JP2019072633A - フィギュアおよびフィギュアシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】外観上の審美性を担保しつつ、多彩な動作を実現することのできるフィギュアシステムを提供する。【解決手段】このフィギュアシステムは、複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと、回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を含む関節部を複数有すると共にチューブを有するフィギュアとを備える。複数のアクチュエータのうちの1つのアクチュエータにおける駆動力が、1対のワイヤエレメントからなるワイヤエレメント対を1以上含むワイヤを介して複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構に伝達され、ワイヤエレメント対は、軸関節機構ごとに設けられ、少なくとも1つの前記ワイヤエレメント対は、対応する軸関節機構ごとに1または2本の前記チューブに収容されて延設されており、回転部分は、回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する。【選択図】図1A
Description
本開示は、所定の動作を行うことのできる可動のフィギュアシステム、ならびにそれに用いられるフィギュアに関する。
従来、アニメーションのキャラクタやスポーツ選手あるいは動物などをモチーフとしてその形を模したフィギュアが、例えば個人向けの嗜好品として作製、販売等されている。このようなフィギュアにおいて駆動部および可動部を備えたものが既に提案されている(例えば特許文献1,2参照)。
しかしながら、上記特許文献1の人形玩具および特許文献2の人形等では、その動作が極めて単純であるうえ、その動作の自由度を高めることも困難と思われる。
人形等の動作の自由度を高めるためには、例えば人型ロボットのように各関節部にサーボモータ等を配置し、そのサーボモータの駆動力により各関節部を駆動する方法も考えられる。しかしながら、その場合には各関節部における重量が増大してしまう。そのため、例えば肘に相当する関節部の重量が増大することで、より大きな出力を有する大型のサーボモータを肩の関節部に搭載する必要性が生じてしまう。その結果、全体の大型化、重量化にますます拍車がかかるという悪循環に陥りかねない。また、サーボモータの駆動に伴う騒音も煩わしい。
したがって、外観上の審美性を担保しつつ、多彩な動作を実現することのできるフィギュアシステム、およびそれに用いられるフィギュアを提供することが望ましい。
本開示の一実施形態としての第1のフィギュアシステムは、複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと、回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を含む関節部を複数有すると共にチューブを有するフィギュアとを備える。複数のアクチュエータのうちの1つのアクチュエータにおける駆動力が、1対のワイヤエレメントからなるワイヤエレメント対を1以上含むワイヤを介して複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構に伝達され、ワイヤエレメント対は、軸関節機構ごとに設けられ、少なくとも1つの前記ワイヤエレメント対は、対応する軸関節機構ごとに1または2本の前記チューブに収容されて延設されており、回転部分は、回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する。
本開示の一実施形態としての第2のフィギュアシステムは、複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと、回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を含む関節部を複数有するフィギュアと、第1のワイヤエレメントおよび第2のワイヤエレメントを含んで軸関節機構ごとに設けられたワイヤエレメント対とを備える。複数のアクチュエータのうちの1つのアクチュエータにおける駆動力が、ワイヤエレメント対を介して複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構に伝達される。回転部分には、第1のワイヤエレメントおよび第2のワイヤエレメントの各々の一端が取り付けられる。回転部分は、第1のワイヤエレメントに伝達される、アクチュエータによる第1の方向の前記駆動力により第1の回転方向に回転すると共に第2のワイヤエレメントに伝達される、アクチュエータによる第1の方向と反対の第2の方向の駆動力により第1の回転方向と反対の第2の回転方向に回転するようになっている。回転部分は、回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する。
本開示の一実施形態としての第3のフィギュアシステムは、複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと、複数のモジュールが結合してなるフィギュアとを備える。 複数のモジュールは、それぞれ、回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を含む複数の関節部と、チューブとを有する。複数のアクチュエータのうちの1つのアクチュエータにおける駆動力が、1対のワイヤエレメントからなるワイヤエレメント対を1以上含むワイヤを介して複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構に伝達される。ワイヤエレメント対は、軸関節機構ごとに設けられ、少なくとも1つのワイヤエレメント対は、対応する軸関節機構ごとに1または2本のチューブに収容されて延設されている。回転部分は、回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する。
本開示の一実施形態としての第4のフィギュアシステムは、複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと、回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を含む関節部を複数有するモジュールが複数結合してなるフィギュアと、第1のワイヤエレメントおよび第2のワイヤエレメントを含んで軸関節機構ごとに設けられたワイヤエレメント対とを備える。複数のアクチュエータのうちの1つのアクチュエータにおける駆動力が、ワイヤエレメント対を介して複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構に伝達される。回転部分には、第1のワイヤエレメントおよび第2のワイヤエレメントの各々の一端が取り付けられる。回転部分は、第1のワイヤエレメントに伝達される、アクチュエータによる第1の方向の駆動力により第1の回転方向に回転すると共に第2のワイヤエレメントに伝達される、アクチュエータによる第1の方向と反対の第2の方向の前記駆動力により第1の回転方向と反対の第2の回転方向に回転するようになっている。回転部分は、回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する。
本開示の一実施形態としての第1のフィギュアは、回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を各々含む複数の関節部と、複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと接続可能に構成された脱着部と、複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構から脱着部へ延設された1対のワイヤエレメントからなるワイヤエレメント対を1以上含むワイヤと、チューブとを有する。ここで、複数のアクチュエータのうちの少なくとも1つのアクチュエータによる駆動力が、ワイヤを介して前記複数の軸関節機構のうちの対応する少なくとも1つの軸関節機構に伝達される。ワイヤエレメント対は、軸関節機構ごとに設けられ、少なくとも1つのワイヤエレメント対は、対応する軸関節機構ごとに1または2本のチューブに収容されて延設されている。回転部分は、回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する。
本開示の一実施形態としての第2のフィギュアは、回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を各々含む複数の関節部と、複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと接続可能に構成された脱着部と、第1のワイヤエレメントおよび第2のワイヤエレメントを含んで軸関節機構ごとに設けられたワイヤエレメント対とを有する。ここで、複数のアクチュエータのうちの1つのアクチュエータにおける駆動力が、ワイヤエレメント対を介して複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構に伝達される。回転部分には、第1のワイヤエレメントおよび第2のワイヤエレメントの各々の一端が取り付けられる。回転部分は、第1のワイヤエレメントに伝達される、アクチュエータによる第1の方向の駆動力により第1の回転方向に回転すると共に第2のワイヤエレメントに伝達される、アクチュエータによる第1の方向と反対の第2の方向の駆動力により第1の回転方向と反対の第2の回転方向に回転するようになっている。回転部分は、回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する。
本開示の一実施形態としての第3のフィギュアは、回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を各々含む複数の関節部を各々有し、互いに結合された複数のモジュールと、複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと接続可能に構成された脱着部と、複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構から脱着部へ延設された1対のワイヤエレメントからなるワイヤエレメント対を1以上含むワイヤと、チューブとを有する。ここで、複数のアクチュエータのうちの少なくとも1つのアクチュエータによる駆動力が、ワイヤを介して複数の軸関節機構のうちの対応する少なくとも1つの軸関節機構に伝達される。ワイヤエレメント対は、軸関節機構ごとに設けられ、少なくとも1つのワイヤエレメント対は、対応する軸関節機構ごとに1または2本のチューブに収容されて延設されている。回転部分は、回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する。
本開示の一実施形態としての第4のフィギュアは、回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を各々含む複数の関節部を各々有し、互いに結合された複数のモジュールと、複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと接続可能に構成された脱着部と、第1のワイヤエレメントおよび第2のワイヤエレメントを含んで前記軸関節機構ごとに設けられたワイヤエレメント対とを有する。複数のアクチュエータのうちの1つのアクチュエータにおける駆動力が、ワイヤエレメント対を介して複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構に伝達され、回転部分には、第1のワイヤエレメントおよび第2のワイヤエレメントの各々の一端が取り付けられる。回転部分は、第1のワイヤエレメントに伝達される、アクチュエータによる第1の方向の駆動力により第1の回転方向に回転すると共に第2のワイヤエレメントに伝達される、アクチュエータによる第1の方向と反対の第2の方向の駆動力により第1の回転方向と反対の第2の回転方向に回転するようになっている。回転部分は、回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する。
本開示の一実施形態としてのフィギュアシステムおよびフィギュアでは、軸関節機構における回転部分が、回転軸と直交する断面における外縁の少なくとも一部に円弧状の部分を含むようにした。このため、動作時において例えばフィギュアを覆う衣服や外被との干渉が緩和される。よって、フィギュアの多彩な動作を安定して円滑に行うことができる。
本開示の一実施形態としてのフィギュアシステムによれば、フィギュアにおける外観上の審美性を担保することができるうえ、多彩な動作を実現することが可能となる。また、本発明の一実施形態としてのフィギュアによれば、上記フィギュアに好適に用いることができる。なお、本開示の効果はこれに限定されるものではなく、以下の記載のいずれの効果であってもよい。
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(基本構造を有するフィギュアシステム)
(1)フィギュアシステムの基本構成例
(2)関節部の詳細な構成例
(3)フィギュアシステムの基本動作の例
(4)関節部の動作の例
(5)作用および効果
2.第1の実施の形態の変形例
(1)変形例1−1
(2)変形例1−2
3.第2の実施の形態(台座部にフィギュア部が脱着可能に保持するようにしたフィギュアシステム)
(1)脱着部の構成
(2)作用および効果
4.第3の実施の形態(複数のモジュールからなるフィギュアを備えたフィギュアシステム)
5.その他の変形例
1.第1の実施の形態(基本構造を有するフィギュアシステム)
(1)フィギュアシステムの基本構成例
(2)関節部の詳細な構成例
(3)フィギュアシステムの基本動作の例
(4)関節部の動作の例
(5)作用および効果
2.第1の実施の形態の変形例
(1)変形例1−1
(2)変形例1−2
3.第2の実施の形態(台座部にフィギュア部が脱着可能に保持するようにしたフィギュアシステム)
(1)脱着部の構成
(2)作用および効果
4.第3の実施の形態(複数のモジュールからなるフィギュアを備えたフィギュアシステム)
5.その他の変形例
<1.第1の実施の形態>
[1.フィギュアシステムの基本構成例]
図1Aは、本発明の第1の実施の形態としてのフィギュアシステムの全体構成を表す外観斜視図である。図1Bは、本実施の形態のフィギュアシステムの内部機構を説明するためのブロック図である。図1Cは、図1Aに示したフィギュアの外観を表す正面図である。図1Dは、図1Aに示したフィギュアを斜め後方から眺めたときの外観を表す斜視図である。
[1.フィギュアシステムの基本構成例]
図1Aは、本発明の第1の実施の形態としてのフィギュアシステムの全体構成を表す外観斜視図である。図1Bは、本実施の形態のフィギュアシステムの内部機構を説明するためのブロック図である。図1Cは、図1Aに示したフィギュアの外観を表す正面図である。図1Dは、図1Aに示したフィギュアを斜め後方から眺めたときの外観を表す斜視図である。
図1Aに示したように、本実施の形態のフィギュアシステムは、台座1と、この台座1の上に配置されたフィギュア2と、台座1とフィギュア2とを連結し、または連結可能に構成された支持体3とを備えたものである。支持体3は、フィギュア2を、胴体部20を支点として自在に動作できるように台座1の上方に支持する。
フィギュア2は、その骨部材として、例えば胴体部20、頭部21、右腕部22R、左腕部22L、右脚部23Rおよび左脚部23Lを有している(図1A,図1Cおよび図1D参照)。これらの骨部材は、例えば板状や棒状などの形状を有する剛性の高い材料からなる。骨部材における長手方向と直交する断面の形状は、例えば円形、楕円形、四角形などの多角形である。また、骨部材は中実構造でもよいが、軽量化を図るために中空構造であることが望ましい。胴体部20は、例えば胴体上部20Aと胴体下部20Bとが腰関節部30により連結されたものである。胴体上部20Aの背面には、胴体部20(胴体上部20A)と支持体3とを連結する連結部25が設けられている。頭部21、右腕部22R、左腕部22L、右脚部23Rおよび左脚部23Lは、それぞれ、関節部としての首関節部31、肩関節部32R、肩関節部32L、股関節部33Rおよび股関節部33Lによって胴体部20と連結されている。このようにフィギュア2では、複数の骨部材が複数の関節部において連結されることにより、骨格が形成されている。なお、右腕部22R、左腕部22L、右脚部23Rおよび左脚部23Lは、それらの骨部材を内蔵するように、皮膚に相当するカバー24(240〜249)が設けられている。カバー24は、例えばポリ塩化ビニル(PVC)などの硬質樹脂からなる。カバー24は、例えば図1Eに示した分解写真のように、筒状の部材を2分割した2つのパーツ24A,24Bからなるとよい。なお図1Eは、フィギュア2のうちの胴体下部20B、右脚部23Rおよび左脚部23Lの一部を分解して表す写真である。股関節部33Rおよび股関節部33Lについても、球面を含む外表面を有する略球体のカバー246,243によってそれぞれ覆われているとよい。さらにフィギュア2は、例えば図1Fに示したように、カバー24のさらなる上層として、フィギュア2のモチーフとするキャラクタの種類に応じた着衣を有していてもよい。
右腕部22Rは、上腕221R、前腕222Rおよび手223Rを有している。上腕221Rは、その一端が肩関節部32Rを介して胴体上部20Aの右端と連結され、他端が肘関節部34Rによって前腕222Rと連結されている。前腕222Rは、その一端が肘関節部34Rを介して上腕221Rと連結され、他端が手関節部35Rによって手223Rと連結されている。手223Rは、その一端が手関節部35Rを介して前腕222Rと連結され、他端には例えば5本の指が設けられている。上腕221Rはカバー240Aとカバー240Bとによって自らの周囲が覆われており、前腕222Rはカバー249Aとカバー249Bとによって自らの周囲が覆われている。
左腕部22Lは、胴体部20を中心として右腕部22Rと左右対称の構造を有している。具体的には、左腕部22Lは上腕221L、前腕222Lおよび手223Lを有している。上腕221Lは、その一端が肩関節部32Lを介して胴体上部20Aの左端と連結され、他端が肘関節部34Lによって前腕222Lと連結されている。前腕222Lは、その一端が肘関節部34Lを介して上腕221Lと連結され、他端が手関節部35Lによって手223Lと連結されている。手223Lは、その一端が手関節部35Lを介して前腕222Lと連結され、他端には例えば5本の指が設けられている。上腕221Lはカバー248Aとカバー248Bとによって自らの周囲が覆われており、前腕222Lはカバー247Aとカバー247Bとによって自らの周囲が覆われている。
右脚部23Rは、大腿231R、下腿232Rおよび足233Rを有している。大腿231Rは、その一端が股関節部33Rを介して胴体下部20Bの右端と連結され、他端が膝関節部36Rによって下腿232Rと連結されている。下腿232Rは、その一端が膝関節部36Rを介して大腿231Rと連結され、他端が足関節部37Rによって足233Rと連結されている。足233Rは、その一端が足関節部37Rを介して下腿232Rと連結され、他端には例えば5本の指が設けられている(図1E参照)。大腿231Rはカバー245Aとカバー245Bとによって自らの周囲が覆われており、下腿232Rはカバー244Aとカバー244Bとによって自らの周囲が覆われている。
左脚部23Lは、胴体部20を中心として右脚部23Rと左右対称の構造を有している。具体的には、左脚部23Lは大腿231L、下腿232Lおよび足233Lを有している。大腿231Lは、その一端が股関節部33Lを介して胴体下部20Bの左端と連結され、他端が膝関節部36Lによって下腿232Lと連結されている。下腿232Lは、その一端が膝関節部36Lを介して大腿231Lと連結され、他端が足関節部37Lによって足233Lと連結されている。足233Lは、その一端が足関節部37Lを介して下腿232Lと連結され、他端には例えば5本の指が設けられている(図1E参照)。大腿231Lはカバー242Aとカバー242Bとによって自らの周囲が覆われており、下腿232Lはカバー241Aとカバー241Bとによって自らの周囲が覆われている。
本実施の形態では、腰関節部30、首関節部31、肩関節部32R,32L、股関節部33R,33L、肘関節部34R,34L、手関節部35R,35L、膝関節部36R,36L、足関節部37R,37Lをまとめて関節部と呼ぶ。なお、上記以外の箇所、例えば指などにも関節部を設けるようにしてもよい。
図1Aおよび図1Bに示したように、台座1は筐体10の内部に駆動ユニットDUを有している。駆動ユニットDUとして、例えばフィギュア2を駆動するための駆動部11と、その駆動部11などの動作を制御する制御部12とを有している。駆動部11は複数のサーボモータSMを有しており、各サーボモータSMがワイヤ4によって関節部と繋がっている。ワイヤ4としては、例えば伸び率の小さな強度の高いナイロンやポリフッ化ビニリデン等の各種繊維からなる釣り糸のほか、ピアノ線などの金属製のものが好適である。駆動ユニットDUは、電池等の電源13をさらに有していてもよい。あるいは、台座1は、外部電源から電力供給を受けるようにしてもよい。さらには、それらの双方を可能とする構造であってもよい。駆動ユニットDUは、信号線SL14により制御部12と接続された記憶部14をさらに有し、その記憶部14に、フィギュア2を動作制御するためのプログラムが格納されていてもよい。
図1Aおよび図1Bに示したように、フィギュア2は、入力デバイスIUおよび出力デバイスOUの少なくとも一方をさらに有していてもよい。入力デバイスIUは、信号線SL1(図1B)により制御部12と接続され、電力線PL1により電源13と接続されている。出力デバイスは、信号線SL2(図1B)により制御部12と接続され、電力線PL2(図1B)により電源13と接続されている。入力デバイスIUとしては、例えば撮像装置やマイク、あるいはタッチセンサなどが挙げられる。入力デバイスIUを備えることにより、フィギュア2を介して画像情報や音声情報、あるいは接触情報を制御部12に取り込むことができる。一方、出力デバイスOUとしては、スピーカや照明(発光ダイオードなど)、振動素子あるいは表示デバイス(LCD:liquid crystal display)などが挙げられる。出力デバイスOUを備えることにより、取得した画像情報や音声情報に対応した会話や動作をフィギュア2にさせることができる。
筐体10は駆動部11を取り囲むように覆っており、これにより台座1における遮音構造を実現している。筐体10が駆動部11を取り囲む構造により、サーボモータSMにおいて発生する動作音が外部に洩れにくくなるからである。なお、サーボモータSMの数や騒音特性(強度や周波数特性)に応じて筐体10の厚さや材質(吸音特性)を適宜変更するとよい。さらに、筐体10の内面または外面に吸音性を有するシート(図示せず)を設けるようにしてもよい。また、筐体10から外部への音漏れ低減の観点からは密閉性が高いことが望ましいが、その一方で密閉性が高いことにより、サーボモータSMの動作時に発生する熱が筐体10の内部に滞留することも予想される。その場合、冷却ファンやヒートパイプ等(いずれも図示せず)を筐体10に設け、サーボモータSMの冷却を行うことが好ましい。また、台座1は、図1Bに示したように外部装置との信号等の送受信を行う送受信部(I/F)15を駆動ユニットDUとして内蔵すると共に、例えばUSB(universal serial bus)規格に対応した端子などの外部接続端子(図示せず)を筐体10に有していてもよい。送受信部(I/F)15は、有線LANのほか、WiFiや無線LANなどの無線通信により外部装置との信号等の送受信を行うようにしてもよい。
[2.関節部の詳細な構成例]
続いて、関節部の構成の詳細について説明する。各関節部は、1または複数の軸関節機構をそれぞれ含んでいる。ワイヤ4は複数のワイヤエレメント40(例えば40A,40B,41A,41B,42A,42B,43A,43B,…)を含んでいる。
続いて、関節部の構成の詳細について説明する。各関節部は、1または複数の軸関節機構をそれぞれ含んでいる。ワイヤ4は複数のワイヤエレメント40(例えば40A,40B,41A,41B,42A,42B,43A,43B,…)を含んでいる。
(首関節部31の構成例)
例えば首関節部31は3つの軸関節機構を含んでいる(図1G参照)。具体的には、胴体上部20Aに対して鉛直方向の軸31J1を中心として回動する本体311により構成される軸関節機構と、本体311に対してフィギュア2の左右方向の軸31J2を中心として回動する回転部材312により構成される軸関節機構と、回転部材312に対してフィギュア2の前後方向の軸31J3を中心として回動する回転部材313により構成される軸関節機構との3つである。
例えば首関節部31は3つの軸関節機構を含んでいる(図1G参照)。具体的には、胴体上部20Aに対して鉛直方向の軸31J1を中心として回動する本体311により構成される軸関節機構と、本体311に対してフィギュア2の左右方向の軸31J2を中心として回動する回転部材312により構成される軸関節機構と、回転部材312に対してフィギュア2の前後方向の軸31J3を中心として回動する回転部材313により構成される軸関節機構との3つである。
このような軸関節機構を含む首関節部31を設けることにより以下のような挙動が実現される。例えば軸31J1を中心として本体311が回動することにより、フィギュア2の胴体上部20Aが正面を向いたまま頭部21が左右方向(矢印Y311の方向)に回転することとなる。また、回転部材312が軸31J2を中心として回動することにより、頭部21が前後方向(矢印Y312の方向)に傾くこととなる。さらに、回転部材313が軸31J3を中心として回動することにより、フィギュア2の胴体上部20Aが正面を向いたまま頭部21が左右方向(矢印Y313の方向)に傾くこととなる。
(肩関節部32Lの構成例)
また、例えば肩関節部32Lは2つの軸関節機構を含んでいる(図1G参照)。具体的には、胴体上部20Aに対して左右方向の軸32J1を中心として回動する回転部材321Lにより構成される軸関節機構と、回転部材321Lに対してフィギュア2の前後方向の軸32J2を中心として回動する回転部材322Lにより構成される軸関節機構との2つである。肩関節部32Lが含む2つの軸関節機構により、例えば軸32J1を中心として回転部材321Lが回動することにより、軸32J1を中心として左腕部22Lが前後方向(矢印Y321の方向)に回動することとなる。また、軸32J2を中心として回転部材322Lが回動することにより、左腕部22Lが上下方向(矢印Y322の方向)に回動することとなる。
また、例えば肩関節部32Lは2つの軸関節機構を含んでいる(図1G参照)。具体的には、胴体上部20Aに対して左右方向の軸32J1を中心として回動する回転部材321Lにより構成される軸関節機構と、回転部材321Lに対してフィギュア2の前後方向の軸32J2を中心として回動する回転部材322Lにより構成される軸関節機構との2つである。肩関節部32Lが含む2つの軸関節機構により、例えば軸32J1を中心として回転部材321Lが回動することにより、軸32J1を中心として左腕部22Lが前後方向(矢印Y321の方向)に回動することとなる。また、軸32J2を中心として回転部材322Lが回動することにより、左腕部22Lが上下方向(矢印Y322の方向)に回動することとなる。
なお、ここでは首関節部31および肩関節部32Lを例に挙げて説明したが、他の関節部についても軸部分を含む軸関節機構が1以上設けられている。
(手関節部35Lの構成例)
図2A〜2Fを参照して、2つの軸関節機構を含む手関節部35Lについて詳細に説明する。図2Aは、手関節部35L、その手関節部35Lに連結された前腕222Lを覆うカバー247、および手関節部35Lに連結された手223Lの外観を表す斜視図である。図2Bは、図2Aに示した前腕222L、手関節部35Lおよび手223Lからカバー247(247A,247B)を除去した状態を表すものである。図2Cおよび図2Dは、それぞれ手223Lの可動した状態を表すものである。図2Eおよび図2Fは、いずれも手関節部35Lを分解した状態を表すものである。
図2A〜2Fを参照して、2つの軸関節機構を含む手関節部35Lについて詳細に説明する。図2Aは、手関節部35L、その手関節部35Lに連結された前腕222Lを覆うカバー247、および手関節部35Lに連結された手223Lの外観を表す斜視図である。図2Bは、図2Aに示した前腕222L、手関節部35Lおよび手223Lからカバー247(247A,247B)を除去した状態を表すものである。図2Cおよび図2Dは、それぞれ手223Lの可動した状態を表すものである。図2Eおよび図2Fは、いずれも手関節部35Lを分解した状態を表すものである。
手関節部35Lは、例えば回転部分としての部材351と、その部材351を両側から挟むように把持する球面部材としての部材352および部材353と、部材351に回転可能に保持される部材354とを有する。部材351と、部材352の一部と、部材353の一部とにより略球体が形成されている。
部材351は、球面を一部に含む外表面351Sを有している。外表面351Sは、軸35J1を取り巻くように環状をなしている。部材351は、その側面に1対の突起351T1,351T2を有している。軸35J1は、1対の突起351T1,351T2を互いに結ぶ方向に伸びている。また、外表面351Sの一部には1対の開口351Kが設けられている。1対の開口351Kは、軸35J1と直交する軸35J2に沿って設けられている。部材351は、部材352および部材353により、軸35J1を中心として矢印Y351の方向に回動可能に保持されている。
部材352は、部材351の側面と当接する部分352Aと、部材353の部分353B(後述)に固定される部分352Bとを有する。部分352Aは、部材351と反対側の面が球面となっており、その球面の一部に突起351T1が挿入される孔352Kを有している。部分352Bは、部分352Aと反対側の端部において前腕222Lと接続されている(図2A参照)。
部材353は、部材351の側面と当接する部分353Aと、部材352の部分352Bに固定される部分353Bとを有する。部分353Aは、部材351と反対側の面が球面となっており、その球面の一部に突起351T2が挿入される孔353Kを有している。
部材354は、1対の開口351Kに挿入される1対の突起354Tを有しており、部材351により軸35J2を中心として矢印Y352の方向に回動可能に保持されている。また、部材354の一部は手223Lと固定されている。
(膝関節部36Lの構成例)
さらに図3A〜3Eを参照して、1つの軸関節機構を含む膝関節部36Lについて詳細に説明する。図3Aは、膝関節部36L、その膝関節部36Lに連結された大腿231Lを覆うカバー242、および膝関節部36Lに連結された下腿232Lを覆うカバー241の外観を表す斜視図である。図3Bは、膝関節部36Lのみの外観を表す斜視図である。図3Cは、膝関節部36Lの分解斜視図である。図3Dは、膝関節部36Lの可動する様子を表す説明図である。図3Eは、膝関節部36Lの可動する様子を、カバー242およびカバー241と共に表す説明図である。
さらに図3A〜3Eを参照して、1つの軸関節機構を含む膝関節部36Lについて詳細に説明する。図3Aは、膝関節部36L、その膝関節部36Lに連結された大腿231Lを覆うカバー242、および膝関節部36Lに連結された下腿232Lを覆うカバー241の外観を表す斜視図である。図3Bは、膝関節部36Lのみの外観を表す斜視図である。図3Cは、膝関節部36Lの分解斜視図である。図3Dは、膝関節部36Lの可動する様子を表す説明図である。図3Eは、膝関節部36Lの可動する様子を、カバー242およびカバー241と共に表す説明図である。
膝関節部36Lは、例えば、円板状部材としての部材361と、その部材361を両側から挟むように把持する球面部材としての部材362および部材363とを有する。部材361の一部と、部材362の一部と、部材363の一部とにより回転部分としての略球体が形成されている。
部材361は、上述の回転部分としての略球体の一部を構成する部分361Aと、その一端が部分361Aと接続されると共に他端が大腿231Lに固定される部分361Bとを含んでいる。部分361Aは、球面を一部に含む外表面361Sを有している。よって、部材361の、軸36Jと直交する断面の外縁は円形である。外表面361Sは、軸36Jを取り巻くように環状をなしている。部材361は、その中央に開口361Kを有している。
部材362は、部材361のうちの部分361Aと当接する部分362Aと、部材361の部分361Bに固定される部分362Bとを有する。部分362Aは、部分361Aと反対側の面が球面となっている。
部材363は、部分361Aと当接する部分363Aと、下腿232Lと接続される部分363Bと、部分361Aと部分363Aとの間に設けられた部分363Cとを有する。部材363は、部材361および部材362により、軸36Jを中心として矢印Y36の方向に回動可能に保持されている。部分363Aは、部分361Aと反対側の面が球面となっている。図3Fおよび図3Gに、部分363Cの外観を拡大して示す。図3Fは部分363Cの外観を拡大して表す斜視図であり、図3Gは軸36Jと直交する方向から眺めた部分363Cの外観を拡大して表す側面図である。図3Fおよび図3Gに示したように、部分363Cは、軸36Jを取り巻くように設けられた外周面363Sを含む円柱状部分363C1を有するものである。ワイヤ4は、外周面363Sに沿って円柱状部分363C1を取り巻くように部分363Cに取り付けられている。具体的には、ワイヤ4は、その一部が例えば円柱状部分363C1に固定された係止部材としてのピン36Pに係止されている。ここでは、ワイヤ4のうちピン36Pに係止された箇所から一方の端部へ向かう部分をワイヤエレメント40Aとし、ワイヤ4のうちピン36Pに係止された箇所から他方の端部へ向かう部分をワイヤエレメント40Bとする。部分363Cは、外周面363Sにおいて隣り合うように立設するフランジ部分363F1およびフランジ部分363F2をさらに有している。ワイヤ4は、フランジ部分363F1とフランジ部分363F2との間に位置している。ここで、部分363Cがワイヤ4から伝達される駆動力により軸36Jを中心として回転することにより、部材363の全体が軸36Jを中心として回転する(図3D)。例えばワイヤエレメント40Aを矢印Y3631の方向へ牽引することにより部分363C(部材363)は軸36Jを中心として矢印R363+の方向へ回転する。一方、ワイヤエレメント40Bを矢印Y3632の方向へ牽引することにより部分363C(部材363)は軸36Jを中心として矢印R363−の方向へ回転する。これにより、図3Eに示したように下腿232Lおよびカバー241が、大腿231Lおよびカバー242に対して軸36Jを中心として回転する。
(軸関節機構とワイヤとの関係)
次に、図4Aを参照して、肩関節部32Lおよび肘関節部34Lを例に挙げて軸関節機構とワイヤとの関係について説明する。図4Aは、駆動部11から関節部への動力伝達を行う仕組みを説明する概念図である。図4Aに示したように、肩関節部32Lは、図1Gに示した回転部材321Lにより構成される軸関節機構を含んでいる。回転部材321Lは、軸32J1を中心として回転可能に胴体上部20A(図4Aには示さず)に支持されている。回転部材321Lには係止部材としてのピン321Pが固定されており、ピン321Pにはワイヤエレメント41Aの一端およびワイヤエレメント41Bの一端が取り付けられている。ワイヤエレメント41A,41Bは回転部材321Lの外縁に沿って引き回されている。なお、ワイヤエレメント41Aの一端とワイヤエレメント41Bの一端とが互いに接続されていてもよい。
次に、図4Aを参照して、肩関節部32Lおよび肘関節部34Lを例に挙げて軸関節機構とワイヤとの関係について説明する。図4Aは、駆動部11から関節部への動力伝達を行う仕組みを説明する概念図である。図4Aに示したように、肩関節部32Lは、図1Gに示した回転部材321Lにより構成される軸関節機構を含んでいる。回転部材321Lは、軸32J1を中心として回転可能に胴体上部20A(図4Aには示さず)に支持されている。回転部材321Lには係止部材としてのピン321Pが固定されており、ピン321Pにはワイヤエレメント41Aの一端およびワイヤエレメント41Bの一端が取り付けられている。ワイヤエレメント41A,41Bは回転部材321Lの外縁に沿って引き回されている。なお、ワイヤエレメント41Aの一端とワイヤエレメント41Bの一端とが互いに接続されていてもよい。
同様に、肘関節部34Lは、例えば回転部材341Lにより構成される軸関節機構を含んでいる。回転部材341Lは、軸34Jを中心として回転可能に上腕221Lに支持されている。回転部材341Lには係止部材としてのピン341Pが固定されており、ピン341Pにはワイヤエレメント42Aの一端およびワイヤエレメント42Bの一端が取り付けられている。ワイヤエレメント42A,42Bは回転部材341Lの外縁に沿って引き回されている。なお、ワイヤエレメント42Aの一端とワイヤエレメント42Bの一端とが互いに接続されていてもよい。また、回転部材341Lには、前腕222Lの一端も固定されている。
このように、フィギュア2では、軸関節機構ごとに一対のワイヤエレメント40が設けられている。すなわち、例えば回転部材321Lにより構成される軸関節機構には、ワイヤエレメント41Aによって形成される動力伝達経路と、ワイヤエレメント41Bによって形成される動力伝達経路との2つが設けられている。ここで、一対のワイヤエレメント41A,41Bは、本開示の「ワイヤエレメント対」の一具体例に対応する。
ワイヤ4は、骨部材に沿って引き回され、胴体上部20Aの背面に設けられた連結部25を経由し、最終的に支持体3の内部を貫いて開口10Kから筐体10の内部へ導かれている。筐体10に導入されたワイヤ4の他端は、関節部の軸関節機構ごとに個別に設けられたサーボモータSMに接続されている。具体的には、図4Aに示したように、ワイヤエレメント41Aの他端およびワイヤエレメント41Bの他端は、肩関節部32Lの軸関節機構を構成する回転部材321Lに対応するサーボモータSM(ここでは便宜上サーボモータSM1とする)のサーボホーン51の両端にそれぞれ接続されている。サーボモータSM1は、本体部52と、その本体部52に設けられた駆動軸53とを有している。サーボホーン51は、駆動軸53に固定されており、本体部52に対し駆動軸53を中心として回転可能にされている。同様に、ワイヤエレメント42Aの他端およびワイヤエレメント42Bの他端は、肘関節部34Lの軸関節機構を構成する回転部材341Lに対応するサーボモータSM(ここでは便宜上サーボモータSM2とする)のサーボホーン51の両端にそれぞれ接続されている。但し、ワイヤエレメント42A,42Bは、それに対応する軸関節機構を構成する回転部材341LとサーボモータSM2との間に位置する他の軸関節機構を構成する回転部材321Lの中心部を貫いて延設されていることが望ましい。ワイヤエレメント42A,42Bの経路上にある他の軸関節機構(回転部材321L)を作動した際に、ワイヤエレメント42A,42Bが弛んだり緊張したりするなどの干渉を受けるのを回避するためである。
なお、ここでは肩関節部32Lおよび肘関節部34Lを例示したが、他の関節部における軸関節機構と、ワイヤエレメントおよびサーボモータとの関係についても同様の構成である。
[3.フィギュアの基本動作]
本実施の形態のフィギュアでは、制御部12の指令に基づいてフィギュア2の動作制御を行う。具体的には、記憶部14に格納された所定のプログラムにしたがって各関節部に対応するサーボモータSMへ信号を送信し、そのサーボモータSMを起動し(電源オンの状態とし)、各関節部における軸関節機構の回転動作を実行させ、肢体を自在に動かすようにする。なお、電源オフ時における駆動部11のサーボモータSMを動かすのに要するトルクは、そのサーボモータSMに対応する関節部に及ぶ重量によるトルクよりも大きいことが望ましい。電源をオフにした際のフィギュア2の姿勢を保持することができるからである。
本実施の形態のフィギュアでは、制御部12の指令に基づいてフィギュア2の動作制御を行う。具体的には、記憶部14に格納された所定のプログラムにしたがって各関節部に対応するサーボモータSMへ信号を送信し、そのサーボモータSMを起動し(電源オンの状態とし)、各関節部における軸関節機構の回転動作を実行させ、肢体を自在に動かすようにする。なお、電源オフ時における駆動部11のサーボモータSMを動かすのに要するトルクは、そのサーボモータSMに対応する関節部に及ぶ重量によるトルクよりも大きいことが望ましい。電源をオフにした際のフィギュア2の姿勢を保持することができるからである。
また、制御部12は、全てのサーボモータSMの電源をオンの状態とせず、一部のサーボモータSMの電源のみをオンの状態とし、残りのサーボモータSMの電源をオフの状態とするようにしてもよい。例えば複数の軸関節機構のうちの一部の軸関節機構のみを動かす際は、その一部の軸関節機構に対応する一部のサーボモータSMの電源を所定時間に亘ってオンとし、他のサーボモータSMの電源を所定時間に亘ってオフとするようにしてもよい。動作を行わない軸関節機構に対応するサーボモータSMの電源をオフにしたとしても、上述のようにそのサーボモータSMを動かすのに要するトルクを利用してフィギュア2の姿勢を保持することができるからである。
具体的には、例えば図4Bに示したタイミングチャートのように、第1〜第3のサーボモータSM1〜SM3は、各々のタイミングで電源のオン・オフがなされる。図4Bでは、横軸が時刻を示し、縦軸が第1〜第3のサーボモータSM1〜SM3に各々投入される電力のレベルを示している。図4Bにおいて、L0(レベル・ゼロ)は電源オフ状態に相当する電力レベルである。一方、LL(レベル・ロー)およびLH(レベル・ハイ)はいずれも電源オン状態であるが、LLは軸関節機構の動作を行わない待機状態に相当する電力レベルであり、LHは軸関節機構の動作を行う駆動状態に相当する電力レベルである。図4Bの例では、時刻T1において第1〜第3のサーボモータSM1〜SM3は同時に起動し、時刻T2に至るまで電源オン状態(駆動状態)を維持する。すなわち、時刻T1から時刻T2に至るまで、第1〜第3のサーボモータSM1〜SM3にそれぞれ対応する各軸関節機構が駆動する。第1のサーボモータSM1は、時刻T2から時刻T3に至るまでの待機状態の期間(待機期間)と、時刻T3から時刻T4に至るまでの駆動状態の期間(駆動期間)と、時刻T4から時刻T5に至るまでの待機期間と、時刻T5から時刻T6に至るまでの駆動期間とを繰り返したのち、電源オフとなる。この例の第1のサーボモータSM1については、前の駆動期間と次の駆動期間との間隔が短いため、その期間を電源オフ状態の期間(休止期間)とせず待機期間とすることで応答性を向上させ、フィギュア2の円滑な動作を実現するようにしている。これに対し、第2のサーボモータSM2については、時刻T2から時刻T5に至るまで比較的長時間に亘って駆動を行わないので、その期間は電力レベルをL0として電源オフ状態を維持することとしている。また、第3のサーボモータSM3については、時刻T1から時刻T4に至るまで駆動状態を維持し、その後、休止期間としている。
このように、フィギュア2の動作に応じて必要となるサーボモータSMを必要となる期間のみ電源オン状態とすることで、駆動部11全体の駆動音を減少させることができ、静音性をより向上させることができる。そのうえ、消費電力の低減を図ることができる。さらに、前後の駆動期間の間隔が短い場合には一時的に低い電力レベルLLに設定し、サーボモータSMを一時的に停止させる待機期間を設けるようにすれば、完全に電力オフ状態とする場合よりも動作の始動を迅速に行うことができる。その場合、フィギュア2は、より自然な動作を行うことができる。
[4.関節部の動作]
ここで、図4Aを参照して、肩関節部32Lおよび肘関節部34Lを例に挙げて上腕221Lおよび前腕222Lの動作について説明する。上腕221Lは、肩関節部32Lの回転部材321Lが回転することにより動作する。すなわち、サーボモータSM1の駆動力を、ワイヤエレメント41A,41Bを介して軸関節機構を構成する回転部材321Lへ伝達することにより、上腕221Lを動かすことができる。具体的には、制御部12からの信号に基づきサーボモータSM1が駆動し、その駆動軸53が例えば矢印R53+の方向に回転(右回転)すると、サーボホーン51も同方向へ回転する。このため、ワイヤエレメント41Bが引っ張られ、肩関節部32Lの回転部材321Lが軸32J1を中心として矢印R32+の方向へ回転(右回転)する。その結果、回転部材321Lに固定された上腕221Lが肩関節部32Lを支点として上方へ(胴体部20から離れる方向へ)回動することとなる。反対に、駆動軸53を矢印R53−の方向に回転(左回転)させればワイヤエレメント41Aが引っ張られるので、上腕221Lを下げる方向へ(胴体部20へ近づく方向へ)回動させることができる。なお、この肩関節部32Lおよび上腕221Lの動作に伴って、それよりも先端側に位置する肘関節部34Lおよび前腕222Lが影響を受けることはほとんどない。ワイヤエレメント42A,42Bが、回転部材321Lの中心部を貫いて延設されているからである。
ここで、図4Aを参照して、肩関節部32Lおよび肘関節部34Lを例に挙げて上腕221Lおよび前腕222Lの動作について説明する。上腕221Lは、肩関節部32Lの回転部材321Lが回転することにより動作する。すなわち、サーボモータSM1の駆動力を、ワイヤエレメント41A,41Bを介して軸関節機構を構成する回転部材321Lへ伝達することにより、上腕221Lを動かすことができる。具体的には、制御部12からの信号に基づきサーボモータSM1が駆動し、その駆動軸53が例えば矢印R53+の方向に回転(右回転)すると、サーボホーン51も同方向へ回転する。このため、ワイヤエレメント41Bが引っ張られ、肩関節部32Lの回転部材321Lが軸32J1を中心として矢印R32+の方向へ回転(右回転)する。その結果、回転部材321Lに固定された上腕221Lが肩関節部32Lを支点として上方へ(胴体部20から離れる方向へ)回動することとなる。反対に、駆動軸53を矢印R53−の方向に回転(左回転)させればワイヤエレメント41Aが引っ張られるので、上腕221Lを下げる方向へ(胴体部20へ近づく方向へ)回動させることができる。なお、この肩関節部32Lおよび上腕221Lの動作に伴って、それよりも先端側に位置する肘関節部34Lおよび前腕222Lが影響を受けることはほとんどない。ワイヤエレメント42A,42Bが、回転部材321Lの中心部を貫いて延設されているからである。
肘関節部34Lについても同様である。すなわち、サーボモータSM2の駆動力を、ワイヤエレメント42A,42Bを介して回転部材341Lへ伝達することにより、前腕222Lを動かすことができる。具体的には、制御部12からの信号に基づきサーボモータSM2が駆動し、その駆動軸53が例えば矢印R53+の方向に回転(右回転)すると、サーボホーン51も同方向へ回転する。このため、ワイヤエレメント42Bが引っ張られ、肘関節部34Lの軸関節機構を構成する回転部材341Lが軸34Jを中心として矢印R34+の方向へ回転(右回転)する。その結果、回転部材341Lに固定された前腕222Lが肘関節部34Lを支点として上腕221Lと平行に近づく方向へ回動することとなる。反対に、駆動軸53を矢印R53−の方向に回転(左回転)させればワイヤエレメント42Aが引っ張られる。その結果、前腕222Lが肘関節部34Lを支点として上腕221Lに対して曲がる方向へ回動させることができる。
なお本技術は、一の軸関節機構に対し一対のワイヤエレメントを設ける構造(両引き構造という。)の場合に限定されるものではない。例えば図4Cに示したように、首関節部31など、それほど大きな駆動力を必要としない関節部においては、一本のワイヤエレメントのみを用いるようにしてもよい(片引き構造という。)。具体的には、首関節部31が、胴体上部20Aの上端中央部に固定された軸部分310Aと、例えば自らの中央部が軸部分310Aによって回転可能に支持されたバー310Bとを含む軸関節機構310を有しているとする。ここで、バー310Bの一端のみにワイヤエレメント43が接続され、ワイヤエレメント43の他端がワイヤガイド45を通過して軸関節機構310に対応するサーボモータSM3のサーボホーン51の一端に接続されている。バー310Bの他端はコイルばねなどの弾性部材46を介して胴体上部20Aなどに接続されている。この片引き構造であっても頭部21の動作を実行させることができる。すなわち、駆動軸53を矢印R53−の方向に回転(左回転)させればワイヤエレメント43が引っ張られる。その結果、バー310Bが軸部分310Aを支点として左回転するので、頭部21を前方へ倒す動作(頷く動作)を実現することができる。反対に、駆動軸53を矢印R53+の方向に回転(右回転)させればワイヤエレメント43に及ぶ張力が緩和され、弾性部材46がバー310Bの他端を引っ張ることとなるので、バー310Bが軸部分310Aを支点として右回転する。その結果、頭部21を元の位置に戻すことができ、あるいは上方を見上げる動作を実現することができる。
[5.作用および効果]
本実施の形態のフィギュアシステムでは、台座1に、フィギュア2を駆動するための駆動部11を内蔵するようにした。このため、フィギュア2に駆動源を設けなくともよいので、フィギュア2の軽量化を図ることができるうえ、例えばスリムな形状を有するなどの審美性に優れたフィギュア2を実現することができる。フィギュア2の軽量化により、駆動に必要なサーボモータSMの出力を低く抑えることができるので、フィギュア2の寸法をより大きくすることもできる。フィギュア2の大型化をした場合であっても、低コスト化や転倒時の危険性の排除などの点で有利となる。また、フィギュア2を駆動するにあたり、駆動部11におけるサーボモータSMの駆動力を、ワイヤ4を介して各関節部へ伝達するようにしたので、フィギュア2の動作が安定し、高い動作再現性が得られる。そのうえ、シャフト、カムあるいはギアを動力伝達部材として用いた場合と比べ、動作上の高い自由度が容易に得られる。
本実施の形態のフィギュアシステムでは、台座1に、フィギュア2を駆動するための駆動部11を内蔵するようにした。このため、フィギュア2に駆動源を設けなくともよいので、フィギュア2の軽量化を図ることができるうえ、例えばスリムな形状を有するなどの審美性に優れたフィギュア2を実現することができる。フィギュア2の軽量化により、駆動に必要なサーボモータSMの出力を低く抑えることができるので、フィギュア2の寸法をより大きくすることもできる。フィギュア2の大型化をした場合であっても、低コスト化や転倒時の危険性の排除などの点で有利となる。また、フィギュア2を駆動するにあたり、駆動部11におけるサーボモータSMの駆動力を、ワイヤ4を介して各関節部へ伝達するようにしたので、フィギュア2の動作が安定し、高い動作再現性が得られる。そのうえ、シャフト、カムあるいはギアを動力伝達部材として用いた場合と比べ、動作上の高い自由度が容易に得られる。
本実施の形態のフィギュアシステムでは、軸関節機構における回転部分が、回転軸と直交する断面における外縁の少なくとも一部に円弧状の部分を含むようにしたので、動作時において、例えばフィギュア2を覆う衣服や外被との干渉や摩擦が緩和される。よって、フィギュア2における多彩な動作を安定して円滑に行うことができる。
特に、軸関節機構における回転部分が、例えば回転部材322L(図1G)などのように球面を含む外表面を有することにより、外観上、高度の審美性を有する関節部を実現することができる。図1Eなどに示した股関節部33Rおよび股関節部33Lなどのように、球面を含む外表面を有する略球体のカバー246,243によってそれぞれ覆うようにした場合についても同様の効果が得られる。関節部を略球体や外表面が球面を含む形状とすることにより、その関節部が動作した場合に、骨部材を覆うカバー24と関節部の球体との干渉も生じにくい。例えば図3A〜3Eに示した例では、膝関節部36Lとカバー241との隙間が変化しにくく、両者の干渉が生じにくい。このため、動作時にワイヤエレメント40にかかる負荷を増大させることがなく、安定動作が可能となる。また、硬質の樹脂材料により関節部を構成することができ、変形等による寸法精度の劣化も抑えられる。この結果、フィギュア2の審美性の向上とフィギュア2の円滑な動作との両立を図ることができる。
また、本実施形態のフィギュアでは、1つの関節部に対し1または2以上の軸関節機構を設け、それらの軸関節機構を個別に設けられたワイヤ4により独立駆動させるようにしたので、部位に応じたより多彩な運動を実現させることができる。
特に、ワイヤ4を、足233Rまたは足233Lのいずれか一方のみに集中させて筐体10の内部へ導入するようにすれば、フィギュア2が台座1に固定される箇所を最小限度にとどめることができる。このため、他方の足部の上下運動や回転運動を自由に実行させることができ、両足を固定した場合と比べて身体全体の向きや姿勢などの制限も緩和される。よって、ユーザの要望に沿った比較的自由なポーズが可能となり、視覚上の違和感も少なくなる。
また、本実施形態のフィギュアでは、台座1に駆動部11を内蔵させ、その駆動部11を覆うように筐体10を設けることで遮音構造を実現するようにした。これにより動作時の静音性が確保されるので、例えば家庭内や夜間などの静かな環境下においても、使用者は周囲に気兼ねすることなくフィギュアを動作させ、楽しむことができる。
このように、本実施形態のフィギュアによれば、フィギュア2における外観上の審美性を担保することができるうえ、使用者の好みに応じた多彩な動作を容易に実現することが可能となる。
<2.第1の実施の形態の変形例>
(変形例1−1)
図5を参照して、上記第1の実施の形態に係るフィギュアの第1の変形例(変形例1−1)を説明する。本変形例では、ワイヤ4が、対応する軸関節機構ごとにチューブT(T1,T2)に収容されて延設されている。具体的には、例えば回転部材321Lに対応して設けられた1対のワイヤエレメント41A,41Bが、1本のチューブT1に収容されている。また、回転部材341L(図5では図示せず)に対応して設けられた1対のワイヤエレメント42A,42Bが、1本のチューブT2に収容されている。チューブT1,T2はフィギュア2の骨部材に沿って、例えばカバー24の内部に収容されている。チューブT1,T2は、その一部が把持部によって骨部材に固定されていてもよい。また、骨部材が中空構造である場合には、その骨部材の内部空間を通過するように設けられていてもよい。なお、チューブTは、例えばテフロン(デュポン社の登録商標)などの樹脂からなり、各ワイヤエレメント40に対する内面の摩擦係数が小さいものがよい。
(変形例1−1)
図5を参照して、上記第1の実施の形態に係るフィギュアの第1の変形例(変形例1−1)を説明する。本変形例では、ワイヤ4が、対応する軸関節機構ごとにチューブT(T1,T2)に収容されて延設されている。具体的には、例えば回転部材321Lに対応して設けられた1対のワイヤエレメント41A,41Bが、1本のチューブT1に収容されている。また、回転部材341L(図5では図示せず)に対応して設けられた1対のワイヤエレメント42A,42Bが、1本のチューブT2に収容されている。チューブT1,T2はフィギュア2の骨部材に沿って、例えばカバー24の内部に収容されている。チューブT1,T2は、その一部が把持部によって骨部材に固定されていてもよい。また、骨部材が中空構造である場合には、その骨部材の内部空間を通過するように設けられていてもよい。なお、チューブTは、例えばテフロン(デュポン社の登録商標)などの樹脂からなり、各ワイヤエレメント40に対する内面の摩擦係数が小さいものがよい。
本変形例では、1対のワイヤエレメント41A,41Bが、対応する軸関節機構ごとに1本のチューブT1に収容されている。このため、例えば胴体部20を大きく捻る動作、すなわち胴体上部20Aを胴体下部20Bに対して大きな角度で回転させる動作をさせた場合であっても、他の軸関節機構を動かす1対のワイヤエレメントとの干渉(例えば重なり合って摩擦を生じること)が回避される。さらには、1対のワイヤエレメント41A,41Bが、その経路上における構造物と構造物との間の段差部分において損傷を受けることも回避される。また、フィギュア2の動作により1対のワイヤエレメント41A,41Bが屈曲してしまうことも防止される。そのため、操作性や姿勢の自由度が向上し、よりダイナミックな動作を円滑に行うことができる。また、ワイヤ4の通過経路を適切な位置に安定して保持できることから、より正確な動作を再現できる。また、チューブTをフィギュア2のカバー24の内部に収容させるようにしたので、フィギュア2の全体から生じる審美性を損なわないうえ、チューブTと肢体(頭部21、右腕部22R、左腕部22L、右脚部23R、左脚部23L)との干渉が回避される。また、チューブTの内部をワイヤ4が貫く構造は、チューブTを使用しない場合と比べ、ワイヤ4を骨部材の内部に通す作業が容易であり製造性に優れる。同様に、修理時においてもワイヤ4の交換作業が比較的容易であるからメンテナンス性にも優れる。
(変形例1−2)
次に図6Aおよび図6Bを参照して、上記第1の実施の形態に係るフィギュアの第2の変形例(変形例1−2)を説明する。本変形例は、1つのアクチュエータとしてのサーボモータSMにおける駆動力を、対応する1の軸関節機構に減速機構70を介して伝達するものである。減速機構70は、いずれも略円柱状をなし、同じ軸70Jを回転中心とする回転体71および回転体72を有する。回転体71は、軸70Jと直交する断面において直径71Dを有すると共に周面71Sを含むものである。一方、回転体72は、軸70Jと直交する断面において直径71Dよりも小さな直径72Dを有すると共に周面72Sを含むものである。周面71Sには1対のワイヤエレメント43A,43Bの各一端が固定されており、ワイヤエレメント43A,43Bは、軸70Jを取り巻く方向に周面71Sに沿って設けられている。同様に、周面72Sには1対のワイヤエレメント44A,44Bの各一端が固定されており、ワイヤエレメント44A,44Bは、軸70Jを取り巻く方向に周面72Sに沿って設けられている。
次に図6Aおよび図6Bを参照して、上記第1の実施の形態に係るフィギュアの第2の変形例(変形例1−2)を説明する。本変形例は、1つのアクチュエータとしてのサーボモータSMにおける駆動力を、対応する1の軸関節機構に減速機構70を介して伝達するものである。減速機構70は、いずれも略円柱状をなし、同じ軸70Jを回転中心とする回転体71および回転体72を有する。回転体71は、軸70Jと直交する断面において直径71Dを有すると共に周面71Sを含むものである。一方、回転体72は、軸70Jと直交する断面において直径71Dよりも小さな直径72Dを有すると共に周面72Sを含むものである。周面71Sには1対のワイヤエレメント43A,43Bの各一端が固定されており、ワイヤエレメント43A,43Bは、軸70Jを取り巻く方向に周面71Sに沿って設けられている。同様に、周面72Sには1対のワイヤエレメント44A,44Bの各一端が固定されており、ワイヤエレメント44A,44Bは、軸70Jを取り巻く方向に周面72Sに沿って設けられている。
減速機構70は、例えばワイヤエレメント43Aが牽引されることによりR70−の方向に回転する。その場合、ワイヤエレメント44Aに印加される張力が増大する。減速機構70は、ワイヤエレメント43Bが牽引されることによりR70+の方向に回転する。その場合、ワイヤエレメント44Bに印加される張力が増大する。この際、駆動力が伝達されるワイヤエレメント44A,44Bが取り付けられた回転体72の直径72Dは回転体71の直径71Dよりも小さい。このため、ワイヤエレメント44A,44Bには、より大きな駆動力が伝達される。一方で、回転体71および回転体72の回転に伴うワイヤエレメント44A,44Bの移動量は、ワイヤエレメント43A,43Bの移動量よりも小さい。よって、この減速機構70を介することにより、より細かい動作が高い精度で行われるようになる。
<3.第2の実施の形態>
[1.脱着部の構成]
本開示の第2の実施の形態に係るフィギュアシステムを説明する。本実施の形態では、図7Aおよび図7Bなどに示したように、台座1が筐体10の上部に脱着部6Aを有し、フィギュア2がその下方に脱着部6Bを有し、脱着部6Aと脱着部6Bとが脱着可能に連結されている。本実施の形態はこの点を除き、他は上記第1の実施の形態と同様の構成である。こうすることで取り扱いが容易となるうえ、互換性を確保すれば、一つの台座1を複数のフィギュア2で共有することができる。
[1.脱着部の構成]
本開示の第2の実施の形態に係るフィギュアシステムを説明する。本実施の形態では、図7Aおよび図7Bなどに示したように、台座1が筐体10の上部に脱着部6Aを有し、フィギュア2がその下方に脱着部6Bを有し、脱着部6Aと脱着部6Bとが脱着可能に連結されている。本実施の形態はこの点を除き、他は上記第1の実施の形態と同様の構成である。こうすることで取り扱いが容易となるうえ、互換性を確保すれば、一つの台座1を複数のフィギュア2で共有することができる。
具体的には、図7Aに示したように、台座1には筐体10の上面10Sに複数のサーボモータSMが配列されて脱着部6Aが構成されており、図7Bに示したようにフィギュア2に設けられた脱着部6Bが脱着部6Aに覆いかぶさるように脱着部6Aと連結される。図7Aは、連結直前の状態(離間した状態)における脱着部6A,6Bおよびその近傍の構成を表す概略図であり、図7Bは、連結後の状態(連結状態)における脱着部6A,6Bおよびその近傍の構成を表す概略図である。また、図7Cは、脱着部6Bおよびその近傍の構成を表す正面図である。
脱着部6Aにおいて、上面10Sに配置された各サーボモータSMは、本体部52の上面に駆動軸53を有している。駆動軸53は、その延伸方向が上面10Sに対して実質的に垂直の方向となっている。
一方、脱着部6Bは脱着部6Aの上方に位置し、基部61と、その周縁に立設する壁部62と、回転軸部64を介して基部61の下面61Sに支持されたサーボホーン65とを有する。サーボモータSMの駆動軸53と対向するサーボホーン65の軸受穴65Hは、駆動軸53と実質的に同じ方向に延伸されている。サーボホーン65の軸受穴65Hには駆動軸53が挿入され、連結された状態となる。なお、ワイヤエレメント40を収容するチューブTは、基部61に設けられた開口61Kを通じて上方へ進出し、複数本集束されて一のバンドル区間部TBを構成している。
このフィギュアシステムでは、脱着部6Aと脱着部6Bとが連結されることにより、複数のサーボモータSMを取り囲む遮音構造が構成されるようになっている。このような遮音構造により、サーボモータSMにおいて発生する動作音が外部に洩れにくくなる。その場合、サーボモータSMを冷却するための冷却部として、例えば筐体10の内部にファン10Fが設けられている(図7A,図7B参照)とよい。ファン10Fは例えば筐体10の下部に上方を向いて配置されており、上方へ風を送るようになっている。筐体10の上部には通気口10K1,10K2が形成されており、ファン10Fが起動されると脱着部6Aと脱着部6Bとが連結された状態において脱着部6Bおよび筐体10の内部空間に気流が循環することとなる。この気流は、ファン10Fから上方へ向かい、通気口10K1、サーボモータSM、通気口10K2を順次通過したのち、再びファン10Fに戻るものである。なお、筐体10の内部に熱が篭ってしまう場合には、筐体10の底部に1または複数の通気口10K3を設け、外部への排気と外部からの吸気とを行うようにしてもよい。この場合、通気口10K3は筐体10の底面に設けられているので、遮音性を大きく損なうことはない。あるいは、通気性に優れると共に遮音性の高い材質により、通気口10K3の周囲を覆うようにしてもよい。
信号線SL1,SL2や電力線PL1,PL2、その他の各種配線についても、脱着部6Aと脱着部6Bとの接合部において接続および分離が可能となっている。このような構成により、サーボモータSMの駆動軸53とサーボホーン65の軸受穴65Hとの嵌合および分離操作と併せて、各種配線の接続および分離操作を一括して行うことができる。
[2.作用および効果]
このように本実施の形態のフィギュアでは、台座1とフィギュア2とが脱着部6A,6Bにおいて脱着可能に連結されるようにした。これにより、取り扱いが容易となるうえ、互換性を確保すれば、一つの台座1を複数のフィギュア2により共有することができる。その結果、ユーザの利便性や経済性に有利となるうえ、故障の際にもその要因が特定されやすく、かつ、修理も容易となる。また、フィギュア2から導かれたワイヤ4の端部は脱着部6Bに接続されており、駆動部11のサーボモータSMには繋がっていない。このため、フィギュアシステムをメカ系統部分(フィギュア2)と、電気系統部分(台座1)とに完全に分離することができ、製造性またはメンテナンス性に優れている。
このように本実施の形態のフィギュアでは、台座1とフィギュア2とが脱着部6A,6Bにおいて脱着可能に連結されるようにした。これにより、取り扱いが容易となるうえ、互換性を確保すれば、一つの台座1を複数のフィギュア2により共有することができる。その結果、ユーザの利便性や経済性に有利となるうえ、故障の際にもその要因が特定されやすく、かつ、修理も容易となる。また、フィギュア2から導かれたワイヤ4の端部は脱着部6Bに接続されており、駆動部11のサーボモータSMには繋がっていない。このため、フィギュアシステムをメカ系統部分(フィギュア2)と、電気系統部分(台座1)とに完全に分離することができ、製造性またはメンテナンス性に優れている。
以上の理由から、本実施の形態のフィギュアによれば、ユーザの満足度をよりいっそう高めることができる。
<4.第3の実施の形態>
[1.全体構成]
図8および図9を参照して、本開示の第3の実施の形態に係るフィギュアシステムを説明する。本実施の形態のフィギュアシステムは、1または複数の軸関節機構を各々含む複数のモジュールMDが結合してなるフィギュア2Aと、それを支持する支持体3Aとを備えるようにしたものである。図8は、本実施の形態におけるフィギュア2Aの全体構成を概略的に表しており、図9は、本実施の形態における支持体3Aの断面構成を表している。
[1.全体構成]
図8および図9を参照して、本開示の第3の実施の形態に係るフィギュアシステムを説明する。本実施の形態のフィギュアシステムは、1または複数の軸関節機構を各々含む複数のモジュールMDが結合してなるフィギュア2Aと、それを支持する支持体3Aとを備えるようにしたものである。図8は、本実施の形態におけるフィギュア2Aの全体構成を概略的に表しており、図9は、本実施の形態における支持体3Aの断面構成を表している。
具体的には、図8に示したように、フィギュア2Aは胴体部モジュールMD1と、頭部モジュールMD2と、右腕部モジュールMD3と、左腕部モジュールMD4と、右脚部モジュールMD5と、左脚部モジュールMD6とを有している。これら胴体部モジュールMD1、頭部モジュールMD2、右腕部モジュールMD3、左腕部モジュールMD4、右脚部モジュールMD5および左脚部モジュールMD6をまとめて単にモジュールMDと以下表す。各モジュールMDは、それぞれ骨部材と軸関節機構とを有し、軸関節機構ごとにワイヤ4の一端が接続され、ワイヤ4の他端は外部へ引き出されている。ワイヤ4は複数のワイヤエレメント40を有し、例えば1本のワイヤエレメント40が1つのチューブTに収容されているとよい。また、ワイヤエレメント40を各々収容した複数のチューブTは、対応する軸関節機構ごとに束ねられているとよい。
フィギュア2Aでは、頭部モジュールMD2、右腕部モジュールMD3および左腕部モジュールMD4は、嵌め込みにより、あるいはねじ止めや接着等により胴体部モジュールMD1のうちの胴体上部20Aに固定されている。具体的には頭部モジュールMD2は、例えば首関節部31の本体311が胴体上部20Aの上部に固定されている。右腕部モジュールMD3および左腕部モジュールMD4は、例えば肩関節部32R,32Lの一部(例えば回転部材321R,321L)が胴体上部20Aの側部に固定されている。
また、右脚部モジュールMD5および左脚部モジュールMD6は、嵌め込みにより、あるいはねじ止めや接着等により胴体部モジュールMD1のうちの胴体下部20Bに固定されている。具体的には右脚部モジュールMD5および左脚部モジュールMD6は、例えば股関節部33R,33Lの一部が胴体下部20Bの側部に固定されている。
支持体3Aは、台座1とフィギュア2Aとを繋ぐ方向に延設された複数のスロット3S1〜3S6を含むステー3A1を有している(図9)。スロット3S1〜3S6には、それぞれ胴体部モジュールMD1、頭部モジュールMD2、右腕部モジュールMD3、左腕部モジュールMD4、右脚部モジュールMD5および左脚部モジュールMD6の各ワイヤ4A〜4Fが割り当てられて収容されている。支持体3Aは、さらに、ステー3A1を外側から覆い、各ワイヤ4A〜4Fを内部に収容するようにカバー3A2,3A3を有している。これにより、外観上の美観を向上させると共に、修理等の際にワイヤ4A〜4Fの交換が容易に可能としている。
[2.作用および効果]
本実施の形態のフィギュアシステムでは、フィギュア2Aを複数のモジュールの結合体とした。このため、各モジュールMDを個別に製造し、最終的にそれらを組み立てることによりフィギュア2Aを完成させることができる。このため、生産性の向上を図ることができる。また、フィギュア2Aではモジュール単位での交換が可能であるため、修理等を容易にかつ速やかに行うことができる。よってメンテナンス性の向上も期待できる。
本実施の形態のフィギュアシステムでは、フィギュア2Aを複数のモジュールの結合体とした。このため、各モジュールMDを個別に製造し、最終的にそれらを組み立てることによりフィギュア2Aを完成させることができる。このため、生産性の向上を図ることができる。また、フィギュア2Aではモジュール単位での交換が可能であるため、修理等を容易にかつ速やかに行うことができる。よってメンテナンス性の向上も期待できる。
また、ステー3A1は、モジュールMDに対応したワイヤ4A〜4Fごとに割り当てられたスロット3S1〜3S6を有しているので、モジュールMD単位での交換作業が容易である。
<その他の変形例>
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば駆動源としては、ポリマーアクチュエータやソレノイドアクチュエータなどの他の簡易アクチュエータを用いることもできる。また、より大きな駆動力を必要とする関節部には、サーボモータにより直接駆動させてもよい。いずれにせよ、用途や使用に応じて異なる種類のアクチュエータを組み合わせて用いてもよい。
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば駆動源としては、ポリマーアクチュエータやソレノイドアクチュエータなどの他の簡易アクチュエータを用いることもできる。また、より大きな駆動力を必要とする関節部には、サーボモータにより直接駆動させてもよい。いずれにせよ、用途や使用に応じて異なる種類のアクチュエータを組み合わせて用いてもよい。
(その他の第1の変形例)
本開示では、例えば図10Aおよび図10Bに示したように、例えば胴体下部20Bに対して回転可能に設けられた胴体上部20Aを、複数のコイルばねBNの付勢力により、中立姿勢で保持するようにしてもよい。胴体上部20Aは、例えば互いに直交する回転軸30J1および回転軸30J2をそれぞれ回転中心として回転可能に構成されている。ここでいう中立姿勢とは、腰関節部30に接続された全てのワイヤエレメント40による駆動力が腰関節部30に伝達されていない状態の姿勢をいう。このように、複数のコイルばねBNを用いて胴体上部20Aを胴体下部20Bに対し弾性的に支持することで、中立姿勢での腰関節部30などのふらつきを防止し、フィギュア2の円滑な動作を促進することができる。なお、コイルばねBNの付勢力は、駆動部11からの駆動力(ワイヤエレメント40による牽引力)よりも弱い。このため、駆動部11による腰関節部30における軸関節機構の回転動作が阻害されることはない。なお、図10Aおよび図10Bは、胴体下部20Bと胴体上部20Aとの連結部である腰関節部30を拡大して表した正面図および側面図である。
本開示では、例えば図10Aおよび図10Bに示したように、例えば胴体下部20Bに対して回転可能に設けられた胴体上部20Aを、複数のコイルばねBNの付勢力により、中立姿勢で保持するようにしてもよい。胴体上部20Aは、例えば互いに直交する回転軸30J1および回転軸30J2をそれぞれ回転中心として回転可能に構成されている。ここでいう中立姿勢とは、腰関節部30に接続された全てのワイヤエレメント40による駆動力が腰関節部30に伝達されていない状態の姿勢をいう。このように、複数のコイルばねBNを用いて胴体上部20Aを胴体下部20Bに対し弾性的に支持することで、中立姿勢での腰関節部30などのふらつきを防止し、フィギュア2の円滑な動作を促進することができる。なお、コイルばねBNの付勢力は、駆動部11からの駆動力(ワイヤエレメント40による牽引力)よりも弱い。このため、駆動部11による腰関節部30における軸関節機構の回転動作が阻害されることはない。なお、図10Aおよび図10Bは、胴体下部20Bと胴体上部20Aとの連結部である腰関節部30を拡大して表した正面図および側面図である。
(その他の第2の変形例)
図10Aおよび図10Bでは複数のコイルばねBNを用いて腰関節部30を支持するようにしたが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば図11Aおよび図11Bに示したように、1つのコイルばねBNにより、頭部21を首関節部31の本体311に対し弾性的に支持するようにしてもよい。図11Aおよび図11Bは、胴体上部20Aと頭部21との連結部である首関節部31の近傍を拡大して表した正面図および側面図である。フィギュア2の各部位の重量などを考慮して、コイルばねBNの数量や付勢力を選択すればよい。また、コイルばねBNの代わりに、板ばねやゴムなどの弾性部材、あるいはオイルダンパなどの他の付勢部材を用いるようにしてもよい。
図10Aおよび図10Bでは複数のコイルばねBNを用いて腰関節部30を支持するようにしたが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば図11Aおよび図11Bに示したように、1つのコイルばねBNにより、頭部21を首関節部31の本体311に対し弾性的に支持するようにしてもよい。図11Aおよび図11Bは、胴体上部20Aと頭部21との連結部である首関節部31の近傍を拡大して表した正面図および側面図である。フィギュア2の各部位の重量などを考慮して、コイルばねBNの数量や付勢力を選択すればよい。また、コイルばねBNの代わりに、板ばねやゴムなどの弾性部材、あるいはオイルダンパなどの他の付勢部材を用いるようにしてもよい。
(その他の第3の変形例)
さらに、図12に示したように、台座1を防音ケース80の内部に配置するようにしてもよい。その場合、台座1を、例えば防音ケース80の底板80Aの上に緩衝部材としてのダンパ81を介して載置するとよい。さらに、台座1の上部を防音ケース80の天板80Bとコイルばね82などの弾性部材により繋ぐようにしてもよい。このような構造とすることにより、台座1の内部に設けられた駆動部11に起因する騒音が筐体10を介して防音ケース80に伝達されにくくなる。その結果、外部に漏れる駆動部11などの騒音が低減される。
さらに、図12に示したように、台座1を防音ケース80の内部に配置するようにしてもよい。その場合、台座1を、例えば防音ケース80の底板80Aの上に緩衝部材としてのダンパ81を介して載置するとよい。さらに、台座1の上部を防音ケース80の天板80Bとコイルばね82などの弾性部材により繋ぐようにしてもよい。このような構造とすることにより、台座1の内部に設けられた駆動部11に起因する騒音が筐体10を介して防音ケース80に伝達されにくくなる。その結果、外部に漏れる駆動部11などの騒音が低減される。
(その他の第4の変形例)
また、ワイヤエレメント40を各々収容した複数のチューブTは例えば近接する軸関節機構ごとにグループ分けされ、それぞれのグループ単位で複数のチューブTが束ねられているとよい。その場合、例えば図13に示したように、樹脂フィルムなどからなるテープTPによりラッピングするようにするとよい。こうすることにより、例えば多数のチューブTが集まる胴体部20付近においてチューブT同士が絡み合う事態が回避される。その際、テープTPをグループごとに異なる色とすることにより、識別性を高めるようにするとよい。
また、ワイヤエレメント40を各々収容した複数のチューブTは例えば近接する軸関節機構ごとにグループ分けされ、それぞれのグループ単位で複数のチューブTが束ねられているとよい。その場合、例えば図13に示したように、樹脂フィルムなどからなるテープTPによりラッピングするようにするとよい。こうすることにより、例えば多数のチューブTが集まる胴体部20付近においてチューブT同士が絡み合う事態が回避される。その際、テープTPをグループごとに異なる色とすることにより、識別性を高めるようにするとよい。
また、上記実施の形態等では、胴体部20の背面からワイヤ4をフィギュア2の内部に導入するようにしたが、フィギュアの他の部分(足裏など)を通じてワイヤをフィギュア内部に導入してもよい。
また、上記第2の実施の形態では、フィギュア2がROMなどからなる記憶部をさらに有するようにしたが、第1の実施の形態のように、台座1とフィギュア2とが分離できない構造においてもフィギュア2が記憶部を有するようにしてもよい。
また、複数の信号線や複数の電力線は、それぞれいくつかのデバイスにより共用するようにしてもよい。さらには、信号線と電力線との共用を行うようにしてもよい。
また、上記実施の形態等で示した関節部は例示であり、本技術は説明した関節部の全てを備える場合に限定されるものではない。また、他の関節部を設けるようにしてもよい。さらに、フィギュア部は人形に限定されるものではなく、例えば犬などの自然界の動物のほか、空想上あるいは想像上のキャラクタをモチーフとしたものであってもよい。また、フィギュア部は、その全体の寸法が例えば15cmから30cm程度に縮小されたものでもよいし、等身大のものであってもよい。
さらに、本技術では、表示装置、スピーカなどの音響装置、投影機などの各種デバイスを台座部やフィギュア部に搭載させてもよい。
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であってその記載に限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
本開示のフィギュアシステムは以下のような産業上の利用可能性を有する。
例えばパチンコ台や据え置き型ゲーム機などの遊技機に搭載し、それらの遊技機と連動した多彩な動作をさせることができる。本開示のフィギュアシステムによれば小型軽量が実現できるので、上記の用途に好適である。また、自動車の室内、例えばダッシュボード上に本開示のフィギュアシステムを配置してもよい。その場合、カーナビゲーション・システムなどと連動した道案内や情報伝達などの所作を行うようにしてもよい。ここでいう連動としては、例えばカーナビゲーション・システムのソフトウェアからの信号に基づき、フィギュアの出力(機械的動作、音声、光の出力など)を行うことが挙げられる。あるいは、フィギュア側から何らかの信号をカーナビゲーション・システムに送信し、カーナビゲーション・システムの制御を行うようにしてもよい。
また、本開示のフィギュアシステムでは、台座に電気系統部分を集約することができるので、防水構造を比較的容易に実現できる。このため、屋外に設置する用途に好適である。
また、本開示のフィギュアシステムは、台座に重量の大きな駆動部を集約している。このため、フィギュアの軽量化を図ることができるので、安全性に優れており、衆人環境下にも設置できる。したがって、例えば人通りの多い店舗周辺や美術館等における案内役として好適である。
また、一般家庭での高齢者やペットなどの見守りシステム、あるいは留守宅の監視システムとしての利用可能性を有する。本開示のフィギュアシステムに通信機能を搭載し、外部との双方向通信を行うことや、外部からの制御を行うようにしてもよい。例えば異常時には外部へ警報を出力したり、あるいは定期的に映像データを取得し、外部送信したりすることが考えられる。さらには、双方向の会話を行うようにしてもよい。
また、パーソナルコンピュータ等にインストールされた教育用アプリケーションとの連動により、学習者のサポートを行うこともできる。例えば、予め用意された情報の範囲内で、または外部との通信により取得した情報に基づき、学習内容の解説と併せて動作したり、学習者の回答に対する正誤判定や間違った箇所の指摘などの指導を行ったりするような使い方が想定される。
また、テレビ放送やラジオ放送と連動して放送内容に関連した解説や情報伝達を行うデバイスとしての利用可能性がある。この場合、フィギュアシステムは、放送データの解説等を音声で行い、併せて手足が何らかの動作を行うようにしてもよい。さらに、パーソナルコンピュータ等の情報端末と連動して、インターネット回線を通じた情報伝達を行うデバイスとして利用できる。本開示のフィギュアシステムは小型かつ軽量であるうえ、駆動部を一箇所にまとめていることから、例えばストラップのような装飾性を有する付属品として情報端末に繋げておくこともできる。
さらに、本開示のフィギュアシステムは、音楽制作ソフトと連動して踊る玩具としての利用可能性を有する。例えば音楽ソフトのプログラムからの指令により本開示のフィギュアシステムを動作させることができる。あるいは、キャプチャー機器と連動して、人間の動作を取り込み、同一の動作を再現する(いわゆる物真似をする)デバイスとしても利用できる。さらには、ゲーム機器やゲームソフトと連動した動作を行うデバイスとして利用することもできる。二次元の画面上におけるキャラクタと同じ動作(あるいは対応した動作)をさせることで、ゲームのプレーヤーの臨場感を高めることができる。例えば対戦型ゲーム(戦闘ゲームやスポーツゲームなど)において、対戦相手のキャラクタの動作を二次元の画面の表示と連動してフィギュアシステムにさせたり、二次元画面上に映っていないユーザ側のキャラクタの動作をフィギュアシステムにさせたりすることが想定される。
本出願は、日本国特許庁において2015年8月6日に出願された日本特許出願番号2015−156181号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
以下、本明細書に登場する符号をまとめて示す。
1…台座、2…フィギュア、3…支持体、4…ワイヤ、6A,6B…脱着部、10…筐体、11…駆動部、12…制御部、13…電源、14…記憶部、15…送受信部(I/F)、20…胴体部、20A…胴体上部、20B…胴体下部、21…頭部、22R…右腕部、221R…上腕、222R…前腕、223R…手、22L…左腕部、221L…上腕、222L…前腕、223L…手、23R…右脚部、23L…左脚部、24…カバー、25…連結部、30…腰関節部、31…首関節部、32L,32R…肩関節部、33L,33R…股関節部、34L,34R…肘関節部、35L,35R…手関節部、36R,36L…膝関節部、351〜353,361〜363…部材、37R,37L…足関節部、40…ワイヤエレメント、46…弾性部材、51…サーボホーン、52…本体部、53…駆動軸、61…基部、62…壁部、64…回転軸部、65…サーボホーン、MD…モジュール、IU…入力デバイス、OU…出力デバイス、DU…駆動ユニット。
1…台座、2…フィギュア、3…支持体、4…ワイヤ、6A,6B…脱着部、10…筐体、11…駆動部、12…制御部、13…電源、14…記憶部、15…送受信部(I/F)、20…胴体部、20A…胴体上部、20B…胴体下部、21…頭部、22R…右腕部、221R…上腕、222R…前腕、223R…手、22L…左腕部、221L…上腕、222L…前腕、223L…手、23R…右脚部、23L…左脚部、24…カバー、25…連結部、30…腰関節部、31…首関節部、32L,32R…肩関節部、33L,33R…股関節部、34L,34R…肘関節部、35L,35R…手関節部、36R,36L…膝関節部、351〜353,361〜363…部材、37R,37L…足関節部、40…ワイヤエレメント、46…弾性部材、51…サーボホーン、52…本体部、53…駆動軸、61…基部、62…壁部、64…回転軸部、65…サーボホーン、MD…モジュール、IU…入力デバイス、OU…出力デバイス、DU…駆動ユニット。
Claims (14)
- 複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと、
回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を含む関節部を複数有すると共にチューブを有するフィギュアと
を備え、
前記複数のアクチュエータのうちの1つのアクチュエータにおける駆動力が、1対のワイヤエレメントからなるワイヤエレメント対を1以上含むワイヤを介して前記複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構に伝達され、
前記ワイヤエレメント対は、前記軸関節機構ごとに設けられ、
少なくとも1つの前記ワイヤエレメント対は、対応する前記軸関節機構ごとに1または2本の前記チューブに収容されて延設されており、
前記回転部分は、前記回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する
フィギュアシステム。 - 複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと、
回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を含む関節部を複数有するフィギュアと、
第1のワイヤエレメントおよび第2のワイヤエレメントを含んで前記軸関節機構ごとに設けられたワイヤエレメント対と
を備え、
前記複数のアクチュエータのうちの1つのアクチュエータにおける駆動力が、前記ワイヤエレメント対を介して前記複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構に伝達され、
前記回転部分には、前記第1のワイヤエレメントおよび前記第2のワイヤエレメントの各々の一端が取り付けられ、
前記回転部分は、前記第1のワイヤエレメントに伝達される、前記アクチュエータによる第1の方向の前記駆動力により第1の回転方向に回転すると共に前記第2のワイヤエレメントに伝達される、前記アクチュエータによる前記第1の方向と反対の第2の方向の前記駆動力により前記第1の回転方向と反対の第2の回転方向に回転するようになっており、
前記回転部分は、前記回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する
フィギュアシステム。 - 複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと、
複数のモジュールが結合してなるフィギュアと
を備え、
前記複数のモジュールは、それぞれ、回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を含む複数の関節部と、チューブとを有し、
前記複数のアクチュエータのうちの1つのアクチュエータにおける駆動力が、1対のワイヤエレメントからなるワイヤエレメント対を1以上含むワイヤを介して前記複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構に伝達され、
前記ワイヤエレメント対は、前記軸関節機構ごとに設けられ、
少なくとも1つの前記ワイヤエレメント対は、対応する前記軸関節機構ごとに1または2本の前記チューブに収容されて延設されており、
前記回転部分は、前記回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する
フィギュアシステム。 - 複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと、
回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を含む関節部を複数有するモジュールが複数結合してなるフィギュアと、
第1のワイヤエレメントおよび第2のワイヤエレメントを含んで前記軸関節機構ごとに設けられたワイヤエレメント対と
を備え、
前記複数のアクチュエータのうちの1つのアクチュエータにおける駆動力が、前記ワイヤエレメント対を介して前記複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構に伝達され、
前記回転部分には、前記第1のワイヤエレメントおよび前記第2のワイヤエレメントの各々の一端が取り付けられ、
前記回転部分は、前記第1のワイヤエレメントに伝達される、前記アクチュエータによる第1の方向の前記駆動力により第1の回転方向に回転すると共に前記第2のワイヤエレメントに伝達される、前記アクチュエータによる前記第1の方向と反対の第2の方向の前記駆動力により前記第1の回転方向と反対の第2の回転方向に回転するようになっており、
前記回転部分は、前記回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する
フィギュアシステム。 - 前記フィギュアは、前記関節部以外の部分を覆うカバーを有し、
前記カバーは、前記回転部分における前記円弧状部分に沿った湾曲部分を、前記円弧状部分と対向する位置に有している
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のフィギュアシステム。 - 前記回転部分は、球面を含む外表面を有する
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のフィギュアシステム。 - 前記回転部分は、
前記回転軸と直交する断面の外縁が円形である円板状部材と、
前記回転軸に沿って前記円板状部材を挟んで対向すると共にそれぞれ球面を含む1対の球面部材と
を有する
請求項6記載のフィギュアシステム。 - 前記駆動ユニットを収容する台座と、
前記台座と前記フィギュアとを連結し、または連結可能に構成された支持体とをさらに備え、
前記支持体は、前記台座と前記フィギュアとを繋ぐ方向に延設され、前記ワイヤエレメント対が収容された複数の溝部を有している
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のフィギュアシステム。 - 前記駆動ユニットを収容する台座をさらに備え、
前記フィギュアは、前記台座の上に配置され、または配置可能に構成されている
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のフィギュアシステム。 - 前記駆動ユニットは、前記フィギュアの内部に設けられている
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のフィギュアシステム。 - 回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を各々含む複数の関節部と、
複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと接続可能に構成された脱着部と、
前記複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構から前記脱着部へ延設された1対のワイヤエレメントからなるワイヤエレメント対を1以上含むワイヤと、
チューブと
を有し、
前記複数のアクチュエータのうちの少なくとも1つのアクチュエータによる駆動力が、前記ワイヤを介して前記複数の軸関節機構のうちの対応する少なくとも1つの軸関節機構に伝達され、
前記ワイヤエレメント対は、前記軸関節機構ごとに設けられ、
少なくとも1つの前記ワイヤエレメント対は、対応する前記軸関節機構ごとに1または2本の前記チューブに収容されて延設されており、
前記回転部分は、前記回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する
フィギュア。 - 回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を各々含む複数の関節部と、
複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと接続可能に構成された脱着部と、
第1のワイヤエレメントおよび第2のワイヤエレメントを含んで前記軸関節機構ごとに設けられたワイヤエレメント対と
を有し、
前記複数のアクチュエータのうちの1つのアクチュエータにおける駆動力が、前記ワイヤエレメント対を介して前記複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構に伝達され、
前記回転部分には、前記第1のワイヤエレメントおよび前記第2のワイヤエレメントの各々の一端が取り付けられ、
前記回転部分は、前記第1のワイヤエレメントに伝達される、前記アクチュエータによる第1の方向の前記駆動力により第1の回転方向に回転すると共に前記第2のワイヤエレメントに伝達される、前記アクチュエータによる前記第1の方向と反対の第2の方向の前記駆動力により前記第1の回転方向と反対の第2の回転方向に回転するようになっており、
前記回転部分は、前記回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する
フィギュア。 - 回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を各々含む複数の関節部を各々有し、互いに結合された複数のモジュールと、
複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと接続可能に構成された脱着部と、
前記複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構から前記脱着部へ延設された1対のワイヤエレメントからなるワイヤエレメント対を1以上含むワイヤと、
チューブと
を有し、
前記複数のアクチュエータのうちの少なくとも1つのアクチュエータによる駆動力が、前記ワイヤを介して前記複数の軸関節機構のうちの対応する少なくとも1つの軸関節機構に伝達され、
前記ワイヤエレメント対は、前記軸関節機構ごとに設けられ、
少なくとも1つの前記ワイヤエレメント対は、対応する前記軸関節機構ごとに1または2本の前記チューブに収容されて延設されており、
前記回転部分は、前記回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する
フィギュア。 - 回転軸を中心として回転可能に設けられた回転部分を含む1または複数の軸関節機構を各々含む複数の関節部を各々有し、互いに結合された複数のモジュールと、
複数のアクチュエータを有する駆動ユニットと接続可能に構成された脱着部と、
第1のワイヤエレメントおよび第2のワイヤエレメントを含んで前記軸関節機構ごとに設けられたワイヤエレメント対と
を有し、
前記複数のアクチュエータのうちの1つのアクチュエータにおける駆動力が、前記ワイヤエレメント対を介して前記複数の軸関節機構のうちの対応する1の軸関節機構に伝達され、
前記回転部分には、前記第1のワイヤエレメントおよび前記第2のワイヤエレメントの各々の一端が取り付けられ、
前記回転部分は、前記第1のワイヤエレメントに伝達される、前記アクチュエータによる第1の方向の前記駆動力により第1の回転方向に回転すると共に前記第2のワイヤエレメントに伝達される、前記アクチュエータによる前記第1の方向と反対の第2の方向の前記駆動力により前記第1の回転方向と反対の第2の回転方向に回転するようになっており、
前記回転部分は、前記回転軸と直交する断面において円弧状をなす円弧状部分を含む外縁を有する
フィギュア。
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