JP2015175922A - 輪投げロボット教材及び輪投げロボット学習方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】投射物の運動について、体験的に理解を深めることができる輪投げロボット教材及び輪投げロボット学習方法を提供する。
【解決手段】投射物の投射軌道、及び投射距離を観察する教材において、基台と、前記基台に、角度調整機構とともに取り付けられたステージと、前記ステージに設けられたスライド機構と、前記スライド機構に滑動自在に取り付けられたスライド部、前記スライド部に取り付けられ投射物である投げ輪を載置させる載置部、前記投げ輪の側面を当接させることで前記投げ輪を投射時に係止する投げ輪係止部を有する投射アームと、一方の端が前記ステージに取り付けられ、他方の端が前記投射アームに取り付けられた、前記投射アームを前記スライド機構の後方から前方へ移動させる弾性体と、前記投射アームが前記スライド機構の後方にあり、前記弾性体に弾性力を蓄勢させた状態で前記投射アームを係止する引金部とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】投射物の投射軌道、及び投射距離を観察する教材において、基台と、前記基台に、角度調整機構とともに取り付けられたステージと、前記ステージに設けられたスライド機構と、前記スライド機構に滑動自在に取り付けられたスライド部、前記スライド部に取り付けられ投射物である投げ輪を載置させる載置部、前記投げ輪の側面を当接させることで前記投げ輪を投射時に係止する投げ輪係止部を有する投射アームと、一方の端が前記ステージに取り付けられ、他方の端が前記投射アームに取り付けられた、前記投射アームを前記スライド機構の後方から前方へ移動させる弾性体と、前記投射アームが前記スライド機構の後方にあり、前記弾性体に弾性力を蓄勢させた状態で前記投射アームを係止する引金部とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、投射物の投射軌道及び投射距離を観察するとともに、ロボットの仕組みを理解することができる輪投げロボット教材及び輪投げロボット学習方法に関する。
従来、物体の放物運動を観察する教材として、特許文献1に、一方の発射装置から球を発射して放物運動をさせ、発射装置の延長線上にある他方の落下装置から同時に球を自由落下させ、空中で双方の球を衝突させ、物体の放物運動を観察する空中衝突球実験機が開示されている。
しかし、特許文献1に開示されている技術では、物体の放物運動が、水平方向の速度成分と、これに垂直な方向の速度成分の合成されたものであることを観察できるものの、本格的な物理を学んでいない小中学生に当該実験機による実験をさせても、2つの球が衝突するという事実のみをとらえ、放物運動の本質を理解するのは困難であるという課題があった。また、発射する物体が球のため衝突した後に転がり、球の回収に手間がかかるという課題もあった。
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、物体の放物運動を理解させる前段階として、投射物を斜め上方に角度を変えて投射し、その投射物が描く投射軌道及び投射距離を観察することで、投射物の運動について、体験的に理解を深めることができる教材を提供するとともに、投射物を投げ輪とすることで実験時に転がらず回収が容易であり、さらに、正確に作業を再現できるロボットの仕組みを理解することができる、輪投げロボット教材及び輪投げロボット学習方法を提供することを目的とする。
本発明の輪投げロボット教材は、
投射物を投射して前記投射物の投射軌道、及び投射距離を観察する教材において、
基台と、
前記基台に、傾斜角度を任意に変更可能とする角度調整機構とともに取り付けられたステージと、
前記ステージに前記ステージの傾斜方向と平行に、直線的に設けられたスライド機構と、
前記スライド機構の後方の原位置から前記スライド機構の前方の終端位置まで滑動自在に取り付けられたスライド部、前記スライド部に設けられ投射物である投げ輪を載置させる載置部、前記投げ輪の側面を当接させることで前記投げ輪を投射時に係止する投げ輪係止部を有する投射アームと、
一方の端が前記ステージに取り付けられ、他方の端が前記投射アームに取り付けられた、前記投射アームを前記原位置から前記終端位置へ移動させる弾性体と、
前記投射アームが前記原位置にあり、前記弾性体に弾性力を蓄勢させた状態で前記投射アームを係止する引金部と、を備え、
前記投射アームが前記原位置にあり、前記載置部に前記投げ輪を載置させた状態で前記引金部の係止を解除することで、前記投射アームが終端位置に移動し、前記投げ輪が投射されることを特徴とする。
投射物を投射して前記投射物の投射軌道、及び投射距離を観察する教材において、
基台と、
前記基台に、傾斜角度を任意に変更可能とする角度調整機構とともに取り付けられたステージと、
前記ステージに前記ステージの傾斜方向と平行に、直線的に設けられたスライド機構と、
前記スライド機構の後方の原位置から前記スライド機構の前方の終端位置まで滑動自在に取り付けられたスライド部、前記スライド部に設けられ投射物である投げ輪を載置させる載置部、前記投げ輪の側面を当接させることで前記投げ輪を投射時に係止する投げ輪係止部を有する投射アームと、
一方の端が前記ステージに取り付けられ、他方の端が前記投射アームに取り付けられた、前記投射アームを前記原位置から前記終端位置へ移動させる弾性体と、
前記投射アームが前記原位置にあり、前記弾性体に弾性力を蓄勢させた状態で前記投射アームを係止する引金部と、を備え、
前記投射アームが前記原位置にあり、前記載置部に前記投げ輪を載置させた状態で前記引金部の係止を解除することで、前記投射アームが終端位置に移動し、前記投げ輪が投射されることを特徴とする。
本発明の輪投げロボット教材によれば、投げ輪を載置した投射アームが原位置から終端位置に移動することにより、投射アームが停止した後、投げ輪が慣性により投射される。また、投射物が環状の投げ輪であるため、投射物が落下した後に転がることがなく、実験にかかる手間を少なくすることができる。また、ステージの傾斜角度が任意に変更可能なため、投げ輪の投射角度も変更でき、投射角度の違いによる投射軌道及び投射距離を容易に観察することができる。また、投射をロボットで行うため、人手では困難である投射軌道と投射距離の再現を繰り返し行うことができ、ロボットの仕組みを理解することができる。
本発明の輪投げロボット教材は、
投射物を投射して前記投射物の投射軌道、及び投射距離を観察する教材において、
基台と、
前記基台に、傾斜角度を任意に変更可能とする角度調整機構とともに取り付けられたステージと、
前記ステージの傾斜方向に沿って設けられたスライド機構と、
前記ステージの前方側にある旋回軸を支点に前記スライド機構の後方の原位置から前記スライド機構の前方の終端位置まで前記スライド機構の上面を滑動しながら旋回可能に取り付けられた第1アーム、前記第1アームの先端に取り付けられ前記第1アームの旋回方向にさらに旋回可能な第2アーム、前記第2アームの上面に立設するとともに前記第2アームの先端方向に倒れ込み可能に構成され投射物である投げ輪を投射時に係止する投げ輪係止部を有する投射アームと、
前記投射アームが原位置にあるとき、投げ輪を載置させる載置部と、
一方の端が前記ステージに取り付けられ、他方の端が前記第1アームに取り付けられた、前記第1アームを前記原位置から前記終端位置まで旋回させる弾性体と、
前記投射アームを前記原位置に移動させ、前記弾性体に弾性力を蓄勢させた状態で前記投射アームを係止する引金部と、を備え、
前記投げ輪係止部を突出させた状態で前記投射アームが前記原位置にあり、前記投げ輪を前記投げ輪係止部に係止させるとともに前記載置部に載置させた状態で前記引金部の係止を解除することで、前記第1アームが旋回し、前記第1アームが終端位置で停止した後、慣性により前記第2アームがさらに旋回し、前記第2アームが旋回する途中で前記投げ輪係止部が遠心力により倒れ込み、前記投げ輪係止部による前記投げ輪に対する係止が解除され、前記投げ輪が投射されることを特徴とする。
投射物を投射して前記投射物の投射軌道、及び投射距離を観察する教材において、
基台と、
前記基台に、傾斜角度を任意に変更可能とする角度調整機構とともに取り付けられたステージと、
前記ステージの傾斜方向に沿って設けられたスライド機構と、
前記ステージの前方側にある旋回軸を支点に前記スライド機構の後方の原位置から前記スライド機構の前方の終端位置まで前記スライド機構の上面を滑動しながら旋回可能に取り付けられた第1アーム、前記第1アームの先端に取り付けられ前記第1アームの旋回方向にさらに旋回可能な第2アーム、前記第2アームの上面に立設するとともに前記第2アームの先端方向に倒れ込み可能に構成され投射物である投げ輪を投射時に係止する投げ輪係止部を有する投射アームと、
前記投射アームが原位置にあるとき、投げ輪を載置させる載置部と、
一方の端が前記ステージに取り付けられ、他方の端が前記第1アームに取り付けられた、前記第1アームを前記原位置から前記終端位置まで旋回させる弾性体と、
前記投射アームを前記原位置に移動させ、前記弾性体に弾性力を蓄勢させた状態で前記投射アームを係止する引金部と、を備え、
前記投げ輪係止部を突出させた状態で前記投射アームが前記原位置にあり、前記投げ輪を前記投げ輪係止部に係止させるとともに前記載置部に載置させた状態で前記引金部の係止を解除することで、前記第1アームが旋回し、前記第1アームが終端位置で停止した後、慣性により前記第2アームがさらに旋回し、前記第2アームが旋回する途中で前記投げ輪係止部が遠心力により倒れ込み、前記投げ輪係止部による前記投げ輪に対する係止が解除され、前記投げ輪が投射されることを特徴とする。
本発明の輪投げロボット教材によれば、既に述べた輪投げロボット教材が投射アームの直線運動によって投げ輪を投射するのに対し、投射アームの旋回運動によって投げ輪を投射するため、投射方法には複数の種類があることが理解でき、さらに、異なるロボットの仕組みを学習することができる。
本発明の輪投げロボット学習方法は、
上述の輪投げロボット教材を用いて、
前記投げ輪を投射角度を変えて投射し、投射軌道及び投射距離を観察することを特徴とする。
上述の輪投げロボット教材を用いて、
前記投げ輪を投射角度を変えて投射し、投射軌道及び投射距離を観察することを特徴とする。
本発明の輪投げロボット学習方法によれば、上述した理由により、輪投げロボット教材に係る発明と同様の作用効果を奏することができる。
本発明の輪投げロボット学習方法は、
上述の輪投げロボット教材を用いて、
1以上の立設した棒が設けられた的に向かって前記投げ輪を投射し、
前記投げ輪の投射角度によって投射軌道及び投射距離が変わること、並びにロボットによる投射距離及び投射軌道の再現性を観察することを特徴とする。
上述の輪投げロボット教材を用いて、
1以上の立設した棒が設けられた的に向かって前記投げ輪を投射し、
前記投げ輪の投射角度によって投射軌道及び投射距離が変わること、並びにロボットによる投射距離及び投射軌道の再現性を観察することを特徴とする。
本発明の輪投げロボット学習方法によれば、射的という遊びの要素を取り入れることで、特に低年齢の学生の興味を引き、楽しく学習させることができる。
以上説明したように、本発明の輪投げロボット教材及び輪投げロボット学習方法によれば、物体の放物運動を理解させる前段階として、投射物を斜め上方に角度を変えて投射し、その投射物が描く投射軌道及び投射距離を観察することで、投射物体の運動について、体験的に理解を深めることができる教材を提供するとともに、投射物を投げ輪とすることで実験時に転がらず回収が容易であり、さらに、正確に作業を再現できるロボットの仕組みを理解することができる。
以下、本発明の輪投げロボット教材の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明に係る輪投げロボット学習方法は、本発明の輪投げロボット教材を用いて実施される。
[第1実施形態]
図1は本発明の第1実施形態に係る輪投げロボット教材100において、投射アーム150が原位置にある、投げ輪190を投射する前の状態を示す図、図2は図1の輪投げロボット教材100において、投射アーム150が終端位置にある、投げ輪190を投射した後の状態を示す図である。
図1は本発明の第1実施形態に係る輪投げロボット教材100において、投射アーム150が原位置にある、投げ輪190を投射する前の状態を示す図、図2は図1の輪投げロボット教材100において、投射アーム150が終端位置にある、投げ輪190を投射した後の状態を示す図である。
図1、図2に示すように、本実施形態の輪投げロボット教材100は、基台110と、基台110に角度調整機構120とともに取り付けられたステージ130と、スライド機構140と、投射アーム150と、弾性体170と、引金部180とを備える。
基台110は、合成樹脂、木、紙等からなる長尺材を所望寸法に切断した板材を、その平らな側面を垂直方向とする向きで長方形に組み、さらに安定性を増すために前記長方形の短辺111を前記長方形からはみ出すように延長させた形状としている。
ステージ130は、基台110同様の材質からなる細長状の長方形の板材からなり、その平坦な側面を上面に向けるとともに、その長手方向を基台110の長手方向と同じ向きにして、後端をヒンジ機構131で基台110の長辺側の後端近傍に回動可能に取り付けられている。そして、ステージ130は、ヒンジ機構131を支点として傾斜され、その前端を持ち上げる態様となっている。
角度調整機構120は、ステージ130にその傾斜方向と平行に設けられた複数の角度調整孔121と、基台110の長辺の側面に前記側面に沿って回動可能に取り付けられた大小2組の支え部122とを備える。支え部122は、その先端が尖っており前記先端がステージ130に設けられた角度調整孔121に係合されることで、突っ支い棒の様にステージ130を支える。そして、係合される角度調整孔121を変更することで、ステージ130の傾斜角度を任意に変更可能としている。さらに、2組ある支え部122のうち一方の支え部の使用を止め、他方の支え部を使用することで、傾斜角度を大きく変更することもできる。
スライド機構140は、ステージ130の上面にステージ130の傾斜方向と平行に直線的に設けられた凸状のもので、その上を投射アーム150が滑動する案内レールとしての役割を持つ。
投射アーム150は、投射物である投げ輪190を載置させ投射するもので、スライド部151と載置部152と投げ輪係止部153とを備える。スライド部151は、スライド機構140に滑動自在に取り付けられた長方形の板材であり、その裏面にスライド機構140に係合される図示しない滑動部が設けられている。載置部152は、スライド部151の上面に設けられた、投げ輪190を載置するための十字形状の部材である。また、投げ輪係止部153は、載置部152の十字形状のうち投射アーム150前方側と後方側の端部に設けられた段差であり、投射アーム150後方側が高くなっていることで、投射アーム150が移動する投射時に投げ輪190の側面を前記段差に当接させ、投げ輪190を係止するものである。
弾性体170は、投射アーム150をスライド機構140の後方の原位置から前方の終端位置へ移動させるためのもので、一方の端がステージ130の前端に弾性体取付部171によって取り付けられ、他方の端が投射アーム150のスライド部151の前端に取り付けられている。また、弾性体取付部171は、ステージ130に設けられた複数の弾性力調整孔172のうち任意の箇所に取り付けることができ、弾性体取付部171の位置により弾性体170の伸び具合を変更することで弾性力を調整することができる。
引金部180は、ステージ130の後端近傍に設けられており、投射アーム150がスライド機構140の後方の原位置にあり、弾性体170に弾性力を蓄勢させた状態で投射アーム150を係止するものである。引金部180は、取付軸181によりステージ130の上面に沿って回動可能となっており、投射アーム150のスライド部151の裏側後端近傍に設けられた図示しない被係止部を係止するとともに、人手等の操作により、その係止を任意に解除することができる。なお、引金部180も、その取付軸181の位置を変更することにより、弾性体170の伸び具合を変更し弾性力を調整することができる。
次に、図1、図2、及び図6を参照しながら、以上説明した各構成要素の機能を踏まえて、本実施形態の輪投げロボット教材100の動作、及び輪投げロボット教材100を使用した輪投げロボット学習方法について説明する。図1、図2は既に説明したとおりである。図6は投げ輪190を投射するときの的191を示す図である。
先ず、図1に示すように、投射アーム150を原位置に移動させ、弾性体170に弾性力を蓄勢させた状態で、引金部180によって投射アーム150を係止させる。次に、投げ輪190を載置部152に載置する。なお、このとき投げ輪190の投射アーム150後方側の側面を、投げ輪係止部153に当接させる。
次に、引金部180を回動させ、引金部180による投射アーム150の係止を解除する。すると、図2に示すように、弾性体170に蓄勢された弾性力により投射アーム150がスライド機構140の前方の終端位置まで移動する。このとき、投射アーム150の載置部152に載置された投げ輪190も、投げ輪係止部153に係止されることで投射アーム150とともに移動する。そして、投射アーム150は終端位置で停止するが、投げ輪190はその慣性によりステージ130の前方に向かって投射される。
次に、輪投げロボット教材100を使用した輪投げロボット学習方法を説明する。先ず、上述の投げ輪190の投射をすることで、その投射軌道及び投射距離を観察する。次に、角度調整機構120によりステージ130の傾斜角度を変更することで、投射角度を変えて投げ輪190を投射する。また、弾性体取付部171の取付位置を変更することで、弾性力を変えて投げ輪190を投射する。このようにして投げ輪190を投射することで、投射軌道及び投射距離がどのように変わるか等の観察ををすることができ、物体の放物運動の理解を助けることができる。
また、図6に示す様な複数の棒192が立設した的191を用い、この的191に向かって投げ輪190を投射することができる。このとき輪投げロボット教材100とそれぞれ距離が異なる複数の棒192に投げ輪190を入れるのであるが、係る場合、的191と輪投げロボット教材100との距離は一定にして、投げ輪190の投射距離の調整は投射角度又は弾性力の変更によって行うことが好ましい。このようにすることで、ステージ130の傾斜角度又は弾性力の変更によって、投射軌道及び投射距離がどのように変わるか等の観察ができるとともに、輪投げロボット教材100によって投げ輪190を投射することにより、投射距離及び投射軌道の再現性が保たれ、略一定の位置に投げ輪190を投射できることが観察でき、繰り返し同じ動作をすることができるロボットの仕組みを理解することができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の輪投げロボット教材の第2実施形態について説明する。図3は本発明の第2実施形態に係る輪投げロボット教材200において、投射アーム250が原位置にある、投げ輪190を投射する前の状態を示す図、図4は図3の輪投げロボット教材200において、投射アーム250が終端位置にある、投げ輪190を投射した後の状態を示す図、図5は旋回する投射アーム250の動作を説明する図である。
次に、本発明の輪投げロボット教材の第2実施形態について説明する。図3は本発明の第2実施形態に係る輪投げロボット教材200において、投射アーム250が原位置にある、投げ輪190を投射する前の状態を示す図、図4は図3の輪投げロボット教材200において、投射アーム250が終端位置にある、投げ輪190を投射した後の状態を示す図、図5は旋回する投射アーム250の動作を説明する図である。
図3、図4に示すように、本実施形態の輪投げロボット教材200は、基台210と、基台210に角度調整機構220とともに取り付けられたステージ230と、スライド機構240と、投射アーム250と、載置部252と、弾性体270と、引金部280とを備える。
基台210は、合成樹脂、木、紙等からなる長尺材を所望寸法に切断した板材を、その平らな側面を垂直方向とする向きで組まれたもので、側面視L字状の2本の主フレーム212と、主フレーム212を所定の間隔で水平方向に平行に連結する複数の副フレーム213と、主フレーム212の補強のためにそれぞれの主フレーム212に設けられたブレース214とを備える。
ステージ230は、基台210同様の材質からなる上面視F字状のもので、その上側の横辺をなす前部ステージ232が、ヒンジ機構231によって基台210の最上部に回動可能に取り付けられている。また、上面視F字状の縦辺をなす副ステージ233が、基台210の一方の主フレーム212に沿って基台210の後方に向かって伸びている。また、上面視F字状の下側の横辺をなす後部ステージ234が、副ステージ233の途中より前部ステージ232と平行して設けられている。そして、ステージ230は、ヒンジ機構231を支点として傾斜され、後端側が斜め下方に向けられる態様となっている。
角度調整機構220は、角度調整板223と、係合ピン224とを備える。角度調整板223は、複数の角度調整孔221が設けられ、後部ステージ234の両端近傍に、基台210の主フレーム212に沿って回動可能に取り付けられている。また、係合ピン224は、角度調整板223の角度調整孔221が係合されるもので、基台210のブレース214に設けられている。この角度調整板223の任意の角度調整孔221を係合ピン224に係合させることで、後部ステージ234の高さが変わり、前部ステージ232に取り付けられたヒンジ機構231を支点として、ステージ230の傾斜角度を変更することができる。
スライド機構240は、前部ステージ232の副ステージ233が設けられていない側の端と、副ステージ233の後端とを結ぶように設けられた円弧状のもので、その上を投射アーム250の先端が滑動する。
投射アーム250は、第1アーム254と、第2アーム255と、投げ輪係止部253とを備える。第1アーム254は、前部ステージ232の副ステージ233が取り付けられている側の端部近傍に設けられた旋回軸258を支点に、その先端がスライド機構240の上面を旋回可能に設けられている。なお、第1アーム254の旋回可能な範囲は、その先端がスライド機構240の後方にある原位置から、スライド機構240の前方の終端位置まで、すなわち第1アーム254がステージ230の傾斜方向と平行な位置から、前部ステージ232と平行となる位置までの90度である。なお、第1アーム254の旋回の終端位置となる前部ステージ232には、第1アーム254の旋回を規制するストッパ235が設けられている。
第2アーム255は、第1アーム254の先端に、旋回軸259によって第1アーム254の旋回する方向にさらに旋回可能に設けられており、第1アーム254と平行な原位置から第1アーム254に対して90度の終端位置まで旋回することができる。なお、第1アーム254の先端には、第2アーム255が旋回する軌道に沿って円弧状の案内溝256が設けられており、第2アーム255の下面に設けられた図示しない突起が前記案内溝256内を滑動する。
投げ輪係止部253は、第2アーム255の上面に突出しており、第2アーム255の先端方向に倒れ込み可能な構成となっている。なお、投げ輪係止部253は、第2アーム255に設けられた格納穴257に倒れ込むことで、倒れ込んだ後の第2アーム255の上面は平坦な状態となる。
載置部252は、副ステージ233の後端に設けられており、上面視T字状をなしている。これは、投射アーム250が原位置にあって、投げ輪190の一部が投げ輪係止部253により係止されているとき、投げ輪190のその他の部分を載置させるものである。
弾性体270は、投射アーム250を原位置から終端位置まで旋回させるためのもので、一方の端が前部ステージ232の上面に弾性体取付部271によって取り付けられ、他方の端が第1アーム254の下面に取り付けられている。また、弾性体取付部271は、前部ステージ232に設けられた複数の弾性力調整孔272のうち任意の箇所に取り付けることができ、弾性体取付部271の位置を変更することによって弾性体270の伸び具合を変更し弾性力を調整することができる。
引金部280は、副ステージ233の略中央に設けられており、投射アーム250が原位置にあり、弾性体270に弾性力を蓄勢させた状態で投射アーム250を係止するものである。引金部280は、取付軸281により副ステージ233の上面に沿って回動可能となっており、第1アーム254の裏側に設けられた図示しない被係止部を係止するとともに、人手等の操作により、その係止を任意に解除することができる。
次に、図3〜図5を参照しながら、以上説明した各構成要素の機能を踏まえて、本実施形態の輪投げロボット教材200の動作について説明する。図3、図4は既に説明したとおりである。図5は旋回する投射アーム250の動作を説明する図である。なお、本実施形態の輪投げロボット教材200を使用した輪投げロボット学習方法については第1実施形態と同様のため、説明を省略する。
先ず、図3に示すように、投射アーム250を原位置に移動させ、弾性体270に弾性力を蓄勢させた状態で、引金部280によって投射アーム250を係止させる。なお、このとき、第2アーム255は第1アーム254と平行な原位置にあり、投げ輪係止部253は立設され突出している。次に、投げ輪190の一部を投射アーム250に載置させ、その内側面を投げ輪係止部253に当接させ係止させながら、投げ輪190の残りの部分を載置部252に載置させる。
次に、引金部280を回動させ、引金部280による投射アーム250の係止を解除する。すると、図4に示すように、弾性体270に蓄勢された弾性力により投射アーム250が終端位置に旋回し、投げ輪190はその慣性によりステージ230の前方に向かって投射される。
この投射アーム250の旋回時の動作を、図5を参照してさらに詳細に説明する。図5(A)に示すように、投射アーム250が原位置にあるときは、投げ輪係止部253が立設し突出した状態にあり、投げ輪係止部253が投げ輪190の内側に当接されている。なお、このとき、投射アーム250の上にない投げ輪190の残り部分は、載置部252(図3参照)に載置されている。
次に、図5(B)に示すように、投射アーム250が旋回軸258を支点に旋回すると、投げ輪係止部253により係止された投げ輪190も投射アーム250の動きに追従する。このとき、投げ輪190は投げ輪係止部253に係止されているだけであるが、投射アーム250の旋回の動きが速く、投げ輪係止部253に引っ張られるため、脱落することはない。また、投げ輪係止部253は投射アーム250の旋回による遠心力により、第2アーム255の先端方向に倒れ込もうとするが、投げ輪190を係止しているため倒れ込むことができず、立設した姿勢を維持する。
次に、図5(C)に示すように、第1アーム254が終端位置まで旋回して停止すると、それまでの慣性により第2アーム255がその旋回軸259を支点として旋回を開始する。また、投げ輪190もその慣性によりステージ230の前方に向かって飛び始める。
次に、図5(D)に示すように、投げ輪係止部253と投げ輪190とが当接しなくなり係止が解除されると、第2アーム255の旋回による遠心力によって投げ輪係止部253が第2アーム255の先端方向に倒れ込み、第2アーム255に設けられた格納穴257に格納され、第2アーム255の上面が平坦な状態となる。これにより、投げ輪190の後ろ側が引っ掛かることなく、投げ輪190が投射される。
以上説明したように、本発明の実施形態に係る輪投げロボット教材及び輪投げロボット学習方法によれば、物体の放物運動を理解させる前段階として、投射物を斜め上方に角度を変えて投射し、その投射物が描く投射軌道及び投射距離を観察することで、投射物体の運動について、体験的に理解を深めることができる。また、係る場合において、投射角度若しくは弾性力、又はその双方を様々に変更して投げ輪を投射することで、投射軌道及び投射距離がどのように変わるか等の観察ををすることができ、物体の放物運動の理解をより深めることができる。
また、的を用いた輪投げロボット学習方法では、射的の要素も加わり、遊びながら放物運動について理解することができる。また、ロボットを使用することで、同じ位置に投げ輪を繰り返し投射する等の人間では困難な能力を体験することができ、正確に作業を再現できるロボットの仕組みを理解することができる。また、投射物を投げ輪とすることで投射後に転がらず回収が容易である。
なお、上述の各実施形態の輪投げロボット教材及び輪投げロボット学習方法は、本発明の例示であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、その構成を適宜変更することができる。
100,200・・輪投げロボット教材、
110,210・・基台、111・・短辺、212・・主フレーム、213・・副フレーム、214・・ブレース、
120,220・・角度調整機構、121,221・・角度調整孔、122・・支え部、223・・角度調整板、224・・係合ピン、
130,230・・ステージ、131,231・・ヒンジ機構、232・・前部ステージ、233・・副ステージ、234・・後部ステージ、235・・ストッパ、
140,240・・スライド機構、
150,250・・投射アーム、151・・スライド部、152,252・・載置部、153,253・・投げ輪係止部、254・・第1アーム、255・・第2アーム、256・・案内溝、257・・格納穴、258,259・・旋回軸、
170,270・・弾性体、171,271・・弾性体取付部、172,272・・弾性力調整孔、
180,280・・引金部、181,281・・取付軸、
190・・投げ輪、191・・的、192・・棒、
110,210・・基台、111・・短辺、212・・主フレーム、213・・副フレーム、214・・ブレース、
120,220・・角度調整機構、121,221・・角度調整孔、122・・支え部、223・・角度調整板、224・・係合ピン、
130,230・・ステージ、131,231・・ヒンジ機構、232・・前部ステージ、233・・副ステージ、234・・後部ステージ、235・・ストッパ、
140,240・・スライド機構、
150,250・・投射アーム、151・・スライド部、152,252・・載置部、153,253・・投げ輪係止部、254・・第1アーム、255・・第2アーム、256・・案内溝、257・・格納穴、258,259・・旋回軸、
170,270・・弾性体、171,271・・弾性体取付部、172,272・・弾性力調整孔、
180,280・・引金部、181,281・・取付軸、
190・・投げ輪、191・・的、192・・棒、
Claims (4)
- 投射物を投射して前記投射物の投射軌道、及び投射距離を観察する教材において、
基台と、
前記基台に、傾斜角度を任意に変更可能とする角度調整機構とともに取り付けられたステージと、
前記ステージに前記ステージの傾斜方向と平行に、直線的に設けられたスライド機構と、
前記スライド機構の後方の原位置から前記スライド機構の前方の終端位置まで滑動自在に取り付けられたスライド部、前記スライド部に設けられ投射物である投げ輪を載置させる載置部、前記投げ輪の側面を当接させることで前記投げ輪を投射時に係止する投げ輪係止部を有する投射アームと、
一方の端が前記ステージに取り付けられ、他方の端が前記投射アームに取り付けられた、前記投射アームを前記原位置から前記終端位置へ移動させる弾性体と、
前記投射アームが前記原位置にあり、前記弾性体に弾性力を蓄勢させた状態で前記投射アームを係止する引金部と、を備え、
前記投射アームが前記原位置にあり、前記載置部に前記投げ輪を載置させた状態で前記引金部の係止を解除することで、前記投射アームが終端位置に移動し、前記投げ輪が投射されることを特徴とする輪投げロボット教材。 - 投射物を投射して前記投射物の投射軌道、及び投射距離を観察する教材において、
基台と、
前記基台に、傾斜角度を任意に変更可能とする角度調整機構とともに取り付けられたステージと、
前記ステージの傾斜方向に沿って設けられたスライド機構と、
前記ステージの前方側にある旋回軸を支点に前記スライド機構の後方の原位置から前記スライド機構の前方の終端位置まで前記スライド機構の上面を滑動しながら旋回可能に取り付けられた第1アーム、前記第1アームの先端に取り付けられ前記第1アームの旋回方向にさらに旋回可能な第2アーム、前記第2アームの上面に立設するとともに前記第2アームの先端方向に倒れ込み可能に構成され投射物である投げ輪を投射時に係止する投げ輪係止部を有する投射アームと、
前記投射アームが原位置にあるとき、投げ輪を載置させる載置部と、
一方の端が前記ステージに取り付けられ、他方の端が前記第1アームに取り付けられた、前記第1アームを前記原位置から前記終端位置まで旋回させる弾性体と、
前記投射アームを前記原位置に移動させ、前記弾性体に弾性力を蓄勢させた状態で前記投射アームを係止する引金部と、を備え、
前記投げ輪係止部を突出させた状態で前記投射アームが前記原位置にあり、前記投げ輪を前記投げ輪係止部に係止させるとともに前記載置部に載置させた状態で前記引金部の係止を解除することで、前記第1アームが旋回し、前記第1アームが終端位置で停止した後、慣性により前記第2アームがさらに旋回し、前記第2アームが旋回する途中で前記投げ輪係止部が遠心力により倒れ込み、前記投げ輪係止部による前記投げ輪に対する係止が解除され、前記投げ輪が投射されることを特徴とする輪投げロボット教材。 - 請求項1又は2に記載の輪投げロボット教材を用いて、
前記投げ輪を投射角度を変えて投射し、投射軌道及び投射距離を観察することを特徴とする輪投げロボット学習方法。 - 請求項1又は2に記載の輪投げロボット教材を用いて、
1以上の立設した棒が設けられた的に向かって前記投げ輪を投射し、
前記投げ輪の投射角度によって投射軌道及び投射距離が変わること、並びにロボットによる投射距離及び投射軌道の再現性を観察することを特徴とする輪投げロボット学習方法。
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JP2014050844A JP2015175922A (ja) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | 輪投げロボット教材及び輪投げロボット学習方法 |
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JP2014050844A JP2015175922A (ja) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | 輪投げロボット教材及び輪投げロボット学習方法 |
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-
2014
- 2014-03-13 JP JP2014050844A patent/JP2015175922A/ja active Pending
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