(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール構造を備えるテレプレゼンス・ロボットであって、
電気通信装置を収容する先頭取り付けモジュールと、
車輪付きベースモジュールと、
前記先頭取り付けモジュールと前記車輪付きベースモジュールとの間に位置する中間部モジュールと、
を備えており、
前記車輪付きベースモジュールは、各オムニホイールがモーター駆動装置を有する少なくとも３つのオムニホイールと、電源と、センサーと、前記モーター駆動装置を制御するとともに、前記センサーに接続されており前記テレプレゼンス・ロボットの動作を制御する処理装置と、を備えており、
前記車輪付きベースモジュールは、更に、他のモジュールに対する電子的な接続性を備えており、
前記中間部モジュールは、前記テレプレゼンス・ロボットにより送信される及び／又は前記テレプレゼンス・ロボットの制御のためのさらなる入力として前記処理装置に提供される、映像コンテンツを提供するカメラ部品を備えており、
前記カメラ部品は、ビデオ・カメラと反射ドームとを含むことを特徴とするテレプレゼンス・ロボット。
【請求項２】
前記反射ドームは、前記中間部モジュールの貫通ポートに設けられ、前記カメラ部品は前記反射ドームに面した上向きのカメラである請求項１に記載のテレプレゼンス・ロボット。
【請求項３】
前記カメラ部品は、前記テレプレゼンス・ロボットの正面、後方、そして少なくとも側面の一部の３D映像の情報を提供する前記ビデオ・カメラに面した少なくとも二つの反射ドーム部材を含む請求項１に記載のテレプレゼンス・ロボット。
【請求項４】
前記先頭取り付けモジュールは、映像送受信機能を有する接続中の電気通信装置、映像送受信機能を有するタブレットPC、又は、映像送受信機能を有するコンピューター・ディスプレイを収容する請求項１に記載のテレプレゼンス・ロボット。
【請求項５】
前記電気通信装置は、コンピューター・ディスプレイ端末、タブレットPC及び／又は携帯電話装置を含む請求項４に記載のテレプレゼンス・ロボット。
【請求項６】
前記車輪付きベースモジュールは、オムニ駆動の３つの車輪を備えており、前記電源は、前記車輪を駆動するモーターに動力を供給する再充電可能バッテリを含む請求項４に記載のテレプレゼンス・ロボット。
【請求項７】
前記車輪付きベースモジュールと、前記中間部モジュールと、前記先頭取り付けモジュールとは、鉛直方向に積み重ねられており、前記中間部モジュール及び前記先頭取り付けモジュールは前記車輪付きベースモジュールの実質的中心に位置する請求項６に記載のテレプレゼンス・ロボット。
【請求項８】
前記車輪付きベースモジュールの幅は、前記中間部モジュール又は前記先頭取り付けモジュールの幅の2倍以上である請求項７に記載のテレプレゼンス・ロボット。
【請求項９】
前記車輪付きベースモジュールと前記中間部モジュールとの間に位置する移行モジュールを備える請求項１乃至８のうちいずれかに記載のテレプレゼンス・ロボット。
【請求項１０】
車輪付きベースモジュールと、前記車輪付きベースモジュールの上方で延びているとともに前記車輪付きベースモジュールに支持されている機能的なモジュールと、電動機能装置と、先頭支持モジュールと、を備える可動プラットフォームであって、
前記車輪付きベースモジュールは、少なくとも３つのオムニ駆動の車輪を備えており、前記少なくとも３つのオムニ駆動の車輪の各々は、電動駆動モーターと、前記電動駆動モーターを操作して、
前記車輪付きベースモジュールに前進移動と後進移動と揺動とのいずれかの移動を選択的に行わせて、前記車輪付きベースモジュールを所望の路に沿って移動させるコントローラと、を有しており、
前記少なくとも３つのオムニ駆動の車輪は、前記車輪付きベースモジュールと協働して、平面上に前記車輪付きベースモジュールの少なくとも三箇所に支持体を提供しており、
前記車輪付きベースモジュールは、前記電動駆動モーター及び前記コントローラに接続されており、前記電動駆動モーター及び前記コントローラに電力を供給する再充電可能な電源を備えており、
前記車輪付きベースモジュールは、前記可動プラットフォームの低い重心を提供する低い寸胴型の外形を有しており、
前記機能的なモジュールは、前記車輪付きベースモジュールの上部領域から実質的に離れた上方位置で前記電動機能装置を支持しており、
前記機能的なモジュールは、鉛直方向に長尺であり、前記機能的なモジュールは、前記機能的なモジュールの上方に位置する前記先頭支持モジュールと係合して前記先頭支持モジュールを支持する上領域を備えており、
前記電動機能装置は、少なくとも１つの前記機能的なモジュールの前部から後部まで貫通したポート内に設けられたビデオ・キャプチャ装置であることを特徴とする可動プラットフォーム。
【請求項１１】
前記先頭支持モジュールは、薄型の電子ディスプレイスクリーンを受け入れて支持するように為された傾斜先頭マウントを備える請求項１０に記載の可動プラットフォーム。
【請求項１２】
前記傾斜先頭マウントは、タブレットPCを支持する固定構造を備えている請求項１１に記載の可動プラットフォーム。
【請求項１３】
前記可動プラットフォームの周辺の障害物に関する近接情報を提供する一連のセンサーを備えている請求項１０、１１又は１２に記載の可動プラットフォーム。
【請求項１４】
前記ビデオ・キャプチャ装置は、前記ポート内に設けられた少なくとも１つの下向きの反射ドームと、前記少なくとも１つの下向きの反射ドームに映った画像を捉えるべく前記少なくとも１つの下向きの反射ドームと一直線上に配置されているとともに前記ポート内に向かって上向きに設置されたビデオカメラと、を備えている請求項１０に記載の可動プラットフォーム。
【請求項１５】
前記機能的なモジュールは、前記車輪付きベースモジュールの前記上部領域の中心に位置するとともに前記上部領域に直接固定された移行部分を備えており、前記移行部分は、内側且つ上方に向かってすぼまっており、前記移行部分は、前記ビデオ・キャプチャ装置を含む前記機能的なモジュールの上部と接合しており、前記機能的なモジュールの前記上部の断面積は、前記車輪付きベースの前記上部領域の断面積と比べて半分以下である請求項１４に記載の可動プラットフォーム。
【請求項１６】
前記機能的なモジュールの前記上部は、概ね平坦で長尺な形状であり、前記上部の前面および背面の幅は、前記上部の側面の幅の少なくとも４倍である請求項１５に記載の可動プラットフォーム。
【請求項１７】
前記機能的なモジュールは、前記機能的なモジュールの上方に位置する部品を構造的に支持する成型された外部構造を備えている請求項１０乃至１６のいずれかに記載の可動プラットフォーム。
【請求項１８】
前記可動プラットフォームは、更に、前記先頭支持モジュールに取り付けられたテレプレゼンス・モジュールを備えており、前記テレプレゼンス・モジュールは、前記可動プラットフォームから離れた場所から発せられて前記テレプレゼンス・モジュールによって受信された入力信号を有する少なくとも１つの音声スピーカ及びビデオディスプレイ・ユニットと、音声及びビデオキャプチャ装置と、の組み合わせを含む請求項１０乃至１７のいずれかに記載の可動プラットフォーム。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの音声スピーカー及びビデオディスプレイ・ユニットは、前記先頭支持モジュールに揺動自在に取り付けられているタブレットPC装置である請求項１８に記載の可動プラットフォーム。
【請求項２０】
前記車輪付きベースモジュールの重さは、前記車輪付きベースモジュールの上方に位置する前記可動プラットフォームの一部の重さの少なくとも５倍である請求項１８又は１９に記載の可動プラットフォーム。
【請求項２１】
前記可動プラットフォームは、更に、レーザー・ポインターを備える請求項１８又は１９に記載の可動プラットフォーム。
【請求項２２】
前記可動プラットフォームは、更に、投射装置を備えている請求項１８又は１９に記載の可動プラットフォーム。
【請求項２３】
前記可動プラットフォームは、更に、電動機構を備えており、前記電動機構は、前記先頭支持モジュールを前記車輪付きベースモジュールの先まで延ばして、前記薄型の電子ディスプレイスクリーンを、車椅子のユーザーやベッドで休んでいるユーザーの手が届く範囲内にまで移動させることが可能である、請求項１１を引用する請求項１８に記載の可動プラットフォーム。
【請求項２４】
前記テレプレゼンス・モジュールは、入力機能を有するタブレットＰＣを含み、
前記タブレットＰＣは、このタブレットＰＣに書き込まれることによる書き込み入力を可能にするために、傾斜可能に前記先頭支持モジュールに取り付けられている、請求項１８に記載の可動プラットフォーム。
【請求項２５】
一連のセンサーが配置され、
前記一連のセンサーは、前記可動プラットフォームの操作環境に適した情報を提供する、請求項１０に記載の可動プラットフォーム。
【請求項２６】
知覚データを提供する前記可動プラットフォームに直接取り付けられたセンサーを含み、
監視エリアを広げるために取り付けられた遠隔監視装置から受け取るデータを受け取り、処理する、請求項１８に記載の可動プラットフォーム。
【請求項２７】
監視エリアを広げるために取り付けられた遠隔監視装置から受け取るデータを用いて、直接取り付けられたセンサーから得る送信されたオーディオ信号及びビジュアル信号の知覚データを強化させる、請求項１８に記載の可動プラットフォーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はロボットの応用技術分野、特にロボットによるプレゼンスを含む多様な通信システムに適した可動性(モバイル)プラットフォームに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バーチャルプレゼンスロボット装置の望ましい使用例としては、幾つかの既存するコンピューター設備を有効に使う事によって費用を低減し、応用範囲とカスタム化を拡張できるバーチャルプレゼンスロボット装置の使用例がある。
【０００３】
ロボットバーチャル・プレゼンスは、物理的な現在地から遠く離れた場所に存在体験を提供する事を含めたテレプレゼンス機能、そしてロボットの面前にいる利用者には、ロボットを通して相手の存在が投影される体験を提供する。
【０００４】
テレプレゼンス・システムはユーザーが自由に隔たれた場所を探索できるよう、双方向性の音声と動画、そして動作指示をユーザー(あるいは複数のユーザー)と遠隔地にあるロボットの間でやりできる通信アクセス装置を必要とするのが理想である。実質的にいかなる距離であろうとも、隔たれた二つの存在にヒトの六感のうち一つ(聴覚)だけをほぼ即時かつ双方向的に伝えられる、という点で電話機はテレプレゼンスの第一世代と言える。各々の参加者が「POTSシステム」(従来型の電話サービス)と呼ばれる世界的な連結性基準に適合するアクセス装置を必要とするこの一対一の通信法は、現在も偏在的である。
【０００５】
電話機は広範囲に亘る通信アプリケーションでビジネス、医療機関、個人などのニーズを満たすことができる様々なカスタム機能を備えている。例えば、会議電話機能の発明は複数の通信アクセス装置が複数の場所にいる数多の参加者を繋ぎ、同時に会話することを可能にした。この多対多の通信法は世界中で使われており、一分あたりの通信料や互換性を持つアクセス装置としての標準的な電話の包含により、簡単でお手頃なサービスとして一般人に利用されている。
【０００６】
テレプレゼンスにおける次なる飛躍は、30年以上前にAT&T社がリアル・タイムでヒトの二つ目の感覚(視覚)を二者間の双方向性伝達を商業的に成し遂げた時に起きた。「PICTUREPHONE（登録商標）」として知られたこの一対一の通信サービスは、高価なアクセス装置のおかげで採用率が低く、商業的には失敗であった。これはPOTS装置と上位互換性があったにもかかわらず、PICTUREPHONE（登録商標）経由で通信できる人が少なかったこと、呼び出し時点で相手のPICTUREPHONE（登録商標）機能の有無が確認できなかったこと、そしてPICTUREPHONE（登録商標）機能の改善、またはパフォーマンスを垂直市場向けに定めるオプションが無かった為、一台あたり一千ドル強のコストを正当化するのは難しかったからである。
【０００７】
携帯電話やVOIP 電話(ボイス・オーバー・IP、IP電話)がテレプレゼンス利用を追加する場合も、市場進出にあたり、既存のPOTS基盤との互換性を保証する機能が組み込まれた。現在、共用のディスプレイ・モニターやプロジェクター、スピーカー、マイク、安価なノートパソコンやゲーム機そしてテレビとウェブ・カメラの提携による専用マルチメディア会議室への接続など、数多のテレビ会議システム(ビデオ・カンファレンス・システム)が存在しており、これらが偏在するウェブ接続性チャンネルに主に影響(テコ入れ)しているにも拘らず、専用のアクセス装置を持たない者の為に標準的なPOTSによる音声チャンネルへのアクセス・サポートも概ね含まれている。多くの独占(専売)ビデオ拡張サービスでは迅速かつ簡単にどの連絡先が互換性のあるビデオ機能を持ち合わせているか確認できるようになっており、殆どの高度システムが視覚と音声経由の多対多通信をサポートしている。
【０００８】
テレプレゼンス・システムの発達にもかかわらず、参加者はいまだ其々が率先して会議の設立に取り組まなければならない上、通信の始めにアクセス装置をキー操作あるいは音声コマンドにて起動させなくてはならない状況である。最新のビデオ電話アプリケーションであるアップル社の「FACETIME（登録商標）」でさえ、通信チャンネルの起動には二人の利用者両方がアクセス装置−この場合、アップルのiPod(登録商標) かiPhone（登録商標）に物理的に接続していることが要される。
【０００９】
ロボット・テレプレゼンス・システムの最終目的は、真の個人の遠隔表現・存在を創り出す事である。しかし、これは依然としてコストを許容範囲内に抑えるどころか、大量採用へとつながる要素すら実現できていない状況である。提案されている各システムはいずれも一部の基礎POTSを除いてはグローバルな相互接続性を提供していない。初期のロボット支援による通信システムは(遡ること10年以上前、少なくともTreviramus及び他の者に発行された下記特許文献１まで辿れば)、ロボット機構がモニターとカメラを音源に向けるように動く仕組みを教示している。Wang及び他の者に発行された下記特許文献２に見られるような他のシステムでは、さらに精巧な操作と動作メカニズムによってリンクしたロボットを他のどのロボットからも制御し、聴覚と視覚通信の両方を容易化させただけではなく、アクセス要請を優先させる事もできるようになった。Jouppi及び他のものに発行された下記特許文献３は、カメラとスピーカーの配列を完備したテレプレゼンス装置の総合的な組織を教示しているが、このアプリケーションは偏在性を可能にするシステムを無視しているばかりか、関連したコストの配慮もしていない。
【００１０】
テレプレゼンスとは異なる分野の科学としてバーチャル・プレゼンス（仮想存在）の初期構想は、1964年から1966年に亘ってマサチューセッツ工科大学のJ. Weizenbaumによって書かれたELIZA（登録商標）というテレタイプ・インターフェイスを通じて仮想の精神科医の質問と回答をシミュレーションするプログラムの開発中に発達したと考えられる。この発明の発明者もUpper Canada College在学中の1974年に、もっと豊富なボキャブラリーを擁した類似プログラムを書いたが、同じくテレタイプ経由でアクセスするそれは、作動中HEWLETT-PACKARD（登録商標）製ミニコンピューターのメモリを相当な割合で消費した。音声と視覚的といった手がかりの欠如にもかかわらず、両方のケースにおいて観察者は、テレタイプを通して自分たちのコメントや質問に応えている人物が実在するかのような錯覚に惹かれたという。さらに、アッパーカナダ大学で開発されたアルゴリズムでは基礎ルールを使った入力内容の分類と保存が可能であり、テレタイプを隔てた向こう側の「人物」の語彙が増えるにしたがい「学習」しているかのような錯覚を作り上げた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】カナダ特許第２２８９６９７号
【特許文献２】米国特許第７１７１２８６号
【特許文献３】米国特許第６２９２７１３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
参加者が通信回路を其々両端から起動させずとも個人を遠隔地に投影する事ができる真のテレプレゼンス・ロボットの需要は依然と残っている。さらには、広範囲にわたるユーザー事情に合わせてカスタマイズ可能で、手頃なアクセス装置との互換性が保証されたテレプレゼンス・プラットフォームは市場での成功に必要である。最後に、離れた場所にいる人間によって制御されているようでいて、その実、視覚、聴覚、そして自律動作などの手がかりを通じて前述様式のテレプレゼンスを真似た本当の意味でのバーチャルプレゼンス・ロボットが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明によるテレプレゼンス・ロボットとは、一連の接続可能モジュールを含むモジュラー（モジュール方式）・デザインである。この構造は製造(製造過程)においてアドバンテージを備えており、アップデート及び再構成の簡略化を可能とする。デザインは、通信の簡略化とコストの低下を図り、応用と多様なアプリケーションに合わせたカスタマイズ能力を大幅に上げる為、既存のコンピューター装置を利用するモバイル・プラットフォームが望ましい。
【００１４】
理想的な様態として、大量採用向けにデザインされたロボットは広く存在する既存の大衆消費電子製品を活用した再構成可能なバーチャル・プレゼンス・ロボットシステムであり、一連の標準化(規格化)された構成要素、インターフェース、サービスを通じて個人的テレプレゼンス通信、遠隔監視(モニタリング)、バーチャル医療、通信教育、バーチャル遠足（社会見学）やショッピング体験など、広範囲なユーザー用途に合わせた微調整が可能である。
【００１５】
具体化において、ハードウェア構成装置は再装着が可能な部分組立、あるいは以下のいずれかを含むモジュール式が望ましい。
(a)新しい消費者向け装置やプラットフォームのリリース・更新に伴い、より強力な情報処理能力や感知能力、新しいアルゴリズムのアップーデートを簡単に行える様に、大衆市場向け消費電子製品ディスプレイ/マイク/カメラ/タブレットPC/スマートフォン装置を支え、補足する交換可能な先頭付着装置。
(b)全方向車輪（オムニホイール）使用により、安全かつ実質的に無騒音でどんな方向にも動く事ができ、埋め込み処理、電力、無線、USB、I2Cバス接続性を提供するモーター、電池、そしてセンサーを内蔵したベース(土台)。
(c)概してレーザー・ポインターと２Dと３D の360度カメラ装置を組み込んだ中間部モジュール、そして様々な特定用途に合わせたオプション（付加機能)。
また、ベースと中間部を繋ぐ移行モジュールも提供可能である。
【００１６】
ソフトウェアの構成要素は以下を含む事が望ましい。
(a)ベース内に組み込まれたコントローラー・コードの運行によって、全方向性車輪及びアプリケーションに特化したモーターの標準化された動作と制御コマンドを解釈及び実行。
(b)ベースに組み込まれたコントローラー・コードの一部として、標準化された診断コード及びロボット・システム正常性報告コード、さらにオプションとして周辺コード。
(c)ユーザーからの遠隔通信及び局所ナビゲーションの優先順位、そしてロボット・システムの正常性報告要請に応答する先頭付着装置内で走行するコア・アプリケーション・コード。
(d) 先頭付着装置内ライブラリにサポートされている場合、口頭命令を遠隔サービスに送信及びサービス返答の受信と処理をするアプリケーション・コード。
(e)標準化された一式のAPIとの通信を経てコア・アプリケーション・コードに作用し、動作制御を可能にする第三者アプリケーション・コード（広く存在する既存の消費者電子製品向けアプリケーションのオンラインストアから入手可能であることが望ましい）。
(f)ロボット装置を通じ、ユーザー又は支持装置がバーチャル・プレゼンスを体験することを可能とする遠隔アプリケーション・コード。
【００１７】
サービス(点検)構成要素は以下を含む事が望ましい。
(a)ユーザーがバーチャル・プレゼンス・ロボットとのリンクを検索し、起動(開始)できるハブ機能。
(b)バーチャル・プレゼンス・ロボット装置からのサービス要求(要請)に応答。
(c)ロボット・システムの正常性の監視。
【００１８】
いくつかのアプリケーションを促進する為、遠隔ディスプレイ及び送信機と受信機は、ロボット装置との通信によって通達範囲の拡張とユーザー現在地のさらなるオーディオとビジュアル情報を提供し、改善されたユーザーとの通信又はロボット・ナビゲーションの拡大を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例によるバーチャル・プレゼンス・ロボットの斜視図。
【図２】本発明の実施例によるバーチャル・プレゼンス・ロボットの側面図。
【図３】本発明の実施例によるバーチャル・プレゼンス・ロボットの正面図。
【図４】本発明の実施例によるバーチャル・プレゼンス・ロボットのモーター・ベースの外部斜視図。
【図５】本発明の実施例によるバーチャル・プレゼンス・ロボットのモーター・ベースの内部斜視図。
【図６】本発明の実施例によるバーチャル・プレゼンス・ロボットのベース内モーター構成の分解図。
【図７】本発明の実施例によるバーチャル・プレゼンス・ロボットの先頭付着部分への市販のタブレット型コンピューターの組み込みを例示した図。
【図８】本発明の実施例によるバーチャル・プレゼンス・ロボットの代替先頭付着装置の図。
【図９】バーチャル・プレゼンス・ロボットへの接続が樹立される直前のリモートホスト・プラットホームからのサンプル・スクリーン画像を例示した図。
【図１０】バーチャル・プレゼンス・ロボットとの接続中、リモート・ホスト・プラットホームからのサンプル・スクリーン画像を例示した図。
【図１１】可動ロボット・アームモが付いた代替中間部モジュールの正面図。
【図１２】代替中間部モジュールの側面図。
【図１３】二つのカップホルダー付属器が付いたさらなる代替中間部モジュールの正面図。
【図１４】さらなる代替中間部モジュールの側面図。
【図１５】Microsoft KINECT XBOX 360用に改造された先頭モジュールの正面及び側面図。
【図１６】Microsoft KINECT XBOX 360用に改造された先頭モジュールの正面及び側面図。
【図１７】先頭モジュールに様々なモジュールとコンピュータ・ディスプレイの機会接続と相互接続を示す、望ましいロボット構造の分解斜視図。
【図１８】図17のロボット構造の正面図。
【図１９】図17の装置の側面図。
【図２０】様々な装置間の通信を示す概略図。
【図２１】様々な構成要素の電気接続の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明についてさらに詳しく述べる。図１から３では、四つの異なるサブアセンブリ又はモジュール、即ち、先頭サブアセンブリー12と、中間部サブアセンブリー14と、移行部サブアセンブリー16と、ベース部サブアセンブリーと、を擁するバーチャル・プレゼンス・ロボット2が示されており、該ロボット2は、不慣れな購入者でも最小限の固定箇所で迅速かつ簡単に組立が可能である。バーチャル・プレゼンス・ロボットのモジュール式デザインは融通が利く上、経費効率よく出荷することが可能である。図示された実施例のサブアセンブリーは、射出形成プラスチックを使って安く製造できるようにデザインされており、外骨格を主要構成部材として使用している。さらに後述でも詳しく述べられるが、各サブアセンブリーは多様な顧客の様々な期待に応えつつ互換性と相互運用性を維持できるように、様々な機能形式にて提供できるデザインとなっている。サブアセンブリーはアップグレードやサブアセンブリーの交換など、必要に応じて一般的な技術をもって解体する事が可能であり、再装着や再組立を含む機器再構成を迅速かつ簡単に行うことができる。
【００２１】
モジュール式デザインは出荷(輸送)時に利点を提供するが、より重要なのは複数のモデル、便利な更新、そして特定の用途に合わせたカスタマイズが可能だという事である。
【００２２】
特に図１に参照すると、先頭サブアセンブリー12は、顧客が選んだ第三者大量生産タブレット、又はスマート・フォンをしっかりと保持するガイド・タブ23が付いたいくつかの傾斜取付プレート22を 1枚含む。ロボットは、前述の第三者装置がきちんと取り付けプレートにドッキングされた状態あるいはUSB経由で電子的に接続されている状態で、機能するよう設計されている事が望ましい。遠隔装置とユーザーのWiFiまたはセルラー接続性と、ロボットの作動に必要な情報処理力の大半は第三者先端装置から提供される事が望ましい。第三者装置を必要としない特別な先頭サブアセンブリーは図8に示されている。
【００２３】
駆動された傾斜機構24は、第三者先頭装置を下、真正面、又は様々な角度で上に向けることによって感情の表現、(使用されている第三者装置がカメラを内蔵している場合は)カメラ視界の変更を可能にするとともに、車輪20で第三者先頭装置に左右の動作をさせることによって、第三者先頭装置のスクリーン内の遠隔ユーザーとバーチャル・プレゼンス・ロボットの付近の人物(あるいは複数の人物)とのアイ・コンタクトの確立を可能にする。
【００２４】
アイ・コンタクトを提供する能力は、効果的な通信機能である。先頭装置がバーチャル・セッション中に遠隔操作者のアイ・コンタクトを伝える為には、遠隔地に配置にされた二台のカメラが操作者の頭部と目の位置を捕らえ、中央に揃えなおす。これはリアルタイムで操作員の頭部、特に顔の3D再建を通して行われ、表情及び幾許かの目の動きが維持される。例えば、バーチャル・プレゼンス・ロボットと接続中のテレビの前のソファに3人の人物が座っており、話者がカメラの真正面に座っていない場合でも、テレビに面したグループを含む光景を捉えるアルゴリズムは話者を特定し、その人物の頭部画像を捕らえた後、顔面再建画像を先頭装置のフレーム一杯まで拡大することができる。このようにして、バーチャル・プレゼンス・ロボットと同じ部屋にいる人々が話者との繋がりをより強く感じられるようにする。先頭装置が3D動画(三次元映像)を支持できる場合には、この繋がりをさらに高めることも可能である。なお顔の再建は、一台のRGB-Dカメラあるいは基本的(単純)なRGBカメラと、参加者の顔面の形状の事前知識をもって達成することもできる。
【００２５】
さらに傾斜機構24は、ベース18内のジャイロスコープが水平でないと判断した時の補正も請け負っている。例えば、車椅子用の傾斜路を登っている時や、ロボットが倒れるといった思い掛けない緊急事態などに面した時、傾斜機構は第三者装置と床の衝突を防ごうとするコマンドを受信する。場合によっては、より複雑な傾斜機構の配置によって先頭装置を左右に動かしたり、先頭部分を伸ばしてベッド又は車椅子の上に張り出す事も可能である。
【００２６】
また、図１に示されているように、使用の第三者装置が適切なスピーカーとマイク機能を持ち合わせていない場合にも対応できるよう、大きなスピーカー28と雑音キャンセルマイク30も搭載されている。例えば、多くの第三者タブレットは家庭環境に適したスピーカーやマイクを使用しており、大きなスピーカーを必要としない低価格な先頭サブアセンブリーを使うことができる。しかし、バーチャルプレゼンス・オフィスやショッピングなどの場合には、いくつかの第三者先頭装置が２〜３台の異なる先頭サブアセンブリーを備え、これらの先頭サブアセンブリーからユーザーが予算と対象アプリケーションにあわせて選択できるように、大きなスピーカーと高品質なマイクが好ましい。
【００２７】
一連に配列されたマイクはロボットに音源の方向を感知する能力とノイズ消去能力を与える。音の方向感知は、多数のシナリオにおいて非常に貴重な感覚データを提供する。
（ａ）セキュリティー監視  侵入の方向や他の非常事態(倒木、水漏れ、窓ガラスの破損等)をロボットが感知、さらに調査する事を可能にし、マイクの配列を使ったアルゴリズムによって音の発生地に向かって進む事ができる。
（ｂ）ナビゲーション  360度カメラとのコンビネーションを通して、ロボットに向かって進行中の人間や他のロボットを容易に避けられるだけでなく、介助ロボットとしての利用においては、ロボットが人(視聴覚障がい者)の手引きをして対向車などを避けることができる。
（ｃ）医療  口頭での援助要請を聴き取り、要望に添って、このような音源に向かって進み、さらに調査することができる。
（ｄ）音源の方向が重要でない場合においては、コスト上の理由から、マイクが一つしか使われない先頭サブアセンブリーもある事を特筆する。
【００２８】
後ほど詳しく述べるように、ロボットの行動環境内(例えば、アクセスが難しいなどといった固定の場所)に設置される追加マイク及びスピーカーの提供により、さらなる知覚情報の提供や機能性の拡大が可能である。
【００２９】
先頭サブアセンブリー12はさらにステータス・ライトと、「Do Not Disturb」ボタン26を含む。このボタンは、直接押すか遠隔地から認定のワイヤレス接続を通して作動させると点灯し、外部からロボットへのテレプレゼンス接続を阻止する。第三者先頭装置が取り付けられた状態(身体的あるいはワイヤレス接続)では、ロボットのステータスをサービス・ハブ(詳細は後述)で更新  する。他のライトは(第三者先頭装置の接続の有無に関係なく)バッテリ残量と充電率、様々な機能のうち先頭装置が取付板22に正しく設置されている時、先頭装置がBluetooth（登録商標）またはWiFi経由でロボットと接続している時などを示す。
【００３０】
新しい先頭サブアセンブリーと更新されたアプリケーション(典型的に第三者アプリケーション店などから購入できるようなソフトウェアのアップデートが必要な場合)は、新しいスマートフォンやタブレットの発売イベントに合わせて市場に投入する。概してこのような新しい消費者向け電子製品には、情報処理速度とメモリの増加、より良いカメラとディスプレイ技術、そしてワイヤレス通信機能の強化が見られる。バーチャル・プレゼンス・ロボットの先頭サブアセンブリーへの簡単なアップグレードを通しこれらのハードウェアの進歩を支持できるようにする事により、製品寿命が大幅に伸びるだけでなく、時の経過と共に既存のアプリケーション速度が増し新しいアプリケーションが実現可能になるにつれ、ロボットの種類と能力の品質改善を図ることができる。前述のとおり、一定の第三者装置は、機能に基づいて価格が異なる２〜３種類の先頭サブアセンブリーをもたらす可能性がある。最も基本的なモデルは、傾斜機構24、スピーカー28、そしてマイク30を含まない。精巧な先頭サブアセンブリーでは、高位置の視座が必要だったり、通常は360度画像化装置を擁する中間部14を解放し他の用途に使う場合、カメラ配列(現在中間部14に位置する360度画像化装置の補足あるいは替わりとして)を含むことも可能である。
【００３１】
中間部14もまた、多様な構成で利用できるように設定されている。最も基本的で安価な中間部は何の機能も持ち合わせておらず、この構成ではバーチャル・プレゼンス・ロボットのナビゲーションは、先頭付属装置の機能とベース・サブアセンブリー内18の超音波センサー38に頼る他ない。しかし、この実施例では、既存の大衆消費電子製品(例えば、マイクロソフト社のKINECT など)と先頭サブアセンブリーのタブレット装置を併用することによって、ナビゲーションの成功に必要な知覚データと情報処理の提供が可能となる。(さらに安価な構成として、図15と16に描かれているように、マイクロソフト社のKINECT のみ使用する事も可能である。詳細は後述。)
【００３２】
現存する典型的な第三者スマートフォンやタブレットを使った先頭部分がナビゲーションや衝突回避を最も効果的にサポートする為に、中間部には最低限として正面向きのカメラ（または土台の周辺を360度展望できるものが理想的である）を搭載することが望ましい。さらなる精密性や、なめらかな動作執行が望まれる場合、特に廊下が移動中の人物や機材で混み合う中でも一切の衝突事故は許されない病院などの環境、あるいは遠隔センサーの算入だけでなく、複数のロボットの綿密な動作編成を必要とする場合においては、360度視覚センサーの範囲を超えた追加センサーを内蔵できる特殊な中間部をカスタマイズすることができる。追加センサーは赤外線(赤外線センサーと一つ以上の赤外線発光装置によって構成される)や、超音波(個別あるいは合同の放出・受信装置によって構成される)、そしてレーザー距離測定器を含む。この場合、(オプションとして、他のロボットとの通信中に)先頭付属装置が複数の知覚データ流を取得するか、先頭付属装置が一部あるいは全ての処理タスクをさらに高速な遠隔処理サーバーにオフロードし、サーバーがほぼリアルタイムでロボットに指示やスピード更新を送り返す。  さらなる利点として（特に長時間作動環境においては）、より複雑な視覚やナビゲーションを配電網に直接接続した遠隔サーバーにオフロードする事によってバッテリの消耗を抑え、最新のCPUやGPUデザインを活用することができる。API経由では、ベースサブアセンブリー内の超音波センサー情報の内部処理は、至近距離での衝突時にのみ動作を中断をするように設定されるという事を特筆する。
【００３３】
病院や養護ホーム内の配薬作業といった特殊な専門市場での利用では、薬剤へのアクセスや規定時の服薬の看視を可能にする対応ソフトウェアと管理機能の連結により、中間部モジュール14を医学処方剤の配薬装置として適応させる事ができる。中間部分はさらに、患者に飲み物を配ったり、検査サンプルを研究室に届ける時などに使えるトレーと、オプションとして、コップ固定装置を包含することが可能である(図13と14を参照)。
【００３４】
遠隔ロボット積載ステーションとの連携によりバーチャル・プレゼンス・ロボットは、患者と積載ステーションの間を何度も往復する事ができるので、サポート・スタッフは他のより重大な任務に専念できる。遠隔サービスの制御下にあるロボットは、それぞれの患者のもとでウェブ上の情報を査定し、写実的な人物の顔のレンダリングを提供し、天気予報やニュースのハイライトといった有益ながらも鎮静効果のある世間話やオンラインの詩や本を朗読したり、音楽を流すといった事ができ、面白そうなTV番組についてコメントしながら患者を飲み物の摂取の為に起こした後、服薬を看視することも可能である。さらに、こういう患者には、受動的な認識装置を持たせる事によって確認と配達の手助けをする事ができる。このような専門アプリケーションや関連中間サブアセンブリーのデザインは、ベースのAPIは共通のモーターとソレノイド制御をサポートできるという事もあり、第三者に供給してもらい、シームレスにロボットに融合する事ができる。
【００３５】
これらの第三者はさらに地図ライブラリを開発し、遠隔サービスに指示される主動的なナビゲーションを助ける為に、ロボットの作動環境に特別な天井、壁または床マーカーを備え付ける事もあるかもしれない。
【００３６】
一連のカメラ配列や魚眼レンズを含み、バーチャル・プレゼンス・ロボットの360度ビジョンを達成させる方法はいくつかあるが、いずれも異なる価格と形状の様々な中間部又は先頭サブアセンブリーのバリエーションに組み込まれる。図１に示される中間部分14は、ビデオ・カメラに面した少なくとも二つの反射ドーム34を使って360度 (あるいは、ほぼ360度)の視野と３D映像を生み出す安価で効果的な装置である。この実施例によると、360度画像化装置は、下向きのドーム34に反映された画像を捉えるために、上向きレンズ付きの安価なビデオカメラ36を、中間部分に開いたポート(35)に、有している。レンズやドームデザインおよび双方間の距離に関する従来の知識を使い、カメラ36に捕らえられた画像の歪みは、ベース18内の主回路カード(図５を参照)に組み込まれたマイクロ・プロセッサによって前処理されて、一連の画像あるいはビデオストリームが生成される。これらの画像又はビデオストリームは、2つ以上のドームを使用する場合においては見通し距離情報を含んでおり、主動的ナビゲーション機能によって効果的に使用される。これらの画像あるいはビデオストリームは、2つ以上のドームを使用した時には３D映像の作成を含めて、更に任意で処理されて、その後で表示されて、半自動式ナビゲーションで遠隔操作者を補助する。図示された実施例において生産コストを抑えるため、ドームは反射面で覆われた射出成形プラスチックで作られている。ドームは半球として図示されているが、違った歪みのパターンをもたらす異なる形を使用することもでき、その内のいくつかは、さらに均等な画素密度を可能にする。
【００３７】
図３に示されるような１つのドーム34では３D場面を生成する事は不可能であるが、360度動画の作成用に使うドーム数はいくつでも良い。１つあるいはツイン・ドーム34を設置した場合、360度の視野の一部は一つ以上の垂直サポート（支柱）によって妨げられ、ツイン・ドームの場合においては、両方のドームを垂直に分断する平面に沿って真の３D場面を生み出すことはできない。図1、2そして３で描かれる実施例では、ロボットの典型的な運動は様々な角度での前後の進行であり、真横方面に動くのは稀であることから、中間部14は、シンプルな薄型でありながらも構造的に充分な設計となっており、正面から90度と270度の位置で２つの妨げられた視界を可能にする。図２で示されているとおり、中間部14は概して平面的であり、反射ドーム34を中間部の横幅から突出させる事が可能である。当業者は理解しているように、図１と３で明確に示されている中間部14内のドームとカメラの間に位置するポートは、二つのサポート側面のうち一つを取り外すとともに残りの一つを移動させて薄型の物と交換することによって、死角を移動及び減少させるように、再設計することが可能である。しかしこのような再設計の場合、場面の後処理を一貫して行うことを保証するべく理想的には固定されたカメラレンズとドームとの関係が振動によって無造作に崩れる事を阻止するため、さらに強度の高い素材の使用が必要になる。さらなる設計への変更としては、カメラ・ドーム装置の全体をスイング及び揺動水平軸に載せる事であり、もって、ロボットが車椅子用の傾斜を昇降する際も水平な視界を保つ事が可能になる。視野をより高い位置に移したい場合には、軸の回転によって装置を前方あるいは後方に傾け、反射ドームを意図する対象の反対方向に傾ける事により、意中の方向へ視野を拡げる事ができる。
【００３８】
三つかそれ以上の数のドームが取り付けられた場合、妨害された箇所の無い完全な360度視野の構成が可能であるが、カメラ36の画素数が一定であると想定すると、各ドーム34の追加毎に全部のドームを包含するべくカメラの視野が拡大される為、ドーム一つあたりの画素被覆率が下がり、最終的に構成される360度視野の実質的な画質は著しく減少する。ロボットが障害物の所在方面に直進する際を除き、非妨害な360度視野を提供する代替方法として、妨げられた画素にベースサブアセンブリーに搭載された超音波センサーを含む他のセンサーから到達するデータと併せて前フレームからのデータの内挿がある。このような補間データは、遠隔サーバーがロボットより到達するデータを処理して返信するか、先頭装置のアップグレードとして将来利用可能になるであろうかなりの処理能力なくして、動物などの動いている物体を効果的に表現する事ができない。
【００３９】
中間部サブアセンブリー14はさらに、いくつかの用途においては、物体の三次元再構築用のレーザーパターン放射機としても機能できるレーザーポインター装置32を含む。前述のとおり、就寝者や暗い部屋でTVを視聴あるいはビデオゲームをしている人を妨げぬよう、比較的暗い空間でもナビゲートできるように適切な赤外線高感度カメラ36と共に、赤外線照明装置も中間部サブアセンブリーに含まれる可能性がある。
【００４０】
図3の矢印17に示されている様に、いくつかの移行サブアセンブリー16を利用することによって、機体の高さを必要に応じて調節する事ができる。標準の移行サブアセンブリー16は、バーチャル・プレゼンス・ロボットはリビングでくつろいでいたりキッチンテーブルを囲んでいる人物、あるいはベッドに寝ている人物と容易に会話できるが、立っている人物にも難なく話しかけられるだけの高さをロボットに与える。このサブアセンブリーは電力やモーターに頼った機能は持たないが、特殊なアプリケーション次第では追加する事ができる。例えば、いくつかの応用例、特に病院や養護ホームでの適用において、この移行サブアセンブリーに中間部サブアセンブリーの機能性を補うコップや他の物を収納するための区画が組み込まれる事もありうる。そして、これらの区画には接触やその他のセンサーや掛け金仕組みが含まれる事もある。さらには、移行サブアセンブリーに快適な座席高や立ち位置を必要とする特殊アプリケーションに合わせ、自動伸長能力を支給する事もできる。
【００４１】
バーチャル・プレゼンス・ロボットのモジュール式構造は、車椅子やベッドでの生活を余儀なくされたユーザー向けの応用を可能にする。移行サブアセンブリー及び先頭サブアセンブリー両方の長さを伸ばす事により自由度が追加され、先頭サブアセンブリーは関節接合が可能となり、先頭装置を下向きにベッドの上、あるいは横向きで車椅子又はベッドで上体をおこした人物の膝の上に伸ばすことが出来る。これらの機能と追加モーターをサポートする「基盤」は既にバーチャル・プレゼンス・ロボット内に存在する為、先頭装置内で履行された画像処理アルゴリズムが衝突する事なく車椅子あるいはベッドの上へ適切な伸長を可能にする追加視覚センサーは、比較的低価格な付加部品である。従って現在のシステムは、完全カスタマイズされた装置を新に製造せずとも、寝たきりの年配者あるいは動きが不自由な友人や家族の元に遠隔ユーザーの顔を届ける事を可能にする。遠隔サービスを含むその他全ての機能もまた身動きの取れない人物に利用が可能である。特筆すべきことして、先頭装置をベッドあるいは車椅子からより快適にアクセスできる位置まで伸ばすのと同じように、食事サービスの注文(オーダー)を取る為食卓上への伸長もまた可能である。これは老人ホームや養護施設で特に役立つ機能であるが、営利レストランで応用する事もできる。
【００４２】
さらに先頭サブアセンブリーは、高さを伸ばしたり、均衡を取りながら後方に傾いて先頭装置を上に向ける事が出来るようにカスタマイズできる。例えばこの構成では、バーチャル・プレゼンス・ロボットの先頭装置を使った医師が、正確な時刻及び場所表示を含む診察のメモを取ったり、病室から病室へと診察表を持ち歩かずともカルテの見直しができる。結果として医師の手が空き、他の処置を行えるようになるばかりでなく、先頭装置内で適切なナビゲーション(そして、各患者の居場所についての情報が予めプログラムされている事が理想的)、音声認識、そして動作認識アルゴリズムを実行する事により、バーチャル・プレゼンス・ロボットは病室から病室へと医師を追う事が出来、医師が触らなくても自動的に様々なファイルを表示したりメモ(書面そして聴覚及び視覚)を取ったりする事によって身体的汚染を防ぐ。バーチャル・プレゼンス・ロボットのモジュール性質は、一からカスタム・システムや新しい可動プラットフォームをデザインし直さずとも前記のようなカスタマイゼーションを可能にする。一つの専門市場(例えば上述の病院シナリオ)が後傾できる先頭サブアセンブリーのような新規モジュールの開発を正当化した場合、他の専門市場におけるアプリケーション開発者が遍在するウェブ・アプリケーション店を活用し、其々の専門分野に向けた新規専用アプリケーションの提供及び迅速な展開をする事が可能となる。このように、後方へ傾く先頭サブアセンブリーは、研究所や医療現場、産業モニタリングや報告、そしてセキュリティー走査(スウィープ)といった専門市場での応用が見つかる可能性がある。
【００４３】
既出の病院使用例に戻ると、先頭部サブアセンブリーの高さは、病院の医療機器と綿密にインターフェイスできるようにカスタマイズ可能である。例えば、定期的かつ主動的に、病室の点滴袋の写真を撮る事で自動視覚処理を通して液体レベルや交換のタイミングの再確認を保証できる。
【００４４】
図11から14は、テレプレゼンス機能に加えて、特定のアプリケーション向けにデザインされた二つの異なる中間部モジュールを示す。
【００４５】
例えば、施設やホームのドアを開け閉めする為の中間部サブアセンブリーの提供ができる。様々な異なるドアハンドルは、異なる比較的低価格な中間部、あるいは図11及び12に示されるような万能操作アーム及び把握装置（グリッパー）を必要とする。多くの病院は、容易に開閉できる標準化されたドアハンドルを使用している為、通常は追加モーター一台のみ必要とする専用作動装置(アクチュエーター)で事足りる。予算が許す場合、万能操作アームを擁する中間部サブアセンブリーの配備によって遂行可能なタスクの数を大幅に拡げることができる。中間部への導入法を問わず、前述の特殊構成要素の増加は、ベースサブアセンブリー内に一時的に防火扉や他の重いドアを開けられるだけのトルク力量を発揮できる、より高トルクのモーターを搭載する事によって可能となる。オムニ車輪つきベースは、バーチャル・プレゼンス・ロボットがドアの正確な曲率に沿って動くことを可能にする。適切な主導ナビゲーション・アルゴリズムを追加する事によって、患者コールボタンを使ってバーチャル・プレゼンス・ロボットを病院内の如何なる部屋に呼び寄せることが出来る。
【００４６】
図11と12をさらに詳しく見てみると、改造された中間部モジュール14aは対向したロボット・アーム37、39を含む。これらの駆動アームは、回動関節(一般に肩、肘そして手首の旋回転動作に該当する)と握把機能(つかみ装置41)とを含み、遠隔ユーザーがロボットの近辺にある物体を扱い、様々な機能の実行、あるいは上述の例のように、ドアの開閉やその他の主動的動作を実行するものである。
【００４７】
図13と14の改良された中間部14bは、病院や長期療養施設などの規制された環境下にある個人への食事あるいは飲み物の配給を手伝うべく、選択的に閉じることが出来るコップあるいは飲料ホルダー43を含む。この中間部デザインは  制限されたアクセス状況下でも利用可能である。
【００４８】
図１に戻ると、ベースサブアセンブリー18はどの方向にも進行可能なオムニホイール付き装置として描かれている。ベースサブアセンブリーは、互いに60度の角度離れて取り付けられて三角形を形成する３つのオムニ車輪20を含む。当技術に熟練した者は承知のとおり、各車軸につき二重の車輪がついたものや、球状全方向車輪(オムニボール車輪)等といった多種多様のオムニ車輪が存在し、物によっては硬い表面上でより静かであまり振動を引き起こさない動きをする物もあるが、この発明においてはいずれもプログラムされた運動制御のもと、様々な速度で様々な方向への進行を可能にする。
【００４９】
各オムニ車輪20のペアの間には、少なくとも一つ(望ましい実施例では二つ)の超音波センサー38が配置される。超音波センサーは、障害物を避ける為に組み込まれた動作制御に必要なフィードバックを提供する。これらは急停止の際、内部へもたらされる影響を考慮すると、減速には実際の衝突や接触に頼るロボットに代表されるタッチセンス式バンパーよりも好ましい。ベース18は多数の異なるアプリケーションを実行しつつ、様々な積荷量(様々な移行、中間、先頭サブセクションに加え、大量生産されたタブレットPCあるいは異なる先頭部)に対し、効果的に作動できるようにデザインされている為、ベースの運動制御能力は急停止やよろめきを避けるべく精密に調節できる。  液体を運ぶ際には、当技術に熟練した者に評価されるよう、如何なる減速あるいは方向転換において生じる波をキャンセルする運動プロフィールに従う。
【００５０】
図4に戻ると、ベースサブアセンブリー18の実施例の移行部を除いた斜視図は、初めてロボットを組み立てる時、あるいは構成要素のアップグレードの為に移行部サブアセンブリーをベースから取り外す際に、ユーザーが下の機械部へ入る事を防ぐ射出成型された内隔壁40を示している。内隔壁は、2個の12ボルトバッテリーの収納コンパートメント44と、該コンパートメント44に挿入されたバッテリー42とを擁する。顧客によって設置されるこれらの電池は、容易に交換あるいはアップグレードできる。ここに示される実施例では、バッテリーはありふれた大量生産の再充電可能な工具用電池であり、これらは概して経済的なニカド型、あるいはより電力密度の高いリチウムイオン型である。ベースサブアセンブリーの側面にあるポート54から電池用コネクター板52を据付ける事ができる。このポート54は通常、超音波センサーを保持するシンプルな部品で覆われており、ユーザーによる取り外しは出来ない。また、バーチャル・プレゼンス・ロボットが正面を向いた時に２個のバッテリー42は後輪の両側に位置する為、前進時における急停止の際には、バッテリーの重さが先頭部分の前方への慣性を軽減させる。後進の際には、後輪の垂直軸が(急停止の場合でも)後方へ転倒する可能性を限りなく低くしている。
【００５１】
さらにベースサブアセンブリー18は、バーチャル・プレゼンス・ロボットがそこにドッキングされている間、電池の充電を可能にする別のドッキング・ステーションを含む事もある。
【００５２】
バーチャル・プレゼンス・ロボットは、さらなる情報として提供される遠隔送信機及び受信機を通して通信する事が望ましい。これは多層アプリケーションまたはロボットにアクセス不可能なエリアがある場合において役立つもので、遠隔ディスプレイとスピーカーを含む事も可能である。例えば、Wi-Fi接続経由でさらなるノート・パソコンまたはタブレットPCを入出力ステーションとして利用する事ができる。
【００５３】
ハードウェア構成の多様さと、対応したアップグレード選択肢の進化及びバーチャル・プレゼンス・ロボットの製品寿命の延長に向けたアプリケーションの増加は、システムのオンライン要素にも反映されている。各バーチャル・プレゼンス・ロボットは遠隔アクセスと提携ディスプレイ装置だけでなく、各ロボットを一連のサービスにリンクするハブにて対応したオンライン・プロフィールを持つ。この内、殆どが定期的な受信料を払うことでしか利用できない。
【００５４】
ディレクトリサービスは、ハブへのウェブ訪問者が一般公開されたバーチャル・プレゼンス・ロボットの検索を可能にし、ガイド付きバーチャル社会化見学等のグループ向けバーチャル体験の予約エンジンを通して、一つのバーチャル・プレゼンス装置を通して数人のウェブ・ユーザーが同時に集団でバーチャル・プレゼンスを体験する事ができる。
【００５５】
他にディレクトリを通して、ウェブ・ユーザーはバーチャル・プレゼンス・ロボットの一定期間貸切利用を予約できる。NASA(米国航空宇宙局)を例として挙げると、この場合ウェブ・ユーザーは、ディレクトリで博物館を検索し、NASAを選択する事ができる。NASAは他の大規模観光展示施設と同じく、日中の営業時間内の一定の時間の混雑具合によっては(これらは施設への他の来場者に紛れて行動するので)制限付きで利用できる何台かのバーチャル・プレゼンス・ロボットを提供し、夕方、通常営業終了後の数時間をバーチャル・プレゼンス観光専用に保留する事が出来る。例えば、日中のピーク時は受け持ちの生徒と共にバーチャル社会化見学目的で接続する教師の為に押さえておく事ができる。
予約時間の施行は、規定時間の終了と共にバーチャル・プレゼンス・ロボットが自動的に中央地点に帰還する事によって次のユーザーが適時にアクセスできるようにする。
【００５６】
ディレクトリはさらにショッピング会場も包含する。例えば、多くの画廊、家具そして骨董ギャラリーにとって、全ての販売品の目録を作成し、幾多の観覧を提供する事は非常に手間がかかる作業である。ウェブ訪問者はショッピング・ディレクトリにて直ちに利用可能なショッピング体験のリストを見ることが出来、これはバーチャル・プレゼンス・ロボットが現在使用可能であったり、バーチャル・プレゼンス・ロボットが使用可能かどうかによってギャラリーに予約を入れる事などを含む。バーチャル・プレゼンス・ロボットの設定は店舗によって変わるが、これらは概してBLUETOOTH（登録商標） 通信に設定され、バーチャル・プレゼンス・ロボットの利用者が声を張り上げずとも店員の呼び出しや、さらなる製品情報が必要な場合においてはイヤピース経由での応答が可能である。  
【００５７】
また、ディレクトリはバーチャル・プレゼンス体験を提供するホテル、レストラン、カジノそしてその他の公共施設についてのフォーラムも供与する。全てのケースにおいて、バーチャル・プレゼンス・ロボットはホストによって選ばれたエリア内でのみ行動するように制限され、カメラを特定の方向に向ける事が出来ないように設定できる。この機能はさらに、NASAで一般人が立ち入り禁止エリアの一部へのツアーといった事を可能にする。バーチャル・プレゼンス・ロボットは、個人的探査の領域を破壊行為やテロ行為の虞れなく大幅に拡大できる。また、ベースサブアセンブリーは、さらに大きなタイヤとモーターにアップグレードする事により屋外や凸凹地での使用が可能となり、移行サブアセンブリーも自動安定機能向けにアップグレードできる。
【００５８】
病院はさらに、患者の友人や家族が仮装訪問(見舞い)を予約できるように、一式のバーチャル・プレゼンス・ロボットを提供することができる。この利用シナリオにおけるバーチャル・プレゼンス・ロボットのバリエーションは、通信開始前にロボットが患者のベッドサイドに到着できるよう主導ナビゲーション能力を含み、通信リンクを受け付ける前に、患者の承認を要求する事もありうる。  
【００５９】
ディレクトリあるいはバーチャル・プレゼンス・ハブのプライベート・ログインアクセス限定部分は、事前認可されたユーザーがプライベートなバーチャル・プレゼンス・ロボットの(可用性、バッテリ残量、そしてタブレット又は他装置との物理的あるいはワイヤレスでの接続状態を含む)状況をリアルタイムで見ることができ、接続する事ができる。例えば、留守中に遠隔家屋や所有地を監視する為に、ユーザーは現地から自分のバーチャル・プレゼンス・ロボットにログインし、敷地内の視察が出来る。ユーザーが在宅時には、これらのロボットは目に付かない所にしまう事が出来、バーチャル・プレゼンス・ロボットでは固定セキュリティー・カメラの存在によって生じる苛立ちや個人プライバシーへの侵害の印象は問題にならない。バーチャル・プレゼンス・ロボットにログインした状態ではユーザーがバーチャル・プレゼンス・ロボットをプログラムし、特定の時刻あるいは特定のイベント発生時にユーザーへの折り返し接続を始めるように指示を送ることが出来る。例として、大きな音、気温の急上昇あるいは急降下、想定外の動き(カーテンが動くなど)等が挙げられる。
【００６０】
不動産業者はまた、見込み客に規制ログインを提供する事が可能である。無人の家屋やコンドミニアムを扱っている場合、各階あるいは建物内の特定のエリアに配属されたバーチャル・プレゼンス・ロボットへの24時間アクセスを提供できる。住人がいる私有住宅においては、限られた時間の「仮想オープンハウス」を提供する事ができる。バーチャル・ツアー中の質問は、携帯電話など、業者の好きな装置に向けられるように設定できる。レクリエーション物件の下見には、  屋外運行能力があるバージョンのバーチャル・プレゼンス・ロボットが必要となる。
【００６１】
個人ログイン・ディレクトリに戻ると、友人や家族に異なるレベルのバーチャル・プレゼンス・ロボットへのログイン・アクセスを与えることができる。一つのレベルでは、通信を確立させる前に、実際にバーチャル・プレゼンス・ロボットの前にいる人物からの認証を必要とする。これは予期せぬバーチャル訪問を阻止する為のものである。最も高いレベルのアクセスは認証無しのログインを認可し、病気あるいは身体が不自由な友人や家族を持ち、定期的にロボット経由で様子を見たいと願うユーザーにとっては極めて重要なものである。中央ディレクトリ・ハブを通して、全てのソーシャルメディア・サイトからの連携が設立可能であり、どのようなソーシャル・メディア・プラットフォームを通しても友人や知人の現在地におけるバーチャル・プレゼンス・ロボットの可用性を知る事が出来る。バーチャル・プレゼンス・ロボットはさらに標準的なPOTS電話番号を割り当てられ、どんな電話からでも「掛ける」ことが出来、通話開始者の発信番号通知次第でしかるべきログイン・アクセスが認められる。
【００６２】
オンライン・サービスを通したバーチャル・プレゼンス・ロボットの処理能力や情報源の拡張は、プラットフォームのさらなるカスタマイゼーションを可能にする。例えば、第三者先頭付属装置内で実行中のアプリケーションは、オンラインサービスと併せて、年配の親戚の生活パターンを学習し看視する事ができる。  このパターンから外れたイベントが発生した場合、例えば午前11時を過ぎても朝食を摂った気配がない場合、サービスの自動化された部分は年配者に電話を掛け、応答が無い場合には事前にプログラムされた一連の過程が発生し、起こりうるものとして、まず始めに、タッチトーンあるいは音声コマンド経由でイベントを無視するか過程をさらに進めるかの指示を出せる、事前に指定された家族への電話がある。
【００６３】
どんな場所でバーチャル・プレゼンス・ロボットが存在しようと、そしてそれに然るべき主導ナビゲーション及び音声認識アプリケーションがインストールされている限り、スマート・フォンあるいは他のWi-Fi装置で、あるいは(そうプログラムされていれば)単純に大声で呼び掛けたりする事ができる。一度人物の付近に辿り着いたら、口頭で友人あるいは知人のバーチャル・プレゼンス・ロボットとの通信チャンネルを設立したり、情報収集(すなわち、「今日の天気予報はどうですか？今夜テレビでどんな映画が放送されますか？次回のAMERICAN IDOL（登録商標）の放送はいつですか？」)をしたり、サービスの提供(すなわち、「次の放送に合わせてテレビを点けて下さい」「SWISS CHALET（登録商標）のハーフ・チキン・ディナーとフライドポテトとミネラル・ウォーターを一本注文して下さい」「今日のトップニュースを読み上げて下さい」「William Shatnerの最新作を、前回読みかけていた所から朗読して下さい」「兄弟に電話を掛けて下さい」)をする。第三者先頭装置が、音声認識を実行しウェブ検索を組み立てたり、首尾よく部屋から部屋へと移動するだけの処理能力を持ち合わせていない場合は、バーチャル・プレゼンスロボットが捕らえたオーディオとビデオをウェブ・サービスに配信する事によって、ユーザー視点から作業をスムーズに実行する事ができる。これは、バーチャル・プレゼンス・ロボットが膨大な遠隔演算能力を活用する事によって、他の人物との会話を模擬的に再現したり、その上サービスか届くオーディオとシンクロして口が動く綿密な擬似「顔」をディスプレイ上に受信したりする事が可能となる。幅広い供給者からのウェブ・サービスを組み込むことができ、例えば、オンライン電子書店から読み物や、一般的なVOIP電話(IP電話)サービスではVOIP電話からPOTS回線への接続及びビデオ電話は広いユーザー・ベースをスムーズにバーチャル・プレゼンス・ロボットに組み込める様々なアプリケーションを提供できる。
【００６４】
適切な中間部または先頭サブアセンブリーがあれば、ゲーム盤をテーブルに投影する事によってゲームで遊ぶ事もできる。真のバーチャル・プレゼンスは、このような遠隔サービスとの通信がもう一人の人間とのコミュニケーションと同じくらい流動的に出来た時に実現される。ユーザーが家の中で特別な部屋に行ったり、コンピューターの前に座ったり、スマートフォンを手に取ったりする必要はなく、単に呼ぶだけでバーチャル・プレゼンス・ロボットはユーザーの元に向かい、クラウド・コンピューティング・サービスへの接続や、友人との通信を試みる。
【００６５】
ベースモジュール18のさらなる詳細が図4，5そして6に示されている。ここで示された内隔壁40は図5で描かれているように取り外しが可能で、4つのUSBポート46、一つの直流電源(DC)接続ポート48そして一つのマルチピン・インターフェイス接続ポート50を露出する。ユーザーによる組立の際、両端に標準コネクターが付いたUSBポート46の専用電線は、特定の中間部において、360度視界を捕らえるカメラ、一連のスピーカー/マイク、そしてMicrosoft KINECT 等のRGBD装置(改良された先頭モジュール12a及び図15と16を参照のこと)といったUSB構成要素まで、様々なバーチャル・プレゼンス・ロボットの上部モジュール内で容易に配線が可能であり、ドッキング・ステーションのタブレットの充電あるいはオプション的通信も可能にする。直流電源(DC)接続ポート48は、I2Cバス経由で制御される装置、あるいはUSBの標準電力仕様範囲を超えたUSB接続への電力供給  ― 例えば、いくつかのスピーカー設定またはプロジェクター機能付きの中間部またはMicrosoft KINECTは約15ワットの電力を必要とし、Microsoft KINECTにおいては、USBコネクターと併せて改造されたUSBコネクターに正確に電力を送り込む為の追加の電源入力が必要となる。直流電源(DC)コネクターはさらに、先頭傾斜機構や医学処方剤の配薬装置を含むモーターへの電力を提供し、モーターからモータへデイジーチェーン接続も可能である。例えば、3台のモーターを使い、三段階の自由を持つ機構が先頭サポートをベースサブアセンブリーの範囲以上に伸ばす事によって、先頭装置を車椅子に座っていたりベッドで休んでいるユーザーにも届く距離まで持っていく事ができる。最後に、マルチピン・インターフェイス接続ポート(50)は、I2Cバス、制御電源、そして並行データキャプチャ装置をサポートするよう設計されたアナログとデジタル両方の入力と出力を提供する。
【００６６】
マルチピン・インターフェイス接続ポート50から供給されるI2Cバスと制御電源を、必要に応じてバーチャル・プレゼンス・ロボット中に配置する事によって、ステータスライトやボタン群列、レーザー・ポインター、先頭傾斜の制御、そして前述の配薬装置、カップホルダー、先頭伸長機構および様々な自動錠前機構を含む多数のオプションに向けた制御/センサーなど、低バンド幅周辺機器のデイジーチェーン接続を可能にする。ラッシュメモリ包埋の小型省電力マイクロプロセッサーはアナログ‐デジタル変換器とI2Cバス和ポートを含み、どこからでもバスに接続可能であり、わずかなコストで様々な専門市場そしてあるいは用途に対して必要に応じて多数の機構の実行を可能にする。
【００６７】
図５で示されるハウジング54は、ポスト機械加工が最小限に止められた、モーター固定プレート60との継ぎ目が無い射出成型の物が望ましい。モーターと向かい合って各車輪の後ろには小さな通気孔があり、電気的障害を曝す事なく空気をベースに引き入れ、小型扇風機の力を借りてユニットの後方底にあるメッシュから排気を押し出す。
【００６８】
例証の都合上、二個のバッテリのうち一つ42は電池用コネクター板52に残っているが、もう一つは欠落している。各電池用コネクター板52からマイクロコントローラーを包埋した主回路カードを繋ぐ電線は、システム作動時にバッテリから主回路カードへ電流を伝える。充電中は電流が逆行する。当技術に熟練した物ならよく知っている通り、類似した具体化(実施例)においては、主回路カードの増大及び位置変更をもって主回路カードが各バッテリの据付箇所間エリアにまたがるようにし、コネクター板が一枚で足りるようにする事によってこれらの電線を排除する事が可能である。さらにこのような拡張されたカードは、左または右のバッテリ位置を通り越し、外部ドッキング・システムと結合した誘導(感応)または接触リンケージと番うことによって充電中の電源を確保できる。当業に熟練した者の内では一般的に知られている様々なドッキング・オプションが存在する。
【００６９】
図５のベースサブアセンブリーのハウジングを再び見てみると、望ましい実施例ではブラシレス直流電力(DC) モーター62を使っており、該モータ62は、モーター軸上のノッチ付きプーリが車軸58にロックされたノッチ付き駆動プーリ56に整列した状態でモーター取り付け板60を貫通するように、モーター取り付け板60に取り付けられている。バーチャル・プレゼンス・ロボットの美観に影響を与え、ノッチ付き駆動プーリ56を内蔵しなければならないベースハウジング54の高さ次第では、ノッチ付きモータープーリと車軸上のより大きなノッチ付き駆動プーリ56との大きさの比によって、モーターからのトルクを約４から5倍増加する事が出来る。小さめのモーターの使用や凸凹地の横断といった、さらに高いギア比率が必要な場合には、ウォーム歯車(ギア)あるいは遊星歯車による減速もまた同じベースハウジング内で可能である。
【００７０】
他のロボット技術において直接電流(DC)ギアモーターは、より低価格で車輪を直接駆動する事が出来、制御装置の複雑性と滑車とベルトの必要を無くす事で  出車輪を直接駆動できるが、望ましい実施例に見られるベルト式減速システム経由で接続されたギアレス、ブラシレスな直接電流(DC)モーターによる現発明への利点は幾重にも重なる： (a) このベルト式減速システムは、ギア式減速システムより遥かに静かで、比較的無音な人間の動作をより近く模写する、(b)モーターはよりゆっくりと回転する為、製品寿命が大幅に伸びる、(c)伝来の直接電流(DC)モーターと違い、使用(特に、小型モーターで希望のトルクを得る為の高減速における高速使用)と共に磨り減るブラシを必要としない、(d)外圧を受けてバックドライブしても駆動列はダメージを受けないが、多くの安価な高比率歯車減速機は、バックドライブの際に歯車への損傷が見られ、制御または電気的故障の場合には、外圧への抵抗によって手動でロボットを押したり再配置する事が難しくなる、(e)ブラシレス直接電流(DC)モーターは一般的にセンサー駆動であるため、高度運動制御システムと結合した場合、モーターの回転具合について報告するホール効果あるいは他の位置センサーを包含し、これらのモーター導線(概してより小型のブラシレスモーター用)は前述のセンサーケーブルをコイルケーブルを使って一括する事によって、別途に軸センサー及びモーター１台あたりに二対の接続器のインストールを不要にする、そして(f) 高度な電流感知モーター制御デザインを使用する事により、予期せぬモーター負荷の変更を感知し、実質的に即時にモーターを停止する事が可能である。
【００７１】
この発明の好ましい実施例は、図６で示される運動構成要素を図５のベースサブアセンブリーのハウジング54内に迅速に設置することを促進する。一端がキャップで覆われたノッチ付き高強度ポリマー軸58は、ノッチが刻まれたオムニ車輪20の中央に挿入された後、ハウジング54に開けられた孔に押し通された平坦なポリマー製フランジ軸受けを通り、次いで、ポリマー製座金を通過し、(図６で示されるような)ベルト６８及び歯付きプーリ56のノッチが刻まれた中央を通って、第二のポリマー製座金を通過して、モーター取り付け板60を貫通する。軸の他端では、モーター取り付け板に開けられた孔に第二のポリマー製フランジ軸受けを押し通し、該フランジから突出した軸58の端は分割リングで所定の位置でロックされる。歯付きプーリ付モーター62は、モーター取り付け板に開けられた特大の孔及びベルト68に押し通される。その後、モーターをプーリ56から離れる方向に移動させて、ベルト68からたるみを取り除いて、4個のねじでモーター取り付けプレートに固定される。3車輪編成のオム二車輪の場合、そのトラクションのバラツキと一般的性質から精密な動作は保証されないので、ベルト68に残ったたるみに起因する少量のバックラッシは、バーチャル・プレゼンス・ロボットの全体的な運動と軌道にとってさほど重大ではない。さらに、歯付きプーリ56とモーターのプーリの幅は、外側のベースハウジング54とモーター取り付け板60の隙間よりもほんのわずかだけ薄い為、ベルトが撥ねたりスリップしてもこれらのプーリから完全に外れる可能性は無い。モーター取り付け板60は、また、該取り付け板の反対側の車輪の裏にある通気孔に入った突起物の侵入から電子装置を遮蔽するとともに、たるんだ電線がベルトに絡まるのを防止する。
【００７２】
バッテリ接続器に向けて引かれた電線に加え、マイクロコントローラーが埋め込まれた主回路カード64から各モーター、ベースを取り囲む超音波センサー、ロボットの後方底にある格子に下向きに取り付けられた小型換気扇、そしてUSBポート46と電力接続器48及びマルチピン接続器と其々繋がった内隔壁50へと電線(各モーター其々コントローラーが埋め込まれていない限り、これは一般的にホール効果センサーの線とコイル線である。前者の場合、各モーターへの動力線I２Cバス線)が引かれている。
【００７３】
主回路カード64には、第三者装置及びUSBあるいはI2Cバス接続又はワイヤレス通信(一般的にBLUETOOTH（登録商標）かWi-Fi) 経由で様々な先頭、中間、移行そしてベースサブアセンブリーをサポートするのに必要な幾つかのシステムが埋め込まれている。これらの装置とセンサーからワイヤレス通信で先頭装置に伝達されない情報のデータ並びにモーター制御及び診断情報は、主回路カードを通して処理され、包埋システムと先頭装置間のUSBあるいはワイヤレス連結からアクセス可能なAPI(アプリケーションプログラム・インターフェイス)として提示される。先頭装置がドッキング中は、概して充電目的でUSBに接続しているが、全てのデータは、先頭装置(一般的にタブレットPC)との通信を継続できるよう無線プロトコル経由で伝達され、これは先頭装置がバーチャル・プレゼンス・ロボットの先頭サブアセンブリーから取り外されている間も続く。ワイヤレス範囲があまりにも限られていたり不安定すぎると診断され、バーチャル・プレゼンス・ロボットとの継続的な通信が極めて重要といった場合によっては、包埋システムが移動体通信または専用プロトコルを実施する事により、先頭装置になるべく多くの接続オプションが存在する事を保証する。例えば、医療あるいはセキュリティー監視装置が追跡記録(ロギング)や警報処理機能を内蔵する特殊な移行サブアセンブリーと連結していた場合、このような警報の先頭装置への伝達は(先頭装置は警報の性質を詳細解析後にのみインターネット接続を確立する)重要通信リンクとして認識され、緊急警報発生時には二つ以上の可能な無線ルートを辿る事が望ましい。
【００７４】
各モーターにコントローラーが包埋されている場合を除けば、主回路カード内でも重要なプロセッサのうちの一つに、各ブラシレス・モーター62内で同時にホール効果センサーを監視し其々のコイル相へのパルスを正確に調節し、そして同時に其々のモーター速度を制御する事によって希望するバーチャル・プレゼンス・ロボットの総体的な運動引き起こすFPGA(書き替え可能ゲートアレイ)がある。各モーターにコントローラーが包埋されている場合には、速度制限信号がI２C経由でデイジーチェーン接続された其々のモーターコントローラーに伝達される。様々なホイールスリップや、床面の移行と地面の一貫性の欠落に順応し、視覚、超音波及び(どの中間部及び先頭機能が利用可能であるかによっては)その他の非搭載センサー、そして搭載されたジャイロと加速度計からのナビゲーション関連の要請に対応する為の軌道修正は１秒あたり20回行われる。スムーズで自然な動きは、このようなセンサーの組み合わせによって可能になる。不測の非常事態において、例えば、犬がバーチャル・プレゼンス・ロボットに飛び掛り、倒れそうになったら、一時的に正常作動範囲外の高電流パルスを受け入れる事によってモーターは極めて素早い運動復元−この場合、ベースをできる限り転倒方向に動かすことを可能にする。
【００７５】
主回路カード64はさらに、一般的にドームに映ったカメラ映像から360度場面(２Dあるいは３Dでの)を再現する目的で使われるDSP(あるいは他の画像プロセッサ)を含む。DSPはまた、ベースからの超音波センサー情報と併せて、第三者先頭装置から受信した理想的な軌道情報に基づく潜在的な衝突や他の危険性(例えば階段の最上段)を計算する。ベースの包埋システムは、この先頭装置からの動作コマンドにかかわりなく(先頭装置がAPI経由で360度カメラにアクセスする事によって、ナビゲーション目的のより高度な３D処理を実行中であっても)、バーチャル・プレゼンス・ロボットが物に衝突したり、階段や段差から落ちることを防ぐ。
【００７６】
先頭装置がベースの処理から介入を受けずにデータと電力目的で先頭サブアセンブリーとUSB接続中だと前提すれば、USB経由で接続した幾つかの装置は、先頭装置と直接に通信する事が可能である。これは、主回路カード内で実行される包埋システムへのソフトウェア更新を特に必要とせずに先頭装置がUSBデータを受信している場合において、標準先頭装置内で実行される第三者ソフトウェアによって制御される第三者装置の包含を促進する。第三者がこのような装置を追加し、包埋システムへの更新に頼らないサブアセンブリの補足を  可能にする事により、標準サブアセンブリーの生産量を活用して経済的に小規模な専門市場と向き合うことができる。
【００７７】
先頭装置がUSB経由でデータを受信しない場合(すなわち、電力供給の為だけに先頭サブアセンブリーと接続中である)、あるいは先頭サブアセンブリーから取り外した後も通信チャンネルを必要としたり、包埋コードによって提供される一般的なAPI経由でUSB装置にアクセスしている場合には、ベースサブアセンブリー内の処理過程（プロセッシング）によって提供されるBLUETOOTH（登録商標）やWi-FiなどのドキュメントされたＡＰＩを使ったワイヤレス接続経由でアクセスできる。特筆すべき事として、全てのシナリオにおいて、I２C経由で接続している装置はドキュメントされたＡＰＩ による先頭装置へのUSBあるいはワイヤレス接続上アクセスを持つ。運動制御用の標準化されたコマンド(例えばie:カップ固定システムとしての使用)、レーザー・ポインター、ソレノイド、ステータス・ライト、そして他のI2C装置はさらに、を包埋システムで実行される特注コードに頼らずに第三者装置をバーチャル・プレゼンス・ロボットに組み込み、先頭装置あるいは遠隔ウェブ・サービスで制御する事を可能にする。
【００７８】
先頭部のオプションをさらに明瞭にするべく、ここで図７と８の２つの例、及び図15と16の追加先頭部12aについて言及する。図７では、スピーカー、マイク、傾斜機構、そして多数のステータスライトやボタンを含む先頭サブアセンブリー12内の接続器（コネクター）と結合するべく、傾斜機構22のガイドタブに沿って左方向にスライドしている第三者タブレット10が示されている。図8において、レーザー・ポインター装置76、大型の統合ディスプレイ74及び処理能力とワイヤレス接続性を備えた総合型先頭部アセンブリー72には第三者装置が一つしか追加されていない。この場合の第三者装置は、傾斜機構に据え付けられたSony Playstation Eye（登録商標）カメラとマイク配列70である。両方のサブアセンブリーは、同じ中間部サブアセンブリー、移行サブアセンブリー、そしてベースサブアセンブリーに結合する。(図8の図は、図7よりも小さい縮尺を使用している。)
【００７９】
しかし、図7と8の実施例は其々異なる市場にターゲットを定めている。図７の先頭アセンブリーは、真実の原価と総体的な機能性の殆どが真に大規模な生産量による費用−性能利益を提供する第三者タブレット装置によるものである為、かなり安価になる。この装置と併わせた先頭サブアセンブリーは、オフィスや小規模な商業環境といった、多くの場合において、第三者装置の極小内蔵スピーカーを使うには周辺雑音が大きすぎる環境で使われる可能性が高い為、より強力なスピーカーとマイク配列を内蔵する。また、この先頭部は傾斜する為、机や機械を見下ろしたり、会議室のホワイトボードを見上げたりする事などが多いオフィス環境で役立つものである。タブレットPCが既にオフィスのような狭い空間一般的に見られるような、ゆっくりとした動作に適した1秒あたり30フレームで運転する正面及び背面カメラを擁している為、追加カメラは不要である。タブレットが取り外されている間、ベースは充電ステーションあるいは他の場所に残されている為、タブレットが無くてもバッテリ残量や充電中であるかどうかを確認できる様、より幅広いライトの配列が必要となる。さらに、タブレットが正しくドッキングされた時や、「応答不可」機能が実行されている時には、表示灯が点灯される。「応答不可」機能と「スリープ」機能用に一つずつ、合計二つのボタンが提供されている。
【００８０】
図8でPlaystation Eye（登録商標）と共に示された先頭サブアセンブリーは、異なる環境で利用することができる。このディスプレイは、もっと離れた場所からの観覧に適したより大きなタッチスクリーン画面を持つが、スピーカーや傾斜機能を含まない(大型ディスプレイは、その重さから、前傾斜状態で不測の急減速の際、前方へ転倒する可能性が大幅に上がる。従って、大型ディスプレイ使用時において、均衡の取れる先頭アセンブリーを使わない限り、傾斜機能は使えない)。高速ビデオカメラ機能と傾斜式取付台上にアレイ・マイクを結合するPlaystation Eye（登録商標）が配備されている場合、この構成は理想的な仮想社会化見学または遠足ロボット、あるいはバーチャル・ショッピング・ロボットを生み出す。例えば、バーチャル遠足シナリオでは、Playstation Move（登録商標）コントロール棒を持ったガイドがNASA(米国航空宇宙局)あるいはバチカンといった場所を歩き回る。アプリケーションは、Playstation Eye（登録商標）の高速カメラとMove（登録商標）コントローラーを使い、ガイドの「後に続いて」ツアー中にガイドが指し示す物を見る事ができる。走行中のバーチャル・プレゼンス・ロボットから高速カメラで撮影される画像はさほどブレない為、ガイドは必要に応じて、それなりの速さでツアーを進行させる事ができる。アレイ・マイクはその場の雰囲気を伝えつつも背景騒音を軽減し、マイクと統合されたBLUETOOTH（登録商標） (または他のワイヤレス・テクノロジー)ヘッドホンは、ツアー中にガイドへの質問を可能にし、遠隔訪問者をツアーにつなぐオンライン・サービスが主導的にこれらを序列する。
【００８１】
ガイドは、ツアー中、様々な地点で映像を使った問題をバーチャル見学者のグループ全体に出すことが可能であり、スクリーンに映った物体にタッチあるいはクリックする事によって回答できる。回答後、レーザー・ポインターは、正解あるいは見学者が選んだ物/場所の上にフキダシを投影し、他の見学者の回答は点で表現される。また、Playstation Move（登録商標）のボタンを押すことによって出題開始の合図を出す事ができる。システムに音声認識機能使用の指示を送る事により、問題のテキストを見学者のスクリーンに映し、選択あるいは文章問題の答えをリアルタイムでまとめてガイドのバーチャル・プレゼンス・ロボットのディスプレイに伝達、あるいは見学者のワイヤレス・ヘッドホンと人工音声を通してガイドに口答する事が出来る。また、ガイドが問題や回答選択肢が書かれたカードを手に持ち、それを認識したロボットが即時にタッチスクリーン経由で回答できるように各バーチャル見学者の元に送信する事も可能である。もしくは、このようにまとめられる前にバーチャル見学者からの口答を音声確認技術で処理する事が出来、ツアーガイドがアレイ・マイク、BLUETOOTH（登録商標）イヤホンあるいはヘッドセット・マイクを通して見学者に口頭質問し、出題のほぼ直後に、まとめられた見学者の口答を聴くか、ディスプレイに表示されたものを読むことが出来る。
【００８２】
Playstation Eye（登録商標） の代わりとして、カメラの速度は劣るものの、コントローラー棒(ワンド)を使わずに手、腕そして脚の動作追尾が可能なMicrosoft KINECT XBOX がある。Microsoft KINECT装置には傾斜カメラ・マウントが組み込まれている為、先頭サブアセンブリー(74)におけるMicrosoft KINECTの使用は、図15と16で描かれているPlaystation Eye（登録商標）の使用よりはるかに低価格となる。Microsoft KINECT XBOXゲーマー向けのセキュリティー・アプリケーションを標的としたこの構成では、視覚と聴覚(Microsoft KINECT本体にはRGBDカメラと配列マイク、そして先頭サブアセンブリーにはスピーカーが内蔵されている)の他、図15と16で示される先頭サブアセンブリーは、ボタンとステータスライトのみのインターフェイスとなっている。この超低価格編成では、ベースに埋め込まれた回路カードの他に局所的な処理は存在しない。クラウド・コンピューティング・サービス向けに、低待ち時間の携帯(電話)データ接続(LTEまたは４Gか、それ以上の速度が望ましい)で先頭サブアセンブリーを増強する事は出来るものの、ロボットは包埋回路カードのみを使って高度ナビゲーション機能を提供する事が出来ない為、一般的に、包埋回路カードからのWi-Fi通信は、低待ち時間接続経由で遠隔処理機構に結合する。セキュリティー・アプリケーションには、携帯データへの直接続が望ましい。
【００８３】
上記のセキュリティー・アプリケーション例のように、先頭サブアセンブリーは、XBOX のゲーマーシナリオにおいても同じ最小限構成である。しかし、この場合においては、XBOXが遠隔処理装置となり、ゲーマーへの訪問客は、バーチャル・プレゼンス・ロボットにログインし、室内を見て回る事ができる。ロボットはXBOXへのWi-Fi接続(逆もまた同様)を設立し、訪問客の顔がキャプチャされ、テレビ画面の中の小窓(小ウィンドウ)に表示される。このように、ゲーマーはゲームを続けながら訪問客をもてなすことが可能であり、訪問客はバーチャル・プレゼンス・ロボットを通してTV画面を見るか、コントロールを操作中のゲーマーを見るかを選べる。言うまでもなく、専用LCDパネルやMicrosoft KINECTとタブレット装置の結合などを含む、より豊富な局所的機能性を提供するMicrosoft KINECT を組み込んだ先頭サブアセンブリーも存在可能であるが、予算が限られたゲーマーにとって、Microsoft KINECTのみを包含した先頭部は、ゲームをしていない友人も楽しく参加できるユニークな方法を提供する。
【００８４】
図9は、持ち主の名前80あるいはバーチャル・プレゼンス・ロボットの名前に基づいて、特定のバーチャル・プレゼンス・ロボットへの通信を設立ができる基本的な通信開始スクリーンを示す。このアプリケーションは、デスクトップ、ノートパソコン、そして他のタブレットPCだけでなくスマートフォン、ウェブ対応ゲームコンソール及びテレビを含む遠隔ホスト・プラットフォーム装置のビデオとオーディオ機能に統合する。視覚手がかり84、最後の通信日時の記録82、最後の通信へのアクセス92、通信履歴90そして連絡先一覧88等といった、設立される通信の詳細もまた提供される。
【００８５】
図10はバーチャル・プレゼンス・ロボットの遠隔ユーザーが、スマートフォンあるいはタブレットPC経由でアクセス可能な幾つかのコントロールの実施例を示す。様々な遠隔ホスト・プラットフォームの利用により、ウェブ接続テレビ(ここにおいては、テレビリモコンの矢印キー、あるいはワイヤレス・ポインターがボタン選択やナビゲーション指定の役割を果たす)や、デスクトップPC(タッチスクリーンの代わりにマウスを使用)から類似体験が可能である。スクリーンで一番大きな部分がメイン画面であり、メイン・カメラからリアル・タイムで配信されるビデオ映像(94)で満たされる。通常２Dであり、バーチャル・プレゼンス・ロボットに３Dメイン・カメラが装備されており、遠隔ユーザーが３Dディスプレイあるいはディスプレイ/３Dゴーグルの取り合わせを利用できる場合、このエリアの画像は３Dでインターネット接続速度により動的に決められたフレームレートで受信する。サブフレーム動画96は遠隔ユーザーが送信しているものを、バーチャル・プレゼンス・ロボットの先頭画面に表示する。バーチャル・プレゼンス・ロボットのベース近辺の360度の(バーチャル・プレゼンス・ロボットの性能とユーザーの機材次第で、２Dまたは３D) パノラマ視野は、主枠の下の横長窓98)に表示され、遠隔ユーザーは、手動(マニュアル)ナビゲーション・モード102を選択し、スピン・ヘッド完備のバーチャル・ジョイスティックとインタラクト(相互作用)する際に、特定の方向にナビゲーションを妨げる物があるかどうか確認できる。インターネット・チャンネルが二重のリアルタイム送信のサポートに十分なものでない限り、このパノラマ98の動画フレーム送信率は主景より遥かに低いものとなる。また、パノラマ98を隠す110事も可能であり、これによってバンド幅への負荷が減少する。図10の例解では、パノラマ98は途切れのない連続的なものとして示されており、前述のとおり、先に生じたフレームによって死角を補うものである。「終了」ボタン112を押すことによって、通信の終了ができる。
【００８６】
幾つかのホスト・プラットフォームにおいて、バーチャル・ジョイスティック機能は、スワイプ動作やその他一般的なタッチ画面ジェスチャによって拡張する事ができる。例えば、画面の一箇所を二重タップをすると、画像ズームによって即座にタップ箇所を拡大する事ができ、バーチャル・プレゼンス・ロボットはズームしたターゲットの方角に向き直り接近する為、しばらく後に明瞭な眺めを提供する。
【００８７】
マニュアル・モードにおけるバーチャル・ジョイスティックの画面上操作に加え、遠隔ホスト・プラットフォームのインターフェイス能力も制御システムに統合される。たとえば、Apple iPhone（登録商標） や類似機能を備えた他のスマートフォンおよびタブレットPCにおいては、「バーチャル・トラッキング」と呼ばれるトグル・オプションが表示され、有効化されると、機械的に可能であり、かつ衝突あるいは窓や階段などから転落の可能性が無い場合には、iPhone（登録商標） の物的移動が遠隔バーチャル・プレゼンス・ロボットによって模倣される。例えば、ユーザーが腕をまっすぐに伸ばしてiPhone（登録商標）を身体から押し遣ったり、iPhone（登録商標）を持って前方向に歩いたら、バーチャル・プレゼンス・ロボットもiPhone（登録商標） の移動方向に前進する。その後ユーザーが左右に旋回すれば、バーチャル・プレゼンス・ロボットも同じように回転する。ネットワークの退延具合と動作のスピードによっては、iPhone（登録商標） の画面に表示される結果的な動作はユーザーに遅れをとる事もある。iPhone（登録商標）を一定方向に揺さぶると、バーチャル・プレゼンス・ロボットはその方向に進み、先頭傾斜サブアセンブリーが装備されている場合には、iPhone（登録商標） を斜めに傾けると、先頭部分はiPhone（登録商標）の動作に合わせて上下方向に傾く。他の遠隔ホスト・プラットフォームで類似経験を実現する事ができる。
【００８８】
標的(ターゲット)ナビゲーション・モードは100にタッチすることで選択でき、このモードでは、ユーザーが視界94又は98範囲内の何処にでもタップをすると、ターゲットエリアに限りなく近く、標的の正面に位置できるよう、バーチャル・プレゼンス・ロボットは主導的にその方向に向かって旋回そしてあるいは進行する。もう少し長めのタッチではスライド機能が視界の上に長方形を引き出し、これがバーチャル・プレゼンス・ロボットのより広いターゲット位置となる。ターゲット・モードで、選択された地点への主動ナビゲーション中に「バーチャル・トラッキング」トグルを作動させた場合には、ユーザーはiPhone（登録商標） を捻ったり回転させて動かす事によってロボットの進路を調整する事が出来、ロボットが動いている最中の画面へのタップはターゲットの変更につながる。ロボットは、遠隔ユーザーに送信されるビデオができるだけスムーズな物になるよう、常に滑らかな動作を試みる。
【００８９】
遠隔ホスト・プラットフォームから利用可能なオプションは、バーチャル・プレゼンス・ロボットを通して相手に呼び掛ける際に便利な遠隔スピーカー音量の調節104機能などを含む。装置が前後両方にカメラを備えている場合には、遠隔ホスト・プラットフォーム又はバーチャル・プレゼンス・ロボットでのカメラの切り替え106が可能である。遠隔ホスト・プラットフォームにてアクセス可能な写真や動画をバーチャル・プレゼンスとシェア108する事が出来、ロボットのディスプレイ画面に表示されるか、ロボットが一つ以上の登録提携ディスプレイ装置(一般的にウェブ接続テレビ)を擁する場合は、ユーザーの顔をバーチャル・プレゼンス・ロボットの画面に留め、写真や映像を提携装置にリダイレクトする。バーチャル・プレゼンス・ロボットはまた、そのディスプレイの内容（コンテンツ）をいつでも提携ディスプレイ装置で再現する事が出来る。この提携ディスプレイをバーチャル通信セッションに包含する機能は、家族や友人との写真の共有時にとても役立つ物であるが、講師あるいは他の教育者がバーチャル・プレゼンス・ロボット経由で遠隔教室を訪れるような通信教育においても非常に望ましいものであり、ロボットの画面に講師の顔を映したまま、提携ディスプレイ装置に第二ストリームによって配信された写真やパワー・ポイントのスライドを含むビデオをリダイレクトする事ができる。
【００９０】
モジュラー・システムのバーチャル・プレゼンス能力を充分に利用する為には、更新された遠隔ホスト・プラットフォームや異なる先頭ユニットの使用が可能である。これは当面のモジュール式デザインに含まれている。例えば、加速度計とジャイロの使用によって装着者が自由に頭を動かせるようにデザインされた３Dゴーグルは、ロボットの先頭ユニットへの改良を経て２台以上のカメラを使い、随時３Dゴーグルを通して見える視界よりも遥かに広い視界を捉える事により、バーチャル・プレゼンス・ロボットから受信した光景のスムーズな移行をサポートする。バンド幅への負担は大きいが、前述のより幅広い３D視野を送信する事によって、遠隔ホスト・プラットフォームは特定の包絡面内で頭部が物理的に動いても遅れを示さない没入型の視野を再現する事が出来る。
【００９１】
バーチャル・プレゼンス・ロボットのデザインは３Dディスプレイ技術、高速グローバルデータ伝達、ネットワーク待機時間の減少、そしてカメラ技術などの分野における進歩を予期するものである。現在、バーチャル・プレゼンス・ロボットからストリームされる視覚データの量、ネットワーク待機時間と、遠隔３Dゴーグルがサポートできる継ぎ目の無い動きとの間には妥協点が存在する。遠隔ゴーグルにディスプレイされる物より50%大きい視野を送信する先頭ユニットは、遠隔ユーザーが大仰でゆっくりとした動作で頭を動かした場合には、途切れの無いなめらかな視界を提供する事ができる。これは、ネットワーク遅延をふまえ、バーチャル・プレゼンス・ロボットが常に映像を予期される希望視界の中央に揃えるべく主導的に動くからである。
【００９２】
このデザインはまた、特殊３Dバーチャル・プレゼンス体験をサポートする。  例えば、バーチャル・プレゼンス・ロボットの先頭ユニットにて360度視野の高画質３D映像と多方向音声を捉える一連のカメラ及びマイクと、高速ストリーミングデータサービスを併せる事により、遠隔地にいる３Dゴーグルをかけた人物が実際にロボットの所在地に居るかの様に、立ったり座ったり様々なスピードで回転をする事ができる。これはかなりの量のデータの送信を必要とするが、マルチキャスト通信規約を使ったケーブル、衛星あるいは光ファイバーＩＳＰを通して経費効率的にリアルタイムでの配信が可能となり、例えば何十万ものスポーツ・ファンが同じ最前列での観戦体験を共有する事ができる。
【００９３】
同じ教育目的使用で、３Dゴーグルをかけ、教室あるいは講堂で一緒に着席した徒達はどの方向でも自由に見ることができる。座席の改造により、各生徒の椅子がお互いにぶつかることなく360度回転 できるようにする。酪農場、砂糖カエデ林(メープルシュガー・ブッシュ)、発電所、船舶ブリッジ、病院の手術室、潜水艦、ビルの解体現場など、安全上の理由や交通の不便さから実際に生徒を連れて行くことが出来ない場所にバーチャル・プレゼンス・ロボットを送る事により、革新的な社会科見学体験を可能にする。ネットワークのバンド幅制限によってリアルタイムでの配信が不可能な場合は、後程伝達できるよう、バーチャル・プレゼンス・ロボットの先頭装置が録音・録画装置として機能する。
【００９４】
図17、18と19のバーチャル・プレゼンス・ロボット2について記述する前に、本書で示された先頭モジュール12は、枢軸ピン17を擁する二つの要素（部品）13と15によって構成されることが示されている。構成要素15は、接続されたタブレットPC19と共に示されている。先頭モジュール12は、タブレットPC19を取り付けるための簡単なピボット構成体を図示し易くするために、接続されていない状態で示されている。好ましい実施例では、先頭モジュールは組み立て済みの構造体であり、利用者は第三者タブレット又はその他の装置を先頭モジュール12にドッキングするだけで良い。図7は、スライド方式による第三者装置の望ましい取り付けを示す。
【００９５】
図17、18、19は、一連のモジュール間の結合を示すとともに、ほぼ三角形のベースモジュール18と、先頭モジュール12及びほぼ平面状の中間部モジュール14に上縁で接続する三角形の移行モジュール16と、が効果的に変形している様子を示している。ベースモジュール18と移行モジュール16は、垂直に突出した一連の構成部材と、移行モジュールをベースモジュールに効果的に固定するために移行モジュールの下縁に設けられた固定スロットと、を備えている。ここに示された一連のピンコネクターは、効果的に中間部モジュール14を移行モジュール16に結合させる為の物であり、類似のピン接続部によって先頭モジュールを中間部モジュールに連結する。図17、18、19はさらに、中間部のポート35内でのドーム型反射器の配置と、ドーム型反射器が中間部モジュール14の前後に延びている状態と、を示している。
【００９６】
ベースモジュール18は、中間部モジュール14の最大幅より２倍もしくはそれ以上の幅である事が好ましい。先頭取り付けモジュールの幅は、中間部モジュールよりも幅が狭い事が好ましい。移行部分は、内側に向かってすぼまりつつ、ベースモジュールの三角形から中間部モジュールの長方形への移行部分を形成する。中間部モジュールは、各側面の４倍もしくはそれ以上の幅を持つ前面と背面を有することが好ましい。ベースモジュールの重さは、典型的には、該ベースモジュールの上方で支持されているモジュールの5倍もしくはそれ以上の重量である。
【００９７】
図20はWi-Fiインターネット、３Gまたは４G経由で遠隔PCあるいはタブレットとロボット間の通信経路を示している。さらにこの図は、ロボット構造内に備え付けられた様々なモーター駆動部、超音波センサー、パノラマカメラそして処理などの通信を描いている。追加の遠隔センサーと受信機は示されていないが、Wi-Fiまたは携帯電話のデータ・ネットワーク経由で使用する事が可能であるように、遠隔処理及びサービス・ハブ機能も利用できる。
【００９８】
図21は、ロボット構造の様々な構成要素の接続を示す電気接続図である。
【００９９】
この例は、一連のバーチャル・プレゼンス・ロボットの用途を示したものであり、ロボットと人物の近距離通信に適応した利用も含まれる。ひとつの例として、小売店舗で店員呼び出し機能を持つロボットがまず接客にあたり、見込み客がさらなる援助(アシスタンス)を必要とした場合、店員に連絡する。この場合、客の最初のコミュニケーション相手はロボットであり、ロボットは店員や他のリソースへの連絡係となる。この手法は、他のアプリケーションに役立てることもできる。例えば、ユーザーは自宅に支給されたロボットに携帯電話で連絡をとり、特定の作業を請け負うように指示を出すことができる。これらの作業は、室内の電気を点けるといった簡単なものから、オートロックの解除、あるいは特定の位置から車のナンバー・プレートや持ち主の顔特徴の認識といった承認確認作業まで、様々なものを含む。
【０１００】
前述のとおり、ロボット機構は家庭内あるいは病院内に分散された遠隔機器からの信号の受信と送信も可能である。従って、敷地内でロボットが直接アクセス出来ない区域があっても、不可侵エリア内の遠隔機器がフィードバックやモニタリング機能を提供できる。これは特に一人暮らしの年配者に適してた機能である。二階部分に遠隔ステーションを設置する事により、ロボット本体の行動範囲が敷地の一階に限られていても年配者の介助が可能である。非常事態発生の際には、ロボットが緊急状態を判定し、認定された外部人員への通信を開始する。
【０１０１】
ロボットの様々なアプリケーションには、知識を提供し、ロボットの機能に直接影響を及ぼすいくつかのセンサー/通信リンクが含まれる。さらに、伝来のセンサーとは違った形の他のリンクを通してロボットに情報を提供するも可能である。こういった追加情報は、外部通信(例えば、インターネット上の気象情報やテレビ番組表といった構造化された情報)だけでなく、個人や医療関係者の為のモニターなど、カスタマイズされた情報源に由来することもあり、これらは全てロボットの操作に影響を与えうる。
【０１０２】
現在のデザインの特徴の一つに、可動プラットフォームが第三者装置またはシステム、そして関連オンライン流通基盤とインターフェイスや協同する事によってカスタム・アプリケーションとの相互性を生み出し、既存のテクノロジーを効果的に利用、そして関連オンライン・アプリ店の自動流通技能を活用する能力がある。これらのカスタマイズされたシステムや装置に対応するべく開発されたカスタム・ソフトウェアは、標準化されたAPIを通して第三者ハードウェアやアプリ店そしてロボット・プラットフォームの大まかな構成を維持しつつ、多数の多様な役割を遂行する。
【０１０３】
ここに公示されたロボット機構は、遠隔地で実際に起きているイベントのモニタリングと遠隔地との通信を効果的に提供することができる。これは魅力的な機能であるが、このような通信が不適切な場合もある。敷地内に「非通信ゾーン」として認識されるエリアが存在する可能性を考慮し、ロボット機構は自動的にこのようなエリアを認識することができる。また、従業員あるいは指定の人物が手動でロボットを「非通信モード」に設定できるようにする事も望ましい。これは病院や医療施設において特に適応性があり、高度なセキュリティを要する特定の設備に応用できる可能性がある。ロボットのシステムは、上書きまたは優先指示を受信し、通信機能を一時的に中断する。このような通信官制は自動または手動で発動可能であり、一時的なもの、あるいは特定のエリアや時間帯に限定することができる。これらの様相はいずれも、中断を提供するに値する状況としてプログラムおよびまたは認識が可能である。ロボットは、局所的な「非通信」状態が発動された理由や非通信状態に入る時間帯に関する情報を効果的に伝えることも出来るようにデザインされている。
【０１０４】
多くの応用において、プライバシー規定が通信機能を上書きする事態を想定し、ロボット機構が自動あるいは手動で非通信モードに突入するようにデザインされている。
【０１０５】
以上、本発明の様々な好ましい実施例を詳しく述べたが、当業者なら承知のとおり、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく上記実施例に変更を施すことは可能である。
【図１】
0005993376.tif 000002
【図２】
0005993376.tif 000003
【図３】
0005993376.tif 000004
【図４】
0005993376.tif 000005
【図５】
0005993376.tif 000006
【図６】
0005993376.tif 000007
【図７】
0005993376.tif 000008
【図８】
0005993376.tif 000009
【図９】
0005993376.tif 000010
【図１０】
0005993376.tif 000011
【図１１】
0005993376.tif 000012
【図１２】
0005993376.tif 000013
【図１３】
0005993376.tif 000014
【図１４】
0005993376.tif 000015
【図１５】
0005993376.tif 000016
【図１６】
0005993376.tif 000017
【図１７】
0005993376.tif 000018
【図１８】
0005993376.tif 000019
【図１９】
0005993376.tif 000020
【図２０】
0005993376.tif 000021
【図２１】
0005993376.tif 000022