JP4836406B2

JP4836406B2 - 振り子式揺動機構

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Publication number: JP4836406B2
Application number: JP2004002601A
Authority: JP
Inventors: 淳伊賀
Original assignee: 淳伊賀
Priority date: 2004-01-08
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2024-01-08
Also published as: JP2005195915A

Description

本発明は、振り子式揺動機構に関する。さらに詳しくは、道路・河川・建設現場などの工事にともなう、交通整理・誘導のための腕振り・旗振りロボットに関する。さらに、駐車場・催物会場・店内などへの誘導の腕振り・旗振りロボット、農業用案山子、鳥獣追出用ロボット、広告宣伝用ロボット（ムービングディスプレイ）、乳幼児用ゆりかごなどに適用可能な振り子式揺動機構に関する。

従来から、細長いアームを往復運動させ、アームに旗などを取り付けて、交通整理。誘導動作するものがある（例えば、特許文献１〜１０参照）。

しかるに、従来の振子式腕振り機構には、次に示す問題点がある。
特許文献１〜１０はいずれも、モータとリンク機構でアームを揺動させることにより、このアームやアームに取り付けられた旗などを往復揺動させるようにしたものである。ところがこの機構では、接触部分が多く摩擦等によるエネルギー損失が大きい。またアーム等の視認性を高めようと、アーム等の振幅を大きく、揺動周期を短く、また連続・長時間揺動するには大量の電力が必要である。設置現場に大きい電源が必要になり、電力会社の配電線から臨時・長距離の配線を要することとなる。逆に云えば、小さな電力しか供給することができない、蓄電池や太陽電池モジュールなどの電力供給源では、従来のような摩擦による損失が大きい腕（旗）振り機構の電源は適さなかった。

特開平１１−１７５８８７号公報特開２００２−２１６２９４号公報特開昭５４−３２０９９号公報実開平０５−６４９９６号公報特開平０６−２０３２９６号公報実開昭５８−２５３１３号公報実開平０１−５９１９３号公報実用登録３０１５０４６号公報実用登録３０２７６０４号公報実用登録３０３５９８９号公報

本発明は、上記事情に鑑み、例えば交通整理や交通誘導などの腕(旗)振りがより効果的に行なえるよう、視認板の振り動作を目立たせる（視認性を向上させる）ことができ、小なエネルギーでも揺動動作できるコンパクトで自動起動機能のある振子式揺動機構を提供することを目的とする。

第１発明の方向自在斜め振り子機構は、
支軸に対して回転自在に取り付けた視認板と、該視認板の往復円弧運動の中心線と角度αで固定したバランサ機能を持つ振り子アームの重錘の位置を調整することにより、該視認板と振り子アームのバランスを保ち往復円弧運動が継続できる方向自在斜め振り子機構と、
前記振り子アームを往復円弧運動させる駆動手段とからなり、
前記駆動手段は、前記振り子アームの先端部に設けた磁石と、該磁石に磁力を及ぼす位置に設けた励磁コイルと、該励磁コイルに電力を供給する電力供給部、および該励磁コイルに励磁電流を流すタイミングを制御する制御部から構成されていることを特徴とする。

ここで本発明に適用している「方向自在斜め振り子」の概要とその特徴を説明する。
既知の振り子式の揺動機構（「視認板付垂直振り子機構」など磁石と励磁コイルを使った方式のもの）は、図２に示すように、支軸に対して回転自在に取り付けた視認版と、その中心線上の支軸に対して反対側に取り付けたバランサアーム（軸のまわりの視認版のトルクとバランサアームのトルクは等しい大きさとなる）から構成されており、これらのアームと固定した振り子アームを鉛直下方に設けて往復円弧運動をさせる機構となっている。したがって、往復円弧運動の調整はまずバランサアームの重錘１５の位置の調整により視認板とバランサアームのトルクのバランスをとり、次に視認板の往復円弧運動の中心線の方向を決め、振り子アームを垂直下方にこれらアーム（視認板、バランサアーム）に固定して取り付ける。次に振り子アーム２０の重錘２２の取付け位置の調整により、視認板と振り子全体の揺動周期を調整するものである。すなわち、２つの重錘はそれぞれバランスをとる働きと揺動周期を調整する働きがあり、２つの重錘により調整する必要がある。
一方、本発明の「方向自在斜め振り子機構」は図１に示すように、視認板とバランサ機能を持った振り子アームが角度αで固定した構造である。そして自在に決めた視認板と振り子の揺動の方向（往復円弧運動の方向）にバランスを保ちながら往復円弧運動を継続さできるものである。その視認板と振り子アームの両トルクが等しくなりバランスさせるために振り子アーム２０の重錘２２の位置を調整する。視認板の中心線の揺動方向は、振り子アームとの取付け角度αと振り子アームの揺動の中心線の方向とから、重錘２２の位置の調整により自在にできる。また、上記角度αを固定した後はこの重錘２２の位置を調整することにより、振り子の揺動の中心線の方向を調整することができる。そして揺動周期は視認板および振り子アーム（重錘を含む）の慣性などにより２次的に決まるものである。
したがって、「視認板付垂直振り子機構」における重錘２個と「方向自在斜め振り子」の重錘１個の働きはその構造、働きに根本的な差異がある。図１と図２に示すように構造上のみならず調整にも大差があり、「方向自在斜め振り子」は容易に発明できない。
なお、上記角度αは、視認板の円弧運動の位置が支軸より上方（視認板を目立たせるため）で、励磁コイルが支軸より下方（励磁コイルの機能上）の場合は０〜９０度の範囲になるため、ほぼこの範囲に設定される。なお視認板の方向（図１のθ）は上記のように主に０〜９０度の範囲である、場合によっては０〜−９０度の範囲でも使用できる。

第２の発明は、励磁コイルが、
平衡時において、前記振り子アームの中心線の延長線に対して偏寄した位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の方向自在斜め振り子機構。

ここで、励磁コイルが偏寄した位置に配置される理由を述べる。
励磁コイルが振り子アームの延長線上にあると、停止状態からの揺動に起動がかからないだけでなく、何かの原因で揺動が弱まってくると停止に至ってしまう。そこで偏寄した位置に配置する。詳細は後述する。

第３の発明は、前記電力供給部が、
太陽電池モジュールとバッテリーを組み合わせたものであることを特徴とする請求項１記載の方向自在斜め振り子機構。

ここで、太陽電池モジュールとバッテリーを組合せた電力供給部の必要性について述べる。
本発明に関する振り子機構は屋外や電源の得難い場所に設置されることが多いのでその有効性は大きく、また環境にもやさしい。

第４の発明は、
垂直方向に往復運動をする第１の振り子の先端に支軸を設け、該支軸に回転自在に取付けた第２の振り子の先端が水平方向に往復運動をすることにより、第２の振り子の先端が外見上横向き８の字運動をする基本構造の機構で、詳しくは、
第１の支軸に対して回転自在に取付けた振り子アームIが垂直方向に往復円弧運動をするよう、該振り子アームIの中心線と斜め角度αのバランサアームを固定取付けし、
前記振り子アームIの先端に第２の支軸を設け、該支軸に回転自在に取付けた視認板機能をもつ振り子アームII より構成された振り子機構において、
前記振り子機構の揺動停止時には、前記振り子アームII が水平になるよう前記バランサアームの重錘の位置を調整し、
次に動作時には、振り子アームII の下端の水平方向の周期が、振り子アームII の上側先端の垂直方向の周期の２倍になるように振り子アームII の重錘を調整することにより、視認板の機能をもつ振り子アームIIの下端が外見上横向き８の字運動をする機構からなり、
前記機構の駆動手段は、前記振り子アームII の先端部に設けた磁石と、該磁石に磁力を及ぼす位置に設けた励磁コイルと、該励磁コイルに電力を供給する電力供給部、および該励磁コイルに励磁電流を流すタイミングを制御する制御部から構成されていることを特徴とする８の字振り子機構

ここで本発明に適用している８の字振り子の振り子機構の概要とその特徴を説明する。
８の字振り子は図３に示すように振り子Iの末端に振り子II の上端を回転自在に取り付けることにより、振り子II の末端は、左右の振り子運動と周期が２倍の上下の振り子運動を組み合わされることにより、８の字の振り子運動となる。
次にバランサアームと振り子アームI、振り子アームIIの関係について述べる。
図３において、左側の第１の支軸１には振り子アームI （さらに回転自在に振り子アームII が取り付けられている）が、その左側のバランサアームと角度αで固定されている。この一体化されたアームは揺動停止時（すなわち静止時）には、バランサアームの重錘の位置を調整し、支軸の左右のモーメントを等しくして振り子アームIが水平になるようにする。これにより、振り子アームI振り子アームII を回転自在に取付けた状態で、水平位置を中心に上下に振り子運動をする。一方、右側の第２の支軸を中心に振り子アームII は左右に振り子運動をする。この２つの振り子運動が組み合わされて振り子アームII の下端は外見上横向き８の字を描き、８の字振り子運動となる。ここで、８の字の振り子運動がスムーズにできるよう周期を調整するために振り子アームIIの下端にある重錘の位置を調整する。
次にバランサアームと振り子アームIの関係について述べる。
振り子アームIの中心線とバランサアームの中心線の角度αは０〜９０度の範囲に固定されている。この両アームの関係は上記斜め振り子において視認板の代わりに振り子アームIが水平に設置されたものに相当している。
なお、８の字振り子機構が実際に動作し続けることは、実験モデルを作り確認している。

第５の発明は前記励磁コイルが、
平衡時において、前記振り子アームIの中心線の延長線に対して偏寄した位置に配置されていることを特徴とする請求項４記載の８の字振り子機構。

ここで、励磁コイルが偏寄した位置に配置される理由は上記請求項２の発明と同様の理由である。

第６の発明は、前記電力供給部が、太陽電池モジュールとバッテリーを組み合わせたものであることを特徴とする請求項４記載の８の字振り子機構。

ここで、太陽電池モジュールとバッテリーを組合せた電力供給部の必要性については請求項３の発明と同様である。

第１発明によれば、モータとリンク機構を組合せた揺動機構に比べて、部材同士が摩擦する部分が少なく、また損失となる動きも少ないためエネルギー損失が少なく、小さい電力で駆動できる。すなわち、磁石と励磁コイルは非接触で磁石同士の反発駆動力を利用しているため、エネルギー損失が少なく、小さな電力で駆動できる。そして、小さな電力で視認板の振幅を大きくするなど、振り子動作を目立たせる（視認性を高くする）ことができる。そのため、一般的に小さな電力を供給する移動可能な電源である太陽電池や蓄電池で構成した電源を利用して動作することができる。すなわち、自家用発電機などの大きい電源設備を設け、また使用現場において電力会社から臨時に電力の供給を受ける必要がない。このことは、道路・建設など建設現場で使用する腕（旗）振りロボットなどでは特に重要な条件である。
なお、移動用発電機の使用では、設備費と現場への移動とその運転の手間だけでなく、最近は騒音問題も考慮する必要がある。一方電力会社からの電源では、現場では電力の供給が容易に得られにくい状況にある。
また視認板は、上記のモータとリンク機構を組合せた機構と同様に自在の方向で揺動する機能があるため視認性がこれらに劣ることがないだけでなく、励磁コイルの方向を自由に設定することができるため、目障りな方向に励磁コイルが飛び出ることもなく、またコンパクトな装置である。
本発明の方向自在斜め振り子機構は図１に示すように、視認板および振り子アームの揺動の方向はほとんどの範囲で自在であり、バランサアームの重錘の位置の調整のみで簡単に、往復円弧運動を調整することができる。
また、視認板と振り子アームの角度αを自由に設定することができるため、視認板の方向を自由にきめることができる。そのため、視認板を自在の方向で揺動することが簡単に実施でき、その設置場所や目的に合った方向での揺動を実施できるため、視認性の高い効果的な揺動が実施できる。

第２発明によれば、平衡時の磁石の位置に対して偏寄した位置に励磁コイルを配置することにより、振り子が停止した場合や揺動が小さくなった場合でも自動起動・揺動回復機能がある。このことは、上記の交通整理・誘導の腕（旗）振りロボットを実際に適用する場合、装置の停止に起因する事故発生からも絶対に停止等が許されない。また、屋外の看板などに揺動装置を設置した場合に、その揺動が風などにより停止した場合で、人が操作できない場所に装置が設置されていても、自動起動により揺動が回復できる。

第３発明によれば、電力供給部分が小型の太陽電池モジュールと小型の蓄電池の組合せで可能となるため、移動が容易なコンパクトな装置となる。ここで、蓄電池を使うことにより夜間も連続して動作できるとともに、太陽電池を使うことにより蓄電池に別途充電をする手間が少なくなる。すなわち、天候や昼夜を問わず長時間の連続運転が可能となる。

第４発明によれば、振り子アームIを水平にするようバランサアームの重錘の位置を調整した後、振り子アームII のみの調整で８の字振り子の動作を起こすことができる。
また、振り子運動が８の字となるため、設置場所や目的により第１の発明以上の視認性が期待できる。また、上記交通整理用の腕（旗）振りロボット以外の広い用途への活用が期待できる。

第５発明では、８の字振り子を使った上記請求項２の発明の効果が期待できる。

第６発明では、８の字振り子を使った上記請求項３の発明の効果が期待できる。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態、振り子式揺動機構の１つである「方向自在斜め振り子」の原理図である。同図に示すように、方向自在斜め振り子は、支軸に対して回転自在の視認板が取り付けられ、該視認板１０の中心線に斜めに角度αで、振り子アーム２０・バランサアーム１３が一体として取り付けられ揺動部を構成している。前記振り子アーム２０を往復円弧運動させるための駆動手段３０が設けられている。この駆動手段３０の詳細は後述する。

前記視認板１０と前記振り子アーム２０・バランサアーム１３は共通のボス１１に取り付けられ、互いに位置関係が固定され振り子アーム２０が往復円弧運動すると、視認板１０が同様の往復円弧運動するようになっている。視認板１０の揺動が人目に付くようにするため（視認性を増すため）、視認板１０は平衡状態で自由な方向に設定できるようになっている。特にθが０〜９０度では視認効果が大きい。視認板１０は、例えば幅広の板を用い、それに反射材、蛍光塗料を塗布するなど、揺動時に視認し易い部材で構成すればよい。前記バランサアーム１３はネジ１４と重錘兼用ナット１５（２２とも兼用）からなり、ナット１５のねじ込み位置を調整して、平衡時に視認板１０が所望の傾斜角θで、振り子アーム２０・バランサアーム１３の中心線が励磁コイル又は、その近くになるように調整する。図１では平衡状態で視認板の延長方向と振り子アームは角度αに調整されている。また図１では前記振り子アーム２０の中心線は励磁コイルとβの偏寄した状態を示している。

振り子アーム２０は、前記ボス１１に結合した棒材２１とその先端部分の検出板３３と磁石３１から構成されている。

つぎに、駆動手段３０について説明する。
前記振り子アーム２０の先端には磁石３１が取り付けられ、これに対して磁力を及ぼす励磁コイル３２が配置されている。
磁石３１は、永久磁石、電磁石など磁力を発生するものであればよい。

つぎに、励磁コイル３２を説明する。この励磁コイル３２に通電すると磁力を発生させることができるので、励磁コイルによる磁力と前記磁石３１の磁力との間に反発力を生じさせることができる。この反発力が前記振り子アーム２０を揺動させるための駆動力となる。
したがって、この励磁コイル３２への通電タイミングを調整すれば、振り子アームの揺動にあわせて、反発力をあたえることができ、振り子アーム２０を連続して往復運動させることができる。その結果、視認板１０も連続して往復円弧運動させることができる。

この駆動手段３０は、磁石３１および励磁コイル３２の磁力同士の反発力を視認板１０の駆動力として利用しており、磁石３１と励磁コイル３２との間は非接触であるから、モータとリンク機構を組み合わせた伝統的な揺動機構に比べて部材同士が摩擦する部分が少ないので、エネルギー損失が少なく、小さな電力で駆動できる。このため、励磁コイル３２に電力を供給する電力供給源に、蓄電池や太陽電池モジュールを使用できる。
前記励磁コイル３２は、平衡状態にある振り子アーム２０の磁石３１に対して、少し偏寄した位置に配置されている。このため、起動時に励磁コイル３２に通電して磁力を発生すると、必ず振り子アーム２０を反偏寄方向に反発させて、揺動運動を開始させることができる。

図２は、すでに知られている振り子式揺動機構の１つである「視認板付垂直振り子」の原理図である。上記「方向自在斜め振り子」の動作・理解を深めるためこれを使い比較しながら説明する。また、「方向自在斜め振り子」が、すでに知られている「視認板付垂直振り子」に比べて優れていることも合わせて述べる。
図２に示すように、支軸に対して回転自在の視認板・バランサアームに取り付けられた振り子アーム２０で構成されており、前記視認板１０を揺動させるため、前記振り子アーム２０を往復円弧運動させる駆動手段３０が設けられている。この駆動手段３０の詳細は後述する。

前記視認板１０・バランサアーム１３と前記振り子アーム２０は共通ボス１１に固定し取り付けられ、互いに位置関係が固定され、振り子アーム２０が往復円弧運動すると、視認板１０が腕振り運動するようになっている。視認板１０の腕振り運動が人目につくようにするため（視認性を増すため）,視認板１０は平衡状態で自由な方向に調整できるようになっている。
視認板１０は,例えば幅広の板を用い、それに反射材、蛍光塗料を塗布するなど,揺動時に視認しやすい部材に構成すればよい。前記バランサアーム１３はネジ１４と重錘兼用ナット１５からなり、ナット１５のねじ込み位置を調整して、視認板とバランサアームが平衡するように調整する。

振り子アーム２０は、前記ボス１１に結合した部材２１と、その反対側先端付近に結合した重錘兼用ナット２２とから構成されている。この重錘の取り付け位置を調整することで、視認板１０を含めた振り子アーム２０の周期を調整することができる。
図２の平衡状態では、視認板１０が傾斜角θの状態で、振り子アーム２０の鉛直状態（垂直下向き）と固定されている。
ただ、この振り子アーム（特願２００３−４３３８４７）を鉛直に対して一定角度で傾斜した位置で安定して継続運転することは困難と考えている。
これらに比べ「方向自在斜め振り子」は重錘兼用ナットが１個であり、また振り子アームを鉛直に対して傾斜することも可能で調整も容易である。

つぎに、励磁コイル３２を説明する。この励磁コイル３２に通電すると磁力を発生させ、励磁コイルによる磁力と前記磁石３１の磁力との間に反発力を生じさせることができる。この反発力が前記振り子アーム２０を揺動させるための駆動力となる。
したがって、この励磁コイル３２への通電タイミングを調整すれば、振り子アームの揺動にあわせて、反発力をあたえることができ、振り子アーム２０を連続して往復運動させることができる。その結果、視認板１０も連続して往復円弧運動させることができる。

図３は「方向自在斜め振り子」の別途の実施形態である「８の字振り子」の原理図である。図に示すように、支軸に対して回転自在に取り付けられた振り子アームI（その先端には振り子アームIに対して回転自在の振り子アームII （２０）と視認板１０が取り付けられている）とバランサアーム１３が取り付けられている。そして、前記視認板１０を８の字運動させるため、前記振り子アームII を８の字運動させるよう駆動手段３０が設けられている。この駆動手段３０の詳細は後述する。なお、破線で示したのは動作中のいま一つの状態を示したものである。

前記振り子アームＩとバランサアームは共通のボス１１に取り付けられている。平衡状態では全体として、振り子アームIが水平になるようにバランサアームの重錘の位置が調整されている。振り子アームIが上下に揺動するのに同期して、この周期の２倍の周期で振り子アームII が左右に揺動するように振り子アームII の重錘２２の位置が調整されている。そのため、振り子アームII の先端が左右に揺動する（往復円弧運動する）と、同期して振り子アームII の先端は上下に揺動し、振り子アームII の先端は８の字を描く。したがって、振り子運動が８の字のため人目につく（視認性がさらに高い）振り子式揺動機構となる。

つぎに、励磁コイル３２を説明する。この励磁コイル３２に通電すると磁力を発生させることができるので、励磁コイルによる磁力と前記磁石３１の磁力との間に反発力を生じさせることができる。この反発力が前記振り子アームII （２０）を揺動させるための駆動力となる。
したがって、この励磁コイル３２への通電タイミングを調整すれば、振り子アームの揺動にあわせて、反発力をあたえることができ、振り子アームII （２０）を連続して往復運動させることができる。その結果、視認板１０も連続して往復円弧運動させることができる。

この駆動手段３０は、磁石３１および励磁コイル３２の磁力同士の反発力を視認板１０の駆動力として利用しており、磁石３１と励磁コイル３２との間は非接触であるから、モータとリンク機構を組み合わせた伝統的な揺動機構に比べて部材同士が摩擦する部分が少ないので、エネルギー損失が少なく、小さな電力で駆動できる。このため、励磁コイル３２に電力を供給する電力供給源に、蓄電池や太陽電池モジュールを使用できる。前記励磁コイル３２は、平衡状態にある振り子アームII（２０）の磁石３１に対して、少し偏寄した位置に配置されている。このため、起動時に励磁コイル３２に通電して磁力を発生すると、必ず振り子アーム２０を反偏寄方向に反発させて、揺動運動を開始させることができる。

図４の（a）は本発明の揺動に関して、往復円弧運動共通の基本制御フローチャートであり、図４の（ｂ）はその制御フローを説明するための簡略化した斜め振り子（視認板を省略しており、振り子アームとバランサアームのみとしている）である。
図４の（ａ）によりフローを説明する。
起動後、まずステップＳ１において、思案点センサ６１の検出信号が受信したかどうかをチェックし、この検出信号を受信していなければステップ１を繰り返す。検出信号を受信すれば、ステップ２に進む。
ステップ２で不感タイマー（後述）がＯＦＦされていれば、ステップ３に進む。ＯＮであれば、ステップ１へもどる。
ステップ３において、励磁コイル３２に所定時間（例えば１００ｍｓ）通電を開始する。同時に通電タイマーをＯＮ（所定時間後ＯＦＦ）し、不感タイマーもＯＮ（所定時間後ＯＦＦ）する。そしてステップ４に進む。
ステップ４において、通電タイマーがタイムアップ（所定時間を経過）すれば、励磁コイルの通電を停止し、ステップ１にもどる。
つぎに、不感タイマーについて述べる。
ステップ３において、励磁コイル３２に所定時間通電し、これにより励磁コイル３２から磁力を出力させて振り子アーム２０を一方向に動作させる。つぎに振り子アームが反対方向に帰ってくるときは、磁力を振り子２０の磁石３１に及ぼすと、振り子運動を止めてしまうので、不感時間帯を設けて励磁コイル３２を作動させないようにする。そこで、ステップ２において、不感時間帯であれば、思案点センサ６１の検出信号を受信しても、励磁コイル３２に通電しない。前記不感時間帯は、通電開始から振り子アーム２０がいったん振れて、つぎの復動作時に思案点センサ６１を通過するまでの時間を計測して、この通過時間帯を不感時間帯として設定すればよい。

図５は振り子アーム２０の揺動開始動作を示す基本説明図である。（１）は、平衡状態における振り子アーム２０を示している。この状態において、励磁コイル３２に通電すると磁力が発生し、磁石３１の磁石が反発して、振り子アーム２０が時計方向に揺動し始める。ついで、（２）に示すように振り子アーム２０が往方向に揺動を続け、上死点に達すると、貯えられた位置エネルギーにより、反転して復方向に振り子アーム２０が揺動する。（３）に示すように、振り子アーム２０の復動作時には平衡点を通過するときも、前記のように励磁コイル３２の磁力を発生させないでおくと、振り子アーム２０はそのまま平衡点を通過し反対側の上死点まで振れていく。そして、（４）に示すように、反対側の上死点に達すると、再び位置エネルギーによって往方向に振れていく。この往方向運動中に振り子アーム２０が平衡点を通ろうとするとき、（５）に示すように励磁コイル３２が磁力を発生すると、磁石３１との間で反発力が生じ、失われたエネルギーが補充されて（６）に示すように、振り子アーム２０は揺動円弧運動を続けていく。この後は（１）〜（６）を繰り返すことにより、連続的に振り子アーム２０が揺動し、これに伴い視認板１０の腕振り動作を継続する。

ここで図４の（ｂ）の検出板３３について説明する。
前記振り子アーム２０と磁石３１との間には、例えば鉄板製の検出板３３が取り付けられている。この検出板３３の揺動方向の長さは、磁石の揺動方向の長さよりも長く形成されたものである。振り子アーム２０が思案点センサ６１で検出されるときには、磁石３１が検出されるよりも前に検出板３３で検出される。このため、振り子アーム２０の通過タイミングを事前に検出できるから、通電制御に要する時間を確保できるので好ましい。

図３の８の字振り子において、振り子アームIの先端に回転自在の直接視認板と振り子アームII を設けているが、振り子アームIIの先端に、さらに同様の斜め振り子を２重に設けることにより、異なった方向を向いた８の字が描ける振り子式揺動機構を構成することができる。

前記電力供給部は、蓄電池と太陽電池モジュールのいずれかで構成してもよく、設置場所や目的に合わせた最適容量の組合せとすることもできる。

上記のごとく、本実施形態の各振り子式揺動機構によれば、視認板の振り動作を目立たせることができるため、交通整理・誘導などの腕（旗）振り動作ができるコンパクトなロボットが実現できるが、その適用範囲はこれらの用途に限定されない。すなわち、本発明の振り子式揺動機構は太陽電池・蓄電池との組合せシステムとして次の用途への展開ができる。
駐車場、催物会場、店内などへの案内・誘導の人形・ロボット
農業用案山子など鳥獣追い出し用の人形・ロボット
広告宣伝用の動く人形・ロボット・ボードなど
乳幼児など用のゆりかご
などがある。
特に、電源が得られにくい場所・用途の場合や、消費電力の大きさが問題となる場合などに効果的である。また、最近の省エネルギー・自然エネルギーの利用という面からも適合したシステムである。

本発明の実施形態の１つである「方向自在斜め振り子」の原理図である。既に知られている「視認板付垂直振り子」の原理で、本発明との比較説明に使用する図である。本発明の実施形態の１つである「８の字振り子」の原理図である。揺動制御動作の一例の説明図である。自動起動動作の一例の説明図である。

１支軸
１０視認板
１１共通ボス
１３バランサアーム
１４ネジ
１５バランサアームの重錘
２０振り子アーム
２１棒材
２２振り子アームの重錘
３０駆動部
３１磁石
３２励磁コイル
３３検出板
６１思案点センサ

Claims

支軸に対して回転自在に取り付けた視認板と、該視認板の往復円弧運動の中心線と角度αで固定したバランサ機能を持つ振り子アームの重錘の位置を調整することにより、該視認板と振り子アームのバランスを保ち往復円弧運動が継続できる方向自在斜め振り子機構と、
前記振り子アームを往復円弧運動させる駆動手段とからなり、
前記駆動手段は、前記振り子アームの先端部に設けた磁石と、該磁石に磁力を及ぼす位置に設けた励磁コイルと、該励磁コイルに電力を供給する電力供給部、および該励磁コイルに励磁電流を流すタイミングを制御する制御部から構成されていることを特徴とする方向自在斜め振り子機構。
前記励磁コイルが、
視認板と振り子アームが平衡時において、振り子アームの中心線の延長線に対して偏寄した位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の方向自在斜め振り子機構。
前記電力供給部が、
太陽電池モジュールとバッテリーを組み合わせたものであることを特徴とする請求項１記載の方向自在斜め振り子機構。
垂直方向に往復運動をする第１の振り子の先端に支軸を設け、該支軸に回転自在に取付けた第２の振り子の先端が水平方向に往復運動をすることにより、第２の振り子の先端が外見上横向き８の字運動をする基本構造の機構で、詳しくは、
第１の支軸に対して回転自在に取付けた振り子アームIが垂直方向に往復円弧運動をするよう、該振り子アームIの中心線と斜め角度αのバランサアームを固定取付けし、
前記振り子アームIの先端に第２の支軸を設け、該支軸に回転自在に取付けた視認板機能をもつ振り子アームII より構成された振り子機構において、
前記振り子機構の揺動停止時には、前記振り子アームII が水平になるよう前記バランサアームの重錘の位置を調整し、
次に動作時には、振り子アームII の下端の水平方向の周期が、振り子アームII の上側先端の垂直方向の周期の２倍になるように振り子アームII の重錘を調整することにより、視認板の機能をもつ振り子アームIIの下端が外見上横向き８の字運動をする機構からなり、
前記機構の駆動手段は、前記振り子アームII の先端部に設けた磁石と、該磁石に磁力を及ぼす位置に設けた励磁コイルと、該励磁コイルに電力を供給する電力供給部、および該励磁コイルに励磁電流を流すタイミングを制御する制御部から構成されていることを特徴とする８の字振り子機構
前記励磁コイルが、
平衡時において、請求項４の振り子アームII の中心線の延長線に対して偏寄した位置に配置されていることを特徴とする請求項４記載の８の字振り子機構。
前記電力供給部が、太陽電池モジュールとバッテリーを組み合わせたものであることを特徴とする請求項４記載の８の字振り子機構。