CN1678434A - 步行式移动机器人 - Google Patents

步行式移动机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN1678434A
CN1678434A CNA038202344A CN03820234A CN1678434A CN 1678434 A CN1678434 A CN 1678434A CN A038202344 A CNA038202344 A CN A038202344A CN 03820234 A CN03820234 A CN 03820234A CN 1678434 A CN1678434 A CN 1678434A
Authority
CN
China
Prior art keywords
joint
ankle
shank
link rod
mobile robot
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.)
Granted
Application number
CNA038202344A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100381259C (zh
Inventor
五味洋
浜谷一司
丰田均
竹村佳也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of CN1678434A publication Critical patent/CN1678434A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100381259C publication Critical patent/CN100381259C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/106—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links
    • B25J9/1065—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links with parallelograms
    • 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
    • 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)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

一种步行式移动机器人(1)，腿部(2)至少具有第1关节(16)，和在重力方向上配置在其下方的第2关节(18、20)，驱动所述第2关节的驱动器(54、56)被配置在与所述第1关节相同的位置、以及在重力方向上位于其上方的位置(28)中的任一方。这样，能够减轻腿部接触地面侧(末端侧，即第2关节侧)的重量，在移动时，特别是在快速移动时，可以减小在腿部产生的惯性力。

Description

步行式移动机器人
技术领域
本发明涉及一种步行式移动机器人，具体讲涉及步行式移动机器人的腿部。
背景技术
作为涉及步行式移动机器人的技术，特别是涉及步行式移动机器人的腿部的技术，例如已经公知的特许第3293952号公报记载的技术。该现有技术构成为，把驱动膝关节的电动机配置在大腿连杆上，同时把驱动踝关节的电动机配置在小腿连杆上，通过传动带驱动与各关节的轴线同轴配置的减速器，能够获得步行所需的驱动力。
在步行式移动机器人移动时，特别是快速移动时，在腿部产生较大的惯性力。因此，期望腿部特别是其接触地面一侧(接触地面的一侧，即末端侧)的重量比较轻，以降低移动时在腿部产生的惯性力。但是，在上述现有技术中，在小腿连杆上配置了用于驱动踝关节的电动机，同时在踝关节的同一轴线上配置减速器，所以腿部的接触地面一侧的重量变大，从降低惯性力方面考虑具有改善的余地。
发明内容
本发明的目的是提供一种步行式移动机器人，其可以减轻腿部接触地面一侧(末端侧)的重量，由此可以降低移动时在腿部产生的惯性力。
为了达到上述目的，本发明的步行式移动机器人，如后述的权利要求1所述，具有关节腿部，利用驱动器驱动所述腿部移动，其构成为，所述腿部至少具有第1关节，和在重力方向上配置在所述第1关节下方的第2关节，驱动所述第2关节的驱动器配置在与所述第1关节相同的位置、以及在重力方向上位于所述第1关节上方的位置中的任一方。这样，腿部至少具有第1关节和在重力方向上配置在第1关节下方的第2关节，驱动所述第2关节的驱动器配置在与所述第1关节相同的位置、以及在重力方向上位于其上方的位置中的任一方，所以能够减轻腿部接触地面一侧(末端侧，即第2关节)的重量，因此，在移动时，特别是在快速移动时，可以减小在腿部产生的惯性力。
并且，本发明构成为，如后述的权利要求2所述，驱动所述第2关节的驱动器的输出轴和传递其输出的传动装置的输出轴中的任一方，配置在与所述第1关节的同一轴线上，所述第2关节连接与所述第1关节的轴线同轴配置的输出轴，并且通过联杆被驱动。这样，驱动所述第2关节的驱动器的输出轴和传递该输出的传动装置的输出轴中的任一方，配置在与所述第1关节的同一轴线上，所述第2关节连接配置在所述第1关节的同一轴线上的输出轴，并且被刚性体的联杆所驱动，所以在前述效果的基础上，即使第2关节和驱动器、或者第2关节和传动装置分离开配置，也能够高精度地传递动力。另外，可以独立地对第1关节和第2关节进行角度调整。
并且，本发明构成为，如后述的权利要求3所述，所述第2关节至少具有不同的两个方向的旋转轴线。这样，第2关节构成为至少具有不同的两个方向的旋转轴线，所以在前述效果的基础上，可以实现步行式移动机器人的顺畅移动。
并且，本发明构成为，如后述的权利要求4所述，所述第2关节由多个驱动器所驱动，同时连接所述多个驱动器的输出轴以及传递它们输出的传动装置的输出轴中的任一方，并且通过多个联杆所驱动。这样，第2关节由多个驱动器所驱动，同时连接所述多个驱动器的输出轴以及传递它们输出的传动装置的输出轴中的任一方，并且通过多个联杆被驱动，所以在前述效果的基础上，利用多个驱动器的驱动力之和可以进行第2关节(具体讲是需要较大驱动力的踝关节)的驱动，能够使驱动第2关节的多个驱动器小型化。
并且，本发明构成为，如后述的权利要求5所述，所述多个联杆被配置成从所述第2关节的轴线离开规定距离。这样，连接第2关节和驱动第2关节的多个驱动器(或传递它们的输出的传动装置)的输出轴的多个联杆，从第2关节的轴线离开规定距离而进行配置，所以在前述效果的基础上，能够以较小的驱动力驱动第2关节。
并且，本发明构成为，如后述的权利要求6所述，所述第2关节是在所述腿部具有的关节中配置在最接近接触地面一侧的关节。这样，因为第2关节是在腿部具有的关节中配置在最接近接触地面一侧的关节，所以在前述效果的基础上，能够缩小从腿部的接触地面端到第2关节(具体讲是踝关节)的距离，能够提高步行式移动机器人的稳定性。
附图说明
图1是以腿部的关节结构为中心来表示本发明的一实施方式涉及的步行式移动机器人的概略示意图。
图2是详细表示图1所示机器人的右腿部的右侧视图。
图3是图2所示的腿部的后视图。
图4是沿图3的IV-IV线剖面图。
图5是沿图3的V-V线剖面图。
图6是说明从右侧观看图1所示机器人的右腿部时踝关节的驱动动作的示意图。
图7是说明从后方观看图1所示机器人的右腿部时踝关节的驱动动作的示意图。
图8是表示踝关节和驱动踝关节的驱动器的一种连接方法的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的一实施方式涉及的步行式移动机器人。
图1表示该实施方式涉及的步行式移动机器人，具体讲是以腿部的关节结构为中心来表示双足步行机器人的概略示意图。
如图所示，双足步行机器人(以下称为“机器人”)1在各个左右腿部2R、2L(设右侧为R，左侧为L，以下相同)中具有6个关节(用轴线表示)。在重力方向，6个关节从上方依次由以下关节构成，即，大腿(腰部)的腿部旋转用(绕Z轴)关节10R、10L(设右侧为R，左侧为L，以下相同)；大腿(腰部)的滚动(roll)方向(绕X轴)关节12R、12L；大腿(腰部)的前后(Pitch)方向(绕Y轴)关节14R、14L；膝盖部的前后方向的关节16R、16L；脚腕的前后方向的关节18R、18L，以及滚动方向的关节20R、20L。即，大腿关节(或腰关节)由关节10R(L)、12R(L)、14R(L)构成，膝关节(所述第1关节)由关节16R(L)构成，踝关节(所述第2关节)由关节18R(L)、20R(L)构成。
在踝关节18R(L)和20R(L)的下部安装着脚板22R、22L，并且在最上方设有上体(基体)24，在其内部存储着由微型计算机构成的控制单元26等。大腿关节10R(L)、12R(L)、14R(L)和膝关节16R(L)利用大腿连杆28R、L连接着，膝关节16R(L)和踝关节18R(L)、20R(L)利用小腿连杆30R、30L连接着。
并且，如该图所示，在踝关节18R(L)、20R(L)和脚板22R(L)的接触地面端之间安装有已公知的6轴向力传感器(地面反作用力检测器)34R(L)，测定3个方向上的力的成分Fx、Fy、Fz和3个方向的力矩的成分Mx、My、Mz，检测腿部2R(L)是否着地(接触地面)、以及地面(未图示)作用于腿部2R(L)的地面反作用力(接触地面荷重)等。在上体24中设置倾斜传感器36，检测相对于Z轴(垂直方向(重力方向))倾斜度和角速度。另外，在驱动各关节的电动机中还设有检测其旋转量的旋转编码器(未图示)。
这些6轴向力传感器34R(L)和倾斜传感器36等的输出被输入到控制单元26中。控制单元26根据存储在存储器(未图示)中的数据和所输入的检测值，算出驱动各关节的电动机(在该图中未图示)的控制值。
这样，机器人1的左右腿部2R、2L分别被赋予六种自由度，并根据由控制单元26算出的控制值，使驱动这些6×2＝12个关节的电动机动作，由此可以对整个腿部赋予所期望的动作，使其能够自由地在三维空间移动。另外，在上体24上连接着臂部和头部，但由于它们的结构与本发明的宗旨没有直接的关系，所以省略图示。
下面，参照图2及图2之后的附图来说明机器人1的腿部2R、2L。另外，下面，以右腿部2R为例进行说明，由于腿部2R、2L是左右对称的，所以以下说明也适合于腿部2L。
图2是详细表示在图1中模拟表示的腿部2R的右侧视图。另外，在该图中，省略了大腿关节附近的图示。图3是图2所示的腿部2R的后视图。
如这两个图所示，在大腿连杆28R的后部设有电机壳体50，在电机壳体50的内部上方配置了驱动膝关节16R的电动机(以下称为“膝关节用电动机”)52。在电机壳体50的内部下方配置了驱动踝关节18R、20R的第1电动机(以下称为“第1踝关节用电动机”)54，在第1踝关节用电动机54的下方配置了驱动踝关节18R、20R的第2电动机(以下称为“第2踝关节用电动机”)56。第1踝关节用电动机54和第2踝关节用电动机56被配置成，使它们的输出轴54os和56os在左右方向(图1的Y轴方向)位于相反的方向。
并且，在大腿连杆28R的前部，在与所述膝关节用电动机52相对的位置配置减速器(以下称为“膝关节用减速机”)60。被固定在膝关节用电动机52的输出轴52os上的皮带轮52p，通过传动带52v与被固定在膝关节用减速器60的输入轴60is上的皮带轮60p连接，从而膝关节用电动机52的输出被传递给膝关节用减速器60。另外，膝关节用减速器60是公知的谐波减速器(注册商标)，所以省略详细说明。
并且，在膝关节用减速器60的输出轴(未图示)上设有联杆连接部(以下称为“膝关节用联杆连接部”)62，由刚性体构成的联杆(以下称为“膝关节用联杆”)64的上端连接在膝关节用联杆连接部62上，并且在前后方向(图1的绕Y轴)可以自由转动。
另一方面，分成两股的膝关节用联杆64的下端连接在小腿连杆侧膝关节用联杆连接部66上，并且在前后方向自由转动，膝关节用联杆连接部66形成于小腿连杆30R的上端。这样，小腿连杆30R通过膝关节用联杆连接部62和膝关节用联杆64连接在膝关节用减速器60上，借助膝关节用电动机52的输出在前后方向上被驱动。此时，小腿连杆30R的旋转轴线成为所述膝关节16R的轴线16s。
在膝关节16R的轴线16s上，在膝关节16R的两侧(左右方向的两侧)配置两个减速器70、72。被固定在减速器70的输入轴70is上的皮带轮70p通过传动带54v与被固定在所述第1踝关节用电动机54的输出轴54os上的皮带轮54p连接，从而第1踝关节用电动机54的输出被传递给减速器70。以下，把减速器70称为“第1踝关节用减速器”。
并且，被固定在减速器72的输入轴72is上的皮带轮72p，通过传动带56v与被固定在所述第2踝关节用电动机56的输出轴56os上的皮带轮56p连接，从而第2踝关节用电动机56的输出被传递给减速器72。以下，把减速器72称为“第2踝关节用减速器”。另外，第1踝关节用减速器70和第2踝关节用减速器72是公知的谐波减速器，它们的基部(不旋转的部位，未图示)被固定在小腿连杆30R上。
图4是沿图3的IV-IV线的剖面图，即膝关节16R的剖面图。
如该图所示，第1踝关节用减速器70和第2踝关节用减速器72的输入轴70is、72is和输出轴70os、70is，被配置成均在膝关节16R的同一条轴线16s上。并且，在第1踝关节用减速器70的输出轴70os上固定着第1踝关节用联杆连接部80，由刚性体构成的第1踝关节用联杆82的上端连接在第1踝关节用联杆连接部80上，并且在前后方向上可以自由转动。同样，在第2踝关节用减速器72的输出轴72os上固定着第2踝关节用联杆连接部84，由刚性体构成的第2踝关节用联杆84的上端连接在第2踝关节用联杆连接部84上，并且在前后方向上可以自由转动。
返回图2和图3的说明，在6轴向力传感器34R的上部设有底座部88。在底座部88上设有万向联轴器90，其在同一平面上具有两个不同方向上的旋转轴线90a和90b。小腿连杆30R的下端连接在万向联轴器90上，从而通过万向联轴器90、底座部88和6轴向力传感器34R与所述脚板22R相连接。以下，把万向联轴器90称为“小腿连杆连接用万向联轴器”。
图5是沿图3的V-V线的剖面图，即踝关节18R、20R的剖面图。
如该图所示，小腿连杆连接用万向联轴器90具有正交的两个轴90A和90B。轴90A是滚动方向(绕X轴)的旋转轴，相当于所述关节20R，其旋转中心成为所述旋转轴线90a。并且，轴90A的两端由底座部88支承(固定)。
另一方面，轴90B是前后方向(绕Y轴)的旋转轴，相当于所述关节18R，其旋转中心成为所述旋转轴线90b。并且，在轴90B的两端固定着分成两股的小腿连杆30R的下端。由此，踝关节18R、20R以通过滚动方向和前后方向所限定的平面内的任意轴线为中心而可以自由转动。
返回图2和图3的说明，在底座部88，在小腿连杆连接用万向联轴器90的后方设有比其小的第1联杆用万向联轴器92和第2联杆用万向联轴器94，第1踝关节用联杆82的下端连接在第1联杆用万向联轴器92上，第2踝关节用联杆86的下端连接在第2联杆用万向联轴器94上。
参照图5说明第1联杆用万向联轴器92和第2联杆用万向联轴器94，第1联杆用万向联轴器92和第2联杆用万向联轴器94分别具有正交的两个轴92A和92B、94A和94B。轴92A和94A均是滚动方向(绕X轴)的旋转轴，它们的旋转轴线92a、94a与所述小腿连杆连接用万向联轴器90的旋转轴线90a位于同一平面上并且平行。在轴92A和94A的两端分别固定着分成两股的第1踝关节用联杆82的下端和第2踝关节用联杆86的下端。
并且，轴92B和94B均是前后方向(绕Y轴)上的旋转轴，它们的旋转轴线92b、94b与所述小腿连杆连接用万向联轴器90的旋转轴线90b位于同一平面上并且平行。轴92B和94B的两端分别由底座部88支承(固定)。由此，各踝关节用联杆82、86的下端以利用滚动方向和前后方向所限定的平面内的任一轴线为中心而可以自由转动。
这样，踝关节18R、20R通过第1踝关节用联杆82和第2踝关节用联杆86，与第1踝关节用减速器70和第2踝关节用减速器72相连接，减速器70和减速器72是传递第1踝关节用电动机54和第2踝关节用电动机56的输出的传动装置，由此，踝关节18R、20R被第1踝关节用电动机54和第2踝关节用电动机56所驱动。
此处，第1踝关节用减速器70和第2踝关节用减速器72与膝关节16R的轴线16s同轴配置，膝关节16R在重力方向上位于踝关节18R、20R的上方，第1踝关节用电动机54和第2踝关节用电动机56配置在大腿连杆28R上，大腿连杆28R位于膝关节16R的更上方，所以能够减轻腿部2R的接触地面侧(末端侧，即踝关节18R、20R侧)的重量，从而在移动时，特别是在快速移动时，可以减小在腿部产生的惯性力。
并且，由于在踝关节18R、20R中未配置减速器和电动电机等，所以能够缩小腿部2R的接触地面端与踝关节18R、20R的距离，从而可以提高机器人1的稳定性。进而，可以分别缩短脚板22R的接触地面端与6轴向力传感器34R、6轴向力传感器34R与踝关节18R、20R的离开距离，所以能够高精度地检测作用于腿部2R的地面反作用力的大小和方向。
并且，由于利用小腿连杆连接用万向联轴器90构成踝关节18R、20R，并且具有两个不同方向上的旋转轴线90a、90b，所以能够实现机器人1灵活地移动。
下面，参照图6和图7，说明踝关节18R、20R的驱动动作。图6是从右侧观看右腿部2R时，对踝关节18R、20R的驱动动作进行说明的示意图。图7是从后方观看右腿部2R时，对踝关节18R、20R的驱动动作进行说明的示意图。
以下进行说明，在图6中，在把A中表示的腿部2R设为初始状态时，利用第2踝关节用电动机56(未图示)，沿纸面上的顺时针方向(即，从右侧观看腿部2R时的顺时针方向)驱动第2踝关节用减速器72，同时利用第1踝关节用电动机54(未图示)，沿着顺时针方向(从未图示的左侧腿部2L观看时为逆时针方向)驱动位于第2踝关节用减速器72后方的第1踝关节用减速器70，如该图B所示，第2踝关节用联杆连接部84和第2踝关节用联杆86、以及第1踝关节用联杆连接部80和第1踝关节用联杆82向上方被驱动，从而脚板22R被驱动，使脚跟抬起(脚尖向下)。
另一方面，利用第2踝关节用电动机56，沿纸面上的逆时针方向驱动第2踝关节用减速器72，同时利用第1踝关节用电动机54，沿逆时针方向(从未图示的左侧腿部2L观看时为顺时针方向)驱动第1踝关节用减速器70，如该图C所示，第2踝关节用联杆连接部84与第2踝关节用联杆86、以及第1踝关节用联杆连接部80与第1踝关节用联杆82向下方被驱动，从而脚板22R被驱动，呈脚跟向下(脚尖抬起)。这样，通过向相同方向驱动第1踝关节用联杆82和第2踝关节用联杆86，踝关节18R、20R在前后方向(绕Y轴)被驱动。
另一方面，在图7中，在把A中表示的腿部2R设为初始状态时，向下方驱动第1踝关节用联杆82，同时向上方驱动第2踝关节用联杆86，如该图B所示，脚板22R被驱动而左侧向下(右侧抬高)。
并且，通过向上方驱动第1踝关节用联杆82，同时向下方驱动第2踝关节用联杆86，如该图C所示，脚板22R被驱动而左侧抬高(右侧向下)。即，通过向反方向驱动第1踝关节用联杆82和第2踝关节用联杆86，在滚动方向(绕X轴)驱动踝关节18R、20R绕X轴。
这样，利用两个电动机(第1踝关节用电动机54和第2踝关节用电动机56)的驱动力之和，来进行需要较大驱动力的踝关节18R、20R的驱动，所以能够使各踝关节用电动机54、56小型化。
并且，如图3所示，第1踝关节用联杆82和第2踝关节用联杆86被配置成，从小腿连杆连接用万向联轴器90在滚动方向上的轴线90a向侧方仅离开规定距离d1，同时如图2所示，被配置成从小腿连杆连接用万向联轴器90在前后方向上的轴90B向后方仅离开规定距离d2。即，把力点(第1联杆用万向联轴器92和第2联杆用万向联轴器94)配置在从支点(小腿连杆连接用万向联轴器90)离开规定距离的位置上，所以利用较小的驱动力就能驱动踝关节18R、20R。
另外，把第1踝关节用减速器70和踝关节18R、20R、以及第2踝关节用减速器72和踝关节18R、20R连接成，分别通过刚性体的第1踝关节用联杆82和第2踝关节用联杆86而被驱动，所以即使把各踝关节用减速器70、72和踝关节18R、20R分开进行配置，也能够高精度地传递动力。
关于这一点，参照图2进行详细说明，例如，随着膝关节16R被驱动，第2踝关节用电动机56和第2联杆用万向联轴器94的相对位置发生变化，所以不能利用由刚性体构成的联杆来连接它们。但是，即使膝关节16R被驱动，膝关节16R的轴线16s和第2联杆用万向联轴器94的相对位置也不会发生变化，所以与膝关节16R的轴线16s同轴地配置电动机、或传递其输出的减速器(传动装置)的输出轴，从而可以利用由刚性体构成的联杆来连接它们。
另外，上述说明中，例如图8所示，也可以考虑利用在膝关节106具有支点的由刚性体构成的平行连杆108来连接配置在大腿连杆100上的电动机102和踝关节104。但是，如果利用这种平行连杆108连接，随着膝关节106的角度(弯曲角)θknee的位移，踝关节的角度(弯曲角)θankle也发生变化，所以产生难以独立调整膝关节106和踝关节104的角度的问题。具体讲，如果将膝关节106的角度θknee的位移设定为θmove，则θankle大致为θankle与θmove之和。即，θankle也仅位移θmove。
另一方面，在本发明涉及的步行式移动机器人1中，即使膝关节16R(L)的角度发生位移，也几乎不会影响踝关节18R(L)、20 R(L)的角度。准确地讲，如果膝关节16R(L)的角度发生变化，则所述基部(被固定在小腿连杆30上的不旋转部分)与输入轴70is、72is的相对角度发生变化，所以踝关节18R(L)、20R(L)在前后方向(绕Y轴)被驱动，而且其角度仅被减小了减速器70、72的减速比倍数的角度。具体讲，如果设膝关节16 R(L)的角度θknee的位移设为θmove，则踝关节的角度θankle仅变化θmove/减速比。
但是，如前面所述，由于在驱动踝关节时需要较大的驱动力，所以通常减速器70、72的减速比被设定得较大。因此，θmove/减速比成为非常小的值，所以膝关节16R(L)的角度变化几乎不会影响踝关节18R(L)、20R(L)的角度。并且，膝关节16R(L)的旋转运动(前后方向的旋转运动)与踝关节18R(L)、20R(L)的滚动方向(绕X轴)的旋转运动完全无关，所以膝关节16R(L)的运动不会影响踝关节18R(L)、20R(L)的滚动方向的运动。因此，能够独立调整膝关节16R(L)和踝关节18R(L)、20R(L)的角度。
如上所述，在本实施方式涉及的步行式移动机器人(机器人)1中，具有关节腿部2R(L)，利用驱动器驱动所述腿部移动，其构成为，所述腿部至少具有第1关节(膝关节16R(L))，和在重力方向配置在所述第1关节下方的第2关节(踝关节18R(L)、20R(L))，驱动所述第2关节的驱动器(第1踝关节用电动机54、第2踝关节用电动机56)被配置在与所述第1关节相同的位置、以及在重力方向位于所述第1关节上方的位置(大腿连杆28R(L))中的任一方。
并且，驱动所述第2关节的驱动器的输出轴54os、56os以及传递其输出的传动装置(第1踝关节用减速器70、第2踝关节用减速器72)的输出轴70os、72os中的任一方，被配置成与所述第1关节的轴线16s同轴，所述第2关节连接与所述第1关节的轴线同轴配置的输出轴，并且通过联杆(第1踝关节用联杆82、第2踝关节用联杆86)被驱动。
并且，所述第2关节构成为，至少具有不同的两个方向的旋转轴线90a、90b。
并且，所述第2关节由多个驱动器(第1踝关节用电动机54、第2踝关节用电动机56)驱动，同时连接所述多个驱动器的输出轴54os、56os以及传递它们的输出的传动装置(第1踝关节用减速器70、第2踝关节用减速器72)的输出轴70os、72os中的任一方，并且通过多个联杆(第1踝关节用联杆82、第2踝关节用联杆86)被驱动。
并且，所述多个联杆被配置成从所述第2关节的轴线90a、90b离开规定距离d1、d2。
并且，所述第2关节是所述腿部具有的关节中配置在最接近接触地面一侧的(踝)关节。
另外，作为步行式移动机器人，以上以具有两个腿部的双腿步行机器人为例进行了说明，但也可以是具有一个或三个以上腿部的步行式移动机器人。
并且，利用了两个电动机驱动踝关节，但也可以使用一个或三个以上的电动机。
并且在膝关节的同一轴线上配置了减速器，但也可以直接配置电动机。
并且，把驱动膝关节的电动机(或传递其输出的传动装置)配置在股关节的轴线的同一轴线上，但也可以利用联杆连接它们。
并且，除由刚性体构成的联杆以外，也可以使用例如推拉钢丝等。
并且，使用的驱动器不限于电动机，也可以是其他驱动器。
根据本发明，步行式移动机器人构成为，其腿部至少具有第1关节，和在重力方向配置在其下方的第2关节，驱动所述第2关节的驱动器被配置在与所述第1关节相同的位置、以及在重力方向位于其上方的位置中的任一方，所以能够减轻腿部的接触地面侧(末端侧，即第2关节侧)的重量，在移动时，特别是在快速移动时可以减小在腿部产生的惯性力。

Claims (6)

1.一种步行式移动机器人，具有关节腿部，利用驱动器驱动所述腿部移动，其特征在于，所述腿部至少具有第1关节，以及在重力方向配置在所述第1关节下方的第2关节，驱动所述第2关节的驱动器被配置在与所述第1关节相同的位置、以及在重力方向上位于所述第1关节上方的位置中的任一方。
2.根据权利要求1所述的步行式移动机器人，其特征在于，驱动所述第2关节的驱动器的输出轴和传递其输出的传动装置的输出轴中的任一方，被配置成与所述第1关节的轴线同轴，所述第2关节连接在与所述第1关节的轴线同轴配置的输出轴上，并且通过联杆被驱动。
3.根据权利要求1或2所述的步行式移动机器人，其特征在于，所述第2关节至少具有两个不同方向的旋转轴线。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的步行式移动机器人，其特征在于，所述第2关节由多个驱动器驱动，同时连接在所述多个驱动器的输出轴以及传递其输出的传动装置的输出轴中的任一方，并且通过多个联杆被驱动。
5.根据权利要求4所述的步行式移动机器人，其特征在于，所述多个联杆被配置成从所述第2关节的轴线离开规定距离。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的步行式移动机器人，其特征在于，在所述腿部所具有的关节中，所述第2关节是配置在最接近接触地面一侧的关节。
CNB038202344A 2002-08-28 2003-08-07 步行式移动机器人 Expired - Fee Related CN100381259C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002248467A JP4255663B2 (ja) 2002-08-28 2002-08-28 脚式移動ロボット
JP248467/2002 2002-08-28

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007100883461A Division CN101028838B (zh) 2002-08-28 2003-08-07 步行式移动机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1678434A true CN1678434A (zh) 2005-10-05
CN100381259C CN100381259C (zh) 2008-04-16

Family

ID=31972521

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB038202344A Expired - Fee Related CN100381259C (zh) 2002-08-28 2003-08-07 步行式移动机器人
CN2007100883461A Expired - Fee Related CN101028838B (zh) 2002-08-28 2003-08-07 步行式移动机器人

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007100883461A Expired - Fee Related CN101028838B (zh) 2002-08-28 2003-08-07 步行式移动机器人

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7492115B2 (zh)
EP (2) EP2011611B1 (zh)
JP (1) JP4255663B2 (zh)
KR (1) KR100621122B1 (zh)
CN (2) CN100381259C (zh)
AU (1) AU2003254866A1 (zh)
DE (2) DE60334944D1 (zh)
WO (1) WO2004020159A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106309082A (zh) * 2015-07-03 2017-01-11 深圳市肯綮科技有限公司 一种轻便运动助力装置执行机构
CN107128397A (zh) * 2017-05-31 2017-09-05 地壳机器人科技有限公司 机器人腿部脚掌行走装置
CN108291618A (zh) * 2015-12-03 2018-07-17 川崎重工业株式会社 2个自由度的驱动机构
CN108705514A (zh) * 2018-04-18 2018-10-26 东华大学 多模式两足行走机构
CN108938325A (zh) * 2018-06-12 2018-12-07 广州引航者信息科技有限公司 下肢体康复训练机器人
CN112744312A (zh) * 2020-12-04 2021-05-04 北京理工大学 仿生机器人及其腿部结构
CN114044065A (zh) * 2021-11-10 2022-02-15 江苏科技大学 一种双足机器人下肢结构及其运动方法

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4635135B2 (ja) * 2004-06-28 2011-02-16 学校法人 芝浦工業大学 歩行装置
JP2006088258A (ja) * 2004-09-22 2006-04-06 Honda Motor Co Ltd 脚式移動ロボットの脚体関節アシスト装置
US20070169567A1 (en) * 2006-01-20 2007-07-26 Mts Systems Corporation Duty cycle loading for orthopedic simulator
JP2008200813A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Kyoto Univ 二足歩行ロボット
KR101484943B1 (ko) * 2008-05-30 2015-01-21 삼성전자 주식회사 보행로봇
KR101464125B1 (ko) * 2008-06-05 2014-12-04 삼성전자주식회사 보행로봇
CN101298260B (zh) * 2008-06-11 2010-06-02 清华大学 低功耗双足步行移动系统及其步行控制方法
US20110213599A1 (en) * 2008-08-28 2011-09-01 Raytheon Company Method of Sizing Actuators for a Biomimetic Mechanical Joint
WO2010025409A1 (en) 2008-08-28 2010-03-04 Raytheon Sarcos, Llc A biomimetic mechanical joint
US8731716B2 (en) 2008-08-28 2014-05-20 Raytheon Company Control logic for biomimetic joint actuators
KR101068123B1 (ko) * 2008-09-09 2011-09-28 박규식 놀이공원용 이족보행 하반신 로봇
US8041456B1 (en) 2008-10-22 2011-10-18 Anybots, Inc. Self-balancing robot including an ultracapacitor power source
US8160747B1 (en) 2008-10-24 2012-04-17 Anybots, Inc. Remotely controlled self-balancing robot including kinematic image stabilization
US8442661B1 (en) 2008-11-25 2013-05-14 Anybots 2.0, Inc. Remotely controlled self-balancing robot including a stabilized laser pointer
KR20110026935A (ko) * 2009-09-09 2011-03-16 삼성전자주식회사 로봇 관절 구동장치 및 이를 포함하는 로봇
JP5436300B2 (ja) * 2010-03-29 2014-03-05 本田技研工業株式会社 脚式移動ロボット
JP5468973B2 (ja) * 2010-04-22 2014-04-09 本田技研工業株式会社 脚式移動ロボット
US8788096B1 (en) 2010-05-17 2014-07-22 Anybots 2.0, Inc. Self-balancing robot having a shaft-mounted head
JP5729956B2 (ja) * 2010-09-29 2015-06-03 Thk株式会社 移動ロボット用肢体駆動機構、およびこの肢体駆動機構を用いた移動ロボット
NZ589312A (en) 2010-11-16 2013-03-28 Powerbyproxi Ltd Battery having inductive power pickup coils disposed within the battery casing and at an angle to the casing axis
US9162721B2 (en) * 2011-02-09 2015-10-20 Florida Institute of Technology, Inc. Robotic walking apparatus
JP5879068B2 (ja) * 2011-08-11 2016-03-08 Thk株式会社 ロボットの関節アクチュエータ及び脚式移動ロボット
CN102556199B (zh) * 2011-12-29 2013-07-31 北京航空航天大学 一种仿人机器人多自由度柔性脚板
CN102991601B (zh) * 2012-12-09 2015-02-11 郑州轻工业学院 一种两自由度仿人踝部关节
US11353084B2 (en) * 2013-03-15 2022-06-07 Clearmotion Acquisition I Llc Rotary actuator driven vibration isolation
CN103213131B (zh) * 2013-04-25 2014-12-24 戴文钟 利用拉杆模拟人体踝部动作的机器人小腿结构
CN103395457B (zh) * 2013-07-01 2016-03-02 中国科学技术大学 一种基于混合驱动机构的多足移动装置
FR3010343B1 (fr) * 2013-09-06 2015-09-04 Commissariat Energie Atomique Membre inferieur d'un exosquelette ou d'un robot bipede
JP6069146B2 (ja) * 2013-09-12 2017-02-01 本田技研工業株式会社 脚式移動ロボットの脚体構造
CN103707951A (zh) * 2013-12-23 2014-04-09 东北大学 基于人工肌肉驱动的双腿机器人腿部机构
CN106364587B (zh) * 2014-12-26 2018-07-27 合肥工业大学 一种仿人机器人足部的控制方法
US10189519B2 (en) * 2015-05-29 2019-01-29 Oregon State University Leg configuration for spring-mass legged locomotion
CN105216903B (zh) * 2015-10-09 2018-07-03 杭州南江机器人股份有限公司 腿式机器人腿部结构
CN105564531B (zh) * 2016-02-19 2017-09-08 常州大学 高频串联仿人四自由度机械足
CN105619392B (zh) * 2016-03-29 2017-06-23 刘子骞 一种平衡性能稳定的机器人及其控制方法
WO2017212899A1 (ja) * 2016-06-08 2017-12-14 任天堂株式会社 受動歩行装置及び受動歩行モジュール
CN106005092B (zh) * 2016-07-14 2018-04-10 浙江大学 串并联混合的仿人足球机器人腿部机构
KR101881350B1 (ko) * 2016-08-22 2018-07-25 (주)한국미래기술 무게가 최소화된 고하중 구동모듈
JP1584573S (zh) * 2017-01-12 2018-08-20
JP6823505B2 (ja) * 2017-03-09 2021-02-03 本田技研工業株式会社 関節構造体、ハンド装置、ロボットアーム及びロボット
CN107719506A (zh) * 2017-09-27 2018-02-23 深圳市行者机器人技术有限公司 一种腿部结构及采用该结构的足式移动平台
US10719085B2 (en) * 2018-02-22 2020-07-21 Boston Dynamics, Inc. Mobile robot sitting and standing
CN109733501B (zh) * 2019-01-31 2024-05-03 南京善若网络科技有限公司 行走车体腿
CN109878595B (zh) * 2019-03-01 2021-01-29 北京建筑大学 一种步行移动装置
US11077566B2 (en) 2019-03-12 2021-08-03 Boston Dynamics, Inc. Robotic leg
CN111267140A (zh) * 2020-03-19 2020-06-12 北京海益同展信息科技有限公司 踝关节转动机构及具有其的外骨骼机器人
CN111409726A (zh) * 2020-04-30 2020-07-14 覃立万 新型轮爬复合式四足机器人
CN111688839B (zh) * 2020-06-18 2021-03-19 敬科(深圳)机器人科技有限公司 一种小腿机构及装有该小腿机构的双足机器人
JP7434080B2 (ja) 2020-06-25 2024-02-20 パナソニックホールディングス株式会社 関節装置
CN113879420B (zh) * 2021-08-30 2023-12-05 中国北方车辆研究所 一种被动切换的防滑足
CN113558886A (zh) * 2021-09-07 2021-10-29 布法罗机器人科技（成都）有限公司 一种轮椅式步行辅助器
CN116118894B (zh) * 2021-11-15 2024-06-07 腾讯科技（深圳）有限公司 髋关节组件和机器人
CN116118903B (zh) * 2023-04-14 2023-06-20 成都理工大学 一种足式机器人多自由度基节结构

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60131175A (ja) 1983-12-19 1985-07-12 株式会社島津製作所 歩行装置
JPS62187671A (ja) 1986-02-14 1987-08-17 Hitachi Ltd 足底付き多関節二脚歩行ロボットの歩行安定制御方式
JPS62203786A (ja) * 1986-03-03 1987-09-08 株式会社東芝 産業用ロボツト
US4738583A (en) * 1986-09-30 1988-04-19 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Space spider crane
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
JP2520019B2 (ja) * 1989-06-29 1996-07-31 本田技研工業株式会社 脚式移動ロボットの駆動制御装置
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
JP2826556B2 (ja) * 1990-11-28 1998-11-18 キヤノン株式会社 工業用ロボツト
US5455497A (en) * 1992-04-20 1995-10-03 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Legged mobile robot and a system for controlling the same
JP3293952B2 (ja) * 1992-05-26 2002-06-17 本田技研工業株式会社 衝撃吸収手段を備えた脚式歩行ロボット
EP0573203B1 (en) * 1992-05-26 1997-01-02 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Legged mobile robot
JP2957881B2 (ja) * 1994-02-21 1999-10-06 株式会社タカラ ２足歩行ロボット
JPH0957669A (ja) 1995-08-28 1997-03-04 Yamaha Motor Co Ltd スカラ型ロボットの駆動部構造
JPH0966479A (ja) 1995-08-31 1997-03-11 Yamaha Motor Co Ltd スカラ型ロボットのアーム構造
JPH09239635A (ja) 1996-03-05 1997-09-16 Nippon Thompson Co Ltd Ｘｙ位置決めテーブル装置
JP3435666B2 (ja) * 1999-09-07 2003-08-11 ソニー株式会社 ロボット
JP3328259B2 (ja) 2000-03-14 2002-09-24 株式会社バンダイ 歩行方向転換装置
ES2166735B1 (es) 2000-10-06 2003-10-16 Consejo Superior Investigacion Actuador para las piernas de un robot caminante.
WO2002040228A1 (fr) 2000-11-17 2002-05-23 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Structure de jambe d'un robot a jambes
JP2002210682A (ja) 2000-11-17 2002-07-30 Honda Motor Co Ltd 脚式移動ロボットの脚構造
JP2002166385A (ja) 2000-12-01 2002-06-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ロボットアームの駆動機構

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106309082A (zh) * 2015-07-03 2017-01-11 深圳市肯綮科技有限公司 一种轻便运动助力装置执行机构
CN106309082B (zh) * 2015-07-03 2019-04-09 深圳市肯綮科技有限公司 一种轻便运动助力装置执行机构
CN108291618A (zh) * 2015-12-03 2018-07-17 川崎重工业株式会社 2个自由度的驱动机构
CN107128397A (zh) * 2017-05-31 2017-09-05 地壳机器人科技有限公司 机器人腿部脚掌行走装置
CN108705514A (zh) * 2018-04-18 2018-10-26 东华大学 多模式两足行走机构
CN108938325A (zh) * 2018-06-12 2018-12-07 广州引航者信息科技有限公司 下肢体康复训练机器人
CN112744312A (zh) * 2020-12-04 2021-05-04 北京理工大学 仿生机器人及其腿部结构
CN114044065A (zh) * 2021-11-10 2022-02-15 江苏科技大学 一种双足机器人下肢结构及其运动方法
CN114044065B (zh) * 2021-11-10 2024-01-26 江苏科技大学 一种双足机器人下肢结构及其运动方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2011611A2 (en) 2009-01-07
AU2003254866A1 (en) 2004-03-19
CN101028838B (zh) 2012-10-10
JP2005334978A (ja) 2005-12-08
WO2004020159A1 (ja) 2004-03-11
US20080203955A1 (en) 2008-08-28
CN100381259C (zh) 2008-04-16
EP1535705A4 (en) 2008-04-09
US7492115B2 (en) 2009-02-17
KR20050038640A (ko) 2005-04-27
EP2011611A3 (en) 2009-04-08
KR100621122B1 (ko) 2006-09-07
EP1535705B1 (en) 2009-07-08
DE60328294D1 (de) 2009-08-20
CN101028838A (zh) 2007-09-05
EP2011611B1 (en) 2010-11-10
DE60334944D1 (de) 2010-12-23
JP4255663B2 (ja) 2009-04-15
EP1535705A1 (en) 2005-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1678434A (zh) 步行式移动机器人
JP4213310B2 (ja) ２足歩行脚式移動ロボット
JP4299567B2 (ja) 脚式移動ロボット
US8387726B2 (en) Legged mobile robot
KR100950953B1 (ko) 이동로봇
CN101850798B (zh) 一种基于双四连杆机构的仿生蟑螂机器人
CN107614365A (zh) 移动平台
CN107140052A (zh) 一种具有悬挂系统的轮腿式六足机器人
CN1860001A (zh) 腿式移动机器人
CN108674513B (zh) 变构态轮腿移动作业机器人
CN1589190A (zh) 双足步行式移动系统、其步行控制器及步行控制方法
CN111846002A (zh) 轮腿复合移动机器人
CN100344415C (zh) 双足步行式移动装置、其步行控制器及步行控制方法
CN112590964A (zh) 一种轮腿复合式机器人及其控制方法
JP4299583B2 (ja) 脚式移動ロボット
JP4675356B2 (ja) 脚式移動ロボット
JPH04122586A (ja) 脚式移動ロボット及びその歩行制御装置
JPS61205567A (ja) ロボツトの脚機構
KR101215135B1 (ko) 전동식 이동기구 기반 통합 근력지원 시스템
CN114506400B (zh) 基于集中驱动四自由度腿部结构的仿生足式机器人
CN113815743A (zh) 轮足臂复合六足机器人
CN118107686A (zh) 一种滑旱冰多足机器人结构及控制方法
CN117465575A (zh) 一种双机械臂五连杆轮足机器人
CN117842229A (zh) 一种运行姿态稳定的可收折四轮腿式越障机器人
KR20190131749A (ko) 소형 모빌리티의 조향장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080416

Termination date: 20110807