JP6328628B2 - 自己最適化電力転送 - Google Patents

Description

自力推進（ｓｅｌｆ−ｐｒｏｐｅｌｌｅｄ）装置は通常、内蔵電池で動作する。このような装置は通常、電池を再充電する必要がある。多くの装置は電池を再充電するために充電ステーションまたはドックを使用する。

本明細書の開示は限定するのではなく添付図面の図において一例として示され、同様な参照符号は同様な要素を指す。

図１は、一実施形態における自己最適化電力転送装置（ｓｅｌｆ−ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｄｅｖｉｃｅ）の例示的システムを示す。 図２は、一実施形態による自己最適化電力転送装置を作動するための例示的方法を示す。 図３は、一実施形態における位置ずれを検知する装置のシナリオ例を示す。 図４Ａは、一実施形態における自己最適化電力転送装置と充電ステーションのシナリオ例を示す。 図４Ｂは、一実施形態における自己最適化電力転送装置と充電ステーションのシナリオ例を示す。 図５は、一実施形態における自己最適化電力転送装置の例示的ハードウェア図を示す。

本明細書に記載の実施形態は、自力推進装置の充電インターフェースが充電ステーションの充電インターフェースとずれているということを同装置が検知すると充電ステーションまたはドックに対する同装置の位置を自動的に移動または調整することができる自力推進装置を提供する。

いくつかの実施形態では、自力推進装置は１つまたは複数の方向におよび様々な速度で同装置を移動可能にする駆動システム（例えば、駆動機構）を含み得る。自力推進装置は、同装置の充電インターフェースが充電ステーションまたはドックの充電インターフェースとずれているということを検知すると同装置の駆動システムを自動的に制御して移動しこれにより位置合わせを達成し得る。いくつかのケースでは、自力推進装置は、ロボット、ロボット装置、制御装置、スマート装置、計算装置、自律装置、遠隔装置、および遠隔制御装置を含む様々な用語および語句で呼ばれ得る。いくつかの実施形態では、自力推進装置はユーザ入力無しに自律的に動き回るように構成され得る。

一実施形態では、充電ステーションは、電力を自力推進装置の誘導性充電インターフェースへ誘導的に転送できるようにする誘導性充電インターフェースを含み得る。自力推進装置は、その誘導性充電インターフェースが充電ステーションの誘導性充電インターフェースと位置合わせされるまたはほぼ位置合わせされるように配置されると充電ステーションから電力を受信することができる。例えば、自力推進装置は充電ステーションにドッキングされ得る（例えば、同装置の筐体の少なくとも一部が充電ステーションの筐体または表面の一部に接触し得る）または充電ステーションと動作可能に近接して配置され得る。「動作可能に近接」は、一方の装置が他方の装置へ電力を誘導的に転送できるようにするために自力推進装置と充電ステーションとが十分に近接しているものと定義される。このようにして、１つまたは複数の二次電池などの装置の電源は誘導性充電インターフェース同士間の電力転送を介し再充電され得る。

１つまたは複数の実施形態によると、自力推進装置は、充電ステーションから同装置への送電を監視することにより、同装置の充電インターフェースと充電ステーションの充電インターフェースとがずれているということを検知し得る。送電を監視することにより、自力推進装置は、充電ステーションから受信されている電力量が閾値未満（例えば、一定の電力レベル未満の電力を受信しているまたは一定のパーセント未満の電力を受信している）かどうかを判断し得る。受信電力量が閾値未満である場合（例えば、一定時間間隔中に）、自力推進装置は位置ずれがあると判断し得る。

別の実施形態では、自力推進装置は、同装置の１つまたは複数のセンサにより検知される入力を使用することにより同装置の充電インターフェースと充電ステーションの充電インターフェースとがずれているということを検知し得る。自力推進装置は、例えば、センサ入力を同装置へ提供する１つまたは複数の加速度計、１つまたは複数のジャイロスコープ、または１つまたは複数の磁力計を含み得る。１つまたは複数のセンサにより検知された入力を使用することにより、自力推進装置は充電ステーションに対する同装置の状態および／または位置および／または配向を判断し得る。これらの入力に基づき、自力推進装置は同装置の充電インターフェースが充電ステーションの充電インターフェースと位置合わせされているかどうかを判断し得る。加えて、自力推進装置は、最大電力転送の位置（例えば、充電ステーション上の位置）を探すために入力と他の情報とを利用し得る。

実施形態はまた、自力推進装置を収容するように成形された容器を含む同装置の充電ステーションを提供する。自力推進装置は充電ステーションの容器に嵌め込むように球状であり得る。自力推進装置は、同装置の充電インターフェースと充電ステーションの充電インターフェースとがずれているということを検知すると容器内の位置および／または配向を自動的に変更し得る。

本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態では、自力推進装置により行われる方法、技術、動作がプログラム的にまたはコンピュータ実施方法として行われる。本明細書で使用されるように「プログラム的に」は、コードまたはコンピュータ実行可能命令の使用によることを意味する。これらの命令は自力推進装置の１つまたは複数のメモリ資源内に格納され得る。プログラム的に行われる工程は自動であってもなくてもよい。

本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態はプログラムモジュールまたは部品を使用して実施され得る。プログラムモジュールまたは部品は、１つまたは複数の上述のタスクまたは機能を行うことができるプログラム、サブルーチン、プログラムの一部、またはソフトウェア部品、またはハードウェア部品を含み得る。本明細書で使用されるように、モジュールまたは部品は他のモジュールまたは部品と無関係にハードウェア部品上に存在し得る。または、モジュールまたは部品は他のモジュール、プログラム、またはマシンの共有要素または処理でありえる。

本明細書に記載のいくつかの実施形態は通常、処理とメモリ資源の使用を必要とし得る。メモリ、処理、ネットワーク資源はすべて、本明細書に記載の任意の実施形態（任意の方法の性能、または任意のシステムの実施形態を含む）の確立、使用、または性能に関連して使用され得る。

さらに、本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態は、１つまたは複数のプロセッサにより実行可能な命令の使用を通じて実施され得る。これらの命令はコンピュータ可読媒体上に担持され得る。以下の図面により示され説明されるマシンは、本発明の実施形態を実施するための命令が担持および／または実行され得る処理資源とコンピュータ可読媒体の例を示す。特に、本発明の実施形態と共に示される非常に多くのマシンは、プロセッサと、データと命令を保持するための様々な形式のメモリとを含む。コンピュータ可読媒体の例としては、パーソナルコンピュータまたはサーバ上のハードディスク駆動装置などの固定記憶装置が挙げられる。コンピュータ記憶媒体の他の例としては、ＣＤまたはＤＶＤユニット、フラッシュメモリ（スマートフォン、多機能装置またはタブレット上に担持されるような）、および磁気メモリなどの携帯型格納ユニットが挙げられる。コンピュータ、端末、ネットワーク使用可能装置（例えば、セルフォンなどのモバイル機器）はすべて、プロセッサ、メモリ、コンピュータ可読媒体上に格納された命令を利用するマシンと装置の例である。加えて、実施形態は、コンピュータプログラムの形式、またはこのようなプログラムを担持し得るコンピュータ使用可能キャリア媒体の形式で実施され得る。

システム説明
図１に、一実施形態における自己最適化電力転送装置の例示的システムを示す。図１に関して説明するようなシステムは、例えば自力推進またはロボット装置上で実施され得る、または別の例では、自力推進装置上で部分的に、また自力推進装置から遠く離れた計算装置上で部分的に実施され得る。一実施形態では、システム１００は、自力推進装置が充電ステーションにより充電されているときに同装置の充電インターフェースと充電ステーションの充電インターフェースとがずれているかどうかを検知し得る。位置ずれが検知されると、システム１００は、位置合わせを達成するために、自力推進装置に充電ステーション上のその位置を自動的に移動または調整させ得る。

一実施形態によると、システム１００は、位置合わせ検出１１０、慣性測定ユニット１２０、および電力管理１３０などの部品を含む。システム１００のこれらの部品は、別のハードウェアおよび／またはソフトウェアにより（例えば、自力推進装置のメモリと処理資源との組み合わせにより）実現され得る。一実施形態では、位置合わせ検出１１０と慣性測定ユニット１２０は、例えば自力推進装置のプロセッサ上で実行される別のソフトウェア部品として実現される。システム１００の上記部品は併せて、（ｉ）自力推進装置が充電ステーションまたはドックにより充電されているということを検知し、（ｉｉ）自力推進装置の充電インターフェースと充電ステーションの充電インターフェースとがずれているということを判断し、（ｉｉｉ）位置ずれが存在する場合に位置合わせを達成するために自力推進装置を充電ステーション上で自動的に移動させる。

一実施形態では、システム１００はまた、駆動システム１４０と充電インターフェース１５０と通信する。自力推進装置は、１つまたは複数の方向に移動することができる遠隔制御またはロボット装置に対応し得る。例えば、自力推進装置は、遠隔計算装置（例えば、遠隔制御装置またはスマートフォン）から自律的にまたはユーザ制御を介し移動することができる無線制御車両（例えば、おもちゃの自動車）、航空機、ヘリコプタ、ホバークラフト、気球、船、潜水艦、球状ボール、電気掃除機などであり得る。駆動システム１４０は自力推進装置を移動可能にし得る。

様々な実施形態によると、駆動システム１４０は、コントローラ部品（図１に図示せず）からの命令または制御信号に応答して（例えば、空中で、水中で、地上で）自力推進装置を１つまたは複数の方向におよび様々な距離と速度で移動可能にする１つまたは複数のモータ、１つまたは複数のアクチュエータ、１つまたは複数のプロペラ、１つまたは複数の車輪、１つまたは複数の軸、１つまたは複数の歯車駆動装置などを含み得る。いくつかの実施形態では、システム１００の１つまたは複数の部品はコントローラ部品により少なくとも部分的に実現され得る（例えば、位置合わせ検出１１０はコントローラ部品の一部であり得る）。

自力推進装置はまた、再充電可能または交換可能電源（例えば、１つまたは複数の電池）により電力を供給され得る。電源は、ユーザに電源を取り外し交換させることなく電源が再充電されるように充電インターフェース１５０へ結合され得る。一実施形態では、充電インターフェース１５０は、ユーザに（例えば、ＡＣアダプタ、マイクロＵＳＢケーブルからの）電力ケーブルを充電インターフェース１５０へ接続できるようにさせるために、またはユーザに充電インターフェース１５０の接点と嵌合可能な電気接点を有する充電ステーション上に自力推進装置を配置できるようにさせるために、自力推進装置の筐体上に露出される（または、ユーザがカバーを取り外すことにより露出され得る）電気的接触を含み得る。充電インターフェース１５０は自力推進装置の電源を再充電するために外部電源から電力を受信することができる。

いくつかの実施形態では、自力推進装置の筐体はいかなる電気接点も筐体上に露出されないように成形または構成され得る。例えば、いくつかのケースでは、ユーザがコードを差し込む必要が無い充電機構を有することで使い易くなり得る。実施形態によると、充電インターフェース１５０は、充電ステーションまたはドックの別の誘導性充電インターフェースから電力を誘導的に受信することができるように誘導性充電インターフェースであり得る（図１に図示せず）。誘導性充電インターフェースは、有線電気接点を使用することなく電力が充電ステーションから受信されるようにする。次に、充電インターフェース１５０は、自力推進装置の電源を再充電するために、（例えば、１つまたは複数のコイルを介し）磁気エネルギーを受信し、それを電気エネルギーに変換することができる。

電力管理１３０は、充電インターフェース１５０を介し充電ステーションから受信されている電力１３１を検知することができる。いくつかの実施形態では、電力管理１３０は、充電インターフェース１５０と通信することによりおよび／または電源自体を測定することにより（例えば、１つまたは複数の電池のエネルギー量が増加されていると判断することにより）、受信されている電力量を測定することができる。電力管理１３０は例えば、充電インターフェース１５０により受信されている電力１３１を検知し、毎秒または毎分（または他の継続時間）受信されている電力量を測定することができる。他の実施形態では、電力管理１３０はまた、ある期間内に充電ステーションから受信されている電力量の変動を判断することができる（例えば、「電力が短期間受信されている、次に電力が受信されていない、電力が再び受信されている」ことなどを検知する）。次に、電力管理１３０は受信電力の電力情報１３３を位置合わせ検出１１０へ提供することができる。

位置合わせ検出１１０は、自力推進装置の電源が充電されているかどうかを検知するために電力情報１３３を利用することができる。一実施形態では、充電が行われているということを位置合わせ検出１１０が検知すると、位置合わせ検出１１０は自力推進装置のコントローラ部品へ信号を送信して同装置を充電モードまたは動作中にすることができる。他の実施形態では、自力推進装置はまた、充電が行われているかどうかを判断するために他の部品または機構により提供される情報を利用することができる（例えば、ユーザがユーザ入力機構を介し充電を示す、または充電ステーションまたは自力推進装置のセンサが同装置の配置を検知する）。

実施形態によると、位置合わせ検出１１０はまた、電力が充電インターフェース１５０を介し受信されているときの自力推進装置と充電ステーション間の送電効率を判断するために電力情報１３３を利用することができる。例えば、位置合わせ検出１１０は、充電インターフェース１５０が最適または効率的状態下で受信すべき電力の閾値（例えば、閾値は効率的送電に対応し得る）（または給電速度）を判断するために自力推進装置の充電設定、能力、および／または仕様についての情報を利用することができる。位置合わせ検出１１０は、電力が効率的に転送されているかどうかを判断するために電力情報１３３を介し現在の受信電力状態と最適／効率的電力閾値レベルとを比較する（例えば、絶対値または百分率という意味で）ことができる。受信電力量が閾値未満である場合、位置合わせ検出１１０は、自力推進装置の充電インターフェース１５０が充電ステーションの充電インターフェースと十分にまたは効果的に位置合わせされていない（例えば、ずれていると思われる）と判断することができる。本明細書で使用されるように、用語「実質的な」またはその変形形態（例えば、「実質的に」）は上述の量、測定値、または表示の少なくとも９０％を意味するものとする。

例えば、自力推進装置および充電ステーションの充電インターフェースは誘導性充電インターフェースであり得る。自力推進装置と充電ステーションが互いに動作可能に近接（例えば、充電ステーションに電力を自力推進装置へ誘導的に転送できるようにさせるのに十分に近接）して配置されると、電力情報１３３は自力推進装置が電力を受信しているということを示すことができ、電力管理１３０はどれくらいの電力が受信されているかを判断するためにその情報を利用することができる。

いくつかの実施形態では、自力推進装置の充電インターフェース１５０は、充電ステーションの表面上の一対の接点へ結合または嵌合される一対の電気接点を含み得る。自力推進装置と充電ステーションの充電インターフェース同士が適切に（例えば、ほぼ）位置合わせされると、電力は充電ステーションから同装置の充電インターフェース１５０へ効率的に転送され得る。しかし、自力推進装置と充電ステーションの充電インターフェース同士がずれるように自力推進装置が充電ステーションの表面と接触する場合（例えば、一対の接点が十分に位置合わせされていない）、例えば、ある期間内に転送されている電力は、電力が短期間に受信され、次に受信されなく、次に再び受信されるように変動し得る。このような状態が存在すると、位置合わせ検出１１０は充電インターフェース同士のずれが存在すると判断し得る。

いくつかの実施形態では、位置合わせ検出１１０はまた、慣性測定ユニット（ＩＭＵ：ｉｎｅｒｔｉａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｕｎｉｔ）から受信される位置および／または配向および／または移動情報１２１を利用することにより充電インターフェース同士のずれがあるかどうかを判断することができる。様々な実施形態によると、位置合わせ検出１１０は、電力情報１３３だけまたは位置／移動情報１２１だけまたはその両方を利用することにより、位置ずれの量を検知することができる。

一実施形態によると、自力推進装置は、１つまたは複数の加速度計１２２、１つまたは複数のジャイロスコープ１２４、１つまたは複数の磁力計１２６、または１つまたは複数の他の感知機構１２８などの１つまたは複数のセンサを含み得る。これらのセンサは周囲環境に関する自力推進装置の現在状況についてのセンサ入力をＩＭＵ１２０へ提供することができる。例えば、センサ１２２、１２４、１２６は個々にまたは１つまたは複数の他のセンサ１２８と組み合わせて、システム１００が基準点（例えば、地面、または重力の方向の）に対する自力推進装置の位置および／または配向および／または移動の情報に気付くまたはそれを維持することができるように、入力をＩＭＵ１２０へ提供することができる。

いくつかの実施形態では、位置合わせ検出１１０は、ＩＭＵ１２０から位置／移動情報１２１を受信することもできるシステム１００のコントローラ部品とまたはその一部と通信することができる。位置／移動情報１２１を利用することにより、コントローラ部品は、ピッチ、ロール、およびヨー角などの３つの軸についての様々な回転角（自力推進装置の中心に対する）を含む自力推進装置の現在の状態（例えば、静止または移動）および／または位置を測定または推定することができる。システム１００のコントローラ部品はまた、自力推進装置の移動を制御するための駆動制御信号１１１を駆動システム１４０へ提供するためにこの情報を利用することができる。

一実施形態によると、自力推進装置が充電されている（例えば、充電ステーションの表面と接触し、充電ステーションから少なくとも一定量の電力を受信している）ときに、位置合わせ検出１１０は、同装置が充電ステーションの表面上に適切に配置または配向されているどうかを判断するために同装置の現在位置／移動情報１２１（自力推進装置が充電し始める時の）を利用することができる。例えば、位置合わせ検出１１０は、自力推進装置の最適位置／配向に対応する情報を利用し、それを同装置の現在位置／移動情報１２１と比較することができる。現在位置／移動情報１２１が自力推進装置の最適位置／配向に対応するある百分率または閾値（例えば、ピッチ、ロール、またはヨー角のそれぞれに対して＋／−５度）内である場合、位置合わせ検出１１０は、充電インターフェース１５０が適切な充電位置にあり、充電インターフェース１５０が充電ステーションの充電インターフェースとほぼ位置合わせされている、と判断することができる。他の実施形態では、現在位置／移動情報１２１に基づき、位置合わせ検出１１０はまた、位置ずれの量（例えば、ピッチ回転角が一定角だけずれており、一方ロール回転角は異なる量だけずれているということ）を判断することができる。

電力情報１３３または位置／移動情報１２１のうちの少なくとも１つに基づき、位置合わせ検出１１０は、自力推進装置の充電インターフェース１５０が充電ステーションの充電インターフェースとほぼ位置合わせされているか否かを検知することができる。充電インターフェース同士がずれている（例えば、十分に位置合わせされていない）ということを位置合わせ検出１１０が検知すると、位置合わせ検出１１０は、位置合わせを達成するために自力推進装置自体を充電ステーションの表面に対して自動的に移動、回転、および／または再配置させる。例えば、位置合わせ検出１１０は、送電が最適化された（例えば、電力が少なくとも９０％など特定の閾値で受信されている）ということを示す電力情報１３３を電力管理１３０が提供するまで自力推進装置を移動し続けさせる（例えば、前後におよび左から右へ揺動させる）ことができる。位置合わせ検出１１０は、充電インターフェース１５０と充電ステーションの充電インターフェースとを位置合わせするのに適切な方向に自力推進装置を移動させるために、駆動制御１１１を同装置の駆動システム１４０へ与えることができる。

例えば、自力推進装置が遠隔制御おもちゃの自動車である場合、位置合わせ検出１１０は、充電インターフェース１５０と充電ステーションの充電インターフェースとをほぼ位置合わせするために駆動制御１１１を使用して同装置の１つまたは複数の車輪を特定量だけ旋回（例えば、自動車を左または右に曲げる）および回転（例えば、自動車を前方または後方に動かす）させることができる。別の例では、自力推進装置が、同装置を転回させることができる駆動システム１４０を使用することができる球状装置である場合、駆動制御１１１は、ピッチ、ロール、またはヨー角のそれぞれが自力推進装置の最適位置／配向に対応する適切な閾値内となるように同装置を特定方向に転回させることができる。このようにして、システム１００は、自力推進装置がその充電処理中に送電を自己最適化できるようにする。

一実施形態では、位置合わせ検出１１０は最大電力転送の位置を探すこともできる。例えば、位置合わせ検出１１０は、位置合わせ（および最大電力転送）を達成するために自力推進装置自体を充電ステーションの表面に対して移動、回転、および／または再配置させるので、更新された電力情報１３３または位置／移動情報１２１を連続的または周期的に受信することができる。位置合わせ検出１１０は、位置合わせ（または最大電力転送）を達成することに自力推進装置が近づけられているまたはそれからさらに離れているかを判断するために、更新された電力情報１３３および／または位置／移動情報１２１を利用することにより充電ステーションの表面上の領域をインテリジェントに探すことができる。このようにして、位置合わせ検出１１０は、最大電力量を受信するための位置を探し発見するように駆動システム１４０を動的に制御することができる。

方法論
図２の実施形態により説明される方法は、例えば図１の実施形態により説明された部品を使用して実施され得る。したがって、図１の要素に対しなされた参照は、説明される工程または下位工程を行うのに好適な要素または部品を示すためである。図２に、一実施形態による自己最適化電力転送装置を作動するための例示的方法を示す。

図２において、自力推進装置は同装置の電源（例えば、二次電池）を充電するために、電力が充電ステーションから受信されていることを検知する（工程２００）。自力推進装置は、充電ステーションから電力を受信し同装置の電池を再充電することができる充電インターフェース１５０を含み得る。いくつかの実施形態では、充電インターフェースは、磁気エネルギーを（例えば、１つまたは複数のコイルを介し）受信しそれを電気エネルギーに変換する誘導性充電インターフェースであり得る。一定の電力量が充電インターフェース１５０を介し充電ステーションから受信されていることを電力管理１３０が検知すると、位置合わせ検出１１０は自力推進装置が充電されている（例えば、充電ステーションの表面上に配置された）と判断することができる。

自力推進装置はまた、同装置の充電インターフェース１５０と充電ステーションの充電インターフェースとの位置ずれがあるかどうかを検知する（工程２１０）。実施形態によると、位置合わせ検出１１０は、充電ステーションからの送電を監視すること（下位工程２１２）によりおよび／またはセンサ入力を使用して現在の装置状態／位置／配向を検知すること（下位工程２１４）により充電インターフェース同士がずれていることを検知することができる。送電を監視する際、位置合わせ検出１１０は受信電力情報１３３と充電インターフェース１５０が最適または効率的条件下で受信すべき電力の閾値（または給電速度）とを比較することができる。受信されている電力量が所定閾値未満であると位置合わせ検出１１０が判断すると、位置合わせ検出１１０は充電インターフェース同士がずれていると判断し得る。

別の実施形態では、位置合わせ検出１１０は、１つまたは複数のセンサからのセンサ入力に基づき位置／移動情報１２１を受信し、現在の自力推進装置位置／配向と同装置が配置されるべき最適位置／配向とを比較することにより位置ずれがあるかどうかを検知することができる。自力推進装置の位置／配向が閾値とは大きく異なる（例えば、ピッチ、ロール、および／またはヨーが５度以上異なる）と位置合わせ検出１１０が判断すると、位置合わせ検出１１０は充電インターフェース同士がずれていると判断し得る。

自力推進装置と充電ステーションの充電インターフェース同士がずれているということの検知（監視電力またはセンサ入力に基づく）に応答して、位置合わせ検出１１０は同装置を、検知された位置ずれに基づき自動的に移動させることができる（工程２２０）。例えば、自力推進装置は、センサ入力に応答して（および／または電電力信号入力に応答して）充電ステーションに対する同装置の位置または配向を自動的に移動することができる自力推進装置であり得る。位置合わせ検出１１０は、自力推進装置の駆動システムを制御することにより同装置を移動させることができる。自力推進装置は同装置の充電インターフェース１５０と充電ステーションの充電インターフェースとの十分な位置合わせを達成するために１つまたは複数の方向に移動される（または、回転するまたは配向を変更する）ことになる。

いくつかの実施形態では、位置合わせ検出１１０は位置ずれ量（例えば、現在の自力推進装置位置／配向のピッチ、ロール、および／またはヨーの角度と同装置が効率的再充電を受けるべきそれぞれの最適位置／配向の角度との差）を測定できるので、同装置は測定された位置ずれ量を修正するために移動される（例えば、ピッチが１５度だけずれている場合、反対方向に１５度だけ回転する）ことができる。

一実施形態では、自力推進装置は、電力が充電ステーションから受信されているということを最初に検知すること無く両充電インターフェース間に位置ずれがあるかどうかを検知することができる。例えば、自力推進装置は、（例えば、ユーザ入力を介し）充電状態に置かれ得る、またはユーザが自力推進装置の１つまたは複数のセンサをおよび／または充電ステーションの１つまたは複数のセンサを使用して同装置を充電しようとしているということを知り得る。いくつかの実施形態では、自力推進装置は、同装置が充電状態に置かれた際に両充電インターフェース間に位置ずれがあり、（ｉ）いかなる電力も同装置の充電インターフェースから／により受信されていない（例えば、電力管理１３０は、電力が受信されていないということを示す電力情報１３３を位置合わせ検出へ送信する）、および／または（ｉｉ）自力推進装置の回転角（例えば、ピッチ、ロール、ヨー）は同装置が効率的充電を受けるべき最適位置／配向に対応する角度と著しく異なると自動的に判断することができる。

追加または代替として、自力推進装置および充電ステーションの充電インターフェース同士がずれているということを検知する（監視電力に基づきおよび／またはセンサ入力に基づき）ことに応答して、位置合わせ検出１１０はまた最大電力転送の位置を探すことができる。一実施形態では、位置合わせ検出１１０は、位置合わせ（または最大電力転送）を達成することに自力推進装置が近づけられているまたはそれからさらに離れているかどうかを判断するために監視電力および／またはセンサ入力を使用することにより充電ステーションの表面上の位置をインテリジェントに探すことができる。位置合わせ検出１１０は最大電力量を受信するための位置を探し発見するように駆動システム１４０を動的に制御することができる。他の実施形態では、位置合わせ検出１１０は、最大電力の位置を探すために充電ステーションについての受信および／または格納された（例えば、メモリ資源に格納された）情報（例えば、充電インターフェースが充電面上のどこに配置されているかについての情報を提供することができる）を利用することができる。

１つまたは複数の実施形態によると、図２に説明された工程は複数の装置上の資源により実現される部品により行われ得る。例えば、自力推進装置は別の装置（例えば、自力推進装置から遠く離れたリモコンまたはスマートフォンなどのコントローラ）との無線通信を実施するための無線通信部品を含み得る。無線通信部品は、ＷＩ−ＦＩプロトコル、ブルートゥースプロトコル、または別の実施形態における他のプロトコルを実施することができる。無線通信部品を使用することにより、自力推進装置は、一定量の電力が充電ステーションから受信されている（例えば、同装置が充電されている）という情報を遠隔装置へ送信することができる（工程２００）。

遠隔装置はまた、自力推進装置と充電ステーションとの位置ずれがあるかどうかを検知するために同装置のメモリおよび処理資源を使用することができるように、送電についての情報および／または自力推進の現在状況／位置／配向についての情報を自力推進装置から受信することができる（工程２１０）。遠隔装置は、充電ステーション上の位置合わせを達成するために自力推進装置の移動を制御するための信号を送信することができる（工程２２０）。この間、遠隔装置は、自力推進装置の駆動システムをより良好に制御するために送電の電力情報および／または同装置の現在位置／方位情報を受信し続けることができる（例えば、リアルタイムフィードバック）。

シナリオ例
図３に、一実施形態における位置ずれを検知する装置のシナリオ例を示す。図３における自力推進装置の動作は図１で説明したシステムと図２で説明した方法とを使用することにより行われ得る。特に、図３は、充電ステーションの表面上に配置される自力推進装置の（例えば、ユーザの視点から見下ろした）上面図を示す。図３では、ユーザは自力推進装置３１０の電源を再充電するために自力推進装置３１０を充電ステーション３２０の表面上に置いた。一実施形態では、自力推進装置３１０の充電インターフェースと充電ステーション３２０の充電インターフェースは誘導性充電インターフェースであり得る。自力推進装置３１０は、その充電インターフェースの一部として１つまたは複数のコイル３１２を含み得、充電ステーション３２０はその充電インターフェースの一部として１つまたは複数のコイル３２２を含み得る。

示された例では、ユーザは自力推進装置および充電ステーションの充電インターフェース同士が充電ステーション３２０の表面の特定領域（例えば、充電ステーション３２０の中心近傍）において位置合わせされることを想定し、当初その領域に自力推進装置３１０を置いた。しかし、図３に示すように、自力推進装置３１０の充電インターフェースのコイル３１２と充電ステーション３２０の充電インターフェースのコイル３２２は位置ずれ状態３３０である（例えば、互いに十分に位置合わせされていない）。位置ずれ３３０が存在するので、送電は最適化されていない（例えば、効率的ではない）。

充電インターフェースを介し少なくとも一定量の電力が送信されるように自力推進装置３１０が充電ステーション３２０と接触すると、自力推進装置３１０は充電が開始されたと判断し得る。自力推進装置３１０は、位置ずれ３３０が両充電インターフェース間に存在するかどうかを検知し得、また送電情報および／または現在の装置状態／位置／方位情報に基づき位置ずれ量を判断し得る。この情報に基づき、自力推進装置３１０は、位置合わせを達成するために充電ステーション３２０に対して同装置自体が自動的に移動または再配置させられ得る（例えば、位置ずれ３３０を修正または低減し得る）。例えば、自力推進装置３１０は、その充電インターフェースの１つまたは複数のコイル３１２と充電ステーション３２０の充電インターフェースの１つまたは複数のコイル３２２とをほぼ位置合わせするように同装置の駆動システムを制御することができる。

図４Ａ〜４Ｂに、一実施形態における自己最適化電力転送装置と充電ステーションのシナリオ例を示す。特に、図４Ａ〜４Ｂは、一実施形態による、充電ステーションにドッキングされているまたは充電ステーションに接触している自己最適化電力転送装置の断面図を示す。図４Ａ〜４Ｂにおける自力推進装置の動作は図１で説明したシステムと図２で説明した方法とを使用することにより行われ得る。

図４Ａ〜４Ｂのシナリオ例は、自力推進装置および充電ステーションの充電インターフェース同士を手動で位置合わせしようとする際にユーザが遭遇し得る潜在的課題を示す。例えば、図４Ａ〜４Ｂにおける装置４１０は球状であるので、同装置の頂部も底部も無い（例えば、遠隔制御おもちゃの自動車と比較して）。したがって、装置４１０の充電インターフェース４１２がどこに配置されたかをユーザが正確に知ることは困難となり得る（特に、充電インターフェース４１２が露出電気接点の無い誘導性充電インターフェースの場合）。

一実施形態によると、自力推進装置４１０は球状の筐体を有し得る。充電ステーション４２０は、自力推進装置４１０が上面に接触すると（例えば、同装置４１０が充電されるときに）自力推進装置４１０を収容するように成形された基部と上面とを有する筐体（例えば、容器）を有し得る。充電ステーション４２０の充電インターフェース４２２は収容面の中心または中心近傍の充電ステーション４２０の筐体内に設けられ得る。一実施形態では、充電インターフェース４２２は、充電インターフェース４２２の少なくとも一部が充電ステーション４２０の筐体の形状を反映するように成形されるように、成形され得る。例えば、充電インターフェース４２２は、充電ステーション４２０の筐体の曲率で湾曲するように巻かれた１つまたは複数のコイル（例えば、円状に巻かれたワイヤ）を含み得る。同様に、充電インターフェース４１２は装置４１０の筐体の球形状と一致するように巻かれた１つまたは複数のコイルを含み得る。

ユーザが充電ステーション４２０を使用して自力推進装置４１０を充電したい場合、ユーザは装置４１０内の充電インターフェース４１２の位置を推定し、充電インターフェース４１２と充電ステーション４２０の充電インターフェース４２２とを位置合わせしようとし得る。一実施形態では、装置４１０の筐体は、充電インターフェース４１２と充電インターフェース４２２とを位置合わせしようとするためにユーザが使用できる１つまたは複数の特徴（例えば、充電インターフェース４１２をどこに配置するかを示す装置４１０の筐体の表面上のマーキング、またはユーザに充電インターフェース４１２が反対面上にあるということを示す装置４１０の筐体の表面上のマーキング）を含み得る。別の実施形態では、装置４１０は充電インターフェース４１２の方向に加重され得る。

図４Ａでは、ユーザは自力推進装置４１０の電源を充電するために同装置４１０を充電ステーション４２０内に置いた。しかし、自力推進装置４１０の充電インターフェース４１２と充電ステーション４２０の充電インターフェース４２２は、電力が充電インターフェース４１２により最適にまたは効率的に送信および／または受信されないように互いにずらされている（例えば、十分に位置合わせされていない）。自力推進装置４１０は、充電が発生したことを検知し、充電インターフェース４１２と充電インターフェース４２２との位置ずれがあることを検知する（図１と２に説明したように）。

位置ずれの検知に応答して、装置４１０は、充電インターフェース４１２と充電インターフェース４２２が十分な位置合わせに達するまで充電ステーション４２０の表面上で自動的に移動され得る。一実施形態では、装置４１０の駆動システムは、装置４１０を１つまたは複数の速度で１つまたは複数の方向に移動させるために装置４１０の球状筐体内に複数のモータおよび車輪を含み得る。装置４１０は、充電インターフェース４１２と４２２が位置合わせを達成するために、駆動システムを制御して自力推進装置を充電ステーション４２０の収容面内で例えば回転または前後に揺動させることができる。図４Ｂに示すように十分な位置合わせが達成されたと装置４１０が判断すると、装置４１０は充電ステーション４２０に対して静止したままになり得る。

ハードウェア図
図５に、一実施形態における自己最適化電力転送装置の例示的ハードウェア図を示す。例えば、図１の状況では、システム１００は図５に説明するようなメモリおよびプロセッサ資源により実現され得る。

一実施形態では、自力推進装置５００は１つまたは複数のプロセッサ５１０、メモリ資源５２０、１つまたは複数の出力装置５３０、１つまたは複数の通信サブシステム５４０（無線通信サブシステムを含む）、および１つまたは複数のセンサ５６０を含む。様々な実施形態によると、通信サブシステム５４０は、装置５００が様々な媒体およびプロトコル（例えば、ＷＩ−ＦＩ、ブルートゥース、赤外線）を使用して別の装置と無線通信し合えるようにする。装置５００はまた、充電インターフェース５７０、電源５８０（例えば、１つまたは複数の電池）、および駆動システム５９０を含み得る。いくつかの実施形態では、装置５００はまた、１つまたは複数の入力機構５５０（例えば、ボタン、スイッチ、接触感知入力装置）を含み得る。

プロセッサ５１０は、図１〜４Ｂにより説明された実施形態によりおよび本出願の他のどこかで説明された１つまたは複数の処理、工程、および他の機能を行うためにソフトウェアおよび／または他のロジックにより構成される。プロセッサ５１０は、システム１００を実現するように、メモリ資源５２０内に格納された命令とデータにより構成される（図１により説明したように）。例えば、位置合わせ検出、ＩＭＵ、および電力管理を実施するための命令は装置５００のメモリ資源５２０内に格納され得る。プロセッサ５１０は、装置５００の充電インターフェース５７０が充電ステーションの充電インターフェースとほぼ位置合わせされているか（または、ずれているか）どうかを検知するための命令を実行し、位置ずれが検知されると、位置合わせを達成するために駆動システム５９０を自動的に制御して装置５００に同装置自体を表面上で移動または再配置させるようにし得る。

一実施形態では、プロセッサ５１０は、装置５００の１つまたは複数の動作についてユーザへ指示を与えるためにスピーカまたは１つまたは複数の光源などの出力装置５３０を制御し得る。例えば、いくつかの実施形態では、プロセッサ５１０は、位置ずれが検知されるとスピーカに雑音（例えば、ビープ音またはバズ音）を出力させるまたは位置合わせが達成されると光源を点灯させる（例えば、赤色よりむしろ緑色で）ことができる。図５は充電インターフェース５７０だけへ結合された電源５８０を示すが、装置５００の他の部品もまた電力を供給されるために電源５８０へ結合され得る。

別の実施形態
別の実施形態では、図１〜２に説明したようなシステムと方法は例えば自動車などの車両のメモリおよび処理資源により実現され得る。誘導性充電インターフェースなどの充電インターフェースは、充電ステーション上に設けられる別の充電インターフェースから電力を受信できるように車両の下側領域（例えば、地面に対して低い位置にある）上に設けられ得る。車両は、上記インターフェース同士がほぼ位置合わせされると前者の充電インターフェースが充電ステーションの充電インターフェースから電力を受信できるように例えば車庫または駐車スペースにおいてユーザにより充電ステーションの上に駐車させられ得る。車両が駐車され、システムが位置ずれを検知すると、車両または充電インターフェースは位置合わせが達成されるまで１つまたは複数の方向に自動的に移動させられ得る（例えば、ユーザが車両を手動で移動させる必要無しに）。

他の実施形態では、自力推進装置はまた、清掃期間後にその充電ステーションに自動的に戻る自動電気掃除機であり得る。

別の実施形態では、システム１００の１つまたは複数の部品は、自力推進装置が充電ステーションの表面と接触すると（例えば、同装置が当初充電されているときに）充電ステーションにより実現され得る。充電ステーションは、図１〜２に関して論述されたように自力推進装置と無線通信することができる遠隔装置であり得る。充電ステーションまたはドックは、自力推進装置を充電ステーションの充電インターフェースに対して移動させることができる１つまたは複数の機械的特徴を含み得る。例えば、位置ずれが検知されると、充電ステーションの表面の少なくとも一部（充電インターフェースの真上の）は、位置合わせが達成されるまで、自力推進装置が充電ステーションの充電インターフェースに対して回転または移動され得るように移動することができる。

本明細書に記載の実施形態は他の概念、考え、またはシステムと独立に、本明細書に記載の個々の要素および概念に拡張し、またこれらの実施形態は本出願の任意の箇所で繰り返し述べられた要素の組み合わせを含むと考えられる。実施形態について添付図面を参照し本明細書で詳細に説明されたが、本発明はそれらの正確な実施形態に限定されないということを理解すべきである。したがって、多くの修正形態および変更形態が当業者にとって明らかとなる。したがって、本発明の範囲は以下の特許請求範囲とその均等物によって定義されるように意図されている。さらに、個々にまたは実施形態の一部として説明された特定の特徴は他の個々に説明された特徴または他の実施形態の一部と、他の特徴および実施形態が特定の特徴に言及しなくても、組み合わせられ得るように企図されている。したがって、組み合わせの説明が無いことによりこのような組み合わせに対する本発明者の権利主張を排除すべきでない。

Claims (20)

1. 自力推進装置であって、球状筐体と前記球状筐体に内蔵されて前記自力推進装置を推進させる内蔵駆動システムとを含む自力推進装置の電源を充電する方法において、
   前記方法は前記自力推進装置の１つまたは複数のプロセッサにより行われ、
   前記自力推進装置が、前記球状筐体を収容するように成形された充電ドックの容器に置かれる際に前記自力推進装置の誘導性充電インターフェースと前記充電ドックの誘導性充電インターフェースとの間の位置ずれを検知する工程と、
   前記位置ずれの検出に応答して、前記自力推進装置の誘導性充電インターフェースと前記充電ドックの誘導性充電インターフェースとの位置合わせを達成するために、前記自力推進装置の前記内蔵駆動システムを前記自力推進装置の前記球状筐体内で自動的に回転させて前記自力推進装置を前記充電ドックの収容面内で回転または前後に揺動させることにより、前記充電ドックの誘電性充電インターフェースに対して前記自力推進装置の誘導性充電インターフェースを移動させる工程とを含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記位置ずれを検知する工程は、前記充電ドックから前記自力推進装置により受信されている電力量を監視する工程を含むことを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法において、前記位置ずれを検知する工程は、前記自力推進装置により受信されている電力量が閾値未満であると判断する工程を含むことを特徴とする方法。
4. 請求項３に記載の方法において、前記位置合わせを達成するために前記自力推進装置の前記内蔵駆動システムを前記球状筐体内で自動的に回転させる工程は、前記自力推進装置により受信されている電力量が前記閾値未満であると判断することに応答して行われることを特徴とする方法。
5. 請求項１に記載の方法において、前記位置ずれを検知する工程は、前記充電ドックに対する前記自力推進装置の回転の１つまたは複数の角度を示す前記自力推進装置の１つまたは複数のセンサからの入力を受信する工程を含むことを特徴とする方法。
6. 請求項５に記載の方法において、前記位置ずれを検知する工程は、前記自力推進装置の回転の１つまたは複数の角度が回転の１つまたは複数の正しい位置合わせ角度と所定値だけ異なるということを判断する工程を含むことを特徴とする方法。
7. 請求項６に記載の方法において、前記位置合わせを達成するために前記自力推進装置の前記内蔵駆動システムを前記球状筐体内で自動的に回転させる工程は、前記自力推進装置の回転の前記１つまたは複数の角度が回転の１つまたは複数の正しい位置合わせ角度と所定値だけ異なることを判断することに応答して行われることを特徴とする方法。
8. 請求項５に記載の方法において、前記１つまたは複数のセンサは下向きである重力の方向を検出することを特徴とする方法。
9. 請求項１に記載の方法において、前記自力推進装置の前記内蔵駆動システムを前記球状筐体内で自動的に回転させる工程は、前記位置合わせを達成するために前記内蔵駆動システムのピッチ、ロール、およびヨーを調整する工程を含むことを特徴とする方法。
10. 自力推進装置であって、
    球状筐体と、
    電源と、
    前記電源へ結合された誘導性充電インターフェースと、
    前記球状筐体に内蔵されて前記自力推進装置を推進させる内蔵駆動システムと、
    前記誘導性充電インターフェースと前記内蔵駆動システムとに結合される制御機構とを含む自力推進装置において、
    前記制御機構は、（ｉ）前記自力推進装置が前記球状筐体を収容するように成形された充電ステーションの容器に置かれる際に前記自力推進装置の誘導性充電インターフェースと前記充電ステーションの誘導性充電インターフェースとの間の位置ずれを検知し、（ｉｉ）前記位置ずれの検出に応答して、前記自力推進装置の誘導性充電インターフェースと前記充電ステーションの誘導性充電インターフェースとの位置合わせを達成するために、前記内蔵駆動システムを前記自力推進装置の前記球状筐体内で自動的に回転させて前記自力推進装置を前記充電ステーションの収容面内で回転または前後に揺動させることにより、前記充電ステーションの誘導性充電インターフェースに対して前記自力推進装置の誘導性充電インターフェースを移動させることを特徴とする自力推進装置。
11. 請求項１０に記載の自力推進装置において、１つまたは複数のセンサをさらに含み、前記位置ずれを検知するために前記１つまたは複数のセンサを使用することを特徴とする自力推進装置。
12. 請求項１１に記載の自力推進装置において、前記制御機構は、前記充電ステーションに対する前記自力推進装置の回転の１つまたは複数の角度を示す前記１つまたは複数のセンサからの入力を受信することにより、前記位置ずれを検知することを特徴とする自力推進装置。
13. 請求項１２に記載の自力推進装置において、前記制御機構は、前記自力推進装置の回転の１つまたは複数の角度が回転の１つまたは複数の正しい位置合わせ角度と所定値だけ異なるということを判断することにより、前記位置ずれを検知することを特徴とする自力推進装置。
14. 請求項１０に記載の自力推進装置において、前記制御機構は、前記充電ステーションからの電力信号を解析し、前記自力推進装置により受信されている電力量が閾値未満であると判断することにより、前記位置ずれを検知することを特徴とする自力推進装置。
15. 請求項１０に記載の自力推進装置において、前記内蔵駆動システムを前記球状筐体内で自動的に回転させることは、前記位置合わせを達成するために前記内蔵駆動システムのピッチ、ロール、およびヨーを調整することを含むことを特徴とする自力推進装置。
16. 請求項１０に記載の自力推進装置において、前記制御機構は１つまたは複数のプロセッサを含むことを特徴とする自力推進装置。
17. 誘導性充電インターフェースを含む充電ステーションと、
    自力推進装置であって、
    球状筐体と、
    電源と、
    前記電源へ結合された誘導性充電インターフェースと、
    前記球状筐体に内蔵されて前記自力推進装置を推進させる内蔵駆動システムと、
    前記誘導性充電インターフェースと前記内蔵駆動システムへ結合される制御機構とを含む自力推進装置と、を含むシステムにおいて、
    前記制御機構は、（ｉ）前記自力推進装置が前記球状筐体を収容するように成形された前記充電ステーションの容器に置かれる際に前記自力推進装置の誘導性充電インターフェースと前記充電ステーションの誘導性充電インターフェースとの間の位置ずれを検知し、（ｉｉ）前記位置ずれの検出に応答して、前記自力推進装置の誘導性充電インターフェースと前記充電ステーションの誘導性充電インターフェースとの位置合わせを達成するために、前記内蔵駆動システムを前記自力推進装置の前記球状筐体内で自動的に回転させて前記自力推進装置を前記充電ステーションの収容面内で回転または前後に揺動させることにより、前記充電ステーションの誘電性充電インターフェースに対して前記自力推進装置の誘導性充電インターフェースを移動させる、システム。
18. 請求項１７に記載のシステムにおいて、前記自力推進装置は１つまたは複数のセンサをさらに含み、前記位置ずれを検知するために前記１つまたは複数のセンサを使用することを特徴とするシステム。
19. 請求項１８に記載のシステムにおいて、前記自力推進装置の前記制御機構は、（ｉ）前記充電ステーションに対する前記自力推進装置の回転の１つまたは複数の角度を示す前記１つまたは複数のセンサからの入力を受信し、（ｉｉ）前記自力推進装置の回転の１つまたは複数の角度が回転の１つまたは複数の正しい位置合わせ角度と所定値だけ異なるということを判断することにより前記位置ずれを検知することを特徴とするシステム。
20. 請求項１７に記載のシステムにおいて、前記自力推進装置の前記制御機構は、（ｉ）前記自力推進装置の誘導性充電インターフェースからの電力信号を解析し、（ｉｉ）前記自力推進装置により受信されている電力量が閾値未満であると判断することにより、前記位置ずれを検知することを特徴とするシステム。

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