JP2012125911A - Legged robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の脚部によって歩行及び階段昇降が可能な脚式ロボットに関し、特に被案内者の移動を支援するのに好適な脚式ロボットに関するものである。 The present invention relates to a legged robot capable of walking and moving up and down stairs with a plurality of legs, and more particularly to a legged robot suitable for supporting the movement of a guided person.
従来から、基体に複数の脚部を備えた脚式ロボットが知られている。特許文献1には、方向転換や、直進/並進移動するときの機動性を高めるため、脚部の接地面側先端には、各軸を中心に回転する車輪が取りつけられている。このような構成により、平地は車輪により、段差等の障害物がある場合は脚部により移動をするといった、車輪と脚部の併用によるハイブリッドな移動が可能となる。 Conventionally, a legged robot having a plurality of legs on a base is known. In Patent Document 1, a wheel that rotates about each axis is attached to the tip of the leg portion on the ground contact surface side in order to improve the directionality and mobility when moving straight / translate. With such a configuration, the flat ground can be moved by the wheel, and when there is an obstacle such as a step, it can be moved by the leg, so that the hybrid can move in a hybrid manner.
しかしながら、上記の構成では脚部の接地面積が小さくなるという問題がある。すなわち、従来より移動に用いていた脚部と比較し、車輪は地面との接地面積が小さい。このため、歩行動作時に二つ、または三つの脚部で基体を支える場合には、ロボット重心が脚接地面積(図9(a)参照)内に収まらず、バランスを崩し易い。 However, the above configuration has a problem that the ground contact area of the leg portion becomes small. In other words, the wheel has a smaller contact area with the ground than the conventional leg used for movement. For this reason, when the base is supported by two or three legs during the walking motion, the center of gravity of the robot does not fall within the leg ground contact area (see FIG. 9A), and the balance is easily lost.
これに対し、特許文献2には、階段等の昇降を安定して行えるように、一つの脚部に二つの車輪を前後方向に並べて取り付けた二本の脚部と、一つの脚部に二つの車輪を左右に並べて取り付けた一本の脚部と、による三点支持の脚式ロボットが記載されている。 On the other hand, in Patent Document 2, two legs are attached to one leg and two wheels are arranged side by side in the front-rear direction so that the stairs can be moved up and down stably. It describes a three-point supported legged robot with a single leg that has two wheels mounted side by side.
しかしながら、階段昇降の際に基体側面の二つの脚部により基体を支えているため、脚接地面積が狭くなり、基体を安定させるために脚接地面積内にロボット重心を収めようとすると、基体の安定する姿勢が限定されるという問題がある。 However, since the base is supported by the two legs on the side of the base when ascending and descending the stairs, the ground contact area of the base is reduced, and if the center of gravity of the robot is placed within the ground contact area of the base in order to stabilize the base, There is a problem that a stable posture is limited.
本発明は、上記の問題に鑑み、安定して歩行・走行移動、階段昇降を行える脚式ロボットを提供することを目的としている。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a legged robot that can stably walk, travel, and move up and down stairs.
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1)基体に複数の脚部が設けられた脚式ロボットにおいて、少なくとも半数以上の前記脚部の接地側先端には、二以上の車輪が設けられていることを特徴とする脚式ロボット。
(2)前記基体には四本の脚部が設けられ、全ての脚部に前記車輪が二つずつ設けられていることを特徴とする(1)に記載の脚式ロボット。
(3)前記脚部のうち一つを接地面から離した場合、接地している脚部と前記基体とを進行方向に対し左右方向に相対移動させることなく、前記車輪と接地面との接点を結んでできた脚接地面積内に前記基体の重心が入ることを特徴とする(1)または(2)に記載の脚式ロボット。
(4)脚式ロボットの移動時、前記車輪が進行方向に向いていることを特徴とする(1)乃至(3)に記載の脚式ロボット。
(5)前記車輪のうち同じ脚部に設けられたものは、相対的に回転数変更が可能であることを特徴とする(1)乃至(4)に記載の脚式ロボット。
(6)前記車輪は、前記車輪を支持する車軸と嵌合するハブと、ハブの外周に嵌合されたゴムタイヤからなり、前記ハブの軸方向両端面には、ハブの周方向の少なくとも一部にフランジ部が設けられていることを特徴とする(1)乃至(5)に記載の脚式ロボット。
(7)前記ハブの外周には、導電ゴムからなる円筒体が嵌合して前記ゴムタイヤに並設され、前記円筒体の外周の一部が接地するように前記円筒体の外径が設定されていることを特徴とする(6)に記載の脚式ロボット。
(8)前記車軸と、前記車軸を支持する脚部に設けられたハウジングとの間には緩衝部材が設けられていることを特徴とする(1)乃至(7)のいずれかに記載の脚式ロボット。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) A legged robot in which a plurality of legs are provided on a base, wherein at least half of the legs are provided with two or more wheels at the ground contact side tip.
(2) The legged robot according to (1), wherein the base body is provided with four legs, and two wheels are provided on every leg.
(3) When one of the leg portions is separated from the grounding surface, the contact point between the wheel and the grounding surface is moved without moving the grounding leg portion and the base body in the left-right direction relative to the traveling direction. The legged robot according to (1) or (2), wherein the center of gravity of the base body is within a leg ground contact area formed by connecting the two.
(4) The legged robot according to any one of (1) to (3), wherein the wheel is directed in a traveling direction when the legged robot is moved.
(5) The legged robot according to any one of (1) to (4), wherein the number of rotations of the wheels provided on the same leg can be changed relatively.
(6) The wheel includes a hub that is fitted to an axle that supports the wheel, and a rubber tire that is fitted to the outer periphery of the hub. At least a part of the hub in the circumferential direction is provided at both axial end surfaces of the hub. The legged robot according to any one of (1) to (5), wherein a flange portion is provided on the robot.
(7) A cylindrical body made of conductive rubber is fitted on the outer periphery of the hub and arranged in parallel with the rubber tire, and the outer diameter of the cylindrical body is set so that a part of the outer periphery of the cylindrical body is grounded. (6) The legged robot according to (6).
(8) The leg according to any one of (1) to (7), wherein a buffer member is provided between the axle and a housing provided on a leg portion that supports the axle. Type robot.
本発明の脚式ロボットによれば、安定した移動が可能となり、姿勢を安定させるための脚部の動きを減少させることができる。このため、従来と比較して高速な移動が可能となる。 According to the legged robot of the present invention, stable movement is possible, and the movement of the legs for stabilizing the posture can be reduced. For this reason, it is possible to move at a higher speed than in the prior art.
(脚式ロボットの概略構成)
先ず、脚式ロボット100の概略構成について説明する。図1は、脚式ロボット100の正面図であり、図2は、その側面図である。脚式ロボット100は、略直方体形状からなる基体10と、この基体10の四隅に連結された四本の脚部20と、を備えている。
(Schematic configuration of legged robot)
First, a schematic configuration of the legged
基体10は、基体前後方向の前側基体11と、基体前後方向の後側基体12と、これら前側基体11及び後側基体12を、所定の軸回りに相対変位可能な状態で連結する腰関節13とを備え、前側基体11及び後側基体12には、夫々、二本の脚部20が連結されている。
The
基体10と各脚部20との間には、基体側から順に、第一股関節30と、第二股関節40と、が介装されている。第一股関節30は、基体10の上下軸回りに脚部20を回動させる関節であり、第二股関節40は、基体10の上下軸と直行する軸回りに脚部20を回動させる関節である。すなわち、第二股関節40は、第一股関節30の回動位置に応じて、基体10の左右軸回りや前後軸回りに脚部20を回動させる関節である。これら第一股関節30と第二股関節40とにより、脚部20の立体的な枢動が可能となる。
A
各脚部20は、基体側の基体側脚部21と、接地側の接地側脚部22と、基体側脚部21に対して接地側脚部22を、第二股関節40と平行な軸回りに回動可能な状態で連結する膝関節50と、を備える。したがって、膝関節50は、第一股関節30の回動位置に応じて、基体10の左右軸回りや前後軸回りに脚部20を回動させる関節である。これら第二股関節40と膝関節50とにより、脚部20の屈伸が可能となる。
Each
各脚部20の先端には、膝関節50と平行な軸回りに回転する駆動輪60が軸支されている。基体10の正面には、三次元距離測定装置14が取り付けられている。三次元距離測定装置14は、距離センサの測定方向に対して直交する二つの軸回りに距離センサを回転させ、これにより得られた測定結果に基づいて、測定範囲内に存在する物体上の連続面を認識する。
A
三次元距離測定装置14の座標系(以下、センサ座標系と称す)は、基体10の前後方向をxrs軸、基体10の左右方向をyrs軸、基体10の高さ方向をzrs軸とする。なお、距離センサの原点位置においては、距離センサの測定方向がxrs軸と一致し、距離センサの第一の回転軸がyrs軸と一致する。距離センサの第一の回転軸は、z軸回りの走査角度によって向きが変化するが、原点位置においてyrs軸と一致するため、説明の便宜上、距離センサの第一の回転軸をyrs’軸と表記する。各脚部20の先端側には、前方物体までの距離を検出する脚先前方センサ23と、接地面までの距離を検出する脚先下方センサ24と、が設けられている。
The coordinate system (hereinafter referred to as a sensor coordinate system) of the three-dimensional
次に、腰関節13の構成について説明する。図3は、腰関節13の側面図である。
腰関節13は、一般にハーモニックドライブ(登録商標)として知られる波動歯車装置70を備え、この波動歯車装置70を介して、前側基体11及び後側基体12を、基体10のロール軸回りに相対変位可能な状態で連結している。
Next, the configuration of the hip joint 13 will be described. FIG. 3 is a side view of the
The
ここで、波動歯車装置70について説明する。図4は、波動歯車装置70の断面図である。
波動歯車装置70は、回転中心となる楕円状のカム及びこれに外嵌されたボールベアリングによって構成されるウェーブジェネレータ71と、内周面がボールベアリングの外輪に摺接し外周面に歯が形成された薄肉カップ状のフレクスプライン72と、内周面に形成されたフレクスプライン72よりも多い歯を介してフレクスプライン72に噛合するリング状のサーキュラスプライン73と、で構成されている。ここで、フレクスプライン72が前側基体11に連結され、サーキュラスプライン73が後側基体12に連結されている。
Here, the
The
一方、ウェーブジェネレータ71のカムには、前側基体11によって軸支された回転軸74が連結され、この回転軸74には、従動プーリ75が固定されている。前側基体11には、回転軸74と略平行なモータ軸を有するモータM1が固定されており、そのモータ軸には、従動プーリ75と周方向に対向する駆動プーリ76が固定されている。これら従動プーリ75と駆動プーリ76とに、図示しないタイミングベルトやVベルトを掛けることで、モータM1の動力をウェーブジェネレータ71に伝達する。なお、動力伝達は、歯車やチェーンであってもよい。
On the other hand, the cam of the
上記の構成により、モータM1の回転は、プーリを介した所定の減速比でウェーブジェネレータ71に伝達される。ウェーブジェネレータ71の回転は、フレクスプライン72とサーキュラスプライン73との噛合位置を変化させ、これによって所定の減速比でサーキュラスプライン73を回転させる。すなわち、モータM1の回転により、前側基体11及び後側基体12を、基体10のロール軸回りに相対変位させる。
With the above configuration, the rotation of the motor M1 is transmitted to the
次に、本発明の特徴部分である脚部20について説明する。図5は、脚部20の全体の外観図である。第一股関節30は、基体10に固定されるボックス状のハウジング31と、基体10の上下軸と略平行な状態でハウジング31に軸支されハウジング31の下方で第二股関節40に連結される関節軸32と、ハウジング31の上面に固定され関節軸32を駆動するモータM2と、を備えている。なお、ハウジング31には、モータの回転を所定の減速比で関節軸32に伝達する減速機(例えば波動歯車装置)が収容されている。また、ハウジング31の側面には、関節軸32で基体側脚部21が回動する際に、この基体側脚部21と干渉する部位を、基体側脚部21の軌道に応じて除去した切欠部33が形成されている。
Next, the
第二股関節40は、第一股関節30の関節軸32に固定されるハウジング41と、基体10の上下軸と直交する軸と略平行な状態でハウジング41に軸支され基体側脚部21に連結される関節軸42と、ハウジング41に収容され関節軸42を駆動するモータ(図示省略)と、を備えている。なお、ハウジング41には、モータの回転を所定の減速比で関節軸42に伝達する減速機(例えば波動歯車装置)も収容されている。
The
基体側脚部21は、上端側が第二股関節40のハウジング41を挟むように対向し且つ関節軸42に固定される一対のフレームで構成される。膝関節50は、基体側脚部21の下端側に一体形成されたボックス状のハウジング51と、基体10の上下軸と直交する軸と略平行な状態でハウジング51に軸支されハウジング51の下部で接地側脚部22に連結される関節軸52と、ハウジング51に収容され関節軸52を駆動するモータ(図示省略)と、を備えている。なお、ハウジング51には、モータの回転を所定の減速比で関節軸52に伝達する減速機(例えば波動歯車装置)が収容されている。また、ハウジング51の上端側には、第二股関節40で基体側脚部21が回動する際に、この第二股関節40のハウジング41と干渉する部位を、基体側脚部21の軌道に応じて除去した傾斜部53が形成されている。
The base-
接地側脚部22は、上端側が膝関節50のハウジング51を挟むように対向し且つ関節軸52に固定される一対のフレームで構成される。駆動輪60は、接地側脚部22の下端側に一体形成されたボックス状のハウジング61と、基体10の上下軸と直交する軸と略平行な状態でハウジング61に軸支されハウジング61の下方に車輪62a、62bと、を備えている。車輪62a、62bは、第一股関節30と第二股関節40の略真下に位置しているので、第一股関節30のヨー軸の回転により操舵できるようになっている。
The
図9は、各脚部が接地した状態における脚式ロボットを上から見た模式図である。図9(a)は各脚部に車輪が一つずつ設けられた脚式ロボット、図9(b)は各脚部に二つの車輪が設けられた本実施形態に係る脚式ロボットを示している。図9中の点線で示す、各脚部の車輪と接地面との接点を結んでできた多角形S(以降、脚接地面積Sという)の中に、脚式ロボットの重心が入っている(重心から鉛直下方に脚接地面積Sがある)場合、脚式ロボットの姿勢は安定する(転倒しない)。このため、脚接地面積Sが広い方が脚式ロボットの重心の可動域が広がるため、脚式ロボット100の基体の姿勢が自由度の高いものとなる。図9(b)の場合、脚部20には車輪が二つずつ設けられており、図9(a)の脚部20に車輪が一つずつ設けられている場合と比較して脚接地面積Sが大きくなる。このため、図9(b)のように脚部20に車輪が二つずつ設けられている方が姿勢が安定し、脚式ロボット100の基体10の姿勢の自由度が高くなる。
FIG. 9 is a schematic view of the legged robot as viewed from above in a state where the legs are grounded. FIG. 9 (a) shows a legged robot in which one leg is provided with one wheel, and FIG. 9 (b) shows a legged robot according to the present embodiment in which each leg is provided with two wheels. Yes. The center of gravity of the legged robot is contained in a polygon S (hereinafter referred to as “leg contact area S”) formed by connecting the contact points between the wheels of each leg and the contact surface, as indicated by the dotted line in FIG. When there is a leg contact area S vertically below the center of gravity), the posture of the legged robot is stabilized (does not fall down). For this reason, since the range of movement of the center of gravity of the legged robot is widened when the leg contact area S is wide, the posture of the base body of the
図10は、4つのうち一つの脚部を接地していない状態における脚式ロボットを上から見た模式図である。図中の斜線で示した車輪が接地していない車輪である。各脚部に車輪が一つ設けられている場合、一つの脚部を接地しない場合、図10(a)のように脚接地面積S内に重心が位置し難くなる。この結果、姿勢を安定させて転倒を防止するためには、図10(b)(c)のような、接地していない脚部と進行方向(図10の上下方向)に対し反対側に位置する二つの脚部を広げたり、接地していない脚部と進行方向に対し同じ側に位置する脚部を接地していない脚部側に曲げる、といった脚部を蟹股にしたり、基体を左右に振って動く動作が必要となる。すなわち、基体と脚部とを相対的に左右に移動させて、脚接地面積Sを広げて重心を脚接地面積S内に入れることが必要となる。このため、脚式ロボット100の移動は遅くなる。これに対し、図10(d)のように各脚部に車輪を二つずつ設けた場合、脚接地面積S内に重心が位置しているので、接地している脚部の姿勢安定のための動作が不要となる。この結果、移動の高速化が可能となる。
FIG. 10 is a schematic view of a legged robot as viewed from above in a state where one of the four legs is not grounded. The wheel shown by the oblique line in the figure is a wheel that is not grounded. When one wheel is provided for each leg, if one leg is not grounded, the center of gravity is difficult to be located in the leg ground contact area S as shown in FIG. As a result, in order to stabilize the posture and prevent falling, it is positioned on the opposite side of the leg part not touching and the traveling direction (vertical direction in FIG. 10) as shown in FIGS. The legs that are not grounded, such as widening the legs, bending the legs that are on the same side of the direction of travel as the legs that are not grounded, to the legs that are not grounded, The movement which shakes in the direction is necessary. That is, it is necessary to move the base body and the leg portion relatively to the left and right to widen the leg ground contact area S and put the center of gravity within the leg ground contact area S. For this reason, the movement of the
なお、脚接地面積Sを大きくするためには、全ての駆動輪60に車輪を2つずつ設けることは必ずしも必要ではなく、接地している駆動輪60のうちのいずれかの駆動輪60にのみ車輪を2つ設ければ良い。すなわち、対角の脚部を交互に接地させて移動するような脚式ロボットの場合は、図11(a)のように、対角の二脚のうち一方の駆動輪60に車輪を2つ設けると、脚接地面積Sは略三角形となり、より広い脚設置面積Sが得られる。この場合、脚式ロボット100の重心が基体10の図11(a)上方にある場合は、上方の駆動輪60に車輪を2つ設けることが好ましく、前記重心が図11(a)下方にある場合は、同様に下方の駆動輪60に車輪を2つ設けることが好ましい。また、図11(b)のように、脚式ロボットに設けられた脚部のうち一対の脚部が車輪でのみ移動する場合、この脚部の駆動輪60にのみ車輪を2つ設けてもよい。以上のように、半数以上の脚部を二つの車輪を備えた脚部とすることがより好ましい。
In order to increase the leg ground contact area S, it is not always necessary to provide two wheels for every
図12は、階段昇降時の脚式ロボットを側面から見た模式図である。図12(a)は、階段の昇り始め、または降り終わりの状態、図12(b)は、階段の昇り終わり、または降り始めの状態を示している。各脚部に設ける車輪が一つのみの場合、図10(b)(c)のように、階段昇降時には各車輪を進行方向に向ける(車輪の中心軸と進行方向とが直交するような向きにする)ことができない。このため、階段昇降時には車輪の駆動はできない。しかしながら、各脚部に設ける車輪を二つとした場合、図10(d)のように車輪は進行方向を向くため、図12(a)の左側の車輪、即ち昇り始めの後脚、または降り終わりの前脚を駆動して移動できる。このため、これらの脚部の移動に脚部の上下(歩行動作)が不要となるので、階段昇降の動作の高速化が可能となる。 FIG. 12 is a schematic view of a legged robot viewed from the side when the stairs are raised and lowered. FIG. 12A shows a state where the stairs start to rise or end, and FIG. 12B shows a state where the stairs start to rise or start to descend. When only one wheel is provided for each leg, as shown in FIGS. 10 (b) and 10 (c), each wheel is directed in the traveling direction when moving up and down the stairs (the direction in which the central axis of the wheel and the traveling direction are orthogonal to each other). Can't). For this reason, the wheel cannot be driven when the stairs are raised or lowered. However, if there are two wheels provided on each leg, the wheels are directed in the direction of travel as shown in FIG. 10 (d), so the left wheel in FIG. You can move by driving the front leg. For this reason, it is not necessary to move up and down the legs (walking motion) to move these legs, so that the stairs can be moved up and down at high speed.
段数の多い階段を脚式ロボットが昇る場合、脚式ロボットは階段を認識した後に数段昇り、その後認識と数段昇る動作とを繰り返す。このため、脚式ロボットが階段を昇り続けると、想定する脚接地位置との誤差が大きくなり、階段を昇り続けるためには誤差の修正が必要となる。各脚部に一つの車輪が設けられている場合、前述の通り車輪が進行方向を向かないので車輪の駆動はできず、この修正は歩行により行わなければならない。その際、脚全体の歩行動作を修正する必要があり、そのための複雑なプログラムが必要となる上、修正動作にも時間がかかる。一方、各脚部に設けられる車輪が二つの場合、前述の通り車輪駆動が可能であり、誤差の分だけ車輪を駆動させれば良い。このため、必要なプログラムも簡単なものとなり、簡単かつ迅速に修正が可能となる。 When the legged robot climbs up the stairs with many steps, the legged robot climbs up several steps after recognizing the stairs, and then repeats recognition and movement up several steps. For this reason, if the legged robot keeps climbing the stairs, an error from the assumed leg ground contact position becomes large, and the error needs to be corrected to keep climbing the stairs. When one leg is provided for each leg, the wheel cannot be driven because the wheel does not face the traveling direction as described above, and this correction must be performed by walking. At that time, it is necessary to correct the walking motion of the entire leg, and a complicated program for that purpose is required, and the correcting operation also takes time. On the other hand, when there are two wheels provided on each leg, the wheels can be driven as described above, and the wheels need only be driven by an error. Therefore, the necessary program becomes simple and can be easily and quickly corrected.
(駆動輪の構成)
図6は駆動輪60の車輪62a、62b付近の側面図、図7は断面図(図6矢印Aの矢視図)、図8は図7の要部拡大図である。
車輪62a、62bは、ハウジングに転がり軸受65a、65bを介して支持された車軸63の軸方向両端に取り付けられ、車軸63の両端は、車輪62a、62bの抜け止めのために、ナット68a、68bが取り付けられている。また、車軸63は、不図示のモータによりプーリ64を介して回転駆動される。
(Configuration of drive wheels)
6 is a side view of the vicinity of the
The
車軸63の車輪嵌合部63bにはキー67が設けられ、車輪62bは車輪嵌合部63bとキー67を介して嵌合している。このため、車輪62bは車軸63と共に回転駆動される。一方、車輪嵌合部63aは車輪62aと滑り接触となっているため、車軸63と車輪62aはつれまわることがなく、両者の回転数が等しくならないようになっている。
A key 67 is provided in the wheel
図8のように、車輪嵌合部63aは車輪62aと滑り接触している。このため、脚式ロボット100の曲線走行時に車輪62a、62bで内外周差がある場合でも、車輪62bはモータに駆動されて回転して脚式ロボットの走行に寄与する一方で、車輪62aは、車輪62bの移動に合わせて接地面を転がるように回転する。この結果、車輪62a、62bと接地面との間で滑りが起こり難く、円滑な移動が可能となる。その結果、脚接地面積Sを大きくするために、車輪を二つではなく、同程度の幅を持つ幅広の車輪を一つ設けた場合よりも、移動に要するエネルギー損失が小さくなる。
As shown in FIG. 8, the wheel
なお、図8では、車輪嵌合部63aと車輪62aとを滑り接触としたが、二つの車輪62a、62bの回転数を変更可能な機構とする方法はこれに限定されず、車輪嵌合部63aと車輪62aとの間に転がり軸受や滑り軸受を設けてもよい。また、車軸を車輪62a、62bで共通とせず、二本の車軸を用いて各車輪62a、62bを支持しても良い。この場合、一方の車輪のみを駆動する機構としてもよく、また回転数の変更が可能な二つのモータを用いて各車輪62a、62bを駆動する機構としてもよい。また、二本の車軸間に差動歯車機構を設けた構成としても良い。いずれの場合も、上記と同様の効果を得ることが可能となる。
In addition, in FIG. 8, although the wheel
また、車軸63を支持している転がり軸受65a、65bの径方向外周には、緩衝部材66a、66bが取り付けられ、軸受65a、65bと緩衝部材66a、66bとが外れないように、プレート69a、69bにより抑えられている。緩衝部材66a、66bは弾性材であることが好ましく、ウレタンであることがより好ましい。
Further,
このように、緩衝部材66bを車軸63とハウジング61との間に設けたため、車輪62a、62bが接地する際の衝撃を吸収することができる。この結果、脚式ロボット100は衝撃の大きい高速歩行移動も可能となる。
Thus, since the buffer member 66b is provided between the
なお、駆動輪60の構成は、図13に示すように、車輪62A、62Bがそれぞれ独立した車軸63A、63Bによって支持され、モータM3、M4により個別に駆動される構成としても良い。モータM3、M4は配線81A、81Bを介して、制御装置80に接続され、制御される。さらに、駆動輪60Aと接地側脚部22Aとはパッシブな機構により接続され、接地側脚部22Aは軸周りには制約を受けない。このような構成により、駆動輪60Aのみにより操舵することが可能となる。
As shown in FIG. 13, the
車輪62A、62Bを用いず歩行移動する場合は、第一股関節30及びモータM2を省略すると可動性を低下させることになる。しかしながら、車輪62A、62Bを用いて移動する場合は、本例の構成を用いることにより、可動性を低下させることがなく股関節30及びモータM2を省略することができる。
When walking without using the
(車輪の構成)
車輪62a、62bは、図7に示すように、車軸63に支持されるハブ62a1、62b1と、ハブ62a1、62b1に嵌合されて接着固定されたゴムタイヤ部62a2、62b2からなる。ゴムタイヤ部62a2、62b2を設けたことにより、接地する際の衝撃を吸収することができ、脚式ロボット100は衝撃の大きい高速歩行移動も可能となる。また、ゴムタイヤ部62a2、62b2のみで衝撃を十分吸収可能な場合は、前述の緩衝部材66bを省略することもできる。
(Composition of wheel)
As shown in FIG. 7, the
図7のハブ62a1、62b1の外周面は一様な円筒状となっているが、図14のように軸方向両端にフランジ部62a3、62b3を設けて、これにゴムタイヤ62a2、62b2を嵌合させて接着固定させても良い。このような構成により、ゴムタイヤ62a2、62b2がハブ62a1、62b1から外れ難くなる。図14ではフランジ部62a3、62b3をハブ62a1、62b1の周方向全体に設けているが、周方向の少なくとも一部に設ければ良い。 The outer peripheral surfaces of the hubs 62a1 and 62b1 in FIG. 7 have a uniform cylindrical shape. As shown in FIG. 14, flange portions 62a3 and 62b3 are provided at both ends in the axial direction, and rubber tires 62a2 and 62b2 are fitted thereto. May be bonded and fixed. Such a configuration makes it difficult for the rubber tires 62a2 and 62b2 to come off the hubs 62a1 and 62b1. In FIG. 14, the flange portions 62a3 and 62b3 are provided in the entire circumferential direction of the hubs 62a1 and 62b1, but may be provided in at least a part of the circumferential direction.
また、このような車輪62a、62bにおいて、図15のように円筒体の導電ゴム62a4、62b4をゴムタイヤ62a2、62b2に並設しても良い。ここで、導電ゴム62a4、62b4はゴムタイヤ62a2、62b2と同程度の外径を有し接地している。図7、14ではゴムタイヤ62a2、62b2により脚式ロボット100が地面に対し絶縁されている。このため、人間と脚式ロボット100との間に電位差がある場合に、人間が脚式ロボット100に触れると人間に電気が流れる可能性がある。これに対し、図15では導電ゴム62a2、62b2で脚式ロボット100が地面に対しアースされる。この結果、人間と脚式ロボット100との間の電位差をなくすことにより、接触時の感電を防止できる。このような場合、フランジ部62a3、62b3の外周に嵌合固定することが好ましい。これにより、ゴムタイヤ62a2、62b2の軸方向寸法を小さくすることなく導電ゴム62a4、62b4を設けることができる。なお、導電ゴムは少なくとも一部が接地すれば良い。
Further, in
以上のような本発明に係る脚式ロボットは、迅速な歩行・走行移動が可能なので、被案内者を案内することに適している。また、歩行移動の際に脚部を左右に動かす必要がなく、移動に必要な左右方向の空間が従来のものよりも小さくなるという点においても、被案内者を案内することに適している。 The legged robot according to the present invention as described above is suitable for guiding a guided person because it can quickly walk and travel. Also, it is suitable for guiding the guided person in that it is not necessary to move the leg part to the left and right during walking movement, and the space in the left-right direction necessary for the movement is smaller than that of the conventional one.
なお、以上の実施形態では、四脚のロボットを中心として説明したが、これに限られるものではなく、複数の脚部を有する脚式ロボットであれば、好適に利用可能である。この場合、複数の脚部のうち少なくとも半分以上に二つの車輪を設けることが好ましい。また、上記説明では車輪を二つとしたが、二以上としても良い。さらに、以上の実施形態を、本発明の発明者らにより出願された特開2010-5718号公報に適用することに何ら支障はない。 In the above embodiment, the description has been made centering on the four-legged robot. However, the present invention is not limited to this, and any legged robot having a plurality of leg portions can be suitably used. In this case, it is preferable to provide two wheels on at least half of the plurality of leg portions. In the above description, two wheels are used, but two or more wheels may be used. Furthermore, there is no problem in applying the above embodiment to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-5718 filed by the inventors of the present invention.
100 脚式ロボット
10 基体
11 前側基体
12 後側基体
13 腰関節
14 三次元距離測定装置
20 脚部
21 基体側脚部
22 接地側脚部
23 脚先前方センサ
24 脚先下方センサ
30 第一股関節
31 ハウジング
32 関節軸
33 切欠部
40 第ニ股関節
41 ハウジング
42 関節軸
50 膝関節
51 ハウジング
52 関節軸
60 駆動輪
61 ハウジング
62a、62b 車輪
63 車軸
64 プーリ
65a、65b 転がり軸受
66a、66b 緩衝部材
67 キー
68a、68b ナット
69a、69b プレート
70 波動歯車装置
71 ウェーブジェネレータ
72 フレクススプライン
73 サーキュラスプライン
74 回転軸
75 従動プーリ
76 駆動プーリ
M1〜4 モータ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
少なくとも半数以上の前記脚部の接地側先端には、二以上の車輪が設けられていることを特徴とする脚式ロボット。 In a legged robot provided with a plurality of legs on the base body,
A legged robot characterized in that at least half or more of the legs are provided with two or more wheels at the ground contact side tip.
接地している脚部と前記基体とを進行方向に対し左右方向に相対移動させることなく、
前記車輪と接地面との接点を結んでできた脚接地面積内に前記基体の重心が入ることを特徴とする請求項1または2に記載の脚式ロボット。 When one of the legs is separated from the ground plane,
Without relatively moving the grounded leg and the base body in the left-right direction with respect to the traveling direction,
3. The legged robot according to claim 1, wherein the center of gravity of the base body falls within a leg ground contact area formed by connecting a contact point between the wheel and the ground contact surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011257215A JP2012125911A (en) | 2010-11-26 | 2011-11-25 | Legged robot |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010263169 | 2010-11-26 | ||
JP2010263169 | 2010-11-26 | ||
JP2011257215A JP2012125911A (en) | 2010-11-26 | 2011-11-25 | Legged robot |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012125911A true JP2012125911A (en) | 2012-07-05 |
Family
ID=46643544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011257215A Pending JP2012125911A (en) | 2010-11-26 | 2011-11-25 | Legged robot |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012125911A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108407610A (en) * | 2017-08-14 | 2018-08-17 | 四川阿泰因机器人智能装备有限公司 | A kind of four-wheel drive robot chassis of chain drive |
CN115367016A (en) * | 2021-05-20 | 2022-11-22 | 广东博智林机器人有限公司 | Foot end device, mechanical leg and bionic robot |
-
2011
- 2011-11-25 JP JP2011257215A patent/JP2012125911A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108407610A (en) * | 2017-08-14 | 2018-08-17 | 四川阿泰因机器人智能装备有限公司 | A kind of four-wheel drive robot chassis of chain drive |
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