JPH06114167A - 歩行運動体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 予測が困難な歩行運動をする歩行運動体を提
供する。 【構成】 歩行運動体は、頭部半球体１ａ、外側上部半
球殻体１ｂおよび外側下部半球殻体１ｃからなる歩行運
動本体１と、歩行運動本体１内に収容された機構部３か
らなる。外側下部半球殻体１ｃの底面は転がりを容易に
する球面に形成されている。機構部３は静止重心位置を
変化させる第２のモータ３ｅを有し、第２のモータ３ｅ
の回転によって第１の軸３ｃを回転中心として第１の回
転円板３ａが第２の回転円板３ｂに対して回転し、歩行
運動本体１を傾ける。この傾きが第１の光学式センサ３
ｊまたは第２の光学式センサ３ｎで検出され、回路基板
３ｙ内の電子回路が第１のモータ３ｄを駆動して第２の
回転軸３ｆを回転させ、静止重心位置に復帰させる。こ
れらの動作が連続して行われると、歩行運動本体１は傾
動かつ揺動しながら歩行動作をする。歩行運動本体１の
動作は重心位置変化、その運動の慣性などに依存し予測
が困難な動作となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は歩行運動体に関するもの
であり、特に玩具や機構制御の学習用教材などに好適に
用いられる予測の困難な運動をする歩行運動体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】床面を歩行させる歩行運動体としては、
関節や脚などによる歩行運動に特徴を有するものが知ら
れている。そのような歩行運動体としては、たとえば、
赤ん坊のハイハイの仕種さを模した人形や、身体を揺す
って歩くユウモラスな動きをした力士の玩具や、パンダ
の前進後進や前転などの動きを模した玩具や、蛇などの
ように体をくねらせて前進運動を行うように模した玩具
などが知られている。また微生物の鞭毛運動を模した玩
具のような歩行運動体を模した玩具なども知られてい
る。さらに、ホバークラフトなどのように水面上に浮上
させて走行運動を行うものを模した玩具などもある。さ
らに実用的な歩行運動体としては、歩行可能な監視用ロ
ボットなどが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来知
られている歩行運動形玩具は、規則性ある運動をするも
のが多く、玩具としての面白さに欠けるという問題があ
る。また従来知られている歩行運動体はその運動メカニ
ズムを理解可能なようには製造されていず、分解などし
なければその歩行運動体の運動メカニズムを理解させる
ための教材として利用することができないという問題に
遭遇している。

【０００４】そこで、本発明は予測性のない歩行運動を
行うことができる歩行運動体を提供することを目的とす
る。また本発明は教材として好適に利用可能な歩行運動
体を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、床面に接する底面の一部を転がり運動可能に
形成した歩行運動本体と、歩行運動本体の内部の静止重
心位置を不安定な方向に変化させる第１の重心位置変化
手段と、第１の重心位置変化手段による静止重心位置変
化に応答し静止重心位置に復元させる第２の重心位置変
化手段とを有し、重心位置変化に応答して前記歩行運動
本体を傾動させ、かつ、その傾動を静止状態に復元させ
て前記歩行運動本体を運動させる歩行運動体を提供す
る。

【０００６】特定的には、歩行運動体の静止状態におい
て重心位置が歩行運動体の下方にあるように静止重心を
規定し、第１の重心位置変化手段によって静止重心位置
を歩行運動体の上方に変化させ、第２の重心位置変化手
段によって上昇した重心を静止重心位置に復帰させる。
また特定的には、第１の重心位置変化手段と第２の重心
位置変化手段とは、それぞれ歩行運動本体の下部の第１
軸回転機構と歩行運動本体の上部の第２の回転機構を駆
動し、これら第１および第２の回転駆動機構の動作に応
答して歩行運動本体の重心位置が変化して歩行運動本体
の傾動を生じさせる。

【０００７】さらに特定的には、第１の重心位置変化手
段および第２の重心位置変化手段は、第１の軸を軸中心
として相互に回動可能に対向して設けられた第１および
第２の回転板と、第１の回転板の上方に設けられた第１
のモータと、第１のモータに回転可能に接続され歩行運
動本体の内部に軸支され、この軸支によって第１および
第２の回転板を前記歩行運動本体内の内腔に運動自在に
収容する第２の回転軸と、第１の回転板の下方に設けら
れた第２のモータと、第２のモータによって回転される
クランクと、第２の回転板に設けられクランクを受入れ
クランクの回転動作に応答してクランクの先端を上下に
摺動させて第１および第２の回転板を相互に回転させる
スライド溝と、第１または第２の回転板に設けられ第１
および第２のモータの制御を行う電子回路とを有する。

【０００８】特定的には、第２の回転板に下方に前記第
１および第２のモータを駆動する電源が配設され、該電
源が歩行運動体の静止状態における重心位置を歩行運動
体の下方にあるように静止重心を規定する主要な要素と
して機能する。さらに特定的には、第１のモータの回転
位置を検出する手段をさらに有し、第２の回転軸は歩行
運動本体の静止状態において第１の回転軸を通り床面に
垂直な方向を指向し、第２のモータが回動してクランク
を回転させてクランクの先端をスライド溝内を摺動さ
せ、第１の回転板が第２の回転板に対して回転して歩行
運動本体を傾けて歩行運動本体の底部の転がらせて歩行
運動本体を移動させ、モータの回転位置検出手段の回転
位置検出に応答して電子回路は第１のモータを回転制御
して前記歩行運動本体を静止状態に復元するように制御
する。好適には、歩行運動本体の傾動方向が前記第２の
モータの起動時の回転方向によって規定される。また好
適には、歩行運動本体の傾動動作の大きさは第１のモー
タの駆動により規定される。

【０００９】好適には、電子回路は外部のリモコン送信
機からの指令に応答して少なくとも第１のモータを制御
する。

【００１０】好適には、歩行運動本体は床面に平行な面
において少なくとも２つの部材を結合して構成される。
さらに好適には、歩行運動本体は前記第１および第２の
重心位置変化手段の動作が外部から観察可能な透明部材
で形成されている。

【００１１】

【作用】歩行運動体は床面に接する底面の一部を転がり
運動可能に形成した歩行運動本体を有する。したがっ
て、歩行運動本体の内部の静止重心位置を不安定な方向
に変化させる第１の重心位置変化手段による歩行運動本
体の傾動動作により床面を転がり、歩行運動をする。第
２の重心位置変化手段は第１の重心位置変化手段による
歩行運動本体の傾きを復元するように動作する。これに
より、歩行運動本体は揺動しつつ歩行運動本体を静止位
置に復元する。これらの運動が連続的に行われると、歩
行運動本体と揺動しながら歩行運動をする。つまり、歩
行運動体は重心位置変動に起因する傾動動作と、この傾
動動作に伴う慣性を伴う静止位置への復元動作とによっ
て規定される予測が困難な２軸回転運動をする。

【００１２】上記運動は、特定的には、歩行運動体の静
止状態において重心位置が歩行運動体の下方にあるよう
に静止重心を規定し、第１の重心位置変化手段によって
静止重心位置を歩行運動体の上方に変化させ、第２の重
心位置変化手段によって上昇した重心を静止重心位置に
復帰させる。また特定的には、上記運動は、第１の重心
位置変化手段と第２の重心位置変化手段とが、それぞれ
歩行運動本体の下部の第１軸回転機構と歩行運動本体の
上部の第２の回転機構を駆動し、この駆動により、これ
ら第１および第２の回転駆動機構の動作に応答して歩行
運動本体の重心位置を変化させ歩行運動本体の傾動を生
じさせる。

【００１３】上記２軸回転運動は、第１の軸を軸中心と
して相互に回動可能に対向して設けられた第１および第
２の回転板と、第１の回転板の上方に設けられた第１の
モータと、第１のモータに回転可能に接続され歩行運動
本体の内部に軸支され、この軸支によって第１および第
２の回転板を前記歩行運動本体内の内腔に運動自在に収
容する第２の回転軸と、第１の回転板の下方に設けられ
た第２のモータと、第２のモータによって回転されるク
ランクと、第２の回転板に設けられクランクを受入れク
ランクの回転動作に応答してクランクの先端を上下に摺
動させて第１および第２の回転板を相互に回転させるス
ライド溝と、第１または第２の回転板に設けられ第１お
よび第２のモータの制御を行う電子回路とによって実現
される。

【００１４】第１および第２のモータを駆動する電源が
第２の回転板に下方に配設され、歩行運動体の静止状態
における重心位置を歩行運動体の下方にあるように静止
重心を規定する主要な要素として機能している。第１の
モータの回転位置を検出する手段を用いて、静止重心位
置を変化させる第２のモータの回転位置を検出し、電子
回路は第１のモータを回転制御して歩行運動本体を静止
状態に復元するように制御する。歩行運動本体の傾動方
向が第２のモータの回転起動方向によって規定できる。
歩行運動本体の傾動動作の大きさは第１のモータの駆動
により規定する。

【００１５】電子回路は外部のリモコン送信機からの指
令に応答して少なくとも第１のモータを制御する。した
がって、歩行運動体は遠隔操作によって自在に運動を開
始または停止させ、あるいは、歩行運動に変化を与える
ことができる。

【００１６】

【実施例】本発明の歩行運動体の実施例として予測が困
難な特異な動きをする玩具として用いる歩行運動体につ
いて述べる。図１は本発明の実施例としての歩行運動体
の全体構成図であり、図１は歩行運動体本体１の外観を
示す斜視図である。図２は図１に図解した歩行運動体本
体１をリモコン操作により駆動させるリモコン送信機２
の平面図である。図３は図１に示した歩行運動体本体１
の分解斜視図である。図１に示した歩行運動本体１は図
２に示したリモコン送信機２からの指令に応答して図１
０に図解したような傾動動作に基づく揺動的な並進運動
をする。

【００１７】図１および図３に示すように、歩行運動本
体１の外形は頭部半球体１ａ、外側上部半球殻体１ｂお
よび外側下部半球殻体１ｃで構成されている。外側上部
半球殻体１ｂと外側下部半球殻体１ｃとが一体構成され
て下部球形体１Ａを形成する。このように歩行運動本体
１の外形は全体としてほぼダルマの形状をしている。た
だし、通常のダマルと異なる点は、通常のダマルが固定
した底部にその相当の重量があり、たとえば、傾斜させ
たとき予測された状態で必ず元の位置に復元し、その位
置に留まっているのに対して、この実施例の歩行運動本
体１は後述するように重心が状態に依存して移動しこの
重心の移動に応じて図１０に図解するように歩行運動本
体１全体が傾動して前進または後退して運動すること、
および、上記動作に予測性がない点である。下部球形体
１Ａの内部には内腔５が規定され、この内腔５内に機構
部３が第２の回転軸３ｆが外側上部半球殻体１ｂの上部
に軸支された状態で収容されている。機構部３は機構部
および電気回路などが固定されているが、その詳細につ
いては後述する。

【００１８】図４は図３の線Ｚ−Ｚにおける歩行運動本
体１の断面図である。図５（Ａ）は図４に示した断面に
おける機構部３の正面図であり、図５（Ｂ）は機構部３
の側面図であり、図５（Ｃ）は機構部３の裏面図であ
る。図６（Ａ）は図４および図５（Ａ）に図解した第１
の回転円板３ａの下部に設けられた第２のモータ３ｅ、
遮光板３ｍ、第１のセンサ３ｊおよび第２のセンサ３ｎ
の詳細図であり、図６（Ｂ）は図５（Ｂ）に示した機構
部３の側面図の上部平面図であり、図６（Ｃ）は図５
（Ｂ）に示した機構部３の側面図の下部詳細図であり、
図６（Ｄ）は図５（Ｂ）の側面図に示したクランク３ｇ
およびスライド溝３ｈの詳細図である。機構部３は、第
１の回転円板３ａと第２の回転円板３ｂとを有し、第１
の回転円板３ａと第２の回転円板３ｂとは第１の軸３ｃ
を介して相互に回転自在に軸支されている。第１の回転
円板３ａの下部には、第２のモータ３ｅが配設されてお
り、第２のモータ３ｅの回転軸（図示せず）がギヤ（図
示せず）を介してクランク３ｇに接続されている。第２
のモータ３ｅは正逆回転可能なリバーシブルモータであ
り、正回転または逆回転してクランク３ｇを正回転また
は逆回転させる。クランク３ｇには遮光板３ｍが固定さ
れており、クランク３ｇの回転に同期して回転する遮光
板３ｍの動きを検出するため、第１の回転円板３ａには
第１の光学式センサ３ｊおよび第２の光学式センサ３ｎ
が設けられている。これら第１の光学式センサ３ｊおよ
び第２の光学式センサ３ｎと対向する位置には発光素子
（図示せず）が固定されている。クランク３ｇが第２の
モータ３ｅによって回転させられると遮光板３ｍも回転
する。遮光板３ｍが右側に回転すると発光素子からの光
が遮られその回転が第２の光学式センサ３ｎによって検
出され、遮光板３ｍが左側に回転すると発光素子からの
光が遮られその回転が第１の光学式センサ３ｊによって
検出される。

【００１９】第１の回転円板３ａの上部には、第１のモ
ータ３ｄが固定されており、この第１のモータ３ｄには
第２の回転軸３ｆが接続されている。第１のモータ３ｄ
は、たとえば、可変速駆動のリバーシブルモータであ
る。ウォームホイールからなる第２の回転軸３６にはモ
ータ３４の軸であるウォーム（図示せず）が噛合してウ
ォーム歯車を構成する。第２の回転軸３ｆの他方の先端
は歩行運動本体１の上部半球体１ｂの取付け板１ｂ１に
回転自在に固定される。第２の回転軸３ｆの軸中心と、
第１の軸３ｃの枢軸、および、クランク３ｇまたは遮光
板３ｍの回転中心とは常に一直線上にある。第２の回転
円板３ｂの下部には電池ボックス３ｋが取りつけられて
おり、第２の回転円板３ｂの上部には回路基板３ｙが固
定されている。回路基板３ｙには第１の光学式センサ３
ｊおよび第２の光学式センサ３ｎからの信号を入力し、
これらの入力信号およびリモコン送信機２からの種々の
指令に応答して第１のモータ３ｄおよび第２のモータ３
ｅを駆動制御するマイクロコンピュータを含む電子回路
が収容されている。第２の回転円板３ｂにはクランク３
ｇが間挿され上下に摺動するスライド溝３ｈが設けられ
ている。クランク３ｇが第２のモータ３ｅによって回転
させられると、クランク３ｇがスライド溝３ｈを上下に
摺動し、第２の回転円板３ｂに対して第１の回転円板３
ａを回転させる。

【００２０】歩行運動本体１を組み立てる場合、まず、
外側上部半球殻体１ｂの上部の取付け板１ｂ１に第２の
回転軸３ｆの上部先端を固定する。第２の回転軸３ｆが
外側上部半球殻体１ｂに固定されると、第２の回転軸３
ｆを介して第１の回転円板３ａおよび第２の回転円板３
ｂも外側上部半球殻体１ｂの取付け板１ｂ１に固定され
る。ただし、第２の回転軸３ｆは取付け板１ｂ１に回転
自在に固定されており、機構部３も外側上部半球殻体１
ｂに対して回転自在に固定される。次いで、外側上部半
球殻体１ｂの上部に頭部半球体１ａを固定する。この固
定方法としては、たとえば、外側上部半球殻体１ｂの上
部平坦部と頭部半球体１ａの下部平坦部をプラスチック
マグネットで構成しておき、磁力で固定する。さらに外
側上部半球殻体１ｂに外側下部半球殻体１ｃを固定す
る。この固定方法も、たとえば、外側上部半球殻体１ｂ
の下部平坦部をプラスチックマグネットで形成し、外側
下部半球殻体１ｃの上部平坦部をプラスチックマグネッ
トで形成することにより、磁力で固定する。外側上部半
球殻体１ｂと外側下部半球殻体１ｃとが固定されること
により、下部球形体１Ａが一体的に形成される。なお、
頭部半球体１ａの外側上部半球殻体１ｂへの固定は外側
上部半球殻体１ｂと外側下部半球殻体１ｃとを固定した
後に行ってもよい。歩行運動本体１を解体（分解）する
ときは上記組立動作とは逆の動作を行う。

【００２１】下部球形体１Ａを構成する外側下部半球殻
体１ｃは平坦な床面に接して転がり運動を可能にするた
め底面が球面に形成されている。その球面は床面と接触
する部分のみが球面形状をしていればよく、図解したよ
うに全体が球面である必要はない。頭部半球体１ａは後
述するように、基本的には、歩行運動本体１の運動状態
が容易に、あるいは、顕著に認識できるように配設した
ものであり、任意の形状にすることができる。したがっ
て、この歩行運動体を動物の玩具に使用するときは、た
とえば、動物の頭部の形状にすることができる。また頭
部半球体１ａに任意の装飾を施してもよい。さらに頭部
半球体１ａは後述するように、歩行運動本体１全体の重
心位置を調整する手段としても機能させることができ
る。歩行運動本体１は上述したように容易に組立または
分解できる。したがって、歩行運動本体１を教材などに
使用するとき、容易に分解または組み立てることができ
る。また、このように部分的な部材を組立てて歩行運動
本体１を構成するので、歩行運動本体１の製造が容易で
ある。さらに歩行運動本体１を教材に使用するとき、機
構部３の細部の動きを観察し易いように、外側上部半球
殻体１ｂ、および、外側下部半球殻体１ｃを透明部材を
使用して形成することが望ましい。本実施例において
は、外側上部半球殻体１ｂおよび外側下部半球殻体１ｃ
を透明部材で形成している。

【００２２】図２に示すリモコン送信機２は、このリモ
コン送信機２を用いてリモコン操作によって歩行運動本
体１を歩行運動させようとする場合に用いるものであ
り、リモコン制御形玩具などに使用される市販のリモコ
ン送信機を使用することができる。リモコン送信機２
は、送信用アンテナ２ａ、電源投入ボタン２ｂ，歩行運
動本体１を左または右方向へ運動させるための動作指令
ボタン２ｃ、歩行運動本体１の運動の速度を指定するモ
ータ可変速調整ボタン２ｄ、および、内蔵された電子回
路（図示せず）などを有する。

【００２３】歩行運動本体１の基本動作を述べる。ユー
ザーがリモコン送信機２の電源投入ボタン２ｂを投入す
ると、その指令がリモコン送信機２内の電気回路を介し
て送信用アンテナ２ａから電波として放射され、第２の
回転円板３ｂの回路基板３ｙ内の受信用アンテナ（図示
せず）で受信される。回路基板３ｙ内のマイクロコンピ
ュータを含む電子回路はその受信指令に応答して第２の
モータ３ｅおよび第２のモータ３ｅに給電して動作可能
にする。ユーザーがリモコン送信機２の動作指令ボタン
２ｃを操作すると、その指令が送信用アンテナ２ａを介
して回路基板３ｙ内の受信用アンテナで受信され、回路
基板３ｙ内の電子回路が第１のモータ３ｄを指定された
回転方向に駆動する。第１のモータ３ｄの駆動速度はリ
モコン送信機２のモータ可変速調整ボタン２ｄの操作量
に応じて回路基板３ｙ内の電子回路が回転させる。以上
のように、基本的に歩行運動本体１はリモコン送信機２
からの指令に応じて始動され、リモコン送信機２からの
指令に応じた大きさの運動をする。しかしながら、その
運動は後述するように、歩行運動本体１の重心移動に伴
う運動であり、ユーザーはその重心移動を予測できない
から、ユーザーにとっても予測困難で再現性の少ない動
きとなる。

【００２４】図７は第１の回転円板３ａ側から見た歩行
運動本体１の運動形態を示す図であり、理解を容易にす
るため運動の主要部のみを図解している。図８および図
９は図７に示す歩行運動本体１の運動形態を詳細に示す
図であり、左側が第１の回転円板３ａからみた正面図、
右側が第２の回転円板３ｂ側から見た裏面図である。歩
行運動本体１は基本的には４つの運動状態Ａ〜Ｄを有
し、これらの運動が連続して、図１０に図解したように
並進運動をする。する。運動状態Ａ：静止（停止）状態 図７（Ａ）および図８上欄は歩行運動本体１が静止して
いる状態（状態Ａ）を示す。この状態においては、まだ
リモコン送信機２の電源投入ボタン２ｂは投入されてい
ず、第１のモータ３ｄおよび第２のモータ３ｅは初期静
止位置にある。この状態では第２の回転軸３ｆが平坦な
床面に垂直方向に向き、歩行運動本体１は安定した状態
にある。歩行運動本体１が安定した状態を維持している
のは、歩行運動本体１の重心が下方に位置しているため
である。この静止状態にある重心位置を静止重心位置と
呼ぶ。歩行運動本体１の静止重心位置をもたらしている
のは歩行運動本体１の全体の重心位置が下方にあるため
であり、歩行運動本体１の中でも重量的に大きな要素と
なる電池ボックス３ｋが第２の回転円板３ｂの下方に位
置しているためである。かかる観点から電池ボックス３
ｋは第１のモータ３ｄ、第２のモータ３ｅおよび回路基
板３ｙへの給電機能の他に重心を規定する機能をも有し
ている。上記静止重心位置は後述するように、第２のモ
ータ３ｅなどの動作によって歩行運動本体１の上方に移
動し、歩行運動本体１を傾動させる。そのため、歩行運
動本体１の下部重心を規定する歩行運動本体１の下部に
位置する電池ボックス３ｋなどの重量と、歩行運動本体
１の上方重心を規定する歩行運動本体１の上方に位置す
る第１のモータ３ｄ、頭部半球体１ａなどの重量との重
量比率はあまり大きくないように設定されている。つま
り、歩行運動本体１の重心は、第１のモータ３ｄの動作
によって静止重心位置が歩行運動本体１の上方に容易に
移動して歩行運動本体１を傾動可能にするとともに、歩
行運動本体１の静止状態においては歩行運動本体１が安
定し、歩行運動本体１が傾動した場合でもある程度の大
きさで静止状態に復元力を維持するように、歩行運動本
体１の下部重心が歩行運動本体１の上部重心より大きい
ような条件に重量または歩行運動本体１の全体の重心が
設定されている。上記静止重心位置に対して、歩行運動
本体１が傾動したときの重心位置を移動重心位置と呼
ぶ。

【００２５】運動状態Ｂ：第１の傾動動作状態 図７（Ｂ）および図８下欄は歩行運動本体１が第１の回
転円板３ａから見て右側に傾動した状態を示す。ユーザ
ーがリモコン送信機２の電源投入ボタン２ｂを押し、動
作指令ボタン２ｃを押すと、回路基板３ｙ内の電子回路
が第２のモータ３ｅを正方向に回転させる。これによ
り、第２のモータ３ｅに接続されたクランク３ｇが回転
して第２の回転円板３ｂのスライド溝３ｈを上方向に摺
動する。スライド溝３ｈ内をクランク３ｇが上方向に摺
動することにより、第１の回転円板３ａが第１の軸３ｃ
を軸中心として第２の回転円板３ｂに対して回転する。
第１の回転円板３ａと第２の回転円板３ｂとは相互に回
転可能であるが、第２の回転円板３ｂに固定されている
電池ボックス３ｋが重量物であるから、この例において
は第１の回転円板３ａが第２の回転円板３ｂに対して回
転する。この実施例においては、電池ボックス３ｋが重
量物として機能し、電池ボックス３ｋが常に床面に対し
て平行に位置し、第２の回転円板３ｂは実質的に回転せ
ず、第１の回転円板３ａのみが回転する。第１の回転円
板３ａは第１の回転円板３ａから見て、左回転する。第
１の回転円板３ａの左回転によって第２の回転軸３ｆの
軸中心は、第１の回転円板３ａ側から見て床面に垂直な
方向に対して右側に傾斜する。つまり、歩行運動本体１
が第１の回転円板３ａから見て右側に傾く（傾動す
る）。この傾動に応じて歩行運動本体１が右方向に前進
する。

【００２６】歩行運動本体１の傾動は、第２のモータ３
ｅの回転が大きくなり，クランク３ｇがスライド溝３ｈ
内を上方に摺動し、その結果、第２の回転軸３ｆの傾斜
が大きくなり、図７（Ａ）に示した歩行運動本体１の静
止重心が上方に移動することに伴って大きくなる。第２
のモータ３ｅの正方向回転に同期しているクランク３ｇ
の回転に応じて遮光板３ｍは反時計方向に回転する。遮
光板３ｍの回転が所定の角度を越えると、この例におい
ては、発光素子（図示せず）と左側の第１の光学式セン
サ３ｊとの間の光路をしゃ断し、第１の光学式センサ３
ｊが遮光板３ｍが所定回転角度まで回転したことを検出
する。第１の光学式センサ３ｊの検出信号は回路基板３
ｙ内の電子回路に印加され、その電子回路は第２の回転
軸３ｆが再び床面に対して垂直方向を指向するように第
１のモータ３ｄを回転駆動させる。つまり、回路基板３
ｙ内の電子回路は歩行運動本体１が倒れる程傾斜した場
合、第１のモータ３ｄを回転させて第２の回転軸３ｆを
反時計方向に回転させ、歩行運動本体１を元の静止位置
に復元するように第１のモータ３ｄを制御する。この間
も第２のモータ３ｅは回転し続け、クランク３ｇも回転
し続け、遮光板３ｍも回転し続ける。

【００２７】この実施例においては、歩行運動本体１の
傾き限界は、歩行運動本体１が倒れない範囲にしてあ
る。ユーザーがリモコン送信機２のモータ可変速調整ボ
タン２ｄを調整することにより、第２のモータ３ｅの回
転駆動速度が変化する。その結果として、クランク３ｇ
がスライド溝３ｈを摺動する速度が変化し、歩行運動本
体１の傾動速度が変化する。上述したように歩行運動本
体１の傾動を復元するように、回路基板３ｙ内の電子回
路が第１のモータ３ｄを駆動して第２の回転軸３ｆが床
面に垂直な方向を指向するように制御するが、歩行運動
本体１の傾動動作の慣性とその復元力とに応じて復元す
る歩行運動本体１の動きは常に一定しない。たとえば、
第２のモータ３ｅの回転動作が迅速な場合は歩行運動本
体１は急激に傾動し、その復元は遅延する。その結果、
歩行運動本体１は大きく前進する。一方、第２のモータ
３ｅの回転動作が緩慢な場合は歩行運動本体１は緩慢に
傾動し、その復元は迅速である。その結果、歩行運動本
体１は小さく前進する。

【００２８】休止状態Ｃ 図７（Ｃ）および図９上欄は歩行運動本体１が休止した
状態を示す。回路基板３ｙ内の電子回路の復元制御によ
って第１のモータ３ｄを動作させて第２の回転軸３ｆを
床面に垂直方向に指向させると、歩行運動本体１は上述
した静止状態と同様な第２の安定した位置に復帰する。
ただし、この場合、遮光板３ｍは第１の光学式センサ３
ｊを通過して回転していて、床面を指向している。

【００２９】運動状態Ｄ：第２の傾動動作状態 図７（Ｄ）および図９下欄は歩行運動本体１が第１の回
転円板３ａから見て左側に傾動した状態を示す。第２の
モータ３ｅが回転し続け、クランク３ｇを回転させてス
ライド溝３ｈ内を下方に摺動させると、第１の回転円板
３ａは第２の回転円板３ｂに対して、第１の回転円板３
ａの前方から見て、左側に回転する。この回転により、
第２の静止状態が崩れて歩行運動本体１は、第１の回転
円板３ａの正面から見て左側に傾動する。遮光板３ｍが
右側の第２の光学式センサ３ｎと発光素子（図示せず）
との間の光路を遮ると、第２の光学式センサ３ｎからの
遮光板３ｍを検出した信号が回路基板３ｙ内の電子回路
に入力される。その電子回路は再び第１のモータ３ｄを
駆動して第２の回転軸３ｆを時計方向に回転させ、歩行
運動本体１の傾動を安定した静止状態に復元しようとす
る。

【００３０】クランク３ｇが静止状態の位置まで回転
し、遮光板３ｍも静止状態まで復帰する。これにより、
歩行運動本体１は図７（Ａ）および図８上欄に示した静
止位置に復元する。以上の状態Ａ〜状態Ｄの傾動動作が
連続して行われる。その結果、歩行運動本体１は、図１
０に図解したように、形跡１−２−３−４−１として示
す前進運動をする。上記形跡における傾動の大きさは、
ユーザーがリモコン送信機２のモータ可変速調整ボタン
２ｄを操作して第２のモータ３ｅの動作条件を変化させ
たときの条件に大きく依存する。

【００３１】上述した実施例は、歩行運動本体１が前進
運動をする場合について述べたが、歩行運動本体１を後
退運動させる場合には、たとえば、リモコン送信機２を
介して第２のモータ３ｅを逆回転させることにより実現
できる。この動作における状態遷移は、基本的には図７
〜図９に図解した状態遷移と同様になる。ただし、回転
方向などは逆である。

【００３２】以上に述べたように、上述した実施例にお
ける歩行運動本体１は、リモコン送信機２を用いて第２
のモータ３ｅを動作させて歩行運動本体１の傾動させ、
歩行運動本体１の静止重心を上方に移動させる。歩行運
動本体１が所定の傾きまで傾動したとき第１の光学式セ
ンサ３ｊまたは第２の光学式センサ３ｎによってその傾
きを検出し、回路基板３ｙ内の電子回路が歩行運動本体
１を復元するように第１のモータ３ｄを動作させて上方
に移動した移動重心を静止重心に向けて復帰させる。つ
まり、本実施例の歩行運動本体１は第１の軸３ｃを回転
中心として第２のモータ３ｅを第２の回転円板３ｂに対
して回転させる一方、第１のモータ３ｄによって回転駆
動される第２の回転軸３ｆの回転による２軸回転駆動を
遂行させつつ、歩行運動本体１の重心位置変化および歩
行運動本体１の傾動の慣性とを協働させて、歩行運動本
体１を並進動作させるものであり、重心位置変化の微妙
な平衡と不平衡とに起因する歩行運動本体１の運動の予
測の困難さを特徴とする。歩行運動本体１の傾動の大き
さ、換言すれば、歩行運動本体１の不規則な運動は、リ
モコン送信機２を介して設定した第２のモータ３ｅの動
作速度に起因する。ただし、ユーザーは通常、歩行運動
本体１の重心位置変化と歩行運動本体１の慣性および平
衡化動作とを予測できないから、歩行運動本体１の運動
を予測できない。その結果として、本実施例の歩行運動
本体１はユーザーの意図に無関係な運動をすることにな
り、興味ある玩具として使用することができる。

【００３３】上述したように、外側上部半球殻体１ｂお
よび外側下部半球殻体１ｃを透明部材で形成しているの
で、ユーザーは下部球形体１Ａ内の遮光板３ｍ、第２の
回転軸３ｆなどの動きを観察できるので、歩行運動本体
１を動作メカニズムが理解できる。また、歩行運動本体
１の上述した運動は機構の重心位置の変動と慣性との関
係などの動きを理解する上で好適であり、外側上部半球
殻体１ｂおよび外側下部半球殻体１ｃを透明部材で形成
したことに加えて、教材としても好適に利用できる。

【００３４】頭部半球体１ａは歩行運動本体１の動きを
顕著に認識するために設けることを主眼にしているが、
頭部半球体１ａを歩行運動本体１の重心位置規定に使用
してもよい。つまり、機構部３に収容される部材および
その配置によっては上述した下方重心と上方重心とのバ
ランスの設定が難しい。そのような場合、頭部半球体１
ａの重量を調整して、たとえば、静止重心位置を上方に
ずらす、または、下方にずらすように用いることができ
る。

【００３５】本発明の歩行運動体の第２実施例について
述べる。第２実施例の歩行運動体においては、たとえ
ば、頭部半球体１ａに眼として、または、第２の回転円
板３ｂの回路基板３ｙの近傍に障害物検出センサを配設
する。障害物センサとしては、たとえば、超音波センサ
を用いる。回路基板３ｙ内の電子回路は障害物センサで
障害物を検出したとき、その障害物を回避するように、
第１のモータ３ｄおよび第２のモータ３ｅを制御する。
障害物回避の方法としては、歩行運動本体１の反転、ま
たは、障害物を避けるように歩行運動本体１の歩行経路
をずらすなどの回避動作が可能である。その結果、第２
実施例の歩行運動体は第１実施例の歩行運動体とは異な
り、障害物を回避して上述したと同様の重心位置変動お
よび慣性との平衡・不平衡に基づく、インテリジェント
機能を有する玩具などとして使用できる。

【００３６】本発明の歩行運動体の第３実施例について
述べる。第１実施例および第２実施例においては、歩行
運動本体１は、リモコン送信機２によって駆動される例
を示したが、第３実施例においては、リモコン送信機２
を使用しない。たとえば、頭部半球体１ａにリモコン送
信機２の電源投入ボタン２ｂに相当する起動スイッチを
設け、この起動スイッチを回路基板３ｙ内の電子回路で
検出する。ユーザーがその起動スイッチを押すことによ
り、回路基板３ｙ内の電子回路が電池ボックス３ｋから
モータ３ｄおよび第２のモータ３ｅの電源を給電させ
る。また上記起動スイッチはユーザーが押したときの力
を検出可能なもの、たとえば、圧電素子を用いて構成さ
れており、ユーザーの押圧力が回路基板３ｙの電子回路
に入力される。電子回路は起動スイッチが動作したとき
その押圧力に応じて第２のモータ３ｅの駆動速度を変化
させるように第２のモータ３ｅを駆動制御する。この第
３実施例を第１実施例および第２実施例に適用すること
ができ、これにより、リモコン送信機２を使用せずに、
第１実施例または第２実施例と同様に歩行運動体を動作
させることができる。ユーザーの押圧力を検出する圧電
素子を、たとえば、頭部半球体１ａと外側上部半球殻体
１ｂとの間に装着してもよい。

【００３７】本発明の歩行運動体の第４実施例について
述べる。上述した実施例においては、下部の重心を変化
させるため、第２のモータ３ｅによって回転するクラン
ク３ｇと、このクランク３ｇを摺動させるスライド溝３
ｈを使用し、遮光板３ｍの回転位置を第１の光学式セン
サ３ｊおよび第２の光学式センサ３ｎで検出する例につ
いて述べたが、第４実施例においては、これらに代え
て、小型軽量のサーボ機能を持つモータギアを用いてよ
り円滑に高度な歩行運動体の操縦・制御を可能にする。

【００３８】本発明の歩行運動体を実施するに際しては
上述した実施例に限らず種々の変形態様をとることがで
きる。たとえば、下部球形体１Ａを構成する外側下部半
球殻体１ｃの底部面は球面にし、転がり運動を容易にし
た例について述べたが、外側下部半球殻体１ｃの底部面
は必ずしも球面である必要はなく、楕円状にしてもよ
い。あるいは、一層歩行運動体の運動を特異性あるもの
とするため、凹凸のある面にすることができる。このよ
うに、凹凸ある面にすると、歩行運動体がある向きに傾
斜したときの傾斜角度とその傾動慣性が向きによって異
なり、歩行運動体の重心位置変動とあいまって歩行運動
体の運動が一層予測困難になり、玩具などとしての有用
性がさらに向上する。さらに、外側下部半球殻体１ｃの
底面を方向によって異なる楕円状にしてもよい。この場
合も、歩行運動体の傾きによって歩行運動体の傾き程度
およびその傾動慣性が異なり、上述した特異な運動に加
えて方向依存性を有する一層特異な運動となる。

【００３９】上記実施例においては、頭部半球体１ａと
外側上部半球殻体１ｂとの結合、および、外側上部半球
殻体１ｂと外側下部半球殻体１ｃとの結合をプラスチッ
クマグネットを用いて行う場合について例示したが、こ
れらの結合はプラスチックマグネットに限らず、他の任
意の結合方法、たとえば、ネジ止めなどによる結合を行
ってもよい。

【００４０】以上の実施例においては、本発明の歩行運
動体を主として特異な運動をする玩具に適用した例につ
いて述べたが、本発明の歩行運動体は玩具に限らずその
他種々の装置に適用できる。たとえば，本発明の歩行運
動体を環境の厳しい雰囲気における監視用ロボットとし
ても使用できる。そのような環境条件が厳しく、たとえ
ば、配管あるいは配線などが込み入っていて、直立した
状態ではロボットが通過できないような経路に、上述し
た首振り動作をさせて配管あるいは配線を回避させて希
望する部位を撮像する。そのため、たとえば、頭部半球
体１ａには撮像装置を収容しておく。撮像装置からの撮
像結果は回路基板３ｙ内の電子回路を介して遠隔に設け
られた受信装置に無線送信する。この場合、回路基板３
ｙ内の電子回路は予測性のない動きではなく、たとえ
ば、頭部半球体１ａの部分に収容した超音波センサを障
害物検出用に使用して、障害物を回避しながら、進行さ
せるように歩行運動体を歩行させる。あるいは、撮像装
置からの影像を遠隔にいる人間が監視して希望する経路
を通過するように歩行運動体を歩行させることができ
る。

【００４１】本発明の歩行運動体の形状は上述した条件
に合致すれば任意の形状にすることができる。したがっ
て、上述したダルマ形状に限らず、玩具について例示し
ても、力士の形状、酔っぱらいの動作をする人間の形状
など任意に形状にすることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の歩行運動体
によれば、本発明の歩行運動体を玩具などに適用した場
合、ユーザーにとって予測が困難な運動をさせることが
できる。また本発明の歩行運動体をメカニズムを理解す
るための教材として有効に使用することができる。また
本発明の歩行運動体の揺動動作を利用して監視用ロボッ
トなどに適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の歩行運動体の１実施例の歩行運動本体
の外観斜視図である。

【図２】図１に図解した歩行運動本体と協働し、歩行運
動本体をリモコン駆動するリモコン送信機の平面図であ
る。

【図３】図１に図解した歩行運動本体の分解斜視図であ
る。

【図４】図３に図解した歩行運動本体の下部球形体内に
収容されている機構部および電気回路の断面図である。

【図５】図３に示した歩行運動本体の下部球形体内に収
容されている部材の詳細図であるって、（Ａ）は図４と
同様の機構部の正面図であり、（Ｂ）は機構部の側面図
であり、（Ｃ）は機構部の裏面図である。

【図６】図３に示した歩行運動本体の下部球形体内に収
容されている機構部のさらに詳細構造を示す図であっ
て、（Ａ）は図５（Ａ）に示した方向検出部の一部を拡
大して示す図、（Ｂ）および（Ｃ）は図５（Ｂ）に図解
したクランク動作部を拡大して示す図、（Ｄ）は図５
（Ｃ）に示した第１の回転部材の裏側からクランク部を
示す部分拡大図である。

【図７】本発明の実施例の歩行運動体の動作形態を示す
図である。

【図８】図７に図解した動作形態の一部を示す図であっ
て第１の状態（状態Ａ）および第２の状態（状態Ｂ）に
おける各部の動作状態を記述する図である。

【図９】図７に図解した動作形態の一部を示す図であっ
て第３の状態（状態Ｃ）および第４の状態（状態Ｄ）に
おける各部の動作状態を記述する図である。

【図１０】本発明の実施例の歩行運動体の直進歩行連続
動作を示す図である。

【符号の説明】 １・・・歩行運動本体 １Ａ・・下部球形体 １ａ・・・頭部半球体 １ｂ・・・外側上部半球殻体 １ｂ１・・取付け板 １ｃ・・・外側下部半球殻体 ２・・・リモコン送信機 ２ａ・・送信用アンテナ ２ｂ・・電源投入ボタン ２ｃ・・動作指令ボタン ２ｄ・・モータ可変速調整ボタン ３・・機構部 ３ａ・・第１の回転円板 ３ｂ・・第２の回転円板 ３ｃ・・第１の軸 ３ｄ・・第１のモータ ３ｅ・・第２のモータ ３ｆ・・第２の回転軸 ３ｇ・・クランク ３ｈ・・スライド溝 ３ｊ・・第１の光学式センサ ３ｋ・・電池ボックス ３ｎ・・第２の光学式センサ ３ｍ・・遮光板 ３ｘ・・ベアリング ３ｙ・・回路基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ａ６３Ｈ 33/00 Ｑ 7339−2Ｃ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】床面に接する底面の一部を転がり運動可能
   に形成した歩行運動本体と、 該歩行運動本体の内部の静止重心位置を不安定な方向に
   変化させる第１の重心位置変化手段と、 該第１の重心位置変化手段による静止重心位置変化に応
   答し静止重心位置に復元させる第２の重心位置変化手段
   とを有し、 前記重心位置変化に応答して前記歩行運動本体を傾動さ
   せ、かつ、その傾動を静止状態に復元させて前記歩行運
   動本体を運動させる歩行運動体。
2. 【請求項２】前記歩行運動体の静止状態において重心位
   置が歩行運動体の下方にあるように静止重心が規定され
   ており、 前記第１の重心位置変化手段によって前記静止重心位置
   を前記歩行運動体の上方に変化させ、 前記第２の重心位置変化手段によって前記上昇した重心
   を前記静止重心位置に復帰させる請求項１記載の歩行運
   動体。
3. 【請求項３】前記第１の重心位置変化手段および前記第
   ２の重心位置変化手段は、 第１の軸を軸中心として相互に回動可能に対向して設け
   られた第１および第２の回転板と、 第１の回転板の上方に設けられた第１のモータと、 第１のモータに回転可能に接続され前記歩行運動本体の
   内部に軸支され、この軸支によって第１および第２の回
   転板を前記歩行運動本体内の内腔に運動自在に収容する
   第２の回転軸と、 第１の回転板の下方に設けられた第２のモータと、 第２のモータによって回転されるクランクと、 第２の回転板に設けられ前記クランクを受入れ前記クラ
   ンクの回転動作に応答して前記クランクの先端を上下に
   摺動させて前記第１および第２の回転板を相互に回転さ
   せるスライド溝と第１または第２の回転板に設けられ、
   前記第１および第２のモータの制御を行う電子回路とを
   有する請求項２記載の歩行運動体。
4. 【請求項４】第２の回転板に下方に前記第１および第２
   のモータを駆動する電源が配設され、該電源が前記歩行
   運動体の静止状態における重心位置を歩行運動体の下方
   にあるように静止重心を規定する主要な要素である請求
   項１〜３いずれか記載の歩行運動体。
5. 【請求項５】前記第１のモータの回転位置を検出する手
   段をさらに有し、 前記第２の回転軸は前記歩行運動本体の静止状態におい
   て前記第１の回転軸を通り床面に垂直な方向を指向し、 前記第２モータが回動して前記クランクを回転させて前
   記クランクの先端を前記スライド溝内を摺動させ、前記
   第１の回転板が前記第２の回転板に対して回転して前記
   歩行運動本体を傾け前記歩行運動本体の底部を転がらせ
   て前記歩行運動本体を移動させ、 前記モータの回転位置検出手段の回転位置検出に応答し
   て前記電子回路は前記第１のモータを回転制御して前記
   歩行運動本体を静止状態に復元するように制御する請求
   項１〜４いずれか記載の歩行運動体。
6. 【請求項６】前記歩行運動本体の傾動方向が前記第２の
   モータの起動時の回転方向によって規定される請求項１
   〜５いずれか記載の歩行運動体。
7. 【請求項７】前記歩行運動本体の傾動動作の大きさは前
   記第１のモータの駆動により規定される請求項１〜６い
   ずれか記載の歩行運動体。
8. 【請求項８】前記電子回路は外部のリモコン送信機から
   の指令に応答して少なくとも前記第１のモータを制御す
   る請求項５または６記載の歩行運動体。
9. 【請求項９】前記歩行運動本体は床面に平行な面におい
   て少なくとも２つの部材を結合して構成される請求項１
   〜８いずれか記載の歩行運動体。
10. 【請求項１０】前記歩行運動本体は前記第１および第２
    の重心位置変化手段の動作が外部から観察可能なように
    透明部材で形成されている請求項１〜９いずれか記載の
    歩行運動体。
11. 【請求項１１】前記第１の重心位置変化手段と前記第２
    の重心位置変化手段とは、それぞれ前記歩行運動本体の
    下部の第１軸回転機構と前記歩行運動本体の上部の第２
    の回転機構を駆動し、 これら第１および第２の回転駆動機構の動作に応答して
    前記歩行運動本体の重心位置が変化して前記歩行運動本
    体の傾動を生じさせる請求項１記載の歩行運動体。