(57)【要約】  玩具構築ロボットシステムは、ロボット制御装置を含み、ロボット制御装置は、協働する玩具構築要素とロボット制御装置とを取り外し可能に相互接続するよう構成された連結要素を含むハウジングと、プログラムされた命令を含む処理装置と、処理装置と通信するよう構成された複数の入出力ポートと、それぞれの発光体が、少なくとも２つの異なる表示状態を生成するために処理装置からの命令に応じて動作可能である、ハウジングの前面に２次元配列に配置された複数の別個の発光体とを備え、発光体は、各入出力ポートが関連する発光体を有するように、入出力ポートに対し整列される。発光体は、処理装置からの指示に応じ、ロボット制御装置に関するデータを符号化する機械可読コードを生成するように動作可能である。機械可読コードは、ロボット制御装置と外部装置との間の対話のための指示を含み得る。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット制御装置を備える玩具構築ロボットシステムであって、該ロボット制御装置は、
該ロボット制御装置と協働する玩具構築要素とを、取り外し可能に相互接続するように構成された連結要素を含むハウジングと、
プログラムされた命令を含む処理装置と、
前記処理装置と通信するように構成された複数の入出力ポートと、
それぞれの発光体が、前記処理装置からの命令に応答して、少なくとも２つの異なる表示状態を選択的に生成するように動作可能である、複数の別々の該発光体と、
を備える、ロボット制御装置であって、
前記発光体は、直交する列と行の２次元行列内に配置され、各行は、第１の端部と第２の端部との間に延在し、前記行の前記第１の端部は、前記行列の第１の縁部を画定し、前記行の前記第２の端部は、前記第１の縁部とは反対側の前記行列の第２の縁部を画定し、各前記入出力ポートは、該行のうちの１つによって画定される線上であって、また前記行の前記第１および第２の端部のうちの１つに配置される、玩具構築ロボットシステム。
【請求項２】
少なくとも第１の入出力ポートが前記行の前記第１の端部に配置され、第２の入出力ポートが前記行の前記第２の端部に配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
第１の入出力ポートの第１のグループが前記行列の前記第１の縁部に沿って配置され、および／または第２の出入力ポートの第２のグループが前記行列の前記第２の縁部に沿って配置される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記行の数は前記列の数に等しい、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記発光体は、前記処理装置からの命令に応答して、前記ロボット制御装置に関するデータを符号化する機械可読コードを生成するように動作可能である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
複数の発光体が、パターンを生成するように組み合わせて動作可能である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記発光体は、表示状態の時系列を生成するように動作可能である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記発光体は、可視光を放射するように構成された発光体を含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記発光体は、赤外線、好ましくは近赤外光、および／または紫外光を放射するような発光体を含む、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記発光体は、前記ロボット制御装置を識別するデータ、前記ロボット制御装置の内部状態に関するデータ、前記ロボット制御装置内に記憶されたプログラムを参照するデータ、および／または前記ロボット制御装置の前記処理装置内で起動されるプログラムを参照するデータを符号化する機械可読コードを生成するように動作可能である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記発光体は、前記ロボット制御装置と外部装置との間の対話のための命令を符号化する機械可読コードを生成するように動作可能である、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記対話のための命令は、対とするための命令、前記外部装置と前記ロボット制御装置との間に無線リンクを確立するための命令、および／または前記外部装置によってプログラムされた命令の実行のための命令を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記発光体は、２つ以上の入出力ポート間の接続を示す図表、１つ以上の入出力ポートと１つ以上の協働する周辺装置との間の接続を示す図表、および／または１つ以上の入出力ポートで受け取られた入力を表す図表を提供するように動作可能である、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記入出力ポートは、センサー、モーター、発電機、および／または電源などの周辺装置と対話するための接続装置として構成される、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記入出力ポートは、１つ以上のデジタルインターフェースを含む、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記入出力ポートは、周辺装置との有線および／または無線通信のために構成される、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
さらに１つ以上の玩具構築要素を含み、各玩具構築要素は、該玩具構築要素をロボット制御装置に取り外し可能に相互接続するように構成された１つ以上の結合部材を含む、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
さらに外部装置を含み、該外部装置は、
前記ロボット制御装置によって生成された前記機械可読コードを取り込むように構成された取込装置と、
前記機械可読コード復号化するようプログラムされた復号化手段と、
前記復号された機械可読コードを入力として使用するプログラムされた命令と、
を備える、請求項５乃至１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１９】
前記外部装置は、ゲームコントローラ、携帯電話、タブレットコンピュータ、またはラップトップ／ポータブルコンピュータなどの携帯装置であり、前記携帯装置は、プログラムされた命令およびユーザーインターフェースを含み、前記プログラムされた命令およびユーザーインターフェースは、組み合わせて、前記ロボット制御装置をプログラムするおよび／または制御するように構成される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
該システムはさらに、
前記ロボット制御装置と通信する取込装置であって、機械可読コードを取り込むように構成された取込装置と、
前記機械可読コードを復号化するようにプログラムされた復号化手段と、
前記復号化された機械可読コードを入力として使用するプログラムされた命令と、
を備える、請求項５乃至１９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の第１のシステムと、請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の第２のシステムとを含む、玩具構築ロボットキット。
【請求項２２】
前記第１のシステムの第１のロボット制御装置の第１の発光体は、該第１のロボット制御装置に関するデータを符号化する機械可読コードを生成するように動作可能であり、および／または、
前記第２のシステムの第２のロボット制御装置の第２の発光体は、該第２のロボット制御装置に関するデータを符号化する機械可読コードを生成するように動作可能である、請求項２１に記載のキット。
【請求項２３】
前記第１のシステムはさらに、
前記第１のロボット制御装置と通信する第１の取込装置であって、前記第２の発光体によって生成された前記機械可読コードを取り込むように構成された第１の取込装置と、
前記取り込まれた機械可読コードを復号化するようにプログラムされた復号化手段と、
前記復号化された機械可読コードを使用して前記第１のロボット制御装置と対話するためのプログラムされた命令と、
を備え、および／または、
前記第２のシステムは、さらに、
前記第２のロボット制御装置と通信する第２の取込装置であって、前記第１の発光体によって生成された前記機械可読コードを取り込むように構成された第２の取込装置と、
前記取り込まれた機械可読コードを復号化するようにプログラムされた復号化手段と、
前記復号化された機械可読コードを使用して前記第１のロボット制御装置と相互作用するためにプログラムされた命令と、
を備える、請求項２２に記載のキット。
【請求項２４】
外部装置を使用してロボット制御装置を制御する方法であって、該ロボット制御装置は請求項１乃至２０のいずれか一項に記載のシステムのロボット制御装置であり、該方法は、
前記ロボット制御装置に関するデータを符号化する機械可読デジタルコードを生成する工程であって、該機械可読デジタルコードは視覚パターンとして生成される工程と、
前記外部装置の光学入力装置へ前記視覚パターンを提示する工程と、
前記外部装置の前記光学入力装置を用いて機械可読デジタルコードを取り込み、前記機械可読デジタルコードに符号化された該データを表す取り込まれたデータを生成する工程と、
前記取り込まれたデータに基づいて、前記ロボット制御装置と前記外部装置間の対話のための命令を展開する工程と、
前記対話を確立するために前記命令を実行する工程と、
を含む、方法。
【請求項２５】
対話のための前記命令は、前記外部装置と前記ロボット制御装置との間のさらなるリンクを開始するための命令を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ロボット制御装置と対話するためのユーザーインターフェースを前記外部装置上に提供する工程をさらに含む、請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ロボット制御装置と対話するための前記ユーザーインターフェースは、
前記ロボット制御装置をプログラムするように構成された構築要素、
前記ロボット制御装置の入出力ポートに取付けられた周辺装置をプログラムするように構成された構成要素、
前記ロボット制御装置を遠隔操作するための構成要素、および／または、
前記ロボット制御装置の入出力ポートに取付けされた周辺機装置を遠隔制御するための構築要素、
を備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記外部装置は、請求項１乃至２０のいずれか一項に記載のシステムのさらなるロボット制御装置である、請求項２４乃至２７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット制御装置を含む玩具構築ロボットシステムの一態様に関する。ロボット制御装置は、ロボット制御装置と協働玩具構築要素とを取り外し可能に相互接続するように形成された連結要素を含むハウジングと、プログラムされた命令を含む処理装置と、処理装置と通信するように形成された複数の入出力ポートを含む。
【背景技術】
【０００２】
多くの機能を有する玩具ロボットの構築に使用されるロボット制御装置を含む玩具構築システムは、ユーザーに、特に子供に、高度に対話的で（interactive）刺激的な遊戯経験を提供する。ロボット制御装置は、動作可能な玩具構築モデルに統合されると、特に、駆動装置および／またはセンサーなどの適切な周辺装置と組み合わされると、プログラムされた機能または自律的な機能を実行するように、モデルに「生命」をもたらすことができる。このようなロボットを設計する、組み立てる、およびプログラミングすることは、遊び心のある方法で、ユーザーの高度な学習経験を刺激することができる、とりわけやりがいのあるタスクである。
【０００３】
しかしながら、タスクにユーザーを関与させることに成功するためには、全く異なる水準の構築およびプログラミング経験を有する可能性のある広範囲のユーザーに適した方法で、組立およびプログラミング工程における様々な段階の直感的な理解を促進することが重要である。
【０００４】
したがって、例えば、ロボット構築セットでの使用のための、特に、遊び心のある方法で組立およびプログラミング経験を高めるロボット玩具構築モデルでの使用のための、改善されたロボット制御装置の必要性がある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の第１の態様は、ロボット制御装置を含む玩具構築ロボットシステムに関連し、ロボット制御装置は、
ロボット制御装置を、協働玩具構成要素と取り外し可能に相互接続するように構成された連結要素を含むハウジングと、
プログラムされた命令を含む処理装置と、
処理装置と通信するように構成された複数の入出力ポートと、
各発光体が、処理装置からの命令に応答して、少なくとも２つの異なる表示状態を選択的に生成するように動作可能である複数の別個の発光体と、
を備え、
発光体は、直交する列および行の２次元行列内に配置され、各行は、第１の端部と第２の端部との間に延在し、行の第１の端部は、行列の第１の縁部を画定し、行の第２の端部は、第１の縁部とは反対側の行列の第２の縁部を画定し、各入出力ポートは、行のうちの１つによって画定される線上で、行の第１の端部および第２の端部のうちの１つに配置される。
【０００６】
このように、別々の発光体と入出力ポートとを互いに整列した関係で配置することにより、玩具構築ロボットシステムの状態の変化、特にロボット制御装置の構成の変化に従った入出力ポート間の様々な関係を、柔軟でありさらに明確な方法で動的に視覚化することができる。例えば、玩具構築システムの現在の状態に関する情報は、周辺装置の接続として可視化することができ、または外部装置との対話が、玩具ロボット組立体の構築および／または操作の過程において、ユーザーに示唆および指示されるとともに、試行され、構成され、および／または再構成される。さらに、視覚化は、玩具構築システムの現在の状態を反映するように毎回動的に適応させることができる。これにより、玩具構築ロボットシステムにおける、ロボット制御装置の現在の構成に従った、発光体による異なる入出力ポートの状態のさらなる改善された視覚化が達成される。入出力ポートと、それに関連付けられた発光体との位置合わせと、組み合わせた行列配置は、経験の浅いユーザーによる、より複雑な組立での使用のためのロボット制御装置の利便性を高める。
【０００７】
ロボット制御装置のハウジングは処理装置を収容する、すなわち、処理装置はハウジング内に配置される。これにより、自律的な装置が提供される。好ましくは、ロボット制御装置は、同じハウジング内に独立した電源をさらに含み、それによってロボット制御装置を完全に自律的にする。同時に、ハウジングは、ロボット制御装置を、対応する結合部材を有する協働要素と取り外し可能に相互接続するように構成された１つ以上の結合部材を有する。したがって、ハウジングは、玩具ロボットを構築するため、モジュール方式の容易に拡張可能な遊戯経験を促進するために、ロボット制御装置を既知の玩具構築要素と統合するための結合要素を提供する。例えば、協働要素は、１つ以上の玩具構築要素を含むことができ、玩具構築要素は、玩具構築要素を互いに取り外し可能に相互接続するように構成された１つ以上の結合部材を含む。協働要素の他の例は、ロボット制御装置上に配置された結合部材と係合するように構成されたそのような結合部材を備えた支持面または周辺装置を含むことができる。これにより、ロボット制御装置を玩具構築モデルに一体部品として、あるいは新部品の追加導入として容易に追加することができる。したがって、ロボット制御装置を、他の玩具構築要素の協働結合要素と相互接続するためのそのような結合要素の存在は、玩具構築システムのコンテキスト（context）におけるその有用性のために重要である。
【０００８】
「Ｉ／Ｏポート」とは、入出力ポートのことをいう。入出力ポートは、周辺センサーおよび／またはモーターを介して、ロボットの機能性を実現するためのものである。入出力ポートは入力と出力の両方に対応している。しかしながら、作動中、入力および／または出力タスクの実際の割り当ては、例えば、入出力ポートに接続された周辺装置およびこの入出力ポートを介して実装された特定のロボット機能に依存し得る。
【０００９】
発光体は、以下に詳述するように、巨視的寸法を有する。各個別の発光体は、人間のユーザーによって個々の要素として視覚的に認識可能であり、処理装置からの命令に応答して選択的に動作させることができる。発光体は、ハウジングの前面に、平行な行と、行に直交する列とを有する二次元配置で配置される。発光体はさらに、各入出力ポートがその隣に関連付けられた発光体を有するように、入出力ポートに対して位置合わせされる。最も好ましくは、入出力ポートは、行列の第１の縁部および第２の縁部によって画定される境界の外側の行の延長に位置する。
【００１０】
前面は、発光体が配置される側としてみなすことができ、作動中、上、下、または横などの任意の方向を指すことができる。このため、ハウジングの外側から発光体を見ることができる。「上」および「下」という用語は、鉛直方向、すなわち本質的に重力方向に平行な方向として定義することができる。なお、「横」とは、鉛直方向に対して角度を有する方向と定義することができる。入出力ポートの各々に対して、関連付けられた発光体が、入出力ポートに隣接する発光体の二次元配置の縁部に配置される。関連付けられた発光体を作動させて、例えば、ロボット改良モデルを組み立てる際の入出力ポートの正しい使用に関して、ロボット制御装置のユーザーに視覚的手引きを提供することができる。これは、複雑なロボット玩具構築モデルを組み立てる際に、特に未経験のユーザーにとって、改善された対話的学習体験を促進する。
【００１１】
上述のように、発光体は、入出力ポートの各々がその隣に一意的に関連付けられた発光体を有するように、入出力ポートに対して位置決めされる。有利には、これは、行列の縁に沿った方向において見たときに、関連付けられた発光体を入出力ポートの関連する幅内に配置することによって達成される。したがって、関連付けられた発光体は、それぞれの入出力ポートに視覚的に容易に関連付けられる。関連する幅は、入出力ポートに隣接する行列の縁に沿った方向においてみたときの入出力ポートの幅によって画定されてもよい。さらに有利には、入出力ポートの幅は、行列の縁の隣にマーク付けされてもよい。これにより、さらに改善された対話的学習体験を促進するために、未経験のユーザーのさらなる改善された手引きが提供される。
【００１２】
有利には、発光体は、玩具構築システムの入出力ポートおよびそのような状況で使用される連結装置の寸法にスケールが対応するように寸法決めされる。有用な入出力ポートおよび協働連結装置は、手動での組立操作で使用するために寸法を決められるべきであり、特に、子供または未経験のユーザーによる使用に適しているべきである。このような入出力ポートの典型的な寸法は、ミリメートルおよび／またはセンチメートルの範囲であってもよい。したがって、発光体は、入出力ポートおよび協働連結装置と同様に、直接的な人間の対話上で使用するように適合された巨視的寸法を有する。すなわち、発光体は、好ましくは、ミリメートルおよび／またはセンチメートルの範囲内で、行列の面内の横の寸法で寸法決めされる。０．５ｍｍまでの発光体寸法が考えられるが、個々の発光体を適切に分解および識別し、それぞれの入出力ポートとの適切な関連付けを提供するために、少なくとも１ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、または少なくとも３ｍｍの最小横寸法が望ましい。発光体の寸法の上限は、入出力ポートの配置によって決定され、例えば、入出力ポートの実際の幅によって、または入出力ポートの隣の縁に沿った入出力ポートの関連する幅によって、および/または隣接する入出力ポート間の距離に関して決定され得る。
【００１３】
発光体の巨視的寸法と一致して、行間隔と列間隔も巨視的である。有利には、列間隔は、少なくとも０．５ｍｍ、少なくとも１ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、少なくとも３ｍｍ以上である。さらに有利には、行間隔は、少なくとも０．５ｍｍ、少なくとも１ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、少なくとも３ｍｍ以上である。いくつかの実施形態によれば、有利には、行と列は等間隔に配置される。好ましくは、行間隔は、行列配置全体にわたって同じである。さらに好ましくは、列間隔は、行列配置全体にわたって同じである。好ましくは、行および列の行列は、行間隔および列間隔が行列全体にわたって同一である、正方形グリッドを形成する。
【００１４】
巨視的発光体の目的は、ロボット玩具構築モデルの構築および組立中に、ユーザーに対話的な手引きを提供することである。別個の発光体と入出力ポートとの巨視的な寸法決定および位置合わせは、例えば、関連付けられた発光体を介して発される「Simon’s」のコマンドに従って、入出力ポートにおける特定の入力または入力の組み合わせの起動を必要とする種類の遊戯「Simon says」のような、対話的遊戯におけるユーザーとの対話（interaction）にも有用である。さらに、制御装置に関するデータを符号化する機械可読デジタルコードを生成するように発光体を制御するときに、発光体の巨視的寸法化の相乗効果が達成され、機械可読デジタルコードが視覚パターンとして提示される。上述のように、視覚パターンは、互換性のある外部装置を使用して取り込むことができる。視覚パターンを形成する発光体の巨視的寸法化により、外部装置による視覚パターンの確実な取り込みは、一般的に入手可能な携帯装置のカメラ、または安価な低解像度取込装置を用いて実施することができる。さらに、発光体の巨視的寸法化により、ロボット制御装置から外部装置への符号化データの光学伝送処理は、ユーザーが直接アクセスできるようになる。これは、組立処理の対話的学習体験を改良し、またロボット制御装置と対話する外部装置への機能的連結を含むように、この体験を相乗的に拡張する。
【００１５】
ロボット制御装置とその環境との間の対話は、それによって、組立処理の間も、その後の制御および完成した組立体との対話の間も両方とも、直接アクセス可能な方法で実施される。直接的かつ連想的な可視化は、ロボット制御装置と環境の間の対話の直感的理解を支援する。その結果、入出力ポートおよび前面表示装置を有するものの、入出力ポートおよび表示装置が、本発明の実施形態による別個の発光体の行および列と入出力ポートとの特定の位置合わせによって達成されるのと同じ方法で相互に関連されない従来技術のロボット制御装置と比較して、改良された対話的遊戯および学習体験が生成される。
【００１６】
ロボット制御装置および／またはそれに接続された任意の関連周辺装置の状態の視覚化も、このような任意の構成要素を較正する目的に有用である。例えば、向き、位置、温度、強度、色、縮尺等のような特定のパラメータに関するセンサーおよび／または駆動装置の較正は、対応する基準との比較を実行し、補正を適用する場合に、ロボット制御装置および／またはそれに接続された関連周辺装置の状態を視覚化することによって、直感的かつ対話的な方法で実行および／または確認することができる。第１のロボット制御装置上の視覚化は、例えば、較正の目的のために、第１のロボット制御装置と通信する関連付けられた第２のロボット制御装置の状態を反映することも考えられる。
【００１７】
いくつかの実施形態によれば、アクセス性は、点灯照明または点滅照明、色彩効果および／またはそれらの任意の組み合わせなどの、アニメーション照明効果（animated light effects）によって支援される。いくつかの実施形態によれば、アクセス性は、視覚的伝達処理と相互に関連し、さらに上記視覚効果のいずれかと組み合わせることができる音響信号／音などの他の手段によってさらに支援される。関連する音響信号は、人間の聴覚に適合する周波数範囲で提供されるべきである。これにより、対話的な体験をさらに向上させることができる。
【００１８】
行に整列された入出力ポートに加えて、または代替的に、システムは、行に関連付けられた入出力ポートと同様に、列に関連付けられたさらなる入出力ポートを含むことができる。この関連付けは、行列の列によって定義される線に、さらなる入出力ポートを整列させることによって得られる類似の方法である。上記と同様に、各列は、第３の端部から第４の端部に向かって延在し、第３および第４の端部は、それぞれ行列の第３および第４の縁部を画定する。したがって、さらなる入出力ポートの各々は、列のうちの１つによって画定される線上、およびその第３および第４の端部のうちの１つに配置され得る。さらに、さらなる入出力ポートは、行列の第３および第４の縁部によって画定される境界の外側の列の延長に位置付けることが最も好ましい。行に対する入出力ポートの整列に関して本明細書で説明したものと同等の考慮事項は、直交行列配置の列に対するさらなる入出力ポートの整列にも適用されることに留意されたい。したがって、このようなさらなる入出力ポートおよびその利点を含む両実施形態に関するこれらの考慮事項は、本開示と同等であると考えられ、以下ではさらに詳細には説明しない。
【００１９】
いくつかの実施形態によれば、有利には、入出力ポートと整列した別個の発光体の２次元行列配置の上述の利点は、以下の特徴のうちの１つ以上によってさらに支援されてもよい。
【００２０】
いくつかの実施形態によれば、有利には、別々の発光体の二次元配置における行の数は、少なくとも３つ、少なくとも５つ、または少なくとも７つである。さらに、各行における別個の発光体の数は、少なくとも３個、少なくとも５個、または少なくとも７個である。したがって、いくつかの実施形態では、行の数は、少なくとも３つ、少なくとも５つ、または少なくとも７つである。行および／または列の数の上限は、個別の発光体をその上に配置するためにハウジング上で利用可能な設置面積の全体寸法および個別の発光体の巨視的寸法によって決定される。一般に、ロボット制御装置上の別個の発光体の行数および／または列数は、２０を超えないか、１５を超えないか、１２を超えないか、または１０を超えない。
【００２１】
いくつかの実施形態によれば、有利には、入出力ポートは、ハウジングの前面にある発光体の二次元配置の少なくとも一つの縁部に沿って配置される。入出力ポートは、モーター、センサー、またはユーザーが操作可能な要素などの互換性のある周辺装置を接続するために構成される。このように、入出力ポートは、ロボット制御装置への、およびロボット制御装置からの、ユーザーが設定可能な入力および／または出力信号のためのインターフェースを提供する。入出力ポートは、電気コネクタ、光学コネクタを含むことができ、ワイヤレスポートを含むことさえでき、ワイヤレスポートは、発光体の２次元配置の縁部の隣にワイヤレス入出力ポートの視覚的マークアップを含むことができる。入出力ポートの各々は、発光体の２次元配列の縁部に沿って見られるように、関連するポート幅を有する。
【００２２】
さらに、いくつかの実施形態によれば、少なくとも第１の入出力ポートが行の第１の端部に配置され、第２の入出力ポートが行の第２の端部に配置される。したがって、第１の入出力ポートおよび第２の入出力ポートは、対応する行によって画定される同じ行において、その行の両端に配置される。
【００２３】
さらに、いくつかの実施形態によれば、第１のグループの第１の出入力ポートが行列の第１の縁部に沿って配置され、および／または第２のグループの第２の入出力ポートが行列の第２の縁部に沿って配置される。好ましくは、第１および第２の入出力ポートの対は、それぞれ対応する行によって画定される同じライン上において、その両端に配置される。好ましくは、第１のグループ入出力ポートの数は、第２のグループ入出力ポートの数と等しい。行は、それぞれの第１の入出力ポートおよび／またはそれぞれの第２の入出力ポートなど、少なくとも１つのそれぞれの入出力ポートに関連付けられる。入出力ポートに関連づけられた行は、同じ方法で特定の入出力ポートに割り当てられていない１つ以上の追加の行によって挿入され得る。これは例えば、隣接する入出力ポート間や隣接する行に属する入出力ポート間の、物理的および／または論理的接続などの関係を明確に示すのに有用である。行列内の行の数は、典型的には、入出力ポートの数または第１および第２の入出力ポート対の数に比例した倍数（commensurable multiple）に任意の終端行を加えた数である。
【００２４】
第１のグループ入出力ポートは、行列の第１の縁部に沿った方向に見られるような第１のポート幅を有する。第２のグループ入出力ポートは、行列の第２の縁部に沿った方向に見られるような第２のポート幅を有する。したがって、第１のグループ出入力ポートおよび第２のグループ出入力ポートのそれぞれは、行列の第１および第２の縁部に沿って、それぞれ関連するポート幅を有することができる。第１および第２のグループ入出力ポートのそれぞれは、上述したように、関連する発光体を有する。有利には、第１および第２のグループ出入力ポートのそれぞれについて、関連する発光体は、行列の第１または第２の縁部に沿った方向に見られるような第１または第２のグループの入出力ポートの関連するポート幅内で行列の第１または第２の縁部に配置される。これにより、前述したように、発光体とそれぞれの入出力ポートとの良好な視覚的関連付けが達成される。
【００２５】
有利には、ロボット制御装置のいくつかの実施形態によれば、第１のグループの入出力ポートの数は、第２のグループの入出力ポートの数と等しい。これにより、簡単な対称的な配置構成を得ることができる。対称的な配置は、ロボット制御装置の設置面積を効率的に利用するための単純化されたアライメントジオメトリを提供する。さらに、対称的な配置により、入出力ポートとそれに関連する発光体との視覚的に直感的な位置合わせが達成される。また、これにより、経験の少ないユーザーによる、より複雑な組立のためのロボット制御装置の使用が容易になる。
【００２６】
さらに、いくつかの実施形態によれば、行の数は列の数に等しい。このような構成は、例えば、ＱＲコード（登録商標）のような特定のタイプの視覚パターンまたは機械可読視覚コードを表すのに有用である。
【００２７】
さらに、いくつかの実施形態によれば、発光体は、処理装置からの命令に応答して、ロボット制御装置に関するデータを符号化する機械可読コードを生成するように動作可能である。
【００２８】
ロボット制御装置に関するデータを符号化する機械可読デジタルコードを生成することによって、ロボット制御装置は、自身に関する情報を送信し、そのような情報を他の装置、機械、ロボット等に利用可能にすることができる。これらの他の装置、機械、ロボット等は、機械可読コードを取り込み、ほぼ自動化された方法で符号化されたデータに含まれる情報を復号することができる。したがって、ロボット制御装置は、このような他の装置、機械、ロボットなどと直接通信することができる。
【００２９】
さらに、いくつかの実施形態によれば、複数の発光体は、組み合わせて２次元パターンなどのパターンを生成するように動作可能である。パターンは、ユーザーに信号を送るために構成され、かつ／または、外部装置に信号を送るために適合されたパターンであってもよい。外部装置に信号を送るように適合された機械可読コードは、ＱＲコード（登録商標）やバーコード等の任意の適切なコードを形成するために、デジタル２値または複数のレベルの離散的表現を使用して、色および強度などの、発光体の光学パラメータによって表現される、本明細書に開示されているいくつかの組み合わせによって画定される２次元パターンとして表現することができる。機械可読コードは、好ましくは規格化されたプロトコルに従って、デジタルフォーマットで符号化される。これにより、ロボット制御装置は、データに含まれる情報の効率的な伝達のためにデータを提示するように構成される。ロボット制御装置に関するデータの例としては、状態データ、構成データ、識別データ、ロボット制御装置から他の装置への命令およびそのような命令に関するデータ、例えば、システムを使用して構築された玩具ロボットを組み立てるおよび／または操作する際の、ユーザーに対する状態表示および構成指示がある。
【００３０】
好ましくは、パターンは、外部装置による光学的認識のために適合され、それによって、外部装置のカメラまたはラインスキャナなどの光学取込装置を、単にロボット制御装置の発光体の方へ向けることによって、外部装置によって認識され得る機械可読コードを生成する。外部装置は、光学撮像センサー、カメラ、マシンビジョンシステム、または光学走査装置などの光学入力装置を備えることができ、また光学入力装置から受信した光学入力を処理するための関連するソフトウェアモジュールをさらに備えることができ、ソフトウェアモジュールは、処理された光学入力を解釈するため、および／または光学入力装置によって取り込まれた光学入力における所定の視覚パターンを認識するためにさらに構成される。このように構成された外部装置による光学認識に適した視覚パターンを提供することにより、外部装置との効率的な通信が容易になる。
【００３１】
さらに、いくつかの実施形態によれば、発光体は、表示状態の時系列を生成するように動作可能である。これにより、点滅、点灯、または他の時間依存視覚効果などのアニメーション表示を生成し、ユーザーに提示することができる。時系列はまた、特定の状態を符号化するために、上述した他の任意の光学パラメータと組み合わせることができる。例えば、（速い）点滅光と組み合わせた赤色は警告を示し、一方で、（遅い）点滅光と組み合わせた緑色は待機／準備完了状態を示し得る。また、複数の発光体は、パターンの時系列を生成するために、組み合わせることができる。さらに、表示状態の時系列は、例えば、時間依存二次元パターンといった、機械可読デジタルコードを符号化するために使用され得る。前者はユーザーにとって可視の信号であるが、後者は伝達のためのデータの純粋な機械可読の符号化であり得る。これにより、視覚パターンを用いて、ユーザーおよび／または外部装置が、効率的に通信するための多種多様なコードが利用可能となる。
【００３２】
さらに、いくつかの実施形態によれば、発光体は、少なくとも可視光を放射するように構成された発光体を含む。機械可読コードは好ましくは視覚パターンであり、それによってロボット制御装置との直感的なユーザー対話を促進する。本明細書で使用される「視覚的な」という用語は、人間のユーザーに対して可視であるという特性を指す。したがって、「視覚パターン」とは、人間の視覚によって知覚可能に構成されたパターンを指す。用語「可視」は、電磁スペクトルの可視部分の光を指し、典型的には、７５０ｎｍと４００ｎｍとの間の波長を有するスペクトル範囲に特定される。機械可読デジタルコードをハウジングの前面の視覚パターンとして表すことによって、送話（transmission）がユーザーに直接見えるようになり、したがって、ユーザーは、例えば、ロボット制御装置と他の装置との間の通信処理における、ロボット制御装置の活動を監視することができる。通信処理を観察して、ユーザーは、例えば、接続を確立し、通信の流れに影響を与え、ユーザー入力を提供し、および／または通信を終了するために介入することもできる。したがって、ユーザーは、ロボット制御装置と他の装置との間の直接通信を追跡および制御することができる。
【００３３】
これにより、ロボット制御装置とその環境との間の機械駆動の対話は、組立処理の間だけでなく、その後の検証や完成した組立体との対話との間にも、ユーザーにとって直接アクセス可能な方法で実施される。直接的かつ連想的な可視化は、ロボット制御装置と環境の間の対話の直感的理解を支援する。これにより、特に有益で、直感的、対話的な学習および遊戯体験が促進される。
【００３４】
さらに、いくつかの実施形態によれば、発光体は、赤外線、好ましくは近赤外線光、および／またはＵＶ光を放射するようにさらに構成された発光体を含む。赤外線および／またはＵＶスペクトル範囲は、純粋に機械可読データを送信するためなどのいわゆる不可視チャネルを、主にユーザーのためのいわゆる可視チャネルに追加するために特に有用である。したがって、赤外線および／またはＵＶスペクトル範囲は、ユーザーがアクセス可能であるよりも高速度で大量のデータを伝達するために特に有用である。いくつかの実施形態によれば、不可視チャネルは、機械可読コードをユーザーのための可視信号と多重送信するために、可視チャネルと組み合わされることが有利である。したがって、可視チャネルは、例えば、ユーザー手引きのため、ロボット制御装置と外部装置との間のデータ交換を可視化するため、および／または基本量のデータを転送するために使用されてもよく、一方、不可視チャネルは、高速対話および／または追加の（より大きくなる可能性がある）データ量の転送のための対応するリンクとして使用されてもよい。
【００３５】
さらに、いくつかの実施形態によれば、発光体は、ロボット制御装置を識別するデータ、ロボット制御装置の内部状態に関するデータ、ロボット制御装置内に格納されたプログラムを参照するデータ、および／またはロボット制御装置の処理装置内で起動されたプログラムを参照するデータ、および／または同様のデータを符号化する機械可読コードを生成するように動作可能である。このようなデータは、例えば、機械通信を確立し、実行するために有用であり、さらに、他の装置、機械、ロボット等との高度な対話を容易にする。データはさらに、受信装置内に格納されたプログラムされた命令を起動するための命令を送信し、ロボット制御装置およびそれによって制御される周辺構成要素の特定の構成と通信し、ロボット制御装置内に格納された特定のプログラムされた命令の実行のための可用性を伝達し、および／または任意のエラー状態を示すために有用なデータであり得る。
【００３６】
さらに、いくつかの実施形態によれば、発光体は、ロボット制御装置と外部装置との間の対話のための命令を符号化する機械可読コードを生成するように動作可能である。したがって、ロボット制御装置は、ロボット制御装置との対話のために外部装置に命令を送信するように構成される。ロボット制御装置および対話のための命令は、１つまたは複数の外部装置との対話のために適合されてもよい。したがって、ロボット制御装置は、１つまたは複数の外部装置と対話してもよく、１つまたは複数の外部装置は、携帯装置および／または他のロボット制御装置であってもよい。例えば、携帯装置は、携帯電話、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、および／またはゲームコントローラであり得る。他のロボット制御装置は、例えば、玩具構築ロボットシステムのロボット制御装置と互換性があるか、または同じタイプのロボット制御装置であってもよい。他のロボット制御装置は、玩具構築システムのロボット制御装置に対して任意の携帯装置をシミュレートするように構成されてもよい。
【００３７】
有利には、そのような命令は、機械可読コードの光学伝達に依存する光学リンクに加えて、ロボット制御装置と外部装置との間のさらなるリンクを開始するか、または他の方法で影響するように適合される。有利には、このようなさらなるリンクは、ロボット制御装置と外部装置との間の双方向通信のために構成され、それによって、ロボット制御装置と外部装置との間の直接的な対話を支援し、改良する。さらなるリンクの有利な例は、赤外線または無線周波数リンクのような直接無線リンク、または無線ネットワークを基礎とするＴＣＰ／ＩＰもしくは他の適切な規格およびインフラストラクチャなどのバスまたはデジタルネットワークを介して媒介される無線リンクのような、無線リンクの任意の形態である。さらに有利には、モジュール性、効率性および／または追跡可能性の理由から、さらなるリンクを介した通信は、例えば欧州特許ＥＰ２３４１９９３Ｂ１に記載されているような規格化されたプロトコルに従う。
【００３８】
いくつかの実施形態によれば、視覚パターンとして提示された機械可読デジタルコードを介した光学リンクは、単に「交信する（contact）」ように構成され、光学リンクは、ロボット制御装置と外部装置との間のさらなるリンクを直感的かつ対話的な方法で開始するように構成される。その後、ロボット制御装置と外部装置との間の対話は、さらなるリンクに転送され得る。これは、ロボット工学によって改良されたモデルを直感的かつ対話的な方法で作成し、その後、改良されたモデルを遊戯にもたらすことを容易にする。一旦確立されると、さらなるリンクを介した外部装置とロボット制御装置との間の対話は、外部装置によって、ユーザーが知覚可能な方法で可視化または他の方法でモデル化され得る。
【００３９】
さらに、いくつかの実施形態によれば、対話のための命令は、ペアリングのための命令、外部装置とロボット制御装置との間の無線リンクを確立するための命令、および／または外部装置によるプログラムされた命令の実行のための命令、および／または内部双方向通信のための命令を含む。したがって、ロボット制御装置は、それとの通信およびその他の対話に必要な情報を提供することができる。ロボット制御装置はまた、別のロボット制御装置などの外部装置を直接制御する命令を有してもよい。ロボット制御装置は、互換性のある外部装置に必要な命令を検索し、これらの命令を実行するように促すことさえ可能である。外部装置は、そのようなプログラムされた命令を、それ自身の記憶手段、接続された記憶装置またはその他の記憶装置、および／またはネットワークにリンクされたソースから読み出すことができる。これにより、信頼性のある自動化または半自動化された対話をロボット制御装置から開始することができるが、外部装置によって安定した方法で確立することができる。これは、外部装置を柔軟に選択することを可能にする。これにより、ロボット指令装置に互換性情報を過負荷にすることなく、ユーザーの利便性に応じてより多くの種類の互換性のある外部装置の使用が可能となり、教育的な対話体験が達成される。
【００４０】
上述のように、別個の発光体は、巨視的寸法を有する別個の要素である。別個の発光体は、有利には発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができる。個別の発光体は、例えば、個別のＬＥＤであってもよく、あるいは発光ダイオード（ＬＥＤ）に基づいていてもよく、あるいはＬＥＤを用いて照明される玩具構築要素などの巨視的要素であってもよい。
【００４１】
いくつかの実施形態によれば、有利には、発光体は、少なくとも「オン」状態および「オフ」状態を有する。「オン」状態および「オフ」状態は、発光体に供給される電力をそれぞれオンまたはオフに切り替えるだけで実現できる。あるいは、オン状態およびオフ状態は、発光体によって放射される光の著しく異なる強度として実施されてもよく、オン状態は、上限閾値強度を超えるものとして定義されてもよく、オフ状態は、下限閾値強度を下回る強度を有する発光として定義されてもよい。より一般的には、上述の「オン」状態および「オフ」状態などの別個の発光体の異なる状態は、異なる色、波長範囲、強度および／または輝度、およびそれらの任意の同時および／または順次の組み合わせなどの、放射された光の光学パラメータによって識別可能な異なる発光特性によって実施されてもよい。さらに、個々の発光体の各々は、上述の光学パラメータまたはそれらの組み合わせ／連続のいずれかを用いて表現されるように、２つ以上の異なる状態を生成することができる。多数の別々の発光体を組み合わせて１つのセットにすることによって、さらに複雑な情報を符号化することができる。セットは、ロボット制御装置ハウジングの前面の行列配置における個別の発光体の総数まで、少なくとも２個、少なくとも３個、少なくとも４個、少なくとも６個、または少なくとも１０個など、任意の整数個の複数の個別の発光体を含み得る。別々の発光体を使用することによって、セットの個々の要素の確実な区別が保証され、したがって、所与のセットによって表される情報の確実な復号が可能になる。異なる状態は、ロボット制御装置自体の特定の状態をユーザーに指し示すように、玩具構築ロボットシステムの現在のコンテキストにおけるロボット制御装置、および／または任意の他の構成要素もしくは装置に関連するロボット制御装置のそれぞれの状態を視覚化することができる。それに加えて、異なる状態は、異なる状態を表現するために使用される異なる光学パラメータに関して、異なる状態間の区別を可能にする光学的取り込みおよび検出技術を使用して機械的に読み取ることもできる。これにより、豊富な情報を視覚化し、機械可読コードとして表現し、個々の発光体を用いて転送することができる。例えば、異なる状態は、予め定義されたカラーパレットおよび／または色の組み合わせのスキームを使用することによって、携帯電話、タブレット、さらなるロボット制御装置などの携帯装置または他の外部装置で可読であるように適合可能であり、外部装置は、そのような色で符号化された情報を取り込むおよび復号するための取り込み手段、処理装置、およびプログラムされた命令を含む。
【００４２】
さらに、いくつかの実施形態によれば、発光体は、２つ以上の入出力ポート間の接続を示す図表（graph）、１つ以上の入出力ポートと１つ以上の協働する周辺装置との間の接続を示す図表フ、および／または１つ以上の入出力ポートで受け取られた入力を表す図表をレンダリングするように動作可能である。したがって、処理装置からの命令に応答して、関連する入出力ポートを介して提供されるロボット制御装置への入力および／またはロボット制御装置からの出力の間の任意の関係、ならびにロボット制御装置に接続されたセンサーで読み取られた値に関する図表、または２つの接続された入出力ポートを介したモーター制御のための出力の同期化を表す図表などの任意の関連情報を視覚化するために、発光体を操作することができる。レンダリングされた接続は、既に確立された接続に関連してもよく、または既に確立された接続を直接反映してもよく、これにより、周辺装置を介して支援され、また特定の組立においてロボット制御装置によって制御される、機能の直感的な表示を与える。既に確立されている接続をレンダリングすることは、学習経験を支援および改良するためにも役立つ。いくつかの実施形態によれば有利には、レンダリングされた接続は、例えばロボット制御装置を用いて所与のモデルを完成させるために形成される接続にさらに関連する。これにより、所与のモデルを組み立てる間に直感的なガイダンスを提供することができる。したがって、経験の浅いユーザーは、より複雑なモデルを組み立てるように案内され、それによって、学習経験のチュートリアル効果を高めることができる。有利なことに、行われるべき接続のレンダリングは、入力によって促される。
【００４３】
入力は、ユーザー入力に応答して生成されてもよく、および／または、周辺装置をロボット制御装置に接続するためのガイドされた手順の一部として生成されてもよい。このような入力の一例は、外部装置上で実行され、ロボット制御装置に通信される対話的組立プラン内のステップとして、外部装置によって生成される信号を含むことができる。別の例は、自身を識別し、そのような情報を放送するために起動される周辺装置によって生成される信号を含むことができる。このような入力に応答して、ロボット制御装置は、例えば識別された周辺装置を接続するために形成される接続に利用可能な１つ以上の入出力ポートを示すことができる。これにより、対話的な組立体験が改良され、例えば、経験の浅いユーザーが複雑なモデルを組み立てることができる。
【００４４】
さらに、ロボット制御装置のいくつかの実施形態によれば、発光体の行列は、１つ以上の入出力ポートで受け取られた入力を表す図表をレンダリングするように構成される。特に、発光体は、処理装置からの命令に応答して、１つ以上の入出力ポートで受信された入力を表す図表をレンダリングするように動作することができる。有利には、図表は、１つ以上の入出力ポートで入力として与えられる信号の信号値を表すようにレンダリングされる。これにより、ロボット制御装置によって「見える」ような入力の直感的な視覚化が提供され、ユーザーは、ロボット制御装置を有するモデルとその環境との間の対話に従うことができる。図表は、さらに、ユーザーまたは発光体の配置を観察する外部装置に、ロボット制御装置と対話するよう促すことができる。
【００４５】
さらに、ロボット制御装置の以下の実施形態は、ロボット制御装置と協働／互換する周辺装置との間の対話を容易にするという有利な特徴を特定する。好ましくは、入出力ポートの指定されたインターフェースは、出入力ポートへの互換性のある周辺装置の交換可能な接続を可能にするモジュール方式で構成される。これにより、互換性のある装置と入出力ポートの多様な接続性が実現される。これは、複雑なロボット制御システムを直感的な方法で組み立て、創造的な組立体験を高めるのに特に有用である。いくつかの実施形態によれば、入出力ポートは、センサー、モーター、発電機、および／または電源などの周辺装置と対話するためのインターフェースとして有利に構成される。さらに有利には、入出力ポートは、１つ以上のデジタルインターフェースを含む。さらに有利には、入出力ポートは、１つ以上のアナログインターフェースを含む。さらに有利には、入出力ポートは、周辺装置との有線および／または無線通信のために構成される。
【００４６】
さらに、いくつかの実施形態によれば、システムは、１つ以上の玩具構築要素をさらに含み、各玩具構築要素は、玩具構築要素をロボット制御装置と取り外し可能に相互接続するように構成された１つ以上の結合部材を含む。これにより、システムから構築された玩具構築モデルは、ロボット制御装置のコンテキストにおいて上述したように、対話的学習および遊戯体験の特別な利点と共に、生活にもたらされ得る。
【００４７】
さらに、いくつかの実施形態によれば、システムは、外部装置をさらに含み、外部装置は、
ロボット制御装置によって生成された機械可読コードを取り込むように構成された取込装置と、
機械可読コードを復号するようにプログラムされた復号手段と、
入力として復号された機械可読コードを使用するプログラムされた命令と、
を、備える。
【００４８】
ロボット制御装置は、ハウジングの前面側のロボット制御装置に関するデータを符号化する機械可読コードを生成することによって、ロボット制御装置に関する符号化されたデータを送信するように構成される。外部装置は、制御装置によって生成された機械可読コードを取り組むように構成された取込装置によって、制御装置に関して符号化データを受信するように構成される。外部装置は、受信された符号化データを使用してロボット制御装置と対話するためのプログラムされた命令をさらに含む。したがって、外部装置は、ロボット制御装置と対話するように構成される。上述のように、外部装置は、携帯装置および／または別のロボット制御装置であってもよい。例えば、携帯装置は、携帯電話、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、および／またはゲームコントローラであってもよく、他のロボット制御装置は、例えば、玩具構築ロボットシステムのロボット制御装置と互換性があるか、または同じタイプのロボット制御装置であってもよい。他のロボット制御装置は、玩具構築システムのロボット制御装置に対して任意の携帯装置をシミュレートするように構成されてもよい。これにより、玩具構築ロボットシステムを使用する際の対話的学習体験は、ロボット制御装置を含むモデル組立から、外部装置との対話を含むように拡張され、したがって、対話的組立および遊戯体験に含めることができる。ロボット制御装置のコンテキストにおいて上述したような利点もまた、本発明のこの態様によって達成され、それによって促進される対話的学習および遊戯体験の複数の面（facet）を含む。
【００４９】
有利には、外部装置は、視覚パターンに符号化されたデータを復号するために、取り込まれた視覚パターンを分析するように構成される。さらに有利には、外部装置は、機械可読視覚コードを受信、処理および／または認識するように構成される。さらに有利には、外部装置は、受信され復号されたデータを命令として解釈するようにさらに構成される。さらに有利には、外部装置（ロボット制御装置）は、機械可読視覚コードを使用して、外部装置とロボット制御装置との間に無線リンクを確立するように構成された通信手段を含む。
【００５０】
さらに、いくつかの実施形態によれば、玩具構築ロボットシステムは、無線通信手段をさらに含み、外部装置は、受信され復号化されたデータに基づいて、ロボット制御装置と対話するための無線リンクを確立するように構成される。特に、無線リンクは、発光体を送信機として使用し、取込装置／復号化手段を受信機として使用する、外部装置とロボット制御装置との間のリンク以外のさらなるリンクである。有利には、さらなるリンクは、復号された機械可読コードから導出されるように対話するための、プログラムされた命令を使用して確立され得る。さらなるリンクは、任意の適切なデジタル通信プロトコルを使用するなど、規格化されたプロトコルを使用する無線周波数通信に基づくことができる。無線リンクは、ＩＲリンク等を介してもよい。上述のように、さらなるリンクは、スペクトル多重化技術を使用するなどの多重化技術によって実施することもできる。例えば、２次元行列配置の発光体は、１つ以上のＩＲ帯および／または１つ以上のＵＶ帯など、可視範囲に隣接するスペクトル範囲で発光する発光体を含むことができる。特に、さらなるリンクは、複数のロボット制御装置間の直接的な対話のために、有利に使用され得る。
【００５１】
さらに、いくつかの実施形態によれば、外部装置は、ゲームコントローラ、携帯電話、タブレットコンピュータ、またはラップトップ／ポータブルコンピュータなどの携帯装置であり、前記携帯装置は、プログラムされた命令およびユーザーインターフェースを含み、前記プログラムされた命令およびユーザーインターフェースは組み合わせて、ロボット制御装置をプログラミングおよび／または制御するように構成される。
【００５２】
さらに、いくつかの実施形態によれば、システムは、さらに、
ロボット制御装置と通信する取込装置であって、機械可読コードを取り込むように構成される取込装置と、
機械可読コードを復号するようにプログラムされた復号手段と、
復号された機械可読コードを入力として使用するプログラムされた命令と、
を備える。
【００５３】
ロボット制御装置は、ハウジングの前面側のロボット制御装置に関するデータを符号化する機械可読コードを生成することによって、ロボット制御装置に関する符号化されたデータを送信するように構成される。ロボット制御装置はまた、例えば別の制御装置によって生成された機械可読コードを取り込むように構成された取込装置によって、符号化データを受信するように構成される。このような実施形態は、玩具構築ロボットシステムが、複数のロボット制御装置の対話のために構成されている場合、例えば、ゲームプレイのために構成された複数のロボットを組み立てる際に、ロボットが互いに遭遇し、遭遇時に互いに認識／識別し、および／または他の方法で対話し得る場合に、特に有用である。例えば、玩具構築ロボットシステムは、互いに対話するように構成された複数のロボット制御装置を含むことができ、または玩具構築システムのロボット制御装置は、１つまたは複数の外部装置と対話するように構成され、１つまたは複数の外部装置は、１つまたは複数の他のロボット制御装置であるか、もしくは１つまたは複数の他のロボット制御装置をシミュレートすることができる。
【００５４】
本発明のさらなる側面によれば、玩具構築ロボットキットは、上記実施形態のいずれかに従う第１のシステムと、上記実施形態のいずれかに従う第２のシステムとを含む。したがって、本明細書に開示された実施形態のいずれかによる複数の玩具構築システムは、例えば、対話するロボットを構築するために、キットに組み合わせてもよい。このようなキットは、複数のロボット制御装置、すなわち少なくとも第１のロボット制御装置および第２のロボット制御装置を含む。有利には、複数のロボット制御装置は、以下でさらに詳細に説明するように、発光体および取り込み技術を使用して互いに対話するように、直接的にさらには自律的に動作可能である。
【００５５】
玩具構築ロボットキットのいくつかの実施形態によれば、第１のシステムの第１のロボット制御装置の第１の発光体は、第１のロボット制御装置に関するデータを符号化する機械可読コードを生成するように動作可能であり、さらに／または、第２のシステムの第２のロボット制御装置の第２の発光体は、前記第２のロボット制御装置に関するデータを符号化する機械可読コードを生成するように動作可能である。
【００５６】
さらに、玩具構築ロボットキットのいくつかの実施形態によれば、第１のシステムは、さらに、
第１のロボット制御装置と通信する第１の取込装置であって、第２の発光体によって生成された機械可読コードを取り込むように適合された第１の取込装置と、
取り込まれた機械可読コードを復号するようにプログラムされた復号手段と、
復号された機械可読コードを使用して、第１のロボット制御装置と対話するためのプログラムされた命令と、
を備え、
および／または、第２のシステムはさらに、
第２のロボット制御装置と通信する第２の取込装置であって、第１の発光体によって生成された機械可読コードを捕捉するように構成されている、第２の取込装置と、
取り込まれた機械可読コードを復号するようにプログラムされた復号手段と、
復号された機械可読コードを使用して、第１のロボット制御装置と対話するためのプログラムされた命令と、
を備える。
したがって、複数のロボット制御装置は、自律的な方法で、互いに直接認識および／または対話することができる。代替的にまたはそれに加えて、対話は、玩具構築ロボットシステムに関して上述したように、キットの２つ以上のロボット制御装置と通信する外部装置によって媒介／開始されてもよい。
【００５７】
本発明のさらに別の態様によれば、ロボット制御装置を制御する方法のいくつかの例示的な実施形態が以下に提供される。このような実施形態は、ユーザーが複雑なロボット組立体を作成および理解することを可能にすることによって、ユーザーに教育的および魅力的な体験の両方を提供するのに有用である。ロボット制御装置自体の上で、ロボット制御装置の組立ステップ、およびその環境との対話の他のステップを可視化することによって、この方法は、未経験者であっても、直感的に対話的方法でそのような成果に導くために特に有用となる。さらに、ロボット制御装置（およびこのようなロボット制御装置を含む玩具構築ロボットシステム）に関して説明したのと同様の利点が、類似のこれらの方法によっても達成される。とりわけ、本明細書に開示される方法は、このように組立および遊戯体験のために有用であり、以下のステップ、
ロボット制御装置、ロボット制御装置の入出力ポートに接続された周辺装置、および／または玩具構築要素を含む、改良された組立体を作成することと、
対話的な方法を使用して改良された組立体を作成することと、
ロボット制御装置の入出力ポートと周辺装置との間で行われた接続および／または行われるべき接続の指示を提供することを、ロボット制御装置に促すことと、
ロボット制御装置に、視覚パターンとしての機械可読デジタルコードの生成を促すことと、
外部装置の光学入力装置に視覚パターンを提示することによって、ロボット制御装置と外部装置との間の交信を確立することであって、外部装置は、前記視覚パターンを取り込むことを可能にするために、ロボット制御装置を「見る」ものとして想定され得ることと、
視覚パターンを取り込むことにより、機械間の直接通信で機械可読デジタルコードを「読み取る」ことと、
取り込まれた機械可読デジタルコードに基づき、特に、取り込まれたデータにおける符号化されたデータに応答して、ロボット制御装置と外部装置との間の対話のための命令を展開することと、
これらの命令に応答して、外部装置とロボット制御装置との間のさらなるリンクを開始および確立することと、
改良された組立体の制御を外部装置に移すこと、好ましくは、さらなるリンクを介して通信することと、
例えば、外部装置上のユーザーインターフェースを介して、ロボット制御装置および／またはそれに接続された周辺装置のプログラミングをすることと、
例えば、外部装置上のユーザーインターフェースを介して、ロボット制御装置および／またはそれに接続された周辺装置を遠隔制御することと、
改良された組立体と対話するためのユーザーインターフェースを作成および構成することと、
外部装置から改良された組立体と対話すること、および／または
外部装置上のユーザーインターフェースを介して、改良された組立体のプログラミングおよびリモート制御をすることと、
のうちの、１つ以上のステップを備えることができる。
【００５８】
有利には、いくつかの実施形態によれば、ロボット制御装置を制御する方法は、以下のステップ、
ロボット制御装置に関するデータを符号化する機械可読デジタルコードを生成することであって、機械可読デジタルコードは、視覚パターンとしてロボット制御装置上に生成されることと、
外部装置の光学入力装置へ視覚パターンを提示することと、
外部装置の光学入力装置によって機械可読デジタルコードを取り込み、機械可読デジタルコードにおいて符号化されたデータを表す取り込まれたデータを生成することと、
取り込まれたデータに基づいて、ロボット制御装置と外部装置との間の対話のための命令を展開することと、
前記対話を確立するための命令を実行すること、
を備える。
【００５９】
さらに、本方法のいくつかの実施形態によれば、対話のための命令は、外部装置とロボット制御装置との間のさらなるリンクを開始するための命令を含む。その後、さらなるリンクは、そのような命令の実行の結果として、確立される。
【００６０】
さらに、いくつかの実施形態によれば、本方法は、ロボット制御装置と対話するためのユーザーインターフェースを、外部装置上に提供するステップをさらに含む。
【００６１】
さらに、本方法のいくつかの実施形態によれば、ロボット制御装置と対話するためのユーザーインターフェースは、
ロボット制御装置をプログラミングするように構成された要素と、
ロボット制御装置の入出力ポートに接続された周辺装置をプログラミングするように構成された要素と、
ロボット制御装置を遠隔制御するための要素と、および／または、
ロボット制御装置の入出力ポートに取り付けられた周辺装置を遠隔制御するための要素と、
を備える。
【００６２】
有利には、ロボット制御装置を制御する方法は、本明細書に開示される任意の実施形態によるロボット制御装置において実施される。さらに有利には、ロボット制御装置を制御する方法は、そのようなロボット制御装置を含む玩具構築ロボットシステム、および／またはそのようなロボット制御装置を含む玩具構築モデルにおいて実施される。
【００６３】
本発明の好ましい実施形態は、以下に示す添付図面に関連してさらに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】従来技術の玩具構築要素を示す。
【図２】従来技術の玩具構築要素を示す。
【図３】従来技術の玩具構築要素を示す。
【図４】一実施形態によるロボット制御装置を示す。
【図５】行列の縁部に沿って配置された入出力ポートに対して整列された、別個の発光体の行列配置を有するロボット制御装置の実施形態を概略的に示す。
【図６】行列の縁部に沿って配置された入出力ポートに対して整列された、別個の発光体の行列配置を有するロボット制御装置の実施形態を概略的に示す。
【図７】行列の縁部に沿って配置された入出力ポートに対して整列された、別個の発光体の行列配置を有するロボット制御装置の実施形態を概略的に示す。
【図８】一実施形態によるロボット制御システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
本明細書に開示されるようなロボット制御装置を含むことによって改良されるロボット制御装置並びに玩具構築システムの様々な態様および実施形態を、積み木の形態の玩具構築要素を参照して説明する。しかしながら、本発明は、玩具構築セットで使用するための他の形態の構築要素に適用することができる。
【００６６】
図１は、頂面上の結合スタッドと、底部から積み木の中に延在する空洞を有する玩具構築要素を示している。空洞は中央管を有し、他の積み木の結合スタッドは、米国特許第３００５２８２号に開示されているような摩擦により作用する係合で空洞内に受けられることができる。図２および３は、他のこのような従来技術の構築要素を示す。残りの図に示される構築要素は、協働するスタッドおよび空洞の形態のこの公知の型の結合要素を有する。しかしながら、スタッドおよび空洞に加えて、またはこれらの代わりに、他のタイプの結合要素を使用することもできる。結合スタッドは、四角い平面グリッドに、すなわち、一連の結合スタッドが沿って配置される直交方向を画定するように配置される。隣接する結合スタッド間の距離は均一で、両方向で等しい。規則的な平面グリッドを画定する結合位置における結合要素のこのようなまたは同様の配置は、玩具構築要素が、互いに別々の複数の位置および方向に、特に互いに直角に相互連結されることを可能にする。
【００６７】
図４は、一実施形態によるロボット制御装置１００を示す。ロボット制御装置１００は、ハウジング１１０を有し、その内部に処理装置１２０が配置されている。処理装置１２０は、プログラムされた命令を含み、このプログラムされた命令は、例えば、ロボット制御装置上のユーザーが操作可能な制御要素を介した、ユーザーからの、または、例えば、有線または無線接続を通じて、ロボット制御装置と通信する装置からの入力に応答して、起動および実行することができる。直交する行および列の発光体１３１の二次元行列１３０は、ハウジング１１０の前面に配置され、発光体１３１は、処理装置１２０と通信するように接続される。行列１３０は、二次元配列内に規則的に間隔を置いて配置された複数の別個の発光体１３１を有する。発光体１３１は、行と列の矩形の行列に配置されている。個別の発光体１３１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような個別に制御可能な発光体である。発光体１３１は、処理装置１２０からの命令に応答して操作可能である。
【００６８】
ロボット制御装置１００は、処理装置１２０と通信するために接続された複数の入出力ポート１４０ａ〜ｆをさらに含む。入出力ポート１４０ａ〜ｆは、行列１３０の対向する縁部に沿って配置され、入出力ポート１４０ａ〜ｃの第１のグループは、行列１３０の第１の縁部に沿って配置され、入出力ポート１４０ｄ〜ｆの第２のグループは、行列１３０の第１の縁部と対向する第２の縁部に沿って配置される。ここで、第１のグループの入出力ポート１４０ａ〜ｃの数は、第２のグループの入出力ポート１４０ｄ〜ｆの数と等しい。入出力ポート１４０ａ〜ｆは、ハウジング１１０の前面の縁部に沿って配置されたソケットを含み、このソケットは、ハウジング１１０の側面から、協働するプラグ（図示されない）を挿入するために利用できる。入出力ポート１４０ａ〜ｆは、周辺装置の接続のためのインターフェースを画定する。インターフェースは、デジタル信号通信路、アナログ信号通信路、および／または周辺装置に電力を供給するための電源出力を含むことができる。入出力ポート１４０ａ〜ｆの各々は、行列の縁部に沿って関係付けられるポート幅を有し、図４の実施形態では、ハウジング１１０の前面上に、それぞれの縁部に沿って行列１３０に接してマークアップされている。入出力ポートは、本明細書に記載されるように、玩具構築システムのコンテキストにおいて、手動組立操作と共に使用するように寸法決めされ、特に、そのような手動組立操作における子供または未経験のユーザーによる使用に適合されるべきである。
【００６９】
発光体１３１は、入出力ポート１４０ａ〜ｆの各々が、それに隣接してそれぞれ固有に関連付けられた発光体１３１ａ〜ｆを有するように、入出力ポート１４０ａ〜ｆに対して位置合わせされる。特に、発光体１３１の行列の行、入出力ポート１４０ａ〜ｃの第１のグループ、および入出力ポート１４０ｄ〜ｆの第２のグループは、第１のグループ入出力ポート１４０ａ〜ｃのそれぞれが、発光体１３１の行を介して、対応する第２のグループ入出力ポート１４０ｄ〜ｆに一致して（in line with）配置されるように、互いに位置合わせされる。発光体は、容易に関連付けることができるように、入出力ポートの寸法に対応するように寸法決めされており、典型的な寸法は数ミリメートルから数センチメートルである。
【００７０】
発光体１３１ａ〜１３１ｆを構成する行の間には、さらに発光体１３１が等間隔の格子状に配置され、それによって、入出力ポート１４０ａ〜１４０ｆと関連する発光体１３１ａ〜１３１ｆとの間の固有の関連性を損なうことなく、ロボット制御装置によって視覚パターンとして提示され得る情報の量および多様性を増大させる。
【００７１】
ハウジング１１０はまた、解放可能に構成され、ロボット制御装置と連結し、対応する／協働する結合要素を有する玩具構築要素と協働する、一つ以上の結合要素１１１を有する。これらの結合要素１１１は、ロボット制御装置１００を玩具構築要素に機械的に取り付けることを可能にし、したがってロボット制御装置１００を玩具構築モデル内に、例えばモーターやセンサーなどの、結合要素を含む周辺装置と接続して統合することを可能にする。これにより、玩具構築モデルは、「生活にもたらされる」ことができ、ユーザーの対話的遊戯および学習体験を向上させることができる。
【００７２】
有利には、ロボット制御装置１００はまた、少なくともロボット制御装置１００に電力を供給するように適合された電源を含み、さらに有利には、例えば入出力ポートインターフェースを介して、取り付けられた周辺装置に電力を供給することもできる。周辺装置は、モーターまたはセンサーを含むことができるが、これらに限定されるものではない。任意の適切な電源が想定されてよい。しかしながら、ロボット制御装置に統合された自律的な電源が好ましい。そのような自律的な電源の非限定的な例として、充電式バッテリーパックのようなバッテリーパック、光起電力要素のようなエネルギー収集装置、または、適切な燃料供給／貯蔵装置を備えた燃料電池のような電気化学電力変換器がある。これは、ロボット制御装置１００を柔軟な方法で玩具構築モデルに容易に統合することができ、また一つ以上のこのような自律的なロボット制御装置１００を含む玩具構築モデルが自律的な方法で動き回ることができ、それによって、このような玩具構築モデルを組み立て、続いて完成した組立体と対話する際のユーザーの対話的遊戯および学習体験を高めるという利点を有する。
【００７３】
次に、図５〜７を参照し、ロボット制御装置２００、３００、４００の３つの異なる実施形態について説明する。異なる実施形態は、発光体２３１、３３１、４３１による周囲環境を有する、ロボット制御装置２００、３００、４００の対話の異なるモードを助長する異なる構成に関する。
【００７４】
図５〜７の全ての図において、ロボット制御装置２００、３００、４００は、行列２３０、３３０、４３０と共に上面図で概略的に示され、行列２３０、３３０、４３０は、ロボット制御装置２００、３００、４００の前面の一部を覆って二次元配列で配置された別個の発光体２３１、３３１、４３１を有する。入出力ポート２４０ａ〜ｃ、３４０ａ〜ｃ、４４０ａ〜ｃの第１のグループは、行列２３０、３３０、４３０の左端に沿って配置され、入出力ポート２４０ｄ〜ｆ、３４０ｄ〜ｆ、４４０ｄ〜ｆの第２のグループは、行列２３０、３３０、４３０の右端に沿って配置される。例として、３つの第１のグループ入出力ポート２４０ａ〜ｃ、３４０ａ〜ｃ、４４０ａ〜ｃ、および３つの第２のグループ入出力ポート２４０ｄ〜ｆ、３４０ｄ〜ｆ、４４０ｄ〜ｆがある。入出力ポート２４０ａ〜ｃ、３４０ａ〜ｃ、４４０ａ〜ｃの第１のグループ、入出力ポート２４０ｄ〜ｆ、３４０ｄ〜ｆ、４４０ｄ〜ｆの第２のグループ、および発光体２３１、３３１、４３１は、第１のグループ入出力ポート２４０ａ〜ｃ、３４０ａ〜ｃ、４４０ａ〜ｃの各々が、別個の発光体２３１、３３１、４３１の行を介して、対応する第２のグループ入出力ポート２４０ｄ〜ｆ、３４０ｄ〜ｆ、４４０ｄ〜ｆに一致して配置されるように、互いに位置合わせされる。各入出力ポート２４０ａ〜ｆ、３４０ａ〜ｆ、４４０ａ〜ｆは、そのすぐ隣に独自に関連付けられた発光体２３１ａ〜ｆ、３３１ａ〜ｆ、４３１ａ〜ｆを有する。したがって、第１のグループ入出力ポート２４０ａ、３４０ａ、４４０ａは、発光体２３１ａ、３３１ａ、４３１ａから発光体２３１ｄ、３３１ｄ、４３１ｄまで延びる発光体２３１、３３１、４３１の行を介して、対応する第２のグループ入出力ポート２４０ｄ、３４０ｄ、４４０ｄと視覚的に関連付けられる。同様に、「ｂ」とラベル付けされた第１のグループ入出力ポートは、それぞれ「ｂ」および「ｅ」とラベル付けされた関連する発光体を含む行を介して、「ｅ」とラベル付けされた入出力ポートに視覚的に接続される。それに応じて、「ｄ」および「ｆ」のラベルが付けられた入出力ポートと、「ｄ」および「ｆ」のラベルが付けられた関連する発光体についても同様である。
【００７５】
一例として、図５〜７に示される行列配列２３０、３３０、４３０の各々は、２５個の別個の発光体２３１、３３１、４３１を有し、これらは、五行×五列の等間隔の矩形行列に配置されており、関連付けられた発光体２３１ａ〜ｆ、３３１ａ〜ｆ、４３１ａ〜ｆを含む発光体２３１、３３１、４３１の三行は、上述のように、入出力ポート２４０ａ〜ｆ、３４０ａ〜ｆ、４４０ａ〜ｆと位置付けされている。そして、２つの中間部の行があり、中間部の行は、位置づけされた行の間の中間毎に配置される。各行は、５つの発光体２３１、３３１、４３１によって形成される。
【００７６】
発光体２３１、３３１、４３１は、処理装置からの命令に応答して個別にアドレス指定および制御することができる。発光体２３１、３３１、４３１は、少なくとも、発光体がオンされて発光する「オン」状態と、発光体がオフされて実質的に発光しない「オフ」状態とを有する。「オン」および「オフ」状態は、例えば、「オン」状態の発光の最小強度および「オフ」状態の発光の最大強度の閾値によって特徴付けられ得る。「オン」状態と「オフ」状態との間の発光強度が中間である中間状態が想定でき、発光体２３１、３３１、４３１の全体的効果によって生成されるパターンの情報深度を増大させることが可能である。これにより、ロボット制御装置２００、３００、４００およびその環境との対話および/または相互接続に関する異なるデータおよび/または情報を表す、様々なパターンを生成することができる。空間的配置により、データおよび／または情報は、ロボット制御装置２００、３００、４００の入出力ポート２４０ａ〜ｆ、３４０ａ〜ｆ、４４０ａ〜ｆのうちの一つ以上の特定のものと、選択的におよび／または集合的に関連付けることができる。これは、ロボット制御装置２００、３００、４００の状態の、特に直感的な理解を提供することを可能にし、それによって、ユーザーを対話的遊戯および学習体験に関与させ、また対話的遊戯および学習体験を行うことができるようにする。
【００７７】
データおよび／または情報は、ロボット制御装置２００、３００、４００への適切な入力によって促されるように、処理装置によって実行および発せられる命令に従って提示される。例えば、ロボット制御装置２００、３００、４００は、ロボット制御装置２００、３００、４００自体に記憶されたプログラムされた命令を実行するように、または有線もしくは無線接続等の適切なリンクを介して接続された装置もしくは遠隔制御／プログラミング装置から受信した命令を実行するように促されてもよい。また、実行は、ロボット制御装置２００、３００、４００上のユーザーが操作可能な制御要素を介してユーザーから直接入力として受信される指示によって促されてもよい。一例として、ロボット制御装置２００、３００、４００は、ロボット装置自体の状態に関する情報や、ロボット制御装置２００、３００、４００の入出力ポート２４０ａ〜ｆ、３４０ａ〜ｆ、４４０ａ〜ｆのいずれかに接続された周辺装置の状態に関する情報、ロボット制御装置２００、３００、４００がその一部となる玩具構築ロボットシステムの状態に関する情報、ロボット制御装置２００、３００、４００がその一部となる玩具構築モデルの状態に関する情報、組立プランの段階に応じて行われるもしくは行われるべき入出力ポート接続の状態に関する情報、指定／識別された周辺装置の入出力ポート接続の状態に関する情報、または確立された接続の検証の状態に関する情報を提示することができる。
【００７８】
図５に示されるロボット制御装置２００は、処理装置２２０からの命令に従って、それぞれの入出力ポート２４０ａ〜ｆの隣に配置された一つ以上の関連付けられた発光体２３１ａ〜ｆを起動／停止するように構成される。関連付けられた発光体２３１ａ〜２３１ｆを起動／停止するこのような設定は、それぞれの入出力ポート２４０ａ〜２４０ｆで確立された接続の状態、例えば、成功した接続、またはその接続における入力／出力活動を示すのに有用であり得る。図５に示されるロボット制御装置２００の起動／停止設定は、関連付けられた発光体２３１ａ〜ｆによって、所与の入出力ポート２４０ａ〜ｆに接続された周辺装置に関する状態を可視化するために使用することもできる。周辺装置に関する状態は、例えば、動作／非動作状態であってもよい。起動／停止設定は、さらに、センサーによって測定された量の値、またはモーターに出力される電力の値など、周辺装置と交換される入力または出力データの値を視覚的に表すことができる。測定された量は、運動、接触、近接、圧力、温度、電流／電圧、光強度、色、パターン認識、磁界、ジャイロスコープ方向、位置、位置決め、または同様のものなどの、ロボット工学用途に有用な物理量に有利に関係し得る。関連付けられた発光体とそれぞれの入出力ポートとの空間的な相関性を用いて、図５の実施形態２００の起動／停止設定は、周辺装置からの関連する入力を受ける特定の入出力ポートと視覚化された量との間の関連性を特に強調する。したがって、視覚化された値と、入出力ポートと、それに取り付けられた周辺装置との間の起動／停止設定によって作成された直感的なリンクは、ロボット制御装置２００のユーザーに特に有益な遊戯および学習体験を提供する。さらに、この実施形態２００の特に有用な適用は、図５の起動／停止設定が、ロボット制御装置２００を含むロボット玩具構築モデルを組み立てるための組立プランのステップに従って促される際の、対話的遊戯および学習体験を高めるように用いられる場合である。この起動／停止設定による視覚化は、必要な接続を検査すること、組立プランの特定のステップで行われる特定の接続を示すこと、特定の周辺装置の同一性をロボット制御装置に伝達することに応答して特定の入出力ポートを識別すること、および／または確立された接続の妥当性を検証することを含み得る。
【００７９】
視覚化は、関連する入力を受け取る処理装置からの命令に従って、各発光体の「オン」および「オフ」を切り替える単純な起動／停止設定を使用して実施することができる。可視化は、色、強度、および持続時間などの発光のパラメータを制御することを伴ってもよく、パルスまたは時間依存の配列順序で発光を制御することを含んでもよい。図５のロボット装置２００の起動／停止設定は、関連する入出力ポート２４０ａ〜ｆの関連する発光体２３１ａ〜ｆに隣接する発光体２３１をさらに含むことができる。例えば、隣接する発光体は、関連付けられた発光体２３１ａ〜２３１ｆから始まる、またはこれを含む発光体２３１のラインの長さによって値を記号化するために、起動／停止設定に含めることができる。明滅や追跡光効果のような時間依存／配列順序効果により、特定の可視化を強調することがさらに考えられる。
【００８０】
図６に示されるロボット制御装置３００は、処理装置３２０からの命令に従って、それぞれの入出力ポート３４０ａ〜ｆの隣に配置された関連付けられた発光体３３１ａ〜ｆのうちの少なくとも二つを起動／停止し、さらに二つの関連付けられた発光体３３１ａ〜ｆを接続する発光体を起動／停止するように構成される。発光体３３１を起動／停止するこのような設定は、伴われ、関連付けられた発光体３３１ａ〜３３１ｆに属するそれぞれの入出力ポート３４０ａ〜３４０ｆの間に確立された接続を示すのに有用であり得る。
【００８１】
上述のように、視覚化は、関連する入力を受け取る処理装置３２０からの命令に従って、関連する発光体の「オン」および「オフ」を切り替える、単純な起動／停止設定を使用して実施することができる。視覚化は、色、強度、および持続時間などの発光のパラメータを制御することを伴ってもよく、さらに、パルスまたは時間依存の配列順序で発光を制御することを含んでもよい。
【００８２】
図７に示されるロボット制御装置４００はまた、明確に画定された行および列の矩形グリッド内に規則的に間隔を置いて配置された別個の発光体４３１を有する、二次元行列４３０を利用する。発光体４３１のグリッドは、上述したように、入出力ポート４４０ａ〜４４０ｆに対して位置合わせされる。ロボット制御装置４００は、処理装置４２０からの命令に従って、機械可読の二次元視覚パターンを形成するように、発光体４３１の全体を起動／停止するように構成される。二次元視覚パターンは、ロボット制御装置４００を識別するデータ、ロボット制御装置４００の内部状態に関するデータ、ロボット制御装置４００に格納されたプログラムを参照するデータ、ロボット制御装置の処理装置で起動されたプログラムを参照するデータなど、ロボット制御装置４００に関するデータを符号化するデジタルコードを表す。視覚パターンは、携帯装置のカメラなどの外部装置による光学認識に適合される。これは、図８に関して以下にさらに詳細に述べるように、直感的で直接的な方法で外部装置と通信するために特に有用である。
【００８３】
上述のように、視覚化は、色、強度、および持続時間のような発光のパラメータを制御することを伴ってもよく、さらに、パルスまたは時間依存の配列順序で発光を制御することを含んでもよい。有利には、この実施形態では、携帯装置のカメラなどの単純な光学走査機器によって取り込み可能な機械可読の二次元デジタル符号を形成するために、視覚化は、処理装置４２０からの命令に従って、関連する発光体を「オン」および「オフ」に切り替える単純な起動／停止設定を使用して実施される。
【００８４】
図５〜図７の異なる実施形態は、同じロボット制御装置内で異なる起動／停止設定として実施されることができ、また入力に応じて選択／起動されることも、もしくは外部装置上で実行される対話的組立プランに従って自動的に選択／起動されることもできる。外部装置は、ロボット制御装置と対になってもよく、また、例えば、図８を参照して以下にさらに詳細に説明するように、ロボット制御システム５００内のロボット制御装置と通信してもよい。
【００８５】
図８は、ロボット制御システム５００を示し、これは、ロボット制御装置５０１と、ロボット制御装置５０１と対話するように構成された外部装置５０２とを含む。ロボット制御装置５０１は、処理装置５２０と、処理装置５２０に接続された行列５３０とを有する。行列５３０は、個別にアドレス指定され、ロボット制御装置５０１の前面に機械可読の視覚パターンを提示することができるように処理装置５２０からの命令に応答して起動／停止されることができる、別個の発光体５３１を有する。ロボット制御装置５０１は、さらに、モーターＭまたはセンサーＳなどの周辺装置９０と通信するための入出力ポート５４０を含んでいる。入出力ポートは、本明細書の別の箇所で既に説明したように、行列５３０の発光体５３１と位置合わせされている。
【００８６】
制御装置５０１は、制御装置５０１に関連する符号化されたデータを、そのようなデータを符号化する機械可読の視覚パターンを別個の発光体５３１の行列５３０上に提示することによって送信するように適合される。例として、これは、図７に関して上述したような、ロボット制御装置４００の実施形態に応じた制御設定によって達成される。
【００８７】
外部装置５０２は、制御装置５０１により生成された視覚パターンを取り込むように構成された取込装置５５０によって、制御装置に関連する符号化されたデータを受信するように適合されている。外部装置５０２は、受信した符号化されたデータを使用してロボット制御装置５０１と対話するためのプログラムされた命令をさらに含む。
【００８８】
行列５３０上に提示された視覚パターンは、外部装置５０２による光学認識に適合される。外部装置は、光学撮像感知器、カメラ、機械視覚システム、または光学走査装置などの光学入力装置５５０と、光学認識のために光学入力装置５５０によって受け取られた光学入力を処理するための関連するソフトウェアモジュールを有する処理装置とを含む。制御装置に関するデータは、外部装置５０２とロボット制御装置５０１との間の対話のための命令を含むことができる。
【００８９】
このような対話のための命令は、例えば、無線リンクを介した通信のためにロボット制御装置５０１と外部装置５０２とを対にするための命令を含むことができる。このような対話のための命令はまた、外部装置５０２とロボット制御装置５０１との間のこのような無線リンクを確立するための命令、および／または外部装置５０２に記憶されたかまたは外部装置５０２にダウンロードされたプログラムされた命令の実行のための命令を含んでもよい。
【００９０】
機械可読なリンクは、ユーザーが同時に見ることができ、直感的で直接的で、さらに非常に柔軟な方法で外部装置と通信するために特に有用である。ユーザーは、典型的には、二つの機械間（すなわち、ロボット制御装置５０１と外部装置５０２との間）のリンクの開始および／または制御に関与する。同時に、この機械リンクの動作がユーザーに視覚化され、ユーザーは、ロボット制御装置５０１と外部装置５０２との間の対話が確立され、自分の目の前で起こっているのを見ることができる。したがって、このような方法で通信処理を構築し、確立し、それに従うことは非常に有益であり、また対話的遊戯と学習体験を向上させる。
【００９１】
上述したように、データを符号化するための視覚パターンは、色、強度、および持続時間のような、発光体５３１の発光のパラメータを制御することを伴うことができ、さらに、パルスまたは他の時間依存配列順序で発光を制御することを含むことができる。有利には、この実施形態では、携帯機器のカメラなどの単純な光学走査装置によって取り込み可能な、機械可読の二次元デジタルコードを形成するために、視覚化が、処理装置４２０からの命令に従って、関連する発光体の「オン」および「オフ」を切り替える単純な起動／停止設定を使用することで実施される。符号化されたデータは、さらに、時間分解された取り込みおよびパターン処理を用いて、外部装置によって時間分解された方法で検出可能な、異なる視覚パターンの時系列として表されてもよい。
【図１】
2021511924.tif 000003
【図２】
2021511924.tif 000004
【図３】
2021511924.tif 000005
【図４】
2021511924.tif 000006
【図５】
2021511924.tif 000007
【図６】
2021511924.tif 000008
【図７】
2021511924.tif 000009
【図８】
2021511924.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月18日(2019.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
玩具構築ロボットシステムで使用するためのロボット制御装置であって、該ロボット制御装置は、
該ロボット制御装置と協働する玩具構築要素とを、取り外し可能に相互接続するように構成された連結要素を含むハウジングと、
プログラムされた命令を含む処理装置と、
前記処理装置と通信するように構成された複数の入出力ポートと、
それぞれの発光体が、前記処理装置からの命令に応答して、少なくとも２つの異なる表示状態を選択的に生成するように動作可能である、複数の別々の該発光体と、
を備える、ロボット制御装置であって、
前記発光体は、直交する列と行の２次元行列内に配置され、各行は、第１の端部と第２の端部との間に延在し、前記行の前記第１の端部は、前記行列の第１の縁部を画定し、前記行の前記第２の端部は、前記第１の縁部とは反対側の前記行列の第２の縁部を画定し、各前記入出力ポートは、該行のうちの１つによって画定される線上であって、また前記行の前記第１および第２の端部のうちの１つに配置され、さらに前記発光体は、前記処理装置からの命令に応答して、前記ロボット制御装置に関するデータを符号化する機械可読コードを生成するように動作可能である、玩具構築ロボットシステム。
【請求項２】
少なくとも第１の入出力ポートが前記行の前記第１の端部に配置され、第２の入出力ポートが前記行の前記第２の端部に配置される、請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項３】
第１の入出力ポートの第１のグループが前記行列の前記第１の縁部に沿って配置され、および／または第２の出入力ポートの第２のグループが前記行列の前記第２の縁部に沿って配置される、請求項２に記載のロボット制御装置。
【請求項４】
前記行の数は前記列の数に等しい、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
【請求項５】
複数の発光体が、パターンを生成するように組み合わせて動作可能である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
【請求項６】
前記発光体は、表示状態の時系列を生成するように動作可能である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
【請求項７】
前記発光体は、可視光を放射するように構成された発光体を含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
【請求項８】
前記発光体は、赤外線、好ましくは近赤外光、および／または紫外光を放射するような発光体を含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
【請求項９】
前記発光体は、前記ロボット制御装置を識別するデータ、前記ロボット制御装置の内部状態に関するデータ、前記ロボット制御装置内に記憶されたプログラムを参照するデータ、および前記ロボット制御装置の前記処理装置内で起動されるプログラムを参照するデータの一つ以上を符号化する機械可読コードを生成するように動作可能である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
【請求項１０】
前記発光体は、前記ロボット制御装置と外部装置との間の対話のための命令を符号化する機械可読コードを生成するように動作可能である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
【請求項１１】
前記対話のための命令は、対とするための命令、前記外部装置と前記ロボット制御装置との間に無線リンクを確立するための命令、および前記外部装置によってプログラムされた命令の実行のための命令の一つ以上を含む、請求項１０に記載のロボット制御装置。
【請求項１２】
前記発光体は、２つ以上の入出力ポート間の接続を示す図表、１つ以上の入出力ポートと１つ以上の協働する周辺装置との間の接続を示す図表、および１つ以上の入出力ポートで受け取られた入力を表す図表の一つ以上を提供するように動作可能である、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
【請求項１３】
前記入出力ポートは、センサー、モーター、発電機、および／または電源などの周辺装置と対話するための接続装置として構成される、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
【請求項１４】
前記入出力ポートは、１つ以上のデジタルインターフェースを含む、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
【請求項１５】
前記入出力ポートは、周辺装置との有線および／または無線通信のために構成される、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のうちいずれか一つに記載のロボット制御装置を備える玩具構築ロボットシステムであって、該システムはさらに１つ以上の玩具構築要素を含み、各玩具構築要素は、該玩具構築要素をロボット制御装置に取り外し可能に相互接続するように構成された１つ以上の結合部材を含む、玩具構築ロボットシステム。
【請求項１７】
さらに外部装置を含み、該外部装置は、
前記ロボット制御装置によって生成された前記機械可読コードを取り込むように構成された取込装置と、
前記機械可読コード復号化するようプログラムされた復号化手段と、
前記復号された機械可読コードを入力として使用するプログラムされた命令と、
を備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記外部装置は、ゲームコントローラ、携帯電話、タブレットコンピュータ、またはラップトップ／ポータブルコンピュータなどの携帯装置であり、前記携帯装置は、プログラムされた命令およびユーザーインターフェースを含み、前記プログラムされた命令およびユーザーインターフェースは、組み合わせて、前記ロボット制御装置をプログラムするおよび／または制御するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
該システムはさらに、
前記ロボット制御装置と通信する取込装置であって、機械可読コードを取り込むように構成された取込装置と、
前記機械可読コードを復号化するようにプログラムされた復号化手段と、
前記復号化された機械可読コードを入力として使用するプログラムされた命令と、
を備える、請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の第１のシステムと、請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の第２のシステムとを含む、玩具構築ロボットキット。
【請求項２１】
前記第１のシステムの請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の第１のロボット制御装置の第１の発光体は、該第１のロボット制御装置に関するデータを符号化する機械可読コードを生成するように動作可能であり、および／または、
前記第２のシステムの請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の第２のロボット制御装置の第２の発光体は、該第２のロボット制御装置に関するデータを符号化する機械可読コードを生成するように動作可能である、請求項２０に記載のキット。
【請求項２２】
前記第１のシステムはさらに、
前記第１のロボット制御装置と通信する第１の取込装置であって、前記第２の発光体によって生成された前記機械可読コードを取り込むように構成された第１の取込装置と、
前記取り込まれた機械可読コードを復号化するようにプログラムされた復号化手段と、
前記復号化された機械可読コードを使用して前記第１のロボット制御装置と対話するためのプログラムされた命令と、
を備え、および／または、
前記第２のシステムは、さらに、
前記第２のロボット制御装置と通信する第２の取込装置であって、前記第１の発光体によって生成された前記機械可読コードを取り込むように構成された第２の取込装置と、
前記取り込まれた機械可読コードを復号化するようにプログラムされた復号化手段と、
前記復号化された機械可読コードを使用して前記第１のロボット制御装置と相互作用するためにプログラムされた命令と、
を備える、請求項２１に記載のキット。
【請求項２３】
外部装置を使用してロボット制御装置を制御する方法であって、該ロボット制御装置は請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のロボット制御装置であり、該方法は、
前記ロボット制御装置に関するデータを符号化する機械可読デジタルコードを生成する工程であって、該機械可読デジタルコードは視覚パターンとして生成される工程と、
前記外部装置の光学入力装置へ前記視覚パターンを提示する工程と、
前記外部装置の前記光学入力装置を用いて機械可読デジタルコードを取り込み、前記機械可読デジタルコードに符号化された該データを表す取り込まれたデータを生成する工程と、
前記取り込まれたデータに基づいて、前記ロボット制御装置と前記外部装置間の対話のための命令を展開する工程と、
前記対話を確立するために前記命令を実行する工程と、
を含む、方法。
【請求項２４】
対話のための前記命令は、前記外部装置と前記ロボット制御装置との間のさらなるリンクを開始するための命令を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ロボット制御装置と対話するためのユーザーインターフェースを前記外部装置上に提供する工程をさらに含む、請求項２３または２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ロボット制御装置と対話するための前記ユーザーインターフェースは、
前記ロボット制御装置をプログラムするように構成された構築要素、
前記ロボット制御装置の入出力ポートに取付けられた周辺装置をプログラムするように構成された構成要素、
前記ロボット制御装置を遠隔操作するための構成要素、および
前記ロボット制御装置の入出力ポートに取付けされた周辺機装置を遠隔制御するための構築要素のうちの一つ以上を備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記外部装置は、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のさらなるロボット制御装置である、請求項２３乃至２６のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
2021511924.tif 000011
2021511924.tif 000012
2021511924.tif 000013
2021511924.tif 000014
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