JP2009274142A - 歩行ロボット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】歩行ロボットにおいて、その歩行と連動して、所定の閉空間内で制御用空気の動きを制御することで、該歩行ロボットの歩行をアシストする空気回路部を備える。そして、空気回路部は、歩行ロボットの歩行時において脚が立脚状態から遊脚状態に移行する際に、該脚を構成する各リンク部材の各関節部を介して行われる相対位置変化によって、制御用空気を介して該歩行のエネルギーの一部を回収する歩行エネルギー回収部と、歩行ロボットの歩行時において、脚が遊脚状態から立脚状態へ移行する際に、歩行エネルギー回収部によって回収された歩行エネルギーを開放し、該脚の立脚状態への移行をアシストする歩行アシスト部と、を有する。
【選択図】図6
Description
日本ロボット学会誌,vol22,No.2,200−206頁,2004年
て、全ての時間でアクチュエータを駆動することなく、脚を駆動することが可能となる。
る。尚、タイミングプーリ56の直径はタイミングプーリ55及び金属カラー54の直径より大きいため、モータ51のトルクは減速されて遊星歯車機構41の太陽ギアに入力されることになる。
。これにより、足首部6が膝部4に対して回転可能な状態となる。
それら自体の製造によって制御用空気が流れる流路や、該制御用空気を制御するための様々な制御機器を収容する空間が既に形成されている。従って、これらの本体部に所定の制御機器を収容させ、且つ通しボルトで所定の位置に配置させると、空気回路部100が形成されることになる。尚、通しボルト116に対して、固定装置111を介してエアシリンダ108が取り付けられる。
33から圧送される制御用空気の流れは、図14A中の白抜き矢印で示される。具体的には、シリンダ131からの制御用空気は、流路120を流れた後、チェック弁110aを経て流路121に流れ込み、更にチェック弁110bを経て流路122に流れる。一方で、シリンダ133からの制御用空気は流路121を流れた後、チェック弁110bを経て流路122に合流する。これらの制御用空気は、その後電磁弁105、速度制御弁109を経て、流路124からタンク114に至る。そして、タンク114に制御用空気が流れ込むことで、その内部の圧縮バネ102が圧縮される。
踵フレーム71に対してより強く相対的に回転運動することになるため、シャフト75のスライド孔部89内のスライド量が、図15Bに示す状態よりも大きくなる。その結果、ピストン130による制御用空気の押し出し量が増加する。それに加えて、膝部4の屈曲が更に進行するため、ピストン132による制御用空気の押し出し量も、図15Bに示す状態より増加する。従って、図15Cに示す状態では、タンク114に制御用空気が貯留される時間割合が図15Bに示す状態のときより高くなり、効率的な制御用空気の貯留が行われることになる。また、図15Cに示す状態でも、シリンダ131からの制御用空気により加圧作用がシリンダ133側に作用するため、ここでも膝部4が急激に屈曲してしまうことを防止することができる。
2・・・・胴体部
3・・・・脚
4・・・・膝部
5・・・・腰部
6・・・・足首部
100・・・・空気回路部
Claims (8)
- 複数のリンク部材と該リンク部材の各々を連結する関節部とで構成される脚を有し、該脚が立脚状態と遊脚状態を繰り返すことで床面上の歩行を行う歩行ロボットであって、
前記歩行ロボットの歩行と連動して、所定の閉空間内で制御用空気の動きを制御することで、該歩行ロボットの歩行をアシストする空気回路部を備え、
前記空気回路部は、
前記歩行ロボットの歩行時において前記脚が立脚状態から遊脚状態に移行する際に、該脚を構成する各リンク部材の各関節部を介して行われる相対位置変化によって、制御用空気を介して該歩行のエネルギーの一部を回収する歩行エネルギー回収部と、
前記歩行ロボットの歩行時において、前記脚が遊脚状態から立脚状態へ移行する際に、前記歩行エネルギー回収部によって回収された歩行エネルギーを開放し、該脚の立脚状態への移行をアシストする歩行アシスト部と、を有する、
歩行ロボット。 - 前記脚は、
前記床面に接する接地リンク部材と、
前記接地リンク部材に足首関節部を介して接続される第一脚リンク部材と、
前記第一脚リンク部材に膝関節部を介して接続される第二脚リンク部材と、を有し、
前記歩行エネルギー回収部は、前記足首関節部と前記膝関節部を介した前記設置リンク部材、前記第一脚リンク部材、前記第二脚リンク部材の相対位置変化によって、前記制御用空気を圧縮し、貯留することで、前記歩行エネルギーの一部を回収し、
前記歩行アシスト部は、前記圧縮され且つ蓄積された制御用空気を開放し、前記設置リンク部材、前記第一脚リンク部材、前記第二脚リンク部材のうち少なくとも何れかに、前記脚が立脚状態に移行するための歩行エネルギーを与える、
請求項1に記載の歩行ロボット。 - 前記空気回路部は、
前記歩行ロボットの歩行に連動して、前記足首関節部を介して前記接地リンク部材と前記第一脚リンク部材との相対位置変化によって、制御用空気の圧縮、膨張を行う第一ピストン部と、
前記歩行ロボットの歩行に連動して、前記膝関節部を介して前記第二リンク部材と前記第一脚リンク部材との相対位置変化によって、制御用空気の圧縮、膨張を行う第二ピストン部と、
前記制御用空気を貯留するタンク部と、を有し、
前記歩行エネルギー回収部は、前記第一ピストン部及び前記第二ピストン部のうち少なくとも何れかによって圧縮された制御用空気を前記タンク部に貯留し、
前記歩行アシスト部は、前記タンク部に貯留された制御用空気を前記第一ピストン部及び前記第二ピストン部に開放する、
請求項2に記載の歩行ロボット。 - 前記歩行エネルギー回収部は、少なくとも前記接地リンク部材の一部が床面から離れ始めてから完全に離れ終わるまでの遊脚移行工程において、前記第一ピストン部によって送り出された制御用空気の圧縮圧が前記第二ピストン部内に作用するように構成される、
請求項3に記載の歩行ロボット。 - 前記接地リンク部材は、
前記足首関節部を介して前記第一リンク部材と接続される脚底リンク部材と、
前記脚底リンク部材に爪先関節部を介して接続される爪先リンク部材と、を有し、
前記歩行ロボットの歩行時において前記脚が立脚状態から遊脚状態に移行する際には、
前記脚底リンク部材、前記爪先リンク部材の順に床面からの離脱が行われ、
前記爪先リンク部材が前記爪先関節部を介して前記脚底リンク部材に対して相対位置変化を行った場合の前記第一ピストンにおける制御用空気の圧縮率は、該脚底リンク部材が前記足首関節部を介して前記第一リンク部材に対して相対位置変化を行った場合の該第一ピストンにおける制御用空気の圧縮率よりも高く設定される、
請求項3又は請求項4に記載の歩行ロボット。 - 前記爪先リンク部材は、前記第一リンク部材に対して弾性部材を介して接続され、
前記歩行ロボットの歩行時において前記脚が床面から離れて遊脚状態に至ったとき、前記爪先リンク部材は、前記弾性部材の弾性力により、該脚が立脚状態であって該爪先リンク部材及び前記脚底リンク部材が床面に接地している状態である初期状態の位置に戻されるように構成される、
請求項5に記載の歩行ロボット。 - 前記第一ピストン部と前記第二ピストン部は、一のピストン筐体を共有する形態で、且つ該第一ピストン部が前記接地リンク部材側に位置し、該第二ピストン部が前記第二リンク部材側に位置するように、前記空気回路部に設けられる、
請求項3から請求項6の何れかに記載の歩行ロボット。 - 前記歩行ロボットの胴体部に対して、前記第二リンク部材を可動状態で接続する腰関節部を、更に備え、
前記腰関節部は、
前記胴体部側に設けられた二つの回転軸と、前記第二リンク部材側に設けられた二つの回転軸とを、二つのリンク部材で、且つ該二つのリンク部材が交差するように連結することで構成される4リンク機構部と、
太陽ギア、遊星ギア、内歯車で構成される遊星歯車機構であって、前記胴体部側に設けられた二つの回転軸のうち一の回転軸に、該太陽ギアが接続される遊星歯車機構部と、
前記太陽ギアを駆動するアクチュエータと、
前記遊星歯車機構部の遊星ギア、もしくは該遊星ギアに接続されるキャリアと、前記胴体部とを弾性的に連結する胴体側弾性部材と、
を有する、
請求項1から請求項7の何れかに記載の歩行ロボット。
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