JP2005046950A - Four-leg mobile robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、平地走行、段差の乗り越え及び階段の昇降等を簡略な構成にて安定して行えるようにした4脚移動ロボットに関するものである。 The present invention relates to a four-legged mobile robot that can stably run on a flat ground, climb over a level difference, and move up and down stairs with a simple configuration.
人が立ち寄れない危険な場所、ホームオートメーション、オフィスの物運びや警備、工場巡回等に種々の無人移動ロボットが提案されている。 Various unattended mobile robots have been proposed for dangerous places where people cannot stop, home automation, office transportation and security, and factory patrols.
ロボットの移動方法として、車輪の高速移動性能と脚の段差乗り越え性能をもつ脚車輪型がある。例えば蜘蛛足型の移動ロボットの各足に設けた車輪で走行し、階段等の段差は、足を適宜上げ下げして、昇降移動するようにしたものが特許文献1に示されている。
しかしながら、足が4脚以上あると、段差を昇降する際には、それぞれの脚に自由度があるため、各脚の上げ下げのための機構や制御が複雑になり、各脚部の重量が増加し、移動速度が低下するという問題がある。 However, if there are four or more legs, when moving up and down the step, each leg has a degree of freedom, so the mechanism and control for raising and lowering each leg becomes complicated and the weight of each leg increases. However, there is a problem that the moving speed decreases.
一方、人間と同様に2脚の構造とした場合には、機構は比較的簡単になるが、自由度は少なくなり、ロボット本体の重心を取ることが難しく、制御が非常に複雑になり、しかも移動を駆動する装置の重量が増加し、簡略或いは効率的な駆動が難しいという問題がある。 On the other hand, in the case of a two-legged structure like a human being, the mechanism is relatively simple, but the degree of freedom is reduced, it is difficult to obtain the center of gravity of the robot body, and the control becomes very complicated. There is a problem that the weight of the device for driving the movement increases, and it is difficult to drive simply or efficiently.
また、中央の脚と左右の脚による3脚を備えて、松葉杖を用いた歩行のように重心移動を行いながら段部の乗り越えや階段の昇降が行えるようにしたものもある。この構成も機構は比較的簡単であるが、重心移動を行う際に、前後方向一点で支持する状態があるために、僅かな外力の作用やスリップ等によってロボットが転倒し易いという問題がある。 There are also three legs with a central leg and left and right legs that allow you to move over the stairs and move up and down the stairs while moving the center of gravity like walking with crutches. Although this mechanism is also relatively simple in mechanism, there is a problem that the robot is likely to fall down due to the action of a slight external force, slip, etc. because there is a state where it is supported at one point in the front-rear direction when moving the center of gravity.
本発明は、簡略な構成にて、走行以外の段差の乗り越えや階段の昇降等も容易にしかも安定して行えるようにした4脚移動ロボットを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a four-legged mobile robot with a simple configuration that can easily and stably move over steps other than running and climb up and down stairs.
請求項1に記載の発明は、略一直線上に配置した股関節に、伸縮可能な4脚を前後に回動可能に備え、各脚の先端に走行装置を設けたことを特徴とする4脚移動ロボット、に係るものである。 According to the first aspect of the present invention, the four-leg movement is characterized in that the hip joints arranged substantially in a straight line are provided with four extendable legs that can be rotated forward and backward, and a traveling device is provided at the tip of each leg. Robots.
請求項2に記載の発明は、前記股関節が略一直線上に4個配置され各股関節に前記4脚の各々が取り付けられ、且つ前記股関節の相互間が駆動装置により連結してあり、内側の2脚は別個又は同時に回動でき、外側の2脚は別個又は同時に回動できるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の4脚移動ロボット、に係るものである。
According to a second aspect of the present invention, four hip joints are arranged substantially in a straight line, each of the four legs is attached to each hip joint, and the hip joints are connected to each other by a driving device. 2. The four-legged mobile robot according to
請求項3に記載の発明は、前記各脚に足首軸を介して足部を回動可能に取り付け、該足部に走行装置を設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の4脚移動ロボット、に係るものである。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、前記足部の回動と走行装置の駆動を兼用する1つのアクチュエータを設けたことを特徴とする請求項3に記載の4脚移動ロボット、に係るものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the four-legged mobile robot according to the third aspect, wherein one actuator is provided for both the rotation of the foot and the driving of the traveling device. .
本発明によれば、略一直線上に配置した股関節に、伸縮可能な4脚を前後に回動可能に備え、各脚の先端に走行装置を設けたので、走行時及び段差の乗り越えや階段の昇降時にも、常に3脚による3点支持ができるので、常に安定した移動が可能になる。 According to the present invention, the hip joints arranged substantially in a straight line are provided with four extendable legs that can be rotated back and forth, and the traveling device is provided at the tip of each leg. Even when ascending and descending, three points can always be supported by three legs, so that stable movement is always possible.
更に、股関節を略一直線上に4個配置し、各股関節間に駆動装置を配置したので、3個の駆動装置で4脚の回動を行うことができ、よって駆動装置の削減によりロボット自体の重量を軽減できる。 Furthermore, since four hip joints are arranged substantially in a straight line, and a driving device is arranged between the hip joints, the four legs can be rotated by the three driving devices. Weight can be reduced.
また、各脚に足首軸を介して足部を回動可能に取り付けて該足部に走行装置を設けたので、段差の乗り越えや階段の昇降時に足部でしっかり支持することができる。 In addition, since the foot is rotatably attached to each leg via the ankle shaft and the running device is provided on the foot, the foot can be firmly supported by the foot when climbing over a step or going up and down the stairs.
また、足部の回動と走行装置の駆動を兼用する1つのアクチュエータを設けたので、アクチュエータの削減によりロボット自体の重量を軽減できる。 In addition, since one actuator that combines the rotation of the foot and the driving of the traveling device is provided, the weight of the robot itself can be reduced by reducing the number of actuators.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の4脚移動ロボットの一例を示す概略正面図、図2は図1の4脚移動ロボットが階段を昇降している状態を示す側面図である。図1、図2において、1a,1bは、駆動装置2aによって直線上に連結された股関節であり、該股関節1a,1bの夫々には、伸縮可能な内側の脚3a,3bが取り付けられている。内側の脚3a,3bは固定部4に対して伸縮脚5が伸縮駆動可能に接続されており、前記固定部4が股関節1a,1bに固定されている。
FIG. 1 is a schematic front view showing an example of the four-legged mobile robot of the present invention, and FIG. 2 is a side view showing a state where the four-legged mobile robot shown in FIG. 1 and 2,
前記股関節1aには、駆動装置2bを介して股関節1cが一直線上に連結されており、該股関節1cの端部には伸縮可能な外側の脚3cが取り付けられている。また、前記股関節1bには、駆動装置2cを介して股関節1dが一直線上に連結されており、該股関節1dの端部には伸縮可能な外側の脚3dが取り付けられている。前記外側の2脚3c,3dは、前記股関節1c,1dに固定部6が固定され、該固定部6に対して伸縮脚7が伸縮可能に連結されている。
A
前記股関節1a,1b,1c,1dは互いに独立して各駆動装置2a,2b,2cによって連結されていてもよく、または貫通した軸を備えて、該軸上に各股関節1a,1b,1c,1dを回動可能に備えていてもよい。
The
また、図中8はロボット本体であり、該ロボット本体8は前記股関節1a,1b,1c,1dに垂下されるように取り付けられていてもよく、または、前記内側2脚3a,3bの各固定部4に固定するようにした2個の本体から構成されていてもよい。
In the figure, 8 is a robot body, and the robot body 8 may be attached to the
図3、図4は、前記脚3a,3b,3c,3dの下端部の構成例を示したもので、脚3a,3b,3c,3dに固定したブラケット48に左右の足首軸49を設け、該足首軸49に足部38を回転可能に取り付けている。更に、該足部38の回転方向前後には車輪軸40を介して2個の車輪39a,39bを取り付けた走行装置39を備えている。この走行装置39としてはクローラを用いてもよい。前記左右の足首軸49には、該足首軸49の軸中心を貫通して回転可能に支持された駆動軸50を設け、該駆動軸50と前記車輪軸40との間をベルト或いはチェーン等の動力伝達部材51により連結している。更に、前記脚3a,3b,3c,3dに1つのアクチュエータ52を設け、該アクチュエータ52の回転軸53に備えた駆動べベルギヤ54と噛合する従動べベルギヤ55を前記駆動軸50に設けている。
3 and 4 show an example of the configuration of the lower ends of the
更に、前記足部38に、車輪39a,39bの回転を拘束するようにした車輪拘束手段56を設ける。図1の車輪拘束手段56は、足部38に対して駆動軸50の回転を拘束するブレーキ装置57の場合を示している。この車輪拘束手段56にはブレーキ装置57の他にモータを用いてもよい。
Further, the
以下に上記形態の作用を説明する。 The operation of the above embodiment will be described below.
図1、図2及び図5に示す如く、前記4脚3a,3b,3c,3dは、駆動装置2a,2b,2cの駆動により、一直線上の股関節1a,1b,1c,1dを中心に別個に回動する4脚歩行を行うことができ、また、内側の脚3a,3bを同時に回動すると共に、外側の脚3c,3dを同時に回動する2脚歩行を行うことができる。
As shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 5, the four
図5、図6は、脚3a,3b,3c,3dによる4脚歩行モードを示し、また、図2、図7は、内側の脚3a,3bと外側の脚3c,3dを同時に回動させる2脚歩行モードを示しており、図6、図7中、白抜きは遊脚(地面から離れている脚)、黒塗りは接地脚(地面に接している脚)を表わす。
5 and 6 show the four-legged walking mode with the
図5、図6の4脚歩行モードでは、ステップS1〜S5に示す如く、常に3脚が設置した3点支持で移動できるので、安定した歩行が可能である。更に、この状態で図3、図4に示す車輪39a,39bまたはクローラの走行装置39を駆動すると、安定した状態で高速移動することができる。
In the four-legged walking mode of FIGS. 5 and 6, as shown in steps S <b> 1 to S <b> 5, the three-legged support with the three legs installed can always move, so that stable walking is possible. Further, when the
また、図2、図7の2脚歩行モードでは、ステップS1〜S3に示す如く、松葉杖を用いた歩行のように重心移動を行いながら段部の乗り越えや階段の昇降を行うために、重心移動を行う際に不安定になることが考えられるが、図3、図4に示す足部38を設け、且つ車輪拘束手段56を設けて車輪39a,39bの回転を拘束できるようにしているので、足部38による安定性を高めることができる。
In addition, in the biped walking mode of FIGS. 2 and 7, as shown in steps S1 to S3, the center of gravity movement is performed to move over the stairs and move up and down the stairs while moving the center of gravity as in walking using a crutch. 3 and 4 are provided, and the wheel restraining means 56 is provided so that the rotation of the
なお、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1a,1b,1c,1d 股関節
2a,2b,2c 駆動装置
3a,3b,3c,3d 脚
38 足部
39 走行装置
49 足首軸
52 アクチュエータ
1a, 1b, 1c, 1d Hip joint 2a, 2b,
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003281000A JP2005046950A (en) | 2003-07-28 | 2003-07-28 | Four-leg mobile robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003281000A JP2005046950A (en) | 2003-07-28 | 2003-07-28 | Four-leg mobile robot |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005046950A true JP2005046950A (en) | 2005-02-24 |
Family
ID=34266644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003281000A Pending JP2005046950A (en) | 2003-07-28 | 2003-07-28 | Four-leg mobile robot |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2005046950A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007130725A (en) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Leg-wheel type mobile robot and operating method therefor |
JP2009090404A (en) * | 2007-10-05 | 2009-04-30 | Ihi Corp | Mobile robot attitude control device and method |
-
2003
- 2003-07-28 JP JP2003281000A patent/JP2005046950A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007130725A (en) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Leg-wheel type mobile robot and operating method therefor |
JP4692925B2 (en) * | 2005-11-10 | 2011-06-01 | 株式会社Ihi | Leg wheel type mobile robot and its operation method |
JP2009090404A (en) * | 2007-10-05 | 2009-04-30 | Ihi Corp | Mobile robot attitude control device and method |
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