JP2004033625A

JP2004033625A - Biped walking robot and walk controller for two-leg walking robot

Info

Publication number: JP2004033625A
Application number: JP2002197615A
Authority: JP
Inventors: Michihiro Hino; 日野　道博
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2004-02-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biped walking robot and a controller for the biped walking robot which utilize inertial stress of a motor for vibration to sharply change a direction in spite of its simple and inexpensive structure. <P>SOLUTION: This biped walking robot is equipped with a trunk 19, a first leg part 7 and a second leg part 9 attached to the trunk 19, a drive means 45 to alternately forward and backward drive the first and second leg parts 7, 9 to walk, and a motor M2 for vibration which gives vibration to the first and second leg parts 7, 9 to utilize inertial stress of the vibration to make the robot change a direction corresponding to grounding conditions of the first and second leg parts 7, 9. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二足歩行を行う二足歩行ロボット及び二足歩行ロボットの歩行制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、二足で歩行するロボットの開発競争が激しくなっており、さらにそれを模倣した玩具等様々な二足歩行モデルが開発されている。二足が独立して駆動して歩行する二足歩行ロボットは歩行時にバランスをとる必要性があることから構造が複雑であり、特に方向転換を行うことができる二足歩行ロボットはより複雑な構成となっていた。
【０００３】
従って、従来の二足歩行ロボットは、複雑な構成により小型化を図ることが容易でなく、仮に小型化を図ろうとした場合には、例えば脚部の裏側にタイヤ等及び車輪を用いて脚部を引きずるように動作することで擬似的に二足歩行を行っていた。このような二足歩行ロボットでは、例えば設けた複数の車輪それぞれの回転数を変えたり、例えば一方の脚部の車輪のみを回転することで方向を転換する構成となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、簡単な構成で且つ安価でありながら、方向転換を図ることができる二足歩行ロボットの小型化が望まれており、従来のような脚部に設けた車輪によって俊敏に方向転換を図る二足歩行ロボットでは、この要求を満たすことが困難であった。
【０００５】
そこで本発明は上記課題を解決し、簡単な構成で安価でありながら振動用モータの慣性応力を利用して俊敏に方向転換することができる二足歩行ロボット及び二足歩行ロボットの歩行制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１の発明にあっては、胴体と、前記胴体に設けられた第１脚部及び第２脚部と、前記第１脚部及び前記第２脚部を交互に前後に駆動して歩行させる駆動手段と、前記第１脚部及び前記第２脚部に対して振動を与え、その振動の慣性応力を利用して前記第１脚部及び前記第２脚部の接地状態に応じて方向転換させる振動用モータとを備えることを特徴とする二足歩行ロボットにより、達成される。
請求項１の構成によれば、駆動手段の駆動によって交互に前後に駆動され、第１脚部及び第２脚部が歩行動作を行う。この二足歩行ロボットには振動用モータが設けられており、この振動用モータによる振動は第１脚部及び第２脚部に伝達される。そして、二足歩行ロボットは、この振動を与える振動用モータの慣性応力を利用し、振動が与えられた際における第１脚部及び第２脚部の接地状態に応じて俊敏に方向転換を行う。つまり、二足歩行ロボットは、第１脚部及び第２脚部の接地状態によって第１脚部及び第２脚部と接地面との摩擦が変わり、振動が加わると、その摩擦によって二足歩行ロボットが方向転換する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、前記第１脚部及び前記第２脚部のいずれか一方が接地した状態で振動が与えられた場合には、その場で方向転換する構成であることを特徴とする。
請求項２の構成によれば、第１脚部及び第２脚部のいずれか一方が接地している状態では、接地している脚部側でのみ接地面と摩擦が生じている。この状態で振動用モータによって振動が与えられると、二足歩行ロボットは、振動用モータの慣性応力を利用して、その場でその摩擦に応じて方向転換を行う。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１の構成において、前記第１脚部及び前記第２脚部が揃って接地している場合に振動が与えられた場合には、接地面に沿って水平移動する構成であることを特徴とする。
請求項３の構成によれば、第１脚部及び第２脚部の両方が接地している状態では、接地している脚部側でのみ接地面と摩擦が生じている。この状態で振動用モータによって振動が与えられると、二足歩行ロボットは、振動用モータの慣性応力を利用して第１脚部と第２脚部との摩擦の差に応じて平行移動する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１の構成において、前記振動用モータや前記駆動手段を駆動する二次電池と、前記二次電池に充電するための充電端子とを備えることを特徴とする。
請求項４の構成によれば、二足歩行ロボットの二次電池が不足した場合には、充電端子から二次電池に容易に充電を行うことができる。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１の構成において、前記頭部には、目に相当する位置に、電源のオンオフ状態を視覚的に表示する発光手段が設けられていることを特徴とする。
請求項５の構成によれば、二足歩行ロボットの電源のオンオフ状態を外観上視認することができる。
【００１１】
上記目的は、請求項６の発明にあっては、胴体、前記胴体に設けられた第１脚部及び第２脚部、前記第１脚部及び前記第２脚部を交互に前後に駆動して歩行させる駆動手段及び、前記第１脚部及び前記第２脚部に対して振動を与え、その振動の慣性応力を利用して前記第１脚部及び前記第２脚部の接地状態に応じて方向転換させる振動用モータを有する二足歩行ロボットと、無線通信によって前記振動用モータ及び前記駆動手段をそれぞれ遠隔操作するリモートコントローラとを備えるにより、達成される。
請求項６の構成によれば、リモートコントローラを操作することで、駆動手段の駆動によって交互に前後に駆動され、第１脚部及び第２脚部が歩行動作を行う。この二足歩行ロボットには振動用モータが設けられており、この振動用モータによる振動は第１脚部及び第２脚部にも伝達される。そして、二足歩行ロボットは、この振動を与える振動用モータの慣性応力を利用して、振動が与えられた際における第１脚部及び第２脚部の接地状態に応じて俊敏に方向転換を行う。つまり、二足歩行ロボットは、第１脚部及び第２脚部の接地状態によって第１脚部及び第２脚部と接地面との摩擦が変わり、振動が加わると、その摩擦によって二足歩行ロボットが方向転換する。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項６の構成において、前記リモートコントローラは、前記振動用モータを駆動して振動を発生させるための振動ボタンと、前記第１脚部及び前記第２脚部によって前記胴体を前進するように前記駆動手段を駆動するための前進ボタンと、前記第１脚部及び前記第２脚部によって前記胴体を後進するように前記駆動手段を駆動するための後進ボタンとを備えることを特徴とする。
請求項７の構成によれば、前進ボタン或いは後進ボタンを操作して、二足歩行ロボットの第１脚部及び第２脚部の接地状態を変えて振動ボタンを押すと、二足歩行ロボットは、第１脚部及び第２脚部の接地状態に応じて振動用モータの慣性応力を利用して俊敏に方向転換することができる。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項６の構成において、前記二足歩行ロボットは、前記振動用モータや前記駆動手段を駆動する二次電池と、前記二次電池に充電するための充電端子とを備え、前記リモートコントローラは、電源と、前記二足歩行ロボットの充電端子を差し込むことで前記電源によって前記二次電池を充電するための充電ソケットとを備えることを特徴とする。
請求項８の構成によれば、二足歩行ロボットの二次電池の電池残量が不足した場合には、リモートコントローラの充電ソケットに二足歩行ロボットの充電端子を差し込み、その充電端子から二次電池に容易に充電を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態としての二足歩行ロボット１及びその歩行制御装置１００の構成例を示す斜視図である。
図２は、図１の二足歩行ロボット１を正面から見た場合の一例を示す正面図であり、図３は、図１の二足歩行ロボット１を左側から見た場合の一例を示す左側面図である。尚、二足歩行ロボット１は、右側から見た場合にはその構成が左右反転していること以外において、左側から見た場合とほぼ同様の構成であるので図面を省略する。
図４は、図１の二足歩行ロボット１を背面から見た場合の一例を示す背面図であり、図５は、図１の二足歩行ロボット１を上方から見た場合の一例を示す上面図であり、図６は、図１の二足歩行ロボット１を下方から見た場合の一例を示す底面図である。
【００１６】
図１に示すように二足歩行ロボットの歩行制御装置１００は、二足歩行ロボット１及びリモートコントローラ１１を備えている。リモートコントローラ１１は、二足歩行ロボット１の動作を、例えば無線によって遠隔制御する機能を有する。二足歩行ロボット１は、第１脚部の一例としての右足７、第２脚部の一例としての左足９の二足で歩行する機能を有する。
【００１７】
二足歩行ロボット１は、胴体１９に右足７及び左足９を備え、好ましくは充電端子１７を備えている。胴体１９の上部は頭部１３となっており、この頭部１３には例えば突起状の上記充電端子１７が２本設けられている。この胴体１９は二次電池５５を内蔵している。二次電池５５は、図３や図４に示すようにその一部が胴体１９から露出している。上記２本の充電端子１７は、この二次電池５５に電気的に接続されている。
【００１８】
図１に示すように二足歩行ロボット１は、例えばその頭部１３において目に相当する位置に、例えば電源のオンオフ状態を視覚的に表示する発光手段１８が設けられている。このようにすると、二足歩行ロボット１は、電源のオンオフ状態を外観上視認することができる。
【００１９】
上記右足７及び左足９は、それぞれ交互に前後に出るように動作することで、歩行する構成となっている。また、好ましくは二足歩行ロボット１の胴体１９には、右腕３及び左腕５が設けられている。図３に示すように右腕３は、右足７の動作とは反対となるようにＲ０方向に腕を振る構成となっている。図１の左腕５も同様に左足９の動作と反対となるように腕を振る構成となっている。
【００２０】
頭部１３には、リモートコントローラ１１からの制御信号を受信するアンテナ１５を有する。このアンテナ１５は、後述する受信機に電気的に接続されている。このリモートコントローラ１１の詳細については後述する。
【００２１】
図６の底面図に示すように右足７及び左足９は、それぞれ例えばＵ字の接触面を有し、図１に示すように右足７及び左足９は、それら一部が重なるためそれらＵ字の両先端が薄い構成となっている。この二足歩行ロボット１は、右足７及び左足９のいずれかが接地面と接触している状態でも接地面との接触部分が広範囲であることから直立することができる構成となっている。
【００２２】
ここで、図１の二足歩行ロボット１において特徴的なことは、右足７及び左足９並びに、それら右足７及び左足９に対して振動を与えてその振動の慣性応力を利用して右足７及び左足９の接地状態に応じて方向転換させる振動用モータＭ２を備えている。この二足歩行ロボット１の詳細な構成については後述する。
【００２３】
図７は、図１の二足歩行ロボット１の電気的な構成例を示すブロック図である。
二足歩行ロボット１は、受信機５１、モータ駆動回路５３、歩行用モータＭ１、振動用モータＭ２及び二次電池５５を備え、好ましくは発光手段１８を備えている。
受信機５１はアンテナ１５が接続されており、アンテナ１５によってリモートコントローラ１１からの制御信号を受信し、制御信号の内容を解析する機能を有する。モータ駆動回路５３は、受信機５１が受信した制御信号に基づいて歩行用モータＭ１や振動用モータＭ２を駆動制御する機能を有する。
【００２４】
歩行用モータＭ１は、上記右足７及び左足９を駆動する。二次電池５５は、２本の充放電可能な充電端子１７が接続されており、電源スイッチ５９に接続されている。この電源スイッチ５９は、受信機５１、歩行用モータＭ１、振動用モータＭ２及び発光手段１８と、二次電池５５とを接続している。従って、二次電池５５は、電源スイッチ５９がオンされると、受信機５１、モータ駆動回路５３、歩行用モータＭ１、振動用モータＭ２及び発光手段１８に電源供給し、オフされると電源供給を停止する。発光手段１８は、例えば電源スイッチ５９がオンされていることを視覚的に表示するための発光ダイオード等である。
【００２５】
図８は、図１のリモートコントローラ１１の電気的な構成例を示すブロック図である。
リモートコントローラ１１は、送信機４１、制御回路４３、充電回路４５及び電源４７を備えている。制御回路４３には、前進ボタン２７、後進ボタン２９及び振動ボタン２５が接続されており、さらに送信機４１及び充電回路４５に接続されている。電源４７は、電源スイッチ２３を介して送信機４１、制御回路４３及び充電回路４５に電源を供給するようになっている。
【００２６】
制御回路４３は、前進ボタン２７、後進ボタン２９及び振動ボタン２５の操作によって送信機４１を制御して、それぞれ前進、後進及び方向転換を行うための制御信号を、二足歩行ロボット１に対して無線通信により送信する機能を有する。この送信機４１は、例えば２７ＭＨｚ帯域を使用して無線通信を行っている。充電回路４５には、リモートコントローラ１１の筐体に露出する充電ソケット２４が電気的に接続されている。
【００２７】
図９は、二足歩行ロボット１を充電する様子の一例を示す図である。
上述のように二足歩行ロボット１には例えば突起状の２本の充電端子１７が設けられており、これら充電端子１７は、それぞれリモートコントローラ１１の２個の充電ソケット２４に嵌合され、電源供給を受けることができる。このような構成とすると、二足歩行ロボット１は、二次電池５５の充電容量が不足した場合に
は充電端子１７から二次電池５５に容易に充電することができる。また、二足歩行ロボット１は、二次電池５５の容量が小さくてもリモートコントローラ１１から随時充電すれば良いので、二次電池５５の小型軽量化を図ると共に、全体として小型軽量化を図ることができる。
【００２８】
次に二足歩行ロボット１の歩行に関する構成について説明する。
図１０は、図１の二足歩行ロボット１の機械的な構成例を示す透過正面図であり、図１１は、図１０の二足歩行ロボット１を右側から見た場合の構成例を示す右側面図である。
図１２は、図１１の駆動ユニット４５の構成例を示す平面図である。尚、図面の簡素化のため、図１２においてギヤの一部を一点鎖線で省略している。
図１０の二足歩行ロボット１は、頭部１３に、発光手段１８、受信機５１及びモータ駆動回路５３が実装されたプリント配線基板が設けられている。胴体１９の底面からは、駆動ユニット４５によって歩行動作を行う右足７及び左足９が設けられている。また、この胴体１９の側面には、右腕３及び左腕５が設けられている。これら右腕３及び左腕５並びに右足７及び左足９は、シャフト３４を軸として所定範囲で繰り返し往復する構成となっている。
【００２９】
右足７及び左足９は、それぞれ階段状に折り曲げて構成された歩行用クランク３１の両端によって支持されており、右足７は右腕３と、左足９は左腕５と、階段状に折り曲げて構成された腕振り用クランク３２によってシャフト３４を軸として支持されている。左腕５は、図１１に示すようにシャフト３４を軸として左足９と逆方向となるように振られることになる。これは右腕３も同様である。これらの駆動は、駆動ユニット４５によって制御されている。
【００３０】
この駆動ユニット４５は、図１２に示すように歩行用モータＭ１の駆動力が第１ギア４１に加えられると、第１ギア４１と同軸の第２ギア４２が回転する。この第２ギア４２には第３ギア４３が噛み合っており、第２ギア４２の回転により第３ギア４３が減速される。この第３ギア４３には同軸に第４ギア４４が設けられており、第３ギア４３の回転により第４ギア４４が回転する。この第４ギア４４には第５ギア４５が噛み合っており、第４ギア４４の回転により第５ギア４５が減速され、第５ギア４５と同軸となるように固定されているクランク３１が回転する構成となっている。
【００３１】
右足７及び左足９には、図１３及び図１４に示すようにシャフト３４が貫通しつつ摺動する溝が形成されている。クランク３１が回転すると、クランク３１の両端よって支持された右足７及び左足９がほぼシャフト３４を中心として所定の範囲で繰り返し振られる構成となっている。また上述のように、これに同期して、図１１の右腕３及び左腕５が、それぞれクランク３２によって右シャフト３４を中心として反対方向に振られる構成となっている。
【００３２】
右足７及び左足９は接地面が平らであることから、二足歩行ロボット１は、右足７及び左足９によって歩行を行うと、重心が移動されつつ頭部１３を前後に振りつつ歩行を行うことになる。この二足歩行ロボット１は、右足７及び左足９の二足を用いて歩行することから、図１５に示すように右足７のみで直立したり、図１６に示すように右足７及び左足９の両足で直立したり、図１７に示すように左足９のみで直立することができる。
【００３３】
また、二足歩行ロボット１は、図１６に示すように右足７及び左足９の両足が接地した状態でも、右足７を主として左足９を従として接地面に接地している場合もあれば、左足９を主として右足７を従として接地している場合もある。つまり、歩行中の二足歩行ロボット１は、歩行中に右足７及び左足９の接地状態が常に変化している。上述のように二足歩行ロボット１は、振動用モータＭ２の振動による慣性応力を利用して、右足７や左足９の接地状態に応じた接地面との摩擦に応じて方向転換を行うことができる。
【００３４】
次に二足歩行ロボット１の方向変換に関する構成について説明する。
図１８は、二足歩行ロボット１における歩行や方向転換に関する構成の一例を示す斜視図であり、図１９は、図１８の振動用モータＭ２の構成例を示す平面図である。
図２０は、図１８の振動用モータＭ２による振動発生原理を示した図である。
図１８に示すように二足歩行ロボット１は、駆動ユニット４５に振動用モータＭ２が設けられている。この振動用モータＭ２は、モータ本体６３及び、モータ本体６３の回転軸に偏芯するように設けられたおもり６１を備えている。この振動用モータＭ２は、図１９（Ａ）に示すように上から見ておもり６１が左に回転したり、図１９（Ｂ）に示すように右に回転することができる。以下の説明では、一例として上から見た場合に図１９（Ａ）に示すようにおもり６１（振動部材）が左に回転するものとして説明する。
【００３５】
この振動用モータＭ２は、図２０に示すように偏芯して回転軸に設けられたおもり６１が回転すると、式（１）で示される遠心力Ｆが矢印のように全方向に発生する。
Ｆ＝ｍｒω^２＝ｍｒ（２πｆ）^２・・・（１）
但し、Ｆ：遠心力（Ｎ）、Ｍ：おもり６１の偏芯質量（ｋｇ）、ｒ：偏芯距離（ｍ）、ｆ＝振動数（Ｈｚ）とする。従って、この振動用モータＭ２は、この遠心力Ｆによっておもり６１の回転と共に重心がシフトするため振動を発生する。この振動は、図１８に示す駆動ユニット４５を経由して右足７及び左足９に伝達される。
【００３６】
二足歩行ロボット１等は以上のような構成であり、次に図１〜図２０を参照しつつその動作例について説明する。
この二足歩行ロボット１は、図１に示すようにリモートコントローラ１１の操作によって前進したり後進することができ、右足７や左足９を接地面と所望の接地状態にて一旦停止或いは停止させることができる。この状態で、リモートコントローラ１１の振動ボタン２５を押すと、二足歩行ロボット１は、上述のように振動用モータＭ２が動作して胴体１９を介して右足７や左足９に所定の振動を伝えることができる。以下、具体的に説明する。
【００３７】
＜右足７が接地している場合＞
図２１は、振動用モータＭ２から駆動ユニット４５に振動が伝達する様子の一例を示す透過正面図である。尚、図２１において胴体等は省略している。
図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）は、それぞれ図２１に示す右足７を拡大した様子の一例を示す図であり、図２３は、二足歩行ロボット１を底面側から見た場合の接地面との接地状態の一例を示す底面図である。
【００３８】
図２１に示すように振動用モータＭ２によって二足歩行ロボット１が振動すると、範囲Ｗは、図２２（Ａ）や図２２（Ｂ）に示すように右足７が接地面と接地している接地面積が変化する。このように接地面積が変化すると、右足７と接地面との摩擦が変わり、図２３の底面図に斜線で示す右足７における摩擦の大きい部分と小さい部分の摩擦の差によって、二足歩行ロボット１が接地面で、上から見た場合にその場で、例えば右方向に回転するようになる。尚、おもり６１が右方向に回転する場合には、二足歩行ロボット１は上記の方向と逆方向に回転する。また、おもり６１の回転方向を制御することで、二足歩行ロボット１の回転方向を制御するようにしても良いことはいうまでもない。
【００３９】
＜左足９が接地している場合＞
図２４は、振動用モータＭ２から駆動ユニット４５に振動が伝達する様子の一例を示す透過正面図である。尚、図２４において胴体等は省略している。
図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）は、それぞれ図２４に示す左足９を拡大した様子の一例を示す図であり、図２６は、二足歩行ロボット１を底面側から見た場合の接地面との接地状態の一例を示す底面図である。
【００４０】
図２４に示すように振動用モータＭ２によって二足歩行ロボット１が振動すると、範囲Ｗは、図２５（Ａ）や図２５（Ｂ）に示すように左足９が接地面と接地している接地面積が変化する。このように接地面積が変化すると、左足９と接地面との摩擦が変わり、図２６の底面図斜線でに示した左足９における摩擦の大きい部分と小さい部分によって、二足歩行ロボット１が接地面で、上から見た場合に例えば左方向にその場で回転するようになる。尚、おもり６１が右方向に回転する場合には、二足歩行ロボット１は上記の方向と逆方向に回転する。また、おもり６１の回転方向を制御することで、二足歩行ロボット１の回転方向を制御するようにしても良いことはいうまでもない。
【００４１】
＜右足７及び左足９の両足が接地している場合＞
図２７は、振動用モータＭ２から駆動ユニット４５に振動が伝達する様子の一例を示す透過正面図である。尚、図２７において胴体等は省略している。
図２８及び図２９は、それぞれ二足歩行ロボット１を底面側から見た場合の接地面との接地状態の一例を示す底面図である。
【００４２】
図２７に示すように振動用モータＭ２によって二足歩行ロボット１が振動すると、右足７及び左足９と接地面との接地面積が変化する。このように接地面積が変化すると、右足７及び左足９と接地面との摩擦が変わり、図２８或いは図２９の底面図に斜線で示した右足７及び左足９における摩擦の大きい部分と小さい部分の摩擦の差によって、二足歩行ロボット１が接地面で、直線的に平行移動するようになる。
【００４３】
本発明の実施形態によれば、二足歩行ロボット１のポイントは、以下のような点である。
第１のポイントとしては、振動用モータＭ２の慣性応力を利用して俊敏な回転動作が可能である点である。第２のポイントとしては、歯車など特別な仕組みを必要とせず方向転換できるため、簡単な構造とすることができる点である。第３のポイントとしては、セットの小型化において、内部スペースを有効に活用できる点である。第４のポイントとしては、複雑な機構部品が不要なため、材料の節約、コストダウンを図ることができる点である。第５のポイントとしては、右足７及び左足９の接地タイミング（接地状態）をコントロールすることにより、様々な動作ができる点である。
【００４４】
よって、本発明の実施形態によれば、振動用モータＭ２の慣性応力を利用して方向転換を行っているだけであるので簡単な構成であり且つ安価であり、さらにこの二足歩行ロボット１は、従来のロボットのように脚部の接地面に設けた車輪によって回転する必要がないため俊敏に方向転換を行うことができる。
【００４５】
ところで本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えばリモートコントローラ１１は、前進ボタン２７、後進ボタン２９及び振動ボタン２５を有する構成であるがこれに限られず、振動ボタン２５の代わりに右折ボタン及び左折ボタンを設けるようにしても良い。具体的には、リモートコントローラ１１において右ボタンが押されると、二足歩行ロボット１は、振動を与えられた際に胴体１９が右に回転するように右足７及び左足９を接地させ、振動用モータＭ２が振動を発生する。一方、リモートコントローラ１１において左ボタンが押されると、二足歩行ロボット１は、振動を与えられた際に胴体１９が左に回転するように右足７及び左足９を接地させ、振動用モータＭ２が振動を発生させる。このようにすると、この二足歩行ロボット１の操作に不慣れな操作者であっても、二足歩行ロボット１を自由に動作させることができる。
また、上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で安価でありながら振動用モータの慣性応力を利用して俊敏に方向転換することができる二足歩行ロボット及び二足歩行ロボットの歩行制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としての二足歩行ロボット及びその歩行制御装置の構成例を示す斜視図。
【図２】図１の二足歩行ロボットを正面から見た場合の一例を示す正面図。
【図３】図１の二足歩行ロボットを左側から見た場合の一例を示す左側面図。
【図４】図１の二足歩行ロボットを背面から見た場合の一例を示す背面図。
【図５】図１の二足歩行ロボットを上方から見た場合の一例を示す上面図。
【図６】図１の二足歩行ロボットを下方から見た場合の一例を示す底面図。
【図７】図１の二足歩行ロボットの電気的な構成例を示すブロック図。
【図８】図１のリモートコントローラの電気的な構成例を示すブロック図。
【図９】二足歩行ロボットを充電する様子の一例を示す図。
【図１０】図１の二足歩行ロボットの機械的な構成例を示す透過正面図。
【図１１】図１０の二足歩行ロボットを右側から見た場合の構成例を示す右側面図。
【図１２】図１１の駆動ユニットの構成例を示す平面図。
【図１３】右足及び左足の歩行動作の一例を示す図。
【図１４】右足及び左足の歩行動作の一例を示す図。
【図１５】右足及び左足の接地状態の一例を示す図。
【図１６】右足及び左足の接地状態の一例を示す図。
【図１７】右足及び左足の接地状態の一例を示す図。
【図１８】二足歩行ロボットにおける歩行や方向転換に関する構成の一例を示す斜視図。
【図１９】図１８の振動用モータの構成例を示す平面図。
【図２０】図１８の振動用モータによる振動発生原理を示した図。
【図２１】振動用モータから駆動ユニットに振動が伝達する様子の一例を示す透過正面図。
【図２２】図２１に示す右足を拡大した様子の一例を示す図。
【図２３】二足歩行ロボットを底面側から見た場合の接地面との接地状態の一例を示す底面図。
【図２４】振動用モータから駆動ユニットに振動が伝達する様子の一例を示す透過正面図。
【図２５】図２４に示す左足を拡大した様子の一例を示す図。
【図２６】二足歩行ロボットを底面側から見た場合の接地面との接地状態の一例を示す底面図。
【図２７】振動用モータから駆動ユニットに振動が伝達する様子の一例を示す透過正面図。
【図２８】二足歩行ロボットを底面側から見た場合の接地面との接地状態の一例を示す底面図。
【図２９】二足歩行ロボットを底面側から見た場合の接地面との接地状態の一例を示す底面図。
【符号の説明】
７・・・右足（第１脚部，第２脚部）、９・・・左足（第２脚部，第１脚部）、１２・・・振動用モータ、１８・・・目（発光手段）、１９・・・胴体、４５・・・駆動ユニット（駆動手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a biped walking robot that performs biped walking and a walking control device of the biped walking robot.
[0002]
[Prior art]
In recent years, competition for development of bipedal walking robots has intensified, and various bipedal walking models such as toys have been developed. Biped robots that walk independently by biped walking have a complicated structure because they need to balance when walking, and biped robots that can change direction are more complicated in particular. It was.
[0003]
Therefore, the conventional bipedal walking robot is not easy to reduce its size due to its complicated configuration. If it is attempted to reduce the size, for example, a tire or the like and wheels may be used on the back side of the leg. In this case, bipedal walking was performed in a simulated manner by operating as if dragging. In such a bipedal walking robot, the direction is changed, for example, by changing the rotation speed of each of a plurality of wheels provided, or by rotating only the wheel of one leg, for example.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, it has been desired to reduce the size of a bipedal walking robot capable of changing directions with a simple configuration and at a low cost, and the direction change can be performed promptly by wheels provided on leg portions as in the past. It is difficult for a bipedal walking robot to satisfy this requirement.
[0005]
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and provides a biped walking robot and a walking control device of a biped walking robot that can change directions quickly using the inertial stress of a vibration motor while being inexpensive with a simple configuration. It is intended to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The object is, in the invention of claim 1, a trunk, a first leg and a second leg provided on the trunk, and the first leg and the second leg are alternately moved back and forth. A driving means for driving and walking, and applying vibration to the first leg and the second leg, and using the inertial stress of the vibration to ground the first leg and the second leg. And a vibration motor that changes the direction in accordance with the direction.
According to the configuration of the first aspect, the first leg and the second leg perform a walking operation by being alternately driven back and forth by the driving of the driving unit. The bipedal walking robot is provided with a vibration motor, and vibrations from the vibration motor are transmitted to the first leg and the second leg. Then, the bipedal walking robot uses the inertial stress of the vibration motor that gives the vibration to quickly change the direction according to the contact state of the first leg and the second leg when the vibration is applied. . That is, the bipedal walking robot changes the friction between the first leg and the second leg and the ground contact surface according to the grounding state of the first leg and the second leg, and when a vibration is applied, the friction causes the bipedal walking. The robot changes direction.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, when one of the first leg and the second leg is vibrated while being grounded, the direction is changed on the spot. It is characterized by being.
According to the configuration of the second aspect, when one of the first leg and the second leg is in contact with the ground, friction occurs with the contact surface only on the side of the contacted leg. When vibration is given by the vibration motor in this state, the bipedal walking robot uses the inertial stress of the vibration motor to change the direction on the spot according to the friction.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, when the first leg portion and the second leg portion are in contact with each other and are grounded, when the vibration is given, the horizontal movement along the ground contact surface is performed. Characterized in that
According to the configuration of the third aspect, when both the first leg and the second leg are in contact with the ground, friction occurs with the contact surface only on the side of the contacted leg. When vibration is given by the vibration motor in this state, the bipedal walking robot moves in parallel according to the difference in friction between the first leg and the second leg using the inertial stress of the vibration motor.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, a secondary battery for driving the vibration motor and the driving unit is provided, and a charging terminal for charging the secondary battery is provided.
According to the configuration of the fourth aspect, when the secondary battery of the bipedal walking robot runs short, the secondary battery can be easily charged from the charging terminal.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the head is provided with a light emitting means for visually displaying an on / off state of a power supply at a position corresponding to an eye.
According to the configuration of claim 5, the on / off state of the power supply of the bipedal walking robot can be visually recognized visually.
[0011]
In the invention according to claim 6, the object is to drive the trunk, the first leg and the second leg provided on the trunk, and alternately drive the first leg and the second leg back and forth. Driving means for causing the first leg and the second leg to vibrate, and applying inertial stress of the vibration to the first leg and the second leg in accordance with a contact state of the first leg and the second leg. This is achieved by including a bipedal walking robot having a vibration motor that changes the direction of the vehicle, and a remote controller that remotely controls the vibration motor and the driving unit by wireless communication.
According to the configuration of the sixth aspect, by operating the remote controller, the first leg and the second leg perform a walking operation by being alternately driven back and forth by the driving of the driving unit. This bipedal walking robot is provided with a vibration motor, and the vibration from the vibration motor is also transmitted to the first leg and the second leg. Then, the bipedal walking robot uses the inertial stress of the vibration motor that gives the vibration to quickly change the direction according to the grounding state of the first leg and the second leg when the vibration is applied. Do. That is, the bipedal walking robot changes the friction between the first leg and the second leg and the ground contact surface according to the grounding state of the first leg and the second leg, and when a vibration is applied, the friction causes the bipedal walking. The robot changes direction.
[0012]
According to a seventh aspect of the present invention, in the configuration of the sixth aspect, the remote controller includes a vibration button for driving the vibration motor to generate vibration, and the first leg and the second leg. A forward button for driving the driving means to move the body forward; and a reverse button for driving the driving means to move the body backward by the first leg and the second leg. It is characterized by the following.
According to the configuration of claim 7, when the forward button or the reverse button is operated to change the contact state of the first leg and the second leg of the biped walking robot and press the vibration button, the biped walking robot The direction can be quickly changed using the inertial stress of the vibration motor in accordance with the contact state of the first leg and the second leg.
[0013]
According to an eighth aspect of the present invention, in the configuration of the sixth aspect, the bipedal walking robot includes a rechargeable battery for driving the vibration motor and the driving unit, and a charging terminal for charging the rechargeable battery. The remote controller includes a power supply, and a charging socket for charging the secondary battery with the power supply by inserting a charging terminal of the bipedal walking robot.
According to the configuration of claim 8, when the remaining battery power of the secondary battery of the bipedal walking robot is insufficient, the charging terminal of the bipedal walking robot is inserted into the charging socket of the remote controller, and the secondary battery is charged from the charging terminal. The battery can be easily charged.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
The embodiments described below are preferred specific examples of the present invention, and therefore, various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. It is not limited to these forms unless otherwise stated.
[0015]
<First embodiment>
FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration example of a bipedal walking robot 1 and a walking control device 100 thereof according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing an example when the bipedal walking robot 1 of FIG. 1 is viewed from the front, and FIG. 3 is a left side showing an example of a case where the bipedal walking robot 1 of FIG. 1 is viewed from the left. FIG. The bipedal walking robot 1 has substantially the same configuration as when viewed from the left except that the configuration is reversed left and right when viewed from the right side, so that the drawing is omitted.
FIG. 4 is a rear view showing an example when the bipedal walking robot 1 of FIG. 1 is viewed from the back, and FIG. 5 is a top view showing an example of a case where the bipedal walking robot 1 of FIG. 1 is viewed from above. FIG. 6 is a bottom view showing an example when the bipedal walking robot 1 of FIG. 1 is viewed from below.
[0016]
As shown in FIG. 1, a walking control device 100 for a bipedal walking robot includes a bipedal walking robot 1 and a remote controller 11. The remote controller 11 has a function of remotely controlling the operation of the bipedal walking robot 1 by, for example, wirelessly. The bipedal walking robot 1 has a function of walking with two legs, a right leg 7 as an example of a first leg and a left leg 9 as an example of a second leg.
[0017]
The bipedal walking robot 1 includes a right foot 7 and a left foot 9 on a body 19, and preferably includes a charging terminal 17. The upper part of the body 19 is a head 13, and the head 13 is provided with, for example, two projecting charging terminals 17. The body 19 contains a secondary battery 55. A part of the secondary battery 55 is exposed from the body 19 as shown in FIGS. The two charging terminals 17 are electrically connected to the secondary battery 55.
[0018]
As shown in FIG. 1, the bipedal walking robot 1 is provided with, for example, a light emitting unit 18 for visually displaying, for example, an on / off state of a power supply, at a position corresponding to an eye on a head 13 thereof. In this way, the bipedal walking robot 1 can visually recognize the on / off state of the power supply.
[0019]
The right foot 7 and the left foot 9 are configured to walk by alternately moving forward and backward. Preferably, the right arm 3 and the left arm 5 are provided on the body 19 of the bipedal walking robot 1. As shown in FIG. 3, the right arm 3 is configured to swing its arm in the R0 direction so as to be opposite to the operation of the right foot 7. Similarly, the left arm 5 in FIG. 1 is configured to swing its arm in a direction opposite to the operation of the left foot 9.
[0020]
The head 13 has an antenna 15 for receiving a control signal from the remote controller 11. This antenna 15 is electrically connected to a receiver described later. Details of the remote controller 11 will be described later.
[0021]
As shown in the bottom view of FIG. 6, the right foot 7 and the left foot 9 each have, for example, a U-shaped contact surface, and as shown in FIG. Both ends are thin. The bipedal walking robot 1 is configured to be able to stand upright even when one of the right foot 7 and the left foot 9 is in contact with the grounding surface because the contact portion with the grounding surface is wide.
[0022]
Here, what is characteristic of the bipedal walking robot 1 of FIG. 1 is that the right foot 7 and the left foot 9 and the right foot 7 and the left foot 9 are given a vibration by giving the right foot 7 and the left foot 9 a vibration. A vibration motor M2 that changes direction according to the grounding state of the left foot 9 is provided. The detailed configuration of the bipedal walking robot 1 will be described later.
[0023]
FIG. 7 is a block diagram showing an example of an electrical configuration of the bipedal walking robot 1 of FIG.
The bipedal walking robot 1 includes a receiver 51, a motor drive circuit 53, a walking motor M1, a vibration motor M2, and a secondary battery 55, and preferably includes a light emitting unit 18.
The receiver 51 is connected to the antenna 15 and has a function of receiving a control signal from the remote controller 11 via the antenna 15 and analyzing the content of the control signal. The motor drive circuit 53 has a function of controlling the drive of the walking motor M1 and the vibration motor M2 based on the control signal received by the receiver 51.
[0024]
The walking motor M1 drives the right foot 7 and the left foot 9. The secondary battery 55 is connected to two chargeable / dischargeable charging terminals 17 and is connected to a power switch 59. The power switch 59 connects the receiver 51, the walking motor M 1, the vibration motor M 2, the light emitting unit 18, and the secondary battery 55. Accordingly, when the power switch 59 is turned on, the secondary battery 55 supplies power to the receiver 51, the motor drive circuit 53, the walking motor M1, the vibration motor M2, and the light emitting unit 18, and when the power switch 59 is turned off, the power is supplied. To stop. The light emitting unit 18 is, for example, a light emitting diode for visually indicating that the power switch 59 is turned on.
[0025]
FIG. 8 is a block diagram showing an example of an electrical configuration of the remote controller 11 of FIG.
The remote controller 11 includes a transmitter 41, a control circuit 43, a charging circuit 45, and a power supply 47. The forward button 27, the reverse button 29 and the vibration button 25 are connected to the control circuit 43, and further connected to the transmitter 41 and the charging circuit 45. The power supply 47 supplies power to the transmitter 41, the control circuit 43, and the charging circuit 45 via the power switch 23.
[0026]
The control circuit 43 controls the transmitter 41 by operating the forward button 27, the reverse button 29, and the vibration button 25, and sends control signals for performing forward, reverse, and direction changes to the biped walking robot 1. It has a function of transmitting by wireless communication. The transmitter 41 performs wireless communication using, for example, a 27 MHz band. The charging circuit 45 is electrically connected to the charging socket 24 exposed on the housing of the remote controller 11.
[0027]
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of how the bipedal walking robot 1 is charged.
As described above, the bipedal walking robot 1 is provided with, for example, two charging terminals 17 having a protruding shape, and these charging terminals 17 are respectively fitted to the two charging sockets 24 of the remote controller 11, and Can be supplied. With such a configuration, the bipedal walking robot 1 can operate when the charging capacity of the secondary battery 55 is insufficient.
Can easily charge the secondary battery 55 from the charging terminal 17. Further, since the bipedal walking robot 1 can be charged from the remote controller 11 at any time even if the capacity of the secondary battery 55 is small, the size and weight of the secondary battery 55 can be reduced, and the size and weight of the secondary battery 55 can be reduced as a whole. Can be.
[0028]
Next, a configuration related to walking of the bipedal walking robot 1 will be described.
FIG. 10 is a transparent front view showing a mechanical configuration example of the bipedal walking robot 1 of FIG. 1, and FIG. 11 is a right side showing an exemplary configuration of the bipedal walking robot 1 of FIG. FIG.
FIG. 12 is a plan view showing a configuration example of the drive unit 45 of FIG. Note that, for simplification of the drawing, a part of the gear is omitted by a dashed line in FIG.
The bipedal walking robot 1 in FIG. 10 has a printed circuit board on which the light emitting means 18, the receiver 51, and the motor drive circuit 53 are mounted on the head 13. From the bottom surface of the body 19, a right foot 7 and a left foot 9 that perform a walking operation by the drive unit 45 are provided. A right arm 3 and a left arm 5 are provided on a side surface of the body 19. The right arm 3 and the left arm 5 and the right foot 7 and the left foot 9 are configured to reciprocate repeatedly within a predetermined range around the shaft 34.
[0029]
The right foot 7 and the left foot 9 are supported by both ends of a walking crank 31 that is bent in a step shape, and the right foot 7 is bent in a step shape with the right arm 3 and the left foot 9 with the left arm 5. The arm swinging crank 32 is supported on a shaft 34 as an axis. The left arm 5 is swung in the direction opposite to the left foot 9 about the shaft 34 as shown in FIG. This is the same for the right arm 3. These drives are controlled by the drive unit 45.
[0030]
As shown in FIG. 12, when the driving force of the walking motor M1 is applied to the first gear 41, the drive unit 45 rotates the second gear 42 coaxial with the first gear 41. The third gear 43 meshes with the second gear 42, and the rotation of the second gear 42 reduces the speed of the third gear 43. The third gear 43 is coaxially provided with a fourth gear 44, and the rotation of the third gear 43 causes the fourth gear 44 to rotate. A fifth gear 45 meshes with the fourth gear 44, and the rotation of the fourth gear 44 reduces the speed of the fifth gear 45, and the crank 31 fixed so as to be coaxial with the fifth gear 45 rotates. It has a configuration.
[0031]
The right foot 7 and the left foot 9 are formed with grooves through which the shaft 34 slides as shown in FIGS. When the crank 31 rotates, the right foot 7 and the left foot 9 supported by both ends of the crank 31 are repeatedly swung in a predetermined range about the shaft 34. As described above, in synchronization with this, the right arm 3 and the left arm 5 in FIG. 11 are each swung in opposite directions about the right shaft 34 by the crank 32.
[0032]
Since the right foot 7 and the left foot 9 have a flat contact surface, when walking with the right foot 7 and the left foot 9, the biped walking robot 1 walks while moving the center of gravity and swinging the head 13 back and forth. become. Since this bipedal walking robot 1 walks using two legs, the right leg 7 and the left leg 9, it stands upright only with the right leg 7 as shown in FIG. 15, or the right leg 7 and the left leg 9 as shown in FIG. The user can stand upright with both feet, or can stand upright only with the left foot 9 as shown in FIG.
[0033]
In addition, the bipedal walking robot 1 may be in contact with both the right foot 7 and the left foot 9 on the ground surface with the right foot 7 as the subordinate and the left foot 9 as the subordinate, as shown in FIG. 9 may be grounded with the right foot 7 as the slave. That is, in the bipedal walking robot 1 while walking, the grounding state of the right foot 7 and the left foot 9 is constantly changing during walking. As described above, the bipedal walking robot 1 can use the inertial stress caused by the vibration of the vibration motor M2 to change the direction according to the friction between the right foot 7 and the left foot 9 with the grounding surface according to the grounding state. it can.
[0034]
Next, a configuration relating to the direction conversion of the bipedal walking robot 1 will be described.
FIG. 18 is a perspective view showing an example of a configuration related to walking and turning in the bipedal walking robot 1, and FIG. 19 is a plan view showing an example of a configuration of the vibration motor M2 in FIG.
FIG. 20 is a diagram showing the principle of vibration generation by the vibration motor M2 of FIG.
As shown in FIG. 18, the bipedal walking robot 1 has a drive unit 45 provided with a vibration motor M2. The vibration motor M2 includes a motor main body 63 and a weight 61 provided to be eccentric to the rotation axis of the motor main body 63. In the vibration motor M2, the weight 61 can rotate left as viewed from above as shown in FIG. 19A, or rotate right as shown in FIG. 19B. In the following description, as an example, a description will be given assuming that the weight 61 (vibrating member) rotates to the left as shown in FIG. 19A when viewed from above.
[0035]
When the weight 61 provided on the rotary shaft is eccentrically rotated as shown in FIG. 20, the centrifugal force F represented by the equation (1) is generated in all directions as indicated by arrows in the vibration motor M2.
F = mrω ² = Mr (2πf) ² ... (1)
Here, F: centrifugal force (N), M: eccentric mass (kg) of weight 61, r: eccentric distance (m), and f = frequency (Hz). Therefore, the centrifugal force F causes the centrifugal force F to cause the vibration motor M2 to shift the center of gravity and thereby generate vibration. This vibration is transmitted to the right foot 7 and the left foot 9 via the drive unit 45 shown in FIG.
[0036]
The bipedal walking robot 1 and the like are configured as described above. Next, an example of the operation will be described with reference to FIGS.
The bipedal walking robot 1 can move forward and backward by operating the remote controller 11 as shown in FIG. 1, and temporarily stops or stops the right foot 7 or the left foot 9 in a desired contact state with the contact surface. Can be. In this state, when the vibration button 25 of the remote controller 11 is pressed, the bipedal walking robot 1 operates the vibration motor M2 to transmit a predetermined vibration to the right foot 7 and the left foot 9 via the body 19 as described above. be able to. Hereinafter, a specific description will be given.
[0037]
<When the right foot 7 is on the ground>
FIG. 21 is a transparent front view showing an example of how vibration is transmitted from the vibration motor M2 to the drive unit 45. In FIG. 21, the body and the like are omitted.
FIGS. 22 (A) and 22 (B) are diagrams each showing an example of a state in which the right foot 7 shown in FIG. 21 is enlarged, and FIG. 23 is a diagram showing the contact when the bipedal walking robot 1 is viewed from the bottom side. It is a bottom view showing an example of a ground contact state with the ground.
[0038]
When the bipedal walking robot 1 is vibrated by the vibration motor M2 as shown in FIG. 21, the range W is set to the grounding where the right foot 7 is in contact with the grounding surface as shown in FIG. 22 (A) and FIG. 22 (B). The area changes. When the ground contact area changes in this way, the friction between the right foot 7 and the ground contact surface changes, and the difference between the large friction and the small friction of the right foot 7 indicated by oblique lines in the bottom view of FIG. Is a ground contact surface, and when viewed from above, it rotates on the spot, for example, rightward. When the weight 61 rotates in the right direction, the bipedal walking robot 1 rotates in a direction opposite to the above direction. It is needless to say that the rotation direction of the bipedal walking robot 1 may be controlled by controlling the rotation direction of the weight 61.
[0039]
<When the left foot 9 is grounded>
FIG. 24 is a transparent front view showing an example of how vibration is transmitted from the vibration motor M2 to the drive unit 45. In FIG. 24, the body and the like are omitted.
FIGS. 25 (A) and 25 (B) are diagrams each showing an example of a state in which the left leg 9 shown in FIG. 24 is enlarged. FIG. 26 shows the contact when the bipedal walking robot 1 is viewed from the bottom side. It is a bottom view showing an example of a ground contact state with the ground.
[0040]
When the biped walking robot 1 is vibrated by the vibration motor M2 as shown in FIG. 24, the range W is set to the grounding where the left foot 9 is in contact with the grounding surface as shown in FIGS. 25 (A) and 25 (B). The area changes. When the ground contact area changes in this way, the friction between the left foot 9 and the ground contact surface changes, and the bipedal walking robot 1 is moved by the large and small frictional portions of the left foot 9 shown by oblique lines in the bottom view of FIG. Thus, when viewed from above, the camera rotates on the spot, for example, leftward. When the weight 61 rotates in the right direction, the bipedal walking robot 1 rotates in a direction opposite to the above direction. It is needless to say that the rotation direction of the bipedal walking robot 1 may be controlled by controlling the rotation direction of the weight 61.
[0041]
<When both the right foot 7 and the left foot 9 are in contact with the ground>
FIG. 27 is a transparent front view showing an example of how vibration is transmitted from the vibration motor M2 to the drive unit 45. In FIG. 27, the body and the like are omitted.
28 and 29 are bottom views each showing an example of a contact state with the contact surface when the bipedal walking robot 1 is viewed from the bottom surface side.
[0042]
As shown in FIG. 27, when the biped walking robot 1 is vibrated by the vibration motor M2, the contact area between the right foot 7 and the left foot 9 and the contact surface changes. When the contact area changes in this way, the friction between the right foot 7 and the left foot 9 and the contact surface changes, and the portions of the right foot 7 and the left foot 9 in which the friction is large and small in the bottom view in FIG. Due to the difference in friction, the bipedal walking robot 1 linearly moves in parallel on the ground contact surface.
[0043]
According to the embodiment of the present invention, the points of the bipedal walking robot 1 are as follows.
The first point is that an agile rotation operation can be performed using the inertial stress of the vibration motor M2. The second point is that the direction can be changed without requiring a special mechanism such as a gear, so that a simple structure can be achieved. The third point is that the internal space can be effectively used in downsizing the set. The fourth point is that since no complicated mechanical parts are required, material can be saved and cost can be reduced. The fifth point is that various operations can be performed by controlling the contact timing (contact state) of the right foot 7 and the left foot 9.
[0044]
Therefore, according to the embodiment of the present invention, since the direction is simply changed using the inertial stress of the vibration motor M2, the biped walking robot 1 has a simple configuration and is inexpensive. Unlike a conventional robot, it is not necessary to rotate with wheels provided on the ground surface of the legs, so that the direction can be changed quickly.
[0045]
Incidentally, the present invention is not limited to the above-described embodiment.
For example, the remote controller 11 has a configuration including the forward button 27, the reverse button 29, and the vibration button 25, but is not limited thereto. Instead of the vibration button 25, a right turn button and a left turn button may be provided. Specifically, when the right button is pressed on the remote controller 11, the bipedal walking robot 1 causes the right foot 7 and the left foot 9 to touch the ground so that the torso 19 rotates to the right when vibrated, and The motor M2 generates vibration. On the other hand, when the left button is pressed on the remote controller 11, the bipedal walking robot 1 grounds the right foot 7 and the left foot 9 so that the torso 19 rotates left when the vibration is given, and the vibration motor M2 is turned on. Generates vibration. In this way, even an operator who is unfamiliar with the operation of the biped robot 1 can operate the biped robot 1 freely.
In addition, the components of the above embodiment can be partially omitted, or can be arbitrarily combined so as to be different from the above.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a bipedal walking robot and a walking control of a bipedal walking robot that can change directions quickly by using the inertial stress of a vibration motor while being inexpensive with a simple configuration are provided. An apparatus can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a bipedal walking robot and a walking control device thereof according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing an example when the bipedal walking robot of FIG. 1 is viewed from the front.
FIG. 3 is a left side view showing an example when the bipedal walking robot of FIG. 1 is viewed from the left side.
4 is a rear view showing an example of the bipedal walking robot of FIG. 1 when viewed from the back;
FIG. 5 is a top view showing an example when the bipedal walking robot of FIG. 1 is viewed from above.
FIG. 6 is a bottom view showing an example when the bipedal walking robot of FIG. 1 is viewed from below.
FIG. 7 is a block diagram showing an example of an electrical configuration of the bipedal walking robot shown in FIG. 1;
FIG. 8 is a block diagram showing an example of an electrical configuration of the remote controller of FIG. 1;
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of charging a bipedal walking robot.
FIG. 10 is a transparent front view showing a mechanical configuration example of the bipedal walking robot of FIG. 1;
11 is a right side view showing a configuration example when the bipedal walking robot of FIG. 10 is viewed from the right side.
FIG. 12 is a plan view showing a configuration example of the drive unit in FIG. 11;
FIG. 13 is a diagram showing an example of a walking motion of the right foot and the left foot.
FIG. 14 is a diagram showing an example of a walking motion of the right foot and the left foot.
FIG. 15 is a diagram showing an example of a contact state of the right foot and the left foot.
FIG. 16 is a diagram showing an example of a contact state of a right foot and a left foot.
FIG. 17 is a diagram showing an example of a contact state of the right foot and the left foot.
FIG. 18 is a perspective view showing an example of a configuration related to walking and turning in a bipedal walking robot.
FIG. 19 is a plan view showing a configuration example of the vibration motor of FIG. 18;
FIG. 20 is a diagram showing the principle of vibration generation by the vibration motor of FIG. 18;
FIG. 21 is a transparent front view showing an example of how vibration is transmitted from a vibration motor to a drive unit.
FIG. 22 is a diagram showing an example of a state in which the right foot shown in FIG. 21 is enlarged.
FIG. 23 is a bottom view illustrating an example of a ground contact state with the ground surface when the bipedal walking robot is viewed from the bottom side.
FIG. 24 is a transparent front view showing an example of how vibration is transmitted from the vibration motor to the drive unit.
FIG. 25 is a diagram showing an example of a state in which the left foot shown in FIG. 24 is enlarged.
FIG. 26 is a bottom view showing an example of a ground contact state with the ground surface when the bipedal walking robot is viewed from the bottom side.
FIG. 27 is a transparent front view showing an example of how vibration is transmitted from the vibration motor to the drive unit.
FIG. 28 is a bottom view showing an example of a ground contact state with the ground surface when the bipedal walking robot is viewed from the bottom surface side.
FIG. 29 is a bottom view showing an example of a contact state with a contact surface when the bipedal walking robot is viewed from the bottom surface side.
[Explanation of symbols]
7 right foot (first leg, second leg), 9 left foot (second leg, first leg), 12 motor for vibration, 18 eye (light emitting means) ), 19 ... body, 45 ... drive unit (drive means)

Claims

The torso,
A first leg and a second leg provided on the body;
Driving means for driving the first leg and the second leg alternately back and forth to walk,
A vibration motor that applies vibration to the first leg and the second leg, and uses the inertial stress of the vibration to change the direction according to the grounding state of the first leg and the second leg. And a bipedal walking robot.

2. The device according to claim 1, wherein when one of the first leg and the second leg is vibrated while being grounded, the direction is changed on the spot. 3. Legged walking robot.

2. The device according to claim 1, wherein when the first leg portion and the second leg portion are in contact with each other and are grounded, when vibration is applied, the first leg portion and the second leg portion move horizontally along the ground contact surface. 3. Biped robot.

A secondary battery that drives the vibration motor and the driving unit,
The bipedal walking robot according to claim 1, further comprising a charging terminal for charging the secondary battery.

2. The bipedal walking robot according to claim 1, wherein a light emitting unit that visually displays an on / off state of a power supply is provided on the head at a position corresponding to an eye. 3.

A torso, a first leg and a second leg provided on the torso, a driving unit for driving the first leg and the second leg alternately back and forth to walk, the first leg and the A bipedal walking robot having a vibration motor that applies vibration to the second leg and changes direction according to the grounding state of the first leg and the second leg using the inertial stress of the vibration; ,
A walking control device for a bipedal walking robot, comprising: a remote controller that remotely controls the vibration motor and the driving unit by wireless communication.

The remote controller includes:
A vibration button for driving the vibration motor to generate vibration,
An advance button for driving the driving means so as to advance the body by the first leg and the second leg;
7. The walking control of the bipedal walking robot according to claim 6, further comprising: a reverse button for driving the driving unit to move the body backward by the first leg and the second leg. apparatus.

The biped robot,
A secondary battery that drives the vibration motor and the driving unit,
A charging terminal for charging the secondary battery,
The remote controller includes:
Power and
The walking control device of a biped walking robot according to claim 6, further comprising a charging socket for charging the secondary battery by the power supply by inserting a charging terminal of the biped walking robot.