自推进设备的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求于2015年4月17日提交的申请号为62/149, 441，题为"SELF PROPELLEDDEVICEWITHMAGNETICCOUPLING"的美国临时专利的优先权；上述优先申请被 通过引用以其整体并入本文。
[0003]本申请还是于 2014 年 8 月 13 日提交的、题为"MAGNETICALLYCOUPLEDACCESSORY FORASELF-PROPELLEDDEVICE"申请序列为14/459, 235美国专利的部分继续申请； US14/459, 235 是于 2013 年 9 月 24 日提交的题为"SELF-PROPELLEDDEVICEWITHACTIVELY ENGAGEDDRIVESYSTEM"、申请号为14/035, 841美国专利的部分继续申请；US14/035, 841 是2012年 1月 3 日提交的标题为"SELF-PROPELLEDDEVICEWITHACTIVELYENGAGEDDRIVE SYSTEM"的申请号为13/342,853的美国专利的继续申请，该申请已于2013年10月29日授 权，其专利为8, 571，781;US13/342, 853根据35U.S.C. § 119 (e)请求以下申请的优先权： (i)于 2011 年 1 月 5 日提交的、标题为"METHODANDSYSTEMFORCONTROLLINGAROBOTIC DEVICE"的序列号为61/430, 023的美国临时专利；（ii)于2011年1月5日提交的、标题 为"METHODANDSYSTEMFORESTABLISHING2-WAYCOMMUNICATIONFORCONTROLLINGA ROBOTICDEVICE"的序列号为61/430, 083的美国临时专利申请；和（iii)于2011年10月31 日提交的、标题为"ASELF-PROPELLEDDEVICEANDSYSTEMANDMETHODFORCONTROLLING SAME"的序列号为61/553, 923的美国临时专利申请；所有前述优先权申请通过引用而整体 并入本文。
技术领域
[0004] 本申请主要涉及远程控制设备，尤其是自推进设备。
【背景技术】
[0005] 远程控制设备先前已使用具体到特定设备专门的遥控器进行操作。远程控制设备 的配件通常涉及物理紧固装置，以将配件连接到框架或壳体的一部分。 【实用新型内容】
[0006] 本申请提供了一种自推进设备，该自推进设备包括：球形壳体，所述球形壳体包围 第一组一个或多个磁交互元件和导致所述自推进设备滚动的内部驱动系统；和外部附件， 所述外部附件包括第二组一个或多个磁交互元件，用于在所述自推进设备滚动时通过所述 球形壳体与所述第一组磁交互元件磁性交互。
[0007] 在某些实施例中，自推进设备进一步包括：位于所述球形壳体内的磁体保持器，所 述磁体保持器包括所述第一组磁交互元件。
[0008] 在某些实施例中，自推进设备进一步包括：偏置子组件，所述偏置子组件耦接到所 述内部驱动系统，使得所述内部驱动系统持续接合所述球形壳体的内表面。
[0009] 在某些实施例中，偏置子组件通过一个或多个弹簧耦接到内部驱动系统。
[0010] 在某些实施例中，磁体保持器包括枢转机构和一个或多个致动器，所述致动器用 于使所述磁体保持器在所述球形壳体内枢转。
[0011] 由此，本申请提供了一种自推进设备，该自推进设备可以滚动和操纵，同时外部附 件保持与球形壳体内的磁交互元件的磁性交互作用，从而附件设备在自推进设备滚动时保 持在所述球形壳体的外表面上的恒定的相对部分或区域。
【附图说明】
[0012] 本公开内容通过示例的方式而非通过限制的方式示出，在附图的各图中，类似的 参考标号指代相似的元件，其中：
[0013] 图1是示出控制自推进设备操作的系统的示例方框图；
[0014] 图2A是根据一实施例的自推进设备和计算设备的示意图；
[0015] 图2B示出根据另一实施例的包括计算设备和自推进设备的系统；
[0016] 图2C是示出根据另一个实施例的，包括计算设备和多个自推进设备的系统的示 意图。
[0017] 图3A是示出根据一个实施例的，以机器人、球状球形式的自推进设备的部件的方 框图；
[0018] 图3B是示出示例自推进设备的分解图的框图；
[0019] 图4A-4D示出根据一些实施例的，包括用于与外部附件设备磁性耦合的组件使自 推进设备旋转或滚动的示例；
[0020] 图5A和图5B示出根据一个或多个实施例的，在运动中并同时磁耦合到附件设备 的自推进设备；
[0021] 图6示出球形自推进设备的示例，并示意性示出示例球形自推进设备的组件；
[0022] 图7A是示例自推进设备的剖面侧视图，该自推进设备包括独立内部结构和磁耦 合到附件设备的结构；
[0023] 图7B是示例自推进设备的剖面正视图，该自推进设备包括偏置组件和磁耦合到 附属设备的结构；
[0024] 图8是包括磁性阵列的示例自推进设备的剖视图；
[0025] 图9A-9B示出自推进设备在控制器设备的操作控制下的示例转向状态；和
[0026] 图10是示出其中描述的示例可实施的计算机系统的示例框图。
【具体实施方式】
[0027] 提供一种包括球形壳体和内部驱动系统的自推进式设备，所述内部驱动系统包括 耦合到一个或多个轮子的一个或多个电动机，所述轮子接合到球形壳体的内表面。偏置组 件包括一些偏置元件以接触球形壳体的内表面，偏置组件被连接到内部驱动系统，以迫使 轮子持续接合内表面，从而允许供给电动机的电力被传送到球形壳体的内表面，导致自推 进设备沿表面滚动和操纵。自推进设备可以基于其质心的移动、电动机的独立电源以及偏 置元件对内表面的作用力的组合而转动。磁性交互组件或元件可以被包括在球形壳体中。 磁性交互组件或元件可以包括黑色金属或永久磁体，诸如钕磁体，用于通过球形壳体提供 磁场，从而与外部附件磁性交互。
[0028] 在一些示例中，使自推进设备的球形壳体滚动和操纵，同时外部附件保持与球形 壳体内的磁性交互式组件的磁性交互作用，将外部附件耦合到球形壳体。当自推进设备滚 动时，附件设备可以保持在球形壳体的外表面上的恒定的相对部分或区域（例如，顶部部 分）。
[0029] 自驱动设备、外部附件中的一个或两者可以包括任何数量的磁体（例如，钕磁 体），以产生足以保持磁耦合的磁性交互作用。该交互作用可涉及其中在外部附件和球形壳 体的外表面之间发生接触的磁引力。在该示例中，可以通过对球形壳体的外表面和/或外 部附件的接触面上涂覆本质上无摩擦的材料而减少摩擦。外部附件可包括由滑动轴承、轮 毂轴承或接合球形壳体的外表面的一个或多个轮子所构成的接触部分。
[0030] 附加地或替代地，磁性交互作用可涉及排斥力，其包括稳定机构（例如，一个或多 个额外的磁体），以产生外部附件和球形壳体之间的稳定磁悬浮。
[0031] 在本公开内容中，术语"本质上"可用于不同的语境中，用于明确引入与声明的定 性逼近。在很多语境中，这个词可解释为是所指出的数量、比较或测量的至少75%。在角度 测量的语境中，术语"本质上"指当自推进设备处于运动中时相对于球面壳体中的参考结构 旋转零度至小于90度的角。因此，该术语可以在各种语境中使用，例如，"本质上"稳定、"本 质上"恒定的角度、"本质上"在滚动或静止球上的特定位置，或"本质上"垂直相对于自推进 设备在其上滚动的下方表面。在这样的语境中，当自推进设备处于非加速状态时，"本质上" 可以指相对于竖直（或垂直）参考轴到下方表面有小于90度的差异，并且通常相对于竖直 轴小于45度。因此，例如，当自推进设备被操作时，外部附件可以保持与球形壳体内的磁交 互元件的磁性交互作用，并驻留在本质上竖直取向的组件之上或者之内。作为进一步在本 文中使用的，在球形壳体的外表面和外部辅助设备的接触表面之间的摩擦的语境下，"本质 上"指两个常规光滑的表面（如抛光的金属或木质表面）之间的低于正常摩擦关系。因此， "本质上"无摩擦的材料是指为减少摩擦而设计或制作的材料，诸如TEP'L(_或DELR丨涂 层。
[0032] 本文所述的一个或多个示例提供由计算设备编程执行的方法、技术或操作，或作 为计算机实现的方法。如本文所使用的，编程指通过使用代码或计算机可执行指令。这些 指令可以存储在计算设备的一个或多个存储器资源中。编程执行步骤可以是自动的或不是 自动的。
[0033] 本文所述的一个或多个示例可为使用编程模块或系统的组件来实现。编程模块或 组件可以包括程序、子例程、程序的一部分，或能够执行一个或多个规定的任务或功能的软 件组件或硬件组件。如本文所使用的，模块或组件可以独立于其他模块或组件而存在于硬 件组件上。可替代地，模块或组件可以是共享元件或其他模块的过程、程序或机器。
[0034] 本文所描述的一些示例可主要要求采用计算设备，包括处理和存储资源。例如，本 文描述的一个或多个示例可以全部或部分地基于计算设备实现，诸如数码相机、数码摄像 机、台式计算机、蜂窝或智能电话、个人数字助理（PDA)、膝上型计算机、打印机、数码相框 和平板设备。存储、处理和网络资源可以全部结合本文中所描述的任何示例的建立、使用或 执行而使用（包括任何方法的执行或任何系统的实施）。
[0035] 此外，本文所述的一个或多个示例可以通过使用由一个或多个处理器可执行的指 令来实现。这些指令可以携带于计算机可读介质。用附图显示或描述的机器提供处理资 源和计算机可读介质的示例说明，在所述处理资源和计算机可读介质上可以进行和/或执 行用于实施示例的指令。具体地，以示例所示的众多机器包括处理器以及用于保持数据和 指令的各种形式的存储器。计算机可读介质的示例包括永久存储器存储设备，诸如个人计 算机或服务器的硬盘驱动器。计算机存储介质的其他示例包括便携式存储单元，例如⑶或 DVD单元、闪存（例如，携带于智能电话、多功能设备或平板上）和磁存储器。计算机、终端、 网络使能设备（例如，移动设备，诸如蜂窝电话）均是利用处理器、存储器、以及在计算机可 读介质上存储的指令的机器和设备的示例。此外，示例可以以计算机程序，或能够承载这该 程序的非短暂性计算机可用载体介质的形式来实现。
[0036] 系统说明
[0037] 现在参照附图，图1是示出控制自推进设备100的操作的系统的示例方框图。可 以操作自推进设备1〇〇,从而在诸如由用户操作的计算设备的另一设备的控制之下移动。该 自推进设备100可配置有实现如下之一或多个功能的资源：（i)在设备开始运动之后保持 相对于初始参考帧的取向和/或位置的自我意识；（ii)编程地处理控制输入，以便实现对 不同控制输入的多范围的特定程序响应；（iii)利用软件或编程逻辑使另一设备控制其移 动，所述编程逻辑与自推进设备上的编程逻辑通信；和/或（iv)生成其运动和状态的输出 响应，所述响应是可由控制设备进行的软件解释。
[0038] 自推进设备100可以包括多个互连子系统和模块。处理器114可以执行来自程序 存储器104的编程指令。程序存储器104中存储的指令可以改变，例如增加新的特征、纠正 瑕疵或修改行为。在一些变型例中，程序存储器104存储通信或以其它方式操作在链接控 制器设备上执行的软件的程序指令。该处理器114被配置为执行程序指令的不同程序，以 改变其中自推进设备100解译或以其他方式响应来自不同来源的命令输入（"命令"）的方 式。如本文中所描述的，自推进设备100可以具有多种操作模式，其中包括自推进设备100 受提供命令的计算设备控制，自推进设备100是用于另一设备的控制器，和/或自推进设备 100部分或完全地自我控制。
[0039] 在一些示例中，自推进式设备100可以与编程逻辑在其上被共享的计算设备共享 计算平台，以便：（i)使用户操作计算设备来产生多种类型的输入来操作自推进设备100， 所述输入包括简单的方向输入、指令输入、手势输入、运动或其他感官输入、语音输入或它 们的组合；（ii)使自推进设备100解释从计算设备接收的输入，作为命令或一组命令；和/ 或（iii)使自推进设备100交互关于自推进设备的位置、运动和/或状态的数据，以便影响 计算设备上的状态（例如，显示状态，以包括与