DE212015000008U1 - Selbstangetriebene Vorrichtung mit magnetischer Kopplung - Google Patents

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Abstract

Selbstangetriebene Vorrichtung, die umfasst: – ein sphärisches Gehäuse, – ein internes Antriebssystem, das von dem sphärischen Gehäuse umschlossen und betriebsfähig dafür ausgelegt ist, zu bewirken, dass die selbstangetriebene Vorrichtung rollt, – eine interne Struktur, die von dem sphärischen Gehäuse umschlossen und mit dem internen Antriebssystem verbunden ist, wobei die interne Struktur einen Magnethalter umfasst, der einen ersten Satz magnetisch interaktiver Elemente hält, wobei der Magnethalter einen Schwenkmechanismus umfasst, der den Magnethalter relativ zu einer Drehachse des internen Antriebssystems dreht, und – externes Zubehör, das einen zweiten Satz magnetisch interaktiver Elemente umfasst, – wobei der erste Satz magnetisch interaktiver Elemente und der zweite Satz magnetisch interaktiver Elemente durch das sphärische Gehäuse hindurch eine magnetische Wechselwirkung aufrechterhalten, wenn das sphärische Gehäuse rollt und wenn der Schwenkmechanismus den Magnethalter dreht.

Description

  • Hintergrund
  • Ferngesteuerte Vorrichtungen wurden bisher unter Verwendung spezialisierter Fernbedienungen betrieben, die speziell für eine bestimmte Vorrichtung vorgesehen sind. Zubehör für ferngesteuerte Vorrichtungen umfasst typischerweise physische Befestigungsmittel, um das Zubehör mit Teilen eines Rahmens oder Gehäuses zu verbinden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die hiesige Offenbarung ist beispielhaft und nicht einschränkend in den Figuren der beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, in denen gleiche oder ähnliche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente bezeichnen und in denen:
  • 1 ein beispielhaftes Blockdiagramm ist, das ein System zum Steuern des Betriebs einer selbstangetriebenen Vorrichtung veranschaulicht;
  • 2A eine schematische Darstellung einer selbstangetriebenen Vorrichtung und einer Recheneinrichtung gemäß einer Ausführungsform ist;
  • 2B ein System mit Recheneinrichtungen und selbstangetriebenen Vorrichtungen gemäß einer anderen Ausführungsform darstellt;
  • 2C eine schematische Darstellung ist, die ein System mit einer Recheneinrichtung und mehreren selbstangetriebenen Vorrichtungen gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt;
  • 3A ein Blockdiagramm ist, das die Komponenten einer selbstangetriebenen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt, die die Form einer robotischen, sphärischen Kugel hat;
  • 3B ein Blockdiagramm ist, das eine Explosionsdarstellung einer beispielhaften selbstangetriebenen Vorrichtung zeigt;
  • 4A–4D ein Beispiel einer sich drehenden oder rollenden selbstangetriebenen Vorrichtung gemäß einiger Ausführungsformen zeigen, die Komponenten zum magnetischen Koppeln mit einer externen Zubehöreinrichtung umfasst;
  • 5A und 5B eine selbstangetriebene Vorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zeigen, die sich bewegt während sie mit einer Zubehöreinrichtung magnetisch gekoppelt ist;
  • 6 ein Beispiel einer sphärischen selbstangetriebenen Vorrichtung veranschaulicht und eine schematische Darstellung der Komponenten der beispielhaften sphärischen selbstangetriebenen Vorrichtung zeigt;
  • 7A eine geschnittene Seitenansicht einer beispielhaften selbstangetriebenen Vorrichtung ist, die eine unabhängige interne Struktur und eine Struktur zum magnetischen Koppeln mit einer Zubehöreinrichtung umfasst;
  • 7B eine geschnittene Vorderansicht einer beispielhaften selbstangetriebenen Vorrichtung ist, die eine Vorspannbaugruppe und eine Struktur zum magnetischen Koppeln mit einer Zubehöreinrichtung umfasst;
  • 8 eine Schnittansicht einer beispielhaften selbstangetriebenen Vorrichtung mit einer Magnetanordnung ist;
  • 9A–9B beispielhafte Drehzustände der selbstangetriebenen Vorrichtung veranschaulichen, die durch eine Steuereinrichtung operativ gesteuert wird; und
  • 10 ein beispielhaftes Blockdiagramm ist, das ein Computersystem veranschaulicht, gemäß dem beschriebene Beispiele realisiert werden können.
  • Genaue Beschreibung
  • Es wird eine selbstangetriebene Vorrichtung bereitgestellt, die ein sphärisches Gehäuse und ein internes Antriebssystem mit einem oder mehreren Motoren umfasst, die mit einem oder mehreren Rädern verbunden sind, die mit einer Innenfläche des sphärischen Gehäuses in Eingriff stehen. Mit dem internen Antriebssystem ist eine Vorspannbaugruppe verbunden, die mehrere mit einer Innenfläche des sphärischen Gehäuses in Kontakt stehende Vorspannelemente umfasst, um die Räder dazu zu zwingen, ständig mit der Innenfläche in Eingriff zu stehen, damit an die Motoren abgegebene Energie auf die Innenfläche des sphärischen Gehäuses übertragen werden kann, was bewirkt, dass die selbstangetriebene Vorrichtung über eine Oberfläche rollt und manövriert. Die selbstangetriebene Vorrichtung kann basierend auf einer Kombination einer Bewegung ihres Masseschwerpunkts, einer unabhängigen Energieabgabe an die Motoren und der auf die Innenfläche wirkenden Kraft der Vorspannelemente rotieren. In dem sphärischen Gehäuse können magnetisch interaktive Komponenten oder Elemente enthalten sein. Die magnetisch interaktiven Komponenten oder Elemente können aus Eisenmetall oder Permanentmagneten, wie etwa Neodymmagneten, bestehen, um durch das sphärische Gehäuse hindurch ein Magnetfeld bereitzustellen, um mit externem Zubehör magnetisch zu interagieren.
  • Bei einigen Beispielen wird das sphärische Gehäuse der selbstangetriebenen Vorrichtung veranlasst, zu rollen und zu manövrieren während das externe Zubehör in magnetischer Wechselwirkung oder Interaktion mit den magnetisch interaktiven Komponenten im sphärischen Gehäuse bleibt, die das externe Zubehör mit dem sphärischen Gehäuse koppeln. Die Zubehöreinrichtung kann in einem konstanten relativen Abschnitt oder Bereich auf der Außenfläche des sphärischen Gehäuses (z. B. einem oberen Abschnitt) verbleiben, wenn die selbstangetriebene Vorrichtung rollt.
  • Die selbstangetriebene Vorrichtung, das externe Zubehör oder beide können eine beliebige Anzahl Magnete (z. B. Neodymmagnete) umfassen, um eine zum Aufrechterhalten der magnetischen Kopplung ausreichende magnetische Wechselwirkung zu erzeugen. Eine solche Wechselwirkung kann eine magnetische Anziehung umfassen, bei der zwischen dem externen Zubehör und der Außenfläche des sphärischen Gehäuses Kontakt entsteht. Bei solchen Beispielen kann durch eine Beschichtung der Außenfläche des sphärischen Gehäuses und/oder eine Kontaktfläche des externen Zubehörs mit einem im Wesentlichen reibungslosen Material die Reibung verringert werden. Das externe Zubehör kann einen Kontaktabschnitt umfassen, der aus einem Gleitlager, Radlagern oder einem oder mehreren Rädern besteht, die mit der Außenfläche des sphärischen Gehäuses in Eingriff stehen.
  • Zusätzlich oder alternativ kann die magnetische Wechselwirkung eine Abstoßungskraft mit einem Stabilitätsmechanismus (beispielsweise einen oder mehrere weitere Magnete) umfassen, um eine stabile magnetische Levitation zwischen dem externen Zubehör und dem sphärischen Gehäuse zu erzeugen.
  • In dieser Offenbarung kann der Begriff ”im Wesentlichen” durchweg in unterschiedlichem Zusammenhang zum ausdrücklichen Einleiten einer qualitativen Annäherung an eine Aussage verwendet werden. In vielen Zusammenhängen kann der Begriff so ausgelegt werden, dass wenigstens 75% einer angegebenen Menge, eines angegeben Vergleichs oder einer angegebenen Messung gemeint sind. Im Zusammenhang mit einer Winkelmessung bedeutet der Begriff ”im Wesentlichen” zwischen null Grad und weniger als 90 Grad einer Winkeldrehung relativ zu einer angegebenen Struktur im sphärischen Gehäuse, wenn die selbstangetriebene Vorrichtung in Bewegung ist. Demnach kann der Begriff in einem Zusammenhang verwendet werden, wie etwa zum Beispiel ”im Wesentlichen” stabil, ein ”im Wesentlichen” konstanter Winkel, ”im Wesentlichen” an einer bestimmten Position auf einer rollenden oder stehenden Kugel oder ”im Wesentlichen” senkrecht zu einer darunterliegenden Oberfläche, auf der die selbstangetriebene Vorrichtung rollt. In solchen Zusammenhängen kann ”im Wesentlichen” weniger als 90 Grad Differenz bezogen auf eine vertikale (oder senkrechte) Bezugsachse zur darunter liegenden Oberfläche und typischerweise weniger als 45 Grad bezogen auf die vertikale Achse bedeuten, wenn sich die selbstangetriebene Vorrichtung in einem nicht beschleunigten Zustand befindet. Somit kann beispielsweise, wenn die selbstangetriebene Vorrichtung betrieben wird, das externe Zubehör in magnetischer Wechselwirkung mit den magnetisch interaktiven Elementen bleiben, die sich im sphärischen Gehäuse und auf oder in im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Komponenten befinden. So wie hierin ferner verwendet bedeutet ”im Wesentlichen”, in Bezug auf die Reibung zwischen der Außenfläche des sphärischen Gehäuses und der Kontaktfläche der externen Zubehöreinrichtung ein schwächeres Reibungsverhältnis als normal zwischen zwei typischen glatten Oberflächen (beispielsweise polierte Metall- oder Holzoberflächen). Somit wird unter einem ”im Wesentlichen” reibungslosen Material ein Material verstanden, das für eine verringerte Reibung ausgelegt oder hergestellt ist, wie etwa eine Beschichtung aus TEFLON® oder DELRIN®.
  • Ein oder mehrere hierin beschriebene Beispiele sehen vor, dass von einer Recheneinrichtung ausgeführte Verfahren, Techniken und Tätigkeiten programmgesteuert oder als computerimplementiertes Verfahren ausgeführt werden. Programmgesteuert, so wie hierin verwendet, bedeutet unter Verwendung eines Codes oder computerausführbaren Anweisungen. Diese Anweisungen können in einer oder mehreren Speicherressourcen der Recheneinrichtung gespeichert werden. Ein programmgesteuert ausgeführter Schritt kann automatisch erfolgen oder nicht.
  • Ein oder mehrere hierin beschriebene Beispiele können unter Verwendung von programmgesteuerten Modulen oder Komponenten eines Systems verwirklicht werden. Ein programmgesteuertes Modul oder Komponente kann ein Programm, eine Subroutine, einen Teil eines Programms oder eine Softwarekomponente oder eine Hardwarekomponente umfassen, das oder die dazu fähig ist, eine oder mehrere angegebene Aufgaben oder Funktionen auszuführen. So wie hierin verwendet, kann ein Modul oder eine Komponente unabhängig von anderen Modulen oder Komponenten in einer Hardwarekomponente vorhanden sein. Alternativ kann ein Modul oder eine Komponente ein gemeinsam genutztes Element oder Verfahren anderer Module, Programme oder Maschinen sein.
  • Einige hierin beschriebene Beispiele können allgemein die Verwendung von Recheneinrichtungen erfordern, die Verarbeitungs- und Speicherressourcen enthalten. Beispielsweise können ein oder mehrere hierin beschriebene Beispiele in Gänze oder in Teilen in Recheneinrichtungen, wie etwa Digitalkameras, digitalen Camcordern, Desktopcomputern, Mobiltelefonen oder Smartphones, persönlichen digitalen Assistenten (PDAs), Laptop-Computern, Druckern, digitalen Bilderrahmen und Tablet-Einrichtungen, realisiert werden. Speicher-, Verarbeitungs- und Netzwerkressourcen können sämtlich in Verbindung mit der Bereitstellung, Verwendung oder Ausführung eines hierin beschriebenen Beispiels verwendet werden (einschließlich des Ausführens eines Verfahrens oder der Implementierung eines Systems).
  • Ferner können ein oder mehrere hierin beschriebene Beispiele unter Verwendung von Anweisungen verwirklicht werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausführbar sind. Diese Anweisungen können auf einem computerlesbaren Medium vorhanden sein. Maschinen, die mit Bezug auf die untenstehenden Figuren dargestellt oder beschrieben sind, stellen Beispiele für Verarbeitungsressourcen und computerlesbare Medien bereit, auf denen Anweisungen zur Implementierung von Beispielen vorhanden sein können und/oder ausgeführt werden können. Insbesondere umfassen die zahlreichen anhand der Beispiele dargestellten Maschinen einen oder mehrere Prozessoren und verschiedene Speicherarten zum Speichern von Daten und Anweisungen. Beispiele computerlesbarer Medien umfassen Festspeichereinrichtungen, wie etwa Festplatten bei Arbeitsplatzrechnern oder Servern. Weitere Beispiele für Computer-Speichermedien umfassen tragbare Speichereinheiten, wie etwa CD- oder DVD-Einheiten, Flashspeicher (wie etwa solche, die in Smartphones, multifunktionalen Einrichtungen oder Tablets vorhanden sind) und magnetische Speicher. Computer, Endgeräte, netzwerkfähige Geräte (beispielsweise Mobilgeräte, wie etwa Mobiltelefone) sind alles Beispiele für Maschinen und Geräte, die Prozessoren, Speicher und Anweisungen verwenden, die auf computerlesbaren Medien gespeichert sind. Außerdem können Beispiele in Form von Computerprogrammen oder eines nichtflüchtigen computernutzbaren Trägermediums verwirklicht werden, das dazu fähig ist, ein solches Programm vorzuhalten.
  • Systembeschreibung
  • Bezug nehmend nun auf die Zeichnungen ist 1 ein beispielhaftes Blockdiagramm, das ein System zum Steuern des Betriebs einer selbstangetriebenen Vorrichtung 100 veranschaulicht. Die selbstangetriebene Vorrichtung 100 kann betrieben werden, um sich gesteuert durch eine weitere Einrichtung, wie etwa eine durch einen Benutzer bediente Recheneinrichtung, zu bewegen. Die selbstangetriebene Vorrichtung 100 kann mit Ressourcen ausgestattet sein, die Folgendes ermöglichen: (i) Beibehalten der Eigenwahrnehmung bezüglich der Ausrichtung und/oder Position relativ zu einem ursprünglichen Bezugsrahmen nach Einleiten einer Bewegung durch die Einrichtung; (ii) programmgesteuertes Verarbeiten von Steuereingaben, um einen breitgefächerten Bereich programmspezifischer Reaktionen auf verschiedene Steuereingaben zu ermöglichen; (iii) Befähigen einer anderen Einrichtung unter Verwendung von Software oder Programmierlogik, die mit der Programmierlogik der selbstangetriebenen Vorrichtung kommuniziert, ihre Bewegung zu steuern; und/oder (iv) Erzeugen einer Ausgabeantwort bezüglich ihrer Bewegung und ihres Zustands, die von der Steuereinrichtung mittels Software interpretierbar ist.
  • Die selbstangetriebene Vorrichtung 100 kann mehrere miteinander verbundene Subsysteme und Module umfassen. Ein Prozessor 114 kann programmgesteuerte Anweisungen aus einem Programmspeicher 104 ausführen. Die im Programmspeicher 104 gespeicherten Anweisungen können geändert werden, beispielsweise um Merkmale hinzuzufügen, Fehler zu korrigieren oder das Verhalten zu ändern. Bei einigen Varianten speichert der Programmspeicher 104 Programmieranweisungen, die mit Software kommunizieren oder anderweitig mittels dieser durchführbar sind, die auf einer angeschlossenen Steuereinrichtung ausgeführt wird. Der Prozessor 114 ist eingerichtet, unterschiedliche Programme von Programmieranweisungen auszuführen, um die Art und Weise zu ändern, in der die selbstangetriebene Vorrichtung 100 Befehlseingaben (”Befehle”) von verschiedenen Quellen interpretiert oder anderweitig auf sie reagiert. Wie hierin beschrieben, kann die selbstangetriebene Vorrichtung 100 mehrere Betriebsarten haben, welche einschließen, dass die selbstangetriebene Vorrichtung 100 durch eine Befehle bereitstellende Recheneinrichtung gesteuert wird, die selbstangetriebene Vorrichtung 100 eine Steuereinrichtung für eine andere Vorrichtung ist und/oder die selbstangetriebene Vorrichtung 100 teilweise oder vollständig selbstgesteuert ist.
  • Bei manchen Beispielen kann die selbstangetriebene Vorrichtung 100 gemeinsam mit einer Recheneinrichtung eine Rechenplattform mit geteilter Programmierlogik nutzen, um: (i) es dem Benutzer zu ermöglichen, die Recheneinrichtung zu bedienen, um mehrere Eingabearten, die eine einfache Richtungseingabe, Befehlseingabe, Gesteneingabe, Bewegungseingabe oder andere sensorische Eingabe, Spracheingabe oder Kombinationen daraus umfassen, zum Betreiben der selbstangetriebenen Vorrichtung 100 zu erzeugen; (ii) es der selbstangetriebenen Vorrichtung 100 zu ermöglichen, von der Recheneinrichtung empfangene Eingaben als Befehl oder Befehlssatz zu interpretieren, und/oder (iii) es der selbstangetriebenen Vorrichtung 100 zu ermöglichen, Daten betreffend die Position, Bewegung und/oder den Zustand der selbstangetriebenen Vorrichtung zu übertragen, um einen Zustand der Recheneinrichtung (z. B. einen Anzeigezustand mit einer Steuereinrichtung-Benutzer-Schnittstelle entsprechendem Inhalt) hervorzurufen. Bei Variationen kann die selbstangetriebene Vorrichtung 100 ferner eine programmgesteuerte Schnittstelle (z. B. auf einer Anzeigeeinrichtung 118) bereitstellen, die eine zusätzliche Programmierlogik und/oder Anweisungen zum Betreiben der selbstangetriebenen Vorrichtung 100 ermöglicht. Die Recheneinrichtung kann eine Programmierung ausführen, die mit der Programmierlogik der selbstangetriebenen Vorrichtung 100 kommuniziert.
  • Ein drahtloser Kommunikationsanschluss 110 dient in Verbindung mit einem Kommunikationswandler 102 zum Datenaustausch zwischen dem Prozessor 114 und anderen externen Einrichtungen. Die Datenaustauschvorgänge sorgen beispielsweise für Datenübertragungen, Steuerung, logische Anweisungen, Zustandsinformationen und/oder Aktualisierungen für den Programmspeicher 104. Der Prozessor 114 kann eine Ausgabe erzeugen, die Zustands- und/oder Positionsinformationen entspricht, die über den drahtlosen Kommunikationsanschluss 110 an die Steuereinrichtung übertragen werden. Aufgrund der Mobilität der selbstangetriebenen Vorrichtung 100 können drahtgebundene Verbindungen nicht erwünscht sein. Der Begriff ”Verbindung” kann daher als logische Verbindung aufgefasst werden, wie etwa eine ohne eine physikalische Verbindung zur selbstangetriebenen Vorrichtung 100 hergestellte, drahtlose Verbindung (beispielsweise BLUETOOTH).
  • Bei Varianten führt der drahtlose Kommunikationsanschluss 110 das BLUETOOTH-Kommunikationsprotokoll aus und der Wandler 102 ist eine Antenne, die zum Senden und Empfangen von BLUETOOTH-Funksignalen geeignet ist. Andere drahtlose Kommunikationsmedien und -protokolle können bei alternativen Implementierungen ebenfalls verwendet werden.
  • Sensoren 112 können dem Prozessor 114 Informationen über die umliegende Umgebung und Bedingungen zuführen. Bei manchen Varianten umfassen die Sensoren 112 Trägheitsmessgeräte, einschließlich eines Dreiachsen-Gyroskops, eines Dreiachsen-Beschleunigungsmessers und/oder eines Dreiachsen-Magnetometers. Gemäß einigen Varianten stellen die Sensoren 112 Eingaben bereit, um es dem Prozessor 114 zu ermöglichen, die Wahrnehmung der Ausrichtung und/oder Position der Vorrichtung relativ zu einem ursprünglichen Bezugsrahmen beizubehalten, nachdem die Vorrichtung eine Bewegung eingeleitet hat. Bei verschiedenen Beispielen umfassen die Sensoren 112 Instrumente zur Erfassen von Licht, Temperatur, Feuchtigkeit und/oder zum Messen chemischer Konzentrationen oder Radioaktivität.
  • Ein Zustands-/Variablen-Speicher 106 speichert Informationen über den gegenwärtigen Zustand des Systems, der beispielsweise Position, Ausrichtung, Rotations- und Translationsraten um jede Achse umfasst. Der Zustands-/Variablen-Speicher 106 speichert auch Informationen, die einem ursprünglichen Bezugsrahmen der Vorrichtung entsprechen, beispielsweise bei Ingebrauchnahme der Vorrichtung 100 (z. B. wenn die Vorrichtung 100 eingeschaltet wird), sowie Positions- und Ausrichtungsinformationen, sobald die Vorrichtung 100 in Gebrauch ist. Somit ist es bei einigen Ausführungsformen vorgesehen, dass die Vorrichtung 100 Informationen des Zustands-/Variablen-Speichers 106 nutzt, um Positions- und Ausrichtungsinformationen der Vorrichtung 100 beizubehalten, wenn die Vorrichtung 100 anfängt, sich zu bewegen.
  • Ein Taktgeber 108 führt dem Prozessor 114 Zeitsteuerinformationen zu. Bei einem Beispiel stellt der Taktgeber 108 eine Zeitbasis zum Messen von Intervallen und Änderungsraten bereit. Bei ähnlichen Beispielen stellt der Taktgeber 108 Tages-, Datums-, Jahres-, Zeit- und Alarmfunktionen bereit. Der Taktgeber 108 kann es der selbstangetriebenen Vorrichtung 100 ermöglichen, zu voreingestellten Zeitpunkten einen Alarm oder eine Warnung bereitzustellen.
  • Ein Erweiterungsanschluss 120 stellt einen Anschluss zum Hinzufügen von Zubehör oder Einrichtungen bereit. Der Erweiterungsanschluss 120 kann zukünftige Erweiterungen sowie Flexibilität ermöglichen, um Optionen und Verbesserungen hinzuzufügen. Beispielsweise kann der Erweiterungsanschluss 120 verwendet werden, um der grundlegenden selbstangetriebenen Vorrichtung 100 Peripheriegeräte, Sensoren, Verarbeitungshardware, Speicher, Anzeigeeinrichtungen oder Aktoren hinzuzufügen.
  • Bei Varianten stellt der Erweiterungsanschluss 120 eine Schnittstelle bereit, die fähig ist, mit einer geeignet konfigurierten Komponente unter Verwendung analoger oder digitaler Signale zu kommunizieren. Somit kann der Erweiterungsanschluss 120 elektrische Schnittstellen und Protokolle bereitstellen, die Standard oder wohlbekannt sind. Des Weiteren realisiert der Erweiterungsanschluss 120 eine optische Schnittstelle. Beispielhafte Schnittstellen, die für den Erweiterungsanschluss 120 geeignet sind, umfassen den Universal Serial Bus (USB), Inter-Integrated Circuit Bus (I2C), Serial Peripheral Interface (SPI) oder ETHERNET.
  • Es kann eine Anzeigeeinrichtung 118 vorgesehen sein, um außerhalb befindlichen Einrichtungen oder Personen Informationen zu präsentieren. Die Anzeigeeinrichtung 118 kann Informationen in verschiedenartiger Form präsentieren. Bei Varianten kann die Anzeigeeinrichtung 118 Licht in Farben und Mustern, Ton, Vibrationen, Musik oder Kombinationen sensorischer Stimuli erzeugen. Bei einer Ausführungsform arbeitet die Anzeigeeinrichtung 118 in Verbindung mit Aktoren 126, um Informationen durch physische Bewegungen der Vorrichtung 100 zu kommunizieren. Beispielsweise kann die Vorrichtung 100 ausgeführt sein, menschliches Kopfnicken oder -schütteln nachzuahmen, um ”Ja” oder ”Nein” zu kommunizieren.
  • Bei Varianten ist die Anzeigeeinrichtung 118 ein Lichtemitter, entweder im sichtbaren oder unsichtbaren Bereich. Unsichtbares Licht im infraroten oder ultravioletten Bereich kann beispielsweise nützlich sein, um Informationen zu senden, die für menschliche Sinne unsichtbar, jedoch für spezialisierte Detektoren abrufbar sind. Bei einigen Beispielen umfasst die Anzeigeeinrichtung 118 eine Anordnung verschiedene Lichtfrequenzen abstrahlender Leuchtdioden (LEDs), die so angeordnet sind, dass ihre relative Intensität veränderlich ist und das abgestrahlte Licht gemischt wird, um Farbmischungen zu bilden.
  • Bei Varianten umfasst die Anzeigeeinrichtung 118 eine LED-Anordnung, die mehrere LEDs umfasst, die jeweils eine vom Menschen wahrnehmbare Primärfarbe abstrahlen. Der Prozessor 114 kann die relative Intensität jeder der LEDs variieren, um einen großen Farbbereich zu erzeugen. Primärfarben des Lichts sind solche, bei denen einige wenige Farben in unterschiedlichen Mengen gemischt werden können, um eine breite Skala sichtbarer Farben zu erzeugen. Es sind viele Sätze Primärfarben bekannt, welche beispielsweise rot/grün/blau, rot/grün/blau/weiß und rot/grün/blau/gelb einschließen. Beispielsweise können rote, grüne und blaue LEDs zusammen einen brauchbaren Satz Einrichtungen mit drei verfügbaren Primärfarben bilden, wie sie in der Anzeigeeinrichtung 118 enthalten sind. Bei anderen Beispielen können andere Sätze Primärfarben und weiße LEDs verwendet werden. Die Anzeigeeinrichtung 118 kann außerdem eine LED umfassen, die dazu verwendet wird, zu Ausrichtungszwecken einen Referenzpunkt auf der Vorrichtung 100 anzuzeigen.
  • Eine Energiequelle 124 speichert Energie für den Betrieb der Elektronik und elektromechanischer Komponenten der Vorrichtung 100. Bei einigen Beispielen ist die Energiequelle 124 eine aufladbare Batterie. Außerdem kann ein induktiver Ladeanschluss 128 das Wiederaufladen der Energiequelle 124 ohne drahtgebundene elektrische Verbindung ermöglichen. Bei Varianten kann der induktive Ladeanschluss 128 magnetische Energie aufnehmen und sie in elektrische Energie zum Wiederaufladen der Batterien umwandeln. Der Ladeanschluss 128 kann eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle mit einer externen Ladeeinrichtung bereitstellen.
  • Es kann ein Tiefschlaf-Sensor 122 enthalten sein, um die selbstangetriebene Vorrichtung 100 in einen Modus mit sehr geringem Energieverbrauch oder ”Tiefschlaf”-Modus zu versetzen, in dem die meisten elektronischen Einrichtungen keine Batterieleistung verbrauchen. Dies kann für eine Langzeitlagerung oder beim Versand nützlich sein.
  • Bei Varianten ist der Tiefschlaf-Sensor 122 dahingehend kontaktlos, dass er ohne drahtgebundene Verbindung durch das Gehäuse der Vorrichtung 100 hindurch Abtastungen durchführt. Der Tiefschlaf-Sensor 122 kann ein Hall-Effekt-Sensor sein, der so angebracht ist, dass ein externer Magnet an einer vorgegebenen Stelle an der Vorrichtung 100 angelegt werden kann, um den Tiefschlaf-Modus zu aktivieren.
  • Es können Aktoren 126 enthalten sein, um für verschiedene Verwendungen elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Eine primäre Verwendung der Aktoren 126 ist es, die selbstangetriebene Vorrichtung 100 über eine darunterliegende Oberfläche anzutreiben und zu lenken. Bewegungs- und Lenkaktoren werden auch als Antriebssystem oder Transportsystem bezeichnet. Das Antriebssystem bewegt die Vorrichtung 100 rotatorisch und translatorisch unter der Steuerung des Prozessors 114. Beispiele für Aktoren 126 umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Räder, Motoren, Solenoide, Propeller, Schaufelräder und Pendel.
  • Die Antriebssystemaktoren 126 können zwei parallele Räder umfassen, die jeweils an einer Achse angebracht sind, die über ein Untersetzungsgetriebe mit einem Motor mit unabhängiger Drehzahlregelung verbunden ist. Somit können die Drehzahlen der zwei Antriebsmotoren durch den Prozessor 114 geregelt werden.
  • Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Aktoren 126 zusätzlich zur reinen Rotation und Translation der selbstangetriebenen Vorrichtung 100 eine Vielzahl von Bewegungen erzeugen können. Somit bewirken die Aktoren 126 bei einigen Varianten, dass die Vorrichtung 100 kommunikative oder Emotionen hervorrufende Bewegungen ausführt, was die Nachahmung menschlicher Gesten einschließt, beispielsweise Kopfnicken, -schütteln, Zittern, Drehen oder Überschlagen. Bei einigen Varianten koordiniert der Prozessor 114 die Aktoren 126 mit der Anzeigeeinrichtung 118. Beispielsweise kann der Prozessor 114 den Aktoren 126 und der Anzeigeeinrichtung 118 Signale zuführen, um zu bewirken, dass sich die Vorrichtung 100 dreht oder zittert und gleichzeitig farbige Lichtmuster abstrahlt. Die Vorrichtung 100 kann somit synchronisiert mit Bewegungen Licht- und/oder Tonmuster abgeben.
  • Bei weiteren Varianten kann die selbstangetriebene Vorrichtung 100 als Steuereinrichtung für andere mit einem Netzwerk verbundene Vorrichtungen verwendet werden. Die Vorrichtung 100 kann über Sensoren und drahtlose Kommunikationsfähigkeiten verfügen und somit für andere Vorrichtungen die Rolle einer Steuereinrichtung übernehmen. Beispielsweise kann die selbstangetriebene Vorrichtung 100 in der Hand gehalten und dazu verwendet werden, Gesten, Bewegungen, Rotationen, Kombinationseingaben und Ähnliches zu erfassen.
  • Bei manchen Ausführungen ist die selbstangetriebene Vorrichtung 100 vollständig autonom, was bedeutet, dass die Bewegung der Vorrichtung 100 durch Ressourcen der Vorrichtung 100 entweder ohne oder unabhängig von Eingangssignalen von einer anderen Vorrichtung bestimmt wird, die als Steuereinrichtung fungiert. Bei anderen Ausführungen kann die selbstangetriebene Vorrichtung 100 auf verschiedenen Steuerungsebenen arbeiten, die durch eine andere Vorrichtung, wie etwa durch einige in Bezug auf die 2A–2C nachstehend beschriebene Beispiele, bereitgestellt werden. Des Weiteren kann die selbstangetriebene Vorrichtung 100 entweder in einem autonomen Modus, einem teilweise autonomen Modus oder einem gesteuerten Modus arbeiten.
  • 2A ist eine schematische Darstellung einer selbstangetriebenen Vorrichtung und einer Recheneinrichtung gemäß einer Ausführungsform. Spezifischer wird eine selbstangetriebene Vorrichtung 214 in ihren Bewegungen durch eine Programmierlogik und/oder Steuerungen gesteuert, die von einer Steuereinrichtung 208 stammen können. Die selbstangetriebene Vorrichtung 214 ist dazu in der Lage, sich gesteuert durch die Recheneinrichtung 208 zu bewegen, welche durch einen Benutzer 202 bedient werden kann. Die Recheneinrichtung 208 kann unter Verwendung eines standardgemäßen oder firmeneigenen Drahtloskommunikationsprotokolls drahtlos Steuerdaten an die selbstangetriebene Vorrichtung 214 übertragen. Bei Variationen kann die selbstangetriebene Vorrichtung 214 zumindest teilweise selbstgesteuert sein und dabei Sensoren und eine interne Programmierlogik zum Steuern der Parameter ihrer Bewegung (z. B. Geschwindigkeit, Richtung, etc.) nutzen. Des Weiteren kann die selbstangetriebene Vorrichtung 214 Positions- und/oder Bewegungsparameter der selbstangetriebenen Vorrichtung betreffende Daten zum Erzeugen oder Ändern eines Inhalts der Recheneinrichtung 208 übertragen. Bei weiteren Varianten kann die selbstangetriebene Vorrichtung 214 mittels ihrer Bewegungen und/oder internen Programmierlogik Aspekte der Recheneinrichtung 208 steuern.
  • Wie hierin beschrieben, kann die selbstangetriebene Vorrichtung 214 mehrere Betriebsarten aufweisen, welche umfassen, dass die selbstangetriebene Vorrichtung 214 durch die Recheneinrichtung 208 gesteuert wird, die selbstangetriebene Vorrichtung 214 eine Steuereinrichtung für eine andere Einrichtung (z. B. eine andere selbstangetriebene Vorrichtung oder die Recheneinrichtung 208) ist, und/oder die selbstangetriebene Vorrichtung 100 teilweise oder vollständig autonom ist.
  • Bei manchen Beispielen können die selbstangetriebene Vorrichtung 214 und die Recheneinrichtung 208 gemeinsam eine Rechenplattform mit geteilter Programmierlogik nutzen, um: (i) es dem Benutzer 202 zu ermöglichen, die Recheneinrichtung 208 zu bedienen, um mehrere Eingabearten, die eine einfache Richtungseingabe, Befehlseingabe, Gesteneingabe, Bewegungseingabe oder andere sensorische Eingabe, Spracheingabe oder Kombinationen daraus umfassen, zum Betreiben der selbstangetriebenen Vorrichtung 214 zu erzeugen; (ii) es der selbstangetriebenen Vorrichtung 214 zu ermöglichen, von der Recheneinrichtung 208 empfangene Eingaben als Befehl oder Befehlssatz zu interpretieren, und/oder (iii) es der selbstangetriebenen Vorrichtung 214 zu ermöglichen, Daten betreffend die Position, Bewegung und/oder den Zustand der selbstangetriebenen Vorrichtung zu übertragen, um einen Zustand der Recheneinrichtung 208 (z. B. einen Anzeigezustand mit einer Steuereinrichtung-Benutzer-Schnittstelle entsprechendem Inhalt) hervorzurufen. Die selbstangetriebene Vorrichtung 214 kann ferner eine programmgesteuerte Schnittstelle umfassen, die eine zusätzliche Programmierlogik und/oder Anweisungen zum Gebrauch der selbstangetriebenen Vorrichtung 214 ermöglicht. Die Recheneinrichtung 208 kann eine Programmierung ausführen, die mit der Programmierlogik der selbstangetriebenen Vorrichtung 214 kommuniziert.
  • Gemäß den Ausführungsformen umfasst die selbstangetriebene Vorrichtung 214 einen Aktor oder Antriebsmechanismus, der eine Bewegung oder Richtungsbewegung bewirkt. Die selbstangetriebene Vorrichtung 214 kann durch mehrere ähnliche Begriffe und Ausdrücke bezeichnet werden, die gesteuerte Vorrichtung, Roboter, robotische Vorrichtung, entfernte Vorrichtung, autonome Vorrichtung und ferngesteuerte Vorrichtung umfassen. Bei manchen Ausführungsformen kann die selbstangetriebene Vorrichtung 214 so aufgebaut sein, dass sie auf verschiedenen Medien bewegt und gesteuert werden kann. Beispielsweise kann die selbstangetriebene Vorrichtung 214 zur Bewegung auf Medien, wie etwa ebenen Oberflächen, sandigen Oberflächen oder felsigen Oberflächen, ausgelegt sein.
  • Die selbstangetriebene Vorrichtung 214 kann in verschiedenen Formen ausgeführt werden. Wie anhand einiger Beispiele nachstehend beschrieben, kann die selbstangetriebene Vorrichtung 214 einem sphärischen Gegenstand entsprechen, der rollen und/oder andere Bewegungen, wie etwa Drehungen, ausführen kann. Bei anderen Varianten kann die selbstangetriebene Vorrichtung 214 ein zylindrisches Gehäuse umfassen, das rotiert während sich die selbstangetriebene Vorrichtung 214 bewegt. Das zylindrische Gehäuse kann direkt auf einer darunterliegenden Oberfläche rotieren, um sich in eine gegebene Richtung zu bewegen oder zu versetzen. Alternativ kann das zylindrische Gehäuse externe Räder und/oder Antriebssystemkomponenten umfassen, die das zylindrische Gehäuse bewegen, wobei sich das zylindrische Gehäuse durch sein Moment und seine freie Verbindung zum externen Antriebssystem oder durch die Verbindung des zylindrischen Gehäuses mit Rädern oder anderen sich drehenden Komponenten des Antriebssystems dreht. Des Weiteren kann die selbstangetriebene Vorrichtung 214 Gehäuse anderer Form umfassen, bei denen das Gehäuse rollt oder sich dreht. Des Weiteren kann die selbstangetriebene Vorrichtung 214 bei anderen Varianten externes Zubehör umfassen, das mit magnetisch interaktiven Elementen (z. B. Metallen oder Magneten) im Gehäuse magnetisch gekoppelt ist. Das Gehäuse der selbstangetriebenen Vorrichtung kann ein oder mehrere Bauelemente umfassen, die eine Position eines magnetisch interaktiven Elements im Gehäuse beibehalten. Des Weiteren kann die Vorrichtung 214 einem funkgesteuerten Fluggerät, wie etwa einem Flugzeug, Hubschrauber, Aerogleiter oder Ballon entsprechen. Bei anderen Varianten kann die Vorrichtung 214 einem funkgesteuerten Wasserfahrzeug, wie etwa einem Boot oder U-Boot, entsprechen. Zahlreiche andere Varianten können ebenfalls verwirklicht werden, wie etwa solche, bei denen die Vorrichtung 214 ein Roboter ist. Bei einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 214 eine abgedichtete hohle Hülle, die eine in etwa sphärische Form hat und durch die Tätigkeit der Aktoren in der umschließenden Hülle zu einer Richtungsbewegung fähig ist.
  • Wieder Bezug nehmend auf 2A, ist die selbstangetriebene Vorrichtung 214 dafür ausgelegt ist, unter Verwendung der Netzwerkkommunikationsverbindungen 210 und 212 mit der Recheneinrichtung 208 zu kommunizieren. Die Verbindung 210 überträgt Daten von der Recheneinrichtung 208 an die selbstangetriebene Vorrichtung 214. Die Verbindung 212 überträgt Daten von der selbstangetriebenen Vorrichtung 214 an die Recheneinrichtung 208. Die Verbindungen 210 und 212 sind aus Darstellungsgründen als separate unidirektionale Verbindungen gezeigt. Bei manchen Ausführungsformen führt eine einzelne bidirektionale Kommunikationsverbindung die Kommunikation in beide Richtungen durch. Es versteht sich, dass die Verbindung 210 und die Verbindung 212 nicht notwendigerweise in Typ, Bandbreite oder Fähigkeiten identisch sind. Beispielsweise ist die Kommunikationsverbindung 210 von der Recheneinrichtung 208 zur selbstangetriebenen Vorrichtung 214 im Vergleich zur Verbindung 212 häufig zu einer höheren Kommunikationsgeschwindigkeit und -bandbreite fähig. In manchen Situationen wird nur eine Verbindung 210 oder 212 hergestellt. Bei einer solchen Ausführungsform ist die Kommunikation unidirektional.
  • Die Recheneinrichtung 208 kann einer beliebigen Einrichtung entsprechen, die wenigstens einen Prozessor und Kommunikationsfähigkeiten umfasst und zum Herstellen von zumindest unidirektionalen Kommunikationen mit der selbstangetriebenen Vorrichtung 214 geeignet ist. Beispiele für solche Einrichtungen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, mobile Recheneinrichtungen (z. B. multifunktionale Nachrichtenvermittlungs-/Sprachkommunikationsgeräte, wie etwa Smartphones), Tablet-Computer, tragbare Kommunikationsgeräte und Arbeitsplatzrechner. Bei einer Ausführungsform ist die Recheneinrichtung 208 ein IPHONE, das von APPLE COMPUTER, INC. in Cupertino, Kalifornien, erhältlich ist. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Recheneinrichtung 208 ein IPAD-Tablet-Computer, ebenfalls von APPLE COMPUTER. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Recheneinrichtung 208 ein beliebiges der handgehaltenen Rechen- und Kommunikationsgeräte, die das ANDROID-Betriebssystem von GOOGLE, INC. ausführen.
  • Bei einer anderen Ausführungsform ist die Recheneinrichtung 208 ein Arbeitsplatzrechner, entweder in einer Laptop- oder Desktop-Konfiguration. Beispielsweise kann die Recheneinrichtung 208 eine Mehrzweck-Rechenplattform sein, die das MICROSOFT-WINDOWS-Betriebssystem oder das LINUX-Betriebssystem oder das APPLE-OS/X-Betriebssystem ausführt und mit einem geeigneten Anwendungsprogramm ausgestattet ist, um mit der selbstangetriebenen Vorrichtung 214 zu kommunizieren.
  • Bei Varianten kann die Recheneinrichtung 208 eine spezialisierte Einrichtung sein, die dazu bestimmt ist, es dem Benutzer 202 zu ermöglichen, die selbstangetriebene Vorrichtung 214 zu steuern und mit dieser zu interagieren.
  • Bei einer Ausführungsform können mehrere Arten von Recheneinrichtungen 208 dazu verwendet werden, abwechselnd mit der selbstangetriebenen Vorrichtung 214 zu kommunizieren. Bei einer Ausführungsform ist die selbstangetriebene Vorrichtung 214 dazu fähig, mit mehreren Geräten (z. B. gleichzeitig oder jeweils einzeln) zu kommunizieren und/oder durch diese gesteuert zu werden. Beispielsweise kann sich die selbstangetriebene Vorrichtung 214 ohne Modifikation der selbstangetriebenen Vorrichtung 214 in einer Sitzung mit einem IPHONE und in einer späteren Sitzung mit einem ANDROID-Gerät verbinden.
  • Gemäß den Ausführungsformen kann der Benutzer 202 über die Recheneinrichtung 208 mit der selbstangetriebenen Vorrichtung 214 interagieren, um die selbstangetriebene Vorrichtung 214 zu steuern und/oder eine Rückmeldung oder Interaktion von der selbstangetriebenen Vorrichtung 214 auf der Recheneinrichtung 208 empfangen. Gemäß den Ausführungsformen wird es dem Benutzer 202 ermöglicht, eine Eingabe 204 über verschiedene Mechanismen zu definieren, die in der Recheneinrichtung 208 bereitgestellt sind. Beispiele für solche Eingaben umfassen Texteingabe, Sprachbefehle, Berühren einer empfindlichen Oberfläche oder eines Bildschirms, physische Manipulationen, Gesten, Klopfen, Schütteln und Kombinationen des Vorstehenden.
  • Der Benutzer 202 kann mit der Recheneinrichtung 208 interagieren, um eine Rückmeldung 206 zu erhalten. Die Rückmeldung 206 kann in Antwort auf die Benutzereingabe in der Recheneinrichtung 208 generiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Rückmeldung 206 auch auf Daten basieren, die von der selbstangetriebenen Einrichtung 214 an die Recheneinrichtung 208 übertragen werden und beispielsweise die Position oder den Zustand der selbstangetriebenen Vorrichtung betreffen. Ohne eine Einschränkung darzustellen, umfassen Beispiele für die Rückmeldung 206 eine Textanzeige, graphische Anzeige, Ton, Musik, Tonmuster, Modulation der Farbe oder Intensität des Lichts, haptische, durch Vibration ausgelöste oder taktile Stimulation. Die Rückmeldung 206 kann mit einem Inhalt kombiniert werden, der in der Recheneinrichtung 208 erzeugt wird. Beispielsweise kann die Recheneinrichtung 208 einen Inhalt ausgeben, der modifiziert ist, um von der selbstangetriebenen Vorrichtung 214 übertragene Positions- oder Zustandsinformationen widerzuspiegeln.
  • Bei manchen Ausführungsformen sind die Recheneinrichtung 208 und/oder die selbstangetriebene Vorrichtung 214 so konfiguriert, dass eine Benutzereingabe 204 und eine Rückmeldung 206 die Nutzbarkeit und Zugänglichkeit für einen Benutzer 202 maximieren, der in seinen Fähigkeiten hinsichtlich Fühlen, Denken, Wahrnehmung, Motorik und anderem eingeschränkt ist. Dies ermöglicht es Benutzern mit Behinderungen oder speziellen Bedürfnissen, das System 200 wie beschrieben zu bedienen.
  • Es versteht sich, dass die in der Ausführungsform gemäß 2A dargestellte Konfiguration nur eine einer beinahe unbegrenzten Anzahl möglicher Netzwerkkonfigurationen ist, die eine selbstangetriebene Vorrichtung mit Kommunikationsverbindungen umfassen. Während zahlreiche hierin beschriebene Ausführungsformen dafür sorgen, dass ein Benutzer die Recheneinrichtung bedienen oder sich anderweitig über eine Schnittstelle direkt mit dieser verbinden kann, um eine selbstangetriebene Vorrichtung zu steuern und/oder mit dieser zu interagieren, umfassen Varianten der beschriebenen Ausführungsformen ferner das Befähigen des Benutzers, die selbstangetriebene Vorrichtung 214 direkt zu steuern oder mit dieser zu interagieren, ohne eine zwischengeschaltete Einrichtung, wie etwa die Recheneinrichtung 208, zu verwenden.
  • 2B stellt ein System 218 mit Recheneinrichtungen und selbstangetriebenen Vorrichtungen gemäß einer anderen Ausführungsform dar. Bei dem durch 2B bereitgestellten Beispiel umfasst das System 218 zwei Recheneinrichtungen 220 und 228, vier selbstangetriebene Vorrichtungen 224, 232, 236 und 238 und die Kommunikationsverbindungen 222, 226, 230, 234 und 239. Die Kommunikation der Recheneinrichtung 220 mit der selbstangetriebenen Vorrichtung 224 unter Verwendung der Verbindung 222 ähnelt der der Ausführungsform, die in dem Netzwerk 200 gemäß 2A dargestellt ist; Ausführungsformen wie die dargestellten ermöglichen jedoch das Herstellen zusätzlicher Kommunikationen zwischen den zwei Recheneinrichtungen 220 und 228 über die Netzwerkverbindung 226.
  • Gemäß einer Ausführungsform, wie etwa der durch das System 218 bereitgestellten, können die Recheneinrichtungen 220, 228 wahlweise mehr als eine selbstangetriebene Vorrichtung steuern. Ferner kann jede selbstangetriebene Vorrichtung 224, 232, 236, 238 durch mehr als eine Recheneinrichtung 220, 228 gesteuert werden. Beispielsweise sehen Ausführungsformen vor, dass die Recheneinrichtung 228 mehrere Kommunikationsverbindungen herstellen kann, einschließlich Verbindungen mit den selbstangetriebenen Vorrichtungen 232 und 236 und der Recheneinrichtung 220.
  • Bei Varianten können die Recheneinrichtungen 220, 228 auch unter Verwendung eines Netzwerks, wie etwa dem Internet oder einem lokalen drahtlosen Netzwerk (z. B. ein Heimnetzwerk), mit einer oder mehreren selbstangetriebenen Vorrichtungen kommunizieren. Beispielsweise ist die Recheneinrichtung 228 mit einer Kommunikationsverbindung 239 dargestellt, die die Recheneinrichtung mit einem Internet-Server, einer Website oder einer anderen Recheneinrichtung an einem entfernten Standort verbinden kann. Bei manchen Ausführungsformen kann die Recheneinrichtung 228 als Vermittlungsinstanz zwischen der Netzwerkquelle und einer selbstangetriebenen Vorrichtung dienen. Beispielsweise kann die Recheneinrichtung 228 auf eine Programmierung aus dem Internet zugreifen und diese Programmierung an eine der selbstangetriebenen Vorrichtungen übertragen.
  • Als Alternative oder Variante kann es die Recheneinrichtung 228 einem Netzwerkbenutzer ermöglichen, die Recheneinrichtung 228 zum Steuern einer oder mehrerer der selbstangetriebenen Vorrichtungen 232, 236, etc. zu steuern. Des Weiteren kann die Recheneinrichtung 228 auf die Netzwerkquelle zugreifen, um programmgesteuert ausgelöste Befehle zu empfangen, wie etwa einen von einem Netzwerkdienst initiierten Befehl, der eine oder mehrere der selbstangetriebenen Vorrichtungen veranlasst, sich unter Verwendung der Recheneinrichtung 228 zu aktualisieren oder zu synchronisieren. Beispielsweise kann die selbstangetriebene Vorrichtung 232 Bilderfassungsressourcen umfassen und eine Netzwerkquelle kann die Recheneinrichtung 228 veranlassen, auf die Bilder von der selbstangetriebenen Vorrichtung zuzugreifen und/oder diese Bilder über das Internet an die Netzwerkquelle zu übertragen.
  • Bei Varianten kann eine solche Fernnetzfunktionalität alternativ direkt von einer Netzwerkquelle an die selbstangetriebenen Vorrichtungen 224, 232, 236 übertragen werden. Daher können die Recheneinrichtungen 220, 228 optional sein. Alternativ können die Recheneinrichtungen 220, 228 von den selbstangetriebenen Vorrichtungen 224, 232, 236 durch ein Netzwerk, wie etwa das Internet, getrennt sein. Somit können die Recheneinrichtungen 220, 228 alternativ die Netzwerkquelle sein, die die selbstangetriebenen Vorrichtungen fernsteuert und/oder mit diesen kommuniziert.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Datenkommunikationsverbindungen 210, 212, 222, 226, 230, 234, 239, 242, 246, 248 und 252 gemäß den 2A, 2B und 2C aus Darstellungsgründen kurz und direkt dargestellt sind. Tatsächliche Verbindungen können jedoch deutlich vielfältiger und komplex sein. Beispielsweise kann die Verbindung 226, die die zwei Recheneinrichtungen 220 und 228 miteinander verbindet, eine drahtlose Verbindung mit niedriger Leistung sein, wenn die wenn sich die Einrichtungen 220 und 228 in großer Nähe zueinander befinden. Die Recheneinrichtungen 220 und 228 können jedoch auch weit voneinander entfernt (z. B. durch Entfernung oder Geographie voneinander getrennt) sein, sofern eine geeignete Netzwerkkommunikation hergestellt werden kann.
  • Daher können die Verbindung 226 und sämtliche der Verbindungen 222, 230, 234 und 239 eine Vielzahl von Netzwerktechnologien verwenden, die das Internet, World Wide Web, drahtlose Verbindungen, drahtlose Hochfrequenzkommunikationen, die ein Netzwerkprotokoll nutzen, optische Verbindungen oder eine beliebige verfügbare Netzwerkkommunikationstechnologie umfassen. Die letzte Verbindung mit den selbstangetriebenen Vorrichtungen 224, 232, 236 und 238 ist bevorzugt drahtlos, so dass keine Verbindungskabel die Mobilität einschränken.
  • Bei einer Ausführungsform basieren die Kommunikationsverbindungen 222, 226, 230 und 234 auf dem drahtlosen Kommunikationsstandard für den Datenaustausch, der als BLUETOOTH bekannt ist. BLUETOOTH ist weitgehend verfügbar und stellt ein flexibles Kommunikationsgerüst zum Einrichten von Datennetzwerken unter Verwendung von Kurzwellenfunk-Sender-Empfängern und Datencodierung bereit. BLUETOOTH umfasst Sicherheitsmerkmale, um die über die Verbindungen gesendeten Daten vor unautorisierten Beobachtern oder Beeinflussung zu schützen. Alternative drahtlose Kommunikationsmedien können ebenfalls eingesetzt werden, wie etwa ein drahtloser USB, Wi-Fi oder firmeneigene drahtlose Kommunikationen. Bei Varianten können eine oder mehrere der Kommunikationsverbindungen 222, 226, 230 und 234 Kurzstrecken-Hochfrequenz-(HF-)Kommunikationen und/oder Sichtlinienkommunikationen nutzen.
  • Bei verschiedenen anderen Ausführungsformen basieren die Kommunikationsverbindungen auf anderen drahtlosen Kommunikationssystemen. Verschiedene Hochfrequenz-Datenkommunikationssysteme sind verfügbar, die beispielsweise diejenigen umfassen, die als WI-FI, IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g oder IEEE 802.11n bekannt sind. Andere Hochfrequenzdatenverbindungen werden unter Verwendung von Mobiltelefondiensten oder Serienkommunikationsprotokollen unter Verwendung von Funkmodems gebildet. Bei anderen Ausführungsformen werden optische Kommunikationsverbindungen eingesetzt, die die Modulationseigenschaften von Licht und Laserstrahlen umfassen.
  • Zur Bildung der Netzwerkverbindungen kann jede geeignete Kommunikationstechnologie verwendet werden, sei sie derzeit bekannt oder zukünftig verfügbar. Die hierin beschriebenen Merkmale sind nicht von einer bestimmten Netzwerktechnologie oder -standard abhängig.
  • Bei manchen Ausführungsformen können die zwischen den Einrichtungen, etwa zwischen den Recheneinrichtungen 220, 228 und/oder den selbstangetriebenen Vorrichtungen 224, 232, 236, hergestellten Kommunikationen zeitlich begrenzt, flexibel und rekonfigurierbar sein. Ein resultierendes Netzwerk solcher Vorrichtungen kann als ”Ad-hoc-”Netzwerk oder alternativ als ”Piconet” oder ”persönliches Netzwerk” angesehen werden. Im Hinblick darauf sehen einige Ausführungen vor, dass die Recheneinrichtungen 220, 228 und die selbstangetriebenen Vorrichtungen 224, 232, 236 als Knoten des Netzwerks, etwa eines Ad-hoc-Netzwerks, angesehen werden können. Bei solchen Konfigurationen, sind die Netzwerkkomponenten, Topologie und Kommunikationspfade flexibel und können ohne weiteres angepasst werden, um das Hinzufügen oder Entfernen von Vorrichtungen zu ermöglichen, wobei sich Kommunikationsanforderungen oder Kanalinterferenzen ändern. Beispielsweise ist die selbstangetriebene Vorrichtung 238 in 2B ohne vorhandene Netzwerkverbindung dargestellt. Die selbstangetriebene Vorrichtung 238 hat sich jedoch in der Vergangenheit mit dem System 218 verbunden und Anweisungen erhalten, die es ihr ermöglichen, ohne eine beständige Netzwerkverbindung zu arbeiten.
  • 2C ist eine schematische Darstellung, die ein System 268 mit einer Recheneinrichtung und mehreren selbstangetriebenen Vorrichtungen gemäß einer Ausführungsform zeigt. Eine Recheneinrichtung 240 ist betriebsfähig dafür ausgelegt, mit einer oder mehreren selbstangetriebenen Vorrichtungen 244, 250, 254 zu kommunizieren. Die Recheneinrichtung 240 kann Befehle oder andere Steuerdaten übertragen und Rückmeldungen empfangen, ähnlich wie bei vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Die selbstangetriebenen Vorrichtungen 244, 250, 254 sind dafür ausgelegt, mit der Recheneinrichtung 240 zu kommunizieren und/oder durch diese gesteuert zu werden. Darüber hinaus sind die selbstangetriebenen Vorrichtungen 244, 250, 254 dafür ausgelegt, miteinander zu kommunizieren und/oder einander zu steuern.
  • Bei dem in 2C gezeigten Beispiel kommuniziert die Recheneinrichtung 240 mit der selbstangetriebenen Vorrichtung 244 unter Verwendung der Kommunikationsverbindung 242. Die selbstangetriebene Vorrichtung 244 kommuniziert mit der selbstangetriebenen Vorrichtung 250 unter Verwendung der Verbindung 246 und mit der selbstangetriebenen Vorrichtung 254 unter Verwendung der Verbindung 248. Die selbstangetriebenen Vorrichtungen 250 und 254 kommunizieren unter Verwendung der Verbindung 252 miteinander. Die Recheneinrichtung 250 kann Daten an die selbstangetriebenen Vorrichtungen 250 oder 254 senden und dabei die Vorrichtung 244 als Relais verwenden. Alternativ kann die Recheneinrichtung 240 direkt mit den anderen selbstangetriebenen Vorrichtungen 250, 254 kommunizieren.
  • Das System 268 kann verschiedene Konfigurationen haben. Beispielsweise kann ein Benutzer die Recheneinrichtung 240 zum Steuern der selbstangetriebenen Vorrichtung 244 bedienen. Eine Bewegung der selbstangetriebenen Vorrichtung 244 kann sowohl an die Recheneinrichtung 240 als auch an eine oder mehrere der anderen selbstangetriebenen Vorrichtungen 250, 254 kommuniziert werden. Jede der selbstangetriebenen Vorrichtungen kann vorprogrammiert sein, um basierend auf von einer anderen der selbstangetriebenen Vorrichtungen kommunizierten Zustands- oder Positionsinformationen auf eine bestimmte Weise zu reagieren. Beispielsweise können die selbstangetriebenen Vorrichtungen 244, 250 jeweils in einem Abstoßungsmodus betrieben werden, so dass die Bewegung der selbstangetriebenen Vorrichtung 244 (wie durch die Recheneinrichtung 240 gesteuert) zu einer Abstoßbewegung durch die selbstangetriebene Vorrichtung 250 führt. Bei anderen Varianten können die selbstangetriebenen Vorrichtungen 244, 250, 254 vorprogrammiert sein, um einen bestimmten Abstand voneinander einzuhalten, so dass eine Bewegung einer Vorrichtung automatisch eine Bewegung der anderen zwei Vorrichtungen bewirkt. Des Weiteren können die Vorrichtungen 244, 250, 254 dafür ausgelegt sein, eine Vielzahl Aktivitäten, wie etwa zum Beispiel, dass (i) sich eine selbstangetriebene Vorrichtung automatisch bewegt, wenn sich eine andere einer Abstandsgrenze nähert, (ii) sich eine selbstangetriebene Vorrichtung programmgesteuert bewegt, um eine andere selbstangetriebene Vorrichtung anzustoßen, (iii) sich die selbstangetriebenen Vorrichtungen basierend auf einer Eingabe, die jede der selbstangetriebenen Vorrichtungen von den anderen selbstangetriebenen Vorrichtungen oder von der Recheneinrichtung 240 empfängt, automatisch hintereinander bewegen, und/oder Varianten derselben auszuführen.
  • Die verschiedenen Systeme 200, 218, 238 veranschaulichen hierin bereitgestellte Ausführungsformen. Bei jedem der beschriebenen Systeme umfassen Varianten das Vorsehen von mehr oder weniger Recheneinrichtungen und/oder mehr oder weniger selbstangetriebenen Vorrichtungen. Wie bei einigen Varianten beschrieben, können weitere Quellen oder Knoten von einer entfernten Netzwerkquelle bereitgestellt werden. Darüber hinaus ist bei einigen Betriebsumgebungen das Vorhandensein der Recheneinrichtung optional. Beispielsweise können die selbstangetriebenen Vorrichtungen teilweise oder vollständig autonom sein und zum Funktionieren eine Programmierlogik verwenden.
  • Beispiele für selbstangetriebene Vorrichtungen
  • 3A ist ein Blockdiagramm, das die Komponenten einer selbstangetriebenen Vorrichtung 300 gemäß einer Ausführungsform zeigt, die die Form einer robotischen, sphärischen Kugel hat. Bei einer Ausführungsform hat die selbstangetriebene Vorrichtung 300 eine Größe und ein Gewicht, die es ermöglichen, sie mit einer Hand eines Erwachsenen leicht zu ergreifen, aufzuheben und zu tragen.
  • Wie gezeigt, umfasst die selbstangetriebene Vorrichtung 300 ein sphärisches Gehäuse 302 mit einer Außenfläche, die mit einer externen Oberfläche in Kontakt kommt, wenn die Vorrichtung 300 rollt. Darüber hinaus umfasst die selbstangetriebene Vorrichtung 300 eine Innenfläche 304 des Gehäuses 300. Des Weiteren umfasst die selbstangetriebene Vorrichtung 300 mehrere mechanische und elektronische Komponenten, die von dem Gehäuse 302 umschlossen sind.
  • Bei der beschriebenen Ausführungsform besteht das Gehäuse 302 aus einem Material, das Signale überträgt, die zur drahtlosen Kommunikation verwendet werden, jedoch für Feuchtigkeit und Schmutz undurchlässig ist. Das Gehäusematerial kann haltbar, waschbar und/oder bruchfest sein. Das Gehäuse 302 kann auch so aufgebaut sein, dass es die Übertragung von Licht zulässt, und ist dafür strukturiert, das Licht zu streuen.
  • Bei einer Ausführungsform ist das Gehäuse 302 aus einem abgedichteten Polykarbonatkunststoff gefertigt. Bei einer Ausführungsform ist das Gehäuse 302 oder die Innenfläche 304 dafür strukturiert, Licht zu streuen. Bei einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse 302 zwei halbkugelförmige Schalen mit einem zugehörigen Befestigungsmechanismus, so dass das Gehäuse 302 geöffnet werden kann, um Zugang zu den internen elektronischen und mechanischen Komponenten zu ermöglichen.
  • Mehrere elektronische und mechanische Komponenten befinden sich im Gehäuse 302, um Verarbeitungs-, Drahtloskommunikations-, Antriebs- und andere Funktionen zu ermöglichen. Bei einem Beispiel umfassen die Komponenten ein Antriebssystem 301, um es der Vorrichtung 300 zu ermöglichen, sich selbst anzutreiben. Das Antriebssystem 301 kann mit Verarbeitungsressourcen und anderen Steuermechanismen, wie bei anderen Ausführungsformen beschrieben, verbunden sein. Bezug nehmend nochmals auf 3 dient ein Träger 314 als Befestigungspunkt und Halterung für die internen Komponenten der selbstangetriebenen Vorrichtung 300. Die Komponenten der selbstangetriebenen Vorrichtung 300 sind nicht starr am Gehäuse 302 angebracht. Stattdessen steht das Antriebssystem 310 an ausgewählten Punkten mit der Innenfläche 304 in Reibkontakt und ist durch die Tätigkeit von Aktoren des Antriebssystems 301 im Gehäuse 302 bewegbar.
  • Der Träger 314 steht mit einem Energiespeicher 316 in mechanischem und elektrischem Kontakt. Der Energiespeicher 316 stellt ein Energiereservoir zum Versorgen der Vorrichtung 300 und der Elektronik mit Energie dar und wird durch den induktiven Ladeanschluss 326 wiederaufgefüllt. Der Energiespeicher 316 ist bei einer Ausführungsform eine wiederaufladbare Batterie. Bei einer Ausführungsform ist der Energiespeicher 316 eine Batterie, wie etwa eine, die aus Lithium-Polymer-Zellen besteht. Bei anderen Ausführungsformen kann der Energiespeicher 316 andere Arten wiederaufladbarer Batterien umfassen.
  • Der Träger 314 kann den Befestigungsort für die meisten der internen Komponenten, die Leiterplatten für elektronische Baugruppen, Sensoranordnungen, Antennen und Anschlüsse umfassen, sowie einen mechanischen Befestigungspunkt für interne Komponenten bereitstellen.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst das Antriebssystem 301 die Motoren 322, 324 und die Räder 318, 320. Die Motoren 322 und 324 sind jeweils über eine zugeordnete Welle, Achse und Getriebe (nicht gezeigt) mit den Rädern 318 bzw. 320 verbunden. Der Umfang der Räder 318 und 320 stellt zwei Stellen dar, an denen das Antriebssystem 301 mit der Innenfläche 304 in mechanischem Kontakt steht. Die Stellen, an denen die Räder 318 und 320 die Innenfläche 304 berühren, können ein wichtiger Teil des Antriebsmechanismus der selbstangetriebenen Vorrichtung 300 sein, daher können die Räder 318 und 320 mit einem Material beschichtet oder überzogen sein, das die Reibung erhöht und den Schlupf verringert. Beispielsweise können die Räder 318 und 320 mit Silikonkautschukreifen überzogen sein.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist ein Vorspannmechanismus vorgesehen, um die Räder 318 und 320 aktiv gegen die Innenfläche 304 zu drängen. Bei einem Beispiel können eine Feder 312 und ein Federende 310 den Vorspannmechanismus umfassen. Spezifischer sind die Feder 312 und das Federende 310 so positioniert, dass sie die Innenfläche 304 an einem Punkt berühren, der den Rädern 318 und 320 diametral entgegengesetzt ist. Die Feder 312 und das Federende 310 stellen eine zusätzliche Kontaktkraft bereit, um den Schlupf der Räder 318 und 320 zu verringern, insbesondere in Situationen, in denen das Antriebssystem 301 nicht mit den Rädern 318 und 320 auf dem Boden positioniert ist und die Schwerkraft keine adäquate Kraft bereitstellt, um einen Schlupf der Antriebsräder 318 und 320 zu verhindern. Die Feder 312 wird so ausgewählt, dass sie eine Kraft bereitstellt, die die Räder 318 und 320 und das Federende 310 gleichmäßig gegen die Innenfläche 304 drückt.
  • Das Federende 310 kann so ausgeführt sein, dass ein nahezu reibungsloser Kontakt mit der Innenfläche 304 bereitgestellt wird. Bei einer Ausführungsform umfasst das Federende 310 eine abgerundete Oberfläche, die dafür ausgestaltet ist, an allen ihren Kontaktpunkten mit der Innenfläche 304 einen reibungsarmen Kontaktbereich zu spiegeln. Es können weitere Mechanismen zum Bereitstellen eines nahezu reibungslosen Kontakts vorgesehen sein. Bei einer anderen Ausführung kann die abgerundete Oberfläche ein oder mehrere Lager zur weiteren Reduzierung der Reibung an dem Kontaktpunkt umfassen, an dem sich das Ende 310 längs der Innenfläche 304 bewegt.
  • 3B ist ein Blockdiagramm, das eine Explosionsdarstellung eines Beispiels einer zylindrischen selbstangetriebenen Vorrichtung 350 zeigt. Bei dem Beispiel aus 3B umfasst ein Antriebssystem 305 einen linken Motor 352 und einen rechten Motor 354 mit jeweiligen Achsen, ein oder mehrere Antriebsaggregate 370, einen Träger 384, eine Platine 366 mit einer beliebigen Anzahl elektronischer Komponenten und einen Empfänger 368, der für eine Vielzahl drahtloser Kommunikationsstandards und/oder -technologien konfiguriert sein oder diese umfassen kann.
  • Bezug nehmend auf 3B sind die vorstehend genannten Merkmale in einem Körper 364 der selbstangetriebenen Vorrichtung 350 enthalten. Ferner kann eine beliebige Kombination der vorstehenden Merkmale unbeweglich zum Körper 364 ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Träger 384 an einem inneren Abschnitt des Körpers 364 befestigt oder anderweitig angebracht sein. Alternativ kann eine beliebige Anzahl interner Komponenten der selbstangetriebenen Vorrichtung 350 mit dem inneren Abschnitt des Körpers 364 verbunden sein. Demnach kann der Körper 364, aufgrund der Unbeweglichkeit der internen Komponenten zum Körper 364, in Verbindung mit der Drehstellung des Antriebssystems 305 rotieren, wenn die selbstangetriebene Vorrichtung 350 manövriert wird.
  • Der Körper 364 ist im Wesentlichen zylindrisch und kann eine beliebige Anzahl Bauformen und Merkmale aufweisen. Beispielsweise kann der Körper zumindest teilweise transparent sein, so dass Licht von einer im Körper angeordneten, internen lichtemittierenden Komponente außerhalb der Vorrichtung 350 sichtbar ist. Die interne lichtemittierende Komponente kann eine beliebige Art von Beleuchtungselement sein, wie etwa eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs) oder eine oder mehrere LED-Anordnungen. Das Beleuchtungselement kann am Träger 384 oder einer beliebigen anderen internen Komponente der selbstangetriebenen Vorrichtung 350 befestigt sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Körper 364 aus einem abgedichteten Polykarbonatkunststoff oder einem anderen Verbundwerkstoff bestehen, der dafür strukturiert sein kann, Licht von dem internen Beleuchtungselement zu streuen.
  • Ferner kann der Körper 364 aus einem Material bestehen, das eine Übertragung von Signalen erlaubt, die zur drahtlosen Kommunikation verwendet werden. Des Weiteren kann eine Außenfläche des Körpers 364 aus einem Material bestehen, das im Wesentlichen für Feuchtigkeit undurchlässig und alltägliche Abnutzung unempfindlich ist. Der Körper 364 kann von der selbstangetriebenen Vorrichtung 350 abnehmbar sein, um Zugang zu den internen Komponenten zu ermöglichen, und kann ferner haltbar, waschbar und/oder bruchfest sein.
  • Zusätzlich oder alternativ kann der Körper 364 Befestigungs- oder Anbringungspunkte umfassen, um entfernbares Zubehör an der Außenseite des Körpers 364 anbringen zu können. Wie nachfolgend genauer beschrieben, kann dieses Zubehör zum Beispiel einen aufsetzbaren Scheinwerfer oder eine Anhängerbefestigung umfassen.
  • Wie in 3B aus Gründen der Veranschaulichung gezeigt, kann das Zahnrad 360 für ein bestimmtes Rad 358 zumindest teilweise in einem inneren Abschnitt eines Rades ausgeformt oder ausgebildet sein, wie etwa durch das Rad 358 dargestellt. Alternativ kann das Zahnrad 360 als Teil eines Antriebsstranges enthalten sein, wobei der Motor 354 mit einer Kombination aus Achse 362 und Zahnrad 360 gekoppelt ist. Demnach kann die Kombination aus Achse 362 und Zahnrad 360 dann am Rad 358 befestigt werden. Alternativ kann eine Achse-Zahnrad-Kombination zumindest teilweise in einem inneren Abschnitt eines Rades ausgebildet sein.
  • Des Weiteren kann eine Radnabe 386 (i) zumindest teilweise in einem äußeren Abschnitt eines jeweiligen Rades ausgebildet sein (nicht gezeigt), (ii) zusammen mit einem Zahnrad in einem Innenradius eines Rades ausgebildet sein (ebenfalls nicht gezeigt) oder (iii) ein Teil des Antriebsstrangs sein, das am Zahnrad 360 und an der Achse 362 angebracht ist. Bei letzterem Beispiel kann die Radnabe 386 Teil der Achse 362 oder mit dieser verbunden sein und ferner dafür ausgestaltet sein, vom äußeren Abschnitt des Rades 358 vorzuspringen. Die selbstangetriebene Vorrichtung 350 kann ferner abnehmbare Nabenabdeckungen 372, 374 umfassen, die leicht an den Radnaben 386 angebracht und davon abgenommen werden können. Die Nabenabdeckungen 372, 374 können je nach Vorliebe eines Benutzers eine Vielzahl unterschiedlicher Farben und/oder Ausführungen haben. Alternativ können die Nabenabdeckungen 372, 374 semipermanent an den Radnaben 386 fixiert sein. Die Nabenabdeckungen 372, 374 können aus einem harten oder weichen Kunststoff, einem/einer Kunststoff-/Gummi-Verbundstoff oder Verbindung, einem Metall oder einem beliebigen anderen geeigneten Material gefertigt sein.
  • Über den Rädern 356, 358 können Radüberzüge 376, 378 (z. B. Reifen) angebracht werden. Die Radüberzüge 376, 378 können abnehmbar und aus einer weichen Gummiverbindung gefertigt sein. Die Radüberzüge 376, 378 sind jedoch nicht auf weiches Gummi beschränkt und können aus einer beliebigen Verbindung gefertigt sein. Die Radüberzüge 376, 378 können zu spezialisierten oder einfach stilistischen Zwecken eine beliebige Anzahl Laufflächenprofile umfassen. Die Radüberzüge 376, 378 können je nach Vorliebe eines Benutzers eine Vielzahl unterschiedlicher Ausführungen und/oder Farben haben. Bei Varianten haben die Räder 356, 358 dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe Höhe wie der Körper 364 und die Radüberzüge 376, 378 können einen leichten Höhenvorteil der Rad-Reifen-Kombination gegenüber dem Körper ermöglichen. Alternativ können die Räder 356, 358 eine erheblich größere Höhe als der Körper 364 haben.
  • Selbstangetriebene Vorrichtung mit magnetischer Kopplung
  • Die 4A–4D zeigen ein Beispiel einer sich drehenden oder rollenden selbstangetriebenen Vorrichtung gemäß einiger Ausführungsformen, die Komponenten zum magnetischen Koppeln mit einer externen Zubehöreinrichtung umfasst. Bei dem Beispiel gemäß 4A ist eine selbstangetriebene Vorrichtung 400 dargestellt, die sich bewegt während sie mit einer externen Zubehöreinrichtung 430 magnetisch gekoppelt ist. 4B zeigt eine Draufsicht der selbstangetriebenen Vorrichtung 400, die ein magnetisches Element 405 zum Erzeugen einer magnetischen Kopplung darstellt. In ähnlicher Weise zeigt 4C eine Draufsicht der externen Zubehöreinrichtung, die ein komplementäres magnetisches Element 435 zum Koppeln mit dem magnetischen Element 405 der selbstangetriebenen Vorrichtung 400 darstellt.
  • Bei dem Beispiel gemäß den 4A–4D ist die selbstangetriebene Vorrichtung 400 gemäß einer Ausführung aufgebaut, wie sie etwa anhand des Beispiels gemäß 3A (z. B. selbstangetriebene Vorrichtung 300) oder des Beispiels gemäß 3B (z. B. selbstangetriebene Vorrichtung 350) beschrieben ist. Demnach umfasst die selbstangetriebene Vorrichtung 400, bei dem Beispiel gemäß den 4A–4D, ein sphärisches Gehäuse 410, das unter Verwendung eines internen Antriebssystems auf einer darunterliegenden Oberfläche 402 rollt. Bei Varianten kann das Gehäuse 410 der selbstangetriebenen Vorrichtung 400 eine alternative abgerundete Form haben, etwa eine elliptische oder zylindrische (z. B. Bezug nehmend auf 3B) Form, so dass sich das Gehäuse über oder auf der darunterliegenden Oberfläche 402 dreht.
  • Gemäß einem Aspekt kann die selbstangetriebene Vorrichtung 400 ein magnetisches Element 405, das aus einem magnetischen Material geformt ist, und eine interne Haltestruktur 425 umfassen, um das magnetische Element 405 bezogen auf die darunterliegende Oberfläche 402 in einer gewünschten Ausrichtung und Position zu halten. Als Beispiel kann die Haltestruktur 425 als Teil eines Vorspannmechanismus ausgeführt sein und das magnetische Element 405 auf einer Spitze oder einem Federende des Vorspannmechanismus bereitgestellt sein. Das magnetische Element 405 kann einem Magneten oder einem beliebigen Material (z. B. Eisenmetalle, etc.) entsprechen, der/das dazu in der Lage ist, mit komplementären Magneten, die an der externen Zubehöreinrichtung 430 bereitgestellt sind, magnetisch zu interagieren und zu koppeln. Eine Plattenstruktur 420 (z. B. Leiterplatte) kann Logik und Hardware zum Steuern des Antriebssystems der selbstangetriebenen Vorrichtung 400 bereitstellen. Bei einer Ausführung sind die Plattenstruktur 420 und die Haltestruktur 425 als Teil einer Plattform bereitgestellt, die bei einer Rotation (W) des Gehäuses 410 auf der darunterliegenden Oberfläche 402 eine im Wesentlichen konstante Winkelposition beibehält.
  • Die Zubehöreinrichtung 430 kann an oder nahe einem unteren Bereich, der mit dem sphärischen Gehäuse 410 in Kontakt kommt, ein komplementäres magnetisches Element 435 umfassen. Bei Variationen kann die Zubehöreinrichtung 430, abhängig von der Ausführung oder dem Zweck der kombinierten Vorrichtung, eine Vielzahl Formen und Ausrichtungen haben. Bei der Ausführung gemäß den 4A–4D, umfasst die Zubehöreinrichtung 430 beispielsweise eine zylindrische oder rechteckige ”Hutform” für das sphärische Gehäuse 410. Bei anderen Varianten kann die Zubehöreinrichtung 430 sphärisch oder kugelförmig sein. Bei vielen Anwendungen wird die selbstangetriebene Vorrichtung 400 als Spielzeug oder Unterhaltungsgerät betrieben und die Zubehöreinrichtung 430 ist selektiv so geformt oder aufgebaut, dass sie menschliche Eigenschaften imitiert oder Erweiterungen zur Erhöhung des Unterhaltungswerts und Wohlgefallens der kombinierten Vorrichtung bereitstellt.
  • Bei einer Ausführung sind die magnetischen Elemente 405, 435 jeweils der selbstangetriebenen Vorrichtung 400 und der Zubehöreinrichtung 430 Magneten, die so ausgerichtet sind, dass ihre entgegengesetzten Pole aufeinander gerichtet sind, um eine magnetische Anziehung zu ermöglichen. Bei Varianten umfassen die magnetischen Elemente 405, 435 der selbstangetriebenen Vorrichtung 400 oder der Zubehöreinrichtung 430 magnetisch interaktive Materialien, wie etwa Eisenmetalle.
  • Bei verschiedenen Beispielen kann eine Betriebs- oder Gebrauchsumgebung der selbstangetriebenen Vorrichtung 400 Ereignisse oder Bedingungen umfassen, die die Bewegung der selbstangetriebenen Vorrichtung 400 unterbrechen, wie etwa (i) Variationen der darunterliegenden Oberfläche (z. B. Übergang von einem glatten Bodenbelag zu einem Teppichbodenbelag), (ii) Zusammenstöße (z. B. mit Wänden oder anderen selbstangetriebenen Vorrichtungen), und (iii) eine relativ hohe Geschwindigkeit und starke Beschleunigung der selbstangetriebenen Vorrichtung 400 aufgrund dessen, dass sich die selbstangetriebene Vorrichtung 400 in eine beliebige einer Vielzahl Richtungen dreht oder wendet. Angesichts der Betriebs- und Gebrauchsumgebung der selbstangetriebenen Vorrichtung 400, können die magnetischen Elemente 405, 435 eine starke, stabile und nachgiebige magnetische Kopplung zwischen der selbstangetriebenen Vorrichtung 400 und der Zubehöreinrichtung 430 aufrechterhalten.
  • Demnach kann bei manchen Ausführungsformen die Menge und/oder Verteilung magnetischer Elemente (oder magnetischen Materials) im sphärischen Gehäuse 410 variieren, um die Stabilität und/oder Nachgiebigkeit der der magnetischen Kopplung zu erhöhen. Während beispielsweise das Beispiel gemäß 4A vorsieht, das magnetische Element 405 im Wesentlichen in einem Polbereich 412 (relativ zur darunterliegenden Oberfläche 402) zu positionieren, kann das magnetische Element 405 bei Varianten durch mehrere diskrete magnetische Elemente ersetzt oder verstärkt werden, die platziert werden, um die Stärke, Stabilität oder Nachgiebigkeit der magnetischen Kopplung zu unterstützen. Beispielsweise können diskrete magnetische Elemente unter gleichem Abstand (oder anderweitig) vom Polbereich 412, etwa längs einer Breitengradebene 411 zwischen dem Äquator 408 und dem Polbereich 412, positioniert werden. Die Zubehöreinrichtung 430 kann ein oder mehrere komplementäre magnetische Elemente 435 umfassen, um die gewünschte magnetische Kopplung zu ermöglichen.
  • Des Weiteren kann eine Kopplungsfläche der Zubehöreinrichtung 430 Konturen und Merkmale zum Verringern der Reibung umfassen, zumindest wenn sich die selbstangetriebene Vorrichtung 400 in Bewegung befindet. Das Vorhandensein von Reibung kann beispielsweise bewirken, dass sich das sphärische Gehäuse 410 und die Zubehöreinrichtung 430 magnetisch voneinander lösen oder sich die Kopplung zwischen den zwei Vorrichtungen destabilisiert. Zur Verringerung der Reibung kann eine untere Oberfläche 432 der Zubehöreinrichtung 430 abgerundet sein und jeweils eine Außenfläche des sphärischen Gehäuses 410 und der Zubehöreinrichtung 430 können relativ glatt gehalten werden. Darüber hinaus können die Außenfläche 417 des sphärischen Gehäuses 410 und/oder die untere Oberfläche 432 der Zubehöreinrichtung 430 aus einem Material geformt sein, das die Reibung mit anderen Oberflächen verringert.
  • Die Zubehöreinrichtung 430 kann eine Vielzahl unterschiedlicher Formen in einer Vielzahl unterschiedlicher Größen haben. Bezug nehmend auf 4D, kann die Zubehöreinrichtung 430 beispielsweise kuppelförmig oder halbkugelförmig sein. Die Zubehöreinrichtung 430 kann ferner wie eine Scheibe, ein Quader oder ein Zylinder geformt sein oder eine beliebige Anzahl anderer unregelmäßiger Formen haben. Unabhängig von der Form oder Größe kann die Zubehöreinrichtung 430 eine Anzahl Magnete 435 umfassen, um mit dem magnetischen Element 405 der selbstangetriebenen Vorrichtung 400 in magnetischer Wechselwirkung zu bleiben. Des Weiteren kann die Zubehöreinrichtung 430 mit verschiedenen anderen Zubehöreinrichtungen unterschiedlicher Form und Größe austauschbar sein.
  • Die 5A und 5B zeigen eine selbstangetriebene Vorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen, die sich bewegt während sie mit einer Zubehöreinrichtung magnetisch gekoppelt ist. Wenn sich die selbstangetriebene Vorrichtung 500 bewegt, kann eine externe Zubehöreinrichtung 504 in einer im Wesentlichen konstanten Position auf der selbstangetriebenen Vorrichtung 500 magnetisch mit der selbstangetriebenen Vorrichtung 500 gekoppelt bleiben. Von daher kann, während die selbstangetriebene Vorrichtung 500 manövriert wird, eine Halteplattform oder -struktur 515 (z. B. wie etwa eine, die den nachstehend genauer beschriebenen Vorspannmechanismus 615 gemäß 6 bereitstellt) einen veränderlichen Neigungswinkel (Polarwinkel (θ) relativ zur Bewegungsebene) haben, der typischerweise 45 Grad nicht übersteigt, wenn ein extremes unterbrechendes Ereignis oder Bedingung eintritt. Während eines kontinuierlichen und stabilen Manövrierens der selbstangetriebenen Vorrichtung 500 jedoch kann die Neigung der Halteplattform oder -struktur 515 minimal sein, etwa innerhalb von 10 Grad um die Horizontale. Ferner kann der Azimut (φ) während des Manövrierens abhängig oder unabhängig von der von den Motoren oder Rädern oder einem anderen Antriebsmechanismus der selbstangetriebenen Vorrichtung übertragenen Energie in einem beliebigen Winkel variieren.
  • Zur Erreichung einer kontinuierlichen Bewegung bei einer konstanten Geschwindigkeit der selbstangetriebenen Vorrichtung 500, kann die Verschiebung des Masseschwerpunkts der Vorrichtung relativ zu ihrem Drehpunkt durch die Tätigkeit der Räder 568, 570 beibehalten werden. Die Verschiebung des Masseschwerpunkts der selbstangetriebenen Vorrichtung 500 relativ zu einem Drehpunkt kann schwierig zu messen sein und es ist daher schwierig, zum Aufrechterhalten einer konstanten Geschwindigkeit eine Rückmeldung für eine Steuereinrichtung mit geschlossener Regelschleife zu erhalten. Die Verschiebung ist jedoch proportional zum Neigungswinkel (gleich dem Polarwinkel θ) zwischen der Halteplattform oder -struktur 515 und der Oberfläche, auf der sich die selbstangetriebene Vorrichtung 500 bewegt. Der Neigungswinkel kann anhand einer Vielzahl Sensoreingänge erfasst oder geschätzt werden. Daher kann als Beispiel eine Drehzahlsteuereinrichtung für die selbstangetriebene Vorrichtung 500 realisiert werden, um den Neigungswinkel zwischen der Halteplattform oder -struktur 515 und der Oberfläche dazu zu verwenden, die Drehzahl der Räder 568, 570 zu regeln, was bewirkt, dass sich die selbstangetriebene Vorrichtung 500 mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Die Drehzahlsteuereinrichtung kann den gewünschten Neigungswinkel bestimmen, um die gewünschte Drehzahl zu erzeugen, und der gewünschte Winkel-Sollwert wird als Eingang einer Steuereinrichtung mit geschlossener Regelschleife zugeführt, die den Antriebsmechanismus regelt.
  • Bei manchen Ausführungen, wie etwa in 5B dargestellt, kann die selbstangetriebene Vorrichtung 500 durch eine Steuereinrichtung 502 operativ gesteuert werden. Die Steuereinrichtung 502 kann eine beliebige Einrichtung sein, die dazu fähig ist, sich mit der selbstangetriebenen Vorrichtung 500 kommunikationsfähig zu verbinden, um Steuerbefehle bereitzustellen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 502 eine multifunktionale drahtlose Einrichtung sein, wie etwa ein Smartphone oder eine Tablet-Recheneinrichtung. Die Steuereinrichtung 502 kann eine zum Steuern der selbstangetriebenen Vorrichtung 500 spezifische Anwendung ausführen. Gemäß zahlreichen Beispielen kann die Steuereinrichtung 502 eine Benutzerschnittstelle erzeugen, die virtuelle Steuerungen (z. B. einen virtuellen Lenkmechanismus) umfasst, um es einem Benutzer zu ermöglichen, die selbstangetriebene Vorrichtung zu bedienen. Daher bewegt sich die selbstangetriebene Vorrichtung 500, wie in 5B gezeigt, wenn der Benutzer in die Steuereinrichtung 502 eine Steuereingabe 590 eingibt, die die selbstangetriebene Vorrichtung 500 anweist, sich vorwärts zu bewegen, entsprechend vorwärts.
  • Bei einem Beispiel gemäß 5A und 5B kann das interne Antriebssystem der selbstangetriebenen Vorrichtung 500 basierend auf der Beschleunigungsrichtung, die mit einer Vorwärts-, Rückwärts- oder Seitwärtsbeschleunigung übereinstimmen kann, ein Moment zum Neigen oder Kippen der Plattform erzeugen. Die magnetische Wechselwirkung zwischen dem externen Zubehör 504 und der selbstangetriebenen Vorrichtung 500 kann bewirken, dass das externe Zubehör 504 zusammen mit den internen Komponenten rollt oder sich neigt, wenn die selbstangetriebene Vorrichtung 500 beschleunigt und vorwärts fährt. Um zu verhindern, dass sich das externe Zubehör 504 dreht, kann das externe Zubehör 504 komplementäre magnetische Elemente aufweisen, die mit entgegengesetzter Polarität auf die magnetischen Elemente der selbstangetriebenen Vorrichtung 500 ausgerichtet sind. Bei den in den 5A–5B gezeigten Beispielen umfasst die selbstangetriebene Vorrichtung 500 ein Paar magnetischer Elemente, wobei ein erstes magnetisches Element so ausgerichtet sein kann, dass sein magnetischer Südpol nach oben weist, und ein zweites magnetisches Element so ausgerichtet sein kann, dass sein magnetischer Nordpol nach oben weist. Daher kann das externe Zubehör 504 ein komplementäres Paar Magnete aufweisen, wobei ein erstes magnetisches Element so ausgerichtet ist, dass sein magnetischer Südpol nach unten weist, um das erste magnetische Element der selbstangetriebenen Vorrichtung 500 magnetisch anzuziehen. Ein zweites magnetisches Element des externen Zubehörs 504 kann so ausgerichtet sein, dass sein magnetischer Nordpol nach unten weist, um das zweite magnetische Element der selbstangetriebenen Vorrichtung 500 magnetisch anzuziehen. Es sind verschiedene magnetische Elementanordnungen vorgesehen, bei denen eine beliebige Anzahl magnetischer Elemente (z. B. eine Magnetanordnung) in der selbstangetriebenen Vorrichtung 500 enthalten sein kann. Bei einer solchen Anordnung können beispielhafte externe Zubehöreinrichtungen 504 einen komplementären Satz oder eine Magnetanordnung mit verpartnerten Magneten umfassen, die entgegengesetzt zu ihren zugeordneten Magneten in der selbstangetriebenen Vorrichtung 500 ausgerichtet sind.
  • 6 veranschaulicht ein Beispiel einer sphärischen selbstangetriebenen Vorrichtung 600 und zeigt eine schematische Darstellung der Komponenten der beispielhaften sphärischen selbstangetriebenen Vorrichtung 600. Varianten der vorliegenden Offenbarung sind jedoch nicht auf solche Vorrichtungen beschränkt. Vielmehr kann das vorstehend besprochene System 100 aus 1 mit Bezug auf eine beliebige entfernte Vorrichtung realisiert werden, bei der Paarungen oder Verbindungen hergestellt werden. Bezug nehmend auf 6 kann die selbstangetriebene Vorrichtung 600 eine Größe und ein Gewicht haben, die es ermöglichen, sie mit einer Hand eines Erwachsenen leicht zu ergreifen, aufzuheben und zu tragen. Die selbstangetriebene Vorrichtung 600 kann ein sphärisches Gehäuse 602 mit einer Außenfläche umfassen, die mit einer externen Oberfläche einer entsprechenden magnetisch gekoppelten Zubehöreinrichtung in Kontakt steht, wenn die selbstangetriebene Vorrichtung 600 rollt. Darüber hinaus umfasst das sphärische Gehäuse 602 eine Innenfläche 604. Des Weiteren umfasst die selbstangetriebene Vorrichtung 600 mehrere mechanische und elektronische Komponenten, die von dem sphärischen Gehäuse 602 umschlossen sind. Bei einem Beispiel umfasst die selbstangetriebene Vorrichtung 600 magnetische Elemente 682, die in dem sphärischen Gehäuse 602 gehalten sind und mit komplementären magnetischen Elementen einer geeigneten Zubehöreinrichtung magnetisch interagieren. Die magnetische Wechselwirkung und Kopplung kann eintreten und/oder aufrechterhalten werden während sich die selbstangetriebene Vorrichtung 600 bewegt.
  • Das sphärische Gehäuse 602 kann aus einem Material bestehen, das Signale überträgt, die zur drahtlosen Kommunikation verwendet werden, jedoch für Feuchtigkeit und Schmutz undurchlässig ist. Das sphärische Gehäuse 602 kann ein Material umfassen, das haltbar, waschbar und/oder bruchfest ist. Das sphärische Gehäuse 602 kann auch so aufgebaut sein, dass es die Übertragung von Licht ermöglicht, und dafür strukturiert sein, das Licht zu streuen.
  • Bei einer Variation ist das Gehäuse 602 aus einem abgedichteten Polykarbonatkunststoff gefertigt. Bei einem Beispiel umfasst das sphärische Gehäuse 602 zwei halbkugelförmige Schalen mit einem zugehörigen Befestigungsmechanismus, so dass das sphärische Gehäuse 602 geöffnet werden kann, um Zugang zu den internen elektronischen und mechanischen Komponenten zu ermöglichen.
  • Mehrere elektronische und mechanische Komponenten befinden sich in der Hülle, um Verarbeitungs-, Drahtloskommunikations-, Antriebs- und andere Funktionen (zusammengefasst als ”innerer Mechanismus” bezeichnet) zu ermöglichen. Bei einem Beispiel umfassen die Komponenten ein Antriebssystem 601, um es der Vorrichtung zu ermöglichen, sich selbst anzutreiben. Das Antriebssystem 601 kann mit Verarbeitungsressourcen und anderen Steuermechanismen, wie bei anderen Beispielen beschrieben, verbunden sein. Der Träger 614 dient als Befestigungspunkt und Halterung für Komponenten des Antriebssystems 601. Die Komponenten des Antriebssystems 601 sind nicht starr am sphärischen Gehäuse 602 angebracht. Stattdessen kann das Antriebssystem 601 ein Paar Räder 618, 620 umfassen, die mit der Innenfläche 604 des sphärischen Gehäuses 602 in Reibkontakt stehen.
  • Der Träger 614 steht mit einem Energiespeicher 616 in mechanischem und elektrischem Kontakt. Der Energiespeicher 616 stellt ein Energiereservoir zum Versorgen der Vorrichtung 600 und der Elektronik mit Energie dar und kann durch einen induktiven Ladeanschluss 626 wiederaufgefüllt werden. Der Energiespeicher 616 ist bei einer Ausführungsform eine wiederaufladbare Batterie. Bei einer Variante besteht die Batterie aus Lithium-Polymer-Zellen. Bei anderen Varianten werden andere wiederaufladbare Batteriechemien verwendet.
  • Der Träger 614 kann den Befestigungsort für die meisten der internen Komponenten, die Leiterplatten für elektronische Baugruppen, Sensoranordnungen, Antennen und Anschlüsse umfassen, sowie einen mechanischen Befestigungspunkt für interne Komponenten bereitstellen.
  • Das Antriebssystem 601 kann die Motoren 622, 624 und die Räder 618, 620 umfassen. Die Motoren 622 und 624 sind jeweils über eine zugeordnete Welle, Achse und Getriebe (nicht gezeigt) mit den Rädern 618 bzw. 620 verbunden. Der Umfang der Räder 618 und 620 stellt zwei Stellen dar, an denen der innere Mechanismus mit der Innenfläche 604 in mechanischem Kontakt steht. Die Stellen, an denen die Räder 618 und 620 die Innenfläche 604 berühren, sind ein wichtiger Teil des Antriebsmechanismus der selbstangetriebenen Vorrichtung 600, daher sind diese mit einem Material beschichtet oder überzogen, das die Reibung erhöht und den Schlupf verringert. Beispielsweise können die Räder 618 und 620 mit Silikonkautschukreifen überzogen sein.
  • Bei manchen Varianten ist eine Vorspannbaugruppe 615 vorgesehen, um die Räder 618, 620 aktiv gegen die Innenfläche 604 zu drängen. Bei dem in 6 dargestellten Beispiel kann die Vorspannbaugruppe 615 zwei oder mehr separate Portalachsen 658, 660 umfassen, um die Antriebssystemräder 618, 620 aktiv gegen die Innenfläche 604 zu drängen. Die Portalachsen 658, 660 können Vorspannelemente 654, 656 (oder Federn) umfassen, die Spitzen 655 oder Enden aufweisen, die mit einem Kraftvektor, der einen vertikalen Wert hat, gegen die Innenfläche 604 drücken. Die vertikale Kraft von den gegen die Innenfläche 604 drückenden Vorspannfedern 654, 656 drängt das Antriebssystem 601 und seine jeweiligen Räder 618, 820 aktiv gegen die Innenfläche 604, wodurch eine ausreichende Kraft bereitgestellt wird, damit das Antriebssystem 601 bewirkt, dass sich die selbstangetriebene Vorrichtung 600 bewegt.
  • Die Portalachsen 658, 660, die die unabhängigen Vorspannelemente 654, 656 umfassen, können direkt am Träger 614 befestigt sein. Die mit den Portalachsen 658, 660 gekoppelten Vorspannelemente 654, 656 können die Form von Torsionsfedern haben, die eine auf die Innenfläche 604 wirkende Kraft verursachen. Zusätzlich oder alternativ können die Vorspannelemente 654, 656 eine oder mehrere Druckfedern, eine Drehfeder oder eine Zugfeder umfassen. Alternativ können die Portalachsen 658, 660 ohne Einbeziehung von Federn so montiert werden, dass sie eine Kraft aufrechterhalten, die das Antriebssystem 601 und die Räder 618, 620 gegen die Innenfläche 604 drückt, und ausreichend Traktion ermöglichen, um zu bewirken, dass sich die selbstangetriebene Vorrichtung 600 bewegt.
  • Gemäß zahlreichen Beispielen kann die selbstangetriebene Vorrichtung 600 einen induktiven Ladeanschluss 626 umfassen, um ein induktives Laden einer Energiequelle 616 zu ermöglichen, die dazu verwendet wird, die unabhängigen Motoren 622, 624 mit Energie zu versorgen, welche die Räder 618, 620 antreiben. Die selbstangetriebene Vorrichtung 600 kann ferner einen Magnethalter 680 umfassen, der mit dem Träger 614 gekoppelt ist. Der Magnethalter 680 kann einen Satz magnetisch interaktiver Elemente 682, wie etwa aus Eisenwerkstoffen bestehende Elemente, und/oder Elektromagneten oder Permanentmagneten, umfassen. In ähnlicher Weise kann externes Zubehör ebenfalls komplementäre Magnete zum Ermöglichen der magnetischen Kopplung umfassen. Somit können der Magnethalter 680 und das externe Zubehör eine oder mehrere beliebige Kombinationen magnetisch interaktiver Metalle, ferromagnetischer Elemente, Neodym-, Yttrium-/Kobalt-, Alnico- oder anderer Permanentelementarmagnete, anderer ”Seltene-Erden-”Magnete, Elektromagnete, etc. umfassen.
  • Bei Varianten kann der Magnethalter 680 einen Satz magnetischer Elemente 682 (z. B. ein Magnetpaar) umfassen, die so ausgerichtet sein können, dass sie eine entgegengesetzte Polarität aufweisen. Die magnetischen Elemente 682 umfassen beispielsweise, wie bei anderen Beispielen gezeigt, einen ersten Magneten und einen zweiten Magneten, wobei der erste Magnet so ausgerichtet sein kann, dass sein magnetischer Nordpol nach oben weist und sein magnetischer Südpol nach unten weist. Der zweite Magnet kann so ausgerichtet sein, dass sein magnetischer Südpol nach oben weist und sein magnetischer Nordpol nach unten weist.
  • Bei Varianten können der Magnethalter 680 und externes Zubehör jeweils eine beliebige Anzahl oder Kombination komplementärer Magnete oder magnetischer Komponenten beherbergen. Beispielsweise kann eine einzelne magnetische Komponente entweder in der selbstangetriebenen Vorrichtung 600 oder in entsprechendem externem Zubehör untergebracht und so angeordnet sein, dass sie mit einer Mehrzahl magnetischer Komponenten des externen Zubehörs bzw. der selbstangetriebenen Vorrichtung 600 magnetisch interagiert. Alternativ können bei größeren Varianten Magnetanordnungen aus drei oder mehr Magneten im sphärischen Gehäuse 602 untergebracht sein, um mit einer entsprechenden Magnetanordnung des externen Zubehörs magnetisch zu interagieren.
  • Bei manchen Beispielen ist die Vorspannbaugruppe 615 so ausgebildet, dass die Räder 618, 620 und die Spitzenenden 655 der Vorspannelemente 654, 656 beinahe konstant mit der Innenfläche 604 des sphärischen Gehäuses 602 in Eingriff stehen. Von daher wird ein Großteil der Leistung der Motoren 622, 624 direkt übertragen, um das sphärische Gehäuse 602 zu drehen, anstatt zu bewirken, dass sich die internen Komponenten (d. h. die Vorspannbaugruppe 615 und das interne Antriebssystem 601) neigen. Somit kann, obgleich die Bewegung der selbstangetriebenen Vorrichtung 600 zumindest teilweise durch Neigen der internen Komponenten (und somit des Masseschwerpunkts) verursacht werden kann, die Bewegung auch direkt durch eine aktive Kraft der Räder 618, 620, die auf die Innenfläche 604 des sphärischen Gehäuses 602 (über die Vorspannbaugruppe 615) wirkt, und eine direkte Übertragung elektrischer Energie von den Motoren 622, 624 auf die Räder 618, 620 bewirkt werden. Von daher kann der Neigungswinkel der Vorspannbaugruppe 615 erheblich verringert werden und im Wesentlichen konstant bleiben (z. B. im Wesentlichen senkrecht zur externen Oberfläche, auf der sich die selbstangetriebene Vorrichtung 600 bewegt). Zusätzlich oder alternativ kann der Neigungswinkel der Vorspannbaugruppe 615 während Zeiten starker Beschleunigung oder Abbremsung zunehmen (z. B. auf über 45 Grad). Ferner kann der Neigungswinkel der Vorspannbaugruppe 615 unter normalen Betriebsbedingungen stabil bleiben oder geringfügig variieren (z. B. innerhalb von 10–15 Grad).
  • Bei manchen Varianten können die magnetischen Elemente 682 durch magnetisches Material ersetzt oder verstärkt werden, das beispielsweise an den Spitzenenden 655 der Vorspannelemente 654, 656 vorgesehen sein kann. Die Spitzenenden 655 können aus einem magnetischen Material, wie etwa einem Eisenmetall, geformt sein. Solche Metalle können Eisen, Nickel, Kobalt, Gadolinium, Neodym, Samarium oder Metalllegierungen umfassen, die Anteile dieser Metalle enthalten. Alternativ können die Spitzenenden 655 einen im Wesentlichen reibungsfreien Kontaktabschnitt, der mit der Innenfläche 604 des sphärischen Gehäuses 602 in Kontakt steht, und einen magnetisch interaktiven Abschnitt umfassen, der aus den vorstehend genannten Metallen oder Metalllegierungen besteht und mit der Innenfläche 604 in Kontakt steht oder nicht in Kontakt steht. Als weitere Variante kann der im Wesentlichen reibungsfreie Kontaktabschnitt aus einem organischen Polymer, wie etwa einem Thermoplast- oder Duroplast-Polymer, bestehen.
  • Bei manchen Beispielen können die Spitzenenden 655 aus Magneten gebildet sein, wie etwa polierten Neodym-Permanentmagneten. Bei solchen Varianten können die Spitzenenden 655 ein Magnetfeld erzeugen, das sich über die Außenfläche des sphärischen Gehäuses 602 hinaus erstreckt, um mit der externen Zubehöreinrichtung magnetisch zu koppeln. Alternativ können die Spitzenenden 655 einen im Wesentlichen reibungslosen Kontaktabschnitt umfassen und darin einen Magneten enthalten.
  • Alternativ kann eine magnetische Komponente der selbstangetriebenen Vorrichtung 600 an einer beliebigen internen Komponente, wie etwa dem Träger 614, oder einer mit der Vorspannbaugruppe 615 oder dem Träger 614 gekoppelten zusätzlichen Komponente vorgesehen sein.
  • Bei weiteren Beispielen können eines oder mehrere der magnetischen Elemente 682, der Spitzenenden 655 und/oder der komplementären Magneten der externen Zubehöreinrichtung eine beliebige Anzahl Elektro- oder Permanentmagneten umfassen. Solche Magneten können eine unregelmäßige Form haben, um bei einer Bewegung der selbstangetriebenen Vorrichtung 600 für zusätzliche magnetische Stabilität zu sorgen. Beispielsweise können die magnetischen Elemente 682 der selbstangetriebenen Vorrichtung 600 ein einzelner oder mehrere Magnetstreifen sein, die einen oder mehrere Nebenstreifen umfassen, um mit dem/den komplementären Magneten der Zubehöreinrichtung zu koppeln. Zusätzlich oder alternativ können die Spitzenenden 655 auch einen einzelnen oder mehrere Magneten unterschiedlicher Form umfassen, die mit komplementären Magneten der Zubehöreinrichtung koppeln.
  • Alternativ kann die magnetische Kopplung zwischen der selbstangetriebenen Vorrichtung 600 und der Zubehöreinrichtung eine solche sein, die einen stabilen magnetischen Abstoßungszustand erzeugt. Beispielsweise können die magnetischen Elemente 682 ein Supraleitermaterial umfassen, um die dynamische Instabilität einer abstoßenden magnetischen Kraft im Wesentlichen zu beseitigen, um eine stabile magnetische Levitation der Zubehöreinrichtung in Bezug auf die magnetischen Elemente 682 zu ermöglichen während das sphärische Gehäuse 602 auf der darunterliegenden Oberfläche rotiert. Bei ähnlichen Varianten kann ein diamagnetisches Material in der selbstangetriebenen Vorrichtung 600, den Spitzenenden 655 und/oder der externen Zubehöreinrichtung enthalten sein, um für Stabilität der magnetischen Levitation zu sorgen. Somit kann die selbstangetriebene Vorrichtung 600 ohne Verwendung von Führungsschienen oder einer Magnetspur veranlasst werden, in eine beliebige Richtung zu manövrieren, wobei die externe Zubehöreinrichtung in einer im Wesentlichen konstanten Position längs einer vertikalen Achse der selbstangetriebenen Vorrichtung 600 verbleibt (kartesische oder zylindrische z-Achse oder sphärische r-Koordinate ohne Polarwinkel (θ)).
  • 7A ist eine geschnittene Seitenansicht einer beispielhaften selbstangetriebenen Vorrichtung, die eine unabhängige interne Struktur und eine Struktur zum magnetischen Koppeln mit einer externen Zubehöreinrichtung umfasst. Gemäß der nachfolgenden Beschreibung von 7A kann die selbstangetriebene Vorrichtung 700 zahlreiche Merkmale anderer hierin vorgesehener Beispiele enthalten. Bezug nehmend auf 7A kann die selbstangetriebene Vorrichtung 700 ein internes Antriebssystem 702 umfassen, um zu bewirken, dass sich die selbstangetriebene Vorrichtung 700 in eine von mehreren möglichen Richtungen bewegt. Das interne Antriebssystem 702 kann durch ein oder mehrere Vorspannelemente vorgespannt sein, um zu bewirken, dass eine Anzahl Räder 714 ständig mit der Innenfläche 716 des sphärischen Gehäuses 718 in Eingriff steht. Somit bewirkt, wenn die selbstangetriebene Vorrichtung 700 durch eine Steuereinrichtung fernbetrieben wird, das interne Antriebssystem 702, dass das sphärische Gehäuse 718 gemäß empfangener Steuerbefehle rollt und manövriert.
  • Gemäß hierin beschriebener Beispiele kann die selbstangetriebene Vorrichtung 700 externes Zubehör umfassen, wobei magnetische Elemente 712 der selbstangetriebenen Vorrichtung 700 durch das sphärische Gehäuse 718 hindurch mit entsprechenden magnetischen Elementen oder Materialien des externen Zubehörs magnetisch interagieren können. Demnach bewirkt, wenn das sphärische Gehäuse 718 rollt, die magnetische Wechselwirkung zwischen den magnetischen Elementen 712 und den entsprechenden magnetischen Elementen oder Materialien des externen Zubehörs, dass der Magnethalter 706, auf dem die magnetischen Elemente der selbstangetriebenen Vorrichtung 700 untergebracht sind, ein Positionsverhältnis mit dem externen Zubehör aufrechterhält. Somit kann das sphärische Gehäuse 718 basierend auf empfangenen Steuerbefehlen rollen und manövrieren und die magnetischen Elemente 712 können eine kontinuierliche Wechselwirkung mit den magnetischen Elementen oder Materialien der externen Zubehöreinrichtung aufrechterhalten.
  • Bei manchen Beispielen kann der Magnethalter 706 direkt mit dem internen Antriebssystem 702 oder einem Träger verbunden sein, in den Komponenten, wie etwa eine Leiterplatte, integriert sind. Alternativ kann der Magnethalter 706 mit einer unabhängigen internen Struktur 707 verbunden sein, die über eine Kippfeder 708 mit dem internen Antriebssystem verbunden ist. Wie in 7A gezeigt, kann die Kippfeder 708 einen Stoßdämpfungsbetrag ermöglichen, wenn die selbstangetriebene Vorrichtung 700 eine Kollision durchmacht. Die Kippfeder 708 kann ferner eine auf die unabhängige interne Struktur 707 wirkende Aufprallkraft dämpfen, um auf die selbstangetriebene Vorrichtung 700 einwirkende Stöße, Rucke und/oder Erschütterungen zu mindern. Solche Ereignisse können die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass sich die magnetischen Elemente entkoppeln, was dazu führt, dass sich das mit der selbstangetriebenen Vorrichtung 700 verbundene externe Zubehör ablöst. Die Kippfeder 708 kann die Wahrscheinlichkeit solcher Entkopplungen verringern.
  • 7B ist eine geschnitten Vorderansicht einer beispielhaften selbstangetriebenen Vorrichtung, die eine Vorspannbaugruppe und eine Struktur zum magnetischen Koppeln mit einer Zubehöreinrichtung umfasst. Die selbstangetriebene Vorrichtung 720 kann eine Variante der in Bezug auf 7A beschriebenen selbstangetriebenen Vorrichtung 700 sein. Als Beispiel kann die unabhängige interne Struktur 707 gemäß 7A als Teil einer Vorspannbaugruppe 758, wie in 7B gezeigt, enthalten sein. Ferner kann die selbstangetriebene Vorrichtung 720, obgleich dies nicht in 7B gezeigt ist, ebenfalls eine Kippfeder 708, wie in 7A vorgesehen, enthalten. Bezug nehmend auf 7B kann das interne Antriebssystem 760 der selbstangetriebenen Vorrichtung 720 durch die Vorspannbaugruppe 758 vorgespannt sein. Die Vorspannbaugruppe 758 kann eine Anzahl Vorspannelemente 754, 756 umfassen, die Federn oder andere mechanische Energie speichernde Einrichtungen umfassen können, um eine auf die Innenfläche des sphärischen Gehäuses 757 wirkende kontinuierliche Kraft zu erzeugen. Die durch die Vorspannelemente 754, 756 bereitgestellte Kraft kann bewirken, dass das interne Antriebssystem 760 eine kontinuierliche Kraft (F1) auf die Innenfläche des sphärischen Gehäuses 757 ausübt, so dass, wenn den Rädern innerhalb der Vorrichtung 720 Energie zugeführt wird, sich drehende Räder bewirken, dass die selbstangetriebene Vorrichtung 720 rollt und manövriert.
  • Eine beliebige Anzahl Vorspannelemente 754, 756 kann im sphärischen Gehäuse 757 enthalten sein. Solche Vorspannelemente 754, 756 können in der Vorspannbaugruppe 758 und auch als Teil des internen Antriebssystems 760 enthalten sein, um für Stabilität zu sorgen und den Neigungs- und/oder Rollwinkel der internen Komponenten der selbstangetriebenen Vorrichtung 720 während des Betriebs zu verringern. Eine Reduzierung der Kippbewegung der internen Komponenten der selbstangetriebenen Vorrichtung 720 kann bewirken, dass das externe Zubehör den Kontakt mit dem sphärischen Gehäuse 757 innerhalb eines engeren Positionsbereichs auf einem oberen Abschnitt der selbstangetriebenen Vorrichtung 720 aufrechterhält, wenn sich die selbstangetriebene Vorrichtung 720 bewegt.
  • Gemäß den Beispielen kann die Vorspannbaugruppe 758 einen Schwenkmagnethalter 750 umfassen, der sich um einige Grad (z. B. 10–20) drehen kann oder der auf ein Führungssystem gesetzt werden kann, um sich um volle 360 Grad zu drehen. Der Schwenkmagnethalter 750 kann ein Paar Magnete 762 umfassen, die mit entgegengesetzter Polarität zueinander ausgerichtet sind. Komplementäre Magnete entsprechenden externen Zubehörs können ebenfalls mit entgegengesetzter Polarität zueinander ausgerichtet sein, so dass das externe Zubehör nur an der selbstangetriebenen Vorrichtung 720 angebracht werden kann und die entgegengesetzten Magneten auf dem externen Zubehör mit den entgegengesetzten Magneten 762 auf dem Schwenkmagnethalter 750 koppeln. Demgemäß dreht sich das externe Zubehör entsprechend, wenn sich der Schwenkmagnethalter 750 dreht.
  • Die Vorspannbaugruppe 758 kann ferner einen Schwenkaktor 752 umfassen, der basierend auf einem von einer Steuereinrichtung empfangenen Steuerbefehl bewirken kann, dass sich der Schwenkmagnethalter 750 dreht. Bei einem Beispiel, bei dem die Vorrichtung gemäß 7B mit dem System 100 aus 1 realisiert ist, kann ein Schwenkbefehl über einen Wandler 102 empfangen und durch einen Prozessor 114 (wie in 1 gezeigt) verarbeitet werden, um den Befehl für den Schwenkaktor 752 auszuführen. Somit kann ein Steuermerkmal der Steuereinrichtung, wie etwa ein Benutzerschnittstellenmerkmal auf einem virtuellen Lenkmechanismus, dazu verwendet werden, eine Benutzereingabe zu empfangen, die bewirkt, dass sich der Schwenkmagnethalter 750 dreht und dadurch bewirkt, dass sich das externe Zubehör dreht. Der Schwenkaktor 752 kann so gesteuert werden, dass er sich in Antwort auf solche Schwenkbefehle dynamisch im oder gegen den Uhrzeigersinn dreht.
  • Zusätzlich oder alternativ kann die selbstangetriebene Vorrichtung 720 vorprogrammiert sein, um zu bewirken, dass sich der Schwenkaktor 752 in Antwort auf bestimmte Ereignisse aktiviert. Beispielsweise kann die selbstangetriebene Vorrichtung 720 bei der Inbetriebnahme dafür vorprogrammiert sein, eine Richtung zur Steuereinrichtung zu ermitteln. Basierend auf der Richtung der Steuereinrichtung kann das interne Antriebssystem 760 die selbstangetriebene Vorrichtung 720 drehen, um eine Vorwärtsrichtung für die selbstangetriebene Vorrichtung 720 in Bezug auf die Steuereinrichtung zu kalibrieren. Darüber hinaus kann der Schwenkaktor 752 automatisch aktiviert werden, um den Schwenkmagnethalter 750 so zu drehen, dass das externe Zubehör der Steuereinrichtung zugewandt ist.
  • Zusätzlich oder alternativ kann der Schwenkmagnethalter 750 eine voreingestellte Vorwärtsrichtung haben, die mit einer kalibrierten Vorwärtsrichtung des internen Antriebssystems 760 übereinstimmt. Daher kann, wenn die selbstangetriebene Vorrichtung 720 erstmals auf die Steuerungen der Steuereinrichtung kalibriert wird, der Schwenkaktor 752 aktiviert werden, um für das externe Zubehör automatisch eine vorwärts gerichtete Richtung zu kalibrieren. Ferner kann der Schwenkaktor 752, während Kollisionsereignissen oder wenn eine andere selbstangetriebene Vorrichtung innerhalb eines vorgegebenen Abstands ermittelt wird, automatisch initiiert werden. Des Weiteren können Kombinationen von Tätigkeiten durch das interne Antriebssystem 760 und den Schwenkaktor 752 als programmierte Tätigkeiten oder Ereignisse durchgeführt werden.
  • Beispielsgemäß kann das externe Zubehör auch Merkmale zum Dämpfen von Erschütterungen umfassen, etwa wenn die selbstangetriebene Vorrichtung 720 Unebenheiten überquert oder Kollisionen durchmacht. Das externe Zubehör kann daher einen Kontaktabschnitt zum Aufrechterhalten des Kontakts mit der Außenfläche des sphärischen Gehäuses 757 und eine Gehäusestruktur zum Tragen einer beliebigen Anzahl funktionaler oder nicht funktionaler Merkmale umfassen. Demgemäß können das interne Antriebssystem 760, der Schwenkaktor 752, funktionale oder nicht funktionale Komponenten des externen Zubehörs (z. B. ein oder mehrere Lautsprecher) miteinander kombiniert werden, um es der selbstangetriebenen Vorrichtung 720 zu ermöglichen, unterschiedliche Arten von Tätigkeiten auszuführen.
  • Ein Kontaktabschnitt des externen Zubehörs kann durch eine oder mehrere Stoßfedern mit der Gehäusestruktur verbunden sein, um die Wirkung von Stößen auf die magnetische Kopplung zu verringern. Gemäß einem Aspekt von 7A können, wenn die selbstangetriebene Vorrichtung 720 Unebenheiten überquert oder Kollisionen mitmacht, sowohl die Kippfeder 708 als auch eine Stoßfeder des externen Zubehörs solche Ereignisse dämpfen, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass sich das externe Zubehör von der selbstangetriebenen Vorrichtung 720 entkoppelt.
  • 8 ist eine Schnittansicht einer beispielhaften selbstangetriebenen Vorrichtung mit einer Magnetanordnung. Die selbstangetriebene Vorrichtung 800 und entsprechendes externes Zubehör können verschiedene Elemente umfassen, die vorstehend in Bezug auf die 1, 2A–2C, 3A–3C, 4A–4B, 5A–5B, 6 und 7A–7B besprochen sind. Gemäß zahlreichen hierein beschriebenen Beispielen kann die selbstangetriebene Vorrichtung 800 ein internes Antriebssystem 810 umfassen, das mit einer Vorspannbaugruppe 820 verbunden ist. Die Vorspannbaugruppe 820 kann mehrere Vorspannelemente 816, 818, einen Schwenkmagnethalter 822 und einen oder mehrere Schwenkaktoren 826 umfassen, um zu bewirken, dass sich der Schwenkmagnethalter 822 (und somit das externe Zubehör) dreht. Die Vorspannbaugruppe 820 kann mit dem internen Antriebssystem 810 über eine Kippfeder 814 verbunden sein, die es dem Schwenkmagnethalter 822 ermöglicht, Stöße zu absorbieren, ohne dass sich die selbstangetriebene Vorrichtung 800 vom externen Zubehör entkoppelt.
  • Gemäß einigen Beispielen kann der Schwenkmagnethalter 822 eine Magnetanordnung 824 halten, die aus einer Anordnung magnetischer Elemente besteht. Solche magnetischen Elemente können eine Anordnung aus Neodymmagneten oder anderen Permanentmagneten sein. Alternativ kann die Magnetanordnung 824 aus einem oder mehreren Elektromagneten bestehen, um ein relativ starkes Magnetfeld zu erzeugen. Bei manchen Ausführungen kann das externe Zubehör ein entsprechendes nicht magnetisiertes Eisenmetall umfassen, um mit der Magnetanordnung 824 der selbstangetriebenen Vorrichtung 800 magnetisch zu interagieren. Alternativ kann das externe Zubehör seinen eigenen komplementären Satz magnetischer Elemente oder eine komplementäre Magnetanordnung umfassen, um mit der Magnetanordnung 824 der selbstangetriebenen Vorrichtung 800 zu interagieren. Das externe Zubehör kann eine Gehäusestruktur umfassen, die den komplementären Satz magnetischer Elemente zum Koppeln mit dem sphärischen Gehäuse hält.
  • Die 9A–9B veranschaulichen beispielhafte Drehzustände der selbstangetriebenen Vorrichtung, die durch eine Steuereinrichtung operativ gesteuert wird. Die selbstangetriebene Vorrichtung 900 ist in einer in den 9A–9B gezeigten Vorderansicht dargestellt. Eine Benutzereingabe auf der Steuereinrichtung 902 zum Ausführen einer Drehung ist dargestellt. Beispielsweise kann der Benutzer eine Eingabe vorsehen, um die selbstangetriebene Vorrichtung 900 nach rechts zu drehen, wie in 9A gezeigt. Die selbstangetriebene Vorrichtung 900 kann die Eingabe empfangen und den Drehbefehl für das interne Antriebssystem ausführen, was bewirken kann, dass sich die internen Komponenten entsprechend neigen und rollen. Wenn sich die internen Komponenten neigen und rollen, um die Drehung auszuführen, kann das externe Zubehör 904 ebenfalls entsprechend rollen, wobei die magnetische Wechselwirkung mit den internen Magneten der selbstangetriebenen Vorrichtung 900 aufrechterhalten wird. 9B zeigt eine Benutzereingabe auf der Steuereinrichtung zum Drehen der selbstangetriebenen Vorrichtung 900 nach links, wobei sich die internen Komponenten zusammen mit dem externen Zubehör entsprechend neigen und rollen.
  • Hardware-Diagramm
  • 10 ist ein beispielhaftes Blockdiagramm, das ein Computersystem veranschaulicht, gemäß dem beschriebene Beispiele realisiert werden können. Beispielsweise können eine oder mehrere Komponenten, die in Bezug auf das System 100 gemäß 1 besprochen sind, durch das System 1000 gemäß 10 ausgeführt werden. Des Weiteren kann das Computersystem 1000 in oder als Teil der selbstangetriebenen Vorrichtung realisiert werden, wie etwa durch Beispiele gemäß 2A–2C, 3A–3B, 4A–4C, 5A–5B, 6, 7A–7B, 8 und 9A–9B dargestellt.
  • Bei einer Ausführung umfasst das Computersystem 1000 Verarbeitungsressourcen 1010, einen Hauptspeicher 1020, einen ROM 1030, eine Speichereinrichtung 1040 und eine Kommunikationsschnittstelle 1050. Das Computersystem 1000 umfasst wenigstens einen Prozessor 1010 zum Verarbeiten von Informationen und einen Hauptspeicher 1020, wie etwa einen Direktzugriffsspeicher (RAM) oder eine andere dynamische Speichereinrichtung, zum Speichern von Informationen und Anweisungen 1022, die durch den Prozessor 1010 auszuführen sind. Die Anweisungen 1022 können beispielsweise eine Auslegung einer Eingabe von einer Steuereinrichtung 1002 als Befehlseingabe ermöglichen. Der Hauptspeicher 1020 kann auch zum Speichern temporärer Variablen oder anderer intermediärer Informationen während der Ausführung von Anweisungen verwendet werden, die durch den Prozessor 1010 auszuführen sind. Das Computersystem 1000 kann auch einen Festwertspeicher (ROM) 1030 oder eine andere statische Speichereinrichtung zum Speichern statischer Informationen und Anweisungen für den Prozessor 1010 umfassen. Eine Speichereinrichtung 1040, wie etwa eine Magnetplatte oder optische Platte, ist zum Speichern von Informationen und Anweisungen bereitgestellt. Beispielsweise kann die Speichereinrichtung 1040 einem computerlesbaren Medium entsprechen, das eine Logik zum Manövrieren der in Bezug auf die 1–2 besprochenen selbstangetriebenen Vorrichtung auslöst.
  • Die Kommunikationsschnittstelle 1050 kann es dem Computersystem 1000 ermöglichen, über eine hergestellte Netzwerkverbindung 1052 (drahtlos oder drahtgebunden) mit einer Steuereinrichtung 1002 zu kommunizieren. Unter Verwendung der Netzwerkverbindung 1052 kann das Computersystem 1000 Befehlsanweisungen zum Manövrieren der selbstangetriebenen Vorrichtung empfangen.
  • Hierin beschriebene Beispiele betreffen die Verwendung des Computersystems 1000 zum Umsetzen der hierin beschriebenen Techniken. Gemäß einem in 10 dargestellten Beispiel, werden diese Techniken in Antwort darauf, dass der Prozessor 1010 eine oder mehrere Sequenzen einer oder mehrerer im Hauptspeicher 1020 enthaltener Anweisungen ausführt, durch das Computersystem 1000 durchgeführt. Solche Anweisungen können von einem anderen maschinenlesbaren Medium, wie etwa der Speichereinrichtung 1040, in den Hauptspeicher 1040 eingelesen werden. Die Ausführung der im Hauptspeicher 1020 enthaltenen Anweisungssequenzen veranlasst den Prozessor 1010, die hierin beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen. Bei alternativen Ausführungen kann eine festverdrahtete Schaltung anstelle oder zusammen mit Softwareanweisungen zum Realisieren hierin beschriebener Beispiele verwendet werden. Somit sind die beschriebenen Beispiele nicht auf eine spezifische Kombination von Hardware-Schaltungen und Software beschränkt.
  • Obgleich vorstehend bestimmte Beispiele beschrieben wurden, versteht es sich, dass die beschriebenen Beispiele rein beispielhaft angegeben sind. Demgemäß sollte diese Offenbarung nicht basierend auf den beschriebenen Beispielen eingeschränkt werden. Der Umfang der Offenbarung sollte vielmehr nur in Anbetracht der nachfolgenden Ansprüche in Verbindung mit der vorstehenden Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen eingeschränkt werden. Legende zu den Figuren:
    Englisch Deutsch
    Fig. 1
    104 program memory Programmspeicher
    106 state/variable memory Zustands-/Variablen-Speicher
    108 clock (optional) Taktgeber (optional)
    110 wireless communication drahtlose Kommunikation
    112 sensors Sensoren
    114 processor Prozessor
    118 Output devices/display Ausgabeeinrichtungen/Anzeigeeinrichtung
    120 expansion port Erweiterungsanschluss
    122 deep-sleep sensor Tiefschlaf-Sensor
    124 power (battery and charger mgmt.) Energiequelle (Batterie und Lade-Management)
    126 actuators Aktoren
    128 inductive charge port induktiver Ladeanschluss
    Fig. 2A
    202 human Person
    208 personal computing device persönliche Recheneinrichtung
    214 self-propelled device selbstangetriebene Vorrichtung
    Fig. 2B
    238 To other network (e. g. Internet) (autonomous node) Zu anderem Netzwerk (z. B. Internet) (autonomer Knoten)
    Fig. 4A
    410 housing Gehäuse
    412 polar region Polbereich
    rotation W Drehung W
    Fig. 5A
    500 self-propelled device selbstangetriebene Vorrichtung
    Fig. 5B
    500 self-propelled device selbstangetriebene Vorrichtung
    502 controller device Steuereinrichtung
    590 control input Steuereingabe
    Fig. 6
    615 biasing assembly Vorspannbaugruppe
    682 magnetic element magnetisches Element
    Fig. 9A
    900 self-propelled device selbstangetriebene Vorrichtung
    902 controller device Steuereinrichtung
    904 external accessory externes Zubehör
    Fig. 9B
    900 self-propelled device selbstangetriebene Vorrichtung
    902 controller device Steuereinrichtung
    904 external accessory externes Zubehör
    Fig. 10
    1002 controller device Steuereinrichtung
    1010 processor Prozessor
    1020 main memory Hauptspeicher
    1022 instructions Anweisungen
    1030 ROM ROM
    1040 storage device Speichereinrichtung
    1050 communication interface Kommunikationsschnittstelle
    1052 link Verbindung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • IEEE 802.11a [0069]
    • IEEE 802.11b [0069]
    • IEEE 802.11g [0069]
    • IEEE 802.11n [0069]

Claims (20)

  1. Selbstangetriebene Vorrichtung, die umfasst: – ein sphärisches Gehäuse, – ein internes Antriebssystem, das von dem sphärischen Gehäuse umschlossen und betriebsfähig dafür ausgelegt ist, zu bewirken, dass die selbstangetriebene Vorrichtung rollt, – eine interne Struktur, die von dem sphärischen Gehäuse umschlossen und mit dem internen Antriebssystem verbunden ist, wobei die interne Struktur einen Magnethalter umfasst, der einen ersten Satz magnetisch interaktiver Elemente hält, wobei der Magnethalter einen Schwenkmechanismus umfasst, der den Magnethalter relativ zu einer Drehachse des internen Antriebssystems dreht, und – externes Zubehör, das einen zweiten Satz magnetisch interaktiver Elemente umfasst, – wobei der erste Satz magnetisch interaktiver Elemente und der zweite Satz magnetisch interaktiver Elemente durch das sphärische Gehäuse hindurch eine magnetische Wechselwirkung aufrechterhalten, wenn das sphärische Gehäuse rollt und wenn der Schwenkmechanismus den Magnethalter dreht.
  2. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der erste Satz magnetisch interaktiver Elemente einen ersten und einen zweiten Magneten umfasst, die so ausgerichtet sind, dass sie eine entgegengesetzte Polarität aufweisen, und wobei der zweite Satz magnetisch interaktiver Elemente einen ersten und einen zweiten Magneten umfasst, die ebenfalls so ausgerichtet sind, dass sie eine entgegengesetzte Polarität aufweisen, um mit dem ersten bzw. zweiten Magneten des Magnethalters magnetisch zu koppeln.
  3. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: – eine Vorspannunterbaugruppe, die mit dem internen Antriebssystem verbunden ist, um zu bewirken, dass das interne Antriebssystem ständig mit der Innenfläche des sphärischen Gehäuses in Eingriff steht.
  4. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Vorspannunterbaugruppe eine Mehrzahl Portalachsen umfasst, die jeweils eine Vorspannfeder umfassen, um an einer Mehrzahl Kontaktpunkte mit der Innenfläche des sphärischen Gehäuses in Eingriff zu stehen.
  5. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Vorspannunterbaugruppe und der Magnethalter eine einzelne interne Baugruppe in dem sphärischen Gehäuse umfassen.
  6. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die einzelne interne Baugruppe durch eine oder mehrere Federn mit dem internen Antriebssystem verbunden ist.
  7. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das externe Zubehör eine Gehäusestruktur und einen Kontaktabschnitt umfasst, wobei der Kontaktabschnitt mit einer Außenfläche des sphärischen Gehäuses in Eingriff steht.
  8. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der Kontaktabschnitt des externen Zubehörs ein Gleitlager umfasst, das mit der Außenfläche des sphärischen Gehäuses in Eingriff steht.
  9. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der das Gleitlager den zweiten Satz magnetisch interaktiver Elemente umfasst.
  10. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Gehäusestruktur den zweiten Satz magnetisch interaktiver Elemente umfasst.
  11. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der das externe Zubehör eine oder mehrere Federn umfasst, die die Gehäusestruktur und den Kontaktabschnitt miteinander verbinden.
  12. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der Kontaktabschnitt des externen Zubehörs ein Paar Räder umfasst, die durch eine Achsenbaugruppe miteinander verbunden sind, wobei das Paar Räder mit der Außenfläche des sphärischen Gehäuses in Eingriff steht.
  13. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der das externe Zubehör eine oder mehrere Federn umfasst, die die Gehäusestruktur mit der Achsenbaugruppe des Kontaktabschnitts verbinden.
  14. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der erste und der zweite Satz magnetisch interaktiver Elemente jeweils ein oder mehrere ferromagnetische Elemente, einen oder mehrere Magneten oder ein oder mehrere elektromagnetische Elemente umfassen.
  15. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das interne Antriebssystem einen ersten Motor zum Betreiben eines ersten Rades und einen zweiten Motor zum Betreiben eines zweiten Rades umfasst, wobei das erste und das zweite Rad mit der Innenfläche des sphärischen Gehäuses in Eingriff stehen.
  16. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: – eine drahtlose Schnittstelle zum Empfangen von Steuerbefehlen von einer Steuereinrichtung, und – einen Steuermechanismus zum Ausführen der Steuerbefehle für das interne Antriebssystem, um die selbstangetriebene Vorrichtung zu manövrieren.
  17. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der der Schwenkmechanismus einen oder mehrere Aktoren umfasst, um es dem Magnethalter zu ermöglichen, sich in Antwort auf einen von der Steuereinrichtung empfangenen Schwenkbefehl im sphärischen Gehäuse zu drehen.
  18. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 1, – eine drahtlose Schnittstelle zum Empfangen von Schwenkbefehlen von einer Steuereinrichtung, und – einen Steuermechanismus zum Ausführen der Schwenkbefehle zum Drehen des externen Zubehörs auf dem sphärischen Gehäuse.
  19. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: – eine Energiequelle, die mit dem internen Antriebssystem verbunden ist, und – einen induktiven Ladeanschluss, der ein induktives Laden der Energiequelle ermöglicht.
  20. Selbstangetriebene Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die eine oder mehreren Federn, die die einzelne interne Baugruppe mit dem internen Antriebssystem verbinden, eine vertikale Kippfeder umfassen, um eine auf die einzelne interne Baugruppe wirkende Aufprallkraft zu dämpfen, wenn die selbstangetriebene Vorrichtung eine Kollision durchmacht.
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