[发明专利]移动的不倒翁型装置及其方法

说明书

相关申请交叉引用

本专利申请要求2003年1月6日提交的、共有美国临时专利申请号为60/438339、名称为“可操纵的移动装置以及方法”的专利的优选权，为了所有目的其全部内容被并入本文以作参考。

技术领域

本发明通常涉及一种具有一些传统“不倒翁”玩具特性的装置，该装置是一种传统的无源玩具，在绕其典型的圆形底座被击打、摇晃时，由于其底部大量加重却能保持直立，本发明尤其涉及一种移动和/或不完全无源的装置。

背景技术

传统的不倒翁玩具(RPT)或者翻滚(tumbler)玩具是一种被动的步履不稳(toddler)的玩具，尽管明显地试图将其推倒，但是该玩具却可以保持直立。当被物理地干扰时，该RPT绕其典型的圆形底座摇晃，也可能偶尔从一个地方到另一个地方位移非常短的距离，但是不翻倒。不会翻倒的原因是由于该玩具底部分布有重的重量。当该玩具的状态受到干扰时，该玩具以一种有趣的方式摇晃，并最终由于缺少进一步的干扰而回到直立位置。图1所示的是传统RPT的实施例5。传统RPT不具有自己移动的能力。

例如包括移动玩具车的传统RPT不同于各种其它类型的装置。典型地和传统地，移动玩具车具有船、飞机、步行或爬行装置的形状，或具有常规的具有轮子或者履带的多轴车的形状。移动玩具车可以遥控(例如，通过人工操作者无线遥控)或者通过板载导航逻辑自动控制。

人们已经做了一些努力以创作非典型设计的移动车，例如，存在能移动的车，其各个由单滚轮(例如，单个的球形轮子)单独支撑和驱动。图2A-2B示例性地显示了上述常规的称为“球车(Sphericle)”的单滚轮移动玩具车10的一个实施例。球车10是一个在其内部具有传统的四轮双轴汽车12的中空的球体。当轮式汽车12试图沿球车10的内壁向上(如箭头14所示)驱动时，轮式汽车12的重力使此球相对于地面滚动(如箭头16所示)，因此使球车10实现移动(如箭头18所示)。上述球车在Bicchi，Antonio，et al.，“Introducing the‘Spherical”：an Experimental Testbed forResearch and Teaching in Nonholonomy”，Proceedings of the 1997 IEEEInternational Conference on Robotics and Automation，Albuquerque，NewMexico，U.S.A.，April，1997【Bicchi、Antonio等，“‘球车’的介绍：用于不完整(Nonholonomy)研究和教学的试验用的试验”，电气和电子工程师协会(IEEE)机器人学和自动化国际会议1997年学报，阿尔伯克基，美国新墨西哥州，1997年4月。】

在Koshiyama，A.and Yamafuji，K.，“Design and Control of anAll-Direction Steering Type Mobile Robot”，International Journal of RoboticsResearch，vol.12，no.5，pp.441-419，1993，hereinafter“Koshiyama et al.”【Koshiyama，A和Yamafuji，K，“全方向操舵型可移动机器人的设计和控制”，机器人学研究国际刊物，卷12，号5，页码411-419，1993】中描述了仅具有单个球形轮子的车的又一例子，在下文中被称为“Koshiyama等”。在Koshiyama等中，单轮式移动的机器人包括位于轮子上方的紧凑“弧形体”，该弧形体通过计算机直接的稳定性控制保持非常稳定，以使“放置在此机器人弧形体顶部的水杯可以被携带而没有任何溢出”(Koshiyama等，左栏，第418页)。Koshiyama等的机器人以其单轮和两各传感器臂接触地面，其中，传感器臂在球形轮子的轮轴端部从球形轮子的侧部伸出，并拖在地面上。