CN1956822A

CN1956822A - 四足步行机器人

Info

Publication number: CN1956822A
Application number: CNA2005800161680A
Authority: CN
Inventors: 高西淳夫; 高本阳一; 马场胜之; 西泽英树
Original assignee: Tmsuk Co Ltd
Current assignee: Tmsuk Co Ltd
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2007-05-02
Also published as: EP1864763A4; US20080252247A1; EP1864763A1; US7598695B2; WO2006103775A1

Abstract

本发明的4足步行机器人(1)，在躯体部(2)上备有水平旋转部(4)、水平旋转驱动部(5)、轴支撑在水平旋转部(4)上的上侧上足部(9)、平行地设在上侧上足部(9)的下部的下侧上足部(11)、转动驱动上侧上足部(9)的上足转动驱动部(10)、在上端部上下地轴支撑上侧上足部(9)的前端部和下部侧上足部(11)的前端部的下足部(13)、配设在下足部(13)的下端部的接地部(17)、和配设在下侧上足部(11)的中间部并且在长度方向上弹性地伸缩的弹性伸缩部(12)。

Description

四足步行机器人

技术领域

本发明涉及4足步行机器人，该4足步行机器人具有4个足部，通过使各足部动作、可以以自身的力量进行移动。

背景技术

已往，作为以自身力量进行移动的机器人，开发出了具有车轮的机器人、具有履带的机器人、具有足部的等的机器人。具有足部的步行机器人，有2足、3足、4足、6足等的多足步行机器人。尤其是，具有4个足部的4足机器人，由于其步行动作的稳定性高，并且由于该机器人是以模仿4足动物例如狗、猫等的方式制造的，所以近年来开发出很多种4足机器人。

4足步行机器人的步行动作，例如，是在使3个足部的足尖接触地面、以支承躯体等的重量的状态下，将另一只足作为移动足而移动到另一地点，然后再接触地面。这样，用各个足部交替地切换接地足和移动足，一边支承机器人的重量，一边步行移动。

作为这样的4足步行机器人，在专利文献1中，记载了在躯体侧面设有若干个足、即足部的多足步行机器人，该机器人在各足上设有第1转动轴、第2转动轴及第3转动轴。专利文献1的4足步行机器人的足，由配设在躯体侧面的第1组件、通过第1关节部安装在第1组件上的第2组件、和通过第2关节部安装在第2组件上的第3组件构成。第1关节部由第1转动轴、第2转动轴构成，所述第1转动轴的轴方向平行于躯体的侧面，所述第2转动轴的轴方向垂直于躯体的侧面。另外，第2关节部由平行于第2转动轴的第3转动轴构成。

专利文献1：日本特开2002-11679号公报

发明内容

但是，上述已往的多足步行机器人存在以下问题。

(1)专利文献1的多足步行机器人，为了使第1、第2、第3转动轴转动，必须要分别设置驱动转动轴的马达等的驱动部，4个足共计需要12个驱动部。因此，驱动部的数目增加、制造成本提高，并且重量增加。

(2)另外，为了减少驱动部的数目，如果仅仅减少转动轴的数目，则足的自由度减少，不能将足尖移动到任意位置。所以，不能进行稳定的步行控制，尤其是在进行用于稳定步行的ZMP控制时，由于不能将接地足的足尖移动到任意位置，所以具有平衡性差、在步行中足尖在地面上打滑而导致步行不稳定等的问题。

本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供一种4足步行机器人，该4足步行机器人可减少驱动部的数目、降低制造成本以及减轻重量，并且即使减少足部的自由度也能进行稳定的步行动作。

为了解决上述课题，本发明的4足步行机器人具有以下的构造。

本发明的技术方案1所记载的4足步行机器人，在躯体部的侧部具有4个足部；上述足部，备有：水平旋转部、水平旋转驱动部、上侧上足部、下侧上足部、上足转动驱动部、下足部和接地部；上述水平旋转部，在水平方向旋转自如地配设在上述躯体部上；上述水平旋转驱动部，配设在上述躯体部上，并且在水平方向转动驱动上述水平旋转部；上述上侧上足部在上下方向转动自如地轴连接在上述水平旋转部上；上述下侧上足部大致平行地配设在上述上侧上足部的下部，并且可在上下方向自由转动地轴连接在上述水平旋转部上；上述上足转动驱动部配设在上述水平旋转部上，并且在上下方向转动驱动上述上侧上足部；上述下足部，在上端部上下地轴支撑上述上侧上足部的前端部和上述下部侧上足部的前端部；上述接地部，配设在上述下足部的下端部；上述下侧上足部，备有配设在其中间部、在长度方向上可弹性伸缩的弹性伸缩部。

通过该构造具有以下作用。

(1)通过驱动足部的上足转动驱动部、使上侧上足部朝上方向或下方向转动，可以使下足部朝上方移动、作为移动足，或者向下方向移动而接触地面。另外，在足部为移动足时，通过驱动水平旋转驱动部、使水平旋转部朝右方向转动或朝左方向转动，可以使足部朝前进方向、后退方向旋转。

(2)通过进行慢行步行动作，即，使各足部依次进行使足部的下足部朝上方移动、作为移动足，并使足部向前进方向旋转、接地的动作，可以使4足步行机器人前进、后退、转弯。这时，一边用作为移动足的足部以外的其它3个足部支承躯体部，一边用控制装置控制躯体部的姿势，使4足步行机器人各部的重力和惯性力的力矩总和为零的地面上的点、即ZMP(零力矩点)，位于以接地足的接地部为顶点的三角形内、即支承多边形的内部，以此可以进行稳定的步行动作。

(3)通过弹性伸缩部的弹性伸缩，可以使下足部的倾斜相对于上侧上足部可变，可以使足部的姿势与躯体部的移动、此时的姿势对应地可变。所以，接地部在地面上不打滑，即使对于1只足的足部具有2个驱动部的2驱动体系统，也可进行稳定的步行。

(4)由于是1个足部具有2个驱动部的2驱动体系统，所以，与3驱动体系同相比，可以减少驱动部的数目，可降低制造成本、减轻重量。

(5)虽然是足部具有2个驱动部的2驱动体系统，但是由于下侧上足部具有弹性伸缩部，所以可以实现近似于通常的3驱动体系统、3自由度的步行动作。

这里，4足步行机器人，在躯体部的前部及后部的两侧部，设有4个足部，使其中的3个足部的接地部接地、支承躯体部的重量，在该状态下，把另一个足部作为移动足、使其移动到另一地点，然后使其接地，通过使各足部交替地切换这样的接地足和移动足，可进行慢行步行动作。或者，在4个足部之中，把对角上的一组足部、例如前部右侧部和后部左侧部的足部作为移动足、把其它的足部作为接地足，通过交替地切换移动足的足部和接地足的足部，可以进行快行步行动作等。另外，设有锁定机构部，该锁定机构部把弹性伸缩部的滑动部固定在管状部上、使其不伸缩，在进行快行步行动作时，最好使锁定机构部动作、将弹性伸缩部固定住。

弹性伸缩部备有管状部、滑动部和弹簧部件。管状部沿着下侧上足部的长度方向配设；滑动部可滑动地插入在管状部内；弹簧部件装入在管状部内。

水平旋转驱动部、上足转动驱动部采用齿轮马达等的马达。另外，使通过1至若干个齿轮固定在水平旋转部、上侧上足部上的转动轴转动，也可以使水平旋转部、上侧上足部转动。

本发明的技术方案2所记载的4足步行机器人，在技术方案1所记载的4足步行机器人中，上述弹性伸缩部，备有管状部、滑动部和弹簧部件；上述管状部沿着上述下侧上足部的长度方向配设；上述滑动部滑动自如地插入在上述管状部内；上述弹簧部件装入在上述管状部内部，并且朝伸缩方向对上述滑动部施力。

根据该构造，除了技术方案1的作用外，还具有以下作用。

(1)插入在管状部内的滑动部，沿着管状部的内壁滑动，同时，由装入在管状部内的弹簧部件进行推压，由此弹性伸缩部弹性地伸缩，所以，可以使足部的姿势与躯体部的移动、此时的姿势对应地可变，可进行稳定的步行动作。

本发明的技术方案3所记载的4足步行机器人，在技术方案1或2所记载的4足步行机器人中，还备有锁定机构部，该锁定机构部配设在上述各足部的弹性伸缩部上，将上述弹性伸缩部固定或解除固定。

根据该构造，除了具有技术方案1或2的作用外，还具有以下的作用。

(1)由于锁定机构部能将弹性伸缩部以不伸缩的方式固定及解除固定，所以，在4足步行机器人进行慢行步行动作时解除固定、使弹性伸缩部弹性地伸缩，可进行稳定的步行动作；而在例如进行快行步行动作时，则将弹性伸缩部固定住，使下足部不会因躯体部的移动等而朝躯体部倾斜，以此可进行稳定的快行步行动作。

这里，作为锁定机构部，可使用如下机构，例如，备有穿设在管状部上的锁定孔、和插入该锁定孔内的插入销，可将插入销插入锁定孔进行锁定；另外，也可以备有螺线管、固定在螺线管的可动部上的插入销、和形成在弹性伸缩部上并插入有插入销的锁定孔或锁定槽，通过向螺线管通电，插入销插入锁定孔或锁定槽内、进行锁定。

本发明的技术方案4所记载的4足步行机器人，在技术方案3所记载的4足机器人中，上述锁定机构部，备有设在上述管状部上的锁定孔、和插入该锁定孔内的插入销。

根据该构造，除了技术方案3的作用外，还具有以下作用。

(1)通过把插入销插入锁定孔内，可以止住滑动部向管状部内部滑动，通过把插入销从锁定孔中拔出，可以解除滑动部的固定。

发明效果

根据如上所述的本发明的4足步行机器人，具有以下的有利效果。

根据技术方案1记载的发明，

(1)由于是1个足部具有2个驱动部的2驱动体系统，所以与3驱动体系统相比，可以减少驱动部的数目，可提供一种能降低制造成本、减轻重量的4足步行机器人。

(2)通过弹性伸缩部的弹性伸缩，可以使下足部的倾斜相对于上侧上足部可变，可以使足部的姿势与躯体部的移动、此时的姿势对应地可变。所以可提供一种接地部在地面上不打滑、即使对于1只脚的足部具有2个驱动部的2驱动体系统也可进行稳定的步行的稳定性优异的4足步行机器人。

(3)虽然是足部具有2个驱动部的2驱动体系统，但是由于下侧上足部具有弹性伸缩部，所以可以实现近似于通常的3驱动体系统、3自由度的步行动作，可提供步行动作稳定性好、可灵活步行的4足步行机器人。

根据技术方案2所记载的发明，除了技术方案1的效果外，还具有以下效果。

(1)插入在管状部内的滑动部，沿着管状部的内壁滑动，同时，由装入在管状部内的弹簧部件进行推压，由此弹性伸缩部弹性地伸缩，所以，可提供能使足部的姿势与躯体部的移动、姿势对应地可变、可进行稳定步行动作的稳定性好的4足步行机器人。

根据技术方案3所记载的发明，除了具有技术方案1或2的效果外，还具有以下效果。

(1)由于锁定机构部能将弹性伸缩部以不伸缩的方式固定及解除固定，所以，在4足步行机器人进行慢行步行动作时，可解除固定、使弹性伸缩部弹性地伸缩，可进行稳定的步行动作；而在例如进行快行步行动作时，则将弹性伸缩部固定住，使下足部不会因躯体部的移动等而朝躯体部倾斜，以此可进行稳定的快行步行动作，所以可提供只要使锁定机构部动作或解除锁定就能进行各种步行动作、步行动作多样化的4足步行机器人。

根据技术方案4记载的发明，除了具有技术方案3的效果外，还具有以下效果。

(1)通过把插入销插入锁定孔内，可以止住滑动部向管状部内部滑动，通过把插入销从锁定孔中拔出，可以解除滑动部的固定。所以，能提供可简单地进行步行动作切换的4足步行机器人。

附图说明

图1是表示实施方式1中的4足步行机器人的前部足部的主要部分立体图。

图2是表示实施方式1中的4足步行机器人的足部的后视图。

图3(a)是说明实施方式1中的4足步行机器人的慢行步行动作的模式图。

图3(b)是说明实施方式1中的4足步行机器人的慢行步行动作的模式图。

图3(c)是说明实施方式1中的4足步行机器人的慢行步行动作的模式图。

图3(d)是说明实施方式1中的4足步行机器人的慢行步行动作的模式图。

图3(e)是说明实施方式1中的4足步行机器人的慢行步行动作的模式图。

图4(a)是说明实施方式1中的4足步行机器人的慢行步行时的ZMP控制的模式图；(b)是说明实施方式1中的4足步行机器人的慢行步行时的ZMP控制的模式图。

图5(a)是说明实施方式1中的4足步行机器人的弹性伸缩部的动作的模式图；(b)是说明实施方式1中的4足步行机器人的弹性伸缩部的动作的模式图。

图6是锁定机构部的局部剖主要部分侧视图。

图7是表示另一例的锁定机构部的局部剖主要部分侧视图。

具体实施方式

下面，参照图1至图7说明本发明的一个实施方式。

(实施方式1)

图1是表示实施方式1中的4足步行机器人的前部足部的主要部分立体图。图2是表示实施方式1中的4足步行机器人的足部的后视图。在本实施方式1中，只说明4足步行机器人的前部的一个足部，由于各足部的构造相同，所以省略其它足部的说明。

在图中，1是本实施方式1中的4足步行机器人。2是躯体部，该躯体部由上下平行配设的上侧躯体板部2a和下侧躯体板部2b构成，在前端部及后端部具有宽幅部2d。20a是4足步行机器人1的前部的左右足部。4是可在水平方向自由旋转地设在躯体部2的宽幅部2d的侧部的水平旋转部。5是嵌合固定在穿设于躯体部2的上侧躯体板2a上的矩形固定孔2c中、旋转驱动水平旋转部4的水平旋转驱动部。6是固定在水平旋转驱动部5的水平驱动轴5a(见图2)上的水平驱动侧齿轮。7是与水平驱动侧齿轮6啮合的水平从动侧齿轮。8是固定在水平从动侧齿轮7上的水平旋转轴。水平旋转部4由上面的上侧旋转板4a、下面的下侧旋转板4b以及两侧部的侧部旋转板4c、4d构成。水平旋转轴8，其上下端部固定在上侧旋转板4a和下侧旋转板4b上，并且，可转动地轴支承在躯体部的两个上侧躯体板2a和下侧躯体板2b上。

9是上侧上足部，其在一端部可在上下方向自由转动地轴支承在水平旋转部4上。9a是上侧上足部转动轴，固定在上侧上足部9的一端部，并且可自由转动地轴支承在侧部旋转板4c、4d上。10是嵌合固定在穿设于侧部旋转板4c上的矩形固定孔4e中、旋转驱动上侧上足部9的上足转动驱动部。11是下侧上足部，其大致平行地配设在上侧上足部9的下部，并且，在一端部可自由转动地轴支承在水平旋转部4上。11a是下侧上足转动轴，固定在下侧上足部11的一端，并且可自由转动地轴支承在侧部旋转板4c、4d上。12是配设在下侧上足部11的中间部的弹性伸缩部。12a是沿着下侧上足部11的长度方向配设的、固定在下足部侧部件11b上的管状部。12b是固定在下侧上足部11的水平旋转部侧部件11c上的、可自由滑动地插入管状部12a中的滑动部。13是上部轴支承在上侧上足部9及下侧上足部11的另一端部上的下足部。13a、13b是下足部13的前面及后面的下足板。14是固定在上侧上足部9的另一端部、并且轴支承在下足部13上端部的上侧下足轴。15是固定在下侧上足部11的另一端部、并且轴支承在下足部13的上侧下足轴14下部的下侧下足轴。16是缓冲部，该缓冲部由沿着长度方向设在下足部13的下端部的若干个支承销、和环装在各支承销上的弹簧部件构成。17是配设在缓冲部16的下部并且下部形成为弯曲面状的接地部。

在图2中，5a是水平旋转驱动部5的驱动轴，即，固定着水平驱动齿轮6的水平驱动轴。9b是固定在上侧上足转动轴9a上的上足从动侧齿轮。10a是上足转动驱动部10的驱动轴，即，上足驱动轴。10b是固定在上足驱动轴10a上的、并且与上足从动侧齿轮9b啮合的上足驱动侧齿轮。12c是弹簧部件，该弹簧部件装入管状部12a内，并且一端部固定在管状部12a的底部、另一端部固定在滑动部12b前端部。

这里，水平旋转驱动部5及上足转动驱动部10采用齿轮马达。

下面，参照图1和图2说明上述构造的本实施方式1中的4足步行机器人的步行动作。

先说明足部基本动作，该基本动作是，将足部3从接地的状态变成移动足，使其在水平方向旋转后接地。

如图1和图2所示，为了从接地部17接触地面的状态开始将下足部13朝上方向抬起、将足部3作为移动足，驱动上足转动驱动部10、使上足驱动侧齿轮10b在图2中朝箭头y方向旋转，并使与上侧驱动侧齿轮10b啮合着的上足从动侧齿轮9b绕箭头右转动、使上侧上足部9朝上方向转动。这样，下足部13朝上方向移动。另外，下侧上足部11朝上侧上足部9的上方转动，同时朝上方向转动，所以下足部13可以保持接地部17朝下的姿势。

在使足部3成为移动足的状态下，为了使足部3在水平方向旋转，驱动水平旋转驱动部5、使水平驱动侧齿轮6朝箭头β方向旋转，并使与水平驱动侧齿轮6啮合的水平从动侧齿轮7在从上方看时朝右旋转、使水平旋转部4朝右转动。这样足部3朝前方旋转。

若将足部3旋转到规定的位置，则驱动上足转动驱动部10、使上足驱动侧齿轮10b在图2中朝右(箭头x方向)旋转，并使上足从动侧齿轮9b朝左旋转、使上侧上足部9向下方转动，使下足部13向下方移动，使接地部17接地。

另外，为了灵活地进行步行动作，也可以同时地进行下足部13的朝上下方向的移动、和足部3的水平方向的旋转动作。这时，接地部17呈现大致圆弧状的轨迹。

下面，参照图3说明通过各足部依次反复进行上述说明的足部基本动作而进行的慢行步行动作。

图3(a)至图3(e)是说明实施方式1中的4足步行机器人的慢行步行动作的模式图。

在图3中，1是4足步行机器人，2是躯体部，3、3a、3b、3c是足部，17、17a、17b、17c是各足部3、3a、3b、3c的足尖接地部。

如图3(a)所示，在4足步行机器人1停止着的状态下，接地部17、17a、17b、17c与地面相接。

如图3(b)所示，使足部3的下足部13向上方移动，同时，使足部3朝前进方向旋转。这时，足部3是移动足、接地部17离开地面。另外，足部3a、3b、3c是接地足，接地部17a、17b、17c接地、用3点支承着躯体部2。在使足部3朝前进方向旋转后，使下足部13朝下方移动、使接地部17接地。

接着，如图3(c)至图3(e)所示，与上述足部3同样地把其它的足部3a、3b、3c以足部3c(图3(c))→足部3a(图3(d))→足部3b(图3(e))的顺序作为移动足，这时，将其它的3个足部作为接地足支承躯体部2。使作为移动足的足部3a、3b、3c朝前进方向旋转，依次朝前进方向送出并使其接地，这样，4足步行机器人朝前进方向慢行地步行。

另外，图3中，对4足步行机器人1朝前进方向的步行进行了说明，但是通过适当控制足部3、3a、3b、3c的水平旋转方向和作为移动足的顺序，也可以进行后退、转弯、踏步等的动作。

下面，参照图4说明慢行步行时的ZMP控制。

图4(a)和图4(b)是说明实施方式1中的4足步行机器人的慢行步行时的ZMP控制的模式图。

在图4中，18a是把地面上的接地部17a、17b、17c作为顶点的三角形、即支承多边形。18b是把地面上的接地部17、17a、17b作为顶点的三角形、即支承多边形。19a、19b是4足步行机器人的各部的重力和惯性力的力矩总和为0的地面上的点、即ZMP(零力矩点)。20a、20b是以位于支承多边形18a、18b内部的方式预先设定的设定ZMP。设定ZMP20a、20b，设定在支承多边形18a、18b的内部，并且，设定在进行灵活步行的位置、例如在慢行步行时重心摆动不大的位置。

如图4(a)所示，足部3是移动足，足部3a、3b、3c是接地足。接地部17a、17b、17c接地、用3点支承着躯体部2。该3点支承的状态中的ZMP19a，与预先设定的设定ZMP20a一致，所以，4足步行机器人1不会倒下。

如图4(b)所示，在使作为移动足的足部3接地并接着将足部3c作为移动足时，控制装置(未图示)首先算出用足部3、3a、3b的接地部17、17a、17b三点支承时的ZMP19b。这里，ZMP19a是根据躯体部2的位置、姿势用ZMP方程式算出的。

接着，控制装置为了使算出的ZMP19b与预先设定的ZMP20b一致，驱动接地足、即各足部3、3a、3b的水平旋转驱动部5及上足转动驱动部10，控制躯体部2的位置和姿势。即，驱动各足部3、3a、3b的水平旋转驱动部5，使各足部3、3a、3b朝后方旋转。这时，由于各足部3、3a、3b的接地部17、17a、17b与地面相接，所以借助各足部3、3a、3b的朝后方旋转，躯体部2朝着前进方向移动到大致前方的躯体部2′的位置，足部3、3a、3b移动到足部3′、3a′、3b′的位置。另外，通过驱动足部3、3a、3b的上足转动驱动部10也可以使躯体部2的姿势左右倾斜。

如上所述，控制装置为了使4足步行机器人1的ZMP19b与设定在支承多边形18b内部的设定ZMP20b一致，一边控制躯体部2的姿势一边进行慢行步行前进。

另外，如图4(b)所示，在足部3、3a、3b的接地部17、17a、17b接地的状态下，在躯体部2移动到大致前方时，通过设在各足部3、3a、3b上的弹性伸缩部件12使躯体部2灵活地移动。下面，说明弹性伸缩部件的动作。

图5(a)和图5(b)是说明实施方式1中的4足步行机器人的弹性伸缩部的动作的模式图。A、B分别表示俯视图和侧视图。

在图5中，L1是躯体部2的侧部与接地部17之间的距离，L2是足部3的水平方向的旋转半径。

如图5(a)所示，足部3的接地部17在躯体部2的左斜前方接地。在该状态下，如图4(b)中所述，在躯体部2朝前进方向移动时，如图5(b)所示，足部3′相对于躯体部2′的侧部成为大致平面直角的状态。躯体部2′的侧部与接地部17之间的距离L1，如图5(a)所示，与前进前的状态大致相同，所以距离L1比足部3的旋转半径L2小。因此，设在下侧上足部11上的弹性伸缩部12收缩，下足部13的接地部17侧成为朝着躯体部2′的侧部倾斜的状态。

这里，本实施方式1中的4足步行机器人1，为相对于1只脚的足部3具有2个驱动部5、10的2驱动体系统、即具有2个自由度，所以，虽然不能将接地状态的足部3的姿势形成为任意姿势，但是，如上所述，借助弹性伸缩部12的伸缩，可以使足部3′的下足部13的姿势与躯体部2′的移动对应地变化，所以接地部17能在地面上不打滑地稳定步行。

另外，与慢行步行动作不同，在足部3、3a、3b、3c中，把对角线上的一对足部、例如足部3、3c作为一组，把该一组的足部作为移动足，把另一组的足部3a、3b作为接地足，通过交替地切换移动足和接地足的组，也可以进行快行步行动作。在进行快行步行时的ZMP控制中，除了如下这一点而外与慢行步行同样，即，通过直线带状区域将接地的对角上的一组足部、例如足部3、3c的接地部17进行连接，将该直线带状区域作为支承多边形，把设定ZMP设定在该支承多边形内部，使ZMP与该设定ZMP一致地、控制躯体部2的位置及姿势。

另外，在进行快行步行时，为了进行稳定的步行动作，也可借助锁定机构部固定弹性伸缩部12的伸缩，以此下足部13的接地部17侧不会因弹性伸缩部12伸缩而朝躯体部2′的侧部倾斜。下面，参照图6说明锁定机构部。

图6是锁定机构部的局部剖主要部分侧视图。

图6中，11是下侧上足部，12是弹性伸缩部，12a是管状部，12b是滑动部，12c是弹簧部件，21是锁定机构部，22是配设在管状部21a外壁上的壳体部，23是配设在壳体部22内部的螺线管部，24是固定在螺线管部23的可动部上的插入销，25是穿设在管状部12a上的锁定孔，26是以滑动部12b的规定伸缩长度设在与锁定孔25连通的位置的锁定槽。

如图6所示，在锁定机构部21中，通过向螺线管部23通电可将插入销24插入锁定孔25及锁定槽26内、或者将已插入的插入销24拔出。通过将插入销24插入锁定孔25及锁定槽26，可以将滑动部12b相对于管状部12a固定，将弹性伸缩部12不伸缩地固定住。这样，由于设在下侧上足部11上的弹性伸缩部12不伸缩，所以，下足部13不会因躯体部2的移动等而朝躯体部2倾斜。在快行步行动作的ZMP控制中，在对角上的足部的2点支承状态下控制躯体部2的位置及姿势，所以1只脚的足部上有2个自由度即可，可以防止慢行步行时产生的接地部17打滑等的问题，因此，通过将弹性伸缩部件不伸缩地固定，下足部13不会倾斜，可保持大致垂直的姿势。所以，躯体部2不会不稳定，可进行稳定的快行步行。另外，通过将插入销24从锁定孔25及锁定槽26中拔出，可使弹性伸缩部12借助弹簧部件12c弹性地伸缩，所以通过控制装置(未图示)控制流入锁定机构部21的螺线管部23的电流，可以使弹性伸缩部12不伸缩地解除固定，可进行上述的稳定的慢行步行。这样，在选择进行慢行步行还是进行快行步行时，可根据该步行动作、选择使弹性伸缩部12伸缩或不伸缩。

下面，参照图7说明另一例的锁定机构部。

图7是表示锁定机构部的另一例的局部剖主要部分侧视图。

在图7中，21′是锁定机构部。27是穿设在管状部12a的管壁上的锁定孔。28是插入锁定孔27中的插入销。

如图7所示，通过把插入销28插入锁定孔27内或拔出，可以手动地将弹性伸缩部12不伸缩地固定、或解除固定。所以，在进行慢行步行时，把插入销28从锁定孔27中拔出，在进行快行步行时，把插入销28插入锁定孔27中，这样，无论哪种步行动作都可以使4足步行机器人1进行稳定的步行。

本实施方式1中的4足步行机器人1具有上述构造，所以，具有以下的作用。

(1)通过驱动足部3的上足转动驱动部10、使上足驱动侧齿轮10b旋转，并使与上足驱动侧齿轮106啮合的上足从动侧齿轮9b旋转、使上侧上足部9朝上方向或下方向转动，可以使下足部13朝上方向移动作为移动足，或者向下方向移动而接地。另外，在足部3为移动足时，通过驱动水平旋转驱动部5、使水平驱动侧齿轮6旋转，并使与水平驱动侧齿轮6啮合的水平从动侧齿轮7旋转、使水平旋转部4朝右转动或朝左转动，可以使足部3朝前进方向、后退方向旋转。

(2)通过进行慢行步行动作，即，使足部3、3A、3B、3C依次进行使足部3的下足部13朝上方移动、作为移动足，并使足部3向前进方向旋转、接地的动作，可以使4足步行机器人1前进、后退、转弯。这时，一边用作为移动足的足部以外的其它3个足部支承躯体部2，一边用控制装置控制躯体部2的姿势，使4足步行机器人各部的重力位于以接地足的接地部为顶点的三角形内部，由此可以进行稳定的步行动作。

(3)弹性伸缩部12的插入管状部12A内的滑动部12B，沿着管状部12A的内壁滑动，同时，通过装入在管状部12A内的弹簧部件12C弹压而弹性地伸缩。在进行慢行步行时，弹性伸缩部12伸缩，由此可使下足部13的倾斜相对于上侧上足部9可变，可以使足部3的姿势与躯体部2的姿势对应地可变。所以接地部17在地面上不打滑，可以稳定地步行。

(4)锁定机构部21，借助螺线管部23的通电将插入销24插入到锁定孔25及锁定槽26内，可以将滑动部12B相对于管状部12A进行固定、可以以不伸缩的方式固定弹性伸缩部12，下足部13不会因躯体部2的移动等而朝躯体部2倾斜，所以，即使在2点支承状态下，也不会不稳，可以进行稳定的快行步行动作。另外，通过控制装置控制流过螺线管部23的电流，可以以不伸缩的方式固定弹性伸缩部12及解除固定，在进行快行步行时固定，而在进行慢行步行时解除固定，可根据步行动作切换。

如上所述，本发明涉及4足步行机器人，该4足步行机器人具有4个足部，通过使各足部动作、可以以自身的力量进行移动。根据本发明，可以提供一种4足步行机器人，在该4足步行机器人中，可以减少驱动部数目、降低成本、减轻重量，并且即使减少足部的自由度，也能进行稳定的步行动作。

Claims

1.一种4足步行机器人，在躯体部的侧部具有4个足部；其特征在于，上述各足部，备有：水平旋转部、水平旋转驱动部、上侧上足部、下侧上足部、上足转动驱动部、下足部和接地部；

上述水平旋转部，在水平方向旋转自如地配设在上述躯体部上；

上述水平旋转驱动部，配设在上述躯体部上，并且在水平方向转动驱动上述水平旋转部；

上述上侧上足部在上下方向转动自如地轴连接在上述水平旋转部上；

上述下侧上足部大致平行地配设在上述上侧上足部的下部，并且可在上下方向自由转动地轴连接在上述水平旋转部上；

上述上足转动驱动部配设在上述水平旋转部上，并且在上下方向转动驱动上述上侧上足部；

上述下足部，在上端部上下地轴支撑上述上侧上足部的前端部和上述下部侧上足部的前端部；

上述接地部，配设在上述下足部的下端部；

上述下侧上足部，备有配设在其中间部、在长度方向上可弹性伸缩的弹性伸缩部。

2.如权利要求1所述的4足步行机器人，其特征在于，上述弹性伸缩部，备有管状部、滑动部和弹簧部件；上述管状部沿着上述下侧上足部的长度方向配设；上述滑动部滑动自如地插入在上述管状部内；上述弹簧部件装入在上述管状部内部，并且朝伸缩方向对上述滑动部施力。

3.如权利要求1或2所述的4足步行机器人，其特征在于，还备有锁定机构部，该锁定机构部配设在上述各足部的弹性伸缩部上，将上述弹性伸缩部固定或解除固定。

4.如权利要求3所述的4足步行机器人，其特征在于，上述锁定机构部，备有设在上述管状部上的锁定孔、和插入该锁定孔内的插入销。