Транспортирование объекта по поверхности

Транспортирование объекта по поверхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Транспортирование объекта по поверхности

Данное изобретение относится к перемещению объекта по поверхности, например, игровой фигуры по игровому полю.

„Классическая" настольная игра состоит из физического игрового поля (игровой стол/доска) и игровых фигур. Игровые фигуры расставляют на поле и перемещают игроки (люди) согласно правилам игры. Обычный компьютер не имеет доступ к такой классической игре. Он как не знает позицию фигур в игре на поле, так и не может перемещать их.

При адаптации классической настольной игры для компьютера, что сегодня является общей практикой, расстановка игровых фигур на игровом поле происходит в компьютере „виртуально" и отображается на экране дисплея. Компьютер знает расстановку всех фигур на виртуальном поле. Ходы фигур в игре по такому виртуальному игровому полю производятся только по программе. „Компьютер" может перемещать фигуры только в узком смысле. Конечно, компьютер может сделать ход по вводу человеком. Это делает возможной „совместную" игру компьютера и человека по программе на виртуальном игровом столе. Технически это дает возможность при сетевом использовании принять участие в игре нескольким игрокам, разделенным расстоянием в пространстве.

Поскольку человек любит брать в руки „реальные" игровые фигуры и передвигать их по реальному игровому полю, то, например, при игре в шахматы с игровыми шахматными компьютерами часто расстановка фигур и их перемещение по шахматному полю выполняются виртуально, а человек имитирует ходы вне компьютера на реальной игровой доске. Через соответствующий интерфейс человек и компьютер сообщают друг другу о сделанных ходах, и человек обновляет позицию фигур в игре на физической игровой доске.

Кроме того, часто при игре с шахматными компьютерами компьютер распознает перемещения игровых фигур напрямую через механические или электромагнитные переключатели. В таких случаях переключатель помещен под встроенным игровым полем. Если игровая фигура перемещается по доске, срабатывает механизм переключения с начального поля на поле назначения хода. Получив такую информацию, шахматный компьютер электронным способом распознает и сохраняет в памяти это перемещение. Информация о том, какая игровая фигура имеется в виду при таком перемещении, в сегодняшних системах не распознается. Эта информация генерируется самим компьютером путем обновления данных обо всех ходах игры, на основании заданнойначальной позиции. Ходы игры со стороны компьютера, отображенные им на дисплее, как правило, должны быть выполнены человеком на физической доске.

Есть также решения, в которых компьютер сам передвигает игровые фигуры манипулятором, но это - очень дорогостоящий и затратный по времени метод и в силу этого едва ли применим. Не говоря уже о том, что такие решения чаще всего специализированы под конкретную игру, в частности шахматы. Более того, для таких подходов характерны ограничения. Скажем, нельзя передвигать несколько игровых фигур одновременно.

В DE 102006009451.4 было предложено для локализации игровых фигур на игровом столе использовать технологию RFID(=radio frequency identification - радиочастотное определение), где под игровым полем монтируется считыватель RFID или антенна считывателя, а игровая фигура снабжается импульсным приемопередатчиком RFID. При установке игровой фигуры на поле сигнал приемопередатчика считывается и идентифицируется считывателем под игровым полем. После этого игровая фигура привязывается к позиции считывателя или витка считывателя.

Согласно еще неопубликованному DE 102008006043.7

- игровая плоскость заменена горизонтальным дисплеем компьютера, допустим, жидкокристаллическим, который может таким образом отображать любые игровые поля;

- каждая игровая фигура снабжена оптическим сенсором на нижней стороне, имеет идентификатор ID и по радиосвязи соединена с игровым компьютером.

В этом методе игровой компьютер может автоматически распознавать тип и позицию игровых фигур на игровом столе по определенной комбинации данных, отображенных на игровом поле и дистанционно считываемых сенсором в игровой фигуре. Поскольку это может быть выполнено очень точно и быстро, игровой компьютер способен отслеживать позицию фигур в игре на игровом столе, фактически, непрерывно.

Благодаря описанному выше подходу появляется возможность универсальной компьютерной адаптации настольных игр, когда компьютер обеспечивает сменное игровое поле на экране, выполняющем роль игрового стола и автоматически отслеживающем позицию множества физических игровых фигур. На известном уровне техники автоматическое и эффективное передвижение этих физических фигур компьютером при малой технической трудоемкости невозможно. Это реализуемо только за счет сложных специальных технических решений, включающих в себя компьютерный манипулятор с механическим захватом или активные самодвижущиеся игровые фигуры, что, впрочем, имеет массу неудобств.

Желательно, чтобы пассивные игровые фигуры, беспорядочно расставленные на игровом столе, эффективно и автоматически передвигались компьютером без необходимости использования руки робота или активного привода, встроенного в игровые фигуры.

Разумеется, трудности, о которых сказано выше, относятся и к другим областям и не ограничены игровыми эпизодами. Более того, проблемы, имеющие отношение к перемещению игровых фигур, меняются в зависимости от игры. Например, игра с единственной игровой фигурой предъявляет меньше требований относительно генерации движения, чем игра с несколько игровыми фигурами, где одна или определенный набор игровых фигур должны перемещаться относительно других игровых фигур по поверхности или игровому столу. Помимо этого, некоторые фигуры в игре выстраиваются вращательно симметрично, при этом их чередующаяся ориентация относительно поверхности не имеет значения, в других же играх с другими игровыми фигурами это может быть по-иному, а в некоторых играх ориентация игровой фигуры или направление ее взгляда важны.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является представление концепции перемещения игровых фигур по поверхности, которое может быть осуществлено при небольших затратах средств и пространства и/или которое расширяет применимость благодаря тому, что элементы, необходимые для генерации движения, совместимы с большим числом вероятных способов распознавания перемещения по игровой поверхности.

Поставленная задача достигается посредством объекта по пункту 1, системы по одному из пунктов 8, 19, 20 и 24 и способа по одному из пунктов с 30 по 33 формулы изобретения.

Основной идеей, на которой базируется предлагаемое изобретение, является то, что при определении положения объекта на поверхности можно также использовать средства транспортировки объекта по поверхности, при которой требуются меньшие воспроизводимые транспортные перемещения в силу возможности осуществления управления напрямую на основе наблюдаемого перемещения и сравнения его с желаемым перемещением.

Исходя из первой задачи настоящего изобретения, эта идея используется путем инициации движения за счет воздушной подушки между объектом и поверхностью. „Несомый" таким образом объект может перемещаться горизонтально на основе самых различных бесконтактных способов, например, за счет магнитных полей электростатически или тому подобное. В соответствии с одним из конструктивных решений воздушная подушка образуется под объектом горизонтально избирательно в месте нахождения объекта при его распознавании устройством локализации. Таким способом можно выборочно снизить трение движения одного или нескольких объектов среди множества объектов, в особенности относительно других объектов, так, чтобы устройство, оказывающее боковое усилие, не было вынуждено оказывать такое усилие специально только на один или несколько определенных объектов, а могло генерировать единое поле, действующее на все объекты, при этом фактически перемещаться будут только объекты со сниженным трением движения. Кроме того, сжатый воздух, используемый для создания воздушной подушки, продуваемой сквозь поверхность, по которой должен транспортироваться объект, может использоваться не только для снижения трения движения по поверхности, но и для инициации горизонтального перемещения или создания боковых усилий для перемещения объектов горизонтально по этой поверхности. По одному из вариантов технического исполнения это достигается в сочетании со специфическим конструктивным решением основания объекта, в котором выполнены несколько воздушных камер, разделенных между собой, при этом одна или несколько из них имеют отверстие во внешней стенке, через которое воздух воздушной подушки может выходить латерально, посредством чего за счет отдачи объект получает боковое усилие. В комбинации с соответствующим устройством локализации, определяющим местоположение объекта на поверхности, и в сочетании с плотным распределением индивидуально управляемых воздушных сопл для создания воздушной подушки воздух может точно вдуваться в требуемый набор воздушных камер объекта, перемещая объект на желаемую позицию. В качестве альтернативы, безусловно, возможно оснащение воздушных камер объекта механизмами закрывания и открывания боковых отверстий, за счет чего исключается необходимость индивидуально управлять воздушными соплами.

Как вариант, активация транспорта может осуществляться магнитным полем поверхности. По поверхности распределены раздельно управляемые витки соленоида, в которых можно создавать магнитные диполи с ориентацией перпендикулярно к поверхности. Если снабдить объект элементом или множеством элементов, притягиваемых или отталкиваемых магнитным полем, появляется возможность перемещать объект поперек поверхности, то есть на основе магнитного отталкивания, или продвигать объект вдоль поверхности, то есть пользуясь магнитным притяжением.

В качестве еще одного варианта транспорт может возбуждаться волнами изгиба поверхности. Согласно одному из технических решений в этом направлении поверхностные волны, распространяющиеся в поверхности, рассчитывают в соответствии с синтезом поля волны таким образом, что результирующий компонент перемещения, касательный к поверхности, поверхностных точек на пиках поверхностной волны, на которых главным образом поддерживается объект, приводит к перемещению объекта в направлении желаемой позиции.

Все рассмотренные аспекты объединяет то, что механические захваты или иные надстройки над поверхностью не нужны, что в противном случае могло бы пойти вразрез с эстетикой оборудования или игры или противоречило бы назначению.

Компоненты, участвующие в генерации движения согласно вышеуказанным аспектам, вполне можно скрыть под транспортной поверхностью. Кроме того, рассмотренные аспекты позволяют с помощью транспортной поверхности определять координаты положения оптически. Как следует из аппаратных версий настоящего изобретения, это достигается путем комбинирования индивидуальных транспортных механизмов с устройством локализации, которое использует изображение на экране дисплея в сочетании с оптическим датчиком, встроенным в объект, как это описано более подробно ниже. Этим обеспечивается возможность интегрирования транспортной поверхности с большинством компонентов, необходимых для позиционирования объектов и генерации движения, в функциональную единицу, способную в дальнейшем вывести на транспортную поверхность любое изображение.

В дальнейшем предпочтительные варианты осуществления предлагаемого изобретения рассматриваются более подробно с использованием сопроводительных чертежей, где:

на фиг.1 показана общая схема системы для транспорта или перемещения объекта по поверхности;

на фиг.2 показана часть изометрии сопловой диафрагмы;

на фиг.3 дан чертеж вида снизу основания объекта в соответствии с вариантом реализации;

на фиг.4а, b дан вид в плане на сопловую диафрагму, имеющую раздельно управляемые воздушные сопла с помещенным на поверхность объектом, имеющим основание в соответствии с фиг.3, где на фиг.4а и 4b отображено изменение положений объекта за счет активации разных воздушные сопл;

на фиг.5а, b дан вид в плане воздушного сопла в закрытом или открытом состоянии в соответствии с вариантом реализации;

на фиг.6а, b дан вид в плане, как на фиг.4а и 4b, для воздушных сопл, как на фиг.5а и 5b;

на фиг.7 схематически показана часть системы на фиг.1 для иллюстрации варианта способа перемещения объекта по поверхности согласно одной из реализациЙ;

на фиг.8 дан чертеж вида снизу основания объекта в соответствии с другим вариантом технического исполнения;

на фиг.9а дан фрагмент изометрии решетки обмотки электромагнита в соответствии с одной из аппаратных версий;

на фиг.9b дан чертеж вида сверху решетки на фиг.9а;

на фиг.10а-с дан чертеж вида сбоку объекта, расположенного на транспортной поверхности, работающего в различных режимах магнитного взаимодействия между магнитной решеткой и объектом в соответствии с разными техническими исполнениями;

на фиг.11а,b дан чертеж вида в плане объекта, имеющего разные элементы, которые могут быть притянуты или отражены магнитным полем;

на фиг.12а,b дан чертеж вида сверху на решетку обмотки электромагнита и объект, расположенный на ней, иллюстрирующий различные схемы активизации катушек электромагнита в магнитной решетке для генерации изменения положений объекта на поверхности;

на фиг.13а,b дан чертеж вида сверху как на фиг.12а и 12b, но с использованием отталкивающего магнитного взаимодействия;

на фиг.14 дана схема, иллюстрирующая процесс генерации движения посредством поверхностных волн;

на фиг.15а,b дан вид в разрезе и вид в плане генератора изгибной волны, проходящего по периферийному краю пластины, формирующей транспортную поверхность, в соответствии с конструктивным решением настоящего изобретения;

на фиг.16 дан боковой вид в разрезе устройства для определения положения объекта на дисплее;

на фиг.17 дан рисунок, иллюстрирующий игровое устройство, имеющее функцию определения положения игровой фигуры, в соответствии с одним из технических решений;

на фиг.18 дана блочная схема передающего устройства с фиг.17;

на фиг.19 дана блок-схема работы игрового устройства на фиг.17 в соответствии с одной из реализации;

на фиг.20 дана схема возможных вариантов поиска позиции и ориентации фигур в игре на фиг.17 и 18 на дисплее;

на фиг.21 дана блок-схема работы игрового устройства на фиг.17 в соответствии с другой версией реализации;

на фиг.22 дана схема последовательности пошаговых изображений на экране дисплея при двоичном поиске в рамках способа в соответствии с фиг.21;

на фиг.23 дан вид в разрезе основания игровой фигуры, размещенной на дисплее, в соответствии с вариантом конструкции;

на фиг.24 дан чертеж поперечного сечения основания с передающим устройством для монтажа на нижней стороне игровой фигуры в соответствии с одним из конструктивных решений;

на фиг.25 схематически показан кадр с фотошаблоном в соответствии с вариантом технического решения; и

на фиг.26а дан чертеж сечения фрагмента транспортной поверхности, включающего в себя компоненты средства генерации движения и устройства позиционирования, где недостающими внешними элементами оборудования являются средства управления и оценивания, например, компьютер;

на фиг.26b дан чертеж бокового сечения игровой фигуры, которая может использоваться вместе с компонентом на фиг.26а; и

на фиг.26с дан чертеж сечения фрагмента транспортной поверхности, включающего в себя компоненты средства генерации движения и устройства позиционирования в соответствии с другим вариантом реализации.

Далее различные конструктивные решения настоящего изобретения будут рассмотрены более подробно. При этом неоднократно повторяющиеся элементы на разных фигурах имеют одинаковые или подобные номера ссылок и повторно не описываются.

В частности, описаны различные аппаратные версии для разных аспектов, упомянутых выше, которые, однако, также могут быть частично объединены друг с другом, на что указывается в соответствующем контексте.

Несмотря на то, что описание часто относится к игровым приложениям, предлагаемое изобретение, безусловно, может быть применено в других областях деятельности, где необходимо автоматически перемещать предметы по поверхности, скажем, в логистике или тому подобное.

На фиг.1 показана общая схема системы перемещения объекта 10 по поверхности 12. Она включает в себя устройство позиционирования 14, способное отследить положение объекта 10 на поверхности 12, например, латеральное положение, скажем, центра тяжести и/или латеральное направление визирования или круговое движение объекта вокруг нормали к поверхности 12 с учетом исходного направления. В дальнейшем в контексте фиг.16-25 описаны варианты реализации устройства позиционирования 14, где в схему устройства позиционирования 14 включен оптический датчик, встроенный в объект 10, и дисплей, проецирующий изображение с экрана на тыльной стороне поверхности 12 сквозь поверхность 12 на рабочую плоскость, куда помещен объект 10.

При этом возможны также другие версии устройства позиционирования 14, которые, к примеру, включают в себя видеокамеру (не показана) с обзором транспортной поверхности 12 с фронтальной стороны, то есть на фиг.1 - сверху, или другие дистанционные датчики, в частности бесконтактные, как, например, смонтированные вдоль кромки транспортной поверхности 12 два или более дистанционных датчика.

Далее, система на фиг.1 включает в себя средство перемещения объекта по поверхности, то есть устройство 16. Таким образом, устройство 16 выполняет реальное перемещение без вмешательства пользователя. В дальнейшем в контексте фиг.2-16 средство перемещения 16 описано в виде ряда аппаратных версий. В зависимости от технического исполнения средство перемещения 16 выполнено таким образом, что силы, меняющие положение 10' объекта на поверхности 12, прилагаются к объекту 10 бесконтактно, например, с помощью сжатого воздуха, посредством магнитного поля или с использованием изгибных волн. Кроме того, возможно применение других способов или комбинаций способов, что поясняется в дальнейшем.

Устройство позиционирования 14 и средство перемещения 16 сопряжены между собой. В частности, устройство позиционирования 14 и средство перемещения 16 могут, например, быть соединены друг с другом через орган управления 18. Орган управления 18, в частности, включает в себя процессор, выполняющий надлежащую программу. Так, орган управления 18 выполнен с возможностью управления средством перемещения 16 с опорой на позицию объекта 10 на поверхности 12, распознанную устройством позиционирования, и исходную позицию или намеченную позицию объекта 10 таким образом, чтобы объект 10 приближался к требуемой позиции, заданной контуру управления, приводящему объект 10 к целевой позиции. Координаты заданной позиции объекта могут поступать из различных источников в зависимости от приложения. Данные о желаемом положении могут быть переданы от внешнего источника на орган управления 18. При этом орган управления 18 кроме функций управления средством перемещения 16 способен также выполнять другие операции, влияющие на задаваемое местоположение объекта 10. Скажем, орган управления 18 может работать также в режиме игрового компьютера, который предусматривает или получение информации о желаемом изменении положения объекта 10, передаваемой вручную игроком через некое устройство ввода, и/или автономное вычисление необходимых изменений позиции объекта 10. Устройство ввода может быть оснащено, например, клавиатурой, мышью, терминалом голосового ввода, сенсорным экраном поверхности 12 или т.п. Как уже упоминалось, система, представленная на фиг.1, может иметь иные приложения, например, в логистике, где орган управления 18 одновременно, кроме прочего, решает логистические задачи с вычислением оптимального местоположения объекта 10.

Хотя ниже об этом будет сказано еще несколько раз, следует отметить, что устройство позиционирования 14 и средство перемещения 16 могут быть реализованы с возможностью управлять несколькими объектами 10 и 10' на поверхности 12 раздельно, то есть определять их относительное местоположение или перемещать их индивидуально относительно другого объекта. Соответственно, орган управления 18 может быть осуществлен для манипуляции несколькими объектами 10 и 10' в различных позициях или, по меньшей мере, для контроля или управления их позициями по мере необходимости.

Далее, в контексте фиг.2-8 описаны версии реализации, в соответствии с которыми устройство 60 для перемещения объекта по поверхности образует воздушную подушку между объектом и транспортной поверхностью, чтобы естественное статическое и динамическое трение между дном объекта и транспортной поверхностью были преодолены с получением значительно более низкой силы трения под воздействием воздушной подушки.

На фиг.2 наглядно представлен фрагмент транспортной поверхности 12, снабженной воздушными соплами 20 с сеточным или рядным распределением. На фиг.2 рядное распределение показано как равномерное горизонтальное расположение в ряды и колонки. При этом допускаются другие упорядоченные и неравномерные формы распределения воздушных сопл 20 по горизонтали. Кроме того, воздушные сопла 20 на фиг.2 могут быть индивидуально регулируемыми или раздельно закрываемыми/открываемыми, при этом, за исключением одного отверстия 20а, все остальные отверстия изображены в закрытом состоянии. Ниже, в описании к фиг.7, говорится о возможности использования средством перемещения 16 постоянно открытых воздушных сопл 20 или тех, которыми можно управлять только совместно. Помимо этого предусмотрено, что воздушные сопла могут закрываться и открываться при выпуске воздуха, то есть выполнять функцию воздушных клапанов. Однако возможно также индивидуальное управление воздушными соплами за счет клапанов, установленных в воздушных каналах, связанных с воздушным клапаном, соединяющих воздушные сопла с источником давления.

На фиг.2 транспортная поверхность 12 показана как основная грань параллелепипеда, например, сопловой диафрагмы 22, рабочая сторона которой образует транспортную поверхность 12, состоящую из воздушных сопл 20. Возможны также другие формы.

Хотя на фиг.2 это не показано, воздушные сопла 20, однозначно, соединены поточно с нагнетателем давления, и в открытом состоянии воздушные сопла 20а пропускают сжатый воздух. Сжатый воздух проходит через сопло 20, например, перпендикулярно транспортной поверхности 12. Вместе с тем, сопла могут быть выполнены для обеспечения прохождения воздуха через сопло 20 под углом относительно перпендикуляра к поверхности. Углы латерального наклона, т.е. прохождения касательно к поверхности 12, в частности, могут быть различными для разных воздушных сопл 20, о чем будет говориться ниже.

Теперь, в контексте фигур с 3 по 6b, будет рассмотрено техническое исполнение, где порядок расположения раздельно управляемых воздушных сопл используется в сочетании с объектом, дно которого выполнено с возможностью генерации горизонтального перемещения объекта по поверхности. На фиг.3 показан возможный вариант конфигурации основания объекта 10. Для лучшего понимания в верхней части фиг.3 дана соответствующая боковая проекция объекта 10.

Как видно на фиг.3, в основании 30 объекта 10 выполнено несколько полостей 32_i-32_g. Само основание, или донышко, 30 - плоское, то есть оно представляет собой плоскую опорную поверхность 34. Как изображено на фиг.3, углубления, или полости, 32_i-32_g могут иметь общую глубину t вовнутрь объекта 10 от опорной поверхности 34. Согласно чертежу на фиг.3 полости 32i-32g разделены внутренними перегородками 36, перпендикулярными к опорной поверхности 34. Кроме того, среди полостей есть такие, т.е. полости 32₂-32₉, которые прилегают к внешней стенке 38 объекта 10. В примере на фиг.3 во внешней стенке 38 для каждой из ниш 32₂-32₉ предусмотрено отверстие 40₂-40₉, которое обеспечивает боковой выход воздуха, образующего воздушную подушку под объектом 10, из соответствующей полости 32₂-32₉. К примеру, на фиг.3 отверстия объекта 10 40₂, 40₄, 40₆ и 40₈ расположены под углом 90° относительно друг друга, что обеспечивает радиальный выход воздушного потока, формирующегося симметрично относительно оси вращения 42. Расположенные под углом 45° к перечисленным выше отверстиям отверстия 40₃, 40₅, 40₇ и 40₉ находятся относительно друг друга под углом 90°, задавая направлению воздушного потока, выходящего из соответствующих полостей, или камер, 32₃, 32₅, 32₇ и 32₉, тангенциальную составляющую. В частности, эти отверстия выполнены попарно так, чтобы пары противоположных отверстий 40₃ и 40₇ или 40₅ и 40₉ выпускали воздушный поток, задавая вращение объекту, то есть против часовой стрелки или по часовой стрелке, если смотреть сверху.

Как будет проиллюстрировано на фиг.4а и 4b, благодаря конструкции полостей и состоящих из них камер, подбирая сочетания камер, в которые подается сжатый воздух из воздушных сопл, можно вращать объект 10 на поверхности и/или перемещать его в желаемом направлении, то есть задавать любое направление движению, комбинируя прямолинейное движение и вращение вокруг оси 42. Таким образом, сжатый воздух в камере 32₂ за счет выпуска латерального потока через отверстие 40_i перемещает объект 42 в направлении, противоположном исходящему латеральному потоку воздуха. Это применимо для отверстий 40₄, 40₆ и 40_g соответственно. Если сжатый воздух одновременно поступает в камеры 40₃ и 40₇, струи воздуха, исходящие из соответствующих отверстий, вызывают вращение объекта по часовой стрелке (фиг.3). Вращение в противоположную сторону достигается подводом сжатого воздуха к камерам 32₉ и 32₅. При заполнении сжатым воздухом камеры 32₁ на фиг.3, закрытой со всех сторон внутренней перегородкой 36, боковые усилия на объект 10 не воздействуют, но между объектом 10 и поверхностью создается воздушная подушка.

Взаимодействие между органом управления 18, индивидуально управляемыми воздушными соплами 20 и основанием специальной конфигурации 30 объекта 10 проиллюстрировано далее на фиг.4а и 4b. На фиг.4 показан участок транспортной поверхности 12 и раздельно управляемые воздушные клапаны 20. Позиция объекта 10 на поверхности 12 на фиг.4а известна органу управления 18 через устройство позиционирования 14. На фиг.4а предполагается, что для перехода на желаемую позицию объект 10 планируется переместить в южном направлении (на фиг.4а - вниз). Соответственно, орган управления 18 следом за воздушными клапанами 20, расположенными под или рядом с центральной воздушной камерой 32₂, активирует или открывает воздушные сопла 20, соотносящиеся с пневмокамерой в северной части, чтобы воздух, исходящий латерально через соответствующее отверстие этой камеры 32₂, смещал объект 10 на воздушной подушке, образуемой открытыми воздушными соплами 20, в требуемом направлении, как обозначено стрелкой 50. На фиг.4а открытые воздушные клапаны обозначены овалом, а закрытые воздушные клапаны - чертой.

На фиг.4b показана та же самая исходная позиция, что и на фиг.4а. Однако в этом случае предполагается, что орган управления 18 для приближения объекта 10 к желаемой позиции должен вращать объект 10 по часовой стрелке. Соответственно, помимо воздушных клапанов 20, заполняющих воздухом центральную камеру 32₁, открываются воздушные клапаны 20, расположенные напротив воздушных камер 32₂ и 32₇. Поток воздуха, исходящий в сторону от камеры 32₃, возбуждает тягу 52 в направлении по касательной, противоположном направлению тяги 54, создаваемой потоком воздуха, исходящего в сторону от противоположной воздушной камеры 32₇, посредством чего генерируется желаемое вращательное движение объекта 10 по часовой стрелке.

Следует обратить внимание на то, что специфическая конфигурация дна объекта на фиг.3 приведена лишь в качестве примера. Возможны многочисленные модификации. Допустим, если во вращении объекта 10 нет необходимости, объект 10 будет иметь только три отверстия, через которые воздушный поток исходит радиально и которые, например, могут быть расположены под углом 120° друг к другу. Если же траектория движения объекта 10 по поверхности 12 задана иначе и, скажем, имеет определенные ограничения, то, возможно, достаточно только какой-либо одной боковой полости с отверстием в стенке 38 рядом со следующей полостью или камерой, которая не имеет боковое отверстие в стенке, как камера 32₁.

Выше в описании фиг.2-4b воздушные сопла 20 именовались также воздушными клапанами. Это объясняется тем, что индивидуальное управление воздушными соплами может осуществляться или напрямую каждым воздушным соплом, которое в таком случае выполняет функции воздушного клапана или посредством воздушного клапана с которым сопряжено определенное постоянно открытое управляемое воздушное сопло. Каждой такой паре воздушного сопла и сопряженного с ним клапана должен соответствовать воздушный канал, что требует большого пространства.

На фиг.5а и 5b приведены примеры воздушного клапана 20 в закрытом и открытом состоянии. На фиг.5а и 5b воздушные клапаны выполнены из кремния 60. К примеру, из силикона может быть изготовлен весь корпус 22 (фиг.2) целиком, или же основной несущий элемент может быть выполнен из листового стекла с матрицей просверленных в нем отверстий, в которые вмонтированы отдельные силиконовые клапаны, как показано на фиг.5а и 5b. В частности, материал 60 клапана, допустим, кремний, имеет показатель преломления, эквивалентный показателю преломления материала листа несущего элемента, то есть, например, стекла, чем в данном случае достигается полная светопроницаемость всей поверхности 12. Коэффициент преломления может, например, составлять 1,43. В предпочтительно эластичном материале клапана 60 предусматривается сквозная прорезь 62 от поверхности 12 до противоположной плоскости 64, от которой предположительно подают сжатый воздух. Прорезь предусматривается выполнять в эластичном материале 60.

С обеих сторон вдоль прорези устанавливают электроды 66 и 68 с разностью потенциалов. Внутреннее покрытие 70 стенок прорези 62 должно гарантировать, чтобы в сомкнутом состоянии, показанном на фиг.5а, электроды 66 и 68 не соприкасались. Понятно, что в таком внутреннем покрытии 70 нет необходимости, если электроды 66 и 68 вмонтированы на расстоянии от прорези 62 и не будут взаимно контактировать в закрытом состоянии.

Теперь орган управления 18 должен закрыть воздушный клапан на фиг.5а. Для этого на разные электроды 66 и 68 подается разный электрический потенциал. На фиг.5b проиллюстрирован случай, когда на электроды 66 и 68 подается заряд одинаковой полярности. Таким образом, согласно схеме фиг.5а электроды 66 и 68 воздушного клапана могут быть подключены к двум разным источникам напряжения, в то время как на схеме фиг.5b каждый из электродов 66 и 68 соединен с одноименным полюсом. На фиг.5b приведен пример с отрицательным полюсом. Возникающая за счет этого электростатическая сила отталкивания между электродами 66 и 68 размыкает прорезь клапана 62 в овал, как показано на фиг.5b.

Безусловно, вариант конструкции на фиг.5а и 5b дан лишь в качестве примера, в то время как возможны иные технические решения. Кроме того, наглядное представление на фиг.5а и 5b упрощено настолько, что в нем не отображены линии питания электродов 66 и 68. Для раздельного управления воздушными клапанами они должны индивидуально подключаться/отключаться к упомянутым выше источникам напряжения через соответствующие обособленные контуры. Также следует заметить, что на фиг.5а и 5b окружность 72 графически отображает возможное взаимодействие между материалами клапана 60 и вышеназванной пластины несущего элемента, например, листовьм стеклом.

Фиг.6а и 6b демонстрируют процесс управления матрицей воздушных клапанов, имеющих конструкцию, соответствующую фиг.5а и 5b, для генерации движений, показанных на фиг.4а и 4b. Говоря кратко, фиг.6а и 6b изображают фрагмент транспортной поверхности 12, оснащенной набором клапанов 20, по конструкции соответствующих фиг.5а и 5b, где объект 10 с основанием, выполненным согласно фиг.3, помещен на поверхность 12. Как видно на фиг.6а, воздушные клапаны 20, расположенные под камерами 32₁ и 32₂, находятся в открытом состоянии в соответствии с фиг.5b для возбуждения движения в южном направлении, как это имело место в случае с фиг.4а; а на фиг.6b в состоянии, соответствующем фиг.5b, находятся только те воздушные клапаны, которые расположены под камерами 32₁, 32₃ и 32₇, в то время как определенные другие воздушные клапаны находятся в закрытом состоянии, соответствующем фиг.5а.

Как будет рассмотрено позже в отношении фиг.26а и 26b, воздушные клапаны, вмонтированные в лист стекла, имеющего одинаковый показатель преломления, что описано в контексте фиг.5а-6b, имеют то преимущество, что при закрытых воздушных клапанах они не нарушают оптические свойства стеклянной поверхности. Другими словами, при закрытых воздушных клапанах не возникают „точки разрыва", которые влияли бы на проницаемость рабочего поля, что особенно благоприятно в реализациях фиг.16-25, в соответствии с которыми устройство позиционирования 14 использует дисплей, помещенный под транспортную поверхность, для определения местоположения объектов.

Среднее наименьшее расстояние между воздушными соплами 20 не может, в частности, превышать ширину полостей 32_2-9. Преимущественно среднее наименьшее расстояние между воздушными соплами 20 должно быть меньше или равно наименьшей ширине полостей 32_2-9. В зависимости от перемещения, которое объекту необходимо совершить до позиции назначения, орган управления 18 выбирает для нагнетания сопла, расположенные под соответствующими полостями 32_2-9.

На фиг.2-6b боковые усилия для изменения положения объекта, несомого воздушной подушкой, прилагались за счет сжатого воздуха, порождающего такую воздушную подушку путем продува соответствующих пневмокамер или нагнетания воздуха в нужные воздушные камеры.

На фиг.7 отображен принцип осуществления средства перемещения объекта 16 по горизонтальной поверхности, в соответствии с которым такое средство включает в себя сеть раздельно управляемых воздушных сопл, встроенных в поверхность 12, для образования воздушной подушки 80 между объектом 10 и поверхностью 12, в частности, в месте нахождения объекта 10, а также реализации устройства 82 для бесконтактного горизонтального перемещения и/или вращения объекта 10 на воздушной подушке 80. Для выполнения задаваемой смены позиций объекта 10 на поверхности 12 средство бесконтактного горизонтального перемещения 82 может, например, использовать силы электростатического поля, силы магнитного поля или наклон поверхности 12 относительно гравитационного поля.

При возникновении необходимости перемещения только одного определенного объекта 10 среди нескольких объектов на поверхности 12 возможные версии исполнения средства 82 не ограничены возможностью индивидуально воздействовать на желаемый объект 10. Скорее, при создании локальной воздушной подушки 80 под определенным объектом 10 статическое и динамическое трение, воздействующие иначе на поверхность 12 и объект 10, устраняются, чтобы боковые усилия средства 82 генерировали поперечное перемещение только для заданного объекта 10.

Здесь одна из возможных реализаций средства 82 предусматривает, например, перемещение объекта 10 не за счет возбуждения соответствующих полей, а за счет упорядоченного открывания и закрывания боковых отверстий донных камер конструкции в соответствии с фиг.3. В дополнение к конструктивному решению фиг.3 компоновка устройств 84_2-9 на фиг.8 предусмотрена для селективного открытия и закрытия отверстий 40₂-40₉, которыми может управлять, например, орган управления 18 через беспроводной интерфейс 18. Исходя из приведенного выше описания, орган управления 18 управляет устройствами 84 так, ч