機(jī)器人系統(tǒng)與一個(gè)或更多個(gè)移動(dòng)計(jì)算裝置的整合的制作方法
【專利說明】機(jī)器人系統(tǒng)與一個(gè)或更多個(gè)移動(dòng)計(jì)算裝置的整合
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0002]本申請(qǐng)要求2012年8月27日提交的、名稱為“Integrat1n of a Robotic Systemwith One or More Mobile Computing Device (機(jī)器人系統(tǒng)與一個(gè)或更多個(gè)移動(dòng)計(jì)算裝置的整合)”(代理人案號(hào)ANK002-PR0V)的美國臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/693，687的優(yōu)先權(quán)，，其通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及能夠與移動(dòng)計(jì)算裝置整合的機(jī)器人系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]構(gòu)建移動(dòng)的、自主的和/或以其他方式能夠以關(guān)于它們的環(huán)境的一些水平的認(rèn)知來操作的機(jī)器人系統(tǒng)的挑戰(zhàn)之一是成本可能是顯著的。以能夠支持銷售到消費(fèi)者市場(chǎng)的成本生產(chǎn)此類系統(tǒng)已是部署消費(fèi)者使用的機(jī)器人的歷史障礙。盡管向產(chǎn)品給予一些水平的智能或基于人工智能的功能性能力的市場(chǎng)機(jī)會(huì)是巨大的，但這些產(chǎn)品特別是商品產(chǎn)品的成本結(jié)構(gòu)使得從商業(yè)立場(chǎng)禁止這些添加。
[0005]此類費(fèi)用的具體來源是為此類機(jī)器人系統(tǒng)使用包括控制系統(tǒng)和自主部件的專用硬件和固件。給定基于商業(yè)的產(chǎn)品市場(chǎng)特別是涉及娛樂產(chǎn)品的市場(chǎng)的成本競(jìng)爭(zhēng)性質(zhì)，可能難以用有利潤(rùn)的方式生產(chǎn)和銷售此類機(jī)器人應(yīng)用的產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，移動(dòng)計(jì)算裝置(諸如智能電話和/或平板計(jì)算機(jī))作為平臺(tái)被利用以支持和控制機(jī)器人系統(tǒng)。此類裝置在消費(fèi)者中的迅速采用已經(jīng)使得假設(shè)大量此類裝置可用于由消費(fèi)者與機(jī)器人系統(tǒng)一起使用是可行的且現(xiàn)實(shí)的。
[0007]通過使用移動(dòng)計(jì)算裝置(諸如智能電話)以支持機(jī)器人系統(tǒng)的操作中的至少一部分，本發(fā)明的技術(shù)提供機(jī)器人系統(tǒng)中硬件需求的顯著的潛在減少。另外，此類裝置一般具有豐富的用戶界面、可觀的計(jì)算能力，以及內(nèi)置的無線連接性，因此使得它們對(duì)于用作如在本文中所描述的機(jī)器人系統(tǒng)的魯棒控制系統(tǒng)是理想的。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，機(jī)器人系統(tǒng)與一個(gè)或更多個(gè)移動(dòng)計(jì)算裝置整合。此類移動(dòng)計(jì)算裝置可以包括例如一個(gè)或更多個(gè)智能電話、平板計(jì)算機(jī)、膝上計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、自動(dòng)服務(wù)終端等。在其他實(shí)施例中，能夠使用任何其他合適的計(jì)算裝置(諸如臺(tái)式計(jì)算機(jī)、基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算架構(gòu)等)來實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)。此類計(jì)算部件能夠在一個(gè)用戶或更多個(gè)用戶控制下彼此聯(lián)網(wǎng)，和/或與物理部件(諸如智能體)聯(lián)網(wǎng)；此類聯(lián)網(wǎng)能夠利用藍(lán)牙、Wifi和/或其他無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
[0009]在如本文描述的各種實(shí)施例中，在一個(gè)用戶或更多個(gè)用戶控制下物理空間中的系統(tǒng)的各個(gè)部件或智能體的物理配置在虛擬空間中的表示中被復(fù)制。某一水平的實(shí)時(shí)等同性(parity)能夠在物理空間和虛擬空間之間維持，以便實(shí)施鏡像物理環(huán)境的虛擬環(huán)境。以這種方式，本發(fā)明支持系統(tǒng)一種系統(tǒng)，其中，在一個(gè)環(huán)境內(nèi)發(fā)生的事件能夠直接影響其他環(huán)境內(nèi)發(fā)生的事件過程的結(jié)果，并且能夠承受其他環(huán)境內(nèi)發(fā)生的事件過程的結(jié)果。由此，虛擬空間的元素以與物理空間中的元素同等的地位變得真實(shí)地互相依存并且統(tǒng)一。
[0010]虛擬和物理的整合已經(jīng)是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的假定使用者；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用至今已經(jīng)產(chǎn)生單向影響的眾多示例(物理影響虛擬，反之亦然)；但這些不足以構(gòu)成魯棒的雙向機(jī)器人系統(tǒng)。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，實(shí)施真正共生系統(tǒng)，其中虛擬環(huán)境以相干方式影響物理環(huán)境，反之亦然。
[0011 ] 在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)施為娛樂中的應(yīng)用，諸如物理空間中的視頻游戲的體現(xiàn)。因?yàn)楸景l(fā)明包括多個(gè)用戶之間的交互，所以游戲和娛樂是本發(fā)明的吸引人的用途。在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)提供一種環(huán)境，即其中用戶控制系統(tǒng)的一個(gè)或更多個(gè)智能體，而一個(gè)或更多個(gè)其他智能體由人工智能控制。
【附圖說明】
[0012]附圖圖解本發(fā)明的若干實(shí)施例，并與描述一起用來根據(jù)實(shí)施例解釋本發(fā)明的原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到附圖中圖解的特定實(shí)施例僅是示例性的，并且不意圖限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0013]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例示出用于實(shí)施本發(fā)明的架構(gòu)的框圖。
[0014]圖2根據(jù)一個(gè)實(shí)施例示出整合物理空間和虛擬空間中的事件和功能的示例。
[0015]圖3是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例示出主機(jī)裝置(基站)的角色的方面，并且圖解實(shí)施在控制車輛的用戶和車輛自身之間的關(guān)系的各種部件和結(jié)構(gòu)的框圖。
[0016]圖4根據(jù)一個(gè)實(shí)施例示出其中車輛上的車體蓋用來反映虛擬環(huán)境中車輛的對(duì)應(yīng)表示的特性上的差異，因此增強(qiáng)物理環(huán)境和虛擬環(huán)境之間的關(guān)系的示例。
[0017]圖5根據(jù)一個(gè)實(shí)施例示出使用虛擬配件在物理空間內(nèi)實(shí)施數(shù)字上描繪的元素的示例。
[0018]圖6根據(jù)一個(gè)實(shí)施例示出用于實(shí)施游戲玩耍(gam印lay)環(huán)境的本發(fā)明的實(shí)施例的示例，在該游戲玩耍環(huán)境中車輛在賽道上賽車。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為說明的目的，在本文中主要在實(shí)施賽車游戲的系統(tǒng)的背景下描述本發(fā)明，在該賽車游戲中，用戶控制下的智能體是與游戲玩耍有關(guān)的在物理賽道上競(jìng)賽的物理車輛或配件。關(guān)于此類系統(tǒng)的實(shí)施的進(jìn)一步的詳情及其用于整合虛擬環(huán)境和物理環(huán)境的機(jī)制在2012年12月6日提交的相關(guān)的美國實(shí)用新型申請(qǐng)序列號(hào)13/707,512中闡述，該申請(qǐng)名稱為“Distributed System of Autonomously Controlled Mobile Agents (自主控制的移動(dòng)智能體的分布式系統(tǒng))”(代理人案號(hào)ANK001C0NT)，并且其通過引用并入本文。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到在本文中描述的技術(shù)能夠在其他背景和環(huán)境下實(shí)施，并且不需要限制于物理賽道上的車輛。因此，應(yīng)當(dāng)采用在本文使用的術(shù)語“車輛”來延伸到能夠以本文描述的方式控制和操作，并且也在如本文描述的虛擬環(huán)境中表示的任何可移動(dòng)智能體。
[0020]盡管在本文本發(fā)明主要在娛樂中的應(yīng)用的背景下描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明能夠在許多其他背景下實(shí)施，包括不必與娛樂相關(guān)的背景。
[0021]系統(tǒng)架構(gòu)
[0022]現(xiàn)在參考圖1，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例示出用于實(shí)施本發(fā)明的架構(gòu)。在圖1所示的系統(tǒng)100中，由主機(jī)裝置108承載(host)游戲玩耍，該主機(jī)裝置108可以在任何合適的計(jì)算裝置上實(shí)施，無論其是移動(dòng)的或靜止的，諸如，例如智能電話、平板計(jì)算機(jī)、膝上計(jì)算機(jī)等和/或它們的任何組合。在至少一個(gè)實(shí)施例中，主機(jī)裝置108支持并運(yùn)行實(shí)施游戲操作的包含在軟件中的各種算法。主機(jī)裝置108和相關(guān)聯(lián)軟件在本文共同稱為基站或中心控制單元。
[0023]各種不同裝置中的任何裝置能夠用作主機(jī)裝置108 ;示例包括智能電話、平板計(jì)算機(jī)、膝上計(jì)算機(jī)、桌面計(jì)算機(jī)、視頻游戲機(jī)和/或能夠支持系統(tǒng)的控制軟件的任何其他計(jì)算裝置。在至少一個(gè)實(shí)施例中，此類裝置能夠使用任何合適的操作系統(tǒng)，包括例如但不限制于:從加利福尼亞州庫帕蒂諾的蘋果公司可獲得的1s或MacOS、從加利福尼亞州山景城的谷歌公司可獲得的Android ;或從華盛頓州雷蒙德的微軟公司可獲得的Windows。在至少一個(gè)實(shí)施例中，主機(jī)裝置108是從加利福尼亞州庫帕蒂諾的蘋果公司可獲得的運(yùn)行合適的軟件應(yīng)用程序(“app”)的iPhone或iPad。在至少一個(gè)實(shí)施例中，用于控制主機(jī)裝置108的軟件可經(jīng)由任何合適工具提供，諸如可下載的應(yīng)用程序(“app”)，其包括適當(dāng)?shù)墓δ苄院陀螒蛲嫠＝Y(jié)構(gòu)以操作物理空間中的智能體104A至104F，并且根據(jù)規(guī)則、用戶控制的動(dòng)作和/或人工智能來計(jì)劃、協(xié)調(diào)并執(zhí)行游戲玩耍。在至少一個(gè)實(shí)施例中，主機(jī)裝置108維持智能體104A至104F的狀態(tài)，并發(fā)送命令到智能體104A至104F和從智能體104A至104F接收命令。主機(jī)裝置108也可以包括用于促進(jìn)用戶和系統(tǒng)交互的合適的用戶界面。
[0024]在至少一個(gè)實(shí)施例中，智能體104A至104F是移動(dòng)智能體(諸如車輛)，并且在本文中稱為車輛，盡管它們可以是其他物體或部件。
[0025]在至少一個(gè)實(shí)施例中，主機(jī)裝置108是所有活動(dòng)和控制命令的中心節(jié)點(diǎn)，該活動(dòng)和控制命令發(fā)送到智能體104A至104F和/或其他部件(諸如配件105、106)，無論該活動(dòng)和控制命令是源于在主機(jī)裝置108上運(yùn)行的算法，還是通過主機(jī)裝置108路由但源于由物理存在或位于遠(yuǎn)程的用戶109D至109K控制的控制裝置101D至109K。在其他實(shí)施例中，可以實(shí)施更分布式的架構(gòu)，其中主機(jī)裝置108不需要是所有活動(dòng)和控制命令的中心節(jié)點(diǎn)。
[0026]圖1所示的示例包括特定數(shù)目的控制器101D至101K、智能體104B至104H、配件105、106 (其也可認(rèn)為是一類智能體)、AI控制的車輛104J (其也可認(rèn)為是一類智能體)，以及其他部件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到在圖1中示出并在本文中描述的特定量的這些部件僅是示例性的，而且如果適當(dāng)，則本發(fā)明能夠使用任何其他量的部件和/或用被省略的部件中的一些來實(shí)施。
[0027]在圖1的架構(gòu)中，系統(tǒng)100以中心化方式實(shí)施，其中控制器101D至101K和智能體(包括車輛104A至104F)與其他部件一起與主機(jī)裝置108通信。如所示出的，在至少一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)用戶109 (或玩家)能夠控制車輛104A至104F形式的多個(gè)智能體，而其他的智能體/車輛104J可以依靠人工智能控制。
[0028]如圖1所示，任何數(shù)目的外部裝置可以經(jīng)由任何合適的通信協(xié)議(諸如，例如蜂窩/互聯(lián)網(wǎng)連接107)來連接到主機(jī)裝置108。各種外部裝置可以或不可以與主機(jī)裝置108相同。外部裝置中的一些或全部用作玩家控制器。圖1示出能夠用作游戲控制器的裝置的各種示例，包括:具有任何數(shù)目的控制器101J、101K(分別由用戶109J、109K控制)的游戲機(jī)101B ;膝上計(jì)算機(jī)101D (由用戶109D控制);獨(dú)立控制器101E (由用戶109E控制);以及智能電話101F、101G和1lH(分別由用戶109E、109F和109H控制)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，控制器101中的任何或全部能夠是從加利福尼亞州庫帕蒂諾的蘋果公司可獲得的運(yùn)行合適的軟件應(yīng)用程序(“app”)的iPhone或iPad?？刂破?01J、101K、1lE能夠是任何合適類型，包括例如通常與游戲機(jī)裝置一起使用的控制器。
[0029]在圖1所示的實(shí)施例中，游戲在主機(jī)裝置108上托管。主機(jī)裝置108支持在物理環(huán)境(諸如賽道)中的物理空間中游戲玩耍，以及在軟件指揮下的在虛擬環(huán)境中游戲玩耍；在主機(jī)裝置108上和/或在別處的存儲(chǔ)器中維持虛擬環(huán)境的狀態(tài)。
[0030]現(xiàn)在也參考圖6，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例示出用于實(shí)施游戲玩耍環(huán)境的本發(fā)明的實(shí)施例的示例，其中車輛104(賽車)在可駕駛路面601 (諸如賽道)上競(jìng)賽。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到此類環(huán)境僅是本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)示例；例如，系統(tǒng)能夠在完全不同的物理環(huán)境中實(shí)施、以車輛之外的智能體實(shí)施，和/或以不同類型的賽道或完全沒有賽道實(shí)施。[0031 ] 如在相關(guān)的美國實(shí)用新型申請(qǐng)序列號(hào)13/707，512 (其名稱為“DistributedSystem of Autonomously Controlled Mobile Agents (版主控制的移動(dòng)智能體的分布式系統(tǒng))”)中描述，在至少一個(gè)實(shí)施例中，可駕駛路面601是一條或更多條道路的物理模型，并能夠包括物體(諸如停車標(biāo)志、交通燈105、鐵路交叉道口等)。車輛104是能夠獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)智能體。車輛104能夠在轎車、卡車、救護(hù)車、動(dòng)物或任何其他期望形式之后物理建模。在至少一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)車輛包括能夠從可駕駛路面601讀取信息的一個(gè)或更多個(gè)傳感器604，以及通信模塊(未示出)，該通信模塊能夠例如經(jīng)由無線工具發(fā)送命令和/或其他信息到主機(jī)裝置108，和從主機(jī)裝置108接收命令和/或其他信息。
[0032]如圖6所示，可駕駛路面601能夠包括任何數(shù)目的區(qū)段602，盡管此類分段布置是任選的。此類區(qū)段602可在指定連接點(diǎn)處連接，并能夠被重配置為構(gòu)造任何期望結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)稱為可駕駛路面601。道路區(qū)段602包括一個(gè)或更多個(gè)車輛104能夠在所謂可駕駛節(jié)段行駛的連續(xù)區(qū)域，并且使用在每個(gè)連接點(diǎn)處存在的簡(jiǎn)單點(diǎn)擊機(jī)構(gòu)彼此端到端連接。每個(gè)道路區(qū)段602也能夠任選地傳輸電力到鄰近路段602，并能夠任選地包括用于高級(jí)功能性(諸如交通燈603等)的微控制器?？神{駛路面601也能夠作為單個(gè)路段提供。可駕駛路面601 (和/或區(qū)段602)能夠是可折疊的、可分拆的、可卷的或以其他方式能夠緊湊化以便存儲(chǔ)的。
[0033]在至少一個(gè)實(shí)施例中，在主機(jī)裝置108上運(yùn)行的基站軟件，通過更新與車輛104位置、方向、速度和表征游戲事件的其他方面相關(guān)的存儲(chǔ)的信息，來操作持續(xù)維持與物理環(huán)境中的事件等同的物理游戲的虛擬版本。在至少一個(gè)實(shí)施例中，主機(jī)裝置108確保在任何時(shí)間點(diǎn)，物理環(huán)境和虛擬環(huán)境中的游戲狀態(tài)相同(或基本相同)，或至少確保虛擬環(huán)境中的游戲狀態(tài)是用于游戲玩耍目的的至少充分程度的準(zhǔn)確性的物理狀態(tài)的表示。
[0034]在至少一個(gè)實(shí)施例中，人工智能軟件在主機(jī)裝置108上運(yùn)行，并且發(fā)出命令(經(jīng)由無線通信機(jī)構(gòu)或其他機(jī)構(gòu))以控制在賽道601上操作的一個(gè)或更多個(gè)車輛104J。在其他實(shí)施例中，用于控制車輛104J的軟件可位