JP2009039420A - 赤外線操作玩具 - Google Patents

Abstract

【課題】主に、廉価で、かつ、受光感度の良好な赤外線操作玩具を提供すること。
【解決手段】操作指示信号を生成し、生成された操作指示信号を赤外線送信する送信装置と、前記送信装置とは別体で、前記送信装置から送信された操作指示信号を赤外線センサによって受信し、当該受信された操作信号に対応する駆動制御信号を出力する受信装置を持ち、当該駆動制御信号に応じて制御される駆動装置によって所定の動作を行うように構成された動作体と、を備える赤外線操作玩具において、前記赤外線センサの受光部は、プラスチック材からなるカバーによって覆われるとともに、当該カバーの内面に当接されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、赤外線操作玩具に関するものである。

従来、操作指示信号を生成し、生成された操作指示信号を赤外線送信する送信装置と、前記送信装置とは別体で、前記送信装置から送信された操作指示信号を赤外線センサによって受信し、当該受信された操作信号に対応する駆動制御信号を出力する受信装置を持ち、当該駆動制御信号に応じて制御される駆動装置によって所定の動作を行うように構成された動作体と、を備える赤外線操作玩具が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００３−４５１３１号公報

ところで、従来、赤外線操作玩具において、なるべく遠方で、動作体を赤外線操作するために、送信装置として出力の大きいものを使用したり、赤外線センサの受光部を露出させたり、受光部をカバーで覆う場合には、カバーにおける受光部回りを透明としたりしているのが一般であった。

しかしながら、送信装置として出力の大きいものを使用する場合には高価となり、また、赤外線センサの受光部を露出させるものでは玩具としての外観が損なわれるという問題がある。また、カバーにおける受光部回りを透明とする場合には、デザインが制約されてしまうという問題がある。

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、主に、廉価で、かつ、受光感度の良好な赤外線操作玩具を提供することを目的とする。

第１の手段は、
操作指示信号を生成し、生成された操作指示信号を赤外線送信する送信装置と、
前記送信装置とは別体で、前記送信装置から送信された操作指示信号を赤外線センサによって受信し、当該受信された操作信号に対応する駆動制御信号を出力する受信装置を持ち、当該駆動制御信号に応じて制御される駆動装置によって所定の動作を行うように構成された動作体と、を備える赤外線操作玩具において、
前記赤外線センサの受光部は、赤外線を透過可能なカバーによって覆われるとともに、当該カバーの内面に当接されている、
ことを特徴とする赤外線操作玩具である。
前記カバーは、特に限定はされないが、前記赤外線センサの受光部が外部から視認できないように構成することが好ましい。このようにすれば、カバーにおける受光部対応部分を特に透明にしたり、受光部対応部分に開口を設ける必要がないので、赤外線操作玩具のデザインを考える上において制約が少なくなる。

第２の手段は、
前記赤外線センサの受光部は、弾性体の弾性力によって、前記カバーの内面に当接されていることを特徴とする第１の手段の赤外線操作玩具である。

第３の手段は、
前記動作体の内部には配線基板が設けられ、前記赤外線センサの受光部は、前記受信装置又は前記駆動装置を構成し且つ前記配線基板の配線パターンにリード線を介して接続されする回路部品と前記カバーの内面との間に設置され、前記リード線の撓みによって生じる弾性力によって、前記回路部品を介して前記カバーの内面に当接されていることを特徴とする第２の手段の赤外線操作玩具である。

第１の手段によれば、赤外線センサの受光部は、赤外線を透過可能なカバーによって覆われているので、見栄えが悪くなることがないし、受光部の破損が防止できる。また、赤外線センサの受光部は、カバーの内面に当接されているので、送信装置からの操作指示信号は減衰されることなく受信装置で受信されることになる。

第２の手段によれば、赤外線センサの受光部は、弾性体の弾性力によって、カバーの内面に当接されているので、確実に、受光部をカバーの内面に当接させることができる。

第３の手段によれば、赤外線センサの受光部は、配線パターンに取り付けられる回路部品のリード線の撓みによって生じる弾性力によって、回路部品を介してカバーの内面に当接されているので、特別な弾性体を必要としない。したがって、部品点数の増加を押さえることができる。

図１は、本発明に係る赤外線操作玩具の一例である歩行玩具セットの一実施形態を示した斜視図、図２〜図４は、歩行玩具の断面図である。

図示した実施形態の歩行玩具セット１は、歩行玩具１０と、歩行玩具１０の操作指示信号を無線送信する送信装置４０とを備えている。

歩行玩具１０はロボット玩具又は動物玩具（実施形態では亀玩具）であって、左右の前脚１１，１１および後脚１２，１２を備えている。左右の前脚１１，１１は、頭部を構成する連結部材１３によって互いに連結されている（図３参照）。連結部材１３の左右方向の中央部には、上下方向に突出して軸１４が付設されている。
軸１４の下端部は、歩行玩具１０の下部外郭をなす底板１０ａに回動自在に支持されている。一方、軸１４の上端部は、底板１０ａの上方に底板１０ａと平行に配置された隔板１０ｂに回動自在に支持されている。その結果、左右の前脚１１，１１は軸１４を中心に前後に回動することとなる。
また、左右の後脚１２，１２は、連結部材１５によって互いに連結されている（図３および図４参照）。連結部材１５の左右方向の中央部には尾１５ａが後方へ突出して形成されている。尾１５ａは、左右の後脚１２，１２との共働によって歩行玩具１０を起立姿勢で保持する働きをする。すなわち、歩行玩具１０は、左右の後脚１２，１２の後側部分と、尾１５ａとを接地させることで、左右の前脚１１，１１側を浮き上がらせた状態で保持可能となっている。また、連結部材１５の左右方向の中央部には、上下方向に突出して軸１６が設けられている。軸１６の上端部は隔板１０ｂに緩く嵌り合っている。つまり、隔板１０ｂには、軸１６よりも一回り大きい孔が形成され、その孔に軸１６が緩く嵌り合っている。一方、軸１６の下端部は、底板１０ａに形成され幅方向（左右方向）に延びる長穴１７に挿入されている。その結果、軸１６は、上端部が隔板１０ｂに支持された状態で、下端部が長穴１７内を幅方向に動くことができる。

連結部材１３，１５は１つの揺動リンク１８によって互いに連結されている。すなわち、揺動リンク１８は、両端部でピン１８ａ，１８ｂによって連結部材１３，１５の軸１４，１６とは離れた部分と回り対偶をなしている。
揺動リンク１８には、連結部材１３寄りの位置に上下に貫通する孔（指示せず）が形成されている。この孔には偏心軸１９が嵌合している。偏心軸１９は、底板１０ａおよび隔板１０ｂに支持された回転軸２０に偏心状態で付設されている。そして、偏心軸１９は、回転軸２０が該回転軸２０の軸心を中心に回転したときに、偏心回転する。回転に伴って該回転軸２０とは偏心位置で該回転軸２０と一体的に回転するものである。

回転軸２０には、偏心軸１９の他、歯車２１が付設されている。回転軸２０の隣には、中間軸２２が設けられている。中間軸２２は回転軸２０と平行に延在している。この中間軸２２の下端部および上端部は底板１０ａおよび隔板１０ｂ支持されている。この中間軸２２には大小の歯車２３，２４が付設されている。そして、歯車２４は歯車２１に噛み合っている。一方、歯車２３は、モータ２５の駆動軸２５ａに付設された歯車２６に噛み合っている。モータ２５は、駆動軸２５ａが左右方向に延在するように設置されている。

走行玩具１０の底板１０ａには、モータ２５を駆動するための電源スイッチ２７が設置されている。電源スイッチ２７は、底板２０ａに回動自在に支持された操作ボタン２８の操作方向に応じて電源がＯＮ，ＯＦＦされる。

図６に送信装置４０の構成例を示す。同図に示すように、送信装置４０はマイク４２からの音声信号（アナログ信号）をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部４５と、変換されたディジタル信号を処理し、操作指示信号を生成する信号処理部４６と、生成された操作指示信号に対応する赤外線を発信する赤外線発信部４３とを備える。

図７に信号処理部４６の構成例を示す。同図に示すように、信号処理部４６は、ＣＰＵ４６ａ、ＲＯＭ４６ｂ、ＲＡＭ４６ｃ、Ｉ／Ｏ装置４６ｄを含み、それぞれデータバス４６ｅを介してデータのやり取りを行なうようになっている。この信号処理部４６として、マイクロコンピュータ（叉はマイクロプロセッサ）を利用することができる。また、信号処理部４６には、複雑な構成をとる場合や高速処理を行なう場合、ＤＳＰ（Digital Signal Processer）を用いることができる。

ＲＯＭ４６ｂにはＣＰＵ４６ａの基本動作を制御するプログラムのほかに、操作指示制御プログラム、操作命令テーブルが格納されている。これらの操作指示制御プログラムおよび操作命令テーブルは、圧縮された状態でＲＯＭ４６ｂに格納され、電源のＯＮと同時に解凍され、ＲＡＭ４６ｃに格納される。ＣＰＵ４６ａはこのＲＡＭ４６ｃをワークメモリとして、操作指示制御プログラムおよび操作命令テーブルと協働し、Ｉ／Ｏ装置４６ｄを介して入出力されるデータの処理を実行する。
なお、本実施形態の送信装置４０は、音声に反応して操作指示信号を生成するように構成されているが、手動操作で操作指示信号を生成するように構成されていてもよい。

次に、図６に示す受信装置５０について説明する。この受信装置５０は、隔板１０ｂの上に設置された配線基板２９に取り付けられている。そして、受信装置５０における受信センサ３０は、配線基板２９を覆うように配設されたホルダ３１によって水平方向の位置決めがなされている。
受信装置５０は、送信装置４０からの赤外線を感知（受信）して電気信号（操作指示データ）に変換する赤外線センサ３０と、変換された操作指示データを復調するデコーダ５１を有する。デコーダ５１は送信された操作指示データを解析し、駆動装置５２に駆動制御命令を出力する。駆動装置５２はモータ駆動回路や上記モータ２５から構成されている。
なお、この実施形態では、受信センサ３０の受光部は、配線基板２９上の配線パターンにリード線３２を介して浮かせて設けられる回路部品（受信装置やモータ駆動回路を構成する回路部品等、例えば抵抗、コンデンサ、トランジスタ等）の上に載せられ、そのリード線３２の弾性によって、走行玩具１０の外郭をなすカバー（例えばプラスチック材）３３の内面に当接されているが、特別に設けた弾性体（例えばゴム）の弾性によって、カバー３３の内面に当接されていてもよい。ここで、この実施形態のカバー３３について説明すれば、カバー３３は亀玩具の甲羅部分を構成し、亀玩具の胴部分に対して上方から着脱可能に嵌め合わされている。

続いて、本実施形態の歩行玩具１０の動作を説明する。
動作例として、送信装置４０をスピーカ６０の近傍に配置し、この送信装置４０とは適当な距離を置いて歩行玩具１０を配置し、スピーカ６０から出力される音楽等の音声に反応して歩行玩具１０が前後左右上下等に動く場合を例にとって説明する。

ここで、図８に操作指示制御プログラムに基づく信号処理部４６の処理動作フローを示す。今、歩行玩具１０の電源がＯＮになると、予め定められた時間ｔnが経過されるまで時間がカウントされる（ステップS１）。つまり時間ｔｎはデータのサンプリング時間に相当する。

時間ｔｎが経過すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）処理は、ステップＳ２に進み、マイク４２を通じて集音された音声データ（Ａ／Ｄ変換されたデータ）の入力が確認される。

音声データの入力がない場合、処理はステップＳ１に戻って待機する。音声データが入力された場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、処理はステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、フィルタ処理により音声データの周波数が検出される。なお、ここにいう周波数とは、単一の周波数のみならずある程度幅を持たせた周波数帯域の概念も含むものとする。但し、説明を簡単にするため、以下周波数で説明する。

ステップＳ３で実行されるフィルタは、図９に示すように、２つの周波数ｆ１，ｆ２に分割されたバンドパスフィルタで構成される。したがって、期間ｔｎのタイミングで入力された音声データの周波数に対応する信号が通過され、通過された周波数に対応する操作指示信号が生成される（ステップＳ４）。

このような処理を行なう場合、信号処理部４６として通常のマイクロコンピュータ或いはマイクロプロセッサでもよいが、高速処理の点でＤＳＰを用いることが好ましい。

操作指示信号の生成は、信号処理部４６内に予め設定された操作命令テーブルを用いて生成される。
すなわち、操作命令テーブルには周波数ごとに対応する操作指示データが記述されており、検出された音声データの周波数に応じた操作指示信号が生成される。例えば、検出された周波数がｆ１の場合は前進命令であり、周波数f ２の場合は後退命令というように対応付けられている。このようにしてステップＳ４では入力された音声データに対応する操作指示データが生成される。生成された操作指示データは、ステップＳ５において赤外線ｉに変換され、送信される。送信された赤外線は、受信装置５０で受信される。

受信装置５０では送信装置４０から送信された赤外線を赤外線センサ３０で感知する。赤外線センサ３０は感知した赤外線を電気信号の操作指示データをデコーダ５１に出力する。

デコーダ５１は操作指示データを復調し、現在入力された操作指示データの内容を解読して対応する駆動制御信号を駆動装置５２に送る。

駆動装置５２は、入力された操作指示データの内容に応じて駆動される。すなわち、モータ２５は、入力された操作指示データの内容に応じて、正転又は逆転させられる。

この場合の歩行玩具１０の動作を、図５の機構図を参照しながら説明する。
モータ２５が駆動されて歯車２６が回転すると、歯車２６の回転力は、歯車２３，２４，２１、回転軸２０を介して偏心軸１９に伝達される。偏心軸１９は回転軸２０の軸心を中心に偏心回転する。偏心軸１９が偏心回転すると、揺動リンク１８が揺動し、前脚１１，１１の連結部材１３が軸１４を中心として回動する。これによって前脚１１，１１は、交互に前後に動作して床を摺動する。

また、偏心軸１９の偏心回転により、揺動リンク１８のピン１８ｂが図５に示すように楕円運動をする。このピン１８ｂの楕円運動が起こると、ピン１８ｂの下端部はその位置に応じて長穴１７にガイドされて左右方向に移動する。この場合、ピン１８ｂの上端部１８ｂはほぼ一定位置を保持する。その結果、後脚１２，１２は、図１に示すように、垂直面内においても楕円運動する。

すなわち、走行玩具１０は、モータ２５の駆動によって、前脚１１，１１が交互に前後方向に揺動されて床を摺動し、後脚１２，１２が交互に上下しながら前後方向に揺動し、尻部を上下・左右させながら、モータ２５の回転方向に応じて、前進又は後退を行なう。

なお、歩行玩具１０は、左右の後脚１２，１２の後側部分と、尾１５ａとを接地させることで、左右の前脚１１，１１側を浮き上がらせた状態で保持しておけば、上体を左右前後に揺動させることもできる。

以上の歩行玩具１０によれば、スピーカ６０から出力される音声の周波数に対応する操作指示データが歩行玩具１０に設けられた受信装置５０で受信され、上記音声周波数の応じて歩行玩具１０が動作することとなるので、歩行玩具１０に時間の経過と共に変化する音声にあわせてリズミカルで複雑な動きをさせることができる。

また、この歩行玩具１０によれば、赤外線センサ３０の受光部をカバー３３の内面に当接させることで、赤外線センサ３０の受信感度を向上させることができる。
図１０にはその実験例が示されている。この実験では、送信装置として手動操作できるものを使用した。そして、歩行玩具を床上に置き、その歩行玩具から離れた位置で操作者が胸元で送信装置を手動で操作して歩行玩具に向けて操作指示信号を無線送信した。この場合、操作者からの距離は歩行玩具から操作者の足元までの距離とした。また、歩行玩具としては、本実施形態のように赤外線センサの受光部をカバーの内面に当接させたものと、カバーを３ｍｍ程度、赤外線センサの受光部から浮かせたものとを用いた。カバーとしてはスプレーで塗装し、カバーからの入光を防止するようにした。
同図には「スムースに動いた場合」が○で、「動いたり動かなかったりと動作がぎこちない場合」が△で、「動かない場合」が×で示されている。
同図から、赤外線センサの受光部をカバーから３ｍｍ離した歩行玩具では、安定して動作する範囲が７ｍｍ程度の距離であることがて分かる。これに対して、赤外線センサの受光部をカバーに当接させた歩行玩具では、１２ｍ程度の距離まで安定して動作することが分かる。

さらに、この歩行玩具セット１によれば、送信装置４０と受信装置５０とを分離し、送信装置４０側に操作指示データの生成機能を持たせたので、受信装置５０側の構成を比較的簡単にすることができる。そのため、歩行玩具１０自体を小型化することができ、したがって、歩行玩具１０に応用ないし適用すべきキャラクタの選択の範囲を広げることができる。

また、送信装置４０をスピーカ６０等の音源の近くに配置することができるため、大きな音量の操作指示を必要とせずに確実に操作指示を与えることができる。換言すれば、受信装置５０を送信装置４０から遠く離した状態に置くことができる。

さらに、この歩行玩具１０によれば、歩行玩具１０が、スピーカ６０等の音源からの音声の例えば高音周波数帯に反応して尻部を上下左右に振りながら前進し、例えば低音周波数帯に反応して尻部を上下左右に振りながら後退する。したがって、興趣性の高い歩行玩具を実現できる。

なお、歩行玩具１０の左右の後脚１２，１２の中の一方の脚の踵部分を欠損すれば、左右の後脚１２，１２で互いに接地のタイミングがずれ、例えば後退する際に一方向に旋回させることができる。

本発明に係る４脚歩行玩具の一実施形態を示した構成図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。 図２におけるＣ−Ｃ線断面図である。 図１の実施形態の駆動機構を示した機構図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図である。 図１の実施形態の駆動機構を制御する制御手段のブロック図である。 信号処理部の構成例を示すブロック図である。 信号処理部の動作を示すフローチャートである。 フィルタの特性図である。 実験結果を示す図表である。

符号の説明

１ ４脚歩行玩具セット
１０ 歩行玩具
１１ 前脚
１２ 後脚
１３ 連結部材（頭部）
１４ 軸
１５ 連結部材
１５ａ 尾
１６ 軸
１７ 長穴
１８ 揺動リンク
１９ 偏心軸
２０ 回転軸
２９ 配線基板
３０ 赤外線センサ
３２ リード線（弾性体）
３３ カバー
４０ 送信装置

Claims (4)

1. 操作指示信号を生成し、生成された操作指示信号を赤外線送信する送信装置と、
   前記送信装置とは別体で、前記送信装置から送信された操作指示信号を赤外線センサによって受信し、当該受信された操作信号に対応する駆動制御信号を出力する受信装置を持ち、当該駆動制御信号に応じて制御される駆動装置によって動作を行うように構成された動作体と、を備える赤外線操作玩具において、
   前記赤外線センサの受光部は、赤外線を透過可能なカバーによって覆われるとともに、当該カバーの内面に当接されている、
   ことを特徴とする赤外線操作玩具。
2. 前記赤外線センサの受光部は、弾性体の弾性力によって、前記カバーの内面に当接されていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線操作玩具。
3. 前記動作体の内部には配線基板が設けられ、前記赤外線センサの受光部は、前記受信装置又は前記駆動装置を構成し且つ前記配線基板の配線パターンにリード線を介して接続されする回路部品と前記カバーの内面との間に設置され、前記リード線の撓みによって生じる弾性力によって、前記回路部品を介して前記カバーの内面に当接されていることを特徴とする請求項２に記載の赤外線操作玩具。
4. 前記カバーは、前記赤外線センサの受光部が外部から視認できないように構成されていることを特徴とする請求項１から３いずれか一に記載の赤外線操作玩具。

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