JPH02268790A - 動作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、音に反応して動作する動作装置に関し、詳し
くは音量の変化に対応して異なった動作を行なうことが
できる動作装置に関する。

（従来技術） 従来、この種の動作装置としては、音を感知して動作す
るものが知られている。しかしながら、上記従来の動作
装置は、その音がどの様なリズム音であっても常に一定
の動作を行なうものであり、動作パターンが星純なので
面白味に欠けるものであった。

（発明の目的） 本発明は、上述した従来の欠点を解決するためのもので
あり、その目的は、特に音のリズムの変化を音量の変化
によって認識し、その変化に対応して複数種の異なった
動作を行なうことができる動作装置を提供することであ
る。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、本発明に従う動作装置は、
音量を検知するための検知手段と、上記検知手段によっ
て検知された音のリズム（ビートあるいは拍動）を検出
する拍動検出手段と、上記拍動検出手段によって検出さ
れた音量のリズムよりそのリズムの速さ（テンポ）を算
出して、上記リズムの速さに対応した複数種類の駆動制
御信号を供給する判断制御手段と、上記判断制御手段よ
りの駆動制御信号に従って異なった動作を行なう動作駆
動手段とを具備するものである。

（作用） 上記構成の動作装置によれば、音量のリズムの変化に対
応して異なった動作を行なうことができるため、より複
雑で面白味のある感応動作を達成することができるもの
である。

（実施例） 以下、図面によって本発明の実施例について説明する。

第１図（ａ）　　（ｂ）はそれぞれ本発明を実施した動
作装置の全体斜視図及び上記動作装置の内部構成図であ
る。

同図（ａ）に示すように、この動作装置は、本体を支持
するための台座部１と、上記台座部１上にウレタン等の
柔軟部材によって形成された中空の動作部３とから成り
、上記台座部１には、音楽等の音を検知するためのコン
デンサマイクロホン５が配設されている。

同図（ｂ）に示すように、上記台座部１および動作部３
の内部には、上記動作部３を複数種類のパターンで作動
させるための作動機構７と、上記コンデンサマイクロホ
ン５よりの検知音楽信号を入力して、上記検知音楽のリ
ズムの速さの変化（テンポの変化）を判断し、そのリズ
ムの速さに対応して複数種類のモータ駆動制御信号を上
記作動機構７へ供給するための内部回路９とが設けられ
ている。上記作動機構７は、上記内部回路９よりの複数
種類のモータ駆動制御信号に従って、上記動作部３を複
数種類のパターンで作動させる様に構成されている。そ
して、上記動作を達成するために、上記作動機構７は、
正転および反転を行なう直・流モータ１１を有している
。

なお、第２図（ａ）　　（ｂ）は動作装置の他の実施例
の全体斜視図及びその内部構成図であり、外観が異なる
ばか第１図（ａ）　　（ｂ）のものと基本的には同じで
あるから、同符号によって説明する。

第３図は上記内部回路９の詳細回路図である。

同図に示すように、上記内部回路９は、上記コンデンサ
マイクロホン５よりの検知音楽信号を増幅する信号増幅
部１３と、上記増幅部１３で増幅された音楽信号から音
楽のリズム（ビートあるいは拍動）を検出する拍動検出
部１５と、上記拍動検出部１５よりの検出信号から上記
音量のリズムの速さ（テンポ）を算出して、そのテンポ
に対応して複数種類のモータ駆動制御信号を上記作動機
構７のモータ駆動部１７へ供給する判断制御部１９とを
有するものである。

上記信号増幅部１３は、上記コンデンサマイクロホン５
よりの音楽信号を増幅して上記拍動検出部１５へ伝える
増幅器２１と、上記コンデンサマイクロホン５の発振防
止用と、過大入力キャンセル保持時間決定用を兼ねた時
定数回路２３とを有している。

ここで、音楽のビート（拍動）を検出する本発明の方式
において、マイクを音源に近づけ過ぎると過大な入力が
加わって信号レベルが飽和してしまい、ビート検出が困
難になるおそれがある。

そのため、過大入力を感じた場合−時的にマイクの感度
を下げるかまたはマイクの動作を止めるなどして、信号
をカットする必要がある。

ＡＧＣ（オートゲインコントロール）機能付のアンプを
用いていることも考＾られるが、一般に低電源電圧で駆
動できるＡＧＣ機能付アンプＩＣは玩具用としては高価
である。従って、ここでは、付加部品の少ないローコス
トな過大入力キャンセラー回路方式（ＤＧＣＣ方式）と
して以下に述べる方式を取っている。

このＤＧＣＣ方式とは、後述する拍動検出コンパレータ
アレイ２５のＤ５出力端子よりＤＧＣＣ回路２７を介し
てコンデンサマイクロホン５へ動作用電源電圧を供給す
る方式である。

上記方式のおいては、通常時、拍動検出コンパレータア
レイ２５のＤ５出力端子には物理ハイレベル電圧が出力
されており、後述する抵抗アレイ２９からＤＧＣＣ回路
２７を通って、マイクロホン動作用電源電圧が与えられ
ている。

コンデンサマイクロホン５に過大な音声信号が加わると
、拍動検出ＣＡ２５のＤ５出力端子に物理ロウレベル電
圧が出力され、マイクロホン動作用電源電圧が下がって
、コンデンサマイクロホン５の動作が一時的に止まり、
音声信号入力はキャンセルされるものである。

上記拍動検出部１５は、複数個のレベルコンパレータを
内蔵したコンパレークアレイ２５の等積回路を有してい
る。

このコンパレータアレイ２５は、そのＳｉｎ端子に入力
した音声小信号のレベルに応じ、ＤｌからＤ５までの５
つの出力端子にデジタルの論理出力信号を出力する様に
構成されている。

すなわち、Ｓｉｎ端子に入力した音声信号がＲＯＩ端子
の電圧よりも低いとき、ＤｌからＤ５まですべての出力
端子には論理゛０°が出力される。音声信号がＲ０１端
子電圧を越えたときＤｌの出力は論理゛１°となり、以
下、Ｄ２からＤ４までの端子°出力は、格段の比較電圧
を超えたときに、順次、論理゛１゛となる。音声信号が
ＲＯ２端子の電圧を超えたとき、ＤｌからＤ５までの出
力端子すべて論理゛１゛となる。なおり５端子の論理°
１°出力（物理ローレベル電圧出力）は前述のＤＧＣＣ
回路への電源供給キャンセル機能を兼ねる。

上記判断制御部１９は、ＲＯＭ及びＲＡＭを内蔵し、信
号入出力のためのボートを備えた１チツプマイクロコン
ピユータ（ＭＰＵ）３１から成っている。

ＭＰＵ３１の入力ボートには、その入力ボートの信号電
圧プルアップだめの抵抗アレイが設けられているが、こ
れはＭＰＵに内蔵されることもある。

ＭＰＵ３１の働きについてはソフトウェアの説明で後述
するのでここでは略す。

なおＭＰＵ３１はマイクロプロセッサ−であるが、カウ
ンター機能を持つロジックＩＣやゲートアレイを用いて
構成することも可能である。

上記モータ駆動部（ＭＤ）１７は、モータードライバー
ＩＣであるが、数個のトランジスターであることもでき
る。

ここで、ＭＰＵ３１の出力ボートからＭＤＩ７のＩＮＩ
、ＩＮ２に対し、それぞれ物理ハイレベル電圧（以下、
°Ｈ°と略す）、物理ロウレベル電圧（以下、Ｌ°）の
信号を与えるとＭＤｉ７は０ＵＴＩに正、０ＵＴ２に負
の電圧を出力しモーター１１を正転させる。ＭＤ１７の
ＩＮＩ、ＩＮ２に対し、それぞれＬ。

°Ｈ°信号を与えると、ＭＤ１７は０ＵＴ１に負、０Ｕ
Ｔ２に正の電圧を出力し、モーター１１を逆転させる。

ＭＤ１７のＩＮＩ、ＩＮ２に共通してＨ°またはＬ゛を
与えるとき０ＵＴ１゜０ＵＴ２には電圧が出力されず、
モーター１１は停止する。

次に、上記判断制御部１９のＭＰＵ３１におけるプログ
ラム動作について説明する。

すなわち、上記ＭＰＵ３１のＲＯＭには、以下に述べる
ように、音量のリズムの変化に対応してモーター１１の
回転方向およびスピードをコントロールするための駆動
制御信号を供給するためのプログラムが記憶され、その
プログラムに従ってＭＰＵ３１は上記駆動制御信号を発
生すべく動作する。

まず、音楽のリズムの速さ（テンポ）の変化を簡易的に
認識する方法として、この実施例においては、音量の変
化によって行なう。

すなわち、音楽のリズムが速い場合は、一定時間内にお
いて音量変化が多く、音量も平均して大きい。これに対
し、音楽のリズムが遅い場合は、一定時間内において音
量変化が小さく、音量も平均すると小さい。従って、こ
の実施例においては、ＭＰＵ３１は、一定時間内におい
て音量変化が多く、音量も大きい場合、すなわち、音量
リズムが速い場合は、モータ１１を逆転さぜるとともに
、モータースピードを大きくする様に、また、一定時間
内において音量変化が小さく、音量の小さい場合、すな
わち、音量リズムが遅い場合は、モーター１１を正転さ
せるとともに、モータースピードも小さくする様にモー
タ駆動制御信号を発生する様になっている。

次に、上記プログラム動作のメインルーチンを第４図を
参照して説明する。

まず、電源スィッチが入ると、Ｍ　Ｐ　Ｕ　３１が動作
をスタートし、上記プログラムの開始に備えて各エリア
が初期化（イニシャライズ）される、そして、上記拍動
検出部１５のレベルコンパレータアレイ２５よりの５つ
のレベル分けされた音の信号をメモリ（ＲＡＭ）内に取
り入れる音サンプリング工程が行なわれる。そして、上
記メモリ内に取り入れられたデータに基づいて上記モー
ター１１の動かし方を決める判定工程が行なわれ、上記
判定工程によって決定されたモーター１１の動かし方に
従ってモータ駆動制御信号を出力するモータコントロー
ル工程が行なわれる。

次に、上記メインルーチンの各工程について説明する。

第５図に示すように、上記初期化（イニシャライズ）工
程は、各ルーチンで使用するワークエリアに初期値を入
力し、時間管理のためタイマーの値を入力するワークエ
リア初期化工程と、上記モーター１１へ停止の信号を送
る出力ポート初期化工程とから成る。

第６図に示すように、上記音サンプリング工程は、後に
比較を行なうために、１回ごとにサンプルＡおよびサン
プルＢとして別のワークエリア（メモリ内）へふり分け
る工程と、後にモータースピードの参考とするために音
のレベルデータをサンプリングデータとしてメモリ内に
セットする工程とから成る。

第７図に示すように、上記判定工程は、現在のサンプリ
ングされた音量レベルと過去（１つ前）のサンプリング
された音量レベルとを比較するレベル差判定工程と、上
記音量レベルの比較により検出された音量変化に従いモ
ーター１１の正転および逆転のモードを決定するモード
判定工程と、上記メモリ内に記憶された音のレベルデー
タに従ってモーター１１のスピードを決定するスピード
判定工程とから成るものである。

ここで、本願の要点である上記レベル差判定工程、モー
ド判定工程およびスピード判定工程について、第８図〜
第１０図を参照して、さらに詳細に説明する。

上記レベル差判定工程は、第８図に示すように、上記サ
ンプリングＡおよびＢのどちらかが最大レベルの場合、
サンプリングＡからサンプリングＢを減算する工程と、
上記減算による差が、前もって指定されたレベル差だけ
ある場合、差のカウントを＋１する工程とから成ってい
る。上記レベル差は、大（ビック）　中（ノーマル）、
小（スモール）の３つより指定される。

上記モード判定工程は、第９図に示すように、上記差の
カウントが、指定された数値以内の場合に、正転モード
とする工程と、上記差のカウントが、指定された数値以
上の場合、逆転モードとする工程とから成る。

ここで、正転モードにおいて、常時正転であるならば、
逆転をしやすくするために上記指定数値は小さくされる
。また、逆転モードにおいて、常時逆転であるならば、
正転しやすくするために、上記指定数値は大きくされる
。

上記スピード判定工程は、第１０図に示すように、音量
に対応したスピードを第１１図に示す関係グラフより読
み出してセットする工程から成る。ここで、上記関係グ
ラフはメモリ内に記憶されているものであり、上記グラ
フより明らかなように、データの回転スピードは、正転
と逆転の場合で異なっている。

次に、第１２図に示すように、上記モーフコントロール
工程は、パルスの幅でモーター１１のＯＮ１０　Ｆ　Ｆ
を行ない、モーター１１の回転スピードを制御する工程
から成っている。

従って、上記ＭＰＵ３１は、上記モード判定工程で正転
あるいは逆転モードが決定するとともに、上記スピード
判定工程で回転スピードが決定すると、その出力ボート
より、上記モータ駆動部（ＭＤ）１７の入力端子ＩＮＩ
、ＩＮ２に決定モードおよび決定回転スピードに応じた
信号を供給するものである。それにより、前述したよう
にモーター１１が指定された回転スピードで正転あるい
は逆転するものである。

次に、上記モーター１１の正転あるいは逆転に従って前
記動作部３（第２図参照）を複数種類（この場合２種類
）のパターンで作動させる作動機構７について説明する
。

この作動機構７は、第２図に示すように、左右に揺れ動
くベース４１と、そのベース４１上で上下にピストン運
動する腕４３をもつ機構であり、モーター１１が時計回
りに回転（正転）している時には腕４３が上下運動を行
ない、反時計回りに回転（逆転）している時にはベース
４１が左右に揺れ動くようになっている。

第１３図にこの機構のギアの構成を示すように、モータ
ー１１に取り付けられたギア４５が時計回りに回転する
と、ギア４７は反時計回りに回転し、ギア４７に対して
遊星ギアとして働くギア４９は、その取りえる位置の左
端に移動する。したがって、ギア５１．５３．５５が、
モーター１１により駆動され、結果とじてギア５５の同
軸上に設けられた駆動ビン５７が反時計回りに回転し、
第１４図に示されるように、腕４３を上下に動かす、こ
の時に、ギア４９の動きによりやはり左右に可動するス
トッパー５０（第１５図参照）は駆動ビン５７の動きに
よって生じる反動トルクにより、ベース４１が動くこと
を抑制するため、ギア５９と噛みあって、ベース４１を
固定する。

モーター１１に取り付けられたギア４５は反時計回りに
回転すると、ギア４９は今度は右端に移動して、ギア５
９．６１を駆動し、ギア６１の同軸上にある、駆動ビン
６３を反時計回りに回転させる。第１４図に示す通り、
駆動ビン６３により、ベース４１は左右に揺れ動（事に
なる。ストッパー５０は、ギア４９の動きにより、右端
に移動して、ギア５１を固定して、駆動ビン６３の反動
トルクによる腕４３の無用な動きを、抑制する。

従って、上記ストッパー５０の働きにより、ベース４１
の左右の動作中に、モーター１１の回転が変わってベー
ス４１が左右の中間位置で支持を失った場合でも、ベー
ス４１は確実に固定支持される。

さらにこの機構には、第２図に示すように、可動部全体
（ベース、腕）を覆うウレタンなどの、柔軟な素材によ
るカバー４を装着する。このカバーは、例えば、恐竜な
どの姿をしており、可動部の動きに応じて自由に、伸縮
するた４゜ め、あたかも生命があるかのように動くことが可能であ
る。

このような作動機構７と、前述の内部回路を組み合わせ
ると、入力として与えられた音のリズムの変化により、
内部回路がモーター１１の回転方向、回転速度を自動的
に制御して、この機構を動作させることにより、例えば
緩やかな曲調の音楽が入力として与えられると、ベース
の左右への運動を主体として、ゆっくりと動作し、激し
い曲調が与えられれが腕の上下動を主体として、素早い
動きをする。結果としてまるで、音楽に合わせて踊って
いるように見えることになる。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、入力音楽のリズム
の変化に従って、複数種類のパターンで動作部を動作さ
せることができるため、より複雑で面白味のある動作を
提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　　ｆｂ）はそれぞれ本発明を実施した動
作玩具の全体斜視図及びその内部構成図、第２図（ａ）
　　（ｂ）は別の実施例の全体斜視図及びその内部構成
図、第３図は第１図（ｂ）及び第２図（ｂ）に示す内部
回路の回路ブロック図、第４図は第３図に示すＭＰＵの
プログラム動作のメインルーチンを示すフローチャート
、第５図〜第１２図は、第４図に示したメインルーチン
にお図である。 符号ｌ・・・台座部、３・・・動作部、５・・・コンデ
ンサマイクロホン、７・・・作動機構、９・・・内部回
路時　許　出　願　人　株式会社　タ　カ　ラ代理人　
　　弁理士　瀬　　川　　幹　　夫（ａ） 第 図 （ｂ） ４５゛ （ａ） 図 （ｂ） 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）音楽に反応して動作する動作装置であって、音量
   を検知するための検知手段と、複数種類の異なった動作
   を行なう動作手段と、上記検知手段によって検知された
   音量から、その変化を検出し、その音量の変化に従って
   上記動作手段が上記異なった動作を行なう様に制御する
   制御手段とを具備していることを特徴とする動作装置。
2. （２）上記制御手段が、上記検知手段によって検知され
   た音量から、そのリズムを検出する拍動検出手段と、上
   記拍動検出手段によって検出された音量のリズムから、
   そのリズムの速さを算出して、そのリズムの速さに対応
   した複数種類の駆動制御信号を供給する判断制御手段と
   から成ることを特徴とする請求項（１）に記載の動作装
   置。
3. （３）上記動作手段は、上記判断制御手段よりの複数種
   類の駆動制御信号に従って、その回転方向および速度が
   変わるモータと、変形自在な柔軟部材から成る動作部と
   、上記モータの回転方向および速度の変化によって上記
   動作部を複数種類のパターンで動作させる作動機構とか
   ら成ることを特徴とする請求項（２）に記載の動作装置
   。
4. （４）上記作動機構が、上記モータの正転時には、上記
   動作部を伸縮動作させ、上記モータの逆転時には、上記
   動作部を振り動作させる様なギア構成を有していること
   を特徴とする請求項（３）に記載の動作装置。
5. （５）上記作動機構は、上記動作部の振り動作中に、上
   記振り動作から伸縮動作に切り換える様に上記モータの
   回転方向が変わった場合に、上記動作部を振り動作の途
   中で支持するためのストッパーを有していることを特徴
   とする請求項（４）に記載の動作装置。