JP2010088653A - ロボット玩具 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造により小型化を可能にする。
【解決手段】制御基板２５１は主面が玩具本体２の正面を向くように玩具本体２の内部に起立して設置され、玩具本体２の内部空間２７は制御基板２５１の主面側で上部空間２７３、中部空間２７４及び下部空間２７５に仕切られ、このうち下部空間２７５にはコイル２４４を有する左右の脚部２４，２４が設けられ、上部空間２７３及び中部空間２７４には赤外線受信部２１１及び電池２２１が設置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロボット玩具に関する。

従来、コントローラからのリモコン信号に基づいて歩行等の動作が可能なロボット玩具が知られている（例えば、特許文献１参照）。近年では、特に、操作が簡単で気楽に遊べる小型のロボット玩具に対する要望が強まっている。
特開２００３−１８１１５２号公報

しかしながら、従来のロボット玩具では、歩行等の動作が可能な機構の他、信号受信部や制御基板などの多くの部品を本体内部に収納する必要から、玩具本体の構造が複雑化してしまい、小型化が困難であった。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、簡易な構造により小型化が可能なロボット玩具の提供を課題とする。

前記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
赤外線コントローラと、
電源である電池、及び前記赤外線コントローラからの制御信号を受信する赤外線受信部を有し、前記制御信号によって駆動制御される玩具本体と、
を備えるロボット玩具において、
前記玩具本体は、
前記玩具本体の内部に主面が当該玩具本体の正面を向くように起立して設置された制御基板と、
前記玩具本体の内部空間を前記制御基板の主面側で上下方向に少なくとも二つの空間に仕切る仕切板と、
前記少なくとも二つの空間のうち最下の空間を左室及び右室に仕切る仕切壁と、
前記左室及び前記右室へ所定の磁極が向くように設置された永久磁石と、
前記少なくとも二つの空間のうち前記最下の空間を除く空間に設置された前記電池及び前記赤外線受信部と、
前記左室及び前記右室にそれぞれの基端部が挿入され、前記仕切壁に設けられた軸を中心に前後方向に回動可能に設置されるとともに、各足部が前記玩具本体の下方から露出する左右の脚部と、
通電方向により磁極の変化する面が前記永久磁石に対向するように前記左右の脚部にそれぞれ設置されたコイルと、
前記制御基板に設置され、前記赤外線受信部で受信される前記制御信号に基づいて前記コイルの通電制御を行う通電制御手段と、
を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のロボット玩具において、
前記電池は、充電可能なリチウムイオン電池であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のロボット玩具において、
前記玩具本体の正面側には前記リチウムイオン電池を充電するための充電用端子が露出して設けられることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のロボット玩具において、
前記赤外線コントローラには、前記リチウムイオン電池へ給電するために前記充電用端子と当接される給電用端子が設けられることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボット玩具において、
前記玩具本体には、前記赤外線受信部の左右に、前方の物体に向けて赤外線を発信する赤外線発信部が設けられ、
前記通電制御手段は、回避モードを有し、当該回避モードでは、前記赤外線受信部で受信される前記赤外線に基づく前記物体の検知結果に応じて、当該物体を避ける方向へ前記玩具本体が進行するように前記コイルの通電制御を行うことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のロボット玩具において、
前記玩具本体には、前記赤外線受信部の左右に、前方の物体に向けて赤外線を発信する赤外線発信部が設けられ、
前記通電制御手段は、追尾モードを有し、当該追尾モードでは、前記赤外線受信部で受信される前記赤外線に基づく前記物体の検知結果に応じて、当該物体を追尾する方向へ前記玩具本体が進行するように前記コイルの通電制御を行うことを特徴とする。

本発明によれば、制御基板は主面が玩具本体の正面を向くように玩具本体の内部に起立して設置され、玩具本体の内部空間は制御基板の主面側で少なくとも二つの空間に仕切られ、最下の空間にはコイルを有する左右の脚部が設けられ、最下以外の空間には電池及び赤外線受信部が設置される。このような簡易な構造により、コイルと、電池及び赤外線受信部とを、比較的に高くすることが許容される上下方向に分けて玩具本体の幅や前後方向の厚さを小さく抑えつつ、制御基板の主面の近傍に配置して配線を短くすることができる。したがって、簡易な構造により小型化することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
図１は本発明に係るロボット玩具１の外観図であり、図２〜４はロボット玩具１のうち玩具本体２の構成を説明するための図であり、図５〜７はロボット玩具１のうち赤外線コントローラ（以下、コントローラという）３の構成を説明するための図である。

図１に示すように、ロボット玩具１は、玩具本体２と、制御信号を発信して玩具本体２を駆動制御するコントローラ３とを備えている。
玩具本体２は、二等身ほどにデフォルメされた人型のロボットであり、頭部２１、胴部２２、腕部２３，２３、脚部２４，２４及びバックパック２５から構成されている。

このうち、頭部２１、胴部２２及びバックパック２５は、図２に示すように、一体に形成されており、外殻のボディケース２６及びその内部空間２７を共有している。内部空間２７は、頭部２１及び胴部２２の内部に相当する正面側空間２７１と、バックパック２５の内部に相当する背面側空間２７２とからなり、このうち正面側空間２７１は、ボディケース２６に固定された上部仕切板２６１及び下部仕切板２６２によって、頭部２１の内部に相当する上部空間２７３と，胴部２２の内部に相当する中部空間２７４及び下部空間２７５との上下方向の三つの空間に仕切られている。

内部空間２７のうち背面側空間２７２には、後述の通電制御手段２８を備える制御基板（以下、基板という）２５１が設けられている。この基板２５１は、電子部品を実装した主面が玩具本体２の正面を向くように起立して設置されている。

上部空間２７３には、赤外線受信部２１１が上部仕切板２６１上に設けられている。赤外線受信部２１１は、受信面を玩具本体２の正面側に向けて固定され、コントローラ３から発信される制御信号や、頭部２１の外側に設けられた赤外線発信部２１２，２１２から発信されて外部の物体で反射された赤外線を受信する。なお、頭部２１の顔部分のボディケース２６は、これら制御信号や赤外線が透過可能な材質で形成されている。

この赤外線発信部２１２，２１２は、頭部２１の左右に露出して設けられ、前方の物体を検知するための赤外線を発信する（図１参照）。左右の赤外線発信部２１２，２１２から発信される赤外線は、それぞれ左右斜め前方に向けて互いに異なる波長で一定時間毎に発信されるとともに、互いに重複せず、かつ大きな間隙を生じないような照射幅で発信される。

中部空間２７４には、電池２２１が下部仕切板２６２上に設けられている。電池２２１は、充電可能なリチウムイオン電池であり、より詳しくはリチウムイオンポリマー電池である。この電池２２１は、胴部２２の正面側のボディケース２６に露出して設けられたマグネット製の充電用端子２２２，２２２と電気的に接続されている。

下部空間２７５には、図３に示すように、当該下部空間２７５を左室２７６と右室２７７とに左右均等に仕切る仕切壁２６３が、下部仕切板２６２の下面に固定されている。仕切壁２６３には、互いに極性の異なる二つの面が左右の主面にそれぞれ露出するように、方形状の二つの永久磁石２２３が前後方向に並べて付設されており、本実施の形態においては、正面側の永久磁石２２３の露出面がN極、背面側の永久磁石２２３の露出面がＳ極にそれぞれ着磁されている。なお、図３では右室２７７内のみを図示しているが、左室２７６内は右室２７７内と同様に構成されており、より詳しくは、仕切壁２６３に対して右室２７７内と対象になるように構成されている。

仕切壁２６３の上部やや背面側には、左室２７６及び右室２７７内で左右方向に延在する回動軸２６４が当該仕切壁２６３を貫通して取り付けられている。この回動軸２６４は、脚部２４，２４の基端部に設けられた回動穴２４３に嵌合され、脚部２４，２４を前後方向に回動可能に軸支している。

脚部２４，２４は、内部にコイル２４４を収納する大腿部２４１と、玩具本体２の下方から露出している足部２４２とから構成されている。大腿部２４１に収納されたコイル２４４は、図４に示すように、端面を仕切壁２６３の二つの永久磁石２２３，２２３と対向させている。この構成により、コイル２４４に電流が流れた際に、その通電方向に応じて端面の磁極が変化して永久磁石２２３，２２３から当該コイル２４４に吸引力又は反発力が作用することで、大腿部２４１ひいては脚部２４が回動軸２６４を中心に前後いずれかの方向に回動する。なお、コイル２４４は、偏平コイルであってもよい。

コントローラ３は、図５に示すように、略方形状の箱型に形成され、その主表面には、電源スイッチ３１、速度スイッチ３２、方向ボタン３３、モード切替ボタン３４及びステータスランプ３５が配設されている。
このうち、電源スイッチ３１は、電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチである。

速度スイッチ３２は、玩具本体２の歩行速度を高速（Ｈｉｇｈ），中速（Ｍｉｄ），低速（Ｌｏｗ）の３段階に切り替える他、この速度制御が有効な通常制御状態から玩具本体２が自動歩行するＡＵＴＯ状態への切り替えを行うスイッチである。

方向ボタン３３は、左右に押下可能なボタンであり、押下した左右いずれかの方向に玩具本体２の進行方向を変えるボタンである。但し、この方向ボタン３３による操作は、速度スイッチ３２がＨｉｇｈ、Ｍｉｄ及びＬｏｗのいずれかにセットされているとき、つまり玩具本体２が通常制御状態に設定されているときに有効となる。

モード切替ボタン３４は、ＡＵＴＯ状態における玩具本体２の駆動モードを後述の「前進」，「回避」，「追尾」のいずれかに切り替えるボタンであり、押下する毎にこの順に駆動モードが切り替わる。但し、このモード切替ボタン３４による操作は、速度スイッチ３２により玩具本体２がＡＵＴＯ状態に設定されているときにのみ有効となる。

ステータスランプ３５は、玩具本体２の制御状態等を示す二つのランプであり、本実施の形態においては、玩具本体２が通常制御状態のときに一方のランプが青色点灯し、ＡＵＴＯ状態のときに他方のランプが点灯する。ＡＵＴＯ状態のうち「前進」、「回避」及び「追尾」のいずれの駆動モードに設定されているかは、各駆動モードに対応した他方のランプの点灯色によって識別できる。また、ステータスランプ３５は、電源がＯＦＦのときに消灯する他、後述するように玩具本体２が充電されているときには緑色点灯し、充電が完了すると消灯する。

また、コントローラ３の前面には、図６（ａ）に示すように、制御信号が発信される発光素子３６と、玩具本体２の電池２２１へ給電するための給電用端子３７，３７が配設されている。このうち、給電用端子３７，３７は、コントローラ３内部に収納されたコントローラ用電池（図示せず）と電気的に接続されており、図６（ｂ）に示すように、玩具本体２の充電用端子２２２，２２２とそれぞれ当接されることにより、コントローラ用電池が玩具本体２の電池２２１へ給電するように構成されている。

この給電用端子３７，３７は、充電用端子２２２，２２２に対して吸引力を作用させるマグネットで形成されている。これにより、両端子を当接させやすくするとともに、充電中に離れることを防止している。
また、給電用端子３７，３７の下方には、規制板３８が張り出されている。この規制板３８は、給電用端子３７，３７が充電用端子２２２，２２２と当接するときに、その前面が玩具本体２の足部２４２，２４２と当接するように形成されている。この規制板３８により、玩具本体２が前後方向に傾斜して一方の充電用端子２２２だけが給電用端子３７と当接してしまう状態を防止している。

また、コントローラ３の主表面であって上述のボタン群の後面側には、ドーム状の開閉ケース３９が設けられている。この開閉ケース３９は、図７に示すように、端部を中心に回動可能に設けられるとともに、内部のコントローラ３主表面には玩具本体２の上面視形状の凹部３９１が形成されており、この凹部３９１に玩具本体２を収容できるようになっている。

続いて、玩具本体２の制御構成について図８を参照して説明する。図８は、玩具本体２の制御構成を示すブロック図である。

この図に示すように、玩具本体２は通電制御手段２８を備えている。通電制御手段２８は、赤外線受信部２１１、赤外線発信部２１２、電池２２１及びコイル２４４と接続され、赤外線受信部２１１が受信した制御信号又は赤外線に基づいて、赤外線発信部２１２，２１２からの赤外線の発信やコイル２４４への通電を制御する。

続いて、玩具本体２の動作について説明する。
玩具本体２の動作の種類は、上述した通常制御状態とＡＵＴＯ状態とに大別でき、このうちＡＵＴＯ状態は、「前進」、「回避」及び「追尾」の三つの駆動モードに分けられる。

通常制御状態での玩具本体２の動作は、コントローラ３の電源スイッチ３１をＯＮ、速度スイッチ３２をＨｉｇｈ、Ｍｉｄ及びＬｏｗのいずれかにセットしたときに可能となる。この状態では、通電制御手段２８が、脚部２４，２４のコイル２４４，２４４に対し左右で通電方向の異なる電流を当該通電方向が交互に逆転するように通電させることにより、左右の脚部２４，２４が交互に回動されて玩具本体２が前進歩行する。

このとき、通電される電流量は速度スイッチ３２の設定に応じて制御され、玩具本体２は当該設定に応じた速度で歩行する。また、この状態では、方向ボタン３３を左右いずれかに押下することにより、コイル２４４，２４４へ通電される電流量又は通電方向の逆転する時間間隔が制御され、押下されたボタンの方向へ玩具本体２が進行方向を変化させる。

ＡＵＴＯ状態での玩具本体２の動作は、コントローラ３の電源スイッチ３１をＯＮ、速度スイッチ３２をＡＵＴＯ状態の位置にセットしたときに可能となる。このＡＵＴＯ状態では、玩具本体２の歩行速度は切り替えられず、所定の速度に設定される。

ＡＵＴＯ状態のうち「前進」モードでの玩具本体２の動作は、速度スイッチ３２をＡＵＴＯ状態の位置にセットした後、モード切替ボタン３４を押下してステータスランプ３５のうちの他方のランプを当該「前進」モードに対応した色に点灯させることにより可能となる。この「前進」モードでの動作は、方向ボタン３３による操作が無効となった場合の通常制御状態での動作と同様であり、玩具本体２はひたすら前進歩行を続ける。

「回避」モードでの玩具本体２の動作は、「前進」モードへの切り替えと同様の操作により、ステータスランプ３５のうちの他方のランプを当該「回避」モードに対応した色に点灯させることにより可能となる。このモードに設定されると、通電制御手段２８は、赤外線発信部２１２，２１２から左右で波長の異なる赤外線を発信させる。赤外線の照射範囲に物体が存在すると、この物体で反射された赤外線が赤外線受信部２１１に受信される。そして、通電制御手段２８は、受信された赤外線の波長を識別することにより左右どちらに物体が存在するかとともに当該物体を障害物として認識し、コイル２４４，２４４へ通電される電流量又は通電方向の逆転する時間間隔を制御して、この物体を回避する方向に玩具本体２の進行方向を変化させる。

「追尾」モードでの玩具本体２の動作は、「前進」モードへの切り替えと同様の操作により、ステータスランプ３５のうちの他方のランプを当該「追尾」モードに対応した色に点灯させることにより可能となる。このモードに設定されると、通電制御手段２８は、赤外線発信部２１２，２１２から左右で波長の異なる赤外線を発信させる。赤外線の照射範囲に物体が存在すると、この物体で反射された赤外線が赤外線受信部２１１に受信される。そして、通電制御手段２８は、受信された赤外線の波長を識別することにより左右どちらに物体が存在するかを認識し、コイル２４４，２４４へ通電される電流量又は通電方向の逆転する時間間隔を制御して、この物体を追尾する方向に玩具本体２の進行方向を変化させる。

また、「追尾」モードでは、コントローラ３を玩具本体２の移動平面上に載置しておくことで、玩具本体２がコントローラ３の発光素子３６を検知して追尾し、自動的に充電用端子２２２，２２２と給電用端子３７，３７とが当接する図６（ｂ）の状態となって、電池２２１が充電される。

以上のように、本発明に係るロボット玩具１によれば、基板２５１は主面が玩具本体２の正面を向くように玩具本体２の内部に起立して設置され、玩具本体２の内部空間２７は基板２５１の主面側で上部空間２７３、中部空間２７４及び下部空間２７５に仕切られ、このうち下部空間２７５にはコイル２４４を有する左右の脚部２４，２４が設けられ、上部空間２７３及び中部空間２７４には赤外線受信部２１１及び電池２２１が振り分けられて設置される。このような簡易な構造により、コイル２４４、電池２２１及び赤外線受信部２１１の各部品を、比較的に高くすることが許容される上下方向に分けて玩具本体２の幅や前後方向の厚さを小さく抑えつつ、基板２５１の主面の近傍に配置して配線を短くすることができる。したがって、簡易な構造により小型化することができる。

なお、上記実施の形態においては、赤外線発信部２１２，２１２は左右で異なる波長の赤外線を発信するものとして記載したが、異なるタイミングで同じ波長の赤外線を発信するものとしてもよい。この場合、通電制御手段２８は、反射された赤外線が赤外線受信部２１１に受信されるタイミングを識別することで、左右どちらに物体が存在するかを認識できる。

また、上記実施の形態においては、内部空間２７のうち正面側空間２７１は、上部空間２７３、中部空間２７４及び下部空間２７５の三つの空間に仕切られるものとして記載したが、少なくとも二つの空間に仕切られていればよい。二つの空間に仕切られた場合には、下側の空間に脚部２４，２４や永久磁石２２３を設け、上側の空間に電池２２１や赤外線受信部２１１を設ければよい。

また、その他の点においても、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更可能であるのは勿論である。

本実施の形態におけるロボット玩具の外観図である。 玩具本体の側断面図である。 下部空間の右室内の分解斜視図である。 コイルの配置を説明するための断面図である。 赤外線コントローラの上面図である。 赤外線コントローラの（ａ）正面図であり、（ｂ）玩具本体を充電するときの側面図である。 玩具本体を収納した状態の赤外線コントローラの上面図である。 玩具本体の制御構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ ロボット玩具
２ 玩具本体
３ 赤外線コントローラ
２２ 胴部
２４ 脚部
２７ 内部空間
２８ 通電制御手段
３７ 給電用端子
２１１ 赤外線受信部
２１２ 赤外線発信部
２２１ 電池
２２２ 充電用端子
２２３ 永久磁石
２４２ 足部
２４４ コイル
２５１ 制御基板
２６１ 上部仕切板
２６２ 下部仕切板
２６３ 仕切壁
２６４ 回動軸
２７３ 上部空間
２７４ 中部空間
２７５ 下部空間
２７６ 左室
２７７ 右室

Claims (6)

1. 赤外線コントローラと、
   電源である電池、及び前記赤外線コントローラからの制御信号を受信する赤外線受信部を有し、前記制御信号によって駆動制御される玩具本体と、
   を備えるロボット玩具において、
   前記玩具本体は、
   前記玩具本体の内部に主面が当該玩具本体の正面を向くように起立して設置された制御基板と、
   前記玩具本体の内部空間を前記制御基板の主面側で上下方向に少なくとも二つの空間に仕切る仕切板と、
   前記少なくとも二つの空間のうち最下の空間を左室及び右室に仕切る仕切壁と、
   前記左室及び前記右室へ所定の磁極が向くように設置された永久磁石と、
   前記少なくとも二つの空間のうち前記最下の空間を除く空間に設置された前記電池及び前記赤外線受信部と、
   前記左室及び前記右室にそれぞれの基端部が挿入され、前記仕切壁に設けられた軸を中心に前後方向に回動可能に設置されるとともに、各足部が前記玩具本体の下方から露出する左右の脚部と、
   通電方向により磁極の変化する面が前記永久磁石に対向するように前記左右の脚部にそれぞれ設置されたコイルと、
   前記制御基板に設置され、前記赤外線受信部で受信される前記制御信号に基づいて前記コイルの通電制御を行う通電制御手段と、
   を備えることを特徴とするロボット玩具。
2. 前記電池は、充電可能なリチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１に記載のロボット玩具。
3. 前記玩具本体の正面側には前記リチウムイオン電池を充電するための充電用端子が露出して設けられることを特徴とする請求項２に記載のロボット玩具。
4. 前記赤外線コントローラには、前記リチウムイオン電池へ給電するために前記充電用端子と当接される給電用端子が設けられることを特徴とする請求項３に記載のロボット玩具。
5. 前記玩具本体には、前記赤外線受信部の左右に、前方の物体に向けて赤外線を発信する赤外線発信部が設けられ、
   前記通電制御手段は、回避モードを有し、当該回避モードでは、前記赤外線受信部で受信される前記赤外線に基づく前記物体の検知結果に応じて、当該物体を避ける方向へ前記玩具本体が進行するように前記コイルの通電制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボット玩具。
6. 前記玩具本体には、前記赤外線受信部の左右に、前方の物体に向けて赤外線を発信する赤外線発信部が設けられ、
   前記通電制御手段は、追尾モードを有し、当該追尾モードでは、前記赤外線受信部で受信される前記赤外線に基づく前記物体の検知結果に応じて、当該物体を追尾する方向へ前記玩具本体が進行するように前記コイルの通電制御を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のロボット玩具。

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