JP2006055972A - Foot traveling mechanism and bipedal walking robot with the same - Google Patents

Foot traveling mechanism and bipedal walking robot with the same Download PDF

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JP2006055972A
JP2006055972A JP2004242725A JP2004242725A JP2006055972A JP 2006055972 A JP2006055972 A JP 2006055972A JP 2004242725 A JP2004242725 A JP 2004242725A JP 2004242725 A JP2004242725 A JP 2004242725A JP 2006055972 A JP2006055972 A JP 2006055972A
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Atsuo Takanishi
淳夫 高西
Takuya Hosohata
拓也 細畠
Kenji Hashimoto
健二 橋本
Yusuke Sugawara
雄介 菅原
Yutaka Mikuriya
裕 御厨
Masamiki Kawase
正幹 川瀬
Hiroyuki Sunatsuka
裕之 砂塚
Yoichi Takamoto
陽一 高本
Katsuyuki Baba
勝之 馬場
Shigeaki Ino
重秋 井野
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tmsuk Co Ltd
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tmsuk Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a foot traveling mechanism which is easily mountable on foot bottoms of an existing walking robot and excellent in general applicability, and moves on a flat road surface at a high speed and with high efficiency, and also to provide a bipedal walking robot with the foot traveling mechanism, which has high stability and movability because of traveling by wheels on a leveled land and the flat road surface. <P>SOLUTION: The foot traveling mechanism 3 is provided with: foot frames 10a, 10b arranged on the foot bottoms of leg portions; driving wheel portions 11a, 11b arranged at one-side front portions of the foot frames 10a, 10b; driven wheel portions 13a, 13b arranged at one-side rear portions of the foot frames 10a, 10b; driving sections 12a, 12b for rotatively driving the driving wheel portions 11a, 11b; and frictional grounding portions 14 arranged at the-other-side front and rear portions of the foot frames 10a, 10b. The bipedal walking robot 1 has the right and left leg portions, and the foot traveling mechanism 3 arranged on the foot bottoms of the leg portions. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、歩行ロボットの脚部の足底に配設される車輪を用いた足部走行機構及び足底に該足部走行機構を備えた2足歩行ロボットに関するものである。   The present invention relates to a foot travel mechanism using wheels disposed on the sole of a leg of a walking robot, and a biped walking robot including the foot travel mechanism on the sole.

近年、人間の生活環境で活動する人間形ロボット、いわゆるヒューマノイドロボットの研究、開発がさかんに行われている。ヒューマノイドロボットは、工業生産だけでなく、家事、高齢者介護等、人間の生活を快適にする目的で使用される場合が多く、人間のために作られた環境において不特定の使用者と密着して作業するため、それに適した形態と機能を持つ必要がある。また、特別な使用訓練を必要とせず安全で柔軟なヒューマンマシンインターフェースを備えることも要求されるため、極めて多くの研究課題がある。特に、移動手段として人間と同様に2足を有し、2足歩行を行う2足歩行ロボットは、多くの研究機関や企業で鋭意研究され開発されている。   In recent years, research and development of humanoid robots that are active in human living environments, so-called humanoid robots, have been extensively conducted. Humanoid robots are often used not only for industrial production, but also for the purpose of making human life comfortable, such as housework and elderly care, and are in close contact with unspecified users in an environment created for humans. In order to work, it is necessary to have a form and function suitable for it. In addition, since it is also required to provide a safe and flexible human machine interface without requiring special use training, there are a great many research subjects. In particular, bipedal walking robots that have two legs as a means of movement and that perform bipedal walking, like humans, have been extensively studied and developed by many research institutions and companies.

従来の2足歩行ロボットとしては、本出願人により開発されたものがあり、特許文献1に開示されている。特許文献1の2足歩行ロボットの下半身モジュールは脚部をパラレルリンク機構により構成しているので大きな負荷に耐えることができ、重量の大きい上半身を搭載又は組み込むことができ設計の自由度に優れている。
しかしながら、特許文献1の2足歩行ロボットの下半身モジュールを含めた一般的な2足歩行ロボットは、車輪を用いた移動手段を有する移動ロボットに比べ、不整地や段差のある路面での移動性は高いが、整地や平坦な路面での移動性が悪いという問題点を有していた。
A conventional biped robot has been developed by the present applicant and is disclosed in Patent Document 1. The lower body module of the biped walking robot of Patent Document 1 has a leg portion configured by a parallel link mechanism, so it can withstand a large load, and can mount or incorporate a heavy upper body, and has excellent design flexibility. Yes.
However, the general biped walking robot including the lower body module of the biped walking robot of Patent Document 1 has a mobility on rough terrain or a stepped road surface as compared with a mobile robot having moving means using wheels. High, but has the problem of poor mobility on leveling and flat roads.

この問題点を解決するために、特許文献2には「伸縮且つ揺動可能な脚と、該脚の端部に回転可能に設けた平行2輪と、脚に設けた6軸力センサとを備え、この平行2輪走行を行う脚を2本有し、2足歩行を行う2足歩行ロボットにおいて、前記脚の端部を3次元の任意の位置に移動する脚端移動手段と、前記各脚の平行2輪の向きを独立して変える操向手段とを備えたことを特徴とする2足歩行ロボット」が開示されている。   In order to solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-26883 discloses “a leg that can be expanded and contracted, two parallel wheels that are rotatably provided at the end of the leg, and a six-axis force sensor that is provided on the leg. A biped robot that has two legs that perform parallel two-wheel running and performs bipedal walking, leg end moving means for moving the end of the leg to an arbitrary three-dimensional position, There is disclosed a bipedal walking robot characterized by comprising steering means for independently changing the direction of two parallel legs.

特開2003−291080号公報JP 2003-291080 A 特開2003−266337号公報JP 2003-266337 A

しかしながら、上記従来の2足歩行ロボットでは以下のような課題を有していた。
(1)特許文献1に記載の2足歩行ロボットの下半身モジュールを含めた一般的な2足歩行ロボットでは、整地や平坦な路面での移動速度が遅くエネルギ効率が悪く、車輪を用いた走行手段を有するロボットでは不整地や段差のある路面での移動性が低いという課題を有していた。
(2)特許文献2に記載の2足歩行ロボットでは、各々脚に対して、その足底の両側に各々一対の車輪を設けているだけなので、片脚で立っている場合に脚端部に支持多角形を形成することができず、ZMPを制御することによる姿勢の安定化を図れないという課題を有していた。
(3)また、特許文献2では、その場で旋回を行う際には、いずれか一方の脚のみで立った状態でしか行うことができないので、支持多角形が形成されず、ZMPを制御することによる姿勢の安定化を図れないという課題を有していた。
(4)さらに、特許文献2では、2足歩行による階段等の段差昇降中に外乱が加わると、車輪を回転させ転倒しないようにバランスを取らなければならず、そうすると階段等から転落する可能性があり安全性に欠けるという課題を有していた。
However, the above conventional biped robot has the following problems.
(1) In a typical biped walking robot including the lower body module of the biped walking robot described in Patent Document 1, traveling speed using a wheel is slow because the moving speed is low on a leveling surface or a flat road surface and energy efficiency is low. However, the robot having the problem of low mobility on rough terrain and road surfaces with steps has a problem.
(2) In the biped walking robot described in Patent Document 2, each leg has only a pair of wheels on both sides of its sole, so that when it stands on one leg, The support polygon cannot be formed, and there is a problem that the posture cannot be stabilized by controlling the ZMP.
(3) Also, in Patent Document 2, when turning on the spot, since it can be performed only with one of the legs standing, a support polygon is not formed, and ZMP is controlled. There was a problem that the posture could not be stabilized.
(4) Further, in Patent Document 2, if a disturbance is applied during step up and down such as stairs by biped walking, the wheel must be balanced so that it does not fall over, and then it may fall from the stairs etc. There was a problem of lacking safety.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、既存の歩行ロボットの足底に容易に取り付けることができ汎用性に優れ、平坦な路面において高速且つ高効率で移動することができる足部走行機構の提供、及び、凹凸路面等の不整地や段差に2足歩行で対応できると共に、整地や平坦な路面においては車輪による走行ができるので、高い安定性及び移動性を有し、さらに2足歩行と車輪走行との切り換えをスムーズに行うことができる足部走行機構を備えた2足歩行ロボットの提供を目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and can be easily attached to the sole of an existing walking robot, has excellent versatility, and can travel at high speed and high efficiency on a flat road surface. Providing a mechanism, and can cope with uneven terrain and steps such as uneven roads by walking on two legs, and can run with wheels on leveling and flat road surfaces, so it has high stability and mobility, and two legs It is an object of the present invention to provide a biped walking robot provided with a foot traveling mechanism that can smoothly switch between walking and wheel traveling.

上記課題を解決するために本発明の足部走行機構及びそれを備えた2足歩行ロボットは、以下の構成を有している。
本発明の請求項1に記載の足部走行機構は、歩行ロボットの脚部の足底にそれぞれ配設される足部フレームと、前記足部フレームの一方の側部に前後に配設された能動車輪部及び受動車輪部と、前記能動車輪部を回転駆動する駆動部と、前記足部フレームの他方の側部に前後に配設された摩擦接地部と、を備えた構成を有している。
In order to solve the above problems, a foot travel mechanism of the present invention and a biped walking robot including the same have the following configurations.
According to a first aspect of the present invention, the foot travel mechanism is provided with a foot frame disposed on the sole of the leg of the walking robot, and on one side of the foot frame. An active wheel portion and a passive wheel portion; a drive portion that rotationally drives the active wheel portion; and a friction grounding portion that is disposed forward and backward on the other side portion of the foot frame. Yes.

この構成により、以下のような作用を有する。
(1)足部フレームの一方の側部に能動車輪部及び受動車輪部を備え、他方の側部に前後に摩擦接地部を有することにより、摩擦接地部を路面から離隔させ能動車輪部と受動車輪部のみを接地させた状態で能動車輪部を駆動することにより走行を行うことができると共に、摩擦接地部を路面に接地させることにより歩行を行うことができる。
(2)能動車輪部と受動車輪部により走行を行うことができるので、平坦な路面において高速且つ高効率で移動することができる。
(3)各足底の足部フレームを外側又は内側に傾けるだけで摩擦接地部を路面から離隔させ能動車輪部及び受動車輪部のみを接地させることができるので、車輪による走行と歩行とを容易に且つスムーズに切り換えることができる。
(4)能動車輪部の回転角を制御するだけで、歩行ロボットを前進、後進、左右旋回させることができる。また、車輪に滑りが生じない条件では、歩行ロボットの路面上における位置と方向が各能動車輪部の回転角のみによって定まるため、歩行ロボットの位置や移動速度等を容易に制御できる。
(5)足部走行機構は、足部フレームと能動車輪部及び受動車輪部と駆動部と摩擦接地部とからなるので、既存の歩行ロボットの足底に容易に取り付けて用いることができ、汎用性に優れる。
This configuration has the following effects.
(1) An active wheel portion and a passive wheel portion are provided on one side portion of the foot frame, and a friction ground contact portion is provided on the other side portion so that the friction ground contact portion is separated from the road surface. Driving can be performed by driving the active wheel unit with only the wheel unit grounded, and walking can be performed by grounding the friction ground unit on the road surface.
(2) Since it can drive | work with an active wheel part and a passive wheel part, it can move at high speed and high efficiency on a flat road surface.
(3) By simply tilting the foot frame of each sole outward or inward, the frictional grounding part can be separated from the road surface, and only the active wheel part and the passive wheel part can be grounded. And can be switched smoothly.
(4) The walking robot can be moved forward, backward and left and right only by controlling the rotation angle of the active wheel portion. Further, under the condition that the wheels do not slip, the position and direction of the walking robot on the road surface are determined only by the rotation angle of each active wheel portion, so that the position and moving speed of the walking robot can be easily controlled.
(5) Since the foot travel mechanism is composed of a foot frame, an active wheel part, a passive wheel part, a drive part, and a friction grounding part, it can be easily attached to the sole of an existing walking robot and used. Excellent in properties.

ここで、能動車輪部としては、各足部に軸支されたモータ等の駆動部により駆動される車輪が用いられる。なお、能動車輪部の軸受としてはアンギュラ玉軸受や円すいころ軸受等が用いられる。また、受動車輪部としては、足部のフレームに回転自在に軸支されたボールキャスタ等のキャスタが用いられる。
能動車輪部、受動車輪部、及び摩擦接地部を接地させて歩行を行う場合は能動車輪部が路面との摩擦力で回転しないように駆動部を駆動して制御することが好ましい。これにより、足底の滑りを防ぐことができる。なお、能動車輪部及び受動車輪部の回転を固定するブレーキを設けて回転しないよう固定してもよい。
能動車輪部及び受動車輪部は、各足部の外側の側部に配設されることが好ましい。これにより、各足部を各々外側に傾けて摩擦接地部を路面から離隔させ能動車輪部及び受動車輪部のみが路面に接地している場合、能動車輪部及び受動車輪部により形成される支持多角形を大きくすることができ、車輪走行時の姿勢の安定性に優れる。
Here, as the active wheel portion, a wheel driven by a drive portion such as a motor pivotally supported on each foot portion is used. In addition, an angular ball bearing, a tapered roller bearing, etc. are used as a bearing of an active wheel part. Further, as the passive wheel portion, a caster such as a ball caster rotatably supported on the foot frame is used.
When walking with the active wheel unit, the passive wheel unit, and the frictional grounding unit grounded, it is preferable to drive and control the driving unit so that the active wheel unit does not rotate due to frictional force with the road surface. Thereby, slipping of the sole can be prevented. In addition, you may fix so that it may not provide by providing the brake which fixes rotation of an active wheel part and a passive wheel part.
The active wheel portion and the passive wheel portion are preferably disposed on the outer side portion of each foot portion. As a result, when each of the feet is inclined outward and the frictional grounding part is separated from the road surface, and only the active wheel part and the passive wheel part are in contact with the road surface, the support wheel formed by the active wheel part and the passive wheel part is supported. The square shape can be enlarged, and the posture stability during wheel running is excellent.

また、各足部フレームを前方へ傾けることにより受動車輪部及び摩擦接地部を路面から離隔させ、各足底の能動車輪部のみを接地させることにより、歩行ロボットを能動車輪部のみが接地した状態で略直立させ、この状態で走行(倒立振子型走行)させることができる。倒立振子型走行動作時には、2足歩行ロボットであれば2つの能動車輪部のみが接地した状態で転倒しないようバランスを保ちながら移動する。このとき、2足歩行ロボットのベース部(腰部)に設けられた3軸姿勢角センサにより計測された姿勢角等をフィードバックして制御することにより系自体が安定するように制御されるため、ある程度の外乱にも対応できる。さらに、所定の位置に移動して静止することもできる。なお、能動車輪部の駆動軸を前部の摩擦接地部より前方に位置するように配置するか、或いは能動車輪部を大径のものとすることにより、各足部を外側に傾けることなく、前方へ傾けるだけで能動車輪部のみが接地した状態とすることができる。   Also, by tilting each foot frame forward, the passive wheel and friction grounding part are separated from the road surface, and only the active wheel part of each sole is grounded, so that only the active wheel part is grounded. In this state, the vehicle can be made to stand upright (inverted pendulum type running). In the case of an inverted pendulum type traveling operation, if the robot is a biped walking robot, the robot moves while maintaining a balance so that the two active wheel portions are in contact with each other and do not fall over. At this time, the system itself is controlled to be stable by feeding back and controlling the posture angle measured by the three-axis posture angle sensor provided on the base (waist) of the biped walking robot. It can respond to the disturbances. Furthermore, it can be moved to a predetermined position and stopped. In addition, by arranging the drive shaft of the active wheel part to be positioned in front of the friction grounding part of the front part, or by making the active wheel part of a large diameter, without tilting each foot part to the outside, Only the active wheel part can be in a grounded state simply by tilting forward.

本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の足部走行機構であって、前記能動車輪部、前記受動車輪部、及び前記摩擦接地部の路面に対する各接地点が同一平面上に配設されると共に、前記各接地点は前記同一平面上に支持多角形を形成する構成を有している。   The invention according to claim 2 of the present invention is the foot running mechanism according to claim 1, wherein each of the ground contact points with respect to the road surface of the active wheel portion, the passive wheel portion, and the friction ground contact portion is on the same plane. Each of the grounding points is configured to form a support polygon on the same plane.

この構成により、請求項1の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)歩行時には、能動車輪部、受動車輪部、及び摩擦接地部を路面に接地させ、各足の底部に支持多角形を形成することができるので、ZMP制御による姿勢の安定化が可能で、安定した歩行を行うことができる。
(2)車輪走行時には、各足底の接地した能動車輪部及び受動車輪部により支持多角形を形成し、ZMP制御による姿勢の安定化が可能で整地や平坦な路面において安定した車輪走行を行うことができる。
With this configuration, in addition to the operation of the first aspect, the following operation is provided.
(1) During walking, the active wheel, passive wheel, and friction grounding part can be grounded to the road surface, and a support polygon can be formed on the bottom of each foot, so the posture can be stabilized by ZMP control. Can perform stable walking.
(2) At the time of wheel running, a support polygon is formed by the active wheel portion and the passive wheel portion that are grounded on each sole, and the posture can be stabilized by ZMP control, and stable wheel running is performed on leveling or a flat road surface. be able to.

ここで、能動車輪部、受動車輪部、摩擦接地部のいずれか1以上と足部フレームとの間に緩衝用のゴムやバネ等の弾性部材を設けることができる。これにより、ロボット本体や足部フレームにかかる衝撃を吸収することが可能になる。なお、能動車輪部、受動車輪部、摩擦接地部の各接地点(接地部分)は、路面に接地し弾性部材が縮んだ状態で同一平面上に配置され支持多角形を形成する。   Here, an elastic member such as a cushioning rubber or a spring can be provided between any one or more of the active wheel portion, the passive wheel portion, and the friction grounding portion and the foot frame. Thereby, it is possible to absorb the impact applied to the robot body and the foot frame. In addition, each grounding point (grounding part) of an active wheel part, a passive wheel part, and a friction grounding part contacts the road surface, and is arrange | positioned on the same plane in the state which the elastic member contracted, and forms a support polygon.

本発明の請求項3に記載の足部走行機構は、歩行ロボットの脚部の足底にそれぞれ配設される車輪保持部と、前記車輪保持部に前後に直線状に並設された2乃至複数の受動車輪部を備えた構成を有している。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a foot travel mechanism according to the present invention, including a wheel holding portion disposed on a sole of a leg portion of a walking robot, and two to two linearly arranged in front and rear in the wheel holding portion. It has the structure provided with the several passive wheel part.

この構成により、以下のような作用を有する。
(1)右足部及び左足部に前後に直線状に並設された2乃至複数の受動車輪部を備えているので、各足部の軌跡が波線状となるように各足部を周期的に運動させる、いわゆるスウィズル動作を行うことで、進行方向に直交する方向へ各足部を移動させる力の一部を推進力として取り出すことができ、モータ等の駆動部を用いることなく2足歩行ロボットを前進、後退させることができる。
This configuration has the following effects.
(1) Since there are two or more passive wheel portions arranged in a straight line on the right and left foot portions in the front-rear direction, each foot portion is periodically arranged so that the trajectory of each foot portion is wavy. By performing a so-called swizzle motion, a part of the force that moves each foot in the direction orthogonal to the traveling direction can be taken out as a propulsive force, and a bipedal walking robot without using a drive unit such as a motor Can be moved forward and backward.

本発明の請求項4に記載の足部走行機構は、歩行ロボットの脚部の足底の内いずれか1以上に配設される車輪保持部と、前記車輪保持部に各接地点が支持多角形を形成するように配設された3乃至複数の受動車輪部と、を備えた構成を有している。   According to a fourth aspect of the present invention, the foot running mechanism includes a wheel holding portion disposed on any one or more of the soles of the legs of the walking robot, and each grounding point supported by the wheel holding portion. And 3 to a plurality of passive wheel portions arranged to form a square.

この構成により、以下のような作用を有する。
(1)足部走行機構を備えていない足底で路面を蹴った後、該足底を路面から離隔することにより、足部走行機構を備えた別の脚部の足底の受動車輪部により走行することができ、モータ等の駆動部を用いることなく前進することができる。また、受動車輪部を備えた一方の足部を斜めに向け、摩擦接地部を備えた足部をその方向に蹴り出せば、斜め方向にも進むことができる。
(2)足部走行機構の足底に3乃至複数の受動車輪部により支持多角形が形成されるので、ZMP制御による姿勢の安定化が可能で整地や平坦な路面において安定した車輪走行を行うことができる。
This configuration has the following effects.
(1) After kicking the road surface with the sole that does not have the foot running mechanism, the foot is separated from the road surface, so that the passive wheel of the sole of the leg with the foot running mechanism can be used. The vehicle can travel and can move forward without using a drive unit such as a motor. Moreover, if one leg part provided with the passive wheel part is turned diagonally, and the foot part provided with the friction grounding part is kicked out in that direction, it can advance also in the diagonal direction.
(2) Since a support polygon is formed by three or more passive wheel portions on the sole of the foot travel mechanism, the posture can be stabilized by ZMP control, and stable wheel travel is performed on leveling or a flat road surface. be able to.

本発明の請求項5に記載の2足歩行ロボットは、左右の脚部と、前記脚部の各足底又はいずれか一方の足底に配設された請求項1乃至4の内いずれか1項に記載の足部走行機構と、を備えた構成を有している。   A bipedal walking robot according to a fifth aspect of the present invention is the biped walking robot according to any one of the first to fourth aspects, wherein the bilateral walking robot is disposed on the left and right leg portions and each sole or any one sole of the leg portions. And a foot travel mechanism described in the item.

この構成により、請求項1乃至4の内いずれか1項の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)能動車輪部や受動車輪部により走行することができるので、平坦な路面において高速且つ高効率で移動することができる。
(2)足底に能動車輪部及び受動車輪部と摩擦接地部とを備えた場合は、整地や平坦な路面において車輪による走行ができると共に、凹凸路面等の不整地や段差において2足歩行でき、さらに車輪走行と2足歩行との切り換えもスムーズに行うことができるので、路面の傾斜や段差、状態等に関わらず効率よく移動することができる。
With this configuration, in addition to the operation of any one of claims 1 to 4, the following operation is provided.
(1) Since it can drive | work with an active wheel part or a passive wheel part, it can move at high speed and high efficiency on a flat road surface.
(2) When an active wheel, a passive wheel and a friction grounding part are provided on the sole, the vehicle can run on wheels on leveling or flat roads, and can walk on two levels on uneven terrain and steps such as uneven roads. In addition, since switching between wheel running and bipedal walking can be performed smoothly, it is possible to move efficiently regardless of the slope, level difference, state, etc. of the road surface.

この足部走行機構は、既存の歩行ロボットの足底に容易に取り付けることができ、汎用性に優れる。なお、この足部走行機構は、能動車輪部の回転角を制御している点、或いはスウィズル動作等を行う点から2足歩行ロボットに対し特に有用であるが、4足や6足の多足歩行ロボットにも用いることができる。
また、脚部はシリアルリンク機構部を有するものであっても、パラレルリンク機構部を有するものであってもよい。
This foot travel mechanism can be easily attached to the sole of an existing walking robot, and is excellent in versatility. Note that this foot travel mechanism is particularly useful for biped robots because it controls the rotation angle of the active wheel part or performs a swizzle operation, but it has four or six legs. It can also be used for walking robots.
Further, the leg portion may have a serial link mechanism portion or a parallel link mechanism portion.

本発明の請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の2足歩行ロボットであってベース部と、前記足部走行機構からなる右足部及び/又は左足部と、前記ベース部の下部に配設された複数のベース部側受動ジョイントと、前記右足部及び前記左足部の上部に配設された複数の足部側受動ジョイントと、前記ベース部側受動ジョイントと前記右足部の前記足部側受動ジョイントとの間、及び、前記ベース側受動ジョイントと前記左足部の前記足部側受動ジョイントとの間に各々配設されたパラレルリンク機構部と、を備えた構成を有している。   The invention according to claim 6 of the present invention is the biped walking robot according to claim 5, wherein the base part, the right foot part and / or the left foot part comprising the foot part running mechanism, and the lower part of the base part are provided. A plurality of base part side passive joints disposed on the right foot part and the left foot part, a plurality of foot part side passive joints, the base part side passive joint and the foot part of the right foot part. A parallel link mechanism disposed between the base-side passive joint and between the base-side passive joint and the foot-side passive joint of the left foot. .

この構成により、請求項5の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)脚部が、ベース部と右足部及び左足部との間に各々複数のリンクが並列に配設されたパラレルリンク機構部により形成されているので、各々のリンクに負荷が分散され大きな負荷に耐えることができ剛性を高くすることができると共に、右足部及び左足部における出力が大きく、重量物の搭載や搬送等が可能で実用性に優れる。
With this configuration, in addition to the operation of the fifth aspect, the following operation is provided.
(1) Since the leg portion is formed by a parallel link mechanism portion in which a plurality of links are arranged in parallel between the base portion and the right foot portion and the left foot portion, the load is distributed to each link and is large. It can withstand the load and increase the rigidity, and the output at the right foot and left foot is large, so that it is possible to load and transport heavy objects, and is excellent in practicality.

ここで、パラレルリンク機構部は、ベース部と右足部、及び、ベース部と左足部の間に各々配設され、各々のパラレルリンク機構部には複数のリンクが並列に配設されている。各々のパラレルリンク機構部は、ベース部の中央の両側に対称に配設されることが好ましく、パラレルリンク機構部に用いられるリンクも、左右の脚部で同様に対称に配設されることが好ましい。これにより、歩行動作制御を行うためのZMP(Zero Moment Point)制御が可能であり、歩行動作時の安定性に優れる。
リンクとしては、モータを用いた送り螺子機構を有するものや、油圧、水圧、空気圧シリンダや直動型アクチュエータ等を用いた直動リンクや、2以上の棒状部材を駆動関節により連結したもの等種々のものが用いられる。
ベース部には3軸姿勢角センサを設けることができる。これにより、3軸姿勢角センサの情報をフィードバックして制御することで、2足歩行ロボットの姿勢角を安定させることができる。
受動ジョイントとしては、ユニバーサルジョイント、ボールジョイント、又は2軸の軸継手、或いはこれらと1軸或いは2軸の軸継手の組合せ等を各々適宜ベース側や右足部側、左足部側に配置して用いられる。なお、ユニバーサルジョイントを用いた場合、ボールジョイントに比べ可動範囲が広くなるため好ましい。
Here, the parallel link mechanism portion is disposed between the base portion and the right foot portion, and between the base portion and the left foot portion, and a plurality of links are disposed in parallel in each parallel link mechanism portion. Each parallel link mechanism is preferably arranged symmetrically on both sides of the center of the base, and the links used for the parallel link mechanism are also arranged symmetrically on the left and right legs. preferable. Thereby, ZMP (Zero Moment Point) control for performing walking motion control is possible, and it is excellent in stability at the time of walking motion.
There are various types of links, such as those having a feed screw mechanism using a motor, linear motion links using hydraulic pressure, hydraulic pressure, pneumatic cylinders, linear motion actuators, etc., and those in which two or more rod-shaped members are connected by a drive joint. Is used.
A triaxial attitude angle sensor can be provided in the base portion. As a result, the posture angle of the biped walking robot can be stabilized by feeding back and controlling the information of the three-axis posture angle sensor.
As a passive joint, a universal joint, a ball joint, or a biaxial shaft joint, or a combination of these and a monoaxial or biaxial shaft joint, etc., are appropriately disposed on the base side, right foot side, or left foot side, respectively. It is done. In addition, when a universal joint is used, since a movable range becomes wide compared with a ball joint, it is preferable.

本発明の請求項7に記載の発明は、請求項5又は6に記載の2足歩行ロボットであって、前記パラレルリンク機構部のリンクとして、上端部で前記ベース部側受動ジョイントに連結され、下端部で前記足部側受動ジョイントに連結された伸縮可能な直動リンクを備えた構成を有している。   The invention according to claim 7 of the present invention is the biped walking robot according to claim 5 or 6, and is connected to the base side passive joint at the upper end as a link of the parallel link mechanism, It has the structure provided with the linear motion link which can be expanded-contracted connected with the said foot part passive joint by the lower end part.

この構成により、請求項5又は6の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)パラレルリンク機構部のリンクとして、可動方向がリンクの長手方向である直動リンクを用いることで、各々の直動リンクが互いに干渉することがないため装置の小型化及びコンパクト化が可能であると共に、設計の自由度に優れる。
(2)パラレルリンク機構部のリンクとして、可動方向がリンクの長手方向である直動リンクを用いることで、直動リンクの伸長時と短縮時で直動リンクのアクチュエータにかかる負荷に大きな差が出ないため、下半身モジュールが低い姿勢をとった場合にアクチュエータにかかる負荷トルクを低減できると共に、アクチュエータの動力を節約でき省エネルギ性に優れる。
(3)各々の直動リンクには引っ張り力及び圧縮力のみが印加され曲げモーメントが加わらないため、強度及び剛性に優れると共に、材質や形状の選択の幅が広がり設計の自由度に優れる。
With this configuration, in addition to the operation of the fifth or sixth aspect, the following operation is provided.
(1) By using a linear motion link whose movable direction is the longitudinal direction of the link as the link of the parallel link mechanism, each linear motion link does not interfere with each other, so that the device can be made smaller and more compact. In addition, it offers excellent design freedom.
(2) By using a linear motion link whose movable direction is the longitudinal direction of the link as the link of the parallel link mechanism, there is a large difference in the load applied to the linear motion link actuator when the linear motion link is extended and shortened. Therefore, the load torque applied to the actuator can be reduced when the lower body module is in a low posture, and the power of the actuator can be saved, resulting in excellent energy saving.
(3) Since only a pulling force and a compressive force are applied to each linear link and no bending moment is applied, the strength and rigidity are excellent, and the range of choice of materials and shapes is widened, and the degree of freedom in design is excellent.

本発明の請求項8に記載の発明は、請求項5乃至7の内いずれか1項に記載の2足歩行ロボットであって、前記右足部及び前記左足部が、上面に前記足部側受動ジョイントが固定された固定板と、前記固定板の下部と前記足部フレーム又は前記車輪保持部の上部との間に介装された6軸力覚センサと、を備えた構成を有している。   The invention according to claim 8 of the present invention is the biped walking robot according to any one of claims 5 to 7, wherein the right foot portion and the left foot portion are passively disposed on the foot portion on the upper surface. A fixed plate to which a joint is fixed; and a six-axis force sensor interposed between the lower portion of the fixed plate and the upper portion of the foot frame or the wheel holding portion. .

この構成により、請求項5乃至7の内いずれか1項の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)6軸力覚センサにより各軸方向の力3成分と各軸周りのモーメント3成分を同時に且つ逐次連続的に高精度で検出することができ、6軸力覚センサで検出された値を基にZMP制御を行うことができる。
(2)6軸力覚センサを固定板と足部フレーム又は車輪保持部との間に介装しているので、正確な検出値が得られZMP制御が可能になる。
With this configuration, in addition to the operation of any one of claims 5 to 7, the following operation is provided.
(1) The six-axis force sensor can detect the force three components in each axis direction and the moment three components around each axis simultaneously and successively with high accuracy, and the value detected by the six-axis force sensor Based on the above, ZMP control can be performed.
(2) Since the 6-axis force sensor is interposed between the fixed plate and the foot frame or the wheel holding unit, an accurate detection value can be obtained and ZMP control can be performed.

以上説明したように本発明の2足歩行ロボットによれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項1に記載の発明によれば、
(1)摩擦接地部を路面から離隔させ能動車輪部と受動車輪部のみを接地させた状態で能動車輪部を駆動することにより平坦な路面において高速且つ高効率で走行を行うことができると共に、摩擦接地部を路面に接地させることにより安定した歩行を行うことができ、各足底の足部フレームを傾けるだけで車輪による走行と歩行とを容易に且つスムーズに切り換えることができる移動性に優れた足部走行機構を提供することができる。
(2)能動車輪部の回転角を制御するだけで、歩行ロボットを前進、後進、左右旋回させることができ、また、車輪に滑りが生じない条件では、歩行ロボットの路面上における位置と方向が各能動車輪部の回転角のみによって定まるため、歩行ロボットの位置や移動速度等を容易に制御できる制御性に優れた足部走行機構を提供することができる。
(3)足部走行機構が、足部フレームと能動車輪部及び受動車輪部と駆動部と摩擦接地部とからなるので、既存の歩行ロボットの足底に容易に取り付けて用いることができる汎用性に優れた足部走行機構を提供することができる。
As described above, according to the biped robot of the present invention, the following advantageous effects can be obtained.
According to the invention of claim 1,
(1) While driving the active wheel portion with the friction ground contact portion separated from the road surface and only the active wheel portion and the passive wheel portion grounded, the vehicle can travel at high speed and high efficiency on a flat road surface, Stable walking can be performed by grounding the frictional grounding part on the road surface, and it is excellent in mobility that can easily and smoothly switch between running and walking with wheels simply by tilting the foot frame of each sole. A foot travel mechanism can be provided.
(2) By simply controlling the rotation angle of the active wheel, the walking robot can be moved forward, backward, and left and right, and the position and direction of the walking robot on the road surface can be changed under the condition that the wheel does not slip. Since it is determined only by the rotation angle of each active wheel portion, it is possible to provide a foot travel mechanism with excellent controllability that can easily control the position and moving speed of the walking robot.
(3) Since the foot travel mechanism is composed of a foot frame, an active wheel part, a passive wheel part, a drive part, and a friction grounding part, the versatility can be easily attached to the sole of an existing walking robot and used. An excellent foot travel mechanism can be provided.

請求項2に記載の発明によれば、請求項1の効果に加え、
(1)能動車輪部、受動車輪部、摩擦接地部で支持多角形を形成することができるので、ZMP制御による姿勢の安定化が可能で、安定した歩行及び走行を行うことができる足部走行機構を提供することができる。
According to invention of Claim 2, in addition to the effect of Claim 1,
(1) Since the support polygon can be formed by the active wheel portion, the passive wheel portion, and the frictional ground contact portion, the posture can be stabilized by ZMP control, and the foot running capable of performing stable walking and running is possible. A mechanism can be provided.

請求項3に記載の発明によれば、
(1)右足部及び左足部に前後に直線状に並設された2乃至複数の受動車輪部を備えているので、スウィズル動作を行うことで、モータ等の駆動部を用いることなく2足歩行ロボットを前進、後退させることができる移動性に優れた足部走行機構を提供することができる。
According to invention of Claim 3,
(1) Since it has two or more passive wheels arranged in a straight line on the right and left legs in front and back, it can be swiped without using a drive unit such as a motor. It is possible to provide a foot travel mechanism with excellent mobility that can move the robot forward and backward.

請求項4に記載の発明によれば、
(1)足部走行機構を備えていない足底の摩擦接地部で路面を蹴って、足部走行機構を備えた別の足部により走行することができ、モータ等の駆動部を用いることなく前進、後退できる2足歩行ロボットを提供することができる。また、受動車輪部を備えた一方の足部を斜めに向け、摩擦接地部を備えた足部をその方向に蹴り出せば、斜め方向にも進むことができる。
(2)足部走行機構の足底に3乃至複数の受動車輪部により支持多角形が形成されるので、ZMP制御による姿勢の安定化が可能で整地や平坦な路面において安定した車輪走行を行うことができる2足歩行ロボットを提供することができる。
According to invention of Claim 4,
(1) A road surface can be kicked by a frictional contact portion of a sole that does not include a foot travel mechanism, and can be traveled by another foot that includes a foot travel mechanism without using a drive unit such as a motor. A biped robot that can move forward and backward can be provided. Moreover, if one leg part provided with the passive wheel part is turned diagonally, and the foot part provided with the friction grounding part is kicked out in that direction, it can advance also in the diagonal direction.
(2) Since a support polygon is formed by three or more passive wheel portions on the sole of the foot travel mechanism, the posture can be stabilized by ZMP control, and stable wheel travel is performed on leveling or a flat road surface. It is possible to provide a biped robot that can perform the above.

請求項5に記載の発明によれば、
(1)能動車輪部や受動車輪部により走行することができるので、平坦な路面において高速且つ高効率で移動することができる2足歩行ロボットを提供することができる。
(2)整地や平坦な路面において車輪による走行ができると共に、凹凸路面等の不整地や段差において2足歩行でき、さらに車輪走行と2足歩行との切り換えもスムーズに行うことができるので、路面の傾斜や段差、状態等に関わらず効率よく移動することができる移動性に優れた2足歩行ロボットを提供することができる。
According to the invention of claim 5,
(1) Since it can drive | work with an active wheel part or a passive wheel part, the biped walking robot which can move at high speed and high efficiency on a flat road surface can be provided.
(2) The road surface can be traveled by wheels on leveling or flat road surfaces, and can be biped on uneven surfaces such as uneven road surfaces, and can be switched between wheeled and bipedal walking smoothly. It is possible to provide a biped walking robot with excellent mobility that can move efficiently regardless of the inclination, step, state, and the like.

請求項6に記載の発明によれば、請求項5の効果に加え、
(1)脚部がパラレルリンク機構部により形成されているので、各々のリンクに負荷が分散され大きな負荷に耐えることができ剛性を高くすることができると共に、右足部及び左足部における出力が大きく、重量物の搭載や搬送等が可能で実用性に優れた2足歩行ロボットを提供することができる。
According to the invention described in claim 6, in addition to the effect of claim 5,
(1) Since the leg portion is formed by the parallel link mechanism portion, the load is distributed to each link so that it can withstand a large load, increase the rigidity, and output at the right foot portion and the left foot portion is large. In addition, it is possible to provide a biped robot that can load and transport heavy objects and has excellent practicality.

請求項7に記載の発明によれば、請求項5又は6の効果に加え、
(1)パラレルリンク機構部のリンクとして直動リンクを用いることで、各々の直動リンクが互いに干渉することがないため装置の小型化及びコンパクト化が可能で設計の自由度に優れた2足歩行ロボットを提供することができる。
(2)直動リンクの伸長時と短縮時で直動リンクのアクチュエータにかかる負荷に大きな差が出ないため、下半身モジュールが低い姿勢をとった場合にアクチュエータにかかる負荷トルクを低減できると共に、アクチュエータの動力を節約できる省エネルギ性に優れた2足歩行ロボットを提供することができる。
(3)各々の直動リンクには引っ張り力及び圧縮力のみが印加され曲げモーメントが加わらないため、強度及び剛性に優れると共に、材質や形状の選択の幅が広がり設計の自由度に優れた2足歩行ロボットを提供することができる。
According to invention of Claim 7, in addition to the effect of Claim 5 or 6,
(1) By using linear motion links as the links of the parallel link mechanism, the linear motion links do not interfere with each other, so the device can be made smaller and more compact, and the two legs have excellent design flexibility. A walking robot can be provided.
(2) Since there is no significant difference in the load applied to the actuator of the linear motion link when the linear motion link is extended and shortened, the load torque applied to the actuator can be reduced when the lower body module is in a low posture, and the actuator It is possible to provide a biped walking robot excellent in energy saving that can save the power of.
(3) Since only a pulling force and a compressive force are applied to each linear link and no bending moment is applied, it is excellent in strength and rigidity, and has a wide range of choices of materials and shapes and has a high degree of freedom in design. A leg walking robot can be provided.

請求項8に記載の発明によれば、請求項5乃至7の内いずれか1項の効果に加え、
(1)6軸力覚センサにより各軸方向の力3成分と各軸周りのモーメント3成分を同時に且つ逐次連続的に高精度で検出することができ、また、6軸力覚センサを固定板と足部フレーム又は車輪保持部との間に介装しているので、正確な検出値が得られZMP制御が可能になる2足歩行ロボットを提供することができる。
According to the invention described in claim 8, in addition to the effect of any one of claims 5 to 7,
(1) The 6-axis force sensor can detect the force 3 component in each axis direction and the moment 3 component around each axis simultaneously and successively with high accuracy. Since it is interposed between the foot frame and the wheel holding part, it is possible to provide a biped walking robot that can obtain an accurate detection value and enables ZMP control.

以下、本発明の一実施の形態について、図1乃至図8を用いて説明する。
(実施の形態1)
図1は本実施の形態1における2足歩行ロボットの全体斜視図であり、図2は図1に示す2足歩行ロボットの模式図である。
図中、1は本実施の形態1における2足歩行ロボット、1aは右脚のパラレルリンク機構部、1bは左脚のパラレルリンク機構部、2はベース部、3は右足部の足部走行機構、4は左足部の足部走行機構、3a,4aは足部走行機構3,4の上部に固定された固定板、5(5a,5a′,5b,5b′,5c,5c′)はパラレルリンク機構部1a,1bの直動リンク、6(6a,6a′,6b,6b′,6c,6c′)はベース部側受動ジョイント、7(7a,7b,7c)は足部側受動ジョイント、8(8a,8b,8c)は回動受動ジョイント、9は6軸力覚センサ、10a,10bは足部フレーム、11a,11bは能動車輪部、12a,12bは駆動部、13a,13bは受動車輪部、14は摩擦接地部である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an overall perspective view of the biped walking robot in the first embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram of the biped walking robot shown in FIG.
In the figure, 1 is a biped walking robot according to the first embodiment, 1a is a parallel link mechanism part of the right leg, 1b is a parallel link mechanism part of the left leg, 2 is a base part, and 3 is a foot running mechanism of the right leg part. 4 is a foot travel mechanism for the left foot, 3a and 4a are fixed plates fixed to the upper portions of the foot travel mechanisms 3 and 4, and 5 (5a, 5a ', 5b, 5b', 5c, 5c ') are parallel. Link mechanism 1a, 1b linear motion link, 6 (6a, 6a ', 6b, 6b', 6c, 6c ') is a base side passive joint, 7 (7a, 7b, 7c) is a foot side passive joint, 8 (8a, 8b, 8c) is a rotary passive joint, 9 is a 6-axis force sensor, 10a, 10b are foot frames, 11a, 11b are active wheel units, 12a, 12b are drive units, and 13a, 13b are passive units. A wheel part and 14 are friction grounding parts.

ここで、右脚の各部について図2を用いて説明する。なお、左脚の各部は右脚と対称で同一構成なので説明を省略する。
図1及び図2に示すように、固定板3aは床反力を検出する6軸力覚センサ9を介して右足部3の足部フレーム10aの上部に固定されている。6軸力覚センサ9により、各軸方向の力3成分と各軸周りのモーメント3成分を同時に且つ連続的に高精度で検出することができる。
直動リンク5、5a、5a′、5b、5b′、5c、5c′は、モータを用いた送り螺子機構や、油圧、水圧、空気圧等を用いたシリンダ等の直動型アクチュエータを用いて伸縮自在に形成され、その長手方向に伸縮する1自由度に形成されている。ベース部側受動ジョイント6、6a、6a′、6b、6b′、6c、6c′は、直動リンク5、5a〜5c′の長手方向に直交し、且つ各々直交する2軸の軸周方向に回動する2自由度に形成されている。足部側受動ジョイント7、7a、7b、7cは、直動リンク5、5a〜5c′の長手方向に直交し、且つ各々直交する2軸の軸周方向に回動する2自由度に形成されている。回動受動ジョイント8、8a、8b、8cは、直動リンク5、5a〜5c′の軸周方向に回動する1自由度に形成されている。
Here, each part of the right leg will be described with reference to FIG. In addition, since each part of a left leg is the same structure as a right leg, description is abbreviate | omitted.
As shown in FIGS. 1 and 2, the fixing plate 3a is fixed to the upper part of the foot frame 10a of the right foot 3 via a 6-axis force sensor 9 that detects a floor reaction force. The six-axis force sensor 9 can simultaneously and continuously detect the three force components in each axial direction and the three moment components around each axis with high accuracy.
The linear motion links 5, 5 a, 5 a ′, 5 b, 5 b ′, 5 c, 5 c ′ can be expanded and contracted using a feed screw mechanism using a motor or a linear actuator such as a cylinder using hydraulic pressure, hydraulic pressure, pneumatic pressure, etc. It is formed freely and is formed with one degree of freedom to expand and contract in the longitudinal direction. The base-side passive joints 6, 6a, 6a ', 6b, 6b', 6c, 6c 'are orthogonal to the longitudinal direction of the linear motion links 5, 5a to 5c', and in the axial direction of two axes that are orthogonal to each other. It is formed with two degrees of freedom to rotate. The foot side passive joints 7, 7 a, 7 b, 7 c are formed with two degrees of freedom that are orthogonal to the longitudinal direction of the linear motion links 5, 5 a to 5 c ′ and that rotate in the axial direction of two orthogonal axes. ing. The rotary passive joints 8, 8a, 8b, 8c are formed with one degree of freedom to rotate in the axial circumferential direction of the linear motion links 5, 5a-5c ′.

ベース部側受動ジョイント6a、6a′はベース部2の下面の右後部側に配設されている。足部側受動ジョイント7aの下部には回動受動ジョイント8aが連結され、回動受動ジョイント8aは固定板3aの右後部側に固定されている。直動リンク5aの上端部はベース部側受動ジョイント6aに連結され、下端部は足部側受動ジョイント7aに連結されている。直動リンク5a′の上端部はベース部側受動ジョイント6a′に連結され、下端部は足部側受動ジョイント7aに連結されている。
ベース部側受動ジョイント6b、6b′はベース部2の下面の右前部側に配設されている。足部側受動ジョイント7bの下部には回動受動ジョイント8bが連結され、回動受動ジョイント8bは固定板3aの右前部側に固定されている。直動リンク5bの上端部はベース部側受動ジョイント6bに連結され、下端部は足部側受動ジョイント7bに連結されている。直動リンク5b′の上端部はベース部側受動ジョイント6b′に連結され、下端部は足部側受動ジョイント7bに連結されている。
ベース部側受動ジョイント6c、6c′はベース部2の下面の右中央部に配設されている。足部側受動ジョイント7cは固定板3aの右中央部に配設され、その下部には回動受動ジョイント8cが配設されている。直動リンク5cの上端部はベース部側受動ジョイント6cに連結され、下端部は足部側受動ジョイント7cに連結されている。直動リンク5c′の上端部はベース部側受動ジョイント6c′に連結され、下端部は足部側受動ジョイント7cに連結されている。
The base portion side passive joints 6 a and 6 a ′ are disposed on the right rear portion side of the lower surface of the base portion 2. A rotating passive joint 8a is connected to the lower part of the foot side passive joint 7a, and the rotating passive joint 8a is fixed to the right rear side of the fixed plate 3a. The upper end portion of the linear motion link 5a is connected to the base portion side passive joint 6a, and the lower end portion is connected to the foot portion side passive joint 7a. The upper end portion of the linear motion link 5a 'is connected to the base portion side passive joint 6a', and the lower end portion is connected to the foot portion side passive joint 7a.
The base portion side passive joints 6 b and 6 b ′ are disposed on the right front portion side of the lower surface of the base portion 2. A rotating passive joint 8b is connected to a lower portion of the foot side passive joint 7b, and the rotating passive joint 8b is fixed to the right front portion side of the fixed plate 3a. The upper end portion of the linear motion link 5b is connected to the base portion side passive joint 6b, and the lower end portion is connected to the foot portion side passive joint 7b. The upper end portion of the linear motion link 5b 'is connected to the base portion side passive joint 6b', and the lower end portion is connected to the foot portion side passive joint 7b.
The base portion side passive joints 6 c and 6 c ′ are disposed at the right center portion of the lower surface of the base portion 2. The foot side passive joint 7c is disposed at the right center portion of the fixed plate 3a, and a rotating passive joint 8c is disposed at the lower portion thereof. The upper end portion of the linear motion link 5c is connected to the base portion side passive joint 6c, and the lower end portion is connected to the foot portion side passive joint 7c. The upper end portion of the linear motion link 5c ′ is connected to the base portion side passive joint 6c ′, and the lower end portion is connected to the foot portion side passive joint 7c.

次に、右脚端部の右足部の足部走行機構3について図3を用いて詳細に説明する。なお、左足部の足部走行機構4の各部は足部走行機構3と対称で同一構成であるので、説明を省略する。
図3(a)は足部走行機構3の要部斜視図であり、図3(b)は足部走行機構3の要部底面図である。
図3において、15は駆動部固定部、16はシャフト、16aは軸受部、16bは軸継手、17は減速器、17aは駆動軸、18はセンタ部、18aは凹部、19は支持部、19aはリブ、20は切り欠き部である。
ここで、足部フレーム10aは、略矩形状の外周部10cと、外周部10cの内側の各隅部から略中央部に向かって延びる支持部19と、支持部19により略中央部に支持されたセンタ部18と、により形成されている。各支持部19の上下部にはリブ19aが形成され剛性を高めている。センタ部19には6軸力覚センサ9が挿入されネジ止め固定される凹部18aが形成されている。6軸力覚センサ9は凹部18aに挿入されている。これにより、2足歩行ロボット1の全高を低くすることができ、重心を低くできるので安定性を向上させることができる。
足部フレーム10aの前部には、減速器17と一体になったモータ等の駆動部12aが駆動部固定部15で固定されている。なお、駆動部固定部15は駆動軸挿通孔(図示せず)を有する板状体からなり足部フレーム10aの前部壁の略中央部に固定されている。駆動部12a及び減速器17はその駆動軸17aが駆動軸挿通孔に挿通されると共に、駆動軸側で駆動部固定部15に取り付け固定されている。また、足部フレーム10aの前部の外側の角部には切り欠き部20が形成され、切り欠き部20に能動車輪部11aが配設されている。能動車輪部11aに軸として固定されたシャフト16は足部フレーム10aの前部に形成された軸受部16aに軸支され、軸継手16bを介して駆動軸17aに接続されている。駆動部12aの駆動力が減速器17を介して減速され駆動軸17a、シャフト16を介して能動車輪部11aが回転駆動される。
足部フレーム10aの能動車輪部11aの後方の角部には受動車輪部13aが配設されている。能動車輪部11aと受動車輪部13aの路面との接地部分は足部フレーム10aの前後に延びる同一直線上に位置するように配設されている。なお、この直線は左右の足部で平行となるように、各足部足部走行機構3,4に各々能動車輪部11aと受動車輪部13aとが配置されている。さらに、摩擦接地部14は足部フレーム10aの能動車輪部11a及び受動車輪部13aの反対側の側部の前後の角部の底部に各々形成され、能動車輪部11a、受動車輪部13a、及び摩擦接地部14の路面に対する各接地点は同一平面上に配設され、その各接地点は同一平面上に支持多角形を形成している。これにより、足部フレーム10aを各々外側に傾けて摩擦接地部14を路面から離隔させ、能動車輪部11aと受動車輪部13aのみを確実に接地させることができる。なお、摩擦接地部14は足部フレーム10aの角部を切り落とした形状に形成されている。これにより、2足歩行ロボットがその場で足踏みしながら旋回する場合等に足部フレーム10aと足部フレーム10bとが互いに接触しないようになっている。
Next, the foot travel mechanism 3 for the right foot at the right leg end will be described in detail with reference to FIG. In addition, since each part of the foot | leg part traveling mechanism 4 of a left foot part is symmetrical and has the same structure as the foot | leg part traveling mechanism 3, description is abbreviate | omitted.
FIG. 3A is a perspective view of a main part of the foot travel mechanism 3, and FIG. 3B is a bottom view of the main part of the foot travel mechanism 3.
In FIG. 3, 15 is a drive part fixing part, 16 is a shaft, 16a is a bearing part, 16b is a shaft coupling, 17 is a speed reducer, 17a is a drive shaft, 18 is a center part, 18a is a concave part, 19 is a support part, 19a Is a rib, and 20 is a notch.
Here, the foot frame 10a is supported by the substantially central portion by the substantially rectangular outer peripheral portion 10c, the support portion 19 extending from each corner inside the outer peripheral portion 10c toward the substantially central portion, and the support portion 19. The center portion 18 is formed. Ribs 19a are formed on the upper and lower portions of each support portion 19 to increase the rigidity. The center portion 19 is formed with a recess 18a into which the 6-axis force sensor 9 is inserted and fixed with screws. The 6-axis force sensor 9 is inserted into the recess 18a. Thereby, the overall height of the biped robot 1 can be lowered and the center of gravity can be lowered, so that the stability can be improved.
A driving unit 12 a such as a motor integrated with the speed reducer 17 is fixed to the front portion of the foot frame 10 a by a driving unit fixing unit 15. In addition, the drive part fixing | fixed part 15 consists of a plate-shaped body which has a drive shaft insertion hole (not shown), and is being fixed to the approximate center part of the front part wall of the foot | leg part flame | frame 10a. The drive shaft 12a of the drive unit 12a and the speed reducer 17 is inserted through the drive shaft insertion hole, and is fixedly attached to the drive unit fixing unit 15 on the drive shaft side. Further, a notch 20 is formed in the outer corner of the front part of the foot frame 10 a, and the active wheel 11 a is disposed in the notch 20. A shaft 16 fixed as an axis to the active wheel portion 11a is pivotally supported by a bearing portion 16a formed at the front portion of the foot frame 10a, and is connected to a drive shaft 17a via a shaft coupling 16b. The driving force of the drive unit 12a is decelerated through the speed reducer 17, and the active wheel unit 11a is rotationally driven through the drive shaft 17a and the shaft 16.
A passive wheel portion 13a is disposed at a corner portion behind the active wheel portion 11a of the foot frame 10a. The ground contact portion between the active wheel portion 11a and the road surface of the passive wheel portion 13a is disposed so as to be located on the same straight line extending in the front and rear directions of the foot frame 10a. In addition, the active wheel part 11a and the passive wheel part 13a are each arrange | positioned at each foot part foot running mechanism 3 and 4 so that this straight line may become parallel in a right and left foot part. Further, the friction grounding part 14 is formed at the bottom of the front and rear corners of the side opposite to the active wheel part 11a and the passive wheel part 13a of the foot frame 10a, respectively, the active wheel part 11a, the passive wheel part 13a, and Each grounding point with respect to the road surface of the friction grounding part 14 is disposed on the same plane, and each grounding point forms a support polygon on the same plane. As a result, the foot frame 10a can be tilted outward to separate the frictional grounding portion 14 from the road surface, and only the active wheel portion 11a and the passive wheel portion 13a can be reliably grounded. In addition, the friction ground contact part 14 is formed in the shape which cut off the corner | angular part of the leg part frame 10a. This prevents the foot frame 10a and the foot frame 10b from contacting each other when the biped walking robot turns while stepping on the spot.

以上のように構成された本実施の形態1における2足歩行ロボットについて、以下その動作を図1乃至図3を用いて説明する。
まず、2足歩行ロボットの2足歩行動作について説明する。なお、本実施の形態1においては、2足歩行ロボットの右脚の動作について説明する。左脚の動作については右脚と同様であるので説明を省略する。
右脚を動作させる場合、予め設定された歩行パターンに基づいて右脚の逆運動学を計算し、算出された値に基づいて直動リンク5a〜5c′の各々の図示しないアクチュエータを駆動させ直動リンク5a〜5c′を伸縮させる。直動リンク5a〜5c′とベース部2又は右足部の足部走行機構3との連結部分に配設されているベース部側受動ジョイント6a〜6c′、足部側受動ジョイント7a〜7c、及び回動継手8a〜8cは、直動リンク5a〜5c′の伸縮に追従してこれを妨げることなく円滑に従動する。直動リンク5a〜5c′のアクチュエータの駆動は各々に配設されたロータリエンコーダ等の図示しない検出器により検出され、取得された検出値は角度データとしてフィードバックされ直動リンク5a〜5c′はフィードバック制御される。これにより、右脚は、一歩踏み出す動作やその場で足踏みする動作等を行うことができる。更に、このような動作を右脚と左脚で交互に連続して行うことにより、歩行動作を行うことができる。なお、このとき、能動車輪部11aは路面との摩擦力で回転しないように、すなわち足部走行機構3が滑らないように制御される。
なお、2足歩行時において、能動車輪部11a、受動車輪部13a、及び摩擦接地部14,14により、足部の底部に支持多角形を形成しているので、この支持多角形の内部にZMPが位置するように2足歩行ロボットの姿勢や動作を制御することで安定した2足歩行を行うことができる。このZMPの位置は6軸力覚センサ9の検出値に基づいて求められる。
The operation of the biped robot in the first embodiment configured as described above will be described below with reference to FIGS.
First, the biped walking operation of the biped walking robot will be described. In the first embodiment, the operation of the right leg of the biped robot will be described. Since the operation of the left leg is the same as that of the right leg, description thereof is omitted.
When the right leg is operated, the inverse kinematics of the right leg is calculated based on a preset walking pattern, and the actuators (not shown) of the linear motion links 5a to 5c ′ are driven based on the calculated values. The dynamic links 5a to 5c 'are expanded and contracted. Base portion side passive joints 6a to 6c ', foot portion side passive joints 7a to 7c, which are disposed at a connecting portion between the linear motion links 5a to 5c' and the base portion 2 or the foot portion traveling mechanism 3 of the right foot portion; The rotary joints 8a to 8c follow the expansion and contraction of the linear motion links 5a to 5c 'and smoothly follow without obstructing this. Driving of the actuators of the linear motion links 5a to 5c 'is detected by a detector (not shown) such as a rotary encoder provided in each, and the obtained detection value is fed back as angle data, and the linear motion links 5a to 5c' are fed back. Be controlled. As a result, the right leg can perform an operation of taking a step, an operation of stepping on the spot, and the like. Furthermore, a walking action can be performed by performing such an action alternately and continuously on the right leg and the left leg. At this time, the active wheel portion 11a is controlled so as not to rotate due to the frictional force with the road surface, that is, so that the foot travel mechanism 3 does not slip.
In addition, since the support polygon is formed in the bottom part of the foot part by the active wheel part 11a, the passive wheel part 13a, and the friction ground contact parts 14 and 14 at the time of bipedal walking, ZMP is formed inside the support polygon. Stable bipedal walking can be performed by controlling the posture and operation of the bipedal walking robot so that is positioned. The position of this ZMP is obtained based on the detection value of the 6-axis force sensor 9.

次に、2足歩行ロボットの能動車輪部11a及び受動車輪部13aを用いた走行動作について図4を用いて説明する。
図4(a)は歩行動作時等の右足部及び左足部の足部走行機構を示す要部模式正面図であり、図4(b)は走行動作時の右足部及び左足部の足部走行機構を示す要部模式正面図であり、図4(c)は倒立振子型走行動作時の右足部の足部走行機構を示す要部模式側面図である。
2足歩行ロボット1の歩行動作時等においては、図4(a)に示すように、右足部の足部走行機構3の底部は能動車輪部11a、受動車輪部13a、及び前後の摩擦接地部14,14の4点で接地している。また、左足部の足部走行機構4の底部も同様に、能動車輪部11b、受動車輪部13b,及び前後の摩擦接地部14,14の4点で接地している。
2足歩行ロボット1の走行動作時には、図4(b)に示すように、足部走行機構3及び足部走行機構4の足部フレーム10a,10bを各々外側に傾け、摩擦接地部14が路面から離隔させる。足部フレーム10a,10bを傾けるには、右脚及び左脚のパラレルリンク機構部1a及び1bの所定の直動リンク5を伸縮させる。例えば、足部走行機構3の足部フレーム10aを外側に傾けるには、図2に示す直動リンク5c,5c′を短縮させるか、或いは直動リンク5a,5a′,5b,5b′を伸長させる。
これにより、足部走行機構3及び足部走行機構4の底部は能動車輪部11a,11bと受動車輪部13a,13bのみが接地している状態となる。走行を行うには、予め設定された走行パターン(能動車輪部11a,11bの各々の回転角データ等)に基づいて駆動部12a,12bを駆動することにより能動車輪部11a,11bを回転させることで、2足歩行ロボット1は走行することができる。なお、能動車輪部11aと能動車輪部11bを同じ方向に同じ回転速度で回転させると前進や後退することができ、異なる方向に回転させるとその場で旋回することができ、同じ方向に異なる回転速度で回転させると右方向や左方向に曲線状に走行することができる。
また、走行動作時においては、接地した能動車輪部11a,11bと受動車輪部13a,13bにより形成された支持多角形の内部にZMPが位置するよう2足歩行ロボット1の姿勢を制御している。なお、2足歩行ロボットのZMPは、該支持多角形の中心部より能動車輪部11a,11b側にずれた位置となるように設定されることが好ましい。これにより、2足歩行ロボット1のZMPが中心部より能動車輪部11a,11b側にあるため、能動車輪部11a,11bの空転や滑りを防止でき、円滑な走行動作を行うことができる。
また、2足歩行ロボット1が加速や減速、或いは停止する場合は、慣性力により2足歩行ロボット1が転倒しないように、速度や加速度等を考慮してZMPを設定している。例えば、2足歩行ロボット1が走行中に急停止する場合では、減速に伴って2足歩行ロボット1のZMPが前方(進行方向)に移動するので、これが支持多角形から外れないように2足歩行ロボット1の姿勢を制御している。
Next, a traveling operation using the active wheel portion 11a and the passive wheel portion 13a of the biped walking robot will be described with reference to FIG.
FIG. 4 (a) is a schematic front view of a main part showing a foot travel mechanism of the right foot and left foot during walking motion, and FIG. 4 (b) is a foot travel of the right foot and left foot during travel motion. FIG. 4C is a schematic side view of the relevant part showing the foot part travel mechanism of the right foot part during the inverted pendulum type running operation.
When the biped walking robot 1 is in a walking motion or the like, as shown in FIG. 4 (a), the bottom part of the foot part traveling mechanism 3 of the right foot part is an active wheel part 11a, a passive wheel part 13a, and front and rear friction grounding parts. 14 and 14 are grounded at four points. Similarly, the bottom part of the foot part traveling mechanism 4 of the left foot part is grounded at four points of the active wheel part 11b, the passive wheel part 13b, and the front and rear frictional ground parts 14 and 14.
When the biped walking robot 1 is running, as shown in FIG. 4 (b), the foot running mechanism 3 and the foot frames 10a and 10b of the foot running mechanism 4 are each tilted outward, and the friction grounding unit 14 is placed on the road surface. Separate from. In order to tilt the foot frames 10a and 10b, the predetermined linear motion links 5 of the parallel link mechanism portions 1a and 1b of the right leg and the left leg are expanded and contracted. For example, in order to incline the foot frame 10a of the foot travel mechanism 3, the linear motion links 5c and 5c 'shown in FIG. 2 are shortened or the linear motion links 5a, 5a', 5b and 5b 'are extended. Let
Thereby, only the active wheel parts 11a and 11b and the passive wheel parts 13a and 13b are in a state where the bottoms of the foot part traveling mechanism 3 and the foot part traveling mechanism 4 are grounded. In order to run, the active wheels 11a and 11b are rotated by driving the drivers 12a and 12b based on a preset running pattern (respective rotation angle data of the active wheels 11a and 11b). Thus, the biped robot 1 can travel. If the active wheel portion 11a and the active wheel portion 11b are rotated in the same direction at the same rotational speed, the active wheel portion 11a and the active wheel portion 11b can move forward and backward, and if rotated in different directions, they can turn on the spot and rotate in the same direction. When rotated at a speed, the vehicle can travel in a right or left curve.
Further, during the traveling operation, the posture of the biped walking robot 1 is controlled so that the ZMP is positioned inside the support polygon formed by the grounded active wheel portions 11a and 11b and the passive wheel portions 13a and 13b. . The ZMP of the biped robot is preferably set so as to be shifted from the center of the support polygon toward the active wheel portions 11a and 11b. Accordingly, since the ZMP of the biped robot 1 is on the active wheel portions 11a and 11b side from the center portion, the active wheel portions 11a and 11b can be prevented from slipping and slipping, and a smooth running operation can be performed.
Further, when the biped walking robot 1 is accelerated, decelerated, or stopped, ZMP is set in consideration of speed, acceleration, etc. so that the biped walking robot 1 does not fall down due to inertial force. For example, when the biped walking robot 1 stops suddenly while traveling, the ZMP of the biped walking robot 1 moves forward (moving direction) as the vehicle decelerates, so that the bipedal walking robot 1 does not deviate from the support polygon. The posture of the walking robot 1 is controlled.

さらに、2足歩行ロボット1は、能動車輪部11a,11bのみを接地させ略直立した状態で走行(倒立振子型走行)することもできる。倒立振子型走行動作時には、図4(a)に示す状態から、足部走行機構3,4の足部フレーム10a,10bを前方へ傾けることにより、図4(c)に示すように、球状キャスタ13a,13b及び前後の摩擦接地部14を路面から離隔させる。ここで、能動車輪部11a,11bの駆動軸を前部の摩擦接地部14より前方に位置するように配置するか、或いは能動車輪部11a,11bを大径のものとしているので、各足部を外側に傾けることなく、前方へ傾けるだけで前部の摩擦設置部14も路面から離隔させることができる。足部フレーム10a,10bを前方へ傾けるには、右脚及び左脚のパラレルリンク機構部1a,1bの所定の直動リンク5を伸縮させる。例えば、足部走行機構3の足部フレーム10aを前方に傾けるには、図2に示す直動リンク5a,5a′を短縮させるか、或いは直動リンク5b,5b′を伸長させる。
なお、2足歩行ロボット1は、能動車輪部11a,11bのみが接地している状態で転倒しないように、2足歩行ロボット1のベース部2に設けられた3軸姿勢角センサ(図示せず)により計測された姿勢角等をフィードバックして制御し姿勢のバランスを保っている。
バランスを保った状態で駆動部12a,12bを駆動することにより能動車輪部11a,11bを回転させ、2足歩行ロボット1は倒立振子状態で走行することができる。
また、倒立振子型走行動作時においては、能動車輪部11a,11b以外の可動部はすべて固定して姿勢のバランスを保つよう制御している。すなわち、直動リンク5は伸縮しないようにしている。これにより、2足歩行ロボット1を1つの剛体みなすことができるので、モデル化が容易になり制御が簡略化できる。
Furthermore, the biped walking robot 1 can also travel (inverted pendulum type traveling) in a substantially upright state with only the active wheel portions 11a and 11b grounded. When the inverted pendulum type traveling operation is performed, the foot frames 10a and 10b of the foot traveling mechanisms 3 and 4 are tilted forward from the state illustrated in FIG. 13a, 13b and the front and rear frictional contact portions 14 are separated from the road surface. Here, the drive shafts of the active wheel portions 11a and 11b are arranged so as to be positioned in front of the front frictional grounding portion 14, or the active wheel portions 11a and 11b have a large diameter. The front frictional installation portion 14 can also be separated from the road surface simply by tilting forward without tilting the outer side. In order to tilt the foot frames 10a and 10b forward, the predetermined linear motion links 5 of the right and left leg parallel link mechanism portions 1a and 1b are expanded and contracted. For example, in order to tilt the foot frame 10a of the foot travel mechanism 3 forward, the linear motion links 5a and 5a 'shown in FIG. 2 are shortened or the linear motion links 5b and 5b' are extended.
Note that the biped walking robot 1 has a three-axis attitude angle sensor (not shown) provided on the base unit 2 of the biped walking robot 1 so that the biped walking robot 1 does not fall down while only the active wheel portions 11a and 11b are in contact with the ground. The posture angle measured by (1) is fed back and controlled to maintain the balance of posture.
The active wheels 11a and 11b are rotated by driving the drive units 12a and 12b in a balanced state, so that the biped robot 1 can travel in an inverted pendulum state.
Further, during the inverted pendulum type traveling operation, all the movable parts other than the active wheel parts 11a and 11b are fixed and controlled to maintain the balance of the posture. That is, the linear motion link 5 is not expanded or contracted. Thereby, since the biped walking robot 1 can be regarded as one rigid body, modeling becomes easy and control can be simplified.

以上のように、本実施の形態1における2足歩行ロボット1は構成されているので、以下のような作用を有する。
(1)脚部が、ベース部2と足部走行機構3,4との間に各々複数のリンクが並列に配設されたパラレルリンク機構部1a,1bにより形成され、各足部3,4がその外側の側部に各々能動車輪部11a,11b及び受動車輪部13a,13bを備え、その内側の側部に前後に摩擦接地部14を備えているので、各足部走行機構3,4を各々外側に傾けて摩擦接地部14を路面から離隔させた状態で能動車輪部11a,11b及び受動車輪部13a,13bにより車輪走行を行うことができると共に、摩擦接地部14を路面に接地させることにより2足歩行を行うことができ、車輪による走行と2足歩行とを容易に且つスムーズに切り換えることができる。
(2)足部走行機構3,4の外側の側部に前後に能動車輪部11a,11b及び受動車輪部13a,13bを備え、能動車輪部11a,11b及び受動車輪部13a,13bは足部フレーム10a,10bの前後に延びる同一直線上に位置するように各々配設され、この直線は各足部走行機構3,4で平行となっているので、車輪走行時には、各足部走行機構3,4を外側に傾けるだけで能動車輪部11a,11b及び受動車輪部13a,13bのみを接地させ略矩形の支持多角形を形成することができ、整地や平坦な路面において安定した高速車輪走行を行うことができる。また、能動車輪部11a,11bや受動車輪部13a,13bに滑りが生じない条件では、2足歩行ロボット1の路面上における位置と方向が能動車輪部11a,11bの回転角のみによって定まるため、2足歩行ロボット1の位置や移動速度等を容易に制御できる。
(3)能動車輪部11a、受動車輪部13a、及び摩擦接地部14の路面に対する各接地点は同一平面上に配設され、その各接地点は同一平面上に支持多角形を形成しているので、2足歩行時には各足の底部に支持多角形を形成することができ、支持多角形の内部にZMPが位置するよう制御することにより安定した2足歩行を行うことができる。また、歩行中の路面との摩擦力により能動車輪部11a,11bが回転しないように制御することにより、各足部走行機構3,4が滑り難くなり安定した2足歩行が可能になる。
(4)足部フレーム10a,10bを前方へ傾けることにより受動車輪部13a,13b及び前後の摩擦接地部14を路面から離隔させ、能動車輪部11a,11bのみを接地させることにより、2足歩行ロボット1を略直立させ、この状態で転倒しないようバランスを保ちながら走行(倒立振子型走行)することができる。
As described above, since the biped walking robot 1 in the first embodiment is configured, it has the following operation.
(1) The leg portion is formed by parallel link mechanism portions 1a and 1b in which a plurality of links are arranged in parallel between the base portion 2 and the foot running mechanisms 3 and 4, respectively. Is provided with active wheel portions 11a, 11b and passive wheel portions 13a, 13b on the outer side portions thereof, and a friction ground contact portion 14 on the inner side portions thereof, so that each foot running mechanism 3, 4 is provided. The wheels can be driven by the active wheel portions 11a and 11b and the passive wheel portions 13a and 13b in a state where the friction grounding portions 14 are separated from the road surface by tilting the outer sides to the outside, and the friction grounding portions 14 are grounded to the road surface. Thus, bipedal walking can be performed, and traveling by wheels and bipedal walking can be easily and smoothly switched.
(2) Active wheel portions 11a and 11b and passive wheel portions 13a and 13b are provided on the outer side portions of the foot running mechanisms 3 and 4 on the front and rear sides, and the active wheel portions 11a and 11b and the passive wheel portions 13a and 13b are foot portions. The frames 10a and 10b are arranged so as to be positioned on the same straight line extending in the front and rear directions of the frames 10a and 10b, and the straight lines are parallel to each of the foot running mechanisms 3 and 4. By simply tilting 4 outward, only the active wheel portions 11a, 11b and the passive wheel portions 13a, 13b can be grounded to form a substantially rectangular support polygon, and stable high-speed wheel running on leveling and flat road surfaces is possible. It can be carried out. Moreover, since the position and direction on the road surface of the biped walking robot 1 are determined only by the rotation angle of the active wheel portions 11a and 11b under the condition that the active wheel portions 11a and 11b and the passive wheel portions 13a and 13b do not slip, The position and moving speed of the biped walking robot 1 can be easily controlled.
(3) Each contact point with respect to the road surface of the active wheel portion 11a, the passive wheel portion 13a, and the friction contact portion 14 is disposed on the same plane, and each contact point forms a support polygon on the same plane. Therefore, a support polygon can be formed at the bottom of each foot during biped walking, and stable biped walking can be performed by controlling the ZMP to be positioned inside the support polygon. Further, by controlling so that the active wheel portions 11a and 11b do not rotate by the frictional force with the road surface during walking, the foot running mechanisms 3 and 4 are less likely to slip, and stable biped walking is possible.
(4) Biped walking by tilting the foot frames 10a and 10b forward to separate the passive wheel portions 13a and 13b and the front and rear frictional ground contact portions 14 from the road surface, and ground only the active wheel portions 11a and 11b. The robot 1 can be run upright (inverted pendulum type running) while maintaining a balance so that the robot 1 does not fall down in this state.

(実施の形態2)
図5は本実施の形態2における2足歩行ロボットの全体斜視図であり、図6は駆動系を示すブロック図であり、図6(b)はゲインと内力との関係を示す関係図である。
図中、1aは右脚のパラレルリンク機構部、1bは左脚のパラレルリンク機構部、2はベース部、3a,4aは固定板、5は直動リンク、6はベース部側受動ジョイント、7は足部側受動ジョイント、8は回動受動ジョイント、9は6軸力覚センサであり、これらは実施の形態1において説明したものと同様のものであるので同一の符号を付けて説明を省略する。21は本実施の形態2における2足歩行ロボット、23は右足部の足部走行機構、24は左足部の足部走行機構、25は車輪保持部、26は車軸、27は受動車輪部、28は各直動リンク5に内蔵されたモータを制御するモータ制御部、29はモータ制御部28に各足部の角度指令値及び位置指令値を入力する駆動制御部である。なお、モータ制御部28や駆動制御部29はベース部2上等に搭載されているが、図5においては図示を省略している。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is an overall perspective view of the biped robot in the second embodiment, FIG. 6 is a block diagram showing a drive system, and FIG. 6B is a relationship diagram showing the relationship between gain and internal force. .
In the figure, 1a is a parallel link mechanism part for the right leg, 1b is a parallel link mechanism part for the left leg, 2 is a base part, 3a and 4a are fixed plates, 5 is a linear link, 6 is a passive joint on the base part side, 7 Is a passive passive joint on the foot side, 8 is a passive passive joint, and 9 is a 6-axis force sensor. These are the same as those described in the first embodiment, so the same reference numerals are used and the description is omitted. To do. 21 is a biped walking robot in the second embodiment, 23 is a foot travel mechanism of the right foot, 24 is a foot travel mechanism of the left foot, 25 is a wheel holding section, 26 is an axle, 27 is a passive wheel section, 28 Is a motor control unit that controls a motor built in each linear link 5, and 29 is a drive control unit that inputs an angle command value and a position command value of each foot to the motor control unit 28. The motor control unit 28 and the drive control unit 29 are mounted on the base unit 2 and the like, but are not shown in FIG.

以上のように構成された本実施の形態2における2足歩行ロボット21について、以下その動作を図5乃至図7を用いて説明する。
図6に示すように、駆動制御部29はモータ制御部28に位置指令値と角度指令値を出力する。位置指令値とは右足部の足部走行機構23(以下、右足部23という)又は左足部の足部走行機構24(以下、左足部24という)の初期位置からの移動量を示す値であり、角度指令値とは2足歩行ロボット21の進行方向に対する右足部23又は左足部24のなす角度を示す値である。
モータ制御部28は、位置指令値及び角度指令値が入力されると、右足部23及び左足部24が指令された位置及び角度になるように各脚のパラレルリンク機構部1a,1bの各々の直動リンク5に内蔵されたモータを制御する。なお、各々の直動リンク5にはモータ回転軸の回転角を検出するロータリエンコーダ等の検出器が内蔵されており、モータ制御部28には、これら検出器での検出値がフィードバックされる。
このようにして右足部23と左足部24の位置と角度を制御することで、2足歩行ロボット21にいわゆるスウィズル動作を行わせる。以下、スウィズル動作について図7を用いて説明する。
The operation of the biped walking robot 21 according to the second embodiment configured as described above will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 6, the drive control unit 29 outputs a position command value and an angle command value to the motor control unit 28. The position command value is a value indicating the amount of movement from the initial position of the foot travel mechanism 23 for the right foot (hereinafter referred to as the right foot 23) or the foot travel mechanism 24 for the left foot (hereinafter referred to as the left foot 24). The angle command value is a value indicating an angle formed by the right foot 23 or the left foot 24 with respect to the traveling direction of the biped walking robot 21.
When the position command value and the angle command value are input, the motor control unit 28 causes each of the parallel link mechanism units 1a and 1b of each leg so that the right foot 23 and the left foot 24 have the commanded position and angle. The motor built in the linear motion link 5 is controlled. Each linear link 5 has a built-in detector such as a rotary encoder that detects the rotation angle of the motor rotation shaft, and the motor controller 28 feeds back the detection values from these detectors.
By controlling the positions and angles of the right foot portion 23 and the left foot portion 24 in this way, the biped walking robot 21 is caused to perform a so-called swizzle motion. Hereinafter, the swizzle operation will be described with reference to FIG.

図7は2足歩行ロボット21のスウィズル動作を説明する説明図である。なお、図7においては右足部23と左足部24の動きを示し、2足歩行ロボット21のベース部2、パラレルリンク機構部1a,1b、及び固定板3a,4aは説明をわかり易くするために図示を省略している。
図7(a)に示すように、右足部23と左足部24を、前部側を開いて逆ハの字状とした状態で、右足部23と左足部24を各々外側(図6(a)に示す矢印Aの方向)に向けて移動させようとすると、その外側に向けて移動させる力の一部が推進力となって右足部23と左足部24は受動車輪部27の回転により各々外側へ移動しながら前方へ、すなわち各々右斜め前方及び左斜め前方へ移動する。これにより、2足歩行ロボット21を前方に向かって走行させることができる。
図7(b)に示すように、右足部23と左足部24を、後部側を開いてハの字状とした状態で、各々内側(図6(b)に示す矢印Bの方向)に向けて移動させようとすると、右足部23と左足部24は受動車輪部27の回転により各々内側へ移動しながら前方へ、すなわち各々左斜め前方及び右斜め前方へ移動する。これにより、2足歩行ロボット21は前方に向かって走行する。
図7(a)に示す動作と図7(b)に示す動作を繰り返す動作、いわゆるスウィズル動作を行うことにより、右足部23と左足部24は左右対称の波線状の軌跡を描きながら前方へ移動するので、2足歩行ロボットは前進することができる。なお、右足部23と左足部24とを逆ハの字状とした状態で各々内側に向けて移動させる動作と、ハの字状とした状態で各々外側に向けて移動させる動作と、を周期的に繰り返すことにより後退することもできる。
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the swizzling operation of the biped robot 21. 7 shows the movement of the right foot portion 23 and the left foot portion 24, and the base portion 2, the parallel link mechanism portions 1a and 1b, and the fixing plates 3a and 4a of the biped walking robot 21 are shown for easy understanding. Is omitted.
As shown in FIG. 7 (a), the right foot 23 and the left foot 24 are respectively formed on the outside (FIG. ) In the direction of arrow A)), the right foot 23 and the left foot 24 are each driven by the rotation of the passive wheel portion 27 as part of the force to be moved outward becomes propulsive force. While moving outwards, they move forward, that is, move diagonally right forward and diagonally left forward. As a result, the biped walking robot 21 can run forward.
As shown in FIG. 7 (b), the right foot portion 23 and the left foot portion 24 are each directed inward (in the direction of arrow B shown in FIG. 6 (b)) in a state where the rear side is opened and shaped like a letter C. The right foot portion 23 and the left foot portion 24 move forward while moving inward by the rotation of the passive wheel portion 27, that is, move to the left diagonally forward and right diagonally forward, respectively. Thereby, the biped walking robot 21 travels forward.
By repeating the operation shown in FIG. 7A and the operation shown in FIG. 7B, so-called swizzle operation, the right foot 23 and the left foot 24 move forward while drawing a symmetrical wavy locus. Thus, the biped robot can move forward. In addition, the operation of moving the right foot portion 23 and the left foot portion 24 inward in a state of being inverted C-shaped and the operation of moving the right foot portion 23 and the left foot portion 24 outward in the state of being C-shaped It is also possible to move backward by repeating it.

2足歩行ロボット21がスウィズル動作を行うと、路面との摩擦力により、右足部23と左足部24には受動車輪部27に直交する方向に内力がかかる。この内力は、図7(a)に示す動作を行う場合には各足部23,24にかかる内向きの力であり、図7(b)に示す動作を行う場合には外向きの力である。この内力は、固定板3a,4aと車輪保持部25との間に介装された6軸力覚センサ9で検出され、駆動制御部29に入力される。
ここで、駆動制御部29からモータ制御部28へ出力される位置指令値は、前回出力された位置指令値に位置指令値の増加分を加えた値であり、予め設定された基本パターン関数(周期関数)に基づいて決定されるが、本実施の形態2においては、位置指令値の増加分は、基本パターン関数から導き出される値に、右足部23又は左足部24にかかる内力に基づいて決定されるゲインを乗じた値となる。以下、図6(b)を用いてゲインについて説明する。なお、図6(b)においては、各足部23,24に内向きにかかる内力を正とし、外向きにかかる内力を負としてグラフ化した。
図6(b)に示すように、ゲインG(0≦G≦1)は内力が予め設定された定常下限値から定常上限値、例えば−8(N)から8(N)の間であればG=1であり、内力が定常上限値から許容最大値、例えば10(N)に近づくにつれ小さくなり、或いは定常下限値から許容最小値、例えば−10(N)に近づくにつれ小さくなり、許容最大値又は許容最小値でG=0になる。すなわち、各足部23,24にかかる内力が定常上限値より大きくなると或いは定常下限値より小さくなると、位置指令値の増加分を減衰させ、増加を緩やかにし、内力が許容最大値又は許容最小値になると位置指令値を増加させないように制御することで、各足部23,24に過大な内力がかかるのを防止でき、円滑なスウィズル動作が可能となる。
なお、角度指令値としては、基本パターン関数(周期関数)と同じ周期で位相を例えば45°ずらした周期関数に基づいて、円滑なスウィズル動作が行われるように設定される。
When the biped walking robot 21 performs a swizzling motion, an internal force is applied to the right foot portion 23 and the left foot portion 24 in a direction orthogonal to the passive wheel portion 27 due to frictional force with the road surface. This internal force is an inward force applied to the feet 23 and 24 when the operation shown in FIG. 7A is performed, and an outward force when the operation shown in FIG. 7B is performed. is there. This internal force is detected by a 6-axis force sensor 9 interposed between the fixed plates 3 a and 4 a and the wheel holding unit 25 and input to the drive control unit 29.
Here, the position command value output from the drive control unit 29 to the motor control unit 28 is a value obtained by adding the increment of the position command value to the previously output position command value, and a preset basic pattern function ( In the second embodiment, the increment of the position command value is determined based on the internal force applied to the right foot 23 or the left foot 24 in the value derived from the basic pattern function. It is a value multiplied by the gain to be used. Hereinafter, the gain will be described with reference to FIG. In FIG. 6B, the internal force applied to each foot 23, 24 is positive, and the internal force applied outward is negative.
As shown in FIG. 6 (b), the gain G (0 ≦ G ≦ 1) can be obtained when the internal force is between a preset steady lower limit value and a steady upper limit value, for example, −8 (N) to 8 (N). G = 1, the internal force decreases from the steady upper limit value to an allowable maximum value, for example, 10 (N), or decreases from the steady lower limit value to an allowable minimum value, for example, −10 (N), and the allowable maximum value. G = 0 at the value or minimum allowable value. That is, when the internal force applied to each foot 23, 24 becomes larger than the steady upper limit value or smaller than the steady lower limit value, the increase of the position command value is attenuated, and the increase is moderated, and the internal force is the allowable maximum value or the allowable minimum value. Then, by controlling so as not to increase the position command value, it is possible to prevent an excessive internal force from being applied to the feet 23 and 24, and a smooth swizzling operation is possible.
The angle command value is set so as to perform a smooth swizzle operation based on a periodic function in which the phase is shifted by, for example, 45 ° at the same period as the basic pattern function (periodic function).

以上のように本実施の形態2における2足歩行ロボット21は構成されているので、以下のような作用を有する。
(1)右足部の足部走行機構23及び左足部の足部走行機構24に前後に直線状に並設された2乃至複数の受動車輪部27を備えているので、各足部走行機構23,24の軌跡が波線状となるように各足部走行機構23,24を周期的に運動させる、いわゆるスウィズル動作を行うことで、進行方向に直交する方向へ各足部走行機構23,24を移動させる力の一部を推進力として取り出すことができ、モータ等の駆動部を用いることなく2足歩行ロボット21を前進、後退させることができる。
As described above, the biped walking robot 21 according to the second embodiment is configured, and thus has the following operation.
(1) Since the right and left foot travel mechanism 23 and the left foot travel mechanism 24 are provided with two or more passive wheel portions 27 arranged in a straight line in the front-rear direction, each foot travel mechanism 23 is provided. , 24 is periodically swung so that the trajectory of wavy lines is a wavy line, so-called swizzle motion is performed, so that each foot travel mechanism 23, 24 is moved in a direction perpendicular to the traveling direction. A part of the moving force can be taken out as a propulsive force, and the biped robot 21 can be moved forward and backward without using a driving unit such as a motor.

(実施の形態3)
図8は本実施の形態3における2足歩行ロボットの全体斜視図である。
図8において、1aは右脚のパラレルリンク機構部、1bは左脚のパラレルリンク機構部、2はベース部、3a,4aは固定板、5は直動リンク、6はベース部側受動ジョイント、7は足部側受動ジョイント、8は回動受動ジョイントであり、これらは実施の形態1において説明したものと同様のものであるので同一の符号を付けて説明を省略する。31は本実施の形態3における2足歩行ロボット、33は右足部の足部走行機構、34は足底に摩擦接地部を備えた左足部、35は連結板、36,37は車輪保持部、38は車軸、39は受動車輪部、40は足底板である。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is an overall perspective view of the biped robot in the third embodiment.
In FIG. 8, 1a is a parallel link mechanism part for the right leg, 1b is a parallel link mechanism part for the left leg, 2 is a base part, 3a and 4a are fixed plates, 5 is a linear link, 6 is a passive joint on the base part side, Reference numeral 7 denotes a foot-side passive joint, and reference numeral 8 denotes a rotating passive joint. These are the same as those described in the first embodiment, and therefore, the same reference numerals are given and description thereof is omitted. 31 is a biped walking robot in the third embodiment, 33 is a foot running mechanism of the right foot, 34 is a left foot having a friction grounding portion on the sole, 35 is a connecting plate, 36 and 37 are wheel holding units, Reference numeral 38 denotes an axle, 39 denotes a passive wheel portion, and 40 denotes a sole plate.

以上のように構成された本実施の形態3における2足歩行ロボット31について、以下その動作を図9を用いて説明する。
図9(a)は左足部34による蹴り出し動作を示す模式図であり、図9(b)は左足部34を遊脚とした状態で右足部の足部走行機構33による滑走動作を示す模式図である。
図9(a)に示すように、2足歩行ロボット31は足部走行機構33と左足部34の間にZMPが位置するようにZMP制御をする。この状態から、左足部34を後部側へ移動させるようにパラレルリンク機構部1bの所定の直動リンク5を伸縮させると、左足部34の足底板40は1以上の摩擦接地部を有し路面に摩擦接地しているので、受動車輪部39を有する足部走行機構33が前方へ移動する。このとき、足部走行機構33と左足部34の間に位置していたZMPを足部走行機構33の移動に伴って足部走行機構33に徐々に近づく方向へ移動させるようにZMP制御をする。
足部走行機構33が前方へ移動し左足部34から離れたところで左足部34を路面から離隔させ遊脚とすると、足部走行機構33はそのときの運動エネルギで前方へ移動し滑走する。
図9(b)に示すように、遊脚となった左足部34は足部走行機構33の側部へ近づけていき、ZMPは足部走行機構33の内部に位置するようにZMP制御をする。
The operation of the biped walking robot 31 according to the third embodiment configured as described above will be described below with reference to FIG.
FIG. 9A is a schematic diagram showing the kicking action by the left foot 34, and FIG. 9B is a schematic showing the sliding action by the foot running mechanism 33 of the right foot with the left foot 34 as a free leg. FIG.
As shown in FIG. 9A, the biped walking robot 31 performs ZMP control so that the ZMP is positioned between the foot travel mechanism 33 and the left foot 34. From this state, when the predetermined linear motion link 5 of the parallel link mechanism portion 1b is expanded and contracted so as to move the left foot portion 34 to the rear side, the sole plate 40 of the left foot portion 34 has one or more friction contact portions. Therefore, the foot travel mechanism 33 having the passive wheel 39 moves forward. At this time, ZMP control is performed so that the ZMP located between the foot travel mechanism 33 and the left foot 34 is moved in a direction gradually approaching the foot travel mechanism 33 as the foot travel mechanism 33 moves. .
When the foot travel mechanism 33 moves forward and moves away from the left foot 34 to separate the left foot 34 from the road surface to be a free leg, the foot travel mechanism 33 moves forward and slides with the kinetic energy at that time.
As shown in FIG. 9 (b), the left foot 34 that has become a free leg approaches the side of the foot travel mechanism 33, and ZMP is controlled so that the ZMP is located inside the foot travel mechanism 33. .

以上のように本実施の形態3における2足歩行ロボット31は構成されているので、以下のような作用を有する。
(1)摩擦接地部を備えた左足部34の足底板40により路面を蹴って、右足部の足部走行機構33の受動車輪部39により走行することができ、モータ等の駆動部を用いることなく前進することができる。
As described above, since the biped walking robot 31 in the third embodiment is configured, it has the following operation.
(1) The road surface can be kicked by the sole plate 40 of the left foot portion 34 provided with the friction ground contact portion, and can be traveled by the passive wheel portion 39 of the foot travel mechanism 33 of the right foot portion, and a driving portion such as a motor is used. You can move forward without any problems.

なお、上述した実施の形態1乃至3で説明した各々の足部走行機構は、既存の歩行ロボットの足底に容易に取り付けることができる。なお、この足部走行機構は、上述したような2足歩行ロボットだけでなく、4足や6足等の多足歩行ロボットでにも用いることができ、また、脚部はパラレルリンク機構部を有するものだけでなく、シリアルリンク機構部を有するものであってもよい。   Each of the foot running mechanisms described in the first to third embodiments can be easily attached to the sole of an existing walking robot. This foot travel mechanism can be used not only for the biped walking robot as described above but also for a multi-legged walking robot such as four or six legs. It may have not only what has but also a serial link mechanism part.

以上説明したように、本発明は、歩行ロボットの脚部の足底に配設される車輪を用いた足部走行機構に関し、特に本発明によれば、既存の歩行ロボットの足底に容易に取り付けることができ汎用性に優れ、平坦な路面において高速且つ高効率で移動することができる足部走行機構を提供することができる。
また、以上説明したように、本発明は、足底に該足部走行機構を備えた2足歩行ロボットに関し、特に本発明によれば、凹凸路面等の不整地や段差に2足歩行で対応できると共に、整地や平坦な路面においては車輪による走行ができるので、高い安定性及び移動性を有し、さらに2足歩行と車輪走行との切り換えをスムーズに行うことができる足部走行機構を備えた2足歩行ロボットを提供することができる。
As described above, the present invention relates to a foot running mechanism using wheels disposed on the soles of the legs of walking robots, and in particular, according to the present invention, the present invention can be easily applied to the soles of existing walking robots. It is possible to provide a foot travel mechanism that can be attached and has excellent versatility and can move at high speed and high efficiency on a flat road surface.
In addition, as described above, the present invention relates to a biped walking robot having the foot travel mechanism on the sole, and in particular according to the present invention, can handle irregular terrain such as uneven road surfaces and steps by biped walking. In addition, because it can run on wheels on leveling and flat road surfaces, it has high stability and mobility, and also has a foot running mechanism that can smoothly switch between bipedal walking and wheel running A biped walking robot can be provided.

実施の形態1における2足歩行ロボットの全体斜視図Overall perspective view of biped walking robot according to Embodiment 1 図1に示す2足歩行ロボットの模式図Schematic diagram of the biped walking robot shown in FIG. (a)右足部の要部斜視図(b)右足部の要部底面図(A) Perspective view of main part of right foot part (b) Bottom view of main part of right foot part (a)歩行動作時等の右足部及び左足部の足部走行機構を示す要部模式正面図(b)走行動作時の右足部及び左足部の足部走行機構を示す要部模式正面図(c)倒立振子型走行動作時の右足部の足部走行機構を示す要部模式側面図(A) Main part schematic front view showing the foot part traveling mechanism of the right foot part and the left foot part at the time of walking motion, etc. (b) Main part schematic front view showing the foot part traveling mechanism of the right foot part and the left foot part at the time of traveling motion ( c) Main part schematic side view showing the foot travel mechanism of the right foot during the inverted pendulum type travel operation 実施の形態2における2足歩行ロボットの全体斜視図Overall perspective view of biped robot in embodiment 2 (a)駆動系を示すブロック図(b)ゲインと内力の関係を示す関係図(A) Block diagram showing drive system (b) Relationship diagram showing relationship between gain and internal force (a)2足歩行ロボットのスウィズル動作を説明する説明図(b)2足歩行ロボットの走行動作を説明する説明図(A) Explanatory drawing explaining swizzling operation of biped walking robot (b) Explanatory drawing explaining traveling operation of biped walking robot 実施の形態3における2足歩行ロボットの全体斜視図Whole perspective view of biped robot in embodiment 3 (a)左足部による蹴り出し動作を示す模式図(b)左足部を遊脚とした状態で右足部の足部走行機構による滑走動作を示す模式図(A) Schematic diagram showing the kicking action by the left foot part (b) Schematic figure showing the sliding action by the foot running mechanism of the right foot part with the left foot part as a free leg

符号の説明Explanation of symbols

1,21,31 2足歩行ロボット
1a,1b パラレルリンク機構部
2 ベース部
3,4 足部走行機構
3a,4a 固定板
5、5′、5a、5a′、5b、5b′、5c、5c′ 直動リンク
6、6a、6a′、6b、6b′、6c、6c′ ベース部側受動ジョイント
7、7a、7b、7c 足部側受動ジョイント
8、8a、8b、8c 回動受動ジョイント
9 6軸力覚センサ
10a,10b 足部フレーム
10c 外周部
11a,11b 能動車輪
12a,12b 駆動部
13a,13b 球状キャスタ
14 摩擦接地部
15 駆動部固定部
16 シャフト
16a 軸受部
16b 軸継手
17 減速器
18 センタ部
18a 凹部
19 支持部
19a リブ
20 切り欠き部
23,24 足部走行機構
25 車輪保持部
26 車軸
27 受動車輪部
28 モータ制御部
29 駆動制御部
33 足部走行機構
34 左足部
35 連結板
36,37 車輪保持部
38 車軸
39 受動車輪部
40 足底板
1,21,31 Biped walking robot 1a, 1b Parallel link mechanism part 2 Base part 3, 4 Foot running mechanism 3a, 4a Fixed plate 5, 5 ', 5a, 5a', 5b, 5b ', 5c, 5c' Linear link 6, 6a, 6a ', 6b, 6b', 6c, 6c 'Base side passive joint 7, 7a, 7b, 7c Foot side passive joint 8, 8a, 8b, 8c Rotary passive joint 9 6-axis Force sensor 10a, 10b Foot frame 10c Outer peripheral part 11a, 11b Active wheel 12a, 12b Drive part 13a, 13b Spherical caster 14 Friction grounding part 15 Drive part fixing part 16 Shaft 16a Bearing part 16b Shaft joint 17 Reducer 18 Center part 18a Concave portion 19 Support portion 19a Rib 20 Notch portion 23, 24 Foot travel mechanism 25 Wheel holding portion 26 Axle 27 Passive wheel portion 28 Motor control unit 29 Drive control unit 33 Foot travel mechanism 34 Left foot 35 Connecting plate 36, 37 Wheel holding unit 38 Axle 39 Passive wheel unit 40 Foot plate

Claims (8)

歩行ロボットの脚部の足底にそれぞれ配設される足部フレームと、前記足部フレームの一方の側部に前後に配設された能動車輪部及び受動車輪部と、前記能動車輪部を回転駆動する駆動部と、前記足部フレームの他方の側部に前後に配設された摩擦接地部と、を備えていることを特徴とする足部走行機構。   A foot frame disposed on the sole of the leg of the walking robot, an active wheel portion and a passive wheel portion disposed on the front and back on one side of the foot frame, and rotating the active wheel portion A foot travel mechanism comprising: a drive unit for driving; and a friction grounding unit disposed on the other side of the foot frame in the front-rear direction. 前記能動車輪部、前記受動車輪部、及び前記摩擦接地部の路面に対する各接地点が同一平面上に配設されると共に、前記各接地点は前記同一平面上に支持多角形を形成することを特徴とする請求項1に記載の足部走行機構。   Each contact point with respect to the road surface of the active wheel part, the passive wheel part, and the frictional contact part is disposed on the same plane, and each contact point forms a support polygon on the same plane. The foot travel mechanism according to claim 1, wherein 歩行ロボットの脚部の足底にそれぞれ配設される車輪保持部と、前記車輪保持部に前後に直線状に並設された2乃至複数の受動車輪部を備えていることを特徴とする足部走行機構。   A foot comprising: a wheel holding portion respectively disposed on a sole of a leg portion of a walking robot; and two or more passive wheel portions arranged linearly in front and rear in the wheel holding portion. Part traveling mechanism. 歩行ロボットの脚部の足底の内いずれか1以上に配設される車輪保持部と、前記車輪保持部に各接地点が支持多角形を形成するように配設された3乃至複数の受動車輪部と、を備えていることを特徴とする足部走行機構。   A wheel holding unit disposed on any one or more of the soles of the legs of the walking robot, and three or more passive units disposed on the wheel holding unit so that each grounding point forms a support polygon. A foot travel mechanism comprising: a wheel portion; 左右の脚部と、前記脚部の各足底又はいずれか一方の足底に配設された請求項1乃至4の内いずれか1項に記載の足部走行機構と、を備えていることを特徴とする2足歩行ロボット。   5. A left and right leg, and a foot running mechanism according to any one of claims 1 to 4, disposed on each sole or any one of the soles of the leg. Biped walking robot characterized by ベース部と、右足部及び左足部と、前記右足部及び/又は前記左足部に配設された前記足部走行機構と、前記ベース部の下部に配設された複数のベース部側受動ジョイントと、前記右足部及び前記左足部の上部に配設された複数の足部側受動ジョイントと、前記ベース部側受動ジョイントと前記右足部の前記足部側受動ジョイントとの間、及び、前記ベース側受動ジョイントと前記左足部の前記足部側受動ジョイントとの間に各々配設されたパラレルリンク機構部と、を備えていることを特徴とする請求項5に記載の2足歩行ロボット。   A base portion, a right foot portion, a left foot portion, the right foot portion and / or the foot travel mechanism disposed in the left foot portion, and a plurality of base portion side passive joints disposed in a lower portion of the base portion; A plurality of foot-side passive joints disposed on top of the right foot and the left foot, between the base-side passive joint and the foot-side passive joint of the right foot, and the base side The biped walking robot according to claim 5, further comprising: a parallel link mechanism portion disposed between a passive joint and the foot-side passive joint of the left foot portion. 前記パラレルリンク機構部のリンクとして、上端部で前記ベース部側受動ジョイントに連結され、下端部で前記足部側受動ジョイントに連結された伸縮可能な直動リンクを備えていることを特徴とする請求項5又は6に記載の2足歩行ロボット。   As the link of the parallel link mechanism part, it is connected to the base part side passive joint at an upper end part, and includes a telescopic linear motion link connected to the foot part passive joint at a lower end part. The biped walking robot according to claim 5 or 6. 前記右足部及び前記左足部が、上面に前記足部側受動ジョイントが固定された固定板と、前記固定板の下部と前記足部フレーム又は前記車輪保持部の上部との間に介装された6軸力覚センサと、を備えていることを特徴とする請求項5乃至7の内いずれか1項に記載の2足歩行ロボット。
The right foot portion and the left foot portion are interposed between a fixed plate with the foot-side passive joint fixed to an upper surface, and a lower portion of the fixed plate and an upper portion of the foot frame or the wheel holding portion. A biped walking robot according to any one of claims 5 to 7, further comprising a six-axis force sensor.
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