CN109982759B - 人形、驱动单元、动力机构和人形系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种外观优美且动作丰富的人形系统。该人形系统具备:多个驱动单元,各自具有产生旋转力的执行器;以及人形,具有多个可动机构和多根软线。多个可动机构各自包括由旋转力进行动作的可动体和检测可动体的动作量的动作量检测部,多根软线分别包括与多个可动体连接的第一端部。多个执行器中的1个执行器产生的旋转力,通过多根软线中的1根软线传输至多个可动体中的对应的1个可动体。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够进行所定动作的可动的人形(FigurE)系统,以及适用于该人形系统的人形、驱动单元和动力机构。
背景技术
以往,以动画片中的人物、运动员和动物等为主题模仿其形状的人形例如被作为面向个人的嗜好品而制作、销售等。关于这样的人形,本申请人已经提出了使用线将来自驱动部的驱动力传输至可动部的人形(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开2015/146301号
发明内容
然而,对于这样的人形,根据其用途,预计需要更加正确的动作。
因此,期望提供一种在保持外观优美的同时能够进行丰富且正确的动作的人形系统,以及适用于该人形系统的人形、驱动单元和动力机构。
作为本发明的一种实施方式的第一人形系统具备多个驱动单元和人形。多个驱动单元各自具有产生旋转力的执行器。人形具有多个可动机构和多根软线,多个可动机构各自包括由旋转力进行动作的可动体和检测可动体的动作量的动作量检测部,多根软线分别包括与多个可动体连接的第一端部。在这里,多个执行器中的1个执行器产生的旋转力,通过多根软线中的1根软线传输至多个可动体中的对应的1个可动体。
作为本发明的一种实施方式的第二人形系统具备多个驱动单元、人形和动作量检测部。多个驱动单元各自具有产生旋转力的执行器。人形由多个模块组合而成,多个模块各自具有可动机构和旋转力传输部件,可动机构包括由旋转力进行动作的可动体,旋转力传输部件包括与可动体连接的一端。动作量检测部检测可动体的动作量。在这里,多个执行器中的1个执行器产生的旋转力,通过多个旋转力传输部件中的1个旋转力传输部件传输至多个可动体中的对应的1个可动体。
作为本发明的一种实施方式的第三人形系统具备驱动单元和人形。驱动单元具有产生旋转力的执行器。人形具有可动机构和软线,可动机构包括由旋转力进行动作的可动体和检测该可动体的动作量的动作量检测部,软线包括与可动体连接的一端。在这里,执行器产生的旋转力通过软线传输至可动机构的可动体。
作为本发明的一种实施方式的人形具备连接器单元、多个可动机构和多根软线。连接器单元以对包括各自产生旋转力的多个执行器的驱动单元可以装卸的方式构成,多个可动机构各自包括由旋转力进行动作的可动体和检测该可动体的动作量的动作量检测部,多根软线分别包括与多个可动体连接的一端。在这里,多个执行器中的1个执行器产生的旋转力,通过多根软线中的1根软线传输至多个可动机构中的对应的1个可动机构的可动体。
作为本发明的一种实施方式的驱动单元具备:产生旋转力的执行器,以及由来自执行器的旋转力旋转的第一连接器。第一连接器以对人形的第二连接器可以装卸的方式构成。人形具有可动机构、软线和第二连接器。可动机构包括由旋转力进行动作的可动体和检测该可动体的动作量的动作量检测部,软线包括与可动体连接的一端,第二连接器与该软线的另一端连接且旋转。
作为本发明的一种实施方式的第一动力机构具备:执行器,产生旋转力;可动体,由旋转力进行动作;动作量检测部,检测该可动体的动作量;以及软线,连接执行器与可动体,并且将执行器产生的旋转力传输至可动体。作为本发明的一种实施方式的第二动力机构具备:多个模块,互相结合;以及装卸部,可以与包括各自产生旋转力的多个执行器的驱动单元连接。多个模块各自具有:可动体,由多个执行器中的1个执行器产生的旋转力进行动作;动作量检测部,检测该可动体的动作量;以及软线,连接1个执行器与可动体,并且将1个执行器产生的旋转力传输至可动体。
在作为本发明的一种实施方式的人形系统、人形和驱动单元中,驱动单元具有执行器。为此,因为没有必要在人形中设置驱动源,所以适合人形的小型化、轻量化。而且,可以制成例如具有纤细的体形等的优美的人形。另外,因为执行器产生的旋转力通过软线传输至可动机构的可动体,并且由动作量检测部检测出可动体的动作量;所以人形的动作被稳定化和高精度化,从而能够期待高的动作再现性。另外,通过采用软线,可以获得人形的动作上的高度的自由度,再现丰富多彩的动作。
在作为本发明的一种实施方式的第一人形系统中,人形也可以具有多根第一管子,并且多根软线容纳在多个可动机构中的每个对应的可动机构的多根第一管子的任何1根中并延伸。这是因为:在使用任意的软线,并且使对应于该软线的可动体工作时,可以避免该软线与将驱动力传输至其他可动体的软线的干扰。其结果是:能够提高人形的操作性、人形姿势的自由度,期待圆滑地进行动态动作。
在作为本发明的一种实施方式的第一人形系统中,驱动单元也可以进一步具有第一连接器单元,该第一连接器单元包括分别由来自多个执行器的驱动力旋转的多个第一连接器;人形也可以进一步具有第二连接器单元,该第二连接器单元包括分别与多根软线的第二端部连接且旋转的多个第二连接器;多个第一连接器也可以各自以对多个第二连接器中的对应的1个第二连接器可以装卸的方式连接或可以装卸的方式构成。这是因为与驱动单元和人形没有一体化的情况相比容易操控,并且如果确保兼容性,那么就能够使多个人形共有1个驱动单元。在这种情况下,也可以通过第一连接器单元与第二连接器单元连接,构成覆盖多个执行器的隔音构造。这是因为可以确保动作时的静音性。
在作为本发明的一种实施方式的第一人形系统中,多个驱动单元各自也可以进一步具有控制部,该控制部根据来自动作量检测部的信息,控制执行器,由此执行可动机构的动作。在这种情况下,也可以进一步具备多根信号线和多根电力线,多根信号线分别连接多个动作量检测部与多个控制部,多根电力线分别连接多个动作量检测部与多个控制部。并且在这种情况下,人形也可以具有多根第一管子和多根第二管子,并且多根软线容纳在多个可动体中的每个对应的可动体的第一管子中并延伸,多根信号线的至少一部分和多根电力线的至少一部分容纳在多个可动体中的每个对应的可动体的第二管子中并延伸。这是因为这样容易避免对应于1个可动体的软线、信号线和电力线,与对应于其他可动体的其他软线、信号线和电力线的干扰。
根据作为本发明的一种实施方式的人形系统,既能够保持人形的外观优美,又可以进行丰富的动作。另外,根据作为本发明的一种实施方式的人形、驱动单元或动力机构,能够适用于上述人形系统。并且,根据作为本发明的一种实施方式的动力机构,在确保更高的设计自由度的同时,可以进行丰富的动作。再有,本发明的效果并不限定于此,也可以是以下记载的任何一种效果。
附图说明
图1是第一实施方式的人形系统的整体结构的示意图。
图2A是用于说明图1所示的人形系统的内部机构的说明图。
图2B是用于说明图1所示的人形系统的主要部分的说明图。
图3是用于说明图1所示的驱动单元的内部机构的方框图。
图4A是图1所示的人形的外观和内部的骨架的示意图。
图4B是从斜后方看图1所示的人形时的外观示意图。
图4C是图1所示的人形的上部外观的放大示意图。
图5是说明图1所示的人形系统的、从驱动单元向可动机构的动力传输的机制的概念图。
图6是图1所示的人形系统的连接器对的结构的放大立体图。
图7是说明图1所示的人形系统的关节部的动作的概念图。
图8是说明作为第一变形例的人形的关节部附近的构造的概念图。
图9是说明作为第二变形例的人形的管子的构造的模式图。
图10是说明作为第三变形例的人形的构造的模式图。
图11是说明作为第四变形例的人形的关节部附近的构造的概念图。
图12A是表示设置在作为第五变形例的人形的关节部的减速机构的外观立体图。
图12B是表示图12A所示的减速机构的内部构造的立体图。
图12C是表示图12A所示的减速机构的内部构造的正面图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。再有,说明按以下的顺序进行。
1.实施方式(具有基本构造的人形系统)
(1)人形系统的基本结构例子
(2)关节部的详细结构例子
(3)人形系统的基本动作的例子
(4)关节部的动作的例子
(5)作用和效果
2.变形例
<1.一种实施方式>
[1.人形系统的基本结构例子]
图1是表示作为本发明的一种实施方式的人形系统的整体结构的外观立体图。图2A是用于说明本实施方式的人形系统的整体机构的说明图。图2B是用于说明图1所示的人形系统的主要部分的说明图。图3是用于说明图1所示的驱动单元DU(后述)的内部机构的方框图。图4A是图1所示的人形2的外观和内部的骨架的示意图。图4B是从斜后方看人形2时的外观示意图。图4C是人形2的上部外观的放大示意图。
如图1所示,本实施方式的人形系统具备:基座1,配置在该基座1上的人形2,以及以对基座1与人形2可以装卸的方式连接或可以装卸的方式构成的中间部3。中间部3以使人形2能够以该躯干部20(后述)为支点自在地进行动作的方式,将人形2支撑在基座1的上方。
人形2例如具有躯干部20、头部21、右上肢22R、左上肢22L、右下肢23R和左下肢23L作为其骨架部件(参照图1、图4A和图4B)。这些骨架部件由例如具有板状、棒状等形状的坚硬的材料构成。与骨架部件的长方向正交的截面形状例如是圆形、椭圆形、四角形等多角形。另外,骨架部件虽然可以是实心构造,但是为了谋求轻量化优选空心构造。躯干部20例如由躯干上部20A与躯干下部20B通过腰关节部30连接而成。在躯干上部20A的背面设置有多路连接器25B。通过该多路连接器25B与设置在中间部3的多路连接器25A连接而形成多路连接器对25,躯干部20(躯干上部20A)与中间部3连接。头部21、右上肢22R、左上肢22L、右下肢23R和左下肢23L分别通过作为关节部的颈关节部31、肩关节部32R、肩关节部32L、股关节部33R和股关节部33L与躯干部20连接。在这样的人形2中,通过多个骨架部件在多个关节部连接,形成骨架。在这里,这些关节部各自包括1个或多个后述的可动机构5。再有,右上肢22R、左上肢22L、右下肢23R和左下肢23L,以内藏这些骨架部件的方式,设置有相当于皮肤的盖件240~249。盖件240~249使用例如聚氯乙烯(PVC)等硬质树脂构成,具有包括曲面的外表面。
右上肢22R具有上臂221R、前臂222R和手223R。上臂221R的一端通过肩关节部32R与躯干上部20A的右端连接,另一端通过肘关节部34R与前臂222R连接。前臂222R的一端通过肘关节部34R与上臂221R连接,另一端通过手关节部35R与手223R连接。手223R的一端通过手关节部35R与前臂222R连接,另一端设置有例如5个手指。上臂221R由盖件240A与盖件240B覆盖其周围,前臂222R由盖件249A与盖件249B覆盖其周围。
左上肢22L具有以躯干部20为中心与右上肢22R左右对称的构造。具体地说,左上肢22L具有上臂221L、前臂222L和手223L。上臂221L的一端通过肩关节部32L与躯干上部20A的左端连接,另一端通过肘关节部34L与前臂222L连接。前臂222L的一端通过肘关节部34L与上臂221L连接,另一端通过手关节部35L与手223L连接。手223L的一端通过手关节部35L与前臂222L连接,另一端设置有例如5个手指。上臂221L由盖件248A与盖件248B覆盖其周围,前臂222L由盖件247A与盖件247B覆盖其周围。
右下肢23R具有大腿231R、小腿232R和脚233R。大腿231R的一端通过股关节部33R与躯干下部20B的右端连接,另一端通过膝关节部36R与小腿232R连接。小腿232R的一端通过膝关节部36R与大腿231R连接,另一端通过脚关节部37R与脚233R连接。脚233R的一端通过脚关节部37R与小腿232R连接,另一端设置有例如5个脚指。大腿231R由盖件245A与盖件245B覆盖其周围,小腿232R由盖件244A与盖件244B覆盖其周围。
左下肢23L具有以躯干部20为中心与右下肢23R左右对称的构造。具体地说,左下肢23L具有大腿231L、小腿232L和脚233L。大腿231L的一端通过股关节部33L与躯干下部20B的左端连接,另一端通过膝关节部36L与小腿232L连接。小腿232L的一端通过膝关节部36L与大腿231L连接,另一端通过脚关节部37L与脚233L连接。脚233L的一端通过脚关节部37L与小腿232L连接,另一端设置有例如5个脚指。大腿231L由盖件242A与盖件242B覆盖其周围,小腿232L由盖件241A与盖件241B覆盖其周围。
在本实施方式中,将腰关节部30、颈关节部31、肩关节部32R,32L、股关节部33R,33L、肘关节部34R,34L、手关节部35R,35L、膝关节部36R,36L和脚关节部37R,37L一起称为关节部。再有,也可以在上述以外的地方、例如手指等处设置关节部。这些关节部中的肩关节部32R,32L、股关节部33R,33L、肘关节部34R,34L、手关节部35R,35L、膝关节部36R,36L、脚关节部37R,37L也可以各自包括旋转部件,该旋转部件以旋转轴为中心旋转且与该旋转轴正交的截面的至少一部分是圆弧状。如后述的图7所示,肘关节部34L和手关节部35L也可以分别包括旋转部件342L和旋转部件352L,该旋转部件342L和旋转部件352L以输出轴54为中心旋转且与该输出轴54正交的截面的至少一部分是圆弧状。特别是,肩关节部32R,32L、股关节部33R,33L、肘关节部34R,34L、手关节部35R,35L、膝关节部36R,36L、脚关节部37R,37L各自也可以被大致球形的盖件覆盖,该大致球形的盖件具有包括球面的外表面。例如在图4A和图4B中,表示有股关节部33R、33L分别被具有包括球面的外表面的大致球形的盖件243、246覆盖的状态。
人形2如图2A、2B和图3所示,具有多个可动机构5、多个连接器单元26B、多根软线FW2、多根信号线SW2、多根电力线PW2和多根接地线GW2(图2A)。软线FW2是通过以其延伸方向为旋转轴旋转,并且将驱动电动机DM产生的旋转力向可动机构5的可动体(例如后述的蜗轮51)传输的动力传输部件(旋转力传输部件)。软线FW2由扭绞例如钢线等金属细线而成的具有弹性的原材料构成,也称为软轴。对每个可动机构5设置有1根软线FW2。对每个可动机构5也分别设置有1根信号线SW2、电力线PW2和接地线GW2。在图5中,示意性地表示用于说明包括可动机构5的人形2的动作机构的结构例子。
如图5等所示,多个可动机构5各自包括:作为由后述的驱动电动机DM的旋转力进行动作的可动体的减速齿轮53,以及检测该减速齿轮53的动作量(例如旋转角)的编码器55。更详细地说,多个可动机构5各自具有蜗轮51、减速齿轮52、减速齿轮53、输出轴54和编码器55。在这里,蜗轮51构成为:与软线FW2的端部2T1连接,并且可以以其延伸方向为旋转轴与软线FW2一起向+R51方向和-R51方向旋转。减速齿轮52与蜗轮51接合,如果蜗轮51向+R51方向旋转,那么减速齿轮52例如向+R52方向旋转;如果蜗轮51向-R51方向旋转,那么减速齿轮52向-R52方向旋转。减速齿轮53与减速齿轮52接合,如果减速齿轮52向+R52方向旋转,那么减速齿轮53例如向+R53方向旋转;如果减速齿轮52向-R52方向旋转,那么减速齿轮53向-R53方向旋转。减速齿轮53的旋转量(旋转角)由编码器55随时检测。输出轴54固定在减速齿轮53的旋转中心,以与减速齿轮53形成一体的方式旋转。旋转部件56固定在输出轴54上。因此,旋转部件56以与减速齿轮53形成一体的方式旋转。
另外,如图2A和图3所示,软线FW2的位于蜗轮51的相反侧的端部2T2与线连接器27B连接。线连接器27B保持为可以对连接器单元26B旋转,并且与软线FW2一起旋转。线连接器27B如图6所示,以可以对后述的线连接器27A装卸的方式构成,并且通过与线连接器27A连接而形成线连接器对27。再有,图6是表示线连接器对27的结构的放大立体图。如图6所示,线连接器27B例如是大致圆柱状的部件,在其外周面具有1个以上的突起(在图6中为2个突起T1、T2)。线连接器27A与例如通过中间部3的软线FW3的端部3T2连接,例如是包括大致圆筒状部分的部件,并且在其内面具有对应于线连接器27B的突起的1个以上的沟(在图6中为2个沟U1、U2),该大致圆筒状部分包括线连接器27B插入的空间27V。通过这样的构造,线连接器27A与线连接器27B接近且线连接器27B插入空间27V,以使突起T1、T2插入沟U1、U2中。因此,突起T1、T2分别与沟U1、U2接合,例如如果软线FW3向RFW3的方向旋转,那么软线FW2向RFW2的方向旋转。
连接器单元26B进一步保持有信号线连接器281B、电力线连接器282B、接地线连接器283B。在人形2中,进一步配设有:连接信号线连接器281B与编码器55的信号线SW2,连接电力线连接器282B与编码器55的电力线PW2,以及连接接地线连接器283B与编码器55的接地线GW2。在这里,软线FW2也可以容纳在每个对应的可动机构5的具有弹性的管子6中,信号线SW2、电力线PW2和接地线GW2也可以容纳在每个对应的可动机构5的具有弹性的管子7中(参照图5)。这是为了避免彼此的干扰。特别是,因为软线FW2伴随旋转动作,可能容易产生与信号线SW2等的摩擦、干扰。因此,软线FW2优选地与信号线SW2、电力线PW2和接地线GW2分别插通不同的管子。但是,关于信号线SW2、电力线PW2和接地线GW2,也可以分别插通不同的管子。
在人形2中,对应多个可动机构5分别设置有多个连接器单元26B。这些连接器单元26B一体化而构成多路连接器25B。再有,在人形2中,可以通过汇集全部的连接器单元26B构成1个多路连接器25B,也可以通过将全部的连接器单元26B汇集成几组而构成多个多路连接器25B。多路连接器25B以对中间部3的后述的多路连接器25A可以装卸的方式构成,并且通过与多路连接器25A连接而形成多路连接器对25。
中间部3具有:对基座1支撑人形2的拉条3A,插通于拉条3A内部的软线FW3、信号线SW3、电力线PW3和接地线GW3,设置在拉条3A的一端且连接拉条3A与基座1的壳体10的连接部3B,以及设置在拉条3A的另一端且连接拉条3A与人形2的连接部2C的连接部3C。在连接部3B中,设置有1个或多个多路连接器16B。另一方面,在连接部3C中,设置有1个或多个多路连接器25A。软线FW3是将驱动电动机DM产生的旋转力向人形2传输的具有弹性的动力传输部件,由例如与软线FW2同样的原材料构成。软线FW3的端部3T1与线连接器27A连接,软线FW3的端部3T2与线连接器18B连接。信号线SW3的一端与信号线连接器281A连接,信号线SW3的另一端与信号线连接器191B连接。电力线PW3的一端与电力线连接器282A连接,电力线PW3的另一端与电力线连接器192B连接。接地线GW3的一端与接地线连接器283A连接,接地线GW3的另一端与接地线连接器193B连接。在这里,如上所述,线连接器27A以对人形2的线连接器27B可以装卸的方式构成,并且通过与线连接器27B连接而构成线连接器对27。另一方面,线连接器18B以对设置在基座1的线连接器18A(后述)可以装卸的方式构成,并且通过与该线连接器18A连接而构成线连接器对18。同样,信号线连接器281A、电力线连接器282A和接地线连接器283A以分别对人形2的信号线连接器281B、电力线连接器282B和接地线连接器283B可以装卸的方式构成,并且分别通过两者的连接而构成信号线连接器对281、电力线连接器对282和接地线连接器对283。进一步说,信号线连接器191B、电力线连接器192B和接地线连接器193B以分别对设置在基座1的信号线连接器191A、电力线连接器192A和接地线连接器193A可以装卸的方式构成,并且分别通过两者的连接而构成信号线连接器对191、电力线连接器对192和接地线连接器对193。
在连接器单元26A上,保持有可以旋转的线连接器27A。在连接器单元26A上,进一步分别保持有信号线连接器281A、电力线连接器282A和接地线连接器283A。连接器单元26A通过与连接器单元26B连接而构成连接器单元对26。在中间部3的连接部3C,设置有多个连接器单元26A。这些连接器单元26A一体化而构成多路连接器25A。再有,在中间部3的连接部3C中,可以通过汇集全部的连接器单元26A构成1个多路连接器25A,也可以通过将全部的连接器单元26A汇集成几组而构成多个多路连接器25A。多路连接器25A以对人形2的多路连接器25B可以装卸的方式构成,并且通过与多路连接器25B连接而形成多路连接器对25。
在连接部3B中,如图2B所示,以与设置在基座1的壳体10中的多路连接器16A对置的方式设置有多路连接器16B。多路连接器16B以对多路连接器16A可以装卸的方式构成,并且通过与多路连接器16A连接而形成多路连接器对16。多路连接器16B由多个连接器单元17B构成。在图2B中,示例了下列情况:由3个连接器单元17B1~17B3构成多路连接器16B,并且由3个连接器单元17A1~17A3构成多路连接器16A。在连接器单元17B(17B1~17B3)中,保持有可以旋转的线连接器18B(18B1~18B3)。在连接器单元17B(17B1~17B3)中,进一步分别保持有信号线连接器191B(191B1~191B3)、电力线连接器192B(192B1~192B3)和接地线连接器193B(193B1~193B3)。连接器单元17B(17B1~17B3)通过与设置在基座1的连接器单元17A(17A1~17A3)连接而构成连接器单元对17(17-1~17-3)。再有,在中间部3的连接部3B,可以通过汇集全部的连接器单元17B构成1个多路连接器16B,也可以通过将全部的连接器单元17B汇集成几组而构成多个多路连接器16B。再有,在图2B中,省略了软线FW3、信号线SW3、电力线PW3和接地线GW3的图示。
如图1所示,基座1在壳体10的内部具备多个驱动单元DU。如图2A、2B和图3所示,多个驱动单元DU各自具有:作为产生旋转力的执行器的驱动电动机DM,通过控制该驱动电动机DM来执行人形2的可动机构5的动作的电动机控制部MC,多路连接器16A,以及接口部15(图3)。
电动机控制部MC发挥下列功能:根据来自编码器55的信息控制驱动电动机DM,由此执行可动机构5的动作。例如,在使某个可动机构5旋转的情况下,通过来自编码器55的信息判断实际上该可动机构5是否仅旋转了所望的旋转角,并且根据需要进一步进行补正旋转角的动作。
如图2B所示,多路连接器16A具有多个连接器单元17A。在各个连接器单元17A中,设置有线连接器18A、电力线连接器192A、信号线连接器191A和接地线连接器193A。接口部15如图3所示,具有电源端子151、接地端子152和信号输入端子153。驱动单元DU进一步具有:连接电源端子151与电力线连接器192A的电力线PW1,连接接地端子152与接地线连接器193A的接地线GW1,连接信号输入端子153与电动机控制部MC的信号线SW0,以及连接电动机控制部MC与信号线连接器191A的信号线SW1。驱动单元DU进一步具有:从电力线PW1分支且与电动机控制部MC连接的电力线PW1A,从电力线PW1分支且与驱动电动机DM连接的电力线PW1B,从接地线GW1分支且与电动机控制部MC连接的接地线GW1A,以及从接地线GW1分支且与驱动电动机DM连接的接地线GW1B。进一步说,驱动单元DU具有作为连接驱动电动机DM与线连接器18A的动力传输部件的驱动轴FW1。驱动轴FW1可以由与软线FW2等同样的原材料构成,也可以是具有刚性的金属轴。进一步说,也可以使该驱动轴FW1以对线连接器18A可以装卸的方式构成。再有,在图2B中,省略了电力线PW1、PW1A、PW1B和接地线GW1、GW1A、GW1B的图示。
在壳体10的内部,进一步设置有CPU12、电源13和存储部14。CPU12例如进行人形系统整体的控制。在存储部14中,也可以储存用于进行例如人形系统整体的控制或人形2的动作控制的程序、各种数据。CPU12设置有端子12T,并且端子12T与信号输入端子153连接,由此通过信号线SW0可以对电动机控制部MC发送控制信号。来自电动机控制部MC的控制信号,通过信号线SW1、多路连接器对16、信号线SW3,SW2等向各个可动机构5的编码器55传输。电源端子151与设置在电源13的端子13T连接,由此通过电力线PW1、电力线PW1A、电力线PW1B、多路连接器对16、电力线PW3,PW2等可以对电动机控制部MC、驱动电动机DM、编码器55供给电源。另外,接地端子152接地。
[2.关节部的详细结构例子]
接着,对关节部的详细结构进行说明。各个关节部各自包括1个或多个可动机构5。
(颈关节部31的结构例子)
例如颈关节部31包括3个可动机构5(参照图4C)。具体地说,是下列3个可动机构:由对躯干上部20A以其垂直方向的轴31J1为中心旋转的主体311构成的可动机构,由对主体311以人形2的左右方向的轴31J2为中心旋转的旋转部件312构成的可动机构,以及由对旋转部件312以人形2的前后方向的轴31J3为中心旋转的旋转部件313构成的可动机构。
通过设置包括这样的可动机构的颈关节部31,可以进行以下的动作。例如通过主体311以轴31J1为中心旋转,可以在人形2的躯干上部20A朝着正面的情况下,头部21在左右方向(箭头Y311的方向)上旋转。另外,通过旋转部件312以轴31J2为中心旋转,头部21可以在前后方向(箭头Y312的方向)上倾斜。并且,通过旋转部件313以轴31J3为中心旋转,可以在人形2的躯干上部20A朝着正面的情况下,头部21在左右方向(箭头Y313的方向)上倾斜。
(肩关节部32L的结构例子)
另外,例如肩关节部32L包括2个可动机构(参照图4C)。具体地说,是下列2个可动机构:由对躯干上部20A以其左右方向的轴32J1为中心旋转的旋转部件321L构成的可动机构,和由对旋转部件321L以人形2的前后方向的轴32J2为中心旋转的旋转部件322L构成的可动机构。由于肩关节部32L包括2个可动机构,例如通过旋转部件321L以轴32J1为中心旋转,左上肢22L可以以轴32J1为中心在前后方向(箭头Y321的方向)上旋转。另外,通过旋转部件322L以轴32J2为中心旋转,左上肢22L可以在上下方向(箭头Y322的方向)上旋转。
再有,虽然在这里举例说明了颈关节部31和肩关节部32L,但是对于其他关节部也可以设置1个以上的包括输出轴54的可动机构。
(可动机构5与软线FW的关系)
其次,参照图7,列举左上肢22L的肘关节部34L和手关节部35L的例子,对可动机构5与软线FW的关系进行说明。图7是说明从驱动单元DU向肘关节部34L和手关节部35L进行动力传输的机制的概念图。
如图7等所示,肘关节部34L具有:固定在上臂221L上的固定部件341L,保持对该固定部件341L可以旋转的旋转部件342L,以及介于它们之间的可动机构5。旋转部件342L固定在可动机构5的输出轴54上,保持对固定部件341L可以以输出轴54为中心旋转。在旋转部件342L上,固定有前臂222L。另外,在蜗轮51上,连接有沿着上臂221L配设且插通管子6A内部的软线FW2(在图7中仅表示管子6A)的端部,并且向蜗轮51传输来自驱动电动机DM的旋转力。在编码器55上,进一步分别连接有沿着上臂221L配设且插通管子7A内部的信号线SW2、电力线PW2和接地线GW2(在图7中仅表示管子7A)的端部。
同样,手关节部35L具有:固定在前臂222L上的固定部件351L,保持对该固定部件351L可以旋转的旋转部件352L,以及介于它们之间的可动机构5。旋转部件352L固定在可动机构5的输出轴54上,保持对固定部件351L可以以输出轴54为中心旋转。在旋转部件352L上,固定有手223L。另外,在蜗轮51上,连接有沿着前臂222L配设且插通管子6B内部的软线FW2(在图7中仅表示管子6B)的端部,并且向蜗轮51传输来自驱动电动机DM的旋转力。在编码器55上,进一步分别连接有沿着前臂222L配设且插通管子7B内部的信号线SW2、电力线PW2和接地线GW2(在图7中仅表示管子7B)的端部。在这里,管子6B和管子7B也可以分别贯穿位于驱动单元DU与手关节部35L之间的其他可动体即肘关节部34L的可动机构5的中心部(例如输出轴54)附近并延伸。这是为了避免下列事态:例如在使肘关节部34L的旋转部件342L旋转时,由于该旋转部件342L的旋转与管子6B和管子7B产生干扰,而对通过管子6B和管子7B的软线FW2等施加不必要的张力等。
再有,在这里例示了肘关节部34L和手关节部35L,关于其他关节部的可动机构5与软线FW2的关系也相同。
[3.人形的基本动作]
在本实施方式的人形系统中,根据CPU12的指令进行人形2的动作控制。具体地说,按照存储在存储部14中的所定程序向对应于各个关节部的驱动电动机DM发送信号,启动(电源开启的状态)该驱动电动机DM,执行各个关节部的可动机构的旋转动作,使肢体自由转动。再有,驱动电源关闭时的驱动电动机DM所需的转矩优选地比由波及对应于该驱动电动机DM的关节部的重量产生的转矩大。这是因为这样能够保持电源关闭时的人形2的姿势。
另外,CPU12也可以不使全部的驱动电动机DM的电源开启,而仅使一部分驱动电动机DM的电源开启,并且使剩余的驱动电动机DM的电源关闭。例如也可以在仅驱动多个可动机构中的一部分可动机构时,将对应于该一部分可动机构的一部分驱动电动机DM的电源持续开启所定时间,而将其他驱动电动机DM的电源持续关闭所定时间。这是因为即使将对应于不进行动作的可动机构的驱动电动机DM的电源关闭,如上所述,也能够利用驱动该驱动电动机DM所需的转矩来保持人形2的姿势。
[4.关节部的动作]
在这里,参照图7等,列举肘关节部34L和手关节部35L的例子对前臂222L和手223L的动作进行说明。前臂222L通过肘关节部34L的旋转部件342L的旋转进行动作。也就是说,将驱动电动机DM的旋转力,通过驱动轴FW1和软线FW2、FW3向与可动机构5的输出轴54连接的旋转部件342L传输,由此能够驱动前臂222L。具体地说,如果根据来自CPU12的信号驱动对应的驱动电动机DM,该驱动轴FW1向所定方向旋转;那么线连接器对18、软线FW3、线连接器对27和软线FW2也向同样的方向旋转。因此,对应的蜗轮51例如向+R51的方向旋转,与此接合的减速齿轮52向+R52的方向旋转,与减速齿轮52接合的减速齿轮53向+R53的方向旋转。因此,旋转部件342L以输出轴54为中心向箭头+R342L的方向旋转(在图7的纸面中左旋转)。其结果是:固定在旋转部件342L的前臂222L以肘关节部34L为支点,向接近与上臂221L平行的方向(伸肘方向)旋转。相反,如果对应的蜗轮51向-R51的方向旋转,那么旋转部件342L以输出轴54为中心向箭头-R342L的方向旋转(在图7的纸面中右旋转)。其结果是:固定在旋转部件342L的前臂222L以肘关节部34L为支点,向接近上臂221L的方向(弯肘方向)旋转。再有,伴随该肘关节部34L和前臂222L的动作,位于它们的前端侧的手关节部35L和手223L几乎不受影响。这是因为收纳软线FW2的管子6B、收纳信号线SW2等的管子7B贯穿旋转部件342L的中心部并延伸。
关于手关节部35L也同样。也就是说,将驱动电动机DM的旋转力,通过驱动轴FW1和软线FW2、FW3向与可动机构5的输出轴54连接的旋转部件352L传输,由此能够驱动手223L。
[5.作用和效果]
在本实施方式的人形系统中,在收纳于基座1的驱动单元DU中,设置了用于驱动人形2的驱动电动机DM。为此,因为没有必要在人形2中设置驱动源,所以适合人形2的小型化、轻量化。而且,能够制成例如具有纤细的体形等的优美的人形2。通过人形2的轻量化,能够将驱动驱动电动机DM所需的输出功率抑制为较低,而且即使在使人形2大型化的情况下,在低成本化、排除倒下时的危险性等方面人形2的轻量化也有利。另外,在驱动人形2时,因为将驱动单元DU的驱动电动机DM的旋转力通过软线FW向各个关节部传输,所以人形2的动作稳定,能够获得高的动作再现性。而且,因为由编码器55检测出可动机构5的输出轴54的动作量(旋转角),所以人形2的动作被稳定化和高精度化,从而能够期待更高的动作再现性。另外,通过采用具有弹性的软线FW,可以获得人形2的动作上的高度的自由度,再现丰富多彩的动作。
另外,在本实施方式中,因为采用了多路连接器16A、16B和多路连接器25A、25B进行基座1与中间部3的连接和中间部3与人形2的连接的构造,所以具有出色的操控性。
<2.变形例>
以上虽然列举几个实施方式和变形例对本发明进行了说明,但是本发明并不限定于上述实施方式等,可以做出各种变化。例如作为驱动源,也能够采用聚合物执行器、螺线管执行器等其他简易执行器。另外,对于需要更大的驱动力的关节部,也可以由伺服电动机直接驱动。不管怎样,可以根据用途、使用方法将不同种类的执行器组合使用。
另外,在上述实施方式中,虽然在基座1与人形2之间设置了中间部3,但是也可以将基座1与人形2直接连接。在这种情况下,例如在图2的例子中,只要将多路连接器16A与多路连接器25B连接形成多路连接器对即可。
另外,在本发明中,例如在人形2的内部,也可以将多个零件通过多路连接器以可以装卸的方式连接。在这种情况下,如图8所示的第一变形例,只要在作为多个骨架部件的上臂221L、前臂222L和手223L与作为连接它们的多个关节部的肘关节部34L和手关节部35L的各个连接部,分别设置多路连接器对291~293即可。在这里,软线FW2被分割为:通过沿着上臂221L的管子6A1、6B1的部分FW2A1、FW2B1,通过设置在肘关节部34L的管子6A2、6B2的部分FW2A2、FW2B2,通过沿着前臂222L的管子6B3的部分FW2B3,以及通过设置在手关节部35L的管子6B4的部分FW2B4。另外,信号线SW2被分割为:通过沿着上臂221L的管子7A1、7B1的部分SW2A1、SW2B1,通过设置在肘关节部34L的管子7A2、7B2的部分SW2A2、SW2B2,通过沿着前臂222L的管子7B3的部分SW2B3,以及通过设置在手关节部35L的管子7B4的部分SW2B4。关于电力线PW2和接地线GW2也被分割为与信号线SW2同样。在多路连接器对291中,部分FW2A1、FW2B1分别与部分FW2A2、FW2B2连接,部分SW2A1、SW2B1分别与部分SW2A2、SW2B2连接。在多路连接器对292中,部分FW2B2与部分FW2B3连接,部分SW2B2与部分SW2B3连接。并且,在多路连接器对293中,部分FW2B3与部分FW2B4连接,部分SW2B3与部分SW2B4连接。关于电力线PW2和接地线GW2,也与信号线SW2同样连接。像这样,在多路连接器对291~293中,如果骨架部件与关节部、软线FW2、信号线SW2、电力线PW2和接地线GW2一起以可以装卸的方式构成,那么制造时、修理时和交换时等的操控性提高,所以被优选。
另外,在上述实施方式中,虽然将收纳软线FW的管子6与收纳信号线SW等的管子7作为异体进行了说明,但是本发明并不限定于此。人形2也可以如图9所示的第二变形例,具有多根包括第一空心路8A和第二空心路8B的管子8。在这种情况下,只要例如多根软线FW2容纳在多个可动机构5中的每个对应的可动机构5的第一空心路8A中并延伸,多根信号线SW2、多根电力线PW2和多根接地线GW2容纳在每个对应的可动机构5的第二空心路8B中并延伸即可。
另外,在上述实施方式等中,虽然从躯干部20的背面将软线FW等导入人形2的内部,但是也可以通过人形的其他部分(脚底等)将线导入人形的内部。
另外,在实施方式中,虽然基座1与中间部3、人形2以可以装卸的方式构成,但是也可以是基座1与中间部3不能分离的构造、中间部3与人形2不能分离的构造。
另外,在本发明中,如图10所示的人形2A,也可以由各自包括1个或多个可动机构的多个模块MD组合而成。图10概略地表示作为本发明的第三变形例的人形2A的整体结构。
具体地说,人形2A具有例如躯干部模块MD1、头部模块MD2、右上肢模块MD3、左上肢模块MD4、右下肢模块MD5和左下肢模块MD6。这些躯干部模块MD1、头部模块MD2、右上肢模块MD3、左上肢模块MD4、右下肢模块MD5和左下肢模块MD6,各自具有骨架部件和可动机构。另外,在躯干部模块MD1中,设置有多路连接器4B1、4C1、4D1、4E1、4F1。在头部模块MD2中,设置有多路连接器4B2,该多路连接器4B2以对躯干部模块MD1的多路连接器4B1可以装卸的方式构成。通过该多路连接器4B2与多路连接器4B1连接而构成多路连接器对4B,其结果是:头部模块MD2与躯干部模块MD1连接。在右上肢模块MD3中,设置有多路连接器4C2,该多路连接器4C2以对躯干部模块MD1的多路连接器4C1可以装卸的方式构成。通过该多路连接器4C2与多路连接器4C1连接而构成多路连接器对4C,其结果是:右上肢模块MD3与躯干部模块MD1连接。在左上肢模块MD4中,设置有多路连接器4D2,该多路连接器4D2以对躯干部模块MD1的多路连接器4D1可以装卸的方式构成。通过该多路连接器4D2与多路连接器4D1连接而构成多路连接器对4D,其结果是:左上肢模块MD4与躯干部模块MD1连接。在右下肢模块MD5中,设置有多路连接器4E2,该多路连接器4E2以对躯干部模块MD1的多路连接器4E1可以装卸的方式构成。通过该多路连接器4E2与多路连接器4E1连接而构成多路连接器对4E,其结果是:右下肢模块MD5与躯干部模块MD1连接。在左下肢模块MD6中,设置有多路连接器4F2,该多路连接器4F2以对躯干部模块MD1的多路连接器4F1可以装卸的方式构成。通过该多路连接器4F2与多路连接器4F1连接而构成多路连接器对4F,其结果是:左下肢模块MD6与躯干部模块MD1连接。
像这样,使人形2A为多个模块的结合体,由此通过单独制造各个模块,最终将它们组合,能够制成人形2A。因此,能够谋求提高生产率。另外,因为在人形2A中,可以以模块为单位进行交换;所以能够容易且快速地进行修理等。因此,能够期待提高保养性。
另外,多根信号线、多根电力线各自也可以通过几个器件共用。并且,也可以进行信号线与电力线的共用。
另外,在上述实施方式等中所示的关节部是例示,本技术不限定于具备所述的所有关节部的情况。另外,也可以设置其他关节部。进一步说,人形不限定于人的形态,例如可以是狗等自然界的动物,也可以以空想或想象的人物为主题。另外,人形的整体的尺寸例如可以缩小为15Cm~30Cm左右,也可以与真人相等。
进一步说,在本技术中,也可以在基座、人形上搭载显示装置、扬声器等音响设备、投影机等各种器件。具体地说,人形也可以具有作为输入器件的摄像装置、话筒或触摸传感器等。进一步说,人形也可以具有作为输出器件的扬声器、照明(发光二极管等)、振动元件或显示器件(LCD:liquid crystal display)等。这些输入器件、输出器件通过信号线SW、电力线PW和接地线GW等与CPU12、电源13和GND连接。人形系统具备这样的输入器件、输出器件,由此能够通过人形将图像信息、声音信息或接触信息取入CPU12。另一方面,通过具备输出器件,能够使人形进行对应于取得的图像信息、声音信息的会话、动作。
另外,在本技术中,也可以在例如减速齿轮53与输出轴54之间设置离合器机构。这是因为通过在从外部(人体)向关节施加强力的情况等下,该离合器机构工作;能够将来自驱动单元DU的力与输出轴54分开。其结果是:能够避免强力波及人体、人形2本身等。
另外,在上述实施方式等中,虽然使软线FW2插通从驱动单元DU到各个可动机构5,但是本技术并不限定于此。也就是说,多根软线中的1根以上的软线的长方向的一部分,可以被具有比1根以上的软线的刚性高的刚性的1根以上的棒材置换。在这种情况下,这些棒材也可以沿着多个骨架部件配设。在如图11所示的第四变形例中,表示沿着作为骨架部件的上臂221L,分别配设棒材9A1、9B1、9B3(以下有时统称为棒材9)的状态。图11是说明作为本发明的第四变形例的人形的关节部附近的构造的概念图。在图11中,沿着作为骨架部件的上臂221L配设有棒材9A1、9B1,并且沿着作为骨架部件的前臂222L配设有棒材9B3。棒材9A1、9B1、9B3分别置换图8所示的软线FW2中的部分FW2A1、FW2B1、FW2B3。再有,棒材9A1、9B1各自的一端与多路连接器对290连接,棒材9A1、9B1各自的另一端与多路连接器对291连接。也就是说,棒材9A1、9B1通过多路连接器对290分别与软线FW2的部分FW2A0、FW2B0连接,并且通过多路连接器对291分别与软线FW2的部分FW2A2、FW2B2连接。另外,棒材9B3通过多路连接器对292与软线FW2的部分FW2B2连接,并且通过多路连接器对293与软线FW2的部分FW2B4连接。再有,信号线SW2的部分SW2A1、SW2B1通过多路连接器对290分别与信号线SW2的部分SW2A0、SW2B0连接。
棒材9是以例如铝、碳为主要原料的轴,具有例如5mm~10mm左右的直径。棒材9因为具有比软线FW2高的刚性,所以与软线FW2相比扭歪、弯曲等的位移量小。因此,通过将软线FW2的一部分置换成棒材9,与没有将软线FW2的一部分置换成棒材9的情况相比,能够将驱动电动机DM的旋转力更快且更有效地向可动机构5传输。因此,根据第四变形例的人形,仅伴随弯曲的部分使用软线FW2,没有弯曲的部分例如沿着骨架部件的部分使用高刚性的棒材9,由此能够及时地进行更快的动作等,从而更加有利于更丰富多彩的动作的再现。另外,通过使用刚性高于具有弹性的软线FW2且容易操作的棒材9,能够提高在制造时、修理时和交换时等的操控性;并且通过将通用品适用于棒材9也能够期待低成本化。
另外,在上述实施方式中,虽然多个可动机构5各自包括减速齿轮52、53,并且在各个可动机构5中,对蜗轮51的旋转数以所定的减速比使旋转部件旋转;但是本发明并不限定于此。在本技术中,可动机构5也可以具有如图12A~12C所示的减速机构90来代替减速齿轮52、53。图12A~12C各自表示设置在作为本发明的第五变形例的人形的关节部的减速机构90的结构。更具体地说,图12A是表示减速机构90的外观立体图,图12B是表示除去了后述的外齿轮97和旋转板951的状态的减速机构90的内部构造的立体图,图12C是从正面看除去了外齿轮97的状态的减速机构90的正面图。
图12A~12C所示的减速机构90,具有沿着旋转轴J90的延伸方向串联的多个行星齿轮机构91~93。减速机构90进一步具有:包括输入轴941和输入齿轮942、943的输入齿轮机构94,以及包括旋转板951、952的输出旋转机构95。多个行星齿轮机构91~93被夹在输入齿轮机构94与输出旋转机构95之间。从输入齿轮机构94朝着输出旋转机构95,依次配设有行星齿轮机构91、行星齿轮机构92和行星齿轮机构93。
行星齿轮机构91~93各自具有:设置在旋转轴J90上的太阳轮96,在与太阳轮96对置的内面设置有齿的外齿轮97,以及设置在太阳轮96与外齿轮97之间且分别与太阳轮96和外齿轮97的双方接合的多个行星齿轮98。行星齿轮机构91的太阳轮96与输入齿轮943一体旋转。输出侧即行星齿轮机构93的太阳轮96,使输出旋转机构95的旋转板951、952以旋转轴J90为中心旋转。旋转板951、952发挥作为可动机构5的旋转部件的功能。
在减速机构90中,位于沿着旋转轴J90的两端的行星齿轮机构91和行星齿轮机构93的外径,优选地小于等于被夹在行星齿轮机构91与行星齿轮机构93之间的行星齿轮机构92的外径。一般来说,在减速机构中,转矩随着从输入侧到输出侧而变大。因此,在位于最靠近输出侧的行星齿轮机构93中,需要传输最大的转矩。因此,本来优选地,使行星齿轮机构93的外径比行星齿轮机构91、92各自的外径大。然而,使行星齿轮机构93的太阳轮96、外齿轮97和多个行星齿轮98为金属制,并且增大沿着旋转轴J90的尺寸,由此能够抑制行星齿轮机构93的外径的增大。
像这样,因为在减速机构90中,行星齿轮机构91~93具有共同的旋转轴J90,并且沿着该旋转轴J90串联;所以适合减小减速机构90的整体尺寸。因此,与使用如图5所示的平齿轮的减速齿轮52、53的情况相比,可以更加减小可动机构5的尺寸,同时可以获得更大的减速比且可以进行更大的转矩的传输。因此,在由具有包括球面的外表面的大致球形的盖件覆盖关节部的情况下,通过使用减速机构90,能够避免该大致球形的盖件的直径的增大。特别是,通过将位于沿着旋转轴J90的两端的行星齿轮机构91和行星齿轮机构93的外径抑制在被夹在行星齿轮机构91与行星齿轮机构93之间的行星齿轮机构92的外径的同等以下,能够更加减小大致球形的盖件的直径。
另外,在上述实施方式等中,虽然在多路连接器等的连接器部分全部连接了传输旋转力的软线彼此的连接、信号线彼此的连接、电力线彼此的连接、接地线彼此的连接,但是本技术并不限定于此。例如软线彼此的连接以外的连接即信号线彼此的连接、电力线彼此的连接或接地线彼此的连接等,各自也可以由另外设置的连接器进行。能够实现连接器部分的紧凑化、结构的简化,并且能够期待提高制造时、修理时和交换时等的操控性。
另外,在上述实施方式等中,虽然在人形中设置了减速机构,但是在本技术中,根据对应于可动体的部位的执行器的种类,也可以在驱动单元侧设置减速机构。在例如手、手指等以比较小的转矩工作的部位,通过使用输出转矩比较低的以高旋转数工作的DC电动机,可以实现更丰富多彩的动作。但是,在执行器的输出转矩低的情况下,有可能出现通过软线等向可动机构传输旋转力(转矩)时的旋转力(转矩)的损失的问题。为此,在执行器的附近设置减速机构,预先在一定程度上增大转矩后通过软线等向可动机构传输旋转力(转矩),由此能够抑制该损失。再有,如果使用像DC电动机那样的以高旋转数工作的执行器,那么与使用像步进电动机那样的输出转矩大且旋转数低的执行器的情况相比,能够增大减速比。因此,即使在关节部从外部受到转矩的情况下,该关节部的动作也不易受到来自该外部的转矩的影响。
另外,在上述实施方式等中,虽然举例说明了具有可动机构、软线的人形和人形系统,但是本公开并不限定于此。本公开也包括具有可动机构、软线的机械臂或机器人等动力机构。本公开的动力机构具有:例如产生旋转力的执行器,由旋转力进行动作的可动体,检测该可动体的动作量的动作量检测部,以及连接执行器与可动体且将执行器产生的旋转力向可动体传输的软线。或者,本公开的动力机构具备:互相结合的多个模块,以及可以与包括各自产生旋转力的多个执行器的驱动单元连接的装卸部。多个模块各自具有:由多个执行器中的1个执行器产生的旋转力进行动作的可动体,检测该可动体的动作量的动作量检测部,以及连接1个执行器与可动体且将1个执行器产生的旋转力向可动体传输的软线。本公开的动力机构与在上述实施方式等中说明的人形同样,也可以进一步具有:多个骨架部件,以及各自包括多个可动体且使多个骨架部件彼此互相连接的多个关节部。具有这样的结构的本公开的动力机构,与迄今为止的机器人等相比,例如容易变更杆件的长度等,设计上的自由度高,可以实现丰富多彩的动作。另外,在上述实施方式等中,虽然示例说明了作为动作量检测部的编码器,但是本公开并不限定于此。本公开例如也可以使用电位器作为动作量检测部。
另外,本说明书中记载的效果仅仅是例示,并不限定于该记载,也可以有其他效果。本领域的技术人员应该理解,虽然根据设计要求和其他因素可能出现各种修改、组合、子组合和可替换项,但是它们均包含在附加的权利要求或它的等同物的范围内。
本公开的人形系统和动力机构具有以下的实用性。
例如能够搭载于弹子游戏机台、固定型游戏机等游戏机,进行与这些游戏机联动的丰富多彩的动作。根据本公开的人形系统,因为能够实现小型轻量化,所以适合于上述用途。另外,也可以在汽车室内、例如仪表盘上配置本公开的人形系统。在这种情况下,也可以进行与汽车导航系统等联动的向导、信息传递等动作。作为这里所述的联动,可以列举:例如根据来自汽车导航系统软件的信号,进行人形的动作(机械的动作,发出声音、光等)。或者,也可以将来自人形方面的某种信号发送给汽车导航系统,进行汽车导航系统的控制。
另外,在本公开的人形系统和动力机构中,因为能够将电气系统部分汇集于基座,所以能够比较容易地实现防水构造。因此,适合于室外设置的用途。
另外,在本公开的人形系统和动力机构中,在基座汇集有重量大的驱动单元。为此,因为能够谋求人形的轻量化,所以安全性出色,也能够设置在众人环境下。因此,适合于作为例如来往人多的店铺周边、美术馆等的向导。
另外,本公开的人形系统和动力机构具有下列可用性:作为普通家庭的老年人、宠物等的监护系统;或者作为主人不在的家的监视系统。也可以在本公开的人形系统和动力机构中搭载通信设施,进行与外部的双向通信、外部控制。例如可以考虑:在发生异常时,向外部发出警报;或者定期取得映像数据,并向外部发送。进一步说,也可以进行双向会话。
另外,也能够通过与安装在个人电脑、网络上的服务器等中的教育用应用程序联动,进行对学习者的支援。例如可以设想如下使用方法:在预先准备的信息范围内、或根据通过与外部通信取得的信息,配合学习内容的解说进行动作,对学习者的回答进行正误判定、指出错误的地方等指导。
另外,本公开的人形系统和动力机构具有下列可用性:作为与电视广播、无线电广播联动,进行有关广播内容的解说、信息传递的器件。在这种情况下,人形系统和动力机构也可以用声音进行广播内容的解说等,同时用手足进行某种动作。进一步说,本公开的人形系统和动力机构能够作为与个人电脑等信息终端联动、进行通过因特网线路的信息传递的器件来利用。因为本公开的人形系统和动力机构不仅小型且轻量,而且将驱动部归于一处,所以例如也能够作为具有挂件那样的装饰性的附属品连接于信息终端。
进一步说,在本公开的人形系统和动力机构中,具有下列可用性:作为与音乐制作软件联动、能跳舞的玩具。例如能够通过来自音乐软件的程序的指令,使本公开的人形系统和动力机构进行动作。或者,也能够作为与拍摄(capture)机器联动、导入人的动作、再现(所谓仿效)同一动作的器件来利用。并且,也能够作为与游戏机器、游戏软件联动,进行动作的器件来利用。通过进行与二维画面上的人物同样的动作(或对应的动作),能够提高游戏选手的临场感。例如可以设想如下情形:在对战型游戏(战斗游戏、体育游戏等)中,与二维画面的显示联动使人形系统进行对战对手的人物的动作,使人形系统进行二维画面上没有反映的用户方面的人物的动作。
本公开含有涉及在2016年11月24日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2016-228037中公开的主旨,其全部内容包括在此,以供参考。
Claims (22)
1.一种人形系统,具备:
多个驱动单元,各自具有产生旋转力的执行器;
人形,具有多个可动机构和多个旋转力传输部件,所述多个可动机构各自包括由所述旋转力进行动作的可动体,所述多个旋转力传输部件分别包括与多个所述可动体连接的第一端部;以及
动作量检测部,检测所述可动体的动作量,
多个所述执行器中的1个所述执行器产生的所述旋转力,通过所述多个旋转力传输部件中的1个所述旋转力传输部件传输至多个所述可动体中的对应的1个所述可动体。
2.根据权利要求1所述的人形系统,其中,
所述人形具有多根第一管子,
所述多个旋转力传输部件容纳在所述多个可动机构中的每个对应的所述可动机构的所述多根第一管子的任何一根中并延伸。
3.根据权利要求1所述的人形系统,其中,
所述多个驱动单元各自进一步具有控制部,
所述控制部通过根据来自所述动作量检测部的信息控制所述执行器,执行所述可动机构的动作。
4.根据权利要求3所述的人形系统,其中,
进一步具备:
多根信号线,分别连接多个所述动作量检测部与所述控制部;以及
多根电力线,分别与多个所述动作量检测部连接。
5.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的人形系统,其中,
所述多个旋转力传输部件中的1个以上的所述旋转力传输部件是软线,所述软线的长方向的一部分被刚性高于所述软线的棒材置换。
6.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的人形系统,其中,
所述人形进一步具有多个骨架部件和多个关节部,
所述多个关节部,各自包括多个所述可动体且使所述多个骨架部件彼此互相连接,
所述多个关节部各自包括旋转部件,所述旋转部件以旋转轴为中心旋转且与所述旋转轴正交的截面的至少一部分是圆弧状。
7.根据权利要求6所述的人形系统,其中,
所述多个关节部各自具有所述多个可动机构中的1个所述可动机构,
所述1个可动机构具有包括1个以上的齿轮机构的减速机。
8.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的人形系统,其中,
所述人形进一步具有多个骨架部件和多个关节部,所述多个关节部各自包括多个所述可动体且使所述多个骨架部件彼此互相连接,
所述多个旋转力传输部件各自包括第一部分和第二部分,所述第一部分沿着所述骨架部件配设或插通所述骨架部件的内部,所述第二部分沿着所述关节部配设或插通所述关节部的内部,
所述骨架部件包括设置在所述第一部分端部的第一部分连接器,
所述关节部包括第二部分连接器,所述第二部分连接器设置在所述第二部分的端部且以对所述第一部分连接器可以装卸的方式连接或可以装卸的方式构成,
所述第一部分与所述第二部分的连接和脱离,通过所述第一部分连接器与所述第二部分连接器的装卸来进行。
9.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的人形系统,其中,
所述多个驱动单元各自进一步具有第一连接器单元,所述第一连接器单元包括由来自所述执行器的所述旋转力旋转的第一连接器,
所述人形进一步具有第二连接器单元,所述第二连接器单元包括多个第二连接器,所述多个第二连接器分别与所述多个旋转力传输部件的第二端部连接且分别以可以与所述多个旋转力传输部件一起旋转的方式构成,
多个所述第一连接器各自以对所述多个第二连接器中的对应的1个所述第二连接器可以装卸的方式连接或可以装卸的方式构成。
10.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的人形系统,其中,
进一步具备中间部,
所述多个驱动单元各自进一步具有第一连接器单元,所述第一连接器单元包括由来自所述执行器的所述旋转力旋转的第一连接器,
所述人形进一步具有第二连接器单元,所述第二连接器单元包括多个第二连接器,所述多个第二连接器分别与所述多个旋转力传输部件的第二端部连接且分别以可以与所述多个旋转力传输部件一起旋转的方式构成,
所述中间部具有:
第三连接器单元,包括多个第三连接器,所述多个第三连接器各自以对多个所述第一连接器中的对应的1个所述第一连接器可以装卸的方式连接或可以装卸的方式构成,并且所述多个第三连接器以可以与所述第一连接器一起旋转的方式构成;
第四连接器单元,包括多个第四连接器,所述多个第四连接器各自以对所述多个第二连接器中的对应的1个所述第二连接器可以装卸的方式连接或可以装卸的方式构成,并且所述多个第四连接器以可以与所述第二连接器一起旋转的方式构成;以及
所述多个旋转力传输部件,分别将所述多个第三连接器与所述多个第四连接器连接,并且分别将所述旋转力从所述第三连接器向所述第四连接器传输。
11.根据权利要求8所述的人形系统,其中,
所述驱动单元进一步具有第一连接器单元,所述第一连接器单元包括分别由来自所述多个执行器的所述旋转力旋转的多个第一连接器,
所述人形进一步具有第二连接器单元,所述第二连接器单元包括多个第二连接器,所述多个第二连接器分别与所述多个旋转力传输部件的第二端部连接且以可以旋转的方式构成,
所述多个第一连接器各自以对所述多个第二连接器中的对应的1个所述第二连接器可以装卸的方式连接或可以装卸的方式构成。
12.根据权利要求11所述的人形系统,其中,
所述多个第一连接器的旋转轴方向与所述多个第二连接器的旋转轴方向全部实质上一致。
13.根据权利要求11所述的人形系统,其中,
进一步具备多根信号线,
所述多个驱动单元各自进一步具有控制部,所述控制部通过根据来自所述动作量检测部的信息控制所述执行器,执行所述可动机构的动作,
所述多根信号线分别连接多个所述动作量检测部与所述控制部,
所述第一连接器单元包括多个第一信号线连接器,
所述第二连接器单元包括多个第二信号线连接器,
所述多根信号线各自具有第1区间信号线部分和第2区间信号线部分,所述第1区间信号线部分连接所述控制部与所述多个第一信号线连接器中的对应的1个所述第一信号线连接器,所述第2区间信号线部分连接所述动作量检测部与所述多个第二信号线连接器中的对应的1个所述第二信号线连接器,
所述多个第一信号线连接器各自以对所述多个第二信号线连接器中的对应的1个所述第二信号线连接器可以装卸的方式连接或可以装卸的方式构成。
14.根据权利要求11所述的人形系统,其中,
进一步具备多根电力线,所述多根电力线分别与多个所述动作量检测部连接,
所述多个驱动单元各自进一步具有控制部,所述控制部根据来自所述动作量检测部的信息控制所述执行器,执行所述可动机构的动作,
所述第一连接器单元包括多个第一电力线连接器,
所述第二连接器单元包括多个第二电力线连接器,
所述多根电力线各自具有第1区间电力线部分和第2区间电力线部分,所述第1区间电力线部分连接所述控制部与所述多个第一电力线连接器中的对应的1个所述第一电力线连接器,所述第2区间电力线部分连接所述动作量检测部与所述多个第二电力线连接器中的对应的1个所述第二电力线连接器,
所述多个第一电力线连接器各自以对所述多个第二电力线连接器中的1个所述第二电力线连接器可以装卸的方式连接或可以装卸的方式构成。
15.根据权利要求9所述的人形系统,其中,
所述多个执行器各自包括驱动轴,
多个所述驱动轴分别以对多个所述第一连接器可以装卸的方式连接或可以装卸的方式构成。
16.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的人形系统,其中,
所述1个旋转力传输部件贯穿其他所述可动体的中心部并延伸,所述其他所述可动体位于所述驱动单元与对应于1个所述旋转力传输部件的1个所述可动体之间。
17.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的人形系统,其中,
所述人形进一步具有多个骨架部件和多个关节部,所述多个关节部各自包括多个所述可动体且使所述多个骨架部件彼此互相连接,
所述多个旋转力传输部件沿着所述多个骨架部件配设或插通所述多个骨架部件的内部。
18.一种人形系统,具备:
多个驱动单元,各自具有产生旋转力的执行器;
人形,由多个模块组合而成,所述多个模块各自具有可动机构和旋转力传输部件,所述可动机构包括由所述旋转力进行动作的可动体,所述旋转力传输部件包括与所述可动体连接的一端;以及
动作量检测部,检测所述可动体的动作量,
多个所述执行器中的1个所述执行器产生的所述旋转力,通过多个所述旋转力传输部件中的1个所述旋转力传输部件传输至多个所述可动体中的对应的1个所述可动体,
所述人形系统的特征在于,
所述可动机构包括所述动作量检测部。
19.根据权利要求18所述的人形系统,其中,
所述多个驱动单元各自进一步具有控制部,
所述控制部通过根据来自所述动作量检测部的信息控制所述执行器,执行所述可动机构的动作。
20.一种人形系统,具备:
驱动单元,具有产生旋转力的执行器;
人形,具有可动机构和旋转力传输部件,所述可动机构包括由所述旋转力进行动作的可动体,所述旋转力传输部件包括与所述可动体连接的一端;以及
动作量检测部,检测所述可动体的动作量,
所述执行器产生的所述旋转力通过所述旋转力传输部件传输至所述可动机构的所述可动体。
21.一种人形,具备:
连接器单元,以对驱动单元可以装卸的方式构成,所述驱动单元包括各自产生旋转力的多个执行器;
多个可动机构,各自包括由所述旋转力进行动作的可动体;以及
多个旋转力传输部件,分别包括与多个所述可动体连接的一端,
所述多个执行器中的1个所述执行器产生的所述旋转力,通过所述多个旋转力传输部件中的1个所述旋转力传输部件传输至所述多个可动机构中的对应的1个所述可动机构的所述可动体。
22.一种驱动单元,具备:
执行器,产生旋转力;以及
第一连接器,由来自所述执行器的所述旋转力旋转,
所述第一连接器以对人形的第二连接器可以装卸的方式构成,
所述人形具有:
可动机构,包括由所述旋转力进行动作的可动体;
旋转力传输部件,包括与所述可动体连接的一端;以及
所述第二连接器,与所述旋转力传输部件的另一端连接且旋转。
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