JP2009291328A - Stuffed robot - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stuffed robot having not only a function as a toy but also a healing effect for people, and capable of communicating with people. <P>SOLUTION: The stuffed robot is composed of a motion part 2 made of a filling material 4 having resilience; at least one thread 3 (3a-3c) disposed to pierce through the filling material 4 or along the outer side of the filling material 4; a motor for taking up or feeding out the thread 3; an encoder for detecting the length of the thread 3 (3a-3c); a sensor part for detecting the tension of the thread 3 (3a-3c); and a control part for controlling the motor based on the values detected by the encoder and the sensor part. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、動くぬいぐるみ、すなわち、ぬいぐるみロボットに関する。   The present invention relates to a stuffed toy, that is, a stuffed robot.

近年、共存・共生を目指したロボットの研究が注目されている。例えば、家庭や、公共施設などで人間と同居し、人間とコミュニケーションを行いながら、人間相手の物理的な作業支援を行うことのできる、人間共差棲ロボットが提案されている。
こうした人間共棲ロボットは、物を対象として、工場の中で加工・組み立て・運搬等の作業を行う産業ロボットと比較し、人間の傍らで緊密に、かつ長時間はたらくという特徴を持つ。このような人間共棲ロボットが、実世界で人間と安定したインタラクションを行うためには、安全性以外に、人間に対して親和的な印象を与えることが重要となり、人間からの主観的評価が重視される。
In recent years, research on robots aimed at coexistence and coexistence has attracted attention. For example, co-humanoid robots have been proposed that can coexist with humans at home, public facilities, etc., and can provide physical work support for human counterparts while communicating with humans.
Such human-symbiotic robots have the feature that they work closely and for a long time beside humans, compared to industrial robots that work on objects, such as processing, assembly, and transportation. In order for such human-symbiotic robots to interact stably with humans in the real world, in addition to safety, it is important to give an impression of affinity to humans, and subjective evaluation from humans is important Is done.

このように、人間に対して親和的な印象を与える人間共棲ロボットとして、非特許文献1では、ぬいぐるみロボットが提案されている。この非特許文献1に記載されているぬいぐるみロボットは、くまのぬいぐるみを用いたぬいぐるみロボットであり、離れた場所にある二体のロボットのジェスチャを情報として伝えることができるものである。非特許文献1では、ぬいぐるみロボットの両腕と首が可動部とされ、この可動部の動きの記録再生も可能とされている。このぬいぐるみロボットにおいては、首、及び両腕の内部には、モータが一つずつ構成されており、また、胴部には、外部のコンピュータに接続される駆動装置が構成されている。外部のコンピュータにより、駆動装置に指令値を入力することにより、首、及び両腕に構成されたモータがそれぞれ駆動される。これにより、首部、両腕部が動く構成とされている。   As described above, in NPL 1, a stuffed robot is proposed as a human symbiotic robot that gives an impression of affinity to humans. The stuffed robot described in this non-patent document 1 is a stuffed robot using a stuffed bear, and can convey information of gestures of two robots at remote locations as information. In Non-Patent Document 1, both arms and neck of a stuffed robot are movable parts, and the movement of the movable part can be recorded and reproduced. In this stuffed robot, one motor is formed inside the neck and both arms, and a drive unit connected to an external computer is formed on the body. By inputting a command value to the drive device from an external computer, the motors configured on the neck and both arms are respectively driven. Thereby, it is set as the structure which a neck part and both arm parts move.

このぬいぐるみロボットは、一般的に、視覚、聴覚情報によって行われるテレコミュニケーションに、触覚情報を取り入れた新しいインターフェースを実現している。   This stuffed robot has generally realized a new interface that incorporates tactile information into telecommunications performed by visual and auditory information.

また、非特許文献2には、かわいさや、心地良さといった人からの主観的評価を重視し、人との相互作用によって人に楽しみや安らぎなどの精神的な働きかけを行うことを目的とした、メンタルコミットロボットが記載されている。このメンタルコミットロボットは、タテゴトアザラシの赤ちゃんをモデルとしており、また、視覚、聴覚、触覚、運動感覚を機能させるセンサを備えている。このようなメンタルコミットロボットは、癒しの効果を奏するものであり、ロボットセラピーとして役立つ可能性が高い。   In addition, Non-Patent Document 2 emphasizes subjective evaluations from people such as cuteness and comfort, and aims to encourage people to enjoy and relax by interacting with people. Mental commit robot is described. This mental commit robot is modeled on a vertical seal baby and is equipped with sensors that function visual, auditory, tactile, and kinesthetic sensations. Such mental commit robots have a healing effect and are likely to be useful as robot therapy.

しかしながら、非特許文献1、及び2に記載されたぬいぐるみロボットは、可動部となる首部や、両腕部に、モータが構成されているために、触り心地は硬い。このため、ぬいぐるみという親和的な印象を有する外見に反して、実際にさわったときには、機械的な印象を有する。   However, the stuffed robots described in Non-Patent Documents 1 and 2 have a hard touch feeling because a motor is formed in the neck portion and both arm portions that are movable portions. For this reason, it has a mechanical impression when actually touched, contrary to the appearance of having an affinity impression of a stuffed toy.

また、一般的に市販されている、動くぬいぐるみにおいても、可動部が、プラスチックのような硬い材料で作られており、また、駆動装置も、プラスチックからなるケースに入れられており、その可動部やケースを、毛皮で覆う構造となっている。   Moreover, even in the stuffed toy which is generally marketed, the movable part is made of a hard material such as plastic, and the driving device is also encased in a case made of plastic. And the case is covered with fur.

このように、従来の動くぬいぐるみロボットは、見た目の印象に反し、触り心地の硬いものが多く、本来、柔らかく、触り心地がよいというぬいぐるみの特徴が失われている。ぬいぐるみの柔らかい触り心地は、人間にとって、癒しの効果を奏することもあり、触り心地の良さは、重要といえる。
Dairoku Sekiguchi,Masahiko Inami,SusumuTachi,RobotoPHONE:RUI For Interpersonal Comunication CHI 2001,Extended Abstracts,pp.277-278,2001 Takanori Shibata,An Overview of Human Interactive Robots for Psychological Enrichment,PROCEEDINGS OF TKE IEEE,Vol.92,No.11,pp1749-1758,2004
In this way, conventional moving stuffed toy robots are contrary to the impression of appearance, and many of them are hard to touch, and the characteristics of the stuffed toys that are soft and comfortable to touch are lost. The soft touch of a stuffed toy can have a healing effect for humans, and good touch is important.
Dairoku Sekiguchi, Masahiko Inami, SusumuTachi, RobotoPHONE: RUI For Interpersonal Comunication CHI 2001, Extended Abstracts, pp.277-278, 2001 Takanori Shibata, An Overview of Human Interactive Robots for Psychological Enrichment, PROCEEDINGS OF TKE IEEE, Vol.92, No.11, pp1749-1758,2004

上述の点に鑑み、本発明は、玩具としてだけでなく、人間にとって癒しの効果を有し、かつ、人間とコミュニケーションをとることのできるぬいぐるみロボットを提供するものである。   In view of the above, the present invention provides a stuffed robot that has a healing effect for humans and can communicate with humans as well as toys.

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明のぬいぐるみロボットは、弾力性を有する充電材料からなる動作部と、充填材料の内部を貫通するように、又は充填材料の外側に沿うように配設された少なくとも1本の糸と、糸の巻き取り、巻出しを行うアクチュエータと、糸の長さを検出する第1のセンサと、糸の張力を検出する第2のセンサと、第1のセンサ及び第2のセンサから検出された値に基づいて、アクチュエータを制御する制御部とから構成することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object of the present invention, the stuffed robot of the present invention includes an operation part made of a charging material having elasticity and an inside of the filling material or outside the filling material. At least one yarn arranged along the line, an actuator for winding and unwinding the yarn, a first sensor for detecting the length of the yarn, and a second sensor for detecting the tension of the yarn And a control unit that controls the actuator based on values detected from the first sensor and the second sensor.

本発明のぬいぐるみロボットでは、糸の巻き取り、巻出しを行うことにより、動作部を動作させることができる。また、その動作部に外部から加えられた力を検出することができる。   In the stuffed robot of the present invention, the operation unit can be operated by winding and unwinding the yarn. Further, it is possible to detect a force applied from the outside to the operating unit.

本発明によれば、触り心地の良さを維持しながら、動作部が動作するぬいぐるみロボットを得ることができる。また、ぬいぐるみロボットに、外部から加えられた力に対応して動作する機能を付すことができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a stuffed robot in which the operation unit operates while maintaining good touch feeling. In addition, the stuffed robot can be provided with a function that operates in response to an externally applied force.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1に、本発明の一実施形態に係るぬいぐるみロボットの外観図を示す。本実施形例のぬいぐるみロボット1は、姿形は、くま型のぬいぐるみ、いわゆるテディベア(登録商標)であり、頭部30、胴部32、2本の腕部2、2本の脚部31から構成されている。このぬいぐるみロボット1の姿形、そして、触ったときの感触は、一般的なぬいぐるみと同じである。しかしながら、本実施形態例のぬいぐるみロボット1は、腕部2、脚部31、首部など、所定の部位を動かすことのできる構成とすることができるものであり、本実施形態例では、例として片方の腕部2を動かすことのできるぬいぐるみロボット1とする。すなわち、本実施形態例では、片方の腕部2を動作部とする。   FIG. 1 shows an external view of a stuffed robot according to an embodiment of the present invention. The stuffed toy robot 1 of this embodiment is a bear-shaped stuffed toy, a so-called teddy bear (registered trademark), and includes a head 30, a trunk 32, two arms 2, and two legs 31. It is configured. The shape of the stuffed robot 1 and the touch when touched are the same as those of a general stuffed animal. However, the stuffed robot 1 according to the present embodiment can be configured to move a predetermined part such as the arm 2, the leg 31, the neck, and the like. It is assumed that the stuffed robot 1 can move the arm 2 of the robot. That is, in the present embodiment, one arm portion 2 is set as an operation portion.

図2に、本実施形態例のぬいぐるみロボット1の内部概略構成を示す。図2に示すように、本実施形態例のぬいぐるみロボット1は、向って左側の腕部2内部に、腕部2の動作に寄与する3本の糸3a,3b,3cが配設され、また、その胴部32には、腕部2に配設された糸3a,3b,3cを駆動するための駆動装置9が内蔵されている。動作部である腕部2と、腕部2を駆動するための駆動装置9以外の構成は、通常のぬいぐるみと同様であり、所望の形をした毛被10に、弾力性を有する充填材料4が詰められることにより形成されている。本実施形態例では、充填材料4として、通常のぬいぐるみと同様に、綿を用いる例とした。   FIG. 2 shows an internal schematic configuration of the stuffed robot 1 according to this embodiment. As shown in FIG. 2, the stuffed robot 1 of the present embodiment is provided with three threads 3a, 3b, 3c that contribute to the movement of the arm 2 inside the arm 2 on the left side. The body portion 32 incorporates a drive device 9 for driving the yarns 3a, 3b, 3c disposed on the arm portion 2. The configuration other than the arm portion 2 that is the operation portion and the drive device 9 for driving the arm portion 2 is the same as that of a normal stuffed animal, and the bristle 10 having a desired shape is provided with a filling material 4 having elasticity. Is formed by stuffing. In this embodiment, cotton is used as the filling material 4 in the same manner as a normal stuffed animal.

[動作部の構成]
以下に、本実施形態例のぬいぐるみロボット1の動作部である、腕部2の構成を詳述する。
まず、図3A,Bに、本実施形態例のぬいぐるみロボット1の動作可能な腕部2の内部の概略断面構成を示す。図3Aは、腕部2において、ぬいぐるみロボット1の肩部から手先方向へ沿う平面の概略断面構成であり、図3Bは、図3Aに示す断面に直交する方向(図3AにおけるB−B線上)に沿う平面の概略断面構成である。図3Aにおいては、紙面左側が腕部2の手先に相当する部分であり、右側が腕部2の肩部に相当する部分である。図3Bにおいては、紙面上側が、ぬいぐるみロボット1の頭部30側に相当する上方とし、紙面下側が、ぬいぐるみロボット1の脚部31側に相当する下方とする。また、紙面左側が、ぬいぐるみロボット1の背中側に相当する後方とし、紙面右側が、ぬいぐるみロボット1の腹側に相当する前方とする。
[Configuration of operation unit]
Below, the structure of the arm part 2 which is an operation | movement part of the stuffed robot 1 of this embodiment is explained in full detail.
First, FIGS. 3A and 3B show a schematic cross-sectional configuration inside the operable arm portion 2 of the stuffed robot 1 of the present embodiment. 3A is a schematic cross-sectional configuration of a plane in the arm portion 2 along the hand direction from the shoulder of the stuffed toy robot 1, and FIG. 3B is a direction orthogonal to the cross section shown in FIG. 3A (on the line BB in FIG. 3A). FIG. In FIG. 3A, the left side of the drawing is a portion corresponding to the hand of the arm 2, and the right side is a portion corresponding to the shoulder of the arm 2. In FIG. 3B, the upper side of the paper surface is an upper side corresponding to the head 30 side of the stuffed robot 1, and the lower side of the paper surface is a lower side corresponding to the leg 31 side of the stuffed robot 1. Further, the left side of the paper surface is the rear corresponding to the back side of the stuffed robot 1, and the right side of the paper surface is the front corresponding to the ventral side of the stuffed robot 1.

図3A,Bに示すように、ぬいぐるみロボット1の腕部2は、特に、腕部2の形状を構成する充填材料4と、その充填材料4の形状を維持するための形状維持袋7と、駆動機構を構成する複数本の糸3a,3b,3cとから構成される。充填材料4は、前述したように、弾力性を有する材料であり、本実施形態例では、一般的なぬいぐるみと同材料の綿を用いる例とする。また、形状維持袋7は、例えば、やわらかい布の袋を用いる例とする。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the arm portion 2 of the stuffed robot 1 includes, in particular, a filling material 4 constituting the shape of the arm portion 2, and a shape maintaining bag 7 for maintaining the shape of the filling material 4, It is composed of a plurality of yarns 3a, 3b, 3c constituting the drive mechanism. As described above, the filling material 4 is a material having elasticity, and in the present embodiment, an example in which cotton of the same material as a general stuffed animal is used. The shape maintaining bag 7 is an example using a soft cloth bag, for example.

そして、本実施形態例では、腕部2の形状は、肩部から手先に架けて長細く、棒状に構成され、その形状は、形状維持袋7に充填材料4である綿が充填されることにより維持される。さらに、本実施形態例では、腕部2の中心には、細い棒状のウレタンスポンジからなる動作補助部5が、肩部から手先に架けて配設されており、その動作補助部5を被覆して充填材料4が充填された構成とされている。   And in this embodiment, the shape of the arm part 2 is long and slender from the shoulder part to the hand, and the shape is such that the shape maintenance bag 7 is filled with cotton as the filling material 4. Maintained by Further, in the present embodiment, an operation assisting portion 5 made of a thin rod-shaped urethane sponge is disposed at the center of the arm portion 2 from the shoulder portion to the hand, and covers the operation assisting portion 5. Thus, the filling material 4 is filled.

糸3a,3b,3cの本数は、腕部2を動作させるときの自由度により設定可能であり、1以上であればよく、本実施形態例では3本の糸3a、3b、3cを構成する例とする。   The number of the threads 3a, 3b, 3c can be set according to the degree of freedom when the arm portion 2 is operated, and may be one or more. In the present embodiment, the three threads 3a, 3b, 3c are configured. Take an example.

糸3aは、腕部2を上方に上げる動作をさせるための糸であり、腕部2上方であって、形状維持袋7の外側に沿うように肩部から手先に配設される。
また、糸3bは、腕部2を前方に曲げる動作をさせるための糸であり、腕部2前方であって、形状維持袋7の外側に沿うように肩部から手先に配設される。
糸3cは、腕部2の手先部分を主に、前方に曲げる動作をさせるための糸であり、腕部2の途中、例えば、手先から肩部方向に、腕部2の約1/3の長さに相当する位置までは、糸3bと同様に、腕部2前方であって、形状維持袋7の外側に沿うように配設される。そして、糸3cは、腕部の手先から1/3を過ぎてからは、腕部2の中心に構成された動作補助部5内に配設位置が変化され、そこから、肩部までは、動作補助部5内を貫通するように配設される。本実施形態例においては、腕部2の手先から1/3の長さ部分を、手先部分とし、また、残りの、肩部にかけた2/3の長さ部分を、上腕部分と言うこととする。
また、本実施形態例では、糸3cは、動作補助部5内において、例えば摩擦の少ないサテン生地からなる摩擦低減部材6により被覆されながら、肩部方向に配設される。
The thread 3 a is a thread for causing the arm part 2 to move upward, and is disposed above the arm part 2 and from the shoulder part to the hand so as to be along the outside of the shape maintaining bag 7.
The thread 3b is a thread for causing the arm portion 2 to bend forward, and is disposed in front of the arm portion 2 from the shoulder portion to the hand so as to be along the outside of the shape maintaining bag 7.
The thread 3c is a thread for causing the hand part of the arm part 2 to mainly bend forward, and is about one third of the arm part 2 in the middle of the arm part 2, for example, from the hand to the shoulder. To the position corresponding to the length, like the thread 3b, it is disposed in front of the arm portion 2 and along the outside of the shape maintaining bag 7. And after passing 1/3 from the hand of the arm part, the arrangement position of the thread 3c is changed in the movement assisting part 5 configured at the center of the arm part 2, and from there to the shoulder part, It arrange | positions so that the inside of the operation | movement assistance part 5 may be penetrated. In the present embodiment example, the length portion of 1/3 from the hand of the arm portion 2 is the hand portion, and the remaining 2/3 length portion of the shoulder portion is called the upper arm portion. To do.
In the present embodiment, the yarn 3c is disposed in the shoulder portion while being covered with the friction reducing member 6 made of, for example, a satin material with little friction in the operation assisting portion 5.

糸3a,3b,3cの材料は、大きな加重に耐えられる強度を有し、切れにくく、また、他の布等に接触したときの摩擦が少ない材料であることが好ましい。本実施形態例では、糸3a,3b,3cの材料として、高密度ポリエチレンからなる釣り糸を用いた。この糸3a,3b,3cは、手先端部において、形状維持袋7端部に固定されており、また、肩部側方向に延びる糸3a、3b、3cは、胴部32に内蔵された駆動装置9内に導入される。さらに、これらの糸3a〜3cは、それぞれ、配設される位置が変化しないように、途中2カ所程度において、形状維持袋7に固定されている。   The material of the yarns 3a, 3b, and 3c is preferably a material that has a strength that can withstand a large load, is not easily cut, and has little friction when it comes into contact with another cloth or the like. In this embodiment, a fishing line made of high-density polyethylene is used as the material for the threads 3a, 3b, 3c. The yarns 3a, 3b, and 3c are fixed to the end portion of the shape maintaining bag 7 at the tip of the hand, and the yarns 3a, 3b, and 3c that extend in the direction of the shoulder portion are driven in the body portion 32. It is introduced into the device 9. Furthermore, these yarns 3a to 3c are fixed to the shape maintaining bag 7 at about two places in the middle so that the positions where they are arranged do not change.

そして、本実施形態例では、糸3a〜3cが固定された形状維持袋7を、摩擦の少ない低摩擦袋8で被覆する。本実施形態例において、動作部となる腕部2は、通常のぬいぐるみと同様に、最後に、毛被10で被覆されて完成されるが、毛被10と形状維持袋7との間における摩擦で、糸3a〜3cが劣化する場合がある。本実施形態例では、糸3a〜3cが固定された形状維持袋7全体を、摩擦の少ない生地からなる、低摩擦袋8で覆うことにより、糸3a〜3cが劣化するのを防止される。また、本実施系形態例では、駆動装置9にて、この糸3a〜3cの長さを変化させることにより、腕部2を動作させることができるものであるが、低摩擦袋8を構成することにより、糸3a〜3cに張力をかけて、長さを変化させる場合にも、余分な力が発生するのを防ぐことができる。   In this embodiment, the shape maintaining bag 7 to which the yarns 3a to 3c are fixed is covered with a low friction bag 8 with less friction. In the present embodiment example, the arm portion 2 serving as the operation portion is finally covered with the fur coat 10 in the same manner as an ordinary stuffed animal, but friction between the fur coat 10 and the shape maintenance bag 7 is completed. Thus, the yarns 3a to 3c may deteriorate. In the present embodiment, the entire shape maintaining bag 7 to which the yarns 3a to 3c are fixed is covered with the low friction bag 8 made of a fabric with less friction, thereby preventing the yarns 3a to 3c from deteriorating. In the present embodiment, the arm 9 can be operated by changing the length of the threads 3a to 3c by the driving device 9, but the low friction bag 8 is configured. Thus, even when tension is applied to the yarns 3a to 3c to change the length, it is possible to prevent generation of excessive force.

図4A,Bに、腕部2の形状維持袋7を、リング7aの集合体とみなし、形状維持袋7内部の充填材料4及び動作補助部5を、それぞれ、バネ定数k1、k2のバネとみなしたモデル図を示す。すなわち、本実施形態例の腕部2は、リング7aの間を、バネの効果を有する充填材料4及び動作補助部5が繋いでいるというモデルで表すことができる。   4A and 4B, the shape maintaining bag 7 of the arm portion 2 is regarded as an assembly of the rings 7a, and the filling material 4 and the operation assisting portion 5 inside the shape maintaining bag 7 are respectively springs having spring constants k1 and k2. The assumed model diagram is shown. That is, the arm portion 2 of the present embodiment example can be represented by a model in which the filling material 4 having the effect of a spring and the operation assisting portion 5 are connected between the rings 7a.

バネの式F=kx(k:バネ定数、x:バネの移動距離、F:力)を考えると、バネを同じ距離だけ縮ませたとき、バネ定数kが小さいほうが、力Fも小さい。そうすると、小さな力Fで腕部2を動作させるためには、バネ定数の小さな材料を用いるほうがよいといえる。また、動作した腕部2が元に戻りやすい材料について考える。すなわち、これは、材料のヒステリシスを考えるということになる。ヒステリシスは、バネ定数kの大きな材料程小さく、元の形状に戻りやすいという性質を有する。   Considering the spring equation F = kx (k: spring constant, x: spring moving distance, F: force), when the spring is contracted by the same distance, the smaller the spring constant k is, the smaller the force F is. Then, in order to operate the arm part 2 with a small force F, it can be said that it is better to use a material having a small spring constant. Consider a material in which the arm 2 that has moved easily returns to its original state. That is, this means considering the hysteresis of the material. Hysteresis has a property that a material having a larger spring constant k is smaller and tends to return to its original shape.

本実施形態例では、腕部2中心部の動作補助部5に、バネ定数k2のウレタンスポンジを用い、その動作補助部5を被覆するように構成される充填材料4に、バネ定数k1の綿を用いる例とする。ウレタンスポンジのバネ定数k2は、綿のバネ定数k1よりも大きい。すなわち、腕部2の中心がバネ定数の大きなバネ、外側がバネ定数の小さなバネで構成されているとみることができる。   In this embodiment, urethane sponge having a spring constant k2 is used for the operation assisting portion 5 at the center of the arm 2 and the filling material 4 configured to cover the operation assisting portion 5 is used for the cotton having the spring constant k1. As an example of using The spring constant k2 of the urethane sponge is larger than the spring constant k1 of cotton. That is, it can be considered that the center of the arm portion 2 is constituted by a spring having a large spring constant and the outside is constituted by a spring having a small spring constant.

このような構成の腕部2において、図4Bに示すように、腕部2の側面に配設された糸3を力Fで引張ると、糸3が配設された面の充填材料4が縮む。そうすると、腕部2は、糸が配設された方向(図4Bにおいては、紙面上方)に動作する。また、糸3への力Fの印加をやめると、充填材料4の有する復元力により、縮んだ充填材料4が元に戻り、腕部2が元の位置に戻る。   In the arm portion 2 having such a configuration, as shown in FIG. 4B, when the yarn 3 disposed on the side surface of the arm portion 2 is pulled with a force F, the filling material 4 on the surface on which the yarn 3 is disposed contracts. . Then, the arm portion 2 operates in the direction in which the yarn is disposed (upward in the drawing in FIG. 4B). Further, when the application of the force F to the yarn 3 is stopped, the contracted filling material 4 returns to the original position and the arm portion 2 returns to the original position by the restoring force of the filling material 4.

図5,6を用いて、本実施形態例の腕部2の具体的な動作を説明する。図5,6では、糸3,形状維持袋7、動作補助部5等の要部のみを図示し、他の構成の図示は省略する。   A specific operation of the arm unit 2 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6, only the main parts such as the yarn 3, the shape maintaining bag 7, the operation assisting unit 5, and the like are illustrated, and other components are not illustrated.

まず、図5A,Bを用い、糸3a又は3bを引張ったときの腕部2の動作を説明する。図5Aは、糸3a(3b)を引張っていない状態である。その状態から、図5Bに示すように、腕部2に配設された糸3a(3b)を肩側方向に、力Fで引張る。そうすると、主に、糸3aが配設された面の充填材料4が縮む。糸3aを引張った場合は、腕部2全体は、上方に引張られるように、上がる動作がなされ、糸3bを引張った場合は、腕部2全体が、前方に引張られるように、腕部2を前に閉じる動作がなされる。また、逆に、糸3aへの力Fの印加をやめると、上がった腕部2、は下がる方向に動作し、また、糸3bへの力Fの印加をやめると、前に閉じた腕部2は、閉じた腕部2を開く方向に動作される。   First, the operation of the arm portion 2 when the yarn 3a or 3b is pulled will be described with reference to FIGS. 5A and 5B. FIG. 5A shows a state where the yarn 3a (3b) is not pulled. From this state, as shown in FIG. 5B, the thread 3a (3b) disposed on the arm portion 2 is pulled with a force F in the shoulder direction. Then, the filling material 4 on the surface on which the yarn 3a is disposed mainly shrinks. When the thread 3a is pulled, the arm part 2 is moved upward so that the entire arm part 2 is pulled upward. When the thread 3b is pulled, the arm part 2 is pulled so that the entire arm part 2 is pulled forward. The operation of closing the front is performed. On the contrary, when the application of the force F to the thread 3a is stopped, the raised arm part 2 operates in a downward direction, and when the application of the force F to the thread 3b is stopped, the previously closed arm part 2 is operated in a direction to open the closed arm 2.

次に、図6A,Bを用い、糸3cを引張ったときの腕部2の動作をする。図6Aは、糸3cを引張っていない状態である。その状態から、図6Bに示すように、糸3cを肩側に力Fで引張る。そうすると、途中までは、糸3bと同様に、腕部2の前方に配設されているので、糸3bを引張ったときと同様に、腕部2を前に閉じる動作がなされる。それと同時に、糸3cは、途中から肩部に架けて、動作補助部5を構成するウレタンスポンジからなる動作補助部5の内部を貫通するように配設されている。そうすると、この動作補助部5を構成するウレタンスポンジのバネ定数k1は、周辺部を構成する充填材料4である綿のバネ定数k2よりも大きい。このため、図6Bに示すように、糸3cが動作補助部5の内部に配設された部分からは、腕部2が前方に曲がりにくくなる。その代わり、糸3cが腕部2の前方に配設された、手先部分に、上腕部分よりも先に力が働き、手先が曲がるように動作する。すなわち、糸3cを引張ると、腕部2は、前に閉じる動作ともに、手先部分が主に曲がるように動作する。
そして、逆に、糸3cへの力Fの印加をやめると、手先部分は、元の通りまっすぐに戻り、また、前方に閉じた腕部2も開く方向に動作される。
Next, using FIGS. 6A and 6B, the arm 2 is operated when the yarn 3c is pulled. FIG. 6A shows a state where the yarn 3c is not pulled. From this state, as shown in FIG. 6B, the thread 3c is pulled to the shoulder side with a force F. If it does so, since it is arrange | positioned ahead of the arm part 2 similarly to the thread | yarn 3b, the operation | movement which closes the arm part 2 forward is performed similarly to when the thread | yarn 3b is pulled. At the same time, the thread 3c is arranged so as to pass through the inside of the operation assisting portion 5 made of urethane sponge constituting the operation assisting portion 5 from the middle to the shoulder portion. Then, the spring constant k1 of the urethane sponge constituting the operation assisting part 5 is larger than the spring constant k2 of cotton which is the filling material 4 constituting the peripheral part. For this reason, as shown to FIG. 6B, the arm part 2 becomes difficult to bend forward from the part by which the thread | yarn 3c was arrange | positioned inside the operation | movement auxiliary | assistant part 5. FIG. Instead, a force is applied to the hand portion where the thread 3c is disposed in front of the arm portion 2 before the upper arm portion, and the hand is bent. That is, when the thread 3c is pulled, the arm part 2 operates so that the hand part is mainly bent together with the operation of closing the front part.
On the contrary, when the application of the force F to the yarn 3c is stopped, the hand portion returns to the original straight, and the arm portion 2 closed forward is also operated to open.

このように、バネ定数kの異なる材料を組み合わせて腕部2の内部の性質を部分的に変えることにより、動作部の動作方向を調整することができる。   In this way, by combining materials having different spring constants k and partially changing the internal properties of the arm portion 2, the operating direction of the operating portion can be adjusted.

[駆動装置の構成]
次に、本実施形態例のぬいぐるみロボット1に用いられる駆動装置9について説明する。図7は、本実施形態例のぬいぐるみロボット1に用いられる駆動装置9の概略構成である。
[Configuration of drive unit]
Next, the drive device 9 used for the stuffed robot 1 of this embodiment will be described. FIG. 7 is a schematic configuration of the drive device 9 used in the stuffed robot 1 of this embodiment.

本実施形態例で用いられる駆動装置9は、ぬいぐるみロボット1の胴部32内に収納可能な大きさの筐体25内に、第1〜第3の駆動部本体10a,10b,10cと、図示しない制御部と、図示しない電源部とが構成されている。この筐体25は、ぬいぐるみロボット1の胴部32内に収納されて、筐体25外部は、綿からなる充填材料4により被覆される。そのため、外部からぬいぐるみロボット1を触ったときには、この筐体25の硬い感触は低減されている。この第1〜第3の駆動部本体10a〜10cには、肩側から延びる糸3a〜3cが1本ずつ接続されている。すなわち、糸の本数だけ駆動部本体が構成される。また、本実施形態例で用いられる第1〜第3の駆動部本体10a〜10cは、全て同じ仕様とされており、以下、第1〜第3の駆動部本体10a〜10cを区別しないときは、駆動部本体10として記載する。同様に、糸3a〜3cを区別しないときは、糸3として記載する。   The drive device 9 used in the present embodiment example includes first to third drive unit bodies 10a, 10b, and 10c in a housing 25 having a size that can be stored in the body 32 of the stuffed toy robot 1. The control part which does not carry out, and the power supply part which is not shown in figure are comprised. The housing 25 is housed in the body 32 of the stuffed robot 1, and the outside of the housing 25 is covered with a filling material 4 made of cotton. Therefore, when the stuffed robot 1 is touched from the outside, the hard feel of the housing 25 is reduced. Threads 3a to 3c extending from the shoulder side are connected to the first to third drive unit bodies 10a to 10c one by one. That is, the drive unit main body is configured by the number of yarns. The first to third drive unit bodies 10a to 10c used in this embodiment are all the same specification, and hereinafter, when the first to third drive unit bodies 10a to 10c are not distinguished from each other. The drive unit body 10 will be described. Similarly, when the yarns 3a to 3c are not distinguished, they are described as the yarn 3.

図8に、本実施形態例に用いられる駆動部本体10の概略構成図を示す。本実施形態例の駆動部本体10は、糸3の長さを調整するためのアクチュエータであるモータ11と、糸3の長さを検出する第1のセンサであるエンコーダと、糸3に掛かる張力を検出する第2のセンサである力センサ24と、それらを固定するモータマウント13とから構成される。   In FIG. 8, the schematic block diagram of the drive part main body 10 used for this embodiment is shown. The drive unit body 10 according to the present embodiment includes a motor 11 that is an actuator for adjusting the length of the yarn 3, an encoder that is a first sensor that detects the length of the yarn 3, and a tension applied to the yarn 3. It is comprised from the force sensor 24 which is the 2nd sensor which detects these, and the motor mount 13 which fixes them.

まず、本実施形態例で用いられるモータ11は、図9に示すように、モータ本体11aと、モータ本体11aから延びる回転可能なモータ軸18と、モータ軸18に直接固定される、溝部16aを有するプーリ16とから構成されている。また、本実施形態例のモータ本体11aは、第1のセンサであるエンコーダを内蔵したものである。   First, as shown in FIG. 9, the motor 11 used in this embodiment includes a motor main body 11 a, a rotatable motor shaft 18 extending from the motor main body 11 a, and a groove portion 16 a that is directly fixed to the motor shaft 18. And a pulley 16 having the same. In addition, the motor body 11a of the present embodiment includes an encoder that is a first sensor.

モータ本体11aは、ぬいぐるみロボット1の胴部32内に構成される筐体25に収納されるため、極力小さく、軽量で、かつ、必要なトルクが出力できるものである必要がある。本実施形態例では、モータ本体11aとしてエンコーダとギアとが予め付いているモータ(maxson製、モータRE10)を用いた。このモータ本体11aは、減速比16:1のプーリギアヘッドと、256カウントエンコーダが付いたものである。このモータ本体11aは、ギアとエンコーダが付いて、1個あたり、全長44.6mmの円柱型で、質量17.2gと小さく、軽量なため、本実施形態例に好適に用いることができる。また、このモータ本体11aの最大連続トルクは、1.5mNmであるため、16:1のギアがついて、24mNmである。事前に、バネばかりを用いて、本実施形態例のぬいぐるみロボット1の腕部2を動かすのに必要な力を計測した際、その大きさは、動かし方により異なるが、0.5kgから0.7kgf程度であった。   Since the motor main body 11a is housed in the casing 25 configured in the trunk portion 32 of the stuffed robot 1, it is necessary that the motor main body 11a be as small as possible, lightweight, and capable of outputting necessary torque. In this embodiment, a motor (manufactured by maxson, motor RE10) having an encoder and a gear attached in advance is used as the motor body 11a. This motor main body 11a has a pulley gear head with a reduction ratio of 16: 1 and a 256 count encoder. This motor main body 11a is equipped with a gear and an encoder and is a cylindrical shape with a total length of 44.6 mm, a mass as small as 17.2 g, and lightweight, so that it can be suitably used in this embodiment. Further, since the maximum continuous torque of the motor main body 11a is 1.5 mNm, a gear of 16: 1 is attached and 24 mNm. When the force necessary to move the arm 2 of the stuffed robot 1 of this embodiment is measured in advance using only the spring, the magnitude varies depending on the way of movement, but it is 0.5 kg to 0. It was about 7 kgf.

そして、モータ軸18に固定されるプーリ16は、半径が2.3mmであるものを用いた。半径が2.3mmであるとすると、前述した最大連続トルクを有するモータ本体11aを用いれば、ぬいぐるみロボット1の腕部2を動作させるのに必要なトルクが出力できる。   A pulley 16 having a radius of 2.3 mm was used as the pulley 16 fixed to the motor shaft 18. If the radius is 2.3 mm, the torque necessary for operating the arm 2 of the stuffed robot 1 can be output by using the motor body 11a having the maximum continuous torque described above.

そして、このプーリ16の溝部16aに糸3が巻かれており、プーリ16が回転することにより、糸3の巻き取り、巻出しがなされ、糸3の長さが調整される。モータ軸18とプーリ16とは、図示しないイモネジにより固定され、また、プーリ16の外側には、プーリケース12が取り付けられている。このプーリケース12は、プーリ16全体を覆うように取り付けられる物であり、プーリケース12に設けられた小さな開口から糸3がプーリ16外部に導出される。すなわち、プーリケース12は、糸3の出口方向へのガイドの役割と、糸3をプーリ16の溝部16aに巻いたときに、糸3がプーリ16から外れてモータ軸18に絡まってしまう現象を防ぐものである。本実施形態例で仕様するモータ本体11aの外形が、10mmであるから、プーリケース12の外形も10mmに揃えることで、組み立てが容易になり、他の部品との干渉が起こりにくくなる。   And the thread | yarn 3 is wound around the groove part 16a of this pulley 16, and when the pulley 16 rotates, the thread | yarn 3 is wound up and unwound and the length of the thread | yarn 3 is adjusted. The motor shaft 18 and the pulley 16 are fixed by unshown screw screws, and a pulley case 12 is attached to the outside of the pulley 16. The pulley case 12 is attached so as to cover the entire pulley 16, and the thread 3 is led out of the pulley 16 from a small opening provided in the pulley case 12. That is, the pulley case 12 serves as a guide in the outlet direction of the yarn 3 and the phenomenon that the yarn 3 is detached from the pulley 16 and entangled with the motor shaft 18 when the yarn 3 is wound around the groove 16a of the pulley 16. It is something to prevent. Since the outer shape of the motor body 11a specified in the present embodiment is 10 mm, the outer shape of the pulley case 12 is also made 10 mm, so that the assembly becomes easy and interference with other parts does not easily occur.

そして、本実施形態例においては、このように構成されたモータ11は、モータマウント13に固定される。このモータマウント13は、例えばプラスチック樹脂から構成されるものであり、筐体25内部に固定するための固定部13bと、前述したモータ11を固定するためのモータ固定部13aと、モータ固定部13aとの間に構成されたセンサ部21を構成するための可動溝13cから構成されている。モータ固定部13aは上下に貫通する開口を有しており、その開口に、前述した円柱型のモータ11を、割溝を介して狭持できる構成とされている。そして、開口にモータ11を狭持した状態で、モータ固定部13aを両側から例えばネジ15により固定することにより、モータ固定部13aに、モータ11を固定することができる。また、固定部13bとモータ固定部13aとの間に形成される可動溝13cには、フォトリフレクタ20が埋設され、さらに、そのフォトリフレクタ20が埋設された可動溝13cを埋め込むように、ウレタンスポンジからなる光拡散部材14が構成されている。すなわち、本実施形態例では、可動溝13cと、フォトリフレクタ20と、光拡散部材14により、第2のセンサである、力センサ24が構成される。   In the present embodiment, the motor 11 configured as described above is fixed to the motor mount 13. The motor mount 13 is made of, for example, plastic resin, and includes a fixing portion 13b for fixing the housing 25, a motor fixing portion 13a for fixing the motor 11 described above, and a motor fixing portion 13a. It is comprised from the movable groove 13c for comprising the sensor part 21 comprised between. The motor fixing portion 13a has an opening penetrating vertically, and the cylindrical motor 11 described above can be held in the opening via a split groove. Then, the motor 11 can be fixed to the motor fixing portion 13a by fixing the motor fixing portion 13a with screws 15 from both sides in a state where the motor 11 is held in the opening. Further, a photoreflector 20 is embedded in a movable groove 13c formed between the fixed portion 13b and the motor fixed portion 13a, and further, a urethane sponge is embedded so as to embed the movable groove 13c in which the photoreflector 20 is embedded. A light diffusing member 14 is configured. That is, in the present embodiment, the movable groove 13c, the photo reflector 20, and the light diffusing member 14 constitute a force sensor 24 that is a second sensor.

ところで、フォトリフレクタとは、発光素子と受光素子とが一体となったセンサであり、光によって物体の有無や位置を検出できる小型のセンサである。本実施形態例においては、反射型のフォトリフレクタ(KODENSHI製、SG105)を用いた。   By the way, a photo reflector is a sensor in which a light emitting element and a light receiving element are integrated, and is a small sensor that can detect the presence and position of an object by light. In the present embodiment, a reflection type photo reflector (manufactured by KODENSHI, SG105) was used.

このフォトリフレクタ20は、モータマウント13の可動溝13cの幅を測定することができるものである。本実施形態例においては、可動溝13cにフォトリフレクタ20を埋設し、そのフォトリフレクタ20を被覆して、ウレタンスポンジからなる光拡散部材14が埋め込まれている。このウレタンスポンジからなる光拡散部材14には、多くの気泡が構成されているため、光を拡散させる作用がある。このため、フォトリフレクタ20の発光部から出射した光は、光拡散部材14による光拡散により回り込み、フォトリフレクタ20の受光部に入る。すなわち、光拡散部材14により拡散されて回り込んだ光量をフォトリフレクタ20の受光部で検出することにより、モータマウント13の可動溝13cの溝幅の変化を検出することができる。また、本実施形態例では、モータマウント13を黒色の樹脂で構成することにより、効率良く光を検出することができる。   The photo reflector 20 can measure the width of the movable groove 13 c of the motor mount 13. In the present embodiment, a photo reflector 20 is embedded in the movable groove 13c, and the light diffuser 14 made of urethane sponge is embedded so as to cover the photo reflector 20. The light diffusing member 14 made of urethane sponge has an effect of diffusing light because many bubbles are formed. For this reason, the light emitted from the light emitting portion of the photoreflector 20 wraps around due to light diffusion by the light diffusion member 14 and enters the light receiving portion of the photoreflector 20. That is, a change in the groove width of the movable groove 13 c of the motor mount 13 can be detected by detecting the amount of light diffused by the light diffusion member 14 and detected by the light receiving portion of the photo reflector 20. In this embodiment, the motor mount 13 is made of black resin, so that light can be detected efficiently.

そして、この可動溝13cの溝幅は、糸3に張力がかかり、引張られることで変化するものである。すなわち、可動溝13cの溝幅の変化を検出することで、糸3にかかる張力を検出することができる。そして、この糸3にかかる張力は、モータにかかる力である。   The groove width of the movable groove 13c changes when the yarn 3 is tensioned and pulled. That is, the tension applied to the yarn 3 can be detected by detecting the change in the groove width of the movable groove 13c. The tension applied to the yarn 3 is a force applied to the motor.

以上の構成を有する駆動装置本体10の動作を説明する。   The operation of the drive device body 10 having the above configuration will be described.

図10Aに示すように、プーリ16から延びる糸3が、一定の張力を有して張られているとする。このとき、糸3には、モータマウント13の可動溝13cを動かす張力は発生しておらず、この状態を初期状態とする。   As shown in FIG. 10A, it is assumed that the yarn 3 extending from the pulley 16 is stretched with a certain tension. At this time, no tension is generated in the thread 3 to move the movable groove 13c of the motor mount 13, and this state is the initial state.

そして、図10Aに示す初期状態から、糸3に、張力を増大させる方向に、外力Fを負荷する。そうすると、図10Bに示すように、糸3に張力Faが印加され、プーリ16が、糸3に引張られる方向に力が働く。これにより、モータ11全体が傾くともに、モータマウント13の可動溝13cの溝幅Wが縮まる。すなわち、モータ固定部13aが、固定部13bに対して、可動溝13cが縮まる方向に傾く。そうすると、可動溝13cに埋め込まれたウレタンスポンジからなる光拡散部材14が潰れる。これにより、埋設されたフォトリフレクタ20から出射される光の、光拡散部材14内で回り込む量が減少し、フォトリフレクタ20の受光部で検出される光の光量が減少する。   Then, from the initial state shown in FIG. 10A, an external force F is applied to the yarn 3 in the direction of increasing the tension. Then, as shown in FIG. 10B, a tension Fa is applied to the yarn 3, and a force acts in a direction in which the pulley 16 is pulled by the yarn 3. As a result, the entire motor 11 is tilted and the groove width W of the movable groove 13c of the motor mount 13 is reduced. That is, the motor fixing portion 13a is inclined with respect to the fixing portion 13b in the direction in which the movable groove 13c is contracted. Then, the light diffusion member 14 made of urethane sponge embedded in the movable groove 13c is crushed. As a result, the amount of light emitted from the embedded photo reflector 20 wraps around in the light diffusion member 14 is reduced, and the amount of light detected by the light receiving portion of the photo reflector 20 is reduced.

そして、フォトリフレクタ20の受光部において、この光量を検出することにより、モータマウント13の可動溝13cの溝幅Wの変化を検出し、糸3にかかる張力Fa、さらには、モータ11にかかる力を計測することができる。   Then, the light receiving portion of the photo reflector 20 detects this amount of light to detect a change in the groove width W of the movable groove 13c of the motor mount 13, and the tension Fa applied to the yarn 3 and further the force applied to the motor 11 Can be measured.

また、モータ11には、前述したように、エンコーダが内蔵されている。このエンコーダは、位置の検出ができるものであり、本実施形態例では、糸3の長さを検出する。エンコーダにより、糸3の長さを検出することにより、腕部2に配設された糸3に、どの程度張力が印加されているかを検出することができる。   Further, as described above, the motor 11 includes an encoder. This encoder can detect the position. In this embodiment, the encoder detects the length of the yarn 3. By detecting the length of the yarn 3 by the encoder, it is possible to detect how much tension is applied to the yarn 3 disposed in the arm portion 2.

以上のように、駆動装置本体10では、糸3の巻き取り、巻出しを行うと共に、糸3の長さや、張力、そして、モータ11にかかる力の検出が行われる。   As described above, in the drive device body 10, the yarn 3 is wound and unwound, and the length and tension of the yarn 3 and the force applied to the motor 11 are detected.

図11に、上述の駆動装置本体10を用いた、本実施形態例の駆動装置9を構成するブロック図を示す。
制御部22は、モータ11の回転を制御するものであり、例えば制御部22において、予め設定された所定の指令値に基づいて、モータ11の回転を制御する。また、制御部22には、フォトリフレクタ20によって検出されたモータ11にかかる力や、エンコーダ21によって検出された糸の長さ等の測定値がフィードバックされる。そして、制御部11により、予め設定された指令値と、そのフィードバックされた測定値とを比較し、適切な値によりモータ11が駆動される。
また、電源部23は、制御部22及びモータ11に所望の電源を供給するものである。
FIG. 11 shows a block diagram of the drive device 9 of the present embodiment example using the drive device body 10 described above.
The control unit 22 controls the rotation of the motor 11. For example, the control unit 22 controls the rotation of the motor 11 based on a predetermined command value set in advance. Further, the control unit 22 is fed back with a measured value such as a force applied to the motor 11 detected by the photo reflector 20 and a yarn length detected by the encoder 21. Then, the control unit 11 compares the command value set in advance with the measured value fed back, and the motor 11 is driven with an appropriate value.
The power supply unit 23 supplies desired power to the control unit 22 and the motor 11.

以上のような構成を有する駆動装置9において、駆動部本体のモータ11を制御することにより、ぬいぐるみロボット1の腕部2を動作させることができる。
以下に、モータ11を駆動して糸3の長さを変化させたときの、ぬいぐるみロボット1の動作を具体的に説明する。
In the drive device 9 having the above-described configuration, the arm portion 2 of the stuffed robot 1 can be operated by controlling the motor 11 of the drive portion main body.
Hereinafter, the operation of the stuffed robot 1 when the motor 11 is driven to change the length of the yarn 3 will be specifically described.

[動作説明]
図12は、本実施形態例のぬいぐるみロボット1における駆動装置本体10のうち、糸3aに接続された駆動装置本体10aと、糸3cに接続された駆動装置本体10cのモータ11を駆動したときの、時間に対する、糸3a,3cの長さの変化図である。そして、図13は、その糸3a,3cの長さの変化に対応したぬいぐるみロボット1の動作を図示したものである。
[Description of operation]
FIG. 12 shows the drive device main body 10a connected to the yarn 3a and the motor 11 of the drive device main body 10c connected to the yarn 3c among the drive device main bodies 10 in the stuffed robot 1 of this embodiment. FIG. 4 is a change diagram of the lengths of the yarns 3a and 3c with respect to time. FIG. 13 illustrates the operation of the stuffed robot 1 in response to changes in the lengths of the threads 3a and 3c.

図12の時間M1〜M5における糸3a,3cの長さに対応するぬいぐるみロボット1の動作を、図13のM1〜M5に示す。この動作例では、糸3a,3cの長さを制御する指令値は、予め制御部22に入力されているものとする。すなわち、制御部22に入力された指令値に基づいて、制御部22が、モータ11の駆動を制御し、糸3a,3cの巻き取り、巻出しを行っている。   Operations of the stuffed robot 1 corresponding to the lengths of the yarns 3a and 3c at times M1 to M5 in FIG. 12 are shown in M1 to M5 in FIG. In this operation example, it is assumed that a command value for controlling the lengths of the yarns 3a and 3c is input to the control unit 22 in advance. That is, based on the command value input to the control unit 22, the control unit 22 controls the driving of the motor 11, and winds and unwinds the yarns 3a and 3c.

まず、時間M1では、糸3a,3cの長さは初期状態とされており、ぬいぐるみロボット1の腕部2は、図13のM1に示すように、まだ、動作していない状態である。
次に、図12に示すように、時間M1〜M2にかけて、糸3cのみ巻き取られるようにモータ11を駆動し、糸3cの長さを短くする。そうすると、図13のM2に示すように、ぬいぐるみロボット1の腕部2が、前側に閉じると共に、腕部2の手先部分が曲がる動作がなされる。
続いて、図12に示すように、時間M2〜M3にかけて、糸3aのみ巻き取られるようにモータ11を駆動し、糸3aの長さを短くする。そうすると、図13のM3に示すように、ぬいぐるみロボット1の腕部2が、上方に上がるように動作される。このとき、糸3cの長さはほとんど変化されていないので、腕部2は、図13のM2の状態を保ったままで、上方に上がるように動作されることとなる。
そして、図12に示すように、時間M3〜M5にかけては、糸3a,3cを巻出すようにモータ11を駆動し、糸3a,3cの長さを長くしていく。そうすると、図13のM4に示すように、腕部2は、下方に下がりながら、後方に開いて行き、かつ、曲げられた手先部分がまっすぐに戻る動作がなされる。そして、糸3a,3cの長さが初期状態にもどされたときに、図13のM5に示すように、腕部2も、もとの位置に戻る。
First, at time M1, the lengths of the threads 3a and 3c are in an initial state, and the arm portion 2 of the stuffed robot 1 is not yet in operation as indicated by M1 in FIG.
Next, as shown in FIG. 12, the motor 11 is driven so that only the yarn 3c is taken up over time M1 to M2, and the length of the yarn 3c is shortened. Then, as shown by M2 in FIG. 13, the arm part 2 of the stuffed robot 1 is closed to the front side, and the hand part of the arm part 2 is bent.
Subsequently, as shown in FIG. 12, the motor 11 is driven so that only the yarn 3a is wound over the time M2 to M3, and the length of the yarn 3a is shortened. Then, as shown by M3 in FIG. 13, the arm portion 2 of the stuffed robot 1 is moved upward. At this time, since the length of the thread 3c is hardly changed, the arm portion 2 is moved upward while maintaining the state of M2 in FIG.
Then, as shown in FIG. 12, the motor 11 is driven to unwind the yarns 3a and 3c from time M3 to M5, and the lengths of the yarns 3a and 3c are increased. Then, as shown by M4 in FIG. 13, the arm portion 2 is moved downward while opening downward, and the bent hand portion returns straight. When the lengths of the threads 3a and 3c are returned to the initial state, the arm portion 2 also returns to the original position, as indicated by M5 in FIG.

図12に示す図では、この動作を2回繰り返して行っている。   In the diagram shown in FIG. 12, this operation is repeated twice.

ところで、本実施形態例のぬいぐるみロボット1においては、糸3の長さを検出するエンコーダ21と、糸3にかかる張力を検出するフォトリフレクタ20が構成されている。このため、例えば、腕部2に、外部から力を加えたときには、糸3にかかる張力が変化するので、外部から印加された力を検出することもできる。   By the way, in the stuffed robot 1 of this embodiment, an encoder 21 that detects the length of the yarn 3 and a photo reflector 20 that detects the tension applied to the yarn 3 are configured. For this reason, for example, when a force is applied to the arm portion 2 from the outside, the tension applied to the thread 3 changes, so that the force applied from the outside can also be detected.

図14は、腕部2に外力を加えた場合Aと、加えなかった場合Bとにおける、フォトリフレクタ20からの出力電圧を計測したものである。図14からわかるように、外力を加えた場合Aには、外力を加えなかった場合Bよりも、出力電圧が大きくなっていることがわかる。これにより、糸3を巻取る際に糸3にかかる張力以外に、腕部2に加えられた外力を検出できているといえる。本実施形態例では、腕部2に、外力が加えられた場合においても、制御部22において、外力を考慮した制御を行う構成とすることにより、外力に基づいた動作が為される構成とすることができる。   FIG. 14 shows the measurement of the output voltage from the photoreflector 20 when A is applied to the arm 2 and when B is not applied. As can be seen from FIG. 14, the output voltage is larger in A when external force is applied than in B when no external force is applied. Thereby, it can be said that the external force applied to the arm portion 2 can be detected in addition to the tension applied to the yarn 3 when the yarn 3 is wound. In the present embodiment, even when an external force is applied to the arm portion 2, the control unit 22 is configured to perform a control based on the external force by performing the control in consideration of the external force. be able to.

図15は、腕部2に触らない、すなわち、腕部2に外力を加えない場合の機能構成例であり、図16は、腕部2に触ったとき、すなわち、腕部2に外力が加えられた場合の機能構成例である。図15、16に示すように、制御部22は、動作切替部50、動作生成部51、第1の比較部52、モータドライバ53、テーブル参照部54、第2の比較部55、外力判断部56を有する。また、駆動装置本体10は、前述したように、モータ11、エンコーダ21、力センサ24を有する。   FIG. 15 is an example of a functional configuration when the arm 2 is not touched, that is, when an external force is not applied to the arm 2, and FIG. 16 is when the arm 2 is touched, that is, an external force is applied to the arm 2. It is an example of a functional configuration when As illustrated in FIGS. 15 and 16, the control unit 22 includes an operation switching unit 50, an operation generation unit 51, a first comparison unit 52, a motor driver 53, a table reference unit 54, a second comparison unit 55, and an external force determination unit. 56. Moreover, the drive device main body 10 includes the motor 11, the encoder 21, and the force sensor 24 as described above.

動作切替部50は、ぬいぐるみロボット1に命令する動作をランダムに選択するものである。ここで選択された動作命令は、動作生成部51に送られる。
動作生成部51は、動作切替部50からの命令に基づいて、糸3の長さの目標値を決定するものである。ここで決定された糸3の長さの目標値が第1の比較部52に送られる。
第1の比較部52は、動作生成部51から送られてきた糸3の長さの目標値と、エンコーダ21から送られてきた、現在の糸3の長さとを比較するものである。目標値よりも、現在の糸3の長さが長いか、短いかが検出され、その糸3の長さの差分が、モータドライバ53に送られる。
モータドライバ53は、第1の比較部52から送られてきた情報を元に、モータ11を必要な分だけ駆動するものである。これにより、動作生成部51で決定された目標値と、現在の糸3の長さから求められた差分に対応して、モータ11が駆動され、糸3の長さが調整される。
The operation switching unit 50 randomly selects an operation to instruct the stuffed robot 1. The operation command selected here is sent to the operation generation unit 51.
The motion generation unit 51 determines a target value for the length of the yarn 3 based on a command from the motion switching unit 50. The target value of the length of the yarn 3 determined here is sent to the first comparison unit 52.
The first comparison unit 52 compares the target value of the length of the yarn 3 sent from the motion generation unit 51 with the current length of the yarn 3 sent from the encoder 21. Whether the length of the current yarn 3 is longer or shorter than the target value is detected, and the difference in length of the yarn 3 is sent to the motor driver 53.
The motor driver 53 drives the motor 11 as much as necessary based on the information sent from the first comparison unit 52. As a result, the motor 11 is driven and the length of the yarn 3 is adjusted in accordance with the difference obtained from the target value determined by the motion generation unit 51 and the current length of the yarn 3.

テーブル参照部54は、エンコーダ21から送られてくる現在の糸3の長さを、予め制御部22の、糸3の長さと、対応する糸3の張力との関係が記憶されたテーブルに照らし合わせることにより、現在の糸3の長さに対応する張力を求めるものである。ここにおいて求められた張力は、第2の比較部55に送られる。   The table reference unit 54 compares the current length of the yarn 3 sent from the encoder 21 with a table in which the relationship between the length of the yarn 3 and the tension of the corresponding yarn 3 is stored in the control unit 22 in advance. By combining them, the tension corresponding to the current length of the yarn 3 is obtained. The tension obtained here is sent to the second comparison unit 55.

第2の比較部55は、力センサ24から送られてくる現在の糸3の張力と、テーブル参照部54から送られてくる張力とを比較するものである。ここにおいて、現在の糸3の張力と、テーブル参照部54から送られてきた張力との差分が求められ、この差分が、外力判断部56に送られる。   The second comparison unit 55 compares the current tension of the yarn 3 sent from the force sensor 24 with the tension sent from the table reference unit 54. Here, the difference between the current tension of the yarn 3 and the tension sent from the table reference unit 54 is obtained, and this difference is sent to the external force determination unit 56.

外力判断部56は、第2の比較部55において求められ張力の差分により、腕部2に、外力が加えられているか、加えられていないかを判断する。現在の糸3の張力が、テーブル参照部54から得られた張力の値とあまり違わない、すなわち、差分が小さければ、外力が加えられていないと判断され、差分が大きければ、外力が加えられていると判断される。   The external force determination unit 56 determines whether or not an external force is applied to the arm unit 2 based on the tension difference obtained by the second comparison unit 55. The current tension of the yarn 3 is not so different from the tension value obtained from the table reference section 54, that is, if the difference is small, it is determined that no external force is applied, and if the difference is large, the external force is applied. It is judged that

そして、外力判断部56からの出力に基づき、次の動作が、動作切替部50により選択される。   Based on the output from the external force determination unit 56, the next operation is selected by the operation switching unit 50.

図16に示すように、腕部2に、例えば、人が触れる等して、腕部2に外力が与えられており、第2の比較部55において、現在の糸3の張力と、糸3の長さに対応して糸3に通常発生する張力との差分があった場合には、その求められた値が、動作生成部51に送られて、次の動作にその値が寄与される。   As shown in FIG. 16, an external force is applied to the arm 2 by, for example, a person touching the arm 2, and the second comparison unit 55 determines the current tension of the yarn 3 and the yarn 3. When there is a difference from the tension that is normally generated in the yarn 3 corresponding to the length of the thread, the obtained value is sent to the motion generation unit 51 to contribute to the next motion. .

以上のように、本実施形態例のぬいぐるみロボット1では、外力を検知し、その外力に基づいた制御が可能となるので、例えば、使用者が、外部から与える外力に基づいて動作されるように構成することができ、その動作は、プログラムの設定により、種々の変更が可能である。   As described above, the stuffed robot 1 according to the present embodiment can detect an external force and perform control based on the external force. For example, the user can operate based on the external force applied from the outside. The operation can be variously changed by setting the program.

図17に、外力に基づいて、腕部2が動作されるようなプログラム構成とした場合のフローチャートを示す。
使用者が、ぬいぐるみロボット1と握手する(S1)とする。そうすると、腕部2内の糸3の張力が増加したかが判断される(S2)。増加していない場合には、動作は行われず(S3)、糸3の張力が増加したと判断された場合は、制御部22に伝達される(S4)。そして、制御部22から、「握り返す」という命令が駆動部本体10に送信され(S5)、モータ11が駆動される。そうすると、腕部2内の糸3の長さが変化され(S6)、腕部1において、使用者の手を握り返すような動作がなされる。
FIG. 17 shows a flowchart in the case of a program configuration in which the arm 2 is operated based on an external force.
It is assumed that the user shakes hands with the stuffed robot 1 (S1). If it does so, it will be judged whether the tension | tensile_strength of the thread | yarn 3 in the arm part 2 increased (S2). If it has not increased, no operation is performed (S3), and if it is determined that the tension of the yarn 3 has increased, it is transmitted to the control unit 22 (S4). Then, an instruction “grip back” is transmitted from the control unit 22 to the drive unit body 10 (S5), and the motor 11 is driven. Then, the length of the thread 3 in the arm part 2 is changed (S6), and the arm part 1 performs an operation of holding back the user's hand.

このように、本実施形態例のぬいぐるみロボット1においては、制御部11において、外力から力が加わった場合に、動作するようなプログラム構成をしておくことにより、使用者と、所定のコミュニケーションをとることを可能とするように構成することもできる。   As described above, in the stuffed robot 1 of the present embodiment, the control unit 11 has a program configuration that operates when a force is applied from an external force, whereby predetermined communication with the user is performed. It can also be configured to be able to take.

本実施形態例においては、動作部を腕部2としたが、これに限定されるものではない。例えば、脚部31に糸を構成して、脚部31を動作させる例としても良いし、また、首部に糸を構成して、首部を動作させる例としても良い。   In the present embodiment, the operating part is the arm part 2, but the present invention is not limited to this. For example, it is good also as an example which comprises a thread | yarn at the leg part 31, and operates the leg part 31, and is good also as an example which comprises a thread | yarn at the neck part and operates a neck part.

図18A,B,Cに、ぬいぐるみロボット1において、首部を動作させる場合の糸の構成例を示す。図18A〜Cにおいて、図1に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。図18Aは、ぬいぐるみロボット1を正面から見たときの構成図であり、図18B,18Cは、それぞれ、ぬいぐるみロボット1を左右から見たときの構成図である。   18A, 18B, and 18C show examples of the thread configuration when the neck portion is operated in the stuffed robot 1. FIG. 18A to 18C, parts corresponding to those in FIG. 18A is a configuration diagram when the stuffed robot 1 is viewed from the front, and FIGS. 18B and 18C are configuration diagrams when the stuffed robot 1 is viewed from the left and right, respectively.

図18A〜Cに示すように、首部を動作させる場合には、2本の糸17a,17bを、ぬいぐるみロボット1の頭部30と、胴部32との付け根部分であって、右側と、左側に、左右対象となるように配設する。この2本の糸17a,17bは、後方から前方にかけて、クロスするように配設する。このように、4本の糸17a,17bを配設することで、首の動作が可能となる。そして、これらの糸17a,17bも、胴部内に収納された図示しない駆動装置に接続されて、モータにより巻き取り、巻出しがなされる。これにより、首の動作が可能となる。   As shown in FIGS. 18A to 18C, when the neck portion is moved, the two threads 17a and 17b are the base portions of the head 30 and the trunk portion 32 of the stuffed robot 1, and are on the right side and the left side. In addition, it arrange | positions so that it may become right and left object. The two threads 17a and 17b are arranged so as to cross from the rear to the front. As described above, by arranging the four threads 17a and 17b, the neck can be operated. These yarns 17a and 17b are also connected to a driving device (not shown) housed in the body, and are wound and unwound by a motor. Thereby, the movement of the neck becomes possible.

また、本実施形態例では、アクチュエータとして、モータ11を用いる例としたが、これに限られる物ではなく、糸の巻取り、巻出しのできる構成であればよい。また、第1のセンサとして、エンコーダを用いる例としたが、これに限られるものではなく、糸の長さを検出できる構成であればよい。さらに、第2のセンサとなる力センサ24を、フォトリフレクタ20で構成する例としたが、これに限られるものではない。糸にかかる張力を測定し、検出できる構成であれば良く、従来用いられている方法を用いることができる。さらに、制御部22及び電源部23を筐体内部に構成する例としたが、ぬいぐるみロボットの外部に構成する例としてもよい。   In this embodiment, the motor 11 is used as the actuator. However, the present invention is not limited to this, and any configuration that can wind and unwind the yarn is acceptable. Moreover, although the encoder is used as the first sensor, the present invention is not limited to this, and any configuration may be used as long as the length of the yarn can be detected. Furthermore, although the force sensor 24 serving as the second sensor is configured by the photo reflector 20, the present invention is not limited to this. Any configuration that can measure and detect the tension applied to the yarn may be used, and a conventionally used method can be used. Furthermore, although the control part 22 and the power supply part 23 were made into the example comprised inside a housing | casing, it is good also as an example comprised outside the stuffed robot.

[本実施形態例の効果]
本実施形態例によれば、動作部は、通常のぬいぐるみと同素材の綿等の柔らかい素材を用いることができる。また、動作部を動作させるための構成としては、糸を配設するのみでよいので、動作部において、触った感触は、通常のぬいぐるみと同じ感触を保つことができる。すなわち、従来の動くぬいぐるみでは、動作部に硬い素材が用いられていたが、本実施形態例では、やわらかい感触を維持された状態で、動作が可能なぬいぐるみロボット1が提供される。
また、本実施形態例によれば、力センサ24において、糸3の張力を検出することにより、外部から加えられた力を検出することができる。これにより、外力が加えられたときの動作を制御部22においてプログラミングしておくことにより、使用者とのコミュニケーションをとることのできるぬいぐるみロボット1を提供することができる。
このように、やわらかい感触を維持したままで、かつ、使用者とのコミュニケーションが可能とされるので、より癒しの効果を有するメンタルコミットロボットとして、使用者に提供することができる。
[Effect of this embodiment]
According to the present embodiment, the operation unit can use a soft material such as cotton, which is the same material as the normal stuffed animal. Moreover, since it is only necessary to dispose the thread as a configuration for operating the operating portion, the touch feeling in the operating portion can maintain the same feel as a normal stuffed animal. That is, in the conventional moving stuffed toy, a hard material is used for the moving part, but in this embodiment, the stuffed toy robot 1 that can operate with a soft touch maintained is provided.
Further, according to the present embodiment, the force sensor 24 can detect the force applied from the outside by detecting the tension of the yarn 3. Thereby, the operation | movement when external force is applied is programmed in the control part 22, and the stuffed robot 1 which can take communication with a user can be provided.
In this way, communication with the user is possible while maintaining a soft feel, and therefore, it can be provided to the user as a mental commit robot having a more healing effect.

本発明の一実施形態におけるぬいぐるみロボットの概略構成図である。It is a schematic structure figure of a stuffed robot in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態におけるぬいぐるみロボットの概略内部構成図である。It is a schematic internal block diagram of the stuffed robot in one Embodiment of this invention. A,Bぬいぐるみロボットの動作部(腕部)の概略断面構成図である。It is a schematic sectional block diagram of the operation | movement part (arm part) of an A and B plush robot. A,B ぬいぐるみロボットの動作部(腕部)の構成におけるモデル図である。It is a model figure in the structure of the operation | movement part (arm part) of A and B stuffed robots. A,B ぬいぐるみロボットの動作部(腕部)の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the operation | movement part (arm part) of A and B stuffed robots. A,B ぬいぐるみロボットの動作部(腕部)の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the operation | movement part (arm part) of A and B stuffed robots. ぬいぐるみロボットの駆動装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the drive device of a stuffed robot. ぬいぐるみロボットの駆動部本体の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the drive part main body of a stuffed robot. 駆動部本体のモータの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the motor of a drive part main body. A,B ぬいぐるみロボットの駆動部本体の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the drive part main body of A and B plush robot. 駆動装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a drive device. ぬいぐるみロボットの糸の長さを変化させたときの図である。It is a figure when changing the length of the thread | yarn of a stuffed robot. ぬいぐるみロボットの糸の長さを変化させたときの動作部(腕部)の動きを説明する図である。It is a figure explaining a motion of an operation part (arm part) when changing the length of the thread | yarn of a stuffed toy robot. ぬいぐるみロボットの動作部(腕部)に外力を加えたときと、しないときの、センサ部によって検出される出力電圧を測定した図である。It is the figure which measured the output voltage detected by the sensor part when external force was applied to the operation | movement part (arm part) of a stuffed robot, and when it does not. ぬいぐるみロボットの機能構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the function structure of the stuffed toy robot. ぬいぐるみロボットの機能構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the function structure of the stuffed toy robot. ぬいぐるみロボットの制御部に所望の動作プログラムを入力した場合の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement at the time of inputting a desired operation | movement program into the control part of a stuffed robot. A,B,C ぬいぐるみロボットの糸の配設位置の他の例を示す概略構成図である。A, B, C It is a schematic block diagram which shows the other example of the arrangement | positioning position of the thread | yarn of a plush robot.

符号の説明Explanation of symbols

1・・ぬいぐるみロボット、2・・腕部、3・・糸、4・・胴部、5・・動作補助部、9・・駆動装置、10・・駆動部本体、11・・モータ、20・・フォトリフレクタ、24・・力センサ   1 .. Stuffed toy robot 2.. Arm part 3.. Yarn 4.. Torso part 5 .. Operation assisting part 9 .. Driving device 10.・ Photo reflector, 24 ・ ・ Force sensor

Claims (6)

弾力性を有する充填材料からなる動作部と、
前記充填材料の内部を貫通するように、又は前記充填材料の外側に沿うように配設された少なくとも1本の糸と、
前記糸の巻き取り、巻出しを行うアクチュエータと、
前記糸の長さを検出する第1のセンサと、
前記糸の張力を検出する第2のセンサと、
前記第1のセンサ及び前記第2のセンサから検出された値に基づいて、アクチュエータを制御する制御部と
から構成されるぬいぐるみロボット。
An operating part made of a filling material having elasticity;
At least one yarn disposed so as to penetrate the inside of the filling material or along the outside of the filling material;
An actuator for winding and unwinding the yarn;
A first sensor for detecting the length of the yarn;
A second sensor for detecting the tension of the yarn;
A stuffed robot comprising: a control unit that controls an actuator based on values detected from the first sensor and the second sensor.
前記制御部は、
前記動作部の動作を選択する動作切替部と、
前記動作切替部からの信号に基づいて、前記糸の目標の長さを決定する動作生成部と、
前記第1のセンサで検出された糸の長さと、前記動作生成部で決定された糸の目標の長さを比較する第1の比較部と、
前記糸の長さと、前記糸の張力との対応関係が記憶されたテーブルを参照し、前記第1のセンサで検出された糸の長さに対応する糸の張力を出力するテーブル参照部と、
前記テーブル参照部から出力された張力と、前記第2のセンサで検出された張力とを比較する第2の比較部と、
前記第2の比較部において比較された前記テーブル参照部から出力された張力と、前記第2のセンサで検出された張力との差分により、前記動作部に、外力が加えられているか判断する外力判断部と、
から構成される請求項1記載のぬいぐるみロボット。
The controller is
An operation switching unit for selecting an operation of the operation unit;
Based on a signal from the operation switching unit, an operation generation unit that determines a target length of the yarn,
A first comparison unit that compares the yarn length detected by the first sensor with the target length of the yarn determined by the motion generation unit;
A table reference unit that outputs a yarn tension corresponding to the yarn length detected by the first sensor, with reference to a table in which a correspondence relationship between the yarn length and the yarn tension is stored;
A second comparison unit that compares the tension output from the table reference unit with the tension detected by the second sensor;
An external force that determines whether an external force is applied to the operating unit based on a difference between the tension output from the table reference unit compared in the second comparison unit and the tension detected by the second sensor. A determination unit;
The stuffed robot according to claim 1, comprising:
前記充填材料は、形状維持袋に充填され、前記充填材料の外側に沿うように配設される前記糸は、前記形状維持袋の外側に配設される
請求項1、又は2に記載のぬいぐるみロボット。
The stuffed toy according to claim 1 or 2, wherein the filling material is filled in a shape maintaining bag, and the yarn disposed along the outside of the filling material is disposed outside the shape maintaining bag. robot.
前記充填材料は、前記充填材料よりも大きい弾力性を有する動作補助部を被覆して充填され、前記糸は、所望の位置において、前記動作補助部内を貫通して配設される
請求項3記載のぬいぐるみロボット。
4. The filling material is filled so as to cover an operation auxiliary portion having elasticity greater than that of the filling material, and the yarn is disposed through the operation auxiliary portion at a desired position. Stuffed robot.
前記充填材料は、綿で構成され、前記動作補助部は、スポンジで構成される
請求項4記載のぬいぐるみロボット。
The stuffed toy robot according to claim 4, wherein the filling material is made of cotton, and the movement assisting part is made of sponge.
前記第2のセンサは、前記糸に発生する張力に対応して幅が変化する可動溝と、前記可動溝に埋め込まれた、光源と受光部を有するフォトリフレクタと、から構成される
請求項5記載のぬいぐるみロボット。
The second sensor includes a movable groove whose width changes in response to a tension generated in the yarn, and a photoreflector having a light source and a light receiving unit embedded in the movable groove. The described plush robot.
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