JP2002096281A - Bipedal walking robot - Google Patents

Bipedal walking robot

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JP2002096281A
JP2002096281A JP2000321959A JP2000321959A JP2002096281A JP 2002096281 A JP2002096281 A JP 2002096281A JP 2000321959 A JP2000321959 A JP 2000321959A JP 2000321959 A JP2000321959 A JP 2000321959A JP 2002096281 A JP2002096281 A JP 2002096281A
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Japan
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robot
sole
plane
posture
floor
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Yoshi Marukawa
佳 丸川
Takanari Kaneshiro
隆也 金城
Hiroshi Yokoshima
浩 横島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple and inexpensive bipedal walking robot capable of performing the attitude balance in the lateral direction of the robot without using any motor having the axis of rotation in the longitudinal direction of the robot on ankles and the waist. SOLUTION: A center side flat surface 9 of the robot in contact with a floor surface when the robot is erected and a robot side flat surface 10 inclined diagonally upward when the robot is erected are provided on a right sole 8, and a center side flat surface 18 of the robot in contact with the floor surface when the robot is erected and a robot side flat surface 19 inclined diagonally upward when the robot is erected are provided on a left sole 17. In a walking mode, in order to keep the attitude balance in the lateral direction of the robot, the attitude of the robot is controlled so that an appropriate flat surface out of the two flat surfaces of the right sole 8 and the left sole 17 is brought into contact with the floor surface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、二足歩行ロボット
を、転倒することなく歩行させるための、実施が容易な
手段を提供するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides an easily implemented means for causing a bipedal walking robot to walk without falling over.

【0002】[0002]

【従来の技術】2本の脚を持つロボットの歩行を実現さ
せるには、ロボットの進行方向に対し左右の方向へ転倒
させないように重心を制御することが重要な課題であ
る。
2. Description of the Related Art In order to realize walking of a robot having two legs, it is important to control the center of gravity so that the robot does not fall in the left and right directions with respect to the traveling direction of the robot.

【0003】従来、二足歩行ロボットを、進行方向に対
し左右の方向に転倒することなく歩行させるための技術
として、足首や腰にロボットの進行方向と同一方向に回
転軸を有するモータ等のアクチュエータを装備して、こ
のアクチュエータを制御することにより一方の脚が浮い
ているときに支持脚側にロボットの重心を移行させ、ロ
ボットの左右方向の重心バランスを制御することによ
り、ロボットを転倒させることなく歩行させる方式が一
般的であった。
Conventionally, as a technique for causing a bipedal walking robot to walk without falling in the left and right directions with respect to the traveling direction, an actuator such as a motor having a rotating shaft at the ankle or waist in the same direction as the traveling direction of the robot has been known. By controlling this actuator, the center of gravity of the robot is shifted to the supporting leg side when one leg is floating, and the robot is overturned by controlling the balance of the center of gravity of the robot in the left and right direction It was common to walk without walking.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の方式では、進行方向に対し左右方向のロボットの重心
バランスをとるために、足首や腰にロボットの進行方向
と同一方向に回転軸を有するモータを装備することが必
須である。そのため、二足歩行ロボットを製造するにあ
たり、機械系が複雑で高価になるという欠点があった。
However, in this type of system, in order to balance the center of gravity of the robot in the left-right direction with respect to the traveling direction, a motor having an ankle or a waist with a rotation axis in the same direction as the traveling direction of the robot is used. It is essential to equip For this reason, there is a drawback that the mechanical system becomes complicated and expensive in manufacturing a bipedal walking robot.

【0005】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れたものであり、本発明の目的は、ロボットの進行方向
に回転軸を有するモータを装備することなく左右方向の
重心バランスをとることが可能な、簡素で安価な二足歩
行ロボットを実現するための技術を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to balance the center of gravity in the left-right direction without equipping a motor having a rotation axis in the traveling direction of the robot. It is an object of the present invention to provide a technique for realizing a simple, inexpensive bipedal walking robot.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、ロボットの足裏に2つの外接平面を具備させる。足
裏のロボット中央側外接平面はロボット直立時に床面と
接するような外接平面とし、足裏のロボット側面側外接
平面はロボット直立時に床面に対し斜め上方に傾くよう
な外接平面とする。
In order to solve this problem, two circumscribed planes are provided on the sole of the robot. The center circumscribed plane of the sole on the robot side is a circumscribed plane that is in contact with the floor surface when the robot is upright, and the circumscribed plane on the side of the robot side is a circumscribed plane inclined obliquely upward with respect to the floor surface when the robot is erect.

【0007】ロボットを歩行させずに直立させる場合に
は、両脚ともにロボット中央側の外接平面が床面に接す
るように両脚の長さを揃える。
When the robot stands upright without walking, the lengths of both legs are aligned such that the circumscribed plane on the center side of the robot contacts the floor surface.

【0008】ロボットを歩行させる場合には、まず、遊
脚側を地面から離す前に、遊脚を床面方向に伸ばすか支
持脚を床面とは反対の方向に縮めることにより、支持脚
足裏のロボット側面側の外接平面が床面に接するような
姿勢をとり、ロボットの重心を支持脚側に移動させる。
次に、遊脚を縮めて床面から浮かせ、遊脚を浮かせたこ
とにより重心移動してロボットが遊脚側に転倒する前
に、遊脚を前方に伸ばして床面に着地させる。遊脚を浮
かせる前に、支持脚が足裏のロボット側面側外接平面で
床面に接しているため、ロボット全体が支持脚側に傾斜
しており、ロボットが遊脚側に倒れ込むまでの時間猶予
があるので、ロボットを転倒させることなく、遊脚を浮
かせてから着地させることが可能になる。この動作を繰
り返すことにより二足歩行を実現できる。
When the robot is caused to walk, first, before the free leg side is separated from the ground, the free leg is extended in the direction of the floor surface or the support leg is contracted in the direction opposite to the floor surface. The robot takes a posture such that the circumscribed plane on the side of the back robot contacts the floor, and moves the center of gravity of the robot to the support leg side.
Next, the free leg is stretched forward and landed on the floor before the robot falls over to the free leg side by moving the center of gravity due to the free leg being retracted and floating from the floor surface. Before floating the free leg, the support leg is in contact with the floor at the robot side circumscribed plane of the sole, so the entire robot is inclined to the support leg side, so there is a delay before the robot falls down to the free leg side. Therefore, it is possible to lift the free leg before landing, without falling the robot. By repeating this operation, biped walking can be realized.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の原理及び一実施例を図面を用
いて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The principle and one embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0010】図1は二足歩行ロボットを前方正面から見
た図である。1は腰リンクで、2は右腿リンクである。
腰リンク1と右腿リンク2は、右腰モータ3により、ロ
ボット左右方向を回転軸として相対角度を変化させるこ
とができる。4は右脛リンクである。右腿リンク2と右
脛リンク4は、右膝モータ5により、ロボット左右方向
を回転軸として相対角度を変化させることができる。6
は右足リンクである。右脛リンク4と右足リンク6は、
右足首モータ7により、ロボット左右方向を回転軸とし
て相対角度を変化させることができる。8は右足裏であ
る。9は右足裏のロボット中央側平面で、ロボット直立
時に床面と接するような平面とする。10は右足裏のロ
ボット側面側平面で、ロボット直立時に床面に対し斜め
上方に傾くような平面とする。11は左腿リンクであ
る。腰リンク1と左腿リンク11は、左腰モータ12に
より、ロボット左右方向を回転軸として相対角度を変化
させることができる。13は左脛リンクである。左腿リ
ンク11と左脛リンク13は、左膝モータ14により、
ロボット左右方向を回転軸として相対角度を変化させる
ことができる。15は左足リンクである。左脛リンク1
3と左足リンク15は、左足首モータ16により、ロボ
ット左右方向を回転軸として相対角度を変化させること
ができる。17は左足裏である。18は左足裏のロボッ
ト中央側平面で、ロボット直立時に床面と接するような
平面とする。19は左足裏のロボット側面側平面で、ロ
ボット直立時に床面に対し斜め上方に傾くような平面と
する。
FIG. 1 is a view of a bipedal walking robot viewed from the front and front. 1 is a waist link and 2 is a right thigh link.
The waist link 1 and the right thigh link 2 can be changed in relative angle by the right waist motor 3 with the robot left-right direction as a rotation axis. 4 is a right shin link. The relative angle between the right thigh link 2 and the right shin link 4 can be changed by the right knee motor 5 with the robot left-right direction as the rotation axis. 6
Is the right foot link. The right shin link 4 and the right foot link 6
The right ankle motor 7 can change the relative angle with the robot left-right direction as the rotation axis. 8 is the right sole. Reference numeral 9 denotes a plane on the center of the robot on the right sole, which is in contact with the floor when the robot stands upright. Reference numeral 10 denotes a plane on the side of the robot on the right sole, which is inclined obliquely upward with respect to the floor when the robot stands upright. 11 is a left thigh link. The relative angle between the waist link 1 and the left thigh link 11 can be changed by the left waist motor 12 using the left-right direction of the robot as a rotation axis. 13 is a left shin link. The left thigh link 11 and the left shin link 13 are driven by the left knee motor 14
The relative angle can be changed with the robot left-right direction as a rotation axis. Reference numeral 15 denotes a left foot link. Left shin link 1
3 and the left foot link 15 can be changed in relative angle by the left ankle motor 16 with the robot left-right direction as the rotation axis. 17 is the left sole. Reference numeral 18 denotes a plane at the center of the robot on the left sole, which is in contact with the floor when the robot stands upright. Reference numeral 19 denotes a plane on the side of the robot on the left sole, which is inclined obliquely upward with respect to the floor when the robot stands upright.

【0011】図2は二足歩行ロボットの制御手段の構成
を示すシステム構成図である。
FIG. 2 is a system configuration diagram showing the configuration of the control means of the bipedal walking robot.

【0012】速度指令入力手段20は、ロボット外部か
らの歩行速度指令を入力する手段である。歩行速度指令
は、中央制御装置21へ入力される。中央制御装置21
は、毎制御周期ごとに、各モータがとるべき角度を計算
しモータ制御手段22へ角度指令データを送る。モータ
制御手段22は角度指令データに基づき、右腰モータ
3、右膝モータ5、右足首モータ7、左腰モータ12、
左膝モータ14、左足首モータ16の回転角度が角度指
令データと同じ角度になるように制御する。
The speed command input means 20 is a means for inputting a walking speed command from outside the robot. The walking speed command is input to the central control device 21. Central control unit 21
Calculates the angle to be taken by each motor in each control cycle and sends angle command data to the motor control means 22. The motor control means 22 determines the right waist motor 3, right knee motor 5, right ankle motor 7, left waist motor 12,
Control is performed so that the rotation angles of the left knee motor 14 and the left ankle motor 16 are the same as the angle command data.

【0013】次に、二足歩行ロボットの歩行を実現する
ための制御方法ついて、二足歩行ロボットが歩行する様
子を模式的に描いた図3に基づき、説明する。
Next, a control method for realizing the walking of the biped walking robot will be described with reference to FIG. 3, which schematically illustrates a state in which the biped walking robot walks.

【0014】二足歩行ロボットは、次に述べる6つの目
標姿勢をもつ。
The bipedal walking robot has the following six target postures.

【0015】第1の目標姿勢は、右足裏ロボット中央側
外接平面9と左足裏ロボット中央側外接平面18が床に
接地している状態である。第1の目標姿勢では、腰リン
ク1から右足裏8までの鉛直方向の距離と腰リンク1か
ら左足裏17までの鉛直方向の距離が等しく、ロボット
が前後方向に転倒しないような重心位置を実現し、か
つ、左足裏17が現時点でとるべき歩幅の距離だけ右足
裏8より前方位置になるような姿勢である。
The first target posture is a state where the right sole robot center-side circumscribed plane 9 and the left sole robot center-side circumscribed plane 18 are in contact with the floor. In the first target posture, the vertical distance from the waist link 1 to the right foot 8 is equal to the vertical distance from the waist link 1 to the left foot 17, and the center of gravity is realized so that the robot does not fall down in the front-back direction. In addition, the posture is such that the left sole 17 is located forward of the right sole 8 by a distance corresponding to the present step length.

【0016】第2の目標姿勢は、右足裏8と左足裏ロボ
ット側面側外接平面19が床に接地しロボットが左方向
に傾いている状態である。第2の目標姿勢では、左足裏
17と右脚裏8の前後方向の相対的な位置を第1の目標
姿勢の場合と同じくし、ロボットが前後方向に転倒しな
いような重心位置を実現し、かつ、左足裏ロボット側面
側外接平面19が床面に接するように、腰リンク1から
左足裏17までの鉛直方向の距離を腰リンク1から右足
裏8までの鉛直方向の距離より相対的に短くした姿勢で
ある。
The second target posture is a state in which the right sole 8 and the circumscribed plane 19 on the side surface of the left sole robot touch the floor and the robot is tilted to the left. In the second target posture, the relative positions of the left sole 17 and the right sole 8 in the front-rear direction are the same as those in the first target posture, and a center of gravity position such that the robot does not fall in the front-rear direction is realized. In addition, the vertical distance from the waist link 1 to the left sole 17 is shorter than the vertical distance from the waist link 1 to the right sole 8 such that the circumscribed plane 19 on the side of the left foot robot contacts the floor. Posture.

【0017】第3の目標姿勢は、左足裏ロボット側面側
外接平面19が床に接地し右足裏8が床から浮いている
状態である。第3の目標姿勢では、右足裏8と左足裏1
7の前後方向の相対的な位置を等しくし、ロボットが前
後方向に転倒しないような重心位置を実現し、右足裏8
が床面から浮くように腰リンク1から右足裏8までの鉛
直方向の距離を腰リンク1から左足裏17までの鉛直方
向の距離よりも相対的に短くした姿勢である。
The third target posture is a state in which the circumscribed plane 19 on the side surface of the left sole robot is in contact with the floor and the right sole 8 is floating from the floor. In the third target posture, the right sole 8 and the left sole 1
7, the relative position in the front-rear direction is equalized, and the center of gravity position is set so that the robot does not fall down in the front-rear direction.
This is a posture in which the vertical distance from the waist link 1 to the right sole 8 is shorter than the vertical distance from the waist link 1 to the left sole 17 so as to float from the floor.

【0018】第3の目標姿勢では、左足裏ロボット側面
側外接平面19は歩行中の慣性力等の影響でロボットが
左脚側に転倒することがない程度の傾きである必要があ
るが、一方で、ロボットが右脚側に倒れ込むまでの時間
を長くする目的のためにはロボットがなるべく左脚側に
傾斜するようにしたほうがよい。左足裏のロボット側面
側外接平面19の傾きは、このような条件を満たすよう
に実験、もしくは、計算により決定され、実装されてい
るものとする。
In the third target posture, the circumscribed plane 19 on the side surface of the left sole robot needs to have such an inclination that the robot does not fall to the left leg side due to the inertial force or the like during walking. In order to extend the time required for the robot to fall down to the right leg side, it is preferable that the robot is inclined to the left leg side as much as possible. It is assumed that the inclination of the robot side circumscribed plane 19 on the left sole is determined and implemented by experiment or calculation so as to satisfy such a condition.

【0019】第3の目標姿勢では、左足裏ロボット側面
側外接平面19の傾きにより、ロボット全体が左方向に
傾斜した姿勢になる。そのため、右脚を浮かせた状態で
も比較的安定にロボットの姿勢が保たれる。
In the third target posture, the entire robot is inclined leftward due to the inclination of the circumscribed plane 19 on the side of the left sole robot. Therefore, even when the right leg is lifted, the posture of the robot is relatively stably maintained.

【0020】第4の目標姿勢は、右足裏ロボット中央側
外接平面9と左足裏ロボット中央側外接平面18が床に
接地している状態である。第4の目標姿勢では、腰リン
ク1から右足裏8までの鉛直方向の距離と腰リンク1か
ら左足裏17までの鉛直方向の距離が等しく、ロボット
が前後方向に転倒しないような重心位置を実現し、か
つ、右足裏8が現時点でとるべき歩幅の距離だけ左足裏
17より前方位置になるような姿勢である。
The fourth target posture is a state where the right sole robot center-side circumscribed plane 9 and the left sole robot center-side circumscribed plane 18 are in contact with the floor. In the fourth target posture, the vertical distance from the waist link 1 to the right foot 8 is equal to the vertical distance from the waist link 1 to the left foot 17, and the center of gravity position is realized such that the robot does not fall down in the front-rear direction. In addition, the posture is such that the right sole 8 is located forward of the left sole 17 by a distance corresponding to the present step length.

【0021】第5の目標姿勢は、左足裏17と右足裏ロ
ボット側面側外接平面10が床に接地しロボットが右方
向に傾いている状態である。第5の目標姿勢では、左足
裏17と右脚裏8の前後方向の相対的な位置を第4の目
標姿勢の場合と同じくし、ロボットが前後方向に転倒し
ないような重心位置を実現し、かつ、右足裏ロボット側
面側外接平面10が床面に接するように、腰リンク1か
ら右足裏8までの鉛直方向の距離を腰リンク1から左足
裏17までの鉛直方向の距離より相対的に短くした姿勢
である。
The fifth target posture is a state in which the left sole 17 and the circumscribed plane 10 on the side surface of the right sole robot are on the floor and the robot is inclined rightward. In the fifth target posture, the relative positions of the left sole 17 and the right leg 8 in the front-rear direction are the same as those in the fourth target posture, and a center of gravity position that prevents the robot from falling in the front-rear direction is realized. In addition, the vertical distance from the waist link 1 to the right sole 8 is relatively shorter than the vertical distance from the waist link 1 to the left sole 17 so that the circumscribed plane 10 on the side surface of the right sole robot contacts the floor. Posture.

【0022】第6の目標姿勢は、右足裏ロボット側面側
外接平面10が床に接地し左足裏17が床から浮いてい
る状態である。第6の目標姿勢では、左足裏17と右足
裏8の前後方向の相対的な位置を等しくし、ロボットが
前後方向に転倒しないような重心位置を実現し、左足裏
17が床面から浮くように腰リンク1から左足裏17ま
での鉛直方向の距離を腰リンク1から右足裏8までの鉛
直方向の距離よりも相対的に短くした姿勢である。
The sixth target posture is a state in which the circumscribed plane 10 on the side surface of the right sole robot is on the floor and the left sole 17 is floating from the floor. In the sixth target posture, the relative positions of the left sole 17 and the right sole 8 in the front-rear direction are equalized to realize a center of gravity position at which the robot does not fall in the front-rear direction, and the left sole 17 floats from the floor. In this posture, the vertical distance from the waist link 1 to the left sole 17 is shorter than the vertical distance from the waist link 1 to the right sole 8.

【0023】第6の目標姿勢では、右足裏ロボット側面
側外接平面10は歩行中の慣性力等の影響でロボットが
右脚側に転倒することがない程度の傾きである必要があ
るが、一方で、ロボットが左脚側に倒れ込むまでの時間
を長くする目的のためにはロボットがなるべく右脚側に
傾斜するようにしたほうがよい。右足裏ロボット側面側
外接平面10の傾きは、このような条件を満たすように
実験、もしくは、計算により決定され、実装されている
ものとする。
In the sixth target posture, the circumscribed plane 10 on the side surface of the right sole robot needs to have such an inclination that the robot does not fall to the right leg side due to the inertial force during walking. In order to extend the time required for the robot to fall to the left leg side, it is preferable that the robot is inclined to the right leg side as much as possible. It is assumed that the inclination of the circumscribed plane 10 on the side surface of the right sole robot side is determined by experiment or calculation so as to satisfy such a condition and is implemented.

【0024】第6の目標姿勢では、右足裏ロボット側面
側外接平面10の傾きにより、ロボット全体が右方向に
傾斜した姿勢になる。そのため、左脚を浮かせた状態で
も比較的安定にロボットの姿勢が保たれる。
In the sixth target posture, the entire robot is inclined rightward due to the inclination of the circumscribed plane 10 on the side surface of the right sole robot. Therefore, the posture of the robot can be relatively stably maintained even when the left leg is lifted.

【0025】速度指令入力手段20より速度指令値が入
力されると、中央制御装置21でロボットがとるべき歩
幅が決定される。速度指令値の値域は、たとえば、0以
上16以下の整数値とし、ロボットがとるべき歩幅は、
たとえば、速度指令値に応じて比例的に長くするものと
する。
When a speed command value is input from the speed command input means 20, the central controller 21 determines a step length to be taken by the robot. The range of the speed command value is, for example, an integer value of 0 or more and 16 or less.
For example, it is assumed that the length is proportionally increased according to the speed command value.

【0026】ロボットの初期姿勢は、第1の目標姿勢で
歩幅0とする。
The initial posture of the robot is the first target posture and the stride length is 0.

【0027】ロボットが第1の目標姿勢をとっており、
中央制御装置21で決定された歩幅が0である間は、第
1の目標姿勢を維持する。ロボットが第1の目標姿勢を
とっており、中央制御装置21で決定された歩幅が0で
ない場合は、ロボットの姿勢を予め定められた期間内に
第2の目標姿勢に変化させる。ロボットが第2の目標姿
勢になったら、ロボットの姿勢を予め定められた期間内
に第3の目標姿勢へ変化させる。ロボットが第3の目標
姿勢になったら、ロボットの姿勢を予め定められた期間
内に第4の目標姿勢へ変化させる。ロボットが第4の目
標姿勢になったら、ロボットの姿勢を予め定められた期
間内に第5の目標姿勢へ変化させる。ロボットが第5の
目標姿勢になったら、ロボットの姿勢を予め定められた
期間内に第6の目標姿勢へ変化させる。ロボットが第6
の目標姿勢になったら、ロボットの姿勢を予め定められ
た期間内に第1の目標姿勢へ変化させる。
The robot is in a first target posture,
While the stride determined by the central control device 21 is 0, the first target posture is maintained. When the robot is in the first target posture and the stride determined by the central control device 21 is not 0, the posture of the robot is changed to the second target posture within a predetermined period. When the robot reaches the second target posture, the posture of the robot is changed to the third target posture within a predetermined period. When the robot reaches the third target posture, the posture of the robot is changed to the fourth target posture within a predetermined period. When the robot reaches the fourth target posture, the posture of the robot is changed to the fifth target posture within a predetermined period. When the robot reaches the fifth target posture, the posture of the robot is changed to the sixth target posture within a predetermined period. Robot 6
Is reached, the posture of the robot is changed to the first target posture within a predetermined period.

【0028】この手順を繰り返し行うことにより、ロボ
ットを歩行させることができる。
By repeating this procedure, the robot can walk.

【0029】なお、各目標姿勢への姿勢変化の期間は、
ロボットが歩行中に転倒することがないように、実験的
に、あるいは、動力学計算により、決定される。また、
姿勢変化の過程でのロボットの姿勢は、たとえば、1つ
前の目標姿勢と現在の目標姿勢を線形補間した姿勢とす
る。
The period of the posture change to each target posture is as follows.
It is determined experimentally or by dynamic calculation so that the robot does not fall down while walking. Also,
The posture of the robot during the posture change process is, for example, a posture obtained by linearly interpolating the immediately preceding target posture and the current target posture.

【0030】なお、本実施例では、腰と膝にモータを持
つ構成のロボットを示したが、直動型のアクチュエータ
を用いて腰から足裏までのリンク長を可変にすることに
よっても本発明の実施は可能である。
In this embodiment, the robot having the motors at the waist and the knee is shown. However, the present invention can also be realized by making the link length from the waist to the soles variable by using a linear actuator. Is possible.

【0031】また、足裏の構造は、図4に正面図で示し
たように段差のある平面を組み合わせた構造により2つ
の外接平面を実現する方式でも構わない。段差平面型の
右足裏23には、段差平面型の右足裏のロボット側面側
外接平面24と段差平面型の右足裏のロボット中央側平
面25が有り、段差平面型の左足裏26には、段差平面
型の左足裏のロボット側面側外接平面27と段差平面型
の左足裏のロボット中央側平面28が有る。これらの外
接平面を前記実施例と同様に利用することにより、左右
方向の姿勢バランスをとりながら二足歩行することがで
きる。
The sole structure may be such that two circumscribed planes are realized by a structure combining planes with steps as shown in the front view of FIG. The step-planar right sole 23 has a robot-side circumscribed plane 24 of the step-planar right sole and a robot center-side plane 25 of the step-planar right sole, and the step-planar left sole 26 has a step. There is a robot-side circumscribed plane 27 on the left side of the flat sole and a robot central-side plane 28 on the left sole of the stepped side. By using these circumscribed planes in the same manner as in the above-described embodiment, bipedal walking can be performed while keeping the posture balance in the left-right direction.

【0032】また、図5に正面図で示したように無数の
外接平面を持つ曲面状の構造でも構わない。曲面型の右
足裏29には、曲面型の右足裏のロボット側面側外接平
面30と曲面型の右足裏のロボット中央側平面31が有
り、曲面型の左足裏32には、曲面型の左足裏のロボッ
ト側面側外接平面33と曲面型の左足裏のロボット中央
側平面34が有る。これらの外接平面を前記実施例と同
様に利用することにより、左右方向の姿勢バランスをと
りながら二足歩行することができる。
Further, as shown in the front view in FIG. 5, a curved structure having an infinite number of circumscribed planes may be used. The curved right sole 29 has a robot-side circumscribed plane 30 on the curved right sole and a robot central center plane 31 on the curved right sole, and the curved left sole 32 has a curved left sole. The robot has a circumscribed plane 33 on the side of the robot side and a plane 34 on the center of the robot on the left side of the curved surface. By using these circumscribed planes in the same manner as in the above-described embodiment, bipedal walking can be performed while keeping the posture balance in the left-right direction.

【0033】また、本実施例では、速度指令入力手段2
0を用いた人間による歩行操作について述べたが、テレ
ビカメラのような外界測定センサと組み合わせて自律的
な歩行を行わせる際にも本発明は有効である。
In this embodiment, the speed command input means 2
Although the walking operation by a human using 0 has been described, the present invention is also effective when performing autonomous walking in combination with an external measurement sensor such as a television camera.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上、本発明によれば、足首や腰にロボ
ット前後方向に回転軸を持つモータを用いることなく、
簡易で安価な二足歩行ロボットを実現できる。
As described above, according to the present invention, without using a motor having a rotation axis in the anterior and posterior directions of the robot at the ankle and waist,
A simple and inexpensive bipedal walking robot can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例のロボットの正面図である。FIG. 1 is a front view of a robot according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例におけるロボット制御手段の構成を示
すシステム構成図である。
FIG. 2 is a system configuration diagram showing a configuration of a robot control unit in the present embodiment.

【図3】本実施例におけるロボットの目標姿勢と目標姿
勢の遷移を説明するための模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a target posture of the robot and a transition of the target posture in the embodiment.

【図4】本発明の一実施例の段差平面型のロボット足裏
部分を抜粋した図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an excerpt of a sole portion of a step-type robot according to an embodiment of the present invention;

【図5】本発明の一実施例の曲面型のロボット足裏部分
を抜粋した図である。
FIG. 5 is a diagram showing an excerpt of a sole portion of a curved robot according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…腰リンク、2…右腿リンク、3…右腰モータ、4…
右脛リンク、5…右膝モータ、6…右足リンク、7…右
足首モータ、8…右足裏、9…右足裏のロボット中央側
平面、10…右足裏のロボット側面側平面、11…左腿
リンク、12…左腰モータ、13…左脛リンク、14…
左膝モータ、15…左足リンク、16…左足首モータ、
17…左足裏、18…左足裏のロボット中央側平面、1
9…左足裏のロボット側面側平面、20…速度指令入力
手段、21…中央制御装置、22…モータ制御手段、2
3…段差平面型の右足裏、24…段差平面型の右足裏の
ロボット側面側外接平面、25…段差平面型の右足裏の
ロボット中央側平面、26…段差平面型の左足裏、27
…段差平面型の左足裏のロボット側面側外接平面、28
…段差平面型の左足裏のロボット中央側平面、29…曲
面型の右足裏、30…曲面型の右足裏のロボット側面側
外接平面、31…曲面型の右足裏のロボット中央側平
面、32…曲面型の左足裏、33…曲面型の左足裏のロ
ボット側面側外接平面、34…曲面型の左足裏のロボッ
ト中央側平面。
1 ... waist link, 2 ... right thigh link, 3 ... right waist motor, 4 ...
Right shin link, 5 ... Right knee motor, 6 ... Right foot link, 7 ... Right ankle motor, 8 ... Right sole, 9 ... Right sole robot center side plane, 10 ... Right sole robot side plane, 11 ... Left thigh Link, 12: Left waist motor, 13: Left shin link, 14 ...
Left knee motor, 15 ... left foot link, 16 ... left ankle motor,
17 ... left sole, 18 ... robot center side plane of left sole, 1
9: flat surface on the side of the robot on the left sole, 20: speed command input means, 21: central control device, 22: motor control means, 2
Reference numeral 3 denotes a step-flat right foot sole, 24 denotes a robot-side circumscribed plane of the step-flat right foot sole, 25 denotes a robot center-side plane of a step-flat right foot sole, 26 denotes a step-planar left foot sole, 27
… A circumscribed plane on the side of the robot on the left sole of the step plane type, 28
... Robot center side plane of left foot sole of stepped flat type, 29. Curved right foot sole, circumscribed plane of robot side surface of right foot sole of curved face, 31 ... Robot central side plane of right foot sole of curved type, 32. Curved left sole 33, circumscribed plane on left side of robot on left side of curved plane, 34 ... center plane on left side of robot on curved left sole.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3F059 BA00 BB06 FC00 3F060 BA07 CA14  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3F059 BA00 BB06 FC00 3F060 BA07 CA14

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ロボットの足裏のロボット中央側にロボッ
ト直立時に床面と接する外接平面を有し、ロボットの足
裏のロボット側面側にロボット直立時に床面に対し斜め
上方に傾いた外接平面を有し、歩行中に足裏の2つの外
接平面のうちロボットの姿勢バランスを保つのに適切な
外接平面が床面と接するようにロボットの姿勢を制御す
る制御手段を有する二足歩行ロボット。
1. A robot having a circumscribed plane at the center of the robot on the sole of the robot and in contact with the floor when the robot is upright, and an circumscribed plane inclined obliquely upward with respect to the floor when the robot is upright on the side of the robot on the sole of the robot. A bipedal walking robot having control means for controlling the posture of the robot such that a circumscribing plane suitable for maintaining a posture balance of the robot during walking is in contact with the floor surface.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100382938C (en) * 2006-06-22 2008-04-23 上海交通大学 Pitching transferring integrated waist structure of human-like robot
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