JP2018167381A - ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でセンサへの外力を検出することができるロボットを提供する。
【解決手段】ロボット１は、上部基体１０、下部基体１１、腕リンク３０、脚リンク５０を備える。脚リンク５０は、第１脚リンク部５０ａ、第２脚リンク部５０ｂ、膝関節機構５０ｃで構成されている。膝関節機構５０ｃに設けられたセンサユニット７０は、１軸力センサ７１、接触パッド７２、インナーガイド７３、アウターガイド７５、板バネ７６を備える。ロボット１を膝突き姿勢にし、接触パッド７２が地面Ａに接触して、インナーガイド７３が、板バネ７６の付勢に抗して退避位置から押圧位置まで移動すると、押圧部７３ａが１軸力センサ７１の入力検知部７１ａを押圧する。１軸力センサ７１は、入力検知部７１ａへの押圧力を検出して、検出押圧力を制御部１３に出力する。制御部１３は、１軸力センサ７１からの検出押圧力に基づいて、ロボット１の姿勢を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数のマニピュレータにより移動可能なロボットに関する。

従来、基体と、基体に連結された複数のマニピュレータとを備え、複数のマニピュレータの駆動を制御することで移動するロボットが知られている。例えば、特許文献１に記載のロボットでは、マニピュレータとしての脚部の下端部にベースフレームを設け、このベースフレームに、１軸フォースセンサ（以下、１軸力センサとする）を設けている。

特許文献１に記載のロボットでは、１軸力センサでの測定値に基づいて、ロボットの脚部に作用する地面反発力及びゼロモーメントポイントを計算し、計算した地面反発力及びゼロモーメントポイントを利用してロボットを安定的に歩行することができるように制御している。

特許第５９５９２８３号公報

特許文献１に記載のロボットでは、１軸力センサを用いてロボットに加わる力を検出しているが、１軸力センサは、１方向から加わる力しか検出することができないため、ベースフレームの平面に設けられた１軸力センサにより、平面に垂直な力を検出し、ベースフレームの傾斜面に設けられた１軸力センサにより、傾斜面に垂直な力を検出し、検出された力の合力を算出して、その算出合力に基づいてロボットを制御している。このため、部品点数が増加し、構造やセンサ信号処理が複雑になるという問題があった。

そこで、１軸力センサに代えて、多軸力センサを用いることが考えられるが、多軸力センサを用いる場合には、大型化し、さらには、構造やセンサ信号処理が複雑になるという問題がある。また、センサでの検出力に応じてロボットを制御するためには、ロボットの地面等に接地する箇所にセンサを設ける必要がある。例えば、センサを膝部に設けた場合には、脚部下端部を接地する必要があり、ロボットがとることのできる姿勢に制限があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でセンサへの外力を検出することができ、姿勢の自由度を増やして機能を拡張することができるロボットを提供することを目的とする。

本発明のロボットは、基体と、前記基体に連結された複数のマニピュレータとを備え、前記複数のマニピュレータを駆動して移動するロボットであって、前記複数のマニピュレータのうちの少なくとも１つに設けられ、外部と接触したことを検知するセンサユニットを備え、前記センサユニットは、第１方向に押圧された場合に押圧力を検出するセンサと、外部と接触する接触面が凸曲面形状で形成された接触部と、前記接触部に取り付けられ、前記センサを押圧する押圧部と、前記押圧部を前記第１方向にスライド可能に支持する支持部と、前記押圧部を前記センサから離れる方向に付勢する付勢部とを有することを特徴とする。

本発明のロボットによれば、接触部の接触面は、凸曲面状で形成されているので、接触部に任意の方向の外力が加わった場合、外力の第１方向への成分が生じる。これにより、接触部に加わった外力を容易に検出することができる。したがって、１個のセンサにより、第１方向だけでなく、第１方向とは異なる方向の外力も第１方向への成分として抽出することができる。

また、６軸力センサに比べて小型な１軸力センサを用いることができるので、ロボットで梯子昇降、狭隘通過等の動作を行う場合にも、センサが邪魔になることがない。

また、前記複数のマニピュレータは、腕部と脚部とを構成し、前記センサユニットは、前記脚部の膝部を構成する前記マニピュレータに設けられ、前記センサユニットは、前記膝部を接地させた場合に、前記脚部の前記基体に連結される基端部から前記膝部に延びる軸線の内側で、且つ、前記第１方向が前記軸線に対して傾斜するように設けられていることが好ましい。なお、前記第１方向は、膝を接地する接地面に垂直な方向であることが好ましく、この場合、前記軸線の方向は、前記基端部から前記膝部に向けて外側に傾斜した方向となる。

この構成によれば、簡単な構成の１軸力センサを用いながら、ロボットの膝突き姿勢における外力を精度よく検出することができる。さらに、腕部及び脚部の末端のみにセンサを設ける場合に比べ、ロボットの姿勢の自由度を増やすことができる。例えば、膝突き姿勢での低所作業や、膝突き歩行、膝をついたスリープ姿勢などの姿勢をとることができる。

さらに、前記複数のマニピュレータのうちの前記センサユニットが設けられた１つは、回転可能に設けられ、前記接触面は、前記複数のマニピュレータのうちの前記センサユニットが設けられた１つの回転中心を曲率中心とした曲面形状で形成されていることが好ましい。

この構成によれば、接触面がセンサユニットの中心を曲率中心とした曲面形状で形成されているものに比べて、第１方向から傾斜した方向の外力が加わった場合に、外力を接触面に対して垂直に得やすくなるため、接触面の摩擦力成分によらず、押圧部を容易に第１方向にスライドさせることができる。

また、前記センサによる検出結果に基づいて、前記複数のマニピュレータの駆動を制御する制御部を備えることが好ましい。

この構成によれば、簡単な構成で、センサにより検出された外部との接触状態に応じて、ロボットの駆動を制御することができる。

本発明の実施形態に係るロボットの構成を模式的に示す正面図。 ロボットの関節機構の自由度を模式的に示す斜視図。 Ａは、インナーガイドが退避位置に位置する状態のセンサユニット及び膝関節機構のフレームを示す断面図、Ｂは、第１方向Ｄ１に押圧されてインナーガイドが押圧位置にスライドした状態のセンサユニット及び膝関節機構のフレームを示す断面図。 第２方向Ｄ２に押圧されてインナーガイドが押圧位置にスライドした状態のセンサユニット及び膝関節機構のフレームを示す断面図。 インナーガイドが押圧位置にスライドした状態のセンサユニット及び膝関節機構を示す側面図。 ロボットの二足歩行モードで移動している状態を示す側面図。 ロボットの四足歩行モードで移動している状態を示す側面図。 膝突き姿勢のロボットを示す側面図。 膝突き姿勢のロボットの股関節機構、脚リンク、足首関節機構、及び足平部を示す斜視図。 膝突き姿勢のロボットを示す正面図。

以下、図面を参照して、本発明に係るロボットの実施形態を説明する。本実施形態のロボットは、人型のロボットであり、二足歩行モードと四足歩行モードとを切り替えて移動可能に構成されたものである。

まず、図１を参照して、ロボット１の構成を説明する。

ロボット１の胴体は、上部基体１０と、上部基体１０の下方に配置された下部基体１１と、上部基体１０と下部基体１１との間に設けられた腰関節機構１２とで構成されている。上部基体１０と下部基体１１とは、人間の腰関節に対応する腰関節機構１２を介して、相対的に回動可能に連結されている。上部基体１０の内部には、ロボット１を統括的に制御する制御部１３が設けられている。

ロボット１の頭部は、周囲（主に前方）の環境を認識するための環境認識装置２０の環境認識ユニット２０ａである。環境認識ユニット２０ａに搭載されている外部環境を撮像するためのカメラ及び外部環境までの距離を認識するためのセンサは、上部基体１０の内部に配置された環境認識ユニット用制御回路２０ｂによって制御されている。環境認識ユニット用制御回路２０ｂは、制御部１３により制御される。

なお、環境認識ユニット２０ａの詳細構造に関しては、例えば、特開２０１６−１５０４１３号公報に詳しく記載されている。また、環境認識ユニット２０ａに搭載されるセンサは、例えば、赤外線センサ等を用いてもよい。

環境認識ユニット２０ａのカメラにより、ロボット１の前方の外部環境を撮像し、且つ、環境認識ユニット２０ａのＬＲＦにより対象物までの距離を認識することができるので、その結果に基づいて制御部１３がロボット１の動作を制御することにより、ロボット１が前方にあるもの（壁や障害物等）に接触することがない。

環境認識ユニット２０ａは、人間の首関節に対応する首関節機構２１を介して、上部基体１０に対して回動可能に連結されている。なお、環境認識ユニット２０ａを上部基体１０に回動不能に固定してもよい。

ロボット１が人型のロボットであるので、人間の頭部に対応する環境認識ユニット２０ａを上部基体１０の上方に設けている。しかし、本発明のロボットの基体側認識装置は、このような構成に限定されるものではなく、ロボットの使用環境等に応じて、上部基体の上部以外の位置（例えば、上部基体の前方、下部基体等）に設けてもよい。

ロボット１の左右の腕体は、上部基体１０の上部左右両側から延設された一対の腕リンク３０である。各々の腕リンク３０は、人間の肩関節に対応する肩関節機構３１を介して、上部基体１０に対して回動可能に連結されている。

腕リンク３０は、人間の上腕に対応する第１腕リンク部３０ａと、人間の前腕に対応する第２腕リンク部３０ｂと、人間の肘関節に対応する肘関節機構３０ｃとで構成されている。

第１腕リンク部３０ａは、肩関節機構３１を介して、上部基体１０に対して回動可能に連結されている。第２腕リンク部３０ｂは、肘関節機構３０ｃを介して、第１腕リンク部３０ａに対して回動可能に連結されている。第２腕リンク部３０ｂの先端には、人間の手に対応するハンド部４０が連結されている。

なお、ロボット１では、腕体である腕リンク３０を、第１腕リンク部３０ａと、第２腕リンク部３０ｂと、肘関節機構３０ｃとで構成している。しかし、本発明のロボットの腕体は、このような構成に限定されるものではなく、単一のリンク部を有するものであってもよいし、３つ以上のリンク部及び各リンク部を連結する複数の関節部を有するものであってもよい。

ハンド部４０は、エンドエフェクタの一例である。このハンド部４０は、人間の手首関節に対応する手首関節機構４１を介して、腕リンク３０の第２腕リンク部３０ｂに対して回動可能に連結されている。ロボット１では、ハンド部４０と腕リンク３０とで、マニピュレータとしてのロボットアームを構成している。

ハンド部４０は、人間の手の平及び手の甲に対応するハンド基部４０ａと、人間の人差し指、中指、薬指及び小指に対応する単一の部材である第１指部４０ｂと、人間の親指に対応する第２指部４０ｃと、第１指部４０ｂに取り付けられた緩衝部材４０ｄとを備えている（図７参照）。

第１指部４０ｂは、ハンド基部４０ａと一体的に構成され、ハンド基部４０ａに固定されている。第２指部４０ｃは、第１指部４０ｂの先端部のハンド基部４０ａ側の面と対向するように、ハンド基部４０ａに取り付けられている。第２指部４０ｃは、ハンド基部４０ａの内部に設けられた駆動機構によって、第２指部４０ｃの先端部が第１指部４０ｂに接近又は離間するように回動される。

このように第２指部４０ｃが構成されているので、ハンド部４０は、第１指部４０ｂが固定されていても、第１指部４０ｂと第２指部４０ｃとによって対象物を摘まむ動作等を容易に行うことができる。

ロボット１の左右の脚体は、下部基体１１の下部から下方に延設された左右一対の脚リンク５０である。

各々の脚リンク５０は、人間の股関節に対応する股関節機構５１を介して、下部基体１１に対して回動可能に連結されている。

脚リンク５０は、人間の大腿に対応する第１脚リンク部５０ａと、人間の下腿に対応する第２脚リンク部５０ｂと、人間の膝関節に対応する膝関節機構５０ｃとで構成されている。

第１脚リンク部５０ａは、股関節機構５１を介して、下部基体１１に対して回動可能に連結されている。第２脚リンク部５０ｂは、膝関節機構５０ｃを介して、第１脚リンク部５０ａに対して回動可能に連結されている。第２脚リンク部５０ｂの先端には、人間の足に対応する足平部６０が連結されている。

なお、ロボット１では、脚体である脚リンク５０を、第１脚リンク部５０ａと、第２脚リンク部５０ｂと、膝関節機構５０ｃとで構成している。しかし、本発明のロボットの脚体は、このような構成に限定されるものではなく、単一のリンク部を有するものであってもよいし、３つ以上のリンク部及び各リンク部を連結する複数の関節部を有するものであってもよい。

足平部６０は、人間の足首関節に対応する足首関節機構６１を介して、脚リンク５０の第２脚リンク部５０ｂに対して、回動可能に連結されている。ロボット１では、脚リンク５０と足平部６０とで、マニピュレータを構成している。

膝関節機構５０ｃには、膝関節機構５０ｃが接触対象の外界物から受ける外力（並進力及びモーメント）を検出するための詳しくは後述するセンサユニット７０が設けられている。

次に、図２を参照して、ロボット１の関節機構の自由度について説明する。

なお、本実施形態では、各関節機構が各部材を回動させる方向は、特にことわらない限り、いずれの関節機構も連結された部材を回動させていない姿勢（以下、「基準姿勢」という。）を基準として説明する。ロボット１の場合、基準姿勢は、ロボット１が起立した状態（上部基体１０、下部基体１１、各腕リンク３０及び各脚リンク５０をほぼ鉛直方向に伸ばした状態）となる。

また、本実施形態では、ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸は、それぞれ図２に示すように、ロボット１が基準姿勢のときにおけるロボット１の鉛直方向の軸（Ｚ軸）、左右方向の軸（Ｙ軸）、前後方向の軸（Ｘ軸）を意味する。この場合、ヨー軸は、上部基体１０及び下部基体１１の体幹軸である。

腰関節機構１２は、上部基体１０の下方に配置された第１腰関節機構１２ａと、第１腰関節機構１２ａと下部基体１１との間に配置された第２腰関節機構１２ｂとで構成されている。

第１腰関節機構１２ａは、上部基体１０を、下部基体１１及び第２腰関節機構１２ｂに対してピッチ軸周りに回動可能に連結している。第２腰関節機構１２ｂは、上部基体１０及び第１腰関節機構１２ａを、下部基体１１に対してヨー軸周りに回動可能に連結している。

首関節機構２１は、環境認識ユニット２０ａを、上部基体１０に対してピッチ軸周りに回動可能に連結している。

腕リンク３０の肘関節機構３０ｃは、人間の前腕に対応する第２腕リンク部３０ｂを、人間の上腕に対応する第１腕リンク部３０ａに対してピッチ軸周りに回動可能に連結している。

肩関節機構３１は、上部基体１０の鉛直方向の幅及び水平方向の幅の範囲内に位置するように配置された第１肩関節機構３１ａと、第１肩関節機構３１ａの側方であって上部基体１０の外側に配置された第２肩関節機構３１ｂと、第２肩関節機構３１ｂ及び腕リンク３０の第１腕リンク部３０ａの間に配置された第３肩関節機構３１ｃとで構成されている。

第１肩関節機構３１ａは、第２肩関節機構３１ｂを、上部基体１０に対してヨー軸周りに回動可能に連結している。第２肩関節機構３１ｂは、第３肩関節機構３１ｃを、第１肩関節機構３１ａに対してピッチ軸周り及びロール軸周りに回動可能に連結している。第３肩関節機構３１ｃは、腕リンク３０を、第２肩関節機構３１ｂに対してヨー軸周りに回動可能に連結している。

手首関節機構４１は、腕リンク３０の第２腕リンク部３０ｂのハンド部４０側に配置された第１手首関節機構４１ａと、第１手首関節機構４１ａのハンド部４０の間に配置された第２手首関節機構４１ｂとで構成されている。

第１手首関節機構４１ａは、第２手首関節機構４１ｂを、第２腕リンク部３０ｂに対してヨー軸周りに回動可能に連結している。第２手首関節機構４１ｂは、ハンド部４０を、第１手首関節機構４１ａに対してロール軸周り及びピッチ軸周りに回動可能に連結している。

脚リンク５０の膝関節機構５０ｃは、人間の下肢に対応する第２脚リンク部５０ｂを、人間の大腿に対応する第１脚リンク部５０ａに対してピッチ軸周りに回動可能に連結している。

股関節機構５１は、下部基体１１の下方に配置された第１股関節機構５１ａと、第１股関節機構５１ａの脚リンク５０側に配置された第２股関節機構５１ｂとで構成されている。

第１股関節機構５１ａは、第２股関節機構５１ｂを、下部基体１１に対してヨー軸周りに回動可能に連結している。第２股関節機構５１ｂは、脚リンク５０を、第１股関節機構５１ａに対してピッチ軸周り及びロール軸周りに回動可能に連結している。

足首関節機構６１は、足平部６０を、第２脚リンク部５０ｂに対してピッチ軸周り及びロール軸周りに回動可能に連結している。

以上のように説明した第１腰関節機構１２ａ、第２腰関節機構１２ｂ、首関節機構２１、肘関節機構３０ｃ、第１肩関節機構３１ａ、第２肩関節機構３１ｂ、第３肩関節機構３１ｃ、第１手首関節機構４１ａ、第２手首関節機構４１ｂ、膝関節機構５０ｃ、第１股関節機構５１ａ、第２股関節機構５１ｂ、及び、足首関節機構６１は、制御部１３（図１参照）により駆動が制御される。

なお、本発明のロボットにおける腰関節機構、首関節機構、肩関節機構、肘関節機構、膝関節機構、股関節機構、足首関節機構の構成は、上記の構成に限定されるものではなく、ロボットの用途、ロボット内の関節の配置スペース等に応じて、適宜変更してよい。例えば、いずれかの関節機構を省略してもよいし、上記以外の関節機構を追加してもよい。

図３に示すように、膝関節機構５０ｃに設けられたセンサユニット７０は、例えば地面Ａ等の外界物から受ける外力を検出するための周知の１軸力センサ７１と、外界物に接触する接触パッド７２（接触部）と、接触パッド７２が取り付けられた円板状のインナーガイド７３（押圧部）とを備える。１軸力センサ７１は、制御部１３に接続されている。なお、１軸力センサは、６軸力センサに比べて軽量である。

１軸力センサ７１は、ロボット１の全体重が一点集中で加わった場合にも壊れないような容量で構成されている。１軸力センサ７１は、凸状の入力検知部７１ａが設けられたベース７１ｂを備える。ベース７１ｂは、ビス（図示せず）により、膝関節機構５０ｃの外形を構成するフレーム５０ｄに取り付けられている。

ベース７１ｂは、フレーム５０ｄの取付孔５０ｅに挿入される取付凸部７１ｃを備える。

また、センサユニット７０は、インナーガイド７３をスライド可能に支持する円筒状のアウターガイド７５（支持部）と、アウターガイド７５に取り付けられ、インナーガイド７３を付勢する円盤状の板バネ７６（付勢部）とを備える。アウターガイド７５は、ビス（図示せず）によりフレーム５０ｄに取り付けられている。板バネ７６の外周面は、アウターガイド７５の内周面に取り付けられている。

インナーガイド７３は、１軸力センサ７１の入力検知部７１ａを押圧する押圧部７３ａが形成されている。インナーガイド７３は、アウターガイド７５により、押圧部７３ａが入力検知部７１ａを押圧する押圧位置と（図３Ｂ参照）、退避した退避位置（図３Ａ参照）との間で、１軸力センサ７１に対して垂直な第１方向Ｄ１にスライド可能に支持されている。なお、アウターガイド７５によりインナーガイド７３をスライド可能に支持することができればよく、インナーガイド７３及びアウターガイド７５の形状は、適宜変更可能である。

板バネ７６は、インナーガイド７３を退避位置に向けて付勢している。インナーガイド７３は、力が加わっていない通常時には、板バネ７６により付勢され、退避位置に位置する。なお、板バネ７６に代えて、コイルバネやゴム等を用いてもよい。

図３〜図５に示すように、接触パッド７２の外部に接触する外周面（接触面）は、膝関節機構５０ｃをロール軸周りに回転させる際の第２股関節機構５１ｂの回転中心を曲率中心とした曲面形状で、任意の方向（例えば、第１方向Ｄ１とは異なる第２方向Ｄ２）の外力が加わった場合、外力の第１方向Ｄ１への成分が生じるような曲面形状で形成されている。これにより、接触パッド７２の外周面が直線状である者に比べて、外周面における外力が作用する点で横方向に滑るように作用する力が少なくなるので、第１方向Ｄ１に作用する力を大きくすることができる。なお、図３〜図５では、接触パッド７２の曲面形状を、誇張して描いている。また、図１、図６〜図１０では、膝関節機構５０ｃの形状を簡略化して図示している。

次に、図６及び図７を参照して、ロボット１の２つの歩行モードについて説明する。なお、図６では、理解を容易にするために、腕リンク３０の図示を省略している。

なお、本実施形態において、ハンド部４０又は足平部６０を「接地させる」とは、ハンド部４０又は足平部６０がロボット１に作用する力に抗する接触反力を受けるように、ハンド部４０又は足平部６０を外部環境に接触させることを意味する。

図６に示すように、二足歩行モードでは、一対の脚リンク５０の一方の先端の足平部６０を地面Ａに接地させた状態（その一方の脚リンク５０を支持脚とした状態）で、他方の脚リンク５０の先端の足平部６０を空中移動させ、さらに接地させること（その他方の脚リンク５０を遊脚として動作させること）が繰り返される。この場合、脚リンク５０のそれぞれの遊脚としての動作は、交互に行われる。また、図示省略した腕リンク３０は、非接地状態となっている。

図７に示すように、四足歩行モードでは、腕リンク３０の先端のハンド部４０及び脚リンク５０の先端の足平部６０のうちの２つ又は３つを地面Ａに接地させた状態（その２つ又は３つの腕リンク３０及び脚リンク５０を支持脚とした状態）で、残りの２つ又は１つのハンド部４０又は足平部６０を空中移動させ、さらに接地させること（その残りの２つ又は１つの腕リンク３０又は脚リンク５０を遊脚として動作させること）が繰り返される。この場合、遊脚として動作させる腕リンク３０又は脚リンク５０は、所定の規則で周期的に切り替えられる。なお、図７では、センサユニット７０の図示を省略している。

ただし、四足歩行モードの動作は、上記の動作に限定されるものではない。例えば、腕リンク３０の先端のハンド部４０及び脚リンク５０の先端の足平部６０のうちの１つを地面Ａに接地させた状態（その１つのハンド部４０又は足平部６０を支持脚とした状態）で、残りの３つのハンド部４０及び足平部６０を空中移動させ、さらに接地させること（その残りの３つのハンド部４０又は足平部６０を遊脚として動作させること）を繰り返すようにすることも可能である。

また、腕リンク３０の先端のハンド部４０及び脚リンク５０の先端の足平部６０を一斉に空中に移動させて（すなわち、ロボット１をジャンプさせて）、さらに接地させることを繰り返すようにすることも可能である。

図８〜図１０に示すように、低い場所で作業を行う場合、制御部１３は、ロボット１の姿勢を、ロボット１の膝である２個の膝関節機構５０ｃと、ロボット１のつま先である２個の足平部６０の前先端部との４点で姿勢を維持する膝突き姿勢にする。

制御部１３は、ロボット１を膝突き姿勢にする場合、先ず、２個の膝関節機構５０ｃを地面Ａに接地させる。この場合、制御部１３は、２個の脚リンク５０が外側を向くように２個の股関節機構５１を駆動する。これにより、２個の脚リンク５０が外側を向いていない場合に比べて、２個の膝関節機構５０ｃの距離が長くなり、ロボット１の姿勢が安定する。

図３Ｂに示すように、ロボット１を膝突き姿勢にすると、最初にセンサユニット７０の接触パッド７２が地面に接触する。接触パッド７２が地面Ａに接触すると、接触パッド７２に外力が加わる。接触パッド７２に外力が加わると、インナーガイド７３は、板バネ７６の付勢に抗して退避位置から押圧位置に向けてスライドする。

接触パッド７２が取り付けられたインナーガイド７３は、アウターガイド７５により、１軸力センサ７１に対して垂直な第１方向Ｄ１にのみスライド可能に支持されている。さらに、接触パッド７２の外部に接触する外周面は、第２股関節機構５１ｂのロール軸周りの回転中心を曲率中心とした曲面形状で形成されている。これにより、図４に示すように、接触パッド７２に、第１方向Ｄ１とは異なる第２方向Ｄ２の外力が加わった場合にも、インナーガイド７３は、退避位置から押圧位置に向けて第１方向Ｄ１に移動する。したがって、第１方向Ｄ１に加わった外力のみ検出するものに比べて、接触パッド７２に加わった外力を正しく検出することができる。

図３Ｂに示すように、インナーガイド７３は、押圧位置まで移動すると、押圧部７３ａが１軸力センサ７１の入力検知部７１ａを押圧する。１軸力センサ７１は、押圧部７３ａによる入力検知部７１ａへの押圧力を検出して、検出押圧力を制御部１３に出力する。

制御部１３は、１軸力センサ７１からの検出押圧力に基づいて、ロボット１の姿勢を制御する。この場合、制御部１３は、ロボット１の重心が、２個の膝関節機構５０ｃと２個の足平部６０の前先端部との４点を結ぶ四角形（図９参照）の中にあるように姿勢を制御する。これにより、安定して作業を行うことができる。

低い場所での作業が終了すると、制御部１３は、ロボット１を膝突き姿勢から図１に示す二足起立姿勢に変える。これにより、接触パッド７２が地面Ａから離れ、インナーガイド７３は、板バネ７６の付勢により、退避位置まで移動する。

このように、６軸力センサに比べて小型な１軸力センサ７１を用いて、外部との接触を検知するので、ロボット１で梯子昇降、狭隘通過等の動作を行う場合にも、センサが邪魔になることがない。

また、図１０に示すように、ロボット１を膝突き姿勢にした場合、センサユニット７０は、第２股関節機構５１ｂの中心と、膝関節機構５０ｃの中心とを結ぶ膝中心線Ｌ１よりも内側に位置する。センサユニット７０は、ロボット１を膝突き姿勢にした場合に、第１方向Ｄ１であるセンサ軸線Ｌ２が上下方向（地面Ａからの反力方向）に平行となる。これにより、簡単な構成の１軸力センサ７１を用いながら、ロボット１の膝突き姿勢における外力を精度よく検出することができる。

膝中心線Ｌ１とセンサ軸線Ｌ２とにより形成される角度θは、０°〜９０°の範囲で変更可能であり、θが変わった場合にも、センサ軸線Ｌ２が上下方向（地面Ａからの反力方向）に平行となるようにセンサユニット７０は設けられる。

なお、上記実施形態では、センサユニット７０を、膝部に相当する膝関節機構５０ｃに設けているが、腕リンク３０、肩関節機構３１、ハンド部４０等に設けてもよい。

１…ロボット、１０…上部基体、１１…下部基体、１２…腰関節機構、１２ａ…第１腰関節機構、１２ｂ…第２腰関節機構、１３…制御部、２０…環境認識装置、２０ａ…環境認識ユニット、２０ｂ…環境認識ユニット用制御回路、２１…首関節機構、３０…腕リンク、３０ａ…第１腕リンク部、３０ｂ…第２腕リンク部、３０ｃ…肘関節機構、３１…肩関節機構、３１ａ…第１肩関節機構、３１ｂ…第２肩関節機構、３１ｃ…第３肩関節機構、４０…ハンド部、４０ａ…ハンド基部、４０ｂ…第１指部、４０ｃ…第２指部、４０ｄ…緩衝部材、４１…手首関節機構、４１ａ…第１手首関節機構、４１ｂ…第２手首関節機構、４１ｃ…駆動部、５０…脚リンク、５０ａ…第１脚リンク部、５０ｂ…第２脚リンク部、５０ｃ…膝関節機構、５１…股関節機構、５１ａ…第１股関節機構、５１ｂ…第２股関節機構、６０…足平部、６１…足首関節機構、７０…センサユニット、７１…１軸力センサ、７２…接触パッド（接触部）、７３…インナーガイド（押圧部）、７５…アウターガイド（支持部）、７６…板バネ（付勢部）、Ａ…地面

Claims (4)

1. 基体と、前記基体に連結された複数のマニピュレータとを備え、前記複数のマニピュレータを駆動して移動するロボットであって、
   前記複数のマニピュレータのうちの少なくとも１つに設けられ、外部と接触したことを検知するセンサユニットを備え、
   前記センサユニットは、
   第１方向に押圧された場合に押圧力を検出するセンサと、
   外部と接触する接触面が凸曲面形状で形成された接触部と、
   前記接触部に取り付けられ、前記センサを押圧する押圧部と、
   前記押圧部を前記第１方向にスライド可能に支持する支持部と、
   前記押圧部を前記センサから離れる方向に付勢する付勢部とを有することを特徴とするロボット。
2. 請求項１に記載のロボットにおいて、
   前記複数のマニピュレータは、腕部と脚部とを構成し、
   前記センサユニットは、前記脚部の膝部を構成する前記マニピュレータに設けられ、
   前記センサユニットは、前記膝部を接地させた場合に、前記脚部の前記基体に連結される基端部から前記膝部に延びる軸線の内側で、且つ、前記第１方向が前記軸線に対して傾斜するように設けられていることを特徴とするロボット。
3. 請求項１又は２に記載のロボットにおいて、
   前記複数のマニピュレータのうちの前記センサユニットが設けられた１つは、回転可能に設けられ、
   前記接触面は、前記複数のマニピュレータのうちの前記センサユニットが設けられた１つの回転中心を曲率中心とした曲面形状で形成されていることを特徴とするロボット。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボットにおいて、
   前記センサによる検出結果に基づいて、前記複数のマニピュレータの駆動を制御する制御部を備えることを特徴とするロボット。