ПЛОСКАЯ ШАРНИРНАЯ КУКЛА "РУССКАЯ БАЛЕРИНА" Российский патент 1997 года по МПК A63H3/18 

Изобретение относится к области конструирования игрушек и сувениров, в частности, движущихся и пляшущих фигурок с рычажным управлением.

Из французского патента [1] известна шагающая кукла, в которой привод звеньев осуществляется с помощью гибкой нити, что сужает область применения такой модели. В патенте Великобритании [2] представлена шарнирная модель на колесах, что неприемлемо для целей создания куклы типа "балерина". В патенте США [3] представлена рычажно-шарнирная модель с управлением движениями плоских фигурок двух боксеров, в которой рычажная система позволяет им совершать весьма далекие от естественных движений фигурок, поскольку в ней применено примитивное сочетание нескольких четырехзвенников. В патенте США [4] объемная фигурка куклы, прыгающей через скакалку, установлена на вертикальной пластине-стойке, проходящей по оси симметрии куклы, и имеет простейшую рычажную систему, непригодную для воспроизведения сложных движений фигурки типа "балерина".

Наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемой является конструкция шарнирной куклы по патенту США [5] которая и принята в качестве прототипа. Плоская шарнирная кукла по указанному патенту имеет ручной рычажный привод и неподвижный экран, с которым один из элементов куклы (ноги) соединен шарнирно, а другой (туловище) жестко.

Недостатком этой конструкции является элементарность и неестественность совершаемых куклой движений, что обусловлено неприспособленностью ее рычажной системы к выполнению представленного движения. Воспроизведение простейших движений, как то: одновременное поднятие и опускание на некоторый угол прямых рук; перемещение таких же прямых ног из одного положения в другое (фактически две ноги куклы объединены в один элемент фигуры); неестественное смещение тазобедренной части в сторону, объясняется тем, что кинематическая схема куклы не создавалась специально для полной имитации естественных движений. Другим недостатком конструкции прототипа является то, что все элементы фигуры куклы и управляющие ими рычаги расположены с одной стороны экрана, что ухудшает эстетическое восприятие движений куклы.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков известных конструкций и создание куклы, отличающейся более полной имитацией естественных движений тела человека за счет привлечения различных элементов кинематики плоского движения, в частности метода теории кривых Бурместера, а также улучшением эстетического восприятия путем удаления из демонстрационной зоны куклы элементов, не относящихся к фигуре куклы.

Цель достигается тем, что в плоской шарнирной кукле, содержащей неподвижный экран, с которым один из элементов куклы соединен шарнирно, а другой жестко, и рычажную систему управления элементами куклы, включающую два рычага управления руками, дополнительно применены:
двухкривошипный передаточный четырехзвенник;
однокривошипный четырехзвенник, синтезированный по углу рабочего хода и по углу размаха коромысла с учетом угла давления;
два дополнительных звена, каждое из которых содержит два центра вращения и одну крепежную точку для крепления рук, при этом один из центров вращения является центром кривой Бурместера, второй центром вращения руки относительно торса, а крепежные точки предназначены для жесткого крепления рук на этих звеньях.

При этом в каждом из рычагов управления рукой одна из точек является круговой точкой при относительном движении ведущего звена к корпусу куклы, а вторая вышеупомянутым центром кривой Бурместера и расположена на одном из упомянутых двух дополнительных звеньев, причем одно из звеньев рычажной системы шарнирно соединено с экраном.

Все элементы куклы расположены с одной стороны экрана, а элементы рычажной системы расположены с другой его стороны, причем торс куклы соединен с экраном в одной точке шарнирно, а другие элементы куклы соединены в осях шарниров с соответствующими звеньями рычажной системы через прорези в экране.

Упомянутые отличия являются существенными для достижения поставленной цели. На самом деле из описания прототипа в патенте США [5] следует, что совершаемые куклой движения неестественны, так как определяются прежде всего таким соединением элементов рычажной системы, которое допускает данные движения. В предлагаемом решении определяющим является прежде всего воспроизведение естественных движений куклы, что влечет за собой синтез механизма куклы, отсутствующий в прототипе. Следовательно, для получения достоверных и приближенных к естественным движений куклы необходим соответствующий расчет, дающий возможность синтезировать все необходимо элементы рычажной системы. Именно в результате такого расчета, выполненного с применением электронно-вычислительной техники, и были получены виды примененных в данной конструкции элементов четырехзвенников, звеньев и рычагов. При этом, убирая за экран все элементы, не относящиеся к фигуре куклы, мы еще больше усиливаем эстетическое восприятие данного объекта.

На фиг. 1 показана фигура куклы в исходном положении; на фиг.2 в промежуточном положении с одновременным изображением фрагмента экрана и связей между элементами куклы и звеньями ее рычажной системы; на фиг.3 в конечном положении; на фиг.4 кинематическая схема привода куклы; на фиг.5 - горизонтальное сечение фиг.2; на фиг.6 сечение по Б-Б фиг.5; на фиг.7 - сечение по Ж-Ж фиг.5; на фиг.8 схема присоединения механизма куклы к электроприводу.

Плоская шарнирная кукла (фиг.1-3) состоит из следующих элементов; торса 1, бедра 2, левой ноги 3, правой ноги 4, правой руки 5 и левой руки 6. Левая нога 3 куклы закреплена на экране 7 неподвижно, а ее торс шарнирно в точки А. Экран 7 является неподвижной деталью игрушки и представляет собой соответствующих размеров пластину.

Рычажная система куклы (фиг.3-7) содержит приводной рычаг 8 и ряд звеньев, шарнирно соединенных между собой и с подвижными элементами куклы, в частности ведущее звено LATB, от которого движения передаются ко всем другим элементам рычажной системы; звено СВЕ для управления ногой 4; рычаги LM и ОТ для управления руками, звено KGA для управления торсом.

В соответствии с целью изобретения рычажная система куклы дополнительно содержит: двухкривошипный передаточный четырехзвенник AВСD, однокривошипный четырехзвенник DNKA, два звена ROS и PFM.

Параметры четырехзвенника ABCD рассчитаны исходя из кинематической зависимости между звеньями АВ и ВС, определяющими положение бедра 2 и ноги 4 соответственно. Четырехзвенник DNKA рассчитан исходя из угловой зависимости между вращением звена CND и торса куклы. На торсе расположены точки вращения A, R, P, а ось точки G звена KGA проходит сквозь экран и жестко крепит это звено, находящееся за экраном, с торсом куклы.

Четырехзвенник DNKA синтезирован по углу Φ_m рабочего хода и углу ψ_m размаха коромысла с учетом угла μ давления (см. фиг.4).

Каждое из звеньев ROS и PFM имеет два центра вращения (O и R, М и Р cоответственно) и одну крепежную точку (S и F соответственно) для крепления рук. При этом один из центров вращения каждого звена (О и М) является центром кривой Бурместера при относительном движении ведущего звена LATB к корпусу куклы, а второй (R и Р) центром вращения соответствующей руки относительно торса. Каждая же из крепежных точек S и F предназначена для жесткого крепления соответствующей руки на одном из этих звеньев.

В каждом из рычагов М и ОТ одна из точек (L и Т соответственно) является круговой точкой при относительном движении ведущего звена LATB к корпусу куклы (т.е. к звену KGA), а вторая (M и О соответственно) вышеупомянутым центром кривой Бурместера, расположенном на звеньях PFM и ROS соответственно. Положение центров М и О, точек L и T рассчитывают исходя из требуемых углов поворота правой и левой рук куклы.

Как видно из фиг.5, элементы куклы и элементы рычажной системы разделены экраном 7, при этом подвижные элементы куклы торс 1, бедро 2, нога 4, руки 5 и 6 соединены в осях шарниров G, B, S и F с соответствующими звеньями рычажной системы через прорези в экране, одна из которых показана на фиг.4 позицией 9. Таким образом, экран 7 скрывает от наблюдателя движущиеся звенья рычажной системы, что значительно улучшает эстетическое восприятие куклы.

Звено СND, в соответствии с целью изобретения, в точке D шарнирно соединено с экраном 7. Шарнирно соединены между собой и звенья рычажной системы во всех точках, кроме точек G,S,F и E, которые служат для неподвижного крепления торса куклы, рук и ноги 4; остальные же точки являются центрами шарниров. При этом точки А и D являются неподвижными центрами вращения, установленными на экране.

Звено СВЕ у точки В имеет ступенчатый выступ, посредством которого участок ВЕ звена (см. фиг. 6) проходит через прорезь 9 в экране и выходит на лицевую сторону экрана небольшой пластинкой, к которой жестко крепится нога 4.

Игрушка функционирует следующим образом. Из исходного положения, показанного на фиг.1, кукла переходит в среднее (фиг.2) и конечное (фиг.3) положения при нажатии на рычаг 8, который является продолжением ведущего звена LATB. При этом звено LATB может поворачиваться вокруг точки А на 152^o. В любом из положений от 0 до 152^o могут фиксироваться эффектные позы, имитирующие движения балерины. При нажатии на рычаг 8 вверх кукла совершает движения в обратном направлении от позы фиг.3 до позы фиг.1.

Из фиг.2 и 4 легко понять, что движение от звена LATB передается следующим образом. При вращении ведущего звена LATB вокруг точки А приходит в движении четырехзвенный механизм ABCD. При этом по другую сторону экрана на осях шарниров А и В укреплено бедро 2, в точке В укреплены также правая нога 4, в точке Е звена ВС правая нога соединена с этим звеном жестко. Кинематический расчет четырехзвенника АВСD проведен так, что обеспечивает взаимное движение бедра 2 и ноги 4 куклы, имитирующее заданное перемещение. Далее звено СND через соединительное звено NK поворачивает звено KGA вокруг точки А одновременно с поворотом звена CND вокруг точки D. На звено KGA точка G служит для жесткого крепления этого звена с торсом куклы по другую сторону экрана. Таким образом, четырехзвенный механизм DNKA предназначен для поворота торса 1 куклы. Торс же содержит точки R и Р, являющиеся осями вращения рук. Другой точкой для жесткого крепления рук на звеньях ROS.D и PFM являются соответственно точки S и F. Так как торс куклы и ведущее звено LATB поворачиваются вокруг точки А, то звенья ОТ и LM, соединяющие ведущее звено со звеньями ROS и PFM, на которых закреплены руки, обеспечивают их требуемые перемещения вокруг точки R и Р. Таким образом, при повороте ведущего звена LATB поворачиваются бедро 2 и правая нога 4, одновременно наклоняется торс 1 и поворачиваются соединенные с торсом руки 5 и 6.

В случае использования данной шарнирной куклы в качестве манекена для рекламы различных товаров (одежды, обуви и др.) все ее элементы могут быть изготовлены соответствующими размерам частей человеческого тела. В этом случае желательно обеспечить непрерывное движение куклы от соответствующего электропривода. Это достигается (фиг. 8) путем присоединения к звену LATB двухповодковой группы XYZ с образованием кривошипно-коромыслового четырехзвенника XYZA, в котором ведущим звеном является звено XY, совершающее вращательное движение от соответствующего электропривода вокруг неподвижной оси Х.

Таким образом, предлагаемая конструкция плоской шарнирной куклы отличается следующими преимуществами:
большая достоверность имитируемого движения за счет применения методов теории плоского движения и отсутствия промежуточных элементов (таких, например, как позиции 7, 19, 21, 23 в прототипе);
подвижность такого основного элемента куклы, как корпус куклы;
большая естественность движений, способствующая лучшему эстетическому восприятию.

Изобретение относится к области конструирования движущихся и пляшущих фигурок с рычажным управлением. Целью изобретения является создание куклы, отличающейся более полной (по сравнению с известными конструкциями) имитацией естественных движений тела человека за счет привлечения различных элементов кинематики плоского движения, в частности, метода теории кривых Бурместера. Левая нога 3 куклы (фиг.2) закреплена на экране 7 неподвижно, а ее торс - шарнирно в точке А. Рычажная система куклы содержит приводной рычаг 8 и ряд звеньев, шарнирно соединенных между собой и с подвижными элементами куклы, в частности, ведущее звено LATB, от которого движения передаются ко всем другим звеньям рычажной системы; звено СВЕ - для управления ногой 4; рычаги LM и OT для управления руками, звено KGA - для управления торсом. Для достижения поставленной цели в рычажную систему куклы дополнительно введенены: двухкривошипный передаточный четырехзвенник АВСD, однокривошипный четырехзвенник DNKA и два звена ROS и PFM. При нажатии на рычаг 8, который является продолжением ведущего звена LATB, последнее может поворачиваться вокруг точки А на 152^o. В любом из положений от 0 до 152^o могут фиксироваться эффективные позы, имитирующие движения балерины. 1 з.п.ф-лы. 8 ил.

1. Плоская шарнирная кукла, содержащая неподвижный экран, с которым два элемента куклы соединены шарнирно, а третий неподвижно закреплен в двух точках, причем одна из точек крепления проходит через общую шарнирную ось двух подвижных элементов куклы, а другая через неподвижный экран и рычажную систему управления элементами куклы, включающую два рычага управления руками, отличающаяся тем, что рычажная система управления элементами куклы выполнена в виде двухкривошипного передаточного четырехзвенника с определенными задаваемыми кинематическими соотношениями между углами поворота ведущего кривошипа и шатуна, причем второй кривошип этого четырехзвенника одновременно является кривошипом другого четырехзвенника, синтезированного по углу своего рабочего хода и углу размаха коромысла с учетом угла давления, при этом ось вращения коромысла и кривошипа двухкривошипного передаточного четырехзвенника совпадает и расположена на наподвижном экране, причем кукла снабжена двумя дополнительными звеньями, каждое из которых содержит два центра вращения и одну крепежную точку для крепления рук куклы, при этом один из центров вращения является центром кривой Бурместера при относительном движении ведущего звена к корпусу куклы, а другой центром вращения руки куклы относительно торса, причем крепежные точки предназначены для жесткого крепления рук на этих звеньях, при этом в каждом из рычагов управления рукой одна из точек является круговой точкой при относительном движении ведущего звена к корпусу куклы, а другая упомянутым центром кривой Бурместера и расположена на одном из упомянутых двух дополнительных звеньях. 2. Кукла по п. 1, отличающаяся тем, что все элементы куклы расположены с одной стороны экрана, а элементы рычажной системы управления куклой расположены с другой его стороны, при этом подвижные элементы куклы соединены в осях шарниров с соответствующими звеньями рычажной системы управления элементами куклы через выполненные в экране прорези.