專利名稱：電動玩具轉向、驅動機構的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電動玩具領域，是一種用于有精確跟蹤功能的電動玩具的轉向及驅動機構。
電動玩具可以裝設自動控制裝置，如聲控裝置、光控裝置，使其受聲音或光線等信號的控制而有規律地行駛或動作。一般的光控玩具車，當在其前方用燈光照射時，它會前進，但如果前方的燈光向左右偏移，它不會跟著燈光轉向，功能單一，更不能沿著手繪的軌道線自動行走。主要困難在于目前的這類玩具沒有解決精確跟蹤控制信號(光、軌道線、高頻傳輸線等)的技術問題。其技術缺陷在于目前的可轉向電動玩具都照搬了汽車的基本結構形式，即方向控制機構——舵機控制前輪轉向，而動力機構——驅動電機驅動后輪提供前進動力。這種結構用到光控車等需要精確跟蹤控制信號的玩具上便無法實現精確跟蹤。
本實用新型的目的是提供一種能夠精確跟蹤控制信號并且驅動電動玩具行走的機構。采用這種機構可以設計出多種跟蹤控制方式的電動玩具，如跟著燈光行走，或沿著軌道線行走，或沿著高頻傳輸線行走，或追蹤特定目標行走的電動玩具。
本實用新型是這樣實現的它將探測裝置的探測頭、轉向機構的轉向輪和驅動裝置結合在一起。探測頭直接裝設在轉向機構上，當它探測到被跟蹤目標信號，通過探測控制電路處理后控制舵機立即驅動轉向機構使前輪(轉向輪)轉向目標的方向。這樣探測頭和轉向輪就始終指向目標方向，而驅動裝置也裝設在轉向機構上，動力電機直接驅動轉向輪，于是動力機構便拖動整個玩具朝向目標方向行走。一旦目標運動，驅動力也同步轉向目標方向。
由于采用上述方案，使探測頭、轉向輪和驅動輪三者結構在一起協同動作，實現了精確跟蹤控制目標。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1是本實用新型的構造簡圖。
圖2是本實用新型第一個實施例，光控車的構造圖。
圖3、圖4是本實用新型第一個實施例光控車的探測頭的構造及工作原理圖。
圖5是本實用新型第二個實施例，高頻導向車的構造圖。
圖6是本實用新型第二個實施例，高頻導向車的探測頭的構造及工作原理圖。
圖7是本實用新型第三個實施例，紅外線跟蹤器的探測頭構造及工作原理圖。
圖8是本實用新型第一個實施例，光控車的探測控制電路原理圖。
圖中，1、探測頭 2、動力電機 3、前輪即轉向輪 4、轉向機構 5、動力電機的傳動齒輪 6、轉軸 7、連桿 8、舵機輸出盤 9、探測及控制電路 10、后輪即從動輪 11、轉向舵機 12、控制光源 13、軌道線 14、探測頭中的左光敏元件 15、探測頭中的右光敏元件 16、反射光線 17、白色或淺色地面 18、探測頭中的左電磁感應線圈 19、探測頭中的右電磁感應線圈 20、高頻載流導線 21、高頻載流導線周圍產生的電磁場 22、探測頭中的左紅外線接收器 23、探測頭中的右紅外線接收器 24、探測頭中的紅外線發射器 25、探測頭發射的紅外線 26、目標物反射回的紅外線 27、能反射紅外線的被跟蹤的目標物。
參照
圖1，探測裝置的探測頭(1)由左、右兩個探測傳感器組成，被探測物的位置不同將在左、右兩個傳感器中產生不同的檢測信號強度。信號傳送到探測控制電路(9)中處理后，控制舵機(11)工作。舵機輸出盤(8)轉動，帶動連桿(7)運動。轉向機構(4)在連桿(7)的推拉作用下繞轉軸(6)轉動，使整個轉向機構(4)轉向信號弱的一邊，直至左、右兩個探測傳感器接收到相同強度的信號。這樣探測頭(1)便指向目標物，而轉向輪(3)也同轉向機構(4)一起轉向了目標物方向。由于轉向輪(3)同時又是主動輪，被動力電機(2)所驅動，所以整個裝置的驅動力方向也同步地轉到了指向目標物的方向，以此實現對目標物的精確跟蹤。
在圖2、圖3、圖4、圖8所示的本實用新型第一個實施例光控車中，圖3、圖4表示探測頭(1)的結構。左、右傳感器均為光敏元件(14)、(15)。被跟蹤的目標物是光源(12)或被光源照明的黑色軌道線(13)。參照圖2、圖3，當光源(12)位于探測頭左前方時，探測頭中左光敏元件(14)接收到較強光信號，右光敏元件(15)接收到較弱光信號，這一差值傳送到探測控制電路(9)(電原理圖如圖(8)所示。)中處理后，控制舵機(11)轉動，輸出盤(8)逆時針轉動，連桿(7)推動轉向機構(4)繞轉軸(6)轉向左方，直至左、右光敏元件(14)、(15)接收到相同強度的光信號，舵機(11)停止轉動。這時轉向機構(4)正對光源(12)，而轉向輪(3)也轉向了正對光源(12)的方向。動力電機(2)驅動轉向輪(3)作為主動輪拖動車輛趨向光源(12)的方向行駛，使整個裝置精確跟蹤光源(12)。后輪(10)是從動輪，起到支承裝置的作用。
在圖4中，將探測頭(1)指向地面，地上畫有黑色軌道線(13)，軌道線(13)被光源照明，而光源不能直接照射到光敏元件(14)、(15)。在黑色軌道線(13)處光線被吸收，沒有反射光射向光敏元件(14)，而白色或淺色地面(17)則有反射光(16)射到右光敏元件(15)上。探測信號(光電流)被送到探測控制電路(9)處理后控制舵機(11)轉動，使轉向機構(4)轉向左方，直至光敏元件(15)也位于黑色軌道線(13)之上，不被反射光(16)照射。這樣車輛便精確跟蹤這條黑色軌道線(13)。
光控車的探測控制電路(9)的電原理圖如圖8所示。左光敏元件(14)受光照射時，三極管VT1、VT2導通，繼電器K1吸合。右光敏元件(15)受光照射，VT3、VT4導通，繼電器K2吸合。兩個繼電器的常閉觸點接電源正極，常開觸頭接電源負極。繼電器的公共觸點上跨接舵機電機M1。這樣當K1吸合時M1正轉，K2吸合時，M1反轉。而當K1、K2同時吸合或同時不吸合時，M1不轉。動力電機M2(即(2))通過二極管VD1、VD2、VD3、VD4接入電路，并由轉換開關S1控制。這種電路結構使得S1處于圖8中狀態時，M2只在K1、K2均吸合時停轉，即對光停車。這種功能可以使光控車在跟蹤黑色軌道線(13)時一旦完全脫離軌道線(13)即行停車。而S1轉換后M2只在K1、K2均不吸合時停車，即無光停車。圖8電路可使用于光控車分別追蹤軌道線(13)和光源(12)兩種情況。
在圖5、圖6所示本實用新型第二個實施例，高頻導向車中，高頻傳輸導線(20)上載有高頻電流，于是其周圍空間便存在著輻射出的電磁場(21)。越靠近導線(20)處，電磁場(21)強度越大。探測頭(1)由左、右兩個電磁線圈(18)、(19)組成，它們繞向相反。如果左、右兩個探測線圈(18)、(19)對稱地處在高頻傳輸導線(20)的兩側，這時候線圈(18)、(19)中產生的感應電動勢相等。由于兩個線圈繞向相反，探測頭(1)中的總感應電動勢為零，探測頭(1)無感應電流輸出。探測控制電路(9)維持舵機(11)不轉動，車輛保持原方向行駛。如果車輛偏離高頻傳輸導線(20)，探測頭(1)中的兩個線圈(18)、(19)距離高頻傳輸線(20)的距離不同，左、右兩個線圈(18)、(19)中產生的感應電動勢一強一弱，探測頭(1)的總感應電動勢不為零，探測頭(1)有感應電流輸出。探測控制電路(9)控制舵機(11)轉動，車輛跟隨轉向機構(4)轉彎，使兩個探測線圈(18)、(19)分列于高頻傳輸線(20)兩側對稱位置上，實現對高頻傳輸線(20)精確跟蹤。
在圖7、
圖1所示的本實用新型第三個實施例，紅外線自動跟蹤器中，探測頭(1)由左紅外線接收器(22)，右紅外線接收器(23)和位于中間的紅外線發射器(24)組成。被跟蹤的目標物是能反射紅外線的物體(27)。由紅外線發射器(24)發出的紅外光(25)射向前方，照射到目標物(27)后被反射回來。反射光(26)可以被探頭(1)上的紅外線接收器(22)和(23)接收。當目標物(27)處于探測頭(1)正前方時，其反射的紅外線(26)被左、右兩個紅外線接收器(22)、(23)同時接收，探測控制電路(9)維持舵機(11)不轉動。當目標物(27)位于探測頭(1)右前方時，其所反射的紅外線(26)只能射入探測頭(1)上的右紅外線接收器(23)，而左紅外線接收器(22)則接收不到反射的紅外線(26)。于是探測控制電路(9)控制舵機(11)轉動，使轉向機構(4)轉向右方，直至目標物(27)反射的紅外線(26)同時照射到左、右兩個紅外線接收器(22)、(23)上，使該紅外線跟蹤器精確跟蹤目標物(27)。
權利要求1.一種電動玩具轉向、驅動機構，包括探測頭(1)，轉向機構(4)，動力驅動裝置(2)、(5)，探測控制電路(9)和轉向舵機(11)，其特征在于探測頭(1)設置于轉向機構(4)前端，前輪(3)作為轉向輪和驅動輪設置于轉向機構(4)上，轉向機構(4)由舵機(11)控制轉向，舵機(11)由探測頭(1)的探測信號經探測控制電路(9)處理后控制。
2.根據權利要求1所述的電動玩具轉向、驅動機構，其特征在于，探測頭(1)由左、右兩個光敏元件(14)、(15)并列構成，探測控制電路(9)中兩路繼電器K1和K2的常閉觸點均接電源正極，常開觸點均接電源負極，舵機(11)的電機M1跨接在兩個公共觸點上，動力電機M2(2)的驅動電路由二極管VD1、VD2、VD3、VD4和轉換開關S1、電源E1和E2組成。
3.根據權利要求1所述的電動玩具轉向、驅動機構，其特征是，探測頭(1)由左、右兩個電磁感應線圈(18)、(19)并列置于高頻傳輸導線(20)兩側構成。
4.根據權利要求1所述的電動玩具轉向、驅動機構，其特征是，探測頭(1)由紅外線發射器(24)和分置于兩側的左、右紅外線接收器(22)、(23)構成。
專利摘要一種用于有自動追蹤功能的電動玩具的轉向及拖動機構。跟蹤目標的探測頭設置于轉向機構上,作為轉向輪和驅動輪的前輪也設置于轉向機構上。探測頭接收到的被跟蹤目標的探測信號由探測控制電路處理后控制轉向機構轉向,使探測頭始終指向目標。作為轉向輪的前輪也隨之轉向目標。前輪被動力電機驅動成為主動輪將驅動力同步轉向目標方向,實現對目標的精確跟蹤。本機構可用于光控車、高頻導向車和紅外線跟蹤車等電動玩具上。
文檔編號A63H17/00GK2276829SQ9620092
公開日1998年3月25日 申請日期1996年1月3日 優先權日1996年1月3日
發明者段平凡 申請人:段平凡