JP5385817B2 - 三次元的動作機構構造体 - Google Patents
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本発明の三次元的動作機構構造体は、
頭の動きを模した三次元的動作機構構造体であって、
前記三次元的動作機構構造体は、
頭部と、
前記頭部の下方に位置するよう配設された胴部と、
前記頭部に接続されるとともに、前記胴部に軸支された左右回動部材に連結され、前記左右回動部材を回動することにより、前記頭部を左右に揺動させる左右揺動用平行リンク機構と、
前記頭部の前方または後方のいずれか一方に接続されるとともに、前記胴部に軸支され
た前後回動部材を回動することにより、前記頭部を前後に揺動させる前後揺動用リンク機構と、
を備え、
前記左右回動部材と前記前後回動部材とを回動することにより、前記頭部を三次元的に動作させるよう構成されていることを特徴とする。
前記左右揺動用平行リンク機構の左右回動部材が、
前記胴部の前後方向に軸支されていることを特徴とする。
前記左右揺動用平行リンク機構が、
前記頭部の左右方向の軸を中心として、前記頭部が前後方向に回動できるように前記頭部に連結された上リンクと、
前記左右回動部材と連結され、前記左右回動部材と従動するよう接続された下リンクと、
前記上リンクの左側端部と下リンクの左側端部とを連結する左側リンクと、
前記上リンクの右側端部と下リンクの右側端部とを連結する右側リンクと、
前記左側リンクと右側リンクとを略垂直状に保持する垂直保持手段と、
を備え、
前記左右回動部材を回動することにより、前記下リンク,左側リンクおよび右側リンク,ならびに上リンクを伝って前記頭部を左右に揺動させるよう構成されていることを特徴とする。
前記垂直保持手段が、
その両端部が前記左側リンクおよび右側リンクと連結され、前記胴部の前後方向に軸支された中間リンクであることを特徴とする。
前記前後揺動用リンク機構の前後回動部材が、
前記胴部の左右方向に軸支されていることを特徴とする。
せず好ましい。
前記前後揺動用リンク機構が、
前記頭部の前後方向の軸を中心として回動できるように、一端側が前記頭部の前方または後方のいずれか一方に連結された第1リンクと、
前記胴部に対して接離するように上下方向に回動できるように、一端側が前記第1リンクの他端側に連結された第2リンクと、
前記第2リンクの上下方向の軸を中心として回動できるように、一端側が前記第2リンクの他端側に連結された第3リンクと、
前記第3リンクの上下方向の軸に対して略垂直な前後方向の軸を中心として回動できるように、一端側が前記第3リンクの他端側に連結された第4リンクと、
前記胴部に対して、その一端側が接離するように上下方向に回動できるように、一端側が前記第4リンクの他端側に連結されるとともに、他端側が前記前後回動部材に固着された第5リンクと、
を備え、
前記前後回動部材を回動することにより、前記第5リンク,第4リンク,第3リンク,第2リンク,第1リンクを伝って前記頭部を前後に揺動させるよう構成されていることを特徴とする。
前記第3リンクが、
前記第2リンクの他端側とその一端側が連結された第1連結部分と、
前記第1連結部分の他端側から垂下され、前記第4リンクの一端側と連結された第2連結部分と、
を有することを特徴とする。
前記第3リンクの第1連結部分の左右方向の軸が、
前記第2のリンクの上下方向の軸と直交するように構成されていることを特徴とする。
前記第3リンクの第2連結部分の上下方向の軸が、
前記第2リンクの上下方向の軸と平行となるように構成されていることを特徴とする。
前記第3リンクの第2連結部分の上下方向の軸が、
前記第2リンクの上下方向の軸と略同一軸上に有ることを特徴とする。
前記左右回動部材と前後回動部材が、歯車であることを特徴とする。
前記左右揺動用平行リンク機構の歯車を回動する電動モータを備えることを特徴とする。
前記前後揺動用リンク機構部の歯車を回動する電動モータを備えることを特徴とする。
前記電動モータが、前記胴部内に配設されることを特徴とする。
前記三次元動作機構構造体が、
人形玩具の内側,ロボットハンドの手首部分,またはカメラの雲台に配設される構造体であることを特徴とする。
のであって、何ら使用される位置や用途を限定するものではなく、広義の意味で用いられるものである。
さらに略垂直および略水平との記載は、単に方向を指すものであって、略垂直は上下の方向、略水平は左右の方向であって、厳密に角度を規定したものではないものである。
図1および図2に示した本発明の第1の実施例における三次元的動作機構構造体10は、まず頭部20と、この頭部20の下方に胴部30が配設されている。そして、この胴部30に対して頭部20が三次元的に動作するよう、2つのリンク機構が備えられている。
以下、左右揺動用平行リンク機構40と前後揺動用リンク機構60について詳しく説明する。
図1(a)に示したように、左右揺動用平行リンク機構40は、まず頭部20の左右の方向に接続された上リンク42を有している。この上リンク42は、頭部20の左右方向の軸80を中心として、頭部20が前後方向に回動できるよう構成されたものである。
なお本実施例において中間リンク50は、上リンク42と下リンク44の間に配設されているが、例えば下リンク44の下方に平行するように設けても良いものである。
図1(b)に示したように、前後揺動用リンク機構60は、複数のリンクが連結されて構成されたものである。
に連結されている。
これにより、これらリンク間の動きによって、胴部30左側面に軸支された回動部材72の回動により生ずる斜め方向からの力を、確実に頭部20の前後方向への運動へ置き換えることができるようになっている。
これにより、図5(b)に示したように、第5リンク70の第4リンク68と接続された側が斜め上に移動され、これにより第5リンク70と接続された第4リンク68,第4リンク68と接続された第3リンク66,第3リンク66と接続された第2リンク64,第2リンク64と接続された第1リンク62が一緒に、上方に移動される。そして、最終的にこの第1リンク62と接続された頭部20が、前方に傾倒されるようになる。
その結果、前後回動部材72が頭部20の上下方向の軸78からは左右の方向に位置ずれし、これにより第2リンク64と第3リンク66とが斜めに配置されていても、前後回動部材72の回動のみで、頭部20を前後方向に揺動させることができるようになっている。
の材質からなることが好ましい。硬質の材料としては、例えば金属材料,樹脂成形材料,木材などを用いることができ、耐久性や加工容易性を鑑みれば金属材料から成ることがより好ましい。
この状態は、図1(a)の矢印A方向に、図3(a)〜図3(c)に示したように、左右揺動用平行リンク機構40の左右回動部材52を、右側方側から左側方側に向かって回動させることにより生ずる。
これに合わせて、図3(a)、(c)に示したように、左側リンク46が矢印A2のように下方に下がるとともに、右側リンク48が矢印A3のように上方に上がることとなる。
この時、頭部20の傾き具合は、左右回動部材52の回動角度に依存するため、左右回動部材52の回転具合を制御することで、頭部20の左右方向への傾き具合を適宜変更することができる。
この状態は、図4(a)〜図4(c)に示したように、図1(a)の矢印B方向に、左右揺動用平行リンク機構40の左右回動部材52を、左側方側から右側方側に向かって回動させることにより生ずる。
これに合わせて、図4(a)、(c)に示したように、左側リンク46が矢印B2のように上方に上がるとともに、右側リンク48が矢印B3のように下方に下がることとなる。
さらに左側リンク46と右側リンク48に接続された上リンク42が右側方側の下方向に傾き、これによって頭部20が右側方側へ傾くこととなる。
この状態は、図5(a)〜図5(c)に示したように、図1(b)の矢印C方向に、前後揺動用リンク機構60の前後回動部材72を、後方側から前方側に向かって回動させることにより生ずる。
この時、頭部20の傾き具合は、前後回動部材72の回動角度に依存するため、前後回動部材72の回転具合を制御することで、頭部20の前後方向への傾き具合を適宜変更することができる。
この状態は、図1(b)の矢印D方向に、すなわち、図6(a)〜図6(c)に示したように、前後揺動用リンク機構60の前後回動部材72を、矢印D1のように前方側から後方側に向かって回動させることにより生ずる。
さらにこの第1リンク62の動作に合わせて、図6(b)に示したように、これと連結された頭部20が矢印D5のように前方側から後方側へ傾くこととなる。
この状態は、図1(a)の矢印A方向に、すなわち、図7(a)〜図7(c)に示したように、左右揺動用平行リンク機構40の左右回動部材52を、矢印E1のように右側方側から左側方側に向かって回動させる。
さらに、図1(b)の矢印C方向に、すなわち、図7(a)〜図7(c)に示したように、前後揺動用リンク機構60の前後回動部材72を矢印E2のように後方側から前方側に向かって回動させることにより生ずる。
これに合わせて左側リンク46が、図7(a)に示したように、矢印E3のように下方に下がるとともに、右側リンク48が矢印E4のように上方に上がることとなる。
これにより、第2リンク64に連結された第1リンク62も、図7(b)の矢印E7のように上方向に移動するようになる。
これら左右揺動用平行リンク機構40と前後揺動用リンク機構60の働きにより、これらと連結された頭部20が左側方前方へ傾くこととなる。
この状態は、図1(a)の矢印A方向に、すなわち、図8(a)〜図8(c)に示したように、左右揺動用平行リンク機構40の左右回動部材52を、図8(b)の矢印F1のように右側方側から左側方側に向かって回動させる。
さらに、図1(b)の矢印D方向に、すなわち、前後揺動用リンク機構60の前後回動部材72を矢印F2のように前方側から後方側に向かって回動させることにより生ずる。
これら左右揺動用平行リンク機構40と前後揺動用リンク機構60の働きにより、これらと連結された頭部20が左側方後方へ傾くこととなる。
この状態は、図1(a)の矢印B方向に、すなわち、図9(a)〜図9(c)に示したように、左右揺動用平行リンク機構40の左右回動部材52を、図9(b)の矢印G1のように左側方側から右側方側に向かって回動させる。
さらに、図1(b)の矢印C方向に、すなわち、前後揺動用リンク機構60の前後回動部材72を、図9(a)〜図9(c)の矢印G2のように後方側から前方側に向かって回動させることにより生ずる。
これに合わせて左側リンク46が、図9(a)に示したように、矢印G3のように上方に上がるとともに、右側リンク48が矢印G4のように下方に下がることとなる。
これにより、第2リンク64に連結された第1リンク62も、図9(b)の矢印G7のように上方向に移動するようになる。
これら左右揺動用平行リンク機構40と前後揺動用リンク機構60の働きにより、これらと連結された頭部20が右側方前方へ傾くこととなる。
この状態は、図1(a)の矢印B方向に、すなわち、図10(a)〜図10(c)に示したように、左右揺動用平行リンク機構40の左右回動部材52を、図10(b)の矢印H1のように左側方側から右側方側に向かって回動させる。
さらに、図1(b)の矢印D方向に、すなわち、前後揺動用リンク機構60の前後回動部材72を、図10(a)〜図10(c)の矢印H2のように前方側から後方側に向かって回動させることにより生ずる。
これに合わせて左側リンク46が、図10(a)に示したように、矢印H3のように上方に上がるとともに、右側リンク48が矢印H4のように下方に下がることとなる。
しかしながら、このような三次元的動作機構構造体10は、他にも三次元的に動作させたい部位を有する構造体に用いることが可能であり、使用用途は特に限定されないものである。
次に、本発明の三次元的動作機構構造体10における第2の実施例について図11に示した背面図を用いて説明する。
このように第1連結部分66aの長さを長尺状としても、何ら問題なく前後揺動用リンク機構60を機能させることができる。
次に、本発明の三次元的動作機構構造体10における第3の実施例について図12に示した背面図を用いて説明する。
このように第2連結部分66bを、第2リンク64の上下方向の軸84とは平行せずに角度を持って構成しても、何ら問題なく前後揺動用リンク機構60を機能させることができる。
次に、本発明の三次元的動作機構構造体10における第4の実施例について図13に示した背面図を用いて説明する。
次に、本発明の三次元的動作機構構造体10における第5の実施例について図15に示した背面図を用いて説明する。
次に、本発明の三次元的動作機構構造体10における第6の実施例について図16に示した左側面図を用いて説明する。
発明は上記の形態に限定されるものではないものである。
20・・・頭部
30・・・胴部
40・・・左右揺動用平行リンク機構
42・・・上リンク
44・・・下リンク
46・・・左側リンク
48・・・右側リンク
50・・・中間リンク
52・・・左右回動部材
60・・・前後揺動用リンク機構
62・・・第1リンク
64・・・第2リンク
66・・・第3リンク
66a・・第1連結部分
66b・・第2連結部分
68・・・第4リンク
70・・・第5リンク
72・・・前後回動部材
78・・・頭部の上下方向の軸
80・・・頭部の左右方向の軸
82・・・頭部の前後方向の軸
84・・・第2リンクの上下方向の軸
86・・・第3リンクの上下方向の軸
88・・・第3リンクの上下方向の軸に略垂直な前後方向の軸
90・・・第1リンクの前後方向の軸
94・・・開口部
Claims (15)
- 頭の動きを模した三次元的動作機構構造体であって、
前記三次元的動作機構構造体は、
頭部と、
前記頭部の下方に位置するよう配設された胴部と、
前記頭部に接続されるとともに、前記胴部に軸支された左右回動部材に連結され、前記左右回動部材を回動することにより、前記頭部を左右に揺動させる左右揺動用平行リンク機構と、
前記頭部の前方または後方のいずれか一方に接続されるとともに、前記胴部に軸支された前後回動部材を回動することにより、前記頭部を前後に揺動させる前後揺動用リンク機構と、
を備え、
前記左右回動部材と前記前後回動部材とを回動することにより、前記頭部を三次元的に動作させるよう構成されていることを特徴とする三次元的動作機構構造体。 - 前記左右揺動用平行リンク機構の左右回動部材が、
前記胴部の前後方向に軸支されていることを特徴とする請求項1に記載の三次元的動作機構構造体。 - 前記左右揺動用平行リンク機構が、
前記頭部の左右方向の軸を中心として、前記頭部が前後方向に回動できるように前記頭部に連結された上リンクと、
前記左右回動部材と連結され、前記左右回動部材と従動するよう接続された下リンクと、
前記上リンクの左側端部と下リンクの左側端部とを連結する左側リンクと、
前記上リンクの右側端部と下リンクの右側端部とを連結する右側リンクと、
前記左側リンクと右側リンクとを略垂直状に保持する垂直保持手段と、
を備え、
前記左右回動部材を回動することにより、前記下リンク,左側リンクおよび右側リンク,ならびに上リンクを伝って前記頭部を左右に揺動させるよう構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の三次元的動作機構構造体。 - 前記垂直保持手段が、
その両端部が前記左側リンクおよび右側リンクと連結され、前記胴部の前後方向に軸支された中間リンクであることを特徴とする請求項3に記載の三次元的動作機構構造体。 - 前記前後揺動用リンク機構の前後回動部材が、
前記胴部の左右方向に軸支されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の三次元的動作機構構造体。 - 前記前後揺動用リンク機構が、
前記頭部の前後方向の軸を中心として回動できるように、一端側が前記頭部の前方または後方のいずれか一方に連結された第1リンクと、
前記胴部に対して接離するように上下方向に回動できるように、一端側が前記第1リンクの他端側に連結された第2リンクと、
前記第2リンクの上下方向の軸を中心として回動できるように、一端側が前記第2リンクの他端側に連結された第3リンクと、
前記第3リンクの上下方向の軸に対して略垂直な前後方向の軸を中心として回動できるように、一端側が前記第3リンクの他端側に連結された第4リンクと、
前記胴部に対して、その一端側が接離するように上下方向に回動できるように、一端側が前記第4リンクの他端側に連結されるとともに、他端側が前記前後回動部材に固着された第5リンクと、
を備え、
前記前後回動部材を回動することにより、前記第5リンク,第4リンク,第3リンク,第2リンク,第1リンクを伝って前記頭部を前後に揺動させるよう構成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の三次元的動作機構構造体。 - 前記第3リンクが、
前記第2リンクの他端側とその一端側が連結された第1連結部分と、
前記第1連結部分の他端側から垂下され、前記第4リンクの一端側と連結された第2連結部分と、
を有することを特徴とする請求項6に記載の三次元的動作機構構造体。 - 前記第3リンクの第1連結部分の左右方向の軸が、
前記第2のリンクの上下方向の軸と直交するように構成されていることを特徴とする請求項7に記載の三次元的動作機構構造体。 - 前記第3リンクの第2連結部分の上下方向の軸が、
前記第2リンクの上下方向の軸と平行となるように構成されていることを特徴とする請求項7または8に記載の三次元的動作機構構造体。 - 前記第3リンクの第2連結部分の上下方向の軸が、
前記第2リンクの上下方向の軸と略同一軸上に有ることを特徴とする請求項7または8に記載の三次元的動作機構構造体。 - 前記左右回動部材と前後回動部材が、歯車であることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の三次元的動作機構構造体。
- 前記左右揺動用平行リンク機構の歯車を回動する電動モータを備えることを特徴とする請求項11に記載の三次元的動作機構構造体。
- 前記前後揺動用リンク機構部の歯車を回動する電動モータを備えることを特徴とする請求項11または12に記載の三次元的動作機構構造体。
- 前記電動モータが、前記胴部内に配設されることを特徴とする請求項12または13に記載の三次元的動作機構構造体。
- 前記三次元動作機構構造体が、
人形玩具の内側,ロボットハンドの手首部分,またはカメラの雲台に配設される構造体であることを特徴とする請求項1から14のいずれかに記載の三次元的動作機構構造体。
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