JP2008044066A - Legged robot - Google Patents

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JP2008044066A
JP2008044066A JP2006221358A JP2006221358A JP2008044066A JP 2008044066 A JP2008044066 A JP 2008044066A JP 2006221358 A JP2006221358 A JP 2006221358A JP 2006221358 A JP2006221358 A JP 2006221358A JP 2008044066 A JP2008044066 A JP 2008044066A
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relative angle
link
trunk link
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Application number
JP2006221358A
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Inventor
Daisaku Honda
大作 本田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a legged robot which can reduce a torque to be output from motors of the coxae arranged on a pitching axis in walking. <P>SOLUTION: The legged robot 100 comprises a trunk link 10, and leg portions 30, 50. The respective leg portions have a rotary axis C1 extending toward the sides of the trunk, and are connected to the trunk link 10 by means of the coxae 32, 52 having motors therein. Springs 20 are arranged between the trunk link 10 and the respective leg portions. The springs 20 are arranged such that the relative angle between the trunk link and the leg portions in the natural length of the springs is within the range between the relative angle when the leg portions have swung to the frontmost position with respect to the trunk link in walking and the relative angle when the leg portions have swung to the rearmost position with respect to the trunk link in walking. The elastic forces caused by the elongation and contraction of the springs operate so as to assist the motors of the coxae 32, 52 in both of the accelerating period at the start of the swing of the leg portions in walking and the decelerating period at the finish of the swing. As a result, the torque to be output from the motors of the coxae arranged on the pitching axis in walking can be effectively reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、体幹リンクに揺動可能に連結されている脚部を有しており、モータによって脚部を体側方向に伸びる回転軸の回りに揺動させて歩行する脚式ロボットに関する。なお、本明細書では脚式ロボットを単にロボットと称する場合がある。   The present invention relates to a legged robot that has a leg portion that is swingably connected to a trunk link and walks by swinging the leg portion around a rotation axis that extends in a body side direction by a motor. In this specification, the legged robot may be simply referred to as a robot.

複数の脚部を有する脚式ロボットは、各々の脚部を体側方向に伸びる回転軸の回りに前後に揺動させながら歩行する。脚部の数は典型的には2本或いは4本であるが、複数であれば何本でも良い。
脚部は、複数のリンクと、隣接するリンクを揺動可能に連結する関節を有する。体幹リンクと脚部の一つのリンクも関節によって揺動可能に連結されている。各関節には、関節に連結されたリンク同士の相対角を変化させるモータが備えられている。各モータが適切な駆動力を出力し、リンク同士の相対角を制御することによって、脚式ロボットは脚部全体を体幹リンクに対して前後に揺動させて歩行する。本明細書にいうモータは、蒸気、電気、ガソリン等のエネルギを機械的な動きに変換して伝達する装置であり、典型的には電動機或いはエンジンを意味する。
脚式ロボットは、消費エネルギを低減するために、小型で低出力のモータが利用できる方が好ましい。そこで、バネなどの弾性体の弾性力を活用してモータの駆動力を補助する脚式ロボットが研究されている。例えば、特許文献1と特許文献2には、関節に連結されたリンクの間に弾性部材を介在させ、弾性部材が発生する弾性力によって関節のモータの駆動力を補助する脚式ロボットが提案されている。本明細書では、「関節のモータの駆動力を補助する」ことを「関節のモータをアシストする」と表現することがある。
A legged robot having a plurality of legs walks while swinging the legs back and forth around a rotation axis extending in the body side direction. The number of legs is typically two or four, but may be any number as long as there are a plurality of legs.
The leg portion includes a plurality of links and a joint that connects adjacent links so as to be swingable. The trunk link and one link of the leg are also slidably connected by a joint. Each joint is provided with a motor that changes the relative angle between the links connected to the joint. As each motor outputs an appropriate driving force and controls the relative angle between the links, the legged robot walks with its entire leg swinging back and forth with respect to the trunk link. The motor referred to in this specification is a device that converts energy such as steam, electricity, gasoline, etc. into mechanical motion and transmits it, and typically means an electric motor or an engine.
In order to reduce energy consumption, it is preferable that the legged robot can use a small and low output motor. Therefore, legged robots that utilize the elastic force of an elastic body such as a spring to assist the driving force of the motor have been studied. For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 propose a legged robot that interposes an elastic member between links connected to a joint and assists the driving force of the joint motor by the elastic force generated by the elastic member. ing. In the present specification, “assisting the driving force of the joint motor” may be expressed as “assisting the joint motor”.

特許文献1と特許文献2に開示された脚式ロボットは、一端を大腿リンクに連結し他端を下腿リンクに連結する弾性部材を備える。弾性部材は、大腿リンクと下腿リンクの膝関節回りの相対角、即ち、膝関節の屈曲の程度に応じた弾性力を発生する。弾性部材が発生する弾性力は、膝関節の回転軸の回りのトルクを大腿リンクと下腿リンクへ加える。トルクの方向は、膝関節の屈曲を解消する方向となる。従って弾性部材が発生する弾性力は、膝関節回りの大腿リンクと下腿リンクの相対角を制御する膝関節のモータをアシストするように作用する。   The legged robot disclosed in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 includes an elastic member that connects one end to a thigh link and the other end to a lower leg link. The elastic member generates an elastic force corresponding to the relative angle of the thigh link and the lower leg link around the knee joint, that is, the degree of bending of the knee joint. The elastic force generated by the elastic member applies torque around the rotation axis of the knee joint to the thigh link and the crus link. The direction of the torque is a direction to cancel the knee joint bending. Therefore, the elastic force generated by the elastic member acts to assist the motor of the knee joint that controls the relative angle between the thigh link and the lower leg link around the knee joint.

特開2003−103480号公報JP 2003-103480 A 特開2003−145477号公報JP 2003-145477 A

特許文献1と特許文献2の技術は、重力に対して体幹リンクを支持するために大きな駆動力が要求される膝関節のモータに着目している。特許文献1と特許文献2の技術は、大腿リンクと下腿リンクの間に介在させた弾性部材が膝関節の屈曲の程度に応じて発生する弾性力によって、膝関節のモータをアシストする技術である。
大きな駆動力が要求されるモータは膝関節のモータに限らない。発明者の検討によると、脚式ロボットが歩行する際に、体幹リンクに対して脚部を前後に揺動させる股関節のモータにも大きな駆動力が要求されることが判明した。そこで、歩行時に、体幹リンクに対して脚部を前後に揺動させるための股関節のモータをアシストする技術が望まれている。
体幹リンクと脚部の間に弾性部材を介在させれば、体幹リンクと脚部の体側方向に伸びる回転軸回りの相対角に応じた弾性力を前記回転軸回りで脚部に加えることは可能である。しかしながら、弾性部材には、発生する弾性力がゼロとなる自然長が存在する。弾性部材が自然長より短くなれば弾性部材は伸長する方向の弾性力を発生し、自然長より長くなれば逆に短縮する方向の弾性力が発生する。即ち、弾性部材は、その長さによって発生する弾性力の方向が逆向きとなる。弾性力がモータをアシストする方向にのみ作用し、モータにさらに負荷を与える方向に弾性力が作用することは回避する必要がある。そのため、特許文献1では、弾性部材とリンクの連結を解放する手段を備えている。大腿リンクと下腿リンクの相対角が所定範囲のときには弾性部材とリンクの連結を解放する。そうすることよって、弾性部材が発生する弾性力が、モータにさらに負荷を与える方向に作用することを回避している。
しかしながら、特許文献1の技術では、弾性部材とリンクの連結を解放している間は、モータをアシストできない。その長さによって発生する弾性力の方向が逆向きとなるという弾性部材の特性をうまく利用することができれば、体幹リンクに対して脚部を前後に揺動させるための股関節のモータを効果的にアシストすることが可能となる。なお、本明細書にいう股関節は、体幹リンクと脚部を連結する関節を意味するものであり、たとえば4脚を有する脚式ロボットの前脚と体幹リンクを連結する関節も含まれる。また、以下では、脚部を前後に揺動させる股関節(即ち体側方向に伸びる回転軸を有する股関節)をピッチ軸股関節と称する。また、体幹リンクの体側方向に伸びる回転軸をピッチ軸と称する。
The techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2 focus on a knee joint motor that requires a large driving force to support a trunk link against gravity. The techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2 are techniques for assisting the motor of the knee joint by the elastic force generated according to the degree of bending of the knee joint by the elastic member interposed between the thigh link and the lower leg link. .
Motors that require a large driving force are not limited to knee joint motors. According to the inventor's study, it has been found that when the legged robot walks, a large driving force is also required for the motor of the hip joint that swings the leg portion back and forth with respect to the trunk link. Therefore, a technique for assisting a hip joint motor for swinging the leg portion back and forth with respect to the trunk link during walking is desired.
If an elastic member is interposed between the trunk link and the leg, an elastic force corresponding to the relative angle around the rotation axis extending in the body side direction of the trunk link and the leg is applied to the leg around the rotation axis. Is possible. However, the elastic member has a natural length at which the generated elastic force is zero. When the elastic member is shorter than the natural length, the elastic member generates an elastic force in the extending direction, and when the elastic member is longer than the natural length, an elastic force in the shortening direction is generated. That is, the direction of the elastic force generated by the length of the elastic member is reversed. It is necessary to avoid that the elastic force acts only in the direction of assisting the motor and the elastic force acts in a direction in which a load is further applied to the motor. Therefore, in patent document 1, the means to release the connection of an elastic member and a link is provided. When the relative angle between the thigh link and the lower leg link is within a predetermined range, the connection between the elastic member and the link is released. By doing so, it is avoided that the elastic force which an elastic member generate | occur | produces acts in the direction which gives a load further to a motor.
However, in the technique of Patent Document 1, the motor cannot be assisted while the connection between the elastic member and the link is released. If the characteristics of the elastic member that the direction of the elastic force generated by the length is reversed can be used well, the hip joint motor for swinging the leg part back and forth with respect to the trunk link is effective. It becomes possible to assist. The hip joint referred to in this specification means a joint that connects the trunk link and the leg, and includes, for example, a joint that connects the front leg of the legged robot having four legs and the trunk link. Hereinafter, a hip joint that swings the leg portion back and forth (that is, a hip joint having a rotation axis extending in the body side direction) is referred to as a pitch axis hip joint. A rotation axis extending in the body side direction of the trunk link is referred to as a pitch axis.

本発明は、その長さによって発生する弾性力の方向が逆向きとなるという弾性部材の特徴と、脚式ロボットは歩行時に脚部を前後方向に周期的に揺動させるという特徴をうまく組み合わせることによって、歩行時に、体幹リンクに対して脚部を前後に揺動させるための股関節のモータの出力を効果的にアシストする技術を提供する。   The present invention combines the characteristics of the elastic member that the direction of the elastic force generated by its length is reversed and the characteristic that the legged robot periodically swings the leg part in the front-rear direction during walking. Thus, a technique for effectively assisting the output of the motor of the hip joint for swinging the leg portion back and forth with respect to the trunk link during walking is provided.

本発明は、体幹リンクと、体幹リンクに揺動可能に連結されている脚部を有しており、モータによって脚部を体側方向に伸びる回転軸の回りに揺動させて歩行する脚式ロボットに具現化できる。この脚式ロボットは、一端が体幹リンクに連結されており、他端が脚部に連結されており、前記回転軸回りの体幹リンクと脚部の相対角に応じた弾性力を発生して前記回転軸回りのトルクを脚部に加える弾性部材を備える。
上記構成によれば、弾性部材が自然長となるときの体幹リンクと脚部の相対角が、歩行時に脚部が体幹リンクに対して最も前方に揺動したときの相対角と、歩行時に脚部が体幹リンクに対して最も後方に揺動したときの相対角の間に存在するようにできる。
The present invention has a trunk link and a leg that is swingably connected to the trunk link, and a leg that swings around a rotation axis that extends in the body side direction by a motor and walks. Can be embodied in a robot. This legged robot has one end connected to the trunk link and the other end connected to the leg, and generates an elastic force according to the relative angle between the trunk link and the leg around the rotation axis. And an elastic member for applying a torque around the rotation axis to the leg portion.
According to the above configuration, the relative angle between the trunk link and the leg when the elastic member has a natural length, the relative angle when the leg swings most forward with respect to the trunk link during walking, and walking Sometimes the leg can be between the relative angles when it swings most backward with respect to the trunk link.

弾性部材が自然長となるときの体幹リンクと脚部の相対角を、中立相対角と称する。また、歩行時に脚部が体幹リンクに対して最も前方に揺動したときの相対角を前端相対角と称し、歩行時に脚部が体幹リンクに対して最も後方に揺動したときの相対角を後端相対角と称する。体幹リンクと脚部の相対角は、歩行時に前端相対角と後端相対角の間で周期的に変化する。そして本発明の脚式ロボットでは、中立相対角は、前端相対角と後端相対角の間に存在する。
弾性部材が発生する弾性力は、回転軸回りのトルクとなって脚部に作用する。そのトルクは、脚部の相対角を中立相対角へ向かわせる方向に作用する。従って、脚部が体幹リンクの後方に位置しており、相対角が後端相対角と中立相対角の間にあるときは、弾性力に起因するトルクは、脚部を前方へ加速する方向に作用する。一方、脚部が体幹リンクの前方に位置しており、相対角が前端相対角と中立相対角の間にあるときは、弾性力に起因するトルクは、脚部を後方へ加速する方向に作用する。
The relative angle between the trunk link and the leg when the elastic member has a natural length is referred to as a neutral relative angle. Also, the relative angle when the leg swings most forward with respect to the trunk link during walking is called the front end relative angle, and the relative angle when the leg swings most backward with respect to the trunk link during walking. The corner is referred to as a rear end relative angle. The relative angle between the trunk link and the leg changes periodically between the front end relative angle and the rear end relative angle during walking. In the legged robot according to the present invention, the neutral relative angle exists between the front end relative angle and the rear end relative angle.
The elastic force generated by the elastic member acts on the leg as torque around the rotation axis. The torque acts in a direction that causes the relative angle of the legs to move toward the neutral relative angle. Therefore, when the leg is located behind the trunk link and the relative angle is between the rear end relative angle and the neutral relative angle, the torque caused by the elastic force accelerates the leg forward. Act on. On the other hand, when the leg is located in front of the trunk link and the relative angle is between the front end relative angle and the neutral relative angle, the torque caused by the elastic force is in the direction of accelerating the leg backward. Works.

一方、ピッチ軸股関節のモータは、体幹リンクの後方で離床した遊脚を前方へ振り出すために遊脚を前方へ加速する方向のトルクを出力する。このとき、立脚側のピッチ軸股関節モータは、体幹リンクを前方へ押し出すために、体幹リンクより前方に位置する立脚を体幹リンクに対して後方へ加速する方向のトルクを出力する。
遊脚が前方へ振り出された後は、着床に備えて遊脚を減速させるため、遊脚を後方へ加速する方向のトルクを発生する(ここでいう「後方へ加速する方向のトルク」とは遊脚の前方へ向う速度を減速させる方向のトルクである)。このとき立脚側のピッチ軸股関節のモータは、前方へ移動している体幹リンクを減速させるために、体幹リンクよりも後方に位置する立脚を体幹リンクに対して前方へ加速する方向のトルクを出力する(ここでいう「前方へ加速するトルクとは、立脚の体幹リンクに対して後方へ向う速度を減速させる方向のトルクである)。即ち、ピッチ軸股関節のモータは、立脚であって遊脚であっても、脚部が体幹リンクに対して後方に位置するときには脚部を前方へ加速する方向のトルクを発生し、脚部が体幹リンクに対して前方に位置するときには脚部を後方へ加速する方向のトルクを発生する。
前述したように、脚部が体幹リンクより後方に位置することによって相対角が後端相対角と中立相対角の間にあるときには弾性力に起因するトルクは脚部を前方へ加速する方向のトルクを発生する。脚部が体幹リンクより前方に位置することによって相対角が前端相対角と中立相対角の間にあるときには弾性力に起因するトルクは脚部を後方へ加速する方向のトルクを発生する。
即ち、本発明の脚式ロボットは、脚部が体幹リンクより前方にあるときも後方にあるときも、ピッチ軸股関節のモータが出力するトルクの向きと、弾性力に起因するトルクの向きを同じにすることができる。本発明によれば、弾性部材が発生する弾性力に起因するトルクを、歩行周期の全体に亘って、ピッチ軸股関節のモータをアシストするように作用させることができる。歩行時に体幹リンクに対して脚部を前後に揺動させるための股関節のモータを効果的にアシストする脚式ロボットを実現することができる。
On the other hand, the motor of the pitch axis hip joint outputs torque in a direction that accelerates the free leg forward in order to swing forward the free leg that left the floor behind the trunk link. At this time, the pitch axis hip joint motor on the stance leg side outputs torque in a direction to accelerate the stance leg positioned forward of the trunk link to the trunk link in order to push the trunk link forward.
After the free leg is swung forward, in order to decelerate the free leg in preparation for landing, torque is generated in a direction that accelerates the free leg backward (here, “torque in the direction to accelerate backward”) Is the torque in the direction to decelerate the speed toward the front of the swing leg). At this time, in order to decelerate the trunk link moving forward, the motor of the pitch axis hip joint on the stance side accelerates the standing leg located behind the trunk link forward with respect to the trunk link. The torque is output (the “torque accelerating forward” means torque in the direction of decelerating the speed toward the rear with respect to the trunk link of the stance leg), that is, the motor of the pitch axis hip joint is Even if it is a free leg, when the leg is positioned rearward with respect to the trunk link, torque is generated in a direction that accelerates the leg forward, and the leg is positioned forward with respect to the trunk link. Sometimes torque is generated in a direction that accelerates the legs backward.
As described above, when the leg is positioned behind the trunk link and the relative angle is between the rear end relative angle and the neutral relative angle, the torque caused by the elastic force is in the direction of accelerating the leg forward. Generate torque. When the leg is positioned in front of the trunk link, when the relative angle is between the front end relative angle and the neutral relative angle, the torque resulting from the elastic force generates torque in the direction of accelerating the leg backward.
In other words, the legged robot of the present invention determines the direction of the torque output by the motor of the pitch axis hip joint and the direction of the torque caused by the elastic force, regardless of whether the leg is in front of or behind the trunk link. Can be the same. According to the present invention, the torque resulting from the elastic force generated by the elastic member can be applied to assist the motor of the pitch axis hip joint throughout the walking cycle. A legged robot that effectively assists a hip joint motor for swinging the leg back and forth with respect to the trunk link during walking can be realized.

中立相対角は、前端相対角と後端相対角の略中間に存在することが好ましい。換言すれば、弾性部材は、それが自然長となるときの体幹リンクと脚部の相対角が、歩行時に脚部が体幹リンクに対して最も前方に揺動したときの相対角と、歩行時に脚部が体幹リンクに対して最も後方に揺動したときの相対角の間の略中間に存在するように配置されていることが好ましい。
弾性部材によるモータのアシストをエネルギの観点から見ると次の通りである。脚部が加速するときに弾性部材に蓄積された弾性エネルギが脚部の運動エネルギの一部に変換される。脚部が減速するときに脚部の運動エネルギの一部が弾性部材の弾性部材に変換される。
中立相対角を上記のように設定することで、相対角が前端相対角のときに弾性部材に蓄積される弾性エネルギと、相対角が後端相対角のときに弾性部材に蓄積される弾性エネルギをほぼ等しくすることができる。弾性部材が脚部から受け取るエネルギと、脚部へ与えるエネルギを等しくすることができる。弾性部材によるモータのアシストを一層効率よく行なうことができる。
The neutral relative angle is preferably approximately in the middle of the front end relative angle and the rear end relative angle. In other words, the elastic member has a relative angle between the trunk link and the leg when it is a natural length, and a relative angle when the leg swings most forward with respect to the trunk link during walking, It is preferable that the legs are arranged so as to be approximately in the middle between the relative angles when the legs swing most backward with respect to the trunk link during walking.
The motor assist by the elastic member is as follows from the viewpoint of energy. When the leg portion accelerates, the elastic energy accumulated in the elastic member is converted into a part of the kinetic energy of the leg portion. When the leg portion decelerates, a part of the kinetic energy of the leg portion is converted into the elastic member of the elastic member.
By setting the neutral relative angle as described above, the elastic energy accumulated in the elastic member when the relative angle is the front end relative angle and the elastic energy accumulated in the elastic member when the relative angle is the rear end relative angle. Can be made approximately equal. The energy received from the leg by the elastic member can be made equal to the energy applied to the leg. The motor can be assisted by the elastic member more efficiently.

弾性部材の弾性係数は、脚部の前記回転軸回りの慣性モーメントと弾性係数で決定される脚部の前記回転軸回りの固有振動の周期が脚式ロボットの歩行周期と略一致するように設定されていることが好ましい。そうすることで、歩行時のピッチ軸股関節の回転軸回りの脚部の揺動の基本的な動きを、弾性部材の弾性力によって実現することができる。ピッチ軸股関節のモータは、弾性力によっては実現できない微妙な動作変化を与えるための駆動力や、脚部の減衰要素によって散逸するエネルギを供給するための駆動力を脚部に与えるだけでよい。脚式ロボットのピッチ軸股関節のモータを一層効果的にアシストすることができる。   The elastic coefficient of the elastic member is set so that the natural vibration period of the leg portion around the rotation axis determined by the moment of inertia around the rotation axis of the leg portion and the elastic coefficient substantially matches the walking cycle of the legged robot. It is preferable that By doing so, it is possible to realize the basic movement of the leg swinging around the rotation axis of the pitch axis hip joint during walking by the elastic force of the elastic member. The motor of the pitch axis hip joint only needs to apply a driving force for giving a subtle motion change that cannot be realized by an elastic force or a driving force for supplying energy dissipated by a damping element of the leg to the leg. It is possible to assist the pitch axis hip joint motor of the legged robot more effectively.

本発明によれば、弾性部材を付加することによって、歩行時のピッチ軸股関節のモータの駆動力を効果的に補助する脚式ロボットを実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a legged robot that effectively assists the driving force of the motor of the pitch axis hip joint during walking by adding an elastic member.

本発明に係る脚式ロボットについて、図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施例の脚式ロボット100の模式的側面図である。脚式ロボット100は、体幹リンク10と右脚部30と左脚部50を有する。
体幹リンク10に固定されたXYZ座標系を体幹固定座標系と称する。体幹固定座標系のX軸は体幹リンク10の前方へ伸びており、Y軸は体幹リンク10の体側方向へ伸びており、Z軸は体幹リンク10の上方へ伸びている。X軸をロール軸、Y軸をピッチ軸、Z軸をヨー軸と称することがある。
A legged robot according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic side view of a legged robot 100 according to the present embodiment. The legged robot 100 includes a trunk link 10, a right leg 30, and a left leg 50.
The XYZ coordinate system fixed to the trunk link 10 is referred to as a trunk fixed coordinate system. The X axis of the trunk fixed coordinate system extends forward of the trunk link 10, the Y axis extends in the body side direction of the trunk link 10, and the Z axis extends upward of the trunk link 10. The X axis may be referred to as a roll axis, the Y axis as a pitch axis, and the Z axis as a yaw axis.

右脚部30について説明する。右脚部30は、右大腿リンク38、右下腿リンク40、及び右足平リンク42を有する。また、右脚部30は、右股関節32、右膝関節34、及び右足首関節36を有する。
右股関節32には、体幹リンク10と右大腿リンク38の一端が連結されている。右膝関節34には、右大腿リンク38の他端と右下腿リンク40の一端が連結されている。右足首関節36には、右下腿リンク40の他端と右足平リンク42の一端が連結されている。
夫々の関節にはモータ(不図示)が内蔵されており、モータがトルクを出力することによって、関節に連結されたリンク同士の相対角を変更することができる。
右股関節32は、ピッチ軸方向に伸びる回転軸C1を有しており、連結された体幹リンク10と右大腿リンク38の回転軸C1回りの相対角を変更することができる。
体幹リンク10と右大腿リンク38の回転軸C1回りの相対角θは、体幹固定座標系のZ軸と、大腿リンク38の長手方向に沿って伸びる直線Lのなす角度で表す。体幹リンク10に固定された座標系のZ軸と、大腿リンク38の長手方向に沿った直線Lが、ピッチ軸方向から観測して重なるときに、相対角θ=ゼロ度とする。
相対角θが変化すると、体幹リンク10に対する右脚部30の全体の相対角が変化するので、相対角θは、体幹リンク10に対する右脚部30のピッチ軸回りの相対角と表現することができる。
右膝関節34は、ピッチ軸方向に伸びる回転軸C2を有しており、連結された右大腿リンク38と右下腿リンク40の回転軸C2回りの相対角を変更することができる。右足首関節36は、ピッチ軸方向に伸びる回転軸C3を有しており、連結された右下腿リンク40と右足平リンク42の回転軸C3回りの相対角を変更することができる。
The right leg 30 will be described. The right leg 30 includes a right thigh link 38, a right lower leg link 40, and a right foot link 42. The right leg 30 includes a right hip joint 32, a right knee joint 34, and a right ankle joint 36.
One end of the trunk link 10 and the right thigh link 38 is connected to the right hip joint 32. The right knee joint 34 is connected to the other end of the right thigh link 38 and one end of the right lower leg link 40. The right ankle joint 36 is connected to the other end of the right leg link 40 and one end of the right foot link 42.
A motor (not shown) is built in each joint, and the relative angle between the links connected to the joint can be changed by the motor outputting torque.
The right hip joint 32 has a rotation axis C1 extending in the pitch axis direction, and can change the relative angle of the trunk link 10 and the right thigh link 38 around the rotation axis C1.
The relative angle θ around the rotation axis C1 of the trunk link 10 and the right thigh link 38 is represented by an angle formed by the Z axis of the trunk fixed coordinate system and a straight line L extending along the longitudinal direction of the thigh link 38. When the Z axis of the coordinate system fixed to the trunk link 10 and the straight line L along the longitudinal direction of the thigh link 38 overlap when observed from the pitch axis direction, the relative angle θ is set to zero degrees.
When the relative angle θ changes, the overall relative angle of the right leg 30 with respect to the trunk link 10 changes, so the relative angle θ is expressed as a relative angle around the pitch axis of the right leg 30 with respect to the trunk link 10. be able to.
The right knee joint 34 has a rotation axis C2 extending in the pitch axis direction, and can change the relative angle of the connected right thigh link 38 and right lower leg link 40 around the rotation axis C2. The right ankle joint 36 has a rotation axis C3 extending in the pitch axis direction, and can change the relative angle of the connected right lower leg link 40 and right foot link 42 around the rotation axis C3.

体幹リンク10と右大腿リンク38にはバネ20が介挿されている。バネ20は、右大腿リンク38の後方で体幹リンク10と右大腿リンク38の間に介挿されている。バネ20の一端は、体幹リンク10に設けられた体幹側バネ支持点10pに回転可能に連結されている。バネ20の他端は、右大腿リンク38に設けられた右脚部側バネ支持点38pに回転可能に連結されている。
バネ20は、相対角θがゼロ度のときに自然長となるように設定されている。バネ20が自然長となるときの相対角θを、中立相対角と称する。即ち、本実施例では中立相対角=ゼロ度である。なお、歩行時に右脚部30が体幹リンク10に対して最も前方に揺動したときの相対角を前端相対角と称し、歩行時に右脚部30が体幹リンク10に対して最も後方に揺動したときの相対角を後端相対角と称する。
右大腿リンク38と体幹リンク10は、回転軸C1の回りに回転可能に連結されている。従って、バネ20が発生する弾性力は、回転軸C1の回りのトルクを右脚部30に加える。
相対角θが変化すると、バネ20の長さも変化し、バネ20の長さに比例した弾性力がバネ20の長手方向に発生する。図1に示すように、右大腿リンク38を前方へ振り出すと、バネ20は自然長よりも伸びるので、バネ20には圧縮方向の弾性力Fが発生する。バネ20が発生する弾性力Fは、体幹リンク10に対して右大腿リンク38を回転軸C1軸回りに後方へ揺動させるトルクとして作用する。換言すれば、バネ20が発生する圧縮方向の弾性力Fに起因して、体幹リンク10に対して右脚部30を回転軸C1軸回りに後方へ揺動させるトルクが作用する。
また、右大腿リンク38が体幹リンク10に対して後方へ揺動した状態になると、バネ20は自然長よりも短くなるので、バネ20には伸長方向の弾性力が発生する。バネ20が発生する伸長方向の弾性力に起因して、体幹リンク10に対して右脚部30を回転軸C1軸回りに前方へ揺動させるトルクが作用する。
A spring 20 is inserted in the trunk link 10 and the right thigh link 38. The spring 20 is inserted between the trunk link 10 and the right thigh link 38 behind the right thigh link 38. One end of the spring 20 is rotatably connected to a trunk side spring support point 10 p provided on the trunk link 10. The other end of the spring 20 is rotatably connected to a right leg spring support point 38p provided on the right thigh link 38.
The spring 20 is set to have a natural length when the relative angle θ is zero degrees. The relative angle θ when the spring 20 has a natural length is referred to as a neutral relative angle. That is, in this embodiment, the neutral relative angle is zero degrees. Note that the relative angle when the right leg 30 swings most forward with respect to the trunk link 10 during walking is referred to as a front-end relative angle, and the right leg 30 moves most rearward with respect to the trunk link 10 during walking. The relative angle when swinging is called the rear end relative angle.
The right thigh link 38 and the trunk link 10 are coupled so as to be rotatable about the rotation axis C1. Therefore, the elastic force generated by the spring 20 applies torque around the rotation axis C <b> 1 to the right leg 30.
When the relative angle θ changes, the length of the spring 20 also changes, and an elastic force proportional to the length of the spring 20 is generated in the longitudinal direction of the spring 20. As shown in FIG. 1, when the right thigh link 38 is swung forward, the spring 20 extends beyond the natural length, and thus the spring 20 generates an elastic force F in the compression direction. The elastic force F generated by the spring 20 acts on the trunk link 10 as a torque that causes the right thigh link 38 to swing backward about the rotation axis C1. In other words, due to the elastic force F in the compression direction generated by the spring 20, torque that swings the right leg 30 backward about the rotation axis C <b> 1 acts on the trunk link 10.
In addition, when the right thigh link 38 swings backward with respect to the trunk link 10, the spring 20 becomes shorter than the natural length, and thus an elastic force in the extending direction is generated in the spring 20. Due to the elastic force in the extending direction generated by the spring 20, torque that swings the right leg 30 forward about the rotation axis C <b> 1 acts on the trunk link 10.

左脚部50について説明する。左脚部50は、左大腿リンク58、左下腿リンク60、及び左足平リンク62を有する。また、左脚部50は、左股関節52、左膝関節54、及び左足首関節56を有する。
左脚部50の構造は、右脚部30と同じであるので説明を省略する。図1では省略してあるが、右脚部30と同様に、体幹リンク10と左脚部50の左大腿リンク58の間にはバネ20が介挿されている。
また、左脚部50の夫々の関節にもモータ(不図示)が内蔵されており、モータがトルクを出力することによって、関節に連結されたリンク同士の相対角を変更することができる。
The left leg 50 will be described. The left leg 50 includes a left thigh link 58, a left lower leg link 60, and a left foot link 62. The left leg 50 has a left hip joint 52, a left knee joint 54, and a left ankle joint 56.
Since the structure of the left leg part 50 is the same as that of the right leg part 30, description thereof is omitted. Although omitted in FIG. 1, the spring 20 is interposed between the trunk link 10 and the left thigh link 58 of the left leg 50, as with the right leg 30.
In addition, a motor (not shown) is built in each joint of the left leg 50, and the relative angle between the links connected to the joint can be changed by the motor outputting torque.

なお、右脚部30と左脚部50は、上記関節の他にもロール軸回りに回転可能な関節やヨー軸回りに回転可能な関節を有する場合もある。   In addition, the right leg part 30 and the left leg part 50 may have a joint rotatable around the roll axis and a joint rotatable around the yaw axis in addition to the above joints.

脚式ロボット100は、夫々の関節に内蔵されたモータを適宜制御することによって、即ち、各モータが適宜所定のトルクを出力することによって、右脚部30と左脚部50を交互に前後に揺動させながら歩行することができる。脚式ロボット100を歩行させるための制御アルゴリズムについては説明を省略する。   The legged robot 100 controls the motors built in the respective joints as appropriate, that is, each motor outputs a predetermined torque as appropriate, whereby the right leg 30 and the left leg 50 are alternately moved back and forth. You can walk while swinging. Description of the control algorithm for causing the legged robot 100 to walk is omitted.

図2を参照して、歩行時の脚式ロボットの脚部の動作を説明する。特にバネ20の作用について説明する。
図2(A)は、歩行時の脚部の姿勢を示す。(a)から(e)は、ピッチ軸方向から観測したときの、歩行時の所定のタイミングにおける脚式ロボット100の脚部の姿勢を示している。タイミング(a)からタイミング(e)に向けて時間が経過している。図2(A)では、右脚部30を太線で表してある。また、図2(A)は、右脚部30と左脚部50の全体的は姿勢を示す図であり、バネ20などの個々の部品は図示を省略してあり、また、関節などの符号も図示を省略してある。
タイミング(a)は、右脚部30が体幹リンク10の後方で離床する瞬間である。タイミング(b)は、右脚部30が遊脚の状態であり、かつ体幹リンク10と右大腿リンク38の回転軸C1回りの相対角θがゼロ度のときである。以下では、体幹リンク10と右大腿リンク38の回転軸C1回りの相対角θを、右脚部30の相対角θ、或いは単に相対角θと称する場合がある。タイミング(c)は、右脚部30が体幹リンク10の前方で着床する瞬間である。タイミング(d)は、右脚部30が立脚の状態であり、かつ右脚部30の相対角θがゼロ度のときである。タイミング(e)は、再び、右脚部30が体幹リンク10の後方で離床する瞬間である。即ちタイミング(e)のときの脚部の姿勢は、タイミング(a)のときの脚部の姿勢と同一である。また、タイミング(a)からタイミング(e)までが一歩行周期を表す。以下、図2(A)に示す一歩行周期における右脚部30の相対角θの変化に注目して説明する。
With reference to FIG. 2, the operation of the legs of the legged robot during walking will be described. In particular, the action of the spring 20 will be described.
FIG. 2 (A) shows the posture of the leg during walking. (A)-(e) has shown the attitude | position of the leg part of the legged robot 100 in the predetermined timing at the time of a walk when it observes from a pitch-axis direction. Time has passed from timing (a) to timing (e). In FIG. 2A, the right leg 30 is represented by a thick line. FIG. 2A is a view showing the posture of the right leg portion 30 and the left leg portion 50 as a whole, and the individual parts such as the spring 20 are not shown, and symbols such as joints are shown. The illustration is also omitted.
Timing (a) is the moment when the right leg 30 leaves the floor behind the trunk link 10. Timing (b) is when the right leg 30 is in a free leg state and the relative angle θ around the rotation axis C1 between the trunk link 10 and the right thigh link 38 is zero degrees. Hereinafter, the relative angle θ around the rotation axis C1 between the trunk link 10 and the right thigh link 38 may be referred to as the relative angle θ of the right leg 30 or simply as the relative angle θ. Timing (c) is the moment when the right leg 30 is landed in front of the trunk link 10. Timing (d) is when the right leg 30 is in a standing state and the relative angle θ of the right leg 30 is zero degrees. Timing (e) is again the moment when the right leg 30 leaves the trunk link 10 behind the trunk link 10. That is, the posture of the leg at the timing (e) is the same as the posture of the leg at the timing (a). Further, from timing (a) to timing (e) represents one walking cycle. Hereinafter, description will be made by paying attention to the change in the relative angle θ of the right leg 30 in one walking cycle shown in FIG.

図2(B)は、右脚部30の相対角θの経時的変化を模式的に示している。図2(C)は、右脚部30の右股関節32が出力するトルクの経時的変化を模式的に示している。換言すれば、図2(C)に示すトルクが出力されることによって、図2(B)に示す相対角θが実現される。なお、「右股関節32が出力するトルク」とは、体幹リンク10に対して、右大腿リンク38を回転させるためのトルクであり、そのトルクには、右股関節32に内蔵されたモータが出力するトルクと、バネ20の弾性力に起因して右股関節32の回転軸C1の回りに発生するトルクが含まれる。
また、図2(B)は、相対角θの経時的変化の概ねの傾向を示すものであり、相対角θの実際の経時的変化を厳密に示すものではない。例えば、タイミング(a)で右脚部30が離床した直後は相対角θが急激に減少し、その後緩やかに変化する場合もある。しかしながら相対角θの経時的変化の概ねの傾向は、図2(B)で表されている。同様に、図2(C)は、トルクの経時的変化の概ねの傾向を示すグラフである。図2(C)が示すトルクは、前述したように、右股関節32が出力するトルクを意味する場合もあれば、右股関節32が内蔵するモータが出力するトルクを意味する場合もある。但し、ここでは、モータの出力軸と関節の回転軸の間の減速比は「1」を仮定している。
図2(D)は、図2(B)に示す相対角θの角速度dθの経時的変化を示すグラフである。図2(D)のグラフは、図2(B)のグラフを時間微分することによって得られる。
また、図2(A)、(B)、(C)、及び図2(D)は、左から右へ向って時間の経過を示しており、図面の縦方向に伸びる破線がひとつのタイミングを示している。
FIG. 2B schematically shows a change with time of the relative angle θ of the right leg 30. FIG. 2C schematically shows the change over time of the torque output by the right hip joint 32 of the right leg 30. In other words, the relative angle θ shown in FIG. 2B is realized by outputting the torque shown in FIG. The “torque output by the right hip joint 32” is torque for rotating the right thigh link 38 with respect to the trunk link 10, and the motor built in the right hip joint 32 outputs the torque. And torque generated around the rotation axis C <b> 1 of the right hip joint 32 due to the elastic force of the spring 20.
FIG. 2B shows a general tendency of the change with time of the relative angle θ, and does not strictly show the actual change with time of the relative angle θ. For example, immediately after the right leg 30 leaves the floor at the timing (a), the relative angle θ may decrease rapidly and then gradually change. However, the general tendency of the change with time of the relative angle θ is shown in FIG. Similarly, FIG. 2C is a graph showing a general tendency of change in torque with time. As described above, the torque shown in FIG. 2C may mean the torque output by the right hip joint 32, or may mean the torque output by the motor built in the right hip joint 32. However, here, the reduction ratio between the output shaft of the motor and the rotation shaft of the joint is assumed to be “1”.
FIG. 2D is a graph showing a change with time of the angular velocity dθ of the relative angle θ shown in FIG. The graph of FIG. 2D is obtained by time differentiation of the graph of FIG.
2 (A), (B), (C), and FIG. 2 (D) show the passage of time from left to right, and a broken line extending in the vertical direction of the drawing represents one timing. Show.

タイミング(a)は、体幹リンク10の後方で右脚部30が離床する瞬間である。このときの状態が、右脚部30が体幹リンク10に対して最も後方に揺動している状態である。このときのθをθrとする。θrは前述した後端相対角に相当する。
タイミング(a)で離床した右脚部30は、前方へ振り出される。換言すれば、タイミング(a)で離床した右脚部30は、前方に向って加速される。前方へ振り出された右脚部30は、タイミング(b)でその相対角θがゼロ度となり、さらに前方へ振り出されて、タイミング(c)で着床する。タイミング(c)の右脚部30が着床するときの状態が、右脚部30が体幹リンク10に対して最も前方に揺動した状態である。右脚部30は、前方へ揺動しながら、タイミング(c)の着床に備えて減速する。換言すれば、前方へ向って加速した右脚部30は、タイミング(b)からタイミング(c)にかけて減速される。なお、タイミング(c)の右脚部30が体幹リンク10に対して最も前方に揺動したときの相対角θをθfとする。θfは、前述した前端相対角に相当する。
タイミング(c)で右脚部30が着床したときは、左脚部50が体幹リンク10に対して最も後方に揺動している。タイミング(c)は、タイミング(a)において、左右の脚部が入れ替わった状態である。別言すれば、タイミング(c)は、左脚部50が離床する瞬間でもある。タイミング(c)の後は、左脚部50を体幹リンク10の前方へ振り出すとともに、体幹リンク10を右脚部30に対して前方へ移動する。換言すれば、立脚である右脚部30を体幹リンク10から観測して相対的に後方へ向って加速する。
体幹リンク10から観測して後方に向って加速した右脚部30は、タイミング(d)で相対角θがゼロ度となる。タイミング(d)からタイミング(e)にかけて右脚部30は減速し、タイミング(e)で体幹リンク10に対して停止する。
タイミング(e)から後は、再びタイミング(a)からの動作を繰り返す。
なお、前述したように、バネ20は、相対角θがゼロ度のときに自然長となるように設定されている。即ち、相対角θ=ゼロ度のときは、バネ20は弾性力を発生しない。ゼロ度のとき相対角θを中立相対角θnと称する。また、本実施例では、中立相対角θnは、後端相対角θrと前端相対角θfのほぼ中間の値となっている。
Timing (a) is the moment when the right leg 30 leaves the floor behind the trunk link 10. The state at this time is a state in which the right leg 30 swings most backward with respect to the trunk link 10. Let θr at this time be θr. θr corresponds to the aforementioned rear end relative angle.
The right leg 30 that has left the floor at timing (a) is swung forward. In other words, the right leg 30 that has left the floor at the timing (a) is accelerated forward. The right leg 30 swung out forward has a relative angle θ of zero degrees at timing (b), is swung out further forward, and is landed at timing (c). The state when the right leg 30 is landed at the timing (c) is the state in which the right leg 30 swings most forward with respect to the trunk link 10. The right leg 30 is decelerated in preparation for landing at timing (c) while swinging forward. In other words, the right leg 30 that has accelerated forward is decelerated from timing (b) to timing (c). The relative angle θ when the right leg 30 at the timing (c) swings most forward with respect to the trunk link 10 is defined as θf. θf corresponds to the aforementioned front end relative angle.
When the right leg 30 is landed at the timing (c), the left leg 50 swings most backward with respect to the trunk link 10. Timing (c) is a state in which the left and right legs are switched at timing (a). In other words, the timing (c) is also the moment when the left leg 50 leaves the floor. After timing (c), the left leg 50 is swung out forward of the trunk link 10 and the trunk link 10 is moved forward relative to the right leg 30. In other words, the right leg 30 as a standing leg is observed from the trunk link 10 and accelerated relatively backward.
The right leg 30 observed from the trunk link 10 and accelerated rearward has a relative angle θ of zero degrees at timing (d). The right leg 30 decelerates from timing (d) to timing (e) and stops with respect to the trunk link 10 at timing (e).
After timing (e), the operation from timing (a) is repeated again.
As described above, the spring 20 is set to have a natural length when the relative angle θ is zero degrees. That is, when the relative angle θ is zero degrees, the spring 20 does not generate an elastic force. When the angle is zero degrees, the relative angle θ is referred to as a neutral relative angle θn. In the present embodiment, the neutral relative angle θn is a value approximately in the middle between the rear end relative angle θr and the front end relative angle θf.

タイミング(a)から(e)までが一歩行周期Twである。一歩行周期Twの間に、右脚部30の相対角θは、後端相対角θr−ゼロ度(中立相対角θn)−前方相対角θf−ゼロ度(中立相対角θn)−後端相対角θrと変化する。また、タイミング(a)からタイミング(c)までの期間は右脚部30が遊脚となる期間であり、タイミング(c)からタイミング(e)までの期間は、右脚部30が立脚となる期間である。ここで、一歩行周期Twは、次の4つの期間に分けることができる。
(I)遊脚前期:タイミング(a)からタイミング(b)までの期間。この期間は、右脚部30が遊脚であり、かつ、その相対角θが後端相対角θrと中立相対角θnの間の範囲内となる期間である。
(II)遊脚後期:タイミング(b)からタイミング(c)までの期間。この期間は、右脚部30が遊脚であり、かつ、その相対角θが中立相対角θnと前端相対角θfの間の範囲内となる期間である。
(III)立脚前期:タイミング(c)からタイミング(d)までの期間。この期間は、右脚部30が立脚であり、かつ、その相対角θが中立相対角θnと前端相対角θfの間の範囲内となる期間である。
(IV)立脚後期:タイミング(d)からタイミング(e)までの期間。この期間は、右脚部30が立脚であり、かつ、その相対角θが中立相対角θnと後端相対角θrの間の範囲内となる期間である。
From timing (a) to (e) is one walking cycle Tw. During one walking cycle Tw, the relative angle θ of the right leg 30 is: rear end relative angle θr−zero degree (neutral relative angle θn) −front relative angle θf−zero degree (neutral relative angle θn) −rear end relative. It changes with the angle θr. Further, the period from timing (a) to timing (c) is a period in which the right leg 30 is a free leg, and the period from timing (c) to timing (e) is the right leg 30 to be a stance. It is a period. Here, one walking cycle Tw can be divided into the following four periods.
(I) First leg of swing: Period from timing (a) to timing (b). This period is a period in which the right leg 30 is a free leg and the relative angle θ is within the range between the rear end relative angle θr and the neutral relative angle θn.
(II) Late swing phase: Period from timing (b) to timing (c). This period is a period in which the right leg 30 is a free leg and the relative angle θ is within the range between the neutral relative angle θn and the front end relative angle θf.
(III) Early stance: Period from timing (c) to timing (d). This period is a period in which the right leg 30 is a standing leg and the relative angle θ is within the range between the neutral relative angle θn and the front end relative angle θf.
(IV) Late stance: Period from timing (d) to timing (e). This period is a period in which the right leg 30 is a standing leg and the relative angle θ is within the range between the neutral relative angle θn and the rear end relative angle θr.

右脚部30の相対角θの経時的変化を図2(B)に示す。相対角θの経時的変化は、右股関節32が出力するトルクによって実現される。右股関節32が出力するトルクの経時的変化を図2(C)に破線で示す。図1に示すバネ20が付加されていない場合には、右股関節32が出力するトルクは全て股関節32に内蔵されたモータによって賄われる。従って、バネ20が付加されていない場合には、右股関節32が出力すべきトルクが即ち股関節32が内蔵するモータが出力すべきトルクとなる。   The change with time of the relative angle θ of the right leg 30 is shown in FIG. The change with time of the relative angle θ is realized by the torque output from the right hip joint 32. The change with time of the torque output by the right hip joint 32 is shown by a broken line in FIG. When the spring 20 shown in FIG. 1 is not added, the torque output by the right hip joint 32 is all covered by a motor built in the hip joint 32. Accordingly, when the spring 20 is not added, the torque to be output by the right hip joint 32 is the torque to be output by the motor built in the hip joint 32.

図2(B)に示すように、相対角θの経時的変化は、概ね正弦曲線となる。従って、相対角θを2回時間微分して得られる角加速度の経時的変化は、相対角θの経時的変化と位相を同じくする正弦曲線となる。角加速度の経時的変化とトルクの経時的変化は、(減衰要素を無視すると)ほぼ同位相となるので、結局、図2(B)と図2(C)に示すように、トルクの経時的変化は、相対角θの経時的変化と同位相の正弦曲線となる。   As shown in FIG. 2B, the change with time of the relative angle θ is substantially a sine curve. Therefore, the temporal change in angular acceleration obtained by differentiating the relative angle θ twice with time is a sine curve having the same phase as the change with time of the relative angle θ. The change over time of the angular acceleration and the change over time of the torque are substantially in phase (ignoring the damping element), and as a result, as shown in FIGS. 2B and 2C, the torque changes over time. The change is a sine curve having the same phase as the change with time of the relative angle θ.

次に、バネ20の作用について説明する。図1に示したように、バネ20は、右大腿リンク38の後方で体幹リンク10と右大腿リンク38の間に介挿されている。従って右脚部30が後方に揺動すると、バネ20は圧縮される。逆に、右脚部30が前方に揺動すると、バネ20は伸長される。
(I)の遊脚前期では、相対角θが後端相対角θrから中立相対角θnまでの範囲内となるため、バネ20は自然長より圧縮された状態となる。従って、バネ20が発生する弾性力に起因して回転軸C1の回りに作用するトルクTaは、右脚部30を前方へ揺動させる向きのトルクとなる(タイミング(a)の図を参照)。換言すれば、バネ20に基づくトルクTaは、右脚部30を前方へ加速する向きに作用する。
(II)の遊脚後期では、相対角θが中立相対角θnから前端相対角θfまでの範囲となるため、バネ20は自然長よりも伸長された状態となる。従って、バネ20が発生する弾性力に起因して回転軸C1の回りに作用するトルクTaは、右脚部30を後方へ揺動させる向きのトルクとなる(タイミング(c)の図を参照)。換言すれば、バネ20に基づくトルクTaは、右脚部30の前方への動作を減速する向きに作用する。
(III)の立脚前期では、(II)の遊脚後期と同様に、相対角θが中立相対角θnから前端相対角θfまでの範囲となるため、バネ20は自然長よりも伸長された状態となる。従って、バネ20が発生する弾性力に起因して回転軸C1の回りに作用するトルクTaは、右脚部30を後方へ揺動させる向きのトルクとなる(タイミング(c)の図を参照)。この期間では、右脚部30は体幹リンク10に対して相対的に後方へ揺動するため、トルクTaは、右脚部30の後方への動作を加速する方向に作用する。
(IV)の立脚後期では、(I)の遊脚前期と同様に、相対角θが後端相対角θrから中立相対角θnまでの範囲となるため、バネ20は自然長よりも圧縮された状態となる。従って、バネ20が発生する弾性力に起因して回転軸C1の回りに作用するトルクTaは、右脚部30を前方へ揺動させる向きのトルクとなる(タイミング(e)の図を参照)。この期間では、右脚部30は体幹リンク10に対して相対的に後方へ揺動するため、トルクTaは、右脚部30の後方への動作を減速する方向に作用する。
Next, the action of the spring 20 will be described. As shown in FIG. 1, the spring 20 is interposed between the trunk link 10 and the right thigh link 38 behind the right thigh link 38. Therefore, when the right leg 30 swings backward, the spring 20 is compressed. Conversely, when the right leg 30 swings forward, the spring 20 is extended.
In the first leg of the free leg of (I), the relative angle θ is within the range from the rear end relative angle θr to the neutral relative angle θn, and the spring 20 is compressed from the natural length. Accordingly, the torque Ta acting around the rotation axis C1 due to the elastic force generated by the spring 20 is a torque in a direction for swinging the right leg 30 forward (see timing (a)). . In other words, the torque Ta based on the spring 20 acts in the direction in which the right leg 30 is accelerated forward.
In the later stage of the swing leg (II), the relative angle θ is in the range from the neutral relative angle θn to the front end relative angle θf, and thus the spring 20 is in an extended state from the natural length. Therefore, the torque Ta that acts around the rotation axis C1 due to the elastic force generated by the spring 20 is a torque that swings the right leg 30 backward (see the timing (c) diagram). . In other words, the torque Ta based on the spring 20 acts in a direction to decelerate the forward movement of the right leg 30.
In the early stance phase of (III), the relative angle θ is in the range from the neutral relative angle θn to the front end relative angle θf, as in the later stage of the free leg of (II), so that the spring 20 is extended beyond the natural length. It becomes. Therefore, the torque Ta that acts around the rotation axis C1 due to the elastic force generated by the spring 20 is a torque that swings the right leg 30 backward (see the timing (c) diagram). . During this period, the right leg 30 swings rearward relative to the trunk link 10, so the torque Ta acts in a direction that accelerates the rearward movement of the right leg 30.
In the late stance phase of (IV), the relative angle θ is in the range from the rear end relative angle θr to the neutral relative angle θn in the same manner as in the early swing leg phase of (I), so the spring 20 is compressed more than the natural length. It becomes a state. Therefore, the torque Ta acting around the rotation axis C1 due to the elastic force generated by the spring 20 is a torque in a direction for swinging the right leg 30 forward (see timing (e)). . During this period, the right leg 30 swings backward relative to the trunk link 10, so the torque Ta acts in a direction to decelerate the backward movement of the right leg 30.

バネ20が発生する弾性力に起因して回転軸C1回りに作用するトルクTaは次のように説明することもできる。バネ20が発生する弾性力は、バネ20の長さの自然長からの変化分にほぼ比例する。バネ20の長さと相対角θは比例関係にある。特に、脚式ロボット100では、相対角θがゼロ度のときにバネ20が自然長となるように設定されているため、相対角θの値そのものが、バネ20の長さの自然長から変化分にほぼ比例する。従って、トルクTaは、Ta=K・θと表現することができる。ここで、Kは、バネ20の弾性係数を、回転軸C1回りの弾性係数に変換したものである。即ち、トルクTaの経時的変化は、図2(B)に示す相対角θと同位相の曲線を描く。
ここで、図2(B)、図2(C)から理解される通り、相対角θの経時的変化と右股関節32が出力すべきトルクの経時的変化は同位相である。従って、バネ20の弾性力に起因して回転軸C1回りに発生するトルクTaは、相対角θを実現するために右股関節32が出力すべきトルクと同位相となる。このことは、バネ20の弾性力に起因して回転軸C1回りに発生するトルクTaが、相対角θを実現するために右股関節32のモータが出力すべきトルクを補助(アシスト)する方向に作用することを意味する。右股関節32のモータは、図2(C)に破線で示す「右股関節32が出力すべきトルク」から、バネ20の弾性力に起因して回転軸C1回りに発生するトルクTaを差し引いた量のトルクを出力すればよい。バネ20を付加したときに、右股関節32のモータが出力すべきトルクの経時的変化は、図2(C)に実線で示すグラフとなる。即ち、図2(C)に実線で示すグラフは、バネ20のアシストがあるときの右股関節32のモータが出力すべきトルクを表している。
前述したように、図2(C)に破線で示すグラフは、バネ20が付加されていない場合に、右股関節32のモータが出力すべきトルクである。即ち、図2(C)に破線で示すグラフは、バネ20のアシストがないときの右股関節32のモータが出力すべきトルクを表している。図2(C)から理解できるとおり、バネ20は、脚式ロボット100を歩行させるために股関節32のモータが出力すべきトルクを補助するトルクを出力する。
左脚部50についても同様の効果を得ることができる。夫々の脚部と体幹リンク10の間に介挿されたバネによって、歩行時のピッチ軸股関節のモータが出力するトルクを低減することができる。
The torque Ta acting around the rotation axis C1 due to the elastic force generated by the spring 20 can also be described as follows. The elastic force generated by the spring 20 is substantially proportional to the change from the natural length of the length of the spring 20. The length of the spring 20 and the relative angle θ are in a proportional relationship. In particular, in the legged robot 100, since the spring 20 is set to have a natural length when the relative angle θ is zero degrees, the value of the relative angle θ itself changes from the natural length of the length of the spring 20. It is almost proportional to the minute. Therefore, the torque Ta can be expressed as Ta = K · θ. Here, K is obtained by converting the elastic coefficient of the spring 20 into an elastic coefficient around the rotation axis C1. That is, the change with time of the torque Ta draws a curve having the same phase as the relative angle θ shown in FIG.
Here, as understood from FIGS. 2B and 2C, the change with time of the relative angle θ and the change with time of the torque to be output by the right hip joint 32 are in phase. Therefore, the torque Ta generated around the rotation axis C1 due to the elastic force of the spring 20 has the same phase as the torque that the right hip joint 32 should output in order to realize the relative angle θ. This is because the torque Ta generated around the rotation axis C1 due to the elastic force of the spring 20 assists the torque to be output by the motor of the right hip joint 32 in order to realize the relative angle θ. Means to work. The motor of the right hip joint 32 is an amount obtained by subtracting the torque Ta generated around the rotation axis C1 due to the elastic force of the spring 20 from the “torque to be output by the right hip joint 32” indicated by a broken line in FIG. It is sufficient to output a torque of. When the spring 20 is added, the change over time in the torque to be output by the motor of the right hip joint 32 is a graph indicated by a solid line in FIG. That is, the graph indicated by the solid line in FIG. 2C represents the torque that should be output by the motor of the right hip joint 32 when the spring 20 assists.
As described above, the graph indicated by the broken line in FIG. 2C is the torque that the motor of the right hip joint 32 should output when the spring 20 is not added. That is, the graph indicated by the broken line in FIG. 2C represents the torque that should be output by the motor of the right hip joint 32 when the spring 20 is not assisted. As can be understood from FIG. 2C, the spring 20 outputs a torque that assists the torque to be output by the motor of the hip joint 32 in order to cause the legged robot 100 to walk.
The same effect can be obtained for the left leg 50. Torque output by the motor of the pitch axis hip joint during walking can be reduced by a spring inserted between each leg and the trunk link 10.

また、バネ20の作用はエネルギの観点からは次のように理解することができる。図2(D)に、相対角θの角速度dθの経時的変化を示す。角速度dθの経時的変化は、図2(B)に示す相対角θを時間微分したものであり、相対角θに対して位相が90度ずれたものとなる。
図2(D)に示すように、タイミング(b)からタイミング(c)に向って角速度dθの絶対値は減少する。即ち、(II)の遊脚後期では時間の経過とともに、右脚部30の運動エネルギが減少する。一方、図2(B)に示すように、(II)の遊脚後期では時間の経過とともに相対角θの絶対値が増加する。相対角θの絶対値はバネ20の長さの自然長からの変化分にほぼ比例するので、バネ20に蓄積される弾性エネルギは、相対角θの2乗にほぼ比例する。従って、(II)の遊脚後期では時間の経過とともにバネ20に蓄積される弾性エネルギが増加する。このことは、(II)の遊脚後期では時間の経過とともに右脚部30の運動エネルギがバネ20の弾性エネルギに変換されることを表している。即ち、タイミング(b)からタイミング(c)の間の遊脚後期(II)では、バネ20の弾性力が右脚部30の前方への振り出し動作を減速させる方向に作用することによって、右脚部30の運動エネルギがバネ20の弾性エネルギへ変換される。その結果、バネ20に弾性エネルギが蓄積される。
The action of the spring 20 can be understood from the viewpoint of energy as follows. FIG. 2D shows the change with time of the angular velocity dθ of the relative angle θ. The temporal change in the angular velocity dθ is obtained by time-differentiating the relative angle θ shown in FIG. 2B, and the phase is shifted by 90 degrees with respect to the relative angle θ.
As shown in FIG. 2D, the absolute value of the angular velocity dθ decreases from timing (b) to timing (c). That is, the kinetic energy of the right leg 30 decreases with the passage of time in the later stage of the free leg (II). On the other hand, as shown in FIG. 2B, the absolute value of the relative angle θ increases with the passage of time in the later stage of the free leg of (II). Since the absolute value of the relative angle θ is substantially proportional to the change of the length of the spring 20 from the natural length, the elastic energy accumulated in the spring 20 is substantially proportional to the square of the relative angle θ. Accordingly, the elastic energy accumulated in the spring 20 increases with the passage of time in the later stage of the swing leg (II). This indicates that the kinetic energy of the right leg 30 is converted into the elastic energy of the spring 20 with the passage of time in the later stage of the free leg of (II). That is, in the late leg phase (II) between the timing (b) and the timing (c), the elastic force of the spring 20 acts in the direction of decelerating the forward swinging operation of the right leg portion 30, thereby The kinetic energy of the part 30 is converted into the elastic energy of the spring 20. As a result, elastic energy is accumulated in the spring 20.

次にタイミング(c)からタイミング(d)に向っては角速度dθの絶対値が増加する。即ち、(III)の立脚前期では時間の経過とともに右脚部30の運動エネルギが増加する。一方、(III)の立脚前期では時間の経過とともに相対角θの絶対値が減少する。即ち、(III)の立脚前期では時間の経過とともにバネ20に蓄積された弾性エネルギが減少する。タイミング(c)からタイミング(d)の間の立脚前期(III)では、遊脚後期(II)の間に遊脚バネ20に蓄積された弾性エネルギが右脚部30の運動エネルギへ変換されることによって、右脚部30の体幹リンク10に対する相対的な速度が増加する。
次に、タイミング(d)からタイミング(e)に向って再び相対角θの絶対値が増加し、角速度dθの絶対値が減少する。このことは、遊脚後期(II)と同様に、タイミング(d)からタイミング(e)の間の立脚後期(IV)でも、バネ20の弾性力が、右脚部30の体幹リンク10に対する相対的な後方への移動動作を減速させる方向に作用することによって、右脚部30の運動エネルギがバネ20の弾性エネルギへ変換される。その結果、バネ20に弾性エネルギが蓄積される。
タイミング(e)の次は、タイミング(a)からタイミング(b)に示す動作となる。タイミング(a)からタイミング(b)に向って相対角θの絶対値が減少して角速度dθの絶対値が増加する。即ち、タイミング(a)からタイミング(b)の間の遊脚前期(I)では、立脚後期(IV)の間にバネ20へ蓄積された弾性エネルギが右脚部30の運動エネルギへ変換されることによって、右脚部30の体幹リンク10に対する相対的な速度が増加する。
Next, the absolute value of the angular velocity dθ increases from timing (c) to timing (d). That is, the kinetic energy of the right leg 30 increases with the passage of time in the first stance phase of (III). On the other hand, in (III), the absolute value of the relative angle θ decreases with the passage of time. That is, the elastic energy accumulated in the spring 20 decreases with the passage of time in the first stage of the stance (III). In the first stance phase (III) between the timing (c) and the timing (d), the elastic energy accumulated in the free leg spring 20 during the second phase (II) is converted into the kinetic energy of the right leg 30. As a result, the relative speed of the right leg 30 with respect to the trunk link 10 increases.
Next, the absolute value of the relative angle θ increases again from the timing (d) toward the timing (e), and the absolute value of the angular velocity dθ decreases. This is because the elastic force of the spring 20 is applied to the trunk link 10 of the right leg 30 in the late stance phase (IV) between the timing (d) and the timing (e) as in the late swing phase (II). The kinetic energy of the right leg 30 is converted into the elastic energy of the spring 20 by acting in the direction in which the relative backward movement is decelerated. As a result, elastic energy is accumulated in the spring 20.
The operation following the timing (e) is performed from the timing (a) to the timing (b). The absolute value of the relative angle θ decreases and the absolute value of the angular velocity dθ increases from timing (a) to timing (b). That is, in the first leg (I) between the timing (a) and the timing (b), the elastic energy accumulated in the spring 20 during the second stance phase (IV) is converted into the kinetic energy of the right leg 30. As a result, the relative speed of the right leg 30 with respect to the trunk link 10 increases.

上記の作用を一歩行周期全体でみれば、脚式ロボット100では、歩行における右脚部30の周期的な減速と加速が夫々バネ20への弾性エネルギの蓄積とバネ20からの弾性エネルギの放出に対応している。このことは、右脚部30が体幹リンク10に対して減速するときの運動エネルギの減少分を散逸させずに弾性エネルギに変換して保存し、右脚部30が体幹リンク10に対して加速するときの運動エネルギの増加分に再利用していることを意味する。即ち、脚式ロボット100によれば、股関節32のモータが歩行時に必要とする消費エネルギを低減することができる。   In the legged robot 100, the above-described action is seen in the entire walking cycle. In the legged robot 100, the periodic deceleration and acceleration of the right leg 30 during walking cause accumulation of elastic energy in the spring 20 and release of elastic energy from the spring 20, respectively. It corresponds to. This means that the reduced amount of kinetic energy when the right leg 30 decelerates with respect to the trunk link 10 is converted into elastic energy without being dissipated, and the right leg 30 is saved with respect to the trunk link 10. Means that it is reused to increase the kinetic energy when accelerating. That is, according to the legged robot 100, the energy consumed by the motor of the hip joint 32 during walking can be reduced.

特に本実施例の脚式ロボット100では、中間相対角θnは、後端相対角θrと前端相対角θfのほぼ中間の値となっている。相対角θが後端相対角θrのときのバネ20の長さの自然長からの変化分の大きさと、相対角θが前端相対角θfのときのバネ20の長さの自然長からの変化分の大きさはほぼ等しい。相対角θが後端相対角θrのときにバネ20に蓄積される弾性エネルギと、相対角θが前端相対角θfのときにバネ20に蓄積される弾性エネルギがほぼ等しくなる。このことは、バネ20にひとたび蓄積された弾性エネルギが、一歩行周期の間に脚部の運動エネルギに変換されたのちに再び弾性エネルギに戻ることを意味する。即ち、バネ20のエネルギ収支はゼロである(但し、粘性要素によって散逸する分のエネルギを除く)。これによりバネ20は、ピッチ軸股関節のモータの消費エネルギを増加させることなく、効果的にピッチ軸股関節のモータをアシストすることができる。   In particular, in the legged robot 100 of the present embodiment, the intermediate relative angle θn is a value approximately in the middle between the rear end relative angle θr and the front end relative angle θf. The magnitude of change from the natural length of the length of the spring 20 when the relative angle θ is the rear end relative angle θr, and the change from the natural length of the length of the spring 20 when the relative angle θ is the front end relative angle θf. Minutes are almost equal. The elastic energy accumulated in the spring 20 when the relative angle θ is the rear end relative angle θr is substantially equal to the elastic energy accumulated in the spring 20 when the relative angle θ is the front end relative angle θf. This means that the elastic energy once accumulated in the spring 20 is converted back into elastic energy after being converted into the kinetic energy of the leg during one walking cycle. That is, the energy balance of the spring 20 is zero (except for the energy dissipated by the viscous element). Thus, the spring 20 can effectively assist the pitch-axis hip joint motor without increasing the energy consumption of the pitch-axis hip joint motor.

脚式ロボット100には、右脚部30と同様に、体幹リンク10と左脚部50の間にもバネが介挿されている。この左脚部50のバネも右脚部30のバネ20と同様の効果を奏する。   In the legged robot 100, a spring is interposed between the trunk link 10 and the left leg 50, similarly to the right leg 30. The spring of the left leg 50 also has the same effect as the spring 20 of the right leg 30.

また、本実施例の脚式ロボット100では、歩行周期Twとバネ20の特性の間には次の関係が成立する。バネ20の回転軸C1回りの弾性係数をKで表し、回転軸C1回りの右脚部30の慣性モーメントをIで表す。バネ20による右脚部30の回転軸C1回りの固有振動の周期Tsは、Ts=2π√(I/K)と表すことができる。脚式ロボット100では、歩行周期Twとバネ20による右脚部30の回転軸C1回りの固有振動の周期Tsが略一致するように、バネ20の弾性係数が設定されている。なお、バネ20の弾性係数は、右脚部30と左脚部50で同様に設定されている。
これによって、次の効果を得ることができる。脚式ロボット100の歩行時の股関節(右股関節32、左股関節52)の回転軸C1回りの脚部(右脚部30、左脚部50)の基本的な運動をバネ20の弾性力によって実現することができる。基本的な運動とは、脚部全体が体幹リンク10に対して周期Twで揺動する運動である。股関節(右股関節32、左股関節52)のモータは、弾性力によっては実現できない微妙な動作変化を与えるための駆動力(トルク)や、脚部30、50の減衰要素によって散逸するエネルギを供給するための駆動力を脚部に与えるだけでよい。体幹リンクと夫々の脚部の間に介挿されたバネによって、脚式ロボット100の股関節(右股関節32、左股関節52)のモータを一層効果的にアシストすることができる。
なお、回転軸C1回りの右脚部30の慣性モーメントIの大きさは、右脚部30の全体の姿勢(右膝関節34の相対角と右足首関節36の相対角によって決まる姿勢)によって変動する。慣性モーメントIの大きさは、変動範囲内の所定の値に固定してバネによる固有振動の周期Tsを算出すればよい。バネによる固有振動の周期Tsと歩行周期Twが概算で一致していれば、脚式ロボット100の右股関節32のモータを効果的にアシストすることができる。左脚部50についても同様である。
Further, in the legged robot 100 of the present embodiment, the following relationship is established between the walking cycle Tw and the characteristics of the spring 20. The elastic coefficient around the rotation axis C1 of the spring 20 is represented by K, and the moment of inertia of the right leg 30 around the rotation axis C1 is represented by I. The period Ts of the natural vibration around the rotation axis C1 of the right leg 30 by the spring 20 can be expressed as Ts = 2π√ (I / K). In the legged robot 100, the elastic coefficient of the spring 20 is set so that the walking period Tw and the period Ts of natural vibration around the rotation axis C1 of the right leg 30 by the spring 20 substantially coincide. The elastic coefficient of the spring 20 is set similarly for the right leg 30 and the left leg 50.
As a result, the following effects can be obtained. The basic movement of the legs (right leg 30 and left leg 50) around the rotation axis C1 of the hip joint (right hip joint 32, left hip joint 52) during walking of the legged robot 100 is realized by the elastic force of the spring 20. can do. The basic exercise is an exercise in which the entire leg swings with a period Tw with respect to the trunk link 10. The motors of the hip joints (the right hip joint 32 and the left hip joint 52) supply driving force (torque) for giving a subtle change in motion that cannot be realized by elastic force, and energy dissipated by the damping elements of the legs 30 and 50. It is only necessary to apply a driving force to the legs. The motors of the hip joints (the right hip joint 32 and the left hip joint 52) of the legged robot 100 can be more effectively assisted by the spring inserted between the trunk link and each leg.
The magnitude of the moment of inertia I of the right leg 30 around the rotation axis C1 varies depending on the overall posture of the right leg 30 (the posture determined by the relative angle of the right knee joint 34 and the relative angle of the right ankle joint 36). To do. The magnitude of the inertia moment I may be fixed to a predetermined value within the fluctuation range to calculate the natural vibration period Ts by the spring. If the period Ts of natural vibration by the spring and the walking period Tw are approximately equal, the motor of the right hip joint 32 of the legged robot 100 can be effectively assisted. The same applies to the left leg 50.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、脚式ロボットの有する脚の数は、4本でも6本でもよい。また、実施例では、体幹リンクと脚部の間に介挿される弾性部材として、直線的に伸縮するバネを採用した。体幹リンクと脚部の間に介挿される弾性部材は、股関節における体幹リンク側の回転軸と、脚部側の回転軸の間に介挿されるコイル状のバネであってもよい。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described above in detail, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. For example, the number of legs of the legged robot may be four or six. Moreover, in the Example, the spring which expands / contracts linearly was employ | adopted as an elastic member inserted between a trunk link and a leg part. The elastic member inserted between the trunk link and the leg may be a coiled spring inserted between the rotation axis on the trunk link side of the hip joint and the rotation axis on the leg side.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and has technical utility by achieving one of the purposes.

脚式ロボットの模式的側面図である。It is a typical side view of a legged robot. 歩行中の脚部の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the leg part during a walk.

符号の説明Explanation of symbols

10:体幹リンク
20:バネ
30、50:脚部
32、52:股関節
34、54:膝関節
36、56:足首関節
38、58:大腿リンク
40、60:右下腿リンク
42、62:足平リンク
100:脚式ロボット
10: trunk link 20: spring 30, 50: leg 32, 52: hip joint 34, 54: knee joint 36, 56: ankle joint 38, 58: thigh link 40, 60: right lower leg link 42, 62: foot Link 100: Legged robot

Claims (3)

体幹リンクと、体幹リンクに揺動可能に連結されている脚部を有しており、モータによって脚部を体側方向に伸びる回転軸の回りに揺動させて歩行する脚式ロボットであり、
一端が体幹リンクに連結されており、他端が脚部に連結されており、前記回転軸回りの体幹リンクと脚部の相対角に応じた弾性力を発生して前記回転軸回りのトルクを脚部に加える弾性部材を備えることを特徴とする脚式ロボット。
A legged robot that has a trunk link and a leg portion that is swingably connected to the trunk link, and walks by swinging the leg portion around a rotation axis extending in the body side direction by a motor. ,
One end is connected to the trunk link, and the other end is connected to the leg, and an elastic force is generated according to the relative angle between the trunk link and the leg around the rotation axis to generate a force around the rotation axis. A legged robot comprising an elastic member for applying torque to a leg.
弾性部材が自然長となるときの体幹リンクと脚部の相対角が、歩行時に脚部が体幹リンクに対して最も前方に揺動したときの相対角と、歩行時に脚部が体幹リンクに対して最も後方に揺動したときの相対角の間の略中間に存在することを特徴とする請求項1に記載の脚式ロボット。   The relative angle between the trunk link and the leg when the elastic member has a natural length is the relative angle when the leg swings most forward with respect to the trunk link during walking, and the leg becomes the trunk when walking The legged robot according to claim 1, wherein the legged robot is located approximately in the middle of a relative angle when swinging most backward with respect to the link. 弾性部材の弾性係数は、脚部の前記回転軸回りの慣性モーメントと弾性係数で決定される脚部の前記回転軸回りの固有振動の周期が脚式ロボットの歩行周期と略一致するように設定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の脚式ロボット。   The elastic coefficient of the elastic member is set so that the natural vibration period of the leg portion around the rotation axis determined by the moment of inertia around the rotation axis of the leg portion and the elastic coefficient substantially matches the walking cycle of the legged robot. The legged robot according to claim 1 or 2, wherein the legged robot is provided.
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