KR20160016830A - 다목적 자체 추진 장치 - Google Patents
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Abstract
다목적 자체 추진 장치 및 자체 추진 장치의 동작을 위한 방법이 개시되어 있다. 임의의 변형예는 내부 구동 시스템과 다양한 응용에 사용하기 위한 다기능 페이로드 공간을 갖는 구형 하우징을 구비할 수 있다.
Description
본원에 기재된 예들은 다목적의 원격으로 제어 가능한 자체 추진 장치에 관한 것이다.
다양한 형태의 원격으로 제어 가능한 장치가 존재한다. 예를 들어, 사람들은 취미로 종종 자동차, 트럭, 비행기 및 헬리콥터 형태의 원격 조정 장치를 작동시킨다. 이와 같은 장치들은 보통 컨트롤러 장치로부터 명령을 수신하여, 입력에 기초하여 이동(예를 들어, 방향 또는 속도)을 변경한다. 일부 장치들은 소프트웨어 기반의 컨트롤러를 이용하며, 이는 스마트폰이나 태블릿과 같은 장치상에서 동작하는 애플리케이션의 형태로 구현될 수 있다.
본원의 개시 내용은 한정되는 방식이 아닌 예시에 의하여, 또한 유사한 도면 부호가 유사한 구성요소를 지칭하는 첨부된 도면에서 도시되며, 여기에서:
도 1은 구형 볼의 형태를 갖는 자체 추진 장치의 구성요소를 도시하는 예시 블록도이다;
도 2a는 자체 추진 장치를 도시하는 예시 블록도이다;
도 2b는 다른 바이어싱 기구를 갖는 자체 추진 장치를 도시하는 예시 블록도이다;
도 2c는 페이로드 공간을 개선하기 위하여 또 다른 바이어싱 기구를 갖는 자체 추진 장치를 도시하는 예시 블록도이다;
도 3은 부착식 카메라를 그 안에 구비하는 자체 추진 장치를 도시하는 예시 블록도이다;
도 4는 페이로드를 구비하는 자체 추진 장치를 도시하는 예시 블록도이다;
도 5는 자체 추진 장치와 컨트롤러 장치의 예시 개략도이다;
도 6은 자체 추진 구형 장치의 운동을 발생시키는 예시 기술을 도시한다;
도 7은 센서 어레이와 데이터 플로우를 도시하는 예시 블록도이다;
도 8은 자체 추진 장치와 이 자체 추진 장치를 제어하고 상호작용하기 위한 컨트롤러 장치를 구비하는 예시 시스템을 도시한다; 그리고
도 9는 자체 추진 장치를 동작시키는 방법을 도시하는 예시 흐름도이다.
도 1은 구형 볼의 형태를 갖는 자체 추진 장치의 구성요소를 도시하는 예시 블록도이다;
도 2a는 자체 추진 장치를 도시하는 예시 블록도이다;
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도 7은 센서 어레이와 데이터 플로우를 도시하는 예시 블록도이다;
도 8은 자체 추진 장치와 이 자체 추진 장치를 제어하고 상호작용하기 위한 컨트롤러 장치를 구비하는 예시 시스템을 도시한다; 그리고
도 9는 자체 추진 장치를 동작시키는 방법을 도시하는 예시 흐름도이다.
구동 시스템, 구형 하우징, 바이어싱 기구(biasing mechanism), 및 구형 하우징 내의 페이로드 공간을 구비하는 다목적 자체 추진 장치가 제공된다. 바이어싱 기구는 구동 시스템에 의하여 결합되는 접촉면에 직경 방향으로 반대인 구형 하우징의 내부면과 결합되도록 단일의 연장된 스프링을 구비할 수 있다. 또는, 바이어싱 기구는 구형 하우징의 내부면의 각 접촉점에 대항하여 밀도록 각각 스프링과 접촉 요소를 갖는 하나 이상의 (예를 들어, 한 쌍의) 포털 액슬을 구비할 수 있다. 이와 같이, 포털 액슬은 구형 하우징이 움직이도록 하기 위하여 유사하게 능동적으로 구동 시스템을 구형 하우징의 내부면에 연속적으로 결합되도록 하는 수직력을 발생시킬 수 있다. 자체 추진 장치는 다양한 용도와 활동을 위한 하나의 페이로드 또는 다수의 페이로드를 운반하도록 구현될 수 있다.
페이로드 공간은 임의의 페이로드를 운반하도록 활용될 수 있다. 예를 들어, 페이로드는 자체 추진 장치로부터 컨트롤러 장치로 이미지 및/또는 비디오 스트림을 보낼 수 있는 카메라를 구비할 수 있다. 컨트롤러 장치는 스마트폰, 태블릿, 또는 다른 적절한 작동 장치의 형태일 수 있다. 또한, 구형 하우징은 카메라가 이미지나 실시간 비디오를 찍을 수 있게 하여, 컨트롤러 장치(예를 들어, 스마트폰)의 사용자가 비디오 스트림을 보고 자체 추진 장치를 제어할 수 있도록 투명할 수 있다.
또 다른 변형예에서는, 페이로드 공간이 민간용 또는 군용 용도를 위한 단일의 페이로드 또는 다수의 페이로드를 구비한다. 이와 같은 페이로드는 카메라, 적외선 센서, 화학 센서, 생물학 센서, 하나 이상의 폭발물, 청취 장치, 또는 페이로드 공간 내에 맞는 다른 임의의 페이로드 중의 하나 이상을 구비할 수 있다.
카메라 또는 다른 이미지 획득 장치를 구비하는 변형예에 대하여, 사용자에게 라이브 이미지 또는 비디오 피드(video feed) 상에서 위치 지점들을 터치하여 자체 추진 장치를 동적으로 제어하는 능력을 제공하는 터치 구동 방법이 개시된다. 이 방법은 자체 추진 장치 내에 장착된 카메라의 시야를 제공하는 자체 추진 장치로부터 이미지 또는 라이브 비디오 피드를 수신하는 단계를 포함한다. 이 비디오 피드는 제어식 또는 모바일 컴퓨팅 장치의 터치 감응식 디스플레이상에 표시될 수 있다. 이 방법은, 터치 감응식 디스플레이상에서, 카메라의 시야 내의 위치 지점의 사용자 선택을 수신하는 단계와, 사용자 선택에 기초하여 자체 추진 장치가 위치 지점으로 비행하도록 명령하는 명령 신호를 자체 추진 장치로 송신되도록 발생시키는 단계를 더 포함한다.
또한, 이 방법은 컨트롤러 장치에 표시되는 대로의 시야의 제1 기준 프레임에 기초하여 시야의 위치 지점의 위치를 결정하는 단계, 및 자체 추진 장치에 대한 위치 지점에 해당하는 제2 기준 프레임 상의 위치 지점의 위치를 매핑하는 단계를 포함할 수 있다. 이와 같은 배치에서, 명령 신호는 오직 제2 기준 프레임에 기초하여 자체 추진 장치를 비행시키기 위한 명령을 구비하도록 발생된다. 또한, 라이브 비디오 피드 구현예에 대하여, 컨트롤러 장치는 라이브 비디오 피드를 수신하는 단계와 연관되어 동적으로 명령 신호를 발생시킬 수 있다.
시스템 검토
도면을 참조하여, 도 1은 구형 볼의 형태를 갖는 자체 추진 장치의 구성요소를 도시하는 예시 블록도이다. 다목적 자체 추진 장치(100)는 사용자에 의하여 작동되는 컴퓨팅 장치(예를 들어, 스마트폰, 태블릿 및/또는 리모콘)과 같은 다른 장치의 제어하에 움직이도록 작동될 수 있다. 자체 추진 장치(100)는 하기의 하나 이상을 가능하게 하는 자원을 갖도록 구성될 수 있다: (i) 장치가 이동을 시작한 후에 최초 기준 프레임에 대한 방향 및/또는 위치의 자기 인식(self-awareness)을 유지하는 것; (ii) 서로 다른 제어 입력에 대하여 다양한 범위의 프로그램 고유의 응답이 가능하도록 하기 위하여 프로그램적으로 제어 입력을 처리하는 것; (iii) 다른 장치가 자체 추진 장치상에서 프로그래밍 로직과 통신하는 소프트웨어 또는 프로그램 로직을 이용하여 그 이동을 제어하도록 하는 것; 및/또는 (iv) 그 이동에 대한 출력 응답을 발생시키고 그것이 제어 장치에 의하여 해석 가능한 소프트웨어라고 말하는 것.
예를 들어, 본 다목적 자체 추진 장치(100)는 여러 개의 서로 연결된 서브시스템과 모듈을 구비할 수 있다. 프로세서(114)는 프로그램 메모리(104)로부터의 프로그램 명령을 실행한다. 프로그램 메모리(104)에 저장된 명령은, 예를 들어, 특징을 추가하고, 결점을 교정하고, 거동을 변형하도록 변화될 수 있다. 일부 예시에서, 프로그램 메모리(104)는 컴퓨팅 장치상에서 실행하는 소프트웨어와 통신하거나 그렇지 않으면 동작 가능한 프로그램 명령을 저장한다. 프로세서(114)는 자체 추진 장치(100)가 다른 컴퓨팅 장치로부터의 제어 입력을 해석하고 그렇지 않으면 응답하는 방식을 변경하기 위하여, 프로그램 명령으로 구성된 서로 다른 프로그램을 실행하도록 구성될 수 있다.
무선 통신 모듈(110)이, 통신 트랜스듀서(102)와 연관하여, 프로세서(114)와 다른 외부 장치 사이에서 데이터를 교환하는 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 데이터 교환은 통신을 제공하고, 제어를 제공하고, 로직 명령과 상태 정보를 제공하고, 및/또는 프로그램 메모리(104)에 대한 업데이트를 제공할 수 있다. 일부 예시에서, 프로세서(114)는 상태 및/또는 위치 정보에 해당하는 출력을 발생시킬 수 있으며, 이는 이때 무선 통신 포트를 통하여 컨트롤러 장치로 통신될 수 있다. 이 장치의 휴대성은 유선 연결을 바람직하지 못하게 만든다. 따라서, "연결"이라는 용어는 자체 추진 장치(100)로의 물리적 부착 없이 이루어진 로직 링크를 설명하는 것으로 이해될 수 있다.
일부 예시에서, 무선 통신 모듈(110)은 BLUETOOTH 통신 프로토콜을 구현할 수 있고, 트랜스듀서(102)는 BLUETOOTH 신호의 송수신에 적합한 안테나일 수 있다. 추가로서 또는 대안으로서, 무선 통신 모듈(110)은 Wi-Fi 통신 프로토콜을 구현할 수 있고, 트랜스듀서는 Wi-Fi 신호의 송수신에 적합한 안테나일 수 있다. 이와 같은 예시에서, 자체 추진 장치(100)는 BLUETOOTH 및/또는 Wi-Fi 신호를 통하여 컨트롤러에 의하여 제어될 수 있다. 다른 무선 통신 매체와 프로토콜이 또한 다른 구현예에서 사용될 수 있다.
센서(112)가 주변 환경에 대한 정보 및 프로세서(114)에 대한 조건을 제공할 수 있다. 변형예에서, 센서(112)는 3-축 자이로스코프, 3-축 가속도계, 및 3-축 자력계를 구비하는, 관성 측정 장치를 구비한다. 또한, 센서(112)는 프로세서(114)가 본 장치가 움직이기 시작한 후에 최초 기준 프레임에 대한 장치의 방향 및/또는 위치의 인식을 유지하도록 입력을 제공할 수 있다. 센서(112)는 빛, 온도, 습도를 감지하거나, 화학적 농도 또는 방사능을 측정하기 위한 기구(instrument)를 구비할 수 있다.
상태/변수 메모리(106)는, 예를 들어, 위치, 방향, 회전 속도 및 각 축으로의 병진을 포함하는 장치의 상태에 대한 정보를 저장할 수 있다. 상태/변수 메모리(106)는 예를 들어, 일단 본 장치가 사용되면, 위치 및 방향 정보뿐 아니라, 본 장치가 사용되자마자(예를 들어, 장치가 작동되자마자), 본 장치의 초기 기준 프레임에 해당하는 정보를 또한 저장할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 자체 추진 장치(100)는 일단 본 장치가 작동되면 자체 추진 장치(100)의 위치 및 방향 정보를 유지하기 위하여 상태/변수 메모리(106)의 정보를 활용할 수 있다.
클럭(108)은 프로세서(114)에 타이밍 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 클럭(108)은 변화 간격 및 변화 속도를 측정하기 위한 시간 베이스를 제공할 수 있다. 또한, 클럭(108)은 요일, 날짜, 년도, 시각, 및 알람 기능을 제공할 수 있다. 또한, 클럭(108)은 자체 추진 장치(100)가 미리 설정된 시각에 알람과 경보를 제공하도록 할 수 있다.
확장 포트(120)는 액세서리 또는 장치를 추가하기 위한 연결을 제공할 수 있다. 확장 포트(120)는 선택 사항 및 개선을 부가할 유동성뿐 아니라 미래의 확장을 위해 제공된다. 예를 들어, 확장 포트(120)는 자체 추진 장치(100)에 주변 기기, 센서, 프로세싱 하드웨어, 저장소, 디스플레이, 또는 액추에이터를 부가하기 위하여 사용될 수 있다.
추가로서 또는 대안으로서, 확장 포트(120)는 아날로그 또는 디지털 신호를 이용하여 적절히 구성된 구성요소와 통신할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다. 확장 포트(120)는 표준이거나 공지된 전기 인터페이스와 프로토콜을 제공할 수 있다. 확장 포트(120)는 광학 인터페이스를 더 구현할 수 있다. 예를 들어, 확장 포트(120)에 적합한 인터페이스가 유니버설 시리얼 버스(Universal Serial Bus)(USB), 인터-인티그레이티드 회로 버스(Inter-Integrated Circuit Bus)(I2C), 시리얼 주변 인터페이스(Serial Peripheral Interface)(SPI) 또는 ETHERNET를 포함한다.
디스플레이(118)는 외부의 장치 또는 사람에게 정보를 제공한다. 디스플레이(118)는 다양한 형태로 정보를 제공할 수 있다. 다양한 예시에서, 디스플레이(118)는 색상과 패턴을 갖는 빛, 소리, 진동, 또는 감각적인 자극의 조합을 발생시킬 수 있다. 일부 예시에서, 디스플레이(118)는 자체 추진 장치(100)의 물리적 이동에 의하여 정보를 통신하도록 액추에이터(126)와 연관되어 동작할 수 있다. 예를 들어, 자체 추진 장치(100)는 "예" 또는 "아니오"를 통신하기 위하여 인간의 머리의 끄덕임 또는 내저음을 모방하도록 만들어질 수 있다.
추가로서 또는 대안으로서, 디스플레이(118)는 가시적인 또는 비가시적인 범위의 빛을 발산하도록 구성될 수 있다. 적외선 또는 자외선 범위의 비가시 광선이, 예를 들어, 인간의 감각으로는 보이지 않으나 특수한 감지기로 이용 가능한 정보를 보내기 위하여 사용될 수 있다. 또한, 디스플레이(118)는 상대적 세기가 가변적으로 될 수 있고 발산되는 빛이 색상 혼합을 형성하도록 혼합될 수 있도록 배치되는, 다양한 광 주파수를 발산하는 발광 다이오드(Light Emitting Diodes)(LEDs)의 어레이를 구비할 수 있다.
추가로서 또는 대안으로서, 디스플레이(118)는 각각 인간에게 보이는 원색을 발산하는 여러 개의 LED를 포함하는 LED 어레이를 구비한다. 프로세서(114)는 넓은 범위의 색상을 발생시키도록 각각의 LED의 상대 세기를 변화시킬 수 있다. 빛의 원색은 일부 색상이 넓은 범위의 명확한 색상을 생성하기 위하여 서로 다른 양으로 혼합될 수 있는 것들이다. 예를 들어, 적색/녹색/청색, 적색/녹색/청색/백색, 및 적색/녹색/청색/앰버를 포함하는, 많은 세트의 빛의 원색이 알려져 있다. 예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색 LED는 함께 디스플레이(118)를 포함하는 3개의 이용 가능한 원색 장치로 된 가용 세트를 포함한다. 변형예에서, 원색과 백색 LED로 된 다른 세트가 사용될 수 있다. 많은 구현예에서, 디스플레이(118)는 정렬을 위하여 자체 추진 장치(100) 상의 기준점을 나타내기 위하여 사용되는 하나 이상의 LED를 구비할 수 있다.
에너지 저장 유닛(124)은 자체 추진 장치(100)의 전자 및 전기 기계적 구성요소를 동작시키기 위한 에너지를 저장한다. 예를 들어, 에너지 저장 유닛(124)은 충전식 배터리일 수 있다. 유도 충전 포트(128)는 유선 전기 연결 없이 에너지 저장 유닛(124)을 재충전하는 것을 가능하게 할 수 있다. 또한, 유도 충전 포트(128)는 자기 에너지를 받아서, 에너지 저장 유닛(124)을 재충전하기 위하여 이를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 추가로서 또는 대안으로서, 유도 충전 포트(128)는 무선 통신 인터페이스에 외부 충전 장치를 제공할 수 있다. 또한, 충전 수단의 플러그가 유도 충전 포트(128)의 추가로서 또는 대안으로서 구비될 수 있다.
자체 충전 장치(100)를 대부분의 전자 장치가 전력을 사용하지 않는 매우 낮은 전력 또는 "딥 슬립" 모드로 하기 위하여, 딥 슬립 센서(122)가 구비될 수 있다. 이는 장기간 저장, 선적, 및/또는 이와 같은 상태를 요하는 자체 추진 장치(100)의 특정 구현예에 유용할 수 있다. 예를 들어, 자체 추진 장치(100)는 카메라, 모션 센서, 적외선 센서 및/또는 화학적 또는 생물학적 센서와 같은 페이로드를 운반하도록 구현될 수 있다. 이와 같은 변형예에서, 카메라 또는 하나 이상의 센서를 시작시키는 이벤트와 같은 트리거(trigger)가 자체 추진 장치(100)를 자동으로 작동시킬 때까지 딥 슬립 모드로 활동을 중단한 상태로 있을 수 있다.
변형예들에서, 센서(122)는 유선 연결 없이 자체 추진 장치(100)의 구형 하우징을 통하여 물체, 이벤트, 사건, 상황, 및/또는 현상을 감지할 수 있다. 추가로서 또는 대안으로서, 딥 슬립 센서(122)는 딥 슬립 모드를 작동시키기 위하여 외부 자석이 자체 추진 장치(100) 상에 작용할 수 있는 방식으로장착된 홀 효과 센서(Hall Effect sensor)일 수 있다.
구동 시스템 액추에이터(126)는 다양한 용도를 위하여 전기 에너지를 기계 에너지로 변환할 수 있다. 액추에이터(126)의 주된 용도는 자체 추진 장치(100)를 추진하고 조향하는 것일 수 있다. 이동 및 조향 액추에이터는 또한 구동 시스템 또는 견인 시스템으로도 지칭될 수 있다. 구동 시스템은 프로세서(114)의 제어 하에 자체 추진 장치(100)의 회전 및 병진 운동을 발생시킨다. 액추에이터(126)의 예시는, 예를 들어, 휠, 모터, 솔레노이드, 프로펠러, 패들 휠, 및 펜듈럼을 포함할 수 있다.
예를 들어, 구동 시스템 액추에이터(126)는 각각 감속 기어 시스템을 통하여 가변 속도 모터에 독립적으로 연결되는 액슬에 장착되는 2개의 평행한 휠로 된 세트를 구비할 수 있다. 이와 같은 예시에서, 이 2개의 독립적으로 동작하는 구동 모터의 동작은 프로세서(114)에 의하여 제어될 수 있다.
그러나 액추에이터(126)는 자체 추진 장치(100)를 회전시키고 병진 운동시키는 것에 부가하여, 다양한 운동을 발생시킬 수 있다. 예컨대, 액추에이터(126)는 자체 추진 장치(100)로 하여금 예컨대 머리 끄덕이기, 흔들기, 떨기, 돌리기 또는 젖히기와 같은 사람 제스처의 에뮬레이션을 포함하는 통신 운동을 실행하게끔 할 수 있다. 변형예에서, 프로세서는 디스플레이(118)로써 액추에이터(126)를 조정할 수 있다. 유사하게, 프로세서(114)는, 자체 추진 장치(100)로 하여금 돌거나 떨게 하는 동시에 색광의 패턴을 송출하게 하는 신호를 액추에이터(126) 및 디스플레이(118)에 제공할 수 있다. 부가로서 또는 대안으로서, 자체 추진 장치(100)는 운동과 동기화된 빛 또는 소리 패턴을 발산할 수 있다.
자체 추진 장치(100)는 다른 네트워크가 연결된 장치를 위한 컨트롤러로서 사용될 수 있다. 자체 추진 장치(100)는 다른 장치의 컨트롤러 기능을 수행할 수 있도록, 센서와 무선 통신 능력을 포함할 수 있다. 예를 들어, 자체 추진 장치(100)는 손에 쥐어져 제스처, 이동, 회전, 조합 입력 등을 감지하기 위하여 사용될 수 있다.
기계적 설계
도 2a는 자체 추진 장치를 도시하는 예시 블록도이다. 자체 추진 장치(200)는 다목적 용이며, 구형 하우징(202), 구동 시스템(201), 바이어싱 기구(215), 및 페이로드 공간(228)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 자체 추진 장치(200)는 로봇식의 구형 볼의 형태일 수 있다. 자체 추진 장치(200)는 성인 인간의 손에서 쉽게 잡히고, 들어 올려지고, 운반될 수 있을 정도의 크기와 무게를 가질 수 있다. 변형예에서, 자체 추진 장치(200)는 더 크거나 작을 수 있고, 및/또는 특별한 페이로드에 맞춤형으로 될 수 있다. 예를 들어, 자체 추진 장치(200)는 투명한 구형 하우징을 구비하도록 제작될 수 있고, 도 3의 예시에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 스마트폰 또는 태블릿과 같은 컨트롤러 장치에 비디오 스트림을 제공하기 위하여 페이로드 공간 내에 카메라가 구비될 수 있다.
도 2a를 참조하여, 자체 추진 장치(200)는 본 장치가 구름에 따라 외부 면과 접촉하는 외부 구형 쉘(또는 하우징)(202)을 구비한다. 또한, 자체 추진 장치(200)는 구형 하우징(202)의 내부면(204)을 구비하고, 구동 시스템(201)의 구성요소로서 구비되는 휠(218, 220)은 자체 추진 장치(200)가 움직이도록 내부면(204)과 접촉한다. 추가로, 자체 추진 장치(200)는 구형 하우징(202) 내에서 둘러싸인 여러 기계 및 전자 구성요소를 구비할 수 있다.
구형 하우징(202)은 적어도 부분적으로 무선 통신을 위하여 사용되는 신호의 송신을 가능하게 하는 하나 이상의 재료로 구성될 수 있으며, 더구나 습기와 먼지에 영향을 받지 않을 수 있다. 구형 하우징(202)의 재료는 내구성 있고, 세척이 가능하고, 및/또는 쉽게 부서지지 않는 재료일 수 있다. 구형 하우징(202)은 또한 빛의 송신을 가능하도록 구성될 수 있고, 빛을 분산시키도록 질감을 가질 수 있다.
변형예들에서, 구형 하우징(202)은 밀봉된 폴리카보네이트 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 유사한 변형예에서, 구형 하우징(202) 또는 내부면(204)의 적어도 하나는 빛을 분산시키도록 질감을 가질 수 있다. 부가 또는 대안으로서, 구형 하우징(202)이 내부의 전자 및 기계 구성요소에 대한 접근을 가능하게 하기 위하여 개방되도록, 구형 하우징(202)는 연관된 부착 기구(attachment mechanism)를 갖는 반구형 쉘을 포함할 수 있다. 유사한 변형예에서, 구형 하우징(202)은 컨트롤러 장치를 이용하여 사용자에 의한 명령 프롬프트가 있을 시에 하우징을 개방하도록 구성된 자동 개방 수단을 구비할 수 있다. 추가로서 또는 대안으로서, 구형 하우징(202)은 페이로드 공간(228) 내에 위치하는 페이로드를 놓기 위하여 개방될 수 있고, 그 후에는 사용자가자체 추진 장치(200)를 조작하는 것을 계속할 수 있도록 닫힐 수 있다. 구형 하우징(202)은 디딤 외부면(treaded outer surface), 또는 견인을 위한 손잡이 또는 노듈(nodules)을 구비하는 외부면을 더 구비할 수 있다.
프로세싱, 무선 통신, 추진, 및 다른 기능을 가능하게 하기 위하여, 여러 전자 및 전기적 구성 요소가 구형 하우징(202)의 내에 위치할 수 있다. 이 구성요소들 중에서, 본 장치가 자체 추진될 수 있도록 구동 시스템(201)이 구비될 수 있다. 구동 시스템(201)은 도 1을 참조하여 상술한 바와 같은 처리 자원 및 다른 제어 기구에 결합될 수 있다. 도 2a를 참조하여, 캐리어(214)가 부착 지점으로서 기능을 하고 자체 추진 장치(200)의 전자 구성요소를 지지하도록 구비될 수 있다. 구동 시스템(201), 에너지 저장 유닛(216), 캐리어(214), 바이어싱 기구(215), 도 1을 참조하여 상술한 바와 같은 다른 구성요소, 및 페이로드 공간(228)을 궁극적으로 차지할 수 있는 페이로드 항목은 구형 하우징(202)에 강성으로 장착될 수 없다. 대신, 구동 시스템(201)에 구비된 휠(218, 220)은 구형 하우징(202)의 내부면(204)과 마찰 접촉할 수 있고, 액추에이터의작용에 의하여 구형 하우징(202)을 구동하도록 기능할 수 있다.
캐리어(214)는 에너지 저장 유닛(216)과 기계적 및 전기적으로 접촉을 할 수 있다. 에너지 저장 유닛(216)은 본 장치 및 전자 장치들에 전원을 구동하기 위하여 에너지 저장소를 제공할 수 있으며, 유도 충전 포트(226)를 통하여 충전될 수 있다. 예를 들어, 에너지 저장 유닛(216)은 충전식 배터리일 수 있으며 리튬-폴리머 셀로 구성될 수 있다.
캐리어(214)는 전자 어셈블리, 센서 어레이, 하나 이상의 안테나, 및 하나 이상의 커넥터 용의 인쇄 회로 기판을 구비하는 내부 구성요소의 대부분을 위한 장착 위치를 제공할 뿐 아니라 내부 구성요소 용의 기계적 부착 지점을 제공할 수 있다. 또한, 캐리어(214)는 자체 추진 장치(200) 내에 위치하는 페이로드를 위한 베이스를 제공할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 캐리어(214)의 상부면은 또한 페이로드 공간(228)의 플로어일 수 있다. 그러나 예를 들어, 카메라를 위하여 특별히 형성되는 페이로드 공간(228) 또는 다수의 아이템을 운반하기 위한 컴파트먼트를 구비하는 것과 같은 페이로드 공간(228)의 다른 구성이 생각될 수 있다.
구동 시스템(201)은 모터(222, 224)와 휠(218, 220)을 구비한다. 모터(222, 224)는 연관된 축, 액슬, 기어 구동 장치(도시하지 않음)를 통하여 독립적으로 휠(218, 220)에 연결된다. 휠(218, 220)은 내부면(204)과 물리적으로 접촉할 수 있다. 휠(218, 220)이 내부면(204)에 접촉하는 지점은 자체 추진 장치(200)의 구동 기구의 필수적인 부분이고, 따라서 바람직하게 마찰을 증가시키고 미끄러짐을 감소시키기 위하여 어떤 재료로 코팅된다. 예를 들어, 휠(218, 220)의 원주는 실리콘 고무 타이어로 코팅될 수 있다.
바이어싱 기구(215)는 내부면(204)에 대항하여 휠(218, 220)에 능동적으로 힘을 가하기 위하여 구비될 수 있다. 일례로서, 스프링(212)과 스프링 단부(210)는 바이어싱 기구(215)를 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 스프링(212)과 스프링 단부(210)는 휠(218, 220)의 직경 방향 반대 지점에서 내부면(204)과 접촉하도록 위치할 수 있다. 스프링(212)과 스프링 단부(210)는 휠(218, 220)의 미끄러짐을 감소시키고 실질적으로 없애기 위하여 접촉력을 제공할 수 있다. 스프링(212)은 내부면(204)에 대항하여 균등하게 휠(218, 220) 및 스프링 단부(210)를 미는 작은 힘을 제공하도록 선택된다.
스프링 단부(210)는 내부면(204)과의 근접 무마찰 접촉을 제공한다. 이와 같이, 스프링 단부(210)는 자체 추진 장치(200)가 구동 시스템(201)에 의하여 구동됨에 따라 내부면(204)을 따라서 미끄러지도록 구성된 라운드진 또는 유사 라운드진(quasi-rounded) 표면을 포함한다. 근접 무마찰 접촉을 제공하는 추가 수단이 구비될 수 있다. 일부 구현예에서, 스프링 단부(210)는 스프링 단부(210)가 내부면(204)을 따라 이동하는 접촉 지점에서 마찰을 더 줄이기 위하여 하나 이상의 베어링을 구비할 수 있다. 또한, 스프링(212)과 스프링 단부(210)는 민감한 자기 센서와의 간섭을 피하기 위하여 비자성 재료로 구성될 수 있다.
페이로드 공간(228)은 민간 및/또는 군용 활동을 위한 단일의 페이로드 또는 다수의 페이로드를 운반하도록 합체될 수 있다. 페이로드 공간(228)은 예를 들어, 감시 또는 원격 비디오 스트림을 위한 카메라, 적외선 센서, 유해한 성분을 감지하는 화학적 또는 생물학적 센서, 적절한 장소로 비행하여 폭발되는 폭발물 또는 플래시 뱅(flash bang), 및/또는 청취 장치 중의 하나 이상을 구비하는 임의의 수의 페이로드를 운반하도록 배치될 수 있다.
도 2b는 다른 바이어싱 기구(217)를 갖는 자체 추진 장치를 도시하는 예시 블록도이다. 도 2b를 참조하면, 바이어싱 기구(217)는 페이로드 공간(228)을 증가시키거나 재구성하기 위하여 하나 이상의 추가 휠(234, 236)을 구비할 수 있는 섀시(237)와 합체될 수 있다. 바이어싱 기구(217)는 구형 하우징(202)의 내부면(204)에 대항하여 추가 휠(234, 236)을 누를 수 있는 섀시(237)에 대항하여 힘을 가하도록 구성된 센터 포스트(238)를 구비할 수 있다. 센터 포스트(238)는 바이어싱을 보조하는 스프링(240)을 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다. 대안적으로, 섀시(237)는 직경 방향으로 반대인 휠(218, 220, 234, 236)이 동일한 반구의 내부면(204)과 접촉하도록 구동 시스템(201)에 근접하여 위치할 수 있다. 추가로서 또는 대안으로서, 섀시(237)는 센터 포스트(238)가 각을 형성하도록 위치할 수 있으며, 추가 휠(234, 236)은 (구동 시스템(201)이 자체 추진 장치(200)의 맨바닥에 위치하는 기준 프레임에서) 에큐에이터(equator)의 약간 위에서 내부면(204)과 접촉한다. 이와 같은 배치, 또한 유사한 배치가, 예를 들어, 페이로드 공간(228)을 최대화하거나 최적화하도록 구비될 수 있다.
도 2c는 페이로드 공간(250)을 개선하는 다른 바이어싱 기구를 갖는 자체 추진 장치를 도시하는 예시 블록도이다. 예를 들어, 독립적인 바이어싱 기구(252)가, 도 2a 및 도 2b에 대하여 상술한 바이어싱 기구와 유사하게, 내부면(204)에 대항하여 구동 시스템 휠(218, 220)에 능동적으로 힘을 가하도록 구성될 수 있다. 독립적인 바이어싱 기구(252)는 2개 이상의 별도의 포털 액슬(258, 260)을 포함한다. 포털 액슬(258, 260)은 수직 값을 갖는 힘 벡터로 내부면(204)에 대항하여 각 휠(254, 256)을 누르는 스프링을 구비할 수 있다. 내부면(204)에 대항하여 누르는 휠(254, 256)로부터의 수직 힘은 다시 내부면(204)에 대항하여 구동 시스템(201)과 그 각각의 휠(254, 256)에 능동적으로 힘을 가하여, 자체 추진 장치(200)가 움직이도록 구동 시스템(201)에 충분한 힘을 제공한다.
도시된 바와 같이, 2개 이상의 포털 액슬(258, 260)을 갖는 독립적인 바이어싱 기구(252)는 페이로드 공간(250)을 상당히 증가시켜, 임의의 수의 서로 다른 형태 또는 크기의 페이로드(예를 들어, 카메라, 적외선 센서, 화학적 또는 생물학적 센서, 하나 이상의 폭발물, 청취 장치 등)가 이 공간(250) 내에 위치할 수 있다. 도 2a 및 도 2b의 예시에 의하여 도시된 바와 같은 바이어싱 기구 구성을 제거하고 이 바이어싱 기구 구성을 독립적인 포털 액슬(258, 260)을 갖는 독립적인 바이어싱 기구(252)로 대체하여, 자체 추진 장치(200)의 내부가 넓은 내부를 제공하기 위하여 치워질 수 있다. 독립적인 바이어싱 기구(252)를 포함하는 포털 액슬(258, 260)은 캐리어(214) 상에 직접 장착될 수 있다. 포털 액슬(258, 260)에 해당하는 스프링은 내부면(204)에 대항하여 휠(254, 256)에 힘을 가하는 토션 스프링의 형태일 수 있다. 추가로서 또는 대안으로서, 스프링은 압축 스프링, 클럭 스프링, 또는 인장 스프링 중의 하나 이상으로 구성될 수 있다. 또는, 포털 액슬(258, 260)은, 충분한 견인력으로 자체 추진 장치(200)를 움직일 수 있도록 하면서, 내부면(204)에 대항하여 구동 시스템(201)과 휠(218, 220)을 누르는 힘을 유지시키기 위하여 스프링이 구비되지 않는 방식으로 장착될 수 있다.
도 3은 카메라를 구비하는 자체 추진 장치를 도시하는 예시 블록도이다. 다목적 자체 추진 장치(300)는 페이로드 공간(310) 내에 장착되는 카메라(302)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 구형 하우징(304)은 카메라(302)가 자체 추진 장치(300)의 밖을 볼 수 있도록 투명하다. 카메라(302)는 실질적으로 수평 방향을 유지하기 위하여, 바이어싱 기구 상에 장착될 수 있으며, 그렇지 않은 경우에는 자체 추진 장치(300) 내에 장착될 수 있다. 예를 들어, 카메라(302)는 동일한 목적을 달성하기 위하여 캐리어(314)에 장착될 수 있다.
카메라의 방향이 외부 기준 프레임과 실질적으로 더욱 평행이 될 수 있도록, 카메라(302)는 자이로스코프 또는 다른 스태빌라이징 수단 상에 장착될 수 있다. 예를 들어, 스태빌라이징 수단(도시하지 않음)은 더욱 안정성을 달성하고 더욱 방향을 유지하기 위하여 바이어싱 기구(315) 및/또는 캐리어(314) 상에 장착될 수 있다. 도 2c에 대하여 논의된 바와 같은 포털 액슬을 이용한 독립적인 바이어싱 기구를 갖는 자체 추진 장치(300)에 대하여, 카메라(302)가 캐리어(314)에 장착될 수 있다.
추가로서 또는 대안으로서, 카메라(302)는 무선 통신 모듈에 더 결합될 수 있다. 카메라(302)는 무선 링크(308)에 의하여 컨트롤러 장치(306)에 사진 및/또는 비디오 스트림을 제공할 수 있다. 유사한 배치에서, 자체 추진 장치는 무선 링크(308)를 통하여 컨트롤러 장치(306)를 이용하여 사용자에 의하여 원격 제어될 수 있다. 구현되는 바와 같이, 자체 추진 장치(300)는 비디오 스트림을 활용하여 제어될 수 있고, 따라서, 사용자는 효과적인 동작을 유지하기 위하여 자체 추진 장치(300)의 가시 내에 있을 필요는 없다.
카메라(302)는 임의의 사진 또는 비디오 기록 장치일 수 있다. 카메라(302)는, 컨트롤러 장치(306)와 직접 링크될 수 있도록, 그 자체로 무선 통신 수단을 포함할 수 있다. 또한, 카메라(302)는 프로세서와 결합될 수 있으며, 도 1에 대하여 상술된 바와 같은 시스템에 구비된 무선 모듈을 통하여 비디오 스트림이 컨트롤러 장치(306)에 전달될 수 있다.
컨트롤러장치(306)는 자체 추진 장치(300)를 동작시키기 위하여 애플리케이션 또는 명령을 저장하거나 실행할 수 있는 리모컨, 스마트폰, 태블릿 또는 맞춤형 장치일 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러 장치(306)는 스마트폰 또는 태블릿의 형태일 수 있으며, 자체 추진 장치의 동작은 스마트폰 또는 태블릿에 저장된 애플리케이션에 의하여 실행될 수 있다. 또한, 컨트롤러 장치(306)와 자체 추진 장치(300)는 하나 이상의 목적을 위하여 특별히 제조된 조합된 시스템으로서 제조될 수 있다. 예를 들어, 자체 추진 장치(300)와 컨트롤러 장치(306)의 조합된 시스템은 특히 감시를 위하여 사용될 수 있다. 또한, 컨트롤러 장치(306)의 애플리케이션은 "터치 및 구동" 특징을 구비할 수 있고, 사용자는 선택된 위치에 해당하는 컨트롤러 장치(306)의 디스플레이를 터치하여, 자체 추진 장치(300)가 그 위치로 비행하도록 할 수 있다. "터치 및 구동" 특징은 또한 사용자가 컨트롤러 장치(306)의 디스플레이상의 위치를 선택할 수 있도록 할 수 있고, 이 선택된 위치는 비디오 스트림 상의 동일한 위치에 해당한다. 다시 말해, 사용자는 자체 추진 장치(300)로부터의 비디오 스트림 상의 위치를 "터치"할 수 있고, 자체 추진 장치(300)는 그 위치로 자체적으로 자동으로 비행할 것이다.
도 4는 페이로드를 구비하는 자체 추진 장치를 도시하는 예시 블록도이다. 도 4를 참조하면, 자체 추진 장치는 여러 활동을 위한 특정 아이템 또는 페이로드(404)를 운반하고 전달하기 위하여 페이로드 공간(406)을 구비한다. 이와 같은 아이템은 적외선 센서, 화학적 또는 생물학적 센서, 폭발물 또는 플래시 뱅, 청취 장치, 다른 기계적 장치 등 중의 하나 이상을 구비할 수 있다. 이와 같은 아이템들 중의 임의의 하나 이상이 도 3을 참조하여 상술한 카메라를 구비하는 변형예에서 더 구비될 수 있다.
도 4의 예시에 도시된 바와 같이, 자체 추진 장치(400)는 페이로드(404)를 운반하기 위한 페이로드 공간(406)을 구비한다. 자체 추진 장치(400)는 사용자에 의해 던져져서 컨트롤러 장치(412)를 통하여 제어될 수 있는 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 자체 추진 장치(400)가 사용자에 의해 던져진 경우에는, 보호 커버(402)가 충격을 감쇠하도록 구비될 수 있다. 보호 커버(402)는 제거 가능할 수 있고, 및/또는 극한 충격이 있는 동안에 자체 추진 장치(400)로부터 분리되도록 구성될 수 있다. 이와 같은 예에서, 자체 추진 장치(400)는 보호 커버(402)로부터 벗어나서 의도하는 목적으로 진행할 수 있다.
보호 커버(402)는 자체 추진 장치(400)를 밀봉하거나 방수하도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 자체 추진 장치(400)는 의도하는 응용에 따라 부상하거나 가라앉을 수 있도록 더 구성될 수 있다. 또한, 자체 추진 장치(400)는 쉽게 회수되기 위하여 물로 놓이면 부상될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같은 예는 단일 목적을 위하여 제조될 수 있고, 또는 수회 실리거나 내려지도록 구성될 수 있다. 후자는 구형 하우징(408) 및/또는 사용자에 의하여 쉽게 개방되거나 닫힐 수 있는 보호 커버(402)를 구비할 수 있다. 단일 목적의 예시가 영구적으로 밀봉되도록 제작될 수 있으며, 이와 같은 배치의 페이로드(404)는 단일 목적을 위하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 페이로드(404)는 폭발물일 수 있고, 자체 추진 장치(400)는 단일 용도를 위하여 활용될 수 있다. 구현되는 바와 같이, 자체 추진 장치(400)는 선택된 위치로 비행하여, 자체 추진 장치(400)를 효과적으로 파괴하면서 폭발될 수 있다.
대안적으로, 자체 추진 장치(400)는 사용자에 의한 명령 프롬프트가 있으면 개방되도록 구성되어 선택된 위치에 그 페이로드(404)를 놓도록 구성될 수 있다. 사용자는 이때 컨트롤러 장치(412)를 이용하여 구형 하우징(408)이 닫히게 할 수 있고, 자체 추진 장치(400)의 조작을 계속 진행하게 할 수 있다. 또한, 자체 추진 장치(400)와 컨트롤러 장치(412)는 도 4에 대하여 상술한 "터치 및 구동" 특징을 구비할 수 있다.
도 5는 자체 추진 장치(514)와 컨트롤러 장치(508)의 예시 개략도이다. 보다 상세하게, 자체 추진 장치(514)는 컨트롤러 장치(508)로부터 발생되는 프로그램 로직 및/또는 제어에 의하여 그 이동이 제어될 수 있다. 자체 추진 장치(514)는 사용자(502)에 의하여 동작될 수 있는 컨트롤러 장치(508)의 제어하에 이동할 수 있다. 컨트롤러 장치(508)는 표준 또는 사적인 무선 통신 프로토콜을 이용하여 자체 추진 장치(514)에 제어 데이터를 무선 통신할 수 있다. 변형예들에서, 자체 추진 장치(514)는 그 이동(예를 들어, 속도, 방향 등)의 변수를 제어하는 센서 및 내부 프로그래밍 로직을 활용하여, 적어도 부분적으로 자체 제어될 수 있다. 또한, 자체 추진 장치(514)는 컨트롤러 장치(508)의 콘텐츠를 발생시키거나 번갈아 발생시킬 목적으로 장치의 위치 및/또는 이동 변수에 관련된 데이터를 통신할 수 있다. 추가적인 변형예에서, 자체 추진 장치(514)는 그 이동 및/또는 내부 프로그래밍 로직에 의하여 컨트롤러 장치(508)의 양태를 제어할 수 있다.
본원에서 기재된 바와 같이, 자체 추진 장치(514)는 본 장치가 컨트롤러 장치(508)에 의하여 제어되고, 다른 장치(예를 들어, 다른 자체 추진 장치 또는 컨트롤러 장치(508))를 위한 컨트롤러이고, 및/또는 부분적으로 또는 전체적으로 자가 작동되는 동작을 포함하는, 다수의 모드의 동작을 가질 수 있다.
또한, 자체 추진 장치(514)와 컨트롤러 장치(508)는 다른 특징들 중에서, (i) 단순 방향 입력, 명령 입력, 제스처 입력, 모션 또는 다른 감각적 입력, 음성 입력, 또는 그 조합을 포함하는, 다수의 입력을 발생시키기 위하여 사용자(502)가 컨트롤러 장치(508)를 동작시킬 수 있게 하는 점; (ii) 자체 추진 장치(514)가 명령 또는 명령 세트로서 컨트롤러 장치(508)로부터 수신한 입력을 해석할 수 있게 하는 점; 및/또는 (iii) 자체 추진 장치(514)가 컨트롤러 장치(508) 상의 상태(예를 들어, 컨트롤러-사용자 인터페이스에 해당하는 콘텐츠와 같은 표시 상태)에 영향을 주기 위하여 장치의 위치, 이동 및/또는 상태에 관한 데이터를 통신하도록 하는 점을 포함하는 기능을 가능하게 하기 위하여 프로그램 로직이 공유되는 컴퓨팅 플랫폼을 공유할 수 있다. 또한, 자체 추진 장치(514)는 본 장치를 이용하기 위하여 추가적인 프로그래밍 로직 및/또는 명령을 용이하게 하는 프로그램 인터페이스를 구비할 수 있다. 컨트롤러 장치(508)는 자체 추진 장치(514) 상의 프로그래밍 로직과 통신하는 프로그래밍을 실행할 수 있다.
따라서, 자체 추진 장치(514)는 운동 또는 방향성 이동을 발생시키는 액추에이터 또는 구동 기구를 구비할 수 있다. 자체 추진 장치(514)는, 제어식 장치, 로봇, 로봇식 장치, 원격 장치, 자가 장치, 및 원격 제어식 장치를 포함하는, 다수의 관련된 용어 또는 구(phrases)에 의하여 지칭될 수 있다. 변형예들에서, 자체 추진 장치(514)는 움직이도록 구성되고, 다양한 매체에서 제어될 수 있다. 예를 들어, 자체 추진 장치(514)는 편평한 표면, 모래 표면, 또는 바위 표면과 같은 매체에서 이동하도록 구성될 수 있다.
자체 추진 장치(514)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 자체 추진 장치(514)는 구르고 및/또는 스피닝과 같은 다른 운동을 수행할 수 있는 구형 물체에 해당할 수 있다. 변형예들에서, 자체 추진 장치(514)는 비행기, 헬리콥터, 하버크래프트(hovercraft) 또는 벌룬과 같은 무선 제어식 에어크래프트에 해당할 수 있다. 다른 변형예들에서, 자체 추진 장치(514)는 보트나 잠수함과 같은 무선 제어식 워터크래프트에 해당할 수 있다. 자체 추진 장치(514)가 로봇인 것과 같은 수많은 다른 변형예들이 또한 구현될 수 있다.
또한, 자체 추진 장치(514)는 닫힌 엔벌로프(enclosing envelope) 내의 액추에이터의 작용에 의하여 방향성 이동을 할 수 있는, 형상이 대체로 구형인 밀봉된 중공 하우징을 구비할 수 있다.
도 5를 참조하면, 자체 추진 장치(514)는 네트워크 통신 링크(510, 512)를 이용하여 컨트롤러 장치(508)와 통신하도록 구성될 수 있다. 링크(510)는 컨트롤러 장치(508)로부터 자체 추진 장치(514)로 데이터를 전송할 수 있다. 링크(512)는 자체 추진 장치(514)로부터 컨트롤러 장치(508)로 데이터를 전송할 수 있다. 링크(510, 512)는 도식을 위하여 별도의 단방향 링크로서 도시된다. 일례로서, 단일의 양방향 통신 링크가 양 방향으로 통신을 수행한다. 링크(510)와 링크(512)는 형태, 대역폭 또는 용량 면에서 동일해야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 컨트롤러 장치(508)로부터 자체 추진 장치(514)로의 통신 링크(510)는 링크(512)와 비교하여 고속의 통신 속도와 대역폭을 종종 구현할 수 있다. 일부 상황에서는, 단지 하나의 링크(510 또는 512)가 확립된다. 이와 같은 예에서, 통신은 단방향이다.
컨트롤러 장치(508)는 적어도 프로세서와 자체 추진 장치(514)와 적어도 단방향 통신을 확립하기에 적합한 통신 능력을 포함하는 임의의 장치에 해당할 수 있다. 이와 같은 장치의 예는, 제한되지 않고, 모바일 컴퓨팅 장치(예를 들어, 스마트폰과 같은 다기능 메시징/음성 통화 장치), 태블릿 컴퓨터, 휴대형 통신 장치 및 퍼스널 컴퓨터를 포함한다. 예를 들어, 컨트롤러 장치(508)는 캘리포니아, 쿠퍼티노의 APPLE COMPUTER, INC.의 IPHONE일 수 있다. 다른 예에서, 컨트롤러 장치(508)는 마찬가지로 APPLE COMPUTER의 IPAD 태블릿 컴퓨터이다. 다른 예에서는, 컨트롤러 장치(508)는 GOOGLE, INC.의 ANDROID 운영 시스템을 실행하는 핸드헬드 컴퓨팅 및 통신 장치 중의 어떤 것일 수 있다.
그렇지 않으면, 컨트롤러 장치(508)는 랩탑 또는 데스트탑 구성을 갖는 퍼스널 컴퓨터일 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러 장치(508)는, MICROSOFT WINDOWS 운영 시스템을 동작시키는 다목적 컴퓨팅 플랫폼, 또는 자체 추진 장치(514)와 통신하는 적절한 애플리케이션 프로그램을 갖도록 구성된, LINUX 운영 시스템 또는 APPLE OS/X 운영 시스템일 수 있다.
변형예들에서, 컨트롤러 장치(508)는 사용자(502)가 자체 추진 장치(514)를 제어하고 상호작용하도록 하기 위한 전용의 특별한 장치일 수 있다.
또한, 다양한 형태의 컨트롤러 장치(508)가 자체 추진 장치(514)와 통신하기 위하여 교환 가능하게 사용될 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 자체 추진 장치(514)는 다수의 장치에 의하여 (예를 들어, 동시에 또는 한 번에 하나씩) 통신하고 및/또는 제어될 수 있다. 예를 들어, 자체 추진 장치(514)는 본 장치(514)를 변형하지 않고, 하나의 세션에서는 IPHONE과 그리고 나중 세션에는 ANDROID 장치와 링크될 수 있다.
따라서, 사용자(502)는, 자체 추진 장치(514)를 제어하고 및/또는 자체 추진 장치(514)로부터 컨트롤러(508) 상의 피드백이나 상호작용을 수신하기 위하여, 컨트롤러 장치(508)를 통하여 자체 추진 장치(514)와 상호작용할 수 있다. 또한, 사용자는 컨트롤러 장치(508)가 제공되는 다양한 기구를 통하여 사용자 입력(504)을 규정할 수 있다. 이와 같은 입력의 예는 텍스트 입력, 음성 명령, 센싱 표면 또는 스크린의 터치, 물리적 조종, 제스처, 탭, 세이킹 및 상술한 것들의 조합을 구비한다.
사용자(502)는 피드백(506)을 수신하기 위하여 컨트롤러 장치(508)와 상호작용할 수 있다. 피드백(506)은 사용자 입력에 응답하여 컨트롤러 장치(508) 상에서 발생될 수 있다. 대안으로서 또는 추가로서, 피드백(506)은, 예를 들어, 자체 추진 장치(514)의 위치 또는 상태에 대하여, 자체 추진 장치(514)로부터 컨트롤러 장치(508)로 통신된 데이터를 또한 기초로 할 수 있다. 한정되지 않고, 피드백(506)의 예는 텍스트 표시, 그래픽 표시, 소리, 음악, 톤 패턴, 색상의 조정 또는 빛의 세기, 햅틱, 진동 또는 촉각 자극을 구비한다. 피드백(506)은 컨트롤러 장치(508) 상에 발생되는 입력과 조합될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러 장치(508)는 자체 추진 장치(514)로부터 통신된 위치 또는 상태 정보를 반영하도록 변형될 수 있는 콘텐츠를 출력할 수 있다.
일례로서, 컨트롤러 장치(508) 및/또는 자체 추진 장치(514)는 사용자 입력(504)과 피드백(506)이, 한정된 감각, 사고, 인지, 운동 신경 또는 다른 능력을 갖춘 사용자(502)를 위한 유용성 및 접근성을 최대화하도록 구성될 수 있다. 이는 핸디캡이나 특별한 필요를 갖는 사용자가 상술한 바와 같이 시스템(500)을 동작시킬 수 있게 한다.
도 5에 도시된 바와 같은 구성은 단지 통신 연결을 갖는 자체 추진 장치(514)를 구비하는 거의 한정되지 않는 수의 가능한 네트워크 구성 중의 하나일 수 있다. 또한, 자체 추진 장치를 제어하고 및/또는 상호작용하기 위하여 본원에 기재된 수많은 변형예는 사용자가 컨트롤러 장치(508)를 동작시키거나 그렇지 않으면 이와 직접 상호작용하도록 하는 반면, 기재된 변형예들은 컨트롤러 장치(508)와 같은 중간 장치의 사용 없이 자체 추진 장치(514)를 직접 제어하거나 이와 상호작용하도록 하는 것을 포함한다.
도 6은 자체 추진 구형 장치(600)의 움직임을 발생시키는 예시 기술을 도시한다. 도 6의 예에 의하여 도시된 바와 같이, 본 장치(600)는 회전 중심(602)과 질량 중심(606)을 가지며, 평면(612)과 접촉한다. 로봇식 장치(600) 용의 구동 기구는 본 장치(600)의 닫힌 구형 엔벌로프가 내부면과 접촉하는 2개의 독립적으로 제어되는 휠형 액추에이터(608)를 포함한다. 또한, 센서 플랫폼(604)이 도시되어 있다. 본 장치(600)의 여러 구성요소가 도시의 단순화를 위해 도 6에 도시되어 있지 않다.
일정한 속도의 연속적인 움직임을 달성하기 위하여, 회전 중심(602)에 대한 질량 중심(606)의 변위가 휠형 액추에이터(608)의 작용에 의하여 유지될 수 있다. 회전 중심(602)에 대한 질량 중심(606)의 변위는 측정되기 어려워서, 폐루프 컨트롤러가 일정한 속도를 유지하도록 피드백을 얻는 것이 어렵다. 그러나 이 변위는 센서 플랫폼(604)과 표면(612) 사이의 각(610)에 비례한다. 이 각(610)은 본원에 기재된 바와 같이, 다양한 센서 입력으로부터 감지되고 추정될 수 있다. 따라서, 로봇식 장치(600) 용의 속도 컨트롤러가 본 장치(600)가 표면(612)을 가로질러 일정한 속도로 이동하도록 하는 휠형 액추에이터(608)의 속도를 조절하기 위하여 각(610)을 이용하도록 구현될 수 있다. 속도 컨트롤러는 원하는 속도를 발생시키기 위하여 원하는 각(610)을 결정할 수 있으며, 원하는 각 설정 지점이 구동 기구를 조절하는 폐루프 컨트롤러에 대한 입력으로서 제공될 수 있다.
도 6은 속도 제어를 위한 각도 측정의 이용을 도시한다. 그러나 이 기술은 적절한 감지 각도 및 각속도의 피드백으로써 회전(turns and rotations)의 제어를 제공하기 위하여 더 확장될 수 있다.
앞선 논의로부터, 변형예들에서, 방향각의 지식이 자체 추진 장치(600)의 제어를 위하여 유용하다는 것을 알 수 있다. 본 장치의 방향을 측정하는 것은 또한 다른 장치로 네비게이션 및 정렬하기 위해서도 유용하다.
도 7은 센서 어레이와 데이터 플로우를 도시하는 예시 블록도이다. 도 7을 참조하면, 센서 어레이(712)는 자체 추진 장치에, 예를 들어, 그의 위치, 방향, 병진 속도, 회전, 및 가속도를 포함하는 정보를 제공하기 위한 센서 세트를 구비할 수 있다. 많은 다른 센서가 다양한 예에서 요건을 만족시키도록 구비될 수 있다.
변형예들에서, 센서 어레이(712)는 3-축 자이로스코프 센서(702), 3-축 가속도계 센서(704), 및 3-축 자력계 센서(706)를 구비할 수 있다. 일부 변형예에서, 글로벌 포지셔닝 시스템(Global Positioning System)(GPS)(710) 용의 수신기가 구비된다. 그러나 GPS 신호는 통상 실내에서 이용 불가능하므로, GPS 수신기는 생략될 수 있다.
크기와 비용의 제한으로 인하여, 센서 어레이(712)의 센서는 마이크로-전자-기계적(MEMS) 기술을 채택하는 소형화된 장치일 수 있다. 이와 같은 센서로부터 데이터는 정확한 상태 추정(716)을 위하여 필터링과 프로세싱을 요할 수 있다. 다양한 알고리즘이 센서 융합 및 상태 추정기(714)에서 채택될 수 있다. 이와 같은 알고리즘은 자체 추진 장치상의 프로세서에 의하여 실행될 수 있다.
본 기술에 익숙한 사람은 센서 어레이(712)의 센서로부터의 신호가 불완전하고, 노이즈, 간섭, 및 저렴한 센서의 제한된 능력으로 인하여 왜곡될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 그러나 센서는 또한 풍부한 정보를 제공할 수 있어, 적절한 센서 융합 및 상태 추정기(714)의 응용은 자체 추진 장치의 적절한 상태의 충분한 상태 추정(716)을 제공할 수 있다.
예를 들어, 많은 상황에서, 자력계 데이터가 빗나간 자기장과 근처의 철 금속에 의하여 왜곡된다. 센서 융합 및 상태 추정기(714)는 자력계 데이터를 거부하거나 의심하고 자체 추진 장치의 상태(716)를 추정하는 데 있어서 나머지 센서에 의존하도록 구성될 수 있다. 일부 예시에서, 자체 추진 장치의 특수한 이동이 원하는 목적을 위하여 센서 데이터를 개선하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 국부적인 자기장을 매핑하기 위하여, 자력 데이터를 모니터링하면서 전체 360도 헤딩 스위프를 통하여 자체 추진 장치를 회전시키는 것이 유용할 수 있다. 이 자기장은 보통 짧은 기간 동안 상대적으로 변치 않으므로, 왜곡되어도 국부적인 자기장의 측정은 반복될 수 있으며, 따라서 유용하다.
아키텍처
도 8은 자체 추진 장치(810)와 자체 추진 장치(810)를 제어하고 상호작용하는 컨트롤러 장치(850)를 구비하는 예시적인 시스템을 도시한다. 자체 추진 장치(810)는 도 1의 예에 의하여 설명되는 바와 같이 하드웨어 자원을 이용하여 구성될 수 있다. 따라서, 자체 추진 장치(810)는 도 2 내지 도 4에 대한 예시에 의하여 기재된 바와 같이 구형 물체일 수 있다. 컨트롤러 장치(850)는 모바일 컴퓨팅 장치(예를 들어, 스마트폰), 태블릿 또는 퍼스널 컴퓨터와 같은 다기능 장치일 수 있다. 또한, 컨트롤러 장치(850)는 자체 추진 장치(810)를 제어하고 통신하는 데 전적으로 사용되는 특수한 장치에 해당할 수 있다.
자체 추진 장치(810)는 프로그램 라이브러리(820)에 저장된 하나 이상의 프로그램(816)을 실행할 수 있다. 프로그램 라이브러리(820)의 각 프로그램(816)은 본 장치가 특정 조건에 어떻게 응답할 것인지, 본 장치가 제어 입력(813)(예를 들어, 컨트롤러 장치(850)에 입력되는 사용자 입력)에 어떻게 응답할 것인지, 및/또는 본 장치가 구현할 동작 모드(예를 들어, 제어식 모드 대 자가 등)에 대한 명령을 포함하는, 본 장치를 동작시키기 위한 명령 또는 룰을 포함할 수 있다.
프로그램 라이브러리(820)는 또한 일부 사용자 입력이 공통된 방식으로 해석되도록 하는 명령을 포함하는, 다수의 프로그램에 의하여 공유될 수 있는 명령 세트를 유지할 수 있다. 애플리케이션 프로그램 인터페이스(API)(830)는 프로그램이 기능 라이브러리와 본 장치의 자원에 접근할 수 있게 하기 위하여 본 장치상에서 구현될 수 있다. 예를 들어, API(830)는 모터 제어(예를 들어, 속도 또는 방향), 상태 변이, 센서 장치 해석, 및/또는 무선 통신을 구현하는 프로그램과 함께 사용될 수 있는 기능을 구비할 수 있다.
일부 구현예에서, 본 장치는 무선 통신 포트(812)의 사용을 통하여 무선으로 프로그램과 프로그래밍 명령을 수신할 수 있다. 변형예에서, 본 장치(810)는 확장 포트(120)(도 1 참고)와 같은 다른 포트를 통하여 외부 소스(880)로부터 프로그램과 프로그래밍 명령(882)을 수신할 수 있다. 프로그램 자원은, 예를 들어, 본 장치의 사용자에게 제공되는 매체(예를 들어, SD 카드), 프로그램이 다운로드될 수 있는 네트워크 자원 또는 웹사이트, 및/또는 컨트롤러 장치(850)로부터 무선 통신 포트(812)를 통하여 통신되는 프로그램 및/또는 명령 세트로부터 발생될 수 있다. 여러 구현예에서, 컨트롤러 장치(850)는 소프트웨어로 자체 추진 장치(810)와 상호작용하고, 및/또는 제어하도록 프로그램적으로 구성될 수 있다. 일단 구성되면, 컨트롤러 장치(850)는 프로그램 구성과 일치하는 명령을 자체 추진 장치(810)로 통신할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러 장치(850)는 자체 추진 장치(810)를 제어하거나 상호작용하는 애플리케이션을 다운로드할 수 있다. 애플리케이션은 컨트롤러 장치(850) 자체의 무선 통신 능력(예를 들어, 셀룰러 능력, Wi-Fi 능력 등)을 이용하여, 예를 들어, (예를 들어, App Store로부터의) 네트워크로부터, 또는 웹사이트로부터 다운로드될 수 있다. 컨트롤러 장치(850)에 의하여 다운로드되는 애플리케이션은 자체 추진 장치(810)로 통신될 수 있는 명령 세트를 포함할 수 있다.
컨트롤러장치(850)는 자체 추진 장치(810)와 통신하거나 상호작용하고, 및/또는 제어하기 위하여 특수한 또는 특정된 프로그램(856)을 실행할 수 있다. 변형예에서, 컨트롤러 장치(850) 상에서 실행되는 프로그램(856)은 자체 추진 장치(810) 상에서 실행될 수 있는 상대 프로그램(816A)을 포함할 수 있다. 프로그램(856, 816A)은 공유되는 플랫폼 또는 시스템으로서 실행될 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 컨트롤러 장치(850) 상에서 작동하는 프로그램(856)은 자체 추진 장치(810)를 위한 입력을 발생시키기 위하여, 또한 자체 추진 장치(810)로부터의 데이터 신호에 기초하여 컨트롤러 장치상에서 출력을 발생시키기 위하여 상대 런타임 프로그램(816A)과 협력할 수 있다. 예를 들어, 프로그램(856)은 (i) 사용자가 상대 런타임 프로그램(816A)의 결과로서 자체 추진 장치(810) 상에서 해석 가능한 입력을 제공하여, 자체 추진 장치(810)로부터 어떤 예상된 결과를 얻도록 안내를 유도하거나 제공하고; 그리고(ii) 컨트롤러 장치(850) 상에서 동작하는 프로그램(856)에 의하여 출력되는 콘텐츠에 영향을 주는 방식으로 자체 추진 장치(810)로부터 피드백(818)을 수신하는 사용자 인터페이스(860)를 발생시킬 수 있다. 후자의 경우에, 예를 들어, 컴퓨터 발생 콘텐츠는 자체 추진 장치(810)의 위치 설정 또는 이동에 기초하여 변경될 수 있다.
보다 상세하게는, 컨트롤러 장치(850) 상에서, 프로그램(856)은 컨트롤러 장치상에서 사용자 입력을 유도하고 및/또는 해석하기 위한 로직(862)을 포함하는 사용자 인터페이스(860)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 기계적 스위치 또는 버튼과의 사용자 상호작용, 터치스크린 입력, 오디오 입력, 제스처 입력, 또는 특수한 방식으로의 본 장치의 이동을 포함한 다양한 형태의 입력이 컨트롤러 장치(850) 상에 입력될 수 있다.
따라서, 프로그램(856)은 컨트롤러 장치(850) 상의 고유의 애플리케이션프로그램 인터페이스를 활용하고, 입력을 수신하여 처리하기 위하여 다양한 자원을 활용하도록 구성될 수 있다. 많은 기존의 다기능 또는 범용 컴퓨팅 장치(예를 들어, 스마트폰 또는 태블릿)는 터치스크린 입력(예를 들어, 멀티 터치 입력 또는 제스처 입력), 광학적 입력(예를 들어, 카메라 이미지 감지 입력), 오디오 입력 및 장치 이동 입력(예를 들어, 흔들기 또는 전체 장치의 이동)을 포함하는 다양한 종류의 입력을 감지하도록 구성될 수 있다. 사용자 인터페이스(860)는 특정 종류의 입력(예를 들어, 사용자가 손가락을 위치시켜야 하는 비주얼 마커를 구비하고, 사용자에게 명령하거나, 사용자가 장치를 이동시키기 위하여 비주얼 및/또는 오디오 프롬프트를 제공하는 등)을 위하여 사용자를 유도하고, 자체 추진 장치(810)에 신호를 보내는 제어 정보로의 입력을 해석하기 위하여 로직(862)을 구비할 수 있다.
일부 구현예에서, 컨트롤러 장치(850) 상에 발생되는 입력은 명령으로서 해석되어, 자체 추진 장치(810)로 신호를 보낼 수 있다. 다른 구현예에서, 컨트롤러 장치(850) 상에 입력되는 입력은 자체 추진 장치(810) 상의 프로그램 자원에 의하여 명령으로서 해석될 수 있다. 명령 형태의 사용자 입력을 해석함으로써, 자체 추진 장치(810)는 지능적이고 구성 가능한 방식으로 사용자 입력에 응답할 수 있다. 예를 들어, 자체 추진 장치(810)는, 방향성이 없는 방식으로 해석되지 않는다면, 본래 방향성이 있는 사용자 입력을 해석할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 사용자 입력에서 고유의 방향과 다른 방식으로 자체 추진 장치(810)를 이동시키기 위하여, 방향에 해당하는 제스처 입력을 입력할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 본 장치가 스톱, 스핀, 리턴 홈, 또는 조명 출력 변경 등의 명령으로서 (런타임 프로그램(816A)에 기초하여) 해석할 수 있는 좌향 제스처를 입력할 수 있다.
사용자인터페이스(860)는 자체 추진 장치(810)로부터 수신된 데이터를 해석하기 위한 출력 로직(864)을 또한 구비할 수 있다. 이와 같이, 자체 추진 장치(810)는 상태 정보 및/또는 위치 정보(예를 들어, 장치가 이동한 후와 같은)와 같은 정보를 컨트롤러 장치(850)로 통신할 수 있다. 한 구현예에서, 자체 추진 장치(810)로부터 컨트롤러 장치(850)로의 통신은 컨트롤러 장치(850) 상의 사용자 입력으로부터 해석된 명령에 응답할 수 있다. 다른 구현예에서, 자체 추진 장치(810)로부터의 통신은 일정 기간 동안의 장치의 연속적인 움직임으로 인하여 발생되는 연속적인 피드백의 형태일 수 있다. 변형예들에서, 본 장치(850) 상으로의 출력은 다양한 가능한 형태 인자 중의 하나를 갖는 컨트롤러 장치에 해당할 수 있다. 프로그램(856)은 게임 콘텍스트및/또는 자체 추진 장치(810)를 제어하기 위한 서로 다른 사용자 인터페이스 패러다임을 그래픽으로 제공하는 인터페이스를 구성할 수 있다. 프로그램(856)은 자체 추진 장치(810)의 이동, 위치, 상태에 기초하여 이와 같은 구현예에서 발생되는 콘텐츠에 직접 영향을 주도록 동작할 수 있다.
동작 중에, 자체 추진 장치(810)는 그 프로그램 라이브러리(820)에 저장된 하나 이상의 프로그램 명령 세트를 이용하여 프로그램 런타임(816A)을 구현할 수 있다. 프로그램 런타임(816A)은, 예를 들어, 사용자에 의하여 선택되는 프로그램, 또는 디폴트에 의하여 또는 다른 조건 또는 트리거에 응답하여 작동하는 것에 해당할 수 있다. 다른 기능 중에서, 프로그램 런타임(816A)은 (i) 컨트롤러 장치(850)로부터의 제어 입력을 해석하고; (ii) 입력의 해석에 기초하여 장치의 이동을 제어 및/또는 명시하고; 및/또는 (iii) 자체 추진 장치(810)로부터의 정보를 컨트롤러 장치(850)로 통신하기 위하여, 장치 기능 및/또는 자원을 활용하는 프로그램 특정 명령 세트를 실행할 수 있다.
프로그램 런타임(816A)은, 센서 제어 로직(821)과 입력 제어 로직(823)을 포함하는 구동 제어 로직(831)을 구현할 수 있다. 센서 제어 로직(821)은 자체 추진 장치의 구동 시스템 또는 어셈블리의 속도, 방향, 또는 다른 이동을 제어하기 위한 장치 센서 입력(811)을 해석할 수 있다. 센서 입력(810)은 자체 추진 장치(810)의 가속도계(들), 자력계(들), 및/또는 자이로스코프(들)로부터 제공되는 데이터에 해당할 수 있다. 센서 데이터는 또한 GPS 데이터, 온도 데이터 등을 포함하는, 장치의 이동, 위치, 상태 또는 동작 조건에 관하여 장치상에서 얻어지는 다른 정보를 포함할 수 있다. 프로그램(816A)은 구동 어셈블리 제어 변수(825)로서 센서 입력(811)을 해석하기 위한 변수, 룰 또는 명령을 구현할 수 있다. 입력 제어 로직(823)은 컨트롤러 장치(850)로부터 수신된 제어 입력(813)을 해석할 수 있다. 일부 구현예에서, 로직(823)은 입력으로부터 결정되는 구동 어셈블리 제어 변수(825)를 출력하는 데 있어서, 명령으로서 입력을 해석할 수 있다. 입력 구동 로직(823)은 또한 제어 입력(813) 및/또는 그 해석이 런타임 프로그램(816A)에 특정되도록 프로그램에 특정된 것일수 있다. 구동 어셈블리 제어 로직은 구동 어셈블리 제어를 구현하기 위하여 센서/입력 제어 로직(821, 823)을 통하여 발생되는 바와 같이, 변수를 사용할 수 있다.
변형예들에서, 센서/입력 제어 로직(821, 823)은 자체 추진 장치(810)의 다른 양태를 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 변형예들에서, 사용자 입력 또는 장치 동작 조건(예를 들어, 장치가 정지하게 되는)과 같은 일부 조건에 응답하여 본 장치의 상태를 제어할 수 있는 상태 출력(827)을 발생시키기 위하여 런타임 프로그램(816A) 명령을 실행할 수 있다. 예를 들어, 조명 출력(예를 들어, LED 표시 출력), 오디오 출력, 또는 장치 동작 상태(예를 들어, 동작 및/또는 전원 상태의 모드)가 상태 출력(827)에 의하여 영향을 받을 수 있다.
또한, 런타임 프로그램(816A)은 컨트롤러 장치(850) 상에서 동작되는 자체 추진 장치 프로그램(856)을 위한 출력 인터페이스(826)를 발생시킬 수 있다. 출력 인터페이스(826)는 피드백(818)을 포함하는 데이터를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 위치, 이동(예를 들어, 속도, 회전), 상태(예를 들어, 출력 장치의 상태), 및/또는 방향 정보(예를 들어, 최초 기준 프레임에 대한 본 장치의 위치 및 방향)에 기초한 데이터를 발생시킬 수 있다. 출력 인터페이스(826)는 또한, 예를 들어, 런타임 프로그램(816A)에 관련된 이벤트를 식별하는 데이터를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 출력 인터페이스(826)는 본 장치가 그 운동에 방해를 받거나 방해되는 이벤트를 조우하는 것 같은 이벤트를 식별할 수 있다. 출력 인터페이스(826)는 또한, 예를 들어, 런타임 프로그램(816A)의 명령에 기초하여 프로그램 특정 출력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 런타임 프로그램(816A)은 다른 프로그램이 필요로 하지 않을 센서 리딩(sensor reading)을 요한다. 출력 인터페이스(826)는 런타임 프로그램(816A)의 구현을 통하여 수행되는 다른 동작과 연관되어 센서 리딩을 얻기 위한 명령을 구현할 수 있다.
또한, 자체 추진 장치(810)는 컨트롤러 장치(850)에 대하여 다수의 모드에서 동작할 수 있다. 제어식 모드에서, 자체 추진 장치(810)는 컨트롤러 장치(850)로부터 통신된 제어 신호를 통하여 제어 입력(813)에 의하여 그 이동 및/또는 상태가 제어될 수 있다. 일부 구현예에서, 자체 추진 장치(810)는 제어 또는 피드백에 대하여 컨트롤러 장치(850) 상의 동작에 영향을 주는 방식으로 컨트롤러 장치(850)와 쌍을 이룰 수 있다. 자체 추진 장치(810)는, 제어 변수(825)가, 예를 들어, 센서 입력(811)에 응답하여 그리고 제어 입력(813)의 필요성이 없이 본 장치상에서 프로그램적으로 발생되는 자가 모드(autonomous mode)에서 또한 동작할 수 있다. 또한, 자체 추진 장치(810)는 "터치 및 구동" 모드에서 컨트롤러 장치(850)와 함께 동작될 수 있으며, 사용자는 자체 추진 장치(810)의 비디오 스트림 상의 선택된 위치를 터치할 수 있고, 자체 추진 장치(810)는 해당 위치로 자가적으로 비행할 수 있다. 또한, 변형예들에서, 자체 추진 장치(810)는 컨트롤러 장치(850) 또는 다른 자체 추진 장치(810)를 위한 컨트롤러로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 본 장치는 컨트롤러 장치(850)의 상태에 영향을 주도록 이동할 수 있다. 본 장치는 하나의 동작 세션 동안에 다수의 모드에서 동작할 수 있다. 이 동작 모드는 런타임 프로그램(816A)에 의하여 결정될 수 있다.
자체 추진 장치(810)는 컨트롤러 장치(850)로부터의 제어 입력(813)을 해석하기 위한 명령 세트의 라이브러리를 구비할 수 있다. 예를 들어, 자체 추진 장치는 다수의 프로그램을 위한 명령을 저장할 수 있고, 프로그램의 적어도 일부를 위한 명령은 컨트롤러 장치(850) 상에서 실행되는 상대 프로그램을 포함할 수 있다. 자체 추진 장치상에서 유지되는 라이브러리는, 저장된 명령이 추가, 삭제 또는 변형될 수 있다는 점에서, 동적일 수 있다. 예를 들어, 자체 추진 장치상에 저장되는 프로그램은 추가될 수 있고, 또는 다른 프로그램이 변형될 수 있다.
컨트롤러 장치(850) 상에서 실행될 때, 각 프로그램은 특별한 입력 세트를 인식하기 위한 명령을 포함하고, 서로 다른 프로그램이 서로 다른 입력을 인식할 수 있다. 예를 들어, 골프 프로그램이 컨트롤러 장치(850) 상의 스윙 모션을 입력으로서 인식할 수 있는 반면, 동일한 모션이 가상 조향 기구를 제공하기 위해 전적으로 사용되는 다른 프로그램에 의하여 무시될 수 있다. 자체 추진 장치(810) 상에서 실행될 때, 각 프로그램은 명령 및 제어 변수로의 특별히 인식된 입력과 연관된 제어 입력(813)을 해석하거나 매핑하는 명령을 포함할 수 있다.
변형예들에서, 자체 추진 장치는 그 프로그램 라이브러리를 동적으로 재구성할 수 있다. 예를 들어, 프로그램은 새로이 인식된 입력에 해당하는 제어 입력(813)을 처리하기 위하여 (예를 들어, 컨트롤러 장치(810)에 의하여 수신되는 명령을 통하여) 변형될 수 있다. 다른 예에서, 자체 추진 장치(810)가 사용되는 동안에, 자체 추진 장치(810)는 프로그램을 전환할 수 있다. 프로그램이 전환될 때, 다른 입력 세트가 인식되고, 및/또는 각 입력은 자체 추진 장치(810) 상에서 다르게 해석될 수 있다.
터치 및 구동 방법
도 9는 자체 추진 장치를 동작시키는 예시 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 9를 참조하면, 컨트롤러 장치(예를 들어, 스마트폰, 태블릿, 리모콘 또는 다른 모바일 컴퓨팅 장치)의 사용자는 자체 추진 장치로부터 이미지 또는 비디오 피드를 수신할 수 있다. 자체 추진 장치는 성질상 구형일 필요는 없으며, 본원에 기재된 바와 같이 컨트롤러 장치에 의하여 제어될 수 있는 임의의 장치일 수 있다. 자체 추진 장치는, 다른 특징 중, 투명한 구형 하우징, 하우징 내에 위치하는 카메라, 및 비디오 피드를 컨트롤러 장치에 보낼 수 있는 무선 링크를 포함하도록 구성될 수 있다. 이 방식으로, 컨트롤러 장치는 자체 추진 장치 내에 위치하는 카메라로부터 피드를 수신할 수 있다(900). 또한, 컨트롤러 장치는, 이 피드가 컨트롤러 장치상에 표시될 수 있도록, 디스플레이 스크린을 구비할 수 있다(902). 컨트롤러 장치는 사용자가 표시된 피드와 직접 상호작용하도록 하는 터치 스크린 특징을 구비할 수 있다.
이때, 사용자는 표시된 비디오 피드 상의 물체 또는 위치 지점을 선택할 수 있다. 따라서, 위치 지점의 사용자 선택은 컨트롤러 장치에 의하여수신된다(904). 사용자는 자체 추진 장치의 기준 프레임의 물리적 물체에 해당하는 스크린상의 물체를 터치하여 위치 지점을 선택할 수 있다. 추가로서 또는 대안으로서, 사용자는 표시되는 물체를 식별하는 음성 명령을 제공할 수 있다. 사용자에 의한 선택을 수신하자마자, 컨트롤러 장치는 자체 추진 장치로의 위치 정보에 기초한 명령 신호를 발생시켜, 물리적 위치 지점으로 가도록 할 수 있다(908). 자체 추진 장치는 그 물체로 직접 가거나, 물체의 위치에 궁극적으로 도달하기 위하여 장애물 주위를 비행할 수 있다.
추가로서 또는 대안으로서, 컨트롤러 장치는 사용자의 및/또는 컨트롤러 장치의 기준 프레임에 기초하여 디스플레이 스크린상에 나타난 물체의 위치를 결정하도록 더 구성될 수 있다. 컨트롤러 장치는, 또한 컨트롤러 장치상에 표시되는 위치 지점의 상대 위치와 자체 추진 장치의 기준 프레임의 위치 지점의 위치를 매핑할 수 있다(906). 이와 같은 방식으로, 자체 추진 장치는 이미지/비디오 피드를 통하여 매핑된 상대 위치에 기초하여 물체의 위치로 가도록 컨트롤러 장치에 의하여 방향이 정해질 수 있으며, 컨트롤러 장치는 상대 위치를 계산하는 처리 수단을 구비할 수 있다.
결론
본원에 기재된 하나 이상의 예시는 컴퓨팅 장치에 의하여 수행되는 방법, 기술 및 작용이 프로그램적으로 또는 컴퓨터 구현 방법으로 수행되는 점을 제공한다. 프로그램적으로라는 표현은 코드, 또는 컴퓨터 실행 명령의 사용을 통하여라는 것을 의미한다. 프로그램적으로 수행되는 단계는 자동적일 수도 그렇지 않을 수도 있다.
본원에 기재된 하나 이상의 예시는 프로그램 모듈 또는 구성요소를 이용하여 구현될 수 있다. 프로그램 모듈 또는 구성요소는 하나 이상의 명시된 태스크 또는 기능을 수행할 수 있는 프로그램, 서브루틴, 프로그램의 일부, 또는 소프트웨어 구성요소 또는 하드웨어 구성요소를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 모듈 또는 구성요소는 다른 모듈 또는 구성요소와는 독립적으로 하드웨어 구성요소 상에 존재할 수 있다. 또는, 모듈 또는 구성요소는 다른 모듈, 프로그램 또는 기계의 공유되는 요소 또는 과정일 수 있다.
또한, 본원에 기재된 하나 이상의 예시는 하나 이상의 프로세서에 의하여 실행 가능한 명령의 사용을 통하여 구현될 수 있다. 이와 같은 명령들은 컴퓨터 판독 가능 매체상에서 운반될 수 있다. 아래에 도면들과 함께 도시되고 기재된 기계는 본 발명의 예를 구현하는 명령이 운반되고 및/또는 실행될 수 있는 처리 자원과 컴퓨터 판독 가능 매체의 예를 제공한다. 특히, 본 발명의 예시와 함께 도시된 수많은 기계는 프로세서(들)와 데이터 및 명령을 보유하기 위한 다양한 형태의 메모리를 구비한다. 컴퓨터 판독 매체의 예는 퍼스널 컴퓨터 또는 서버상의 하드 드라이브와 같은 영구 메모리 저장 장치를 구비한다. 컴퓨터 저장 매체의 다른 예는 (CD 또는 DVD 유닛과 같은) 휴대형 저장 유닛, (많은 셀 폰 및 태블릿 상에서 운반되는 것 같은) 플래시 메모리, 및 자기 메모리를 구비한다. 컴퓨터, 단말기, 네트워크 가능 장치(예를 들어, 셀 폰과 같은 모바일 장치)는 모두, 프로세서, 메모리 및 컴퓨터 판독 가능 매체상에 저장되는 명령을 활용하는 기계 또는 장치의 예이다. 또한, 컴퓨터 프로그램, 또는 이와 같은 프로그램을 운반할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 캐리어 매체의 형태의 예가 구현될 수 있다.
첨부된 도면을 참조하여 본원에 예시적인 예가 상세히 기술되었으나, 특정 예시와 상세 사항에 대한 변형예가 본 개시에 포함된다. 본 발명의 범위는 하기의 청구항과 그 균등물에 의하여 정의되도록 의도된다. 또한, 특별한 특징이, 개별적으로 또는 예시의 일부로서, 다른 개별적으로 기술된 특징, 또는 다른 예시의 일부분과 조합될 수 있도록 고려된다. 따라서, 이와 같은 조합을 기재하지 않았다고 해서 발명자(들)가 이 조합에 대한 권리를 요구하는 것을 배제하여서는 안된다.
본 발명의 일부 예시가 상술 되었으나, 기재된 예시는 단지 예로서 이해되어야 할 것이다. 따라서, 본 발명은 기재된 예시에 기초하는 것으로 한정되어서는 안된다. 차라리, 본원에 기재된 본 발명의 범위는 상술한 내용과 첨부된 도면과 연관되어 설명될 때 하기의 청구항의 견지에서만 한정되어야 한다.
Claims (19)
- 자체 추진 장치에 있어서,
구형 하우징;
상기 구형 하우징 내에 배치되어, 하나 이상의 휠을 구동하는 구동 시스템;
상기 구동 시스템의 상부에 장착되고, 상기 구형 하우징 내의 페이로드 공간의 플로어에 해당하는 상부면을 갖는 캐리어; 및
상기 캐리어에 결합되는 바이어싱 기구로서, 각각 상기 페이로드 공간의 플로어에 장착되는 좌측 포털 액슬과 우측 포털 액슬을 구비하고, 상기 구형 하우징의 내부면에 대항하는 힘을 제공하기 위하여 접촉 요소에 결합되는 스프링을 구비하고, 상기 힘은 상기 구형 하우징이 움직이도록 하기 위하여 상기 하나 이상의 휠이 상기 구형 하우징의 내부면과 연속적으로 결합되도록 능동적으로 힘을 가하도록 충분한 바이어싱을 제공하는 수직 벡터를 구비하는 바이어싱 기구를 포함하는, 자체 추진 장치. - 제1항에 있어서,
상기 구형 하우징을 둘러싸고, 강한 쇼크가 있는 동안에 분리되도록 구성된 보호 커버를 더 포함하는, 자체 추진 장치. - 제1항에 있어서,
상기 구동 시스템에 결합되는 하나 이상의 배터리; 및
상기 하나 이상의 배터리의 유도 충전을 가능하게 하기 위하여, 상기 하나 이상의 배터리에 결합되는 유도 충전 포트를 더 포함하는, 자체 추진 장치. - 제1항에 있어서,
상기 자체 추진 장치 내에 배치되는 하나 이상의 배터리에 결합되고 상기 구동 시스템에 결합되며, 상기 하나 이상의 배터리의 플러그인 충전을 위하여 구성된 충전 포트를 더 포함하는, 자체 추진 장치. - 제1항에 있어서,
상기 좌측 포털 액슬과 우측 포털 액슬의 사이에서 상기 페이로드 공간의 플로어에 결합되는 카메라를 더 포함하고, 상기 구형 하우징은 광학적으로 투명한, 자체 추진 장치. - 제5항에 있어서,
상기 좌측 포털 액슬과 우측 포털 액슬의 사이에서 상기 페이로드 공간의 플로어에 장착되는 카메라 스테빌라이저를 더 포함하고, 상기 카메라는 상기 카메라 스테빌라이저에 장착되는, 자체 추진 장치. - 제1항에 있어서,
상기 페이로드 공간 내에 배치되는 화학 센서, 적외선 센서, 운동 센서, 청취 장치, 또는 생물학 센서 중의 하나 이상을 더 포함하는, 자체 추진 장치. - 제1항에 있어서,
상기 페이로드 공간 내에 배치되는 하나 이상의 폭발물을 더 포함하는, 자체 추진 장치. - 제1항에 있어서,
상기 구형 하우징은 상기 자체 추진 장치가 실질적으로 방수가 되도록 밀봉될 수 있는, 자체 추진 장치. - 제1항에 있어서,
상기 구동 시스템을 동작시키는 프로세서와 결합되어, 외부 컨트롤러로부터 명령 신호를 수신하고 상기 프로세서에 명령 신호를 송신하는 수신기를 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 자체 추진 장치를 비행시키기 위하여 상기 구동 시스템으로의 명령으로서 명령 신호를 실행하는, 자체 추진 장치. - 제10항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 구형 하우징 상의 도어 기구를 동작시키고, 상기 구형 하우징은 상기 프로세서에 의하여 수신되는 상기 외부 컨트롤러로부터의 개방 명령이 있으면 상기 도어 기구를 통하여 기계적으로 열리는, 자체 추진 장치. - 제1항에 있어서,
상기 페이로드 공간의 플로어에 장착되고, 상기 자체 추진 장치가 움직일 때 페이로드를 위하여 실질적으로 일정한 방향을 유지시키는 자이로스코프를 구비하는 스테빌라이저를 더 포함하는, 자체 추진 장치. - 제12항에 있어서,
상기 스테빌라이저는 상기 자체 추진 장치에 충격이 가해지는 동안에 상기 페이로드 상의 충격력을 줄이는 감쇠 시스템을 더 구비하는, 자체 추진 장치. - 모바일 컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에 의하여 수행되는, 자체 추진 장치를 동작시키기 위한 컴퓨터 구현 방법에 있어서,
상기 자체 추진 장치로부터 이미지를 수신하는 단계로서, 상기 이미지는 상기 자체 추진 장치 내에 장착되는 이미지 획득 장치의 시야를 제공하는 단계;
상기 모바일 컴퓨팅 장치의 터치 감응식 디스플레이상에 이미지를 표시하는 단계;
상기 터치 감응식 디스플레이상에서, 상기 이미지 획득 장치의 시야 내의 위치 지점의 사용자 선택을 수신하는 단계; 및
상기 사용자 선택에 기초하여, 상기 자체 추진 장치로 송신되는 명령 신호를 발생시키는 단계로서, 상기 명령 신호는 상기 자체 추진 장치가 상기 위치 지점으로 비행하도록 명령하는 단계를 포함하는, 방법. - 제14항에 있어서,
상기 모바일 컴퓨팅 장치에 표시되는 대로의 상기 시야의 제1 기준 프레임에 기초하여 상기 시야의 위치 지점의 위치를 결정하는 단계; 및
상기 자체 추진 장치에 대한 상기 위치 지점에 해당하는 제2 기준 프레임 상의 상기 위치 지점의 위치를 매핑하는 단계를 더 포함하고,
상기 명령 신호는 오직 상기 제2 기준 프레임에 기초하여 상기 자체 추진 장치를 비행시키기 위한 명령을 구비하도록 발생되는, 방법. - 제14항에 있어서,
상기 이미지는 상기 자체 추진 장치 내의 상기 이미지 획득 장치로부터 제공되는 라이브 비디오 피드이고,
상기 명령 신호를 발생시키는 단계는 상기 라이브 비디오 피드를 수신하는 단계와 연관되어 동적으로 수행되는, 방법. - 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 모바일 컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서에 의하여 실행될 때, 상기 모바일 컴퓨팅 장치가:
상기 자체 추진 장치로부터 상기 자체 추진 장치 내에 장착되는 이미지 획득 장치의 시야를 제공하는 이미지를 수신하고;
상기 모바일 컴퓨팅 장치의 터치 감응식 디스플레이상에 이미지를 표시하고;
상기 터치 감응식 디스플레이상에서, 상기 이미지 획득 장치의 시야 내의 위치 지점의 사용자 선택을 수신하며; 그리고
상기 사용자 선택에 기초하여, 상기 자체 추진 장치로 송신되는, 상기 자체 추진 장치가 상기 위치 지점으로 비행하도록 지시하는 명령 신호를 발생시키도록 하는, 지시를 저장하는, 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체. - 제17항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서에 의하여 실행될 때, 상기 명령은 더 나아가 상기 모바일 컴퓨팅 장치가:
상기 모바일 컴퓨팅 장치에 표시되는 대로의 상기 시야의 제1 기준 프레임에 기초하여 시야의 위치 지점의 위치를 결정하고; 그리고
상기 자체 추진 장치에 대한 상기 위치 지점에 해당하는 제2 기준 프레임 상의 상기 위치 지점의 위치를 매핑하도록 하며,
상기 명령 신호는 오직 상기 제2 기준 프레임에 기초하여 상기 자체 추진 장치를 비행시키기 위한 명령을 구비하도록 발생되는, 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체. - 제17항에 있어서,
상기 이미지는 상기 자체 추진 장치 내의 이미지 획득 장치로부터 제공되는 라이브 비디오 피드이고, 상기 명령 신호의 발생은 라이브 비디오 피드의 수신과 연관되어 동적으로 수행되는, 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체.
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