JP2003236777A

JP2003236777A - 脚式移動ロボット及びその制御方法

Info

Publication number: JP2003236777A
Application number: JP2002039182A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Hanaoka; 幸弘花岡
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2003-08-26
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: JP3900959B2

Abstract

(57)【要約】【課題】片脚支持期や、離床脚の着床時には、十分な着
床面積を確保しつつ、着床脚の蹴り出し動作において
は、その足平部を床面と平行に制御したり、高く持ち上
げることを不要にする。【解決手段】脚式移動ロボット１０は、ロボット本体１
１に前後回動自在に設けられ、所定の順序で前方に踏み
出し動作される２つの脚部１２Ｌ、１２Ｒと、該脚部１
２Ｌ、１２Ｒの下端部に設けられ、所定の着床面積を確
保する足平部１８Ｌ、１８Ｒと、該足平部１８Ｌ、１８
Ｒを前方に拡張する爪先部２４Ｌ、２４Ｒとを備え、該
爪先部２４Ｌ、２４Ｒは、前記足平部１８Ｌ、１８Ｒの
前端部に上下回動自在に設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の脚部を所定
の順序で前方に踏み出し動作させる脚式移動ロボット及
びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の脚部を所定の順序で前方に踏み出
し動作させる脚式移動ロボットが既に開発されている。
この種の脚式移動ロボットは、全ての脚部を着床させた
まま歩行を行うものに比べ、構造や制御がやや複雑にな
るものの、段差歩行が可能になる等の利点を有してい
る。

【０００３】上記脚部の下端部には、通常、所定の着床
面積を確保する足平部が設けられており、特に、２足歩
行を行う脚式移動ロボットにおいては、片脚支持期や、
離床脚の着床時における安定性を確保するために、着床
面積を広くすることが要求される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記着
床面積を広くするために足平部を前後方向に長くした場
合には、片脚支持期や、離床脚の着床時における安定性
が向上するものの、着床脚の蹴り出し動作において、そ
の足平部前端が床面に干渉し易くなるため、着床脚の足
平部を、床面と平行に制御しつつ、高く持ち上げる必要
があり、その結果、歩幅が小さくなる許りでなく、歩行
速度が低下するという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、片脚支持期や、離床脚の
着床時には、十分な着床面積を確保しつつ、着床脚の蹴
り出し動作においては、その足平部を床面と平行に制御
したり、高く持ち上げることを不要にし、その結果、広
い歩幅で高速歩行ができる脚式移動ロボット及びその制
御方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の脚式移動ロボットは、ロボット本体に前後回動
自在に設けられ、所定の順序で前方に踏み出し動作され
る複数の脚部と、前記脚部の下端部に設けられ、所定の
着床面積を確保する足平部と、前記足平部を前方に拡張
する爪先部であって、前記足平部の前端部に上下回動自
在に設けられるものとを備えて構成される。

【０００７】また、前記足平部と略水平になる位置に向
けて前記爪先部を付勢する付勢手段を更に備えることが
好ましい。この場合においては、常時は爪先部を水平位
置に保持して必要な着床面積を確保しつつ、床面との干
渉時には爪先部の退避回動を許容することができる。

【０００８】また、前記爪先部の回動ロックまたは強制
回動を行う駆動手段を更に備えることが好ましい。この
場合においては、爪先部の回動を任意に制御し、脚式移
動ロボットの歩行性能を高めることができる。

【０００９】また、前記駆動手段は、前記足平部と略水
平になる位置で前記爪先部の回動をロックするロック機
構であることが好ましい。この場合においては、片脚支
持期や、離床脚の着床時に、その爪先部を水平位置にロ
ックすることにより、必要な着床面積を確実に確保する
ことができる。

【００１０】また、前記脚部に設けられる関節部の動作
および前記ロック機構の動作を制御する制御部を更に備
え、該制御部が、前記脚部の歩行動作にタイミングを合
せて前記ロック機構のロック動作およびロック解除動作
を自動的に行うことが好ましい。この場合においては、
爪先部の回動を適正なタイミングでロックまたはロック
解除し、脚式移動ロボットの歩行性能を高めることがで
きる。

【００１１】また、前記制御部は、離床脚が着床する以
前に、該離床脚に設けられる爪先部の回動を前記水平位
置にロックすることが好ましい。この場合においては、
離床脚の着床時に、必要な着床面積を確実に確保するこ
とができる。

【００１２】また、前記制御部は、ロボット重心点が着
床脚の足平部前端位置を越えたとき又はそれ以前に、そ
の爪先部の回動ロックを解除することが好ましい。この
場合においては、着床脚の蹴り出し動作時に爪先部を確
実に退避回動させることができる。

【００１３】また、前記制御部は、離床脚を前方に振り
出す手段と、ロボット重心点が着床脚の足平部前端位置
を越えたとき又はそれ以前に、該着床脚に設けられる爪
先部の回動ロックを解除する手段と、前記離床脚を、そ
の爪先部の回動がロックされた状態で着床させる手段と
を備えることが好ましい。この場合においては、着床脚
の蹴り出し動作時に爪先部を確実に退避回動させること
ができる許りでなく、離床脚の着床時に、必要な着床面
積を確実に確保することができる。

【００１４】また、上記目的を達成するため本発明の脚
式移動ロボットにおける制御方法は、離床脚を前方に振
り出す工程と、ロボット重心点が着床脚の足平部前端位
置を越えたとき又はそれ以前に、該着床脚に設けられる
爪先部の回動ロックを解除する工程と、前記離床脚を、
その爪先部の回動がロックされた状態で着床させる工程
とを備えて構成される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に沿って説明する。図１は、脚式移動ロボットの斜視
図、図２は、脚式移動ロボットの側面図、図３は、脚式
移動ロボットの自由度を示す概略斜視図である。これら
の図に示されるように、脚式移動ロボット１０は、ロボ
ット本体１１に、左右一対の脚部１２Ｌ、１２Ｒを備え
て構成される。各脚部１２Ｌ、１２Ｒは、ロボット本体
１１に股関節部１３Ｌ、１３Ｒを介して連結される大腿
部１４Ｌ、１４Ｒと、該大腿部１４Ｌ、１４Ｒの下端部
に膝関節部１５Ｌ、１５Ｒを介して連結される脛部１６
Ｌ、１６Ｒと、該脛部１６Ｌ、１６Ｒの下端部に足首関
節部１７Ｌ、１７Ｒを介して連結される足平部１８Ｌ、
１８Ｒとを備える。股関節部１３Ｌ、１３Ｒには、左右
方向を向く股関節ピッチ軸１９Ｌ、１９Ｒが設けられて
おり、該股関節ピッチ軸１９Ｌ、１９Ｒを揺動支点とし
て、大腿部１４Ｌ、１４Ｒが、ロボット本体１１に対し
てピッチ方向に動作される。また、膝関節部１５Ｌ、１
５Ｒには、左右方向を向く膝関節ピッチ軸２０Ｌ、２０
Ｒが設けられており、該膝関節ピッチ軸２０Ｌ、２０Ｒ
を揺動支点として、脛部１６Ｌ、１６Ｒが、大腿部１４
Ｌ、１４Ｒに対してピッチ方向に動作される。さらに、
足首関節部１７Ｌ、１７Ｒには、左右方向を向く足首関
節ピッチ軸２１Ｌ、２１Ｒと、前後方向を向く足首関節
ロール軸２２Ｌ、２２Ｒとが設けられており、これらの
足首関節ピッチ軸２１Ｌ、２１Ｒ、足首関節ロール軸２
２Ｌ、２２Ｒを揺動支点として、足平部１８Ｌ、１８Ｒ
が、脛部１６Ｌ、１６Ｒに対してピッチ方向及びロール
方向に動作される。つまり、本実施形態の脚式移動ロボ
ット１０は、１脚あたり４つの自由度を備えており、こ
の４つの自由度を、ロボット重心点Ｐを考慮しながら駆
動制御することにより、左右の脚部１２Ｌ、１２Ｒを交
互に踏み出し動作して２足歩行を実現するものである。
尚、本願記載の「ロボット重心点」は、ＺＭＰ（Zero M
oment Point：床反力によるモーメントがゼロとなる床
面上の点）の意味を含むものとする。

【００１６】図４は、足平ユニットの側面図、図５は、
足平ユニットの正面図、図６は、足平ユニットの要部分
解斜視図、図７は、爪先部が水平位置にロックされた状
態を示す足平ユニットのＡ−Ａ断面図、図８は、爪先部
のロックが解除された状態を示す足平ユニットのＡ−Ａ
断面図である。これらの図に示されるように、足平ユニ
ット２３Ｌ、２３Ｒは、前述した足首関節部１７Ｌ、１
７Ｒおよび足平部１８Ｌ、１８Ｒに加え、後述する爪先
部２４Ｌ、２４Ｒを含むユニットであり、脛部１６Ｌ、
１６Ｒの下端部に足首関節ピッチ軸２１Ｌ、２１Ｒを介
して前後揺動自在に支持される足首関節フレーム２５
Ｌ、２５Ｒと、該足首関節フレーム２５Ｌ、２５Ｒに足
首関節ロール軸２２Ｌ、２２Ｒを介して左右揺動自在に
支持される足平フレーム２６Ｌ、２６Ｒとを備える。足
首関節フレーム２５Ｌ、２５Ｒには、ピッチ動作用セク
タギヤ２７Ｌ、２７Ｒ（足首関節ピッチ軸２１Ｌ、２１
Ｒと同心）と、ロール動作用セクタギヤ２８Ｌ、２８Ｒ
（足首関節ロール軸２２Ｌ、２２Ｒと同心）とが一体的
に設けられる。ピッチ動作用セクタギヤ２７Ｌ、２７Ｒ
は、脛部１６Ｌ、１６Ｒ側に設けられる足首関節ピッチ
駆動系２９Ｌ、２９Ｒの最終ギヤ３０Ｌ、３０Ｒに噛合
しており、該最終ギヤ３０Ｌ、３０Ｒの駆動に伴って足
首関節フレーム２５Ｌ、２５Ｒおよび足平フレーム２６
Ｌ、２６Ｒがピッチ動作される。また、側面視凵字状に
形成される足平フレーム２６Ｌ、２６Ｒ内には、足首関
節ロール駆動系３１Ｌ、３１Ｒが設けられる。足首関節
ロール駆動系３１Ｌ、３１Ｒは、足首関節ロール動作用
モータ３２Ｌ、３２Ｒと、該モータ３２Ｌ、３２Ｒの出
力軸に連結される双方向トルクリミッタ３３Ｌ、３３Ｒ
と、該トルクリミッタ３３Ｌ、３３Ｒの出力ギヤ３４
Ｌ、３４Ｒに噛合する中間ギヤ３５Ｌ、３５Ｒと、該中
間ギヤ３５Ｌ、３５Ｒと一体回転し、且つ、前記ロール
動作用セクタギヤ２８Ｌ、２８Ｒに噛合する最終ギヤ３
６Ｌ、３６Ｒとを備えており、前記モータ３２Ｌ、３２
Ｒの駆動に伴って足平フレーム２６Ｌ、２６Ｒがロール
動作される。

【００１７】足平フレーム２６Ｌ、２６Ｒの底部には、
所定の着床面積を有する足裏部材３７Ｌ、３７Ｒが一体
的に設けられる。足裏部材３７Ｌ、３７Ｒの前端部に
は、左右方向を向く爪先支軸３８Ｌ、３８Ｒを介して爪
先部２４Ｌ、２４Ｒが上下回動自在に支持される。爪先
部２４Ｌ、２４Ｒは、その底面が足裏部材３７Ｌ、３７
Ｒの底面と水平になる位置を下限とし、所定の角度範囲
で上下回動が許容されると共に、図示しないバネ（付勢
手段）によって下方に付勢される。つまり、爪先部２４
Ｌ、２４Ｒを上記水平位置に保持することにより、足平
部１８Ｌ、１８Ｒの着床面積を拡張することが可能にな
ると共に、爪先部２４Ｌ、２４Ｒが床面に干渉した際に
は、爪先部２４Ｌ、２４Ｒの退避回動により、床面に対
する引っ掛かりを回避することが可能になる。尚、足裏
部材３７Ｌ、３７Ｒの前端部には、爪先部２４Ｌ、２４
Ｒの下方への回動を制限する下限ストッパ３９Ｌ、３９
Ｒが立設されている。

【００１８】足平フレーム２６Ｌ、２６Ｒの前部には、
爪先部２４Ｌ、２４Ｒの回動を前記水平位置でロックす
るロック機構４０Ｌ、４０Ｒ（駆動手段）が設けられ
る。ロック機構４０Ｌ、４０Ｒは、足平フレーム２６
Ｌ、２６Ｒの前面部に設けられる爪先ロック用カム４１
Ｌ、４１Ｒと、該カム４１Ｌ、４１Ｒを回転させる爪先
ロック用モータ４２Ｌ、４２Ｒとを備えて構成される。
爪先ロック用カム４１Ｌ、４１Ｒは、前方に突出する凸
部４１ａを有する円盤部材であり、該凸部４１ａが下側
に位置する状態では、図７に示される如く、凸部４１ａ
が爪先部２４Ｌ、２４Ｒの後面に接当し、爪先部２４
Ｌ、２４Ｒの回動がロックされる。一方、凸部４１ａが
上側に位置する状態では、図８に示される如く、凸部４
１ａが爪先部２４Ｌ、２４Ｒの動作領域から退避するこ
とによって、爪先部２４Ｌ、２４Ｒの上方への回動が許
容される。

【００１９】図９は、制御部の入出力を示すブロック図
である。この図に示されるように、脚式移動ロボット１
０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える制御部４３
が設けられる。制御部４３の入力側には、股関節ピッチ
軸１９Ｌ、１９Ｒの回転角を検出する股関節ピッチ角セ
ンサ４４Ｌ、４４Ｒ（例えばポテンショメータ）と、膝
関節ピッチ軸２０Ｌ、２０Ｒの回転角を検出する膝関節
ピッチ角センサ４５Ｌ、４５Ｒと、足首関節ピッチ軸２
１Ｌ、２１Ｒの回転角を検出する足首関節ピッチ角セン
サ４６Ｌ、４６Ｒと、足首関節ロール軸２２Ｌ、２２Ｒ
の回転角を検出する足首関節ロール角センサ４７Ｌ、４
７Ｒと、爪先ロック用カム４１Ｌ、４１Ｒの回転位置を
検出するカム回転角センサ４８Ｌ、４８Ｒとが所定の入
力回路を介して接続される。一方、制御部４３の出力側
には、大腿部１４Ｌ、１４Ｒをロボット本体１１に対し
てピッチ動作させる股関節ピッチ動作用モータ４９Ｌ、
４９Ｒ（例えばＤＣサーボモータ）と、脛部１６Ｌ、１
６Ｒを大腿部１４Ｌ、１４Ｒに対してピッチ動作させる
膝関節ピッチ動作用モータ５０Ｌ、５０Ｒと、足平部１
８Ｌ、１８Ｒを脛部１６Ｌ、１６Ｒに対してピッチ動作
させる足首関節ピッチ動作用モータ５１Ｌ、５１Ｒと、
足平部１８Ｌ、１８Ｒを脛部１６Ｌ、１６Ｒに対してロ
ール動作させる足首関節ロール動作用モータ３２Ｌ、３
２Ｒと、爪先部２４Ｌ、２４Ｒの回動をロックする爪先
ロック用モータ４２Ｌ、４２Ｒとが所定の出力回路を介
して接続されており、これらのモータが予め記述された
２足歩行プログラムに基づいて駆動制御される。以下、
脚式移動ロボット１０における２足歩行の制御手順を図
１０〜図１８に沿って説明する。但し、以下の説明にお
いて、ピッチ軸１９Ｌ〜２１Ｌ、１９Ｒ〜２１Ｒの回転
方向ＣＷ、ＣＣＷは、左側面視を基準視点とする。ま
た、股関節ピッチ軸１９Ｌ、１９Ｒの回転駆動方向は、
ロボット本体１１に対する大腿部１４Ｌ、１４Ｒのピッ
チ動作方向、膝関節ピッチ軸２０Ｌ、２０Ｒの回転駆動
方向は、大腿部１４Ｌ、１４Ｒに対する脛部１６Ｌ、１
６Ｒのピッチ動作方向、足首関節ピッチ軸２１Ｌ、２１
Ｒの回転駆動方向は、脛部１６Ｌ、１６Ｒに対する足平
部１８Ｌ、１８Ｒのピッチ動作方向である。

【００２０】図１０は、ロック機構の動作タイミングを
示すタイミングチャートである。この図に示されるよう
に、脚式移動ロボット１０は、８つの動作ステップ（工
程）を基本歩行動作とし、該基本歩行動作を左右交互に
行うことにより、２足歩行を実現する。以下、８つの動
作ステップ（右脚部踏み出し動作）を順次説明する。

【００２１】図１１は、両脚着床ステップを示す脚式移
動ロボットの左側面図である。この図に示されるよう
に、歩行初期状態である両脚着床ステップにおいては、
爪先部２４Ｌ、２４Ｒが水平位置にロックされている。
これにより、左右両脚部１２Ｌ、１２Ｒにおいて十分な
着床面積が確保され、脚式移動ロボット１０が安定状態
で両脚支持される。

【００２２】図１２は、片脚離床ステップを示す脚式移
動ロボットの左側面図である。この図に示されるよう
に、片脚離床ステップにおいては、ロボット重心点Ｐを
左脚部１２Ｌ（以下、着床脚という。）の足平内に位置
させた状態で、右脚部１２Ｒの各ピッチ軸１９Ｒ、２０
Ｒ、２１Ｒを所定方向に動作させ、右脚部１２Ｒ（以
下、離床脚という。）を離床させる。このとき、着床脚
１２Ｌの爪先部２４Ｌは、水平位置にロックされる。こ
れにより、着床脚１２Ｌにおいて十分な着床面積が確保
され、脚式移動ロボット１０が安定状態で片脚支持され
る。

【００２３】図１３は、離床脚振り出しステップを示す
脚式移動ロボットの左側面図である。この図に示される
ように、離床脚振り出しステップにおいては、離床脚１
２Ｒの股関節ピッチ動作（ＣＷ方向）等によって離床脚
１２Ｒを前方に振り出すと共に、着床脚１２Ｌの足首関
節ピッチ動作（ＣＷ方向）等によってロボット重心点Ｐ
を前方に移動させる。ロボット重心点Ｐは、この動作ス
テップによって着床脚１２Ｌにおける足平部１８Ｌの前
端部まで移動する。

【００２４】図１４は、爪先支持ステップを示す脚式移
動ロボットの左側面図である。この図に示されるよう
に、爪先支持ステップにおいては、上記着床脚振り出し
ステップと同様の動作を継続し、離床脚１２Ｒを更に前
方に振り出すと共に、ロボット重心点Ｐを更に前方に移
動させる。ロボット重心点Ｐは、この動作ステップによ
って着床脚１２Ｌにおける足平部１８Ｌの前端から外
れ、爪先部２４Ｌ内に移動する。このとき、爪先部２４
Ｌの回動ロックを解除し、爪先部２４Ｌの退避回動を許
容する。これにより、歩幅が大きくなっても爪先部２４
Ｌが床に引っ掛かることがない。

【００２５】図１５は、着床ステップを示す脚式移動ロ
ボットの左側面図である。この図に示されるように、着
床ステップにおいては、着床脚１２Ｌ（以下、蹴り出し
脚という。）の膝関節ピッチ動作（ＣＷ方向）等によっ
てロボット重心点Ｐを更に前方に移動させ、離床脚１２
Ｒ（以下、踏み出し脚という。）を床面に着床させる。
踏み出し脚１２Ｒの着床時は、急激な境界条件の変化に
より、脚式移動ロボット１０が最も不安定になりやすい
時期であり、着床時に作用する床反力と前方への慣性力
によって、脚式移動ロボット１０が上下前後に揺れる可
能性があるが、このとき、踏み出し脚１２Ｒの爪先部２
４Ｒは水平位置にロックされ、着床時に十分な着床面積
が確保されるため、極めて安定した着床を行うことが可
能になる。

【００２６】図１６は、重心移動ステップを示す脚式移
動ロボットの左側面図である。この図に示されるよう
に、重心ステップにおいては、踏み出し脚１２Ｒの股関
節ピッチ動作（ＣＣＷ方向）や足首関節ピッチ動作（Ｃ
Ｗ方向）により、ロボット重心点Ｐを踏み出し脚１２Ｒ
の中心部まで移動する。このとき、踏み出し脚１２Ｒの
爪先部２４Ｒは水平位置にロックされており、安定した
重心移動が行われる。また、この重心移動によって蹴り
出し脚１２Ｌの爪先部２４Ｌは更に回動する。

【００２７】図１７は、次期立脚ステップを示す脚式移
動ロボットの左側面図である。この図に示されるよう
に、次期立脚ステップにおいては、蹴り出し脚１２Ｌの
股関節ピッチ動作（ＣＷ方向）や膝関節ピッチ動作（Ｃ
ＣＷ方向）によって蹴り出し脚１２Ｌ（以下、離床脚と
いう。）を離床させる。それに伴い、蹴り出し脚１２Ｌ
の爪先部２４Ｌは、バネ力によって自動的に水平位置に
復帰し、このとき爪先部２４Ｌのロック動作が行われ
る。

【００２８】図１８は、離床脚水平復帰ステップを示す
脚式移動ロボットの左側面図である。この図に示される
ように、離床脚水平復帰ステップにおいては、離床脚１
２Ｌの足平部１８Ｌが床面と水平になるまで足首関節ピ
ッチ動作（ＣＷ方向）を行う。これにより、前述した片
脚離床ステップ（図１２）と同じ状態（左右反転）にな
り、以降は、前記動作ステップ（図１２〜図１８）を左
右交互に繰り返すにより、安定した２足歩行が実現す
る。

【００２９】以上の如く本実施形態によれば、脚式移動
ロボット１０は、ロボット本体１１に前後回動自在に設
けられ、所定の順序で前方に踏み出し動作される２つの
脚部１２Ｌ、１２Ｒと、該脚部１２Ｌ、１２Ｒの下端部
に設けられ、所定の着床面積を確保する足平部１８Ｌ、
１８Ｒと、該足平部１８Ｌ、１８Ｒを前方に拡張する爪
先部２４Ｌ、２４Ｒとを備えると共に、該爪先部２４
Ｌ、２４Ｒが、前記足平部１８Ｌ、１８Ｒの前端部に上
下回動自在に設けられる。これにり、片脚支持期や、離
床脚１２Ｒ（１２Ｌ）の着床時には、十分な着床面積を
確保できる一方、着床脚１２Ｌ（１２Ｒ）の蹴り出し動
作においては、その足平部１８Ｌを床面と平行に制御し
たり、高く持ち上げることなく、床面との引っ掛かりを
防止できることになり、その結果、歩行動作が安定し、
高速歩行が可能になる許りでなく、歩幅を広くすること
ができる。

【００３０】また、前記足平部１８Ｌ、１８Ｒと略水平
になる位置に向けて前記爪先部２４Ｌ、２４Ｒを付勢す
るため、常時は爪先部２４Ｌ、２４Ｒを水平位置に保持
して必要な着床面積を確保しつつ、床面との干渉時には
爪先部２４Ｌ、２４Ｒの退避回動を許容することができ
る。

【００３１】また、前記足平部１８Ｌ、１８Ｒと略水平
になる位置で前記爪先部２４Ｌ、２４Ｒの回動をロック
するロック機構４０Ｌ、４０Ｒを備えるため、片脚支持
期や、離床脚１２Ｒ（１２Ｌ）の着床時に、必要な着床
面積を確実に確保することができる。

【００３２】また、前記脚部１２Ｌ、１２Ｒに設けられ
る関節部の動作および前記ロック機構４０Ｌ、４０Ｒの
動作を制御する制御部４３を更に備え、該制御部４３
は、離床脚１２Ｒを前方に振り出す離床脚振り出しステ
ップと、ロボット重心点Ｐが着床脚１２Ｌの足平部前端
位置を越えたとき、その爪先部２４Ｌの回動ロックを解
除する爪先支持ステップと、前記離床脚１２Ｒを、その
爪先部２４Ｒの回動がロックされた状態で着床させる着
床ステップとを実行するため、着床脚１２Ｌの蹴り出し
動作時に爪先部２４Ｌを確実に退避回動させることがで
きる許りでなく、離床脚１２Ｒの着床時に、必要な着床
面積を確実に確保することができる。

【００３３】以上、本発明の一実施形態を図面に沿って
説明したが、本発明は前記実施形態において示された事
項に限定されず、特許請求の範囲及び発明の詳細な説明
の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変
更・応用を行うことができる範囲が含まれる。例えば、
本発明は、２足歩行を行うロボットに限らず、４足歩行
を行うロボット等でも実施することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、片脚支持期
や、離床脚の着床時には、十分な着床面積を確保しつ
つ、着床脚の蹴り出し動作においては、その足平部を床
面と平行に制御したり、高く持ち上げることを不要に
し、その結果、広い歩幅で高速歩行を行うことが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】脚式移動ロボットの斜視図である。

【図２】脚式移動ロボットの側面図である。

【図３】脚式移動ロボットの自由度を示す概略斜視図で
ある。

【図４】足平ユニットの側面図である。

【図５】足平ユニットの正面図である。

【図６】足平ユニットの要部分解斜視図である。

【図７】爪先部が水平位置にロックされた状態を示す足
平ユニットのＡ−Ａ断面図である。

【図８】爪先部のロックが解除された状態を示す足平ユ
ニットのＡ−Ａ断面図である。

【図９】制御部の入出力を示すブロック図である。

【図１０】ロック機構の動作タイミングを示すタイミン
グチャートである。

【図１１】両脚着床ステップを示す脚式移動ロボットの
左側面図である。

【図１２】片脚離床ステップを示す脚式移動ロボットの
左側面図である。

【図１３】離床脚振り出しステップを示す脚式移動ロボ
ットの左側面図である。

【図１４】爪先支持ステップを示す脚式移動ロボットの
左側面図である。

【図１５】着床ステップを示す脚式移動ロボットの左側
面図である。

【図１６】重心移動ステップを示す脚式移動ロボットの
左側面図である。

【図１７】次期立脚ステップを示す脚式移動ロボットの
左側面図である。

【図１８】離床脚水平復帰ステップを示す脚式移動ロボ
ットの左側面図である。

【符号の説明】

Ｐロボット重心点１０脚式移動ロボット１１ロボット本体１２Ｌ、１２Ｒ脚部１３Ｌ、１３Ｒ股関節部１４Ｌ、１４Ｒ大腿部１５Ｌ、１５Ｒ膝関節部１６Ｌ、１６Ｒ脛部１７Ｌ、１７Ｒ足首関節部１８Ｌ、１８Ｒ足平部１９Ｌ、１９Ｒ股関節ピッチ軸２０Ｌ、２０Ｒ膝関節ピッチ軸２１Ｌ、２１Ｒ足首関節ピッチ軸２２Ｌ、２２Ｒ足首関節ロール軸２３Ｌ、２３Ｒ足平ユニット２４Ｌ、２４Ｒ爪先部３７Ｌ、３７Ｒ足裏部材３８Ｌ、３８Ｒ爪先支軸４０Ｌ、４０Ｒロック機構４１Ｌ、４１Ｒ爪先ロック用カム４２Ｌ、４２Ｒ爪先ロック用モータ４３制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボット本体に前後回動自在に設けら
れ、所定の順序で前方に踏み出し動作される複数の脚部
と、前記脚部の下端部に設けられ、所定の着床面積を確保す
る足平部と、前記足平部を前方に拡張する爪先部であって、前記足平
部の前端部に上下回動自在に設けられるものと、を備え
ることを特徴とする脚式移動ロボット。
【請求項２】前記足平部と略水平になる位置に向けて
前記爪先部を付勢する付勢手段を更に備えることを特徴
とする請求項１に記載の脚式移動ロボット。
【請求項３】前記爪先部の回動ロックまたは強制回動
を行う駆動手段を更に備えることを特徴とする請求項１
又は２に記載の脚式移動ロボット。
【請求項４】前記駆動手段は、前記足平部と略水平に
なる位置で前記爪先部の回動をロックするロック機構で
あることを特徴とする請求項３に記載の脚式移動ロボッ
ト。
【請求項５】前記脚部に設けられる関節部の動作およ
び前記ロック機構の動作を制御する制御部を更に備え、
該制御部が、前記脚部の歩行動作にタイミングを合せて
前記ロック機構のロック動作およびロック解除動作を自
動的に行うことを特徴とする請求項４に記載の脚式移動
ロボット。
【請求項６】前記制御部は、離床脚が着床する以前
に、該離床脚に設けられる爪先部の回動を前記水平位置
にロックすることを特徴とする請求項５に記載の脚式移
動ロボット。
【請求項７】前記制御部は、ロボット重心点が着床脚
の足平部前端位置を越えたとき又はそれ以前に、該着床
脚に設けられる爪先部の回動ロックを解除することを特
徴とする請求項５又は６に記載の脚式移動ロボット。
【請求項８】前記制御部は、離床脚を前方に振り出す手段と、ロボット重心点が着床脚の足平部前端位置を越えたとき
又はそれ以前に、該着床脚に設けられる爪先部の回動ロ
ックを解除する手段と、前記離床脚を、その爪先部の回動がロックされた状態で
着床させる手段と、を備えることを特徴とする請求項５
〜７の何れかに記載の脚式移動ロボット。
【請求項９】請求項４〜８の何れかに記載の脚式移動
ロボットにおける制御方法であって、離床脚を前方に振り出す工程と、ロボット重心点が着床脚の足平部前端位置を越えたとき
又はそれ以前に、該着床脚に設けられる爪先部の回動ロ
ックを解除する工程と、前記離床脚を、その爪先部の回動がロックされた状態で
着床させる工程と、を備えることを特徴とする脚式移動
ロボットの制御方法。