JP2002264046A - マスター・スレーブ式遠隔操作型二足歩行ロボット - Google Patents

マスター・スレーブ式遠隔操作型二足歩行ロボット

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JP2002264046A
JP2002264046A JP2001069499A JP2001069499A JP2002264046A JP 2002264046 A JP2002264046 A JP 2002264046A JP 2001069499 A JP2001069499 A JP 2001069499A JP 2001069499 A JP2001069499 A JP 2001069499A JP 2002264046 A JP2002264046 A JP 2002264046A
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JP
Japan
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master
robot
walking robot
remote
ankle
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JP2001069499A
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Inventor
Shigeo Hirose
茂男 廣瀬
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Rikogaku Shinkokai
Original Assignee
Rikogaku Shinkokai
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多くの人々がマスター・スレーブ方式で操作
することにより「操作次第で歩行できる」とのロボット
の「遊び」の要素を体験可能な遠隔操作型ロボットを提
供すること。 【解決手段】 操作者の身体に装着されるマスター操作
装置100により遠隔操作されるマスター・スレーブ式
遠隔操作型二足歩行ロボット10において、胴12と、
胴12の上方部に回動自在に連結された一対の腕部16
a、16bと、胴12の下方部に連結された一対の脚部
18とを具備し、18脚部の大腿部22、下腿部24、
足部30を駆動する駆動モータ44、46、48を胴1
2内部に配設した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はマスター・スレーブ
式遠隔操作型二足歩行ロボットに関する。
【0002】
【従来の技術】これまで、多くの人々が身近なロボット
として感じることのできるヒューマノイドの研究も多方
面で行われており、先行している各々の研究はこの分野
に多大な成果を残している。また、近年、様々なロボッ
トコンテストを初めとした多くの大会が催され、特にア
ミューズメントの分野において人々がロボットを接する
機会が確実に増加している。アミューズメントロボット
がより身近な存在になるにつれ、ロボットは「見て楽し
む」ものから「参加する」「体験する」ものになると考
えられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、多くの人々
がマスター・スレーブ方式で操作することにより「操作
次第で歩行できる」とのロボットの「遊び」の要素を体
験可能なマスター・スレーブ式遠隔操作型二足歩行ロボ
ットを提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
は、操作者の身体に装着されるマスター操作装置により
遠隔操作されるマスター・スレーブ式遠隔操作型二足歩
行ロボットにおいて、胴と、前記胴の上方部に回動自在
に連結された一対の腕部と、前記胴の下方部に連結され
た一対の脚部とを具備し、前記脚部は、前記胴の下方部
において腰部回転軸を介して回動自在に連結された大腿
部と、前記大腿部の下端部において膝部回転軸を介して
回動自在に連結された下腿部と、前記下腿部の下端にお
いて足首回転軸を介して回動自在に連結された足部とを
有しており、前記ロボットは、更に、前記腰部回転軸、
膝部回転軸、足首回転軸の各々を独立に回転させる腰部
駆動モータ、膝部駆動モータ、足首駆動モータを具備
し、前記駆動モータの各々は前記胴内に配設されて、張
力伝達部材を介して前記駆動モータの各々の回転動力を
対応する前記回転軸に伝達するようになっているマスタ
ー・スレーブ式遠隔操作型二足歩行ロボットを要旨とす
る。本発明によれば、胴内に脚部の各関節を回転させる
駆動モータを配設したために、脚部が軽量化され、か
つ、関節の回転角度を大きくすることが可能となる。
【0005】前記足部は、好ましくは、前記ロボットを
左右方向に容易に揺動させるようになっている。これに
より、操作者は容易にロボットを左右方向に揺動させ、
ロボットの足部を床面から上方へ離反させることが可能
となり、従って、ロボットは、その少ない自由度、簡単
な制御装置により容易に足を前後に振り出すことが可能
となり容易に歩行可能となる。このように、ロボットを
左右方向に容易に揺動可能とするために、前記足部は、
好ましくは、その底面に柔軟に変形する板状の部材を有
し、または、その底面が下方に突出する湾曲面を有する
ことができる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好ましい実施形態を説明する。なお、図1は本発明に
よるマスター・スレーブ式遠隔操作型二足歩行ロボット
の好ましい実施形態の正面断面図を示しており、図1の
紙面に垂直な方向を前後方向とし、図1の紙面内で水平
方向を左右方向と定義する。
【0007】本発明の好ましい実施形態によるマスター
・スレーブ式遠隔操作型二足歩行ロボット10(以下、
単にロボット10と記載する)は、3自由度の脚と、1
自由度の腕で構成する8自由度の2脚2腕のロボットで
ある。ロボット10は胴12を有しており、胴12の上
部または肩部12aから一対の腕16a、16bが、胴
12の両側部に沿って延設されている。より詳細は、腕
16a、16bは胴12の内部に配設された腕駆動モー
タ14の出力軸14bに連結されている。一対の腕16
a、16bの各々を駆動する腕駆動モータ14は、胴1
2に対して前後方向に平行な軸線回りに回動自在に連結
されており、胴12に対する各々の腕16a、16bの
角度を調節可能となっている。図1において向かって左
側の腕16aは胴12の側部から離反した位置にあり、
右側の腕16bは胴12の側部に沿った位置にある。
【0008】胴12の下部には一対の脚部18が、腰部
回転軸20を中心として回動自在に連結されている。脚
部18は、膝回転軸26により回動自在に連結された大
腿部22と下腿部24とを有しており、下腿部24の下
端部には、足首回転軸28を介して足部30が回動自在
に連結されている。腰部回転軸20には腰部プーリ32
が固着され、膝部回転軸26には膝部プーリ34が固着
され、足首回転軸28には足首プーリ36が固着されて
いる。腰部プーリ32、膝部プーリ34、足首プーリ3
6の各々は、張力伝達部材としてのベルトまたはワイヤ
38、40、42を介して腰部駆動モータ44、膝部駆
動モータ46、足首駆動モータ48の各々の出力軸に連
結されている。特に、本実施形態では、回動動作する大
腿部22および下腿部24内にベルトまたはワイヤ4
0、42を適正に張り渡すために、腰部回転軸20、膝
部回転軸26には、ベルトまたはワイヤ40、42のた
めの案内プーリ54、56が取り付けられている。ま
た、脚部18内には、膝部および足首を駆動するベルト
またはワイヤ40、42に適当な張力を付与するための
テンショナとしての回転体50、52が設けられてい
る。
【0009】また、腰部回転軸20、膝部回転軸26、
足首回転軸28内には、胴12に対する大腿部22の回
転位置、大腿部22に対する下腿部24の回転位置、下
腿部24に対する足部30の回転位置を検知するための
回転検知手段としてのポテンシオメータ54、56、5
8が配設されている。更に、足部30は、床面に接する
底面30aにゴム等の柔軟な材料が貼付されており、ロ
ボット10が歩行する際の衝撃を吸収するようになって
いる。また、底面30aを柔軟な材料にて形成すること
により、底面30aが容易に変形して、ロボット10
は、図1において矢印Rで示すように左右方向に揺動、
すなわちローリングし易くなる。ロボット10をローリ
ングし易くするために、足部30の底面を図3に示すよ
うに、足部30の前後方向に延びる中心軸に対して対称
な蒲鉾形に類する湾曲面にて形成しても良い。
【0010】ロボット10の操作装置は、ロボット10
を操作する操作者の身体に装着する所謂マスター操作装
置100を具備しており、マスター操作装置100は、
操作者の肩から上腕にかけて装着される腕マスター操作
部120と、操作者の腰から脚の外側に沿って足首にか
けて装着される脚マスター操作部130から成る。腕マ
スター操作部120は、例えば、操作者の両肩の間に延
設させたアルミニウムパイプ110の両端にポテンシオ
メータ102を取り付け、腕ポテンシオメータ102に
操作者の腕の動きを検知するための検知部102aを連
結して形成することができる。脚マスター操作部130
は、操作者の大腿部、下腿部および足部に対応させた大
腿部112、下腿部114および足部116を具備し降
り、操作者の腰、膝、足首の各動作を検知するための腰
ポテンシオメータ104、膝ポテンシオメータ106、
足首ポテンシオメータ108が配設されている。
【0011】以下、本実施形態によるロボット10の作
用を説明する。先ず、操作者が図2に示すようにマスタ
ー操作装置100をその身体に装着する。その状態で、
操作者がその手足を動かすと、その動作は、腕ポテンシ
オメータ102、腰ポテンシオメータ104、膝ポテン
シオメータ106、足首ポテンシオメータ108によ
り、特に、操作者の腕の胴に対する回転角度、大腿部の
胴に対する回転角度、下腿部の大腿部に対する回転角
度、足の下腿部に対する回転角度が検知される。これ
は、例えばマイクロコンピュータ等の処理装置(図示せ
ず)により処理されて、回転角度および角速度等が生成
され、無線または有線の通信手段(図示せず)を介して
ロボット10の腕駆動モータ14、腰部駆動モータ4
4、膝部駆動モータ46、足首駆動モータ48の各々の
ためのドライバー回路(図示せず)に指令信号として伝
達される。
【0012】前記ドライバー回路は、この指令信号に応
答して各々の駆動モータ14、44、46、48を駆動
する。腕駆動モータ14の回転は、出力軸14bに直結
されている腕16a、16bに直接伝達され、腕駆動モ
ータ14の回転角に一致する回転角を以て腕16a、1
6bが回転する。駆動モータ44、46、48の回転
は、ベルトまたはワイヤ38、40、42を介して腰部
プーリ32、膝部プーリ34、足首プーリ36に伝達さ
れ、腰部回転軸20、膝部回転軸26、足首回転軸28
の各々を回転させる。腰部回転軸20、膝部回転軸2
6、足首回転軸28の各々の回転角は、腕ポテンシオメ
ータ14a、腰ポテンシオメータ104、膝ポテンシオ
メータ106、足首ポテンシオメータ108により検知
され、その出力がフィードバック信号として前記ドライ
バー回路に入力され、各駆動モータ14、44、46、
48がフィードバック制御される。
【0013】本実施形態では、ロボット10の足部30
の底面30aは、ロボット10のローリング動作を容易
にするようになっているために、操作者は容易にロボッ
ト10を図1の矢印Rで示す左右方向に揺動させ、ロボ
ット10の足部30を床面から上方へ離反させることが
可能となっている。これにより、ロボット10は、その
少ない自由度、簡単な制御装置により容易に足を前後に
振り出すことが可能となり容易に歩行可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるマスター・スレーブ式遠隔操作型
二足歩行ロボットの好ましい実施形態の正面断面図であ
る。
【図2】操作者の身体に装着した状態で示す本発明によ
るマスター・スレーブ式遠隔操作型二足歩行ロボットの
マスター操作装置であり、(a)は側面図、(b)は正
面図である。
【図3】足部の一実施形態を示す部分拡大正面図であ
る。
【符号の説明】
10…マスター・スレーブ式遠隔操作型二足歩行ロボッ
ト 12…胴 14…腕駆動モータ 16a…腕 16b…腕 18…脚部 20…腰部回転軸 22…大腿部 24…下腿部 26…膝回転軸 28…足首回転軸 30…足部 32…腰部プーリ 34…膝部プーリ 36…足首プーリ 38…張力伝達部材 40…張力伝達部材 42…張力伝達部材 44…腰部駆動モータ 46…膝部駆動モータ 48…足首駆動モータ 50…回転体 52…回転体 54…ポテンシオメータ 56…ポテンシオメータ 58…ポテンシオメータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操作者の身体に装着されるマスター操作
    装置により遠隔操作されるマスター・スレーブ式遠隔操
    作型二足歩行ロボットにおいて、 胴と、前記胴の上方部に回動自在に連結された一対の腕
    部と、前記胴の下方部に連結された一対の脚部とを具備
    し、 前記脚部は、前記胴の下方部において腰部回転軸を介し
    て回動自在に連結された大腿部と、前記大腿部の下端部
    において膝部回転軸を介して回動自在に連結された下腿
    部と、前記下腿部の下端において足首回転軸を介して回
    動自在に連結された足部とを有しており、 前記ロボットは、更に、前記腰部回転軸、膝部回転軸、
    足首回転軸の各々を独立に回転させる腰部駆動モータ、
    膝部駆動モータ、足首駆動モータを具備し、前記駆動モ
    ータの各々は前記胴内に配設されて、張力伝達部材を介
    して前記駆動モータの各々の回転動力を対応する前記回
    転軸に伝達するようになっているマスター・スレーブ式
    遠隔操作型二足歩行ロボット。
  2. 【請求項2】 前記足部は、前記ロボットを左右方向に
    容易に揺動させるようになっている請求項1に記載のマ
    スター・スレーブ式遠隔操作型二足歩行ロボット。
  3. 【請求項3】 前記足部は、その底面に柔軟に変形する
    板状の部材を有しており、前記ロボットを左右方向に容
    易に揺動させるようになっている請求項1に記載のマス
    ター・スレーブ式遠隔操作型二足歩行ロボット。
  4. 【請求項4】 前記足部は、その底面が下方に突出する
    湾曲面を有しており、前記ロボットを左右方向に容易に
    揺動させるようになっている請求項1に記載のマスター
    ・スレーブ式遠隔操作型二足歩行ロボット。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010142926A (ja) * 2008-12-22 2010-07-01 Toyota Motor Corp 脚式ロボット
JP2011118924A (ja) * 2011-02-17 2011-06-16 Kyokko Denki Kk 多関節構造体、それを用いた装着具、システムおよびヒューマンマシンインターフェース
CN104349871A (zh) * 2012-05-31 2015-02-11 Thk株式会社 腿式机器人的下肢结构以及腿式机器人
JP2016101631A (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 Thk株式会社 ロボットにおけるロール回転構造
WO2020217794A1 (ja) * 2019-04-26 2020-10-29 本田技研工業株式会社 移動体の操縦装置及び操縦システム

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