JPH07227482A

JPH07227482A - ２足歩行ロボット

Info

Publication number: JPH07227482A
Application number: JP6046437A
Authority: JP
Inventors: Kimimasa Cho; 仁誠張; Jintei Chiyou; 仁定張
Original assignee: JIENOIDO PUROTO DESIGN; Takara Co Ltd
Current assignee: JIENOIDO PUROTO DESIGN; Takara Co Ltd
Priority date: 1994-02-21
Filing date: 1994-02-21
Publication date: 1995-08-29
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: JP2957881B2

Abstract

(57)【要約】【目的】玩具やゲーム装置に利用するもので、実感を
伴った動作と共に、モーター１個で前進、左右共旋回可
能な２足歩行ロボットを提供する。【構成】胴体部１の両側の脚平行リンク２０をその下
端の足部材とからなり、上記胴体部にはクランク軸１０
が設けられ、それによって回転動作する脚ロッド３０と
その下端に車輪４０を設けた２足歩行ロボットにおい
て、上記クランク軸の主軸は中空パイプで、その中を往
復ロッド１１が貫通し、その両側にカム１１ａが左右逆
位相に固定され、さらに外側にはクランクピン１２に伝
達ギヤ１３が枢支されている。上記クランク軸が正回転
時は、往復ロッドが両伝達ギヤの間を往復し、停止、逆
転した場合、停止時に往復ロッドが突出した方のカムが
回転を伝達ギヤに伝える。さらに上記脚ロッドには上下
端がラックギヤのスライド板３２が設けられ、スライド
することによって伝達ギヤの回転を車輪に伝える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、玩具、ゲーム装置とし
て、あるいはディスプレイ装置として利用できる２足歩
行ロボットにおいて、特にモーター１個で前進及び左右
に旋回が可能な２足歩行ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の玩具における２足歩行ロボットと
しては、左右足底部の前後位置に内側に向けて２本の櫛
形を有し、片足だけの支持を確保した上で左右脚部材の
回動動作により前後進するロボットや左右足底部に前進
方向のみに回転可能な車輪を設け、両足部材を常に接地
したまま左右脚部材の前後動作により前進するロボット
等が知られているが、いずれも方向転換に関する配慮が
なされていない。方向転換に関する配慮がなされたロボ
ットは、一般的には車輪方向によるもので、モーター１
個ならば前進の他、左か右の片側のみの旋回で、左右と
もに旋回するものは２個以上のモーターまたはモーター
１個と何らかの左右切り替え動力を内蔵している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、前者は
前進のみまたは前後進しかできず、また後者は前進の
他、左右ともに旋回するために２個以上のモーターまた
は動力源を必要とし、車輪走行によるため２足歩行とは
異なる。

【０００４】本発明の目的は、実感の伴った歩行動作で
かつ動力はモーター１個だけで前進及び、左右ともに旋
回可能な２足歩行ロボットを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明に係る２足歩行ロボットは、胴体部とこの両
側に設ける脚平行リンクとその下端に枢支した足部材と
からなり、上記胴体部には駆動部によって正逆自在の回
転を与えられるクラウン軸を左右水平方向に設けてな
り、上記クラウン軸によって回動動作する脚ロッドとそ
の下端に車輪を設けてなり、上記クラウン軸の主軸は中
空パイプで、その中を往復運動する往復ロッドが貫通
し、その往復ロッドの左右端にはカムがそれぞれ逆位相
に固定されてなり、その左右外側には上記クランク軸の
クランクピンにそれぞれ伝達ギヤが枢支され、上記カム
は往復ロッドから左右外側に向って凸状で、片方が切立
ち他方に向って徐々に低く傾斜しており、このカムと向
き合う上記伝達ギヤの面には凸部があり、上記クランク
軸が正回転の場合は、カムの斜面と伝達ギヤの凸部が合
い往復ロッドが軸方向にスライドし、上記クランク軸が
停止して逆転した場合、停止時に往復ロッドが突出した
方のカムの切立ちが伝達ギヤの凸部と噛み合うようにカ
ム方向が設定されていることを特徴とする。

【０００６】なお、上記脚ロッドには脚ロッドに添って
スライドするスライド板が設けられ、そのスライド板の
上下端はラックギヤになっており、上端のラックギヤは
上記の伝達ギヤと噛合い、下端のラックギヤは、通常、
車輪のギヤと噛合っておらずスライド途中で車輪のギヤ
と噛合うように構成することが好ましい。

【０００７】

【作用】胴体部に設けられた駆動部がクランク軸を正回
転すると、脚ロッドが回動して平行リンクに枢支された
足部材が作動し、ロボットは前進する。この時、上記ク
ランク軸の中空の主軸に貫通して配置された往復ロッド
が正回転し、この往復ロッドの左右端にはカムが逆位相
で固定され、それぞれのカムの外側には伝達ギヤが配置
されているので、この往復ロッドに固定された一方のカ
ムの斜面が上記一方の伝達ギヤに形成された凸部に押さ
れ、往復ロッドは軸方向にスライドする。他のカムは逆
位相に固定されているので、他のカムの斜面が他の伝達
ギヤに形成された凸部に押され、往復ロッドは逆方向に
スライドするので、クランク軸が正回転している間は、
往復ロッドはクランク軸の中で往復運動を繰り返す。そ
して、上記クランク軸が停止すると往復ロッドはいずれ
か一方にスライドしたまま停止する。次に、クランク軸
が逆回転すると、往復ロッドは逆回転し、この往復ロッ
ドに固定されたカムの切り立ちが伝達ギヤに噛み合っ
て、上記往復ロッドとともに伝達ギヤが回転する。

【０００８】なお、上記伝達ギヤは回転しながらスライ
ド板の上端のラックに噛み合って、スライド板をスライ
ドさせるので、下端のラックが車輪のギヤに噛み合い、
車輪を回転させるためロボットは旋回する。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例について以下説明する。図
１は本実施例の斜視図、図２はその一部を破断した正面
図、図３はクランク部の分解斜視図、図４は逆転時のク
ランク部の位相図、図５は車輪部の透視側面図、図６は
脚部の透視側面図で、いずれも簡略化してある。各図に
おいて、１は胴体部、２はモーター、３はギヤ、１０は
クランク軸、１１は往復ロッド、１２はクランクピン、
１３は伝達ギヤ、２０は脚平行リンク、２１は足部材、
３０は脚ロッド、３２はスライド板、４０は車輪をそれ
ぞれ示す。

【００１０】各図において本実施例における２足歩行ロ
ボット（以下本件ロボット）は、ロボット本体を構成す
る胴体部１とこの両側に枢支された脚平行リンク２０と
その下端に枢支された足部材２１とを有している。

【００１１】上記胴体部１には図２に示すようにクラン
ク軸１０が左右水平方向に設けられ、その両端部は胴体
部１の左右から突出しており、左右逆位相となってい
る。また、胴体部１の中にモーター２、ギヤ３が納めら
れており、上記クランク軸１０を正逆自在に回転させ
る。

【００１２】また、上記クランク軸１０の主軸は中空パ
イプで、その中を往復運動する往復ロッド１１が貫通
し、その左右端にはカム１１ａがそれぞれクランク軸１
０のクランクピン１２と同様に左右逆位相に固定されて
おり、その左右外側には上記クランクピン１２にそれぞ
れ伝達ギヤ１３が枢支されている。図３及び図４のよう
に往復ロッド１１の左右端のカム１１ａは扇状で片方が
切立ち他方に向かって傾斜し徐々に低くなっている。こ
れと向き合う上記伝達ギヤ１３の面には凸部１３ａがあ
る。クランク軸１０が正転時には往復ロッド１１のカム
１１ａの斜面と伝達ギヤ１３の凸部１３ａが合い、カム
１１ａの斜面により往復ロッド１１が内側に押される。
前述のとおりカム１１ａは左右逆位相となっているた
め、左右の凸部１３ａに交互に押され、往復ロッドが往
復運動を繰り返す。

【００１３】クランク軸１０を停止して逆転された場
合、停止時に往復ロッド１１が突出した方を図４で示
す。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）はクランク
軸１０の逆転の状態を９０度ごとの位相で示しており、
同図（Ａ）では同時に平面図でそれぞれの部品を示し、
位相図ではカム１１ａの切立った部分を太線で表わして
いる。同図（Ａ）のように矢印方向にクランク軸１０が
逆転するとカム１１ａも同時に回転し、伝達ギヤ１３は
自転せず公転して同図（Ｂ）のようになる。さらに回転
を続けて同図（Ｃ）ではカム１１ａの切立った部分が伝
達ギヤ１３の凸部１３ａに掛り、伝達ギヤは公転と同時
に矢印方向に自転して同図（Ｄ）のように自転を続け
る。このとき往復ロッド１１は軸方向にスライドせず、
片側の伝達ギヤ１３だけにクランク軸１０の回転を伝え
続ける。また反対側の往復ロッド１１のカム１１ａと伝
達ギヤ１３の凸部１３ａは届かず噛合わないため伝達ギ
ヤ１３は自転しない。

【００１４】図１のように脚ロッド３０がその上部を上
記クランクピン１２の伝達ギヤ１３の外側に左右それぞ
れ枢支され、脚ロッド３０の略中間部には縦の長穴たる
枢支部３１が設けられ、胴体部１から突出した案内子４
に遊嵌状に枢支されているため、上記クランク軸１０が
回転すると脚ロッド３０が回転動作を行い、その下端は
楕円運動を行う。また脚ロッド３０の下方部分には連動
軸３５が突出しており、足部材２１の長穴２２に遊嵌状
に枢支されているため、脚ロッド３０が回動動作を行う
につれて足部材２１が脚平行リンクにより水平を保った
まま前後を動作する。さらに脚ロッド３０の下端には自
由に回転する車輪４０が枢支されており、足部材２１の
前後動作に合わせて、左右の足部材２１の底より車輪４
０が交互に突出し歩行動作を行う。

【００１５】また図１のように２本のモーターリード線
５０が胴体部１から外に出て、操縦装置５１につながっ
ており、その中には電池ボックスとスイッチが組み込ま
れている。そのスイッチはモーターを正転、停止、逆転
と切り替えられる。

【００１６】図２のように上記脚ロッド３０の内側には
脚ロッド３０に添って上下スライドするスライド板３２
が設けられ、バネ３３によって上側に引っ張られるよう
に付勢されている。また図３のようにスライド板３２の
上端はラックギヤになっており、伝達ギヤ１３のギヤ部
と噛合うようになっているが、伝達ギヤ１３のギヤ部は
半周だけ付いており伝達ギヤ１３が回転したときだけス
ライド板３２を押し下げる。

【００１７】さらに図５のようにスライド板３２の下端
もラックギヤになっている。その下側には移動ギヤ３４
と車輪４０が脚ロッド３０に設けられており、通常はラ
ックギヤと移動ギヤ３４は噛合っておらず、スライド板
３２が押し上げられた時だけ噛合う。また移動ギヤ３４
の軸受け部は長穴になっており、スライド板３２が押し
上げられた時だけ車輪４０のギヤ部に回転を伝え、スラ
イド板３２がバネ３３により上方に戻るときは移動ギヤ
３４とギヤ部との噛合いが外れ、車輪４０が自由回転に
なる。

【００１８】上記説明した構成により、クランク軸１０
が正回転すると脚ロッド３０が回動動作を行い、それに
より足部材２１が前後動作し、車輪４０部分は楕円運動
を行う。またクランク軸１０が正回転の時には、往復ロ
ッド１１が往復運動を行うだけで伝達ギヤ１３は回転し
ないためスライド板３２は作動せず、車輪４０は回転自
由のままである。そして、足部材２１が上記胴体部１の
前方から後方に動いている間は車輪４０が突出せず、足
部材２１が床面に接地したままとなる。これに対して足
部材２１が上記胴体部１の後方から前方に動いている間
は足部材２１の底より車輪４０が突出するため回転しな
がら、足部材２１が前方に移動する。このように前方か
ら後方に動いている側の足部材２１が軸足となり、他方
の足部材２１が後方から前方に押し出される動作を左右
交互に繰り返すことにより前進し、足を上げて歩くよう
な実感の伴った歩行動作を行う。

【００１９】次に、クランク軸１０を停止させてから逆
転させたときの説明を行う。往復ロッド１１が左右どち
らかに突出した状態で停止して、逆転すると上記図４で
示した構成により往復ロッド１１が突出した方のカム１
１ａが伝達ギヤ１３の凸部１３ａに噛み合って伝達ギヤ
１３が自転し、逆転のあいだ常に回転を続ける。また往
復ロッド１１が突出した方の側面図を図６に示す。伝達
ギヤ１３の回転はスライド板３２を押し下げるが、伝達
ギヤ１３のギヤ部は半周だけのため、ギヤの無い部分で
はスライド板３２と伝達ギヤ１３との噛み合いが外れ、
スライド板３２がバネ３３により上方に戻る。そしてス
ライド板３２が押し下げられている時移動ギヤ３４によ
り車輪４０のギヤ部に回転が伝えられる。このようにし
て車輪４０が足部材２１の底より突出しているときだ
け、車輪４０を強制的に前進方向に回転させる動作を繰
り返す。

【００２０】クランク軸１０を逆転させると全てが前進
時の逆の動きをして、足部材２１が胴体部１の前方から
後方に動いている間に車輪４０が突出する。上記の機構
によれば、往復ロッド１１が左側に突出した状態でクラ
ンク軸１０を逆転させると、左の車輪４０を強制的に前
進方向に回転させることができる。このとき、右の足部
材２１は自由回転の車輪４０のために胴体部１の前方か
ら後方に床面を移動するが、左の足部材２１は車輪４０
の前進方向の回転のため床面に対して前に進み、胴体部
１に対する左右の足部材２１の動きによりロボット全体
が右旋回する。同様にして往復ロッド１１が右側に突出
した状態でクランク軸１０を逆転させるとロボット全体
が左旋回する。

【００２１】本実施例では操縦装置がリード線によりロ
ボットと繋がっているが、ロボット内に受信装置と電源
とを搭載して電波式や赤外線方式等の無線操縦とするこ
とも可能である。

【００２２】また本実施例ではスライド板３２がバネ３
３によって上側に引っ張られるように付勢されている
が、バネの代りにゴム、スポンジ、樹脂バネ等の弾性体
でも同じ効果を得られる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、上記のとおり構成されている
ので、次に記載する効果を奏する。本発明に係る２足歩
行ロボットは、簡単な構造によってモーターを正転、停
止及び逆転させるだけで前進し、停止し、また左または
右旋回をさせることができる。そして、停止時のクラン
クの状態、つまり左右の足の踏み違いの状態によって旋
回方向が変わるので、前進時にどの状態で停止させるか
によって操縦者が旋回方向を選択できる。しかも足を上
げて歩くような実感の伴った歩行動作を行う。また有線
操縦にも無線操縦にも利用でき、従来のモーター１個だ
けのものに比べてより高度な操縦ができるにもかかわら
ず、構造が簡単である。

【００２４】スライド板を使用することにより、スライ
ド板がスライドしないときは車輪が自由回転し、ロボッ
トの胴体部伝達ギヤと足部の車輪のように離れたギヤを
非常に簡単な部品によって回転を伝達することが可能と
なる。しかも車輪を強制的に回転させるため、左右に旋
回させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の一動作状態における斜視図で
ある。

【図２】図１の一部を破断した全体正面図である。

【図３】クランク部の分解斜視図である。

【図４】クランク部の逆転時の位相図である。

【図５】車輪部の透視側面図である。

【図６】脚部の一動作状態における透視側面図である。

【符号の説明】

１胴体部２モーター３ギヤ４案内子１０クランク軸１１往復ロッド１１ａカム１２クランクピン１３伝達ギヤ１３ａ凸部２０脚平行リンク２１足部材２２長穴３０脚ロッド３１枢支部３２スライド板３３バネ３４移動ギヤ３５連動軸４０車輪５０モーターリード線５１操縦装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】胴体部とこの両側に設ける脚平行リンク
とその下端に枢支した足部材とからなり、上記胴体部に
は駆動部によって正逆自在の回転を与えられるクラウン
軸を左右水平方向に設けてなり、上記クラウン軸によっ
て回動動作する脚ロッドとその下端に車輪を設けてな
り、上記クラウン軸の主軸は中空パイプで、その中を往
復運動する往復ロッドが貫通し、その往復ロッドの左右
端にはカムがそれぞれ逆位相に固定されてなり、その左
右外側には上記クランク軸のクランクピンにそれぞれ伝
達ギヤが枢支され、上記カムは往復ロッドから左右外側
に向って凸状で、片方が切立ち他方に向って徐々に低く
傾斜しており、このカムと向き合う上記伝達ギヤの面に
は凸部があり、上記クランク軸が正回転の場合は、カム
の斜面と伝達ギヤの凸部が合い往復ロッドが軸方向にス
ライドし、上記クランク軸が停止して逆転した場合、停
止時に往復ロッドが突出した方のカムの切立ちが伝達ギ
ヤの凸部と噛み合うようにカム方向が設定されているこ
とを特徴とする２足歩行ロボット。
【請求項２】上記脚ロッドには脚ロッドに添ってスラ
イドするスライド板が設けられ、そのスライド板の上下
端はラックギヤになっており、上端のラックギヤは上記
の伝達ギヤと噛合い、下端のラックギヤは、通常、車輪
のギヤと噛合っておらずスライド途中で車輪のギヤと噛
合うことを特徴とする請求項１記載の２足歩行ロボッ
ト。