JP4458049B2 - 脚式ロボット - Google Patents
脚式ロボット Download PDFInfo
- Publication number
- JP4458049B2 JP4458049B2 JP2006055319A JP2006055319A JP4458049B2 JP 4458049 B2 JP4458049 B2 JP 4458049B2 JP 2006055319 A JP2006055319 A JP 2006055319A JP 2006055319 A JP2006055319 A JP 2006055319A JP 4458049 B2 JP4458049 B2 JP 4458049B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- leg
- trunk
- link
- joint
- rotation axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 79
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 7
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 30
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 210000002683 foot Anatomy 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 210000003371 toe Anatomy 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
- B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
- B62D57/032—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S901/00—Robots
- Y10S901/01—Mobile robot
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Robotics (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Toys (AREA)
Description
本明細書では、互いに直交するロール軸、ピッチ軸及びヨー軸を次の通り定義する。体幹に固定された直交座標系において、体幹の前方へ伸びる軸をロール軸と定義する。体幹の鉛直上方へ伸びる軸をヨー軸と定義する。体幹の側面方向に伸びる軸をピッチ軸と定義する。
また、ロール軸方向の回転軸を有する関節をロール関節と称し、ピッチ軸方向の回転軸を有する関節をピッチ関節と称し、ヨー軸方向の回転軸を有する関節をヨー関節と称する。
体幹と脚部を回転可能に連結する脚連結部や脚部の関節には、例えばモータなどのアクチュエータが備えられており、アクチュエータを適宜制御することによって、脚式ロボットは歩行する。
脚連結部は、体幹に対して脚部をピッチ軸回りに回転させる回転軸を有する場合が多い。体幹に対して脚部全体をピッチ軸回りに揺動させると、脚部の足先は体幹の前後に移動する。夫々の脚部を体幹に対してピッチ軸回りに交互に揺動させることによって、脚部の長さを最大限に活かした歩幅を実現できる。
そのような脚式ロボットが特許文献1に開示されている。特許文献1に記載された脚式ロボットは、人が搭乗する体幹と、一対の脚部を備える。各々の脚部は、体幹の下面で体幹と回転可能に連結されている。各々の脚部は、体幹に対してピッチ軸回りに回転可能に連結されている。
歩幅を大きくするためには、脚部の長さを長くすればよい。特許文献1の技術では、一対の脚部が体幹の下面に連結されている。そのような構成では、脚部の長さを長くすると、体幹の位置が高くなってしまう。
体幹の位置を低く抑えつつ、脚部の長さを長くするためには、体幹の側面に脚部を連結することが考えられる。しかし、脚部を体幹の側面に連結すると、体幹の重心と脚部の間のピッチ軸方向の距離が大きくなる。歩行中など、脚式ロボットが片足立脚状態となった場合には、体幹の質量に加わる重力により立脚に作用するロール軸回りのモーメントは、体幹重心と脚部の間のピッチ軸方向の距離に比例して大きくなる。即ち、脚部を体幹の側面に連結すると、立脚に作用するロール軸回りのモーメントが大きくなってしまう。脚部のロール軸回りのモーメントが大きくなると、そのモーメントに抗するために、脚部が有するロール関節のアクチュエータの負荷が大きくなる。隣接するリンクのロール軸回りの相対回転角を維持或いは変化させるためのロール関節のアクチュエータを大型化しなければならなくなる。
以下、本明細書では、体幹の側面を体側面と称する場合がある。また本明細書では、体幹の下面を体下面と称する場合がある。
図7から明らかな通り、体側面712Lで体幹710に連結されている脚部720Lの接地面900からの高さH1は、体下面714の高さH2より大きくすることができる。脚部を体側面712Lで体幹に連結することによって、体幹の鉛直方向の位置を低く抑えながら脚部の接地面からの高さを高くできる。即ち、体幹の位置を低く抑えながら大きな歩幅を確保できる。
一方、体下面714で体幹710と連結された脚部720Rの場合は、ロール関節738Rの回転軸C4と体幹重心Gのピッチ軸(Y軸)方向の距離はL3となる。体側面712Lで体幹710と連結された脚部720Lの場合は、ロール関節738Lの回転軸C5と体幹重心Gのピッチ軸方向の距離はL2となる。図7から明らかなように、脚部を体側面712Lで連結すると、ロール関節の回転軸と体幹重心のピッチ軸方向の距離が長くなってしまう。そのため、体幹重心Gに加わる重力FGによりロール関節738Lに作用するモーメントT5が大きくなる。このモーメントT5に抗するため、ロール関節738Lの有するアクチュエータ(不図示)の負荷が増大する。ロール関節738Lの有するアクチュエータ、ひいてはロール関節738Lそのものが大型化する。ロール関節744Lについても同様に大型化してしまう。
上記の両者を満足できれば、体幹の位置を低く抑えながら大きな歩幅を確保でき、かつ、片脚立脚時の立脚のロール関節に加わる負荷を増大させることのない脚式ロボットが実現できる。
なお、「ロール軸方向から観測したとき」とは、換言すれば、「ヨー軸とピッチ軸を含む面と平行な面内において」と表現することと等価である。
一方、前記構成によれば、ロール関節(ロール軸方向の回転軸を有する関節)は、脚部のうち、ロール軸方向から夫々の脚部を観測したときに、体幹の下方に位置する部分に配置されている。そのために、各々の脚部が有するロール関節と体幹重心のピッチ軸方向の長さを短くできる。体幹の側面で脚部を体幹に連結しても、片足立脚時に、体幹に加わる重力により立脚側のロール関節に作用するモーメントを増大させることがない。ロール関節のアクチュエータの負荷を増大させることがない。体幹の側面で脚部を体幹に連結しても、ロール関節のアクチュエータ、ひいてはロール関節自体が大型化することを抑制できる。
脚部が上記の形状を有するための、脚部のリンクと関節の連結構造には様々な形態が想定できる。
第1リンクの一端は、脚連結部を介して体幹の側面と回転可能に連結されている。
第1リンクの他端は、ピッチ軸方向の回転軸を有する関節を介して第2リンクの一端と回転可能に連結されている。
第2リンクの他端は、体幹の下方に位置するとともにロール軸方向の回転軸を有する関節を介して第3リンクの一端と回転可能に連結されている。
屈曲リンクの一端は、脚連結部を介して体幹と回転可能に連結されている。
屈曲リンクの他端は、体幹の下方に位置するとともにロール軸方向の回転軸を有する関節を介して第3リンクの一端と回転可能に連結されている。
体幹の側面で体幹と回転可能に連結しており、かつ、ロール関節が、脚部のうち、ロール軸方向から観測したときに体幹の下方に位置する部分に配置されている脚式ロボットを実現することができる。
体幹の下面に形成された曲面部と接触した状態で回転する回転部材は、曲面部に沿って移動する第2リンクと連結される関節であって第2リンクとともに曲面部に沿って移動する関節に配置されていてもよい。第2リンクと連結される関節であって第2リンクとともに曲面部に沿って移動する関節は、第2リンクの一部とみなすことができるからである。
また、曲面部は、少なくとも回転部材が移動する部分において、体幹の下面に形成されていればよい。
なお、第2リンクは、脚連結部の回転軸を中心に回転する第1リンクの他端に連結されていることによって、前記曲面部に沿って移動可能となる。
上記の構成によれば、体幹は、脚連結部と、曲面部に接触している回転部材の2点で常に脚部に支持される。片脚立脚時に、立脚側の脚部は2点で体幹を支持することができる。回転部材を、体幹の下面に形成された曲面部に接触させることによって、体幹の立脚側の側面における体幹と脚部の連結部に作用する荷重とモーメントを軽減することができる。
体幹に加わる重力による片脚立脚時の立脚側のロール関節に作用するモーメントの増大を防止するだけでなく、体幹の立脚側の側面における体幹と脚部の連結部に作用する荷重とモーメントを軽減することができ、体幹の位置を低く抑えながら大きな歩幅を確保できる脚式ロボットを実現することができる。
なお、屈曲リンクは、その一端が体幹の側面でピッチ軸回りに回転可能に連結されていることによって、体幹の下方に位置する他端が曲面部の円弧に沿って移動可能となる。
上記の特徴を有することによっても、体幹に加わる重力による片脚立脚時の立脚側のロール関節に作用するモーメントの増大を防止するだけでなく、体幹の立脚側の側面における体幹と脚部の連結部に作用する荷重とモーメントを軽減することができ、体幹の位置を低く抑えながら大きな歩幅を確保できる脚式ロボットを実現することができる。
脚連結部の回転軸回りの体幹の姿勢を自律安定状態とすることができる。即ち、体幹と脚部を自由回転状態にしても、重力は、体幹重心を脚連結部の回転軸の鉛直下方に位置させるように作用する。体幹と脚部を自由回転状態にしても、体幹がひっくり返ることはない。脚連結部の回転軸回りの体幹の姿勢を安定させることができる。
次に関節について説明する。ロール軸方向の回転軸を有する関節をロール関節と称する。ピッチ軸方向の回転軸を有する関節をピッチ関節と称する。ヨー軸方向の回転軸を有する関節をヨー関節と称する。
図1(A)に示す例えば符号38Lが付された円は、図面に垂直な方向に回転軸を有する関節を表す。円の中央に描かれている点C1が回転軸を表す。図1(A)では、図面に垂直な方向はロール軸(X軸)方向であるので、符号38Lが付された関節はロール関節を表す。
図1(A)に示す例えば符号36Lや40Lが付された矩形は、図面に平行な面内に回転軸を有する関節を表す。図面内の平面であって、矩形内に描かれた直線と直交する方向がその関節の回転軸方向を表す。例えば、図1(A)に示す符号36Lが付された関節は、ピッチ軸(Y軸)方向に回転軸を有する関節を表す。即ち、図1(A)に示す符号36Lが付された関節は、ピッチ関節を表す。図1(A)に示す符号40Lが付された関節は、ヨー軸(Z軸)方向に回転軸を有する関節を表す。即ち、図1(A)に示す符号40Lが付された関節は、ヨー関節を表す。
脚式ロボット100の正面図である図1(A)では、符号38Lが示すようにロール関節は円で表される。脚式ロボット100の側面図である図1(B)では、ロール関節は図面の上下方向に伸びる直線を含む矩形で表される。符号38Lが付されたロール関節は、図1(A)では円形で表される。符号38Lが付されたロール関節は、図1(B)では図面の上下方向に伸びる直線を含む矩形で表される。これは、図1(A)と図1(B)では、図面に対する座標系の各軸方向が異なるからである。同様に、図1(A)では図面の上下方向の直線を含む矩形で表されたピッチ関節36Lは、図1(B)では円で表される。図中に示す関節の形状の意味は、以下の図でも同様である。
脚部20L、20Rの各々の関節がロール関節、ピッチ関節、ヨー関節のいずれに相当するかの類別は、脚式ロボット100が直立姿勢を保持した際の、関節の回転軸の方向によって決定される。直立姿勢とは、図1(A)、図1(B)に示すように、一対の脚部20L、20Rが同じ姿勢を保持し、体幹10に対して鉛直下方へ伸びている状態をいう。換言すれば、脚式ロボット100の直立姿勢とは、人間でいうところの直立姿勢と同様の姿勢である。脚式ロボット100が直立姿勢を保持した状態で各関節の類別が決定される。脚部に備えられた関節は、リンクが揺動することによって、その回転軸方向が変化する。しかし脚式ロボット100が直立姿勢を保持した状態で決定された類別は、脚部20L、20Rがいかなる姿勢に変化しても変更されない。また、関節の類別は、脚式ロボット100が直立姿勢を保持した際に、ある関節の回転軸がロール軸、ピッチ軸、ヨー軸の各軸となす角度のうち、ロール軸となす角が最も小さい場合に、その関節はロール関節に類別される。ある関節の回転軸がロール軸、ピッチ軸、ヨー軸の各軸となす角度のうち、ピッチ軸となす角が最も小さい場合に、その関節はピッチ関節に類別される。ヨー軸関節についても同様である。
左脚部20Lは、ピッチ軸方向の回転軸C0を有する左脚連結部18Lを介して、左体側面12Lに連結されている。右脚部20Rは、ピッチ軸方向の回転軸C0を有する右脚連結部18Rを介して、右体側面12Rに連結されている。夫々の脚部20L、20Rは、脚連結部18L、18Rによって、体幹10に対してピッチ軸C0回りに回転可能である。
左脚部20Lは、左第1リンク22L、左第2リンク24L、左第3リンク26L、左第4リンク28L、左第5リンク30L、左第6リンク32Lを有している。また左脚部20Lは、左第1関節36L、左第2関節38L、左第3関節40L、左第4関節42L、左第5関節44Lを有している。
左第1リンク22Lは、一端が左脚連結部18Lに連結されており、他端が左第1関節36Lを介して左第2リンク24Lの一端と連結している。
左第2リンク24Lの他端は、左第2関節38Lを介して左第3リンク26Lの一端と連結している。左第3リンク26Lの他端は、左第3関節40Lを介して左第4リンク28Lの一端と連結している。左第4リンク28Lの他端は、左第4関節42Lを介して左第5リンク30Lの一端と連結している。左第5リンク30Lの他端は、左第5関節44Lを介して左第6リンク32Lの一端と連結している。
左第6リンク32Lは、左脚部20Lの足平に相当する。左第6リンク32Lの下面は、接地面900と接地している。左第6リンク32Lは、いわゆる足平リンクである。
図1(A)に示すように、左脚部20Lは、ロール軸方向から観測したときに(換言すれば、ヨー軸とピッチ軸を含む面と平行な面内において)、左第1リンク22Lと左第2リンク24Lと左第3リンク26Lによって、左体側面12Lに沿って伸びており、途中で体下面14に沿って曲がっており、さらに体幹10の下方で下方へ向って曲がっている形状をなしている。
また、図1(A)に示すように、左脚部20Lが有する関節のうち、ロール関節(左第2関節38Lと左第4関節42L)は、左脚部20Lの一部分であって、ロール軸方向から観測したときに体幹10の下方に位置する部分に配置されている。
左脚部20Lの各部品に対応する右脚部20Rの部品には同じ数字の符号を付してある。符号の添え字Lが左脚部20Lの部品であることを表しており、符号の添え字Rが右脚部20Rの部品であることを表している。
右脚部20Rの構造は左脚部20Lの構造と同じであるので、右脚部20Rについては詳細な説明を省略する。
上記説明した左脚部20Lの構成によって、左脚部20Lが有するロール関節(左第2関節38L、左第4関節42L)は、左脚部20Lのうち、ロール軸方向から観測したときに体幹10の下方の部分に配置される。図1(A)に示すように、体幹重心Gと左第2関節38Lの回転軸C1とのピッチ軸方向の距離はL1である。一方、図7のQL側に示すように、脚部720Lを体側面712Lで体幹710と連結し、脚部720Lを体幹710との連結部から下方へ伸びる構造とすると、ロール軸関節738Lや744Lと体幹重心Gのピッチ軸方向の距離はL2となる。図7と図1(A)を比較すると明らかな通り、左脚部20Lの有するロール関節(左第2関節38L、左第4関節42L)を、ロール軸方向から観測したときに体幹10の下方に配置することによって、左脚部20Lを体側面12Lで体幹10に連結しても、ロール関節の回転軸(例えば図1(A)に示す回転軸C1)と体幹重心Gとのピッチ軸方向の距離が増大することを抑制することができる。脚部の有するロール関節の回転軸と体幹重心Gとのピッチ軸方向の距離が増大することを抑制することによって、ロール軸関節に加わる負荷が増加することを抑制できる。ロール軸関節に内蔵されたアクチュエータ、ひいてはロール軸関節自体が大型化することを抑制できる。
図2に示す脚式ロボット100の姿勢は、脚式ロボット100のコントローラ(不図示)が各関節の回転角を適宜制御することによって実現される。
また、上記説明では、体幹10と右脚部20Rを含めた質量の重心位置を体幹重心Gで近似した。体幹10と右脚部20Rを含めた質量の正確な重心位置に関しても上記の説明は成立する。
脚部を体側面で体幹と連結しながら、脚部が有するロール関節の回転軸と体幹重心Gとのピッチ軸方向の距離の増加を抑制することによって、ロール関節が大型化することを抑制することができる。脚部を体側面で体幹と連結することによって、体幹の位置を低く抑えながら大きな歩幅を確保できるとともに、脚部のロール関節の大型化を抑制した脚式ロボットを実現できる。
脚連結部18L、18Rを上記の配置とすることによって、脚連結部18L、18Rの回転軸C0回りの体幹10の姿勢を自律安定状態とすることができる。即ち、脚連結部18L、18Rについて、体幹10と脚部20L、20Rを自由回転状態にしても、重力は、体幹重心Gを脚連結部18L、18Rの回転軸C0の鉛直下方に位置させるように作用する。体幹10と脚部20L、20Rを自由回転状態にしても、体幹10がひっくり返ることはない。脚連結部18L、18Rの回転軸C0回りの体幹10の姿勢の安定性を向上させることができる。
脚式ロボット200と図1に示した脚式ロボット100の違いは、脚式ロボット200の体下面214の形状と、脚式ロボット200の脚部220L、220Rが夫々ローラ16L、16Rを有することである。その他は図1に示した脚式ロボット100と同様であるので詳細な説明は省略する。なお、図1に示した脚式ロボット100の各部品に相当する脚式ロボット200の部品には、百の位の数字以外が同じ数字を付してある。
ここで、「ヨー軸とロール軸を含む面と平行な面内において」とは、「ピッチ軸方向から観測したとき」と表現することと等価である。
即ち、左第2リンク224Lに配置された左ローラ16Lは、左脚部20Lが左脚連結部218Lの回転軸C0を中心に回転するにつれて、曲面部215と接触した状態を維持したまま転動する。
左脚部220Lのみが立脚となる場合には、重力FGを左脚部220Lのみで支持しなければならない。図2に示した脚式ロボット100では、重力FGは全て体幹10と左脚部20Lの連結部に作用する。本実施例の脚式ロボット200では、重力FGに対して、体幹210と左脚部220Lの連結部と、体幹210と左ローラ16Lの接触点の2点で支持することができる。即ち、図3(A)に示すように、重力FGは、体幹210と左脚部220Lの連結部で左脚部220Lが発生する抗力F2と、体幹210と左ローラ16Lの接触点で左脚部220Lが発生する抗力F3の合力と平衡する。抗力F2と抗力F3が重力FGと平衡することによって、体幹210と左脚部220Lの連結部で左脚部220Lが発生する抗力F2を図2に示す脚式ロボット100の場合よりも小さくすることができる。このことは同時に、重力FGにより左脚部220Lに作用するピッチ軸回りのモーメントが、体幹210と左脚部220Lの連結部に作用するモーメントT2と、体幹210と左ローラ16Lの接触点に作用するモーメントT3に分散されることを意味する。従って、左脚部220Lのみが立脚となったときに、体幹210と左脚部220Lの連結部に加わる荷重とモーメントを小さくすることができる。体幹210と左脚部220Lの連結部の剛性を低くすることができる。剛性を低くすることができれば、連結部を軽量化することができる。以上の説明は、右脚部220Rのみが立脚となった場合でも同様である。また、遊脚と体幹を含めた重心位置を体幹重心で近似せずとも上記説明は成立する。
体幹に加わる重力による片脚立脚時の立脚側の脚部のロール関節に作用するモーメントの増加を抑制するだけでなく、立脚側の脚部の体側面における体幹と脚部の連結部に作用する荷重とモーメントを軽減することができ、体幹の位置を低く抑えながら大きな歩幅を確保できる脚式ロボットを実現することができる。
なお、曲面部215は、少なくともローラ16L、16Rが移動する部分において、体下面214に形成されていればよい。換言すれば、体幹210の下面214の少なくとも一部に、ピッチ軸と交差する断面が脚連結部の回転軸C0を中心とする円弧状の曲面部215が形成されていればよい。
図4の側面図では、一対の脚部320L、320Rに関して、図面手前側に位置する部品によって見えなくなっている部品の図示を省略してある。従って、右脚部320R全体と右脚連結部318Rは、図4上では図示されていない。
なお、回転軸C0は図4では示されていない右脚連結部318Rの回転軸でもある。即ち、脚式ロボット300の右脚連結部18Rは、その回転軸C0が体幹重心Gの位置よりも鉛直上方に位置するように右体側面312Rに配置されている。
座席301は、その座面301aが、脚連結部318L、318Rの回転軸C0より下方に配置されている。一般的に人間が着座したときの重心位置は腰付近にあることが知られている。図4に、座席301に着座した乗員Jの重心GJを示す。座席301を、その座面301aが、回転軸C0より鉛直下方となるように配置することによって、乗員Jの重心GJの位置を回転軸C0よりも鉛直下方にすることができる。ここでいう「鉛直下方」とは、回転軸C0と乗員Jの重心GJの位置が鉛直線上に並ぶ場合のみを意味しない。重心GJの位置が、回転軸C0を通る水平面より鉛直下方側にある場合を意味する。その意味では、「鉛直下方」は単に「下方」と表現しても同じ意味である。
乗員Jの重心GJの位置を回転軸C0よりも鉛直下方にすることによって、体幹310と乗員Jを合わせたときの重心位置も回転軸C0よりも鉛直方向の下方に位置させることができる。従って、第1実施例と同様に、脚連結部318L、318Rの回転軸C0回りの体幹310のピッチ軸回りの姿勢を自律安定状態とすることができる。即ち、脚連結部318L、318Rについて、体幹310と脚部320L、320Rを自由回転状態にしても、重力は、体幹310と乗員Jを合わせたときの重心位置を回転軸C0の鉛直下方に位置させるように作用する。体幹310と脚部320L、320Rを自由回転状態にしても、体幹310がひっくり返ることはない。乗員Jが搭乗している体幹310の姿勢の回転軸C0回りの安定性を向上させることができる。
また、脚連結部518L、518Rは、その回転軸C0が、体幹重心Gよりも鉛直上方に位置するように体側面512L、512Rに配置されている。
脚式ロボット500の左脚部520Lは、ロール軸関節である左第2関節538Lと左第4関節542Lを有している。左脚部520Lはまた、左体側面512Lに沿って伸びており、途中で体下面514の方向に向かって曲がっている左第1リンク522Lを有している。脚式ロボット500は、途中で曲がっている左第1リンク522Lによって、ロール軸関節である左第2関節538Lと左第4関節542Lを、ロール軸方向から観測したときに体下面514の鉛直下方に位置する構造となっている。右脚部520Rの構造は左脚部520Lと同じであるので説明を省略する。
また、図5に示すように、左脚部520Lが有する関節のうち、ロール関節(左第2関節538Lと左第4関節542L)は、左脚部520Lのうち、ロール軸方向から観測したときに体幹510の鉛直下方に位置する部分に配置されている。
従って、脚式ロボット500も図1に示した脚式ロボット100と同じ特徴を有しており、脚式ロボット100と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施例において、途中で曲がっている形状を有する左第1リンク522L、右第1リンク522Rが請求項の「屈曲リンク」の一態様に相当する。
脚式ロボット600の左脚部620Lについて説明する。左脚部620Lが有する左第1リンク622Lは、その一端が左脚連結部618Lを介して体幹610と回転可能に連結されている。左第1リンク622Lは左体側面612Lに沿って伸びている。
左第1リンク622Lの他端は、第6関節621Lを介して左第7リンク623Lの一端と回転可能に連結されている。
左第7リンク623Lの他端は、左第1関節636Lを介して左第2リンク624Lの一端と回転可能に連結されている。左第2リンク624Lは、体下面614に沿って伸びている。
左第2リンク624Lから脚部620Lの先端までの形状は図1と同じであるので説明を省略する。また、右脚部620Rの構造は左脚部620Lの構造と同じであるので説明を省略する。
即ち、ロール軸方向から観測したときの各々の脚部の形状が、脚連結部から体側面に沿って伸びており、途中で体下面に沿って曲がっており、さらに体幹の下方で下方へ伸びる形状をなすためのリンクと関節の連結構造には様々な形態が考えられる。脚部を構成するリンクと関節の連結構造がいかなる構造であっても、脚部全体の形状が上記形状であり、脚部が有する関節のうち、ロール関節が、脚部の一部分であって、ロール軸方向から観測したときに、体幹の鉛直下方に位置する部分に配置されていれば、第1実施例の脚式ロボット100と同じ効果を得ることができる。
また、図5に示した脚式ロボット500に、図3に示したローラ16L、16Rを備えることも好適である。その場合は、脚式ロボット500の体下面514に、ピッチ軸と交差する断面が、回転軸C0を中心とする円弧状の曲面部を形成する。リンク522L、522Rのうち、体下面514に沿って伸びる部分であって曲面部と対応する部分に、図3に示したローラ16L、16Rを夫々設ければよい。そのような構成とすることによって、第3実施例に示した脚式ロボット200と同様の効果を得ることができる。
12L、12R:体側面
14:体下面
16L、16R:ローラ
18L、18R:脚連結部
20L、20R:脚部
22L、22R:第1リンク
24L、24R:第2リンク
26L、26R:第3リンク
28L、28R:第4リンク
30L、30R:第5リンク
32L、32R:第6リンク
36L、36R:第1関節
38L、38R:第2関節
40L、40R:第3関節
42L、42R:第4関節
44L、44R:第5関節
100:脚式ロボット
215:曲面部
301:座席
Claims (7)
- 体幹と、一対の脚部と、一対の脚連結部を備えており、
各々の脚部は、複数のリンクと、隣接するリンク同士を回転可能に連結する関節を備えており、
各々の脚連結部は、体幹の夫々の側面で、各々の脚部を体幹に対してピッチ軸回りに回転可能に連結しており、
各々の脚部は、ロール軸方向から観測したときに、各々の脚連結部から体幹の側面に沿って伸びており、途中で体幹の下面に沿って曲がっており、さらに体幹の下方で下方へ曲がっている形状を有しており、
ロール軸方向の回転軸を有する関節が、ロール軸方向から観測したときに、各々の脚部の一部分であって体幹の下方に位置する部分に配置されていることを特徴とする脚式ロボット。 - 各々の脚部は、体幹の側面に沿って伸びる第1リンクと、体幹の下面に沿って伸びる第2リンクと、体幹の下方で下方へ伸びる第3リンクを有しており、
第1リンクの一端は、脚連結部を介して体幹の側面と回転可能に連結されており、
第1リンクの他端は、ピッチ軸方向の回転軸を有する関節を介して第2リンクの一端と回転可能に連結されており、
第2リンクの他端は、体幹の下方に位置するとともにロール軸方向の回転軸を有する関節を介して第3リンクの一端と回転可能に連結されていることを特徴とする請求項1に記載の脚式ロボット。 - 各々の脚部は、体幹の側面に沿って伸びてから体幹の下面に沿う方向に曲がっている屈曲リンクと、体幹の下方で下方へ伸びる第3リンクを有しており、
屈曲リンクの一端は、脚連結部を介して体幹と回転可能に連結されており、
屈曲リンクの他端は、体幹の下方に位置するとともにロール軸方向の回転軸を有する関節を介して第3リンクの一端と回転可能に連結されていることを特徴とする請求項1に記載の脚式ロボット。 - 体幹の下面の少なくとも一部は、ピッチ軸と交差する断面が、脚連結部の回転軸を中心とする円弧状に形成された曲面部を備えており、
第2リンクに、前記曲面部に接触した状態で、脚部が脚連結部の回転軸を中心に回転するにつれて回転する回転部材が配置されていることを特徴とする請求項2に記載の脚式ロボット。 - 体幹の下面の少なくとも一部は、ピッチ軸と交差する断面が、脚連結部の回転軸を中心とする円弧状に形成された曲面部を備えており、
屈曲リンクに、前記曲面部に接触した状態で、脚部が脚連結部の回転軸を中心に回転するにつれて回転する回転部材が配置されていることを特徴とする請求項3に記載の脚式ロボット。 - 脚連結部の回転軸は、体幹の重心位置よりも上方に位置していることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の脚式ロボット。
- 体幹は、乗員が着座するための座席を備えており、座席の座面は、脚連結部の回転軸より下方に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の脚式ロボット。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006055319A JP4458049B2 (ja) | 2006-03-01 | 2006-03-01 | 脚式ロボット |
EP07708422A EP1990137B1 (en) | 2006-03-01 | 2007-02-20 | Legged robot |
US12/280,361 US7984775B2 (en) | 2006-03-01 | 2007-02-20 | Legged robot |
PCT/JP2007/053457 WO2007105463A1 (ja) | 2006-03-01 | 2007-02-20 | 脚式ロボット |
CN2007800071151A CN101394974B (zh) | 2006-03-01 | 2007-02-20 | 腿式机器人 |
KR1020087023455A KR101028133B1 (ko) | 2006-03-01 | 2007-02-20 | 각식 로봇 |
DE602007011216T DE602007011216D1 (de) | 2006-03-01 | 2007-02-20 | Roboter mit beinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006055319A JP4458049B2 (ja) | 2006-03-01 | 2006-03-01 | 脚式ロボット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007229872A JP2007229872A (ja) | 2007-09-13 |
JP4458049B2 true JP4458049B2 (ja) | 2010-04-28 |
Family
ID=38509299
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006055319A Expired - Fee Related JP4458049B2 (ja) | 2006-03-01 | 2006-03-01 | 脚式ロボット |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7984775B2 (ja) |
EP (1) | EP1990137B1 (ja) |
JP (1) | JP4458049B2 (ja) |
KR (1) | KR101028133B1 (ja) |
CN (1) | CN101394974B (ja) |
DE (1) | DE602007011216D1 (ja) |
WO (1) | WO2007105463A1 (ja) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4274181B2 (ja) | 2006-01-12 | 2009-06-03 | トヨタ自動車株式会社 | 脚式ロボット |
JP4458049B2 (ja) | 2006-03-01 | 2010-04-28 | トヨタ自動車株式会社 | 脚式ロボット |
JP4539618B2 (ja) * | 2006-07-31 | 2010-09-08 | トヨタ自動車株式会社 | 脚式ロボット |
FR2947236B1 (fr) | 2009-06-30 | 2011-07-15 | Aldebaran Robotics | Procede pour controler la marche d'un robot mobile et robot mettant en oeuvre le procede |
CN101811525B (zh) * | 2010-04-23 | 2012-05-23 | 山东大学 | 具有质心调整装置的液压驱动四足机器人移动机构 |
JP5728081B2 (ja) * | 2011-05-25 | 2015-06-03 | 株式会社日立製作所 | ロボットの頭部構造及びその頭部駆動方法 |
CN102910219B (zh) * | 2012-10-30 | 2014-12-10 | 同济大学 | 一种多足机器人腿部差动导向装置 |
JP2014121745A (ja) * | 2012-12-20 | 2014-07-03 | Norio Suzuki | 2足歩行ロボット |
JP6228097B2 (ja) * | 2014-10-06 | 2017-11-08 | 本田技研工業株式会社 | 移動ロボット |
JP2018508404A (ja) | 2015-02-01 | 2018-03-29 | ジェネシス ロボティクス エルエルピー | ロボット車両およびモバイルプラットフォーム |
CN109991989B (zh) * | 2017-12-29 | 2021-12-17 | 深圳市优必选科技有限公司 | 机器人空闲状态下的动态平衡方法、装置及存储介质 |
US11241982B2 (en) * | 2019-06-28 | 2022-02-08 | Honda Motor Co., Ltd. | Walking infant seat |
JP2021065994A (ja) * | 2019-10-25 | 2021-04-30 | ソニー株式会社 | ロボット装置 |
CN112478015B (zh) * | 2021-02-03 | 2021-04-16 | 德鲁动力科技(成都)有限公司 | 四足机器人足端触地检测方法及*** |
EP4310108A1 (en) | 2021-03-18 | 2024-01-24 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Method for producing water absorbent resin |
CN113031639B (zh) * | 2021-03-22 | 2024-03-12 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 机器人步长处理方法、装置、机器人控制设备及存储介质 |
WO2024073135A1 (en) * | 2022-09-30 | 2024-04-04 | Tesla, Inc. | Systems and methods for a robot knee joint assembly |
JP7394254B1 (ja) | 2023-07-31 | 2023-12-07 | 彰徳 神沼 | 人乗型ロボット |
CN116902108B (zh) * | 2023-09-14 | 2023-12-05 | 北京理工大学 | 应用于轮腿式车辆的高速转向主动侧倾控制方法及*** |
Family Cites Families (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US912108A (en) * | 1907-10-15 | 1909-02-09 | William Henry Gaskill | Mechanical movement. |
US1511928A (en) * | 1922-08-22 | 1924-10-14 | Zboril Vaclav | Striding-motion driving gear for motor vehicles |
US3484988A (en) * | 1967-05-22 | 1969-12-23 | Saul Robbins | Walking doll with ambulatory traction-drive mechanism |
JPS61143266A (ja) | 1984-12-14 | 1986-06-30 | Hitoshi Takahashi | 歩行ロボツト |
US4629440A (en) * | 1985-07-08 | 1986-12-16 | Mattel, Inc. | Animated toy |
JPS62149568A (ja) | 1985-12-25 | 1987-07-03 | Babcock Hitachi Kk | 壁面吸着移動装置 |
JPS63150176A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-22 | 工業技術院長 | 動的歩行ロボツトの歩行制御方法 |
JP2592340B2 (ja) * | 1989-12-14 | 1997-03-19 | 本田技研工業株式会社 | 脚式歩行ロボットの関節構造 |
JP2819353B2 (ja) * | 1990-09-28 | 1998-10-30 | 本田技研工業株式会社 | 脚式移動ロボットの歩行制御装置 |
JPH07256579A (ja) * | 1994-03-18 | 1995-10-09 | Fujitsu Ltd | 多脚型自立装置、二本脚型移動装置及びその制御方法 |
KR100346992B1 (ko) | 1995-02-03 | 2003-05-12 | 데카 프로덕츠 리미티드 파트너쉽 | 수송차량및방법 |
EP0965416B1 (en) * | 1996-12-19 | 2005-12-07 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Attitude controller of legged moving robot |
EP1514777B1 (en) * | 1997-01-31 | 2009-03-11 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Control system of legged mobile robot |
US6089950A (en) * | 1998-06-01 | 2000-07-18 | C. J. Associates, Ltd. | Toy figure with articulating joints |
JP3170251B2 (ja) * | 1998-11-30 | 2001-05-28 | 株式会社バンダイ | 歩行装置 |
JP2000355290A (ja) | 1999-06-12 | 2000-12-26 | Kenichiro Furuta | 車輪付き伸縮可能前後スライド移動脚を用いて、それら各脚の伸縮の度合い及び各脚の機器に対する位置の変化によって前進および段越え等を補助するロボット |
JP4213310B2 (ja) * | 1999-08-30 | 2009-01-21 | 本田技研工業株式会社 | 2足歩行脚式移動ロボット |
JP3615702B2 (ja) * | 1999-11-25 | 2005-02-02 | ソニー株式会社 | 脚式移動ロボットの動作制御装置及び動作制御方法、並びに、脚式移動ロボット |
WO2001085400A2 (en) * | 2000-05-09 | 2001-11-15 | Hasbro, Inc. | Self-stabilizing walking apparatus that is capable of being reprogrammed or puppeteered |
DE10032640A1 (de) | 2000-07-05 | 2002-01-17 | Jan Stein | Schreitroboter |
WO2002040228A1 (fr) * | 2000-11-17 | 2002-05-23 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Structure de jambe d'un robot a jambes |
JP2002160182A (ja) | 2000-11-24 | 2002-06-04 | Shigeo Hirose | 二足歩行移動装置 |
JP2003080476A (ja) | 2001-09-06 | 2003-03-18 | Sony Corp | 脚式移動ロボット、並びに脚式移動ロボットのための可動脚 |
JP4289446B2 (ja) | 2002-03-18 | 2009-07-01 | ソニー株式会社 | 脚式移動ロボット |
JP3646799B2 (ja) | 2002-09-19 | 2005-05-11 | 株式会社バンダイ | 歩行ユニットおよび歩行玩具 |
JP4055667B2 (ja) | 2003-08-05 | 2008-03-05 | トヨタ自動車株式会社 | 搭乗型ロボット |
JP4397223B2 (ja) | 2003-12-01 | 2010-01-13 | 川田工業株式会社 | ロボットの関節軸用ストッパ |
JP4513320B2 (ja) * | 2003-12-17 | 2010-07-28 | ソニー株式会社 | ロボット装置、並びにロボット装置の運動制御方法 |
JP4111134B2 (ja) | 2003-12-24 | 2008-07-02 | トヨタ自動車株式会社 | 搭乗型ロボット |
JP4055736B2 (ja) | 2004-04-07 | 2008-03-05 | トヨタ自動車株式会社 | 搭乗型ロボット |
CN1586440A (zh) * | 2004-09-23 | 2005-03-02 | 上海交通大学 | 双足步行假肢 |
JP4274181B2 (ja) * | 2006-01-12 | 2009-06-03 | トヨタ自動車株式会社 | 脚式ロボット |
JP4458049B2 (ja) | 2006-03-01 | 2010-04-28 | トヨタ自動車株式会社 | 脚式ロボット |
JP4908020B2 (ja) * | 2006-03-02 | 2012-04-04 | 本田技研工業株式会社 | ハンド制御システム |
-
2006
- 2006-03-01 JP JP2006055319A patent/JP4458049B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2007
- 2007-02-20 CN CN2007800071151A patent/CN101394974B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2007-02-20 EP EP07708422A patent/EP1990137B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-02-20 KR KR1020087023455A patent/KR101028133B1/ko active IP Right Grant
- 2007-02-20 WO PCT/JP2007/053457 patent/WO2007105463A1/ja active Search and Examination
- 2007-02-20 US US12/280,361 patent/US7984775B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-02-20 DE DE602007011216T patent/DE602007011216D1/de active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007229872A (ja) | 2007-09-13 |
US20090009124A1 (en) | 2009-01-08 |
WO2007105463A1 (ja) | 2007-09-20 |
KR101028133B1 (ko) | 2011-04-08 |
DE602007011216D1 (de) | 2011-01-27 |
CN101394974B (zh) | 2010-12-08 |
CN101394974A (zh) | 2009-03-25 |
KR20080096713A (ko) | 2008-10-31 |
EP1990137B1 (en) | 2010-12-15 |
EP1990137A4 (en) | 2010-03-24 |
US7984775B2 (en) | 2011-07-26 |
EP1990137A1 (en) | 2008-11-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4458049B2 (ja) | 脚式ロボット | |
JP4274181B2 (ja) | 脚式ロボット | |
JP4539618B2 (ja) | 脚式ロボット | |
JP5539040B2 (ja) | 脚式移動ロボット | |
JP4255663B2 (ja) | 脚式移動ロボット | |
JP5436300B2 (ja) | 脚式移動ロボット | |
EP1625917B1 (en) | Legged mobile robot | |
JP2004298997A (ja) | 脚式移動ロボット | |
JP4258456B2 (ja) | ロボット | |
JP4675356B2 (ja) | 脚式移動ロボット | |
JP2005288561A (ja) | ヒューマノイドロボット | |
JP2009220257A (ja) | 脚車輪型移動ロボット | |
JP5450203B2 (ja) | 脚式移動ロボット | |
JP2008030133A (ja) | 脚式ロボット | |
KR20190005501A (ko) | 롤 방향 자유도를 사용하지 않는 이족보행 로봇 및 그 이족보행 방법 | |
JP2022066272A (ja) | 歩行車 | |
JP2010142926A (ja) | 脚式ロボット |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100119 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100201 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4458049 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130219 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130219 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140219 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |