[发明专利]运动装置，尤其是具有振动马达以及弹性前端的玩具机器人

说明书

相关申请的引用

本申请要求于2009年9月25日递交的美国临时专利申请号61,246,023的优先权，通过引用将其全部内容包含在本说明书中。

技术领域

本发明涉及带有振动驱动器的运动装置，尤其涉及带有振动马达和几条腿的玩具机器人(toy robot)，其中，这些玩具机器人模仿小的活体爬行动物或甲虫。

背景技术

现有技术中已知带有振动马达的运动装置，本领域技术人员一般将其称为“振动机器人(vibrobot)”。

“振动机器人”的一种具体形式是所谓的“刷毛机器人(bristlebot)”，它由切除的牙刷头、电池以及振动马达组成。“牙刷机器人”由牙刷头的刷毛支撑在地上；因此这些刷毛在某种程度上对应于“刷毛机器人”的腿。电池和振动马达都布置在牙刷头的顶上。由于振动，整个牙刷头被设定成振动情形，使得“刷毛机器人”能够向前移动。

但是，“刷毛机器人”向前移动的类型以及该机器人的机械特性在许多方面都不令人满意。在一个方面，从用户或他人的角度来看，“刷毛机器人”不怎么像活体甲虫，而仅像是个振动的牙刷头。

发明内容

本发明涉及根据权利要求1或权利要求2的运动装置。从属权利要求涉及本发明的有利构造。

本发明的运动装置具有多条腿并具有振动驱动器。在本发明中，“运动装置”指的是任何类型的移动机器人，尤其是一般的玩具机器人，以及具有甲虫或其他某种动物、昆虫或爬行动物形状的玩具机器人。

根据本发明的一个方面，运动装置的腿可以被转动(angle)或弯曲，并且是挠性的。振动马达可以产生方向向下的力(Fv)，并适于至少使前腿偏转，从而运动装置向前移动。运动装置的这些腿优选的沿从垂直方向偏斜的方向倾斜。这些腿的基部因此在运动装置上被布置得比腿的尖部更靠前。尤其是，前腿适于在运动装置因振动马达而振动的时候偏转。相反，振动马达也可以产生方向向上的力(Fv)，并适于使运动装置跳动或使前腿从地面抬起。

根据本发明的另一个方面，后腿的几何特征可以被构造成使得实现不同的制动效果或拖曳效果。换言之，后腿的几何特征可以被构造成使得因振动马达的振动而造成的旋转的趋势受到抵消。在前腿的抬起过程中，旋转的偏心重量相对于运动装置的纵向轴线沿侧向移动，使得在没有采取对策的情况下运动装置将沿着曲线移动。可以通过各种方式来采取对策：与一条前腿相比，可以使更多重量被移到另一条前腿。后腿的长度可以比另一后腿长。一侧的腿的刚度可以相对于另一侧的腿而被增大。后腿可以具有比另一侧的其他后腿更厚的构造。后腿之一可以被布置得比另一后腿更靠前。

根据本发明的另一个方面，运动装置可以被构造成通过振动马达的旋转力矩来旋转并使其自身复原。这例如可以通过下述方式实现：运动装置或身体的重心位于振动马达的旋转轴线上或接近该轴线。另外，运动装置的侧面和上侧可以被构造成使运动装置在振动过程中能够自动复原。这样，可以在运动装置的上侧设置高点，使得运动装置不能够上侧完全地朝下翻倒。但是，也可以在运动装置的侧面和/或背上布置翅片、板或鳍，它们的外侧点有利地布置在虚拟的圆柱体上或接近虚拟的圆柱体。

根据本发明的另一个方面，这些腿可以布置成两排腿，其中，运动装置的身体与运动装置的这些腿之间存在空间，具体而言指V形凹部，使得在复原旋转中这些腿能够向内弯折。这样，如果运动装置颠覆，则运动装置的复原运动得以简化。有利的是，这些腿被布置成两排腿，并且布置在侧面并高于振动马达的旋转轴线。

根据本发明的另一个方面，运动装置可以具有弹性的前端或弹性的前部，使得运动装置在撞击到障碍物时反弹。弹性前端或弹性前部有利地由橡胶构成。另外，弹性前端或弹性前部有利地具有会集至一点的构造。这样，运动装置能够容易地绕开障碍物，而无需为操纵运动而使用传感器或某些其他控制器件。

根据本发明的另一个方面，振动驱动器可以具有马达和偏心重量，其中，偏心重量布置在前腿的前方。这样，非常有助于前腿的抬起运动，其中后腿尽可能地保持在地面上(但也可能略有反弹)。具体而言，偏心重量被布置在马达前方。另外，电池有利地布置在运动装置的后部，以增大后腿上的重量。电池和马达都有利的布置在这些腿之间。马达的旋转轴线可以沿着运动装置的纵向轴线延伸。

根据本发明的原理，运动装置可以被构造成具有振动马达，并可以在前进速度、向前运动的稳定性、漫游的趋势、对自身进行复原的能力和/或独特性方面复制有机生命形式(尤其是活体甲虫或其他小动物)。