JPS60255580A - 歩行ロボツト - Google Patents
歩行ロボツトInfo
- Publication number
- JPS60255580A JPS60255580A JP59112712A JP11271284A JPS60255580A JP S60255580 A JPS60255580 A JP S60255580A JP 59112712 A JP59112712 A JP 59112712A JP 11271284 A JP11271284 A JP 11271284A JP S60255580 A JPS60255580 A JP S60255580A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- leg
- robot
- legs
- walking
- support
- 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.)
- Pending
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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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は左右一対の脚を順次互い違いに持ち上げながら
、歩行動作をなす歩行ロボットに関する。さらに詳しく
は本発明者が既に出願している特願昭59−65163
号の歩行ロボットの改良に関し、歩行時に軸足を中心と
して体がねじれるような動作を外見上取り除き、より体
裁のよい人間の歩行に近い歩行動作を行わせるロボット
に関する。
、歩行動作をなす歩行ロボットに関する。さらに詳しく
は本発明者が既に出願している特願昭59−65163
号の歩行ロボットの改良に関し、歩行時に軸足を中心と
して体がねじれるような動作を外見上取り除き、より体
裁のよい人間の歩行に近い歩行動作を行わせるロボット
に関する。
本発明者は既に特願昭59−65163号において、構
造が簡単で且つ操縦安定性の優れた歩行ロボットを提案
している。この従来型のロボットは一1第1図、第2図
に示す如く、高速回転するコマ(回転盤)の軸を水平に
位置させてロボットの片足を上げたとき、側方へ転倒す
ることをコマの歳差運動により防止する。それと共に、
ロボットが前方に転倒することを脚下端の前後方向長さ
を比較的長くすることその他(直交方向転倒防止手段5
0)により防止しているのである。
造が簡単で且つ操縦安定性の優れた歩行ロボットを提案
している。この従来型のロボットは一1第1図、第2図
に示す如く、高速回転するコマ(回転盤)の軸を水平に
位置させてロボットの片足を上げたとき、側方へ転倒す
ることをコマの歳差運動により防止する。それと共に、
ロボットが前方に転倒することを脚下端の前後方向長さ
を比較的長くすることその他(直交方向転倒防止手段5
0)により防止しているのである。
即ち、この従来型歩行ロボットは回転盤3を高速で回転
しつづけ、一方の脚5を持ち上げると、重力バランスに
基づき回転軸2にモーメントが加わる。そのため、ジャ
イロ(回転盤3)の歳差運動が起こり、接地している側
の脚4を中心として水平方向に回転する。そこで、ある
程度脚5が回転したとき、持ち上げられた脚5を接地さ
せる。次ぎに、他方の脚4を持ち上げると、今度は脚5
の回りに前記とは逆向きに脚4が回転しだす。このよう
にして順次一対の脚の内、一方を持ち上げることにより
体を捻るようにして歩行することができるものである。
しつづけ、一方の脚5を持ち上げると、重力バランスに
基づき回転軸2にモーメントが加わる。そのため、ジャ
イロ(回転盤3)の歳差運動が起こり、接地している側
の脚4を中心として水平方向に回転する。そこで、ある
程度脚5が回転したとき、持ち上げられた脚5を接地さ
せる。次ぎに、他方の脚4を持ち上げると、今度は脚5
の回りに前記とは逆向きに脚4が回転しだす。このよう
にして順次一対の脚の内、一方を持ち上げることにより
体を捻るようにして歩行することができるものである。
この状態を示すのが、第5図である。
ところが、このような歩行形態はロボットが体をねじり
ながら一方の軸の回りを回転するような歩行であるため
、その歩行にぎこちなさが感じられる。即ち、第5図か
ら明らかなように、脚の爪先及び回転盤支持体1がジグ
ザク状に向きを変えながら移動するものである。
ながら一方の軸の回りを回転するような歩行であるため
、その歩行にぎこちなさが感じられる。即ち、第5図か
ら明らかなように、脚の爪先及び回転盤支持体1がジグ
ザク状に向きを変えながら移動するものである。
そこで、本発明は平行運動機構を利用することにより、
脚の爪先及びロボットの顔面等が常に進行方向前方を安
定して向きながら前進歩行できる歩行ロボットを提供す
ることを目的とし、その要旨とするところは次の通りで
ある。
脚の爪先及びロボットの顔面等が常に進行方向前方を安
定して向きながら前進歩行できる歩行ロボットを提供す
ることを目的とし、その要旨とするところは次の通りで
ある。
即ち、一対の脚4,5の外周面がほぼ同一方向に向くよ
うに、両脚間に平行運動機構39を設ける。そして、ロ
ボットの少なくとも胴部又は顔面部外周を構成するロボ
ット本体40を設け、該ロボット本体40と前記平行運
動機構39とを連結して、両脚4,5の外周面とロボッ
ト本体40とが同一方向を向くように構成したことを特
徴とする。
うに、両脚間に平行運動機構39を設ける。そして、ロ
ボットの少なくとも胴部又は顔面部外周を構成するロボ
ット本体40を設け、該ロボット本体40と前記平行運
動機構39とを連結して、両脚4,5の外周面とロボッ
ト本体40とが同一方向を向くように構成したことを特
徴とする。
従って、本発明によれば、回転盤3の歳差運動を利用し
て歩行するロボットにおいて、その外面又は胴体等が常
に進行方向に真直ぐ正体して移動することができ、体裁
のよいロボットとなり得る。
て歩行するロボットにおいて、その外面又は胴体等が常
に進行方向に真直ぐ正体して移動することができ、体裁
のよいロボットとなり得る。
次ぎに図面に基づいて本発明の実施例につき説明する。
第6図は本発明の第1実施例を示す一部縦断両立面図で
あり、第7図は同右側面図である。
あり、第7図は同右側面図である。
第6図から明らかなように、ロボットの中心部に回転盤
支持体1が設けられ、該支持体1内に慣性モーメントの
大なる回転盤3が内装され、通常の歩行状態でその回転
軸2が水平に位置されるように枢着されている。そして
、回転盤支持体1に取りつけられたモータ15によりベ
ルト16を介し、その回転盤3と一体をなす回転軸2が
高速で回転するように構成されている。そして、回転盤
支持体1の両側面には夫々水平支持体8が水平方向に突
設固定されている。そして、この水平支持体8の両端部
が夫々ピン9を介し、第7図の如く脚4及び5の夫々の
上端部に枢着されている。従って、この脚4及び5は夫
々水平支持体8の軸方向に平行な面内で回転自在とされ
ている。従って、この脚4及び5は夫々水平支持体8の
軸方向に平行な面内で回転自在となっている。逆に言え
ば、第6図のように一方の脚5を持ち上げた状態で回転
盤3及び回転盤支持体1がピン9(第7図)の回りを上
下方向に移動し得るように構成されている。次ぎにこの
脚4及び5内には夫々第6図の如く脚非接地手段6が内
装されている。即ち、脚用のモータ15aの回転力によ
り歯車17及び18を介してネジシャフト12が回転す
る。すると、それに螺合する伸縮部21がネジシャフト
12及びガイド棒13に案内されて上下動するものであ
る。なお、この脚を持ち上げるため、上記実施例の代わ
りに脚をくの字状に折り曲げ得るように構成してもよい
。(前記した特願昭59−065163号の第8図、第
9図)。次ぎに、脚4及び5の夫々の上端には本体回動
手段7が設けられている。
支持体1が設けられ、該支持体1内に慣性モーメントの
大なる回転盤3が内装され、通常の歩行状態でその回転
軸2が水平に位置されるように枢着されている。そして
、回転盤支持体1に取りつけられたモータ15によりベ
ルト16を介し、その回転盤3と一体をなす回転軸2が
高速で回転するように構成されている。そして、回転盤
支持体1の両側面には夫々水平支持体8が水平方向に突
設固定されている。そして、この水平支持体8の両端部
が夫々ピン9を介し、第7図の如く脚4及び5の夫々の
上端部に枢着されている。従って、この脚4及び5は夫
々水平支持体8の軸方向に平行な面内で回転自在とされ
ている。従って、この脚4及び5は夫々水平支持体8の
軸方向に平行な面内で回転自在となっている。逆に言え
ば、第6図のように一方の脚5を持ち上げた状態で回転
盤3及び回転盤支持体1がピン9(第7図)の回りを上
下方向に移動し得るように構成されている。次ぎにこの
脚4及び5内には夫々第6図の如く脚非接地手段6が内
装されている。即ち、脚用のモータ15aの回転力によ
り歯車17及び18を介してネジシャフト12が回転す
る。すると、それに螺合する伸縮部21がネジシャフト
12及びガイド棒13に案内されて上下動するものであ
る。なお、この脚を持ち上げるため、上記実施例の代わ
りに脚をくの字状に折り曲げ得るように構成してもよい
。(前記した特願昭59−065163号の第8図、第
9図)。次ぎに、脚4及び5の夫々の上端には本体回動
手段7が設けられている。
即ち、脚4の上端には軸49がベアリングを介し、軸線
回りに回動自在に突設されると共に、上下動方向には抜
は止めされている。そして、この軸49自体が支持体1
の回動手段7を構成する。
回りに回動自在に突設されると共に、上下動方向には抜
は止めされている。そして、この軸49自体が支持体1
の回動手段7を構成する。
即ち、軸49がベアリング11を介し、脚4に対しその
軸線回りに回転し得るように構成されている。従って、
第6図のように一方の脚5を持ち上げた状態で支持体1
が脚4の回りを水平に回転できる。さらに、夫々の脚4
.5を挟むように該脚の幅よりわずかに広い間隔で夫々
一対の揺れ止め棒22が支持体1に水平方向に突設され
ている。この揺れ止め棒22は脚4及び5が必要以上に
揺動するのを阻止するためである。さらに、脚の下部は
伸縮部21で構成され、その下端部にハント断面形状の
足部51が溶接等の手段により一体的に突設されている
。そして、その足部51の中心には軸が突設し、それが
ヘアリングを介して脚端盤14に枢着されている。この
脚端盤14にはブレーキ25が内装され、その上端のブ
レーキ盤24が足部15内面に着脱自在に吸着し得るよ
うに構成されている。そして、このブレーキ盤24が吸
着されたときには、足部51と脚端盤14とは一体的に
保持され、伸縮棒21が脚端盤14の回りを回動するこ
とはない。次ぎに、脚4の上端部外周には第7図の如く
二叉部52が上方に向けて形成されている。そして、こ
の二叉部52の上端部にビン43を介し、リンク板46
が枢着されている。このリンク板46はその上端の左右
に夫々ビン9aを介し、一対のサイドリンク48の夫々
の一端が枢着され、第8図の如く構成されている。そし
て、各サイドリンク48の他端は中央リンク47の両端
部にビン45を介して枢着されている。又、この中央リ
ンク47は垂直軸44により回転盤支持体1に枢着され
ている。而して、4つのリンク即ち、サイドリンク48
とリンク板46及び中央リンク47により平行運動機構
39を構成する。同様に他方の脚5側にも平行リンクに
よる平行運動機構39が構成されている。なお、この平
行運動機構39は上記実施例の代わりに歯車等の公知の
ものを介してこれを構成することもできる。そして、平
行運動機構39の中央リンク47に第7図、第8図の如
く、リベット53を介しロボット本体40が一体的に固
定されている。
軸線回りに回転し得るように構成されている。従って、
第6図のように一方の脚5を持ち上げた状態で支持体1
が脚4の回りを水平に回転できる。さらに、夫々の脚4
.5を挟むように該脚の幅よりわずかに広い間隔で夫々
一対の揺れ止め棒22が支持体1に水平方向に突設され
ている。この揺れ止め棒22は脚4及び5が必要以上に
揺動するのを阻止するためである。さらに、脚の下部は
伸縮部21で構成され、その下端部にハント断面形状の
足部51が溶接等の手段により一体的に突設されている
。そして、その足部51の中心には軸が突設し、それが
ヘアリングを介して脚端盤14に枢着されている。この
脚端盤14にはブレーキ25が内装され、その上端のブ
レーキ盤24が足部15内面に着脱自在に吸着し得るよ
うに構成されている。そして、このブレーキ盤24が吸
着されたときには、足部51と脚端盤14とは一体的に
保持され、伸縮棒21が脚端盤14の回りを回動するこ
とはない。次ぎに、脚4の上端部外周には第7図の如く
二叉部52が上方に向けて形成されている。そして、こ
の二叉部52の上端部にビン43を介し、リンク板46
が枢着されている。このリンク板46はその上端の左右
に夫々ビン9aを介し、一対のサイドリンク48の夫々
の一端が枢着され、第8図の如く構成されている。そし
て、各サイドリンク48の他端は中央リンク47の両端
部にビン45を介して枢着されている。又、この中央リ
ンク47は垂直軸44により回転盤支持体1に枢着され
ている。而して、4つのリンク即ち、サイドリンク48
とリンク板46及び中央リンク47により平行運動機構
39を構成する。同様に他方の脚5側にも平行リンクに
よる平行運動機構39が構成されている。なお、この平
行運動機構39は上記実施例の代わりに歯車等の公知の
ものを介してこれを構成することもできる。そして、平
行運動機構39の中央リンク47に第7図、第8図の如
く、リベット53を介しロボット本体40が一体的に固
定されている。
このロボット本体40はロボットの顔面や胴部を構成す
るものであり、その形を変えることにより各種キャラク
タ−のロボットを造り得る。
るものであり、その形を変えることにより各種キャラク
タ−のロボットを造り得る。
この平行運動機構39は本発明の特に特徴とするところ
であり、歩行の際に、第8図実線の状態から鎖線の状態
に変化し得るものである。
であり、歩行の際に、第8図実線の状態から鎖線の状態
に変化し得るものである。
次ぎに、上記゛実施例の作用につき説明する。
先ず、回転盤3をそのモータ15により高速で回転する
。なお、モータ15の回転の前に或いは回転と共に、出
力トルクの大なる別の駆動モータを接離自在に連結し、
回転盤3を別のモータにより高速に回転してから、前記
した別のモータとの連結を外す。そして、軸受は摩擦そ
の他の損失により回転盤3の回転数の減少する分だけ、
内装されたモータ15により補ってもよい。
。なお、モータ15の回転の前に或いは回転と共に、出
力トルクの大なる別の駆動モータを接離自在に連結し、
回転盤3を別のモータにより高速に回転してから、前記
した別のモータとの連結を外す。そして、軸受は摩擦そ
の他の損失により回転盤3の回転数の減少する分だけ、
内装されたモータ15により補ってもよい。
なお、実験によれば、モータ15を取付けずに、強力な
モータで慣性モーメントの大なる回転盤3を一旦高速で
回転させ、その強カモークとの連結を断つ。すると、そ
のままの状態で回転盤3は15分程回転しつづけ、その
内はじめの3分間程は他の動力なしにロボットの歩行が
可能であった。従って、適宜、外部から回転盤3を駆動
すれば、内装用のモータ15を取付けなくともよい。実
験によれば、特に回転盤3の慣性モーメントを大とし、
他の部分を軽量に造ることにより驚くばかりの歩行安定
性が得られた。これは、前進のために脚を前方に踏み出
したり、後方にけったりする必要が無いためである。又
、無線操縦等により脚用モータ15aを駆動して、脚を
わずか持ち上げるのみで回転盤3にモーメントが加わる
から、それにより歩行が可能である。而して、回転盤3
を第7図矢印の如く同図において、左回転し、一方の脚
5を持ち上げると、本ロボットは矢印方向即ち、第7図
において、左から右の方に前進する。この原理を第3図
において、説明する。
モータで慣性モーメントの大なる回転盤3を一旦高速で
回転させ、その強カモークとの連結を断つ。すると、そ
のままの状態で回転盤3は15分程回転しつづけ、その
内はじめの3分間程は他の動力なしにロボットの歩行が
可能であった。従って、適宜、外部から回転盤3を駆動
すれば、内装用のモータ15を取付けなくともよい。実
験によれば、特に回転盤3の慣性モーメントを大とし、
他の部分を軽量に造ることにより驚くばかりの歩行安定
性が得られた。これは、前進のために脚を前方に踏み出
したり、後方にけったりする必要が無いためである。又
、無線操縦等により脚用モータ15aを駆動して、脚を
わずか持ち上げるのみで回転盤3にモーメントが加わる
から、それにより歩行が可能である。而して、回転盤3
を第7図矢印の如く同図において、左回転し、一方の脚
5を持ち上げると、本ロボットは矢印方向即ち、第7図
において、左から右の方に前進する。この原理を第3図
において、説明する。
回転盤3が角速度ωaで第3図の如く高速回転するとき
、回転軸2の両端が上下方向に傾くようにモーメントM
を加える。すると、回転軸2はそのモーメントMの方向
に(頃りことなくそれと直交する水平面内で矢印Bの如
(回転しだす。即ち、ジャイロ(コマ)の性質により、
モーメントMが加わると、それに直交してB方向へ歳差
運動を起こすものである。このときの歳差運動の角速度
をωとすれば、モーメントMとの間に次の関係が成立す
る。即ち、 M=I・ω a ×ω となる。ここにおいて、■は回転盤3の主慣性モーメン
トである。従って、モーメントMが大になれば、なるほ
ど、歳差運動の角速度ωは速くなる。そこで、次ぎに第
4図のような状態で前記した歳差運動を考えると、同図
では回転軸2の一端が脚4で支持されているから、軸2
の自由端は第4図矢印の如くB方向に回転しだす。
、回転軸2の両端が上下方向に傾くようにモーメントM
を加える。すると、回転軸2はそのモーメントMの方向
に(頃りことなくそれと直交する水平面内で矢印Bの如
(回転しだす。即ち、ジャイロ(コマ)の性質により、
モーメントMが加わると、それに直交してB方向へ歳差
運動を起こすものである。このときの歳差運動の角速度
をωとすれば、モーメントMとの間に次の関係が成立す
る。即ち、 M=I・ω a ×ω となる。ここにおいて、■は回転盤3の主慣性モーメン
トである。従って、モーメントMが大になれば、なるほ
ど、歳差運動の角速度ωは速くなる。そこで、次ぎに第
4図のような状態で前記した歳差運動を考えると、同図
では回転軸2の一端が脚4で支持されているから、軸2
の自由端は第4図矢印の如くB方向に回転しだす。
なお、この脚4は脚端盤14に回転自在に枢着されると
共に、該別4のみが立設された状態で該別4のみを自立
できるように構成しておく。
共に、該別4のみが立設された状態で該別4のみを自立
できるように構成しておく。
而して、本発明の歩行ロボットは第4図における原理を
利用したものである′。即ち、第6図−の如く、一方の
脚5を持ち上げると、第4図に示すような歳差運動を生
じ、回転車支持体1は接地側の脚4の回りを比較的ゆっ
くり回転しだす。そこで、回転車支持体1が接地脚4の
回りをある角度回転したところで持ち上げられていた1
1115を引き伸ばして接地させる。それと共に、他一
方の脚4を相対的に持ち上げる。すると、今度は第3図
の原理図において、モーメントMが逆向きに働くことに
なり、回転軸2は第3図のω方向とは逆向きに回転しだ
す。従って、今度は他方の脚5を中心としてロボット本
体40が前の場合とは逆向きに回転しだす。よって、交
互に一対の脚を接地させるたびに回転車支持体1は逆方
向に体をねじりながら前進する。この歩行の状態を表し
たのが第5図である。第5図は各地点において、夫々接
地している足を網状の斜線○印で示し、持ち上げられて
いる位置の足を鎖線の○印で示したものである。先ず、
第5図において、a、bの状態では両脚共に接地してい
る。このときには回転車支持体1は直立したままの状態
を維持する。次ぎに、第7図の如く脚5を持ち上げると
、脚5はaの状態からa、を通りCの位置まで接地脚す
の回りを回転する。そこで、今度は脚5をCの位置で接
地させ、脚4を持ち上げる。すると、脚4はbの状態か
らb□を通り、dの位置まで点Cの回りに回転する。そ
こで次ぎに、脚4を伸ばし脚5を持ち上げる。このよう
にして、両脚をe、fの位置に接地させ、次ぎに脚4を
比較的長い時間持ち上げたままにする。すると、持ち上
げられた脚4はeを中心としてその持ち上げ時間だけ回
転する。従って、持ち上げ時間を長くすれば、より多く
回転することになり、脚4はf1+g+g1を通りhの
状態まで、回転することができる。即ち、ロボット本体
40は向きを左回りに反転させたことになる。さらに、
脚4をもちあげれば、一回転することも或いは多数回転
することもできる。逆に脚4で一本立ちすれば、右回り
に回転することができる。
利用したものである′。即ち、第6図−の如く、一方の
脚5を持ち上げると、第4図に示すような歳差運動を生
じ、回転車支持体1は接地側の脚4の回りを比較的ゆっ
くり回転しだす。そこで、回転車支持体1が接地脚4の
回りをある角度回転したところで持ち上げられていた1
1115を引き伸ばして接地させる。それと共に、他一
方の脚4を相対的に持ち上げる。すると、今度は第3図
の原理図において、モーメントMが逆向きに働くことに
なり、回転軸2は第3図のω方向とは逆向きに回転しだ
す。従って、今度は他方の脚5を中心としてロボット本
体40が前の場合とは逆向きに回転しだす。よって、交
互に一対の脚を接地させるたびに回転車支持体1は逆方
向に体をねじりながら前進する。この歩行の状態を表し
たのが第5図である。第5図は各地点において、夫々接
地している足を網状の斜線○印で示し、持ち上げられて
いる位置の足を鎖線の○印で示したものである。先ず、
第5図において、a、bの状態では両脚共に接地してい
る。このときには回転車支持体1は直立したままの状態
を維持する。次ぎに、第7図の如く脚5を持ち上げると
、脚5はaの状態からa、を通りCの位置まで接地脚す
の回りを回転する。そこで、今度は脚5をCの位置で接
地させ、脚4を持ち上げる。すると、脚4はbの状態か
らb□を通り、dの位置まで点Cの回りに回転する。そ
こで次ぎに、脚4を伸ばし脚5を持ち上げる。このよう
にして、両脚をe、fの位置に接地させ、次ぎに脚4を
比較的長い時間持ち上げたままにする。すると、持ち上
げられた脚4はeを中心としてその持ち上げ時間だけ回
転する。従って、持ち上げ時間を長くすれば、より多く
回転することになり、脚4はf1+g+g1を通りhの
状態まで、回転することができる。即ち、ロボット本体
40は向きを左回りに反転させたことになる。さらに、
脚4をもちあげれば、一回転することも或いは多数回転
することもできる。逆に脚4で一本立ちすれば、右回り
に回転することができる。
ここにおいて、本ロボットの顔面を構成するロボット本
体40及び脚4.5の外周に着目すると、第8図の如き
動きを行う。即ち、脚4及び脚5の外周部上端間に平行
運動機構39が構成されているから、脚5を持ち上げて
脚4の回りに回転車支持体1及び脚5を回転させると、
実線の位置から鎖線の位置にロボットは移動する。
体40及び脚4.5の外周に着目すると、第8図の如き
動きを行う。即ち、脚4及び脚5の外周部上端間に平行
運動機構39が構成されているから、脚5を持ち上げて
脚4の回りに回転車支持体1及び脚5を回転させると、
実線の位置から鎖線の位置にロボットは移動する。
このとき、脚5の爪先4】(靴の形状等に形成されてい
る)は鎖線の如くその向きが変わらない。
る)は鎖線の如くその向きが変わらない。
それと共に、ロボット本体40の鼻42もその向きを変
えることなく、正面を向いている。これは、脚4自体が
軸足となったとき、第6図において、脚端盤のブレーキ
25が作動され、脚4自体の回動を防止しているため、
脚4の外周自体は回転せず、その上@部中心に枢着され
た軸49のみが回動する。従って、1Ia14の外周に
連結された平行リンク機構のリンク板461体は方向を
変化させない。従って、これに対向する各リンク47及
び脚5側のリンク46板自体が図の鎖線のように互いに
平行に位置され、それに連結されたロボット本体40及
び脚5の外周は図の如く位置されるのである。なお、ロ
ボット本体4oは中央リンク47にリベット53を介し
て固定されている(第7図、第8図)。次ぎに、第8図
鎖線の状態を第9図の(A)で示す。このような状態に
位置したとき、脚5を引伸ばし、次いで脚4を持ち上げ
れば、第9図(B)を通過して同図(C)の如く移動す
る。これらを順次繰り返せば、歩行を行うことができる
。このとき、ロボット本体40の鼻42は常に前方に向
かって位置されている。それと共に、爪先41も同一方
向を向いている。なお、第9図(A)において、左右一
対の円弧状開口部54はロボット本体−40の下部に形
成され、各脚5がこの円弧内で移動できるようにしてい
る。
えることなく、正面を向いている。これは、脚4自体が
軸足となったとき、第6図において、脚端盤のブレーキ
25が作動され、脚4自体の回動を防止しているため、
脚4の外周自体は回転せず、その上@部中心に枢着され
た軸49のみが回動する。従って、1Ia14の外周に
連結された平行リンク機構のリンク板461体は方向を
変化させない。従って、これに対向する各リンク47及
び脚5側のリンク46板自体が図の鎖線のように互いに
平行に位置され、それに連結されたロボット本体40及
び脚5の外周は図の如く位置されるのである。なお、ロ
ボット本体4oは中央リンク47にリベット53を介し
て固定されている(第7図、第8図)。次ぎに、第8図
鎖線の状態を第9図の(A)で示す。このような状態に
位置したとき、脚5を引伸ばし、次いで脚4を持ち上げ
れば、第9図(B)を通過して同図(C)の如く移動す
る。これらを順次繰り返せば、歩行を行うことができる
。このとき、ロボット本体40の鼻42は常に前方に向
かって位置されている。それと共に、爪先41も同一方
向を向いている。なお、第9図(A)において、左右一
対の円弧状開口部54はロボット本体−40の下部に形
成され、各脚5がこの円弧内で移動できるようにしてい
る。
次ぎに、本ロボットを反転又は回転させて進行方向を変
化させるには次のようにすればよい。
化させるには次のようにすればよい。
第9図(A)のような状態で、脚5を持ち上げたまま、
第6図のブレーキ25の作動を取り外す。すると、第6
図において、脚4自体が脚端盤14に対し回転しだす。
第6図のブレーキ25の作動を取り外す。すると、第6
図において、脚4自体が脚端盤14に対し回転しだす。
それにより、ロボット本体40の向きを変えることがで
きる。このとき、脚5を上げたままに維持すれば、本ロ
ボットは何度でも脚4の回りを回転することができる。
きる。このとき、脚5を上げたままに維持すれば、本ロ
ボットは何度でも脚4の回りを回転することができる。
これは、第9図において脚5が円弧状開口54の端部に
位置するので、脚5自体はそれ以上ロボット本体40内
を相対的に回転できないため、ロボット本体40内体を
脚4の回りに回転させることとしたものである。
位置するので、脚5自体はそれ以上ロボット本体40内
を相対的に回転できないため、ロボット本体40内体を
脚4の回りに回転させることとしたものである。
次ぎに、第10図及び11図は本発明の第2実施例を示
す要部平面図及び立面図であり、これは脚4下端に、第
6図の如く設けたブレーキ25を係脱する代わりに、第
11図の如く爪56を型歯車57に係脱させるものであ
る。この爪56は接続管60の下端に取付けられている
。この接続管60は足部51に回動自在に立設され、そ
の中間部に脚伸縮用の長孔59が穿設されている。そし
て、接続管60の上端部にはクランクレバー58がピン
9を介し相対的に上下動自在に接続されている。
す要部平面図及び立面図であり、これは脚4下端に、第
6図の如く設けたブレーキ25を係脱する代わりに、第
11図の如く爪56を型歯車57に係脱させるものであ
る。この爪56は接続管60の下端に取付けられている
。この接続管60は足部51に回動自在に立設され、そ
の中間部に脚伸縮用の長孔59が穿設されている。そし
て、接続管60の上端部にはクランクレバー58がピン
9を介し相対的に上下動自在に接続されている。
このクランクレバー58の上端は第11図の如く鍵型に
形成され、その上端部が水平支持体8に係脱自在に位置
されている。又、接続管60の下端部には復帰用ねじり
バネ55が設けられており、これにより爪56が型歯車
57に常時係合するように構成されている。そして、歩
行動作の際、第10図の如く脚4の回りを水平支持体8
が一定以上回動したとき、クランクレバー58の先端部
が同図の如く押しつけられる。すると、爪56が型歯車
57から離脱して脚4自体が脚端盤14の回りを自動的
に回転しだすものである。次ぎに、第10図において、
回転盤支持体1の上端面にはブレーキ25が設けられ、
それが摩擦車63を介し、ブレーキ盤24に係脱自在に
連結されている。このブレーキ盤24は中央リンク47
と一体的に回転するものであり、ブレーキ25はこの中
央リンク47の動きを自在に抑制するものである。この
抑制の目的は水平支持体8の上下方向の傾きを変化させ
てロボット本体を傾斜させながら歩行することができよ
うにしたものである。それと共に、傾斜したロボットを
水平状態に復帰して歩行させるための制御を行うもので
もある。即ち、回転盤支持体1が第10図において脚4
の回りを矢印方向に回転しているとき、ブレーキ25を
ゆっ・くり働かせたとすると、同方向への歳差運動が抑
制される。それにより、水平支持体8の図示しない端部
が下方へ傾くものである。これを第4図において、説明
すると、回転盤3がωaで図の方向に回転しているとき
、その自重により回転軸2にはモーメントMが加わって
いる。
形成され、その上端部が水平支持体8に係脱自在に位置
されている。又、接続管60の下端部には復帰用ねじり
バネ55が設けられており、これにより爪56が型歯車
57に常時係合するように構成されている。そして、歩
行動作の際、第10図の如く脚4の回りを水平支持体8
が一定以上回動したとき、クランクレバー58の先端部
が同図の如く押しつけられる。すると、爪56が型歯車
57から離脱して脚4自体が脚端盤14の回りを自動的
に回転しだすものである。次ぎに、第10図において、
回転盤支持体1の上端面にはブレーキ25が設けられ、
それが摩擦車63を介し、ブレーキ盤24に係脱自在に
連結されている。このブレーキ盤24は中央リンク47
と一体的に回転するものであり、ブレーキ25はこの中
央リンク47の動きを自在に抑制するものである。この
抑制の目的は水平支持体8の上下方向の傾きを変化させ
てロボット本体を傾斜させながら歩行することができよ
うにしたものである。それと共に、傾斜したロボットを
水平状態に復帰して歩行させるための制御を行うもので
もある。即ち、回転盤支持体1が第10図において脚4
の回りを矢印方向に回転しているとき、ブレーキ25を
ゆっ・くり働かせたとすると、同方向への歳差運動が抑
制される。それにより、水平支持体8の図示しない端部
が下方へ傾くものである。これを第4図において、説明
すると、回転盤3がωaで図の方向に回転しているとき
、その自重により回転軸2にはモーメントMが加わって
いる。
すると、前記した如く回転軸2はM方向に傾くことなく
水平方向に角速度ωで歳差運動を行なう。このことは、
この歳差運動により回転軸2の自由端には上方に持ち上
げられるジャイロモーメントが働き、このモーメントと
自重によるモーメンl−Mとが釣り合い、歳差運動が持
続していることを意味する。ところが、第10図のブレ
ーキ25によりω方向の歳差運動を抑制すると、回転軸
2には前記した上方へ向かうジャイロモーメントが発生
しなくなり、或いは抑制され、自重によるモーメントM
が打ち勝って回転軸2の端部は下方へ移動するものであ
る。よって、回転軸は下方へ傾くことになり、それに伴
ってロボットは持ち上げた周側に傾くことになる。
水平方向に角速度ωで歳差運動を行なう。このことは、
この歳差運動により回転軸2の自由端には上方に持ち上
げられるジャイロモーメントが働き、このモーメントと
自重によるモーメンl−Mとが釣り合い、歳差運動が持
続していることを意味する。ところが、第10図のブレ
ーキ25によりω方向の歳差運動を抑制すると、回転軸
2には前記した上方へ向かうジャイロモーメントが発生
しなくなり、或いは抑制され、自重によるモーメントM
が打ち勝って回転軸2の端部は下方へ移動するものであ
る。よって、回転軸は下方へ傾くことになり、それに伴
ってロボットは持ち上げた周側に傾くことになる。
そこで、第10図において、ブレーキ25を徐々に働か
せることによりロボットは徐々に持ち上げた周側に傾く
ことになる。これを、利用してロボットの姿勢制御を行
ったり、階段を昇り下りするとき、一方の脚をより下げ
る等の作用を行わせることができる。又、傾いた側の脚
5を接地させれば、他方の脚4は通常以上に上方へ持ち
上げることができるものである。
せることによりロボットは徐々に持ち上げた周側に傾く
ことになる。これを、利用してロボットの姿勢制御を行
ったり、階段を昇り下りするとき、一方の脚をより下げ
る等の作用を行わせることができる。又、傾いた側の脚
5を接地させれば、他方の脚4は通常以上に上方へ持ち
上げることができるものである。
次ぎに、第12図及び第13図はロボット本体の外周下
端部に保護用半環61を設けたものである。
端部に保護用半環61を設けたものである。
これは、ロボットの転倒時にロボット本体4oを保護す
るためのものである。なお、この保護用半環61は帯状
のバンパーからなり、その両端部に及び中央に支持棒6
2の一端が固定され、該支持棒62の他端が回転靴支持
体1の外面に固定されたものである。この保護用半環6
1は回転型支持体10回転に伴って、ロボット本体40
に対し相対的に回転するものであるため、ロボット本体
40には第12図の如く円弧状開口54が水平に形成さ
れてる。なお、この保護用半環61は図の如く帯状のも
ので充分足りる。なぜならば、回転盤が高速で回転して
とるときにはコマの性質上その回転軸と直角方向にのみ
転倒し、回転軸が傾く方向には転倒しない。従って、軸
と直角方向の面内において保護用半環61を設ければ充
分である。又、ロボットが転倒したときには、両脚を半
環61より中心側に縮めればダルマのように起き上がる
ことができる。そこで、両脚を引き伸ばせば、再歩行が
可能である。
るためのものである。なお、この保護用半環61は帯状
のバンパーからなり、その両端部に及び中央に支持棒6
2の一端が固定され、該支持棒62の他端が回転靴支持
体1の外面に固定されたものである。この保護用半環6
1は回転型支持体10回転に伴って、ロボット本体40
に対し相対的に回転するものであるため、ロボット本体
40には第12図の如く円弧状開口54が水平に形成さ
れてる。なお、この保護用半環61は図の如く帯状のも
ので充分足りる。なぜならば、回転盤が高速で回転して
とるときにはコマの性質上その回転軸と直角方向にのみ
転倒し、回転軸が傾く方向には転倒しない。従って、軸
と直角方向の面内において保護用半環61を設ければ充
分である。又、ロボットが転倒したときには、両脚を半
環61より中心側に縮めればダルマのように起き上がる
ことができる。そこで、両脚を引き伸ばせば、再歩行が
可能である。
以上の説明から明らかなように、本発明の歩行ロボット
は次の構成からなる。
は次の構成からなる。
即ち、慣性モーメントの大なる回転盤3の回転軸が通常
の歩行状態でほぼ水平になるように回転靴支持体1にそ
の回転軸2を枢着する。そして、互いに離間して一対の
脚4.5を回転軸支持体1に取付ける。さらに、少なく
とも一つの脚に脚非接地手段6を設け、それにより互い
に一方の前記脚4又は5のみを歩行面から離反させ得る
ものとする。さらに、回転靴支持体1が各脚4及び5の
回りに回転自在となるように該支持体1と脚との間又は
脚自体に回転製支持体回動手段7を設ける。それと共に
、夫々の脚4.5の下端に直交方向転倒防止手段50を
設け、回転靴支持体1が回転軸2に直交する方向へ転倒
することを防止する。ここにおいて、本考案の特徴とす
るところは、一対の脚4.5の外周面がほぼ同一方向へ
向くように両脚間に平行運動機構39を設ける。そして
、該平行運動機構39にロボット本体40を連結し、両
脚の外周面とロボット本体とが同一方向に向くように構
成する。
の歩行状態でほぼ水平になるように回転靴支持体1にそ
の回転軸2を枢着する。そして、互いに離間して一対の
脚4.5を回転軸支持体1に取付ける。さらに、少なく
とも一つの脚に脚非接地手段6を設け、それにより互い
に一方の前記脚4又は5のみを歩行面から離反させ得る
ものとする。さらに、回転靴支持体1が各脚4及び5の
回りに回転自在となるように該支持体1と脚との間又は
脚自体に回転製支持体回動手段7を設ける。それと共に
、夫々の脚4.5の下端に直交方向転倒防止手段50を
設け、回転靴支持体1が回転軸2に直交する方向へ転倒
することを防止する。ここにおいて、本考案の特徴とす
るところは、一対の脚4.5の外周面がほぼ同一方向へ
向くように両脚間に平行運動機構39を設ける。そして
、該平行運動機構39にロボット本体40を連結し、両
脚の外周面とロボット本体とが同一方向に向くように構
成する。
そして、このロボット本体40がロボットの少なくとも
胴部又は顔面部外周を構成することを特徴とする。
胴部又は顔面部外周を構成することを特徴とする。
本発明の歩行ロボットは以上のような構成からなり、次
の効果を有する。
の効果を有する。
本歩行ロボットは脚非接地手段6により互いに一方の脚
4又は5のみを歩行面から離反させることにより、回転
盤3に歳差運動を起こさせて他方の脚の回りに回転靴支
持体1を水平に回動させることができる。従って、一対
の脚を順次その一方のみを歩行面から離反させることに
より回転盤3の歳差運動の向きを変え、前進することが
できる。このとき、回転靴支持体はそ゛の接地側の周回
りに歳差運動を起こすが、接地側の脚自体は軸足である
ため、その爪先その他の周外周面が移動することはない
。そして、この軸足側の脚4の外周面と他の脚5の外周
面とが平行運動機構39により連結されているから、例
え回転軸支持体1自体が軸足回りに回動しても、他方の
脚5の外周面自体は同一方向に維持されている。又、こ
の平行運動機構39に歩行ロボットの少なくとも胴体又
は顔面部外周を構成するロフト本体40が連結されてい
るから、このロボット本体40は常に軸足の向きと同方
向に向いている。従って、脚の向き及びロボット本体の
向きは常に歩行方向に正体して向くことになる。従って
、歳差運動を利用した歩行にも拘わらず、人間の歩行に
極めて近い状態で歩行動作を行わせることができる効果
がある。即ち、体裁のよい歩行ロボットとなり得る。
4又は5のみを歩行面から離反させることにより、回転
盤3に歳差運動を起こさせて他方の脚の回りに回転靴支
持体1を水平に回動させることができる。従って、一対
の脚を順次その一方のみを歩行面から離反させることに
より回転盤3の歳差運動の向きを変え、前進することが
できる。このとき、回転靴支持体はそ゛の接地側の周回
りに歳差運動を起こすが、接地側の脚自体は軸足である
ため、その爪先その他の周外周面が移動することはない
。そして、この軸足側の脚4の外周面と他の脚5の外周
面とが平行運動機構39により連結されているから、例
え回転軸支持体1自体が軸足回りに回動しても、他方の
脚5の外周面自体は同一方向に維持されている。又、こ
の平行運動機構39に歩行ロボットの少なくとも胴体又
は顔面部外周を構成するロフト本体40が連結されてい
るから、このロボット本体40は常に軸足の向きと同方
向に向いている。従って、脚の向き及びロボット本体の
向きは常に歩行方向に正体して向くことになる。従って
、歳差運動を利用した歩行にも拘わらず、人間の歩行に
極めて近い状態で歩行動作を行わせることができる効果
がある。即ち、体裁のよい歩行ロボットとなり得る。
第1図は本発明者にかかる従来型ロボットの一例を示す
縦断両立面図、第2図は同右側面図、第3図〜第5図は
本歩行ロボットの原理を説明する説明図、第6図は本発
明の実施例の一部縦断両立面図、第7図は同右側面図、
第8図は第6図の上部を取り除いた状態の平面略図、第
9図は本歩行ロボットの原理を説明する他の説明図、第
10図は本発明の第2実施例の要部を示す平面図、第1
1図は同立面図、第12図は本発明の第3実施例の一部
縦断両立面図、第13図は同右側面図。 1・・・回転盤支持体 2・・・回転軸3・・・回転盤
4,5・・・脚 6・・・脚非接地手段 7・・・回転型支持体回動手段
8・・・水平支持体 9・・・ピン 10・・・懐合管 11・・・ベアリング12・・・ネ
ジシャフト 13・・・ガイド棒14・・・脚端盤 1
5・・・モータ 16・・・ベル) 17.18・・・歯車21・・・伸
縮部 22・・・揺れ止め棒23・・・電源 24・・
・ブレーキ盤25・・・ブレーキ 39・・・平行運動
機構40・・・ロボット本体 41・・・爪先42・・
・鼻 43.45・・・ピン 44・・・垂直軸 46・・・リンク板47・・・中央
リンク 48・・・サイドリンク49・・・軸 51・
・・足部 52・・・二叉部 53・・・リベット54・・・円弧
状開口 55・・・復帰用ネジリバネ56・・・爪 5
7・・・型歯車 58・・・クランクレバー 59・・・長孔60・・・
接続管 61・・・保護用半環62・・・支持棒 63
・・・摩擦車 代理人 弁理士 窪 1)卓 美
縦断両立面図、第2図は同右側面図、第3図〜第5図は
本歩行ロボットの原理を説明する説明図、第6図は本発
明の実施例の一部縦断両立面図、第7図は同右側面図、
第8図は第6図の上部を取り除いた状態の平面略図、第
9図は本歩行ロボットの原理を説明する他の説明図、第
10図は本発明の第2実施例の要部を示す平面図、第1
1図は同立面図、第12図は本発明の第3実施例の一部
縦断両立面図、第13図は同右側面図。 1・・・回転盤支持体 2・・・回転軸3・・・回転盤
4,5・・・脚 6・・・脚非接地手段 7・・・回転型支持体回動手段
8・・・水平支持体 9・・・ピン 10・・・懐合管 11・・・ベアリング12・・・ネ
ジシャフト 13・・・ガイド棒14・・・脚端盤 1
5・・・モータ 16・・・ベル) 17.18・・・歯車21・・・伸
縮部 22・・・揺れ止め棒23・・・電源 24・・
・ブレーキ盤25・・・ブレーキ 39・・・平行運動
機構40・・・ロボット本体 41・・・爪先42・・
・鼻 43.45・・・ピン 44・・・垂直軸 46・・・リンク板47・・・中央
リンク 48・・・サイドリンク49・・・軸 51・
・・足部 52・・・二叉部 53・・・リベット54・・・円弧
状開口 55・・・復帰用ネジリバネ56・・・爪 5
7・・・型歯車 58・・・クランクレバー 59・・・長孔60・・・
接続管 61・・・保護用半環62・・・支持棒 63
・・・摩擦車 代理人 弁理士 窪 1)卓 美
Claims (1)
- 回転盤支持体(11と、歩行時に回転軸(2)がほぼ水
平になるように前記支持体(1)に枢着された慣性モー
メントの大なる回転盤(3)と、互いに離間し前記支持
体(1ンに取付けられた一対の脚(4)、(5)と一方
の前記脚(4)又は(5)のみを歩行面から離反させる
ように少なくとも一つの脚に設けた脚非接地手段(6)
と、前記支持体(1)が各脚のまわりに回転自在となる
ように両者の間又は、脚(4)、(5)自体に設けた回
転盤支持体回転手段(7)と、前記回転軸(3)に直交
する方向への転倒を防止するため夫々の脚下端に設けた
直交方向転倒防止手段(50)と、を具備する歩行ロボ
ットにおいて、前記一対の脚(4)、(5)の外周面が
ほぼ同一方向に向くように、両脚間に設けた平行運動機
構(39)と、該平行運動機構(39)に連結されて前
記両脚の外周面と同一方向を向くと共に、ロボ・ノ゛
トの少なくとも胴部又は顔面部外周を構成するロボット
本体(40)と、を有することを特徴とする歩行ロボッ
ト
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59112712A JPS60255580A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | 歩行ロボツト |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59112712A JPS60255580A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | 歩行ロボツト |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60255580A true JPS60255580A (ja) | 1985-12-17 |
Family
ID=14593613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59112712A Pending JPS60255580A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | 歩行ロボツト |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60255580A (ja) |
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---|---|---|---|---|
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-
1984
- 1984-05-31 JP JP59112712A patent/JPS60255580A/ja active Pending
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