TWI245661B - Four-feet walking mechanism with independently marching function - Google Patents

Description

1245661 五、發明說明（1) ' 【發明所屬之技術領域】 日本發明係有關於一種可獨立行進之四足步行機構，特 別疋指一種藉由變速齒輪組之主動齒輪及從動齒輪分別設 有高速段及低速段互相嚙合，以產生不同之轉速，而帶^ 八連桿組以波浪型步態行走。 【先前技術】 按，先前一般之玩具製造為吸引消費者之購買，均是 不斷推陳出新，以新奇及特殊創意取勝，例如有一些模$ 動物行走之機為猫、狗等玩具，其係以機械結構再配合上 1子裝置之設計，以達到模擬動物行走之態樣，然此等構 造由於其係以齒輪系、凸輪、連桿等組成，作為傳動而行 進但其僅以單一連桿作行進，而無膝關節等分別，故其 行走形態呆板而僵硬，擬真度明顯不足。 、 本案發明人之一先前所 發明公告第290468號「步行 面多連桿組的特性，而構成 為保持平衡，必須於其後方 可形成三點著地的形式平衡 身保持平衡的形態有所不同 機器馬之動力來源係靠人施 置於一斜坡上，靠地心引力 置在拖車上驅動拖車輪子向 用何種推動方式，均無法使 均須依靠推車作為動力來源 發明並獲核准專利之中華民國 機器馬」專利案，其係利用平 馬的四肢，以作為行走，但其 另外拉動有一拖車，藉以使其 ’但如此結構卻又與動物能自 ，而失去真實性，尤其該步行 一向前推力於拖車上，或將其 自動向下前進，或置一驅動裝 前轉，而推動其前進，不論使 步行機器馬單獨自行前進，而 及保持平衡，目此在實施上仍

第5頁 1245661 五、發明說明（2) 達到百分之百的相似度 【發明内容】 本發明係一種可猫六^ 體、動力單元、傳仃進之四足步行機構，包括有架 組及八連Γ旱：m動力單元、傳動齒輪組、變速齒輪 傳動齒輪組；傳動齒輪=目6又於亡述架體’輸出動力至 至變速齒輪組；變速：文動力早兀作動而將動力傳遞 在-循環中輪出組，言:有四組，每一變速齒輪組 樞設於架體，分別受變速桿組，對應變速齒輪組而 八連桿組具有短暫舉：：===動’相應之 對應设於架體之左前、左 逐彳干組 桿組之舉昇順序為左前播=右後之位置’而八連 桿組以波浪型步態依序動：後、右刚、左後；_此’八連 樣。 /心依序動作，可模擬出動物行走前進之態 本發明係具有下列之優點： 行進'·本發明利用單一動力單元’即能同時驅動四腳連續 2 ·本發明係此模擬動物行走前進之型態，而可提供 種新奇之娛樂效果。 — …个奴力丨；τ、τυ 土 π m偶州丨亏籾機構，並且不需藉助 何外力，即可支撐及平衡，而能確實模擬出動物行^前 之狀態，故深具有教育意義，而可達到寓教於樂之功效 3 ·本發明係完全利用機械傳動機構，並且不需藉助任 、力，即可支撐及平衡，而能確實模擬出動物行走 麵 第6頁 1245661 五、發明說明（3) 【實施方式】 首先，請參閱第一、二、三、四圖 包括有架體（1)、動力單元（2)、傳動齒輪组 明主要 輪組（4)及八連桿組（5)所組合而成，其;、. ’交速齒 架體（1)’其係設為四方框形，該加 二側分別設有第一固定板⑴）、第：木 ;2部向 了，又設有一固定座 (15)，而固定於其中一側之第一固1-1疋杯 第一固定板（11)、第二固定板（12)及第三二士 ’而該等 分別藉由一第二固定桿（16)及若干 ==反（13)，係 予以貫穿固定。 卞之第二固定桿（17)橫向 動力單元（2)，係供固定於架體（1)之 該動力單元（2)係可為一馬達，其 A()上， ，又動力單元⑺上係可設有一電一傳動軸⑵） 源〔圖中未示〕。 ^線（22)，以供外接電 傳動齒輪組（3)，其係設有二組，八 固定板（11)之相對内側緣，該傳動 刀另固定於第一 傳動齒輪(31)，以#固定於動力單；)，且(2係言史有第一 ，該第-傳動齒輪⑻)係嚙合帶傳動軸(21)上 該第二傳動齒輪（32)係設於第輪（3。 二151中神np、 \ 圓疋杯（16)上，又於該第 三傳動：端为別固疋有第三傳動齒輪(33)，該二第 側分別嚙合有第四傳動齒輪(34)，該 齒；(34)分別柩設於第1定板⑴)之Γ壁上，又 "亥專第四齒輪（34)之軸心係分別凸伸有轴桿（35)。

1245661 五、發明說明（4) 變速齒輪組（4 )，如第五圖所示，係設於第一固定板 (11)及第二固定板（1 2)之間，該變速齒輪組（4)分別設有 四組之主動齒輪（41)及從動齒輪（42)，其中該主動齒輪 (41 )之轴心係連接於第四齒輪（34)之軸桿（35)上，又主動 齒輪（41)及從動齒輪（42)上係分別設有高速段（41丨）、 (421) 及低速段（412)、（422 )，而主動齒輪（41)之高速段 (4 11)及低速段（41 2 )則分別與從動齒輪（4 2 )之低速段 (422) 及高速段（421)互相嚙合，藉以產生不同之速度，又 其中從動齒輪（42)之高速段（421)係控制離地時間略小於 1/4單位時間，而低速段（ 422 )則控制著地時間略大於3/4 單位時，如此，藉由四組變速齒輪組（4)之速度不同變化 ’可悝保持其中一組係控制為離地之狀態，另於該等從動 齒輪（4 2 )之軸心係分別凸伸有軸桿（4 3 )。 八連桿組（5)，係區分為左前腳（51)、右前腳（52)、 左後腳（53)、右後腳（54)等四組，而分別樞設於第二固定 板（12)及第三固定板（13)之間，而八連桿組（5)每一組左 前腳（51)、右前腳（52)、左後腳（53)、右後腳（54)，係分 別受到一組變速齒輪組（4)之控制帶動，即八連桿組（5 )每 一組左前腳（51 )、右前腳（52)、左後腳（53)、右後腳（54) 係設有一曲柄（5 5 )連接於從動齒輪（4 2)之軸桿（4 3 )上，另 於底部設有一支撐桿（5 6 )著地。 使用時，如第一、二、三、四圖所示，當動力單元 (2 )之電源線（2 2 )外加電源開始啟動後，則可透過其傳動 軸（21)而帶動傳動齒輪組（3)之第一傳動齒輪（31)旋轉，

1245661 五、發明說^^ ' " ----—" ，第傳動齒輪（3 1)則可嚙合帶動第二傳動齒輪（3 2 )，該 =一傳動齒輪（3 2 )係設於第二固定桿（丨6 )上，而可經由該 第二固疋桿（16)而帶動另一端之第三傳動齒輪（33)，當該 =第三傳動齒輪（33)旋轉時，則可分別嚙合帶動其二側之 第四傳動齒輪（34)，而該等第四齒輪（34)軸心上之轴桿 (3b>)，係分別連接於變速齒輪組（4)之主動齒輪（41)上， 又4主動齒輪（4 1)係與從動齒輪（4 2 )相嚙合，故可透過從 動齒輪（42)軸心上之軸桿（43)連接八連桿組（5)之左前腳 (51)、右前腳（52)、左後腳（53)、右後腳（54)的曲柄（55) ，而可f動整組之八連桿組（5 )作動，以促使八連桿組（5 ) 每一組左前腳（51)、右前腳（52)、左後腳（53)、右後腳 (54)底^部之支撐桿（56)輪流著地而前進，而該八連桿組 (5)左前腳（51)、右前腳（52)、左後腳（53)、右後腳（54) 之行走順序，係模仿動物之形態，即波浪型步態行走，其 八連桿組（5)之離地順序係以左前腳（51)、右後腳（54)、 右前腳（52)、左後腳（53)等方式依序循環而行走。 關於β變速齒輪組（4 )如何帶動八連桿組（5 )之左前腳 (51)、右後腳（52)、左前腳（53)、右後腳（54)，輪流於略 小於1 / 4的單位時間内離地，及略大於3 / 4的單位時間内著 地’並恆保持只有其中一組八連桿組（5)之支撐桿（56)離 地’而另外其中三組之支撐桿（56)著地，以形成支撐面， 並得以使整個架體（1)保持平衡而不致於傾倒，茲說明如 下。 係在於當八連桿組（5)其中一組之支撐桿（56)離地時

1245661 五、發明說明（6) 為例說明之〕，其係如第六、七圖所示， 與從動齒輪?及Μ段⑷2跑 即者幸“止 -、又（422)及尚速段（421)互相唾合， 段（In /輪（41)之低速段（412)與從動齒輪（42)之高速 時 Ο開始唾合產生高速時之起始點（A)到結束點（6)之 點⑻)：3Ξ t ΐ撐桿(56)·地時之起始點ui)到結束 (421彳心足.軌跡時間，由於該從動輪（42)之高速段 即Φ /嚙合帶動後，其轉動時間係略小於1 /4單位時間， *桿（56)離地之時間相對略小於1/4單位時間。 (4 Π )反&之如第八、九圖所示，當主動齒輪（41)之高速段 之起始Ξ ί ?2)之低速段(422)開始响合產生低速時 基从:”、）到⑺束點（D)之時間，即相對應為支撐桿（56) 妓之起始點（C1)到結束點（D1)之足點執跡時間，由於 :::輪（42\之低速段（421 )受嚙合帶動後，其轉動時間 ，、大於3/4單位時間，即支撐桿（56)著地之時間相對略 大於3 / 4單位時間。 而該離地之起始點（A1)到結束點（B1)係形成一曲線之 足點轨跡，另著地時之起始點（C1)到結束點（D1)係形成一 ^線之足點軌跡，將該二段足點執跡連接，則可構成一循 環之足點轨跡形態，而使八連桿組（5)其中一組支撐桿 (5 6 )在略小於1 / 4單位時間内，可通過起始點（A丨）到結束 點（B1)之離地足點執跡，而另三組之支撐桿（5 6)則分別在 略大於3/4單位時間内，而可通過起始點（C1)到結束點 (D1)之著地足點轨跡。

第10頁 1245661 五、發明說明（7) 如第十圖所示，係以該左前腳（5 1 )之曲柄（5 5 )角度為 222度、右前腳（52)曲柄（55)角度為135度、左後腳（53)曲 柄（55)角度為351度、右後腳（54)曲柄（55)角度為175度， 作為本實施例之說明，由於該等前腳〔左前腳（5丨）及右前 腳（52)〕之曲柄（55)角度落在於25 4度至110度之間（順時 針方向，間隔1 4 4度），係屬於低速旋轉（E)〔即主動齒輪 (41)之高速段（411)與從動齒輪（42)之低速段（422)開始嚙 合〕，其相對應之足點均落在著地時之起始點（C1 )到結束 點（D1)之直線執跡上，而曲柄（5 5 )落在其餘之角度中，則 屬於高速旋轉（F)〔即主動齒輪（41)之低速段（412)與從動 齒輪（4 2 )之高速段（4 2 1)開始嚙合〕，而其相對應之足點 均落在離地時之起始點（A1 )到結束點（B1 )間。 同時，後腳〔左後腳（53)及右後腳（54)〕之曲柄（55) 角度落在於7 0度至2 8 6度之間（順時針方向，間隔1 4 4度） ’係屬於低速旋轉（E)〔即主動齒輪（41)之高速段（411)與 從動齒輪（42)之低速段（422 )嚙合〕，其相對應之足點均 落在著地時之起始點（C1 )到結束點（D1)之直線軌跡上，而 曲柄（55)落在在其餘之角度中，則屬於高速旋轉（F)〔即 主動齒輪（41)之低速段（412)與從動齒輪（42)之高速段 (4 2 1 )開始嚙合〕，而其相對應之足點均落在離地時之起 始點（A1)到結束點（B1)間。 其中該左前腳（51)之、右前腳（52)及左後腳（53)之曲 柄角度分別為222、135度及351度，均屬於低速旋轉（E) ’ 即前腳在2 5 4度至11 0度（順時針）之間，後腳在7 0度至

1245661 五、發明說明（8) 286度（順時針X間’故為著地之狀態，而僅只有右後 腳（54)之曲柄（55)角度係超出範圍，而屬於高速旋轉（F) ，故為離地之狀態，但仍保持有三腳著地而形成平衡，又 當每一組八連桿組（5)之曲柄（55)輪流受到變速齒輪之 帶動而改變角度時，係可由第十圖内各八連桿組（5)之行 走執跡可清楚看出’當右後腳（54)離地之後，則依序為右 前腳（52)、左後腳（53)及左前腳（51)等接續離地，如此， 可使該等八連桿組（5 )形成以波浪型步態離地行走，因此 當每一支撐桿（5 6 )著地後進行直線之執跡移動時，則整個 架體（1 )係可相對向前移動，以達到模擬動物獨立前進之 作用。 上述實施例僅為本發明較佳實施利之一，其他基於上 述【發明内容】所作之等效變更設計，皆屬本發明之範_

1245661 圖式簡單說明 ' ' 第一圖係為本發明之立體示意圖。 第二圖係為本發明之前視圖。 第二圖係為本發明之側視圖。 第四圖係為本發明之上視圖。 第五圖係為本發明變速齒輪之組合剖視圖。 第六圖係為本發明之主動齒輪之低速段與從動齒輪之高速 段開始嚙合示意圖。 第七圖係為本發明八連桿組相對應於第五圖變速齒輪組轉 動後之行走執跡示意圖。 第八圖係為本發明之主動齒輪之高速段與從動齒輪之低速 段開始嚙合示意圖。 第九圖係為本發明八連桿組相對應於第七圖變速齒輪組轉 動後之行走轨跡示意圖。 第十圖，為本發明左前腳、右前腳、左後腳、右後腳之曲 丙角度及行走時之足點軌跡示意圖。 【元件符號說明】 (1) (12) (14) (16) (2) (22) (31) 第一固定板 (13) 第三固定板 (1 5 ) 第一固定桿 (1 7 ) 第三固定桿 < 21 ) 傳動軸 (3 ) 傳動齒輪組 第二傳動齒輪 架體 第二固定板 固定座 第二固定桿 動力單元 電源線 第一傳動齒輪 1245661 圖式簡單說明 (33) 第三傳動齒輪 (34) 第四傳動齒輪 (35) 軸桿 (4) 變速齒輪組 (41) 主動齒輪 (411) 高速段 (412) 低速段 (42) 從動齒輪 (421) 高速段 ( 42 2 ) 低速段 (43) 軸桿 (5) 八連桿組 (51) 左前腳 (52) 右前腳 (53) 左後腳 (54) 右後腳 (55) 曲柄 (56) 支撐桿 (A) 高速起始點 (A1) 離地起始點 (B) 高速結束點 (B1) 離地結束點 (C) 低速起始點 (C1) 著地起始點 (D) 低速結束點 (D1) 著地結束點 (E) 低速旋轉 (F) 高速旋轉

第14頁

Claims (1)

1245661 六、申請專利範圍 如1: 一種可獨立行進之四足步行機構’包括有架體、動 力單元、傳動齒輪組、變速齒輪組及八連桿組，其中： 架體’供組設或連結動力單元、傳動齒輪組、變速齒 輪組及八連桿組； 動力單元，固設於上述架體，輸出動力至傳動齒輪組 傳 輪組； 變 輸出不 八 速齒輪 藉 應之八2. 行機構 第二固 3. 行機構 緣，該 第一傳 輪則同 別11齒合 有車由桿 動齒輪組，文動力單元作動而將動力傳遞至變速齒 速齒輪組 同轉速； 連桿組， 組之控制 由變速齒 連桿組具 如申請專 ，其中架 定板、第 如申請專 ，其中傳 傳動齒輪 動齒輪係 步帶動有 有第四傳 ，設有四組，每一變速齒輪組在一循環中 對應變速 而依序連 輪組之在 有短暫舉 利範圍第 體係由内 三固定板 利範圍第 動齒輪組 組係設有 咱合帶動 第三傳動 動齒輪， 齒輪組而樞設於架體，分別受變 續作動 每一循 昇與長 1項所 部向二 及固定 2項所 環中不 久著地 述之玎 側分別 座。 述之玎 係固定於第 第一傳 有第二 齒輪， 該等第 動齒輪 傳動齒 又第三 四齒輪 同轉速 之動作 獨立行 設有第 獨立行 固定板 於動力 輪，該 傳動齒 之轴心 之作動’相 塑態。 進之四足夕 一固定板 進i四足二 之相對内側/匕，該 單70上 炎

1245661 六、申請專利範圍 4 ·如申請專利範圍第2項所述之可獨立行進之四足步 行機構，其中變速齒輪組係設於架體上，該變速齒輪組係 設有四組之主動齒輪及從動齒輪，其中該主動齒輪之軸心 係連接於第四齒輪之軸桿上，又主動齒輪及從動齒輪上係 分別设有咼速段及低速段，而主動齒輪之高速段及低速段 則分別與從動齒輪之低速段及高速段互相喷合，另於該等 從動齒輪之軸心係分別凸伸有軸桿，以供連接於八連桿組 一 5.如申請專利範圍第4項所述之可獨立行進之四足步

^機構’其中該變速齒輪組係設於架體之第一固定板及 二固定板之間。 行機6禮如申請專利範圍第4項所述之可獨立行進之四足步 ! / 4 ’其中該從動齒輪之高速段係控制離地時間略小於 間。早位時間，而低速段則控制著地時間略大於3/4單位時 行機播如I睛專利範圍第1項所述之可獨立行進之四足步 、右後^中八連桿組對應設於架體之左前、左後、右前 1天 < 位置。

行機8禮如中請專利範圍第7項所述之可獨立行進之四足步 ^ ，八連桿組之舉昇順序為左前、右後、右前、左後