JP2002103253A

JP2002103253A - 脚式移動ロボット、並びに脚部の取付け構造

Info

Publication number: JP2002103253A
Application number: JP2000295718A
Authority: JP
Inventors: Norihisa Ito; 功久井藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2002-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】クロールやバウンズ、ギャロップ、トロット
といった各種の脚式動作を好適に行う。【解決手段】各脚部は、胴体のＴ字脚部の側面にて、
上下に対をなすアッパー・リンク１１とロア・リンク１
２の各々によって回動可能に連結されるとともに、各脚
部の上端面は、バネを介して胴体の上面部の底面側に取
り付けられている。脚部が着床した際に地面から受ける
衝撃は、バネにより緩衝されるので、胴体部ユニット２
に伝わる衝撃は極めて小さい。また、各脚部の胴体に対
して上下方向にのみ可動すると近似することにより、そ
の物理モデルは単純化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体のメカニズム
や動作をモデル化して構成されるリアリスティックなロ
ボットに係り、特に、イヌやヒトなどの脚式移動型動物
の身体メカニズムをモデル化して構成される脚式移動型
ロボットに関する。

【０００２】更に詳しくは、本発明は、モデルとなった
動物のメカニズムを真似た自然な脚式動作を行う脚式移
動型ロボットに係り、特に、クロールやバウンズ、ギャ
ロップ、トロットといった各種の脚式動作を行う脚式移
動型ロボットに関する。

【０００３】

【従来の技術】電気的若しくは磁気的な作用を用いて人
間の動作に似せた運動を行う機械装置のことを「ロボッ
ト」という。ロボットの語源は、スラブ語のＲＯＢＯＴ
Ａ(奴隷機械)に由来すると言われている。わが国では、
ロボットが普及し始めたのは１９６０年代末からである
が、その多くは、工場における生産作業の自動化・無人
化などを目的としたマニピュレータや搬送ロボットなど
の産業用ロボット（industrial robot）であった。

【０００４】最近では、イヌやネコのように４足歩行の
動物の身体メカニズムやその動作を模したペット型ロボ
ット、あるいは、ヒトやサルなどの２足直立歩行を行う
動物の身体メカニズムや動作を模した「人間形」若しく
は「人間型」のロボットなど、脚式移動ロボットやその
安定歩行制御に関する研究開発が進展し、実用化への期
待も高まってきている。これら脚式移動ロボットは、ク
ローラ式ロボットに比し不安定で姿勢制御や歩行制御が
難しくなるが、階段の昇降や障害物の乗り越え等、柔軟
な歩行・走行動作を実現できるという点で優れている。

【０００５】アーム式ロボットのように、ある特定の場
所に植設して用いるような据置きタイプのロボットは、
部品の組立・選別作業など固定的・局所的な作業空間で
のみ活動する。これに対し、移動式のロボットは、作業
空間は非限定的であり、所定の経路上または無経路上を
自在に移動して、所定の若しくは任意の作業を代行した
り、ヒトやイヌあるいはその他の生命体に置き換わる種
々のサービスを提供することができる。

【０００６】脚式移動ロボットの１つの用途として、産
業活動や生産活動等における各種の単純作業や危険作
業、難作業の代行を行うことが挙げられる。例えば、原
子力発電プラントや火力発電プラント、石油化学プラン
トにおけるメンテナンス作業、製造工場における部品の
搬送・組立作業、高層ビルにおける清掃作業、火災現場
その他における救助活動といったように、さまざま場面
において脚式移動に基づく活躍の場が見出されている。

【０００７】また、イヌやネコなどの愛玩動物を模した
エンターティンメント向けの移動ロボット、すなわちペ
ット型ロボットの場合、難作業の代行などの生活支援と
いうよりも、生活密着型、すなわち人間との「共生」と
いう性質が強い。ペット型ロボットは、実際の動物を扱
うよりも手軽であるだけでなく、複雑な動きやユーザの
教示内容を学習するなどのインテリジェンスを備えてお
り、従来の単純な動作を再現するだけの玩具に比し、高
機能・高付加価値を有する。

【０００８】エンターテインメントに向けられた脚式移
動ロボットは、動作の表現力が求められているので他の
形式のロボットに比し移動自由度が高く、優れた運動性
能を備えていることが期待されている。したがって、脚
式移動ロボットを単に歩行による前進動作だけでなく、
床面上を走ったり、さらには跳び上がるなどの自律的な
空中動作を行わせることも、関節自由度の観点からは充
分可能である。跳び上がり動作が実現すれば、ロボット
の動作表現力がさらに増すであろう。また、脚式移動ロ
ボットをサッカーその他のスポーツに適用する場合に
は、跳び上がり動作は必須の運動パターンの１つでさえ
ある。

【０００９】脚式ロボットが直立姿勢においていきなり
跳び上がるためには、特に膝関節など脚部において強力
なアクチュエータを搭載して、重力に充分打ち勝つこと
ができる鉛直方向の初速を与える必要がある。強力なア
クチュエータをロボット本体に搭載することは、製造コ
ストや総重量の増大を招来する。また、アクチュエータ
が高出力である分だけ消費電力が大きくなるので、バッ
テリ駆動時間が短縮されるなど実用性に欠く結果とな
る。

【００１０】例えば、関節アクチュエータの駆動に頼ら
ず、バネなどの弾性体の共振作用を利用して比較的小さ
な力を用いて鉛直方向の大きな力を発生させるための研
究開発もなされている。

【００１１】バネの弾性力を利用して跳び上がるために
は、概ね以下のような手順を実行する必要がある。すな
わち、

【００１２】（１）自身の力（アクチュエータの駆動）
で僅かな高さだけ跳び上がる。（２）落下した時の運動エネルギを弾性エネルギとして
一時蓄える。（３）弾性エネルギと自身の力とを併せて、前回よりも
高く跳び上がる。（４）上記の動作を繰り返すことで、跳び上がる高さを
徐々に増していき、必要な高さを導出する。

【００１３】しかしながら、このような方法に頼った場
合、ロボットが必要な高さまで跳び上がるには、弾性体
の複数周期にまたがる振動運動を繰り返す必要があり、
処理時間を要する。また、人間型ロボットやペット型ロ
ボットの場合には、モデルとなった動物らしく自然な振
る舞うことが重要な要素である。これに対し、上記のよ
うな度重なる振動運動を経た跳び上がり動作は生体メカ
ニズムとは大きな隔たりがあると言わざるを得ない。

【００１４】また、本出願人に既に譲渡されている特願
２０００−５８７２号明細書には、任意の時間に最小の
エネルギーで比較的容易に跳び上がることができる脚式
ロボットについて開示されている。

【００１５】同明細書中では、脚式ロボットの各脚部に
その長さ方向に伸縮するバネのような弾性体を挿入した
実施例について記載されている（図８を参照のこと）。
このようなバネにより、ロボットの跳び上がり動作時な
どにおいて脚部の長さ方向に加わる運動エネルギを弾性
エネルギに置き換えて一時蓄積することができる。ある
いは、屈伸方向に伸縮するバネのような弾性体を各脚部
の膝関節部を跨いで大腿部と下腿部間で連結させている
（図９を参照のこと）。このようなバネを膝関節周辺に
配置することにより、屈曲動作直前の運動エネルギを弾
性エネルギに変えて一時蓄積することができる。

【００１６】したがって、脚式ロボットは、所定の速度
以上で水平方向に歩行又は走行し、次いで急停止して、
運動エネルギを弾性エネルギなどの他の形態のエネルギ
として一時的に蓄積しておき、さらに、向きを垂直方向
に変えて弾性エネルギを運動エネルギとして放出するこ
とによって、より高く跳び上がることができる。すなわ
ち、脚式ロボットが初期に持つ水平方向の運動を垂直方
向の運動に効率的に変換して、より高くジャンプするこ
とができる。

【００１７】同明細書に記載の脚部の構造は、基本的に
は脚部にバネのような弾性体を適用し、その共振作用を
利用するものである。しかしながら、かかる構造を備え
た脚式ロボットによりバウンズやギャロップ、トロット
などの歩行や走行を実現しようとした場合、股関節の回
転角度が変わるとバネの復元力が作用する方向が変化し
てしまうため、運動制御のための運動方程式を解く際
に、複雑な物理モデルを取り扱うことになり、演算量が
膨大となりコスト増大を招来してしまう。また、バネの
復元力を好適に利用するためには、関節を複雑且つ正確
にコントロールする必要がある。

【００１８】また、脚部の途中にバネで動く受動機構す
なわち関節が挿入されているので、４足歩行動物を真似
た自然な動作（例えばお座り、寝転がりなど）を行うこ
とが困難である。

【００１９】そもそも、各脚部に配設されたバネは、跳
躍など特定の脚式動作に向けられたものであり、動作の
種類によってはバネの復元力がむしろ動きを拘束すると
いう負の作用を及ぼしかねない。例えば、クロール歩行
や通常歩行のように、飛び跳ねない脚式動作では、バネ
は好適に作用するとは限らない。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、イヌ
やヒトなどの脚式移動型動物の身体メカニズムをモデル
化して構成される、優れた脚式移動型ロボットを提供す
ることにある。

【００２１】本発明の更なる目的は、モデルとなった動
物のメカニズムを真似た自然な脚式動作を行うことがで
きる、優れた脚式移動型ロボットを提供することにあ
る。

【００２２】本発明の更なる目的は、クロールやバウン
ズ、ギャロップ、トロットといった各種の脚式動作を好
適に行うことができる、優れた脚式移動型ロボットを提
供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面
は、少なくとも胴体と、該胴体の略下端にて連結された
２以上の脚部を有する脚式移動型ロボットにおいて、各
々の脚部は該脚部に印加された外力に応じて略上下方向
に可動する支持手段によって前記胴体に連結されている
ことを特徴とする脚式移動型ロボットである。

【００２４】ここで言う支持手段は、脚部を前記胴体に
対して回動可能に連結するアッパー・リンク並びにロア
・リンクと、一端を前記胴体の底面部に取り付け他端を
脚部の略最上端に取り付けられた上下方向に伸縮自在な
弾性体とで構成することができる。

【００２５】胴体を例えば断面略Ｔ字形状の構造体と
し、各脚部をこのＴ字脚部の左右側面にてアッパー・リ
ンクとロア・リンクの各々によって回動可能に連結する
とともに、Ｔ字頭部の底面側にて各脚部の略上端を上下
方向に伸縮可能なバネを介して取り付けるようにしても
よい。

【００２６】脚部を支持するバネは、その復元力によ
り、胴体部ユニットに対して下方向に押し下げるような
力を印加することができる。また、アッパー・リンク並
びにロア・リンクの長さをバネの上下方向の移動量に比
し充分長くした場合、各脚部は、胴体部の上面に対して
ほぼ平行を保ちながら上下方向にのみ可動すると近似す
ることができる。

【００２７】このような構成によれば、脚式移動型ロボ
ットの物理モデルを単純化することができ、少ない計算
量で運動方程式を解くことができる。特に、左右の脚部
が交互に離床するトロット歩行や走行のように、胴体が
捩れ運動をせず上下にのみ振動する場合、上下の運動と
前後並びに左右への運動を完全に分離して計算すること
ができる。

【００２８】あるいは、支持手段は、脚部を上下方向に
案内する案内部と、一端を前記胴体の底面部に取り付け
他端を脚部の略最上端に取り付けられた上下方向に伸縮
自在な弾性体とで構成することができる。このような構
成によれば、脚式移動型ロボットの物理モデルを単純化
することができ、少ない計算量で運動方程式を解くこと
ができる。特に、左右の脚部が交互に離床するトロット
歩行や走行のように、胴体が捩れ運動をせず上下にのみ
振動する場合、上下の運動と前後並びに左右への運動を
完全に分離して計算することができる。

【００２９】また、それぞれの脚部は、イヌなどの現実
の生体モデルに則して、少なくともピッチ軸方向の回転
自由度が与えられた第１関節と、略上端にて第１関節に
取り付けられた大腿部と、前記大腿部の略下端に取り付
けられ、少なくともピッチ軸方向の回転自由度が与えら
れた第２関節と、略上端にて前記第２関節に取り付けら
れた下腿部と、前記下腿部の略最下端に取り付けられた
足底部と、で構成することができる。

【００３０】例えば、バウンズ歩行や走行などのように
左右の脚部が同時に離床する脚式移動を行なうときに
は、重心を回転中心として、前後の各脚部の支持手段に
よる上下動が交互に作動するような回転運動を行うよう
にすればよい。このとき、前後それぞれの脚部をある共
振周期で交互に任意の方向へ蹴り出し、共振に必要なエ
ネルギの供給と振幅、進行速度を制御するようにすれば
よい。

【００３１】各脚部において地面を蹴る駆動力が充分に
大きく、バネの伸び縮みを充分に活用することができれ
ば、脚式移動型ロボット全体が地面から完全に離床した
状態を形成することが容易になる。

【００３２】また、前後の脚部が着床した際に地面から
受ける衝撃は、バネにより緩衝され、軟らかく受け止め
ることができるので、胴体部に伝わる衝撃は極めて小さ
くなる。

【００３３】また、対角線に配置された各１対の脚部を
交互に蹴り出すとともに、各脚部の上下動を活用して効
率的なホッピング運動を行うことができる。

【００３４】本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、
後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳
細な説明によって明らかになるであろう。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施例を詳解する。

【００３６】図１には、本発明の実施に供される脚式ロ
ボット１の機械的構成を模式的に図解している。

【００３７】同図に示すように、脚式ロボット１は、胴
体ユニット２の前後の略下端に、左右２本の脚部３が動
作可能に連結された構造体である。当業界において既に
周知のように、前後に配設された左右それぞれの脚部３
は、交互に立脚又は遊脚となる動作を繰り返すことによ
って、いわゆる「歩行」や「走行」などの脚式移動を実
現することができる。一般には、左右の脚部が同時に離
床するような歩行動作を「バウンズ」歩行と呼び、左右
の脚部が交互に離床するような歩行動作を「トロット」
歩行と呼ぶ。

【００３８】各脚部３には、少なくともピッチ軸方向の
回転自由度が与えられた股関節に相当する第１関節４
と、略上端にて第１関節４に取り付けられた大腿部５
と、大腿部５の略下端に取り付けられた少なくともピッ
チ軸方向の回転自由度が与えられた膝関節に相当する第
２関節６と、略上端にて第２関節６に取り付けられた下
腿部７と、下腿部７の略最下端に取り付けられた足底部
８とで構成される。

【００３９】図示の例では、胴体部ユニット２は、断面
略Ｔ字形状の構造体であり、薄板状のＴ字頭部と、上面
部の底面側略中央で前後方向に走るＴ字脚部で構成され
ている。各脚部３は、この胴体部ユニット２のＴ字脚部
の側面にて、上下に対をなすアッパー・リンク１１とロ
ア・リンク１２の各々によって回動可能に連結されてい
る。さらに、各脚部３の上端面は、上下方向に伸縮可能
なバネ１３を介して胴体部ユニット２のＴ字頭面部の底
面側に取り付けられている。

【００４０】図示の脚部３の胴体部ユニット２への取り
付け構造は、例えば自動車などにおいて採用されるダブ
ル・ウィッシュボーン・サスペンション構造に類似する
ものである。

【００４１】脚部３を支持するバネ１３は、その復元力
により、胴体部ユニットに対して下方向に押し下げるよ
うな力を印加することができる。アッパー・リンク１１
並びにロア・リンク１２のそれぞれの長さをバネ１３の
振幅よりも充分長くした場合、各脚部３は、胴体部ユニ
ット２の上面に対してほぼ平行を保ちながら上下方向に
のみ可動することができる。

【００４２】図２及び図３には、長さＬを持つアッパー
・リンク１１及びロア・リンク１２の上下方向（すなわ
ちヨー軸方向）の位置が−ａから＋ａへ２ａだけ上昇し
た場合の、胴体部ユニット２に対する脚部３の左右方向
（すなわちピッチ軸方向）の変動幅ｂについて図解して
いる。

【００４３】各図に示すように、長さＬのサスペンショ
ンが−ａから＋ａへ２ａだけ上昇した場合、左右方向の
変動幅ｂは以下の式で表すことができる。

【００４４】

【数１】

【００４５】したがって、ａに対してＬが充分大きけれ
ば、ｂは脚部３の上昇幅２ａに対して非常に小さな値と
なり、ほとんど無視し得る。すなわち、脚部３は胴体部
ユニット２に対して上下方向にのみ移動すると近似する
ことができる。

【００４６】このような構成によれば、脚式ロボット１
の物理モデルを単純化することができ、少ない計算量で
運動方程式を解くことができる。特に、左右の脚部が交
互に離床するトロット歩行や走行のように、胴体が捩れ
運動をせず上下にのみ振動する場合、上下の運動と前後
並びに左右への運動を完全に分離して計算することがで
きる。

【００４７】また、上述したような構造を採用した４足
の脚式移動ロボット１は、ダイナミックで且つ柔軟な動
きを実現することができる。

【００４８】図４及び図５には、本実施例に係る脚式ロ
ボット１がバウンズ歩行や走行などのように左右の脚部
が同時に離床する脚式移動を行なう様子を図解してい
る。

【００４９】各図に示すように、脚式ロボット１は、そ
の重心を回転中心として、前後のバネ３すなわちサスペ
ンション機構が交互に作動するような回転運動を行うこ
とができる。

【００５０】このとき、前後それぞれの脚部３をある共
振周期で交互に任意の方向へ蹴り出し、共振に必要なエ
ネルギの供給と振幅、進行速度を制御することができ
る。

【００５１】各脚部３において地面を蹴る駆動力が充分
に大きく、バネ１３の伸び縮みを充分に活用することが
できれば、脚式ロボット１全体が地面から完全に離床し
た状態を形成することが容易になる。

【００５２】また、前後の脚部３が着床した際に地面か
ら受ける衝撃は、バネ１３すなわちサスペンション機構
により緩衝され、軟らかく受け止めることができるの
で、胴体部ユニット２に伝わる衝撃は極めて小さくな
る。

【００５３】また、図６及び図７には、本実施例に係る
脚式ロボット１がトロット歩行や走行などのように左右
の脚部が交互に離床する脚式移動を行なう様子を図解し
ている。

【００５４】各図に示すように、対角線に配置された各
１対の脚部を交互に蹴り出すことによって、それぞれを
支持するバネ１３すなわちサスペンション機構を活かし
て、より効率的なホッピング運動を行うことができる。
この結果、脚式移動ロボット１３を観察する者からはロ
ボットが軽快に見えるような動きを容易に実現すること
ができる。

【００５５】図１０には、本発明の第２の実施形態に係
る脚式ロボットの機械的構成を模式的に図解している。

【００５６】同図に示すように、脚式ロボット２０は、
胴体ユニット２２の前後の略下端に、左右２本の脚部２
３が動作可能に連結された構造体である。当業界におい
て既に周知のように、前後に配設された左右それぞれの
脚部２３は、交互に立脚又は遊脚となる動作を繰り返す
ことによって、いわゆる「歩行」や「走行」などの脚式
移動を実現することができる。

【００５７】各脚部２３には、少なくともピッチ軸方向
の回転自由度が与えられた股関節に相当する第１関節２
４と、略上端にて第１関節２４に取り付けられた大腿部
２５と、大腿部２５の略下端に取り付けられた少なくと
もピッチ軸方向の回転自由度が与えられた膝関節に相当
する第２関節２６と、略上端にて第２関節２６に取り付
けられた下腿部２７と、下腿部２７の略最下端に取り付
けられた足底部２８とで構成される。

【００５８】図示の例では、胴体部ユニット２は、断面
略Ｔ字形状の構造体であり、薄板状のＴ字頭部と、上面
部の底面側略中央で前後方向に走るＴ字脚部で構成され
ている。この胴体部ユニット２２のＴ字脚部の側面に
は、上下方向に走るスライド・レール３１が配設されて
いる。また、各脚部２３の側面には、このスライド・レ
ール３１に挿通される案内溝が形設されており、胴体部
ユニット２２に対する脚部２３の移動が上下方向のみに
規制されている。さらに、各脚部２３の上端面は、上下
方向に伸縮可能なバネ３３を介して胴体部ユニット２２
のＴ字頭面部の底面側に取り付けられている。

【００５９】脚部２３を支持するバネ３３は、その復元
力により、胴体部ユニットに対して下方向に押し下げる
ような力を印加することができる。そして、各脚部２３
は、胴体部ユニット２２の上面に対してほぼ平行を保ち
ながら上下方向にのみ可動することができる。

【００６０】このような構成によれば、脚式ロボット２
０の物理モデルを単純化することができ、少ない計算量
で運動方程式を解くことができる。特に、左右の脚部が
交互に離床するトロット歩行や走行のように、胴体が捩
れ運動をせず上下にのみ振動する場合、上下の運動と前
後並びに左右への運動を完全に分離して計算することが
できる。

【００６１】［追補］以上、特定の実施例を参照しなが
ら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や
代用を成し得ることは自明である。

【００６２】本発明の要旨は、必ずしも「ロボット」と
称される製品には限定されない。すなわち、電気的若し
くは磁気的な作用を用いて人間あるいはその他の動物の
動作に似せた運動を行う機械装置であるならば、例えば
玩具等のような他の産業分野に属する製品であっても、
同様に本発明を適用することができる。

【００６３】要するに、例示という形態で本発明を開示
してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。
本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許
請求の範囲の欄を参酌すべきである。

【００６４】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
イヌやヒトなどの脚式移動型動物の身体メカニズムをモ
デル化して構成される、優れた脚式移動型ロボットを提
供することができる。

【００６５】また、本発明によれば、モデルとなった動
物のメカニズムを真似た自然な脚式動作を行うことがで
きる、優れた脚式移動型ロボットを提供することができ
る。

【００６６】また、本発明によれば、クロールやバウン
ズ、ギャロップ、トロットといった各種の脚式動作を好
適に行うことができる、優れた脚式移動型ロボットを提
供することができる。

【００６７】本発明に係る脚部の取り付け構造によれ
ば、各脚部の支持機構が胴体部ユニットに対して上下方
向にのみ可動すると近似することができる。したがっ
て、脚式ロボットの物理モデルを単純化することがで
き、少ない計算量で運動方程式を解くことができる。

【００６８】特に、左右の脚部が交互に離床するトロッ
ト歩行や走行のように、胴体部ユニットが捩れ運動をせ
ず上下にのみ振動する場合、上下の運動と前後並びに左
右への運動を完全に分離して計算することができる。

【００６９】また、本発明に係る脚部の取り付け構造に
よれば、脚部の関節と胴体部ユニットへの支持機構が完
全に分離されているので、分離されていない脚式ロボッ
トに比べ、歩行や走行以外の動物の動作（例えば、お座
り、お手、寝転がり、おしっこなど）を容易に再現する
ことができる。

【００７０】また、本発明に係る脚部の取り付け構造に
よれば、各関節の角度に関係なく上下方向に支持機構に
よるサスペンション作用が働くので、上下方向の衝撃を
常に吸収することができ、機械の故障を大幅に低減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に供される脚式ロボット１の機械
的構成を模式的に示した図である。

【図２】長さＬを持つアッパー・リンク１１及びロア・
リンク１２の上下方向の位置が−ａから＋ａへ２ａだけ
上昇した場合の、胴体部ユニット２に対する脚部３の左
右方向の変動幅ｂを説明するための図である。

【図３】長さＬを持つアッパー・リンク１１及びロア・
リンク１２の上下方向の位置が−ａから＋ａへ２ａだけ
上昇した場合の、胴体部ユニット２に対する脚部３の左
右方向の変動幅ｂを説明するための図である。

【図４】本実施例に係る脚式ロボット１がバウンズ歩行
や走行などのように左右の脚部が同時に離床する脚式移
動を行なう様子を描写した図である。

【図５】本実施例に係る脚式ロボット１がバウンズ歩行
や走行などのように左右の脚部が同時に離床する脚式移
動を行なう様子を描写した図である。

【図６】本実施例に係る脚式ロボット１がトロット歩行
や走行などのように左右の脚部が交互に離床する脚式移
動を行なう様子を描写した図である。

【図７】本実施例に係る脚式ロボット１がトロット歩行
や走行などのように左右の脚部が交互に離床する脚式移
動を行なう様子を描写した図である。

【図８】各脚部にその長さ方向に伸縮するバネのような
弾性体を挿入した脚式ロボットの構成例を示した図であ
る。

【図９】屈伸方向に伸縮するバネのような弾性体を各脚
部の膝関節部を跨いで大腿部と下腿部間で連結させてい
る脚式ロボットの構成例を示した図である。

【図１０】本発明の第２の実施形態に係る脚式ロボット
２０の機械的構成を模式的に示した図である。

【符号の説明】

１…脚式ロボット２…胴体部ユニット３…脚部４…第１関節５…大腿部６…第２関節７…下腿部８…足底部１１…アッパー・リンク１２…ロア・リンク１３…バネ２０…脚式ロボット２２…胴体部ユニット２３…脚部２４…第１関節２５…大腿部２６…第２関節２７…下腿部２８…足底部３１…スライド・レール３３…バネ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも胴体と、該胴体の略下端にて連
結された２以上の脚部を有する脚式移動型ロボットにお
いて、各々の脚部は該脚部に印加された外力に応じて略上下方
向に可動する支持手段によって前記胴体に連結されてい
ることを特徴とする脚式移動型ロボット。
【請求項２】前記支持手段は、脚部を前記胴体に対して
回動可能に連結するアッパー・リンク並びにロア・リン
クと、一端を前記胴体の底面部に取り付け他端を脚部の
略最上端に取り付けられた上下方向に伸縮自在な弾性体
とで構成されることを特徴とする請求項１に記載の脚式
移動型ロボット。
【請求項３】前記アッパー・リンク及び前記ロア・リン
クの長さは前記脚部の前記胴体に対する上下方向の移動
量よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の脚式
移動ロボット。
【請求項４】前記支持手段は、脚部を上下方向に案内す
る案内部と、一端を前記胴体の底面部に取り付け他端を
脚部の略最上端に取り付けられた上下方向に伸縮自在な
弾性体とで構成されることを特徴とする請求項１に記載
の脚式移動ロボット。
【請求項５】前記脚部は、少なくともピッチ軸方向の回転自由度が与えられた第１
関節と、略上端にて第１関節に取り付けられた大腿部と、前記大腿部の略下端に取り付けられ、少なくともピッチ
軸方向の回転自由度が与えられた第２関節と、略上端にて前記第２関節に取り付けられた下腿部と、前記下腿部の略最下端に取り付けられた足底部と、を備
えることを特徴とする請求項１に記載の脚式移動型ロボ
ット。
【請求項６】前記胴体の前後及び左右に合計４本の脚部
を備え、バウンズ歩行や走行などのように左右の脚部が同時に離
床する脚式移動を行なうときには、重心を回転中心とし
て、前後の各脚部の支持手段による上下動が交互に作動
するような回転運動を行う、ことを特徴とする請求項１
に記載の脚式移動型ロボット。
【請求項７】前後それぞれの脚部をある共振周期で交互
に任意の方向へ蹴り出し、共振に必要なエネルギの供給
と振幅、進行速度を制御するようにすることを特徴とす
る請求項５に記載の脚式移動型ロボット。
【請求項８】前記胴体の前後及び左右に合計４本の脚部
を備え、対角線に配置された各１対の脚部を交互に蹴り出すとと
もに、各脚部の上下動を活用して効率的なホッピング運
動を行うことを特徴とする請求項１に記載の脚式移動型
ロボット。
【請求項９】脚式移動型ロボットにおける脚部の取付け
構造であって、脚部を前記脚式移動型ロボットの胴体に対して回動可能
に連結するアッパー・リンク並びにロア・リンクと、一端を前記胴体の底面部に取り付け他端を脚部の略最上
端に取り付けられた上下方向に伸縮自在な弾性体と、を
具備することを特徴とする脚部の取付け構造。
【請求項１０】前記アッパー・リンク及び前記ロア・リ
ンクの長さは前記脚部の前記胴体に対する上下方向の移
動量よりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の脚
部の取付け構造。
【請求項１１】前記支持手段は、脚部を上下方向に案内
する案内部と、一端を前記胴体の底面部に取り付け他端
を脚部の略最上端に取り付けられた上下方向に伸縮自在
な弾性体とで構成されることを特徴とする請求項９に記
載の脚部の取付け構造。
【請求項１２】前記脚部は、少なくともピッチ軸方向の回転自由度が与えられた第１
関節と、略上端にて第１関節に取り付けられた大腿部と、前記大腿部の略下端に取り付けられ、少なくともピッチ
軸方向の回転自由度が与えられた第２関節と、略上端にて前記第２関節に取り付けられた下腿部と、前記下腿部の略最下端に取り付けられた足底部と、を備
えることを特徴とする請求項９に記載の脚部の取付け構
造。