(57)【要約】【課題】振動を利用して滑らかに移動させることが可能な走行駆動装置を提供する。【解決手段】上下に延在し下端部が自由端の板状部材からなる一対の足部１ａを備える。その各足部１ａに対し振動を付与する一対の振動モータ２を備え、電池から電力が供給される。各足部１ａは、鉛直方向Ｖに対し板厚方向へ傾斜している。【選択図】        図２
2008194070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に対し所定傾斜角度だけ傾斜した斜め方向に向けて上下に延在し下端部が自由端の片持ち梁状になっていると共に上記傾斜した方向に沿ってだけ大きく弾性変形し易い異方性を有する足部を複数本、有すると共に、その各足部に対し少なくとも上記傾斜方向への振動を与える振動発生装置を備えることを特徴とする走行駆動装置。
【請求項２】
上下に延在し下端部が自由端の板状部材からなる複数の足部と、その各足部に対し少なくとも上記傾斜方向への振動を与える振動発生装置と、を備え、上記足部はそれぞれ、鉛直方向に対し板厚方向へ傾斜していることを特徴とする走行駆動装置。
【請求項３】
上記足部として一対の足部を備え、その一対の足部を左右対称に配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した走行駆動装置。
【請求項４】
上記各足部の鉛直方向に対する傾斜角度は、調整可能となっていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した走行駆動装置。
【請求項５】
上記足部として一対の足部を備え、その一対の足部を左右対称に配置し、各足部毎に当該足部に振動を付与する振動モータを設けると共に各振動モータへの電力供給回路にそれぞれ可変抵抗器を介装し、
更に、上記一対の足部に対応して配置されて受光部を下方に向けた一対の光センサを備え、各光センサの受光状態に応じて上記各可変抵抗の抵抗値が変化することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した走行駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動によって移動する機構の玩具などに適用可能な走行駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
床・テーブル等からなる平面状の面の上を滑らかに動き回る玩具としては、一般に、モータの回転トルクを歯車を介して車輪に伝達する機構から構成され、床等に直接、接触した上記車輪の回転により走行する走行玩具が知られている。
また、振動を利用して移動させる玩具としては、例えば特許文献１に記載の玩具がある。この玩具では、１つのモータによって回転駆動される回転軸の両端部にそれぞれ偏心振動子（偏心した錘）が設けられ、この対をなす偏心振動子で筐体の底板を上下に連続振動させることで、直進に走行させることが記載されている。同様な機構の技術は、特許文献２にも開示がある。
【０００３】
なお、振動を利用してレールに沿って移動させる走行玩具としては、例えば特許文献３に記載のものがある。これは、振動することでレールに案内されて移動するものである。
【特許文献１】実用新案登録第３０８２２１７号公報
【特許文献２】特開２００５−２７８４２号公報
【特許文献３】登録実用新案第３０２０４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車輪式の走行玩具は、滑らかに走行可能ではあるものの、駆動部の小型化を図る場合に、歯車の小型化などが要求される。このため、小型化するほど要求される精度が高くなる。
また、上述のような振動を利用して移動させる玩具の場合には、走行体本体の底面全体に上下振動を付与し、その底板の上下振動によって移動する構成であり、また、単に左右一対の箇所を同期をとって上下に振動させることで移動させようとする発想のものであることから、無秩序な動きには適しているものの、直進走行性が良くない。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、振動を利用して滑らかに移動させることが可能な走行駆動装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、鉛直方向に対し所定傾斜角度だけ傾斜した斜め方向に向けて上下に延在し下端部が自由端の片持ち梁状になっていると共に上記傾斜した方向に沿ってだけ大きく弾性変形し易い異方性を有する足部を複数本、有すると共に、その各足部に対し少なくとも上記傾斜方向への振動を与える振動発生装置を備えることを特徴とする走行駆動装置を提供するものである。
【０００６】
次に、請求項２に記載した発明は、上下に延在し下端部が自由端の板状部材からなる複数の足部と、その各足部に対し少なくとも上記傾斜方向への振動を与える振動発生装置と、を備え、上記足部はそれぞれ、鉛直方向に対し板厚方向へ傾斜していることを特徴とする走行駆動装置を提供するものである。
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した構成に対し、上記足部として一対の足部を備え、その一対の足部を左右対称に配置したことを特徴とするものである。
【０００７】
次に、請求項４に記載した発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した構成に対して、上記各足部の鉛直方向に対する傾斜角度は、調整可能となっていることを特徴とするものである。
次に、請求項５に記載した発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した構成に対して、上記足部として一対の足部を備え、その一対の足部を左右対称に配置し、各足部毎に当該足部に振動を付与する振動モータを設けると共に各振動モータへの電力供給回路にそれぞれ可変抵抗器を介装し、
更に、上記一対の足部に対応して配置されて受光部を下方に向けた一対の光センサを備え、各光センサの受光状態に応じて上記各可変抵抗の抵抗値が変化することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、片持ち梁状であって弾性に異方性がある各足部の下端部を個別に接地面に接地させて、各足部に振動を付与すると、足部の振動を主として傾斜方向に限定させることで、各足部は主として傾斜方向に振動する。この結果、移動方向が特定させ易くなる。
またこのとき、請求項２の発明によれば、足部を板状部材から構成することで、簡便に、足部の振動方向を板厚方向に特定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態は、本件発明を適用した簡易な構造のロボット玩具である簡易移動ロボットを例にして説明する。また、以下の説明では、この簡易移動ロボットが置かれる、床、テーブル面などの面を、便宜上、走行面と呼ぶとする。
図１は、本実施形態の走行駆動装置に基づく簡易移動ロボットを示す斜視図であり、図２は、左側からみた側面視（正面左側から見た図）である。
なお、この図１及び図２では、走行駆動装置そのものだけが図示されているが、もちろん、走行駆動装置を覆って外形を形成する外形本体（ぬいぐるみ本体など）を、当該走行駆動装置に取り付けて使用しても良い。
【００１０】
（構成）
本実施形態では、平板且つ長方形形状のプリント基板を本体１としている。そして、その長方形形状の本体１の２つの長辺が上下端面となる位置を基本姿勢として設定している。すなわち、下端面が走行面Ｓと平行に且つ上下で対向することとなる。
その本体１の左右両側の対称位置に対してそれぞれ、上下方向に延びると共に下端に開放したスリットを形成することで、本体１における、各スリットよりも外側部分を左右の足部１ａとする。上記構成とすることで、各足部１ａは、上端部が後述の基板本体部１ｂに固定されて下方に延びて、下端部が自由端の片持ち梁状態となる。
ここで、左右の足部１ａ以外のプリント基板部分を、基板本体部１ｂと呼ぶ。
【００１１】
その一対の足部１ａの下端部にそれぞれ、厚さ方向を上下に配置した接地板６が固定されている。その接地板６の下面が走行面Ｓに直接に接触する。
また、その各接地板６の下面を水平に配置した状態では、基板は、左側から見た図面である図２のように、鉛直方向Ｖに対し、一方の面（図２では左側を向く面、以下、前面と呼ぶ）が斜め上方を向くように所定傾斜角度θだけ傾いている。この結果、左右の足部１ａは、それぞれ同一方向を向き且つ同一傾斜角度θだけ同方向に、しかも板厚方向に傾斜した状態に設定される。上記所定傾斜角度θは、例えば５度〜１５度の範囲となるように傾斜させる。なお、基板本体部１ｂは、傾斜している必要はない。
【００１２】
また、各足部１ａには、振動モータ２がそれぞれ固定されている。各振動モータ２は、足部１ａに沿って上下に軸を向けて足部１ａに固定されたモータ本体２ａと、そのモータ本体２ａの回転軸に固定された偏心錘２ｂとから構成されている。その各振動モータ２は、駆動することで、固定されている足部１ａに対して振動を入力する。
また、基板本体部１ｂの左右方向中央部には、電池ホルダー（不図示）が設けられ、その電池ホルダーに、電源としての電池３が着脱可能に取り付けられている。また、プリント基板の裏面には、上記電池３と左右の振動モータ２とを電気的に並列に接続する電気回路が形成されていて、上記電池３から同一の電力を左右の振動モータ２に供給可能となっている。
【００１３】
また、上記電池３と各振動モータ２とを電気的に接続する回路の途中には、それぞれ可変抵抗器４が介装されていて、その可変抵抗器４による抵抗値を変えることで、両側のモータへの電力供給量に差を付けることが可能となっている。
また、各可変抵抗器４は、それぞれ光センサ５に接続され、光センサ５が受光した光が明るいほど抵抗値が小さくなるように設定されている。本実施形態では、光センサ５と上記可変抵抗器４とがＣＤＳセンサで構成されている。このＣＤＳは、受光する光の量で抵抗値が変化するものであり、受光した光が明るいほどＣＤＳの抵抗値は小さくなる。
【００１４】
その各可変抵抗器４に対応して設けられた一対の光センサ５は、基板本体部１ｂの下部に固定され、各受光部を下方に且つ走行面Ｓに近づけて配置されている。この一対の光センサ５の受光面は左右対称に配置される。なお、受光部が鉛直方向下方を向いている必要はなく、斜め下方を向くように設定されていても良い。
ここで、図４に上述の回路の例を示す。また、図５に光センサとしてＣＤＳの代わりにフォトトランジスタ５１を使用した別例を示す。
【００１５】
（動作原理）
振動モータ２を駆動すると、回転軸に対し偏心した偏心錘２ｂの回転によって、振動モータ２からの振動が足部１ａに入力される。
ここで、足部１ａは、板状部材であるので、板厚方向に振動し易い異方性を有する。このため、振動モータ２から振動が付与されると、足部１ａは、板厚方向に沿った方向に振動することになる。すなわち、足部１ａの振動方向が特定されることになる。このとき、足部１ａは、前面が斜め上方を向くように、板厚方向に傾斜しており、上述のように板厚方向に対して直交する方向に向けて振動するので、図２に示すように、前方側には斜め上方に向けて、後方側には斜め下方に向けて変位するように振動することになる。
【００１６】
そして、次のような原理によって、前面側（図２及び図３中左側）に進むと想定される。
板状の足部１ａに取り付けた振動モータ２により、足部１ａは撓み方向、すなわち板厚方向に微振動を起こして前後方向の運動を行う。
この状態で、板厚方向に傾斜した足部１ａに固定された振動モータ２からの加振によって、図３（ａ）のように、足部１ａを前側に持ち上げる力Ｆ１が作用すると、足部１ａは、微振動しつつ、接地板６を前方に押し出す。
【００１７】
逆に、モータからの加振によって、図３（ｂ）のように、足部１ａに斜め後方への力Ｆ２が作用した場合には、垂直方向の力が接地板６を地面に押し付け、接地板６は走行面Ｓと接地した状態で足部１ａは微振動して移動が起こらない。
この２つの状態を交互に繰り返しながら微振動することで、各足部１ａが図３中左側に向けて前進する。
【００１８】
そして、左右の足部１ａが共に同じ振動状態で同方向に前進しようとすることで、本体１が直進移動することになる。
またこのとき、一方の振動モータ２の駆動を止めたり相対的に駆動力を小さくしたりすると、他方の振動モータ２を取り付けた足部１ａの方が、相対的に多く前方に移動することで、本体１は、一方の振動モータ２側に向けて旋回するような動作を行う。
このように、前進、及び右旋回、左旋回が可能となる。
【００１９】
（作用効果）
走行面Ｓに、図６のように、上記一対の光センサ５の受光部間の間隔よりも幅の狭い走行案内用の帯状ラインＬを引く。ラインＬは黒色とすることで、光センサ５の受光部がラインＬと重なるほど、受光する光が暗くなる。なお、ラインＬ以外の走行面Ｓを白色とする。
そして、図６のように、２つの光センサ５の受光部を上記ラインＬを跨ぐようにして配置して、作動させると、一対の光センサ５の各受光部がラインＬと対向しない状態では、左右の振動モータ２への供給電力は同一であるので、ラインＬに沿って直進移動する。
【００２０】
更に、図７（ａ）のように、一方の光センサ５の受光部がラインＬと上下で対向（重なる）すると、対向した側の振動モータ２への電力供給が相対的に小さくなって、本体１は、ラインＬと対向した側に旋回するようにして移動する。続けて図７（ｂ）のように、他方の受光部がラインＬと上下に対向し、その対向して重なる面積の方が多くなると、反対側に旋回するように移動する。これを繰り返すことで、ラインＬが曲がっていても、そのラインＬに沿って本体１は移動することになる。なお、図７では、ラインＬが曲線となっている部分を例示しているが、直線部分についても同様である。
【００２１】
実際に、作成して実験したところ（上記傾斜角度θを１０度とした）、ラインＬの無い走行面Ｓでは、滑らかに前進することを確認した。また、上記のような黒色のラインＬを楕円状の無端環状に引いて本体１を走行させたところ、ラインＬに沿って本体１が移動することが確認した。
ここで、白地の黒いラインＬの場合には、モータ２と光センサ５の組は、左右同一方向の組合せとし、黒地に白いラインＬの場合には、モータ２と光センサ５の組は、左右反対側（例えば、モータ２が右側なら光センサ５は左側のものを組とする）に設定すれば良い。
また、走行面Ｓに多少の傾斜（実験では３〜４度）を有する坂道を設けても登坂することを確認した。
【００２２】
（応用）
ここで、上記実施形態では、自動的にラインＬに沿って走行する構成で説明しているが、リモコンで一対の可変抵抗器４の抵抗値を変更可能として、遠隔で自由に走行方向及び走行の早さを変更するようにしても良い。この場合には、光センサ５は必ずしも必要ではない。
また、上記実施形態では、足部１ａと接地板６との取付け角度が固定されている場合を例示しているが、足部１ａと接地板６との間の取付け角度を調整可能、つまり足部１ａの傾斜角度θを調整を可能なリンク状態としても良い。このようにすると、例えば、坂道を登らせる場合に、足部１ａの傾斜角度θを大きくすることで、登坂できる坂道の角度を大きくすることができる。なお、接地板６の下面を粗面としておくことが好ましい。また、上記足部１ａの傾斜角度θもリモコンによって変更可能としても良い。この場合には、リンクによる角度を調整するためのシリンダ装置などのアクチュエータを設ければよい。
【００２３】
また、上記実施形態では、一対の足部１ａが同一平面上に配置されて、完全に同方向を向いている場合を例示しているが、これに限定されない。例えば、足部１ａの下端部だけを図示した平面図である図８や図９のように、上面視でハの字となるように、左右対称に一直線Ａ１上から前後に傾けても良い。この場合には、各足部１ａは、それぞれ斜め方向に進行しようとするが、一対の足部１ａが同一の駆動状態であれば、左右方向成分は一対の足部１ａによって互いに打ち消し有って、前進するようになる。なお、図８のような前方に向けて間隔が広くなるハの字状に設定することで、一方の足部１ａの駆動を停止若しくは小さくした際の旋回半径を小さく設定可能である。ハの字状とした場合には、ハの字の角度を余り付けると直進性が損なわれる。
【００２４】
また、上記実施形態では、一対の足部１ａで形成される場合を例示しているが、上記本体１を複数組、連結するなどして組み合わせて１つの装置を形成するようにしても良い。また、３個以上の足部を備えて、駆動する足部１ａを選択することで移動方向を調整するようにしても良い。
また、上記実施形態では、足部１ａを板状部材から構成することで軸直方向の弾性に異方性を持たせて、足部１ａの主とした振動方向を板厚方向に設定させているが、材料その他によって軸直方向における一方のみに撓みやすいように異方性を設定できれば、板状に限定されず、棒状であっても良い。
【００２５】
また、板状形状は、平板状に限定されず、楕円形を潰したような形状であっても良いし、板状形状は、上下方向に沿って湾曲していても良い。要は板厚方向に主として撓みやすければ良い。また、足部の上下に向けた軸が、撓みやすい方向に傾斜していれば良い。
また、振動発生装置として振動モータ２を例示しているが、圧電素子などの他の振動発生装置を各足部１ａに設けても良い。
また、振動発生装置に電力を供給する電池３（電源）を共通としているが、各振動発生装置毎に個別に設けても良い。同一の電力を供給する観点からは共通化した方が良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に基づく実施形態に係る走行駆動装置を示す斜視図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係る走行駆動装置を示す側面図である。
【図３】動作を説明する図である。
【図４】回路例を示す図である。
【図５】回路の別例を示す図である。
【図６】走行状態を説明するための図である。
【図７】ラインＬに沿って走行する状態を説明するための図である。
【図８】一対の足部をハの字状に配置する例を示す模式図である。
【図９】一対の足部をハの字状に配置する例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    本体
１ａ  足部
１ｂ  基板本体部
２    振動モータ（振動発生手段）
２ａ  モータ本体
２ｂ  偏心錘
３    電池
４    可変抵抗器
５    光センサ
６    接地板
Ｓ    走行面
Ｖ    鉛直方向
θ    傾斜角度
Ｌ    ライン
【図１】
2008194070.tif 000003
【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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【図７】
2008194070.tif 000009
【図８】
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【図９】
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