500之间的磁性交互可引起外部附件504与 内部组件滚动或倾斜。为了防止外部附件504旋转，外部附件504可以具有互补的磁性元 件，其定向成相对极性朝着自推进设备500的磁性元件。在图5A-5B的示例中，自推进设备 500包括一对磁性元件，其中第一磁性元件可定向成使得其南磁极朝上，第二磁元件可以被 定向成使得它的北磁极朝上。因此，外部附件504可以包括一对互补的磁体，第一磁性元件 被定向成使其南磁极朝下，以磁性吸引自推进设备500的第一磁性元件。外部附件504的 第二磁性元件可以定向成使它的北磁极朝向向下以磁性吸引自推进设备500的第二磁性 元件。可设想多种磁性元件布置，其中任何数目的磁性元件（例如，磁性阵列）可包括在自 推进设备500中。对于这样的布置，示例外部附件设备504可以包括互补集合或磁性阵列， 其中配对的磁体与自推进设备500中的关联磁体相对。
[0120] 图6示出球形自推进设备600的示例，并示出示例球形自推进设备600的组件的 示意图。然而，本公开内容的变型例不限于这样的设备。而是，以上讨论的图1的系统100 可以相对于任何远程设备实现，在远程设备中进行配对或连接。参照图6,自推进设备600 的尺寸和重量可以允许它容易地被握持、抬起、和携带在成人的手中。自推进设备600可以 包括具有外表面的球形壳体602,当自推进设备600滚动时该外表面与相应磁耦合的附件 设备的外表面接触。此外，球形壳体602包括内表面604。另外，自推进设备600包括由球 形壳体302封装的多个机械组件和电子组件。在一个示例中，自推进设备600包括磁性元 件682,其支持在球形壳体602内并与合适的附件设备的互补磁性元件磁性交互。当自推进 设备600运动时，可发生和/或维持磁交互作用和耦合。
[0121] 球形壳体602由传送用于无线通信的信号并不透潮气和污物的材料组成。球形壳 体602可以包括持久的、可水洗和/或抗粉碎的材料。球形壳体602也可以构造成实现光 的透射和被纹理化而漫射光。
[0122] 在一个变型例中，壳体602由密封的聚碳酸酯塑料制成。在一个示例中，球形壳体 602包括具有相关联的附件机构的两个半球壳，从而球形壳体602可被打开以允许访问内 部的电子组件和机械组件。
[0123] 多个电子组件和机械组件位于封装的内，用于实现处理、无线通信、推进、以及其 他功能（以下统称为"内部机构"）。在一个示例中，组件包括驱动系统601，以使设备推进 自身。驱动系统601可耦合到处理资源及其他控制机构，如其它实施例描述的。载体614 作为驱动系统601的组件的附接点和支撑。驱动系统601的组件非刚性连接到壳体602。 相反，驱动系统601可包括一对轮子618、620,所述轮子618、620与球形壳体602的内表面 604摩擦接触。
[0124] 载体614与储能器616机械接触和电接触。储能器616为设备600和电子设备提 供能量储备，并通过电感充电端口 626进行再补充。在一个示例中，储能器616是可充电电 池。在一个变型例中，电池由锂聚合物电池组成。在其它变型例中，储能器616可以是其他 类型的可充电化学电池。
[0125] 载体614可为大多数的内部组件提供安装位置，包括电子组件的印刷电路板、传 感器阵列、天线和连接器，以及为内部组件提供机械附接点。
[0126] 驱动系统601包括电动机622、624和轮子618、620。电动机622和624分别通过 相关联的轴、轮轴和齿轮驱动（未示出）连接到轮子618和620。轮子618和620的周界是 其中内部机构与内表面604机械接触的两个位置。其中轮子618和620接触内表面604的 位置可以是自推进设备600的驱动机构的主要部分，所以轮子618和620优选涂覆或覆盖 材料以增加摩擦和减小打滑。例如，轮子618和620可覆盖有硅橡胶轮胎。
[0127] 在一些变型例中，提供偏置机构615以主动迫使轮子618和620压靠内表面604。 在提供的示例中，偏置组件615可包括两个或更多个单独的门式轴658、660,以主动将驱动 系统轮子618、620压靠至内表面604。门式轴658、660可包括偏置兀件654、656(或弹簧）， 其包括用具有纵向值的力矢量按压在内表面604上的末端655或端部。来自于按压在内表 面604上的偏置弹簧654、656的垂直力主动使驱动系统601及其各轮子618、620压靠于内 表面604,从而提供用于驱动系统601的足够的力，以使自推进设备600运动。
[0128] 包括独立偏置元件654、656的门式轴658、660可以直接安装到载体614上。耦接 到门式轴658、660的偏置元件654、656可以是扭力弹簧的形式，其诱发对内表面力604的 力。作为补充或替代，偏置元件654、656可以包括一个或更多个压缩弹簧、表簧或拉簧。可 替换地，门式轴658、660可在不包括弹簧的情况下安装，以保持将驱动系统601和轮子618、 620按靠至内表面604的力，并留有足够的牵引力以使自推进设备600运动。
[0129] 根据许多实施例，自推进设备600可以包括感应充电端口 626,以实现充电源616 的感应充电，同于向给轮子618、620提供动力的独立电动机622、624提供电力。自推进设 备600可以进一步包括耦接到载体614的磁体保持器680。磁体保持器680可包括一组磁 交互式元件682,诸如包括黑色金属材料和/或电磁体或永久磁体的元件。同样地，外部附 件还可以包括用于实现磁耦合的互补磁体。因此，磁体保持器680和外部附件可以包括磁 性互动金属，铁磁元件，钕、钇/钴、铝镍钴或其他永久元素磁体，其他"稀土"磁体，电磁体 等的任意组合中的一个或多个。
[0130] 在变型例中，磁体保持器680可以包括一组磁性元件682 (例如，磁体对），磁性元 件682可被定向成具有相反的极性。例如，如以其他实施例示出的，磁性元件682包括第一 磁体和第二磁体，其中第一磁体可被定向为使其北磁极朝上而其南磁极朝下。第二磁体可 定向成使其南磁极朝上和其北磁极朝下。
[0131] 在变型例中，磁体保持器680和外部附件中的每一个均可收容任何数量的互补的 磁体或磁性元件，或者互补的磁体或磁性元件的组合。例如，单个磁性组件可以容纳在自推 进设备600或相应的外部附件中，并且被布置成与外部附件或自推进设备600中的另一方 的多个磁性组件磁性交互。可替代地，对于较大的变型，三个或更多个磁体的磁性阵列可被 容纳在球形壳体602内，以与外部附件的对应磁体阵列磁性交互。
[0132] 在一些实施例中，偏置组件615被形成为使得轮子618、620和偏置元件654、656 的末端部655几乎持续地接合球形壳体602的内表面604。这样，来自电动机622、624的 大部分功率被直接传递来使球形壳体602旋转，而不是使内部组件（即，偏置组件615和 内部驱动系统601)倾斜。因此，虽然自推进设备600的运动可至少部分由使内部组件（因 此和质心）倾斜而导致，运动也可直接由轮子618、620对球形壳体602的内表面604的主 动力（经由偏置组件615)和电功率的从电动机622、624至轮子618、620的直接传输导致。 因此，偏置组件615的倾斜可以大大减小，并且本质上保持恒定（例如，本质上垂直于自推 进设备600在其上运动的外表面）。附加地或者作为替代，偏置机构615的倾斜可在硬加速 或减速周期增加（例如，直至超过45度）。此外，在正常工作条件下，偏置组件615的倾斜 可以保持稳定或精细地改变（例如，在10-15度内）。
[0133] 在一些变型例中，磁性元件682可以被磁性材料替换或者补充，该磁性材料可以 包含在例如偏置元件654、656的末端部655。末前655可以由磁性材料形成，诸如黑色金 属。这样金属可以包括铁、镍、钴、钆、钕、钐、或含有这些金属成分的金属合金。替代地，末 端部655可以包括接触球形壳体602的内表面604的、本质上无摩擦的接触部分，以及接触 或不接触内表面604的磁交互部分，包括上述金属或金属合金。作为另一变型例，本质上无 摩擦的接触部可以包括有机聚合物，诸如热塑性或热固性聚合物。
[0134] 在一些示例中，末端部655可以由磁体形成，诸如抛光钕永久磁体。在这样的变型 例中，末端部655可以产生延伸超出球形壳体602外表面的磁场，以磁性耦合外部附件设备 630。仍然可选地，末端部655可以包括本质上无摩擦的接触部分，和包括于其中的磁体。
[0135] 仍然可替换地，自推进设备600的磁性组件可包括在任何内部组件上，诸如载体 614,或耦合到偏置组件615或载体614的附件组件。
[0136] 在进一步的示例中，磁性元件682、末端部655和/或外部附件设备的互补磁体中 的一个或多个可包括任何数量的电磁体或永久磁体。这种磁体可以是不规则的形状，以在 自推进设备600运动时提供额外的磁稳定性。例如，自推进设备600的磁性元件682可以 是单个或多个磁条，包括一个或多个支流条（tributarystrip)以親接附件设备的互补磁 体。附加地或可替换地，末端部655也可以包括不同形状的单个或多个磁体，所述磁体耦接 到附件设备的互补磁体。
[0137] 替代地，自推进设备600和附件设备之间的磁性耦合可以是创建稳定的磁排斥状 态的磁性耦合。例如，磁性元件682可以包括超导材料，以本质上消除排斥磁力的动态不 稳定性，从而允许附件设备关于磁性元件682的稳定磁悬浮，同时球形壳体602在下方表面 上旋转。在类似的变型例中，抗磁材料可以被包括于自推进设备600、末端部655或外部附 件设备中的一个或多个中，用于为磁悬浮提供稳定性。因此，在不使用导轨或磁性轨道的情 况下，可以使自推进设备600在任何方向操纵，外部附件设备保持在沿自推进设备600的 竖直轴的本质上恒定的位置（笛卡尔坐标或圆柱z轴坐标，或没有极角（Θ)的球形r-坐 标）。
[0138] 图7A是示例自推进设备的横截面侧视图，该自推进设备包括独立的内部结构和 用于磁性耦接到外部附件设备的结构。在对图7A的以下描述中，自推进设备700可结合在 此提供的其他示例的多个特征。参照图7A，自推进设备700可以包括内部驱动系统702,以 引起自推进设备700在多个可能方向中的任何一个方向上运动。内部驱动器系统702可被 一个或多个偏置元件偏置，以导致一定数量的轮子714持续地接合球形壳体718的内表面 716。因此，当自推进设备700由控制器设备远程操作时，内部驱动系统702使球形壳体718 按照接收到的控制命令滚动和操纵。
[0139] 根据本文所描述的示例，自推进设备700可包括外部附件，其中自推进设备700的 磁性元件712可以通过球形壳体718与相应的磁性元件或外部附件的材料磁性交互。因此， 当球形壳体718滚动时，磁性元件712和相应磁性元件或外部附件的材料之间的磁性交互 使磁体保持器706保持与外部附件的位置关系，自推进设备700的磁性元件被容纳在磁体 保持器706上。因此，球形壳体718可以根据接收到的控制命令滚动和操纵，磁性元件712 可以保持与磁性元件或外部附件设备的材料持续交互。
[0140] 在一些示例中，磁体保持器706可直接耦接到内部驱动系统702，或者例如电路板 的组件集成于其上的载体。可替代地，磁体保持器706可耦接到独立的内部结构707,该独 立的内部结构707经由倾斜弹簧708耦接到内部驱动系统。如图7A所示，倾斜弹簧708可 允许在自推进设备700经历碰撞事件时吸收一定量的振动。倾斜弹簧708进一步缓冲由独 立内部结构707经受的冲击力，以便减少震动、加速事件和/或由自推进设备700经历的颠 簸。这样的事件可能会增加磁性元件将解耦的概率，使耦接到自推进设备700的外部附件 脱离。倾斜弹簧708可以降低这种解耦事件的概率。
[0141] 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。自推进设备720可以是参考图7A所描述的自推进设备700的变体。作 为示例，图7A的独立内部结构707可作为如图7B所示的偏置组件758的一部分被包括。 此外，虽然没有在图7B示出，自推进设备720可还包括在图7A中提供的倾斜弹簧708。参 照图7B，自推进设备720的内部驱动系统760可由偏置组件758偏置。偏置组件758可包 括多个偏置元件754、756,所述偏置元件754、756可包括弹簧或存储机械能的其他设备，以 便产生对球形壳体757的内表面的持续力。由偏置元件754、756提供的力可导致内