JPH0832280B2 - 動作装置 - Google Patents

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
しくは高精度に音量の変化を感知してその音量の変化に
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、動作パターンが単純なの
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
化を高精度に検知することによって確実に認識し、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、音楽に反応して動作する動作装置であって、音を検
出するセンサと、モータを駆動源とする動作手段と、該
モータを制御する制御手段とを有するとともに以下の要
件を備えたことを特徴する。

（イ）上記制御手段は上記センサの検出した音信号と比
較電圧発生回路の出力する基準電圧とを比較し、基準電
圧を越えた音信号をサンプリングして音量のリズムの変
化を判断し、リズムの変化に基づいて上記モータの回転
方向及び回転速度を変化させるように設けられているこ
と （ロ）上記動作手段は、適宜の形状を有する可撓性中空
体と、その内部に上下及び左右方向に作動可能に設けら
れた動作部と、上記モータの正逆の回転方向に連動して
上記動作部を上下方向又は左右方向に選択的に動作させ
る作動機構とから構成されていること。

（作用） 上記構成の動作装置によれば、音量のリズムの変化を
確実に認識し、そ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、外観が異なるほ
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とその信号増幅部13よりの信号の最大レベルを保
持するための信号電圧保持部14と、比較基準電圧を発生
するための比較電圧発生部15と、上記比較電圧発生部15
よりの基準電圧と上記信号電圧保持部14よりの検知電圧
との電圧比較を行ない両者の高低を知るための電圧比較
部18と、上記電圧比較部18よりの比較結果に従って、上
記マイクロホン５で検知された音楽の音量を検知し、上
記音楽のリズムの速さ（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。ここで、上記判断制御部19は上記比較
電圧発生部15へ16段階のレベルのデジタル基準信号の内
の１つを供給する様に構成されており、レベル調節の機
能を有している。上記比較電圧発生部15は、上記16段階
中において調整されたレベルのデジタル信号をアナログ
信号に変換して、上記電圧比較部18へ比較基準電圧とし
て供給するD/A変換回路から成っている。従って、上記
信号電圧保持部14よりの検知電圧の大きさ、すなわち、
検知された音楽の音量の変化をその場その場においてよ
り高精度に検知することができるものである。それによ
り、音のリズムの変化をより確実に認識できるものであ
る。

また、上記信号電圧保持部14は、上記判断制御部19よ
りのリセット信号が加わるまで信号の最大レベルを保持
し、上記リセット信号によって保持していた信号を出力
する様に構成されたピークホールド回路から成ってい
る。

また、上記判断制御部19のレベル調節は、第４図に示
す如くに、16段階の電圧範囲の内の８段階の範囲に着目
して変化を測定し、音楽の拍動を検出する様にすること
もできる。

上記判断制御部19は、ROM及びRAMを内蔵し、信号入出
力のためのポートを備えた１チップマイクロコンピュー
タ（MPU）31から成っている。

MPU31の入力ポートには、その入力ポートの信号電圧
プルアップた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ーであるが、カウン
ター機能を持つロジックICやゲーム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MD17のIN1,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MD17はOUT1に正、OUT2に負の電圧を電圧しモーター
11を正転させる。MD17のIN1,IN2に対し、それぞれ
‘L'、‘H'信号を与えると、MD17はOUT1に負、OUT2に正
の電圧を出力し、モーター11を逆転させる。MD17のIN1,
IN2に共通して‘H'または‘L'を与えるときOUT1。OUT2
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を逆転させるとともに、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５図
を参照して説明する。

まず、電源スイッチが入ると、MPU31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、上記比較電圧発生
部15へ基準電圧を供給し、上記信号電圧保持部14へリセ
ット信号を供給し、上記電圧比較部18よりの信号をメモ
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ー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６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７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８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９図
〜第11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９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10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11図に示すように、音量
に対応したスピードを第12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13図に示すように、上記モータコントロール
工程は、パルスの幅でモーター11のON/OFF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、その出力ポートよ
り、上記モータ駆動部（MD）17の入力端子IN1,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14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、結果としてギア55に設けられた偏心軸57が反
時計回りに回転し、第15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16図参照）は駆動ピン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、ギヤ59を固
定することによりギヤ61を固定してベース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59、61
を駆動し、ギア61に設けられた偏心軸63を反時計回りに
回転させる。第14図に示す通り、駆動ピン63により、ベ
ース41は左右に揺れ動く事になる。ストッパー50は、ギ
ア49の動きにより、右端に移動して、ギヤ59の係止を解
除する。

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ると、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。なお、第４図ではマ
イク入力のデジタル値に対して等間隔に電圧測定レベル
の区切りを割りふっているが、比較電圧発生部15のD/A
コンバータのラダー抵抗の各抵抗値の配分を変えた場合
には、例えば低いレベル（第４図では下方）ではより細
かく、高いレベル（第４図では上方）ではより粗く、割
りふることも可能である（その逆の配分も可能）。この
測定方法の違いによって、動作装置の応用製品（例え
ば、音楽に合わせて踊る人形）は、それぞれ異なる（結
果として個性的な）動きをする事も可能となる。

（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
ムの変化を確実に認識し、そのリズム変化に従って、複
数種類のパターンで動作部を動作させることができ、予
めプログラミングされた信号を入力して動作する動作装
置に比べて、入力する音楽を変えるだけで、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）（ｂ）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図に示す判断制御部に
よるレベル調節を示す説明図、第５図は第３図に示すMP
U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６図〜第13図は、第５図に示したメインルーチ
ンにおける各工程の詳細を示す図、第14図〜第16図は、
第２図に示す作動機構部の詳細説明図、第17図は、腕と
偏心軸及びベースと偏心軸との関係を示す斜視図であ
る。 符号１…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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音楽に反応して動作する動作装置であっ
   て、音を検出するセンサと、モータを駆動源とする動作
   手段と、該モータを制御する制御手段とを有するととも
   に以下の要件を備えたことを特徴する動作装置。 （イ）上記制御手段は上記センサの検出した音信号と比
   較電圧発生回路の出力する基準電圧とを比較し、基準電
   圧を越えた音信号をサンプリングして音量のリズムの変
   化を判断し、リズムの変化に基づいて上記モータの回転
   方向及び回転速度を変化させるように設けられているこ
   と （ロ）上記動作手段は、適宜の形状を有する可撓性中空
   体と、その内部に上下及び左右方向に作動可能に設けら
   れた動作部と、上記モータの正逆の回転方向に連動して
   上記動作部を上下方向又は左右方向に選択的に動作させ
   る作動機構とから構成されていること。