JPH089350B2

JPH089350B2 - 小型走行ロボット

Info

Publication number: JPH089350B2
Application number: JP3241829A
Authority: JP
Inventors: 太吉石井; 昭吉佐原; 誠名佐原; 一雄若林; 喜尚川嶋; 直人岡
Original assignee: セイコー電子工業株式会社
Priority date: 1991-09-20
Filing date: 1991-09-20
Publication date: 1996-01-31
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: JPH0577771A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型走行ロボットに関
する。

【０００２】

【従来の技術】傾斜面や平面上を移動する小型走行ロボ
ットの駆動源は、電磁石式や圧電式の振動を用いたもの
が一般的である。これは、小型軽量化の必要上、市販モ
ータを使用することができないからである。図４は電磁
式の小型走行ロボットの例で、図４（ａ）は、これを構
成する駆動素子の側面図である。ここで、１３はコイ
ル、１５は走行用の斜毛、１４は上アーム、１６は下ア
ーム、１７は板バネ、１８は床面である。この小型走行
ロボットは、図４（ｂ）の正面図に示すように、上記駆
動素子の一対が平行に組み合わされて小型ロボットを構
成している。

【０００３】図示しないリード線により、遠隔的にコイ
ル１３に間欠繰り返し電力を供給すると、電磁力による
吸引力と板バネ１７の反発力とが下アーム１６に交互に
作用して下アーム１６を上下に振動させる。この振動は
下アーム１６の下部に取りつけられた斜毛１５に伝えら
れ、斜毛１５の前後方向の摩擦力の差により小型ロボッ
トは移動する。この例では、斜毛１５が左側に向けて傾
斜して下アーム１６の下部に植立されているので、右方
向へ走行する。そして、両駆動素子の給電電力をそれぞ
れ制御することにより方向変換、速度変換などが自在に
できるものである。

【０００４】図５は圧電式の小型走行ロボットの例で、
図５（ａ）は、これを構成する駆動素子の側面図であ
る。ここで、１９は圧電素子、２０はこれを直列に接続
する導体、２１および２２はそれぞれ摩擦力を異にした
爪足で、ここでは２２の方が摩擦力が大きいように構成
されている。図示しないリード線により圧電素子に電力
を給電すると、圧電素子１９の動きは、その直列接続に
より拡大され、爪足２１および２２の振幅は増大する。
そして、増大した振動は爪足２１および２２に伝えら
れ、この振動により摩擦力の少ない右方向にロボットは
走行する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の小型走
行ロボットは、上述したように、振動を利用しているの
で歩幅に相当する振幅が充分にとれない欠点がある。こ
れは床面の粗さと振幅との関係から床面の粗さに制約を
与えることになる。また、振動を利用するため、その摩
擦係数の低下は避けられず、傾斜面での操縦性能が著し
く悪化し、走行動作の早い、安定した小型走行ロボット
を得ることは困難であった。

【０００６】本発明は、従来のロボットのもつこのよう
な欠点を解消し、傾斜面での操縦性を高め、動作の早い
小型走行ロボットを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来の小型走
行ロボットの操縦性能と走行動作を改善するために、以
下に記載する構成とした。すなわち、本発明は、小型走
行ロボットにおいて、それぞれが少なくとも２つの極性
の磁極を持つ２つの永久磁石と、２つの永久磁石を保持
する永久磁石保持手段と、２つの永久磁石のそれぞれの
磁極と相対する位置にある２つのコイルと、２つのコイ
ルのそれぞれが２つの永久磁石のそれぞれの磁極に対し
て往復運動可能となるように２つのコイルを保持するコ
イル保持手段と、２つのコイルのそれぞれと一体に動作
し小型走行ロボットが接地面に対して所定の方向に移動
するための動作を行う歩行用脚部と、２つのコイルを磁
化するために２つのコイルのそれぞれに別々に所定の交
番電流を供給するコイル駆動回路とを有する構成とし
た。そして、本発明により、歩行ストロークが大きく、
動作速度が早く、操縦性の良い小型走行ロボットが得ら
れる。

【０００８】

【作用】本発明は、上記の構成としたので、上記磁石の
両面に配置されたコイルに交番電流を供給すると、コイ
ルと場所的に極性を異にして磁化された磁石との間に吸
引力および反発力が発生し、この力が総合的に働いてコ
イルが動かされる。この吸引力および反発力は、交番電
流により交互に変わるので、コイルは往復動を繰り返
し、その動きは各コイルの下端に設けられた歩行用脚部
に伝えられ、歩行動作を行う。

【０００９】このコイルの往復動は、場所的に極性を異
にして磁化された磁石面に沿って移動するために、その
振幅は大きなものが得られ、また、早い動作が可能とな
る。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を示す斜視図で、
図２は、その動作を説明する図である。図１において、
１および２は両面が着磁された磁石素子、３および４は
空芯コイル、５はガイドフレーム、６はガイドフレーム
に摺動自在に取り付けられたガイドブッシュ、７は脚用
ホルダー、８は斜毛を示す。

【００１１】磁石素子１および２はそれぞれの面が着磁
されており、その端面が互いに着磁された面の極性を異
ならせて接合されて一つの磁石Ａを構成している。ガイ
ドフレーム５は磁石Ａにその一部が接着されており、磁
石Ａの着磁された両面にに対して、それぞれコイル３お
よび４の端面を一定の間隙を設けて対向して配置される
ように、ガイドブッシュ６を介して支持している。ガイ
ドブッシュ６は、筒状をなし、フレームガイド５の水平
枠に緩く嵌め込まれてその枠に沿って摺動自在に往復動
できるように構成されており、その側面は、空芯コイル
３および４の磁石Ａから離れた端面にそれぞれ接着され
ている。そのため、これに接着されたコイル３および４
もガイドフレームに対して摺動可能であり、それぞれ独
立して動くことができる。

【００１２】そこで、コイル３および４に交流電流を供
給することにより、本発明のロボットの走行は、直線、
回転、方向転換、速度変更など自在に行うことができる
ものである。このコイルへの給電は、リード線などによ
り遠隔的に行う。また、脚用ホルダー７は、コイル３お
よび４の両側面に接着され、その下端に斜毛８が歩行用
脚部として取りつけられている。

【００１３】なお、この実施例では、上記磁石素子１お
よび２に、Ｓ_m・Ｃ_o系稀土類磁石を用い、コイルは、
コイルの線径０．１mm、４１０ターンの空芯コイルを使
用した。図２は、図１の動作原理を説明する図で、磁石
素子１および２は、両側面が着磁されており、お互いに
極性を異にして接着されている。すなわち、磁石素子１
の右側は、Ｎ極に、左側は、Ｓ極に着磁されており、磁
石素子２の右側はＳ極に、左側はＮ極に着磁されてい
る。この磁石の両側面には、これにコイル面を対向させ
てコイル３および４が間隙をおいて配置されている。

【００１４】図２（ａ）は、コイル３方向からみて、コ
イル３および４に時計回りに通電した場合の動作を示し
ている。このとき、コイル３の磁石側はＮ極となり、磁
石素子１との間に反発力が働き、一方、磁石素子２とは
吸引力が働くので、コイル３には下向きの力が作用す
る。また、コイル４の磁石素子側はＳ極となり、上と同
様に磁石素子１とは反発力が、磁石素子２とは吸引力が
働き、コイル４にも下向きの力が作用する。

【００１５】図２（ｂ）は、コイル３方向からみて、コ
イル３および４に反時計回りに通電した場合の動作を示
している。このとき、コイル３の磁石側はＳ極となり、
磁石素子２との間に反発力が働き、一方、磁石素子１と
は吸引力が働くので、コイル３には上向きの力が作用す
る。また、コイル４の磁石素子側はＮ極となり、上と同
様に磁石素子２とは反発力が、磁石素子１とは吸引力が
働き、コイル４にも上向きの力が作用する。

【００１６】以上の説明は、コイル３および４に、同一
の向きに力が働くように給電した場合であるが、コイル
３および４は、それぞれ独立して給電できるので、両コ
イルの供給電力をコントロールすることにより、直線走
行は勿論、走行速度の変更、回転、方向転換など自由に
できることは当然である。図３は、本発明の他の実施例
で、床面の状態など必要に応じて脚部１１を簡単に取り
替えることが出来るように構成したもので、一方のコイ
ルおよび脚部のみを示している。

【００１７】ここで、９はコイル３の端面に固着された
コイルホルダー、１０はコイルホルダー９の下部に設け
られた突起、６はコイルホルダー９の側面に設けられた
ガイドブッシュ、９ａはコイルホルダー９とコイルとを
固定するための引っかけフックである。１１は歩行用脚
部で、その上部には突起１０を嵌め込むための孔１２が
開けられている。

【００１８】この構成によれば、脚部１１に種々のもの
を用意することにより、床面の状況に応じて取り替える
ばかりではなく、玩具用として種々の動物の足を模倣し
たものや、スキーの板、船のかいなど種々の形状のもの
を選択してその趣を変えることができる。なお、図１の
実施例においては、磁石素子１および２は扇形をなし、
そのかなめ部同士を接合して磁石Ａを構成している。し
かし、この磁石は接合して作る必要はなく、磁化を工夫
することにより始めから一体化した磁石を構成して使用
することもでき、また、その形状についても、必ずし
も、これに限られることはなく、矩形、円形など必要に
応じて、自由に選択できることはいうまでもない。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、小型走
行ロボットの動力部に、左右の面で極性が異なる磁石を
設け、この磁石面に対向してそれぞれコイルを配置し、
このコイルを励磁することにより、往復駆動力を得てい
る。そして、このコイルに結合した脚によって歩行動作
をさせる構成としたので、歩行ストロークが大きく取
れ、動作速度も早く、かつ、操縦性も優れた小型走行ロ
ボットを得ることができた。また、コイルに結合する脚
部を取り替え自在にすれば、種々の床面に対応すること
ができるとともに、その形状を異ならせることにより種
々の形態のロボットを得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す斜視図である。

【図２】本発明の動作原理を示す説明図である。

【図３】本発明の他の実施例の要部を示す斜視図であ
る。

【図４】従来の技術を説明する図である。

【図５】他の従来の技術を説明する図である。

【符号の説明】

Ａ磁石１、２磁石素子３、４コイル５ガイドフレーム６ガイドブッシュ７脚用ホルダー８歩行用脚部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｋ 33/16 Ａ (72)発明者若林一雄東京都江東区亀戸６丁目31番１号セイコー電子工業株式会社内 (72)発明者川嶋喜尚東京都江東区亀戸６丁目31番１号セイコー電子工業株式会社内 (72)発明者岡直人東京都江東区亀戸６丁目31番１号セイコー電子工業株式会社内 (56)参考文献実開平２−147195（ＪＰ，Ｕ) 実公昭58−28465（ＪＰ，Ｙ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端部に磁極を有する２個の永久磁石を
前記磁極が形成されていない面同志をつき合わせた形で
一体化した磁石を構成すると共に前記一体化した磁石の
両端部ではそれぞれ極性の異なる２個の磁石が隣接する
構成とし、前記一体化した磁石の両端部の磁極面に対向
してコイルの中心軸が前記両端部の磁極面に向かうよう
にしてそれぞれ第１のコイルと第２のコイルとが設けら
れ、前記第１と第２のコイルの下部にはそれぞれ第１と第２
の歩行用脚部が取り付けられており、前記第１と第２のコイルには、交番電流が供給されて移
動する動作を行うことを特徴とする小型走行ロボット。
【請求項２】前記第１と第２のコイルの中心軸がそれ
ぞれ前記両端部の磁極にほぼ垂直となっている請求項１
記載の小型走行ロボット。
【請求項３】前記第１と第２の歩行用脚部は、それぞ
れ前記第１と第２のコイルに着脱可能に組み込まれてい
る請求項１記載の小型走行ロボット。
【請求項４】ガイドフレームが前記一体化された磁石
と前記第１と第２のコイルの周囲に設けられており、前記ガイドフレームは前記一体化された磁石の磁極が形
成さていない面に固着され、前記第１と第２のコイルに対向する前記ガイドフレーム
の部分にはそれぞれ第１と第２のガイドブッシュが往復
運動可能に取り付けられ、前記第１と第２のガイドブッシュは、それぞれ前記第１
と第２のコイルを保持している請求項２記載の小型走行
ロボット。