JP2002361575A - 二脚歩行式人型ロボット - Google Patents
二脚歩行式人型ロボットInfo
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- 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
-
- 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
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
- B25J13/081—Touching devices, e.g. pressure-sensitive
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/0091—Shock absorbers
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Vibration Dampers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 転倒時等に各部に作用する衝撃を緩和させる
と共に、転倒状態を検出するようにした、二脚歩行式人
型ロボットを提供する。 【解決手段】 各腕部１３，１３の肘部２８，２８外側
と、手首部２９，２９外側と、爪先部３０，３０下側
と、踵部３１，３１下側と、膝部２１Ｌ，２１Ｒ外側
と、胴体部１１の尻部３２，背中部３３と、にそれぞれ
接触検知部４０を備えており、各接触検知部４０が、そ
れぞれ外装表面を構成する外装部４１と、この外装部に
作用する圧力を検知する圧力センサ４２と、この外装部
に作用する衝撃を緩和する衝撃吸収材４３と、から成る
ように、二脚歩行式人型ロボット１０を構成する。
と共に、転倒状態を検出するようにした、二脚歩行式人
型ロボットを提供する。 【解決手段】 各腕部１３，１３の肘部２８，２８外側
と、手首部２９，２９外側と、爪先部３０，３０下側
と、踵部３１，３１下側と、膝部２１Ｌ，２１Ｒ外側
と、胴体部１１の尻部３２，背中部３３と、にそれぞれ
接触検知部４０を備えており、各接触検知部４０が、そ
れぞれ外装表面を構成する外装部４１と、この外装部に
作用する圧力を検知する圧力センサ４２と、この外装部
に作用する衝撃を緩和する衝撃吸収材４３と、から成る
ように、二脚歩行式人型ロボット１０を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二脚歩行式人型ロ
ボットに関するものである。
ボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、所謂二脚歩行式人型ロボットは、
前もって設定された歩行パターン（以下、歩容という）
データを生成して、この歩容データに従って歩行制御を
行なって、所定の歩行パターンで脚部を動作させること
により二脚歩行を実現するようにしている。ところで、
このような二脚歩行式人型ロボットは、例えば床面状
況，ロボット自体の物理パラメータの誤差等によって歩
行の際の姿勢が不安定になりやすく、場合によっては転
倒してしまうことがある。
前もって設定された歩行パターン（以下、歩容という）
データを生成して、この歩容データに従って歩行制御を
行なって、所定の歩行パターンで脚部を動作させること
により二脚歩行を実現するようにしている。ところで、
このような二脚歩行式人型ロボットは、例えば床面状
況，ロボット自体の物理パラメータの誤差等によって歩
行の際の姿勢が不安定になりやすく、場合によっては転
倒してしまうことがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
二脚歩行式人型ロボットは、できるだけ転倒しないよう
に設計はしてあるが、転倒時に受け身動作を行なったり
転倒した状態から起き上がるようには設計されていな
い。即ち、従来の二脚歩行式人型ロボットは、転倒時
に、各部に作用する衝撃を緩和させたり、転倒した状態
を検出するようには設計されていない。また、従来の二
脚歩行式人型ロボットは、胴体部や脚部，腕部の外装表
面が比較的平坦な面により構成されていることから、こ
のため、転倒時の起き上がり動作を行なわせようとして
も、動的且つ円滑な動作遷移を実現することは困難であ
った。
二脚歩行式人型ロボットは、できるだけ転倒しないよう
に設計はしてあるが、転倒時に受け身動作を行なったり
転倒した状態から起き上がるようには設計されていな
い。即ち、従来の二脚歩行式人型ロボットは、転倒時
に、各部に作用する衝撃を緩和させたり、転倒した状態
を検出するようには設計されていない。また、従来の二
脚歩行式人型ロボットは、胴体部や脚部，腕部の外装表
面が比較的平坦な面により構成されていることから、こ
のため、転倒時の起き上がり動作を行なわせようとして
も、動的且つ円滑な動作遷移を実現することは困難であ
った。
【０００４】さらに、二脚歩行式人型ロボットに前転等
の床面上での運動を行なわせる場合にも、同様の問題が
あった。
の床面上での運動を行なわせる場合にも、同様の問題が
あった。
【０００５】本発明は、以上の点にかんがみて、転倒時
等に各部に作用する衝撃を緩和させると共に、転倒状態
を検出するようにした二脚歩行式人型ロボットを提供す
ることを目的としている。
等に各部に作用する衝撃を緩和させると共に、転倒状態
を検出するようにした二脚歩行式人型ロボットを提供す
ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、胴体部と、胴体部の下部両側に取り付けられた脚
部と、胴体部の上部両側に取り付けられた腕部と、胴体
部の上端に取り付けられた頭部とを備えており、上記脚
部が、胴体部に対して三軸方向に揺動可能に取り付けら
れた二つの大腿部と、各大腿部の下端に対してそれぞれ
一軸方向に揺動可能に取り付けられた下腿部と、各下腿
部の下端に対して二軸方向に揺動可能に取り付けられた
足部とを含んでいて、上記腕部が、胴体部に対して二軸
方向に揺動可能に取り付けられた二つの上腕部と、各上
腕部に対してそれぞれ一軸方向に揺動可能に取り付けら
れた下腕部と、各下腕部に対して二軸方向に揺動可能に
取り付けられた手部とを含んでおり、また上記胴体部が
途中の前屈部にて前屈可能に構成されていて、さらに、
上記脚部の足部，下腿部，大腿部そして上記腕部の手，
下腕部及び上腕部そして前屈部をそれぞれ揺動させる駆
動手段と、各駆動手段をそれぞれ駆動制御する制御部と
を有している二脚歩行式人型ロボットにおいて、上記各
腕部の上腕部及び下腕部の間の肘部外側と、上記各腕部
の下腕部と手部の間の手首部外側と、上記足部の爪先部
下側と、上記足部の踵部下側と、上記足部の大腿部及び
下腿部の間の膝部外側と、上記胴体部の尻部，背中部
と、にそれぞれ接触検知部を備えており、各接触検知部
が、それぞれ外装表面を構成する外装部と、この外装部
に作用する圧力を検知する圧力センサと、この外装部に
作用する衝撃を緩和する衝撃吸収材と、から構成されて
いることを特徴とする二脚歩行式人型ロボットにより達
成される。
れば、胴体部と、胴体部の下部両側に取り付けられた脚
部と、胴体部の上部両側に取り付けられた腕部と、胴体
部の上端に取り付けられた頭部とを備えており、上記脚
部が、胴体部に対して三軸方向に揺動可能に取り付けら
れた二つの大腿部と、各大腿部の下端に対してそれぞれ
一軸方向に揺動可能に取り付けられた下腿部と、各下腿
部の下端に対して二軸方向に揺動可能に取り付けられた
足部とを含んでいて、上記腕部が、胴体部に対して二軸
方向に揺動可能に取り付けられた二つの上腕部と、各上
腕部に対してそれぞれ一軸方向に揺動可能に取り付けら
れた下腕部と、各下腕部に対して二軸方向に揺動可能に
取り付けられた手部とを含んでおり、また上記胴体部が
途中の前屈部にて前屈可能に構成されていて、さらに、
上記脚部の足部，下腿部，大腿部そして上記腕部の手，
下腕部及び上腕部そして前屈部をそれぞれ揺動させる駆
動手段と、各駆動手段をそれぞれ駆動制御する制御部と
を有している二脚歩行式人型ロボットにおいて、上記各
腕部の上腕部及び下腕部の間の肘部外側と、上記各腕部
の下腕部と手部の間の手首部外側と、上記足部の爪先部
下側と、上記足部の踵部下側と、上記足部の大腿部及び
下腿部の間の膝部外側と、上記胴体部の尻部，背中部
と、にそれぞれ接触検知部を備えており、各接触検知部
が、それぞれ外装表面を構成する外装部と、この外装部
に作用する圧力を検知する圧力センサと、この外装部に
作用する衝撃を緩和する衝撃吸収材と、から構成されて
いることを特徴とする二脚歩行式人型ロボットにより達
成される。
【０００７】本発明による二脚歩行式人型ロボットは、
好ましくは、上記各接触検知部における圧力センサ及び
衝撃吸収材が一体に構成されている。
好ましくは、上記各接触検知部における圧力センサ及び
衝撃吸収材が一体に構成されている。
【０００８】本発明による二脚歩行式人型ロボットは、
好ましくは、上記各接触検知部における外装部，圧力セ
ンサ及び衝撃吸収材が一体に構成されている。
好ましくは、上記各接触検知部における外装部，圧力セ
ンサ及び衝撃吸収材が一体に構成されている。
【０００９】本発明による二脚歩行式人型ロボットは、
好ましくは、上記各接触検知部における外装部が最も外
側に配置されている。
好ましくは、上記各接触検知部における外装部が最も外
側に配置されている。
【００１０】本発明による二脚歩行式人型ロボットは、
好ましくは、上記各接触検知部における圧力センサが最
も外側に配置されている。
好ましくは、上記各接触検知部における圧力センサが最
も外側に配置されている。
【００１１】本発明による二脚歩行式人型ロボットは、
好ましくは、上記各接触検知部における衝撃吸収材が最
も外側に配置されている。
好ましくは、上記各接触検知部における衝撃吸収材が最
も外側に配置されている。
【００１２】本発明による二脚歩行式人型ロボットは、
好ましくは、上記胴体部，腕部の上腕部，下腕部，脚部
の大腿部，下腿部が、凸状の曲面形状から成る外装表面
を有している。
好ましくは、上記胴体部，腕部の上腕部，下腕部，脚部
の大腿部，下腿部が、凸状の曲面形状から成る外装表面
を有している。
【００１３】本発明による二脚歩行式人型ロボットは、
好ましくは、上記足部が、下腿部に対して前後方向に関
して−２０乃至＋２０度以上の角度範囲で揺動可能であ
り、上記下腿部が、大腿部に対して前後方向に関して０
乃至＋６０度以上の角度範囲で揺動可能であって、ま
た、上記大腿部が、胴体部に対して前後方向に関して０
乃至＋４５度以上の角度範囲で揺動可能であり、さら
に、上記胴体部が、前後方向に関して０乃至＋３０度以
上の角度範囲で前屈可能である。
好ましくは、上記足部が、下腿部に対して前後方向に関
して−２０乃至＋２０度以上の角度範囲で揺動可能であ
り、上記下腿部が、大腿部に対して前後方向に関して０
乃至＋６０度以上の角度範囲で揺動可能であって、ま
た、上記大腿部が、胴体部に対して前後方向に関して０
乃至＋４５度以上の角度範囲で揺動可能であり、さら
に、上記胴体部が、前後方向に関して０乃至＋３０度以
上の角度範囲で前屈可能である。
【００１４】本発明による二脚歩行式人型ロボットは、
好ましくは、上記脚部の足部，下腿部，大腿部をそれぞ
れ揺動させるための駆動手段が、互いに足部，下腿部及
び大腿部の揺動を妨げないように、相互に斜めに配置さ
れている。
好ましくは、上記脚部の足部，下腿部，大腿部をそれぞ
れ揺動させるための駆動手段が、互いに足部，下腿部及
び大腿部の揺動を妨げないように、相互に斜めに配置さ
れている。
【００１５】上記構成によれば、二脚歩行式人型ロボッ
トが転倒する際、あるいは前転等の床面上での運動を行
なう場合に、床面等に衝突し得る部分、即ち各腕部の上
腕部及び下腕部の間の肘部外側と、上記各腕部の下腕部
と手部の間の手首部外側と、上記足部の爪先部下側と、
上記足部の踵部下側と、上記足部の大腿部及び下腿部の
間の膝部外側と、上記胴体部の尻部，背中部と、にそれ
ぞれ接触検知部が備えられているので、これらの部分が
床面等に衝突したとしても、接触検知部の衝撃吸収材に
よって衝突による衝撃が吸収されることになる。従っ
て、転倒時等における二脚歩行式人型ロボットの各部に
おける内部構造に対する衝撃が緩和され、転倒時等に各
部が破損するようなことはない。
トが転倒する際、あるいは前転等の床面上での運動を行
なう場合に、床面等に衝突し得る部分、即ち各腕部の上
腕部及び下腕部の間の肘部外側と、上記各腕部の下腕部
と手部の間の手首部外側と、上記足部の爪先部下側と、
上記足部の踵部下側と、上記足部の大腿部及び下腿部の
間の膝部外側と、上記胴体部の尻部，背中部と、にそれ
ぞれ接触検知部が備えられているので、これらの部分が
床面等に衝突したとしても、接触検知部の衝撃吸収材に
よって衝突による衝撃が吸収されることになる。従っ
て、転倒時等における二脚歩行式人型ロボットの各部に
おける内部構造に対する衝撃が緩和され、転倒時等に各
部が破損するようなことはない。
【００１６】そして、二脚歩行式人型ロボットの転倒時
に、上記各部のうち床面等に接触している部分の接触検
知部の圧力センサが圧力を検知することによって制御部
により二脚歩行式人型ロボットの転倒状態が把握され
る。従って、制御部が、現在の転倒状態に基づいて、駆
動手段を駆動制御して、腕部及び脚部を適宜に動作させ
ることにより、転倒するときに受け身動作を行なった
り、起き上がり動作によって、二脚で立ち上がった状態
に移行することができる。
に、上記各部のうち床面等に接触している部分の接触検
知部の圧力センサが圧力を検知することによって制御部
により二脚歩行式人型ロボットの転倒状態が把握され
る。従って、制御部が、現在の転倒状態に基づいて、駆
動手段を駆動制御して、腕部及び脚部を適宜に動作させ
ることにより、転倒するときに受け身動作を行なった
り、起き上がり動作によって、二脚で立ち上がった状態
に移行することができる。
【００１７】上記各接触検知部における圧力センサ及び
衝撃吸収材が一体に構成されている場合、または上記各
接触検知部における外装部，圧力センサ及び衝撃吸収材
が一体に構成されている場合は、各接触検知部が簡単な
構成で容易に組み立てられ得る。
衝撃吸収材が一体に構成されている場合、または上記各
接触検知部における外装部，圧力センサ及び衝撃吸収材
が一体に構成されている場合は、各接触検知部が簡単な
構成で容易に組み立てられ得る。
【００１８】上記各接触検知部における外装部が最も外
側に配置されている場合には、二脚歩行式人型ロボット
の転倒の際に各接触検知部が床面等に衝突したとして
も、外装部が直接に床面等により接触し、内側の圧力セ
ンサ，衝撃吸収材さらに内部構造を衝撃から保護するこ
とができる。
側に配置されている場合には、二脚歩行式人型ロボット
の転倒の際に各接触検知部が床面等に衝突したとして
も、外装部が直接に床面等により接触し、内側の圧力セ
ンサ，衝撃吸収材さらに内部構造を衝撃から保護するこ
とができる。
【００１９】上記各接触検知部における圧力センサが最
も外側に配置されている場合には、二脚歩行式人型ロボ
ットの転倒の際に、各接触検知部の圧力センサが床面等
に直接に接触し、圧力センサが床面等への接触を確実に
検出することができる。
も外側に配置されている場合には、二脚歩行式人型ロボ
ットの転倒の際に、各接触検知部の圧力センサが床面等
に直接に接触し、圧力センサが床面等への接触を確実に
検出することができる。
【００２０】上記各接触検知部における衝撃吸収材が最
も外側に配置されている場合には、二脚歩行式人型ロボ
ットの転倒の際に各接触検知部が床面等に衝突したとし
ても、衝撃吸収材が直接に床面等により接触して衝撃が
確実に吸収され、内側の外装部，圧力センサ及び内部構
造を衝撃から保護することができる。
も外側に配置されている場合には、二脚歩行式人型ロボ
ットの転倒の際に各接触検知部が床面等に衝突したとし
ても、衝撃吸収材が直接に床面等により接触して衝撃が
確実に吸収され、内側の外装部，圧力センサ及び内部構
造を衝撃から保護することができる。
【００２１】上記胴体部，腕部の上腕部，下腕部，脚部
の大腿部，下腿部が凸状の曲面形状から成る外装表面を
有している場合には、二脚歩行式人型ロボットの転倒状
態からの起き上がり動作の際に、これらの曲面形状の外
装表面が床面等に接触し、起き上がり動作を円滑に行な
うことができる。
の大腿部，下腿部が凸状の曲面形状から成る外装表面を
有している場合には、二脚歩行式人型ロボットの転倒状
態からの起き上がり動作の際に、これらの曲面形状の外
装表面が床面等に接触し、起き上がり動作を円滑に行な
うことができる。
【００２２】上記足部が、下腿部に対して前後方向に関
して−２０乃至＋２０度以上の角度範囲で揺動可能であ
り、上記下腿部が、大腿部に対して前後方向に関して０
乃至＋６０度以上の角度範囲で揺動可能であって、ま
た、上記大腿部が、胴体部に対して前後方向に関して０
乃至＋４５度以上の角度範囲で揺動可能であり、さら
に、上記胴体部が、前後方向に関して０乃至＋３０度以
上の角度範囲で前屈可能である場合には、二脚歩行式人
型ロボットの転倒状態からの起き上がり動作の際に、上
述した動作範囲により確実に起き上がり動作を行なうこ
とができる。
して−２０乃至＋２０度以上の角度範囲で揺動可能であ
り、上記下腿部が、大腿部に対して前後方向に関して０
乃至＋６０度以上の角度範囲で揺動可能であって、ま
た、上記大腿部が、胴体部に対して前後方向に関して０
乃至＋４５度以上の角度範囲で揺動可能であり、さら
に、上記胴体部が、前後方向に関して０乃至＋３０度以
上の角度範囲で前屈可能である場合には、二脚歩行式人
型ロボットの転倒状態からの起き上がり動作の際に、上
述した動作範囲により確実に起き上がり動作を行なうこ
とができる。
【００２３】上記脚部の足部，下腿部，大腿部をそれぞ
れ揺動させるための駆動手段が、互いに足部，下腿部及
び大腿部の揺動を妨げないように相互に斜めに配置され
ている場合には、二脚歩行式人型ロボットの転倒状態か
らの起き上がり動作の際に、脚部の足部，下腿部及び大
腿部が互いに干渉することなく揺動可能であるので、確
実に起き上がり動作を行なうことができる。
れ揺動させるための駆動手段が、互いに足部，下腿部及
び大腿部の揺動を妨げないように相互に斜めに配置され
ている場合には、二脚歩行式人型ロボットの転倒状態か
らの起き上がり動作の際に、脚部の足部，下腿部及び大
腿部が互いに干渉することなく揺動可能であるので、確
実に起き上がり動作を行なうことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施形態に基
づいて、この発明を詳細に説明する。図１乃至図２は、
本発明による二脚歩行式人型ロボットの一実施形態の構
成を示している。図１において、二脚歩行式人型ロボッ
ト１０は、胴体部１１と、胴体部１１の下部両側に取り
付けられた脚部１２Ｌ，１２Ｒと、胴体部の上部両側に
取り付けられた腕部１３Ｌ，１３Ｒと、胴体部の上端に
取り付けられた頭部１４と、を含んでいる。
づいて、この発明を詳細に説明する。図１乃至図２は、
本発明による二脚歩行式人型ロボットの一実施形態の構
成を示している。図１において、二脚歩行式人型ロボッ
ト１０は、胴体部１１と、胴体部１１の下部両側に取り
付けられた脚部１２Ｌ，１２Ｒと、胴体部の上部両側に
取り付けられた腕部１３Ｌ，１３Ｒと、胴体部の上端に
取り付けられた頭部１４と、を含んでいる。
【００２５】上記胴体部１１は、上部１１ａと下部１１
ｂとに分割されており、上部１１ａが前屈部１１ｃにて
下部１１ｂに対して前後方向に揺動可能に、特に前方に
前屈可能に支持されている。さらに、上記胴体部１１に
は後述する制御部が内蔵されている。なお、上記前屈部
１１ｃは関節駆動用モータ（図２参照）により構成され
ている。
ｂとに分割されており、上部１１ａが前屈部１１ｃにて
下部１１ｂに対して前後方向に揺動可能に、特に前方に
前屈可能に支持されている。さらに、上記胴体部１１に
は後述する制御部が内蔵されている。なお、上記前屈部
１１ｃは関節駆動用モータ（図２参照）により構成され
ている。
【００２６】上記脚部１２Ｌ，１２Ｒは、それぞれ大腿
部１５Ｌ，１５Ｒ，下腿部１６Ｌ，１６Ｒ及び足部１７
Ｌ，１７Ｒと、から構成されている。ここで、上記脚部
１２Ｌ，１２Ｒは、図２に示すように、それぞれ六個の
関節部、即ち上方から順に、胴体部１１に対する腰の脚
部回旋用の関節部１８Ｌ，１８Ｒ、腰のロール方向（ｘ
軸周り）の関節部１９Ｌ，１９Ｒ、腰のピッチ方向（ｙ
軸周り）の関節部２０Ｌ，２０Ｒ、大腿部１５Ｌ，１５
Ｒと下腿部１６Ｌ，１６Ｒの接続部分である膝部２１
Ｌ，２１Ｒのピッチ方向の関節部２２Ｌ，２２Ｒ、足部
１７Ｌ，１７Ｒに対する足首部のピッチ方向の関節部２
３Ｌ，２３Ｒ、足首部のロール方向の関節部２４Ｌ，２
４Ｒを備えている。なお、各関節部１８Ｌ，１８Ｒ乃至
２４Ｌ，２４Ｒは、それぞれ関節駆動用モータにより構
成されている。
部１５Ｌ，１５Ｒ，下腿部１６Ｌ，１６Ｒ及び足部１７
Ｌ，１７Ｒと、から構成されている。ここで、上記脚部
１２Ｌ，１２Ｒは、図２に示すように、それぞれ六個の
関節部、即ち上方から順に、胴体部１１に対する腰の脚
部回旋用の関節部１８Ｌ，１８Ｒ、腰のロール方向（ｘ
軸周り）の関節部１９Ｌ，１９Ｒ、腰のピッチ方向（ｙ
軸周り）の関節部２０Ｌ，２０Ｒ、大腿部１５Ｌ，１５
Ｒと下腿部１６Ｌ，１６Ｒの接続部分である膝部２１
Ｌ，２１Ｒのピッチ方向の関節部２２Ｌ，２２Ｒ、足部
１７Ｌ，１７Ｒに対する足首部のピッチ方向の関節部２
３Ｌ，２３Ｒ、足首部のロール方向の関節部２４Ｌ，２
４Ｒを備えている。なお、各関節部１８Ｌ，１８Ｒ乃至
２４Ｌ，２４Ｒは、それぞれ関節駆動用モータにより構
成されている。
【００２７】このようにして、腰関節は、上記関節部１
８Ｌ，１８Ｒ，１９Ｌ，１９Ｒ，２０Ｌ，２０Ｒから構
成され、また足関節は、関節部２３Ｌ，２３Ｒ，２４
Ｌ，２４Ｒから構成されることになる。これにより、二
脚歩行式人型ロボット１０の左右両側の脚部１２Ｌ，１
２Ｒはそれぞれ６自由度を与えられることになり、歩行
中にこれらの１２個の関節部をそれぞれ駆動モータによ
り適宜の角度に駆動制御することにより、脚部１２Ｌ，
１２Ｒ全体に所望の動作を与えて、任意に三次元空間を
歩行することができるように構成されている。
８Ｌ，１８Ｒ，１９Ｌ，１９Ｒ，２０Ｌ，２０Ｒから構
成され、また足関節は、関節部２３Ｌ，２３Ｒ，２４
Ｌ，２４Ｒから構成されることになる。これにより、二
脚歩行式人型ロボット１０の左右両側の脚部１２Ｌ，１
２Ｒはそれぞれ６自由度を与えられることになり、歩行
中にこれらの１２個の関節部をそれぞれ駆動モータによ
り適宜の角度に駆動制御することにより、脚部１２Ｌ，
１２Ｒ全体に所望の動作を与えて、任意に三次元空間を
歩行することができるように構成されている。
【００２８】上記腕部１３Ｌ，１３Ｒは、それぞれ上腕
部２５Ｌ，２５Ｒ，下腕部２６Ｌ，２６Ｒ及び手部２７
Ｌ，２７Ｒと、から構成されている。ここで、上記腕部
１３Ｌ，１３Ｒの上腕部２５Ｌ，２５Ｒ，下腕部２６
Ｌ，２６Ｒ及び手部２７Ｌ，２７Ｒは、上述した脚部１
２Ｌ，１２Ｒと同様にして、それぞれ関節部により一軸
方向または二軸方向に揺動可能に支持されており、各関
節部はそれぞれ関節駆動用モータにより構成されてい
る。このようにして、二脚歩行式人型ロボット１０の左
右両側の腕部１３Ｌ，１３Ｒは、それぞれ適宜の自由度
を与えられて各種動作を行なう。
部２５Ｌ，２５Ｒ，下腕部２６Ｌ，２６Ｒ及び手部２７
Ｌ，２７Ｒと、から構成されている。ここで、上記腕部
１３Ｌ，１３Ｒの上腕部２５Ｌ，２５Ｒ，下腕部２６
Ｌ，２６Ｒ及び手部２７Ｌ，２７Ｒは、上述した脚部１
２Ｌ，１２Ｒと同様にして、それぞれ関節部により一軸
方向または二軸方向に揺動可能に支持されており、各関
節部はそれぞれ関節駆動用モータにより構成されてい
る。このようにして、二脚歩行式人型ロボット１０の左
右両側の腕部１３Ｌ，１３Ｒは、それぞれ適宜の自由度
を与えられて各種動作を行なう。
【００２９】上記頭部１４は、胴体部１１の上部１１ａ
の上端に取り付けられており、例えば視覚としてのカメ
ラや聴覚としてのマイクが搭載されている。
の上端に取り付けられており、例えば視覚としてのカメ
ラや聴覚としてのマイクが搭載されている。
【００３０】以上の構成は、従来の二脚歩行式人型ロボ
ットとほぼ同様の構成であるが、本発明実施形態による
二脚歩行式人型ロボット１０においては、以下の点で異
なる構成になっている。即ち、二脚歩行式人型ロボット
１０は、図１に示すように、上述した胴体部１１の上部
１１ａ，下部１１ｂ、脚部１２Ｌ，１２Ｒの大腿部１５
Ｌ，１５Ｒ，下腿部１６Ｌ，１６Ｒそして腕部１３Ｌ，
１３Ｒの上腕部２５Ｌ，２５Ｒ，下腕部２６Ｌ，２６Ｒ
が、それぞれ例えば発泡スチロール等の耐衝撃性材料に
より形成された凸状の曲面形状から成る外装表面を備え
ている。
ットとほぼ同様の構成であるが、本発明実施形態による
二脚歩行式人型ロボット１０においては、以下の点で異
なる構成になっている。即ち、二脚歩行式人型ロボット
１０は、図１に示すように、上述した胴体部１１の上部
１１ａ，下部１１ｂ、脚部１２Ｌ，１２Ｒの大腿部１５
Ｌ，１５Ｒ，下腿部１６Ｌ，１６Ｒそして腕部１３Ｌ，
１３Ｒの上腕部２５Ｌ，２５Ｒ，下腕部２６Ｌ，２６Ｒ
が、それぞれ例えば発泡スチロール等の耐衝撃性材料に
より形成された凸状の曲面形状から成る外装表面を備え
ている。
【００３１】さらに、二脚歩行式人型ロボット１０は、
転倒時に床面等に衝突し得る部分、即ち上記各腕部１３
Ｌ，１３Ｒの上腕部２５Ｌ，２５Ｒ及び下腕部２６Ｌ，
２６Ｒの間の肘部２８Ｌ，２８Ｒの外側と、上記各腕部
１３Ｌ，１３Ｒの下腕部２６Ｌ，２６Ｒと手部２７Ｌ，
２７Ｒの間の手首部２９Ｌ，２９Ｒの外側と、上記足部
１７Ｌ，１７Ｒの下面中央，爪先部３０Ｌ，３０Ｒの下
側，踵部３１Ｌ，３１Ｒの下側及び膝部２１Ｌ，２１Ｒ
の外側と、上記胴体部１１の下部１１ｂの後側である尻
部３２及び上部１１ａの後側である背中部３３と、にそ
れぞれ接触検知部４０を備えている。
転倒時に床面等に衝突し得る部分、即ち上記各腕部１３
Ｌ，１３Ｒの上腕部２５Ｌ，２５Ｒ及び下腕部２６Ｌ，
２６Ｒの間の肘部２８Ｌ，２８Ｒの外側と、上記各腕部
１３Ｌ，１３Ｒの下腕部２６Ｌ，２６Ｒと手部２７Ｌ，
２７Ｒの間の手首部２９Ｌ，２９Ｒの外側と、上記足部
１７Ｌ，１７Ｒの下面中央，爪先部３０Ｌ，３０Ｒの下
側，踵部３１Ｌ，３１Ｒの下側及び膝部２１Ｌ，２１Ｒ
の外側と、上記胴体部１１の下部１１ｂの後側である尻
部３２及び上部１１ａの後側である背中部３３と、にそ
れぞれ接触検知部４０を備えている。
【００３２】この接触検知部４０は、図３に示すよう
に、外装表面を構成する外装部４１と、外装部４１の内
側に配置された圧力センサ４２と、さらにその内側に配
置された衝撃吸収材４３と、から構成されている。
に、外装表面を構成する外装部４１と、外装部４１の内
側に配置された圧力センサ４２と、さらにその内側に配
置された衝撃吸収材４３と、から構成されている。
【００３３】上記外装部４１は、例えば発泡スチロール
等の耐衝撃性材料等から構成されており、上述した各部
と同様に凸状の曲面形状から構成されている。上記圧力
センサ４２は、当該接触検知部４０が二脚歩行式人型ロ
ボット１０の転倒時等にて床面等に接触しているとき、
接触圧力を検出して、その検出信号を後述する制御部に
出力するようになっている。上記衝撃吸収材４３は、例
えばソルボセイン等から構成されており、当該接触検知
部４０が二脚歩行式人型ロボット１０の転倒時等により
床面等に衝突したとき、その衝撃を吸収するようになっ
ている。なお、上記接触検知部４０は、外側から順に外
装部４１，圧力センサ４２及び衝撃吸収材４３を備えて
いるが、これに限らず、任意の順に配置されていてもよ
い。この場合、外装部４１が最も外側に配置されると、
二脚歩行式人型ロボット１０の転倒の際に、各接触検知
部４０が床面等に衝突したとしても、外装部４１が直接
に床面等により接触し、内側の圧力センサ４２，衝撃吸
収材４３さらに内部構造を衝撃から保護することができ
る。また、圧力センサ４２が最も外側に配置されると、
二脚歩行式人型ロボット１０の転倒の際に、圧力センサ
４２が床面等に直接に接触し、床面等への接触を確実に
検出することができる。さらに、衝撃吸収材４３が最も
外側に配置されると、二脚歩行式人型ロボット１０の転
倒の際に、各接触検知部４０が床面等に衝突したとして
も、衝撃吸収材４３が直接に床面等により接触し、衝撃
が確実に吸収され得る。
等の耐衝撃性材料等から構成されており、上述した各部
と同様に凸状の曲面形状から構成されている。上記圧力
センサ４２は、当該接触検知部４０が二脚歩行式人型ロ
ボット１０の転倒時等にて床面等に接触しているとき、
接触圧力を検出して、その検出信号を後述する制御部に
出力するようになっている。上記衝撃吸収材４３は、例
えばソルボセイン等から構成されており、当該接触検知
部４０が二脚歩行式人型ロボット１０の転倒時等により
床面等に衝突したとき、その衝撃を吸収するようになっ
ている。なお、上記接触検知部４０は、外側から順に外
装部４１，圧力センサ４２及び衝撃吸収材４３を備えて
いるが、これに限らず、任意の順に配置されていてもよ
い。この場合、外装部４１が最も外側に配置されると、
二脚歩行式人型ロボット１０の転倒の際に、各接触検知
部４０が床面等に衝突したとしても、外装部４１が直接
に床面等により接触し、内側の圧力センサ４２，衝撃吸
収材４３さらに内部構造を衝撃から保護することができ
る。また、圧力センサ４２が最も外側に配置されると、
二脚歩行式人型ロボット１０の転倒の際に、圧力センサ
４２が床面等に直接に接触し、床面等への接触を確実に
検出することができる。さらに、衝撃吸収材４３が最も
外側に配置されると、二脚歩行式人型ロボット１０の転
倒の際に、各接触検知部４０が床面等に衝突したとして
も、衝撃吸収材４３が直接に床面等により接触し、衝撃
が確実に吸収され得る。
【００３４】また、上記接触検知部４０は、外装部４
１，圧力センサ４２及び衝撃吸収材４３が別体に構成さ
れているが、これに限らず、圧力センサ４２及び衝撃吸
収材４３、あるいは外装部４１，圧力センサ４２及び衝
撃吸収材４３が互いに一体に構成されていてもよい。
１，圧力センサ４２及び衝撃吸収材４３が別体に構成さ
れているが、これに限らず、圧力センサ４２及び衝撃吸
収材４３、あるいは外装部４１，圧力センサ４２及び衝
撃吸収材４３が互いに一体に構成されていてもよい。
【００３５】さらに、上記二脚歩行式人型ロボット１０
においては、胴体部１１の前屈部１１ｃと、脚部１２
Ｌ，１２Ｒの前後方向の関節部、即ち腰関節の関節部２
０Ｌ，２０Ｒ，膝部の関節部２２Ｌ，２２Ｒ，足首部の
関節部２３Ｌ，２３Ｒは、図４及び図５に示す角度範囲
で揺動可能に支持されている。
においては、胴体部１１の前屈部１１ｃと、脚部１２
Ｌ，１２Ｒの前後方向の関節部、即ち腰関節の関節部２
０Ｌ，２０Ｒ，膝部の関節部２２Ｌ，２２Ｒ，足首部の
関節部２３Ｌ，２３Ｒは、図４及び図５に示す角度範囲
で揺動可能に支持されている。
【００３６】即ち、足首部の関節部２３Ｌ，２３Ｒは、
その揺動角度θ１が−２０乃至＋２０度以上の角度範囲
で揺動可能である。また、膝部の関節部２２Ｌ，２２Ｒ
は、その揺動角度θ２が０乃至＋６０度以上の角度範囲
で揺動可能である。さらに、腰関節の関節部２０，２０
は、その揺動角度θ３が０乃至＋４５度以上の角度範囲
で揺動可能である。また、胴体部１１の前屈部１１ｃ
は、その揺動角度θ４が、０乃至＋３０度以上の角度範
囲で揺動可能である。
その揺動角度θ１が−２０乃至＋２０度以上の角度範囲
で揺動可能である。また、膝部の関節部２２Ｌ，２２Ｒ
は、その揺動角度θ２が０乃至＋６０度以上の角度範囲
で揺動可能である。さらに、腰関節の関節部２０，２０
は、その揺動角度θ３が０乃至＋４５度以上の角度範囲
で揺動可能である。また、胴体部１１の前屈部１１ｃ
は、その揺動角度θ４が、０乃至＋３０度以上の角度範
囲で揺動可能である。
【００３７】上述した前屈部１１ｃ及び各関節部２０
Ｌ，２０Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ，２３Ｌ，２３Ｒの揺動角
度範囲を実現するために、前屈部１１ｃ及び各関節部２
０Ｌ，２０Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ，２３Ｌ，２３Ｒの関節
駆動用モータは、図６に示すように配置されている。即
ち、図６において、前屈部１１ｃ及び各関節部２０Ｌ，
２０Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ，２３Ｌ，２３Ｒの関節駆動用
モータＭ２，Ｍ３，Ｍ４は、それぞれモータの駆動軸が
減速器Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を介して、その出力軸Ｇ２ａ，
Ｇ３ａ，Ｇ４ａにより前屈部１１ｃ及び各関節部２０
Ｌ，２０Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ，２３Ｌ，２３Ｒを駆動し
て、それぞれ胴体部１１の上部１１ａ，大腿部１５Ｌ，
１５Ｒ，下腿部１６Ｌ，１６Ｒそして足部１７Ｌ，１７
Ｒを揺動させるようになっている。
Ｌ，２０Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ，２３Ｌ，２３Ｒの揺動角
度範囲を実現するために、前屈部１１ｃ及び各関節部２
０Ｌ，２０Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ，２３Ｌ，２３Ｒの関節
駆動用モータは、図６に示すように配置されている。即
ち、図６において、前屈部１１ｃ及び各関節部２０Ｌ，
２０Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ，２３Ｌ，２３Ｒの関節駆動用
モータＭ２，Ｍ３，Ｍ４は、それぞれモータの駆動軸が
減速器Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を介して、その出力軸Ｇ２ａ，
Ｇ３ａ，Ｇ４ａにより前屈部１１ｃ及び各関節部２０
Ｌ，２０Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ，２３Ｌ，２３Ｒを駆動し
て、それぞれ胴体部１１の上部１１ａ，大腿部１５Ｌ，
１５Ｒ，下腿部１６Ｌ，１６Ｒそして足部１７Ｌ，１７
Ｒを揺動させるようになっている。
【００３８】そして、減速器Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を含む各
モータＭ２，Ｍ３，Ｍ４は、互いに前屈部１１ｃ，各関
節部２０Ｌ，２０Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ，の揺動を妨げな
いように、図６（Ａ）に示すように互いに傾斜して配置
されている。これにより、前屈部１１ｃ，各関節部２０
Ｌ，２０Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒが揺動したとき、図６
（Ｂ）に示すように、各モータＭ２，Ｍ３，Ｍ４は、前
屈部１１ｃ，各関節部２０Ｌ，２０Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ
の揺動と干渉しない。このような構成により、脚部１２
Ｌ，１２Ｒの長さを必要以上に長くすることなく、前屈
部１１ｃ及び各関節部２０Ｌ，２０Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ
の揺動の角度範囲を確保することができる。なお、図６
において、モータＭ１は、関節部２４Ｌ，２４Ｒの関節
駆動用モータであり、またモータＭ５は、関節部１９
Ｌ，１９Ｒ用の関節駆動用モータである。
モータＭ２，Ｍ３，Ｍ４は、互いに前屈部１１ｃ，各関
節部２０Ｌ，２０Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ，の揺動を妨げな
いように、図６（Ａ）に示すように互いに傾斜して配置
されている。これにより、前屈部１１ｃ，各関節部２０
Ｌ，２０Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒが揺動したとき、図６
（Ｂ）に示すように、各モータＭ２，Ｍ３，Ｍ４は、前
屈部１１ｃ，各関節部２０Ｌ，２０Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ
の揺動と干渉しない。このような構成により、脚部１２
Ｌ，１２Ｒの長さを必要以上に長くすることなく、前屈
部１１ｃ及び各関節部２０Ｌ，２０Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ
の揺動の角度範囲を確保することができる。なお、図６
において、モータＭ１は、関節部２４Ｌ，２４Ｒの関節
駆動用モータであり、またモータＭ５は、関節部１９
Ｌ，１９Ｒ用の関節駆動用モータである。
【００３９】図７は、図１乃至図６に示した二脚歩行式
人型ロボット１０の電気的構成を示している。図７にお
いて、二脚歩行式人型ロボット１０は、駆動手段、即ち
上述した前屈部１１ｃそして各関節部、即ち関節駆動用
モータ１８Ｌ，１８Ｒ乃至２４Ｌ，２４Ｒを駆動制御す
る歩行制御装置５０を備えている。
人型ロボット１０の電気的構成を示している。図７にお
いて、二脚歩行式人型ロボット１０は、駆動手段、即ち
上述した前屈部１１ｃそして各関節部、即ち関節駆動用
モータ１８Ｌ，１８Ｒ乃至２４Ｌ，２４Ｒを駆動制御す
る歩行制御装置５０を備えている。
【００４０】上記歩行制御部５０は、制御部５１とモー
タ制御ユニット５２とから構成されている。上記制御部
５１は、前以て決められた動作パターンに基づいて各関
節駆動用モータの制御信号を生成するようになってい
る。上記モータ制御ユニット５２は、制御部５１からの
制御信号に従って各関節駆動用モータを駆動制御するよ
うになっている。さらに、上記制御部５１は、二脚歩行
式人型ロボット１０の転倒時には、その転倒状態、即ち
各接触検知部４０の圧力センサ４２からの検出信号に基
づいて転倒状態（転倒姿勢）を判別して、この転倒姿勢
に対する動作パターンに基づいて転倒時の受け身動作，
転倒後の起き上がり動作を行なうように、前以て決めら
れた動作パターンに基づいて各関節駆動用モータの制御
信号を生成するようになっている。
タ制御ユニット５２とから構成されている。上記制御部
５１は、前以て決められた動作パターンに基づいて各関
節駆動用モータの制御信号を生成するようになってい
る。上記モータ制御ユニット５２は、制御部５１からの
制御信号に従って各関節駆動用モータを駆動制御するよ
うになっている。さらに、上記制御部５１は、二脚歩行
式人型ロボット１０の転倒時には、その転倒状態、即ち
各接触検知部４０の圧力センサ４２からの検出信号に基
づいて転倒状態（転倒姿勢）を判別して、この転倒姿勢
に対する動作パターンに基づいて転倒時の受け身動作，
転倒後の起き上がり動作を行なうように、前以て決めら
れた動作パターンに基づいて各関節駆動用モータの制御
信号を生成するようになっている。
【００４１】本発明実施形態による二脚歩行式人型ロボ
ット１０は以上のように構成されており、通常の歩行動
作は、歩行制御装置５０の制御部５１が前以て決められ
た歩行動作パターンに基づいて制御信号を生成してモー
タ制御ユニット５２に出力する。これにより、モータ制
御ユニット５２が前屈部１１ｃ及び各関節部１８Ｌ，１
８Ｒ乃至２４Ｌ，２４Ｒの関節駆動用モータを駆動制御
する。このようにして二脚歩行式人型ロボット１０は歩
行動作を行なうことになる。
ット１０は以上のように構成されており、通常の歩行動
作は、歩行制御装置５０の制御部５１が前以て決められ
た歩行動作パターンに基づいて制御信号を生成してモー
タ制御ユニット５２に出力する。これにより、モータ制
御ユニット５２が前屈部１１ｃ及び各関節部１８Ｌ，１
８Ｒ乃至２４Ｌ，２４Ｒの関節駆動用モータを駆動制御
する。このようにして二脚歩行式人型ロボット１０は歩
行動作を行なうことになる。
【００４２】ここで、二脚歩行式人型ロボット１０が、
例えば歩行姿勢が不安定になって、前側に転倒する場
合、図８（Ａ）に示すように、通常の歩行では、足部１
７Ｌ，１７Ｒの下面中央付近に設けられた接触検知部４
０の圧力センサが圧力を検出して、その検出信号を制御
部５１に出力する。これにより、制御部５１は、安定し
た歩行状態と判断して通常の歩行動作を継続する。
例えば歩行姿勢が不安定になって、前側に転倒する場
合、図８（Ａ）に示すように、通常の歩行では、足部１
７Ｌ，１７Ｒの下面中央付近に設けられた接触検知部４
０の圧力センサが圧力を検出して、その検出信号を制御
部５１に出力する。これにより、制御部５１は、安定し
た歩行状態と判断して通常の歩行動作を継続する。
【００４３】これに対して、二脚歩行式人型ロボット１
０が、図８（Ｂ）に示すように前側に転倒すると、片方
の腕部１３Ｌまたは１３Ｒの手首部２９Ｌ，２９Ｒに設
けられた接触検知部４０の圧力センサが圧力を検出し
て、その検出信号を制御部５１に出力する。これにより
制御部５１は、手首部２９Ｌ，２９Ｒの圧力センサ４２
からの検出信号に基づいて二脚歩行式人型ロボット１０
が前方に転倒していることを判別し、受け身動作を行な
うようにモータ制御ユニット５２に対して制御信号を出
力する。
０が、図８（Ｂ）に示すように前側に転倒すると、片方
の腕部１３Ｌまたは１３Ｒの手首部２９Ｌ，２９Ｒに設
けられた接触検知部４０の圧力センサが圧力を検出し
て、その検出信号を制御部５１に出力する。これにより
制御部５１は、手首部２９Ｌ，２９Ｒの圧力センサ４２
からの検出信号に基づいて二脚歩行式人型ロボット１０
が前方に転倒していることを判別し、受け身動作を行な
うようにモータ制御ユニット５２に対して制御信号を出
力する。
【００４４】従って、二脚歩行式人型ロボット１０は、
図８（Ｃ）に示すように、受け身動作により、両肘部２
８Ｌ，２８Ｒ，両膝部２１Ｌ，２１Ｒを床面についた状
態となる。この場合、両肘部２８Ｌ，２８Ｒ，両膝部２
１Ｌ，２１Ｒには、それぞれ接触検知部４０が設けられ
ているので、両肘部２８Ｌ，２８Ｒ，両膝部２１Ｌ，２
１Ｒが床面に衝突したとしても、接触検知部４０の衝撃
吸収材４３が衝突による衝撃を吸収する。また、制御部
５１は、図示のように、両肘部２８Ｌ，２８Ｒ，両膝部
２１Ｌ，２１Ｒそして一方の足部１７Ｌまたは１７Ｒの
爪先部３０Ｌ，３０Ｒに設けられた接触検知部４０から
の検出信号が入力されることにより、二脚歩行式人型ロ
ボット１０の転倒姿勢を把握することができる。従っ
て、制御部５１は、この転倒状態から起き上がり動作を
行なうように、モータ制御ユニット５２に対して制御信
号を出力する。これにより、二脚歩行式人型ロボット１
０は、起き上がり動作を行なって、二脚で立ち上がった
状態に移行することができる。この際、各部の外装表面
が凸状の曲面形状からなる外装表面を有しているので、
起き上がり動作を円滑に行なうことができる。
図８（Ｃ）に示すように、受け身動作により、両肘部２
８Ｌ，２８Ｒ，両膝部２１Ｌ，２１Ｒを床面についた状
態となる。この場合、両肘部２８Ｌ，２８Ｒ，両膝部２
１Ｌ，２１Ｒには、それぞれ接触検知部４０が設けられ
ているので、両肘部２８Ｌ，２８Ｒ，両膝部２１Ｌ，２
１Ｒが床面に衝突したとしても、接触検知部４０の衝撃
吸収材４３が衝突による衝撃を吸収する。また、制御部
５１は、図示のように、両肘部２８Ｌ，２８Ｒ，両膝部
２１Ｌ，２１Ｒそして一方の足部１７Ｌまたは１７Ｒの
爪先部３０Ｌ，３０Ｒに設けられた接触検知部４０から
の検出信号が入力されることにより、二脚歩行式人型ロ
ボット１０の転倒姿勢を把握することができる。従っ
て、制御部５１は、この転倒状態から起き上がり動作を
行なうように、モータ制御ユニット５２に対して制御信
号を出力する。これにより、二脚歩行式人型ロボット１
０は、起き上がり動作を行なって、二脚で立ち上がった
状態に移行することができる。この際、各部の外装表面
が凸状の曲面形状からなる外装表面を有しているので、
起き上がり動作を円滑に行なうことができる。
【００４５】また、二脚歩行式人型ロボット１０が、例
えば歩行姿勢が不安定になって後側に転倒する場合、図
９（Ａ）に示すように、通常の歩行では足部１７Ｌ，１
７Ｒの下面中央付近に設けられた接触検知部４０の圧力
センサが圧力を検出して、その検出信号を制御部５１に
出力する。これにより、制御部５１は安定した歩行状態
と判断して通常の歩行動作を継続する。
えば歩行姿勢が不安定になって後側に転倒する場合、図
９（Ａ）に示すように、通常の歩行では足部１７Ｌ，１
７Ｒの下面中央付近に設けられた接触検知部４０の圧力
センサが圧力を検出して、その検出信号を制御部５１に
出力する。これにより、制御部５１は安定した歩行状態
と判断して通常の歩行動作を継続する。
【００４６】これに対して、二脚歩行式人型ロボット１
０が、図９（Ｂ）に示すように後側に転倒すると、片方
の足部１７Ｌまたは１７Ｒの踵部３１Ｌ，３１Ｒに設け
られた接触検知部４０の圧力センサ４２が圧力を検出し
て、その検出信号を制御部５１に出力する。これによ
り、制御部５１は、踵部３１Ｌ，３１Ｒの圧力センサ４
２からの検出信号に基づいて、二脚歩行式人型ロボット
１０が後方に転倒していることを判別し、受け身動作を
行なうようにモータ制御ユニット５２に対して制御信号
を出力する。
０が、図９（Ｂ）に示すように後側に転倒すると、片方
の足部１７Ｌまたは１７Ｒの踵部３１Ｌ，３１Ｒに設け
られた接触検知部４０の圧力センサ４２が圧力を検出し
て、その検出信号を制御部５１に出力する。これによ
り、制御部５１は、踵部３１Ｌ，３１Ｒの圧力センサ４
２からの検出信号に基づいて、二脚歩行式人型ロボット
１０が後方に転倒していることを判別し、受け身動作を
行なうようにモータ制御ユニット５２に対して制御信号
を出力する。
【００４７】従って、二脚歩行式人型ロボット１０は、
図９（Ｃ）に示すように、受け身動作により、尻部３
２，背中部３３及び両肘部２８Ｌ，２８Ｒを床面につい
た状態となる。この場合、尻部３２，背中部３３及び両
膝部２８Ｌ，２８Ｒには、それぞれ接触検知部４０が設
けられているので、尻部３２，背中部３３及び両肘部２
８Ｌ，２８Ｒが床面に衝突したとしても、接触検知部４
０の衝撃吸収材４３が衝突による衝撃を吸収する。ま
た、制御部５１は、図示のように、尻部３２，背中部３
３及び両肘部２８Ｌ，２８Ｒに設けられた接触検知部４
０からの検出信号が入力されることにより、二脚歩行式
人型ロボット１０の転倒姿勢を把握することができる。
従って、制御部５１は、この転倒状態から起き上がり動
作を行なうようにモータ制御ユニット５２に対して制御
信号を出力する。これにより、二脚歩行式人型ロボット
１０は起き上がり動作を行なって、二脚で立ち上がった
状態に移行することができる。この際、同様にして、各
部の外装表面が凸状の曲面形状からなる外装表面を有し
ているので、起き上がり動作を円滑に行なうことができ
る。
図９（Ｃ）に示すように、受け身動作により、尻部３
２，背中部３３及び両肘部２８Ｌ，２８Ｒを床面につい
た状態となる。この場合、尻部３２，背中部３３及び両
膝部２８Ｌ，２８Ｒには、それぞれ接触検知部４０が設
けられているので、尻部３２，背中部３３及び両肘部２
８Ｌ，２８Ｒが床面に衝突したとしても、接触検知部４
０の衝撃吸収材４３が衝突による衝撃を吸収する。ま
た、制御部５１は、図示のように、尻部３２，背中部３
３及び両肘部２８Ｌ，２８Ｒに設けられた接触検知部４
０からの検出信号が入力されることにより、二脚歩行式
人型ロボット１０の転倒姿勢を把握することができる。
従って、制御部５１は、この転倒状態から起き上がり動
作を行なうようにモータ制御ユニット５２に対して制御
信号を出力する。これにより、二脚歩行式人型ロボット
１０は起き上がり動作を行なって、二脚で立ち上がった
状態に移行することができる。この際、同様にして、各
部の外装表面が凸状の曲面形状からなる外装表面を有し
ているので、起き上がり動作を円滑に行なうことができ
る。
【００４８】このようにして、本発明実施形態による二
脚歩行式人型ロボット１０によれば、両肘部２８Ｌ，２
８Ｒ，手首部２９Ｌ，２９Ｒ，両膝部２１Ｌ，２１Ｒ，
足部１７Ｌ，１７Ｒの下面中央部，踵部３１Ｌ，３１Ｒ
及び爪先部３０Ｌ，３０Ｒに設けられた接触検知部４０
により転倒姿勢を検出することができるので、二脚歩行
式人型ロボット１０の転倒時には、その転倒姿勢に対応
した受け身動作を行なうことができると共に、転倒姿勢
に応じた起き上がり動作によって二脚で立ち上がった状
態に円滑に移行することができる。さらに、本発明実施
形態による二脚歩行式人型ロボット１０によれば、転倒
状態（転倒姿勢）を把握することができるので、例えば
床面上での前転，後転等の運動を行なうことも可能であ
る。
脚歩行式人型ロボット１０によれば、両肘部２８Ｌ，２
８Ｒ，手首部２９Ｌ，２９Ｒ，両膝部２１Ｌ，２１Ｒ，
足部１７Ｌ，１７Ｒの下面中央部，踵部３１Ｌ，３１Ｒ
及び爪先部３０Ｌ，３０Ｒに設けられた接触検知部４０
により転倒姿勢を検出することができるので、二脚歩行
式人型ロボット１０の転倒時には、その転倒姿勢に対応
した受け身動作を行なうことができると共に、転倒姿勢
に応じた起き上がり動作によって二脚で立ち上がった状
態に円滑に移行することができる。さらに、本発明実施
形態による二脚歩行式人型ロボット１０によれば、転倒
状態（転倒姿勢）を把握することができるので、例えば
床面上での前転，後転等の運動を行なうことも可能であ
る。
【００４９】上述した実施形態においては、腕部１３
Ｌ，１３Ｒは、受け身動作及び起き上がり動作時にどの
ように動作するかについて説明されていないが、これら
の受け身動作及び起き上がり動作時に適宜に動作するよ
うにしてもよい。
Ｌ，１３Ｒは、受け身動作及び起き上がり動作時にどの
ように動作するかについて説明されていないが、これら
の受け身動作及び起き上がり動作時に適宜に動作するよ
うにしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、二
脚歩行式人型ロボットが転倒する際、あるいは前転等の
床面上での運動を行なう場合に、床面等に衝突し得る部
分、即ち各腕部の上腕部及び下腕部の間の肘部外側と、
上記各腕部の下腕部と手部の間の手首部外側と、上記足
部の爪先部下側と、上記足部の踵部下側と、上記足部の
大腿部及び下腿部の間の膝部外側と、上記胴体部の尻
部，背中部とにそれぞれ接触検知部が備えられているの
で、これらの部分が床面等に衝突したとしても接触検知
部の衝撃吸収材によって衝突による衝撃が吸収される。
従って、転倒時等の際に、二脚歩行式人型ロボットの各
部における内部構造に対する衝撃が緩和されることで各
部が破損するようなことはない。
脚歩行式人型ロボットが転倒する際、あるいは前転等の
床面上での運動を行なう場合に、床面等に衝突し得る部
分、即ち各腕部の上腕部及び下腕部の間の肘部外側と、
上記各腕部の下腕部と手部の間の手首部外側と、上記足
部の爪先部下側と、上記足部の踵部下側と、上記足部の
大腿部及び下腿部の間の膝部外側と、上記胴体部の尻
部，背中部とにそれぞれ接触検知部が備えられているの
で、これらの部分が床面等に衝突したとしても接触検知
部の衝撃吸収材によって衝突による衝撃が吸収される。
従って、転倒時等の際に、二脚歩行式人型ロボットの各
部における内部構造に対する衝撃が緩和されることで各
部が破損するようなことはない。
【００５１】そして、二脚歩行式人型ロボットの転倒時
に、上記各部のうち床面等に接触している部分の接触検
知部の圧力センサが圧力を検知し、制御部により二脚歩
行式人型ロボットの転倒状態が把握される。従って、制
御部が、現在の転倒状態に基づいて駆動手段を駆動制御
して、腕部及び脚部を適宜に動作させることにより、転
倒するときに受け身動作を行なったり、起き上がり動作
によって二脚で立ち上がった状態に移行することができ
る。このようにして、本発明によれば、転倒時等に各部
に作用する衝撃を緩和させると共に、転倒状態を検出す
るようにした、極めて優れた二脚歩行式人型ロボットが
提供される。
に、上記各部のうち床面等に接触している部分の接触検
知部の圧力センサが圧力を検知し、制御部により二脚歩
行式人型ロボットの転倒状態が把握される。従って、制
御部が、現在の転倒状態に基づいて駆動手段を駆動制御
して、腕部及び脚部を適宜に動作させることにより、転
倒するときに受け身動作を行なったり、起き上がり動作
によって二脚で立ち上がった状態に移行することができ
る。このようにして、本発明によれば、転倒時等に各部
に作用する衝撃を緩和させると共に、転倒状態を検出す
るようにした、極めて優れた二脚歩行式人型ロボットが
提供される。
【図１】本発明による二脚歩行式人型ロボットの一実施
形態の外観を示し、（Ａ）は概略正面図、（Ｂ）は概略
側面図である。
形態の外観を示し、（Ａ）は概略正面図、（Ｂ）は概略
側面図である。
【図２】図１の二脚歩行式人型ロボットの機械的構成を
示す概略図である。
示す概略図である。
【図３】図１の二脚歩行式人型ロボットの接触検知部の
構成を示す拡大分解斜視図である。
構成を示す拡大分解斜視図である。
【図４】図１の二脚歩行式人型ロボットの前屈部及び脚
部の各関節部の前方への揺動限界を示す概略図である。
部の各関節部の前方への揺動限界を示す概略図である。
【図５】図１の二脚歩行式人型ロボットの前屈部及び脚
部の各関節部の前方への揺動限界を示す概略図である。
部の各関節部の前方への揺動限界を示す概略図である。
【図６】図１の二脚歩行式人型ロボットの脚部における
各関節駆動用モータの配置を示し、（Ａ）は直立時の、
（Ｂ）は揺動時の概略図である。
各関節駆動用モータの配置を示し、（Ａ）は直立時の、
（Ｂ）は揺動時の概略図である。
【図７】図１の二脚歩行式人型ロボットの電気的構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図８】図１の二脚歩行式人型ロボットの前方への転倒
の際の受け身動作を示すもので、（Ａ）は転倒前，
（Ｂ）は転倒時、（Ｃ）は倒伏時の受け身動作を示す概
略図である。
の際の受け身動作を示すもので、（Ａ）は転倒前，
（Ｂ）は転倒時、（Ｃ）は倒伏時の受け身動作を示す概
略図である。
【図９】図１の二脚歩行式人型ロボットの後方への転倒
の際の（Ａ）転倒前，（Ｂ）転倒時及び（Ｃ）受け身動
作を示す概略図である。
の際の（Ａ）転倒前，（Ｂ）転倒時及び（Ｃ）受け身動
作を示す概略図である。
１０ 二脚歩行式人型ロボット １１ 胴体部 １１ａ 上部 １１ｂ 下部 １１ｃ 前屈部 １２Ｌ，１２Ｒ 脚部 １３Ｌ，１３Ｒ 腕部 １４ 頭部 １５Ｌ，１５Ｒ 大腿部 １６Ｌ，１６Ｒ 下腿部 １７Ｌ，１７Ｒ 足部 １８Ｌ，１８Ｒ乃至２４Ｌ，２４Ｒ 関節部（関節駆動
用モータ） ２１Ｌ，２１Ｒ 膝部 ２５Ｌ，２５Ｒ 上腕部 ２６Ｌ，２６Ｒ 下腕部 ２７Ｌ，２７Ｒ 手部 ２８Ｌ，２８Ｒ 肘部 ２９Ｌ，２９Ｒ 手首部 ３０Ｌ，３０Ｒ 爪先部 ３１Ｌ，３１Ｒ 踵部 ３２ 尻部 ３３ 背中部 ４０ 接触検知部 ４１ 外装部 ４２ 圧力センサ ４３ 衝撃吸収材 ５０ 歩行制御装置 ５１ 制御部 ５２ モータ制御ユニット
用モータ） ２１Ｌ，２１Ｒ 膝部 ２５Ｌ，２５Ｒ 上腕部 ２６Ｌ，２６Ｒ 下腕部 ２７Ｌ，２７Ｒ 手部 ２８Ｌ，２８Ｒ 肘部 ２９Ｌ，２９Ｒ 手首部 ３０Ｌ，３０Ｒ 爪先部 ３１Ｌ，３１Ｒ 踵部 ３２ 尻部 ３３ 背中部 ４０ 接触検知部 ４１ 外装部 ４２ 圧力センサ ４３ 衝撃吸収材 ５０ 歩行制御装置 ５１ 制御部 ５２ モータ制御ユニット
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１０月１７日（２００１．１０．
１７）
１７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】即ち、足首部の関節部２３Ｌ，２３Ｒは、
その揺動角度θ１が−２０乃至＋２０度以上の角度範囲
で揺動可能である。また、膝部の関節部２２Ｌ，２２Ｒ
は、その揺動角度θ２が０乃至＋６０度以上の角度範囲
で揺動可能である。さらに、腰関節の関節部２０Ｌ，２
０Ｒは、その揺動角度θ３が０乃至＋４５度以上の角度
範囲で揺動可能である。また、胴体部１１の前屈部１１
ｃは、その揺動角度θ４が、０乃至＋３０度以上の角度
範囲で揺動可能である。
その揺動角度θ１が−２０乃至＋２０度以上の角度範囲
で揺動可能である。また、膝部の関節部２２Ｌ，２２Ｒ
は、その揺動角度θ２が０乃至＋６０度以上の角度範囲
で揺動可能である。さらに、腰関節の関節部２０Ｌ，２
０Ｒは、その揺動角度θ３が０乃至＋４５度以上の角度
範囲で揺動可能である。また、胴体部１１の前屈部１１
ｃは、その揺動角度θ４が、０乃至＋３０度以上の角度
範囲で揺動可能である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４７】従って、二脚歩行式人型ロボット１０は、
図９（Ｃ）に示すように、受け身動作により、尻部３
２，背中部３３及び両肘部２８Ｌ，２８Ｒを床面につい
た状態となる。この場合、尻部３２，背中部３３及び両
肘部２８Ｌ，２８Ｒには、それぞれ接触検知部４０が設
けられているので、尻部３２，背中部３３及び両肘部２
８Ｌ，２８Ｒが床面に衝突したとしても、接触検知部４
０の衝撃吸収材４３が衝突による衝撃を吸収する。ま
た、制御部５１は、図示のように、尻部３２，背中部３
３及び両肘部２８Ｌ，２８Ｒに設けられた接触検知部４
０からの検出信号が入力されることにより、二脚歩行式
人型ロボット１０の転倒姿勢を把握することができる。
従って、制御部５１は、この転倒状態から起き上がり動
作を行なうようにモータ制御ユニット５２に対して制御
信号を出力する。これにより、二脚歩行式人型ロボット
１０は起き上がり動作を行なって、二脚で立ち上がった
状態に移行することができる。この際、同様にして、各
部の外装表面が凸状の曲面形状からなる外装表面を有し
ているので、起き上がり動作を円滑に行なうことができ
る。
図９（Ｃ）に示すように、受け身動作により、尻部３
２，背中部３３及び両肘部２８Ｌ，２８Ｒを床面につい
た状態となる。この場合、尻部３２，背中部３３及び両
肘部２８Ｌ，２８Ｒには、それぞれ接触検知部４０が設
けられているので、尻部３２，背中部３３及び両肘部２
８Ｌ，２８Ｒが床面に衝突したとしても、接触検知部４
０の衝撃吸収材４３が衝突による衝撃を吸収する。ま
た、制御部５１は、図示のように、尻部３２，背中部３
３及び両肘部２８Ｌ，２８Ｒに設けられた接触検知部４
０からの検出信号が入力されることにより、二脚歩行式
人型ロボット１０の転倒姿勢を把握することができる。
従って、制御部５１は、この転倒状態から起き上がり動
作を行なうようにモータ制御ユニット５２に対して制御
信号を出力する。これにより、二脚歩行式人型ロボット
１０は起き上がり動作を行なって、二脚で立ち上がった
状態に移行することができる。この際、同様にして、各
部の外装表面が凸状の曲面形状からなる外装表面を有し
ているので、起き上がり動作を円滑に行なうことができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C007 BS27 CS08 CX01 CY32 HT35 KS15 KS29 KS31 KS34 KS39 KT02 KV06 KW01 KW03 KX09 KX11 KX12 LV03 LV05 MS07 MT05 WA03 WA13 WC09 WC10 WC22 WC23 WC26 WC27 3J066 AA22 BB01 BC03
Claims (9)
- 【請求項１】 胴体部と、胴体部の下部両側に取り付け
られた脚部と、胴体部の上部両側に取り付けられた腕部
と、胴体部の上端に取り付けられた頭部と、を備えてお
り、 上記脚部が、胴体部に対して三軸方向に揺動可能に取り
付けられた二つの大腿部と、各大腿部の下端に対してそ
れぞれ一軸方向に揺動可能に取り付けられた下腿部と、
各下腿部の下端に対して二軸方向に揺動可能に取り付け
られた足部と、を含んでいて、 上記腕部が、上記胴体部に対して二軸方向に揺動可能に
取り付けられた二つの上腕部と、各上腕部に対してそれ
ぞれ一軸方向に揺動可能に取り付けられた下腕部と、各
下腕部に対して二軸方向に揺動可能に取り付けられた手
部と、を含んでおり、 また上記胴体部が、途中の前屈部にて前屈可能に構成さ
れていて、 さらに、上記脚部の足部，下腿部，大腿部そして上記腕
部の手，下腕部及び上腕部そして前屈部をそれぞれ揺動
させる駆動手段と、各駆動手段をそれぞれ駆動制御する
制御部と、を有している二脚歩行式人型ロボットにおい
て、 上記各腕部の上腕部及び下腕部の間の肘部外側と、上記
各腕部の下腕部と手部の間の手首部外側と、上記足部の
爪先部下側と、上記足部の踵部下側と、上記足部の大腿
部及び下腿部の間の膝部外側と、上記胴体部の尻部，背
中部と、にそれぞれ接触検知部を備えており、 各接触検知部が、それぞれ外装表面を構成する外装部
と、この外装部に作用する圧力を検知する圧力センサ
と、この外装部に作用する衝撃を緩和する衝撃吸収材
と、から構成されていることを特徴とする、二脚歩行式
人型ロボット。 - 【請求項２】 前記各接触検知部における圧力センサ及
び衝撃吸収材が一体に構成されていることを特徴とする
請求項１に記載の二脚歩行式人型ロボット。 - 【請求項３】 前記各接触検知部における外装部，圧力
センサ及び衝撃吸収材が一体に構成されていることを特
徴とする、請求項１に記載の二脚歩行式人型ロボット。 - 【請求項４】 前記各接触検知部における外装部が最も
外側に配置されていることを特徴とする、請求項１に記
載の二脚歩行式人型ロボット。 - 【請求項５】 前記各接触検知部における圧力センサが
最も外側に配置されていることを特徴とする、請求項１
に記載の二脚歩行式人型ロボット。 - 【請求項６】 前記各接触検知部における衝撃吸収材が
最も外側に配置されていることを特徴とする、請求項１
に記載の二脚歩行式人型ロボット。 - 【請求項７】 前記胴体部，腕部の上腕部，下腕部，脚
部の大腿部，下腿部が、凸状の曲面形状から成る外装表
面を有していることを特徴とする、請求項１に記載の二
脚歩行式人型ロボット。 - 【請求項８】 前記足部が、下腿部に対して前後方向に
関して−２０乃至＋２０度以上の角度範囲で揺動可能で
あり、 前記下腿部が、大腿部に対して前後方向に関して０乃至
＋６０度以上の角度範囲で揺動可能であって、 また、前記大腿部が、胴体部に対して前後方向に関して
０乃至＋４５度以上の角度範囲で揺動可能であり、 さらに、前記胴体部が、前後方向に関して０乃至＋３０
度以上の角度範囲で前屈可能であることを特徴とする、
請求項１に記載の二脚歩行式人型ロボット。 - 【請求項９】 前記脚部の足部，下腿部，大腿部をそれ
ぞれ揺動させるための駆動手段が、互いに足部，下腿部
及び大腿部の揺動を妨げないように、相互に斜めに配置
されていることを特徴とする、請求項１に記載の二脚歩
行式人型ロボット。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001173263A JP3682525B2 (ja) | 2001-06-07 | 2001-06-07 | 二脚歩行式人型ロボット |
| PCT/JP2002/005423 WO2002100607A1 (en) | 2001-06-07 | 2002-06-03 | Two-leg walking humanoid robot |
| KR10-2003-7000965A KR100515276B1 (ko) | 2001-06-07 | 2002-06-03 | 2각 보행식 인형 로봇 |
| EP02733274A EP1393867B1 (en) | 2001-06-07 | 2002-06-03 | Two-leg walking humanoid robot |
| US10/466,316 US6902015B2 (en) | 2001-06-07 | 2002-06-03 | Two-leg walking humanoid robot |
| DE60231300T DE60231300D1 (de) | 2001-06-07 | 2002-06-03 | Auf zwei beinen gehender humanoider roboter |
| TW091111931A TW544380B (en) | 2001-06-07 | 2002-06-04 | Two feet walking robot resembling a man |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001173263A JP3682525B2 (ja) | 2001-06-07 | 2001-06-07 | 二脚歩行式人型ロボット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3682525B2 JP3682525B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=19014754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001173263A Expired - Fee Related JP3682525B2 (ja) | 2001-06-07 | 2001-06-07 | 二脚歩行式人型ロボット |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1393867B1 (ja) |
| JP (1) | JP3682525B2 (ja) |
| KR (1) | KR100515276B1 (ja) |
| DE (1) | DE60231300D1 (ja) |
| TW (1) | TW544380B (ja) |
| WO (1) | WO2002100607A1 (ja) |
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