专利名称：利用电磁体使玩偶活动的装置的制作方法已知不仅具有固定形状而且能够摆动的各种玩具。多数现有技术的摆动玩具通过 机械地关节式操作进行运动，并且为了使玩具伴随音乐跳舞，需要包括电动机或齿轮的复 杂机构以使玩偶内的关节进行运动。已经推进了在使被称为“人型机器人”的有腿多关节 双足的移动式机器人运动方面的研究与开发，“人型机器人”模仿人体机构和人类的动作并 且能够行走、沿着阶梯行走以及执行舞蹈动作。然而，该有腿移动式机器人具有机器人易于跌倒而不能表现过多动作，并且仅能 主要利用臂部运动来表现简单的踏步的缺点。现有技术已经提供了对有腿机器人的多种革 新，将对这些革新进行描述。例如，第6，802，382,7, 053，577和7，061，200号美国专利教导了一种装备有各种传感器和致动器的双足步行机器人。这些专利中所公开的机器人具有仅模仿人类动作的限 制。此外，当前商业化的人型机器人十分昂贵，同时难以像跳舞玩具的概念那样使用该人型 机器人。因此，已经公开了作为装饰物的布置在液体内的移动式玩偶或者能够表现柔性和 精巧动作的玩具。另一实例，第5，435，086号美国专利教导了一种利用磁铁使布置在含液体容器中 的玩偶转动的装置，以及其它实例，第4，578，044,5, 272，681,6, 675，513和6，814，646号美 国专利推出了一种通过利用磁力在液体中操作用线悬挂的漂浮玩偶的装置。另外的实例，第5，301，444,5, 685，096和6，665，964号美国专利提出了一种自推 进式类鱼的水上玩具，通过施加到插入水上玩具中的永磁体上的外部磁力，能够驱动该水 上玩具自由地通过水。如此说明的这些现有技术的玩具或玩偶具有以下缺点，即动作非常缓慢或者玩具 被用线悬挂而仅执行简单的重复动作，以至于不能表现高度复杂和困难的运动，包括含有 自由踏步或转动的霹雳舞。
技术问题本发明已经被提出以解决上述缺点，并且本发明的目的在于提供一种利用电磁体 使玩偶活动的装置，其能够以各种动作来具体且准确地驱动布置在密封容器中的玩偶。技术方案在一个基本方案中，一种利用电磁体使玩偶活动的装置，其特征在于容器，其在 密闭的内部空间中充满液体；玩偶，其布置在该容器内并装备有一个或多个永磁体；多个 电磁体，其沿环形芯体设置，其中每个电磁体的极性由控制电流独立确定；控制器，其向多个电磁体中的每一个施加控制电流；多个可变磁极部(magnetic pole)，每个可变磁极部在相邻的电磁体之间从芯体突伸出并设置在容器的预定位置处；以及供电器，其向控制器提 供电力。该方案的实施方式可以包括以下一个或多个特征。该玩偶还可以包括通过电线连接到永磁体上的一个或多个磁体(辅助磁极部)。该玩偶可以具有人类的外形并且包括垂直安装在头部和双足中的永磁体，以及安 装在双肘和双手处的辅助磁体，每个辅助磁体通过电线连接到对置足部的永磁体上。该玩偶还可以包括辅助磁极部，双膝处的每个辅助磁极部通过电线连接到同侧足 部的永磁体上，其中安装在右足处的永磁体的足底(sole)方向的极性与安装在左足处的 永磁体的足底方向的极性是相反的。该容器可以包括预定形态的底部开口的透明盖；附着到该盖的开口部上以密封盖 的内部空间的底板；和支撑壳体，支撑壳体布置有用于容纳的内部空间并且包覆盖的一部 分和底板以支撑容器。一个或多个可变磁极部可以设置在底板的下侧且位于盖的外表面上。可变磁极部的朝向容器的每个末端可以具有尖头形状以允许磁极的磁力朝预定 区域集中。该液体可以由添加有用于防止腐蚀的消毒液的脱气液体构成。该供电器可以通过一个或多个外部电源或干电池来提供电力。该利用电磁体使玩偶活动的装置可以包括声音存储器和放音器，该声音存储器用 于存储声音数据，该放音器处理存储在该声音存储器中的声音数据并通过扬声器来产生待 输出的信号。该利用电磁体使玩偶活动的装置还可以包括一个或多个扬声器输出端口或扬声 器，其中该扬声器输出端口将由放音器产生的信号传送给外部扬声器，并且该扬声器输出 由放音器产生的信号。该利用电磁体使玩偶活动的装置还可以包括检测声音的声音传感器和将由声音传感器检测到的声音转换为数字信号的模数(A/D)转换器，其中该控制器响应于由A/D转 换器转换出的信号向每个电磁体施加控制电流。该利用电磁体使玩偶活动的装置还可以包括响应于光源控制信号来发光的一个或多个光源和响应于由A/D转换器转换出的数字信号向每个光源传送光源控制信号的光 源控制器。有益效果根据本发明的利用电磁体使玩偶活动的装置的有益效果在于，用于驱动密封容器内的玩偶的磁力可以通过电磁体容易地产生，并且玩偶的每个部分可以施加有吸力或斥力 以允许玩偶的细部控制。该类人玩偶使其本身能够伴随音乐表现像人类那样的跳舞动作，而不采用复杂机器人的外形，并且还使其能够进行霹雳舞和其它很难的跳舞动作。特别地，如果用于驱动玩偶的电磁控制是根据声音伴奏来进行的，则可以根据音乐的类型来表现相互不同的动作，并且如果该玩偶是随着光和声音而被驱动的，则该玩偶 的动作可以产生更生动的效果。图1是根据本发明的利用电磁体使玩偶活动的装置的一个示范性实施方式。图2是根据本发明的容器的一个具体的示范性实施方式。图3是根据本发明的可变磁极部的一个具体的示范性实施方式。图4是根据每个电磁体的状态而形成在可变磁极部处的磁极的描绘图。图5是根据本发明的玩偶的一个具体的示范性实施方式。图6是根据本发明的所设置的可变磁极部的描绘图。图7是使根据本发明的玩偶前进或后退的示范性方法。图8是根据本发明的做倒立的玩偶的描绘图。图9和图10图示了根据本发明的利用电磁体使玩偶活动的装置的其它示范性实施方式。
在容器的空间(11)中充满的液体可以掺有消毒液以防止例如由真菌或微生物的 繁殖导致的腐蚀。该液体可以是脱气液体以防止溶解气体因温度变化而变为气泡。此外， 液体可以是对人体无害的水。此时，优选的是，水是具有低粘度以便于玩偶动作的水。该液 体可以是无色液体或着色液体。玩偶(20)可以根据需要而采用任何形态，例如动物、植物或物体的形态。玩偶 (20)安装有一个或多个永磁体。玩偶(20)可以安装有通过电线连接到永磁体上的一个或 多个磁体(以下称作辅助磁极部)。本文涉及的磁体是这样一种材料，其应当具有由通过电 线连接的永磁体产生的磁性，该磁体的一个实例可以是能被磁化的金属板。连接到永磁体 上的辅助磁极部形成有磁极。永磁体可以是具有强磁力的NdFeB磁体。该玩偶可以具有多个电磁体(33)，并且每个电磁体沿着环形芯体(31)设置，电磁体的极性由控制电流分别确定。换句话说，相关电磁体的极性由每个电磁体中流动的控制 电流的方向来确定。控制器(40)用于向每个电磁体施加控制电流。控制器(40)接收源自供电器(50) 的电力并且向每个电磁体施加控制电流以使其具有相应的极性。供电器(50)可以利用外 部电源或者干电池来提供电力，并且可以包括开关以接通和断开该电力。同时，可变磁极部(35)可以包括在相邻的电磁体之间从芯体突伸出并设置在容 器(10)的各个区域处的多个结构。参照图3，多个电磁体(33)沿着环形芯体(31)排列。可变磁极部(35)的一个末 端连接在相邻的电磁体之间，并且可变磁体(35)的另一末端绕容器(10)设置。可变磁极部 (35)的朝向容器(10)的每个末端可以具有尖头形状以允许磁极的磁力朝预定区域集中。 虽然图3已经示出了 16个电磁体(33)和16个可变磁极部(35)分别设置在芯体(31)上 的排列，但是电磁体(33)和可变磁极部(35)的数目可以根据需要来变化地配置。发明的方式参照图4，将通过一个实例来描述每个可变磁极部的极性，在该实例中8个电磁体 和8个可变磁极部分别设置在芯体上。控制器(40)可以施加控制电流以允许每个电磁体上显示图示的极性，其中形成 有N极或S极的可变磁极部用星号表示。极性仅出现在相同极性的相邻对置电磁体之间的 可变磁极部上，而其它可变磁极部上的极性未被示出。参照图4a，向8个电磁体中的5个电磁体施加具有相同方向的控制电流，并且剩下 的3个电磁体施加有相反方向的控制电流。因此，仅第一可变磁极部和第五可变磁极部分 别形成有N极和S极。此时，第一可变磁极部和第五可变磁极部上的磁力强度大于单独电 磁体的磁力强度，即大约8倍于单独电磁体的磁力强度。现在，参照图4b，向8个电磁体中的7个电磁体施加具有相同方向的控制电流，并 且剩下的一个电磁体施加有相反方向的控制电流。因此，仅第一可变磁极部和第二可变磁 极部分别形成有N极和S极。此时，第一可变磁极部和第六可变磁极部上的磁力强度大于 单独电磁体的磁力强度，即大约8倍于单独电磁体的磁力强度。参照图4c，以这样一种方式施加控制电流使8个电磁体中的相邻两个电磁体具 有相同的磁极方向并且使每个电磁体对的磁极方向变化。然后，第一可变磁极部、第三可变 磁极部、第六可变磁极部和第八可变磁极部分别形成有N极、S极、S极和N极。此时，第一可变磁极部、第三可变磁极部、第六可变磁极部和第八可变磁极部上的磁力强度大于单独 电磁体的磁力强度，即大约4倍于单独电磁体的磁力强度。参照图4d，以这样一种方式施加控制电流使8个电磁体中交替排列的电磁体具 有相同的磁极方向。然后，所有的8个电磁体都形成有磁极。此时，每个可变磁极部上的磁 力强度大于单独电磁体的磁力强度，即大约2倍于单独电磁体的磁力强度。如上所述，对每个电磁体中流动的电流的方向的适当调节可以将所希望的磁极的 磁力提供给所希望的可变磁极部，并且磁极所表示的位置可以随后随时间变化。因此，布置 在玩偶处的永磁体与辅助磁极部可以施加有引力和斥力以便能自由控制包括跳舞运动的 各种运动。现在，将详细描述使用类人玩偶的示范性实施方式。玩偶(20)可以首先以这样一种方式配置使该玩偶在容器(10)的内部空间(11) 中充满的液体中处于零浮力的漂浮状态，即玩偶处于不浮起也不浸没的状态。参照图5，永磁体(21-1，21-2)垂直地装备在玩偶(20)的头部(23)和双足(22_1， 22-2)上。此外，双肘(25-1，25-2)和双手(26_1，26_2)安装有通过电线连接到对置足部的 永磁体上的辅助磁极部，并且双膝(24-1，24-2)装备有连接到相同方向的足部的永磁体上 的辅助磁极部。此时，使定位在右足(22-1)处的永磁体(21-1)的朝向足底的磁极与定位 在左足(22-2)处的永磁体(21-2)的朝向足底的磁极相反。换句话说，如果使永磁体(21-1)定位为允许玩偶(20)的右足底侧具有S极，则使 永磁体(21-2)定位为允许左足底侧具有N极。垂直地设置在玩偶(20)的头部(23)上的 永磁体(21-3)的极性可以根据需要来任意地设定。再次参照图5，装备在右足(22-1)处的永磁体(21-1)通过电线(28_1)连接到设 置在右膝(24-1)、左肘(25-2)和左手(26-2)上的辅助磁极部上，使设置在右膝(24_1)、左 肘(25-2)和左手(26-2)上的每个辅助磁极部(27-11，27-22，27-23)形成有N极。此外，安装在左足(22-2)处的永磁体(21-2)通过电线(28_2)连接到安装在左膝 (24-2)、右肘(25-1)和右手(26-1)上的辅助磁极部上，使安装在左膝(24-2)、右肘(25_1) 和右手(26-1)处的每个辅助磁极部(27-21，27-12，27-13)形成有S极。同时，图2中图示的示范性实施方式中的可变磁极部(35)可以设置在底板(10-2) 的下侧和盖(10-1)的预定部处。现在将参照图6来举例说明可变磁极部(35)的设置。底板(10-2)被等分成9个正方形，并且除了中心正方形以外的8个正方形居中设 置有可变磁极部。此后，中心正方形的每个顶点设置有可变磁极部。盖(10-1)沿圆周设置 有4个可变磁极部。每个点是可变磁极部的尖头末端所位于的位置。有意识地将设置在中 心正方形的每个顶点处的4个可变磁极部设置为这样的位置直立玩偶(20)通过沿前后方 向和对角线方向以短步步进而使其身体摆动，并且设置在盖(10-1)处的4个可变磁极部可 以用于使玩偶(20)在其倒下或下落时以大的摆幅而转动。现在参照图7，将参照所设置的可变磁极部来描述玩偶(20)的驱动状态。图7a图示了这样一种方法，其中玩偶(20)从初始位置(1，2)朝箭头方向连续地 逐步向前移动到可变磁极部的下一位置(3，4)和(5，6)，其中可以向安装在玩偶(20)的双 足处的永磁体(21-1，21-2)施加引力。
图7b图示了这样一种方法，其中玩偶(20)从初始位置(5，6)朝箭头方向连续地 逐步向后移动到可变磁极部的下一位置(3，4)和(1，2)，其中可以向安装在玩偶(20)的双 足处的永磁体(21-1，21-2)施加引力。图8是根据本发明的做倒立的玩偶(20)的描绘图。为此，以这样一种方式设置玩偶(20)使在位于头部(23)上的永磁体(21-3)处和底板(10-2)处的相关可变磁极部之间产生引力，并且还在相关可变磁极部和玩偶(20) 双手上的辅助磁极部(27-13,27-23)之间产生引力。此外，如果使设置为包覆盖(10_1)的 可变磁极部向玩偶(20)的双足(22-1，22-2)的永磁体(21_1，21_2)施加引力，则玩偶(20) 呈现倒立姿势以进行头部自旋运动。此时，如果形成在设置为包覆盖(10-2)的每个可变磁极部处的磁极连续变化，则 玩偶(20)转动以便执行头部自旋。如上所述，如果适当改变形成在每个可变磁极部处的磁 极，则玩偶(20)可以被驱动以便进行各种动作，包括类似于人类的跳舞动作的霹雳舞。参照图9，利用电磁体使玩偶活动的装置(100)还可以包括声音存储器(91)和放 音器(92)，借此可以随着玩偶(20)的动作来输出声音。声音存储器(91)是用于存储数字型声音数据(即，MP3文件)的组成元件，并且 放音器(92)用于处理存储在声音存储器(91)中的声音数据并产生待通过扬声器(93)输 出的信号。除了向每个电磁体(33)施加控制电流的功能之外，控制器(40)还可以控制放音 器(92)来处理存储在声音存储器(91)中的声音数据。控制器(40)可以与开关(未示出) 协作以确定是否放音。本实施方式中的利用电磁体使玩偶活动的装置(100)可以安装有扬声器输出端 口(未示出)，用于将由放音器(92)产生的信号传送给外部扬声器，并且所述装置(100)可 以与外部扬声器协作。参照图10，利用电磁体使玩偶活动的装置(100)还可以包括声音传感器(95)和模 数(A/D)转换器(96)，并且可以根据声音来驱动玩偶(20)。换句话说，如果声音传感器(95)感知到声音，则A/D转换器(96)将由声音传感器 (95)感知到的声音转换为数字信号并将数字信号传送给控制器(40)，其中控制器(40)响 应于从A/D转换器(96)输入的数字信号而向每个电磁体施加控制电流。因此，玩偶(20) 的动作由这样检测到的声音的类型来确定。根据本实施方式的利用电磁体使玩偶活动的装置(100)还可以包括光源(98)和 光源控制器(97)，借此可以实现特定的视觉效果。光源(98)是用于放射各种颜色的光的组成元件，并且光源控制器(97)响应于由 A/D转换器(96)数字化的信号来控制光源(98)的操作，以便响应于声音来发射各种不同颜 色的光。因此，使得玩偶(20)伴随用户喜爱的音乐跳舞，并且可以伴随来自光的特定视觉 听到该音乐，从而具有趣味效果。光可以用作照亮玩偶(20)的手段。工业实用性因为用于驱动密封容器内的玩偶的磁力可以通过电磁体容易地产生，并且玩偶的 每个部分可以施加有引力和斥力以便允许玩偶的细部控制，其中类人玩偶能使其本身伴随 音乐表现像人类那样的跳舞动作，而不采用复杂机器人的外形，并且还能使其本身进行霹雳舞和其它很难的跳舞动作，因此根据本发明的利用电磁体使玩偶活动的装置可以应用于工业。特别地，如果用于驱动玩偶的电磁控制是根据声音伴奏来进行的，则可以根据音乐的 类型来表现相互不同的动作，并且如果该玩偶是随着光和声音而被驱动的，则该玩偶的动 作可以产生更生动的效果。


本发明是这样实现的，装备有多个辅助磁极部的玩偶被插入充满液体的密封容器中，并且该容器沿圆周设置有由电磁体确定极性的可变磁极部，借此将吸力或斥力施加在玩偶的每个部位上。每个可变磁极部的极性可以通过调节电磁体中流动的电流的方向来任意地控制，以便使容器中的玩偶能够以各种类型的动作而被驱动。因此，玩偶的动作可以以包括伴随音乐跳舞的各种有趣的类型来表现，而不借助于使玩偶采用复杂机器人的外形。