电子设备以及控制它的方法.pdf

本申请公开了一种电子设备，该电子设备包括主体、用于移动主体的驱动机构、具有安装于主体中用于探测到达置于主体周围空间内的目标的距离的多个传感器的探测器、构造为基于由探测器探测到的距离计算目标的方向的计算机、和构造为控制驱动机构根据由计算机计算得到的方向改变主体的方位的控制器。

1、  一种电子设备，其包括：
主体；
用于移动所述主体的驱动机构；
安装于所述主体中的具有多个传感器的探测器，用于探测到达置于所述主体周围空间内的目标的距离；
构造为基于由所述探测器探测的距离计算所述目标的方向的计算机；和
构造为依据由所述计算机计算得到的方向控制所述驱动机构改变所述主体的方位的控制器。

2、  根据权利要求1所述的电子设备，其中所述计算机基于所述探测器探测的距离计算所述目标的方向和到达所述目标的距离，并且所述控制器控制所述驱动机构以改变所述主体的方位并依据由所述计算机计算得到的方向朝向所述目标移动所述主体。

3、  根据权利要求2所述的电子设备，还包括：
构造为与外部设备通信的通信单元；
其中所述控制器根据由所述计算机计算得到的方向控制所述驱动机构以改变所述主体的方位和朝向所述目标移动所述主体并且还控制所述通信单元以与该外部设备通信。

4、  根据权利要求2所述的电子设备，其中如果由所述计算机计算得到的到达该目标的距离落入预定范围，则所述控制器停止控制所述驱动机构。

5、  根据权利要求1所述的电子设备，其中每个所述传感器都包括准静电场传感器。

6、  根据权利要求1所述的电子设备，其中所述探测器包括三个用于探测各自到达该目标的距离的传感器。

7、  根据权利要求1所述的电子设备，还包括：
安装于所述主体中的声音输出单元；
其中所述控制器控制所述驱动机构改变所述主体的方位以便依据由计算机算出的方向使所述声音输出单元的声音辐射表面正对所述目标。

8、  根据权利要求1所述的电子设备，还包括：
安装于所述主体中的图像输出单元；
其中所述控制器控制所述驱动机构改变所述主体的方位以便依据由计算机算出的方向使所述图像输出单元的显示表面正对所述目标。

9、  一种控制电子设备的方法，该方法包括下述步骤：
利用安装于主体中的用于探测到达置于所述主体周围空间中的目标的距离的多个传感器探测到达目标的距离；
基于探测到的距离计算所述目标的方向；和
依据算得的方向控制驱动机构改变所述主体的方位。

电子设备以及控制它的方法
本发明包含涉及于2005年11月10日在日本专利特许厅中请的日本专利申请JP2005-326527的主题，此处结合引用其全部内容。
技术领域
本发明涉及电子设备以及控制电子设备的方法，尤其涉及用于预先确定方向的电子设备以及控制这种电子设备的方法。
背景技术
许多电子设备，例如最近几年已经被广泛应用的声频设备和输入设备被预设用于预定方向。特别地，声频设备被预设用于这种用途，即其扬声器具有面对使用者的声波辐射表面，而输入设备被预设用于这种用途，即其具有操作按钮的操作面面对使用者。
此外，如果过去的电子设备被用于不是所要应用的预定方向的方向，使用者将发现难以使用电子设备，因为，例如，使用者不能从电子设备听到好的立体声或不能顺利操作电子设备。当过去的电子设备被定向于不合意的方向时，使用者需要相对于电子设备移动或旋转电子设备，使得电子设备相对于使用者被定向于预定方向。
如果电子设备可以探测使用者所处的方向并将它自己相对于使用者定向于预定方向，则使用者将发现使用电子设备更为容易。
过去的一种电子设备具有用于探测到达位于预定方向的使用者的距离的传感器。然而，由于这种传感器只能探测到达使用者的距离，这种过去的电子设备不能探测使用者处于哪个方向。详细内容可参见日本专利公开文本No.2004-130428。
发明内容
如上面所述的，尽管过去的一些电子设备被预设用于相对于使用者的预定方向，由于它们不能探测使用者所处的方向，使用者需要相应的向电子设备移动或将电子设备相对于使用者转动。从而，那些过去的电子设备难以使用。
本发明的一个目的是提供一电子设备，其可以比迄今为止的那些电子设备更容易使用，以及控制这样的电子设备的方法。
为了实现上述目的，根据本发明提供一电子设备，包括主体，用于移动所述主体的驱动机构，具有多个安装于所述主体中的用于探测到达置于所述主体周围空间的目标的距离的传感器的探测器，用于基于由所述探测器探测的距离计算所述目标的方向的计算机，和用于依靠由所述计算机计算得到的方向控制所述驱动机构改变所述主体的方位的控制器。
目标，例如，用户所处的方向被识别，并且主体的方位被改变至与识别到的使用者所处的方向对准。从而电子设备可被用于使用者所处的方向，即，在电子设备要被使用的方向上，而不需要使用者移动或改变主体的方位。
这样安排的电子设备比以前的更加容易使用。根据本发明，还提供了控制电子设备的方法，以允许电子自动设备比以前的更加容易使用。
当结合通过示例举例说明本发明的较佳实施例的附图时本发明的上述和其它的目的，特征，和优点将变得很明显。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的电子设备的透视图；
图2是电子设备的电路布置的框图；
图3是显示了电场强度随距离改变的曲线图；
图4是显示了电场强度随距离改变的曲线图；
图5是显示了在准静电场中距离和频率之间关系的图表；
图6A是音乐回放自动设备的透视图；
图6B是音乐回放自动设备的另一个透视图；
图7是音乐回放自动设备的前视图；
图8是显示了音乐回放自动设备移动的方式的平面图；
图9是显示了音乐数据传输系统的示意图；
图10是显示了分析音乐信息和驱动信息的图表；
图11是音乐回放自动设备的电路设置的框图；
图12是显示了计算使用者的位置的方式的平面图；
图13A和13B是显示了识别使用者的手的运动的过程(1)的视图；
图14A和14B是显示了识别使用者的手的运动的过程(2)的视图；
图15A和15B是显示了识别使用者的手的运动的过程(2)的视图；
图16是音乐回放自动设备的处理顺序的流程图；和
图17是显示了根据本发明的另一个实施例的椭圆形外壳改变它的方位的方式的平面图。
具体实施方式
(1)电子设备概述：
首先将根据图1和2对根据本发明的一个实施例的电子设备在下面进行简要描述。如图1和2所示，电子设备1具有主体2，用于改变主体2的方位的驱动机构3，置于主体2中并具有多个距离传感器S1、S2和S3的探测器4，这些距离传感器用于探测到达置于主体2周围空间中的目标(图中未示出)的距离，用于基于由探测器4探测得到的距离计算目标相对于电子设备1的方向的计算机5，和用于控制驱动机构3改变主体2的方位的控制器6。
在运行期间，基于由具有距离传感器S1、S2和S3的探测器4探测得到的距离，电子设备1计算目标，例如，使用者，所处的方向，并且将主体2的方位改变成与计算得到的方向一致。因此，电子设备1可被用于取决于使用者所处的方向的方位，即，电子设备1要被使用的方向，而不需要使用者相对于电子设备1移动或相对于使用者改变主体2的方位。
探测器4的每个距离传感器S1、S2和S3都包括一个准静电场传感器。下面将详细描述所述准静电场传感器。
(2)准静电场传感器：
(2-1)准静电场的特性：
首先，下面将描述形成准静电场传感器的基础的准静电场。电场由下述电场结合形成：与到电场源的距离成反比的辐射电场、与到电场源的距离的平方成反比的感应电磁场、和与到电场源的距离的立方成反比的准静电场。
辐射电场、感应电磁场、和准静电场的相对强度与图3中的图表所示的距离有关。在图3中，1[MHz]下的电场的相对强度和距离之间的关系以对数标度(scale)表示。
如图3所示，存在一距离使得辐射电场、感应电磁场、和准静电场的相对强度彼此相等。这一距离在下文中将被称为“强度分界点”。在比强度分界点远的距离处，辐射电场占优势，即，它比感应电磁场和准静电场大。在比强度分界点近的距离处，准静电场占优势，即，它比辐射电场占优势时和感应电磁场大。
在到偶极子(电场源)的间隔为距离r[m]的位置处每个辐射电场的强度E_{θ，radiation}、感应电磁场的强度E_{θ，induction}、和准静电场的强度E_{θ，quasi-electrosatic}由下面的等式表达：
r = 1 k . . . ( 1 ) ]]>
在等式(1)中，偶极子上的电荷由q[c]表示，偶极子的长度由1[m]表示，波数由k[1/m]表示，而虚数单位由j表示。
由于辐射电场、感应电磁场、和准静电场的强度在强度分界点处彼此相等，距离r满足下面的等式：
k = 2 πf c . . . ( 2 ) ]]>
由电场源到强度分界点的距离r由下式表示：
r = c 2 πf . . . ( 3 ) ]]>
如果在真空中的光速由c[m/s](c＝3×10⁸)表示而频率由f[H_Z]表示，则等式(3)中的波数k[1/m]由下式表示：
E ( r ) = A ( r ) r 3 . . . ( 4 ) ]]>
因此，强度分界点由通过将等式(3)代入等式(4)获得的下面的等式表示：
E ( r ) = A ( r ) · 1 [ c 2 π f ( r ) ] 3 . . . ( 5 ) ]]>
如同从等式(5)可以看出的，如果其强度比辐射电场和感应电磁场大的准静电场的空间较大，则与频率紧密相关(closely related)。在频率较低时，其强度比辐射电场和感应电磁场大的准静电场的空间较大。特殊地，到达图3所示的强度分界点的距离在频率较低时较大，即，在频率较低时被移至右侧。相反地，在频率较高时，其强度比辐射电场和感应电磁场大的准静电场的空间较小。特殊地，到达图3所示的强度分界点的距离在频率较高时较小，即，在频率较高时被移至左侧。
如果选择了例如1[MHz]的频率，那么根据上面的等式(5)，如同可从以逆对数标度显示距离的图4中理解到的，在到达距电场源2[m]的距离处的准静电场的强度大概比感应电磁场的大13[dB]。在这个范围内，因此，可以不会受到感应电磁场和辐射电场的实质影响而测量准静电场。
(2-2)利用准静电场测量距离：
基于上述准静电场的性质，如图5所示，包括准静电场传感器的距离传感器S1产生多个分别对应于频率f1至fn的准静电场。频率为1[MHz]的fl被用作距离传感器S1周围0.01[m]范围内的参照频率，即，距离探测器S10.01[m]处的参照频率。频率f2到fn依序逐渐减小，并且分别用于以0.01[m]间隔逐渐增大的范围。距离传感器S1探测准静电场的变化(电位变化)，所述变化在用户进入准静电场时发生，并且确定对应于其变化超过预定阈值的准静电场的频率。距离传感器S1接着探测对应于识别到的频率的距离，作为从距离传感器S1到用户的距离。
包括准静电场传感器的距离传感器S1被用于利用准静电场探测到达处于距离传感器S1周围空间内用户的距离。对于准静电场传感器的细节，可以参考日本专利申请No.2003-160816，其为本申请的在先申请并已被公开。
(3)音乐回放自动设备的详细结构：
下面将详细描述作为具有准静电场传感器的电子设备的特殊示例的如图6A、6B、和7所示的音乐回放自动设备10。
音乐回放自动设备10具有基本上椭圆形外壳11。音乐回放自动设备10还具有安装于椭圆形外壳11的外周表面上并从其上向外突出的相同外形的环形左和右轮12、13。左和右轮12、13被分别置于至椭圆形外壳11的中心点P1间隔相同距离的左和右垂直平面SA、SB上，并且沿垂直于椭圆形外壳11的水平轴L1的方向延伸。水平轴L1为穿过椭圆形外壳11的中心点P1和顶点P2、P3延伸的直线，所述两个顶点为在椭圆形外壳11的外圆周表面上彼此间隔最大距离的点。
环形左和右轮12、13分别具有大于椭圆形外壳11围绕水平轴L1的最大外径的外径。环形左和右轮12、13被安装于椭圆形外壳11上用于在方向D1上围绕水平轴L1以及在相反的方向D2上围绕水平轴L1进行角运动。当音乐回放自动设备10被置于水平表面上，例如，仅仅左和右轮12、13保持与水平表面接触并支撑椭圆形外壳11水平地脱离水平表面。当左和右轮12、13受控彼此独立地扭转时，椭圆形外壳11以如图8所示的顺时针和逆时针形式角移动或向前方、左前方、右前方、后方、左后方、或右后方移动。
椭圆形外壳11包括置于左和右轮12、13之间的中心壳体14、置于中心壳体14左侧并从中心壳体14左侧向着水平轴L1逐渐变细的基本上锥形左侧壳体15、和置于中心壳体14右侧并从中心壳体14右侧向着水平轴L1逐渐变细的基本上锥形右侧壳体16。
中心壳体14在中心下部位置容纳了类似电池或类似物的平衡块17。平衡块17将中心壳体14的重心置于中心点P1的正下方。在重心被这样放置的情况下，即使音乐回放自动设备10通过两点，即，左轮12和右轮13，与水平表面保持接触，中心壳体14被防止在方向D1和方向D2上绕水平轴L1连续旋转，且当音乐回放自动设备10在水平表面上移动时，其状态保持稳定。
左侧壳体15包括可旋转的安装于中心壳体14上用于在方向D1和方向D2上绕水平轴L1角运动的左侧转动体18(如图6A、6B所示)，和左侧可打开和可关闭的本体20，其通过铰链19连接至左侧转动体18的左侧，使得左侧可打开和可关闭的本体20可在左侧转动体18的左侧被向外打开并向内关闭。左侧转动体18在其外表面支撑有例如发光二极管等的左侧光发射器21。左侧可打开和可关闭的本体20容纳有置于其中的扬声器22。当通过铰链19将左侧可打开和可关闭的本体20向左侧向外打开时，扬声器22的振动板的前表面向外露出，如图6B所示。
类似地，右侧壳体16包括可旋转的安装于中心壳体14上用于在方向D1和方向D2上绕水平轴L1角运动的右侧转动体23(如图6A、6B所示)，和右侧可打开和可关闭的本体25，其通过铰链24连接至右侧转动体23的右侧，使得右侧可打开和可关闭的本体25可在右侧转动体23的右侧被向外打开并向内关闭。右侧转动体23在其外表面支撑有一右侧光发射器26，例如发光二极管等。右侧可打开和可关闭的本体25容纳有置于其中的扬声器27。当通过铰链24将右侧可打开和可关闭的本体25向右侧向外打开时，扬声器27的振动板的前表面向外露出，如图6B所示。
如图7所示，在左侧壳体15位于左侧而右侧壳体16位于右侧的情况下显示的椭圆形外壳11的表面作为椭圆形外壳11的前表面。当椭圆形外壳11的前表面正对使用者时，使用者向音乐回放自动设备10输入命令以回放音乐。因此，音乐回放自动设备10被预设为这种用途，即在椭圆形外壳11的前表面正对使用者时，使用者向音乐回放自动设备10输入命令。
音乐回放自动设备10具有置于中心壳体14中上前方位置的前端距离传感器28、置于左侧壳体15中上方位置的左侧距离传感器29、和置于右侧壳体16中上方位置的右侧距离传感器30。前端距离传感器28、左侧距离传感器29、和右侧距离传感器30中的每一个都包括如上面所述的准静电场传感器，用于利用准静电场探测到达使用者的距离。基于从置于椭圆形外壳11中不同位置处的前端距离传感器28、左侧距离传感器29、和右侧距离传感器30探测到的结果，音乐回放自动设备10确认到达位于椭圆形外壳11附近的使用者的距离、和在从椭圆形外壳11的前侧观察的使用者的方向，即，使用者的位置。
(4)音乐数据传输系统：
下面将参照图9描述用于将音乐数据传输至音乐回放自动设备10的音乐数据传输系统40。如图9所示，音乐数据传输系统40具有呈个人电脑形式的数据传输设备41。数据传输设备41通过网络43从提供音乐数据的音乐数据提供服务器42获得音乐数据，或者通过存储记录的音乐数据的记录介质44例如CD(光盘)获得音乐数据。
数据传输设备41对传输给音乐回放自动设备10的音乐数据执行频率分析处理用于基于音乐数据分析音乐元素。数据传输设备41获得表示沿待传输的音乐数据的回放时间轴AX1的音乐数据的分析频率的分析过的音乐信息INF1，如图10所示。
基于分析过的音乐信息INF1，数据传输设备41产生驱动信息INF2，该驱动信息包括沿着回放时间轴AX1用于控制左侧轮12和右侧轮13的旋转方向、角位移和旋转速度的左侧轮控制值和右侧轮控制值，用于控制左侧转动体18和右侧转动体23的旋转方向、转动速度和转动角度的左侧转动体控制值和右侧转动体控制值，用于控制左侧可打开和可关闭的本体20和右侧可打开和可关闭的本体25的打开和关闭角度和打开和关闭速度的左侧可打开和可关闭的本体控制值和右侧可打开和可关闭的本体控制值，和用于控制左侧光发射器21和右侧光发射器26的光发射状态(例如，颜色和亮度)的左侧光发射器控制值和右侧光发射器控制值。
从而，数据传输设备41产生驱动信息INF2用于驱动椭圆形外壳11的不同元件，即，左侧轮12、右侧轮13、左侧转动体18、右侧转动体23、左侧可打开和可关闭的本体20、右侧可打开和可关闭的本体25、左侧光发射器21、和右侧光发射器26，该信息被提供给基于音乐数据的音乐元素。图10所示的驱动信息INF2显示了分别用于左侧可打开和可关闭的本体20和右侧可打开和可关闭的本体25的左侧可打开和可关闭的本体控制值和右侧可打开和可关闭的本体控制值。
当使用者指示数据传输设备41传输数据时，数据传输设备41利用电缆45和在其上放置音乐回放自动设备10的托架46将音乐数据和对应于音乐数据的驱动信息INF2连续传输至音乐回放自动设备10。
(5)音乐回放自动设备的电路布置：
下面将参照图11描述音乐回放自动设备10的不同的电路。如图11所示，音乐回放自动设备10由控制器50控制，所述控制器也是音乐回放自动设备10的一个电路。控制器50根据存储在存储器51中的程序执行不同的处理操作。具体地，控制器50将由外部数据传输设备41通过电缆45和支架46连续传输的音乐数据和对应于所述音乐数据的驱动信息INF2写入存储器51中。
当控制器50识别音乐回放自动设备10从支架46移去时，控制器50通过包括前端距离传感器28、左侧距离传感器29、和右侧距离传感器30的探测器52获得距离信息DI，该距离信息代表了利用前端距离传感器28测得的到达使用者的距离、利用左侧距离传感器29测得的到达使用者的距离、和利用右侧距离传感器30测得的到达使用者的距离。
通过距离信息DI，控制器50识别由前端距离传感器28测得的到达用户的距离、由左侧距离传感器29测得的到达用户的距离、由右侧距离传感器30测得的到达用户的距离。基于识别到的距离，控制器50计算从椭[圆形外壳11到使用者的距离以及由椭圆形外壳11的前侧观察到的使用者的方向。实际上，如图12所示，控制器50计算在中心处具有前端距离传感器28和由前端距离传感器28测得的到达使用者的距离表示的半径的球体、在中心处具有左侧距离传感器29和由左侧距离传感器29测得的到达使用者的距离表示的半径的球体、和在中心处具有右侧距离传感器30和由右侧距离传感器30测得的到达使用者的距离表示的半径的球体的交点，从而限定从椭圆形外壳11到使用者的距离以及从椭圆形外壳11的前侧观察到的使用者的方向。
在限定了到达使用者的距离以及从前侧观察到的使用者的方向后，控制器50依据从前侧观察到的使用者的方向控制轮子驱动器53使得左侧轮12和右侧轮13分别在相反的方向上旋转，以便改变椭圆形外壳11的方位使得它的前侧正对使用者。控制器50接着依据到达使用者的距离控制轮子驱动器53使得左侧轮12和右侧轮13在相同的方向上旋转，以便向前移动椭圆形外壳11直到到达使用者的距离处于预定范围内。
如上所述，基于从探测器52获得的距离信息DI，控制器50将椭圆形外壳11的前侧转向使用者，并且将椭圆形外壳11向使用者移动。这种用于向使用者移动椭圆形外壳11的操作模式被称作控制器50的用户跟踪模式。
当使用者和椭圆形外壳11之间的距离降至预定范围内，例如，30cm时，控制器50控制轮子驱动器53停止转动左侧轮12和右侧轮13，然后从用户跟踪模式切换至命令输入模式，以便接收由使用者输入的命令。因此，当使用者位于距椭圆形外壳11的预定范围内时，控制器50进入命令输入模式。所述预定范围在后面将被称作命令输入范围。
在下面将详细描述音乐回放自动设备10的命令输入处理。音乐回放自动设备10基于由前端距离传感器28、左侧距离传感器29、和右侧距离传感器30测得的结果计算在椭圆形外壳11周围空间内移动的使用者的一只手的运动，并依据手的运动接收以非接触方式输入的命令。
事实上，控制器50在给定的时间间隔从探测器52获得距离信息DI。如图13A所示，当控制器50，在命令输入范围(例如，30cm)内，识别使用者的手在从椭圆形外壳11的前侧观察时从右侧接近椭圆形外壳11，即，使用者的手接近左侧壳体15，到达由左侧距离传感器29测得的到达使用者的手的距离等于或小于预定阈值(例如，10cm)的位置，控制器50测定使用者的手位于接近左侧壳体15的位置，并存入存储器51，例如，这个时候的使用者的手的位置数据为由具有三个正交轴，即X-、Y-、Z-轴且原点位于椭圆形外壳11的中心点P1处的三维坐标系统表示的三维空间内的坐标数据，如图13B所示。
如果用户的手的X-轴坐标数据的符号是正的，则用户的手从椭圆形外壳11的前侧观察位于原点的左侧。如果用户的手的X-轴坐标数据的符号是负的，则用户的手从椭圆形外壳11的前侧观察位于原点的右侧。如果用户的手的Y-轴坐标数据的符号是正的，则用户的手位于原点的上方，如果用户的手的Y-轴坐标数据的符号是负的，则用户的手位于原点的下方。如果用户的手的Z-轴坐标数据的符号是正的，则用户的手位于原点的前方，如果用户的手的Z-轴坐标数据的符号是负的，则用户的手位于原点的后方。
其后，如图14A所示，当控制器50识别用户的手在从左侧壳体15向中心壳体14的方向移动并接近中心壳体14达到由前端距离传感器28测得的到用户的手的距离等于或小于预定阈值(例如，10cm)的位置时，控制器50测定用户的手位于靠近中心壳体14的位置，并且将此时用户的手的位置数据以三维空间中的坐标数据的形式存储至存储器51中，如图14B所示。
随后，如图15A所示，当控制器50识别用户的手在从中心壳体14向右侧壳体16的方向移动并接近右侧壳体16达到由右侧距离传感器30测得的到用户的手的距离等于或小于预定阈值(例如，10cm)的位置时，控制器50测定用户的手位于靠近右侧壳体16的位置，并且将此时用户的手的位置数据以三维空间中的坐标数据的形式存储至存储器51中，如图15B所示。
每当控制器50将坐标数据存储至存储器51中，控制器50计算从在先的坐标数据到目前的坐标数据的轨迹，并将表示算得的轨迹的轨迹数据存储进存储器51中。从而，当用户的手在从椭圆形外壳11的前侧观察，例如，从右向左移动时，控制器50计算用户的手行经的轨迹。接着控制器50将计算得到的轨迹数据与预先结合了命令存储于存储器51中的轨迹数据的模型相比。如果计算得到的轨迹数据与，例如，结合了音乐回放命令的轨迹数据的模型一致，则控制器50确定用户的手的移动表示用于音乐回放的命令，并且输入音乐回放的命令，于是控制器50进入音乐回放模式以便回放音乐。
在音乐回放模式中，控制器50读取存储于存储器51中的音乐数据(图11)。音乐处理器54处理由控制器50读取的音乐数据，例如，将音乐数据从数字数据转换为模拟数据，并且放大音乐数据，以产生音乐信号。然后，扬声器22、27基于从音乐处理器54来的音乐信号输出乐声。
这时，控制器50与基于被回放的音乐数据的音乐元素(拍子、音调，等)同步地驱动椭圆形外壳11的不同的元件，即，左轮12、右轮13、左侧转动体18、右侧转动体23、左侧可打开和可关闭的本体20、右侧可打开和可关闭的本体25、左侧光发射器21、和右侧光发射器26。
具体地，控制器50从存储器51读取对应于被回放的音乐数据的驱动信息INF2，并且基于读出的驱动信息INF2控制轮子驱动器53、转动体驱动器55、可打开/可关闭的本体驱动器56、左侧光发射器21、和右侧光发射器26。
结果，轮子驱动器53与基于被回放的音乐数据的音乐元素同步地转动左轮12和右轮13。从而控制器50可以与从扬声器22、27输出的音乐的音乐元素同步地移动椭圆形外壳11。
在控制器50的控制下，转动体驱动器55与基于被回放的音乐数据的音乐元素同步地转动左侧转动体18和右侧转动体23。从而控制器50可以相对于中心壳体14与从扬声器22、27输出的音乐地音乐元素同步地转动左侧转动体18和右侧转动体23。
在控制器50的控制下，可打开/可关闭的本体驱动器56与基于被回放的音乐数据的音乐元素同步地打开并关闭左侧可打开和可关闭的本体20和右侧可打开和可关闭的本体25。从而控制器50可与从扬声器22、27输出的音乐的音乐元素同步地打开并关闭左侧可打开和可关闭的本体20和右侧可打开和可关闭的本体25。
在控制器50的控制下，左侧光发射器21、和右侧光发射器26与基于被回放的音乐数据的音乐元素同步地以不同的发光状态发光。从而控制器50可以与从扬声器22、27输出的音乐的音乐元素同步地发光。
因此，音乐回放自动设备10在音乐回放模式下可以好像跟着从扬声器22、27输出的音乐跳舞一样来回移动。
(6)操作顺序：
下面将参照图16描述音乐回放自动设备10从用户跟踪模式到音乐回放模式的操作顺序。所述操作顺序由控制器50根据安装于存储器51中的程序执行。
如图16所示，当椭圆形外壳11从支架46移去时，控制器50启动操作顺序RT1，于是控制转到步骤SP1。在步骤SP1中，控制器50进入用户跟踪模式并且从探测器52获得距离信息DI。然后，控制转到步骤SP2。
在步骤SP2中，控制器50基于距离信息DI计算从椭圆形外壳11到用户的距离和从椭圆形外壳11前侧观察用户所处的方向。然后，控制转到步骤SP3。在步骤SP3中，基于从椭圆形外壳11前侧观察到的用户所处的方向，控制器50控制轮子驱动器53改变椭圆形外壳11的方位使得它的前表面面对用户。然后，控制转到步骤SP4。
在步骤SP4中，控制器基于到达用户的距离确定用户的位置是否在命令输入范围内。如果用户的位置不在命令输入范围内，则控制从步骤SP4(步骤SP4中的否)转入步骤SP5。在步骤SP5中，控制器50控制轮子驱动器53向前，即，在用户所处的方向上移动椭圆形外壳11。例如，在预定的0.5秒的时间过去后，控制转回步骤SP1使控制器50获取距离信息DI。
直到用户的位置进入命令输入范围，控制器50在预定时间间隔内获得距离信息DI，并且基于距离信息DI在一反馈回路中控制轮子驱动器53，从而将椭圆形外壳11移近用户以跟随用户。即使用户是在移动着的，因此，音乐回放自动设备10可在它移动过程中识别用户并靠近用户以跟随用户。
如果椭圆形外壳11已经接近用户直至用户位于命令输入范围内，控制从步骤SP4(步骤SP4中的是)转入步骤SP6。在步骤SP6中，控制器50控制轮子驱动器53停止转动左轮12和右轮13，然后从用户跟踪模式切换至命令输入模式。然后，控制转入步骤SP7。如果用户的位置开始就处于命令输入范围内，则控制器50仅仅改变椭圆形外壳11的朝向，而不移动椭圆形外壳11。其后，控制从步骤SP4(步骤SP4中的是)转入步骤SP6然后转至步骤SP7。
在步骤SP7中，控制器50再次从探测器52获取距离信息DI。然后，控制转入步骤SP8。在步骤SP8中，控制器50基于距离信息DI计算用户，即，用户的手运动的轨迹，从而获得计算后的轨迹数据。然后，控制转入步骤SP9。在步骤SP9中，控制器50确定算得的轨迹数据是否与任一预先存储在存储器51中与命令相结合的轨迹数据的模型一致。
如果算得的轨迹数据与所有的存储的轨迹数据的模型都不一致(步骤SP9中的否)，则控制转回步骤SP7使控制器50再次获取距离信息DI。如果算得的轨迹数据与存储的轨迹数据的模型中的一个一致(步骤SP9中的是)，则控制器50确认用户的手的运动表示例如音乐回放的命令。然后控制转入步骤SPI0。
在步骤SP10中，控制器50确定对应于用户的手的运动的命令是例如音乐回放的命令。则控制转入步骤SP11。在步骤SP11中，控制器50从命令输入模式切换至音乐回放模式，并且基于音乐回放命令回放音乐数据并驱动被回放的音乐数据的不同的组成部分。其后，控制转入步骤SP12，至此操作顺序RT1结束。
根据操作顺序RT1，如上面所述的，控制器50从用户跟踪模式切换到命令输入模式再切换到音乐回放模式，并操作音乐回放自动设备10的不同的元件和电路。
(7)操作和优点：
控制器50从探测器52获取距离信息DI，所述信息代表到用户的距离，其分别由置于中心壳体14内前上方的前端距离传感器28、置于左侧壳体15内上方的左侧距离传感器29、和置于右侧壳体16内上方的右侧距离传感器30测得。
在本实施例中，前端距离传感器28、左侧距离传感器29、和右侧距离传感器30中的每个都包括准静电场传感器。如图5所示，由于准静电场传感器是无方向性的距离传感器，不管从距离传感器观察用户处于哪个方向，到达处于距离传感器周围空间中的用户的距离都可以被探测到。由于每个都包括一无方向性的距离传感器的前端距离传感器28、左侧距离传感器29、和右侧距离传感器30，被置于椭圆形外壳11中的不同的位置，可能从分别由前端距离传感器28、左侧距离传感器29、和右侧距离传感器30测得的表示到用户的距离的三个球的交点确定用户的位置，即，到达用户的距离和用户所处的方向。
因此，当控制器50基于从探测器52获得的距离信息DI计算从椭圆形外壳11到用户的距离以及从椭圆形外壳11的前侧观察用户的方向时，控制器50可确定从椭圆形外壳11到用户的距离，以及从椭圆形外壳11的前侧观察用户的方向。
准静电场传感器基于准静电场传的性质运行，所述性质为依靠物体的特殊的感应电容区分物体引起电位变化。因此，基于所述电位变化，可区分处于距离传感器周围的物体之间的人，即，用户。从而根据本发明的一个实施例的准静电场传感器能有效地防止错误的探测到人以外的其它物体，并且能可靠地探测到达人的距离。
依靠识别出的用户的方向，控制器50控制轮子驱动器53改变椭圆形外壳11的方位，使得它的前侧正对用户。因此，音乐回放自动设备10可由用户在要持续使用的方向，即，在椭圆形外壳11的前表面正对用户的方向上使用，而不需要用户移动至椭圆形外壳11的前侧或改变椭圆形外壳11的方向。
在将椭圆形外壳11的前表面转向用户后，控制器50依靠识别到的到达用户的距离控制轮子驱动器53，将椭圆形外壳11向用户移动直到用户的位置落入命令输入范围内。当用户的位置处于命令输入范围内时，控制器50停止移动椭圆形外壳11并等待由用户输入的命令。因此，用户不需要为了输入命令向音乐回放自动设备10移动，而是音乐回放自动设备10自动移动到命令输入范围内使用户可以输入命令。
在等待用户输入的命令时，控制器50在给定的时间间隔内从探测器52获取距离信息DI，并且基于连续获得的距离信息DI计算用户的手在椭圆形外壳11周围移动的轨迹。然后，控制器50将算得的轨迹数据与预先存储在存储器51中与命令结合的轨迹数据的模型进行比较。如果算得的轨迹数据与结合例如音乐回放命令的轨迹数据模型一致，则控制器50确定用户的手的移动表示音乐回放的命令，并且输入这个命令以回放音乐。从而音乐回放自动设备10能够以非接触的方式根据用户的手的移动输入多个命令，仅仅通过预置与命令的数目一样的轨迹数据模型，而不需要在椭圆形外壳11上具有例如操作按钮的接触型输入元件。
由于椭圆形外壳11的前表面始终面向用户，从用户的角度观察的椭圆形外壳11的朝向始终保持一致。因此，由用户展示的用户的手的移动和输入命令始终是彼此一致地结合的，这允许用户轻易的输入命令。因此，音乐回放设备10允许用户在输入命令时应保持的方位输入命令。
通过上述设置，音乐回放自动设备10基于由置于椭圆形外壳11中不同位置处的前端距离传感器28、左侧距离传感器29、和右侧距离传感器30分别探测到的到达用户的距离计算作为目标的用户所处的方向，并且将椭圆形外壳11的朝向改变为与计算得到的方向对齐。因此，音乐回放自动设备10可被用户在根据用户所处的方向，即，回放自动设备10要被使用的方向的方位使用，而不需要用户相对于回放自动设备10移动或相对于用户改变椭圆形外壳11的朝向。因此，根据本发明的作为电子设备的音乐回放自动设备10比以前的更易于使用，同时根据本发明的控制音乐回放自动设备10的方法允许音乐回放自动设备10比以前更容易使用。
(8)其它实施例：
根据上述实施例，当音乐回放自动设备10识别从椭圆形外壳11的前侧观察的用户的方向时，音乐回放自动设备10原地改变椭圆形外壳11的方向，使得椭圆形外壳11的前表面朝向用户，然后向用户移动椭圆形外壳11直到到达用户的距离处于命令输入范围内。然而，如图17所示，如果用户位于从椭圆形外壳11前侧观察的右前方，椭圆形外壳11的朝向可能不会在原地改变，在向右前方移动时椭圆形外壳11可能会转动，从而椭圆形外壳11的前表面将正对用户并且椭圆形外壳11将接近用户。根据图17所示的实施例，即使具有四轮驱动机构且不会在原地转动的音乐回放自动设备也可以提供与上述的二轮的音乐回放自动设备10相同的优点。此外，音乐回放自动设备10可以具有与二轮驱动机构不同的驱动机构。所述驱动机构包括，例如，左轮12、右轮13、和音乐回放自动设备10的轮子驱动器53。
根据上述实施例，在音乐回放模式中，乐声从作为音乐输出元件的扬声器22、27输出，且左轮12、右轮13、左侧转动体18、右侧转动体23、左侧可打开和可关闭的本体20、右侧可打开和可关闭的本体25、左侧光发射器21、和右侧光发射器26被驱动从而根据被回放的音乐来回移动。然而，在音乐回放模式中，左轮12和右轮13可被停止以保持音乐回放自动设备10不动，且左侧转动体18和右侧转动体23可被转动而左侧可打开和可关闭的本体20和右侧可打开和可关闭的本体25可被打开和关闭以使扬声器22、27的振动面板的前表面朝向位于椭圆形外壳11前面的用户。根据这种调整，由于在扬声器22、27的振动面板的前表面正对用户的时候乐声从扬声器22、27输出，用户可以始终在好的聆听位置听到被回放的音乐，而不需要用户移动或改变椭圆形外壳11的朝向。
在上面的实施例中，本发明被用于自行驱动的音乐回放自动设备10。然而本发明还可被用于不同的电子设备，包括自行驱动的图像回放自动设备，所述设备具有位于椭圆形外壳11前表面上的作为图像输出元件的包括液晶显示器的显示元件；具有转动显示表面的固定显示设备；具有转动的扬声器前表面的固定扬声器设备等。如果本发明被用于具有转动显示表面的固定显示设备，则尽管固定显示设备不能向用户移动，固定显示设备能够识别用户的方向并将显示表面转成面对用户，使得用户可以始终良好的观察视角看到显示的画面。
在上面的实施例中，本发明被用于音乐回放自动设备10，其适用于以非接触的方式输入命令。然而，本发明可被用于遥控器，其适用于以非接触的方式输入命令。根据这种调整，音乐回放自动设备10具有由控制器50控制的通信单元用于与外部设备相连。当用户的位置进入命令输入范围，控制器50停止移动椭圆形外壳11，并通过通信单元发送信号至外部设备以打开外部设备的电源。接着控制器50等待由用户输入的用于外部设备的命令。控制器50根据输入的命令通过通信单元向外部设备发送信号。在这种方式下，音乐回放自动设备10用作遥控器。该遥控器可自动移动至命令输入范围内以允许用户以非接触方式输入命令而不需要用户接近遥控器以输入命令或在预定方位举起遥控器。通信单元可以采用红外通信方法例如IrDA(注册商标)或无线通信方法例如3蓝牙(注册商标)或HomeRF(注册商标)。
根据上述实施例，当用户的手在靠近椭圆形外壳11的空间中，在从椭圆形外壳11的左侧壳体15向右侧壳体16，即，从用户的角度观察为从左到右移动时，音乐回放命令，例如，作为对应于用户的手的移动的命令被输入至音乐回放自动设备10中。然而，表示用户的手从右向左移动的轨迹数据的模型、表示用户的手从前向后移动的轨迹数据的模型、表示用户的手从后向前移动的轨迹数据的模型、表示用户的手从下向上移动的轨迹数据的模型，等，可被存储于存储器51中，并且这些轨迹数据的模型可分别与用于音乐数据的快进命令、倒带命令、提高声音的命令、和降低声音的命令结合。当用户的手作了相应的移动时，这些命令中的任意一个都可被输入。
根据上述实施例，前端距离传感器28被置于椭圆形外壳11的中心壳体14中的前上方，左侧距离传感器29可被置于椭圆形外壳11的左侧壳体15中的上方，而右侧距离传感器30可被置于椭圆形外壳11的右侧壳体16中的上方。然而，距离传感器也可分别被置于中心壳体14中的中后方、左侧壳体15中的中心处、右侧壳体16中的中心处。根据本发明，距离传感器可被置于除例子中举出的位置以外的位置，只要用户的位置可通过由距离传感器测得的距离计算出来。
根据上面的实施例，前端距离传感器28、左侧距离传感器29、和右侧距离传感器30中的每个都包括准静电场传感器。然而，例如PSD(位置感应设备)或超声传感器的距离传感器可代替准静电场传感器使用，或者其他的这些距离传感器也可被结合使用。此外，例如红外传感器的距离传感器，可被用来探测到达位于预定方向上的用户的距离。在这种情况下，多个(例如，几十个或几百个)用于探测到达处于不同方向用户的距离的距离传感器可被直接安装与椭圆形外壳11的全部表面上用于识别位于椭圆形外壳11周围空间内的用户的位置。
在上面的实施例中，三个距离传感器被置于椭圆形外壳11中的不同位置。然而，可以使用不止三个距离传感器。实际上，增加距离传感器的数目允许用于输入命令的用户的手的运动以更高的分辨率被识别，从而可以将较小的用户的手的运动的模型与命令相联系。
在上面的实施例中，使用了基本上椭圆形外壳11。然而，还可以使用具有其它不同外形的任何外壳。
在上面的实施例中，音乐回放自动设备10由控制器50、存储器51、探测器52、轮子驱动器53、音乐处理器54、转动体驱动器55、可打开/可关闭本体驱动器56、扬声器22、27、和光发射器21、26组成。然而，音乐回放自动设备10可以具有任何其它结构，只要他们具有与上述相同的功能。
图1和2所示的电子设备1对应于图6、7、和11所示的音乐回放自动设备10。电子设备1的主体2(见图1)对应于音乐回放自动设备10的椭圆形外壳11(见图6)。距离传感器S1、S2、S3(见图1)分别对应于前端距离传感器28、左侧距离传感器29、和右侧距离传感器30(见图6)。驱动机构3(见图2)对应于左轮12、右轮13(见图6)、和轮子驱动器53(见图11)。探测器4(见图2)对应于探测器52(见图11)。计算机5和控制器6(见图2)对应于控制器50(见图11)。
在上面的实施例中，控制器50根据安装于音乐回放自动设备10中的软件实现上述操作顺序。然而，音乐回放自动设备10可具有专用的电路用于执行操作顺序，并且所述操作顺序可通过专用的电路以硬件实现。用于执行操作顺序的程序可被记录于类似CD等的记录介质中。
尽管已经图示并详细说明了本发明的一些较佳的实施例，应当理解可对它们进行不同的改变和调整而不脱离所附的权利要求的范围。