JP2004299035A - Feet of leg-type bipedal walking robot and leg-type bipedal walking robot - Google Patents

Feet of leg-type bipedal walking robot and leg-type bipedal walking robot Download PDF

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JP2004299035A JP2003098273A JP2003098273A JP2004299035A JP 2004299035 A JP2004299035 A JP 2004299035A JP 2003098273 A JP2003098273 A JP 2003098273A JP 2003098273 A JP2003098273 A JP 2003098273A JP 2004299035 A JP2004299035 A JP 2004299035A
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彰 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide feet of a leg-type bipedal walking robot and the leg-type bipedal walking robot capable of easily, smoothly, and securely performing high-speed walking (running). <P>SOLUTION: The feet 15 of the leg-type bipedal walking robot are the feet of the leg-type walking robot walking with two legs having at least one joint An approximate whole of the sole surfaces (under surfaces) 47 of the feet 15 is formed with a curved surface (convex curved surface) to be convex toward the lower side in the side view. The sole surfaces 47 of the feet 15 are formed with flat surface in the front view. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脚式二足歩行ロボットの足および脚式二足歩行ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、旧来の塗装ロボットや機械組立ロボット等の産業用ロボットに加え、汎用性等に優れた脚式二足歩行ロボットが出現している。脚式二足歩行ロボットは、胴体の下端に取り付けられた二本の脚により自律歩行するもので、階段の昇降や障害物の乗り越えを円滑に行える等の特長を有している。
【０００３】
脚式二足歩行ロボットの脚は、胴体に股関節を介して連結された大腿部と、大腿部に膝関節を介して連結された下腿部と、下腿部に足首関節を介して連結された足とをリンク要素としており、各種センサからの入力信号（検出信号）に基づき、これらリンク要素をサーボモータ等により適宜駆動することで歩行を行う（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、上述した脚式二足歩行ロボットでは、脚の下端に平板状の足（足裏面が平面をなしている足）が取り付けられているため、歩行速度が上昇した場合、すなわち、高速歩行（走行）時に、下記のように、衝撃に起因して円滑な高速歩行（走行）が行い難くなる問題があった。
通常、脚式二足歩行ロボットでは、高速歩行時においては、図１８に示すように、脚５０の下腿部１３０に取り付けられた足１５０の踵４５０の後端から着地し、図１９に示すように、足裏面４７０全体（全面）が接地した後、図２０に示すように、爪先４１０の先端から離床する形態をとる。
【０００５】
この場合、図１８〜図２０中に矢印で示すように、荷重作用点（荷重作用面）は、踵４５０の後端から足裏面４７０に急激に移動し、次に足裏面４７０から爪先４１０の先端に急激に移動する。この結果、この荷重作用点の急激な移動に伴う衝撃による大きな反力が、足１５０および脚５０等に、ごく短時間で数度にわたって異なる部位に作用し、これにより、脚式二足歩行ロボットの姿勢制御に悪影響がおよんで、円滑な高速歩行（走行）が困難となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２９６４８４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、容易、円滑かつ確実に、高速歩行（走行）を行うことができる脚式二足歩行ロボットの足および脚式二足歩行ロボットを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の脚式二足歩行ロボットの足は、少なくとも１つの関節を有する２本の脚で歩行する脚式二足歩行ロボットの足であって、
当該足の足裏面の略全体が、側面視において、曲面で形成されていることを特徴とする。
これにより、簡易な構成で、高速歩行（走行）時において、足（足裏面）における荷重移動を踵から爪先まで円滑に行うことができ、この結果、脚式二足歩行ロボットの姿勢制御を容易かつ確実に行うことができ、高速歩行（走行）を円滑かつ確実に行うことができる。
【０００９】
本発明の脚式二足歩行ロボットの足では、前記曲面は、略円弧状または略楕円弧状であるのが好ましい。
本発明の脚式二足歩行ロボットの足では、前記曲面の曲率半径は、爪先側から踵側にかけて変化しているのが好ましい。
本発明の脚式二足歩行ロボットの足では、前記曲面は、曲率半径が比較的小さい小曲率半径部と、曲率半径が比較的大きい大曲率半径部とをそれぞれ少なくとも１つずつ有するのが好ましい。
【００１０】
本発明の脚式二足歩行ロボットの足では、前記曲面の爪先側および踵側が、それぞれ、前記小曲率半径部であり、前記曲面の爪先と踵との間の部分に、前記大曲率半径部を有するのが好ましい。
本発明の脚式二足歩行ロボットの足は、少なくとも１つの関節を有する２本の脚で歩行する脚式二足歩行ロボットの足であって、
当該足の足裏面の少なくとも１箇所は、側面視において、上側に向って所定角度屈曲していることを特徴とする。
これにより、簡易な構成で、高速歩行（走行）時において、足（足裏面）における荷重移動を円滑に行うことができ、この結果、脚式二足歩行ロボットの姿勢制御を容易かつ確実に行うことができ、高速歩行（走行）を円滑かつ確実に行うことができる。
【００１１】
本発明の脚式二足歩行ロボットの足は、少なくとも１つの関節を有する２本の脚で歩行する脚式二足歩行ロボットの足であって、
当該足の足裏面の略全体が、側面視において、平面で形成され、かつ、該足裏面の少なくとも１箇所は、側面視において、上側に向って所定角度屈曲していることを特徴とする。
これにより、高速歩行（走行）時において、足（足裏面）における荷重移動を円滑に行うことができ、この結果、脚式二足歩行ロボットの姿勢制御を容易かつ確実に行うことができ、高速歩行（走行）を円滑かつ確実に行うことができる。
【００１２】
本発明の脚式二足歩行ロボットの足では、前記足裏面の爪先側が、側面視において、上側に向って所定角度屈曲しているのが好ましい。
本発明の脚式二足歩行ロボットの足では、前記足裏面の踵側が、側面視において、上側に向って所定角度屈曲しているのが好ましい。
本発明の脚式二足歩行ロボットの足では、さらに、前記足裏面の爪先と踵との間の部分の少なくとも１箇所が、側面視において、上側に向って所定角度屈曲しているのが好ましい。
【００１３】
本発明の脚式二足歩行ロボットの足は、少なくとも１つの関節を有する２本の脚で歩行する脚式二足歩行ロボットの足であって、
側面視において、互いに変位可能に連結された複数の単位足部を有する足本体と、該各単位足部を所定位置に復帰させる復帰手段とを備えることを特徴とする。
これにより、高速歩行（走行）時において、足（足裏面）における荷重移動を踵から爪先まで円滑に行うことができ、この結果、脚式二足歩行ロボットの姿勢制御を容易かつ確実に行うことができ、高速歩行（走行）を円滑かつ確実に行うことができる。
【００１４】
本発明の脚式二足歩行ロボットの足は、少なくとも１つの関節を有する２本の脚で歩行する脚式二足歩行ロボットの足であって、
側面視において、互いに回動可能に連結された複数の単位足部を有する足本体と、該各単位足部を所定位置に復帰させる復帰手段とを備えることを特徴とする。
これにより、高速歩行（走行）時において、足（足裏面）における荷重移動を踵から爪先まで円滑に行うことができ、この結果、脚式二足歩行ロボットの姿勢制御を容易かつ確実に行うことができ、高速歩行（走行）を円滑かつ確実に行うことができる。
【００１５】
本発明の脚式二足歩行ロボットの足では、側面視において、前記各単位足部の足裏面は、それぞれ、平面で形成され、かつ、前記足本体の足裏面は、前記各単位足部がそれぞれ前記所定位置に復帰した状態において平面をなすよう構成されているのが好ましい。
本発明の脚式二足歩行ロボットの足では、前記複数の単位足部のうちの１つは、前記足本体の爪先側の部分を構成するのが好ましい。
【００１６】
本発明の脚式二足歩行ロボットの足では、前記複数の単位足部のうちの１つは、前記足本体の踵側の部分を構成するのが好ましい。
本発明の脚式二足歩行ロボットの足では、前記復帰手段は、バネを有するのが好ましい。
本発明の脚式二足歩行ロボットは、少なくとも１つの関節を有する２本の脚で歩行する脚式二足歩行ロボットであって、
本発明の脚式二足歩行ロボットの足を備えたことを特徴とする。
これにより、高速歩行（走行）時において、足（足裏面）における荷重移動を円滑に行うことができ、高速歩行（走行）を円滑かつ確実に行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の脚式二足歩行ロボットの足および脚式二足歩行ロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る脚式二足歩行ロボットの実施形態を示す要部概略構成図である。図１中の矢印Ａ方向が、脚式二足歩行ロボットの前方であり、図１中の左側が、脚式二足歩行ロボットの右側であり、図１中の右側が、脚式二足歩行ロボットの左側である。
【００１８】
図１に示す脚式二足歩行ロボット１は、胴体３の下部にそれぞれ図示しない股関節を介して取り付けられた右脚５および左脚７を有している。右脚５は大腿部１１と下腿部１３と足１５とをリンク要素とするリンク機構であり、左脚７は大腿部２１と下腿部２３と足２５とをリンク要素とするリンク機構であり、各リンク要素がそれぞれ図示しない関節で連結されている。なお、胴体３の上部には頭部や腕等が取り付けられているが、本実施形態ではその図示を省略する。
【００１９】
右脚５の大腿部１１は、右足ヨー角コントロールモータＲ１と右足ピッチ角コントロールモータＲ２と右足ロール角コントロールモータＲ３とにより、胴体３に対して駆動される。また、右脚５の下腿部１３は、右足膝ピッチ角コントロールモータＲ４により、大腿部１１に対して駆動される。更に、右脚５の足１５は、右足平ピッチ角コントロールモータＲ５と右足平ロール角コントロールモータＲ６とにより、下腿部１３に対して駆動される。
【００２０】
一方、左脚７の大腿部２１は、左足ヨー角コントロールモータＬ１と左足ピッチ角コントロールモータＬ２と左足ロール角コントロールモータＬ３とにより、胴体３に対して駆動される。また、左脚７の下腿部２３は、左足膝ピッチ角コントロールモータＬ４により、大腿部２１に対して駆動される。更に、左脚７の足２５は、左足平ピッチ角コントロールモータＬ５と左足平ロール角コントロールモータＬ６とにより、下腿部２３に対して駆動される。
【００２１】
図２は、図１に示す脚式二足歩行ロボット１の右脚５および左脚７の駆動制御系を示すブロック図である。
同図に示すように、駆動制御系は、制御部（制御手段）３１を有する。この制御部３１は、脚式二足歩行ロボット１の各部の作動を制御するものであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、脚式二足歩行ロボット１の制御動作を実行するためのプログラム等の各種プログラムおよび各種データを記憶（格納）する記憶部とを有している。
【００２２】
制御部３１は、目標値および各関節やその近傍に設けられたロータリエンコーダ等のセンサＳ１〜Ｓ１２からの入力信号（検出信号）等に基づいて、ドライバＤ１〜Ｄ１２を介して各コントロールモータＲ１〜Ｒ６、Ｌ１〜Ｌ６に駆動電流（駆動電圧）を出力し、各コントロールモータＲ１〜Ｒ６、Ｌ１〜Ｌ６の駆動を制御する。
【００２３】
次に、脚式二足歩行ロボット１の各脚の動作（作用）について、代表的に、右脚５の動作を説明する。
この脚式二足歩行ロボット１では、制御部３１からドライバＤ１を介して右足ヨー角コントロールモータＲ１に駆動電流が出力されると、右足ヨー角コントロールモータＲ１の回転力が図示しない減速機構を介して右脚５に伝達され、右脚５が胴体３に対して左右方向に旋回する。
【００２４】
また、制御部３１からドライバＤ２を介して右足ピッチ角コントロールモータＲ２に駆動電流が出力されると、右足ピッチ角コントロールモータＲ２の回転力が図示しない減速機構を介して大腿部１１に伝達され、大腿部１１が前後に揺動する。
また、制御部３１からドライバＤ３を介して右足ロール角コントロールモータＲ３に駆動電流が出力されると、右足ロール角コントロールモータＲ３の回転力が図示しない減速機構を介して大腿部１１に伝達され、大腿部１１が左右に揺動する。
【００２５】
また、制御部３１からドライバＤ４を介して右足膝ピッチ角コントロールモータＲ４に駆動電流が出力されると、右足膝ピッチ角コントロールモータＲ４の回転力が図示しない減速機構を介して下腿部１３に伝達され、下腿部１３が前後に揺動する。
また、制御部３１からドライバＤ５を介して右足平ピッチ角コントロールモータＲ５に駆動電流が出力されると、右足平ピッチ角コントロールモータＲ５の回転力が図示しない減速機構を介して足１５に伝達され、足１５が前後に揺動する。
【００２６】
また、制御部３１からドライバＤ６を介して右足平ロール角コントロールモータＲ６に駆動電流が出力されると、右足平ロール角コントロールモータＲ６の回転力が図示しない減速機構を介して足１５に伝達され、足１５が左右に揺動する。
なお、左脚７の動作（作用）については、前記右脚５と同様であるので、その説明を省略する。
【００２７】
次に、本発明の脚式二足歩行ロボットの足の各実施形態について説明するが、各実施形態における右脚５の足１５および左脚７の足２５は、対称（左右対称）であるので、以下の説明は、代表的に、右脚５の足１５について行うこととする。
図３は、第１実施形態に係る右脚５の足１５を示す側面図であり、図４は、第１実施形態に係る右脚５の足１５を示す斜視図である。
【００２８】
足１５は、前述した脚式二足歩行ロボット１の右脚５の下腿部１３に対して図示しない関節を介して連結されている。この足１５は、これらの図に示すように、その足裏面（下面）４７の略全体が、側面視において（図３において）、下側に向って凸となる曲面（凸曲面）で形成されている。すなわち、足１５の足裏面４７は、爪先４１から踵４５に渡って、側面視において、下側に向って凸となる曲面で形成されている。
【００２９】
この曲面の曲率半径等の寸法や形状は、特に限定されないが、本実施形態では、前記曲面は、半径Ｒの円弧状をなしている。
また、本実施形態では、図４に示すように、足１５の足裏面（下面）４７は、正面視（左右方向）において、平面で形成されている。なお、足１５の足裏面（下面）４７の正面視での形状は、平面に限定されないことは言うまでもない。
【００３０】
また、足１５の寸法は、特に限定されず、脚式二足歩行ロボット１の寸法等の諸条件に応じて適宜設定される。
また、足１５の構成材料としては、特に限定されず、例えば、各種樹脂、各種金属（合金を含む）、各種セラミックス等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３１】
ここで、本発明では、前記曲面は、円弧状に限らず、例えば、楕円弧状等であってもよく、また、複数の円弧や楕円弧を適宜組み合わせるようにしてもよく、また、円弧や楕円弧以外の曲面を採用するようにしてもよい。すなわち、前記曲面の曲率半径は、爪先４１側から踵４５側にかけて、一定であってもよく、また、連続的または段階的に変化していてもよい。また、前記曲面のうちの一部においてのみ、その曲率半径が、連続的または段階的に変化していてもよい。
【００３２】
次に、第１実施形態の作用を述べる。
脚式二足歩行ロボット１では、目標歩行速度（目標走行速度）等の目標値が決定されると、ドライバＤ１〜Ｄ１２を介し、コントロールモータＲ１〜Ｒ６、Ｌ１〜Ｌ６のうちの所定のコントロールモータを駆動する。この場合、センサＳ１〜Ｓ１２からの入力信号に基づいて、右脚５および左脚７の各部の駆動量や駆動速度を検出（算出）し、この検出値および目標値に基づいて、コントロールモータＲ１〜Ｒ６、Ｌ１〜Ｌ６の駆動を制御する。例えば、低速歩行では足１５を略水平に保った状態で行うことも可能であるが、高速歩行（走行）では踵４５から着地し、最後に爪先４１を離床する形態が採られる。
【００３３】
第１実施形態の脚式二足歩行ロボット１では、図５に示すように踵４５で着地した後に荷重を前方（爪先４１側）に移動させ、図６に示すように中央部４３に荷重が移ったら荷重を更に前方に移動させ、図７に示すように荷重が爪先４１に移った後に、その爪先４１が離床する。この際、足１５の足裏面４７が上述したように円弧となっているため、高速歩行時においても、荷重作用点が踵４５から中央部４３を経由して爪先４１に円滑に移動する。また、足１５が取り付けられた右脚５も、歩行に伴ってその上下方向位置が殆ど変化しない。これにより、右脚５（左脚７も同様）の駆動制御や脚式二足歩行ロボット１の姿勢制御を比較的簡易に行いながら、円滑な高速歩行を行うことができる。
【００３４】
次に、この第１実施形態の変形例を述べる。
図８は、第１実施形態に係る右脚５の足１５の変形例を示す側面図である。
同図に示すように、この足１５の足裏面４７を形成している曲面は、曲率半径が比較的小さい２つの小曲率半径部８１と、曲率半径が比較的大きい１つの大曲率半径部８２とを有している。
【００３５】
この場合、前記曲面の爪先４１側および踵４５側が、それぞれ、小曲率半径部８１であり、前記曲面の爪先４１と踵４５との間の部分が、大曲率半径部８２である。すなわち、小曲率半径部８１と大曲率半径部８２とが、爪先４１から踵４５にかけて、交互に形成されている。
この足１５によれば、前記と同様に、右脚５（左脚７も同様）の駆動制御や脚式二足歩行ロボット１の姿勢制御を比較的簡易に行いながら、円滑な高速歩行を行うことができる。
【００３６】
次に、本発明の脚式二足歩行ロボットの足の第２実施形態について説明する。
図９は、第２実施形態に係る右脚５の足１５を示す側面図である。
以下、第２実施形態の足１５について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
同図に示すように、第２実施形態の足１５は、平板状（板状）の素材（部材）で形成され（足１５の足裏面４７の略全体が、側面視において平面で形成され）、かつ、側面視において、その足裏面４７の爪先４１側および踵４５側が、それぞれ、上側に向って所定角度屈曲している。なお、その角度は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定される。
【００３７】
この第２実施形態においても、図１０に示すように踵４５で着地した後に荷重を前方（爪先４１側）に移動させ、図１１に示すように爪先４１と踵面４５との間の部分に荷重が移ったら荷重を更に前方に移動させ、図１２に示すように荷重が爪先４１に移った後に、その爪先４１が離床する。この際、荷重作用点は、踵４５から爪先４１と踵面４５との間の部分を経由して爪先４１に段階的に移動するが、足裏面４７の爪先４１側および踵４５側が屈曲しているため、その荷重作用点の移動は比較的滑らかに行われる。また、足１５が取り付けられた右脚５も、歩行に伴ってその上下方向位置が従来装置程には変化しない。これにより、右脚５（左脚７も同様）の駆動制御や脚式二足歩行ロボット１の姿勢制御を比較的簡易に行いながら、円滑な高速歩行を行うことができる。
【００３８】
この第２実施形態では、足裏面４７の爪先４１側と踵４５側との双方（２個所）が屈曲している（屈曲部が足裏面４７の爪先４１側と踵４５側との双方に設けられている）が、本発明では、屈曲部の数や位置は、特に限定されず、例えば、足裏面４７の爪先４１側のみが屈曲していてもよく、また、踵４５側のみが屈曲していてもよい。
【００３９】
また、足裏面４７の爪先４１と踵４５との間の部分の１箇所または複数箇所が、屈曲していてもよい。
この場合、特に、足裏面４７の爪先４１側または踵４５側を屈曲させるとともに、足裏面４７の爪先４１と踵４５との間の部分の１箇所または複数箇所を屈曲させるのが好ましく、足裏面４７の爪先４１側と踵４５側との双方（２個所）を屈曲させるとともに、足裏面４７の爪先４１と踵４５との間の部分の１箇所または複数箇所を屈曲させるのがより好ましい。
【００４０】
これにより、高速歩行時において、荷重作用点が踵４５から爪先４１により円滑に移動し、より円滑かつ確実に高速歩行を行うことができる。
また、屈曲部の数は、特に限定されないが、２以上が好ましい。
これにより、高速歩行時において、荷重作用点が踵４５から爪先４１により円滑に移動し、より円滑かつ確実に高速歩行を行うことができる。
なお、第２実施形態では平板状の素材で足１５を形成するようにしたが、本発明では、これに限らず、例えば、図１３に示すように、足１５をブロック状としてもよい。
また、逆に、前記第１実施形態の足１５を板状としてもよい。
【００４１】
次に、本発明の脚式二足歩行ロボットの足の第３実施形態について説明する。
図１４は、第３実施形態に係る右脚５の足１５を示す側面図である。
以下、第３実施形態の足１５について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
同図に示すように、第３実施形態の足１５は、右脚５の下腿部１３に対して図示しない関節を介して連結された中間部材（単位足部）６１と、中間部６１の先端部にピン６３を介して回動（変位）可能、すなわち揺動可能に連結された爪先部（単位足部）６５と、中間部６１の基端部（後端部）にピン６７を介して回動（変位）可能、すなわち揺動可能に連結された踵部（単位足部）６９とを有する足本体６０を備えている。これら中間部６１、爪先部６５および踵部６９のうち、爪先部６５および踵部６９が可動部である。なお、可動部の数は、単位足部の数より、１つ少ない。
【００４２】
中間部６１は、平板状（板状）の素材（部材）で形成されている。すなわち、中間部６１の足裏面（下面）６２の略全体が、側面視において平面で形成されている。
また、爪先部６５は、その足裏面（下面）６４の略全体が、側面視において平面で形成され、同様に、踵部６９は、その足裏面（下面）６６の略全体が、側面視において平面で形成されている。
【００４３】
この爪先部６５は、図１４に示す初期位置において、その足裏面６４が、中間部６１の足裏面６２に対して面一となるように、図１４中反時計回りの回転が規制（阻止）されている。同様に、踵部６９は、図１４に示す初期位置において、その足裏面６６が、中間部６１の足裏面６２に対して面一となるように、図１４中時計回りの回転が規制されている。
これにより、爪先部６５および踵部６９が、それぞれ初期位置に位置しているときは、足１５（足本体６０）の足裏面４７の略全体が、側面視において平面をなす。
【００４４】
また、爪先部６５および踵部６９は、それぞれ、図示しないストッパにより、中間部６１に対して、所定の回動角度範囲内で回動可能となっている。
また、爪先部６５は、その爪先部６５と中間部６１との間に圧縮状態で介装された圧縮コイルバネ（復帰手段）７１により、中間部６１に対して初期位置に復帰する方向（図１４中反時計回りの方向）に付勢されている。なお、圧縮コイルバネ７１の一端側は、中間部６１に設けられた取付部６１１に固定され、他端側は、爪先部６５に固定されている。
【００４５】
同様に、踵部６９は、その踵部６９と中間部６１との間に圧縮状態で介装された圧縮コイルバネ（復帰手段）７３により、中間部６１に対して初期位置に復帰する方向（図１４中時計回りの方向）に付勢されている。なお、圧縮コイルバネ７３の一端側は、中間部６１に設けられた取付部６１３に固定され、他端側は、踵部６９に固定されている。
【００４６】
この第３実施形態においても、図１５に示すように踵部６９で着地した後に荷重を前方（爪先部６５側）に移動させ、図１６に示すように中間部６１に荷重が移ったら荷重を更に前方に移動させ、図１７に示すように荷重が爪先部６５に移った後に、その爪先部６５が離床する。
この際、着地時において、踵部６９は、圧縮コイルバネ７３の付勢力に抗して（打ち勝って）中間部６１に対して図１５中反時計回りに所定角度まで回動（回転）し、その足裏面６６が接地面に接地する。
そして、荷重の移動に伴って、踵部６９は、圧縮コイルバネ７３の付勢力により、中間部６１に対し、図１５中時計回りに回動し、図１６に示すように、初期位置に復帰し、足１５の足裏面４７の略全体が、側面視において平面を形成し、足裏面４７の略全体に荷重がかかる。
【００４７】
次いで、荷重が中間部６１から爪先部６５に移動し始めると、爪先部６５は、圧縮コイルバネ７１の付勢力に抗して（打ち勝って）中間部６１に対して図１６中時計回りに所定角度まで回動し始める。
そして、荷重の移動に伴って、図１７に示すように、爪先部６５は、その足裏面６４が接地面に接地した状態で、圧縮コイルバネ７１の付勢力に抗して、中間部６１に対し、図１７中時計回りに所定角度まで回動した後、離床する。この離床の際は、爪先部６５は、圧縮コイルバネ７１の付勢力により、中間部６１に対し、図１７中反時計回りに回動し、初期位置に復帰し、足１５の足裏面４７の略全体が、側面視において平面を形成する。
【００４８】
このようにして、荷重作用点の移動は、比較的滑らかに行われる。また、足１５が取り付けられた右脚５も、歩行に伴ってその上下方向位置が従来装置程には変化しない。これにより、右脚５（左脚７も同様）の駆動制御や脚式二足歩行ロボット１の姿勢制御を比較的簡易に行いながら、円滑な高速歩行を行うことができる。
【００４９】
また、この第３実施形態では、右脚５（左脚７も同様）が傾いていない状態での足１５の接地面積が前述した第１実施形態や第２実施形態より大きくなるため、直立時等における安定度が向上する。
この第３実施形態では、爪先側と踵側との双方（２個所）に可動部が設けられているが、本発明では、可動部の数や位置は、特に限定されず、例えば、爪先側のみに可動部を設けてもよく、また、踵側のみに可動部を設けてもよい。
【００５０】
また、第３実施形態では、単位足部の数は、３つであるが、本発明では、単位足部の数は、２つでもよく、また、４つ以上でもよい（複数であればよい）。
但し、単位足部の数は、３以上が好ましい。
これにより、高速歩行時において、荷重作用点が踵６９から爪先６５により円滑に移動し、より円滑かつ確実に高速歩行を行うことができる。
【００５１】
また、第３実施形態では、復帰手段として、圧縮コイルバネを用いているが、本発明では、これに限らず、例えば、引張コイルバネ等の他の形態のバネを用いてもよく、また、バネに限らず、例えば、合成ゴム等の他の形態の弾性部材（弾性体）等を用いてもよい。
また、本発明では、例えば、油圧ダンパ等のダンパを併設するようにしてもよい。
【００５２】
以上、本発明の脚式二足歩行ロボットの足および脚式二足歩行ロボットを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。なお、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の脚式二足歩行ロボットの実施形態を示す概略構成図。
【図２】実施形態に係る右脚および左脚の駆動制御系を示すブロック図。
【図３】第１実施形態に係る右脚の足を示す側面図。
【図４】第１実施形態に係る右脚の足を示す斜視図。
【図５】第１実施形態に係る足の着地時を示す側面図。
【図６】第１実施形態に係る足の接地時を示す側面図。
【図７】第１実施形態に係る足の離床時を示す側面図。
【図８】第１実施形態の変形例に係る右脚の足を示す側面図。
【図９】第２実施形態に係る右脚の足を示す側面図。
【図１０】第２実施形態に係る足の着地時を示す側面図。
【図１１】第２実施形態に係る足の接地時を示す側面図。
【図１２】第２実施形態に係る足の離床時を示す側面図。
【図１３】第２実施形態の変形例に係る右脚の足を示す側面図。
【図１４】第３実施形態に係る右脚の足を示す側面図。
【図１５】第３実施形態に係る足の着地時を示す側面図。
【図１６】第３実施形態に係る足の接地時を示す側面図。
【図１７】第３実施形態に係る足の離床時を示す側面図。
【図１８】従来装置における足の着地時を示す側面図。
【図１９】従来装置における足の接地時を示す側面図。
【図２０】従来装置における足の離床時を示す側面図。
【符号の説明】
１……脚式二足歩行ロボット、３……胴体、５……右脚、７……左脚、１１……大腿部、１３、１３０……下腿部、１５、１５０……足、２１……大腿部、２３……下腿部、２５……足、３１……制御部、４１、４１０……爪先、４３……中央部、４５、４５０……踵、４７、６２、６４、６６、４７０……足裏面、５０……脚、６０……足本体、６１……中間部、６１１、６１３……取付部、６３……ピン、６５……爪先部、６７……ピン、６９……踵部、７１、７３……圧縮コイルバネ、８１……小曲率半径部、８２……大曲率半径部、Ｒ１……右足ヨー角コントロールモータ、Ｒ２……右足ピッチ角コントロールモータ、Ｒ３……右足ロール角コントロールモータ、Ｒ４……右足膝ピッチ角コントロールモータ、Ｒ５……右足平ピッチ角コントロールモータ、Ｒ６……右足平ロール角コントロールモータ、Ｌ１……左足ヨー角コントロールモータ、Ｌ２……左足ピッチ角コントロールモータ、Ｌ３……左足ロール角コントロールモータ、Ｌ４……左足膝ピッチ角コントロールモータ、Ｌ５……左足平ピッチ角コントロールモータ、Ｌ６……左足平ロール角コントロールモータ、Ｓ１〜Ｓ１２……センサ、Ｄ１〜Ｄ１２……ドライバ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a leg of a legged bipedal walking robot and a legged bipedal walking robot.
[0002]
[Prior art]
In recent years, legged biped walking robots having excellent versatility and the like have appeared in addition to conventional industrial robots such as a painting robot and a mechanical assembly robot. A legged bipedal walking robot walks autonomously with two legs attached to the lower end of the body, and has features such as being able to smoothly go up and down stairs and get over obstacles.
[0003]
The leg of the legged biped robot has a thigh connected to the torso via the hip joint, a lower leg connected to the thigh via the knee joint, and an ankle joint to the lower leg. The linked foot is used as a link element, and walking is performed by appropriately driving these link elements by a servomotor or the like based on input signals (detection signals) from various sensors (for example, see Patent Document 1).
[0004]
However, in the above-described legged bipedal walking robot, a flat leg (a leg with a flat back surface) is attached to the lower end of the leg. At the time of running), there was a problem that it was difficult to perform smooth high-speed walking (running) due to the impact as described below.
Normally, during high-speed walking, the legged bipedal walking robot lands on the rear end of the heel 450 of the foot 150 attached to the lower leg 130 of the leg 50 as shown in FIG. As described above, after the entire foot sole 470 (the entire surface) is in contact with the ground, as shown in FIG.
[0005]
In this case, as indicated by the arrows in FIGS. 18 to 20, the load application point (load application surface) rapidly moves from the rear end of the heel 450 to the sole 470, and then moves from the sole 470 to the toe 410. Moves sharply to the tip. As a result, a large reaction force due to the impact caused by the rapid movement of the load application point acts on the foot 150, the leg 50, and the like in a very short time and several times at different portions, whereby the legged bipedal walking robot This has an adverse effect on the posture control of the user, making smooth high-speed walking (running) difficult.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-296484 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a leg type bipedal walking robot and a legged bipedal walking robot that can easily, smoothly and reliably perform high-speed walking (running).
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Such an object is achieved by the present invention described below.
The leg of the legged biped robot of the present invention is a leg of a legged biped robot that walks on two legs having at least one joint,
Substantially the entire back surface of the foot is formed as a curved surface in a side view.
Thus, with a simple configuration, during high-speed walking (running), it is possible to smoothly move the load on the foot (the back of the foot) from the heel to the toe, thereby easily controlling the posture of the legged biped robot. And high-speed walking (running) can be performed smoothly and reliably.
[0009]
In the leg of the legged bipedal walking robot of the present invention, it is preferable that the curved surface has a substantially arc shape or a substantially elliptical arc shape.
In the leg of the legged bipedal walking robot of the present invention, it is preferable that the radius of curvature of the curved surface changes from the toe side to the heel side.
In the leg of the legged bipedal walking robot of the present invention, it is preferable that the curved surface has at least one small radius part having a relatively small radius of curvature and at least one large radius part having a relatively large radius of curvature. .
[0010]
In the foot of the legged bipedal walking robot of the present invention, the toe side and the heel side of the curved surface are the small curvature radius portions, respectively, and the portion between the toe and the heel of the curved surface has the large curvature radius portion. It is preferred to have
The leg of the legged biped robot of the present invention is a leg of a legged biped robot that walks on two legs having at least one joint,
At least one portion of the sole surface of the foot is bent upward at a predetermined angle in a side view.
With this configuration, it is possible to smoothly move the load on the feet (the soles of the feet) during high-speed walking (running) with a simple configuration. As a result, the posture control of the legged bipedal walking robot is easily and reliably performed. And high-speed walking (running) can be performed smoothly and reliably.
[0011]
The leg of the legged biped robot of the present invention is a leg of a legged biped robot that walks on two legs having at least one joint,
Substantially the entirety of the sole surface of the foot is formed as a plane in a side view, and at least one portion of the sole surface is bent upward at a predetermined angle in a side view.
Accordingly, during high-speed walking (running), the load can be smoothly moved on the feet (the soles of the feet), and as a result, the posture control of the legged biped walking robot can be easily and reliably performed. Walking (running) can be performed smoothly and reliably.
[0012]
In the leg of the legged bipedal walking robot of the present invention, it is preferable that the toe side of the sole surface bends upward by a predetermined angle in a side view.
In the leg of the legged bipedal walking robot of the present invention, it is preferable that the heel side of the sole surface bend upward by a predetermined angle in a side view.
In the leg of the legged bipedal walking robot of the present invention, it is preferable that at least one portion between the toe and the heel on the back surface of the foot is bent upward at a predetermined angle in a side view. .
[0013]
The leg of the legged biped robot of the present invention is a leg of a legged biped robot that walks on two legs having at least one joint,
In a side view, there is provided a foot body having a plurality of unit feet connected to each other so as to be displaceable with each other, and return means for returning each of the unit feet to a predetermined position.
Thereby, during high-speed walking (running), the load can be smoothly moved from the heel to the toe during the high-speed walking (running), and as a result, the posture control of the legged biped walking robot can be easily and reliably performed. And high-speed walking (running) can be performed smoothly and reliably.
[0014]
The leg of the legged biped robot of the present invention is a leg of a legged biped robot that walks on two legs having at least one joint,
In a side view, a foot body having a plurality of unit feet that are rotatably connected to each other, and a return unit that returns each of the unit feet to a predetermined position are provided.
Thereby, during high-speed walking (running), the load can be smoothly moved from the heel to the toe during the high-speed walking (running), and as a result, the posture control of the legged biped walking robot can be easily and reliably performed. And high-speed walking (running) can be performed smoothly and reliably.
[0015]
In the leg of the legged bipedal walking robot of the present invention, in a side view, the sole surface of each of the unit feet is formed in a plane, and the sole surface of the foot main body is the unit feet. It is preferable that each of them is configured to form a plane in a state where it returns to the predetermined position.
In the leg of the legged bipedal walking robot according to the present invention, it is preferable that one of the plurality of unit feet constitutes a toe side portion of the foot body.
[0016]
In the foot of the legged bipedal walking robot of the present invention, it is preferable that one of the plurality of unit foot portions constitutes a heel side portion of the foot body.
In the leg of the legged bipedal walking robot of the present invention, the return means preferably has a spring.
The legged bipedal walking robot of the present invention is a legged bipedal walking robot that walks on two legs having at least one joint,
The foot of the legged bipedal walking robot of the present invention is provided.
Accordingly, during high-speed walking (running), the load can be smoothly moved on the foot (the sole surface), and high-speed walking (running) can be performed smoothly and reliably.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a leg of a legged bipedal walking robot and a legged bipedal walking robot of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part showing an embodiment of a legged bipedal walking robot according to the present invention. The arrow A direction in FIG. 1 is the front of the legged biped robot, the left side in FIG. 1 is the right side of the legged biped robot, and the right side in FIG. The left side of the robot.
[0018]
The legged bipedal walking robot 1 shown in FIG. 1 has a right leg 5 and a left leg 7 attached to the lower part of the body 3 via hip joints (not shown). The right leg 5 is a link mechanism using the thigh 11, the lower leg 13, and the foot 15 as link elements, and the left leg 7 is a link using the thigh 21, the lower leg 23, and the foot 25 as link elements. This is a mechanism, and each link element is connected by a joint (not shown). A head, arms, and the like are attached to the upper part of the body 3, but are not shown in the present embodiment.
[0019]
The thigh 11 of the right leg 5 is driven relative to the body 3 by a right foot yaw angle control motor R1, a right foot pitch angle control motor R2, and a right foot roll angle control motor R3. The lower leg 13 of the right leg 5 is driven relative to the thigh 11 by the right knee pitch angle control motor R4. Further, the foot 15 of the right leg 5 is driven with respect to the lower leg 13 by a right foot pitch angle control motor R5 and a right foot roll angle control motor R6.
[0020]
On the other hand, the thigh 21 of the left leg 7 is driven relative to the body 3 by a left foot yaw angle control motor L1, a left foot pitch angle control motor L2, and a left foot roll angle control motor L3. The lower leg 23 of the left leg 7 is driven with respect to the thigh 21 by the left foot knee pitch angle control motor L4. Further, the foot 25 of the left leg 7 is driven with respect to the lower leg 23 by the left foot pitch angle control motor L5 and the left foot roll angle control motor L6.
[0021]
FIG. 2 is a block diagram showing a drive control system of the right leg 5 and the left leg 7 of the legged bipedal walking robot 1 shown in FIG.
As shown in the figure, the drive control system has a control unit (control means) 31. The control unit 31 controls the operation of each unit of the legged bipedal walking robot 1, and includes a CPU (Central Processing Unit) and a program for executing a control operation of the legged bipedal robot 1. A storage unit that stores (stores) various programs and various data.
[0022]
The control unit 31 controls each of the control motors R1 to D12 via drivers D1 to D12 based on target values and input signals (detection signals) from sensors S1 to S12 such as rotary encoders and the like provided at each joint and its vicinity. A drive current (drive voltage) is output to R6 and L1 to L6 to control the drive of each control motor R1 to R6 and L1 to L6.
[0023]
Next, regarding the operation (action) of each leg of the legged bipedal walking robot 1, the operation of the right leg 5 will be typically described.
In the legged bipedal walking robot 1, when a drive current is output from the control unit 31 to the right foot yaw angle control motor R1 via the driver D1, the rotational force of the right foot yaw angle control motor R1 is transmitted via a speed reduction mechanism (not shown). The right leg 5 is turned to the right and left with respect to the body 3.
[0024]
When a drive current is output from the control unit 31 to the right foot pitch angle control motor R2 via the driver D2, the rotational force of the right foot pitch angle control motor R2 is transmitted to the thigh 11 via a speed reduction mechanism (not shown). , The thigh 11 swings back and forth.
When a drive current is output from the control unit 31 to the right foot roll angle control motor R3 via the driver D3, the rotational force of the right foot roll angle control motor R3 is transmitted to the thigh 11 via a speed reduction mechanism (not shown). The thigh 11 swings right and left.
[0025]
When a drive current is output from the control unit 31 to the right foot knee pitch angle control motor R4 via the driver D4, the rotational force of the right foot knee pitch angle control motor R4 is transmitted to the lower leg 13 via a speed reduction mechanism (not shown). The lower leg 13 swings back and forth.
When a drive current is output from the control unit 31 to the right foot pitch angle control motor R5 via the driver D5, the rotational force of the right foot pitch angle control motor R5 is transmitted to the foot 15 via a speed reduction mechanism (not shown). , The foot 15 swings back and forth.
[0026]
When a drive current is output from the control unit 31 to the right foot roll angle control motor R6 via the driver D6, the rotational force of the right foot roll angle control motor R6 is transmitted to the foot 15 via a speed reduction mechanism (not shown). The foot 15 swings right and left.
The operation (action) of the left leg 7 is the same as that of the right leg 5, and the description thereof is omitted.
[0027]
Next, each embodiment of the leg of the legged bipedal walking robot of the present invention will be described. In each embodiment, the leg 15 of the right leg 5 and the leg 25 of the left leg 7 are symmetric (left-right symmetric). The following description will be made on the foot 15 of the right leg 5 as a representative.
FIG. 3 is a side view showing the foot 15 of the right leg 5 according to the first embodiment, and FIG. 4 is a perspective view showing the foot 15 of the right leg 5 according to the first embodiment.
[0028]
The foot 15 is connected to the lower leg 13 of the right leg 5 of the legged bipedal walking robot 1 via a joint (not shown). As shown in these figures, the foot 15 has a curved surface (convex curved surface) in which substantially the entire back surface (lower surface) 47 of the foot 15 is convex downward in a side view (in FIG. 3). ing. That is, the back surface 47 of the foot 15 is formed as a curved surface that projects downward from the toe 41 to the heel 45 in a side view.
[0029]
The size and shape such as the radius of curvature of the curved surface are not particularly limited, but in the present embodiment, the curved surface has an arc shape with a radius R.
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the back surface (lower surface) 47 of the foot 15 is formed as a plane when viewed from the front (in the left-right direction). It is needless to say that the shape of the back surface (lower surface) 47 of the foot 15 in front view is not limited to a flat surface.
[0030]
The size of the foot 15 is not particularly limited, and is appropriately set according to various conditions such as the size of the legged bipedal walking robot 1.
Further, the constituent material of the foot 15 is not particularly limited, and examples thereof include various resins, various metals (including alloys), various ceramics, and the like, and one or more of these may be used in combination. Can be.
[0031]
Here, in the present invention, the curved surface is not limited to an arc shape, and may be, for example, an elliptical arc shape, or may be a combination of a plurality of arcs or elliptical arcs as appropriate. May be adopted. That is, the radius of curvature of the curved surface may be constant from the toe 41 side to the heel 45 side, or may change continuously or stepwise. Further, the curvature radius of only a part of the curved surface may be changed continuously or stepwise.
[0032]
Next, the operation of the first embodiment will be described.
In the legged bipedal walking robot 1, when a target value such as a target walking speed (target running speed) is determined, a predetermined control motor among the control motors R1 to R6 and L1 to L6 is transmitted via the drivers D1 to D12. Drive. In this case, the drive amount and drive speed of each part of the right leg 5 and the left leg 7 are detected (calculated) based on the input signals from the sensors S1 to S12, and the control motor R1 is detected based on the detected value and the target value. To R6 and L1 to L6. For example, in low-speed walking, it is possible to perform with the foot 15 kept substantially horizontal, but in high-speed walking (running), the landing is made from the heel 45, and the toe 41 is finally released from the floor.
[0033]
In the legged bipedal walking robot 1 of the first embodiment, the load is moved forward (toe 41 side) after landing on the heel 45 as shown in FIG. 5, and the load is applied to the central portion 43 as shown in FIG. When the load moves, the load is further moved forward, and as shown in FIG. 7, after the load moves to the toe 41, the toe 41 leaves the floor. At this time, since the foot back surface 47 of the foot 15 has an arc as described above, the load application point moves smoothly from the heel 45 to the toe 41 via the central portion 43 even during high-speed walking. The vertical position of the right leg 5 to which the foot 15 is attached hardly changes with walking. This makes it possible to perform smooth high-speed walking while relatively easily performing drive control of the right leg 5 (the same applies to the left leg 7) and posture control of the legged bipedal walking robot 1.
[0034]
Next, a modified example of the first embodiment will be described.
FIG. 8 is a side view showing a modified example of the foot 15 of the right leg 5 according to the first embodiment.
As shown in the drawing, the curved surface forming the sole surface 47 of the foot 15 includes two small curvature radius portions 81 having a relatively small radius of curvature and one large curvature radius portion 82 having a relatively large radius of curvature. And
[0035]
In this case, the toe 41 side and the heel 45 side of the curved surface are small curvature radius portions 81, respectively, and the portion between the toe 41 and the heel 45 of the curved surface is a large curvature radius portion 82. That is, the small curvature radius portions 81 and the large curvature radius portions 82 are formed alternately from the toe 41 to the heel 45.
According to the foot 15, as described above, smooth high-speed walking is performed while the drive control of the right leg 5 (same for the left leg 7) and the posture control of the legged bipedal walking robot 1 are performed relatively easily. be able to.
[0036]
Next, a second embodiment of the leg of the legged bipedal walking robot of the present invention will be described.
FIG. 9 is a side view showing the foot 15 of the right leg 5 according to the second embodiment.
Hereinafter, the foot 15 of the second embodiment will be described focusing on the differences from the above-described first embodiment, and the description of the same items will be omitted.
As shown in the figure, the foot 15 of the second embodiment is formed of a plate-shaped (plate-shaped) material (member) (substantially the entire back surface 47 of the foot 15 is formed as a plane in a side view). Further, in the side view, the toe 41 side and the heel 45 side of the back surface 47 of the foot are bent at a predetermined angle toward the upper side, respectively. In addition, the angle is not particularly limited, and is appropriately set according to various conditions.
[0037]
In the second embodiment as well, the load is moved forward (toe 41 side) after landing on the heel 45 as shown in FIG. 10, and the load is moved to the portion between the toe 41 and the heel surface 45 as shown in FIG. When the load is transferred, the load is further moved forward, and as shown in FIG. 12, after the load is transferred to the toe 41, the toe 41 leaves the floor. At this time, the load application point moves stepwise from the heel 45 to the toe 41 via a portion between the toe 41 and the heel surface 45, but the toe 41 side and the heel 45 side of the sole surface 47 are bent. Therefore, the movement of the load application point is performed relatively smoothly. In addition, the vertical position of the right leg 5 to which the foot 15 is attached does not change with walking as in the conventional device. This makes it possible to perform smooth high-speed walking while relatively easily performing drive control of the right leg 5 (the same applies to the left leg 7) and posture control of the legged bipedal walking robot 1.
[0038]
In the second embodiment, both the toe 41 side and the heel 45 side of the foot sole 47 (two places) are bent (bent portions are provided on both the toe 41 side and the heel 45 side of the foot sole 47). However, in the present invention, the number and position of the bent portions are not particularly limited, and for example, only the toe 41 side of the foot sole 47 may be bent, or only the heel 45 side is bent. May be.
[0039]
In addition, one or a plurality of portions of the portion between the toe 41 and the heel 45 of the sole surface 47 may be bent.
In this case, it is particularly preferable to bend the toe 41 side or the heel 45 side of the foot sole 47 and to bend one or more of the portions between the toe 41 and the heel 45 of the foot sole 47. It is more preferable to bend both the toe 41 side and the heel 45 side (two places) of 47, and to bend one or more places between the toe 41 and the heel 45 of the foot sole 47.
[0040]
Thereby, at the time of high-speed walking, the load application point moves smoothly from the heel 45 to the toe 41, so that high-speed walking can be performed more smoothly and reliably.
The number of bent portions is not particularly limited, but is preferably 2 or more.
Thereby, at the time of high-speed walking, the load application point moves smoothly from the heel 45 to the toe 41, so that high-speed walking can be performed more smoothly and reliably.
In the second embodiment, the feet 15 are formed of a flat material. However, the present invention is not limited to this. For example, the feet 15 may be formed in a block shape as shown in FIG.
Conversely, the foot 15 of the first embodiment may be formed in a plate shape.
[0041]
Next, a third embodiment of the leg of the legged biped robot of the present invention will be described.
FIG. 14 is a side view showing the foot 15 of the right leg 5 according to the third embodiment.
Hereinafter, the foot 15 of the third embodiment will be described focusing on differences from the above-described first embodiment, and the description of the same items will be omitted.
As shown in the figure, the foot 15 of the third embodiment includes an intermediate member (unit foot) 61 connected to the lower leg 13 of the right leg 5 via a joint (not shown), A toe (unit foot) 65 rotatably (i.e., swingably) connected to the distal end via a pin 63, that is, swingably connected, and a pin 67 to a base end (rear end) of the intermediate portion 61. The foot body 60 includes a heel (unit foot) 69 that is rotatably (displaceable), that is, swingably connected. Of these intermediate portion 61, toe portion 65 and heel portion 69, the toe portion 65 and heel portion 69 are movable parts. The number of movable parts is one less than the number of unit feet.
[0042]
The intermediate portion 61 is formed of a plate-shaped (plate-shaped) material (member). That is, substantially the entire back surface (lower surface) 62 of the intermediate portion 61 is formed as a plane in a side view.
In addition, the toe portion 65 is formed so that substantially the entire back surface (lower surface) 64 of the toe surface is flat when viewed from the side. Similarly, the heel portion 69 is formed such that substantially the entire back surface (lower surface) 66 is viewed in a side view. It is formed in a plane.
[0043]
In the initial position shown in FIG. 14, the toe portion 65 is restricted (prevented) from rotating counterclockwise in FIG. 14 so that the foot surface 64 is flush with the foot surface 62 of the intermediate portion 61. Have been. Similarly, in the initial position shown in FIG. 14, the heel portion 69 is restricted from rotating clockwise in FIG. 14 so that the foot surface 66 is flush with the foot surface 62 of the intermediate portion 61. I have.
Thus, when the toe portion 65 and the heel portion 69 are located at the initial positions, substantially the entirety of the back surface 47 of the foot 15 (foot body 60) forms a plane in a side view.
[0044]
Further, the toe portion 65 and the heel portion 69 are each rotatable within a predetermined rotation angle range with respect to the intermediate portion 61 by stoppers (not shown).
The toe portion 65 is returned to the initial position relative to the intermediate portion 61 by a compression coil spring (return means) 71 interposed between the toe portion 65 and the intermediate portion 61 in a compressed state (FIG. 14). (Counterclockwise direction). Note that one end of the compression coil spring 71 is fixed to a mounting portion 611 provided in the intermediate portion 61, and the other end is fixed to a toe portion 65.
[0045]
Similarly, the heel portion 69 is returned to the initial position with respect to the intermediate portion 61 by a compression coil spring (return means) 73 interposed between the heel portion 69 and the intermediate portion 61 in a compressed state (FIG. 14 clockwise). Note that one end of the compression coil spring 73 is fixed to a mounting portion 613 provided in the intermediate portion 61, and the other end is fixed to the heel 69.
[0046]
In the third embodiment as well, the load is moved forward (toe side 65) after landing at the heel 69 as shown in FIG. 15, and the load is transferred to the intermediate portion 61 as shown in FIG. After moving further forward and the load is transferred to the toe portion 65 as shown in FIG. 17, the toe portion 65 leaves the floor.
At this time, at the time of landing, the heel portion 69 rotates (rotates) counterclockwise in FIG. 15 to a predetermined angle with respect to the intermediate portion 61 against (biased against) the urging force of the compression coil spring 73, and The foot sole 66 contacts the ground.
Then, with the movement of the load, the heel portion 69 rotates clockwise in FIG. 15 with respect to the intermediate portion 61 by the urging force of the compression coil spring 73, and returns to the initial position as shown in FIG. The substantially entirety of the sole surface 47 of the foot 15 forms a flat surface in a side view, and a load is applied to substantially the entire sole surface 47.
[0047]
Next, when the load starts to move from the intermediate portion 61 to the toe portion 65, the toe portion 65 is rotated at a predetermined angle clockwise in FIG. 16 with respect to the intermediate portion 61 against (overcome) the urging force of the compression coil spring 71. Start to rotate until.
With the movement of the load, as shown in FIG. 17, the toe portion 65 moves against the intermediate portion 61 against the urging force of the compression coil spring 71 when the foot back surface 64 is in contact with the contact surface. 17. After rotating clockwise in FIG. 17 to a predetermined angle, the user leaves the floor. At the time of leaving the floor, the toe portion 65 is rotated counterclockwise in FIG. 17 with respect to the intermediate portion 61 by the urging force of the compression coil spring 71, returns to the initial position, and substantially corresponds to the foot surface 47 of the foot 15. The whole forms a plane in side view.
[0048]
In this way, the movement of the load application point is performed relatively smoothly. In addition, the vertical position of the right leg 5 to which the foot 15 is attached does not change with walking as in the conventional device. This makes it possible to perform smooth high-speed walking while relatively easily performing drive control of the right leg 5 (the same applies to the left leg 7) and posture control of the legged bipedal walking robot 1.
[0049]
In the third embodiment, since the foot contact area of the foot 15 in a state in which the right leg 5 (same for the left leg 7) is not inclined is larger than that in the above-described first and second embodiments, the upright position is not required. Etc., the stability is improved.
In the third embodiment, movable parts are provided on both the toe side and the heel side (two places). However, in the present invention, the number and position of the movable parts are not particularly limited. Only the movable portion may be provided, or the movable portion may be provided only on the heel side.
[0050]
In the third embodiment, the number of the unit feet is three, but in the present invention, the number of the unit feet may be two, or four or more (the number may be plural). ).
However, the number of unit feet is preferably 3 or more.
Thereby, at the time of high-speed walking, the load application point moves smoothly from the heel 69 to the toe 65, so that high-speed walking can be performed more smoothly and reliably.
[0051]
In the third embodiment, a compression coil spring is used as the return unit. However, the present invention is not limited to this. For example, another form of spring such as a tension coil spring may be used. However, the present invention is not limited to this. For example, another form of elastic member (elastic body) such as synthetic rubber may be used.
In the present invention, for example, a damper such as a hydraulic damper may be provided.
[0052]
As described above, the legs of the legged bipedal walking robot and the legged bipedal walking robot of the present invention have been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this. Any configuration having a similar function can be substituted. The present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a legged bipedal walking robot of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a drive control system for a right leg and a left leg according to the embodiment;
FIG. 3 is a side view showing the leg of the right leg according to the first embodiment.
FIG. 4 is an exemplary perspective view showing the right leg according to the first embodiment;
FIG. 5 is a side view showing a state in which the foot lands according to the first embodiment.
FIG. 6 is a side view showing the foot according to the first embodiment when the foot is in contact with the ground;
FIG. 7 is a side view showing the foot according to the first embodiment when the foot leaves the floor.
FIG. 8 is a side view showing the foot of the right leg according to a modification of the first embodiment.
FIG. 9 is a side view showing the right leg according to the second embodiment;
FIG. 10 is a side view showing a state in which the foot lands according to the second embodiment.
FIG. 11 is a side view showing a state in which the foot is in contact with the ground according to the second embodiment.
FIG. 12 is a side view of the foot according to the second embodiment when the foot leaves the floor.
FIG. 13 is a side view showing a foot of a right leg according to a modification of the second embodiment.
FIG. 14 is a side view showing the leg of the right leg according to the third embodiment.
FIG. 15 is a side view showing a state in which the foot lands according to the third embodiment.
FIG. 16 is a side view showing a state in which the foot is in contact with the ground according to the third embodiment.
FIG. 17 is a side view showing a state in which the foot of the third embodiment leaves the floor.
FIG. 18 is a side view of the conventional device when the foot lands.
FIG. 19 is a side view of the conventional device when the foot is touched.
FIG. 20 is a side view of the conventional device when the foot is released from the floor.
[Explanation of symbols]
1 legged biped robot, 3 trunk, 5 right leg, 7 left leg, 11 thigh, 13, 130 lower leg, 15, 150 leg, 21 ... thigh, 23 ... lower leg, 25 ... foot, 31 ... control unit, 41, 410 ... toe, 43 ... central part, 45, 450 ... heel, 47, 62, 64 , 66, 470... Sole surface, 50... Leg, 60... Foot body, 61... Intermediate portion, 611, 613... Mounting portion, 63... Pin, 65. 69 ... heel part, 71, 73 ... compression coil spring, 81 ... small curvature radius part, 82 ... large curvature radius part, R1 ... right foot yaw angle control motor, R2 ... right foot pitch angle control motor, R3 ... ... Right foot roll angle control motor, R4 ... Right foot knee pitch angle control motor, R5 ... Right foot pitch Control motor, R6 Right foot roll angle control motor, L1 Left foot yaw angle control motor, L2 Left foot pitch angle control motor, L3 Left foot roll angle control motor, L4 Left knee pitch angle control motor L5: Left foot pitch angle control motor, L6: Left foot roll angle control motor, S1 to S12: Sensor, D1 to D12: Driver

Claims (17)

少なくとも１つの関節を有する２本の脚で歩行する脚式二足歩行ロボットの足であって、
当該足の足裏面の略全体が、側面視において、曲面で形成されていることを特徴とする脚式二足歩行ロボットの足。A leg of a legged biped robot that walks on two legs having at least one joint,
A leg of a legged bipedal walking robot, wherein substantially the entire back surface of the foot is formed as a curved surface in a side view. 前記曲面は、略円弧状または略楕円弧状である請求項１に記載の脚式二足歩行ロボットの足。The leg of the legged bipedal walking robot according to claim 1, wherein the curved surface has a substantially arc shape or a substantially elliptical arc shape. 前記曲面の曲率半径は、爪先側から踵側にかけて変化している請求項１に記載の脚式二足歩行ロボットの足。The leg of the legged bipedal walking robot according to claim 1, wherein a radius of curvature of the curved surface changes from a toe side to a heel side. 前記曲面は、曲率半径が比較的小さい小曲率半径部と、曲率半径が比較的大きい大曲率半径部とをそれぞれ少なくとも１つずつ有する請求項１に記載の脚式二足歩行ロボットの足。The leg of the legged bipedal walking robot according to claim 1, wherein the curved surface has at least one small radius radius portion having a relatively small radius of curvature and at least one large radius radius portion having a relatively large radius of curvature. 前記曲面の爪先側および踵側が、それぞれ、前記小曲率半径部であり、前記曲面の爪先と踵との間の部分に、前記大曲率半径部を有する請求項４に記載の脚式二足歩行ロボットの足。The leg-type bipedal walking according to claim 4, wherein the toe side and the heel side of the curved surface are the small radius of curvature, respectively, and the large radius of curvature portion is provided at a portion between the toe and the heel of the curved surface. Robot feet. 少なくとも１つの関節を有する２本の脚で歩行する脚式二足歩行ロボットの足であって、
当該足の足裏面の少なくとも１箇所は、側面視において、上側に向って所定角度屈曲していることを特徴とする脚式二足歩行ロボットの足。A leg of a legged biped robot that walks on two legs having at least one joint,
The leg of a legged bipedal walking robot, wherein at least one portion on the sole surface of the leg is bent upward at a predetermined angle in a side view. 少なくとも１つの関節を有する２本の脚で歩行する脚式二足歩行ロボットの足であって、
当該足の足裏面の略全体が、側面視において、平面で形成され、かつ、該足裏面の少なくとも１箇所は、側面視において、上側に向って所定角度屈曲していることを特徴とする脚式二足歩行ロボットの足。A leg of a legged biped robot that walks on two legs having at least one joint,
A leg characterized in that substantially the entire sole surface of the foot is formed in a plane in a side view, and at least one portion of the sole surface is bent at a predetermined angle upward in a side view. The legs of a biped robot. 前記足裏面の爪先側が、側面視において、上側に向って所定角度屈曲している請求項６または７に記載の脚式二足歩行ロボットの足。The foot of the legged bipedal walking robot according to claim 6 or 7, wherein the toe side of the foot back surface is bent upward by a predetermined angle in a side view. 前記足裏面の踵側が、側面視において、上側に向って所定角度屈曲している請求項６ないし８のいずれかに記載の脚式二足歩行ロボットの足。The leg of the legged bipedal walking robot according to any one of claims 6 to 8, wherein the heel side of the sole surface is bent upward at a predetermined angle in a side view. さらに、前記足裏面の爪先と踵との間の部分の少なくとも１箇所が、側面視において、上側に向って所定角度屈曲している請求項８または９に記載の脚式二足歩行ロボットの足。10. The leg of the legged bipedal walking robot according to claim 8, wherein at least one portion of a portion between the toe and the heel on the back of the foot is bent upward at a predetermined angle in a side view. . 少なくとも１つの関節を有する２本の脚で歩行する脚式二足歩行ロボットの足であって、
側面視において、互いに変位可能に連結された複数の単位足部を有する足本体と、該各単位足部を所定位置に復帰させる復帰手段とを備えることを特徴とする脚式二足歩行ロボットの足。A leg of a legged biped robot that walks on two legs having at least one joint,
In a side view, a leg-type biped walking robot comprising: a foot body having a plurality of unit feet displaceably connected to each other; and return means for returning each of the unit feet to a predetermined position. leg. 少なくとも１つの関節を有する２本の脚で歩行する脚式二足歩行ロボットの足であって、
側面視において、互いに回動可能に連結された複数の単位足部を有する足本体と、該各単位足部を所定位置に復帰させる復帰手段とを備えることを特徴とする脚式二足歩行ロボットの足。A leg of a legged biped robot that walks on two legs having at least one joint,
A legged bipedal walking robot, comprising: a foot main body having a plurality of unit foot portions rotatably connected to each other in a side view; and return means for returning each of the unit foot portions to a predetermined position. Feet. 側面視において、前記各単位足部の足裏面は、それぞれ、平面で形成され、かつ、前記足本体の足裏面は、前記各単位足部がそれぞれ前記所定位置に復帰した状態において平面をなすよう構成されている請求項１１または１２に記載の脚式二足歩行ロボットの足。In a side view, the sole surface of each unit foot is formed as a flat surface, and the sole surface of the foot main body forms a flat surface in a state where each unit foot returns to the predetermined position. The leg of the legged bipedal walking robot according to claim 11 or 12, which is configured. 前記複数の単位足部のうちの１つは、前記足本体の爪先側の部分を構成する請求項１１ないし１３のいずれかに記載の脚式二足歩行ロボットの足。The leg of the legged bipedal walking robot according to any one of claims 11 to 13, wherein one of the plurality of unit feet constitutes a toe side portion of the foot body. 前記複数の単位足部のうちの１つは、前記足本体の踵側の部分を構成する請求項１１ないし１４のいずれかに記載の脚式二足歩行ロボットの足。The leg of the legged bipedal walking robot according to any one of claims 11 to 14, wherein one of the plurality of unit feet constitutes a heel-side portion of the foot body. 前記復帰手段は、バネを有する請求項１１ないし１５のいずれかに記載の脚式二足歩行ロボットの足。The leg of the legged bipedal walking robot according to any one of claims 11 to 15, wherein the return means has a spring. 少なくとも１つの関節を有する２本の脚で歩行する脚式二足歩行ロボットであって、
請求項１ないし１６のいずれかに記載の足を備えたことを特徴とする脚式二足歩行ロボット。A legged bipedal robot that walks on two legs having at least one joint,
A legged bipedal walking robot comprising the foot according to any one of claims 1 to 16.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006051585A (en) * 2004-08-13 2006-02-23 Sony Corp Robot device and its walking control method
JP2011079092A (en) * 2009-10-07 2011-04-21 Honda Motor Co Ltd Control device of legged mobile robot
KR101160162B1 (en) 2009-01-13 2012-06-27 한양대학교 산학협력단 A multi-legged walking robot and a method for controlling the walking thereof
JP2012531316A (en) * 2009-06-30 2012-12-10 オルドウバラン、ロボティクス エス、ア Method for controlling walking motion of mobile robot and robot implementing the method
CN103707952A (en) * 2014-01-13 2014-04-09 重庆邮电大学 Narrow-foot type passive walking device and control method thereof
JP2015163189A (en) * 2014-01-31 2015-09-10 株式会社Ｍｄワークス Walking toy and walking toy set
CN108454724A (en) * 2018-04-20 2018-08-28 知行高科（北京）科技有限公司 Biped robot with multi-motion modes and its control method

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006051585A (en) * 2004-08-13 2006-02-23 Sony Corp Robot device and its walking control method
JP4585252B2 (en) * 2004-08-13 2010-11-24 ソニー株式会社 Robot apparatus and walking control method for robot apparatus
KR101160162B1 (en) 2009-01-13 2012-06-27 한양대학교 산학협력단 A multi-legged walking robot and a method for controlling the walking thereof
JP2012531316A (en) * 2009-06-30 2012-12-10 オルドウバラン、ロボティクス エス、ア Method for controlling walking motion of mobile robot and robot implementing the method
JP2011079092A (en) * 2009-10-07 2011-04-21 Honda Motor Co Ltd Control device of legged mobile robot
CN103707952A (en) * 2014-01-13 2014-04-09 重庆邮电大学 Narrow-foot type passive walking device and control method thereof
CN103707952B (en) * 2014-01-13 2016-01-20 重庆邮电大学 Narrow sufficient passive walking device and control method thereof
JP2015163189A (en) * 2014-01-31 2015-09-10 株式会社Ｍｄワークス Walking toy and walking toy set
CN108454724A (en) * 2018-04-20 2018-08-28 知行高科（北京）科技有限公司 Biped robot with multi-motion modes and its control method
CN108454724B (en) * 2018-04-20 2023-11-03 知行高科（北京）科技有限公司 Bipedal robot with multiple motion modes and control method thereof

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