JP2008161350A - ロボット玩具およびその組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボット玩具のホームポジションとサーボ・ゼロ位置とを簡単に合致させることができるロボット玩具およびその組立方法を提供すること。
【解決手段】サーボが取り付けられた一のブロックと、軸孔に前記サーボの出力軸が嵌合することによって前記一のブロックに連結される他のブロックと、前記軸孔の径を、前記出力軸に遊嵌する状態と、前記出力軸に嵌合する状態との間で変化させる軸孔径調整部材とを備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、ロボット玩具およびその組立方法に関し、さらに詳しくは、サーボを備えたロボット玩具およびその組立方法に係わる。

従来、一のブロックと他のブロックとをサーボを介して連結した構造のロボット玩具が知られている。このロボット玩具においては、次のようにしてロボット玩具を組み立てるのが一般的であった。
まず、人型のロボット玩具の足について説明する。ここで、足の構成要素として、ＲＣターボが取り付けられた一のブロックと、この一のブロックに連結すべき他のブロックとを含むものとする。この場合、まず、サーボの信号線に初期パルスを与えて中心位置（サーボ・ゼロ位置）を出しておき、一のブロックと他のブロックの関節部を伸ばした位置（メカニカル・ゼロ位置）で、サーボの出力軸に他方のブロックに形成された軸孔を嵌合する。このようにして、隣接するブロックを組み付けてゆく。これによって、足全体を組み立てる。
また、足と同様にして手の構成要素同士、胴部と頭部、胴部と手足を連結する。
なお、「メカニカル・ゼロ位置」とはロボット玩具が基本姿勢を取る場合の各構成要素の位置を言う。２足歩行のロボット玩具の場合には直立姿勢が基本姿勢となるのが一般である（例えば、非特許文献１）。
「２足歩行ロボット製作超入門」（株式会社オーム社，平成１８年１０月５日，第１版第３刷発行，１４０−１４１）

ところが、ロボット玩具のメカニカル・ゼロ位置と基本始動位置（ホームポジション）とが異なっていることも多い。例えば、２足歩行のロボット玩具について言えば、直立姿勢位置がメカニカル・ゼロ位置であり、腰を少し落とした位置がホームポジションである。 この２足歩行のロボット玩具の場合、腰を少し落とした位置（ホームポジション）から左右の脚を交互に前方に出して歩行するのが自然である。
しかし、上述のように、サーボ・ゼロ位置はメカニカル・ゼロ位置に合致しているため、サーボの信号線に初期パルスを与えると、ロボット玩具の足はまず直立姿勢位置を取る。そして、その後に、ロボット玩具は腰を少し落とし、その後に左右の足を交互に前方に出して歩行することとなる。
このようなロボット玩具の動作は不自然である。
そこで、サーボ・ゼロ位置を基本始動位置に合致させる必要がある。例えば、２足歩行のロボット玩具の場合には、サーボの信号線に初期パルスを与えたときに、直ちに、ロボット玩具が腰を少し落とした姿勢位置（基本始動位置；ホームポジション）となるように調整する必要がある。
そのため、従来、ロボット玩具内の制御用ＩＣをパソコンに繋いで、エディタによって、初期パルスのパルス幅を変更することで、サーボ・ゼロ位置とホームポジションとを合致させていた。
しかし、その作業は煩雑である。
このような事態は、ロボット玩具の構成要素に設計誤差がある場合などにも生じる。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、ロボット玩具のホームポジションとサーボ・ゼロ位置とを簡単に合致させることができるロボット玩具およびその組立方法を提供することを目的としている。

請求項１記載のロボット玩具は、サーボが取り付けられた一のブロックと、軸孔に前記サーボの出力軸が嵌合することによって前記一のブロックに連結される他のブロックと、前記軸孔の径を、前記出力軸に遊嵌する状態と、前記出力軸に嵌合する状態との間で変化させる軸孔径調整部材とを備えることを特徴とする。

請求項２記載のロボット玩具は、請求項１記載のロボット玩具において、前記一のブロックに前記他のブロックを連結する際に前記一のブロックと前記他のブロックとの位置関係をホームポジションに合致させるための位置調整治具を備えることを特徴とする。

請求項３記載のロボット玩具は、請求項１又は２記載のロボット玩具において、前記他のブロックの前記軸孔に連通するすり割りが設けられ、前記軸孔径調整部材は、前記すり割りの隙間調整によって、前記軸孔の径を、前記出力軸に遊嵌する状態と、前記出力軸に嵌合する状態との間で変化させる隙間調整部材であることを特徴とする。

請求項４記載のロボット玩具の組立方法は、請求項１から３いずれか一項記載のロボット玩具の組立方法であって、前記出力軸に前記軸孔を遊嵌する工程と、前記出力軸に前記軸孔を遊嵌させた状態で前記サーボの中心位置を出す工程と、前記出力軸に前記軸孔を遊嵌させた状態で位置調整具によって前記一のブロックと前記他のブロックとの位置関係をホームポジションに合致させる工程と、前記軸孔径調整部材によって前記軸孔径を調整し前記出力軸に前記軸孔を嵌合させる工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、サーボ・ゼロ位置にしておいた状態で、一のブロックと他のブロックとを簡単に連結することができる。

図１はロボット本体の正面図、図２はロボット本体の右側面図である。
ロボット玩具１は、図示しないコントローラの操作によって遠隔で動作制御されるものである。具体的には、このロボット玩具１は、コントローラの操作によって、ロボット玩具１の手足の動作が制御されるように構成されている。

このロボット玩具１の手足の関節部分には、図３に示すようなサーボ３が組み込まれている。このサーボ３は、ケース３０に収納されたサーボモータ３１、減速歯車機構３２およびロータリーエンコーダ３３によって構成されている。減速歯車機構３２は、歯車３２ａ〜３２ｊを含んで構成されている。
そして、この減速歯車機構３２の最終段の歯車３２ｊと出力軸３４との間にはクラッチ機構３５が組み込まれている。
すなわち、歯車３２ｊと出力軸３４とは互いに独立して回転できるように構成されている。このうち、歯車３２ｊの端面には、図４に示すように、２つの半円柱状の突起３２ｊ−ａ，３２ｊ−ａが付設されている。一方、出力軸３４の端面には、図５に示すように、歯車３６が付設されている。そして、歯車３２ｊと歯車３５とは図６に示すクラッチ部材３７を介して連結されている。クラッチ部材３７は環状を呈しており、その内周には、２つの半円柱状の突起３２ｊ−ａ，３２ｊ−ａに係合する２つの凹部３７ａ，３７ａと、歯車３６の歯に噛み合う２つの凸部３７ｂ，３７ｂとが形成されている。そして、サーボモータ３１の軸が回転中に出力軸３４が何らかの原因により強制的に停止させられた際に、クラッチ部材３７が弾性変形して歯車３２ｊから歯車３６ひいては出力軸３４への動力伝達を遮断する。

また、ロボット玩具１の胴部には、電池（図示せず）と、処理装置１００および受信回路１１０が組み込まれている（図７参照）。処理装置１００は、受信回路１１０、サーボモータ３に接続されている。処理装置１００は、内部の記憶装置に記憶されたプログラムに従って、受信回路１１０およびサーボ３からの信号等を処理し、サーボモータ３１の動作の制御を行う。例えば、ロボット玩具１の電源が投入された場合、初期パルスをサーボモータ３１に与え、サーボ３を中心位置（サーボ・ゼロ位置）に移行させる。

続いて、このロボット玩具１の外観構成について説明すれば、このロボット玩具１は、胴部１０、頭部１１、足部１２及び手部１３を備えている。そして、ロボット玩具１の関節部にはサーボ３がそれぞれ組み込まれている。

ここで、足部１２の構造について説明すれば、このロボット玩具１の足部１２は、図８（正面図）および図９（右側面図）に示すように、大別して、５つのブロック２１，２２，２３，２４，２５から構成されている。

このうち、ブロック２１は胴部（ブロック）１０に連結されている。すなわち、胴部１０にはサーボ３ａ（他のサーボと区別するために符号３ａを用いる）が組み込まれている。そして、ブロック２１は、サーボ３ａの出力軸３４に嵌合し、これによって、ブロック２１は胴部１０に連結されている。したがって、サーボ３ａのサーボモータ３１を回転駆動した際に、胴部１０に対してブロック２１が動作することになる。

この場合のブロック２１と胴部１０との連結構造について詳細に説明すれば、ブロック２１の連結部には、図１０に示すように、軸孔５０ａに達するすり割り（スリット）５０ｂが形成されている。このすり割り５０ｂの隙間はねじ５０ｃによって調整できるように構成されている。そして、ねじ５０ｃの締結具合によるすり割り５０ｂの隙間調整によって軸孔５０ａの径を変更できるように構成されている。この場合のねじ５０ｃは、隙間調整部材ひいては軸孔径調整部材を構成する。軸孔径調整部材としては、単なるねじの他、クランプ、又は、すり割り５０ｂを挟んで対峙する部分を外方から挟み込むクリップなどが考えられる。以下、同様である。
具体的には、ねじ５０ｃを緩めた場合には、軸孔５０ａは出力軸３４にゆるく嵌った状態（遊嵌状態）となる。この状態では、出力軸３４はブロック２１と一体化せず、出力軸３４は軸孔５０ａ内で空転可能となる。一方、ねじ５０ｃを締め付けた場合には、軸孔５０ａは出力軸３４にきつく嵌った状態（嵌合状態）となる。この状態では、出力軸３４はブロック２１と一体化し、出力軸３４が回転するとブロック２１も出力軸３４を中心に回転することとなる。

また、ブロック２１にはブロック２２が連結されている。すなわち、ブロック２１にはサーボ３ｂ（他のサーボと区別するために符号３ｂを用いる）が組み込まれている。そして、ブロック２２の連結部の軸孔は、サーボ３ｂの出力軸３４に嵌合し、これによって、ブロック２２はブロック２１に連結されている。したがって、サーボ３ｂのサーボモータ３１を回転駆動した際に、ブロック２１に対してブロック２２が動作することになる。
この場合の出力軸３４とブロック２２との連結構造は、胴部１０に組み込まれたサーボ３ｂの出力軸３４とブロック２１との連結構造と同じである。すなわち、ブロック２２の連結部にはすり割り５０ｂが形成され、すり割り５０ｂの隙間はねじによって調整可能となっている。そして、すり割り５０ｂの隙間調整によって、ブロック２２の軸孔５０ａの径がサーボ３ｂの出力軸３４に対して遊嵌状態と嵌合状態との間で変化するように構成されている。

また、ブロック２２にはブロック２３が連結されている。すなわち、ブロック２３にはサーボ３ｃ（他のサーボと区別するために符号３ｃを用いる）が組み込まれている。そして、ブロック２２は、サーボ３ｃの出力軸３４に嵌合し、これによって、ブロック２２にブロック２３が連結されている。したがって、サーボ３ｃのサーボモータ３１が回転駆動した際に、ブロック２２に対してブロック２３が動作することになる。
この場合の出力軸３４とブロック２２との連結構造は、胴部１０に組み込まれたサーボ３ｃの出力軸３４とブロック２１との連結構造と同じである。すなわち、ブロック２２の連結部にはすり割り５０ｂが形成され、すり割り５０ｂの隙間はねじによって調整可能となっている。そして、すり割り５０ｂの隙間調整によって、ブロック２２の軸孔５０ａの径がサーボ３ｃの出力軸３４に対して遊嵌状態と嵌合状態との間で変化するように構成されている。

また、ブロック２３にはブロック２４が連結されている。すなわち、ブロック２３にはサーボ３ｄ（他のサーボと区別するために符号３ｄを用いる）が組み込まれている。そして、ブロック２４は、サーボ３ｄの出力軸３４に嵌合し、これによって、ブロック２３にブロック２４が連結されている。したがって、サーボ３ｄのサーボモータ３１を回転駆動した際に、ブロック２３に対してブロック２４が動作することになる。
この場合の出力軸３４とブロック２４との連結構造は、胴部１０に組み込まれたサーボ３ｄの出力軸３４とブロック２１との連結構造と同じである。すなわち、ブロック２４の連結部にはすり割り５０ｂが形成され、すり割り５０ｂの隙間はねじによって調整可能となっている。そして、すり割り５０ｂの隙間調整によって、ブロック２４の軸孔５０ａの径がサーボ３ｄの出力軸３４に対して遊嵌状態と嵌合状態との間で変化するように構成されている。

また、ブロック２４にはブロック２５が連結されている。すなわち、ブロック２４にはサーボ３ｅ（他のサーボと区別するために符号３ｄを用いる）が組み込まれている。そして、ブロック２５は、サーボ３ｅの出力軸３４に嵌合し、これによって、ブロック２４にブロック２５が連結されている。したがって、サーボ３ｅのサーボモータ３１を回転駆動した際に、ブロック２４に対してブロック２５が動作することになる。
この場合の出力軸３４とブロック２５との連結構造は、胴部１０に組み込まれたサーボ３ｅの出力軸３４とブロック２１との連結構造と同じである。すなわち、ブロック２５の連結部にはすり割り５０ｂが形成され、すり割り５０ｂの隙間はねじによって調整可能となっている。そして、すり割り５０ｂの隙間調整によって、ブロック２５の軸孔５０ａの径がサーボ３ｅの出力軸３４に対して遊嵌状態と嵌合状態との間で変化するように構成されている。

続いて、手部１３の構造について説明すれば、手部１３は、図１１（正面図）および図１２（右側面図）に示すように、大別して、４つのブロック４１，４２，４３，４４，４５から構成されている。そして、ブロック４１，４２，４３，４４，４５はこの順に連結されている。この場合の隣り合うブロック同士の連結構造は足部１２の隣り合うブロック同士の連結構造と同じとなっている。なお、胴部（ブロック）１０とブロック４１の連結構造は手部１３のブロック同士の連結構造と同じであっても良いし、胴部１０にブロック４１が固定されていても良い。

次に、ロボット玩具１の組立方法について足部１２を例にして説明する。
例えば、胴部１０とブロック２１とを連結する場合、ねじ５０ｃを緩め、ブロック２１の軸孔５０ａを、胴部１０に組み込まれたサーボ３の出力軸３４に遊嵌させる。この状態では、出力軸３４はブロック２１と一体化せず、出力軸３４は軸孔５０ａ内で空転可能である。この状態で、胴部１０とブロック２１との角度を位置調整治具を使って調整する。具体的には、胴部１０とブロック２１との角度をホームポジションに合わせる。そして、この状態を保ったままで、サーボ３に通電し、サーボ３の中心位置（サーボ・ゼロ位置）を出した後に、ねじ５０ｃを締め付ける。これによって、サーボ・ゼロ位置と、胴部１０とブロック２１とのホームポジションとを合わせることができる。

以上と同様にして、足部１２の隣り合うブロック同士を連結するとともに、手部１３の隣り合うブロック同士を連結する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態では、ブロックを１つずつ順番に連結する場合について説明したが、例えば、足部１２の構成ブロック全体を緩く連結しておいた状態（サーボ３の軸３４と軸孔５０ａが遊嵌した状態）で、ロボット玩具１の電源をリセットボタンを押しながらＯＮした後、サーボ３を中心位置にした状態で、位置調整治具によって足部１２における隣接するブロック同士の位置関係をロボット玩具１自体のホームポジションに合致させ、隙間調整部材によって出力軸３４と軸孔５０ａとを嵌合状態とするようにしても良い。
この場合に使用される位置調整治具６０の一例が図１２に示されている。同図において、符号６０ａはサーボ３の出力軸３４に対応する位置を示す指標であり、この指標６０ａにサーボ３の出力軸３４を合致させれば自動的にブロック同士の位置関係をロボット玩具１自体のホームポジションに合致させることができるようになっている。
なお、位置調整治具は、嵌込み式になっていて、ロボット玩具１をセットすれば、自動的にブロック同士の位置関係をロボット玩具１自体のホームポジションに合致させることができるようになっていても良い。

実施形態のロボット玩具の正面図である。 実施形態のロボット玩具の右側面図である。 実施形態のサーボの一例を示す断面図である。 実施形態のサーボを構成する減速歯車機構中の１つの歯車の斜視図である。 実施形態のサーボの出力軸の斜視図である。 実施形態のサーボのクラッチ部材の斜視図である。 実施形態の制御ブロック図である。 実施形態のロボット玩具の足部の正面図である。 実施形態のロボット玩具の足部の右側面図である。 実施形態のロボット玩具のブロックの連結部の斜視図である。 実施形態のロボット玩具の手部の正面図である。 実施形態のロボット玩具の手部の右側面図である。 位置調整治具の一例を示す図である。

符号の説明

１ ロボット玩具
３，３ａ〜３ｅ サーボ
１０ 胴部
１１ 頭部
１２ 足部
１３ 手部
２１〜２５ ブロック
３１ サーボモータ
３４ 出力軸
４１〜４４ ブロック
５０ａ 軸孔
５０ｂ すり割り
５０ｃ ねじ（隙間調整治具）
６０ 位置調整治具

Claims (4)

1. サーボが取り付けられた一のブロックと、軸孔に前記サーボの出力軸が嵌合することによって前記一のブロックに連結される他のブロックと、前記軸孔の径を、前記出力軸に遊嵌する状態と、前記出力軸に嵌合する状態との間で変化させる軸孔径調整部材とを備えることを特徴とするロボット玩具。
2. 前記一のブロックに前記他のブロックを連結する際に前記一のブロックと前記他のブロックとの位置関係をホームポジションに合致させるための位置調整治具を備えることを特徴とする請求項１記載のロボット玩具。
3. 前記他のブロックの前記軸孔に連通するすり割りが設けられ、前記軸孔径調整部材は、前記すり割りの隙間調整によって、前記軸孔の径を、前記出力軸に遊嵌する状態と、前記出力軸に嵌合する状態との間で変化させる隙間調整部材であることを特徴とする請求項１又は２記載のロボット玩具。
4. 請求項１から３いずれか一項記載のロボット玩具の組立方法であって、前記出力軸に前記軸孔を遊嵌する工程と、前記出力軸に前記軸孔を遊嵌させた状態で前記サーボの中心位置を出す工程と、前記出力軸に前記軸孔を遊嵌させた状態で位置調整具によって前記一のブロックと前記他のブロックとの位置関係をホームポジションに合致させる工程と、前記軸孔径調整部材によって前記軸孔径を調整し前記出力軸に前記軸孔を嵌合させる工程とを備えることを特徴とするロボット玩具の組立方法。

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