KR20140058548A - 생체 모방 물고기의 구동 및 제어 방법과 생체 모방 물고기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방수 몸체부를 갖는 생체 모방 물고기인 수중 장난감을 제공한다. 몸체부는 제어기를 통해 적어도 하나의 코일에 전기적으로 연결되는 배터리를 포함한다. 코일은 자석과 관련하여 위치 결정되고, 코일은 코일을 관통하는 교류 전류를 한정한 제어기에 의해 진동하게 되어 있을 수 있다. 코일의 진동으로 인해 상기 방수 몸체에 맞물리는 꼬리 지느러미의 움직임이 생김으로써 물고기가 수역을 통해 전방으로 움직이게 된다.

Description

생체 모방 물고기의 구동 및 제어 방법과 생체 모방 물고기{DRIVING AND CONTROLLING METHOD FOR BIOMIMETIC FISH AND BIOMIMETIC FISH}

본 발명은 수중 장난감 및 그 장난감을 구동 및 제어하는 관련 방법의 분야에 관한 것이다. 특히, 단독으로는 아니지만, 본 발명은 수중 생체 모방 물고기 및 바람직하게는 물고기의 꼬리에 의해 구동되는 물고기의 전진 운동, 선회 및 상하 횡단을 모방하기 위한 방식으로 생체 모방 물고기를 구동 및 제어하는 방법에 관한 것이다.

생체 공학은 생명 과학과 공학 기술이 함께 통합되어 있는 1960년대 이래로 발전되어 온 종합적인 "경계 과학"이다. 머신, 기구, 구조물 및 프로세스들이 바이오시스템의 구조, 기능, 작동 원리 및 제어 메커니즘을 학습, 시뮬레이트, 복제 또는 반복함으로써 개량되어 왔다. 생체 모방 로봇의 실험 대상은, 유기체들이 장기간의 자연적인 진화의 결과로서 그 구조, 기능 실행, 정보 처리, 환경 적응, 자율 학습에 대한 높은 합리성 및 진보성을 갖고 있음이 인식되었기 때문에 만들어졌다. 생체 모방 로봇의 개발은 비구조적이고 미지의 작업 환경, 복잡하고 숙련되고 고난도의 작업 과제, 및 높은 정확성, 높은 유연성, 높은 신뢰성 및 높은 지능에 대한 목표로부터 도출되었다.

생체 공학은 또한, 장난감 물고기를 포함한 장난감 산업에도 적용되고 있다. 일례는 미국 특허 2909868호에 나타나있다. 그러나, 이 장난감 물고기는 모터의 회전 운동을 물고기의 꼬리 지느러미의 진동 운동으로 변환하기 위해 복잡한 역학을 이용한다. 이 역학은 꼬리 지느러미의 운동에 영향을 주기 위해 필요한 다수의 부품으로 인해 조립이 실패하기 쉽게 및/또는 복잡하게 될 수도 있다. 미국 특허 2909868호는 또한, 장난감이 사람이나 외부 객체로부터의 직접적인 입력 없이 방향을 변화시킬 수 있게 하는 방법도 장난감이 수역(水域) 내에서 어떻게 하강하도록 유사하게 제작될 있는지에 대해 기재하고 있지 않다.

본 발명의 목적은, 구성의 단순함을 제공 및/또는 방향을 변화시킬 수 있게 되어 있는 수중 장난감 및/또는 상기 수중 장난감을 구동 및 제어하는 관련 방법을 제공한다.

본 발명은 아래를 포함하는 수중 장난감에 특징이 있다:

부력체,

상기 부력체에 대한 진동 운동이 가능하게 되는 방식으로 상기 부력체로부터 독립된 프로펠러를 포함하는 수중 장난감으로서, 상기 부력체에는

a) 배터리,

b) 상기 프로펠러에 연결되어 동작하여 상기 프로펠러를 진동하게 하는 구동기가 붙어 있고, 상기 구동기는 전력 공급 가능한 코일과 자석의 상호 작용에 의해 구동되며, 상기 코일은 상기 배터리에 의해 전력 공급 가능하다.

바람직하게는, 상기 전력 공급 가능한 코일 및 상기 자석은 상기 부력체에 붙어 있다.

바람직하게는, 상기 부력체는 상기 배터리가 위치하는 밀봉된 부력체이다.

바람직하게는, 상기 프로펠러는 지느러미이다.

바람직하게는, 상기 프로펠러는 상기 구동기의 움직임의 결과로서 상기 부력체에 대한 스위싱(swishing) 같은 진동 움직임을 일으킬 수 있게 하는 방식으로 상기 부력체에 맞물린다.

바람직하게는, 상기 구동기는 상기 부력체에 대해 중심축이 같게 장착되어, 상기 프로펠러에 상기 중심축의 일 측에서, 그리고 상기 중심축의 반대 측에서 및 상기 부력체의 내측에서 (a) 상기 전력 공급 가능한 코일 및 (b) 상기 자석 중 하나에 맞물리고, (a) 상기 전력 공급 가능한 코일 및 (b) 상기 자석 중 나머지는 상기 중심축 둘레를 회전하기 위한 적어도 한 방향으로 상기 구동기를 구동시키도록 상호 작용하여 동작할 수 있게 하는 위치에서 상기 부력체에 고정되는 방식으로 장착된다.

바람직하게는, 상기 구동기는 상기 부력체로부터 연장하여 상기 부력체의 외부의 상기 프로펠러에 맞물린다.

바람직하게는, 상기 부력체에 상기 코일의 전력 공급을 제어하기 위한 구동 제어 회로가 제공된다.

바람직하게는, 상기 부력체는 인클로저(enclosure)를 정의하고, 상기 구동기는 샤프트이며, 상기 프로펠러는 상기 샤프트의 일 단에 고정되거나 일 단을 향하고, 상기 (a) 코일 또는 (b) 자석 중 하나는 상기 샤프트의 타 단에 맞물리거나 타 단을 향하며 상기 인클로저 내부에 있고, 상기 단들 사이에서, 상기 샤프트는 유동 밀폐 마개(floating hermetic closure)가 형성되도록 밀봉 방식으로 상기 부력체를 관통한다.

바람직하게는, 상기 코일은 상기 구동기에 맞물려 상기 부력체에 고정된 적어도 하나의 자석과 교번 상호 작용을 위해 상기 구동기와 진동 방식으로 움직일 수 있다.

바람직하게는, 상기 적어도 하나의 자석은 상기 구동기가 일 방향으로 움직이도록 상기 코일에 전류에 의해 전력이 공급될 때 상기 자석이 상기 코일을 끌어당기도록 하는 방식으로 상기 코일을 향하는 극성이 주어지는 하나의 자석이다.

바람직하게는, 상기 코일이 반전된 전류로 전력이 공급될 때 상기 구동기가 반대 방향으로 움직이도록 상기 코일이 상기 자석에 의해 밀어내어진다.

이와 달리, 상기 적어도 하나의 자석은 상기 부력체에 고정되는 2개의 자석이다.

바람직하게는, 상기 2개의 자석의 각각에는, 코일에 전력이 공급될 때 상기 구동기 상에 하나의 자석이 인력을 발생시키고 나머지 자석이 척력을 발생시키는 방식으로 상기 코일을 향하는 극성이 주어진다.

바람직하게는, 상기 코일에 의한 전력 공급은 상기 코일을 통한 전류의 방향 및 그에 따른 상기 코일의 자극을 변경하는 방식으로 상기 구동 제어 회로에 의해 제어된다.

바람직하게는, 상기 구동기는 상기 코일에 공급되는 전류를 변경시킴으로써 편향될 수 있고, 상기 전류는 펄스의 지속 기간, 상기 펄스의 진폭 및 상기 펄스의 오프셋 중 적어도 하나에 의해 변경되는 전류 펄스이며, 상기 프로펠러의 편향을 일으키는 상기 전류의 상기 변경으로 인한 상기 구동기의 움직임은 상기 수중 장난감이 선회하게 한다.

이와 달리, 상기 부력체에 한 쌍의 코일이 고정되고, 상기 구동기에 자석이 붙어있고, 상기 한 쌍의 코일이 교류 전류에 의해 전력이 공급될 때 상기 한 쌍의 코일과 상기 자석의 각각 사이에서 인력 및 척력이 발생한다.

바람직하게는, 상기 배터리에 적어도 하나의 추가의 자석이 고정되고, 제2 코일에 전력이 공급될 수 있어 상기 제2 코일과 상기 적어도 하나의 추가의 자석 사이의 상호 작용력이 상기 배터리를 구동시켜 전방이나 후방으로 움직이게 하여 상기 부력체 내의 상기 배터리의 위치를 변화시키고, 상기 부력체의 무게 중심을 조정하여 사용 중인 상기 수중 장난감이 상기 제2 코일의 전력 공급에 따라 상하로 움직일 수 있게 한다.

바람직하게는, 상기 코일(들)의 전력 공급을 활성화하기 위해 활성화 회로가 제공되고, 상기 활성화 회로는 (a) 진동 스위치 및 (b) 수분 센서 및 (c) 상기 수중 장난감이 위치할 수 있는 물을 통해 전기 회로를 완성하는 회로 또는 스위칭 회로의 단말 중 하나로부터 선택된다.

바람직하게는, 상기 프로펠러는 물고기 꼬리의 형상이고, 상기 부력체는 물고기 몸체의 형상이다.

바람직하게는, 상기 구동 제어 회로는 PCB, 진동 스위치 및 상기 수중 장난감이 작동중인지 또는 충전중인지를 나타내는 적어도 하나의 LED 표시등을 포함한다.

바람직하게는, 상기 진동 스위치는 중앙 포스트 및 진동 스프링을 포함하고, 상기 부력체의 진동이 상기 스프링에 전달될 때, 상기 스프링은 스윙이 일정 진폭을 초과할 때 상기 중앙 포스트와 접촉하도록 스윙할 수 있고 그에 따라 전기 신호가 생성되어 상기 구동 제어 회로를 활성화시킨다.

바람직하게는, 상기 구동 제어 회로는 원격 제어 신호를 수신할 수 있는 적외선 수신관을 가져, 상기 구동 제어 회로가 수신된 신호에 대응하는 동작을 실행하게 한다.

제2 양태에서, 본 발명은 제어기를 통해 적어도 하나의 코일에 전기적으로 연결되는 배터리를 포함하는 방수 몸체부를 포함하고, 상기 코일은 적어도 하나의 자석과 관련하여 위치 결정되며, 상기 코일은 상기 코일을 관통하는 교류 전류를 한정한 제어기에 의해 상기 적어도 하나의 코일과 상기 적어도 하나의 자석 사이의 자극 상호 작용에 응답하여 진동하고, 상기 코일 진동은 상기 코일 및 상기 방수 몸체에 맞물리는 꼬리 지느러미의 움직임을 일으켜 상기 물고기가 수역(水域)을 통해 전방으로 이동하게 하는, 생체 모방 물고기에 특징이 있다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 아래의 단계를 포함하는 생체 모방 물고기를 구동 및 제어하는 방법에 특징이 있다:

(1) 밀폐된 물고기 몸체 및 상기 몸체에 대해 스윙잉이 가능한 물고기 꼬리를 제공하는 단계, 여기에서 상기 물고기 몸체 내부에는 구동 제어 회로, 배터리 및 샤프트가 제공되고, 상기 물고기 꼬리는 상기 샤프트의 일 단에 고정되며, 상기 샤프트의 타 단은 코일 브래킷에 고정되고, 여기에서 코일이 코일 브래킷에 고정되며, 샤프트의 중간 부분이 밀봉 링에 의해 피복되고, 여기에서 밀봉 링의 내부 홀은 꼬리 샤프트와 밀접하게 관련되며, 밀봉 링의 외부 에지는 물고기 몸체와 밀접하게 관련됨으로써, 유동 밀폐 마개(floating hermetic closure)가 형성됨,

(2) 물고기 몸체의 각 내측에 인접하는 자석을 코일에 대응하는 위치에 각각 배치하는 단계, 여기에서 서로 근접하는 자석들의 면들은 동일한 극성으로 되어 있어, 임의의 시간에 코일에 전력이 공급될 때 상기 코일 상에 하나의 자석이 인력을 발생시키고 다른 자석이 척력을 발생시킴,

(3) 상기 구동 제어 회로 및 배터리에 의해 코일에 대해 전력을 공급하는 단계, 물고기 꼬리의 스윙은 코일을 통한 전류의 방향 및 그 지속 기간을 변경함으로써 제어되므로, 물고기 꼬리의 스윙 아크가 가변적이 되게 하고 편향력이 생성될 수 있게 하여 물고기가 선회하게 만든다.

바람직하게는 이와 달리, 코일이 물고기 몸체에 고정되고, 자석이 상기 샤프트에 붙어 있으며, 코일에 교류 전류 방식으로 전력이 공급될 때 코일과 자석 사이에 인력 및 척력이 발생된다.

바람직하게는, 추가의 자석이 배터리 상에 위치하고 제2 코일이 상기 추가의 자석과 관련하여, 배터리를 전진 또는 후진 이동하도록 구동시켜 물고기 몸체 내에서 배터리의 위치를 변화시키고 물고기 몸체의 무게 중심을 조정하여 물고기 몸체 상의 상향 또는 하향력에 영향을 주기 위해 추가의 자석과 제2 코일 사이에 인력이 생성되도록 한다.

바람직하게는, 진동 스위치가 구동 제어 회로에 제공되고, 상기 진동 스위치는 구동 제어 회로를 활성화 또는 비활성화시키기 위해 외부 진동을 통해 트리거 신호를 발생한다.

바람직하게는, 밀봉 링이 물고기 몸체에 대해 밀착하는 것이 가능하도록 밀봉 링의 내측 상에 견고한 확장 링이 배치된다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 생체 모방 물고기에 특징이 있으며, 여기에서 상기 물고기는 물고기 몸체 어셈블리 및 서로에 대해 스윙잉할 수 있는 물고기 꼬리 어셈블리를 포함하고, 물고기 몸체 어셈블리는 내부에 구동 제어 회로가 제공되며, 내부에 자석이 각각 제공되는 좌측 셸 몸체 및 우측 셸 몸체를 포함하고, 2개의 자석의 대향 면은 동일한 극성으로 되어 있다.

바람직하게는, 물고기 꼬리 어셈블리는 밀봉 링 및 지지 브래킷을 포함한다.

바람직하게는, 물고기 꼬리 어셈블리는 상기 좌측 및 우측 셸 몸체의 양자의 지지, 밀봉 링 및 지지 브래킷으로 인해 상기 물고기 몸체에 대해 유영한다.

바람직하게는, 꼬리 샤프트는 밀봉 링의 중앙 홀을 관통하고, 꼬리 샤프트의 타 단은 상기 물고기 꼬리를 지지하며, 꼬리 샤프트의 내측 단은 코일 브래킷의 홀로 삽입되고, 코일은 코일 브래킷의 중앙 홀에 고정된다.

바람직하게는, 구동 제어 회로가 코일에 전류를 공급할 때, 코일에 의해 발생되는 자기장이 양 자석들에 의해 생성되는 자기장과 상호 작용하여, 일 측에서 인력을 생성하고 상기 코일의 타 측에서 척력을 생성하며, 전류 방향이 변할 때, 힘의 방향도 따라서 변하므로, 그 힘들이 꼬리가 스윙 가능하게 하고 그에 따라 전체 물고기 몸체를 밀어 전진 이동하게 한다.

바람직하게는, 상기 구동 제어 회로는 PCB, 진동 스위치, 적외선 수신관 및 작동중 또는 충전중의 상태를 나타낼 수 있는 적어도 하나의 LED 표시등을 포함한다.

바람직하게는, 진동 스위치는 중앙 포스트 및 진동 스프링으로 구성된다.

바람직하게는, 물고기 몸체의 진동이 스프링에 전달될 때, 스프링은 스윙이 일정 진폭을 초과하고 그에 따라 전기 신호가 생성되어 상기 구동 제어 회로를 활성화시킬 때 상기 중앙 포스트와 접촉하도록 스윙할 수 있으며, 적외선 수신관은 외부로부터 원격 제어 신호를 수신하고, 제어 회로가 수신된 신호에 대응하는 동작을 실행한다.

바람직하게는, 상기 물고기 몸체는 LED 표시기가 점등될 때 입사 면을 통해 반사기에 광이 입사하도록 몸체 내부에 위치하는 반사기를 가지며, 그 결과, 광이 2개의 반사 면에 의해 반사되어 물고기의 양 측면으로 및 물고기 눈의 위치로 방출되고 그 후 물고기 눈을 통해 방출된다.

바람직하게는, 상기 물고기의 몸체는 내부에 배터리 상에 부착되는 자석 및 코일이 제공된다.

바람직하게는, 코일에 전력이 공급될 때 코일에 의해 생성되는 자기장은 자석에 의해 생성되는 자기장과 상호 작용하여 인력 또는 척력을 창출하고 배터리를 구동시켜 움직이게 한다.

바람직하게는, 배터리가 전방으로 움직일 때, 무게 중심이 동시에 전방으로 움직이며, 사용 중인 물고기 몸체가 앞쪽으로 기울어져 물고기 꼬리가 스윙할 때 물고기를 아래로 구동시키기 위한 하향 성분 힘이 존재하게 된다.

바람직하게는, 자석이 배터리를 구동시켜 후방으로 움직이게 할 때, 무게 중심이 동시에 후방으로 움직여서 물고기 머리 들어올려지게 하여 물고기 꼬리가 스윙할 때 물고기를 위로 구동시키기 위한 상향 성분 힘이 존재하게 된다.

본 발명은 여러 가지 전기 장난감, 원격 제어 장난감 또는 셀프 플로그래밍 장난감 및 튜터링 장비(tutoring equipment)를 제조하는 데 널리 사용될 수 있다.

본 발명이 관련된 당업자에게는, 본 발명의 구성의 다수의 변경 및 크게 상이한 실시예들 및 어플리케이션이 첨부하는 청구항들에 정의된 바와 같은 발명의 범위로부터 벗어남 없이 그 자체로 제안될 것이다. 본 명세서의 개시내용 및 설명은 오직 예시적인 것이고 어떤 의미로도 제한하고자 하는 것은 아니다.

용어 "포함하는(comprising)"이 명세서 및 청구항에 사용되고, 그 의미는 "적어도 부분을 이룬다"이다. "포함하는"을 포함하는 이 명세서와 청구항의 표현을 해석할 때, 용어에 의해 서문이 쓰인 것 또는 것들과 다른 특징이 또한 존재할 수도 있다. "포함하는(comprise)" 및 "포함하는(comprises)"와 같은 관련된 용어들은 동일한 방식으로 해석되어야 한다.

본 발명은 첨부하는 도면과 실시예를 참조하여 더 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 수중 장난감의 일 실시예의 외부 구조의 개략도이다.
도 2는 수중 장난감의 셸 몸체의 일 측면 없이 도 1의 내부 구조의 개략도이다.
도 3은 도 1의 꼬리의 횡단면의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 수중 장난감과 함께 사용하기 위한 충전 시트 커버의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 수중 장난감의 꼬리의 코일 브래킷의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 지시기의 광학 구조의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 수중 장난감의 꼬리를 발진시키는 데 사용될 수도 있는 대체 코일 및 자석 구성의 도면이다.
도 8은 본 발명의 수중 장난감의 꼬리를 발진시키는 데 사용될 수도 있는 또 다른 대체 코일 및 자석 구성의 도면이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 수중 장난감이 생체 모방 물고기이다. 그 물고기는 몸체 어셈블리(1) 및 바람직하게는 물고기 꼬리 어셈블리(2)의 형태의 프로펠러로 이루어진다. 물고기 꼬리 어셈블리(2)는 몸체 어셈블리(1)와 끼워 맞춰지거나 일체로 형성된다. 물고기는 부력 구성으로 되어 있다.

꼬리 움직임

물고기 꼬리 어셈블리(2)는 몸체에 대해 스위싱 진동형 움직임(swishing oscillatory like motion)을 일으킬 수 있는 물고기 꼬리(21)를 포함하며, 그에 의해 물고기가 물속을 나아가게 한다. 몸체는 바람직하게는 경질 플라스틱으로 제작되고, 꼬리(21)는 더욱 유연성 있는 플라스틱으로 제작된다. 그러나, 적절한 대체 재료가 사용될 수도 있다.

바람직한 실시예에서, 몸체 어셈블리(1)는 좌측 셸 몸체(11) 및 우측 셸 몸체(13)를 포함한다. 물고기 꼬리 어셈블리(2)는 몸체 어셈블리로부터 중심축이 같게 또는 유동하게 배치된다. 물고기 꼬리 어셈블리(2)는 좌측 셸 몸체(11) 및 우측 셸 몸체(13)와, 밀봉 링(24) 및 지지 브래킷(23) 양자의 지지를 얻을 수 있다. 물고기 꼬리 어셈블리(2)의 꼬리 샤프트(22)는 내측 단 및 외측 단을 갖는다. 내측 단은 밀봉 링(24)의 중앙 홀을 통해 관통한다. 꼬리 샤프트(22)의 외측 단에 물고기 꼬리(21)가 붙어 있다.

코일 및 자석 배열이 바람직하게는 몸체 어셈블리(1) 내에 배치된다. 코일은 꼬리가 진동하게 하기 위해 전력이 공급될 수 있다.

일 형태에서, 코일 및 자석 배열은 2개의 자석(12)과 하나의 코일(26)이 몸체 어셈블리(1) 내에 존재하는 방식으로 존재할 수도 있다. 그러나, 다른 형태에서는, 하나의 자석과 하나의 코일이 있을 수 있거나(도 8 참조), 또는 하나의 자석과 2개의 코일이 있을 수도 있다(도 7 참조).

사용 중에, 코일 또는 코일들에 전력이 공급될 때, 자극(magnetic pole)들이 코일 또는 코일들에 유도되고 이들 자극은 자석 또는 자석들의 자극과 상호 작용한다.

수중 장난감의 바람직한 형태에서, 꼬리 샤프트(22)의 내측 단에 코일(26)이 붙어 있다. 꼬리 샤프트의 내측 단은 코일 브래킷(25)의 홀(251) 내로 연장하고, 코일(26)이 코일 브래킷(25)의 중앙 홀(252)에 고정된다.

바람직한 구성에서, 몸체 어셈블리에는 2개의 자석(12)이 붙어 있다. 이들 2개의 자석(12)은 각각 우측 및 좌측 셸(11, 13) 각각의 내측에 각각 고정된다. 따라서, 자석(12)은 코일이 중앙 위치에 있을 때 코일의 양측에 놓인다. 바람직하게는, 2개의 자석의 대향 면들은 동일한 극성으로 되어 있고, 코일은 코일 중심축이 수중 장난감 물고기를 관통하는 중심 수평축에 수직이 되도록 배치된다. 사용 중에, 코일에 전력이 공급될 때 코일에 형성되는 자극이 코일을 자석 중 하나로 끌어당겨지게 하고 자석 중 나머지에 의해 밀어내어지게 한다.

다른 실시예들에서, 자석 및 코일 구성은 상이하지만 동일한 효과를 가질 수도 있다. 예를 들면, 도 8에서는, 교류 전류가 코일(226)에 인가될 때, 단일 자석(212) 극과 상호 작용하는 교번(alternating) 자극이 코일에 유도되어 샤프트(222) 및 꼬리(221)가 움직이게 한다. 유사하게, 도 7에서는, 교류 전류가 각각의 코일(326, 327)에 인가될 때, 코일들에 유도된 자극들이 자석의 극과 상호 작용하여 자석과 그에 따라 샤프트(322)가 움직이게 한다.

도 3의 바람직한 구성에서, 구동 제어 회로(3)가 몸체 어셈블리(1) 내에 배치된다. 구동 제어 회로(3)가 코일(26)에 전류를 공급할 때, 코일(26)에 유도되는 자기장이 양(兩) 자석(12)에 의해 생성되는 자기장과 상호 작용한다. 이것이 코일(26)의 일 측에 인력을 생성하고 코일(26)의 타 측에 척력을 생성한다. 이것이 코일(26) 및 브래킷(25)을 하나의 또는 다른 자석(12)을 향해 피벗 또는 기울어지게 하여, 꼬리 샤프트(22)가 코일 및 브래킷의 움직임에 반대 방향으로 스윙(swing)하게 한다. 전류 방향이 변화될 때, 힘의 방향은 그에 따라 변화되고 꼬리 샤프트(22)가 반대 방향으로 움직인다. 그러므로, 코일(26) 내의 전류의 연속적인 변화 및 코일 내의 자극의 변화에 따라, 꼬리 샤프트가 진동 방식으로 스윙하게 된다. 꼬리의 스윙으로 인해 꼬리(21)가 몸통 어셈블리(1)를 앞으로 나아가게 한다.

덧붙여서, 수중 장난감의 바람직한 형태에서, 활성화 회로가 장난감에 제공된다. 활성화 회로는 구동 제어 회로와 관련되어 코일(들)의 전력 공급을 활성화하기 위해 제공된다. 활성화 회로는 (a) 진동 스위치 및 (b) 수분 센서 또는 (c) 상기 수중 장난감이 위치할 수 있는 물을 통해 전기 회로를 완성하는 회로 또는 스위칭 회로의 단말 중 하나로부터 선택될 수 있다.

선회 운동

물고기 꼬리가 물고기 몸체에 대해 어떤 각도를 이루는 경우에 물고기가 앞으로 갈 때 편향력이 생성될 것이다. 이것이 물고기가 선회하게 한다. 물고기 중심선의 반대 측들 상의 물고기 꼬리의 스윙의 상이한 지속 기간으로 인해, 비대칭적인 편향력이 생기고 그에 따라 물고기가 선회할 수 있다. 그러므로, 물고기의 움직임 방향이 구동 제어 회로(3)에 의해 공급되는 코일(26) 내의 전진 방향 및 후진 방향 전류 펄스를 교번함으로써 물고기의 움직임 방향이 변화될 수 있다. 전류 펄스의 교번은 지속 기간, 진폭을 통해서 또는 코일 또는 코일들에 오프셋 사인파 전류 펄스를 인가함으로써 일어날 수 있다.

구동 제어 회로

바람직한 형태에서, 구동 제어 회로(3)는 PCB(31), 진동 스위치(32) 및 LED 표시등(34 및 35)을 포함한다. 표시등(34, 35)은 각각 물고기의 활성화 상태 또는 물고기의 충전을 나타낼 수 있다. 구동 제어 회로는 배터리(17)에 의해 작동된다.

진동 스위치(32)는 제어 포스트(321) 및 진동 스프링(322)으로 이루어진다. 물고기 몸체의 진동이 스프링에 전달될 때, 스프링은 스윙하기 시작하여 스윙이 일정 진폭을 초과할 때 제어 포스트와 접촉한다. 그에 따라, 전기 신호가 생성되어 구동 제어 회로를 활성화시킨다.

본 발명의 몇몇 형태에서, 구동 제어 회로(3)는 적외선 수신관(33)을 포함할 수도 있다. 적외선 수신관(33)은 물고기 외측의 송신기로부터 송신된 원격 제어 신호를 수신할 수 있다. 송신된 신호에 응답하여, 구동 제어 회로는 수신된 신호에 따라서 대응하는 동작을 실행한다.

도 6을 참조하여, 표시등(34, 35)의 동작을 설명한다. 구동 제어 회로가 동작하고 있을 때, LED 표시등(34)이 점등된다. 이와 달리, 물고기가 충전중일 때, 상이한 LED 표시등(35)이 점등된다. 이들 각각으로부터의 광은 입사면(141) 및 그 후 반사기(14)에 도달한다. 광은 2개의 반사면(142)에 의해 반사되어 물고기 눈(143, 144)을 통해 물고기의 양측으로 방출될 수 있다.

상하 운동

물고기 몸체에는 내부에 추가의 코일(15) 및 구동 제어 회로(3)를 작동시키는 배터리(17)에 부착되는 적어도 하나의 추가의 자석(16)(그러나, 하나 이상의 자석이 사용될 수도 있다)이 제공된다. 코일(15)에 (구동 제어 회로로부터의) 전류가 공급될 때 코일에 의해 발생되는 자기장은 자석(16)과 상호 작용하여 움직이도록 배터리(17)를 구동시키기 위해 인력 또는 척력을 생성한다. 배터리가 전방으로 움직일 때 물고기의 무게 중심이 동시에 전방으로 시프트하므로, 물고기 꼬리(2)가 동작하는 동안 물고기를 하향으로 구동시키기 위해 하향 성분의 힘이 생성된다. 자석(16)이 배터리(17)를 후방으로 움직이도록 구동시킬 때, 물고기의 무게 중심이 동시에 후방으로 시프트하여 물고기 머리를 효과적으로 들어올리므로, 물고기 꼬리(2)가 동작하는 동안 물고기를 상향으로 구동시키기 위해 상향 성분의 힘이 존재하게 된다.

물고기의 무게 중심을 변화시키는 대안적인 방법은 자석(16)을 고정시키고 코일이 움직일 수 있게 함으로써, 코일이 배터리 또는 임의의 다른 평형추(counterweight) 부재가 움직이도록 구동시키게 된다. 움직일 수 있는 평형추 부재는 철 등과 같은 자성체로 제작될 수 없고; 그렇지 않으면 움직일 수 있는 부재와 코일의 정확한 동작을 간섭하는 자석 사이에 인력이 생성된다.

이와 달리, 물고기의 무게 중심은 상기 방법들 중 어느 하나를 사용하지만 상기 메커니즘이 가로로 배열될 때 좌우 방향으로 조정될 수 있다. 다시 이와 달리, 물고기의 무게 중심은 상기 메커니즘 중 어느 하나가 수직으로 배열될 때 전후 방향으로 조정될 수 있다.

충전

배터리(17)는 물고기 셸 내의 포트를 통해 충전될 수 있다. 마이크로-USB 플러그 또는 다른 적절한 충전 플러그가 물고기 셸 상의 방수 커버(18)를 개방함으로써 충전 소켓(19)에 삽입될 수 있다.

특히, 구동 제어 회로(3)의 충전 시스템은 USB 전원을 통해 충전되도록 설계될 수도 있어, 마이크로-USB 충전 헤드를 갖는 충전기가 충전에 사용될 수 있게 된다. 수많은 셀 폰이 그러한 충전기를 사용하기 때문에, 특별한 충전기가 물고기에 공급될 필요가 없으므로, 비용 절감이 이루어질 수 있다.

그러나, 당업계에 알려진 바와 같은 충전을 위한 다른 플러그 및 소켓 장치들이 본 발명의 수중 장난감 물고기에 사용될 수도 있다.

충전 커버(18)는 도 4에 도시되어 있다. 충전 커버는, 충전 커버(18)가 포트(19) 위에서 폐쇄될 때, 포트(19)에 삽입되는, 포스트(183), 플러그(184) 및 베이스(181)를 포함한다. 커버(18)는 플라스틱 재료로 제작되고, 포스트(183)와 플러그(184) 뿐만 아니라 베이스(181)의 각각이 물고기 몸체의 셸에 꼭 맞아 수중 장난감의 충전 포트 영역의 방수 밀봉을 가능하게 한다.

원격 제어

상기 상술한 바와 같이, 본 발명의 수중 장난감은 적외선 원격 제어를 활용할 수도 있다. 그러나, 무선 원격 제어가 사용될 수도 있거나, 이와 달리, 블루투스 수신기 또는 WIFI 수신기가 물고기 몸체에 배치되면 물고기를 제어하기 위해 컴퓨터 및 셀 폰이 사용될 수도 있다. 더욱이, 몇몇 실시예에서는, 물고기 몸체 내부에 음향-광 변동이나 터치를 감지할 수 있는 센서 및 감지 신호를 처리할 수 있는 마이크로프로세서가 제공되었던 경우, 자율적인 제어가 실현될 수 있다.

이점

그와 같이, 본 발명의 생체 모방 물고기는 전진 운동, 선회 및 상하 횡단을 사실적으로 시뮬레이트할 수 있다. 생체 모방 물고기는 유연하게 및 간편하게 동작할 수 있으며, 다양한 구동 회로 프로그램에 의해 또는 원격 제어에 의해 제어될 수도 있다.

간단한 구조 및 잘 설계된 동적 시스템을 갖는 것이 본 발명의 이점이다. 생체 모방 물고기는 유연하게 구동될 수 있고, 그 무게 중심이 코일 내의 가변 자기장을 자석의 고정 자기장과 상호 작용하게 함으로써 조정될 수 있다.

본 발명의 생체 모방 물고기는 자연 그대로의 물고기의 움직임으로 사실적으로 시뮬레이트하고; 사용자는 전진 운동, 좌우 선회, 다이빙 및 유영 등과 같은 기능들을 여러 가지 제어 방법에 의해 편리하게 행할 수 있다. 본 발명은 높은 유연성과 강한 신뢰성을 갖고 원격 제어 및 셀프 프로그래밍(self-programming) 제어를 지원할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의해 설명된 바와 같이, 본 발명의 동일하거나 유사한 구조를 갖는 다른 생체 모방 물고기를 구동 및 제어하는 방법들은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.

Claims (26)

1. 부력체,
   상기 부력체에 대한 진동 운동이 가능하게 되는 방식으로 상기 부력체로부터 독립된 프로펠러를 포함하는 수중 장난감으로서, 상기 부력체에는
   a) 배터리,
   b) 상기 프로펠러에 연결되어 동작하여 상기 프로펠러를 진동하게 하는 구동기가 붙어 있고,
   상기 구동기는 전력 공급 가능한 코일과 자석의 상호 작용에 의해 구동되며, 상기 코일은 상기 배터리에 의해 전력 공급 가능한 것을 특징으로 하는 수중 장난감.
2. 제1항에 있어서, 상기 전력 공급 가능한 코일 및 상기 자석은 상기 부력체에 붙어 있는 것인 수중 장난감.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부력체는 내부에 상기 배터리가 위치하는 밀봉된 부력체인 것인 수중 장난감.
4. 제1항에 있어서, 상기 프로펠러는 지느러미인 것인 수중 장난감.
5. 제4항에 있어서, 상기 프로펠러는 상기 구동기의 움직임의 결과로서 상기 부력체에 대한 스위싱(swishing) 같은 진동 움직임을 일으킬 수 있게 하는 방식으로 상기 부력체에 맞물리는 것인 수중 장난감.
6. 제1항에 있어서, 상기 구동기는 상기 부력체에 대해 중심축이 같게 장착되어, 상기 프로펠러에 상기 중심축의 일 측에서, 그리고 상기 중심축의 반대 측에서 및 상기 부력체의 내측에서 (a) 상기 전력 공급 가능한 코일 및 (b) 상기 자석 중 하나에 맞물리고, (a) 상기 전력 공급 가능한 코일 및 (b) 상기 자석 중 나머지는 상기 중심축 둘레를 회전하기 위한 적어도 한 방향으로 상기 구동기를 구동시키도록 상호 작용하여 동작할 수 있게 하는 위치에서 상기 부력체에 고정되는 방식으로 장착되는 것인 수중 장난감.
7. 제1항에 있어서, 상기 구동기는 상기 부력체로부터 연장하여 상기 부력체의 외부의 상기 프로펠러에 맞물리는 것인 수중 장난감.
8. 제1항에 있어서, 상기 부력체에 상기 코일의 전력 공급을 제어하기 위한 구동 제어 회로가 제공되는 것인 수중 장난감.
9. 제1항에 있어서, 상기 부력체는 인클로저(enclosure)를 정의하고, 상기 구동기는 샤프트이며, 상기 프로펠러는 상기 샤프트의 일 단에 고정되거나 일 단을 향하고, 상기 (a) 코일 또는 (b) 자석 중 하나는 상기 샤프트의 타 단에 맞물리거나 타 단을 향하며 상기 인클로저 내부에 있고, 상기 단들 사이에서, 상기 샤프트는 유동 밀폐 마개(floating hermetic closure)가 형성되도록 밀봉 방식으로 상기 부력체를 관통하는 것인 수중 장난감.
10. 제1항에 있어서, 상기 코일은 상기 구동기에 맞물려 상기 부력체에 고정된 적어도 하나의 자석과 교번 상호 작용을 위해 상기 구동기와 진동 방식으로 움직일 수 있는 것인 수중 장난감.
11. 제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 자석은 상기 구동기가 일 방향으로 움직이도록 상기 코일에 전류에 의해 전력이 공급될 때 상기 자석이 상기 코일을 끌어당기도록 하는 방식으로 상기 코일을 향하는 극성이 주어지는 하나의 자석인 것인 수중 장난감.
12. 제11항에 있어서, 상기 코일이 반전된 전류로 전력이 공급될 때 상기 구동기가 반대 방향으로 움직이도록 상기 코일이 상기 자석에 의해 밀어내어지는 것인 수중 장난감.
13. 제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 자석은 상기 부력체에 고정되는 2개의 자석인 것인 수중 장난감.
14. 제13항에 있어서, 상기 2개의 자석의 각각에는, 코일에 전력이 공급될 때 상기 구동기 상에 하나의 자석이 인력을 발생시키고 나머지 자석이 척력을 발생시키는 방식으로 상기 코일을 향하는 극성이 주어지는 것인 수중 장난감.
15. 제8항에 있어서, 상기 코일에 의한 전력 공급은 상기 코일을 통한 전류의 방향 및 그에 따른 상기 코일의 자극을 변경하는 방식으로 상기 구동 제어 회로에 의해 제어되는 것인 수중 장난감.
16. 제8항에 있어서, 상기 구동기는 상기 코일에 공급되는 전류를 변경시킴으로써 편향될 수 있고, 상기 전류는 펄스의 지속 기간, 상기 펄스의 진폭 및 상기 펄스의 오프셋 중 적어도 하나에 의해 변경되는 전류 펄스이며, 상기 프로펠러의 편향을 일으키는 상기 전류의 상기 변경으로 인한 상기 구동기의 움직임은 상기 수중 장난감이 선회하게 하는 것인 수중 장난감.
17. 제1항에 있어서, 상기 부력체에 한 쌍의 코일이 고정되고, 상기 구동기에 자석이 붙어있고, 상기 한 쌍의 코일이 교류 전류에 의해 전력이 공급될 때 상기 한 쌍의 코일과 상기 자석의 각각 사이에서 인력 및 척력이 발생하는 것인 수중 장난감.
18. 제1항에 있어서, 상기 배터리에 적어도 하나의 추가의 자석이 고정되고, 제2 코일에 전력이 공급될 수 있어 상기 제2 코일과 상기 적어도 하나의 추가의 자석 사이의 상호 작용력이 상기 배터리를 구동시켜 전방이나 후방으로 움직이게 하여 상기 부력체 내의 상기 배터리의 위치를 변화시키고, 상기 부력체의 무게 중심을 조정하여 사용 중인 상기 수중 장난감이 상기 제2 코일의 전력 공급에 따라 상하로 움직일 수 있게 하는 것인 수중 장난감.
19. 제1항에 있어서, 상기 코일(들)의 전력 공급을 활성화하기 위해 활성화 회로가 제공되고, 상기 활성화 회로는 (a) 진동 스위치 및 (b) 수분 센서 및 (c) 상기 수중 장난감이 위치할 수 있는 물을 통해 전기 회로를 완성하는 회로 또는 스위칭 회로의 단말 중 하나로부터 선택된 것인 수중 장난감.
20. 제1항에 있어서, 상기 프로펠러는 물고기 꼬리의 형상이고, 상기 부력체는 물고기 몸체의 형상인 것인 수중 장난감.
21. 제8항에 있어서, 상기 구동 제어 회로는 PCB, 진동 스위치 및 상기 수중 장난감이 작동중인지 또는 충전중인지를 나타내는 적어도 하나의 LED 표시등을 포함하는 것인 수중 장난감.
22. 제21항에 있어서, 상기 진동 스위치는 중앙 포스트 및 진동 스프링을 포함하고, 상기 부력체의 진동이 상기 스프링에 전달될 때, 상기 스프링은 스윙이 일정 진폭을 초과할 때 상기 중앙 포스트와 접촉하도록 스윙할 수 있고 그에 따라 전기 신호가 생성되어 상기 구동 제어 회로를 활성화시키는 것인 수중 장난감.
23. 제8항에 있어서, 상기 구동 제어 회로는 원격 제어 신호를 수신할 수 있는 적외선 수신관을 가져, 상기 구동 제어 회로가 수신된 신호에 대응하는 동작을 실행하게 되는 것인 수중 장난감.
24. 제어기를 통해 적어도 하나의 코일에 전기적으로 연결되는 배터리를 포함하는 방수 몸체부를 포함하고, 상기 코일은 적어도 하나의 자석과 관련하여 위치 결정되며, 상기 코일은 상기 코일을 관통하는 교류 전류를 한정한 제어기에 의해 상기 적어도 하나의 코일과 상기 적어도 하나의 자석 사이의 자극 상호 작용에 응답하여 진동하고, 상기 코일 진동은 상기 코일 및 상기 방수 몸체에 맞물리는 꼬리 지느러미의 움직임을 일으켜 상기 물고기가 수역(水域)을 통해 전방으로 이동하게 하는 것을 특징으로 하는 생체 모방 물고기.
25. 첨부하는 도면을 참조하여 본 명세서에 설명된 바와 같은 수중 장난감.
26. 첨부한 도면을 참조하여 본 명세서에 설명된 바와 같은 생체 모방 물고기.

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