DE3642971A1 - System zur nachahmung menschlicher bewegungen in einem puppenspiel, arbeitsweise zu dessen programmierung und damit erhaltenes puppenspiel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Nachahmung menschlicher Bewegungen einer Puppe, wie in einem programmierbaren Puppenspiel angewandt, bei dem die Puppe mit gelenkig zueinander beweglichen Körperteilen versehen ist.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Arbeitsweise zur Programmierung eines solchen Systems sowie ein Puppenspiel, das durch Anwendung des Systems erhalten und gemäß der Arbeitsweise programmiert wird.

Bei Systemen wie den hier gemeinten war es bislang üblich, die Körperteile, wie Extremitäten, mittels pneumatischer, hydraulischer oder elektrischer Mittel anzutreiben und das Ganze aus einem elektronischen Speicher heraus zu steuern. Diese Systeme sind aber äußerst kostspielig, so daß hohe Investitionen erforderlich sind, vor allem wenn es sich um ein aus mehreren Figuren bestehendes Puppenspiel handelt. Weiter gibt es auch technische Einwände. Die genannten Mittel eignen sich schlecht zur Durchführung fließender, den Menschen imitierender Bewegungen. Die Bewegungen bleiben "holperig", hängen sie doch vom Öffnen und Schließen von Ventilen und Schaltern ab. Weiter werden die zu bewegenden Massen groß, weil es erforderlich ist, Kolben und Zylinder und dergleichen dort in den Körperteilen einzubauen, so daß diese mitbeschleunigt und mitgebremst werden müssen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß weit bessere, "natürlicher" anmutende Ergebnisse zum Bruchteil der sonst erforderlichen Invistitionsaufwendungen erzielt werden können.

Die Erfindung kennzeichnet sich dazu dadurch, daß eine Reihe synchron von einem Motor angetriebener Nockenscheiben vorhanden ist, die jede durch eine am Ende eines Hebels angebrachte Rolle abgetastet werden können und wobei das andere Hebelende mit einem Bowdenzug verbunden ist, der die Bewegung des Hebels auf eine mechanische Konstruktion übertragen kann, die einen Körperteil eine gewünschte Bewegung ausführen lassen kann.

Vorzugsweise werden dabei die Nockenscheiben auf einer Achse angebracht, die in einer Lagerstuhlkonstruktion gelagert ist, auf der auch der Antriebsmotor montiert ist und die unter oder nahe der Puppe angeordnet ist, während es weiter möglich ist, auf der Achse auch Nockenscheiben anderer Teile eines Puppenspiels, beispielsweise einer anderen Puppe, anzubringen.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Systems hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einen Bowdenzug mit einer über ein Kettenrad geführten Kette zusammenarbeiten zu lassen. Namentlich ist dies bei der Konstruktion einer Schulter einer Puppe der Fall. Die sich dabei ergebenden besonderen Probleme werden in dem erfindungsgemäßen System dadurch gelöst, daß die mechanische Konstruktion zwei Kettenräder umfaßt, deren Achsen einander kreuzen und deren Kette, die über ein Kettenrad geführt ist, durch eine Aussparung im zweiten Kettenrad hindurchgeführt ist. Noch mehr und bessere Möglichkeiten bietet ein System, das sich dadurch kennzeichnet, daß die Achse des ersten Kettenrads drehbar gegenüber der Achse des des zweiten Kettenrads ist und der Kettenteil, der durch das zweite Kettenrad hindurchgeführt ist und mit einem Bowdenzugende verbunden ist, mittels einer drehbaren Kupplung mit dem Kettenteil verbunden ist, der über das erste Kettenrad geführt ist.

Zur Programmierung des Systems wird vorzugsweise eine Arbeitsweise angewandt, die sich dadurch kennzeichnet, daß an Stelle einer Nockenscheibe eine Scheibe mit zu beschreibendem Material und an Stelle einer die Nockenscheibe abtastenden Rolle ein Schreibstift montiert wird, die Scheibe mit der normalen Abtastgeschwindigkeit angetrieben wird und ein Körperteil der Puppenkonstruktion, dessen Bewegung programmiert werden muß, von Hand bewegt wird, welche Bewegung über den Bowdenzug an den Schreibstift übertragen wird, der auf der Scheibe eine Kurve aufzeichnet, an Hand welcher Kurve die Nockenscheibe gefertigt werden kann.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, wobei weitere Vorzüge der Erfindung ersichtlich werden. Darin zeigen:

Abb. 1 ein Schema des Antriebs eines Körperteils;

Abb. 2 ein Schema einer beweglichen Puppe aus einem Puppenspiel;

Abb. 3a und 3b schematisch die Programmierung (Abzeichnen einer Nockenscheibe) in Seiten- und Oberansicht;

Abb. 4 und 5 in Front- und in Seitenansicht ein Kupplungsstück eines Schultergelenks, und

Abb. 6 eine drehbare Kupplung in einer Kette.

In Abb. 1 ist mit 1 eine Nockenscheibe wiedergegeben. Diese ist eine der Scheiben einer Reihe, die auf einer Achse 2 angebracht sind, die von einem mit einem Getriebe versehenen Motor 3 angetrieben wird. Dieses Ganze ist in einem Stuhl 12 angebracht. Jede Nockenscheibe 1 wird an ihrem Außenumfang von einer Rolle 4 abgetastet, die an dem Ende eines Hebels 6 angebracht worden ist.

Es hat sich als praktisch erwiesen, die Nockenscheiben aus Holz anzufertigen (Multiplex eignet sich ausgezeichnet), und für die Rollen 4 wird vorzugsweise Nylon verwendet. Der Hebel 6 ist bei 5 gelenkig mit dem Stuhl 12 verbunden. Mittels einer Zugfeder 8 wird die Rolle 4 an die Nockenscheibe 1 gedrückt gehalten. Zwischen der Gelenkstelle 5 und der Zugfeder 8 ist der Hebel 6 mit dem inneren drahtförmigen und verschiebbaren Teil 9 eines Bowdenzugs gekoppelt, dessen Mantel 11 unverschiebbar festgesetzt wird. Der Draht 9 kann in Bewegung gebracht werden, indem man den Hebel 6 Translationsbewegungen in Richtung 10 ausführen läßt, die dazu angewandt werden, einen Körperteil einer Puppe zu bewegen.

In Abb. 2 ist schematisch eine Puppe mit den zu bewegenden Gelenken 13 bis 19 dargestellt. Verschiedene dieser Gelenke können um zwei oder drei Achsen gedreht werden, und zu jeder Bewegung muß ein gesonderter Bowdenzug angewandt werden und muß eine eigene Nockenscheibe vorhanden sein. Von besonderer Bedeutung sind die Schultergelenke 16 und 17. Die dort angewandte Spezialkonstruktion wird unten näher beschrieben.

An Hand der Abb. 3a und 3b kann die Arbeitsweise zur Programmierung erläutert werden. Diese Arbeitsweise läuft im wesentlichen auf eine Umkehrung des oben beschriebenen Antriebs hinaus. An Stelle der Nockenscheibe 1 bringt man im Stuhl 12 eine runde Multiplexscheibe 21 an. Diese wird vom Motor 3 mit der normalen Geschwindigkeit angetrieben. Statt der Rolle 4 wird ein Schreibstift 20 angebracht. Wenn man nun den Körperteil, mit dem der betreffende Bowdenzug verbunden ist, auf die gewünschte Weise von Hand bewegt, wird der Stift 20 die dementsprechenden Nockenformen auf der Scheibe 20 aufzeichnen. Die Nockenscheibe läßt sich danach einfach heraussägen.

Die schon oben erwähnte Schulterkonstruktion 17 läßt sich an Hand der Abb. 4 und 5 beschreiben. Die Konstruktion umfaßt einen fest mit dem Rahmen der Puppe verbundenen Teil 23, auf dem ein mit dem Arm der Puppe verbundener Teil 24 jenem Teil 23 gegenüber drehbar gelagert ist. Der Teil 24 ist im wesentlichen gabelförmig und bildet ein Ganzes mit einer Hülse 26, in der Lagerhülsen 27 und 28 angebracht sind. Fest mit dem Teil 23 verbunden ist der Teil 25, auf dem der Teil 26 gelagert ist. An dem Teil 23 ist ein Kettenrad 29 angebracht, das mit einem Kettenrad 30 zusammenarbeitet, das mit dem drehbaren Teil 24, 26 verbunden ist. Wie in Abb. 5 dargestellt ist, kann über diese Räder 29 und 30 eine Kette 31 gelegt werden. Diese ist an einem Ende mit dem Drahtende eines Bowdenzugs 32 verbunden. Mit dem Teil 24, 26 ist ein Arm der Puppe verbunden (nicht dargestellt), so daß bei Bewegung des Bowdenzugs 32 der Arm eine Bewegung von vorne nach hinten und zurück durchführen wird. Weiter ist im festen Teil 26 ein Kettenrad 33 gelagert, das mit einem Kettenrad 34 zusammenarbeitet, das in dem gabelförmigen Teil 35 des drehbaren Teils 24 gelagert ist. Ein Kettenteil 37 ist mittels eines Bolzens 36 fest mit dem Kettenrad 34 verbunden und ist über eine drehbare Kupplung 38 mit einem zweiten Kettenteil 39 gekoppelt, der über das Rad 33 geführt ist und mit einem Bowdenzug verbunden ist (nicht dargestellt). Bei Bewegen dieses Bowdenzugs wird der Arm eine ausschwenkende Bewegung vollführen. Die drehbare Kupplung 38 ist erforderlich, da die Achsen der Räder 33 und 34 zueinander drehbar sind.

Abb. 6 zeigt diese Kupplung. Sie besteht aus einem mit der Kette 39 verbundenen Kupplungsstück 40 und einem mit der Kette 37 verbundenen Kupplungsstück 41. Zwischen beiden Kupplungsstücken 40 und 41 befindet sich ein axiales Kugellager 42, von dem ein Lagerring an einem Ring 43 lehnt, der in dem Stück 40 angebracht ist, während der zweite Lagerring an einer Schulter einer Schraube 44 lehnt, die in das Stück 41 hineingeschraubt ist. Damit ist eine Kupplung erhalten, die in Axialrichtung kein Spiel hat, jedoch die beiden Kettenteile 37 und 39 frei drehbar zueinander macht.

Die Erfindung umfaßt ebenfalls eine einzelne Puppe für ein programmierbares Puppenspiel, die erfindungsgemäß mit Bowdenzügen versehen ist, die durch Mechanismen außerhalb der Puppe angetrieben werden können. Die antreibenden Mechanismen können dann erfindungsgemäß aus Nockenscheiben oder Kurvenscheiben, durch Elektromotoren angetriebenen Spindeln, hydraulischen oder pneumatischen Zylindern bestehen.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß mehrere Kurvenscheiben gleichzeitig programmiert werden können, somit also die Bewegungen mehrerer Bowdenzüge gleichzeitig programmiert werden können.

Statt die Rollen 4 an der Außenseite über eine Nocken- oder Kurvenscheibe laufen zu lassen, kann man auch in der Kurvenscheibe 1 eine Rille anbringen, in der ein Rad läuft. Die Federn, die die erforderlichen Rückstellkräfte erzeugen, können dann entfallen. Voraussetzung dazu ist dann jedoch, daß Bowdenzüge angewandt werden, die sowohl auf Zug wie auf Druck beansprucht werden können.

Die erfindungsgemäße Schulterkonstruktion ermöglicht es, den Arm über einen größeren Winkel drehen zu lassen, als dies mit anderen Konstruktionen möglich ist.

Claims (10)

1. System zur Nachahmung menschlicher Bewegungen einer Puppe, wie in einem programmierbaren Puppenspiel angewandt, bei dem die Puppe mit gelenkig zueinander beweglichen Körperteilen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe synchron von einem Motor (3) angetriebener Nockenscheiben (1) vorhanden ist, die jede durch eine am Ende eines Hebels (6) angebrachte Rolle (4) abgetastet werden können und wobei das andere Ende des Hebels (6) mit einem Bowdenzug (11) verbunden ist, der die Bewegung des Hebels (6) auf eine mechanische Konstruktion übertragen kann, die einen Körperteil eine gewünschte Bewegung ausführen lassen kann.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheiben (1) auf einer Achse (2) angebracht sind, die in einer Lagerstuhlkonstruktion (12) gelagert ist, auf der auch der Antriebsmotor (3) montiert ist und die unter der Puppe angeordnet ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse (3) auch Nockenscheiben (1) angebracht sind, um andere Teile eines Puppenspiels, beispielsweise eine andere Puppe, in Bewegung zu bringen.

4. System nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Konstruktion ein Kettenrad umfaßt, worüber eine Kette geführt ist, von der ein Ende mit einem Ende eines Bowdenzugs verbunden ist.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Konstruktion zwei Kettenräder (30, 34) umfaßt, deren Achsen einander kreuzen und deren Kette (37, 39), die über ein Kettenrad (34) geführt ist, durch eine Aussparung im zweiten Kettenrad (30) hindurchgeführt ist.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des ersten Kettenrads (34) drehbar gegenüber der Achse des zweiten Kettenrads (30) ist und der Kettenteil (39), der durch das zweite Kettenrad (30) hindurchgeführt ist und mit einem Bowdenzugende verbunden ist, mittels einer drehbaren Kupplung (38) mit dem Kettenteil (37) verbunden ist, der über das erste Kettenrad (34) geführt ist.

7. Arbeitsweise zur Programmierung eines Systems nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle einer Nockenscheibe (1) eine Scheibe mit zu beschreibendem Material (21) und an Stelle einer die Nockenscheibe abtastenden Rolle (4) ein Schreibstift (20) montiert werden, die Scheibe (21) mit der normalen Abtastgeschwindigkeit angetrieben wird und ein Körperteil der Puppenkonstruktion, dessen Bewegung programmiert werden muß, von Hand bewegt wird, welche Bewegung über die Bowdenzugverbindung (11) an den Schreibstift (20) übertragen wird, der auf der Scheibe (21) eine Kurve aufzeichnet, an Hand welcher Kurve die Nockenscheibe (1) gefertigt werden kann.

8. Programmierbares Puppenspiel, in dem menschliche Bewegungen durch Anwendung des in einem der Ansprüche 1-6 definierten Systems nachgeahmt werden.

9. Programmierbares Puppenspiel nach Anspruch 8, das nach der in Anspruch 7 definierten Arbeitsweise programmiert ist.

10. Puppe für ein programmierbares Puppenspiel nach Anspruch 8 oder 9, die mit Bowdenzügen versehen ist, die durch Mechanismen außerhalb der Puppe angetrieben werden können.