CN102805941A

CN102805941A - 一种振动驱动的玩具装置

Info

Publication number: CN102805941A
Application number: CN2012102987447A
Authority: CN
Inventors: 孙凌云; 丁凯芳; 童师; 邵帅; 曹应骁; 柴春雷
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2012-12-05

Abstract

本发明公开了一种振动驱动的玩具装置，包括底盘，安装在底盘上的中央控制系统和供电系统，在底盘下方安装有至少两个与中央控制系统相连的振动电机，底盘下方安装振动电机的部位还设有与振动电机相对应的支脚，支脚与其对应的振动电机匹配接触，支撑起整个玩具装置。本发明的玩具装置通过遥控器驱动，振动电机产生振动引起支脚的刷毛变形弯曲，从而产生推力推动玩具装置运动，并通过不同位置的振动电机运动状态不同，使玩具装置可以前进、后退或转弯，可玩性强。

Description

一种振动驱动的玩具装置

技术领域

本发明涉及儿童玩具，尤其涉及一种方向可控的振动驱动的玩具装置。

背景技术

现在已有的通过振动来达到移动目的的玩具，其中之一是一项振动电子足球游戏，振动的水平金属表面引起无机的塑料球随机的移动。其他一些近期的振动驱动设备运用的是内置式电池，以及一个安装在设备上的振动电机。例如公开号为CN201618407U和公开号为CN202010425U的实用新型，公开了一种爬行玩具，都是通过振动组件带动真个壳体进行有规律的振动，进而使其上支脚产生向后的作用力，实现真是模仿爬行类动物的动作特点而向前移动，但是其方向可控性差。

同时，目前有两种运用振动产生移动的微型机器人，分别是触角机器人和刚毛机器人，这些机器人的腿用到的是金属线或者较硬的刚毛。公开号为US20110028069A1的专利申请记载了一种微型的机器人，通过直流电机与机器人躯干进行刚性的连接，将偏心配重产生的振动传递到机器人的腿，整个微型机器人随着电机旋转引起振子振动而开始颤抖，并由于与接触面之前的摩擦而移动。但是这些机器人的移动毫无章法，不可预测，也无法控制运动方向。由于刚毛机器人的运动无法控制，因此它们只有在遇到阻挡时才会停下并在外力作用下完成转向。

发明内容

本发明的目的是提出一种方向可控性好，振动驱动的玩具装置，解决现有技术中振动移动的爬虫玩具方向不可控，或者可控性差的问题。

一种振动驱动的玩具装置，包括底盘，安装在底盘上的中央控制系统和供电系统，所述底盘下方安装有至少两个与所述中央控制系统相连的振动电机，所述底盘下方安装振动电机的部位还设有与所述振动电机相对应的支脚，所述支脚与其对应的振动电机匹配接触，支撑起整个玩具装置。

进一步地，所述振动驱动的玩具装置还设置有无线遥控器和无线接收模块，所述无线接收模块接收来自无线遥控器的信号，将信号发送到所述中央控制系统来控制振动电机发生振动。所述中央控制系统根据接收到的信号，输出相对应的电位信号，来控制所述振动电机发生振动，当接收的是前进信号，所述中央控制系统输出正向高电平，控制所有振动电机发生振动，所述玩具装置前进；当接收的是倒退信号，所述中央控制系统输出负向高电平，控制所有振动电机反向振动，所述玩具装置倒退；当接收的是停止信号，所述中央控制系统停止电平输出，所述玩具装置停止；当接收的是转向信号，所述中央控制系统向转向一侧的前振动电机输出低电平，向其他振动电机输出高电平，所述玩具装置向转向一侧转动。

进一步地，所述振动电机与所述底盘为刚性连接，连接方法包括采用螺丝固定，或插接嵌入在底盘中。

进一步地，所述支脚与其对应的振动电机匹配接触为刚性连接，所述支脚为刷毛结构，其一端为牙刷状头部，另一端插入所述底盘中，所述底盘上设置有相适应的插接口。所述刷毛为刚毛。刷毛结构的支脚与振动电机之间需要直接接触的刚性连接，这样才能将振动电机的振动直接传导到刷毛结构，引起刷毛的变形弯曲，从而推动玩具装置的移动。

本发明的振动驱动的玩具装置使用多个振动电机来驱动整个玩具装置运动，每个振动电机接收中央控制系统输出的电平产生不同的运动状态，将原本由振动引发的平面不可控移动转化成可控的运动状态。振动作用除了使玩具装置获得平面移动的动力之外，还令玩具装置在竖直方向上产生振动，将玩具装置的运动变得更具有生命特征。设备所使用的刷毛结构可以选择使用牙刷头，来自于家庭废弃物，将原本会遭到丢弃的废物变成儿童的玩具，提升产品使用价值。同时，刷毛结构可以替换，清洗，产品的使用寿命大大延长。

附图说明

图1为本发明振动驱动的玩具装置的结构分解示意图；

图2为本发明振动驱动的玩具装置整体安装外形图；

图3为本发明振动驱动的玩具装置电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。

如图1所示，本发明的振动驱动的玩具装置包括：一个底盘105，一个中央控制系统102，以及供电系统101，底盘105上设置有与中央控制系统102和供电系统101相适应的容纳腔体，用于容纳中央控制系统102和供电系统101。

同时，在底盘105下设置有至少两个与中央控制系统102相连的振动电机，振动电机安装在底盘105的下方，通过刚性连接嵌入到底盘105的下方，用螺丝固定，必要时可以拆卸。本实施例共安装了四个振动电机(103a，103b，103c，103d)，振动电机上方设置有与振动电机相匹配的刷毛结构(104a，104b，104c，104d)。

本发明的振动驱动的玩具装置的移动通过与刷毛结构相连接的振动电机的振动产生，振动电机转轴旋转带动配重物以转轴为轴旋转，重心产生偏移，引发振动，电机的旋转频率范围为6000-9000转/分，电机振动通过直接的接触将振动传递到刷毛结构上。刷毛结构的刚毛软硬适中具有一定弹性，受振动与压力作用产生形变，刷毛产生一定的曲度，在自身的回复原有曲度的内力和与接触面之间摩擦力的共同作用下，推动整个玩具装置移动。

本实施例配备四个刷毛结构(104a，104b，104c，104d)以及四个振动电机(103a，103b，103c，103d)，底盘105采用塑料材料制作，呈长方形，中央部分容纳有供电系统和中央控制系统。在振动电机对应的底盘下方各有一个刷毛结构的插入口，将刷毛结构插入后，通过旋钮将刷毛结构锁死，固定在底盘上。

本实施例的安装好的整体外形如图2所示，其电路结构如图3所示，供电系统101为中央控制系统102供电，中央控制系统102控制振动电机103a，103b，103c，103d产生振动。

本发明的振动驱动的玩具装置还包括无线遥控器和无线接收模块，用于人为干预改变振动驱动的玩具装置的运动方向。无线遥控器上会设定↑(前进)，↓(后退)，←(左转)，→(右转)以及■(停止)总共五个按键。不同的按键按下后，遥控器会发射不同的信号，通过无线接收模块接收并处理信号，再将信号返回到中央控制系统，中央控制系统根据接收到的信号，输出相对应的电位信号，来控制振动电机发生振动。

本发明的振动驱动的玩具装置可以在瓷砖，桌面等较为光滑的平面上移动，由于设备的运动方向可以通过遥控设备控制，因此本发明的操作方式非常容易学习。振动引起的平面移动，赋予玩具装置更为有机的状态，在移动中呈现的状态更像生命体。

振动电机通过电机两端的电压差值状态来实现振动，每台振动电机两端的电压差设定为正向高电平，低电平，负向高电平，总共三种模式。按下前进按钮后，单片机向每台电机输出正向高电平，设备前进；按下左转按钮，单片机向左前的电机104b输出低电平，其他三台输出正向高电平，设备左转；按下右转按钮，单片机向右前的电机104d输出低电平，其他三台输出正向高电平，设备右转；按下后退按钮，单片机向每台电机输出负向高电平，即向每台电机的+输入口输出0电位，向电机的-输入口输处高电位，设备后退；按下停止按钮，单片机停止电平输出，设备停止。

需要说明的是，本发明由至少2个分别独立的刷毛结构和与之对应振动电机作为运动部件，其中一个刷毛结构与一个振动电机为一组元件，并且在外壳包覆下，两者为刚性连接的状态。四组元件分别固定在长方形底部的四个角的位置，必须保证安装在四个方位的电机旋转方向按照特定规律排布。装置左侧的电机如果顺时针(左视图)旋转，那么装置右侧的电机就要逆时针(右视图)旋转；反之亦然。两侧的电机依靠配重的离心力给刷毛提供同一方向的压力，刷毛产生形变，在摩擦力作用下刷毛回复原来形状的内力会转化成推动力，来获得一个共同方向上的动力，以此来实现装置的直行，前一种方案可以使装置前行，后一种则能使装置向后运动。

装置的转弯功能建立在左右两侧提供动力大小不同的基础上，左前的振动电机停止旋转而同时其他电机保持旋转状态，运转中的电机两端电压差一致，旋转速率一致时，左侧动力＜右侧动力，此时装置会以左前电机为圆心向左旋转，视作转弯动作。同理，右侧的振动电机停止旋转后，装置以右侧电机为圆心向右旋转。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种振动驱动的玩具装置，包括底盘，安装在底盘上的中央控制系统和供电系统，其特征在于，所述底盘下方安装有至少两个与所述中央控制系统相连的振动电机，所述底盘下方安装振动电机的部位还设有与所述振动电机相对应的支脚，所述支脚与其对应的振动电机匹配接触，支撑起整个玩具装置。

2.如权利要求1所述的振动驱动的玩具装置，其特征在于，所述振动驱动的玩具装置还设置有无线遥控器和无线接收模块，所述无线接收模块接收来自无线遥控器的信号，将信号发送到所述中央控制系统来控制振动电机发生振动。

3.如权利要求2所述的振动驱动的玩具装置，其特征在于，所述中央控制系统根据接收到的信号，输出相对应的电位信号，来控制所述振动电机发生振动，当接收的是前进信号，所述中央控制系统输出正向高电平，控制所有振动电机发生振动，所述玩具装置前进；当接收的是倒退信号，所述中央控制系统输出负向高电平，控制所有振动电机反向振动，所述玩具装置倒退；当接收的是停止信号，所述中央控制系统停止电平输出，所述玩具装置停止；当接收的是转向信号，所述中央控制系统向转向一侧的前振动电机输出低电平，向其他振动电机输出高电平，所述玩具装置向转向一侧转动。

4.如权利要求1-3任一权利要求所述的振动驱动的玩具装置，其特征在于，所述振动电机与所述底盘为刚性连接。

5.如权利要求1-3任一权利要求所述的振动驱动的玩具装置，其特征在于，所述支脚与其对应的振动电机匹配接触为刚性连接。

6.如权利要求5所述的振动驱动的玩具装置，其特征在于，所述支脚为刷毛结构，其一端为牙刷状头部，另一端插入所述底盘中，所述底盘上设置有相适应的插接口。

7.如权利要求6所述的振动驱动的玩具装置，其特征在于，所述刷毛为刚毛。