JPS5964084A

JPS5964084A - 可動体の起立装置

Info

Publication number: JPS5964084A
Application number: JP17482682A
Authority: JP
Inventors: 均高橋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-10-05
Filing date: 1982-10-05
Publication date: 1984-04-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は歩行ロボットの如くその重心が移動する可動体
の起立装置に関する。

［発明の技術的背景及びその問題点〕従来、玩具用ロボットは安定した歩行を確保するために
脚の下面を極めて大に形成し、その下面に車輪を設けた
ものがあった。そして、足を引き摺るようにして、車輪
を回転させ歩行するものであった。そのため、人間の歩
行形態の如く歩行に基づくバランスの変化を自ら制御し
つつ行うものではなかった。従って、ロボットの歩行が
極めてぎこちなく感じられると共に、−担バランスが崩
れると直ちに転倒するものであった。又、係る玩具用ロ
ボットは片足で立脚することができなかった。そのため
、ロボット操縦の面白みに欠けていた。

〔発明の概要〕

そこで、本発明は以上の問題点に鑑かみ角運動量の大な
るコマの性質を利用し、人間の歩行に近似した歩行をさ
せる精巧なロポ７）を提供すると共に、自ら姿勢制御を
行うことができる起立装置を提供することを目的とする
。

本起立装置は第１回転軸３を基部２に立設すると共に、
該第１回転軸３に回転駆動装置１を連結する。そして、
該第１回転軸の上端に第２回転軸４の一端を枢着して該
第２回転軸４を起倒自在に構成する。さらに、該第２回
転軸４を可動体５に取り付ける。そして、該可動体５に
姿勢安定用のコマ６をそのコマ軸がほぼ垂直になるよう
に取り付けると共に、該コマ６を回転駆動させｆ４るも
のとしたものである。従って、ロボット等の可動体５が
倒れそうになると、それに設けられた姿勢安定用のコマ
６のコマ軸が傾斜する。すると、該コマ６が基部２を中
心として、その先端が中空に円を描くような歳差運動を
する。そこで、第１回転軸３を該歳差運動と同方向に回
転させることにより、可動体５にジャイロモーメントを
働かせ得る。それにより、可動体５は起立し、垂直に自
動制御されるものである。従って、本起立装置によれば
歩行ロボソ１−等の可動体５を一本足立ちさせることも
できると共に、面白みのある運動を各枝打わせることが
できる。

〔発明の実施例〕

第１図及び第２図は本装置を歩行ロボットに応用した一
実施例であり、第１図はその背面図、第２図はその一部
縦断側面図である。この歩行ロボソ１−（以下ロボット
と略す）は、第１図。

第２図に示す如くコマ６と脚８．９とそれらの駆動源で
あるエンジン１０等を具備する。コマ６はロボット本体
７の中央部にそのコマ軸１７を垂直にして支持される。

そして、エンジン１０の回転が遠心クラ・ノチ、歯付ベ
ルト１１．駆動シャフト１８を介してコマ６に伝達され
る。本実施例ではコマ６は約２０００Ｏｒｐｍの高速で
回転される。又、脚８．９の大腿部１５と下腿部とリン
ク１３．１４とにより四節回転連鎖を構成する。そして
、駆動シャフト１８の回転がウオーム１９．ウオーム歯
車２０、図示せぬ歩行変速ギヤ（可逆型）摩擦クラッチ
１６及び回転盤１２を介して両脚のリンク１３に夫々ビ
ン２１により伝動される。なお、歩行変速ギヤ及びクラ
ッチ１６は図示せぬ携帯用の送信装置により遠隔操作さ
れる。次に、脚８，９の下端には弾性体２またるコイル
バネを介して基部２が連結される。そして、一方の脚８
の下端には第４図の如（その基部２に回転駆動装置１が
設けられる。この回転駆動装置１は減速機付きモータの
駆動力をうオーム及びウオームギヤを介しさらに減速し
て、その回転駆動力を垂直な第１回転軸３に伝えるもの
である。該第１回転軸３は基部２の中心に立設され、そ
の上端に第５図の如く割溝２３が削切される。そして、
該割溝２３に第２回転軸４の小平板部２６が遊嵌し、そ
れがピン２１により起倒自在に枢着される。さらに、第
２回転軸４が可動体５たる脚８の中心軸上に回動自在に
枢着される。又、弾性体２またるコイルバネの両端は夫
々脚８の下端及び基部２の上面に固定される。それと共
に、脚８の縁部にＬ７棒２７が突設され、その先端が基
部２の上面縁部に突設されたＬ７板２８上面の穿設孔に
遊嵌し、該り平棒２７とＬ平板２８とにより本体の回り
止め（捩止め）を構成する。なお、弾性体２またるコイ
ルバネの上端及び下端が夫々脚８及び基部２に固定され
ているから、これによっても本体の回りｌにめが構成さ
れる。従って、Ｌ７棒２７及びＬ平板２８を省略するこ
ともできる。さらに、基部２の下面には鋲２９或いはゴ
ム板等の滑り止め部材が設けられている。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものでは勿論な
い。本実施例では可動体５がロボットである場合を示し
たが、他の可動体についても本起立装置を利用すること
ができる。例えば、姿勢安定用のコマ６を内装すると共
に左右前後が対象で起倒自在な玩具の本体に、本起立装
置の第２回転軸４の先端を固定する。すると、この玩具
は回転駆動装置１により、玩具自体が自転しながら起立
し、起立状態にあるときにも自転するものとなる。また
、前記ロボットの実施例では、脚８及び９を夫々大腿部
と下腿部の二部材で構成させたが、それらを一体とした
脚を用いてもよい。さらに、回転駆動装置１は減速機付
きモータ及びウオームギヤを用いたが他の伝動手段を用
いてもよい。さらには、第１回転軸３と回転駆動装置１
との間に一方向クラッチを取り付けることもできる。そ
れにより、回転駆動装置１を駆動していないとき可動体
５を自由に歳差運動させ、その転倒を防止しし得る。

又、第１回転軸３を可逆回転駆動し得るように構成する
こともできる。それにより、前記歳差運動と逆方向の回
転を可動体５に与え該可動体５を急激に倒伏させる、お
辞儀運動を行わせることができる。そして、お辞儀運動
の最大点において、第１回転軸３を歳差運動方向に反転
回動させれば可動体５を起立させ得る。

〔発明の作用〕

次に、本発明の作用につき説明する。

第１図及び第２図のロボットを歩行させるには次のよう
にする。先ず、エンジン１０を回転させ、コマ６を高速
回転させる。それにより、角運動量の大なる姿勢安定用
のコマ６を形成させる。次に、図示せぬ携帯用の無線送
信機からの信号をロボット本体７に内装された図示せぬ
無線受信機により受信する。そてし、図示せぬサボモー
タを駆動し、クラッチ盤１６を接離する。

すると、前記信号に基づいて回転盤１２が任意に回転及
び停止し、脚８，９が上下動しなから揺動駆動する。そ
れにより、ロボットの歩行が開始するものである。この
歩行に伴って生しる比較的短い時間の重力バランスの崩
れは、姿勢安定用のコマ６の効果により防止される。

次に、なんらかの原因によりロボット本体７が傾斜した
とする。すると、それに伴ってコマ軸１７も傾斜する。

すると、ロボット本体７の自重がコマ軸１７をさらに倒
す方向へ作用する。ところが、コマ６はその角運動量が
極めて大であるから、脚８又は９の基部２を中心にして
ロボット本体７の上端が中空に円を描くような歳差運動
が生起される。従って、第４図おいて、可動体５たる脚
８が矢印の如く歳差運動する。そこで、回転駆動装置１
を駆動することにより、第１回転軸３を歳差運動方向と
同方向に且つ、その歳差運動より速い速度で回転させる
。すると、脚８ば歳差運動が助長される方向へ回動する
ため、脚８及びロボット本体７にジャイロモーメントが
働く。そして、該脚８及びロボット本体７は起立し、そ
の姿勢が垂直に修正される。

このようにして、ロボット本体７が一担起立すると回転
駆動装置１を駆動し続ける限り、その起立状態を保持す
る。なぜならば、ロボット本体７がわずかに傾斜すると
、再び歳差運動が起こり、その歳差運動が回転駆動装置
１により助長されるように働き、直ちに前記傾斜状態が
修正されるからである。実験によれば、可動体５を完全
に倒伏させた状態（第１回転軸３と第２回転軸４との交
角をほぼ９０”　とする）から本装置を働かせて可動体
５を完全な起立状態に保つことができた。又、本起立装
置を働かせることにより、ロボットに一木兄立ちを長時
間続けさせることができた。なお、−木兄立ちの状態に
おいても厳密に観察するとロボット本体７はわずか歳差
運動を繰り返している。そこで、第１回転軸３を該歳差
運動、と逆方向に回転させると、ロボット本体７は直ち
に倒伏する。次に直ちに第１回転軸３を反転させ、前記
歳差運動方向に回転させる。すると、ロボット本体７は
その上体を起こし、それらの動作があたかもお辞儀をし
ているかの如く見られることが分かった。而して、無線
操縦等により回転駆動装置１を任意な方向に回転させる
ことにより、各種動作を行わせることができる。

〔発明の効果〕

本発明の起立装置は姿勢安定用のコマ６を有する可動体
５に第２回転軸４を取り付ける。そして、第２回転軸４
の下端を第１回転軸３の上端に枢着して起倒自在に構成
する。それと共に、該第１回転軸３を基部２に立設し、
回転駆動装置１に連結したものである。従って、可動体
５がその自重等によりバランスを崩して傾斜すると、そ
れに伴って、コマ軸が傾斜する。すると、基部２を中心
としてコマ軸の先端及び可動体５の先端が中空に円を描
くようないわゆるミソスリ運動状の歳差運動が生起され
る。ところが、本装置の基部２には回転駆動装置１に連
結された第１回転軸３が設けられている。そこで、該第
１回転軸３を前記歳差運動と動方向に回転させれば、可
動体５にはジャイロモーメントが働き、該可動体が垂直
に起立する。そして、−担起立すると第１回転軸３を回
転させている限りその状態を維持する。即ち、可動体５
がわずか−に傾斜すると前記ジャイロモーメントが働き
直ちに可動体５を起立させてしまうからである。

以上の如く本装置は極めて簡単な構成により、可動体５
を確実に起立させることができる効果がある。

次に、特許請求の範囲第２項記載の実施態様は、可動体
５が歩行ロボットであり、そのロボット本体に姿勢安定
用のコマ６が設けられ、その脚８に第２回転軸４がその
軸線回りに回動自在に枢着されたものである。従って、
本起立装置により歩行ロボットを常に起立させて安定し
た歩行を確保することができる。さらに、前記第１回転
軸３を前記歳差運動と逆方向に回転させることにより、
ロボット本体に、おじぎをさせる運動をなすこともでき
る。そして、直ちに前記歳差運動と同方向の回転を該第
１回転軸に加えることにより、再び起立するという動作
が行われる。それにより、歩行ロボソＩ−に極めて複雑
且つ面白みのある運動をおこなわせることが容易にでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本起立装置を歩行ロボットに取りつ
けた一実施例であって、第１図はその背面図、第２図は
その一部縦断面側面図、第３図は第２図のＡ部斜視図、
第４図は本起立装置の縦断立面図、第５図は第４図の１
３−Ｂ矢視図であって、第１回転軸３と第２回転軸４と
の枢着部を示す。１・・・回転駆動装置、２・・・基部、３・・・第１回
転軸、４・・・第２回転軸、５・・・可動体、６・・・
コマ、７・・・ロボット本体、８．９・・・脚、１０・
・・エンジン、１１・・・歯付ベルト、１２・・・回転
盤、１３．１４・・・リンク、１５・・・大腿部、１６
・・・クラッチ、１７・・・コマ軸、１８・・・駆動シ
ャツｌ−１１９・・・ウオーム、２０・・・ウオーム歯
車、２１・・・ピン、２２・・・弾性体、２３・・・割
溝、２４・・・ウオーム、２５・・・ウオーム歯車、２
６・・・小平板部、２７・・・Ｌ７棒、２８・・・１字
板、２９・・・鋲。代理人　弁理士　窪　１）卓　美第１図

Claims

【特許請求の範囲】１）回転駆動装置＋１１に連結されて基部（２）に立設
した第１回転軸（３）と、該第１回転軸（３）の上端に
一端が枢着されて起倒自在に構成した第２回転軸（４）
と、該第２回転軸（４）を取り付けた可動体（５）と、
該可動体（５）にほぼ垂直にコマ軸が設られ回転駆動さ
れる姿勢安定用のコマ（６）と、を具備する可動体の起
立装置。２）可動体（５）が歩行ロボットであり、そのロボット
本体（７）に姿勢安定用のコマ（６）が設けられ、その
脚（８）に第２回転軸（４）がその軸線回りに回動自在
に枢着された特許請求の範囲第１項記載の起立装置。