JP2003340770A - Robot - Google Patents

Robot

Info

Publication number
JP2003340770A
JP2003340770A JP2002146680A JP2002146680A JP2003340770A JP 2003340770 A JP2003340770 A JP 2003340770A JP 2002146680 A JP2002146680 A JP 2002146680A JP 2002146680 A JP2002146680 A JP 2002146680A JP 2003340770 A JP2003340770 A JP 2003340770A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wire
axis
foot
side member
joint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002146680A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3962281B2 (en
Inventor
Hironobu Inoue
博允 井上
Masao Kawase
昌男 川瀬
Yuji Tsusaka
祐司 津坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2002146680A priority Critical patent/JP3962281B2/en
Publication of JP2003340770A publication Critical patent/JP2003340770A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3962281B2 publication Critical patent/JP3962281B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Toys (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for regulating the rigidity of a robot joint. <P>SOLUTION: A robot comprises a body side member 42, a distal end side member 18 rotatably connected to the body side member 42, at least two wires (66a, 66b and 66c) with end parts thereof fitted to both sides across the center of rotation of the distal end side member 18, at least two actuators connected to the other end parts of the wires (66a, 66b and 66c) to extend/contract each wire, and a controller to control the actuator group. The controller inputs information on the tension exerted in the wires (66a, 66b and 66c), and outputs the working quantity of each actuator. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明は、ロボットに関す
るものである。特に、ロボットの関節の剛性を調整可能
とする技術に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a robot. In particular, the present invention relates to a technique capable of adjusting the rigidity of a robot joint.

【0002】[0002]

【従来の技術】 上肢や下肢を有する人型ロボットや動
物型ロボットの開発が活発化している。このようなロボ
ットは、胴体側部材に関節を介して末端側部材を接続
し、その関節を回転させることにより、歩いたり、物を
持ったり、物を操作したりする。関節の回転は、関節の
回転軸に取付けたモータの回転によって行われたり、関
節の回転軸に取付けたプーリに接続したワイヤをアクチ
ュエータが引く等によって行われたりしている。なお、
ここで「胴体側部材と末端側部材」とは、例えば、「胴
体部と頭部」、「胴体部と上腕部」、「上腕部と前腕
部」、「前腕部と手平部」、「手平部と手指部」、「胴
体部と大腿部」、「大腿部と下腿部」、「下腿部と足
部」等を言う。なお、足部とは、足首関節より末端側の
部材を意味する。
2. Description of the Related Art Development of humanoid robots or animal robots having upper and lower limbs has been activated. Such a robot connects a body-side member with a terminal-side member through a joint and rotates the joint to walk, hold an object, or operate an object. Rotation of a joint is performed by rotation of a motor attached to the rotation shaft of the joint, or by pulling a wire connected to a pulley attached to the rotation shaft of the joint by an actuator. In addition,
Here, the "body side member and the terminal side member" means, for example, "body part and head part", "body part and upper arm part", "upper arm part and forearm part", "forearm part and palm part", ""Palm and fingers", "body and thighs", "thighs and crus", "crus and feet", etc. The foot portion means a member on the distal side of the ankle joint.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、上記
のロボットは、関節の剛性を調整することができない。
このため、末端側部材が外部に対して柔軟に追従するこ
とができない。例えば、足部が凹凸のある地面に接地し
た場合に、足首関節が柔軟であれば足部が地面の凹凸に
倣うことができるが、柔軟でないと(剛性が高いと)足
部が地面の凹凸に倣うことができない。足部が地面の凹
凸に倣うことができないと、ロボットはバランスを崩し
て転倒してしまう。しかしながら、常時に柔軟にしてお
くと、例えば機敏な動作ができず、また、外乱によって
容易に姿勢が乱され、常時に柔軟にしておくことも妥当
でない。
However, the robot described above cannot adjust the rigidity of the joint.
Therefore, the end member cannot flexibly follow the outside. For example, when the foot touches the uneven ground, if the ankle joint is flexible, the foot can follow the unevenness of the ground, but if it is not flexible (high rigidity), the foot becomes uneven on the ground. Cannot imitate. If the foot cannot follow the unevenness of the ground, the robot loses balance and falls. However, if it is always flexible, it is not possible to perform agile motions, for example, and the posture is easily disturbed by external disturbance, and it is not appropriate to always be flexible.

【0004】本発明は、かかる問題を解決するためにな
されたものであり、ロボットの関節の剛性を調整可能と
する技術を提供することを課題とする。本発明では、回
転可能な部材の回転中心を挟む両側に2本のワイヤを接
続し、一方のワイヤを引くことで時計方向に回転させ、
他方のワイヤで引くことで反時計方向に回転させる方
式、いわゆるプルプル方式を採用し、ワイヤに非線形バ
ネ(張力と伸びが比例せず、張力が高くなるほど伸びに
くくなるバネ)を挿入することで、ロボットの姿勢とは
独立に剛性を調整することが可能となるという知見を活
用して目的を実現する。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of adjusting the rigidity of a joint of a robot. In the present invention, two wires are connected to both sides sandwiching the center of rotation of the rotatable member, and one wire is pulled to rotate clockwise,
By adopting the so-called pull-pull method that rotates in the counterclockwise direction by pulling with the other wire, by inserting a non-linear spring (a spring that is not proportional to tension and elongation and becomes more difficult to stretch as tension increases) to the wire, The purpose is realized by utilizing the knowledge that the rigidity can be adjusted independently of the posture of the robot.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段および作用と効果】 請求
項1に記載のロボットは、胴体側部材と、この胴体側部
材に回転可能に接続されている末端側部材と、この末端
側部材の回転中心を挟んだ両側に端部が取付けられてい
る少なくとも2本のワイヤと、各ワイヤの他端部に接続
されて各ワイヤを伸縮させる少なくとも2個のアクチュ
エータとを備える。この構成を備えると、一方のワイヤ
を引いて他方のワイヤを緩めることによって末端側部材
を回転させることができる。これによって関節角度を変
えることができる。一方において、両方のワイヤを強く
引くと、関節の回転角を変えないでワイヤ張力を増大さ
せることができる。両ワイヤの張力を高めることによっ
て関節の剛性を高くすることができる。請求項1のロボ
ットでは、アクチュエータ群を制御するコントローラ
が、末端側部材の回転角に関する情報とワイヤにかける
張力に関する情報を入力して、各アクチュエータの作動
量を出力する。コントローラが末端側部材の回転角に関
する情報とワイヤにかける張力に関する情報に基づいて
各アクチュエータに作動量を出力すると、末端側部材は
コントローラに入力された回転角まで回転されるととも
に、ワイヤの張力はコントローラに入力された張力に調
整される。これによって、回転角と張力の双方を入力さ
れた値に調整することができる。なお、ワイヤにかける
張力に関する情報は、全てのワイヤについて入力する必
要はない。一方のワイヤの張力を指定すれば、末端側部
材を所望の回転角に維持するための力のバランスから、
他方のワイヤの張力を計算することができるからであ
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a robot, wherein a body side member, an end side member rotatably connected to the body side member, and a rotation of the end side member. At least two wires having ends attached to both sides of the center and at least two actuators connected to the other end of each wire to expand and contract each wire are provided. With this configuration, the distal member can be rotated by pulling one wire and loosening the other wire. This allows the joint angle to be changed. On the other hand, if both wires are pulled hard, the wire tension can be increased without changing the rotation angle of the joint. The rigidity of the joint can be increased by increasing the tension of both wires. In the robot according to the first aspect, the controller that controls the actuator group inputs the information about the rotation angle of the end member and the information about the tension applied to the wire, and outputs the operation amount of each actuator. When the controller outputs the operation amount to each actuator based on the information about the rotation angle of the distal end member and the information about the tension applied to the wire, the distal end member is rotated to the rotation angle input to the controller and the tension of the wire is Adjusted to the tension input to the controller. With this, both the rotation angle and the tension can be adjusted to the input values. Note that it is not necessary to input the information about the tension applied to the wires for all the wires. If you specify the tension of one wire, from the balance of forces to maintain the end member at the desired rotation angle,
This is because the tension of the other wire can be calculated.

【0006】請求項1に記載のロボットにおいて、コン
トローラは、末端側部材の回転角に関する情報からワイ
ヤ長さを計算する第1計算部と、張力に関する情報から
ワイヤの伸びの長さを計算する第2計算部と、両計算部
の計算結果からアクチュエータの作動量を計算する第3
計算部を有することが好ましい(請求項2)。このよう
にして計算された作動量がコントローラから出力されて
各アクチュエータが作動すると、末端側部材の回転角と
ワイヤ張力の双方が意図した値に調整される。
In the robot according to the first aspect, the controller calculates the wire length from the information about the rotation angle of the distal end member, and the controller calculates the extension length of the wire from the information about the tension. 2 calculation part and 3rd part which calculates the actuator operation amount from the calculation results of both calculation parts
It is preferable to have a calculation part (Claim 2). When the operation amount thus calculated is output from the controller and each actuator is operated, both the rotation angle of the end member and the wire tension are adjusted to the intended values.

【0007】請求項3に記載のロボットは、胴体側部材
と、この胴体側部材に回転可能に接続されている末端側
部材と、この末端側部材の回転中心を挟んだ両側に端部
が取付けられている少なくとも2本のワイヤと、各ワイ
ヤの他端部に接続されて各ワイヤを伸縮させる少なくと
も2個のアクチュエータと、このアクチュエータ群を制
御するコントローラとを備えている。そして、本発明の
コントローラは、末端側部材の回転角に関する情報とそ
の末端側部材をその回転角に維持する剛性に関する情報
を入力して、各アクチュエータの作動量を出力する。な
お、ここでいう剛性とは、末端側部材に加えられた力に
対する末端側部材の回転のし易さの程度を意味する。剛
性が低いと回転し易く、剛性が高いと回転しにくい。コ
ントローラが末端側部材の回転角に関する情報と末端側
部材をその回転角に維持する剛性に関する情報に基づい
て各アクチュエータに作動量を出力すると、末端側部材
はコントローラに入力された回転角まで回転されるとと
もに、そのときの剛性がコントローラに入力された値に
調整される。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a robot body-side member, an end-side member rotatably connected to the body-side member, and end portions attached to both sides of a rotation center of the end-side member. At least two wires, at least two actuators connected to the other end of each wire to expand and contract each wire, and a controller that controls this actuator group. Then, the controller of the present invention inputs the information regarding the rotation angle of the distal end member and the information regarding the rigidity for maintaining the distal end member at the rotational angle, and outputs the operation amount of each actuator. In addition, the rigidity here means the degree of easiness of rotation of the end member with respect to the force applied to the end member. If the rigidity is low, it will rotate easily, and if the rigidity is high, it will not rotate easily. When the controller outputs the operation amount to each actuator based on the information about the rotation angle of the distal member and the information about the rigidity to keep the distal member at that rotation angle, the distal member is rotated to the rotation angle input to the controller. In addition, the rigidity at that time is adjusted to the value input to the controller.

【0008】請求項3に記載のロボットにおいて、コン
トローラは、末端側部材の回転角に関する情報からワイ
ヤ長さを計算する第1計算部と、剛性に関する情報から
ワイヤの伸びの長さを計算する第2計算部と、両計算部
の計算結果からアクチュエータの作動量を計算する第3
計算部を有することが好ましい(請求項4)。一般的に
ワイヤ張力が高いほど関節の剛性は高い。しかしながら
剛性には張力のみならず、回転中心から計ったモーメン
トの腕の長さが影響する。例えば、ともにワイヤ張力が
1kgであるとする。このとき、回転中心からその1k
gの張力の作用点までの長さが10cm(ケース1)と
20cm(ケース2)とする。このとき、ケース2の方
がモーメントの腕の長さが長く、モーメントも大きい。
ケース2の方が、同じ張力でありながら、外力に抗して
関節回転角を維持する程度は強い。剛性は、張力とモー
メントの腕の長さによって決まる。コントローラの第2
計算部が、剛性が指定されたときに、指定された剛性と
そのときのモーメントの腕の長さから指定された剛性に
調整するのに必要な張力を計算し、次いで、その張力に
調整するのに必要なワイヤの伸びの長さを計算すると、
ロボットの姿勢によらないで関節回りの柔軟性を指定さ
れた剛性に調整することができる。このようにして計算
された作動量に従って各アクチュエータが作動すると、
末端側部材の回転角と関節の剛性の双方が意図された値
に調整される。
In the robot according to the third aspect, the controller calculates the wire length from the information about the rotation angle of the distal end member, and the controller calculates the extension length of the wire from the information about the rigidity. 2 calculation part and 3rd part which calculates the actuator operation amount from the calculation results of both calculation parts
It is preferable to have a calculation part (Claim 4). Generally, the higher the wire tension, the higher the rigidity of the joint. However, not only the tension but also the arm length of the moment measured from the center of rotation influences the rigidity. For example, assume that the wire tension is 1 kg in both cases. At this time, 1k from the center of rotation
The length to the point of application of the tension of g is 10 cm (case 1) and 20 cm (case 2). At this time, the case 2 has a longer moment arm and a larger moment.
The case 2 has the same tension, but the degree of maintaining the joint rotation angle against the external force is stronger. Stiffness is determined by tension and moment arm length. Second of the controller
When the rigidity is specified, the calculation unit calculates the tension required to adjust to the specified rigidity from the specified rigidity and the arm length of the moment at that time, and then adjusts to that tension. Calculating the length of wire elongation required for
The flexibility around the joint can be adjusted to the specified rigidity without depending on the posture of the robot. When each actuator operates according to the operation amount calculated in this way,
Both the angle of rotation of the distal member and the stiffness of the joint are adjusted to the intended values.

【0009】請求項1〜4のいずれかに記載のロボット
において、各ワイヤに非線形のバネが挿入されているこ
とが好ましい(請求項5)。ワイヤに非線形バネ(張力
と伸びが比例せず、張力が高くなるほど伸びにくくなる
バネ)を挿入することで、張力を上げることで剛性を高
めることが可能となる。
In the robot according to any one of claims 1 to 4, it is preferable that a non-linear spring is inserted in each wire (claim 5). By inserting a non-linear spring (a spring in which tension and elongation are not proportional to each other and becomes more difficult to stretch as the tension increases) into the wire, it is possible to increase the rigidity by increasing the tension.

【0010】請求項1〜5のいずれかに記載のロボット
において、胴体側部材は下腿部であり、末端側部材は足
部であることが好ましい(請求項6)。足部の回転角と
剛性を調整することにより、足部は地面の凹凸に倣うこ
とができる。
In the robot according to any one of claims 1 to 5, it is preferable that the body side member is a lower leg and the end side member is a foot (claim 6). By adjusting the rotation angle and rigidity of the foot, the foot can follow the unevenness of the ground.

【0011】請求項6に記載のロボットにおいて、足部
が空中にあるべきときには高剛性を指示し、接地中には
低剛性を指示することが好ましい(請求項7)。足部が
空中にあるときに高剛性を指示すると、慣性モーメント
等の外力で足部が容易に動いてしまうことがなく、ロボ
ットの歩行姿勢が安定する。また、足部が接地中に低剛
性を指示すると、足部は地面の凹凸に倣うことができ
る。
In the robot according to claim 6, it is preferable that the high rigidity is instructed when the foot portion should be in the air, and the low rigidity is instructed during the ground contact (claim 7). If high rigidity is instructed when the foot is in the air, the foot does not easily move due to external force such as moment of inertia, and the walking posture of the robot is stabilized. In addition, if the foot portion indicates low rigidity during contact with the ground, the foot portion can follow the unevenness of the ground.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】 本発明を具現化した第1実施例
を図1〜14を参照して説明する。本明細書では、足部
の前後方向(ロボットの進行方向)をX軸とし、左右方
向をY軸とし、下腿部ないし胴体の伸びる方向をZ軸と
する。各軸は相互に直交している。第1実施例は、本発
明をロボットの下肢に応用したものである。なお、左右
の下肢形状は鏡対称である。図1は本実施例のロボット
の両下肢の正面図であり、図2は左下肢の側面図であ
り、図3は足首関節の構造を説明するための図であり、
図4はボールネジの詳細を説明する図であり、図5〜1
4は足部の動きを説明する図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A first embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. In the present specification, the front-back direction of the foot (the robot moving direction) is the X axis, the left-right direction is the Y axis, and the direction in which the lower leg or the trunk extends is the Z axis. The axes are orthogonal to each other. The first embodiment is an application of the present invention to the lower limb of a robot. The shape of the lower limbs is mirror symmetric. 1 is a front view of both lower limbs of the robot of the present embodiment, FIG. 2 is a side view of the left lower limb, and FIG. 3 is a diagram for explaining the structure of the ankle joint.
FIG. 4 is a diagram for explaining the details of the ball screw, and FIGS.
4 is a diagram for explaining the movement of the foot.

【0013】図1に示すように、本実施例のロボット1
0の左右の下肢12は大腿部14と下腿部(脛)16と
足部18から構成され、大腿部14と胴体部20は股関
節22によって接続されており、大腿部14と下腿部1
6は膝関節24によって接続されており、下腿部16と
足部18は足首関節26によって接続されている。
As shown in FIG. 1, the robot 1 of the present embodiment.
The left and right lower limbs 12 of 0 are composed of a thigh 14, a lower thigh (shin) 16 and a foot 18, and the thigh 14 and the body 20 are connected by a hip joint 22. Thigh 1
6 is connected by a knee joint 24, and the lower leg portion 16 and the foot portion 18 are connected by an ankle joint 26.

【0014】最初に股関節22について説明する。ほぼ
水平に伸びる板状の骨盤部28には、図2に示すよう
に、Z軸回りに回転する円板36がベアリング34によ
って取付けられている。円板36は、図1において左右
に一対設けられている。各円板36の中心には、骨盤部
28側から大腿部14側に伸びる(Z軸方向に伸びる)
シャフト30が固定されている。シャフト30は骨盤部
28に対してZ軸回りに回転する。シャフト30の下端
に対して大腿部14の上端がユニバーサルジョイント3
2によって接続されている。ユニバーサルジョイント3
2は、シャフト30に対して大腿部14がX軸回りとY
軸回りに回転することを許容する。股関節22は、骨盤
部28に対してZ軸回りに回転できるシャフト30と、
シャフト30に対して大腿部14がX軸回りとY軸回り
に回転することを許容するユニバーサルジョイント32
を持ち、X,Y,Z軸のそれぞれの回りに回転すること
を許容する3軸関節である。
First, the hip joint 22 will be described. As shown in FIG. 2, a disc 36 that rotates about the Z axis is attached to the pelvic portion 28 that extends in a substantially horizontal direction by bearings 34. A pair of discs 36 are provided on the left and right sides in FIG. At the center of each disc 36, extends from the pelvis 28 side to the thigh 14 side (extends in the Z-axis direction).
The shaft 30 is fixed. The shaft 30 rotates about the Z axis with respect to the pelvis 28. The upper end of the thigh 14 is universal joint 3 with respect to the lower end of the shaft 30.
Connected by two. Universal joint 3
2 shows that the thigh 14 is rotated around the X axis and Y with respect to the shaft 30.
Allows rotation around an axis. The hip joint 22 includes a shaft 30 that can rotate about the Z axis with respect to the pelvis 28,
A universal joint 32 that allows the thigh 14 to rotate with respect to the shaft 30 about the X axis and the Y axis.
And is a triaxial joint that allows rotation around each of the X, Y, and Z axes.

【0015】次に膝関節24を説明する。各大腿部14
の下端にはY軸方向に平行に並ぶ2つのフランジ40が
下方へ伸びており、各下腿部16を構成するシャフト4
2の上端にはY軸方向に平行に並ぶ2つのフランジ44
が上向きに設けられている。膝関節24は、これらのフ
ランジ40,44を貫通してY軸方向に伸びる軸46を
備える。膝関節24は、大腿部14に対して下腿部16
がY軸回りに回転することを許容する。
Next, the knee joint 24 will be described. Each thigh 14
Two flanges 40 arranged in parallel with each other in the Y-axis direction extend downward at the lower end of each of the shafts 4 constituting each leg portion 16.
At the upper end of 2, two flanges 44 are arranged in parallel with the Y-axis direction.
Is provided facing upward. The knee joint 24 includes a shaft 46 that extends through the flanges 40 and 44 in the Y-axis direction. The knee joint 24 has the lower leg 16 with respect to the thigh 14.
Is allowed to rotate around the Y axis.

【0016】次に足首関節26を説明する。図3は足首
関節26の構造を説明するために単純化してデフォルメ
した図であり、実際の形状や寸法とは必ずしも一致しな
い。下腿部16のシャフト42の下部にはX軸方向に平
行に並んだ2つのフランジ58が下方に伸びている。ま
た、足部18の上面にはY軸方向に平行に並んだ2つの
フランジ60が上方に伸びている。これら下腿部16の
フランジ58と足部18のフランジ60は十字型自在継
手62によって接続されてユニバーサルジョイントを成
している。足首関節26は、下腿部24に対して足部1
8が、X軸回りとY軸回りに回転することを許容する。
即ち、足首関節26はX,Y軸のそれぞれについて自由
度を持つ2軸関節である。
Next, the ankle joint 26 will be described. FIG. 3 is a simplified and deformed view for explaining the structure of the ankle joint 26, and does not necessarily match the actual shape and size. Two flanges 58, which are arranged in parallel with each other in the X-axis direction, extend downward in the lower portion of the shaft 42 of the lower leg 16. Further, on the upper surface of the foot portion 18, two flanges 60 aligned in parallel with the Y-axis direction extend upward. The flange 58 of the lower leg 16 and the flange 60 of the foot 18 are connected by a cross type universal joint 62 to form a universal joint. The ankle joint 26 is used for the lower leg 24 and the foot 1
8 is allowed to rotate about the X axis and the Y axis.
That is, the ankle joint 26 is a biaxial joint having degrees of freedom in each of the X and Y axes.

【0017】各関節はワイヤによって駆動される(股関
節のZ軸回りの回転を除く。この回転のみはワイヤを利
用せずに、モータで直接に回転される)。各ワイヤの一
端は末端側部材に取付けられており、他端はボールネジ
とモータから構成されるアクチュエータに接続されてい
る。モータによってボールネジの送りネジ(Z方向に伸
びる)が回転し、これに伴って送りネジに螺合している
ナットが送りネジ方向に送られ、ナットに接続されてい
るワイヤ先端がZ軸方向に進退する。ワイヤ先端をZ軸
方向に進退させることによってワイヤによって末端側部
材を引いたり緩めたりすることができる。
Each joint is driven by a wire (excluding rotation of the hip joint about the Z axis; only this rotation is directly rotated by a motor without using the wire). One end of each wire is attached to the end member, and the other end is connected to an actuator composed of a ball screw and a motor. The motor rotates the feed screw (extends in the Z direction) of the ball screw, and the nut screwed to the feed screw is fed in the feed screw direction, and the tip of the wire connected to the nut moves in the Z axis direction. Go back and forth. By moving the tip of the wire forward and backward in the Z-axis direction, the distal member can be pulled or loosened by the wire.

【0018】最初に図3を参照して足首関節を回転させ
るワイヤ群を説明する。足部18には、図示しない取付
け板によってワイヤ終端ガイド70a,70b,70c
が固定されている。各ワイヤ終端ガイド70a,70
b,70cは円弧形状であり、それぞれの円弧の中心軸
はY軸方向に伸びており、円弧面は所定の巾(Y軸に沿
って伸びる距離)を有している。ワイヤ終端ガイド70
aは足首関節26のY軸よりも前方に位置し、X軸上配
置されている。その円弧面はX軸前方を向いている。ワ
イヤ終端ガイド70b,70cは足首関節26のY軸よ
りも後方に位置している。ワイヤ終端ガイド70bは足
首関節26のX軸よりも外側に位置し、ワイヤ終端ガイ
ド70cは足首関節26のX軸よりも内側に位置してい
る。ワイヤ終端ガイド70b,70cの円弧面はX軸後
方を向いている。3本のワイヤ66a,66b,66c
の下端は、ワイヤ終端ガイド70a,70b,70cの
それぞれの下端のワイヤ接続点72a,72b,72c
に固定されており、各ワイヤ66a,66b,66cの
他端は、膝関節24側に伸びている。各ワイヤ終端ガイ
ド70a,70b,70cの円弧面に沿って湾曲してい
る。ワイヤ終端ガイド70a,70b,70cはワイヤ
66a,66b,66cが小さな曲率半径で鋭く曲がる
ことを禁止している。
First, the wire group for rotating the ankle joint will be described with reference to FIG. The foot 18 is attached to the wire end guides 70a, 70b, 70c by a mounting plate (not shown).
Is fixed. Each wire end guide 70a, 70
b and 70c are arcuate shapes, the center axis of each arc extends in the Y-axis direction, and the arcuate surface has a predetermined width (distance extending along the Y-axis). Wire end guide 70
“A” is located in front of the Y-axis of the ankle joint 26 and is arranged on the X-axis. The arc surface faces the front of the X axis. The wire end guides 70b and 70c are located posterior to the Y axis of the ankle joint 26. The wire end guide 70b is located outside the X axis of the ankle joint 26, and the wire end guide 70c is located inside the X axis of the ankle joint 26. The arcuate surfaces of the wire end guides 70b and 70c face the rear side of the X axis. Three wires 66a, 66b, 66c
The lower ends of the wire end guides 70a, 70b, 70c are respectively the wire connecting points 72a, 72b, 72c at the lower ends.
The other ends of the respective wires 66a, 66b, 66c extend toward the knee joint 24 side. The wire end guides 70a, 70b, 70c are curved along the arcuate surface. The wire end guides 70a, 70b, 70c inhibit the wires 66a, 66b, 66c from sharply bending with a small radius of curvature.

【0019】ワイヤ接続点72aは足首関節26のY軸
よりも前方に位置しており、ワイヤ66aが膝関節24
側に引かれると足部18は足首関節26のY軸回りに回
転して爪先を持ち上げる。ワイヤ接続点72aは足首関
節26のX軸上に配置されており、ワイヤ66aが膝関
節24側に引かれても足部18のX軸回りの回転角には
影響しない。ワイヤ接続点72bは足首関節26のX軸
よりも外側に位置しており、ワイヤ66bが膝関節24
側に引かれると足部18は足首関節26のX軸回りに回
転して足部18の外側を持ち上げる。ワイヤ接続点72
cは足首関節26のX軸よりも内側に位置しており、ワ
イヤ66cが膝関節24側に引かれると足部18は足首
関節26のX軸回りに回転して足部18の内側を持ち上
げる。足部18の内側を持ち上げる場合には、ワイヤ6
6cを引くと同時にワイヤ66bを緩めて足部18の外
側が下がることを許容する。同様に、足部18の外側を
持ち上げる場合には、ワイヤ66bを引くと同時にワイ
ヤ66cを緩めて足部18の内側が下がることを許容す
る。足部18を足首関節26のX軸回りに回転させる場
合にはワイヤ66aを操作する必要はない。ワイヤ66
b、66cを同時に引くと足部18は足首関節26のY
軸回りに回転してかかとを持ち上げる。この場合には、
ワイヤ66aを緩めて爪先が下がるのを許容する。ワイ
ヤ66aを引いて爪先を持ち上げるときには、ワイヤ6
6b、66cを緩めてかかとが下がるのを許容する。3
本のワイヤ66a、66b、66cによって、足首関節
26のX軸回りの回転角とY軸回りの回転角を独立に調
整することができる。
The wire connection point 72a is located in front of the Y-axis of the ankle joint 26, and the wire 66a is connected to the knee joint 24.
When pulled to the side, the foot portion 18 rotates around the Y axis of the ankle joint 26 and lifts the toe. The wire connection point 72a is arranged on the X axis of the ankle joint 26, and even if the wire 66a is pulled toward the knee joint 24 side, it does not affect the rotation angle of the foot 18 around the X axis. The wire connection point 72b is located outside the X axis of the ankle joint 26, and the wire 66b is connected to the knee joint 24.
When pulled to the side, the foot portion 18 rotates around the X axis of the ankle joint 26 and lifts the outside of the foot portion 18. Wire connection point 72
c is located inside the X axis of the ankle joint 26, and when the wire 66c is pulled toward the knee joint 24 side, the foot portion 18 rotates about the X axis of the ankle joint 26 and lifts the inside of the foot portion 18. . When lifting the inside of the foot 18, the wire 6
At the same time as pulling 6c, the wire 66b is loosened to allow the outside of the foot 18 to lower. Similarly, when lifting the outside of the foot 18, the wire 66b is pulled and at the same time the wire 66c is loosened to allow the inside of the foot 18 to lower. When rotating the foot portion 18 around the X axis of the ankle joint 26, it is not necessary to operate the wire 66a. Wire 66
When both b and 66c are pulled at the same time, the foot part 18 is Y of the ankle joint 26.
Rotate around the axis and lift the heel. In this case,
Loosen the wire 66a to allow the toe to fall. When pulling the wire 66a and lifting the toe,
Loosen 6b and 66c to allow the heel to fall. Three
The rotation angles of the ankle joint 26 about the X axis and the Y axis can be independently adjusted by the wires 66a, 66b, 66c of the book.

【0020】なお、ワイヤ接続点を足首関節26のY軸
よりも前方のX軸の両側と、Y軸よりも後方のX軸上に
配置してもよい。このようにワイヤ接続点を配置して
も、ワイヤによって足首関節26のX軸回りの回転角と
Y軸回りの回転角を独立して調整することができる。
The wire connection points may be arranged on both sides of the X axis in front of the Y axis of the ankle joint 26 and on the X axis behind the Y axis. Even if the wire connection points are arranged in this way, the rotation angle of the ankle joint 26 around the X axis and the rotation angle around the Y axis can be independently adjusted by the wire.

【0021】図5〜10は足部18の動きを説明するた
めの模式図であり、図5と図6はX軸回りの回転を説明
するための図である。図5は足部18の平面図であり、
図6は足部18の背面図である。各ワイヤ66a,66
b,66cの終端ではワイヤ終端ガイド70a,70
b,70cの図示を省略し、ワイヤ接続点72a,72
b,72cのみで示してある。
5 to 10 are schematic diagrams for explaining the movement of the foot portion 18, and FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining the rotation around the X axis. FIG. 5 is a plan view of the foot portion 18,
FIG. 6 is a rear view of the foot portion 18. Each wire 66a, 66
At the ends of b and 66c, wire end guides 70a and 70
Illustrations of b and 70c are omitted, and wire connection points 72a and 72a
Only b and 72c are shown.

【0022】図5は、ワイヤ接続点72aに接続されて
いるワイヤ(図示省略)は中立状態を維持しながらワイ
ヤ接続点72bに接続されているワイヤ66bの有効長
を収縮させ、ワイヤ接続点72cに接続されているワイ
ヤ66cの有効長を伸長させることを示している。この
とき、足部18は図6の破線で示したようにX軸回りに
矢印の方向に回転する。また、ワイヤの有効長の伸長・
収縮を逆にすると、足部18は矢印とは逆方向に回転す
る。即ち、このようにワイヤの有効長の伸長・収縮を調
整することによって、足部18をX軸の回りに自在に回
転させることができる。
In FIG. 5, the wire (not shown) connected to the wire connecting point 72a contracts the effective length of the wire 66b connected to the wire connecting point 72b while maintaining the neutral state, and the wire connecting point 72c It is shown that the effective length of the wire 66c connected to is extended. At this time, the foot portion 18 rotates about the X axis in the direction of the arrow as shown by the broken line in FIG. Also, increase the effective length of the wire
When the contraction is reversed, the foot 18 rotates in the direction opposite to the arrow. That is, by adjusting the extension / contraction of the effective length of the wire in this manner, the foot portion 18 can be freely rotated around the X axis.

【0023】図7と図8はY軸回りの回転を説明するた
めの図である。図7は足部18の平面図であり、図8は
足部18の側面図である。各ワイヤ66a,66b,6
6cの終端ではワイヤ終端ガイド70a,70b,70
cの図示を省略し、ワイヤ接続点72a,72b,72
cのみで示してある。図7はワイヤ接続点72aに接続
されているワイヤ66aの有効長を収縮させ、ワイヤ接
続点72b,72cに接続されているワイヤ66b,6
6cの有効長を共に伸長させた場合を示している。この
とき、足部18は図8の破線で示すように、Y軸回りに
矢印の方向に回転する。また、ワイヤの有効長の伸長・
収縮を逆にすると、足部18は矢印とは逆方向に回転す
る。このようにワイヤの有効長の伸長・収縮を調整する
ことによって、足部18をY軸の回りに自在に回転させ
ることができる。なお、足部18の前側を持ち上げるの
に要するワイヤの張力に比べ、足部18の後ろ側を持ち
上げるのに要するワイヤの張力は大きい。このため、3
点のワイヤ接続点72a,72b,72cのうちの1点
を前側にし、2点を後側にし、2本のワイヤと2個のア
クチュエータでかかとを持ち上げることが好ましい。こ
の場合、各アクチュエータの能力を等しくすることがで
きる。
7 and 8 are views for explaining the rotation around the Y axis. FIG. 7 is a plan view of the foot portion 18, and FIG. 8 is a side view of the foot portion 18. Each wire 66a, 66b, 6
At the end of 6c, wire end guides 70a, 70b, 70
Illustration of c is omitted, and wire connection points 72a, 72b, 72
Only c is shown. FIG. 7 shows that the effective length of the wire 66a connected to the wire connection point 72a is contracted, and the wires 66b and 6 connected to the wire connection points 72b and 72c are contracted.
It shows a case where the effective length of 6c is extended together. At this time, the foot portion 18 rotates about the Y axis in the direction of the arrow, as shown by the broken line in FIG. Also, increase the effective length of the wire
When the contraction is reversed, the foot 18 rotates in the direction opposite to the arrow. By adjusting the extension / contraction of the effective length of the wire in this manner, the foot 18 can be freely rotated around the Y axis. The tension of the wire required to lift the rear side of the foot 18 is larger than the tension of the wire required to lift the front side of the foot 18. Therefore, 3
It is preferable that one of the wire connection points 72a, 72b, 72c is set to the front side and two points are set to the rear side, and the heel is lifted by two wires and two actuators. In this case, the capabilities of each actuator can be made equal.

【0024】なお図示はしないが、足部18を同時にX
軸回りにもY軸回りにも回転させることができる。例え
ば、ワイヤ66bの有効長を速度a−bで収縮させ、ワ
イヤ66cの有効長を速度a+bで伸長させ(即ち−a
−bで収縮させる)、ワイヤ66aの有効長をbで収縮
させると、足部18はX軸の回りに速度aで回転して外
側が上がり、且つ、Y軸の回りに速度bで回転して前側
が上がる。このように3本のワイヤの有効長を同時に調
整すると、足部18をX軸の回りとY軸の回りに同時に
自在に回転させることができる。またX軸回りの回転速
度とY軸回りの回転速度を自在に調整することもでき
る。これらのことから、X,Yの2軸に対して3本のワ
イヤ、即ち、軸数+1本のワイヤを用いることによっ
て、X,Y軸について互いに独立に調整することが可能
である。
Although not shown in the drawing, the foot 18 is simultaneously moved to the X position.
It can be rotated both around the axis and around the Y axis. For example, the effective length of the wire 66b is contracted at a speed ab, and the effective length of the wire 66c is elongated at a speed a + b (that is, -a).
-B) and the effective length of the wire 66a is contracted by b, the foot portion 18 rotates around the X axis at a speed a and rises outward, and rotates around the Y axis at a speed b. The front side goes up. By simultaneously adjusting the effective lengths of the three wires in this manner, the foot portion 18 can be freely rotated around the X axis and the Y axis at the same time. Also, the rotation speed around the X axis and the rotation speed around the Y axis can be freely adjusted. From these facts, it is possible to adjust the X and Y axes independently of each other by using three wires for the two X and Y axes, that is, the number of wires plus one wire.

【0025】図3に示すように、下腿部16のシャフト
42の上部には、フランジ44を貫通するY軸方向の軸
46の回りに自由回転可能な3つのプーリ64a,64
b,64cが2つのフランジ44と交互に配されてい
る。それぞれのプーリ64a,64b,64cにはワイ
ヤ66a,66b,66cが1本ずつ巻かれている。ワ
イヤ66a,66b,66c,は、プーリ64a,64
b,64cの前側でプーリから離反している。ワイヤ6
6a,66b,66cは足部18に対して膝関節の前方
位置から引張力を加える。このために、3本のワイヤ6
6a,66b,66cを同時に同一速度で収縮させる
と、下腿部16に対する足部18の回転角度は変えない
で(足首関節26を回転させないで)、下腿部16を膝
関節24の回りに前向きに回転させることができる。
As shown in FIG. 3, on the upper portion of the shaft 42 of the lower leg 16, three pulleys 64a, 64 which are freely rotatable around a Y-axis direction axis 46 passing through the flange 44 are provided.
b and 64c are arranged alternately with the two flanges 44. Wires 66a, 66b and 66c are wound around the pulleys 64a, 64b and 64c, respectively. The wires 66a, 66b, 66c are connected to the pulleys 64a, 64.
It is separated from the pulley on the front side of b and 64c. Wire 6
6a, 66b, 66c apply a tensile force to the foot 18 from the front position of the knee joint. For this, three wires 6
When 6a, 66b, and 66c are simultaneously contracted at the same speed, the rotation angle of the foot 18 with respect to the lower leg 16 is not changed (the ankle joint 26 is not rotated), and the lower leg 16 is moved around the knee joint 24. It can be rotated forward.

【0026】次に、このような足部の動きに伴うワイヤ
の動きについて説明する。図9〜10は足部18の回転
に伴うワイヤの動きを説明するための模式図であり、実
際の形状や寸法とは必ずしも一致しない。図9はX軸回
りに回転した場合の足部18の背面図であり、図10は
Y軸回りに回転した場合の足部18の左側面図である。
なお、近似的にワイヤは鉛直方向に伸びているとするこ
とができる。
Next, the movement of the wire associated with such movement of the foot will be described. 9 to 10 are schematic diagrams for explaining the movement of the wire accompanying the rotation of the foot portion 18, and do not necessarily match the actual shape and dimensions. 9 is a rear view of the foot portion 18 when it is rotated about the X axis, and FIG. 10 is a left side view of the foot portion 18 when it is rotated about the Y axis.
Note that the wire can be approximately extended in the vertical direction.

【0027】図9は、足部18が足首関節26のX軸の
回りに矢印方向に最大限(本実施例では15°)に回転
した状態を示す図である。足部18が下腿部16のシャ
フト42に対して直角の状態が実線で示され、このとき
の足部18の位置18−1を通常位置とする。通常位置
での足部18−1とワイヤ66b1,66c1とこれら
をそれぞれ案内するワイヤ終端ガイド70b1,70c
1を実線で示している(最後の添え字1は、基準位置に
あることを示す)。X軸回りに回転した足部18を破線
18−2で示し、そのときのワイヤ66b2,66c2
とワイヤ終端ガイド70b2,70c2を破線で示す
(最後の添え字2は、回転位置にあることを示す)。ワ
イヤ66b1,66c1の下端接続点72b1,72c
1は、ワイヤ終端ガイド70b1,70c1のそれぞれ
の下端のY軸方向の中心にある。通常位置では、ワイヤ
66b1,66c1はワイヤ終端ガイド70b1,70
c1の円弧面のY軸方向の中心線に沿って案内されてい
る。足部18がX軸回りに回転して足部18−2の位置
まで移動すると、ワイヤ66b,66cはワイヤ終端ガ
イド70b,70cに案内されながらワイヤ66b2,
66c2の位置まで移動する。このときのワイヤ終端ガ
イド70b2,70c2はワイヤ66b2,66c2に
対して傾斜する。ワイヤ66b2,66c2を案内する
ワイヤ終端ガイド70b2,70c2の円弧面上の線
が、ワイヤ接続部72b2,72c2とワイヤ終端ガイ
ド70b2,70c2の図中右上端を結ぶ線まで移動す
る。また、図示しないが、図7の矢印とは反対方向に最
大限に回転した場合も同様に、ワイヤ66b2,66c
2は、ワイヤ接続部72b2,72c2とワイヤ終端ガ
イド70b2,70c2の図中左上端を結ぶ線まで移動
する。
FIG. 9 is a view showing a state in which the foot portion 18 is rotated about the X axis of the ankle joint 26 in the arrow direction to the maximum extent (15 ° in this embodiment). A state where the foot portion 18 is perpendicular to the shaft 42 of the lower leg portion 16 is shown by a solid line, and the position 18-1 of the foot portion 18 at this time is a normal position. The foot portion 18-1 and the wires 66b1 and 66c1 in the normal position, and wire end guides 70b1 and 70c for guiding them, respectively.
1 is indicated by a solid line (the last subscript 1 indicates that it is at the reference position). The foot 18 rotated around the X axis is shown by a broken line 18-2, and the wires 66b2 and 66c2 at that time are shown.
And the wire end guides 70b2 and 70c2 are indicated by broken lines (the last subscript 2 indicates the rotational position). Lower end connection points 72b1 and 72c of the wires 66b1 and 66c1
1 is at the center in the Y-axis direction of the lower ends of the wire end guides 70b1 and 70c1. In the normal position, the wires 66b1 and 66c1 are connected to the wire end guides 70b1 and 70c.
It is guided along the center line of the arc surface of c1 in the Y-axis direction. When the foot portion 18 rotates around the X axis and moves to the position of the foot portion 18-2, the wires 66b and 66c are guided by the wire end guides 70b and 70c, and the wires 66b2 and 66b2.
Move to position 66c2. At this time, the wire end guides 70b2 and 70c2 are inclined with respect to the wires 66b2 and 66c2. The line on the arc surface of the wire end guides 70b2, 70c2 for guiding the wires 66b2, 66c2 moves to the line connecting the wire connecting portions 72b2, 72c2 and the wire end guides 70b2, 70c2 to the upper right end in the figure. Although not shown, the wires 66b2 and 66c are also similarly rotated in the case where the wires 66b2 and 66c are fully rotated in the direction opposite to the arrow in FIG.
2 moves to the line connecting the upper left ends of the wire connecting portions 72b2, 72c2 and the wire end guides 70b2, 70c2 in the figure.

【0028】ワイヤ終端ガイド70のY軸方向の巾は、
足部18がX軸の回りに回転することによって、X軸と
ワイヤ接続点72までの距離が変化する距離以上に設定
されているために、足部18がX軸の回りに最大限に回
転しても、ワイヤ66はワイヤ終端ガイド70からはず
れることがない。このように、本実施例のワイヤ終端ガ
イド70によれば、末端側部材18のX軸回りのいかな
る姿勢変化に対してもワイヤ66を案内し続けることが
可能となっている。なお本明細書において添え字を省略
して説明する事象は、添え字によって区分される部材に
共通する事象であることを示している。
The width of the wire end guide 70 in the Y-axis direction is
Since the foot portion 18 rotates about the X axis, the distance between the X axis and the wire connection point 72 is set to be greater than or equal to the changing distance. Therefore, the foot portion 18 rotates about the X axis to the maximum extent. However, the wire 66 does not come off the wire end guide 70. As described above, according to the wire end guide 70 of the present embodiment, it is possible to continue guiding the wire 66 regardless of any posture change of the distal end member 18 around the X axis. In addition, in the present specification, an event described by omitting the subscript indicates that the event is common to members divided by the subscript.

【0029】図10は本実施例の足首関節26がY軸の
回りに回転する場合の側面図を示している。本実施例で
のワイヤの動きと対比させるため、最初に図11を用い
て、ワイヤ終端ガイド70を備えない場合のワイヤの動
きについて説明する。
FIG. 10 is a side view of the ankle joint 26 of this embodiment when it rotates around the Y axis. In order to compare with the movement of the wire in the present embodiment, the movement of the wire when the wire termination guide 70 is not provided will be described first with reference to FIG. 11.

【0030】ワイヤ終端ガイドが存在しない場合、足首
関節226はユニバーサルジョイントのY軸262より
も前方(図の左側)に取付けられたワイヤ266と後方
に取付けられたワイヤ(図示省略)によってY軸262
の回りに回転させられる。各ワイヤの下端は足部218
の上面のワイヤ接続部272(後方ワイヤの接続点は図
示省略)に固定され、上端は図示しないアクチュエータ
に接続されている。アクチュエータによって各ワイヤの
有効長を伸長・収縮させ、足部218をY軸262の回
りに回転させる。なお、近似的にワイヤは鉛直方向に伸
びているとすることができる。
In the absence of a wire end guide, the ankle joint 226 consists of a wire 266 attached to the front (left side of the figure) of the universal joint Y-axis 262 and a wire attached to the rear (not shown) of the Y-axis 262.
Is rotated around. The lower end of each wire is the foot 218
Is fixed to the wire connection portion 272 (the connection point of the rear wire is not shown) on the upper surface of the above, and the upper end is connected to an actuator (not shown). The actuator extends and contracts the effective length of each wire, causing the foot 218 to rotate about the Y-axis 262. Note that the wire can be approximately extended in the vertical direction.

【0031】図11の破線は、足部218が足首関節2
26のY軸262の回りに矢印III,IVの方向に最
大限に回転したところを示している。足部218と下腿
部216のシャフト242が成す角が直角である通常位
置を実線で示す(添え字1は通常位置にあることを示
す)。このとき、足部218−1とワイヤ266−1が
成す角αも直角である。矢印III方向(図中時計回
り)に回転後の足部218−3とワイヤ266−3とワ
イヤ接続部272−3を破線で示し、添え字3を付けて
示す。矢印IV方向(図中反時計回り)に回転後の足部
218−4とワイヤ266−4とワイヤ接続部272―
4を破線で示し、添え字4を付けて示す。矢印III方
向に回転した足部218−3とワイヤ266−3が成す
角βは通常位置のときのαと比較して大きく、矢印IV
方向に回転した足部218−4とワイヤ266−4が成
す角γは通常位置のときのαと比較して小さい。即ち、
足部218の回転に伴って足部218とワイヤ266が
成す角は変化する。図11のワイヤガイドを設けない方
式では、ワイヤ266が接続点272でシャープに屈曲
するために、ワイヤ266は接続点272で切れやす
い。
The broken line in FIG. 11 indicates that the foot 218 is the ankle joint 2.
26 around the Y-axis 262, which has been rotated to the maximum in the directions of arrows III and IV. The normal position in which the angle formed by the foot 218 and the shaft 242 of the lower leg 216 is a right angle is indicated by a solid line (subscript 1 indicates the normal position). At this time, the angle α formed by the foot portion 218-1 and the wire 266-1 is also a right angle. The foot portion 218-3, the wire 266-3, and the wire connecting portion 272-3 after being rotated in the direction of the arrow III (clockwise in the drawing) are indicated by broken lines and the subscript 3 is attached. The foot portion 218-4, the wire 266-4, and the wire connecting portion 272- which are rotated in the direction of arrow IV (counterclockwise in the drawing).
4 is shown by a broken line, and the subscript 4 is attached. The angle β formed by the foot 218-3 rotated in the direction of the arrow III and the wire 266-3 is larger than α at the normal position, and the angle IV
The angle γ formed by the foot 218-4 rotated in the direction and the wire 266-4 is smaller than α at the normal position. That is,
The angle formed by the foot 218 and the wire 266 changes as the foot 218 rotates. In the method without the wire guide of FIG. 11, the wire 266 bends sharply at the connection point 272, so that the wire 266 is easily broken at the connection point 272.

【0032】また、足部218がY軸の回りに回転する
と、足部218上面のワイヤ接続部272もこれに伴っ
て回転する。矢印III方向に回転したときのY軸26
2とワイヤ接続点272−3の水平方向距離Laは通常
位置と比較して大きく、矢印IV方向に回転したときの
Y軸262とワイヤ接続点272−4の水平方向距離L
bは通常位置と比較して小さい。この距離LaやLb
は、足部218をY軸262の回りに回転させるモーメ
ントの大きさに直結するアーム長であり、ワイヤにかか
る張力が同じであれば、アーム長が長いほどモーメント
は大きい。図11のワイヤガイドを設けない方式では、
足部218の姿勢によってアーム長が大きく変化して足
部218を回転させるモーメントの大きさが大きく変化
する。
When the foot 218 rotates about the Y-axis, the wire connecting portion 272 on the upper surface of the foot 218 also rotates accordingly. Y-axis 26 when rotated in the direction of arrow III
The horizontal distance La between the wire connection point 272-3 and the wire connection point 272-3 is larger than the normal position, and the horizontal distance L between the Y axis 262 and the wire connection point 272-4 when rotated in the direction of arrow IV.
b is smaller than the normal position. This distance La and Lb
Is the arm length that directly connects to the magnitude of the moment that rotates the foot portion 218 around the Y-axis 262. If the tension applied to the wire is the same, the longer the arm length, the greater the moment. In the method without the wire guide of FIG. 11,
The arm length greatly changes depending on the posture of the foot 218, and the magnitude of the moment that rotates the foot 218 greatly changes.

【0033】一方、図10は、本実施例の足首関節26
とワイヤ終端ガイド70等を示している。足部18が足
首関節26のY軸62の回りに矢印III、矢印IVの
方向に最大限(本実施例では30°)に回転したところ
を示す。標準位置での足部18と下腿部16のシャフト
42が成す角は直角であり、このときの足部18−1の
位置を通常位置とする(添え字1は通常位置にあること
を示す)。通常位置にある足部18−1とワイヤ66a
1とこれを案内するワイヤ終端ガイド70a1を実線で
示す。矢印III方向(図中時計回り)に回転後の足部
18−3とワイヤ66a3とワイヤ終端ガイド70a3
と接続点72a3と、矢印IV方向(図中反時計回り)
に回転後の足部18−4とワイヤ66a4とワイヤ終端
ガイド70a4と接続点72a4をそれぞれ破線で示
す。
On the other hand, FIG. 10 shows the ankle joint 26 of this embodiment.
And the wire end guide 70 and the like. It is shown that the foot portion 18 is rotated about the Y axis 62 of the ankle joint 26 in the directions of arrows III and IV to the maximum extent (30 ° in the present embodiment). The angle formed by the foot 18 and the shaft 42 of the lower leg 16 in the standard position is a right angle, and the position of the foot 18-1 at this time is the normal position (subscript 1 indicates the normal position). ). Foot 18-1 and wire 66a in normal position
1 and a wire end guide 70a1 for guiding the wire 1 are shown by solid lines. The foot portion 18-3, the wire 66a3, and the wire end guide 70a3 after rotating in the direction of arrow III (clockwise in the drawing)
And connection point 72a3 and arrow IV direction (counterclockwise in the figure)
After the rotation, the foot 18-4, the wire 66a4, the wire end guide 70a4, and the connection point 72a4 are shown by broken lines.

【0034】前述のように、足部18に取付けられたワ
イヤ66aは、その下端がワイヤ終端ガイド70aの下
端のワイヤ接続部72aに固定されている。また、ワイ
ヤ終端ガイド70aは、その円弧の中心がワイヤ接続部
72aよりも常に下腿部16に近くなるよう取付けられ
ている。即ち、ワイヤ66aの下端近傍は常にワイヤ終
端ガイド70aの円弧面に沿って案内される。このため
に、足部の姿勢変化によってワイヤ66aが局部的にシ
ャープに屈曲することがなく、ワイヤは切れにくい。
As described above, the lower end of the wire 66a attached to the foot portion 18 is fixed to the wire connecting portion 72a at the lower end of the wire end guide 70a. The wire end guide 70a is attached such that the center of its arc is always closer to the lower leg 16 than the wire connecting portion 72a. That is, the vicinity of the lower end of the wire 66a is always guided along the arc surface of the wire end guide 70a. For this reason, the wire 66a does not locally and sharply bend due to the change in the posture of the foot, and the wire is hard to break.

【0035】足部18がY軸62の回りに回転すること
によって、ワイヤ66aのワイヤ終端ガイド70aの円
弧面による案内部分は以下のように変化する。通常位置
ではワイヤ66a1はワイヤ終端ガイド70a1の円弧
面の下端から中心角90°の位置まで案内されている。
矢印III方向に回転したとき、ワイヤ66a3はワイ
ヤ終端ガイド70a3の円弧面の下端から3分の1程の
位置まで案内されている。矢印IV方向に回転したと
き、ワイヤ66a4はワイヤ終端ガイド70a4の円弧
面の下端から上端近傍まで案内されている。即ち、足部
18が回転しても、ワイヤ終端ガイド70aに案内され
るワイヤ66aの長さが変化するために、ワイヤ66a
がワイヤガイド70aから離れる点とY軸62までの水
平距離はほぼ一定に保たれる。この結果、図10のワイ
ヤ終端ガイド70を有する方式では、足部18が姿勢変
化してもアーム長の変化は小さく、足部18を回転させ
るモーメントの変化も小さい。
When the foot portion 18 rotates about the Y axis 62, the guide portion of the wire end guide 70a of the wire 66a by the arc surface changes as follows. In the normal position, the wire 66a1 is guided from the lower end of the arc surface of the wire end guide 70a1 to a position having a center angle of 90 °.
When rotated in the direction of arrow III, the wire 66a3 is guided to a position about one third from the lower end of the arc surface of the wire end guide 70a3. When rotated in the direction of arrow IV, the wire 66a4 is guided from the lower end of the arc surface of the wire end guide 70a4 to the vicinity of the upper end. That is, even if the foot portion 18 rotates, the length of the wire 66a guided by the wire end guide 70a changes, so that the wire 66a is changed.
The horizontal distance from the wire guide 70a to the Y-axis 62 is kept substantially constant. As a result, in the system having the wire end guide 70 of FIG. 10, even if the posture of the foot portion 18 changes, the change in the arm length is small, and the change in the moment for rotating the foot portion 18 is also small.

【0036】ワイヤ終端ガイドがないと足部等の末端側
部材が動く度に、ワイヤ接続部においてワイヤが局所的
に屈曲するため、ワイヤ接続部の耐久性を維持すること
が容易でない。本実施例ではワイヤ終端ガイドを設けた
ために、足部がY軸の回りに回転しても、ワイヤの下端
近傍は常にワイヤ終端ガイドの円弧面に案内されている
ため、ワイヤ接続部においてワイヤが局所的に屈曲する
ことがなく、ワイヤ接続部の耐久性が向上する。また、
ワイヤ終端ガイドがないと、足部等の末端側部材が動く
度にワイヤとY軸の距離、即ちモーメントのアーム長が
大きく変化する。本実施例ではワイヤ終端ガイドを設け
たために、足部がY軸の回りに回転しても、ワイヤ終端
ガイドによってモーメントのアーム長の変化を抑制する
ことができる。また本実施例のワイヤ終端ガイドは、Y
軸方向に巾を持ち、足部18がX軸の回りの回転しても
ワイヤがワイヤ終端ガイドからはずれることがない。
Without the wire termination guide, the wire locally bends at the wire connecting portion every time the distal member such as the foot moves, so that it is not easy to maintain the durability of the wire connecting portion. In the present embodiment, since the wire end guide is provided, even if the foot rotates about the Y axis, the vicinity of the lower end of the wire is always guided by the arc surface of the wire end guide. There is no local bending, and the durability of the wire connection portion is improved. Also,
Without the wire end guide, the distance between the wire and the Y axis, that is, the arm length of the moment, changes greatly every time the distal member such as the foot moves. In the present embodiment, since the wire end guide is provided, even if the foot rotates about the Y axis, the wire end guide can suppress the change in the arm length of the moment. In addition, the wire end guide of this embodiment is Y
It has a width in the axial direction, and the wire does not come off the wire end guide even when the foot portion 18 rotates around the X axis.

【0037】本実施例では、ワイヤ終端ガイドを利用す
ることによって、末端側部材のX軸Y軸回りの姿勢変化
に対して、ワイヤ接続部の耐久性を維持することができ
る。また、末端側部材のX軸Y軸回りの姿勢変化に対し
て、モーメントのアーム長の変化を抑制することができ
る。さらには、ワイヤ終端ガイドを巾広にしたために、
ワイヤがワイヤ終端ガイドから逸脱することなくワイヤ
接続点近傍を常に案内することができる。ワイヤ終端ガ
イドに溝を形成してワイヤを案内する方式でもワイヤが
ワイヤ終端ガイドから逸脱するのを防止できるが、ワイ
ヤが溝から離れるところでワイヤが局所的にシャープに
屈曲することがある。本実施例のワイヤ終端ガイドは溝
を持たず、ワイヤがワイヤ終端ガイドの円弧面を軸方向
に自由に移動できるようにし、しかも巾広にして逸脱し
ないようにしていることから、ワイヤが局所的にシャー
プに屈曲しないようにしながら常時案内することに成功
している。
In the present embodiment, by utilizing the wire end guide, it is possible to maintain the durability of the wire connecting portion with respect to the posture change of the distal side member around the X axis and the Y axis. Further, it is possible to suppress the change in the arm length of the moment with respect to the change in the posture of the terminal side member around the X axis and the Y axis. Furthermore, because the wire end guide is wide,
The wire can always be guided near the wire connection point without departing from the wire termination guide. Even if the wire is guided by forming a groove in the wire end guide, the wire can be prevented from deviating from the wire end guide, but the wire may locally and sharply bend when the wire separates from the groove. Since the wire end guide of this embodiment has no groove, the wire is free to move in the axial direction along the arc surface of the wire end guide, and is widened so as not to deviate from the wire end guide. It has succeeded in always guiding while avoiding sharp bends.

【0038】図3に明瞭に示されている3本のワイヤ6
6a,66b,66cの上端はボールネジ68a,68
b,68c(図1、図2参照)に接続されている。図
1、図2では図示の明瞭化のためにボールネジが簡略化
されて表示されている。図4はボールネジ68の詳細を
模式的に示しており(すべてのボールネジは同様の構造
を有するために、添え字を省略して共通的に説明す
る)、一対のフランジ102と106が3本の案内ロッ
ド108,110,112で接続されている。一対のフ
ランジ間には送りネジ120が回転自在で軸方向には移
動不能に配置されている。送りネジ120は、モータ1
14とギヤ116とギヤ118によって回転させられ
る。送りネジ120には可動プレート104が螺合して
いる。可動プレート104は案内ロッド108,11
0,112に案内されて軸方向に移動可能で回転不能と
なっている。その可動プレート104にワイヤ66の先
端が固定されている。モータ114が回転すると送りネ
ジ120が回転して可動プレート104が案内ロッドに
沿って滑り、ワイヤ66が引き込まれたり、緩められた
りする。ボールネジ68のモ−タは114と、一対のフ
ランジ102、106は大腿部14に固定されている。
案内ロッド108,110,112は大腿部14の長手
方向に伸びており、モ−タは114がボールネジ68を
回転させることで、ワイヤ66は大腿部14の長手方向
に引かれたり緩められたりする。ワイヤ66a,66
b,66cのプーリ64a,64b,64cと接続点7
2a、72b、72c間の距離をワイヤの有効長とする
と、ワイヤ66a,66b,66cの有効長はモータ1
14によって伸長させられる。ワイヤ66a,66b,
66cの有効長を伸長させるアクチュエータ群(モータ
群とボールネジ群68a,68b,68cで構成され
る)は、股関節22に近い大腿部14に配置されてい
る。
The three wires 6 shown clearly in FIG.
Ball screws 68a, 68 are provided at the upper ends of 6a, 66b, 66c.
b, 68c (see FIGS. 1 and 2). In FIGS. 1 and 2, the ball screw is simplified and shown for the sake of clarity. FIG. 4 schematically shows the details of the ball screw 68 (all ball screws have the same structure, and therefore will be described in common with the suffix omitted), and the pair of flanges 102 and 106 are three. They are connected by guide rods 108, 110 and 112. A feed screw 120 is rotatably disposed between the pair of flanges and is immovable in the axial direction. The lead screw 120 is the motor 1
It is rotated by 14, gear 116 and gear 118. The movable plate 104 is screwed onto the feed screw 120. The movable plate 104 is a guide rod 108, 11.
Guided by 0 and 112, it is movable in the axial direction and cannot rotate. The tip of the wire 66 is fixed to the movable plate 104. When the motor 114 rotates, the feed screw 120 rotates, the movable plate 104 slides along the guide rod, and the wire 66 is pulled in or loosened. The motor of the ball screw 68 is fixed to 114, and the pair of flanges 102 and 106 are fixed to the thigh portion 14.
The guide rods 108, 110, 112 extend in the longitudinal direction of the thigh 14, and the motor 114 rotates the ball screw 68 so that the wire 66 is pulled or loosened in the longitudinal direction of the thigh 14. Or Wires 66a, 66
b, 66c pulleys 64a, 64b, 64c and connection point 7
Assuming that the distance between 2a, 72b and 72c is the effective length of the wire, the effective length of the wires 66a, 66b and 66c is the motor 1
It is extended by 14. Wires 66a, 66b,
An actuator group (composed of a motor group and ball screw groups 68a, 68b, 68c) for extending the effective length of 66c is arranged in the thigh portion 14 near the hip joint 22.

【0039】図4に示されているように、ボールネジ6
8にコントローラ200が接続されている。コントロー
ラ200は、第1計算部200a、第2計算部200
b、第3計算部200cを有している。コントローラ2
00には、ロボット10の動き全体を制御している別の
コントローラ(図示省略)から、足首関節26の回転角
と各ワイヤ(66a、66b、66c)の張力を指示す
る信号が入力される。コントローラ200の第1計算部
200aは、足首関節26の回転角を入力された値とす
る各ワイヤ(66a、66b、66c)の有効長を計算
する。第2計算部200bは、張力が入力された値とな
るための各ワイヤ(66a、66b、66c)の伸び長
さを計算する。第3計算部200cは、第1計算部20
0aと第2計算部200bの計算結果からボールネジ6
8の可動プレート104の作動量を計算する。計算され
た可動プレート104の作動量はボールネジ68に出力
され、この出力に従ってボールネジ68が作動する。
As shown in FIG. 4, the ball screw 6
The controller 200 is connected to 8. The controller 200 includes a first calculation unit 200a and a second calculation unit 200.
b, the third calculation unit 200c. Controller 2
A signal indicating the rotation angle of the ankle joint 26 and the tension of each wire (66a, 66b, 66c) is input to 00 from another controller (not shown) that controls the entire movement of the robot 10. The first calculation unit 200a of the controller 200 calculates the effective length of each wire (66a, 66b, 66c) having the input value of the rotation angle of the ankle joint 26. The second calculator 200b calculates the extension length of each wire (66a, 66b, 66c) so that the tension becomes the input value. The third calculator 200c is the first calculator 20.
0a and the calculation result of the second calculation unit 200b, the ball screw 6
The operation amount of the movable plate 104 of 8 is calculated. The calculated operation amount of the movable plate 104 is output to the ball screw 68, and the ball screw 68 operates according to this output.

【0040】図2に示されているように、下腿部42に
は下腿部42を膝関節24の回りに後方に回転させるワ
イヤ66dの一端が接続されている。ワイヤ66dは膝
関節に回転自在に配置されているプーリ64d(図1参
照)の後方を通ってボールネジ68dの可動プレート1
04に接続されている。ボールネジ68dの可動プレー
ト104はモータによって進退する。可動プレート10
4が進退すると、ワイヤ66dは引き込まれたり、緩め
られたりする。
As shown in FIG. 2, one end of a wire 66d for rotating the crus 42 backward around the knee joint 24 is connected to the crus 42. The wire 66d passes behind the pulley 64d (see FIG. 1) rotatably arranged in the knee joint and moves the movable plate 1 of the ball screw 68d.
It is connected to 04. The movable plate 104 of the ball screw 68d moves back and forth by a motor. Movable plate 10
When the wire 4 advances or retracts, the wire 66d is pulled in or loosened.

【0041】以上によって下記の姿勢変化が実現され
る。 (1)ボールネジ68aを縮めてボールネジ68b、6
8cを緩めることで爪先が上がる。ボールネジ68aを
緩めてボールネジ68b、68cを縮めることで爪先が
下がる。 (2)ボールネジ68bを縮めてボールネジ68cを緩
めることで足部の外側が上がる。ボールネジ68bを緩
めてボールネジ68cを縮めることで内側が上がる。 (3)ボールネジ68a、68b、68cを縮めてボー
ルネジ68dを緩めることで下腿部16が前方に回転す
る。ボールネジ68a、68b、68cを緩めてボール
ネジ68dを縮めることで下腿部16が後方に回転す
る。4本のアクチュエータと4本のワイヤで、足首関節
26のX軸回りの回転角(前記2の回転)と、足首関節
26のY軸回りの回転角(前記1の回転)と、膝関節2
4回りの回転角(前記3の回転)が独立に調整できる。
4本のアクチュエータで3軸回りの回転角を調整するた
めに、アクチュエータは冗長であるように見える。しか
しながら、この冗長性を利用して回転角に関する剛性を
調整することができる。なおこの点については後記す
る。
By the above, the following attitude changes are realized. (1) The ball screw 68a is shortened by retracting the ball screw 68a.
Loosen 8c to raise the toe. By loosening the ball screw 68a and contracting the ball screws 68b and 68c, the toes are lowered. (2) The outside of the foot is raised by contracting the ball screw 68b and loosening the ball screw 68c. The inner side rises by loosening the ball screw 68b and contracting the ball screw 68c. (3) The lower leg 16 rotates forward by contracting the ball screws 68a, 68b, 68c and loosening the ball screw 68d. The lower leg 16 rotates backward by loosening the ball screws 68a, 68b, 68c and contracting the ball screw 68d. With the four actuators and the four wires, the rotation angle of the ankle joint 26 around the X axis (the rotation of 2), the rotation angle of the ankle joint 26 around the Y axis (the rotation of 1), and the knee joint 2
The rotation angle around 4 (the rotation of 3) can be adjusted independently.
The actuators appear to be redundant because the four actuators adjust the angle of rotation about the three axes. However, this redundancy can be used to adjust the rigidity related to the rotation angle. This point will be described later.

【0042】膝関節24のみならず足首関節26の回転
角を調整するためのアクチュエータまでもが大腿部14
に配置されているために、この人工下肢の先端部は軽
く、股関節回りの慣性モーメントは小さい。このため
に、小さなトルクで股関節22の回りに高速に回転させ
ることができる下肢が得られる。
Not only the knee joint 24 but also the actuator for adjusting the rotation angle of the ankle joint 26 is provided in the thigh portion 14.
Since it is placed at the tip, the tip of this artificial leg is light and the moment of inertia around the hip joint is small. Therefore, a lower limb that can be rotated around the hip joint 22 at high speed with a small torque is obtained.

【0043】次に股関節22回りの回転角を調整するワ
イヤとアクチュエータを説明する。図1と図2に示すよ
うに、大腿部14の上部の所定位置には3個の円弧形状
のワイヤ終端ガイド48a,48b,48cが3箇所に
取付けられ、それぞれにワイヤ50a,50b,50c
が1本ずつ掛けられている。それぞれのワイヤ50a,
50b,50cの下端はそれぞれワイヤ終端ガイド48
a,48b,48cの下端49a,49b,49cに固
定されている。後側に取付けられたワイヤ50cの中程
にはプーリ54が配置され、プーリ54は股関節22の
Y軸よりも後方に位置している。ワイヤ50a,50
b,50cの上端はそれぞれボールネジ52a,52
b,52cの可動プレートに接続されている。ボールネ
ジ52a,52bのそれぞれの送りネジはそれぞれ図示
しないモータによって回転するために、送りネジに螺合
している可動プレートはモータの回転によって進退す
る。この結果、ワイヤ50a,50b,50cの有効長
が伸長・収縮する。なお、ボールネジ52a,52b,
52cとそのためのモータ56等は胴体部に配置されて
おり、股関節22の回りに回転する下肢の慣性モーメン
トを全く増加させない。
Next, a wire and an actuator for adjusting the rotation angle around the hip joint 22 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, three arc-shaped wire end guides 48a, 48b, 48c are attached to three positions at predetermined positions on the upper part of the thigh 14, and the wires 50a, 50b, 50c are respectively attached thereto.
Are hung one by one. Each wire 50a,
The lower ends of 50b and 50c are wire end guides 48, respectively.
It is fixed to the lower ends 49a, 49b, 49c of a, 48b, 48c. A pulley 54 is arranged in the middle of the wire 50c attached to the rear side, and the pulley 54 is located rearward of the Y axis of the hip joint 22. Wires 50a, 50
The upper ends of b and 50c are ball screws 52a and 52a, respectively.
It is connected to the movable plates b and 52c. Since each feed screw of the ball screws 52a and 52b is rotated by a motor (not shown), the movable plate screwed onto the feed screw is moved forward and backward by the rotation of the motor. As a result, the effective length of the wires 50a, 50b, 50c expands / contracts. The ball screws 52a, 52b,
52c and the motor 56 and the like for that are arranged in the body, and do not increase the moment of inertia of the lower limbs rotating around the hip joint 22 at all.

【0044】ボールネジ52a,52bは、股関節22
のY軸よりも前方に位置しており、収縮すると大腿部1
4を股関節22のY軸の回りに前方に回転させる。ワイ
ヤ50cを案内するプーリ54は股関節22のY軸より
も後方に位置しており、ボールネジ52cが収縮すると
大腿部14を股関節22のY軸の回りに後方に回転させ
る。なお、骨盤部28に回転自在な円板36はモータ3
8によってZ軸の回りに回転させられる。モータ38は
骨盤部28に固定されている。
The ball screws 52a and 52b are attached to the hip joint 22.
Is located anterior to the Y-axis of the
Rotate 4 forward around the Y-axis of hip joint 22. The pulley 54 that guides the wire 50c is located rearward of the Y axis of the hip joint 22, and when the ball screw 52c contracts, the thigh 14 is rotated rearward around the Y axis of the hip joint 22. It should be noted that the rotatable disc 36 on the pelvis 28 is the motor 3
It is rotated about the Z axis by 8. The motor 38 is fixed to the pelvis portion 28.

【0045】ワイヤ接続点49cは股関節22のY軸よ
りも後方に位置しており、ワイヤ50cが引かれると大
腿部14は股関節22のY軸回りに後方に回転する。ワ
イヤ接続点49cは股関節22のX軸上に配置されてお
り、ワイヤ50cが引かれても大腿部14のX軸回りの
回転には影響しない。ワイヤ接続点49aは股関節22
のX軸よりも外側に位置しており、ワイヤ50aが引か
れると大腿部14は股関節22のX軸回りに回転して大
腿部14を開ける。ワイヤ接続点49bは股関節22の
X軸よりも内側に位置しており、ワイヤ50bが引かれ
ると大腿部14は股関節22のX軸回りに回転して大腿
部14を閉じる。大腿部14を閉じる場合には、ワイヤ
50bを引くと同時にワイヤ50aを緩めて大腿部14
が閉じることを許容する。同様に、大腿部14を開ける
場合には、ワイヤ50aを引くと同時にワイヤ50bを
緩めて大腿部14が開くことを許容する。大腿部14を
股関節22のX軸回りに回転させる場合にはワイヤ50
cを操作する必要はない。ワイヤ50a,50bを同時
に引くと大腿部14は股関節22のY軸回りに前方に回
転して大腿部14を持ち上げる。この場合には、ワイヤ
50cを緩めて大腿部14が前方に回転するのを許容す
る。ワイヤ50cを引いて大腿部14を後方に回転させ
る場合には、同時にワイヤ50a,50bを緩めて大腿
部が下がるのを許容する。
The wire connection point 49c is located rearward of the Y axis of the hip joint 22, and when the wire 50c is pulled, the thigh portion 14 rotates rearward about the Y axis of the hip joint 22. The wire connection point 49c is arranged on the X axis of the hip joint 22, and even if the wire 50c is pulled, it does not affect the rotation of the thigh 14 around the X axis. The wire connection point 49a is the hip joint 22.
Is located outside the X axis, and when the wire 50a is pulled, the thigh portion 14 rotates around the X axis of the hip joint 22 to open the thigh portion 14. The wire connection point 49b is located inside the X axis of the hip joint 22, and when the wire 50b is pulled, the thigh portion 14 rotates around the X axis of the hip joint 22 to close the thigh portion 14. When closing the thigh 14, the wire 50b is pulled and at the same time the wire 50a is loosened.
Allows to close. Similarly, when the thigh 14 is opened, the wire 50a is pulled and at the same time the wire 50b is loosened to allow the thigh 14 to open. When rotating the thigh 14 around the X axis of the hip joint 22, the wire 50 is used.
It is not necessary to operate c. When the wires 50a and 50b are pulled at the same time, the thigh portion 14 rotates forward around the Y axis of the hip joint 22 and lifts the thigh portion 14. In this case, the wire 50c is loosened to allow the thigh 14 to rotate forward. When pulling the wire 50c and rotating the thigh 14 backward, at the same time, the wires 50a and 50b are loosened to allow the thigh to descend.

【0046】以上によって股関節22は下記のように調
整される。 (1)ボールネジ52cを縮めてボールネジ52a,5
2bを緩めることで大腿部14は後方に回転する。ボー
ルネジ52cを緩めてボールネジ52a、52bを縮め
ることで大腿部14が前方に回転する。大腿部14を前
方に持ち上げるには大きなトルクが必要とされるのに対
し、後方に下げるには大きなトルクが要らない。大きな
トルクが必要とされる側に2本のアクチュエータと2本
のワイヤが利用され、小さな力しか必要とされない側に
1本のアクチュエータと1本のワイヤが利用されてい
る。 (2)ボールネジ52aを縮めてボールネジ52bを緩
めることで大腿部14が外向きに持ち上げられる。ボー
ルネジ52aを緩めてボールネジ52bを縮めることで
大腿部14が閉じる。3本のアクチュエータと3本のワ
イヤで、股関節22のX軸回りの回転角(前記2の回
転)と、股関節22のY軸回りの回転角(前記1の回
転)が独立に調整できる。
With the above, the hip joint 22 is adjusted as follows. (1) The ball screws 52a, 5
By loosening 2b, the thigh 14 rotates backward. The thigh 14 rotates forward by loosening the ball screw 52c and contracting the ball screws 52a and 52b. A large torque is required to lift the thigh 14 forward, but a large torque is not required to lower it backward. Two actuators and two wires are used on the side where large torque is required, and one actuator and one wire are used on the side where only small force is required. (2) The thigh 14 is lifted outward by contracting the ball screw 52a and loosening the ball screw 52b. The thigh 14 is closed by loosening the ball screw 52a and contracting the ball screw 52b. With three actuators and three wires, the rotation angle of the hip joint 22 about the X axis (the rotation of 2) and the rotation angle of the hip joint 22 about the Y axis (the rotation of 1) can be adjusted independently.

【0047】股関節22の回りに大腿部14を動かすた
めのアクチュエータは胴体側に配置されているために、
大腿部14を動かす際にはアクチュエータごとに動かす
必要がない。股関節22回りの慣性モーメントは小さ
い。このために、小さなトルクで股関節22の回りに下
肢を高速に回転させることができる。
Since the actuator for moving the thigh 14 around the hip joint 22 is arranged on the body side,
When moving the thigh 14, it is not necessary to move each actuator. The moment of inertia around the hip joint 22 is small. Therefore, the lower limbs can be rotated at high speed around the hip joint 22 with a small torque.

【0048】図3に明瞭に示されている3本のワイヤ6
6a,66b,66cの中間部には、図12、図13に
示す非線形バネ140が挿入されている。バネ140は
バネ鋼で形成されており、平板部122と一対のフラン
ジ126,126ともう一対のフランジ対130,13
0を備えている。フランジ対126,126間にはシャ
フト128が差し渡され、フランジ対130,130間
にはシャフト132が差し渡されている。平板部122
には、シャフト128,132と平行に伸びる峰部12
4が形成されている。ワイヤ66は、屈曲しながら、シ
ャフト128の下方、峰部124の上方、シャフト13
2の下方を通過している。図14に示されるように、ワ
イヤ66が強く引かれると、バネ鋼製の平板部122が
撓んでワイヤ66は引き伸ばされる。
The three wires 6 shown clearly in FIG.
A non-linear spring 140 shown in FIGS. 12 and 13 is inserted in an intermediate portion of 6a, 66b and 66c. The spring 140 is made of spring steel, and has a flat plate portion 122, a pair of flanges 126 and 126, and another pair of flanges 130 and 13.
It has 0. A shaft 128 is provided between the flange pairs 126 and 126, and a shaft 132 is provided between the flange pairs 130 and 130. Flat plate portion 122
The ridge 12 extending parallel to the shafts 128 and 132.
4 are formed. The wire 66 bends while bending below the shaft 128, above the ridge portion 124, and above the shaft 13.
It passes under 2. As shown in FIG. 14, when the wire 66 is strongly pulled, the flat plate portion 122 made of spring steel is bent and the wire 66 is stretched.

【0049】上記のバネ140がワイヤに挿入されてい
るために、ボールネジによってワイヤ張力を調整するこ
とができる。図1において、ボールネジ68bの引き込
み量とボールネジ68cの引き込み量が等しく、足部1
8はX軸回りに下腿部16のシャフト42に直角に調整
されているとする。この状態から、ボールネジ68bと
ボールネジ68cを同一速度でさらに引き込むとする。
この場合、ワイヤ66bとワイヤ66cは同一速度で引
き込まれるために、足部18はX軸の回りに回転しな
い。しかしながら、ワイヤ66bとワイヤ66cが引き
込まれるのに応じて、図14に示すように、バネ140
が変形し、ワイヤ66bとワイヤ66cの張力は増大す
る。即ち、このロボットは、2本のワイヤの一方を引い
て時計方向に回転させ、他方のワイヤを引いて反時計方
向に回転させる方式であるために、両方のワイヤを同時
に引き込むことによって、回転角を変えないで、ワイヤ
張力のみを増大させることができる。同様に、両方のワ
イヤを同時に緩めることによって、回転角を変えない
で、ワイヤ張力のみを減少させることができる。
Since the spring 140 is inserted in the wire, the wire tension can be adjusted by the ball screw. In FIG. 1, the retracted amount of the ball screw 68b and the retracted amount of the ball screw 68c are equal,
8 is adjusted around the X axis at a right angle to the shaft 42 of the lower leg 16. From this state, the ball screw 68b and the ball screw 68c are further drawn at the same speed.
In this case, since the wire 66b and the wire 66c are pulled in at the same speed, the foot portion 18 does not rotate around the X axis. However, as the wires 66b and 66c are retracted, as shown in FIG.
Is deformed, and the tension of the wires 66b and 66c increases. That is, this robot is a system in which one of the two wires is pulled to rotate clockwise and the other wire is pulled to rotate counterclockwise. Therefore, by pulling both wires at the same time, the rotation angle is changed. It is possible to increase only the wire tension without changing the. Similarly, by loosening both wires simultaneously, only the wire tension can be reduced without changing the angle of rotation.

【0050】ワイヤ張力は関節回りの回転角の剛性を決
定する。例えば、図1の足部18が地面に接地する場
合、両ワイヤの張力が弱くて剛性が低ければ、接地した
地面が足部の左側で高くて右側で低い場合に、足部18
の右側を引き上げているワイヤが伸びて足部18が地面
の傾斜に倣って傾斜して足部18の全体が接地する。剛
性が低ければ外部事象に柔軟に追従する。一方におい
て、片側の足部18が空中にある場合、その空中姿勢に
調整する両ワイヤの張力が弱くて剛性が低ければ、ロボ
ットにわずかな外力が作用することでワイヤが伸びるた
めに空中姿勢が不安定となる。姿勢を安定させるために
は、剛性が高い方が好ましい。剛性が高い状態の方が、
ボールネジの動きと関節回りの回転角が良く一致し、関
節回りに高速で回転ないし動作させることができる。
The wire tension determines the rigidity of the rotation angle around the joint. For example, when the foot 18 of FIG. 1 is grounded to the ground, if the tension of both wires is low and the rigidity is low, the grounded ground is high on the left side of the foot and low on the right side of the foot 18
The wire pulling up the right side of the foot 18 extends and the foot portion 18 tilts in accordance with the tilt of the ground, and the foot portion 18 is entirely grounded. If the rigidity is low, it flexibly follows external events. On the other hand, when the foot 18 on one side is in the air, if the tension of both wires for adjusting to the aerial posture is weak and the rigidity is low, a slight external force acts on the robot to extend the wire, and thus the aerial posture is changed. Becomes unstable. In order to stabilize the posture, it is preferable that the rigidity is high. The higher the rigidity,
The movement of the ball screw and the rotation angle around the joint match well, and it is possible to rotate or operate at high speed around the joint.

【0051】この実施例のロボットは、2本のワイヤの
うちの一方を引いて時計方向に回転させ、他方のワイヤ
を引いて反時計方向に回転させる方式(プルプル方式)
であり、しかも、ワイヤの中間部に非線形バネを挿入し
ているために、ロボット姿勢とは独立に剛性を調整でき
る。柔軟に追従することが必要なと時には低剛性とし、
姿勢を安定させることが必要な時には高剛性に調整する
ことができる。
In the robot of this embodiment, one of the two wires is pulled to rotate it clockwise, and the other wire is pulled to rotate it counterclockwise (pull-pull method).
Moreover, since the non-linear spring is inserted in the middle part of the wire, the rigidity can be adjusted independently of the robot posture. When it is necessary to flexibly follow, sometimes the rigidity is low,
When it is necessary to stabilize the posture, it can be adjusted to a high rigidity.

【0052】プルプル方式と非線形バネとによって、関
節回りの剛性を調整できる理由を、図21、図22を参
照しながら説明する。なお、この説明では、2本のワイ
ヤによって足部がY軸回りに回転する簡単な例を取り上
げて説明する。図21は、このような構成を模式的に図
示したものである。図21に示されているように、足部
302は円筒状のプーリ303と一体化されている。プ
ーリ303は、Y軸303cの回りに回転可能に軸支さ
れている。前方ワイヤ304と後方ワイヤ306はプー
リ303に巻き付けられ、それぞれの一端はワイヤ接続
点303a、303bでプーリ303に接続されてい
る。前方ワイヤ304と後方ワイヤ306の他端は、そ
れぞれ前方アクチュエータ312と後方アクチュエータ
314に接続されている。前方アクチュエータ312と
後方アクチュエータ314は、固定部材322、324
に固定されている。アクチュエータ312、314は、
ワイヤ304、306を引き込んだり、緩めたりする。
ワイヤ304、306の途中には、前方非線形バネ30
5と後方非線形バネ307が装着されている。
The reason why the rigidity around the joint can be adjusted by the pull-pull method and the non-linear spring will be described with reference to FIGS. In this description, a simple example in which the foot is rotated around the Y axis by two wires will be described. FIG. 21 schematically shows such a configuration. As shown in FIG. 21, the foot 302 is integrated with a cylindrical pulley 303. The pulley 303 is rotatably supported around the Y axis 303c. The front wire 304 and the rear wire 306 are wound around a pulley 303, and one end of each is connected to the pulley 303 at wire connection points 303a and 303b. The other ends of the front wire 304 and the rear wire 306 are connected to the front actuator 312 and the rear actuator 314, respectively. The front actuator 312 and the rear actuator 314 are fixed members 322, 324.
It is fixed to. The actuators 312 and 314 are
The wires 304 and 306 are pulled in or loosened.
In the middle of the wires 304 and 306, the front nonlinear spring 30
5 and a rear non-linear spring 307 are attached.

【0053】図22は、前方非線形バネ305と後方非
線形バネ307のバネ特性を示すグラフである。縦軸
(y軸)はバネ力を示し、横軸(x軸)はバネの伸び量
を示している。y軸の右側のカーブが後方非線形バネ3
07のバネ特性を表し、y軸の左側が前方非線形バネ3
05のバネ特性を表している。図22から明らかなよう
に、前方非線形バネ305と後方非線形バネ307のバ
ネ特性は、その伸びが大きくなると急にバネ力が大きく
なる(カーブの傾斜が急になる)非線形性を有してい
る。すなわちフックの法則には従わない。図22を用い
て、足部302の回転軸303c回りの剛性が調整され
る様子を具体的に説明する。例えば、バネ305、30
7の伸び量がゼロで足部302の角度が所定位置に調整
されたときのアクチュエータ312、314の作動量か
らアクチュエータ312、314がさらにA(mm)ず
つ引き込まれとする。するとバネ305、307が伸
び、B(kg)のバネ力が発生する(点D、点F参
照)。ワイヤ張力はB(kg)に調整される。前方ワイ
ヤ304と後方ワイヤ306の張力は等しいので、足部
302は回転せず、調整された位置を保つ。この状態で
足部302に時計方向のモーメントを加えて回転させ、
後方バネ307がC(mm)伸びたとする(点D→点
E)。一方、後方バネ307がC(mm)伸びると、こ
れと等しい量(C(mm))前方バネ305は縮む(点
F→点G)。従って、足部302を回転させてバネ(3
05、307)をC(mm)伸縮させるのには、点Eと
点Gのバネ力の差であるH(kg)の力をプーリ303
に加える必要がある。
FIG. 22 is a graph showing the spring characteristics of the front nonlinear spring 305 and the rear nonlinear spring 307. The vertical axis (y axis) represents the spring force, and the horizontal axis (x axis) represents the amount of spring extension. The curve on the right side of the y-axis is the backward nonlinear spring 3.
07 represents the spring characteristic, and the left side of the y-axis is the front nonlinear spring 3
The spring characteristics of No. 05 are shown. As is clear from FIG. 22, the spring characteristics of the front non-linear spring 305 and the rear non-linear spring 307 have a non-linearity in which the spring force suddenly increases (the inclination of the curve becomes steep) as the expansion increases. . That is, it does not follow Hooke's law. The manner in which the rigidity of the foot 302 around the rotary shaft 303c is adjusted will be specifically described with reference to FIG. For example, springs 305, 30
It is assumed that the actuators 312 and 314 are further retracted by A (mm) from the operation amounts of the actuators 312 and 314 when the extension amount of No. 7 is zero and the angle of the foot portion 302 is adjusted to a predetermined position. Then, the springs 305 and 307 expand and a spring force of B (kg) is generated (see points D and F). The wire tension is adjusted to B (kg). Since the tension on the front wire 304 and the rear wire 306 are equal, the foot 302 does not rotate and maintains the adjusted position. In this state, apply a clockwise moment to the foot 302 to rotate it,
It is assumed that the rear spring 307 extends C (mm) (point D → point E). On the other hand, when the rear spring 307 extends C (mm), the front spring 305 contracts by an amount equal to this (C (mm)) (point F → point G). Therefore, the foot 302 is rotated and the spring (3
05, 307) to expand and contract by C (mm), the force of H (kg), which is the difference in spring force between points E and G, is applied to the pulley 303.
Need to add to.

【0054】アクチュエータ312、314がさらに大
きくJ(mm)ずつ引き込まれたとする(点L、点
M)。このときにバネ305、307が発生するバネ力
はK(kg)である。この場合でも、ワイヤ304、3
06の張力は等しいので、足部302は回転せずにその
ままの位置を保つ。この状態で足部302に時計方向の
モーメントが加わって、後方バネ307がC(mm)伸
びたとする(点L→点N)。前方バネ305はC(m
m)縮む(点M→点P)。従って、足部302を回転さ
せてバネ307、305をC(mm)伸縮させるのに
は、点Nと点Pのバネ力の差であるQ(kg)の力をプ
ーリ303に加える必要がある。
It is assumed that the actuators 312 and 314 are further retracted by J (mm) (point L, point M). The spring force generated by the springs 305 and 307 at this time is K (kg). Even in this case, the wires 304, 3
Since the tension of 06 is the same, the foot 302 keeps its position without rotating. In this state, it is assumed that a clockwise moment is applied to the foot portion 302 and the rear spring 307 extends C (mm) (point L → point N). The front spring 305 is C (m
m) Shrink (point M → point P). Therefore, in order to rotate the foot portion 302 and expand and contract the springs 307 and 305 by C (mm), it is necessary to apply a force Q (kg), which is the difference between the spring forces at the points N and P, to the pulley 303. .

【0055】アクチュエータ312、314がA(m
m)引き込まれて実現された張力Bの状態からバネ30
7、305をC(mm)伸縮させるのに必要な力は、H
(kg)である。アクチュエータ312、314がJ
(mm)引き込まれて実現された張力Kの状態からバネ
307、305をC(mm)伸縮させるのに必要な力
は、Q(kg)である。明らかにQ(kg)の方が、H
(kg)よりも大きい。すなわち、アクチュエータ31
2、314を大きく引き込んで、大きな張力をワイヤ3
04、306に発生させているときの方が、足部302
の剛性(足部302を所定角回転させるに要するY軸回
りの回転モーメント)は高くなる。アクチュエータ31
2、314がワイヤ304、306を引き込む量を変化
させることによって、足部302の剛性を調整すること
ができる。プルプル方式と非線形バネ組合せて用いる
と、関節の回転角と独立に、剛性を調整することができ
る。
The actuators 312 and 314 have A (m
m) The spring 30 is pulled from the state of the tension B realized by being pulled in.
The force required to expand and contract 7, 305 C (mm) is H
(Kg). Actuators 312 and 314 are J
The force required to expand and contract the springs 307 and 305 by C (mm) from the state of the tension K that is drawn in (mm) is Q (kg). Obviously Q (kg) is H
Larger than (kg). That is, the actuator 31
2 and 314 are pulled in greatly and a large tension is applied to the wire 3
The foot 302 is generated when it is generated in 04 and 306.
Rigidity (rotational moment around the Y-axis required to rotate the foot 302 by a predetermined angle) is increased. Actuator 31
The rigidity of the foot 302 can be adjusted by changing the amount by which the wires 314 pull in the wires 304 and 306. When the pull-pull method and the non-linear spring are used in combination, the rigidity can be adjusted independently of the rotation angle of the joint.

【0056】図22のバネ特性グラフの傾斜角が剛性に
比例する。そこで、その傾斜角が意図した剛性に相当す
るバネの伸び量を求め、その伸び量を与えることで、意
図した剛性に調整することができる。ロボットの姿勢に
かかわらず、回転中心からワイヤにおろした垂線の長
さ、即ちモーメントの腕の長さがほぼ一定であれば、剛
性から張力ないし伸び量を決定することができる。しか
しながら、回転中心からワイヤにおろした垂線の長さ、
即ちモーメントの腕の長さが変化する場合には、剛性か
ら張力を決定するまでの間にモーメントの腕の長さを考
慮しなければならない。例えば、ともにワイヤ張力が1
kgであるとする。このとき、回転中心からその1kg
の張力の作用点までの長さが10cm(ケース1)と2
0cm(ケース2)とする。このとき、ケース2の方が
モーメントの腕の長さが長く、モーメントも大きい。ケ
ース2の方が、同じ張力でありながら、外力に抗して関
節回転角を所定値に維持する程度は強い。剛性は、張力
とモーメントの腕の長さによって決まる。コントローラ
の第2計算部が、剛性が指定されたときに、指定された
剛性とそのときのモーメントの腕の長さから指定された
剛性に調整するのに必要な張力を計算し、次いで、その
張力に調整するのに必要なワイヤの伸びの長さを計算す
ると、ロボットの姿勢によらないで関節回りの柔軟性を
指定された剛性に調整することができる。
The inclination angle of the spring characteristic graph of FIG. 22 is proportional to the rigidity. Therefore, it is possible to adjust to the intended rigidity by obtaining the elongation amount of the spring whose inclination angle corresponds to the intended rigidity and giving the elongation amount. Regardless of the posture of the robot, if the length of the perpendicular line drawn from the center of rotation to the wire, that is, the length of the arm for the moment is almost constant, the tension or extension amount can be determined from the rigidity. However, the length of the perpendicular from the center of rotation to the wire,
That is, when the length of the moment arm changes, the length of the moment arm must be taken into consideration before the tension is determined from the rigidity. For example, both have wire tension of 1
It is assumed to be kg. At this time, 1kg from the center of rotation
The length to the point of application of tension is 10 cm (Case 1) and 2
0 cm (case 2). At this time, the case 2 has a longer moment arm and a larger moment. In case 2, the tension is the same, but the degree of maintaining the joint rotation angle at a predetermined value against the external force is stronger. Stiffness is determined by tension and moment arm length. When the rigidity is specified, the second calculation unit of the controller calculates the tension required to adjust the rigidity to the specified rigidity from the specified rigidity and the arm length of the moment at that time, and then calculates the tension. By calculating the length of wire extension required to adjust to the tension, the flexibility around the joint can be adjusted to the specified rigidity without depending on the posture of the robot.

【0057】本発明を首関節に具現化した第2の実施例
を図15〜図20を参照して説明する。図15はロボッ
トの首関節の構造を説明するための図であり、図16〜
図20は頭部の動きを説明する図である。
A second embodiment in which the present invention is embodied in a neck joint will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a diagram for explaining the structure of the neck joint of the robot.
FIG. 20 is a diagram for explaining the movement of the head.

【0058】図15は首関節80の構造を説明するため
にデフォルメした図であり、実際の形状や寸法とは必ず
しも一致しない。首関節80は、頭部82と胴体部20
の鎖骨部84とを接続している。頭部82の下部には円
筒形状のフランジ86が下方に伸びており、このフラン
ジ86はZ軸方向に伸びる軸孔86aを有している。頭
部82の下方には短いシャフト88が位置し、その上部
には軸90が上方に伸びている。頭部82のフランジ8
6の軸孔86aにはシャフト88の軸90が挿入され、
頭部82はシャフト88によってZ軸回りに回転可能で
ある。
FIG. 15 is a deformed view for explaining the structure of the neck joint 80, and does not necessarily match the actual shape and size. The neck joint 80 includes a head portion 82 and a body portion 20.
Is connected to the clavicle portion 84. A cylindrical flange 86 extends downward at the lower part of the head portion 82, and the flange 86 has a shaft hole 86a extending in the Z-axis direction. A short shaft 88 is located below the head 82, and a shaft 90 extends upward above the shaft 88. Flange 8 on head 82
The shaft 90 of the shaft 88 is inserted into the shaft hole 86a of 6,
The head 82 can be rotated about the Z axis by a shaft 88.

【0059】このシャフト88の下部にはX軸方向に平
行に並んだ2つのフランジ92が下方に伸びている。ま
た、鎖骨部84の上面にはY軸方向に平行に並んだ2つ
のフランジ94が上方に伸びている。これらシャフト8
8のフランジ92と鎖骨部84のフランジ94は十字型
自在継手96によって接続されてユニバーサルジョイン
トの形態を成しており、シャフト88は鎖骨部84に対
してX軸回りとY軸回りに相互に独立に回転可能に接続
されている。即ち、首関節80はX軸回りとY軸回りと
Z軸回りに相互に独立に回転可能に接続されており、
X,Y,Z軸のそれぞれについて自由度を持つ。
At the lower part of the shaft 88, two flanges 92 arranged in parallel in the X-axis direction extend downward. Further, on the upper surface of the clavicle portion 84, two flanges 94 arranged in parallel in the Y-axis direction extend upward. These shafts 8
The flange 92 of No. 8 and the flange 94 of the clavicle portion 84 are connected by a cross type universal joint 96 to form a universal joint, and the shaft 88 mutually reciprocates around the X-axis and the Y-axis with respect to the clavicle portion 84. Independently rotatably connected. That is, the neck joint 80 is rotatably connected to each other independently about the X axis, the Y axis, and the Z axis.
It has degrees of freedom for each of the X, Y, and Z axes.

【0060】頭部82と胴体部84の間には、頭部82
をX、Y,Z軸の3軸の回りに回転させるために、4本
のワイヤ96a,96b,96c,96dが張られてい
る。4本のワイヤ96a,96b,96c,96dのそ
れぞれの上端は、頭部82の下部に取付けられた図示し
ない4つのワイヤ終端ガイドにガイドされ、ワイヤ接続
点98a,98b,98c,98dに固定されている。
鎖骨部84のフランジ94の両外側にはフランジ94に
平行に長穴84a,84bが設けられている。鎖骨部8
4の下方には、図示しない4つのプーリが配されてい
る。ワイヤ96a,96bは長穴84aを貫通して鎖骨
部84の下方へ抜け、それぞれが別のプーリに巻き付け
られている。ワイヤ96c,96dは長穴84bをそれ
ぞれ貫通して鎖骨部84の下方へ抜け、それぞれが別の
プーリに巻き付けられている。これらのワイヤ96a,
96b,96c,96dの下端は図示しないアクチュエ
ータに接続され、第1実施例と同様な機構によりワイヤ
の有効長が伸長・収縮する。なお、モータでプーリを回
転させてそのプーリにワイヤを巻き込むことでワイヤの
有効長を増減しても良い。ワイヤ接続点98a,98
b,98c,98dのうち、98a,98bはX軸の右
側にあり、98c,98dはX軸の左側にある。98
b,98cはY軸の後方にあり、98a,98dはY軸
の前側にある。ワイヤ接続点98a,98b,98c,
98dは、X軸とY軸のそれぞれの両側に分布してい
る。
Between the head portion 82 and the body portion 84, the head portion 82
Four wires 96a, 96b, 96c, 96d are stretched in order to rotate the X-axis around three axes of X, Y, and Z axes. The upper ends of the four wires 96a, 96b, 96c, 96d are guided by four wire end guides (not shown) attached to the lower portion of the head 82, and fixed at the wire connection points 98a, 98b, 98c, 98d. ing.
Elongated holes 84a and 84b are provided on both outer sides of the flange 94 of the clavicle portion 84 in parallel with the flange 94. Clavicle 8
Below the number 4, four pulleys (not shown) are arranged. The wires 96a and 96b pass through the elongated hole 84a and pass downward of the clavicle portion 84, and each of them is wound around another pulley. The wires 96c and 96d pass through the elongated holes 84b and pass out below the clavicle portion 84, and are wound around different pulleys. These wires 96a,
The lower ends of 96b, 96c and 96d are connected to an actuator (not shown), and the effective length of the wire is expanded / contracted by the same mechanism as in the first embodiment. The effective length of the wire may be increased or decreased by rotating the pulley with a motor and winding the wire around the pulley. Wire connection points 98a, 98
Of b, 98c and 98d, 98a and 98b are on the right side of the X axis, and 98c and 98d are on the left side of the X axis. 98
b and 98c are behind the Y axis, and 98a and 98d are on the front side of the Y axis. Wire connection points 98a, 98b, 98c,
98d is distributed on both sides of the X axis and the Y axis.

【0061】次にワイヤの有効長の伸長・収縮による頭
部82の動きについて説明する。図16〜20は頭部8
2の動きを説明するための模式図であり、図16、17
はX軸回りの回転を説明するための図であり、図18,
19はY軸回りの回転を説明するための図であり、図2
0はZ軸回りの回転を説明するための図である。図1
6、18、20は頭部82の平面図であり、図17は頭
部82の背面図であり、図19は頭部82の左側面図で
ある。ワイヤ96a,96b,96c,96dの終端は
ワイヤ終端ガイドの図示を省略し、ワイヤ接続点98
a,98b,98c,98dのみで示してある。図16
から明らかに、Z軸の回りに順に時計方向に接続点98
a,98b,98c,98dを見たときに、ワイヤ群
は、接続点98aでは時計方向のモーメントを加え、接
続点98bでは反時計方向のモーメントを加え、接続点
98cでは時計方向のモーメントを加え、接続点98d
では反時計方向のモーメントを加える。即ち、ワイヤ群
96a,96b,96c,96dは、Z軸回りのモーメ
ントが交互に反転する向きに引張られている。
Next, the movement of the head 82 due to the extension / contraction of the effective length of the wire will be described. 16 to 20 show the head 8
It is a schematic diagram for demonstrating the movement of FIG.
FIG. 18 is a diagram for explaining the rotation around the X axis, and FIG.
19 is a diagram for explaining the rotation around the Y axis, and FIG.
0 is a diagram for explaining the rotation around the Z axis. Figure 1
6, 18 and 20 are plan views of the head 82, FIG. 17 is a rear view of the head 82, and FIG. 19 is a left side view of the head 82. At the ends of the wires 96a, 96b, 96c, 96d, the wire end guide is not shown, and the wire connection point 98
Only a, 98b, 98c and 98d are shown. FIG.
Obviously, the connection points 98 are turned clockwise around the Z-axis.
When looking at a, 98b, 98c and 98d, the wire group applies a clockwise moment at the connection point 98a, a counterclockwise moment at the connection point 98b and a clockwise moment at the connection point 98c. , Connection point 98d
Now add a counterclockwise moment. That is, the wire groups 96a, 96b, 96c, 96d are pulled in a direction in which the moment about the Z axis is alternately inverted.

【0062】図16,17は、ワイヤ接続点98a,9
8bに接続されているワイヤ96a,96bの有効長を
等しく収縮させ、ワイヤ接続点98c,98dに接続さ
れているワイヤ96c,96dの有効長を等しく伸長さ
せた場合を示している。このとき、頭部82は図17の
破線で示すようにX軸の回りに矢印の方向に回転する。
また、ワイヤの有効長の伸長・収縮を逆にすると、頭部
82は矢印と逆方向に回転する。即ち、このようにワイ
ヤ有効長の伸長・収縮を調整すると、頭部82をX軸の
回りに自在に回転させることができる。
16 and 17 show wire connection points 98a and 9a.
The case where the effective lengths of the wires 96a and 96b connected to 8b are contracted equally and the effective lengths of the wires 96c and 96d connected to the wire connection points 98c and 98d are equally expanded are shown. At this time, the head 82 rotates in the direction of the arrow around the X axis as shown by the broken line in FIG.
When the extension / contraction of the effective length of the wire is reversed, the head 82 rotates in the direction opposite to the arrow. That is, by adjusting the extension / contraction of the effective wire length in this manner, the head 82 can be freely rotated around the X axis.

【0063】図18,19は、ワイヤ接続点98a,9
8dに接続されているワイヤ96a,96dの有効長を
等しく伸長させ、ワイヤ接続点98b,98cに接続さ
れているワイヤ96b,96cの有効長を等しく収縮さ
せた場合を示している。このとき、頭部82は図19の
破線で示すようにY軸の回りに矢印の方向に回転する。
また、ワイヤの有効長の伸長・収縮を逆にすると、頭部
82は矢印と逆方向に回転する。即ち、このようにワイ
ヤ有効長の伸長・収縮を調整すると、頭部82をY軸の
回りに自在に回転させることができる。
18 and 19 show wire connection points 98a and 9a.
It shows a case where the effective lengths of the wires 96a and 96d connected to 8d are equally extended and the effective lengths of the wires 96b and 96c connected to the wire connection points 98b and 98c are equally contracted. At this time, the head 82 rotates in the direction of the arrow around the Y axis as shown by the broken line in FIG.
When the extension / contraction of the effective length of the wire is reversed, the head 82 rotates in the direction opposite to the arrow. That is, by adjusting the extension / contraction of the effective wire length in this manner, the head 82 can be freely rotated around the Y axis.

【0064】図20は、ワイヤ接続点98a,98cに
接続されているワイヤ96a,96cの有効長を等しく
伸長させ、ワイヤ接続点98b,98dに接続されてい
て反時計方向のモーメントを与えるワイヤ96b,96
dの有効長を等しく収縮させた場合を示している。この
とき、頭部82は図20の破線で示すように、Z軸の回
りに反時計方向に回転する。また、ワイヤの有効長の伸
長・収縮を逆にすると、頭部82は時計方向に回転す
る。即ち、このようにワイヤ有効長の伸長・収縮を調整
すると、頭部82をZ軸の回りに自在に回転させること
ができる。
FIG. 20 shows a wire 96b that extends the effective lengths of the wires 96a and 96c connected to the wire connection points 98a and 98c equally and provides a counterclockwise moment to the wire connection points 98b and 98d. , 96
It shows a case where the effective length of d is contracted equally. At this time, the head 82 rotates counterclockwise around the Z axis as shown by the broken line in FIG. When the extension / contraction of the effective length of the wire is reversed, the head 82 rotates clockwise. That is, by adjusting the extension / contraction of the wire effective length in this manner, the head 82 can be freely rotated around the Z axis.

【0065】また、図示はしないが、頭部82を次のよ
うに動かすことも可能である。図20のように、ワイヤ
96a,96cの有効長を伸長させ、ワイヤ96b,9
6dの有効長を収縮させるとき、ワイヤ96aの伸長量
とワイヤ96dの収縮量を等しく減少させ、ワイヤ96
cの伸長量とワイヤ96bの収縮量を等しく増加させ、
これらの伸長量・収縮量の増減量を等しくすると、Z軸
回りに矢印の方向に回転して頭部が左側を向き、且つ、
図17のようにX軸回りに矢印の方向に回転して左側が
上がる。更に、ワイヤ96aの伸長量とワイヤ96bの
収縮量を等しく増加させ、ワイヤ96cの伸長量とワイ
ヤ96dの収縮量を等しく減少させ、これらの伸長量・
収縮量の増減量を等しくすると、図19のようにY軸回
りに矢印の方向にも回転して前側も上がる。即ち、この
ようにワイヤ有効長の伸長・収縮を調整すると、頭部8
2をX軸についてもY軸についてもZ軸についても自在
に回転させることができる。X,Y,Zの3軸に対して
4本のワイヤ、即ち、軸数+1本のワイヤを用いること
によって、X,Y,Z軸について互いに独立に回転角を
調整することが可能である。
Although not shown, the head 82 can be moved as follows. As shown in FIG. 20, the effective lengths of the wires 96a and 96c are extended to change the wires 96b and 9c.
When the effective length of 6d is contracted, the extension amount of the wire 96a and the contraction amount of the wire 96d are reduced by the same amount.
increase the amount of expansion of c and the amount of contraction of the wire 96b,
If the amount of increase / decrease in the amount of extension / contraction is equal, the head rotates leftward around the Z axis in the direction of the arrow, and
As shown in FIG. 17, the left side is raised by rotating in the direction of the arrow around the X axis. Further, the amount of extension of the wire 96a and the amount of contraction of the wire 96b are equally increased, and the amount of extension of the wire 96c and the amount of contraction of the wire 96d are equally reduced.
When the contraction amount increases / decreases by the same amount, as shown in FIG. 19, the front side also rises by rotating in the direction of the arrow around the Y axis. That is, when the extension / contraction of the effective wire length is adjusted in this manner, the head 8
2 can be freely rotated about the X axis, the Y axis, and the Z axis. By using four wires for the three axes of X, Y, and Z, that is, the number of wires plus one wire, it is possible to adjust the rotation angle independently of each other for the X, Y, and Z axes.

【0066】本発明のロボットはワイヤ駆動であり、各
関節にアクチュエータを実装する必要がない。アクチュ
エータを関節から離れた位置に実装することができるた
め、関節を小型化、軽量化することができ、アクチュエ
ータの実装位置の自由度が上がる。また、本発明の場
合、ワイヤ数は2軸の関節に対しては3本、3軸の関節
に対しては4本、即ち、1関節に対して軸数+1本でよ
い。必要とするワイヤ数とアクチュエータ数が少数化す
るため、四肢等のスリム化や軽量化が図れる。これらの
ことにより、必要とする動力を小さくすることができる
ため、末端側部材の動きを高速化することができ、外観
的にも動作的にも人間や動物に類似したロボットを実現
することが可能となる。
Since the robot of the present invention is wire-driven, it is not necessary to mount an actuator on each joint. Since the actuator can be mounted at a position away from the joint, the joint can be made smaller and lighter, and the degree of freedom in the mounting position of the actuator is increased. In the case of the present invention, the number of wires may be three for biaxial joints and four for triaxial joints, that is, the number of axes may be +1 for one joint. Since the number of wires and the number of actuators required are reduced, slimming and weight reduction of limbs can be achieved. Because of these, the required power can be reduced, the movement of the distal end member can be accelerated, and a robot similar in appearance and movement to humans and animals can be realized. It will be possible.

【0067】以上、本発明の具体例を詳細に説明した
が、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定する
ものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上
に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれ
る。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、
単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性
を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせ
に限定されるものではない。また、本明細書または図面
に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであ
り、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的
有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described above in detail, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. Further, the technical elements described in the present specification or the drawings are
The technical usefulness is exhibited alone or in various combinations, and is not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technique illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of purposes at the same time, and achieving the one purpose among them has technical utility.

【0068】従って、例えば、以下に記載するように構
成することもできる。 (1)アクチュエータ群は大腿部に配置されることに限
られるものではない。例えば、上肢の上腕部にアクチュ
エータ群を配置し、個々のアクチュエータが動作して上
腕に対して前腕が回転されたり、前腕に対して手部が回
転されたりするように構成することができる。
Therefore, for example, it can be configured as described below. (1) The actuator group is not limited to being placed on the thigh. For example, a group of actuators may be arranged on the upper arm of the upper limb, and the individual actuators may be operated to rotate the forearm with respect to the upper arm or rotate the hand with respect to the forearm.

【0069】(2)上述したボールネジのコントローラ
は、関節の回転角と張力とが入力されているが、張力に
代えて関節の剛性を入力するように構成してもよい。こ
のような構成では、コントローラは、関節の回転角から
末端側部材(例えば、足部)の回転中心とワイヤの接続
点との間のモーメントアームを計算し、このモーメント
アームから関節が所望の剛性となるワイヤの張力を計算
する。そして、ワイヤの張力を計算された値とするボー
ルネジの作動量がボールネジに出力される。モーメント
アームが末端側部材の回転にともなって大きく変化する
構成(ワイヤ終端ガイドが存在しないような構成)にお
いては、上記のように張力に代えて剛性をコントローラ
に入力し、これを計算処理することにより、関節の剛性
をより正確にコントロールすることができる。
(2) Although the rotation angle and the tension of the joint are input to the controller of the ball screw described above, the rigidity of the joint may be input instead of the tension. In such a configuration, the controller calculates the moment arm between the center of rotation of the distal member (eg, foot) and the connection point of the wire from the angle of rotation of the joint, and from this moment arm, the joint obtains the desired stiffness. Calculate the wire tension. Then, the operation amount of the ball screw with the calculated tension of the wire is output to the ball screw. In the configuration in which the moment arm changes significantly with the rotation of the distal end member (the configuration in which there is no wire end guide), the stiffness is input to the controller instead of the tension as described above, and this is calculated. Thus, the rigidity of the joint can be controlled more accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本実施例のロボットの両下肢の正面図。FIG. 1 is a front view of both lower limbs of the robot of this embodiment.

【図2】 同ロボットの左下肢の側面図。FIG. 2 is a side view of the left lower limb of the robot.

【図3】 同ロボットの足首関節の構造を説明するため
の図。
FIG. 3 is a diagram for explaining a structure of an ankle joint of the robot.

【図4】 同ロボットのボールネジの詳細を説明する
図。
FIG. 4 is a diagram illustrating details of a ball screw of the robot.

【図5】 同ロボットの足部の動きを説明する図。FIG. 5 is a diagram illustrating movement of a foot of the robot.

【図6】 同ロボットの足部の動きを説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating movement of a foot of the robot.

【図7】 同ロボットの足部の動きを説明する図。FIG. 7 is a diagram illustrating movement of a foot of the robot.

【図8】 同ロボットの足部の動きを説明する図。FIG. 8 is a diagram illustrating movement of a foot of the robot.

【図9】 同ロボットの足部の動きを説明する図。FIG. 9 is a diagram illustrating movement of a foot of the robot.

【図10】 同ロボットの足部の動きを説明する図。FIG. 10 is a diagram for explaining the movement of the foot of the robot.

【図11】 従来のワイヤ駆動のロボットの足部の動き
を説明する図。
FIG. 11 is a diagram for explaining the movement of the foot of a conventional wire-driven robot.

【図12】 本実施例のロボットの足部の動きを説明す
る図。
FIG. 12 is a diagram for explaining the movement of the legs of the robot of this embodiment.

【図13】 同ロボットの足部の動きを説明する図。FIG. 13 is a diagram for explaining the movement of the foot of the robot.

【図14】 同ロボットの足部の動きを説明する図。FIG. 14 is a diagram illustrating movement of a foot of the robot.

【図15】 本実施例のロボットの首関節の構造を説明
するための図。
FIG. 15 is a view for explaining the structure of the neck joint of the robot of this embodiment.

【図16】 同ロボットの頭部の動きを説明する図。FIG. 16 is a diagram illustrating the movement of the head of the robot.

【図17】 同ロボットの頭部の動きを説明する図。FIG. 17 is a diagram illustrating the movement of the head of the robot.

【図18】 同ロボットの頭部の動きを説明する図。FIG. 18 is a diagram for explaining the movement of the head of the robot.

【図19】 同ロボットの頭部の動きを説明する図。FIG. 19 is a diagram illustrating the movement of the head of the robot.

【図20】 同ロボットの頭部の動きを説明する図。FIG. 20 is a diagram illustrating the movement of the head of the robot.

【図21】 同ロボットの関節の剛性を説明する図。FIG. 21 is a diagram illustrating rigidity of joints of the robot.

【図22】 同ロボットの関節の剛性を説明するグラ
フ。
FIG. 22 is a graph for explaining the joint rigidity of the robot.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:ロボット 12:下肢部 14:大腿部 16:下腿部 18:足部 20:胴体部 22:股関節 24:膝関節 26:足首関節 28:骨盤部 30:シャフト 32:ユニバーサルジョイント 34:ベアリング 36:円板 38:アクチュエータ 40:フランジ 42:シャフト 44:フランジ 46:軸 48a,48b,48c:ワイヤ終端ガイド 49a,49b,49c:ワイヤ接続点 50a,50b,50c:ワイヤ 52a,52b,52c:ボールネジ 54:プーリ 56:アクチュエータ 58:フランジ 60:フランジ 62:十字型自在継手 64a,64b,64c,64d:プーリ 66a,66b,66c,66d:ワイヤ 68a,68b,68c,68d:ボールネジ 70a,70b,70c:ワイヤ終端ガイド 72a,72b,72c:ワイヤ接続点 80:首関節 82:頭部 84:鎖骨部 84a,84b:長穴 86:フランジ 86a:軸孔 88:シャフト 90:軸 92:フランジ 94:フランジ 96a,96b,96c,96d:ワイヤ 98a,98b,98c,98d:ワイヤ接続点 102:フランジ 104:可動プレート 106:フランジ 108:案内ロッド 110:案内ロッド 112:案内ロッド 114:モータ 116:ギヤ 118:ギヤ 120:送りネジ 122:平板部 124:峰部 126:フランジ 128:シャフト 130:フランジ 132:シャフト 302:足部 303:プーリ、303a:ワイヤ接続点、303b:
ワイヤ接続点、303c :Y軸 304:前方ワイヤ 305:前方バネ 306:後方ワイヤ 307:後方バネ 312:前方アクチュエータ 314:後方アクチュエータ 322、324:固定部材
10: Robot 12: Lower limb 14: Thigh 16: Lower thigh 18: Foot 20: Body 22: Hip joint 24: Knee joint 26: Ankle joint 28: Pelvis 30: Shaft 32: Universal joint 34: Bearing 36: Disc 38: Actuator 40: Flange 42: Shaft 44: Flange 46: Shafts 48a, 48b, 48c: Wire end guides 49a, 49b, 49c: Wire connection points 50a, 50b, 50c: Wires 52a, 52b, 52c: Ball screw 54: Pulley 56: Actuator 58: Flange 60: Flange 62: Cross type universal joint 64a, 64b, 64c, 64d: Pulley 66a, 66b, 66c, 66d: Wire 68a, 68b, 68c, 68d: Ball screw 70a, 70b, 70c: Wire end guides 72a, 72b, 72c: Wye Connection point 80: Neck joint 82: Head portion 84: Clavicle portion 84a, 84b: Elongated hole 86: Flange 86a: Shaft hole 88: Shaft 90: Shaft 92: Flange 94: Flange 96a, 96b, 96c, 96d: Wire 98a, 98b, 98c, 98d: Wire connection point 102: Flange 104: Movable plate 106: Flange 108: Guide rod 110: Guide rod 112: Guide rod 114: Motor 116: Gear 118: Gear 120: Feed screw 122: Flat plate portion 124: Peak 126: Flange 128: Shaft 130: Flange 132: Shaft 302: Foot 303: Pulley, 303a: Wire connection point, 303b:
Wire connection point, 303c: Y-axis 304: Front wire 305: Front spring 306: Rear wire 307: Rear spring 312: Front actuator 314: Rear actuator 322, 324: Fixing member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 博允 東京都文京区本郷7丁目3番1号 東京大 学内 (72)発明者 川瀬 昌男 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 津坂 祐司 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 2C150 BA08 CA01 CA02 CA04 DA04 DA05 DA24 DA26 DA27 DA28 EB01 EC03 EC15 EC25 EC29 ED10 ED39 ED42 ED52 EF07 EF09 EF16 EF17 EF22 EF23 EF33 EF36 3C007 CU07 CX00 CY00 HS27 HT04 HT20 HT21 HT36    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hirochika Inoue             7-3-1, Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo Tokyo University             On campus (72) Inventor Masao Kawase             1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Auto             Car Co., Ltd. (72) Inventor Yuji Tsusaka             Aichi Prefecture Nagachite Town Aichi District             Ground 1 Toyota Central Research Institute Co., Ltd. F-term (reference) 2C150 BA08 CA01 CA02 CA04 DA04                       DA05 DA24 DA26 DA27 DA28                       EB01 EC03 EC15 EC25 EC29                       ED10 ED39 ED42 ED52 EF07                       EF09 EF16 EF17 EF22 EF23                       EF33 EF36                 3C007 CU07 CX00 CY00 HS27 HT04                       HT20 HT21 HT36

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 胴体側部材と、この胴体側部材に回転可
能に接続されている末端側部材と、この末端側部材の回
転中心を挟んだ両側に端部が取付けられている少なくと
も2本のワイヤと、各ワイヤの他端部に接続されて各ワ
イヤを伸縮させる少なくとも2個のアクチュエータと、
このアクチュエータ群を制御するコントローラとを備え
ており、 そのコントローラは、末端側部材の回転角に関する情報
とワイヤにかける張力に関する情報を入力して、各アク
チュエータの作動量を出力することを特徴とするロボッ
ト。
1. A body side member, a terminal side member rotatably connected to the body side member, and at least two end parts attached to both sides of the center of rotation of the terminal side member. A wire and at least two actuators connected to the other end of each wire to expand and contract each wire;
A controller for controlling this actuator group is provided, and the controller inputs the information about the rotation angle of the distal end member and the information about the tension applied to the wire, and outputs the operation amount of each actuator. robot.
【請求項2】 コントローラは、末端側部材の回転角に
関する情報からワイヤ長さを計算する第1計算部と、張
力に関する情報からワイヤの伸びの長さを計算する第2
計算部と、両計算部の計算結果からアクチュエータの作
動量を計算する第3計算部を有することを特徴とする請
求項1のロボット。
2. The controller calculates a wire length from information on a rotation angle of the distal end member, and a second calculation unit calculates a wire extension length from information on tension.
The robot according to claim 1, further comprising: a calculation unit and a third calculation unit that calculates an actuation amount of the actuator from the calculation results of both calculation units.
【請求項3】 胴体側部材と、この胴体側部材に回転可
能に接続されている末端側部材と、この末端側部材の回
転中心を挟んだ両側に端部が取付けられている少なくと
も2本のワイヤと、各ワイヤの他端部に接続されて各ワ
イヤを伸縮させる少なくとも2個のアクチュエータと、
このアクチュエータ群を制御するコントローラとを備え
ており、 そのコントローラは、末端側部材の回転角に関する情報
とその末端側部材をその回転角に維持する剛性に関する
情報を入力して、各アクチュエータの作動量を出力する
ことを特徴とするロボット。
3. A body side member, a terminal side member rotatably connected to the body side member, and at least two end parts attached to both sides of the center of rotation of the terminal side member. A wire and at least two actuators connected to the other end of each wire to expand and contract each wire;
A controller for controlling this actuator group is provided, and the controller inputs the information about the rotation angle of the distal side member and the information about the rigidity for maintaining the distal side member at the rotational angle, and operates the actuator operation amount. A robot characterized by outputting.
【請求項4】 コントローラは、末端側部材の回転角に
関する情報からワイヤ長さを計算する第1計算部と、剛
性に関する情報からワイヤの伸びの長さを計算する第2
計算部と、両計算部の計算結果からアクチュエータの作
動量を計算する第3計算部を有することを特徴とする請
求項3のロボット。
4. The controller calculates a wire length from information on a rotation angle of the distal end member, and a second calculation unit calculates a wire extension length from information on rigidity.
4. The robot according to claim 3, further comprising a calculation unit and a third calculation unit that calculates the actuation amount of the actuator from the calculation results of both calculation units.
【請求項5】 各ワイヤに、非線形バネが挿入されてい
ることを特徴とする請求項1〜4のいずれかのロボッ
ト。
5. The robot according to claim 1, wherein a non-linear spring is inserted in each wire.
【請求項6】 胴体側部材は下腿部であり、末端側部材
は足部であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか
のロボット。
6. The robot according to claim 1, wherein the body side member is a lower leg and the terminal side member is a foot.
【請求項7】 足部が空中にあるべきときには高剛性を
指示し、接地中には低剛性を指示する請求項6のロボッ
ト。
7. The robot according to claim 6, wherein a high rigidity is instructed when the foot portion should be in the air, and a low rigidity is instructed during the ground contact.
JP2002146680A 2002-05-21 2002-05-21 robot Expired - Fee Related JP3962281B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002146680A JP3962281B2 (en) 2002-05-21 2002-05-21 robot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002146680A JP3962281B2 (en) 2002-05-21 2002-05-21 robot

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003340770A true JP2003340770A (en) 2003-12-02
JP3962281B2 JP3962281B2 (en) 2007-08-22

Family

ID=29766409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002146680A Expired - Fee Related JP3962281B2 (en) 2002-05-21 2002-05-21 robot

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3962281B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004087381A1 (en) * 2003-03-31 2004-10-14 Honda Motor Co.,Ltd. Leg type movable robot
JP2009034774A (en) * 2007-08-02 2009-02-19 Tohoku Univ Joint mechanism with variable stiffness
CN105480321A (en) * 2015-12-15 2016-04-13 中国北方车辆研究所 Three degree-of-freedom small-inertia bionic leg for armed robot based on wire transmission
KR101749572B1 (en) * 2016-08-05 2017-07-03 삼성전자주식회사 Structure of robot joint and robot having the same
CN110539815A (en) * 2018-05-28 2019-12-06 长春工业大学 Bionic foot type mechanism with terrain adaptability

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004087381A1 (en) * 2003-03-31 2004-10-14 Honda Motor Co.,Ltd. Leg type movable robot
US7111696B2 (en) 2003-03-31 2006-09-26 Honda Motor Co., Ltd. Legged mobile robot
JP2009034774A (en) * 2007-08-02 2009-02-19 Tohoku Univ Joint mechanism with variable stiffness
CN105480321A (en) * 2015-12-15 2016-04-13 中国北方车辆研究所 Three degree-of-freedom small-inertia bionic leg for armed robot based on wire transmission
KR101749572B1 (en) * 2016-08-05 2017-07-03 삼성전자주식회사 Structure of robot joint and robot having the same
CN110539815A (en) * 2018-05-28 2019-12-06 长春工业大学 Bionic foot type mechanism with terrain adaptability

Also Published As

Publication number Publication date
JP3962281B2 (en) 2007-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. An elbow exoskeleton for upper limb rehabilitation with series elastic actuator and cable-driven differential
KR102053397B1 (en) Robot for upper limbs rehabilitation
US7615956B2 (en) Robot
JP4677047B2 (en) Method and control apparatus for controlling actuator of exoskeleton
TW201725020A (en) Shoulder joint rehabilitation assistive device
JP5083463B2 (en) Walking assist device
JP2009207840A (en) Walking movement assisting device
JP2003340768A (en) Double axial articulated robot
JP2004322283A (en) Wire type robot capable of independently controlling attitude and rigidity
JP3888294B2 (en) Robot walking while changing the gain of ZMP compensation control
JP3888295B2 (en) Walking robot that lowers the gain of inverted pendulum control when stationary
JP2003340771A (en) Robot
JP2003340770A (en) Robot
JP3888310B2 (en) Data creation device for walking robot control and ZMP position calculation method
JP3864907B2 (en) Biped robot walking with twisting trunk and method for the same
Junius et al. On the use of adaptable compliant actuators in prosthetics, rehabilitation and assistive robotics
JP4030348B2 (en) Wire drive robot
JP3901079B2 (en) Robot walking with changing stiffness
Baek et al. SMA-based caterpillar robot using antagonistic actuation
JP3582689B2 (en) Limb drive
JP3900074B2 (en) A method for accurately controlling the trunk posture of a biped robot
Beyl et al. Compliant actuation in new robotic applications
JP4051588B2 (en) Limb body drive device
JP3900073B2 (en) Biped walking robot that limits the amount of control within the allowable range
JP3888293B2 (en) Biped walking robot target ZMP trajectory calculation device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050408

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070213

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070411

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070515

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070518

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees