作为另一变型，基本上无摩擦的接触部分可以包括有机聚合物，诸如热塑性或热固性聚合物。

在某些示例中，顶端末端655可以由磁体诸如经抛光的钕永磁体形成。在这些变型中，顶端末端655可以产生磁场，磁场延伸超过球形外壳602的外表面以与外部配件装置磁性地联结。替代地，顶端末端655可以包括基本上无摩擦的接触部分，并且其中包括有磁体。

另外，替代地，所述自推进装置600的磁性部件可以被包括于任何内部部件诸如载体614上，或者被包括于联结到偏压组件615或载体614的额外部件上。

在另外的示例中，磁性元件682、顶端末端655和/或外部配件装置的互补磁体中的一个或多个可以包括任何数量的电磁体或永磁体。这种磁体可以具有不规则形状以在自推进装置600运动时提供增加的磁性稳定性。例如，所述自推进装置600的磁性元件682可以是单个或多个磁条，磁条包括一个或多个附属条以与配件装置的(多个)互补磁体联结。作为补充或替代，顶端末端655还可以包括不同形状的单个或多个磁体，其被联结到配件装置的互补磁体。

替代地，在自推进装置600与配件装置之间的磁性联结可以是形成稳定的磁性排斥状态的联结。例如，磁性元件682可以包括超导体材料以基本上消除排斥磁力的动态不稳定性，以便当球形外壳602在下方表面上旋转时允许配件装置相对于磁性元件682发生稳定的磁悬浮。在类似的变型中，反磁性材料可以被包括于所述自推进装置600、所述顶端末端655、或者外部配件装置中的一个或多个中，以向磁悬浮提供稳定性。因此，无需使用导轨或磁性轨道，可以使自推进装置600在任何方向上操纵，外部配件装置保持在沿着自推进装置600的竖直轴线的基本上恒定位置(笛卡尔或圆柱形z轴线，或者无极角(θ)的球形r坐标)。

图7A是示例自推进装置的截面侧视图，其包括独立的内部结构和用来磁联结到外部配件装置的结构。在图7A的下文的描述中，所述自推进装置700可以合并本文所提供的其它示例的多种特征。参考图7A，自推进装置700可以包括内部驱动系统702以使所述自推进装置700在多个可能方向中的任一方向上移动。内部驱动系统702可以由一个或多个偏压元件偏压，以便造成多个轮714持续地接合球形外壳718的内表面716。因而，由于自推进装置700由控制器装置远程操作，则内部驱动系统702根据所接收的控制命令而造成球形外壳718滚动和操纵。

根据本文所描述的示例，所述自推进装置700可以包括外部配件，其中所述自推进装置70的磁性元件712能通过球形外壳718与相对应的磁性元件或者外部配件的材料进行磁性交互。因此，在球形外壳718滚动时，在磁性元件712与相对应磁性元件或者外部配件的材料之间的磁性交互造成磁体保持器706(在其上面容纳了所述自推进装置700的磁性元件)以维持与外部配件的位置关系。因此，球形外壳718可以基于所接收的控制命令来滚动和操纵，并且磁性元件712可以维持与磁性元件或者外部配件装置的材料成连续交互。

在某些示例中，磁体保持器706可以被直接地联结到内部驱动系统702或者载体，诸如电路板等部件能被集成到载体上。替代地，磁体保持器706可以被联结到独立内部结构707，独立的内部结构707经由倾斜弹簧708而联结到内部驱动系统。如图7A所示，当所述自推进装置700经历碰撞事件时，倾斜弹簧708可以允许一定量的冲击吸收。倾斜弹簧708还可以抑制由独立内部结构707所经历的冲击力，以便减少由所述自推进装置700所经历的颠簸、急冲事件和/或震动。这些事件可以增加磁性元件将分开/断开联结的几率，导致联结到自推进装置700的外部配件分开。倾斜弹簧708可以减小这种分开事件的几率。

图7B是示例自推进装置的截面正视图，其包括偏压组件和用来磁性联结到配件装置的结构。自推进装置720可以是如关于图7A所描述的自推进装置700的变型。作为示例，图7A的独立内部结构707可以作为如图7B所示的偏压组件758的部分而被包括。而且，虽然在图7B中未示出，自推进装置720还可以包括如在图7A中设置的倾斜弹簧708。参考图7B，自推进装置720的内部驱动系统760可以由偏压组件758偏压。偏压组件758可以包括多个偏压元件754、756，偏压元件754、756可以包括弹簧、或其它储存机械能的装置，以便在球形外壳757的内表面上产生连续力。由偏压元件754、756提供的力可能造成内部驱动系统760在球形外壳757的内表面上施加连续力(F₁)，使得当向装置720内的轮提供动力时，转动的轮造成自推进装置720滚动和操纵。

任何数量的偏压元件754、756可以被包括于球形外壳757内。这种偏压元件754、756可以被包括于偏压组件758上，并且也成为内部驱动系统760的部分以在操作期间提供稳定性并且减小所述自推进装置720的内部部件的俯仰和/或滚动。自推进装置720的内部部件的倾斜的减轻可能在自推进装置720移动时造成外部配件在自推进装置720的顶部部分上的更紧的定位区域内维持与球形外壳757接触。

根据示例，偏压组件758可以包括枢转磁体保持器750，枢转磁体保持器750可以枢转一定数量的度数(例如，10-20度)、或者可以被设置于引导系统上以枢转完整的360度。枢转的磁体保持器750可以包括一对磁体762，这对磁体762定向成彼此具有相反极性。相对应外部配件的互补磁体也可以被定向成彼此具有相反极性，使得外部配件仅可以被附连到自推进装置720上，并且在外部配件上的相反磁体联结到在枢转的磁体保持器750上的相反磁体762。因此，随着枢转的磁体保持器750发生枢转，外部配件也相应地枢转。

偏压组件758还可以包括枢转致动器752，枢转致动器752基于从控制器装置接收的控制命令能造成枢转的磁体保持器750转动。在其中图7B的装置与图1的系统100一起实施的示例中，枢转命令可以经由转换器102而被接收并且由处理器144(如图1所示)处理，以便在枢转致动器752上实施命令。因而，在控制器装置上的控制特征，诸如在虚拟转向机构上的用户接口特征能用来接收用户输入，用户输入造成枢转磁体保持器750转动，并且由此造成外部配件转动。枢转致动器752可以受控制以响应于这些枢转命令而动态地顺时针或逆时针转动。

作为补充或作为替代，自推进装置720可以被预先编程以造成枢转致动器752响应于特定事件而启动。例如，在开启时，自推进装置720可以被预先编程为用以检测朝向控制器装置的方向。基于控制器的方向，内部驱动系统760可以使所述自推进装置720旋转以便相对于控制器装置来校准自推进装置720的向前方向。此外，能自动地启用枢转致动器752来使枢转磁体保持器750转动，从而使外部配件朝向控制器装置。

作为补充或替代，枢转的磁体保持器750可以具有默认的向前方向，默认的向前方向与内部驱动系统760的经校准的向前方向重合。因此，随着自推进装置720最初针对控制器装置的控件而被校准，能使枢转致动器75自动地校准外部配件的朝向前的方向。而且，枢转致动器752可在碰撞事件期间或者当检测到在预定距离内存在另一自推进装置时自动地起始/启动。另外，可以由内部驱动系统760和枢转致动器752来执行作为经编程的动作或事件的动作组合。

根据示例，外部配件也可以包括用来抑制冲击事件的特征，诸如当所述自推进装置720经历凹凸不平或者经历碰撞时。外部配件因此可以包括接触部分来维持与球形外壳757的外表面接触，并且包括用来支承任何数量的功能性或非功能性特征的外壳结构。因此，内部驱动系统760、枢转致动器752、外部配件的功能或非功能性部件(例如，一个或更多个扬声器)可以被组合以允许所述自推进装置720展示不同类型的动作。

外部配件的接触部分能由一个或多个减震弹簧而联结到外壳结构以减小冲击对于磁性联结的影响。在图7A的方面，当自推进装置720经历凸凹不平或者经历碰撞事件时，倾斜弹簧708以及外部配件的减震弹簧可以抑制这些事件，以减小外部配件与自推进装置720分开联结的可能性。

图8是包括磁性阵列的示例自推进装置的截面图。自推进装置800和相对应外部配件可以包括在上文中关于图1、图2A-2C、图3A-3C、图4A-4B、图5A-5B、图6和图7A-7B所讨论的各种元件。根据本文所描述的许多示例，自推进装置800可以包括联结到偏压组件820的内部驱动系统810。偏压组件820可以包括一定数量的偏压元件816、818，一种枢转的磁体保持器822，和一个或更多个枢转致动器826，以造成枢转的磁体保持器822(和因此外部配件)发生转动。偏压组件820可以经由倾斜弹簧814联结到内部驱动系统810，倾斜弹簧814允许枢转的磁体保持器822吸收冲击，而不会使自推进装置800与外部配件分开。

根据某些示例，枢转的磁体保持器822可以保持由磁性元件的阵列所组成的磁性阵列824。这种磁性元件可以是钕或其它永磁体的阵列。替代地，磁性阵列824可以包括一个或多个电磁体以生成相对强力的磁场。在某些实施方式中，外部配件可以包括相对应的非磁化含铁金属以与自推进装置800的磁性阵列824进行磁性交互。替代地，外部配件可以包括其自己的互补的磁性元件组，或者互补的磁体阵列，以与自推进装置800的磁性阵列824交互。外部配件可以包括外壳结构，外壳机构维持互补的磁性元件组来联结到球形外壳。

图9A至图9B示出了在控制器装置的操作控制下所述自推进装置的示例转动状态。如图9A和图9B所示从正视图描绘了自推进装置900。示出了在控制器装置902上用来执行转动的用户输入。例如，用户可以提供输入来使所述自推进装置900向右转，如图9A所示。自推进装置900可以接收输入，并且在内部驱动系统上实施转动命令，这可以造成内部部件相应地俯仰和滚动。由于内部部件俯仰和滚动以执行转动，外部配件904还可以相对应地滚动，维持与自推进装置900的内部磁体的磁性交互。图9B描绘了在控制器装置上用来使自推进装置900向左转的用户输入，其中内部部件与外部配件一起相应地俯仰和滚动。

硬件图

图10是示出上面可以实施所描述的示例的计算机系统的示例框图。例如，关于图1的系统100所讨论的一个或多个部件可以由图10的系统1000来执行。另外，计算机系统1000可以实施于自推进装置上或者实施为自推进装置的部分，诸如由图2A-2C、图3A-3B、图4A-4C、图5A-5B、图6、图7A-7B、图8和图9A–9B的示例所示。

在一实施方式中，计算机系统1000包括处理资源1010、主要存储器1020、ROM1030、存储装置1040、和通信接口1050。计算机系统1000包括用于处理信息的至少一个处理器1010，和用来储存将由处理器1010执行的信息和命令1022的主要存储器1020(诸如随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置)。指令1022可以例如允许将来自控制器装置1002的输入解释为命令输入。主要存储器1020也可以用来存储暂时变量，或者在将由处理器1010执行的命令的执行期间的其它中间信息。计算机系统1000还可以包括只读存储器(ROM)1030，或者用来存储处理器1010的静态信息和指令的其它静态存储装置。提供存储装置1040诸如磁盘或光盘以用来储存信息和指令。例如，存储装置1040可以对应于计算机可读介质，计算机可读介质触发用于操纵关于图1至图2所讨论的自推进装置的逻辑。

通信接口1050可以允许计算机系统1000与控制器装置1002经由已建立的网络链路1052(无线或线路)通信。使用网络链路1052，计算机系统1000可以接收用来操纵所述自推进装置的命令指令。

本文所描述的示例涉及使用计算机系统1000来用于实施本文所描述的技术。根据图10中示出的示例，那些技术由计算机系统1000响应于处理器1010执行包含于主要存储器1020中的一个或多个指令的一个或多个顺序来执行。这些指令可以从另一机器可读介质诸如存储装置1040读取到主要存储器1020内。包含于主要存储器1020中的指令的顺序的执行造成了处理器1010实施本文所描述的过程步骤。在替代实施方式中，硬接线电路可以代替软件指令或者与软件指令组合地用来实施本文所描述的示例。因此，所描述的示例不应限于硬件电路和软件的任何具体组合。

虽然在上文中描述了某些示例，应了解所描述的示例只是举例说明。因此，本公开不应根据所描述的示例而受到限制。而是，当结合上文的描述和附图来接时，本公开的范围仅根据权利要求限制。

Claims (20)

1.一种自推进装置，包括：

球形外壳；

内部驱动系统，所述内部驱动系统被封闭于所述球形外壳内并且能够操作以造成所述自推进装置发生滚动；

内部结构，所述内部结构被封闭于所述球形外壳内并且联结到所述内部驱动系统，所述内部结构包括磁体保持器，所述磁体保持器保持第一组磁性交互元件，其中所述磁体保持器能够相对于所述内部驱动系统枢转；和

外部配件，所述外部配件包括第二组磁性交互元件；

其中当所述球形外壳滚动并且当所述枢转机构使所述磁性保持器枢转时，所述第一组磁性交互元件和所述第二组磁性交互元件通过所述球形外壳维持磁性交互。

2.根据权利要求1所述的自推进装置，其中，所述第一组磁性交互元件包括第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和第二磁体被定向为具有相反极性，并且其中所述第二组磁性交互元件包括第一磁体和第二磁体，所述第二组磁性交互元件的第一磁体和第二磁体也被定向成具有相反极性以便分别地与所述磁体保持器的第一磁体和第二磁体磁性地联结。

3.根据权利要求1所述自推进装置，还包括：

偏压子组件，所述偏压子组件联结到所述内部驱动系统以造成所述内部驱动系统持续地接合所述球形外壳的所述内表面。

4.根据权利要求3所述的自推进装置，其中，所述偏压子组件包括多个门式轮轴，每个门式轮轴包括偏压弹簧以在多个接触点处接合所述球形外壳的所述内表面。

5.根据权利要求3所述的自推进装置，其中，所述偏压子组件和所述磁体保持器包括位于所述球形外壳内的单个内部组件。

6.根据权利要求5所述的自推进装置，其中，所述单个内部组件由一个或更多个弹簧联结到所述内部驱动系统。

7.根据权利要求1所述的自推进装置，其中，所述外部配件包括外壳结构和接触部分，所述接触部分用以接合所述球形外壳的外表面。

8.根据权利要求7所述的自推进装置，其中，所述外部配件的所述接触部分包括滑动轴承，所述滑动轴承用以接合所述球形外壳的所述外表面。

9.根据权利要求8所述的自推进装置，其中，所述滑动轴承包括第二组磁性交互元件。

10.根据权利要求7所述的自推进装置，其中，所述外壳结构包括第二组磁性交互元件。

11.根据权利要求7所述的自推进装置，其中，所述外部配件包括一个或更多个弹簧，所述一个或更多个弹簧联结所述外壳结构和所述接触部分。

12.根据权利要求7所述的自推进装置，其中，所述外部配件的所述接触部分包括由轮轴组件联结的一对轮，所述一对轮用以接合所述球形外壳的所述外表面。

13.根据权利要求12所述的自推进装置，其中，外部配件包括一个或更多个弹簧，所述一个或更多个弹簧将所述外壳结构联结到所述接触部分的所述轮轴组件。

14.根据权利要求1所述的自推进装置，其中，所述第一组磁性交互元件和所述第二组磁性交互元件各自包括一个或更多个铁磁元件、一个或更多个磁体、或者一个或更多个电磁元件。

15.根据权利要求1所述的自推进装置，其中，所述内部驱动系统包括用以操作第一轮的第一马达、和用以操作第二轮的第二马达，所述第一轮和所述第二轮接合所述球形外壳的内表面。

16.根据权利要求15所述自推进装置，还包括：

无线接口，所述无线接口用以从控制器装置接收控制命令；和

一个或更多个处理器，所述一个或更多个处理器用以在所述第一马达和第二马达上实施控制命令以操纵所述自推进装置。

17.根据权利要求16所述的自推进装置，其中，所述枢转机构包括一个或更多个致动器以使所述磁体保持器能够在所述球形外壳内枢转。

18.根据权利要求17所述的自推进装置，其中，所述控制命令包括枢转命令，且其中所述枢转命令造成所述一个或更多个处理器启动所述一个或更多个致动器以使所述磁体保持器在所述球形外壳内枢转，所述枢转磁体保持器造成所述外部配件相对应地枢转。

19.根据权利要求1所述的自推进装置，还包括：

电源，所述电源联结到所述内部驱动系统；以及

感应充电端口，所述感应充电端口能够对所述电源进行感应充电。

20.根据权利要求6所述的自推进装置，其中，所述一个或多个弹簧包括竖直倾斜弹簧，所述竖直倾斜弹簧用以当所述自推进装置经历碰撞事件时抑制在所述单个内部组件上的冲击力。