專利名稱：運動裝置,尤其是具有振動馬達的自身復(fù)原玩具機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有振動驅(qū)動器的運動裝置，尤其涉及帶有振動馬達和幾條腿的玩具機器人(toy robot)，其中，這些玩具機器人模仿小的活體爬行動物或甲蟲。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中已知帶有振動馬達的運動裝置，本領(lǐng)域技術(shù)人員一般將其稱為“振動機器人(vibrobot)，，?！罢駝訖C器人”的一種具體形式是所謂的“刷毛機器人(bristlebot) ”，它由切除的牙刷頭、電池以及振動馬達組成?！把浪C器人”由牙刷頭的刷毛支撐在地上；因此這些刷毛在某種程度上對應(yīng)于“刷毛機器人”的腿。電池和振動馬達都布置在牙刷頭的頂上。由于振動，整個牙刷頭被設(shè)定成振動情形，使得“刷毛機器人”能夠向前移動。但是，“刷毛機器人”向前移動的類型以及該機器人的機械特性在許多方面都不令人滿意。在一個方面，從用戶或他人的角度來看，“刷毛機器人”不怎么像活體甲蟲，而僅像是個振動的牙刷頭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的運動裝置。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的有利構(gòu)造。本發(fā)明的運動裝置具有多條腿并具有振動驅(qū)動器。在本發(fā)明中，“運動裝置”指的是任何類型的移動機器人，尤其是一般的玩具機器人，以及具有甲蟲或其他某種動物、昆蟲或爬行動物形狀的玩具機器人。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，運動裝置的腿可以被轉(zhuǎn)動(angle)或彎曲，并且是撓性的。振動馬達可以產(chǎn)生方向向下的力(Fv)，并適于至少使前腿偏轉(zhuǎn)，從而運動裝置向前移動。運動裝置的這些腿優(yōu)選的沿從垂直方向偏斜的方向傾斜。這些腿的基部因此在運動裝置上被布置得比腿的尖部更靠前。尤其是，前腿適于在運動裝置因振動馬達而振動的時候偏轉(zhuǎn)。相反，振動馬達也可以產(chǎn)生方向向上的力(Fv)，并適于使運動裝置跳動或使前腿從地面抬起。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，后腿的幾何特征可以被構(gòu)造成使得實現(xiàn)不同的制動效果或拖曳效果。換言之，后腿的幾何特征可以被構(gòu)造成使得因振動馬達的振動而造成的旋轉(zhuǎn)的趨勢受到抵消。在前腿的抬起過程中，旋轉(zhuǎn)的偏心重量相對于運動裝置的縱向軸線沿側(cè)向移動，使得在沒有采取對策的情況下運動裝置將沿著曲線移動。可以通過各種方式來采取對策與一條前腿相比，可以使更多重量被移到另一條前腿。后腿的長度可以比另一后腿長。一側(cè)的腿的剛度可以相對于另一側(cè)的腿而被增大。后腿可以具有比另一側(cè)的其他后腿更厚的構(gòu)造。后腿之一可以被布置得比另一后腿更靠前。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，運動裝置可以被構(gòu)造成通過振動馬達的旋轉(zhuǎn)力矩來旋轉(zhuǎn)并使其自身復(fù)原。這例如可以通過下述方式實現(xiàn)運動裝置或身體的重心位于振動馬達的旋轉(zhuǎn)軸線上或接近該軸線。另外，運動裝置的側(cè)面和上側(cè)可以被構(gòu)造成使運動裝置在振動過程中能夠自動復(fù)原。這樣，可以在運動裝置的上側(cè)設(shè)置高點，使得運動裝置不能夠上側(cè)完全地朝下翻倒。但是，也可以在運動裝置的側(cè)面和/或背上布置翅片、板或鰭，它們的外側(cè)點有利地布置在虛擬的圓柱體上或接近虛擬的圓柱體。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，這些腿可以布置成兩排腿，其中，運動裝置的身體與運動裝置的這些腿之間存在空間，具體而言指V形凹部，使得在復(fù)原旋轉(zhuǎn)中這些腿能夠向內(nèi)彎折。這樣，如果運動裝置顛覆，則運動裝置的復(fù)原運動得以簡化。有利的是，這些腿被布置成兩排腿，并且布置在側(cè)面并高于振動馬達的旋轉(zhuǎn)軸線。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，運動裝置可以具有彈性的前端或彈性的前部，使得運動裝置在撞擊到障礙物時反彈。彈性前端或彈性前部有利地由橡膠構(gòu)成。另外，彈性前端或彈性前部有利地具有會集至一點的構(gòu)造。這樣，運動裝置能夠容易地繞開障礙物，而無需為操縱運動而使用傳感器或某些其他控制器件。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，振動驅(qū)動器可以具有馬達和偏心重量，其中，偏心重量布置在前腿的前方。這樣，非常有助于前腿的抬起運動，其中后腿盡可能地保持在地面上 (但也可能略有反彈)。具體而言，偏心重量被布置在馬達前方。另外，電池有利地布置在運動裝置的后部，以增大后腿上的重量。電池和馬達都有利的布置在這些腿之間。馬達的旋轉(zhuǎn)軸線可以沿著運動裝置的縱向軸線延伸。根據(jù)本發(fā)明的原理，運動裝置可以被構(gòu)造成具有振動馬達，并可以在前進速度、向前運動的穩(wěn)定性、漫游的趨勢、對自身進行復(fù)原的能力和/或獨特性方面復(fù)制有機生命形式(尤其是活體甲蟲或其他小動物)。本發(fā)明可以是一種裝置，尤其是帶有振動驅(qū)動器的運動裝置或玩具機器人，以實現(xiàn)下述目標(biāo)中的一項或多項1.各種構(gòu)造形式的、具有撓性腿并具有振動馬達的運動裝置；2.使運動裝置的速度盡可能大；3.改變運動裝置的主導(dǎo)運動方向；4.防止運動裝置的傾覆；5.生產(chǎn)能夠?qū)ψ陨磉M行復(fù)原的運動裝置；6.產(chǎn)生模仿活體動物(尤其是甲蟲、昆蟲、爬行動物或其他小動物)的運動；7.產(chǎn)生多種運動模式，使得運動裝置在其運動方面看起來不同，以提供許多不同的運動裝置類型；8.在遇到障礙物時顯示出明顯的智能。下面的詳細(xì)說明中結(jié)合附圖來詳細(xì)說明這些方面以及如何實現(xiàn)它們。


圖Ia和圖Ib示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的運動裝置或玩具機器人；
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圖2a_圖2f示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實施例，可能作用于運動裝置或玩具機器人上的大致的力(圖2c示出了從正面看去的視圖)。圖3a_圖3c示出了根據(jù)本發(fā)明各種其他實施例的運動裝置或玩具機器人，其中， 腿的構(gòu)造被改變；圖如和圖4b示出了根據(jù)本發(fā)明另一種實施例的運動裝置或玩具機器人，其中，后腿是可調(diào)的；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一種實施例，具有撓性前端的運動裝置或玩具機器人；圖6a和圖6b示出了第一實施例的運動裝置或玩具機器人；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明另一種實施例的運動裝置或玩具機器人，其中布置有附加的翅片、板或鰭。
具體實施例方式圖Ia和圖Ib示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的運動裝置或玩具機器人。通過振動而驅(qū)動的運動裝置100(例如微型玩具機器人)可以具有帶有兩條或更多條腿104的身體，當(dāng)該運動裝置以造成運動裝置沿某個方向移動的趨勢的方式振動時，這些腿適于彎折。例如，這些腿可以沿從垂直方向稍微偏斜的方向彎折或傾斜，并可以由可彎折或可偏轉(zhuǎn)的材料制成。運動裝置的身體可以包括馬達以產(chǎn)生振動，并可以具有較低的重心。身體的上側(cè)的形狀可以是突起的，以簡化振動過程中運動裝置的自動復(fù)原 (self-righting) 0拖后的腿(即后腿)的幾何特征可以構(gòu)造成使得(例如對于腿的長度或厚度)實現(xiàn)不同的制動或拖曳效果，用來抵消由于馬達的振動帶來的旋轉(zhuǎn)趨勢，或者用來造成沿某方向的旋轉(zhuǎn)趨勢。如果使用多條腿，則一些腿(例如布置在前部的“驅(qū)動”腿與后部的“拖曳”腿之間的那些腿)可以具有稍短的構(gòu)造，以防止額外的制動或拖曳效果。圖2a_圖2f示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實施例，可能作用于運動裝置或玩具機器人上的大致的力(圖2c示出了從正面看去的視圖)。馬達使偏心重量旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生如圖加-圖2d所示的力矩和力。如果垂直力Fv是負(fù)的(即方向向下)，則具有這樣的效果可能傾斜和/或彎曲的那些腿受到偏轉(zhuǎn)，并且運動裝置的身體(直到與表面接觸的腿部)向前移動。如果垂直力Fv是正的(即方向向上)， 則具有這樣的效果運動裝置開始跳動(hop)，使得前腿從地面抬起并且這些腿恢復(fù)到它們正常的幾何形狀(即，不存在由外力效果造成的額外彎折)。在這種運動過程中，一些腿 (尤其是兩條后腿)隨后僅僅滑動而不跳動。振蕩的偏心重量可以每秒旋轉(zhuǎn)幾百次，使得運動裝置振動并沿通常向前的方向移動。馬達的旋轉(zhuǎn)還造成側(cè)向的垂直力1 (見圖2b和圖2c)，該力在運動裝置的前端被抬起時指向一個方向(向右或向左)，而在運動裝置的前端被下壓時指向另一個方向。當(dāng)運動裝置的前端被抬起時，該力冊造成運動裝置進一步旋轉(zhuǎn)或具有使運動裝置進一步旋轉(zhuǎn)的趨勢。這種現(xiàn)象可能造成旋轉(zhuǎn)運動；另外，也可以對不同的移動特性進行操縱，尤其是速度、移動的主導(dǎo)方向、傾斜、以及自動復(fù)原過程。腿的幾何特征的一個重要特征是腿的“基部”(即與身體相連的那部分腿，因此在某種程度上是“髖關(guān)節(jié)”)相對于腿的尖部(即與地面接觸的、腿的另一端)的相對位置。通過改變這些撓性(flexible)腿的構(gòu)造，運動裝置的移動行為可以被改變。運動裝置沿著根據(jù)腿的基部位置的方向移動，該基部位置被布置在這條腿的尖部的位置前方。如果垂直力Fv是負(fù)的，則運動裝置的身體受到下壓。因此，身體被傾斜，使得腿的基部圍繞腿的尖部向該表面旋轉(zhuǎn)，從而使身體接著從腿的尖部向腿的基部移動。相反， 如果腿的基部被布置在腿的尖部的垂直上方，則運動裝置僅僅跳動而不沿一個大致(垂直)的方向移動。與直的腿相比，腿的彎曲構(gòu)造通過增大腿的偏轉(zhuǎn)而強調(diào)了向前移動。 可以通過各種方式使運動裝置速度盡可能大。為了改善應(yīng)當(dāng)模仿甲蟲、昆蟲或爬行動物的產(chǎn)品的視覺感受、使之確實像活體生物一樣動作，運動裝置速度的增大是重要的。 影響速度的因素是振動頻率和幅度、腿的材料(例如，后腿的摩擦較低會使速度較高)、腿的長度、腿的偏轉(zhuǎn)特性、一條腿相對于另一條腿的幾何特征、以及腿的數(shù)目。振動頻率(即馬達的旋轉(zhuǎn)速度)和運動裝置速度是直接成比例的。即，當(dāng)增大馬達的振蕩頻率而其他全部因素保持不變時，運動裝置將會更快地移動。腿的材料具有對于速度有影響的多種特性。腿的摩擦特性決定了作用于運動裝置上的制動力或拖曳力。由于腿的材料可以增大相對于表面的摩擦系數(shù)，所以在此情況下運動裝置的制動力或拖曳力也增大，從而使運動裝置變慢。因此，給腿(尤其是后腿)選擇具有低摩擦系數(shù)的材料是重要的。例如，具有約65的硬度計值(durometer value)的聚苯乙烯一丁二烯一苯乙烯是合適的。腿的材料特性還(作為腿的厚度和腿的長度的函數(shù))影響剛度，剛度最終決定了運動裝置會顯示出多大的跳動效果。如果腿的總剛度增大，則運動裝置的速度也更高。相反，更長和更薄的腿減小了腿的剛度，因而運動裝置的速度會更低。現(xiàn)在，如果與上述措施相應(yīng)地降低后腿的制動力或拖曳力(或制動/拖曳系數(shù))， 尤其是與前腿(即驅(qū)動腿)相比降低，則速度將顯著增大，這是因為僅有后腿會產(chǎn)生制動力或拖曳力。運動裝置運動的主導(dǎo)方向可以以各種方式受到影響。尤其是，通過特定腿上的重量負(fù)荷、腿的數(shù)目、腿的布置、腿的剛度、以及相應(yīng)的制動系數(shù)或拖曳系數(shù)，可以調(diào)節(jié)移動方向，自然的側(cè)向作用力1 使運動裝置旋轉(zhuǎn)(見圖2b、圖2c和圖2d)。如果運動裝置要向前直線移動，則必須抵消這個力。這可以通過腿的幾何特征并通過給腿合適地選擇材料來實現(xiàn)。如圖2c和圖2d所示，通過其偏心旋轉(zhuǎn)重量，馬達產(chǎn)生(方向略微傾斜的)速度矢量Vmotor，該速度矢量的側(cè)向分量是由側(cè)向作用的力1 引起的(圖2c從運動裝置的前方視角示出了該力的效果)。如果要改變這個移動方向，則作用在腿上的反作用力Fl至F4(見圖2d)中的一個或多個必須引起不同的速度矢量。這可以通過下述方式(單獨地或相結(jié)合地)實現(xiàn)(1)影響驅(qū)動腿的驅(qū)動矢量Fl或F2，以抵消速度矢量Vmotor 在圖2d所示情形的情況下，可以將更多重量轉(zhuǎn)移到右前腿上，以增大速度矢量F2，從而側(cè)向地抵消速度矢量 Vmotor0 (相反，對于造成速度矢量傾斜向右的相反馬達旋轉(zhuǎn)方向，要將更多重量轉(zhuǎn)移到左前腿上。)(2)影響制動矢量或拖曳矢量F3或F4，以抵消速度矢量Vmotor 這可以通過下述方式來實現(xiàn)增大右后腿的長度或增大右后腿的制動系數(shù)或拖曳系數(shù)，以增大圖2d所示的速度矢量F4。(相反，對于造成速度矢量傾斜向右的相反馬達旋轉(zhuǎn)方向，要相應(yīng)地改變左后腿。) (3)增大右側(cè)腿的剛度(例如通過增大腿的厚度)，以增大圖2d所示的速度矢量 F2和F4。(相反，對于造成速度矢量傾斜向右的相反馬達旋轉(zhuǎn)方向，要相應(yīng)地增大左側(cè)腿的剛度。) (4)改變后腿的相對位置，使制動矢量或拖曳矢量指向與速度矢量相同的方向。在圖2d所示速度矢量Vmotor的情況下，右后腿必需被布置得比左后腿更靠前。(相反，對于造成速度矢量傾斜向右的相反馬達旋轉(zhuǎn)方向，要將左后腿布置得比右后腿更靠前。)可以使用不同的措施來防止運動裝置傾覆，或減小傾覆的風(fēng)險(這種風(fēng)險在現(xiàn)有技術(shù)的“振動機器人”中很大)有利地，根據(jù)本發(fā)明的運動裝置具有盡可能最低的身體重心(即重心)，見圖2e。 另外，腿(具體指右側(cè)那排腿以及左側(cè)那排腿)的位置應(yīng)當(dāng)彼此分開較遠(yuǎn)。根據(jù)本發(fā)明，腿或成排腿被布置在運動裝置側(cè)面，尤其是馬達旋轉(zhuǎn)軸線側(cè)面。尤其是，腿或成排腿在重心上方被連接到運動裝置的身體(見圖2c、圖加和圖2f)，即，腿的基部或懸掛點各自在重心上方被安裝到運動裝置的身體(也參見圖1)。相對于馬達的旋轉(zhuǎn)軸線，腿被安裝或懸掛到側(cè)面并處于該旋轉(zhuǎn)軸線上方(見圖2(和圖加)。這使得馬達和電池(可選地，還有開關(guān))都能被布置在這些腿之間。這樣，身體的重心可以被布置得很接近地面，以防止運動裝置傾覆或減小傾覆的風(fēng)險。此外，還可以使用各種措施來使運動裝置在翻轉(zhuǎn)或側(cè)躺時自身能夠自動地復(fù)原。 這是因為，雖然采取了防止傾覆的措施，但這在運動裝置翻倒至其背部或側(cè)面時仍然可能發(fā)生。根據(jù)本發(fā)明，可以設(shè)置成用馬達的力矩來使運動裝置旋轉(zhuǎn)并將其復(fù)原。這可以由于下述原因而實現(xiàn)身體的重心(即重心)位置接近旋轉(zhuǎn)軸線或處在旋轉(zhuǎn)軸線上(見圖 2f)。因此，運動裝置具有使整個身體圍繞該軸線旋轉(zhuǎn)的趨勢。這里，身體的旋轉(zhuǎn)或運動裝置的旋轉(zhuǎn)與馬達的旋轉(zhuǎn)相反地發(fā)生。如果已經(jīng)通過這些結(jié)構(gòu)措施實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)趨勢，則運動裝置的外部形狀也可以被調(diào)整成使得僅在運動裝置翻轉(zhuǎn)或側(cè)躺時，才發(fā)生身體或馬達圍繞該旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)。因此，可以在運動裝置的上側(cè)(即其背部)布置高點120(見圖1)，例如翅片、板或鰭902(見圖7)，使得運動裝置不能完全傾覆(即旋轉(zhuǎn)180度)。另外，還可以給運動裝置側(cè)面布置突起，例如翅片、板或鰭9(Ma、904b (見圖7)，使得運動裝置能夠容易地從側(cè)躺旋轉(zhuǎn)到其正常的直立位置。這樣實現(xiàn)了下述情況通常沿水平方向作用的力冊和通常沿垂直方向作用的力Fv不會在運動裝置的傾覆狀態(tài)下與重力方向平行地作用。這樣，力1 或？￥ 可以對運動裝置產(chǎn)生復(fù)原效果。如前所述，腿或成排腿彼此的距離應(yīng)當(dāng)盡可能寬，從而盡可能地防止傾覆。這里， 兩排腿可以如圖2c和圖2e所示使其距離從上到下而增大，即，兩排腿的懸掛點(即腿的基部)比這些腿的末端(即腿的尖部)具有更小的距離。相反，應(yīng)當(dāng)提供空間404(見圖2e) 來使這些腿可以從側(cè)面向內(nèi)彎折。該空間404有利地設(shè)置在運動裝置的身體與這些腿之間，可以具有V形凹部的形狀，即運動裝置的身體如圖加所示從上向下成錐形。在復(fù)原旋轉(zhuǎn)過程中，該空間404使腿能夠向內(nèi)偏轉(zhuǎn)，以對于從側(cè)面位置到穩(wěn)定的直立正常位置實現(xiàn)可能的最平穩(wěn)過渡。根據(jù)本發(fā)明的運動裝置應(yīng)當(dāng)以這樣的方式移動它盡可能多地模仿生物(尤其是甲蟲、昆蟲、爬行動物或其他小動物)。在小生物這個意義上，為了使運動裝置的移動外觀實現(xiàn)可能的最逼真的外觀，運動裝置應(yīng)當(dāng)具有以蛇形圖案漫游或蜿蜒運動的趨勢。這是因為僅沿一個方向的移動對于用戶或?qū)τ诘谌硕钥雌饋聿惶普妗Ｔ谝粋€方面，可以通過改變腿的剛度、腿的材料和/或偏心質(zhì)量的慣量來實現(xiàn)移動的任意性或隨機性。如果增大腿的剛度，則跳動量減小，使得隨機移動減少。相反，當(dāng)腿的剛度(尤其是前驅(qū)動腿的剛度與后腿相比)較低時，運動裝置沿隨機的一些方向移動。雖然腿的材料影響腿的剛度，但是材料選擇還具有另一效果。這是因為腿的材料可以被選擇來將塵土吸引到腿的尖部，使得運動裝置可以由于相對于地面改變了粘著摩擦(sticking friction)而隨機地旋轉(zhuǎn)或沿不同方向移動。偏心質(zhì)量的慣量也影響移動圖案的隨機性。 這是因為對于較大的慣量，運動裝置以較大的幅度跳動，并使運動裝置能夠相對于地面撞擊到其他相對位置。在一個方面，可以通過運動裝置的彈性前端或前部108(見圖1和圖5)來實現(xiàn)移動的任意性或隨機性。這是因為如果運動裝置與另一物體碰撞，則運動裝置會沿隨機方向反彈。因此，運動裝置不是總試圖與障礙物對抗，而是由于反彈而改變其移動方向并從而能夠繞過該障礙物。這里，不需要傳感器；相反，僅通過機械的措施實現(xiàn)了看起來智能的行為。運動裝置的前端或前部108可以具有彈性特性，尤其可以由具有低摩擦系數(shù)的軟材料來生產(chǎn)。具有約65(或更小)的硬度計值的橡膠可以用在這里，以獲得可以較為容易地被壓入的撓性前端。另外，前端或前部108應(yīng)當(dāng)具有會集至一點的構(gòu)造，使該前端能夠更容易地被壓入并從而促進彈回，使得運動裝置的尖部盡可能多地進行側(cè)面撞擊以產(chǎn)生新的撞擊。這樣，能夠通過前端的形狀來使運動裝置沿不同的方向偏轉(zhuǎn)。另外，腿的特性還在對障礙物的撞擊過程中起作用。這是因為如果將腿構(gòu)造成使得在發(fā)生撞擊時運動裝置略微圍繞垂直軸線轉(zhuǎn)向，則會更快地實現(xiàn)繞開障礙物的移動。最后，對于與障礙物撞擊時的偏轉(zhuǎn)行為，運動裝置的速度也是重要的。這是因為在更高的速度下，反彈效果也更大，從而使運動裝置以不同的角度撞擊并能夠繞過的可能性也因而增大。圖3a-圖3c示出了不同的腿構(gòu)造。向前移動在這些圖中都是指向右側(cè)。在圖3a的左上圖中，腿被連接到支柱(brace)。這些支柱被用來增大這些腿的剛度，同時保持長腿的外觀。支柱可以沿腿的高度方向任意地布置。尤其是，對于與左側(cè)支柱相反的右側(cè)支柱使用不同的支柱設(shè)定，以在不必改變腿的長度的情況下改變腿的特性。這樣，產(chǎn)生了另一種可能的對于操縱進行的校正。圖3a的右上圖示出了具有多條彎曲腿的總體實施例。這里，注意那些中間腿(即除了兩條前腿和兩條后腿之外其他的全部腿)可以被構(gòu)造成使它們不接觸地面。這樣，腿的生產(chǎn)更加容易，因為對于設(shè)定移動行為而言可以不考慮中間腿。只有在可選的情況下利用中間腿的重量來設(shè)定移動行為。圖3a的下部(左側(cè)和右側(cè))圖示出了額外的附件或突起，他們可以用來給運動裝置賦予逼真的外觀。這些附件或突起在運動裝置移動時一起振動。對這些附件或突起進行的調(diào)節(jié)也可以用來產(chǎn)生期望的移動行為或期望的共振行為，以在移動行為中產(chǎn)生更多的任意性。圖北示出了另外的腿構(gòu)造。上部(左側(cè)和右側(cè))圖示出了腿在身體上的連接可以在與圖3a所示各種實施例相比不同的位置處進行。除了外觀的差異，還將腿在更高的地方連接在身體上，利用這種情況來在不使身體的重心(即重心)升高的情況下使腿具有更長的構(gòu)造。此外，更長的腿具有更小的剛度，這除了其他特性之外還可能增大跳動。圖北下部的圖示出了后腿的一種可替換實施例，在該實施例中，兩條腿彼此連接。圖3c示出了另外的腿構(gòu)造。左上圖示出的實施例具有數(shù)目盡可能少的腿，即一條后腿和兩條前腿。將后腿布置在左側(cè)和右側(cè)起到了轉(zhuǎn)舵的作用，因此被用來控制運動裝置的方向。如果使用的后腿具有低摩擦系數(shù)，則如前所述，運動裝置的速度會增大。圖3c的下部左側(cè)圖示出了具有三條腿的實施例，其中設(shè)有一條前腿和兩條后腿。 可以通過后腿來對控制進行設(shè)定，一條后腿布置在另一條后腿的前方。圖3c的上部右側(cè)圖示出的運動裝置具有顯著更改的后腿，這些后腿具有類似于蝗蟲的外觀。后腿的下側(cè)置于地面上，從而還減小了相對于地面的摩擦。另外，這樣，運動裝置受到地面上的起伏或孔洞的影響更小。運動裝置因而可以更容易地滑過地面上的起伏或孔洞。圖3c的下部右側(cè)圖示出的運動裝置中，中間腿相對于前腿和后腿被抬起。這樣， 中間腿主要起到美觀的作用。但是它們也可以用來影響翻滾行為。另外，運動裝置的跳動行為也可以通過它的重量來調(diào)節(jié)。圖如和圖4b示出了根據(jù)本發(fā)明另一種實施例的運動裝置或玩具機器人，其中，這些后腿可以在高度方面彼此獨立地受到調(diào)節(jié)。后腿可以由剛性的和/或撓性的金屬絲來生產(chǎn)，或由其他合適的材料(例如塑料)來生產(chǎn)。使用可調(diào)節(jié)的后腿使得用戶能調(diào)節(jié)運動裝置的移動行為。尤其是，移動方向例如可以從向左的曲線經(jīng)過直線移動而調(diào)節(jié)到向右的曲線。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明另一種實施例的運動裝置或玩具機器人，其中布置有額外的翅片、板或鰭902、9(Ma、904b。這些翅片、板或鰭可以布置在上方902和側(cè)面9(Ma、904b， 以影響運動裝置的翻滾行為。尤其是，這些翅片、板或鰭902、9(Ma、904b可以構(gòu)造成使得外側(cè)的點位置處在虛擬的圓柱體上或接近該虛擬的圓柱體。這樣，當(dāng)運動裝置翻轉(zhuǎn)或側(cè)躺時可以與圓柱體類似的方式旋轉(zhuǎn)。因此運動裝置能夠較快的復(fù)原其自身。
權(quán)利要求
1.一種運動裝置，尤其是玩具機器人，包括 多條腿，以及振動驅(qū)動器，其特征在于，所述運動裝置被構(gòu)造成由于所述振動驅(qū)動器的力矩效果而旋轉(zhuǎn)并復(fù)原其自身。
2.一種運動裝置，尤其是玩具機器人，包括 多條腿，以及振動驅(qū)動器，其特征在于，所述運動裝置的重心或身體的重心位于所述振動驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)軸線上或該軸線附近。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運動裝置，其特征在于，所述運動裝置被構(gòu)造成由于所述振動驅(qū)動器的力矩效果而旋轉(zhuǎn)并復(fù)原其自身。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述運動裝置的上側(cè)突起，以使所述運動裝置在振動過程中的自動復(fù)原得以簡化。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述運動裝置的上側(cè)設(shè)有高點，使得所述運動裝置不會傾覆到完全翻轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，其背部布置有翅片、板或鰭。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述運動裝置的側(cè)面布置有翅片、板或鰭。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的運動裝置，其特征在于，所述翅片、板或鰭構(gòu)造成使得它們的外側(cè)點處于虛擬的圓柱體上或接近該圓柱體。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述運動裝置的身體與所述運動裝置的腿之間設(shè)有空間，尤其是V形凹部，使得在復(fù)原過程中所述腿能夠向內(nèi)偏轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述腿布置在所述運動裝置上，尤其是布置在所述振動驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)軸線側(cè)面。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述腿在所述運動裝置上被安裝在重心上方。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述腿被安裝在側(cè)面并位于所述振動驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)軸線的上方。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述運動裝置的所述腿是彎曲并且撓性的。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述振動驅(qū)動器能夠產(chǎn)生方向向下的力(Fv)，所述力適于至少使前腿偏轉(zhuǎn)，從而使所述運動裝置向前移動。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述運動裝置的所述腿沿偏離垂直方向的方向傾斜。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述腿的基部相對于所述腿的尖部在所述運動裝置上被布置得更靠前。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，兩條或更多條腿，尤其是前腿，適于在所述運動裝置因所述振動驅(qū)動器而振動時彎折。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述振動驅(qū)動器能夠產(chǎn)生方向向上的力(Fv)，所述力適于使所述運動裝置跳動或從地面抬起前腿。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述振動驅(qū)動器能夠產(chǎn)生朝向側(cè)向的力0 )，所述力在所述運動裝置的前端被抬起時產(chǎn)生使運動裝置旋轉(zhuǎn)的趨勢。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述運動裝置被構(gòu)造成使得所述運動裝置的后腿只在后方滑動而不跳動。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，后腿的幾何特征被構(gòu)造成使得獲得不同的制動效果或拖曳效果。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，后腿的幾何特征被構(gòu)造成使得因所述振動驅(qū)動器的振動而造成的旋轉(zhuǎn)趨勢受到抵消。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，與其他前腿相比，更多重量被移動到一條前腿上。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，一條后腿的長度相對于其他后腿被增大。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，一側(cè)的腿的剛度相對于另一側(cè)的腿被增大。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，一條后腿具有比另一側(cè)的其他后腿更厚的構(gòu)造。
27.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，后腿之一被布置得比其他后腿更靠前。
28.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述腿被布置成兩排腿。
29.根據(jù)權(quán)利要求17所述的運動裝置，其特征在于，給每排腿設(shè)置兩條、三條、四條、五條或六條腿。
30.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述腿由支柱彼此連接，以增大所述腿的剛度。
31.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，后腿被設(shè)置成能夠在高度方面彼此獨立地受到調(diào)節(jié)。
32.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，前腿的剛度比后腿的剛度低。
33.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，相對于前腿或驅(qū)動腿， 后腿的制動力或拖曳力被減小。
34.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述運動裝置在翻轉(zhuǎn)或側(cè)躺時能夠復(fù)原其自身。
35.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述運動裝置具有彈性的前端或彈性的前部，使得所述運動裝置在撞擊到障礙物時反彈。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的運動裝置，其特征在于，所述彈性的前端或彈性的前部由橡膠制成。
37.根據(jù)權(quán)利要求35或36所述的運動裝置，其特征在于，所述彈性的前端或彈性的前部具有會集至一點的構(gòu)造。
38.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述振動驅(qū)動器具有馬達和偏心重量。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的運動裝置，其特征在于，所述偏心重量被布置在所述馬達前方。
40.根據(jù)權(quán)利要求38或39所述的運動裝置，其特征在于，所述偏心重量被布置在前腿的前方。
41.根據(jù)權(quán)利要求38-40中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述馬達的旋轉(zhuǎn)軸線沿所述運動裝置的縱向軸線延伸。
42.根據(jù)權(quán)利要求38-41中任一項所述的運動裝置，其特征在于，電池被布置在所述運動裝置的后部。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的運動裝置，其特征在于，所述電池和所述馬達都布置在所述腿之間。
44.根據(jù)權(quán)利要求38-43中任一項所述的運動裝置，其特征在于，開關(guān)被布置在所述馬達與所述電池之間。
45.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的運動裝置，其特征在于，所述運動裝置具有甲蟲、昆蟲、爬行動物或某種其他動物的形狀。
全文摘要
一種運動裝置，尤其是玩具機器人(100)，包括多條腿(104)以及振動驅(qū)動器(202，210)。所述運動裝置被構(gòu)造成由于振動馬達的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(205)的效果而旋轉(zhuǎn)并使自身復(fù)原。上述目的例如可通過設(shè)置身體或運動裝置的重心(502)，使得其被布置接近振動馬達(202，210)的旋轉(zhuǎn)軸線或被布置在該旋轉(zhuǎn)軸線上來實現(xiàn)。
文檔編號A63H17/26GK102256677SQ201080001432
公開日2011年11月23日 申請日期2010年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者大衛(wèi)·安東尼·諾曼, 約爾·瑞甘·卡特, 羅伯特·H·米姆利特施三世, 道格拉斯·邁克爾·加勒蒂 申請人:首創(chuàng)公司