(57)【要約】【課題】投射物の運動について、体験的に理解を深めることができる輪投げロボット教材及び輪投げロボット学習方法を提供する。【解決手段】投射物の投射軌道、及び投射距離を観察する教材において、基台と、前記基台に、角度調整機構とともに取り付けられたステージと、前記ステージに設けられたスライド機構と、前記スライド機構に滑動自在に取り付けられたスライド部、前記スライド部に取り付けられ投射物である投げ輪を載置させる載置部、前記投げ輪の側面を当接させることで前記投げ輪を投射時に係止する投げ輪係止部を有する投射アームと、一方の端が前記ステージに取り付けられ、他方の端が前記投射アームに取り付けられた、前記投射アームを前記スライド機構の後方から前方へ移動させる弾性体と、前記投射アームが前記スライド機構の後方にあり、前記弾性体に弾性力を蓄勢させた状態で前記投射アームを係止する引金部とを備える。【選択図】図１
2015175922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射物を投射して前記投射物の投射軌道、及び投射距離を観察する教材において、
基台と、
前記基台に、傾斜角度を任意に変更可能とする角度調整機構とともに取り付けられたステージと、
前記ステージに前記ステージの傾斜方向と平行に、直線的に設けられたスライド機構と、
前記スライド機構の後方の原位置から前記スライド機構の前方の終端位置まで滑動自在に取り付けられたスライド部、前記スライド部に設けられ投射物である投げ輪を載置させる載置部、前記投げ輪の側面を当接させることで前記投げ輪を投射時に係止する投げ輪係止部を有する投射アームと、
一方の端が前記ステージに取り付けられ、他方の端が前記投射アームに取り付けられた、前記投射アームを前記原位置から前記終端位置へ移動させる弾性体と、
前記投射アームが前記原位置にあり、前記弾性体に弾性力を蓄勢させた状態で前記投射アームを係止する引金部と、を備え、
前記投射アームが前記原位置にあり、前記載置部に前記投げ輪を載置させた状態で前記引金部の係止を解除することで、前記投射アームが終端位置に移動し、前記投げ輪が投射されることを特徴とする輪投げロボット教材。
【請求項２】
投射物を投射して前記投射物の投射軌道、及び投射距離を観察する教材において、
基台と、
前記基台に、傾斜角度を任意に変更可能とする角度調整機構とともに取り付けられたステージと、
前記ステージの傾斜方向に沿って設けられたスライド機構と、
前記ステージの前方側にある旋回軸を支点に前記スライド機構の後方の原位置から前記スライド機構の前方の終端位置まで前記スライド機構の上面を滑動しながら旋回可能に取り付けられた第１アーム、前記第１アームの先端に取り付けられ前記第１アームの旋回方向にさらに旋回可能な第２アーム、前記第２アームの上面に立設するとともに前記第２アームの先端方向に倒れ込み可能に構成され投射物である投げ輪を投射時に係止する投げ輪係止部を有する投射アームと、
前記投射アームが原位置にあるとき、投げ輪を載置させる載置部と、
一方の端が前記ステージに取り付けられ、他方の端が前記第１アームに取り付けられた、前記第１アームを前記原位置から前記終端位置まで旋回させる弾性体と、
前記投射アームを前記原位置に移動させ、前記弾性体に弾性力を蓄勢させた状態で前記投射アームを係止する引金部と、を備え、
前記投げ輪係止部を突出させた状態で前記投射アームが前記原位置にあり、前記投げ輪を前記投げ輪係止部に係止させるとともに前記載置部に載置させた状態で前記引金部の係止を解除することで、前記第１アームが旋回し、前記第１アームが終端位置で停止した後、慣性により前記第２アームがさらに旋回し、前記第２アームが旋回する途中で前記投げ輪係止部が遠心力により倒れ込み、前記投げ輪係止部による前記投げ輪に対する係止が解除され、前記投げ輪が投射されることを特徴とする輪投げロボット教材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の輪投げロボット教材を用いて、
前記投げ輪を投射角度を変えて投射し、投射軌道及び投射距離を観察することを特徴とする輪投げロボット学習方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の輪投げロボット教材を用いて、
１以上の立設した棒が設けられた的に向かって前記投げ輪を投射し、
前記投げ輪の投射角度によって投射軌道及び投射距離が変わること、並びにロボットによる投射距離及び投射軌道の再現性を観察することを特徴とする輪投げロボット学習方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射物の投射軌道及び投射距離を観察するとともに、ロボットの仕組みを理解することができる輪投げロボット教材及び輪投げロボット学習方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物体の放物運動を観察する教材として、特許文献１に、一方の発射装置から球を発射して放物運動をさせ、発射装置の延長線上にある他方の落下装置から同時に球を自由落下させ、空中で双方の球を衝突させ、物体の放物運動を観察する空中衝突球実験機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−４７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示されている技術では、物体の放物運動が、水平方向の速度成分と、これに垂直な方向の速度成分の合成されたものであることを観察できるものの、本格的な物理を学んでいない小中学生に当該実験機による実験をさせても、２つの球が衝突するという事実のみをとらえ、放物運動の本質を理解するのは困難であるという課題があった。また、発射する物体が球のため衝突した後に転がり、球の回収に手間がかかるという課題もあった。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、物体の放物運動を理解させる前段階として、投射物を斜め上方に角度を変えて投射し、その投射物が描く投射軌道及び投射距離を観察することで、投射物の運動について、体験的に理解を深めることができる教材を提供するとともに、投射物を投げ輪とすることで実験時に転がらず回収が容易であり、さらに、正確に作業を再現できるロボットの仕組みを理解することができる、輪投げロボット教材及び輪投げロボット学習方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の輪投げロボット教材は、
投射物を投射して前記投射物の投射軌道、及び投射距離を観察する教材において、
基台と、
前記基台に、傾斜角度を任意に変更可能とする角度調整機構とともに取り付けられたステージと、
前記ステージに前記ステージの傾斜方向と平行に、直線的に設けられたスライド機構と、
前記スライド機構の後方の原位置から前記スライド機構の前方の終端位置まで滑動自在に取り付けられたスライド部、前記スライド部に設けられ投射物である投げ輪を載置させる載置部、前記投げ輪の側面を当接させることで前記投げ輪を投射時に係止する投げ輪係止部を有する投射アームと、
一方の端が前記ステージに取り付けられ、他方の端が前記投射アームに取り付けられた、前記投射アームを前記原位置から前記終端位置へ移動させる弾性体と、
前記投射アームが前記原位置にあり、前記弾性体に弾性力を蓄勢させた状態で前記投射アームを係止する引金部と、を備え、
前記投射アームが前記原位置にあり、前記載置部に前記投げ輪を載置させた状態で前記引金部の係止を解除することで、前記投射アームが終端位置に移動し、前記投げ輪が投射されることを特徴とする。
【０００７】
本発明の輪投げロボット教材によれば、投げ輪を載置した投射アームが原位置から終端位置に移動することにより、投射アームが停止した後、投げ輪が慣性により投射される。また、投射物が環状の投げ輪であるため、投射物が落下した後に転がることがなく、実験にかかる手間を少なくすることができる。また、ステージの傾斜角度が任意に変更可能なため、投げ輪の投射角度も変更でき、投射角度の違いによる投射軌道及び投射距離を容易に観察することができる。また、投射をロボットで行うため、人手では困難である投射軌道と投射距離の再現を繰り返し行うことができ、ロボットの仕組みを理解することができる。
【０００８】
本発明の輪投げロボット教材は、
投射物を投射して前記投射物の投射軌道、及び投射距離を観察する教材において、
基台と、
前記基台に、傾斜角度を任意に変更可能とする角度調整機構とともに取り付けられたステージと、
前記ステージの傾斜方向に沿って設けられたスライド機構と、
前記ステージの前方側にある旋回軸を支点に前記スライド機構の後方の原位置から前記スライド機構の前方の終端位置まで前記スライド機構の上面を滑動しながら旋回可能に取り付けられた第１アーム、前記第１アームの先端に取り付けられ前記第１アームの旋回方向にさらに旋回可能な第２アーム、前記第２アームの上面に立設するとともに前記第２アームの先端方向に倒れ込み可能に構成され投射物である投げ輪を投射時に係止する投げ輪係止部を有する投射アームと、
前記投射アームが原位置にあるとき、投げ輪を載置させる載置部と、
一方の端が前記ステージに取り付けられ、他方の端が前記第１アームに取り付けられた、前記第１アームを前記原位置から前記終端位置まで旋回させる弾性体と、
前記投射アームを前記原位置に移動させ、前記弾性体に弾性力を蓄勢させた状態で前記投射アームを係止する引金部と、を備え、
前記投げ輪係止部を突出させた状態で前記投射アームが前記原位置にあり、前記投げ輪を前記投げ輪係止部に係止させるとともに前記載置部に載置させた状態で前記引金部の係止を解除することで、前記第１アームが旋回し、前記第１アームが終端位置で停止した後、慣性により前記第２アームがさらに旋回し、前記第２アームが旋回する途中で前記投げ輪係止部が遠心力により倒れ込み、前記投げ輪係止部による前記投げ輪に対する係止が解除され、前記投げ輪が投射されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の輪投げロボット教材によれば、既に述べた輪投げロボット教材が投射アームの直線運動によって投げ輪を投射するのに対し、投射アームの旋回運動によって投げ輪を投射するため、投射方法には複数の種類があることが理解でき、さらに、異なるロボットの仕組みを学習することができる。
【００１０】
本発明の輪投げロボット学習方法は、
上述の輪投げロボット教材を用いて、
前記投げ輪を投射角度を変えて投射し、投射軌道及び投射距離を観察することを特徴とする。
【００１１】
本発明の輪投げロボット学習方法によれば、上述した理由により、輪投げロボット教材に係る発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００１２】
本発明の輪投げロボット学習方法は、
上述の輪投げロボット教材を用いて、
１以上の立設した棒が設けられた的に向かって前記投げ輪を投射し、
前記投げ輪の投射角度によって投射軌道及び投射距離が変わること、並びにロボットによる投射距離及び投射軌道の再現性を観察することを特徴とする。
【００１３】
本発明の輪投げロボット学習方法によれば、射的という遊びの要素を取り入れることで、特に低年齢の学生の興味を引き、楽しく学習させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明の輪投げロボット教材及び輪投げロボット学習方法によれば、物体の放物運動を理解させる前段階として、投射物を斜め上方に角度を変えて投射し、その投射物が描く投射軌道及び投射距離を観察することで、投射物体の運動について、体験的に理解を深めることができる教材を提供するとともに、投射物を投げ輪とすることで実験時に転がらず回収が容易であり、さらに、正確に作業を再現できるロボットの仕組みを理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る輪投げロボット教材において投げ輪を投射する前の状態を示す図である。
【図２】図１の輪投げロボット教材において投げ輪を投射した後の状態を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る輪投げロボット教材の投げ輪を投射する前の状態を示す図である。
【図４】図３の輪投げロボット教材において投げ輪を投射した後の状態を示す図である。
【図５】旋回する投射アームの動作を説明する図である。
【図６】投げ輪を投射するときの的を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の輪投げロボット教材の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明に係る輪投げロボット学習方法は、本発明の輪投げロボット教材を用いて実施される。
【００１７】
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係る輪投げロボット教材１００において、投射アーム１５０が原位置にある、投げ輪１９０を投射する前の状態を示す図、図２は図１の輪投げロボット教材１００において、投射アーム１５０が終端位置にある、投げ輪１９０を投射した後の状態を示す図である。
【００１８】
図１、図２に示すように、本実施形態の輪投げロボット教材１００は、基台１１０と、基台１１０に角度調整機構１２０とともに取り付けられたステージ１３０と、スライド機構１４０と、投射アーム１５０と、弾性体１７０と、引金部１８０とを備える。
【００１９】
基台１１０は、合成樹脂、木、紙等からなる長尺材を所望寸法に切断した板材を、その平らな側面を垂直方向とする向きで長方形に組み、さらに安定性を増すために前記長方形の短辺１１１を前記長方形からはみ出すように延長させた形状としている。
【００２０】
ステージ１３０は、基台１１０同様の材質からなる細長状の長方形の板材からなり、その平坦な側面を上面に向けるとともに、その長手方向を基台１１０の長手方向と同じ向きにして、後端をヒンジ機構１３１で基台１１０の長辺側の後端近傍に回動可能に取り付けられている。そして、ステージ１３０は、ヒンジ機構１３１を支点として傾斜され、その前端を持ち上げる態様となっている。
【００２１】
角度調整機構１２０は、ステージ１３０にその傾斜方向と平行に設けられた複数の角度調整孔１２１と、基台１１０の長辺の側面に前記側面に沿って回動可能に取り付けられた大小２組の支え部１２２とを備える。支え部１２２は、その先端が尖っており前記先端がステージ１３０に設けられた角度調整孔１２１に係合されることで、突っ支い棒の様にステージ１３０を支える。そして、係合される角度調整孔１２１を変更することで、ステージ１３０の傾斜角度を任意に変更可能としている。さらに、２組ある支え部１２２のうち一方の支え部の使用を止め、他方の支え部を使用することで、傾斜角度を大きく変更することもできる。
【００２２】
スライド機構１４０は、ステージ１３０の上面にステージ１３０の傾斜方向と平行に直線的に設けられた凸状のもので、その上を投射アーム１５０が滑動する案内レールとしての役割を持つ。
【００２３】
投射アーム１５０は、投射物である投げ輪１９０を載置させ投射するもので、スライド部１５１と載置部１５２と投げ輪係止部１５３とを備える。スライド部１５１は、スライド機構１４０に滑動自在に取り付けられた長方形の板材であり、その裏面にスライド機構１４０に係合される図示しない滑動部が設けられている。載置部１５２は、スライド部１５１の上面に設けられた、投げ輪１９０を載置するための十字形状の部材である。また、投げ輪係止部１５３は、載置部１５２の十字形状のうち投射アーム１５０前方側と後方側の端部に設けられた段差であり、投射アーム１５０後方側が高くなっていることで、投射アーム１５０が移動する投射時に投げ輪１９０の側面を前記段差に当接させ、投げ輪１９０を係止するものである。
【００２４】
弾性体１７０は、投射アーム１５０をスライド機構１４０の後方の原位置から前方の終端位置へ移動させるためのもので、一方の端がステージ１３０の前端に弾性体取付部１７１によって取り付けられ、他方の端が投射アーム１５０のスライド部１５１の前端に取り付けられている。また、弾性体取付部１７１は、ステージ１３０に設けられた複数の弾性力調整孔１７２のうち任意の箇所に取り付けることができ、弾性体取付部１７１の位置により弾性体１７０の伸び具合を変更することで弾性力を調整することができる。
【００２５】
引金部１８０は、ステージ１３０の後端近傍に設けられており、投射アーム１５０がスライド機構１４０の後方の原位置にあり、弾性体１７０に弾性力を蓄勢させた状態で投射アーム１５０を係止するものである。引金部１８０は、取付軸１８１によりステージ１３０の上面に沿って回動可能となっており、投射アーム１５０のスライド部１５１の裏側後端近傍に設けられた図示しない被係止部を係止するとともに、人手等の操作により、その係止を任意に解除することができる。なお、引金部１８０も、その取付軸１８１の位置を変更することにより、弾性体１７０の伸び具合を変更し弾性力を調整することができる。
【００２６】
次に、図１、図２、及び図６を参照しながら、以上説明した各構成要素の機能を踏まえて、本実施形態の輪投げロボット教材１００の動作、及び輪投げロボット教材１００を使用した輪投げロボット学習方法について説明する。図１、図２は既に説明したとおりである。図６は投げ輪１９０を投射するときの的１９１を示す図である。
【００２７】
先ず、図１に示すように、投射アーム１５０を原位置に移動させ、弾性体１７０に弾性力を蓄勢させた状態で、引金部１８０によって投射アーム１５０を係止させる。次に、投げ輪１９０を載置部１５２に載置する。なお、このとき投げ輪１９０の投射アーム１５０後方側の側面を、投げ輪係止部１５３に当接させる。
【００２８】
次に、引金部１８０を回動させ、引金部１８０による投射アーム１５０の係止を解除する。すると、図２に示すように、弾性体１７０に蓄勢された弾性力により投射アーム１５０がスライド機構１４０の前方の終端位置まで移動する。このとき、投射アーム１５０の載置部１５２に載置された投げ輪１９０も、投げ輪係止部１５３に係止されることで投射アーム１５０とともに移動する。そして、投射アーム１５０は終端位置で停止するが、投げ輪１９０はその慣性によりステージ１３０の前方に向かって投射される。
【００２９】
次に、輪投げロボット教材１００を使用した輪投げロボット学習方法を説明する。先ず、上述の投げ輪１９０の投射をすることで、その投射軌道及び投射距離を観察する。次に、角度調整機構１２０によりステージ１３０の傾斜角度を変更することで、投射角度を変えて投げ輪１９０を投射する。また、弾性体取付部１７１の取付位置を変更することで、弾性力を変えて投げ輪１９０を投射する。このようにして投げ輪１９０を投射することで、投射軌道及び投射距離がどのように変わるか等の観察ををすることができ、物体の放物運動の理解を助けることができる。
【００３０】
また、図６に示す様な複数の棒１９２が立設した的１９１を用い、この的１９１に向かって投げ輪１９０を投射することができる。このとき輪投げロボット教材１００とそれぞれ距離が異なる複数の棒１９２に投げ輪１９０を入れるのであるが、係る場合、的１９１と輪投げロボット教材１００との距離は一定にして、投げ輪１９０の投射距離の調整は投射角度又は弾性力の変更によって行うことが好ましい。このようにすることで、ステージ１３０の傾斜角度又は弾性力の変更によって、投射軌道及び投射距離がどのように変わるか等の観察ができるとともに、輪投げロボット教材１００によって投げ輪１９０を投射することにより、投射距離及び投射軌道の再現性が保たれ、略一定の位置に投げ輪１９０を投射できることが観察でき、繰り返し同じ動作をすることができるロボットの仕組みを理解することができる。
【００３１】
［第２実施形態］
次に、本発明の輪投げロボット教材の第２実施形態について説明する。図３は本発明の第２実施形態に係る輪投げロボット教材２００において、投射アーム２５０が原位置にある、投げ輪１９０を投射する前の状態を示す図、図４は図３の輪投げロボット教材２００において、投射アーム２５０が終端位置にある、投げ輪１９０を投射した後の状態を示す図、図５は旋回する投射アーム２５０の動作を説明する図である。
【００３２】
図３、図４に示すように、本実施形態の輪投げロボット教材２００は、基台２１０と、基台２１０に角度調整機構２２０とともに取り付けられたステージ２３０と、スライド機構２４０と、投射アーム２５０と、載置部２５２と、弾性体２７０と、引金部２８０とを備える。
【００３３】
基台２１０は、合成樹脂、木、紙等からなる長尺材を所望寸法に切断した板材を、その平らな側面を垂直方向とする向きで組まれたもので、側面視Ｌ字状の２本の主フレーム２１２と、主フレーム２１２を所定の間隔で水平方向に平行に連結する複数の副フレーム２１３と、主フレーム２１２の補強のためにそれぞれの主フレーム２１２に設けられたブレース２１４とを備える。
【００３４】
ステージ２３０は、基台２１０同様の材質からなる上面視Ｆ字状のもので、その上側の横辺をなす前部ステージ２３２が、ヒンジ機構２３１によって基台２１０の最上部に回動可能に取り付けられている。また、上面視Ｆ字状の縦辺をなす副ステージ２３３が、基台２１０の一方の主フレーム２１２に沿って基台２１０の後方に向かって伸びている。また、上面視Ｆ字状の下側の横辺をなす後部ステージ２３４が、副ステージ２３３の途中より前部ステージ２３２と平行して設けられている。そして、ステージ２３０は、ヒンジ機構２３１を支点として傾斜され、後端側が斜め下方に向けられる態様となっている。
【００３５】
角度調整機構２２０は、角度調整板２２３と、係合ピン２２４とを備える。角度調整板２２３は、複数の角度調整孔２２１が設けられ、後部ステージ２３４の両端近傍に、基台２１０の主フレーム２１２に沿って回動可能に取り付けられている。また、係合ピン２２４は、角度調整板２２３の角度調整孔２２１が係合されるもので、基台２１０のブレース２１４に設けられている。この角度調整板２２３の任意の角度調整孔２２１を係合ピン２２４に係合させることで、後部ステージ２３４の高さが変わり、前部ステージ２３２に取り付けられたヒンジ機構２３１を支点として、ステージ２３０の傾斜角度を変更することができる。
【００３６】
スライド機構２４０は、前部ステージ２３２の副ステージ２３３が設けられていない側の端と、副ステージ２３３の後端とを結ぶように設けられた円弧状のもので、その上を投射アーム２５０の先端が滑動する。
【００３７】
投射アーム２５０は、第１アーム２５４と、第２アーム２５５と、投げ輪係止部２５３とを備える。第１アーム２５４は、前部ステージ２３２の副ステージ２３３が取り付けられている側の端部近傍に設けられた旋回軸２５８を支点に、その先端がスライド機構２４０の上面を旋回可能に設けられている。なお、第１アーム２５４の旋回可能な範囲は、その先端がスライド機構２４０の後方にある原位置から、スライド機構２４０の前方の終端位置まで、すなわち第１アーム２５４がステージ２３０の傾斜方向と平行な位置から、前部ステージ２３２と平行となる位置までの９０度である。なお、第１アーム２５４の旋回の終端位置となる前部ステージ２３２には、第１アーム２５４の旋回を規制するストッパ２３５が設けられている。
【００３８】
第２アーム２５５は、第１アーム２５４の先端に、旋回軸２５９によって第１アーム２５４の旋回する方向にさらに旋回可能に設けられており、第１アーム２５４と平行な原位置から第１アーム２５４に対して９０度の終端位置まで旋回することができる。なお、第１アーム２５４の先端には、第２アーム２５５が旋回する軌道に沿って円弧状の案内溝２５６が設けられており、第２アーム２５５の下面に設けられた図示しない突起が前記案内溝２５６内を滑動する。
【００３９】
投げ輪係止部２５３は、第２アーム２５５の上面に突出しており、第２アーム２５５の先端方向に倒れ込み可能な構成となっている。なお、投げ輪係止部２５３は、第２アーム２５５に設けられた格納穴２５７に倒れ込むことで、倒れ込んだ後の第２アーム２５５の上面は平坦な状態となる。
【００４０】
載置部２５２は、副ステージ２３３の後端に設けられており、上面視Ｔ字状をなしている。これは、投射アーム２５０が原位置にあって、投げ輪１９０の一部が投げ輪係止部２５３により係止されているとき、投げ輪１９０のその他の部分を載置させるものである。
【００４１】
弾性体２７０は、投射アーム２５０を原位置から終端位置まで旋回させるためのもので、一方の端が前部ステージ２３２の上面に弾性体取付部２７１によって取り付けられ、他方の端が第１アーム２５４の下面に取り付けられている。また、弾性体取付部２７１は、前部ステージ２３２に設けられた複数の弾性力調整孔２７２のうち任意の箇所に取り付けることができ、弾性体取付部２７１の位置を変更することによって弾性体２７０の伸び具合を変更し弾性力を調整することができる。
【００４２】
引金部２８０は、副ステージ２３３の略中央に設けられており、投射アーム２５０が原位置にあり、弾性体２７０に弾性力を蓄勢させた状態で投射アーム２５０を係止するものである。引金部２８０は、取付軸２８１により副ステージ２３３の上面に沿って回動可能となっており、第１アーム２５４の裏側に設けられた図示しない被係止部を係止するとともに、人手等の操作により、その係止を任意に解除することができる。
【００４３】
次に、図３〜図５を参照しながら、以上説明した各構成要素の機能を踏まえて、本実施形態の輪投げロボット教材２００の動作について説明する。図３、図４は既に説明したとおりである。図５は旋回する投射アーム２５０の動作を説明する図である。なお、本実施形態の輪投げロボット教材２００を使用した輪投げロボット学習方法については第１実施形態と同様のため、説明を省略する。
【００４４】
先ず、図３に示すように、投射アーム２５０を原位置に移動させ、弾性体２７０に弾性力を蓄勢させた状態で、引金部２８０によって投射アーム２５０を係止させる。なお、このとき、第２アーム２５５は第１アーム２５４と平行な原位置にあり、投げ輪係止部２５３は立設され突出している。次に、投げ輪１９０の一部を投射アーム２５０に載置させ、その内側面を投げ輪係止部２５３に当接させ係止させながら、投げ輪１９０の残りの部分を載置部２５２に載置させる。
【００４５】
次に、引金部２８０を回動させ、引金部２８０による投射アーム２５０の係止を解除する。すると、図４に示すように、弾性体２７０に蓄勢された弾性力により投射アーム２５０が終端位置に旋回し、投げ輪１９０はその慣性によりステージ２３０の前方に向かって投射される。
【００４６】
この投射アーム２５０の旋回時の動作を、図５を参照してさらに詳細に説明する。図５（Ａ）に示すように、投射アーム２５０が原位置にあるときは、投げ輪係止部２５３が立設し突出した状態にあり、投げ輪係止部２５３が投げ輪１９０の内側に当接されている。なお、このとき、投射アーム２５０の上にない投げ輪１９０の残り部分は、載置部２５２（図３参照）に載置されている。
【００４７】
次に、図５（Ｂ）に示すように、投射アーム２５０が旋回軸２５８を支点に旋回すると、投げ輪係止部２５３により係止された投げ輪１９０も投射アーム２５０の動きに追従する。このとき、投げ輪１９０は投げ輪係止部２５３に係止されているだけであるが、投射アーム２５０の旋回の動きが速く、投げ輪係止部２５３に引っ張られるため、脱落することはない。また、投げ輪係止部２５３は投射アーム２５０の旋回による遠心力により、第２アーム２５５の先端方向に倒れ込もうとするが、投げ輪１９０を係止しているため倒れ込むことができず、立設した姿勢を維持する。
【００４８】
次に、図５（Ｃ）に示すように、第１アーム２５４が終端位置まで旋回して停止すると、それまでの慣性により第２アーム２５５がその旋回軸２５９を支点として旋回を開始する。また、投げ輪１９０もその慣性によりステージ２３０の前方に向かって飛び始める。
【００４９】
次に、図５（Ｄ）に示すように、投げ輪係止部２５３と投げ輪１９０とが当接しなくなり係止が解除されると、第２アーム２５５の旋回による遠心力によって投げ輪係止部２５３が第２アーム２５５の先端方向に倒れ込み、第２アーム２５５に設けられた格納穴２５７に格納され、第２アーム２５５の上面が平坦な状態となる。これにより、投げ輪１９０の後ろ側が引っ掛かることなく、投げ輪１９０が投射される。
【００５０】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る輪投げロボット教材及び輪投げロボット学習方法によれば、物体の放物運動を理解させる前段階として、投射物を斜め上方に角度を変えて投射し、その投射物が描く投射軌道及び投射距離を観察することで、投射物体の運動について、体験的に理解を深めることができる。また、係る場合において、投射角度若しくは弾性力、又はその双方を様々に変更して投げ輪を投射することで、投射軌道及び投射距離がどのように変わるか等の観察ををすることができ、物体の放物運動の理解をより深めることができる。
【００５１】
また、的を用いた輪投げロボット学習方法では、射的の要素も加わり、遊びながら放物運動について理解することができる。また、ロボットを使用することで、同じ位置に投げ輪を繰り返し投射する等の人間では困難な能力を体験することができ、正確に作業を再現できるロボットの仕組みを理解することができる。また、投射物を投げ輪とすることで投射後に転がらず回収が容易である。
【００５２】
なお、上述の各実施形態の輪投げロボット教材及び輪投げロボット学習方法は、本発明の例示であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、その構成を適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１００，２００・・輪投げロボット教材、
１１０，２１０・・基台、１１１・・短辺、２１２・・主フレーム、２１３・・副フレーム、２１４・・ブレース、
１２０，２２０・・角度調整機構、１２１，２２１・・角度調整孔、１２２・・支え部、２２３・・角度調整板、２２４・・係合ピン、
１３０，２３０・・ステージ、１３１，２３１・・ヒンジ機構、２３２・・前部ステージ、２３３・・副ステージ、２３４・・後部ステージ、２３５・・ストッパ、
１４０，２４０・・スライド機構、
１５０，２５０・・投射アーム、１５１・・スライド部、１５２，２５２・・載置部、１５３，２５３・・投げ輪係止部、２５４・・第１アーム、２５５・・第２アーム、２５６・・案内溝、２５７・・格納穴、２５８，２５９・・旋回軸、
１７０，２７０・・弾性体、１７１，２７１・・弾性体取付部、１７２，２７２・・弾性力調整孔、
１８０，２８０・・引金部、１８１，２８１・・取付軸、
１９０・・投げ輪、１９１・・的、１９２・・棒、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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