JP2006247819A - Articulated walking device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多関節歩行装置に関するものであり、特に、多足型ロボット等の歩行機構として採用され、段差を有する悪路等での歩行動作が可能な多関節歩行装置に関するものである。 The present invention relates to an articulated walking device, and more particularly to an articulated walking device that is employed as a walking mechanism for a multi-legged robot or the like and is capable of walking on a rough road or the like having a step.
従来から、自動車工場等で作業する産業用ロボット、災害救助等で活躍する実用ロボット、及び動物を模して形成されたエンターテイメント用のロボットなど、種々のロボットが開発されている。そして、一カ所で作業を行う産業用ロボットを除き、大部分のロボットには、自走または歩行可能なように移動手段を備えているものが多い。 Conventionally, various robots have been developed, such as industrial robots working in automobile factories, practical robots active in disaster relief, and entertainment robots imitating animals. And most of the robots are provided with moving means so that they can run or walk, except for industrial robots that work in one place.
例えば、係る移動手段の一般的なものについて例示すると、複数の車輪(タイヤ・ローラ等)をロボット本体の下部に設け、車輪に接続した車軸をモータの駆動力を利用して回転させる車輪型のものが知られている。これは、現在の自動車などに代表される乗り物に見られる一般的なものである。また、複数の車輪の間をベルト材で架渡し、悪路等の搬送性を向上させたクローラ型のものもある。これは、現在では工事現場などで使用される特殊作業機械(ショベルカーやクレーンなど)或いは戦車などに採用されている。一方、人間、動物(昆虫を含む)の脚部の構成を模し、複数のアーム及びアームを連結した関節を含んで構成される歩行型の移動手段も多くのロボットにおいて採用されている。そして、これらの移動手段が、ロボットの使用環境及び用途に応じて適宜使い分けられている。 For example, as a general example of such moving means, a plurality of wheels (tires, rollers, etc.) are provided at the lower part of the robot body, and the wheel connected to the wheels is rotated using the driving force of the motor. Things are known. This is a common thing found in vehicles such as current automobiles. In addition, there is a crawler type in which a plurality of wheels are bridged with a belt material to improve transportability such as rough roads. This is currently used in special work machines (excavators, cranes, etc.) or tanks used at construction sites. On the other hand, many robots also employ walking-type moving means configured to simulate the structure of human and animal (including insect) leg portions and include a plurality of arms and joints connecting the arms. These moving means are properly used according to the usage environment and application of the robot.
上記の技術は、当業者において当然実施されているものであり、出願人は本願出願時において、上記技術が記載されている文献を特に知見していない。 The above technique is naturally carried out by those skilled in the art, and the applicant has no particular knowledge of the document describing the above technique at the time of filing this application.
しかしながら、災害救助現場等の人間が直接侵入することの困難な場所で活躍する実用ロボットの場合、上述した車輪型や二足歩行型の移動手段(歩行装置)を採用することはできなかった。すなわち、これらの場所は平坦な地面(床面)がほとんど存在せず、倒壊したビルの瓦礫などが積重したり、大きな段差を走破する必要があった。そのため、瓦礫の間の隙間や溝などに車輪が落ち込み、移動不能となったり、パンク等の危険性があるため、車輪型の採用は困難であり、また、二足歩行型の歩行装置は、歩行動作の際の重心の移動を認識し、バランス(歩行安定性)を保持するように制御することが困難であった。そのため、実用化するには未だ多くの時間を要していた。 However, in the case of a practical robot that plays an active role in places where it is difficult for humans to directly enter, such as a disaster rescue site, the above-described wheel type or biped walking type moving means (walking device) cannot be adopted. In other words, there was almost no flat ground (floor surface) in these places, and it was necessary to pile up debris of collapsed buildings or to run through large steps. Therefore, the wheel falls into the gaps or grooves between the rubble, making it impossible to move, there is a risk of puncture, etc., so it is difficult to adopt the wheel type, and the biped walking type walking device is It has been difficult to recognize the movement of the center of gravity during the walking motion and to control the balance (walking stability). Therefore, it still took a lot of time to put it into practical use.
そこで、実用ロボットの多くは、前述したクローラ機構を有する歩行装置、或いは二足歩行よりもさらに重心移動が少なく、歩行安定性の高い多足歩行型の歩行装置が採用されている。特に、昆虫や蜘蛛等の小動物の脚部を模して形成された多足歩行型の歩行装置は、悪路での高い歩行性能を発揮し、また、微少な空間での小回りが利くなどの優れた利点を有している。 Therefore, many of the practical robots employ a walking device having the above-described crawler mechanism or a multi-legged walking device that has less center of gravity movement and higher walking stability than biped walking. In particular, a multi-legged walking device that imitates the leg of small animals such as insects and moths demonstrates high walking performance on rough roads and has a small turn in a small space. Has an excellent advantage.
ところが、上述の多足歩行型の歩行装置を備えるロボットの場合、通常、人間または昆虫等の脚部の関節に類似させ、三つの関節部(足首関節、膝関節、及び股関節に相当)を設け、それぞれの動きを互いに協働させて制御することによって歩行動作を再現する必要があった。そして、これらの各関節部の制御を行う場合、例えば、六本の脚部を有する虫型の多足歩行型ロボットを構築した場合、”六脚×三関節部”であるため、合計で18軸の制御を同時に行う必要があった。一方、八本の脚部を有する蜘蛛型の多足歩行型ロボットを構築した場合、”八脚×三関節部”となり、24軸を連携させて制御する必要があった。その結果、各関節部に設けられ、脚部の動きを再現するための駆動力を発生させるサーボモータ、及びこのサーボモータを互いにリンクして制御する高度な処理能力を有する演算処理装置をロボット本体に内蔵する必要があった。また、このサーボモータを複数使用することは、多足歩行型のロボットの重量増やコスト増を招く必要があった。さらに、例えば、60kg〜100kg程度の重量のロボット(またはロボット本体)を移動させる際、上述のサーボモータ等を利用する従来の機構では移動に係る十分なトルクを速やかに発生させることが困難なことがあり、歩行動作が非常にゆっくりしたものになることがあった。そのため、多足歩行型の歩行装置を採用したロボットは、車輪型或いはクローラ型の移動手段を採用したロボットに対して移動速度が制限されることがあった。移動速度が遅くなるような制限は、緊急性を要する災害現場での活動では適さないことがあった。 However, in the case of a robot equipped with the above-described multi-legged walking device, usually three joint portions (corresponding to an ankle joint, a knee joint, and a hip joint) are provided similar to a joint of a leg of a human or an insect. It was necessary to reproduce the walking motion by controlling each movement in cooperation with each other. When these joints are controlled, for example, when an insect type multi-legged walking robot having six legs is constructed, it is “six legs × three joints”. It was necessary to control the axes simultaneously. On the other hand, when a saddle type multi-legged walking robot having eight legs is constructed, it becomes “eight legs × three joints”, and it is necessary to control 24 axes in cooperation. As a result, the robot body is provided with a servo motor that is provided at each joint portion and generates a driving force for reproducing the movement of the leg portion, and an arithmetic processing unit that has a high processing ability to link and control the servo motors. Had to be built in. In addition, the use of a plurality of servo motors necessitates an increase in weight and cost of a multi-legged walking robot. Furthermore, for example, when moving a robot (or robot body) having a weight of about 60 kg to 100 kg, it is difficult to quickly generate a sufficient torque for the movement with a conventional mechanism using the above-described servo motor or the like. There was a case that walking motion became very slow. For this reason, a robot that employs a multi-legged walking device may have a movement speed limited compared to a robot that employs a wheel-type or crawler-type moving means. Limitations that slow down travel speeds may not be appropriate for activities in disaster sites that require urgency.
そこで、本発明は、上記実情に鑑み、人等の関節動作の動きを精細に再現可能に形成され、十分及び速やかなトルクを得ることが可能な主として多足歩行型ロボットの歩行装置として採用可能な多関節歩行装置の提供を課題とするものである。 Therefore, in view of the above circumstances, the present invention can be adopted mainly as a walking device of a multi-legged walking robot that is formed so that the movement of a joint motion of a person or the like can be precisely reproduced and can obtain a sufficient and quick torque. It is an object to provide a simple articulated walking device.
上記の課題を解決するため、本発明の多関節歩行装置は、「長手形状を呈する主フレームと、前記主フレームの一端に回動軸を介して回動可能に連結され、外周縁に沿って凹設されたワイヤ溝部を有する円盤状のディスク関節部と、前記ディスク関節部に取付けられ、該ディスク関節部の軸回転運動に伴って、前記主フレームとの間のフレーム角度を変位可能な長手形状を呈する副フレームと、前記主フレームの上端近傍に略直交方向に配設された支持フレームと、前記支持フレームに取付けられ、供給されるエアーに応じて変形方向を所定方向に規制した状態で膨張変形及び収縮変形の可能な弾性素材で形成された少なくとも一対のバルーンと、両端が前記バルーンの一端にそれぞれ連結し、略中央付近を前記ディスク関節部の前記ワイヤ溝部に当接させた状態で架渡されたワイヤと、一対の前記バルーンにそれぞれ独立して前記エアーを供給するエアー供給手段と、前記エアー供給手段によって供給される前記エアーの供給量を制御し、前記バルーンの膨張に応じて前記ワイヤに生じる張力を量し、前記ワイヤ及び前記ワイヤ溝部の間の摩擦抵抗を増加させ、前記ディスク関節部を回動させるディスク回動手段と」を具備するものから主に構成されている。 In order to solve the above-described problems, the articulated walking device of the present invention includes a main frame having a longitudinal shape and a main frame that is pivotally connected to one end of the main frame via a rotation shaft, along the outer periphery. A disc-shaped disc joint having a recessed wire groove, and a longitudinal axis attached to the disc joint and capable of displacing the frame angle with the main frame in accordance with the axial rotation of the disc joint. A sub-frame having a shape, a support frame disposed in a substantially orthogonal direction in the vicinity of the upper end of the main frame, and attached to the support frame, with the deformation direction restricted to a predetermined direction in accordance with the supplied air At least a pair of balloons formed of an elastic material capable of inflating and contracting deformation, and both ends are connected to one end of the balloon, respectively, and the wire of the disk joint portion is located near the center. Controlling the amount of air supplied by the air supply means, the wire that is stretched in contact with the section, the air supply means that supplies the air independently to the pair of balloons, respectively. And a disk rotating means for measuring the tension generated in the wire in response to the inflation of the balloon, increasing the frictional resistance between the wire and the wire groove, and rotating the disk joint. Consists mainly of.
したがって、本発明の多関節歩行装置によれば、一対のバルーンと、該バルーンに連結されたワイヤを利用し、バルーンの膨張に応じてワイヤに生じる張力によって主フレームに軸支されたディスク関節部を回動させることが可能となる。これにより、ディスク関節部に取付けられた副フレームと、主フレームとの間のフレーム角度を変位させられる。その結果、人や動物等の関節動作(特に、脚部の股関節、膝関節、及び足首関節による歩行動作)を再現することが可能となる。このとき、供給されたエアーによって、バルーンは膨張による変形方向が所定方向(例えば、バルーン及びディスク関節部に架渡されたワイヤの架渡方向に対する直交方向)に規制されている。そのため、バルーンの膨張によってワイヤを引付けるような状態が創出され、ワイヤに強い張力が生じることになる。その結果、ディスク関節部のワイヤ溝部及びワイヤの間の密着度が増す。換言すると、ディスク関節部及びワイヤの間の摩擦抵抗が増加し、係る状態でさらにワイヤが一方のバルーンに向かって引っ張られることにより、主フレームに軸支されたディスク関節部がこれに協働して回転する。そのため、主フレームに対する副フレームのフレーム角度が変化し、上述のような関節の動きを再現することが可能となる。ここで、一対のバルーンが人等の場合の「筋肉」の機能、ワイヤが「腱」の機能を果たしている。ここで、バルーンは少なくとも一対を有するものであればよく、それ以上の数のバルーンによってディスク関節部の回動を制御するものであってもよい。 Therefore, according to the articulated walking device of the present invention, a disk joint portion that is pivotally supported on the main frame by the tension generated in the wire in response to the inflation of the balloon, using a pair of balloons and a wire connected to the balloon. Can be rotated. Thereby, the frame angle between the sub-frame attached to the disc joint and the main frame can be displaced. As a result, it is possible to reproduce joint movements of humans and animals (particularly walking movements by the leg hip, knee, and ankle joints). At this time, the direction in which the balloon is deformed by expansion is restricted to a predetermined direction (for example, a direction orthogonal to the direction in which the wire stretched over the balloon and the disk joint portion) by the supplied air. Therefore, a state in which the wire is attracted by the expansion of the balloon is created, and a strong tension is generated on the wire. As a result, the degree of adhesion between the wire groove portion of the disk joint portion and the wire increases. In other words, the frictional resistance between the disk joint and the wire is increased, and in this state, the wire is further pulled toward one of the balloons so that the disk joint supported by the main frame cooperates therewith. Rotate. Therefore, the frame angle of the sub-frame with respect to the main frame changes, and it becomes possible to reproduce the joint movement as described above. Here, when the pair of balloons is a person or the like, the function of “muscle”, and the wire performs the function of “tendon”. Here, it is sufficient that the balloons have at least one pair, and the rotation of the disk joint portion may be controlled by a larger number of balloons.
さらに、本発明の多関節歩行装置は、上記構成に加え、「前記ディスク関節部は、互いのディスク面を当接した一対の第一ディスク部及び第二ディスク部によって構成され、前記第一ディスク部及び前記第二ディスク部に対し、前記バルーン、前記ワイヤ、及び前記エアー供給手段がそれぞれ設けられ、前記ディスク回動手段は、前記エアー供給手段によって供給される前記エアーの供給量を制御し、前記第一ディスク部及び前記第二ディスク部の回動をそれぞれ独立して回動させる独立回動手段を」具備するものであっても構わない。 Furthermore, the articulated walking device according to the present invention has, in addition to the above-described configuration, “The disc joint portion includes a pair of a first disc portion and a second disc portion that are in contact with each other, and the first disc The balloon, the wire, and the air supply means are provided for the part and the second disk part, respectively, and the disk rotation means controls the supply amount of the air supplied by the air supply means, You may provide the independent rotation means to rotate the said 1st disc part and said 2nd disc part each independently.
したがって、本発明の多関節歩行装置によれば、主フレーム及び副フレームと接続されたディスク関節部が一対の第一ディスク部及び第二ディスク部によって構成され、互いのディスク面を当接した状態で形成されている。さらに、それぞれのディスク部に対して、個々にバルーン、ワイヤ、エアー供給手段が設けられ、ディスク関節部を回動制御するディスク回動手段もそれぞれのディスク部を独立して回動するような制御が行われる。これにより、上述したディスク関節部による回動の制御がさらに詳細に行えるようになる。 Therefore, according to the multi-joint walking device of the present invention, the disk joint connected to the main frame and the sub-frame is constituted by the pair of the first disk part and the second disk part, and the disk surfaces are in contact with each other. It is formed with. Further, a balloon, a wire, and an air supply means are individually provided for each disk portion, and the disk rotation means for controlling the rotation of the disk joint portion is also controlled so as to independently rotate each disk portion. Is done. As a result, the above-described rotation control by the disk joint portion can be performed in more detail.
さらに、本発明の多関節歩行装置は、上記構成に加え、「前記バルーンは、前記バルーンを回転させることにより、前記ワイヤに生じる張力を微調整するターンバックル機構によって取付けられている」具備するものであっても構わない。 Furthermore, the articulated walking device of the present invention includes, in addition to the above configuration, “the balloon is attached by a turnbuckle mechanism that finely adjusts the tension generated in the wire by rotating the balloon”. It does not matter.
したがって、本発明の多関節歩行装置によれば、バルーンを架渡す上下方向の少なくともいずれか一方が、ターンバックル機構を介して接続されている。これにより、バルーンを回転させ、ターンバックル機構に設けられたネジとの螺合量(ねじ込み量)を変化させることにより、ディスク関節部に架渡されるワイヤの長さを調整することができる。すなわち、ワイヤに加えられる張力を調整することが可能となり、歩行動作時或いは組立時において、プーリやガイドローラ等の回転伝達機構部からの外れ(脱輪)を防ぐことが可能となる。なお、バルーンには、バルーンの膨張を所定範囲で規制するための膨張規制手段を有していても構わない。例えば、バルーンの外面を被覆するようにした網目状のメッシュ素材を利用することが可能である。このメッシュ素材は、応力に応じてその網目形状が自由に変形し、応力が解除されることによって元の状態に容易に復元することができるものである。そして、係るメッシュ素材を規制部材として使用することにより、エアーに応じて膨張するバルーンに伴って網目の間隔を拡げながら伸張する。このとき、規制部材が伸び、網目の間隔が拡がる場合、元の状態に戻ろうとする反力が規制部材の表面に加わり、エアーによって多方向に拡がろうとするバルーンを抑止する力が作用する。その結果、膨張の際のバルーン形状を所定形状にすることが可能となり、膨張に応じてワイヤに生じる張力を一定にすることが可能となる。これにより、主フレームに対する副フレームのフレーム角度の制御が安定し、ロボットの歩行動作等を制御する場合の精度が向上する。 Therefore, according to the articulated walking device of the present invention, at least one of the vertical directions over which the balloon is bridged is connected via the turnbuckle mechanism. Thereby, the length of the wire spanned over the disk joint portion can be adjusted by rotating the balloon and changing the screwing amount (screwing amount) with the screw provided in the turnbuckle mechanism. That is, it is possible to adjust the tension applied to the wire, and it is possible to prevent disengagement (removal) from the rotation transmission mechanism such as a pulley and a guide roller during a walking operation or assembly. The balloon may have an expansion regulating means for regulating the inflation of the balloon within a predetermined range. For example, a mesh-like mesh material that covers the outer surface of the balloon can be used. This mesh material can be easily restored to its original state when its mesh shape is freely deformed according to the stress and the stress is released. Then, by using the mesh material as a restricting member, the mesh material is expanded while the interval of the mesh is increased along with the balloon that expands in response to air. At this time, when the regulating member is stretched and the mesh interval is widened, a reaction force to return to the original state is applied to the surface of the regulating member, and a force to suppress the balloon that is to be spread in multiple directions by air acts. As a result, the balloon shape at the time of inflation can be made a predetermined shape, and the tension generated in the wire according to the inflation can be made constant. As a result, the control of the frame angle of the sub-frame with respect to the main frame is stabilized, and the accuracy in controlling the walking motion of the robot is improved.
一方、本発明の多関節歩行装置は、上記構成に加え、「前記ディスク関節部は、前記主フレームに回動可能に軸支された円盤状の内ディスク部と、外周縁に前記ワイヤ溝部を有し、前記内ディスク部に内接し、前記内ディスク部の円周方向に沿って摺動自在に嵌装された略環状の外ディスク部とを具備し、前記外ディスク部は、前記ワイヤに生じる張力に応じてディスク環径を変化させ、前記内ディスク部に対する摩擦抵抗を調整する抵抗調整手段を」具備するものであっても構わない。 On the other hand, the articulated walking device according to the present invention has, in addition to the above configuration, “the disc joint portion includes a disc-shaped inner disc portion pivotally supported on the main frame and the wire groove portion on an outer peripheral edge. A substantially annular outer disk part inscribed in the inner disk part and slidably fitted along a circumferential direction of the inner disk part, the outer disk part being attached to the wire A resistance adjusting means for adjusting the frictional resistance against the inner disk portion by changing the disk ring diameter in accordance with the generated tension may be provided.
ここで、抵抗調整手段とは、例えば、略環状に形成された外ディスク部の一部に切欠を施し、ワイヤに張力が生じた際に該ワイヤによってディスク環径を小さくするように内ディスク部側に向かって絞るように変形可能にするものなどが例示される。そのため、外ディスク部は、係る変形が可能なように、若干の撓み性を有する金属材料等、或いは弾性変形可能な硬質プラスチックによって形成される必要がある。 Here, the resistance adjusting means is, for example, a notch formed in a part of the outer disk part formed in a substantially ring shape, and when the wire is tensioned, the inner disk part is made to reduce the disk ring diameter by the wire. The thing etc. which can deform | transform so that it may squeeze toward the side are illustrated. Therefore, the outer disk portion needs to be formed of a metal material or the like having some flexibility or a hard plastic that can be elastically deformed so that the deformation can be performed.
したがって、本発明の多関節歩行装置によれば、ディスク関節部が外ディスク部と内ディスク部との二つの構成で分離可能に形成されている。ここで、外ディスク部には、前述したように、抵抗調整手段として切欠を有し、ワイヤの張力によって外ディスク部を締付けることにより、内ディスク部及び外ディスク部の間の摩擦抵抗が増し、外ディスク部の回動に協働するようにして内ディスク部が回動する。これにより、上述したものと同様の関節動作を再現することができる。このとき、外ディスク部によって内ディスク部を所謂「カシメ状態」にすることによって、回動の開始及び停止の際に外ディスク部及び内ディスク部の間で若干の摺動が生じ、副フレームの動きをより滑らかなものとすることができる。これにより、実際の人等が行う自然な関節動作に近い制御を行うことができる。 Therefore, according to the articulated walking device of the present invention, the disc joint portion is formed so as to be separable by the two configurations of the outer disc portion and the inner disc portion. Here, as described above, the outer disk portion has a notch as a resistance adjusting means, and by tightening the outer disk portion by the tension of the wire, the frictional resistance between the inner disk portion and the outer disk portion increases, The inner disk portion rotates so as to cooperate with the rotation of the outer disk portion. Thereby, it is possible to reproduce a joint motion similar to that described above. At this time, the inner disk part is brought into a so-called “crimped state” by the outer disk part, so that a slight sliding occurs between the outer disk part and the inner disk part at the start and stop of the rotation, and The movement can be made smoother. Thereby, control close to natural joint motion performed by an actual person or the like can be performed.
さらに、本発明の多関節歩行装置は、上記構成に加え、「前記ディスク関節部に近接し、前記主フレームに回動可能に軸支され、一対の前記バルーン及び前記ディスク関節部の間に架渡される前記ワイヤを所定方向に案内するガイドローラをさらに具備し、前記ワイヤは、一方の前記バルーンから前記ディスク関節部を介して他方の前記バルーンに架渡す際に、前記ガイドローラ及び前記ディスク関節部の間で交叉している」ものであっても構わない。 Further, the articulated walking device according to the present invention has, in addition to the above-described configuration, “adjacent to the disk joint and pivotally supported by the main frame, and is supported between the pair of balloons and the disk joint. A guide roller for guiding the wire to be passed in a predetermined direction; and when the wire is passed from one balloon to the other balloon via the disc joint, the guide roller and the disc joint It may be “crossed between parts”.
したがって、本発明の多関節歩行装置によれば、ディスク関節部に近接して設けられたガイドローラによってワイヤの架渡方向が案内され、ガイドローラ及びディスク関節部の間で交叉して架渡される。これにより、ワイヤの交錯によってディスク関節部のワイヤ溝部及びワイヤの間の接触面積が増大し、さらに、ワイヤに生じた張力を確実にディスク関節部に伝達することが可能となる。その結果、ディスク関節部を回動させる力が安定し、関節動作の制御の精度がより増すこととなる。 Therefore, according to the articulated walking device of the present invention, the direction of the wire is guided by the guide roller provided in the vicinity of the disc joint, and is crossed between the guide roller and the disc joint. . Thereby, the contact area between the wire groove part of the disk joint part and the wire is increased by the crossing of the wires, and further, the tension generated in the wire can be reliably transmitted to the disk joint part. As a result, the force for rotating the disc joint is stabilized, and the accuracy of control of the joint operation is further increased.
本発明の効果として、多関節歩行装置を利用することにより、筋肉に相当する機能を少なくとも一対のバルーンによって再現し、人間等の脚部の関節動作(例えば、股関節と大腿部の間の動作など)を容易にかつ簡易な構成で再現することができる。さらに、バルーンを爆発に近い状態で瞬間的に膨張させることにより、従来のモータに比べ、素早い関節動作の再現が可能となり、また比較的重量物であるロボット本体を移動させるための十分なトルクを得ることも可能となる。 As an effect of the present invention, by using a multi-joint walking device, a function corresponding to a muscle is reproduced by at least a pair of balloons, and a joint motion of a leg portion of a human or the like (for example, a motion between a hip joint and a thigh) Etc.) can be easily reproduced with a simple configuration. Furthermore, by instantly inflating the balloon in a state close to an explosion, it is possible to reproduce joint motions faster than conventional motors, and to provide sufficient torque to move the relatively heavy robot body. It can also be obtained.
以下、本発明の一実施形態である多関節歩行装置1について、図1乃至図6に基づいて説明する。ここで、図1は本実施形態の多関節歩行装置1を使用したロボット2の概略構成を示す説明図であり、図2及び図3は多関節歩行装置1の脚部4を示す説明図であり、図4は脚部4の歩行動作の一例を示す説明図であり、図5はバルーン15a等の構成を示す断面図であり、図6は回動機構部の構成を示す説明図である。
Hereinafter, an articulated
ここで、本実施形態の多関節歩行装置1は、図1に主として示されるように、悪路等を走破可能なロボット2の歩行装置として採用されている。さらに具体的に説明すると、多関節歩行装置1は、六角柱状のフレーム本体3の側面から等角度を保持し、配設された六本の脚部4と、フレーム本体3に取設され、脚部4による歩行動作を再現するための制御ユニットからなる脚部制御部(図示しない)とによって構成されている。ここで、1本の脚部4には、人の場合の股関節(二自由度)、膝関節(一自由度)、及び足首関節(一自由度)の三カ所に相当する可動軸がそれぞれ設けられている。したがって、本実施形態の多関節歩行装置1を採用した脚部4を有するロボット2は、”6脚×4自由度”で合計24軸の可動軸を制御し、歩行動作を再現するように構築されている。そのため、これらの制御には、マイクロセカンド或いはナノセカンドでの各種処理が可能なFPGAを用いた脚部制御部が設けられ、エアー6等の供給量等の精細な制御を行っている。
Here, the articulated
ここで、脚部4は、図2乃至図5に示すように、フレーム本体3の側面から突出するように配された第一フレーム7と、該第一フレーム7の一端と回動軸8を介して回動可能に連結され、外周縁に沿って凹設されたワイヤ溝部9を有する円盤状の一対の第一ディスク関節部10a,10bと、第一ディスク関節部10a等に取付けられ、第一ディスク関節部10a等の軸回転運動に応じ、第一フレーム7との間の第一関節角度αが変化する第二フレーム11と、第一フレーム7の上端近傍に第一フレーム7に対して直交方向に配設された棒状の第一支持フレーム12と、配された第一支持フレーム12にそれぞれ取付けられ、供給されるエアー6に応じて変形方向(膨張方向)を、ワイヤ13の架渡方向に直交する方向に規制するメッシュ状の規制部材14によって外面が被覆された二組の第一バルーン15a,15b(一部は図示しない)と、両端が第一バルーン15a,15bにそれぞれ連結され、略中央付近を第一ディスク関節部10a等のワイヤ溝部9に当接させた状態で架渡されたワイヤ13と、第一ディスク関節部10a等に近接し、第一フレーム7に回動可能に軸支された一対のガイドローラ16とを具備して主に構成されている。ここで、第一ディスク関節部10aは、図3に示されるように、互いのディスク面を当接させた二枚のディスク(第一ディスク部及び第二ディスク部に相当)によって構成されている。なお、それぞれのディスクに対応するように、第一バルーン15a,15bが二組設けられ、ワイヤ13も設けられている(独立回動手段に担当)。ここで、第一バルーン15a,15bは、フレーム本体3の内部に収容されている。
Here, as shown in FIGS. 2 to 5, the
ここで、ワイヤ13は、一方の第一バルーン15aの一端に連結され、ガイドローラ16のローラ面16aによって架渡方向を曲折させ、第一バルーン15aと第一フレーム7を挟んだ反対側の第一ディスク関節部10a,10bのワイヤ溝部9に当接し、さらに第一ディスク関節部10のワイヤ溝部9をほぼ一周するようにして再びガイドローラ16のローラ面16b(ローラ面16aと相対する側)で架渡方向を曲折させ、他方の第一バルーン15bに連結されている。すなわち、図3に示されるように、ワイヤ13は、第一ディスク関節部10a,10b及びガイドローラ16の間で交叉するようにした状態で架渡されている。ここで、第一フレーム7が本発明における主フレームに相当し、第二フレーム11が本発明における副フレームに相当し、第一ディスク関節部10a,10bが本発明のディスク関節部に相当し、規制部材14が本発明における膨張規制手段に相当し、第一バルーン15a,15bが本発明におけるバルーンに相当する。ここで、図2等に示すように、第一バルーン15a等は、ターンバックル機構40を採用してワイヤ13等に接続され、バルーン15a等を回転することによってワイヤ13の長さ、或いは張力を調整することができる。これにより、ワイヤ13を介して伝達される力を容易に変化させることができる。なお、図3において、ターンバックル機構40を説明するために、ネジを一部緩めた状態を図示し、矢印R方向に回転させることにより、調整が可能となっている。また、架渡される第一バルーン15a等は、図2等に示すように、エアーを供給しない状態のときには、やや膨張した形状(楕球状)になるように調整されている。そのため、脚部4の組立ての際に、互いのバルーン15a,15bによってワイヤ13に張力が生じることとなる。その結果、プーリ等の回転伝達機構からワイヤ13が外れる(脱輪する)危険性を防ぐことができる。なお、上述した楕球状にバルーン15aを形成するためには、バルーン15a等に約0.3MPa程度のエアーを供給して膨張させ、さらに表面をラテックスを塗布し、その後乾燥させることが行われている。これにより、前述した網状の規制部材14とバルーン15a等との間の滑りを無くし、かつ初期形状を膨張した楕球状にすることができる。なお、図示しないが、ターンバックル機構40には、ネジ部と、エアー漏れを防ぐためのシール座金と、バルーン15a等に取付けられるコマ部を有し、ダブルナットでコマ部を固定して形成されている。
Here, the
さらに、第一ディスク関節部10a,10bの具体的な構成について例示すると、円盤状に形成され、回動軸8によって第一フレーム7に回動可能に軸支された第一内ディスク部17と、第一内ディスク部17に内接し、前述したワイヤ13が当接するワイヤ溝部9を外周縁に沿って有し、第一内ディスク部17の円周方向に沿って摺動自在に嵌装された略環状の第一外ディスク部18とを具備している。ここで、第一外ディスク部18は、一部に切欠19が施され、ワイヤ13に生じる張力によって、外ディスク部18が締付けられると、ディスク環径Rを小さくするように切欠19の部分が互いに近づくように可撓性を備えて形成されている。そのため、ワイヤ13の張力によってディスク環径が小さくなるような変形が行われると、第一外ディスク部18と第一内ディスク部17との間の摩擦抵抗が増すことになり、該切欠19が本発明における抵抗調整手段に相当する。また、第一内ディスク部17が本発明における内ディスク部に相当し、第一外ディスク部18が本発明における外ディスク部に相当する。
Further, a specific configuration of the first disk
さらに、多関節歩行装置1は、第一バルーン15a,15bのそれぞれにエアー6を供給するためのエアーボンベ、エアーバルブ等から構成されるエアー供給部と、エアー供給部によるエアー6の供給量及び供給のタイミング等を制御し、ワイヤ13に張力を生じさせ、第一ディスク関節部10を第一フレーム7に対して回動させ、第一関節角度αを変化させるためのディスク回動制御部とを具備して構成されている。ここで、エアー供給部及びディスク回動制御部は、前述のフレーム本体3の本体上面に載置され、さらにディスク回動制御部は、脚部制御部の一部として機能している。なお、エアー供給部が本発明におけるエアー供給手段に相当し、ディスク回動制御部が本発明におけるディスク回動制御手段に相当する。なお、エアー供給部及びディスク回動制御部(脚部制御部)は、説明を簡略化するため図1において図示を省略している。
Furthermore, the articulated
ここで、脚部4には可動する四つの可動軸が設けられており、その他の三つの可動軸は、前述した第一フレーム7、第一ディスク関節部10a,10b、及び第二フレーム11等によって構成したものとサイズ及び回動方向を変更した以外は、略同一のものから構成されている。そのため、詳細な説明は省略するものと、各部の構成のみに言及して説明を行うものとする。
Here, four movable shafts are provided in the
すなわち、第二フレーム11の一端には、回動軸22を介して回動自在に連結され、ワイヤ溝部9を有する円盤状の一対の第二ディスク関節部23a,23bと、第二ディスク関節部23a,23bに取付けられ、第二フレーム11との間の第二関節角度βを変位可能な第三フレーム24と、第二フレーム11の上端近傍に直交して設けられた第二支持フレーム25と、第二支持フレーム25に取付けられた一対の第二バルーン26a,26bと、第二バルーン26a,26b及び第二ディスク関節部23の間に架渡されたワイヤ13と、第二ディスク関節部23に近接し、第二フレーム11に回動可能に軸支された一対のガイドローラ16とを具備して主に構成されている。なお、ワイヤ13は、前述と同様に、第二ディスク関節部23及びガイドローラ16の間で交叉するように連結されている。ここで、係る場合は第二フレーム11が本発明における主フレームに相当し、第二ディスク関節部23が本発明におけるディスク関節部に相当し、第三フレーム24が本発明における副フレームに相当し、第二バルーン26a,26bが本発明におけるバルーンに相当する。
That is, a pair of disk-shaped second disk
なお、第二ディスク関節部23は、前述した第一ディスク関節部10と同様の構成で形成され、回動軸22によって軸支された第二内ディスク部27と、第二内ディスク部27に内接し、切欠19によってディスク環径を変化させる第二外ディスク部28とを具備している。ここで、第二内ディスク部27が本発明における内ディスク部に相当し、第二外ディスク部28が本発明における外ディスク部に相当する。また、第二バルーン26a,26bにエアー6を供給するエアー供給手段及び第二関節角度βを変化させるためのディスク回動制御手段は、前述したエアー供給部及びディスク回動制御部が共用されている。
The second disk joint portion 23 is formed in the same configuration as the first disk joint portion 10 described above, and is connected to the second
さらに、本実施形態の多関節歩行装置1は、第三フレーム24の一端にワイヤ溝部9を有する円盤状の一対の第三ディスク関節部29a,29bと、第三ディスク関節部29a,29bに取付けられ、第三フレーム24との間の第三関節角度γを変位可能な第四フレーム30と、第三フレーム24の上端近傍に直交して設けられた第三支持フレーム31と、第三支持フレーム31に取付けられた一対の第三バルーン32a,32bと、第三バルーン32a,32b及び第三ディスク関節部29の間に架渡されたワイヤ13と、第三ディスク関節部29に近接し、第三フレーム24に回動可能に軸支された一対のガイドローラ16とを具備して主に構成されている。なお、ワイヤ13は、前述と同様に、第三ディスク関節部29及びガイドローラ16の間で交叉するように連結されている。ここで、係る場合は第三フレーム24が本発明における主フレームに相当し、第三ディスク関節部29が本発明におけるディスク関節部に相当し、第四フレーム30が本発明における副フレームに相当し、第三バルーン32a,32bが本発明におけるバルーンに相当する。
Further, the
なお、第三ディスク関節部29は、前述した第一ディスク関節部10a等及び第二ディスク関節部23a等と同様の構成で形成され、回動軸によって軸支された第三内ディスク部34と、第三内ディスク部33に内接し、切欠19によってディスク環径を変化させる第三外ディスク部34とを具備している。ここで、第三内ディスク部33が本発明における内ディスク部に相当し、第三外ディスク部34が本発明における外ディスク部に相当する。また、第三バルーン32a,32bにエアー6を供給するエアー供給手段及び第三関節角度γを変化させるためのディスク回動制御手段は、前述したエアー供給部及びディスク回動制御部が共用されている。
The third disc joint portion 29 is formed in the same configuration as the first disc
加えて、図6に示すように、脚部4は、上述と同様の二組の第四バルーン41a,41b、第四ディスク関節部42a,42b、及びワイヤ13を有して構成され、第一ディスク関節部10a、10bから先の部位を矢印δ方向(図1参照)に回動させるための回動機構部43を有している。なお、第四ディスク部42a,42bは、六角形状のフレーム本体3の各辺に沿って配されている(図6参照)。また、第四バルーン41a,41bに接続されたワイヤ13を第四ディスク部42a,42bにそれぞれ導くために、ワイヤ13の方向を曲折させる曲折部44を有している。これにより、第一ディスク関節部10a,10bによるα方向及び第四ディスク関節部42a,42bによる回動方向δ(図1または図6参照)によって脚部4を人間の股関節と同様の二自由度に動きを再現させることができる。なお、第四ディスク関節部42a,42bは、前述したディスク関節部10等と同様に、内ディスク部及び外ディスク部によって構成されている。なお、図6において、説明を簡略化するため、ワイヤ13及びエアー供給部等の一部構成については図示を省略している。
In addition, as shown in FIG. 6, the
さらに、本実施形態の多関節歩行装置1における各部の構成について詳述すると、バルーン15a,15b等は、図5に主に示されるように、弾性変形可能なゴム製のチューブ状の態様で構成され、一端にエアー供給部から供給されるエアー6を導入する導入口35を有し、他端がワイヤ13を連結するためのワイヤ連結金具36によって閉塞されたバルーン本体37と、バルーン本体37の外面を被覆して取設されたメッシュ状(網目状)の規制部材14とによって構成されている。ここで、規制部材14は、エアー6が供給されて膨張するバルーン本体37に応じてメッシュの間隔を拡げるようにして伸びる。このとき、規制部材14が拡がって伸びる際にバルーン本体37は、規制部材14による規制力に抗する力で膨張する必要がある。そのため、バルーン本体37は規制部材14によって必要以上の膨張が抑えられ、膨張による形状が所定形状に保持される。その結果、ワイヤ13の張力によってディスク関節部10,23,29の回動量が一定となる。ここで、チューブ状に形成されたバルーン本体37は、膨張の際にバルーン本体37の長手方向に対して直交する方向に向かって膨張する。すなわち、長手方向に収縮することとなる。これにより、ワイヤ13はバルーン本体37側に引寄せられ、前述の張力が生じることになる。なお、図1乃至図5において、エアー6をエアー供給部からそれぞれのバルーン15a等の導入口35まで導くチューブに係る構成の図示を省略している。
Further, the configuration of each part in the
次に、本実施形態の多関節歩行装置1による関節動作の一例について、主に図2及び図4に基づいて説明する。なお、説明を簡略化するため、第三フレーム24と第四フレーム30との間の回動に係る制御について限定して説明する。
Next, an example of the joint motion by the
まず、FPGAによって構築された脚部制御部からディスク回動制御部に対し、各バルーン32a,32bに対するエアー6の供給量を決定し、制御する指示が行われる。このとき、脚部制御部から送出される指示は、遠隔操作等によって使用者(操作者)が直接指示するもの、或いは、フレーム本体3に取設された周囲の状況を認識するためのカメラ等の撮像手段、または種々のセンサ等の検知手段に基づき、予めプログラムされたステップに基づいてフレーム本体3が自ら判断し、脚部4の関節動作を制御するものであってもよい。これにより、ディスク回動制御部によってエアー供給部が制御され、二組の第三バルーン32a,32bからなるいずれか一方(この場合、第三バルーン32a)に規定された量のエアー6が供給される。これにより、第三バルーン32aのバルーン本体37の内部に導入口35から該エアー6が導入される。そして、一端がワイヤ連結金具36によって閉塞されたチューブ状のバルーン本体37は、内部空間に該エアー6が貯留され、バルーン本体37の外面を四方に向けて押出すようにする。その結果、第三バルーン32aが膨張する。このとき、前述したように、規制部材14によって第一バルーン15bの膨張は、所定形状を保つように規制され、さらにワイヤ13の架渡方向に対して直交する方向に膨張が限定されている。そのため、第一バルーン15bは長手方向に収縮し、短手方向に膨張する。これに伴ってワイヤ13が第一バルーン32aに向かって引っ張られるように張力が働く(図4における矢印C参照)。なお、第一バルーン32bは、ワイヤ13が第三バルーン32aの方向に引っ張られることにより、長手方向に若干伸張する(図4参照)。
First, an instruction to determine and control the supply amount of the
そして、該ワイヤ13に生じた張力によって、ワイヤ溝部9で当接した第三ディスク関節部29a,29bは、摩擦抵抗によって回動軸38を軸として回動する(図4における矢印D参照)。このとき、第三ディスク関節部29a,29bは、ガイドローラ16及び第三ディスク関節部29a,29bの間で交叉したワイヤ13の張力によって、第三外ディスク部34のディスク環径が狭くする力が作用し、第三内ディスク部33との間の摩擦抵抗が大となる。その結果、ワイヤ13の変位によって第三外ディスク部34及び第三内ディスク部33が一体となり回動軸38に従って協働して回動する。これにより、第三フレーム24及び第四フレーム30の間の第三関節角度γ(図2参照)が第三関節角度γ’(図4参照)に変位する。なお、第四フレーム30を逆方向に回動させるには、第三バルーン32bに対してエアー6を供給して膨張させ、第三バルーン32bに向かってワイヤ13が引き寄せられるようにする制御を行う必要がある。これにより、人等の関節動作を精度良く再現させることができる。
Then, due to the tension generated in the
このとき、本実施形態の多関節歩行装置1は、第三ディスク関節部29a,29bが互いにディスク面が当接した一対のディスク関節部29a及びディスク関節部29bによって形成され、それぞれに対してワイヤ13及び第三バルーン32a,32bが設けられている。そのため、上述した操作を二組の第三ディスク関節部29a,29bに対して協働した行うことにより、さらに強いトルクを発揮し、歩行動作を安定させることが可能となる。また、互いの第三ディスク関節部29a,29bの回動制御を脚部制御部によってタイミングをずらすことにより、脚部4による歩行動作が滑らかになり、また制御によっては高い障害物等を安定して越えることができるようになる。
At this time, in the
さらに、本実施形態の多関節歩行装置1は、第三ディスク関節部29a,29bを第三外ディスク部34及び第三内ディスク部33の二つの部材で構成し、第三内ディスク部33に沿って第三外ディスク部34を摺動可能に嵌装し、さらに抵抗調整手段として設けられた切欠19によってディスク環径をワイヤ13の張力に応じて変化させ、摩擦抵抗を自在に調整することができる。これにより、摩擦抵抗に抗して僅かに摺動する該ディスク部33,34の”あそび”によって、関節動作の開始及び停止が滑らかとなり、より人や動物等の挙動に近似させることができる。また、各バルーン32a等がそれぞれターンバックル機構40によって接続されていることにより、バルーン32a等を回転させて、所定のねじ込み量に設定することにより、ワイヤ13の張力を容易に変更することができる。そのため、歩行動作時等にディスク関節部10等からワイヤ13が外れるような脱輪のような問題が発生することがない。また、バルーン32aを予め膨張した状態を初期状態とすることにより、エアー6を供給しない状態でも常にある程度の張力が加えられているため、上述した脱輪がさらに発生することがない。
Further, in the
なお、上述した第一バルーン15aに対するエアー6の供給は、脚部制御部によって瞬間的に行われるものであり、爆発に近い状態で実施される。そのため、従来のサーボモータ等を用いた歩行装置に比べ、各フレーム7等の挙動が速やかに行い、十分なトルクを生み出すことができる。そのため、比較的重量物が多く形成されたフレーム本体3であっても、本実施形態で示したように、六本の脚部4を設けることにより、移動に支障がない程度の十分な力を得ることができる。
The supply of the
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。 The present invention has been described with reference to preferred embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention as described below. And design changes are possible.
すなわち、本実施形態の多関節歩行装置1において、六本の脚部4を利用して、フレーム本体3を支持した多足歩行型のロボット2を構築するものについて例示したがこれに限定されるものではなく、四足歩行或いは二足歩行等のロボットの歩行機構に採用することも可能である。しかしながら、例えば、災害救助用のロボットの場合、瓦礫が散乱した悪路での歩行安定性を考慮すると、脚部4の数はできるだけ多いことが望まれ、一方で各可動軸の制御及び脚部制御部の処理能力の負担を考慮するならば脚部4の数は可能な限り少ない方が好ましい。そのため、上述の要件を鑑み、四本から八本程度の多足型のロボットとして構築することが望ましい。また、一つの可動軸に対して二つのディスク関節部10等をディスク面を互いに直交させるようにして配し、主フレーム及び副フレームを連結することにより、人間等の関節動作の「曲げ」の動作と同時に「捻り」の動作を再現することができる。これにより、実際の人間等の関節動作にさらに近づけることができる。
That is, in the
さらに、本実施形態の多関節歩行装置1において、各フレーム7等及びバルーン15a等を構築する素材は特に限定されない。しかしながら、重量物のフレーム本体3を支持し、歩行させるために、該フレーム7は有る程度の強度を要する必要があり、スチール、アルミニウムなどの金属製の材料によって構成されることが望ましい。一方、バルーン15a,15b等は供給されるエアー6によって自在に膨張することが可能な素材で形成されものであればよく、かつ十分なトルクを得ることができるものであれば構わない。
Furthermore, in the articulated
1 多関節歩行装置
2 ロボット
3 フレーム本体
4 脚部
6 エアー
7 第一フレーム(主フレーム)
8,22,38 回動軸
9 ワイヤ溝部
10 第一ディスク関節部(ディスク関節部)
11 第二フレーム(主フレーム、副フレーム)
12 第一支持フレーム(支持フレーム)
13 ワイヤ
14 規制部材(膨張規制手段)
15a,15b 第一バルーン(バルーン)
16 ガイドローラ
17 第一内ディスク部(内ディスク部)
18 第一外ディスク部(外ディスク部、抵抗調整手段)
19 切欠(抵抗調整手段)
20 エアー供給部(エアー供給手段)
21 ディスク回動制御部(ディスク回動制御手段)
23 第二ディスク関節部(ディスク関節部)
24 第三フレーム(主フレーム、副フレーム)
25 第二支持フレーム(支持フレーム)
26a,26b 第二バルーン(バルーン)
27 第二内ディスク部(内ディスク部)
28 第二外ディスク部(外ディスク部)
29 第三ディスク関節部(ディスク関節部)
30 第四フレーム(主フレーム)
31 第三支持フレーム(支持フレーム)
32a,32b 第三バルーン(バルーン)
33 第三内ディスク部(内ディスク部)
34 第三外ディスク部(外ディスク部)
40 ターンバックル機構
α 第一関節角度
β 第二関節角度
γ,γ’ 第三関節角度
δ 回動方向
1 Articulated
8, 22, 38
11 Second frame (main frame, subframe)
12 First support frame (support frame)
13
15a, 15b First balloon (balloon)
16
18 First outer disk part (outer disk part, resistance adjusting means)
19 Notch (resistance adjustment means)
20 Air supply section (air supply means)
21 Disc rotation control unit (disc rotation control means)
23 Second disc joint (disc joint)
24 Third frame (main frame, sub-frame)
25 Second support frame (support frame)
26a, 26b Second balloon (balloon)
27 Second inner disk part (inner disk part)
28 Second outer disk part (outer disk part)
29 Third disc joint (disc joint)
30 Fourth frame (main frame)
31 Third support frame (support frame)
32a, 32b Third balloon (balloon)
33 Third inner disk part (inner disk part)
34 Third outer disk part (outer disk part)
40 Turnbuckle mechanism α First joint angle β Second joint angle γ, γ 'Third joint angle δ Direction of rotation
Claims (5)
前記主フレームの一端に回動軸を介して回動可能に連結され、外周縁に沿って凹設されたワイヤ溝部を有する円盤状のディスク関節部と、
前記ディスク関節部に取付けられ、該ディスク関節部の軸回転運動に伴って、前記主フレームとの間のフレーム角度を変位可能な長手形状を呈する副フレームと、
前記主フレームの上端近傍に略直交方向に配設された支持フレームと、
前記支持フレームに取付けられ、供給されるエアーに応じて変形方向を所定方向に規制した状態で膨張変形及び収縮変形の可能な弾性素材で形成された少なくとも一対のバルーンと、
両端が前記バルーンの一端にそれぞれ連結し、略中央付近を前記ディスク関節部の前記ワイヤ溝部に当接させた状態で架渡されたワイヤと、
一対の前記バルーンにそれぞれ独立して前記エアーを供給するエアー供給手段と、
前記エアー供給手段によって供給される前記エアーの供給量を制御し、前記バルーンの膨張に応じて前記ワイヤに生じる張力を利用し、前記ワイヤ及び前記ワイヤ溝部の間の摩擦抵抗を増加させ、前記ディスク関節部を回動させるディスク回動手段と
を具備することを特徴とする多関節歩行装置。 A main frame having a longitudinal shape;
A disc-shaped disc joint having a wire groove that is pivotally coupled to one end of the main frame via a pivot shaft and is recessed along the outer periphery;
A sub-frame that is attached to the disk joint and has a longitudinal shape that can displace a frame angle with the main frame in accordance with the axial rotation of the disk joint;
A support frame disposed in a substantially orthogonal direction near the upper end of the main frame;
At least a pair of balloons attached to the support frame and formed of an elastic material capable of inflating and contracting in a state where the deformation direction is regulated in a predetermined direction according to the supplied air; and
Both ends are respectively connected to one end of the balloon, and a wire stretched in a state where the vicinity of the center is in contact with the wire groove portion of the disk joint portion;
Air supply means for supplying the air independently to each of the pair of balloons;
The amount of the air supplied by the air supply means is controlled, the tension generated in the wire according to the expansion of the balloon is utilized, the frictional resistance between the wire and the wire groove is increased, and the disk A multi-joint walking device comprising disk rotating means for rotating a joint portion.
互いのディスク面を当接した状態で配された一対の第一ディスク部及び第二ディスク部によって構成され、
前記第一ディスク部及び前記第二ディスク部に対し、前記バルーン、前記ワイヤ、及び前記エアー供給手段がそれぞれ設けられ、
前記ディスク回動手段は、
前記エアー供給手段によって供給される前記エアーの供給量を制御し、前記第一ディスク部及び前記第二ディスク部の回動をそれぞれ独立して回動させる独立回動手段をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の多関節歩行装置。 The disc joint is
Consists of a pair of first and second disk portions arranged in contact with each other's disk surfaces,
The balloon, the wire, and the air supply means are provided for the first disk portion and the second disk portion,
The disk rotating means is
The apparatus further comprises independent rotation means for controlling the supply amount of the air supplied by the air supply means and independently rotating the first disk portion and the second disk portion. The articulated walking device according to claim 1.
前記バルーンを回転させることにより、前記ワイヤに生じる張力を微調整するターンバックル機構によって取付けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の多関節歩行装置。 The balloon is
The articulated walking device according to claim 1 or 2, wherein the articulated walking device is attached by a turnbuckle mechanism that finely adjusts a tension generated in the wire by rotating the balloon.
前記主フレームに回動可能に軸支された円盤状の内ディスク部と、
外周縁に前記ワイヤ溝部を有し、前記内ディスク部に内接し、前記内ディスク部の円周方向に沿って摺動自在に嵌装された略環状の外ディスク部とを具備し、
前記外ディスク部は、
前記ワイヤに生じる張力に応じてディスク環径を変化させ、前記内ディスク部に対する摩擦抵抗を調整する抵抗調整手段をさらに具備することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一つに記載の多関節歩行装置。 The disc joint is
A disc-shaped inner disk portion pivotally supported by the main frame;
The outer peripheral edge has the wire groove portion, inscribed in the inner disk portion, and comprises a substantially annular outer disk portion slidably fitted along the circumferential direction of the inner disk portion,
The outer disk portion is
4. The apparatus according to claim 1, further comprising a resistance adjusting unit that adjusts a frictional resistance with respect to the inner disk portion by changing a disk ring diameter according to a tension generated in the wire. The articulated walking device described.
前記ワイヤは、
一方の前記バルーンから前記ディスク関節部を介して他方の前記バルーンに架渡す際に、前記ガイドローラ及び前記ディスク関節部の間で交叉していることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一つに記載の多関節歩行装置。 A guide roller that is close to the disk joint and pivotally supported by the main frame and guides the wire spanned between the pair of balloons and the disk joint in a predetermined direction;
The wire is
The cross section between the guide roller and the disk joint when crossing from one balloon to the other balloon via the disk joint. The articulated walking device according to any one of the above.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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