机器人玩具及其组装方法

专利名称：机器人玩具及其组装方法
技术领域：
本发明涉及机器人玩具及其组装方法，尤其涉及设有伺服机构的机 器人玩具及其组装方法。
背景技术：
通常，已知才几器人玩具具有一个组块与另一个组块通过伺月良机构连 接在一起的结构。机器人通常以下面的方式组装。首先，给出关于人形机器人的腿的描述。这里，腿的组件包括安装有RC涡轮(turbo)的一个组块和要连接到其上的另一组块。在该情形 下，首先，通过向伺服机构的信号线施加起始脉冲来设置中心位置(伺 服零位)，将形成于另一组块上的轴孔安装到伺服机构输出轴上所述一 个组块与另一个组块的连接单元延伸的位置(机械零位)。这样，组装 了相邻的组块。因此，组装好了整个腿。另外，以与组装腿相同的方式连接手与臂、躯体单元与头单元、躯 体单元与四肢。这里，"机械零位，，为机器人玩具处于基本姿势时各组件的位置。 通常，在机器人玩具以两条腿行走的情形下，垂直姿势为其基本姿势(例 如，参见"Nisokuhoko robotto seisaku chonyuumon，， ， Kabushikigaisha Ohmsha, 2006， 10月5日。第一版第三次印刷，pp.140-141)。但是，存在许多机械零位与机器人玩具的基本起始位置(原始位 置)不同的情形。例如，关于以两条腿行走的机器人玩具，垂直姿势位 置为其机械零位，机器人玩具的臀部稍向下的位置为原始位置。在机器 人玩具以两条腿行走的情形下，自然通过从机器人玩具臀部稍向下的位 置(原始位置)交替向前迈出左腿和右腿来行走。另外，如上所述，因为伺服零位与机械零位相符，所以当向伺服机 构的信号线施加起始脉冲时，才几器人玩具的腿将首先采取垂直姿势位 置。随后，机器人玩具稍稍降低臀部，然后通过交替向前迈出左腿和右 腿来行走。机器人玩具的这种运动是不自然的。
与基本起始位置相符。例如，在机器人玩具 以两条腿行走的情形下，需要调整，使得当向伺服机构的信号线施加起 始脉冲时，机器人玩具立即采取机器人玩具臀部稍稍降低的姿势位置(基准起始位置；原始位置)。因此，通常，通过将控制机器人玩具内部的IC连接到个人计算机， 并通过编辑器改变起始脉冲的脉冲宽度，将伺服零位与原始位置调整成 4皮此相符。但是，这种操作复杂。在机器人玩具的组件存在设计误差的情形下也会出现这种问题。 发明内容本发明要解决上述问题，目的是提供一种可容易地使原始位置与机 器人玩具的伺服零位相符的机器人玩具及其组装方法。根据本发明的第一方面，机器人玩具包括 一个组块，伺服机构安 装到该组块上；另一个组块，该另一个组块通过将所述伺服机构的输出 轴安装到轴孔连接到所述一个组块上；以及轴孔直径调整元件，用于改 变所述轴孔的直径，以使其达到所述轴孔松散地安装到所述输出轴上的 情形或者所述轴孔紧固地安装到所述输出轴上的情形。优选地，所述机器人玩具还包括位置调整夹具，用于当将所述另一 个组块连接到所述一个组块上时，使所述一个组块与所述另 一个组块之 间的位置关系与原始关系相符。优选地，设有与所述另一个组块的所述轴孔连通的槽，并且所述轴 孔直径调整元件为改变所述轴孔的直径的空间调整元件，以使其达到所 述轴孔松散地安装到所述输出轴上的情形或者所述轴孔紧固地安装到 所述输出轴上的情形。根据本发明的第二方面，组装所述机器人玩具的方法包括将所述 轴孔松散地固定到所述输出轴上；在将所述轴孔松散地安装到所述输出 轴上的情形下，设置所述伺服机构的中心位置；在将所述轴孔松散地安 装到所述输出轴上的情形下，通过位置调整夹具使所述一个组块与所述 另 一个组块之间的位置关系与原始位置相符；以及通过使用所述轴孔直 径调整元件调整所述轴孔的直径，将所述轴孔安装到所述输出轴上。根据本发明，当机器人玩具处于伺服零位时，可方便地将一个组块
与另 一个组块连接在一起。


从下面给出的详细描述和附图可全面地理解本发明，其描述和附图仅仅是示意性的，而不是对本发明的限制，其中 图1为根据实施例的机器人玩具的正视图； 图2为根据实施例的机器人玩具的右视图； 图3为示出根据实施例的伺服机构的实例的截面图； 图4为组成根据实施例的伺服机构的减速齿轮机构内 一个齿轮的透视图；图5为根据实施例的伺服机构的输出轴的透视图；图6为根据实施例的伺服机构的离合器元件的透视图；图7为根据实施例的控制框图；图8为根据实施例的机器人玩具的腿单元的正视图；图9为根据实施例的机器人玩具的腿单元的右视图；图IO为根据实施例的机器人玩具的组块的连接单元的透视图；图11为根据实施例的机器人玩具的手臂单元的正视图；图12为根据实施例的机器人玩具的手臂单元的右视图；图13为示出位置调整夹具的实例的图。
具体实施方式
图l为机器人玩具的正视图，图2为机器人玩具的右一见图。机器人玩具1的运动通过控制器的操作远程控制，其中图内省略了 控制器。特别地，机器人玩具l构造成通过控制器的操作来控制机器人 玩具l的四肢的运动。图3中所示伺服机构3安装在机器人玩具1的四肢的连接单元内。伺 服机构3包括容纳在壳体30内的伺服电机31、减速齿轮机构32、和旋转 编码器33。减速齿轮机构32构造为包括齿轮32a至32j。另外，减速齿轮机构32的最末齿轮32j与输出轴34之间安装有离合器 机构35。也就是说，齿4仑32j与输出轴34构造成^皮此独立地旋转。在齿轮32a 至32j之中，在齿4仑32j的端面上设有两个半圓柱形的突起32j - 1、 32j-2，如图4中所示。在另一方面，齿轮36设在输出轴34的端面上，如图5 中所示。齿轮32j和齿轮35通过图6中所示的离合器元件37相连。离合器 元件37为环形形状，在离合器元件37的内周上形成有与半圆柱形突起32j -l、 32』-2接合的两个凹陷单元37a、 37a和与齿轮36的齿跌倒的两个凸 起单元37b、 37b。当由于某种原因使得强迫停止输出轴34而伺服电机31 的轴仍旋转时，离合器元件37弹性变形，动力传递至齿轮36,从而阻止 了从齿轮32j到输出轴34。此外，机器人玩具的躯体单元内安装有电池(图中省略了 )、处理 装置100和接收电路110 (见图7)。处理装置100连接到接收电路110和 伺服电机31上。处理装置1 OO根据存储在内部存储装置中的程序处理接 收电路110和伺服机构3的信号等，并控制伺服电机31的操作。例如，当 开始机器人玩具l的动力时，处理装置100向伺服电机31施加起始脉冲， 并将伺服机构3移至中心位置(伺服零位)。下面，描述机器人玩具l的外部结构。机器人玩具l包括躯体单元 10、头单元ll、腿单元12和手臂单元13。伺服机构3安装在机器人玩具1 的各连接单元内。这里，描述腿单元12的结构。才几器人玩具1的腿单元12包括粗略分 开的五个组块21、 22、 23、 24和25,如图8 (正视图)和图9 (右视图) 中所示。在这些组块中，组块21连接到躯体单元(组块)IO上。也就是说， 伺服机构3a (标记3a用于将伺服机构3a从其它伺服机构区别开)安装在 躯体单元10内。另外，组块21安装到伺服机构3a的输出轴34上，从而组 块21连接到躯体单元10上。因此，当可旋转地驱动伺服机构3a的伺服电 机31时，组块21相对于4区体单元104喿作。下面详细描述上述情形中组块21与躯体单元10的连接结构。如图IO 中所示，在组块连接单元处形成有达到轴孔50a的槽(开口 )50b。槽50b 的空间构造成可由螺钉50c调整。另外，其连接单元构造成可通过根据 螺钉50c的紧固水平调整槽50b的空间来改变轴孔50a的直径。在这种情 形下，螺钉50c构成了空间调整元件，从而构成轴孔直径调整元件。作 为轴孔直径调整元件，除了仅^l一个螺钉之外，还可考虑从外面穿过槽 50b来将两个部分彼此相向地夹住的夹具或夹子。下面为同样的方式。特别地，当松开螺钉50c时，轴孔50a处于松散地安装到输出轴34的 情形(游隙安装情形)。在这种情形下，输出轴34不与组块21合成一体， 输出轴34可在轴孔50a内空转。在另一方面，当紧固螺4丁50c时，轴孔50a 处于牢固安装到输出轴34的情形(紧固安装情形)。在这种情形下，输 出轴34与组块21合成一体，当输出轴34旋转时，组块21在输出轴34的中 心上旋转。此外，组块22连接到组块21上。也就是说，在组块21内安装有伺服接单元处的轴孔安装到伺服机构3b的输出轴34上，从而组块22连接到组 块21上。因此，当可旋转地驱动伺服机构3b的伺服电机31时，组块22相 对于组块21操作。上述情形下输出轴34与组块22的连接结构跟安装在躯体单元10内 的伺服机构3b的输出轴34与组块21的连接结构相同。也就是说，在组块 22的连接单元形成有槽50b,槽50b的空间由螺钉调整。连接单元构造成 可改变组块22的槽孔50a的直径，以便通过调整槽50b的空间从而相对于 伺服机构3b的输出轴34达到游隙安装情形或紧固安装情形。另外，组块23连接到组块22上。也就是说，在组块23内安装有伺服 机构3c (标记3c用于将伺服机构3c从其它伺服机构区别开)。组块22安 装到伺服机构3c的输出轴34上，从而组块23连接到组块22上。因此，当 可旋转地驱动伺服机构3c的伺服电机31时，组块23相对于组块22操作。上述情形下输出轴34与组块22的连接结构跟安装在躯体单元10内 的伺服机构3c的输出轴34与组块21的连接结构相同。也就是说，在组块 22的连接单元形成有槽50b,槽50b的空间由螺钉调整。连接单元构造成 可改变组块22的槽孔50a的直径，以-使通过调整槽50b的空间从而相对于 伺服机构3c的输出轴34达到游隙安装情形或紧固安装情形。另外，组块24连接到组块23上。也就是说，在组块23内安装有伺服装到伺服机构3d的输出轴34上，从而组块24连接到组块23上。因此，当 可旋转地驱动伺服机构3d的伺服电机31时，组块24相对于组块23操作。 上述情形下输出轴34与组块24的连接结构跟安装在躯体单元10内 的伺服机构3d的输出轴34与组块21的连接结构相同。也就是说，在组块 24的连接单元形成有槽50b,槽50b的空间由螺钉调整。连接单元构造成 可改变组块24的槽孔50a的直径，以便通过调整槽50b的空间从而相对于
伺服机构3d的输出轴34达到游隙安装情形或紧固安装情形。另外，组块25连接到组块24上。也就是说，在组块24内安装有伺服 机构3e (标记3e用于将伺服机构3e从其它祠服机构区别开)。组块25安 装到伺服机构3e的输出轴34上，从而组块25连接到组块24上。因此，当 可旋转地驱动伺服机构3e的伺服电机31时，组块24相对于组块23操作。上述情形下输出轴34与组块25的连接结构跟安装在躯体单元10内 的伺服机构3e的输出轴34与组块21的连接结构相同。也就是说，在组块 25的连接单元形成有槽50b，槽50b的空间由螺钉调整。连接单元构造成 可改变组块25的槽孔50a的直径，以-使通过调整槽50b的空间/^而相对于 伺服机构3e的输出轴34达到游隙安装情形或紧固安装情形。下面，描述手臂单元13的结构。手臂单元13包括粗略分开的五个组 块41、 42、 43、 44和45,如图ll (正视图)和图12 (右视图)中所示。 组块41、 42、 43、 44和45以该顺序连^妄。这^f,相邻组块的连4姿结构与 腿单元12的相邻组块的连接结构相同。这里，躯体单元(组块)IO与组 块41的连接结构可与手臂单元13的组块的连接结构相同，或者组块41可 固定到躯体单元10上。下面，以腿单元12为例，描述才几器人玩具l的组装方法。例如，在将躯体单元10与组块21彼此连接时，松开螺钉50c，并助 将组块21松散地固定到安装在躯体单元10内的伺服机构3的输出轴34 上。这样，输出轴34并不与组块21合成一体，输出轴34可在轴孔50a内 空转。在上述情形下，可使用位置调整夹具调整躯体单元10与组块21之 间的夹角。特别地，躯体单元10与组块21之间的夹角调整成与原始位置 相符。在保持下述情形条件下，激励伺服机构3，在设置了伺服机构3的 中心位置(伺服零位)之后紧固螺钉50c。这样，伺服零位可跟躯体单 元10与组块21的原始位置〗皮此相符。相邻《且块也以与上述相同的方式4皮此相邻。上面描述了本发明的实施例。但是，本发明不限于该实施例，在本 发明的要素范围内可进行多种变化。例如，在上面的实施例中，给出的描述是组块一个接一个按顺序地 连接。但是，例如，在腿单元12的整个结构组块都彼此松散地连接的情 形(伺服机构3的轴34与轴孔50W皮此松散固定地情形)下，在起动了机
器人玩具的动力同时按下重起按钮之后，如果伺服机构3处于中心位置，那么可通过位置调整夹具将腿单元12的相邻组块之间的位置关系调 整成与机器人玩具l本身的原始位置相符，并且可将输出轴34与轴孔50a 调整成紧固安装状态。图12中示出了使用上述情形的位置调整夹具60的实例。在图12中， 附图标记60a为救出对应于伺服机构3的输出轴34的标记。当伺服机构3 的输出轴34调整成与标记60a相符时，组块之间的位置关系可自动地调 整成与机器人玩具l本身的原始位置相符。这里，当设定机器人玩具l时，位置调整夹具为装配好的形式，并 且组块之间的位置关系可自动调整成与机器人玩具l本身的原始位置相付。于2006年12月27日提交的日本专利申请No.2006 — 352818的全部内 容，包括说明书、权利要求书及其摘要，通过参考并入本文。
权利要求
1.一种机器人玩具，包括一个组块，伺服机构安装到该组块上；另一个组块，该另一个组块通过将所述伺服机构的输出轴安装到轴孔连接到所述一个组块上；以及轴孔直径调整元件，用于改变所述轴孔的直径，以使其达到所述轴孔松散地安装到所述输出轴上的情形或者所述轴孔紧固地安装到所述输出轴上的情形。
2. 如权利要求l所述的机器人玩具，包括位置调整夹具，用于当将所述另一个组块连接到所述一个组块上 时，使所述一个组块与所述另一个组块之间的位置关系与原始位置相付》
3. 如权利要求l所述的机器人玩具，其中 设有与所述另一个组块的所述轴孔连通的槽，并且所述轴孔直径调整元件为改变所述轴孔的直径的空间调整元件，以 通过调整所迷槽的空间而达到所述轴孔松散地安装到所述输出轴上的 情形或者所述轴孔紧固地安装到所述输出轴上的情形。
4. 如权利要求2所述的机器人玩具，其中 设有与所述另一个组块的所述轴孔连通的槽，并且 所述轴孔直径调整元件为改变所述轴孔的直径的空间调整元件，以通过调整所述槽的空间而达到所述轴孔松散地安装到所述输出轴上的 情形或者所述轴孔紧固地安装到所述输出轴上的情形。
5. —种组装权利要求l中所述机器人玩具的方法，包括 将所述轴孔松散地安装到所述输出轴上；在将所述轴孔松散地安装到所述输出轴上的情形下，设置所述伺服 才几构的中心位置；在将所述轴孔松散地安装到所述输出轴上的情形下，通过位置调整 夹具使所述一个组块与所述另一个组块之间的位置关系与原始位置相 符；以及通过使用所述轴孔直径调整元件调整所述轴孔的直径，将所述轴孔 安装到所述输出轴上。
6. —种组装权利要求2中所述机器人玩具的方法，包括 将所述轴孔松散地安装到所述输出轴上；在将所述轴孔松散地安装到所述输出轴上的情形下，设置所述伺服才几构的中心4立置；在将所述轴孔松散地安装到所述输出轴上的情形下，通过位置调整 夹具使所述一个组块与所述另一个组块之间的位置关系与原始位置相 符；以及通过使用所述轴孔直径调整元件调整所述轴孔的直径，将所述轴孔 安装到所述输出轴上。
7. —种组装权利要求3中所述机器人玩具的方法，包括 将所述轴孔松散地安装到所述输出轴上；在将所述轴孔松散地安装到所述输出轴上的情形下，设置所述伺服 机构的中心位置；在将所述轴孔松散地安装到所述输出轴上的情形下，通过位置调整 夹具使所述一个组块与所述另一个组块之间的位置关系与原始位置相 符；以及通过使用所述轴孔直径调整元件调整所述轴孔的直径，将所述轴孔 安装到所述输出轴上。
8. —种组装权利要求4中所述机器人玩具的方法，包括 将所述轴孔松散地安装到所述输出轴上；在将所述轴孔松散地安装到所述输出轴上的情形下，设置所述伺服 才几构的中心位置；在将所述轴孔松散地安装到所述输出轴上的情形下，通过位置调整 夹具使所述一个组块与所述另一个组块之间的位置关系与原始位置相 符；以及通过使用所述轴孔直径调整元件调整所述轴孔的直径，将所述轴孔 安装到所述输出轴上。
全文摘要
一种机器人玩具，包括一个组块，伺服机构安装到该组块上；另一个组块，该另一个组块通过将所述伺服机构的输出轴安装到轴孔连接到所述一个组块上；以及轴孔直径调整元件，用于改变所述轴孔的直径，以使其达到所述轴孔松散地安装到所述输出轴上的情形或者所述轴孔紧固地安装到所述输出轴上的情形。
文档编号A63H13/00GK101209383SQ20071016086
公开日2008年7月2日 申请日期2007年12月27日 优先权日2006年12月27日
发明者米田阳亮 申请人:株式会社多美