JP2018167381A - robot - Google Patents

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裕章 小野
Hiroaki Ono
裕章 小野
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

To provide a robot that can detect external force to a sensor by a simple structure.SOLUTION: A robot 1 comprises an upper base body 10, a lower base body 11, an arm link 30 and a leg link 50. The leg link 50 is constituted of a first leg link part 50a, a second leg link part 50b, a knee joint mechanism 50c. A sensor unit 70 provided in the knee joint mechanism 50c comprises a first axial-force sensor 71, a contact pad 72, an inner guide 73, outer guides 75 and a plate spring 76. When the robot 1 is brought into a kneeling-down posture so that the contact pad 72 contacts a ground surface A and the inner guide 73 moves from a retreat position to a press position against energization of the plate spring 76, a pressing part 73a presses an input detecting part 71a of the first axial-force sensor 71. The first axial-force sensor 71 detects pressing force to the input detecting part 71a, and outputs the detected pressing force to a control part 13. The control part 13 controls a posture of the robot on the basis of the detected pressing force from the first axial-force sensor 71.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、複数のマニピュレータにより移動可能なロボットに関する。   The present invention relates to a robot that can be moved by a plurality of manipulators.

従来、基体と、基体に連結された複数のマニピュレータとを備え、複数のマニピュレータの駆動を制御することで移動するロボットが知られている。例えば、特許文献1に記載のロボットでは、マニピュレータとしての脚部の下端部にベースフレームを設け、このベースフレームに、1軸フォースセンサ(以下、1軸力センサとする)を設けている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a robot that includes a base and a plurality of manipulators connected to the base and moves by controlling the driving of the plurality of manipulators. For example, in the robot described in Patent Document 1, a base frame is provided at the lower end of a leg portion as a manipulator, and a uniaxial force sensor (hereinafter referred to as a uniaxial force sensor) is provided on the base frame.

特許文献1に記載のロボットでは、1軸力センサでの測定値に基づいて、ロボットの脚部に作用する地面反発力及びゼロモーメントポイントを計算し、計算した地面反発力及びゼロモーメントポイントを利用してロボットを安定的に歩行することができるように制御している。   In the robot described in Patent Document 1, the ground repulsive force and the zero moment point acting on the leg of the robot are calculated based on the measurement value of the single-axis force sensor, and the calculated ground repulsive force and the zero moment point are used. The robot is controlled so as to be able to walk stably.

特許第5959283号公報Japanese Patent No. 5959283

特許文献1に記載のロボットでは、1軸力センサを用いてロボットに加わる力を検出しているが、1軸力センサは、1方向から加わる力しか検出することができないため、ベースフレームの平面に設けられた1軸力センサにより、平面に垂直な力を検出し、ベースフレームの傾斜面に設けられた1軸力センサにより、傾斜面に垂直な力を検出し、検出された力の合力を算出して、その算出合力に基づいてロボットを制御している。このため、部品点数が増加し、構造やセンサ信号処理が複雑になるという問題があった。   In the robot described in Patent Document 1, the force applied to the robot is detected using a uniaxial force sensor. However, since the uniaxial force sensor can detect only the force applied from one direction, the plane of the base frame is detected. A force perpendicular to the plane is detected by a uniaxial force sensor provided on the surface, and a force perpendicular to the inclined surface is detected by a uniaxial force sensor provided on the inclined surface of the base frame. And the robot is controlled based on the calculated resultant force. For this reason, there are problems that the number of parts increases and the structure and sensor signal processing become complicated.

そこで、1軸力センサに代えて、多軸力センサを用いることが考えられるが、多軸力センサを用いる場合には、大型化し、さらには、構造やセンサ信号処理が複雑になるという問題がある。また、センサでの検出力に応じてロボットを制御するためには、ロボットの地面等に接地する箇所にセンサを設ける必要がある。例えば、センサを膝部に設けた場合には、脚部下端部を接地する必要があり、ロボットがとることのできる姿勢に制限があった。   Therefore, it is conceivable to use a multi-axis force sensor instead of the single-axis force sensor. However, when the multi-axis force sensor is used, there is a problem that the structure becomes larger and the sensor signal processing becomes complicated. is there. Further, in order to control the robot in accordance with the detection force of the sensor, it is necessary to provide a sensor at a location where the robot touches the ground or the like. For example, when the sensor is provided on the knee, it is necessary to ground the lower end of the leg, and there is a limit to the posture that the robot can take.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でセンサへの外力を検出することができ、姿勢の自由度を増やして機能を拡張することができるロボットを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a robot that can detect an external force applied to a sensor with a simple configuration and can expand the function by increasing the degree of freedom of posture. For the purpose.

本発明のロボットは、基体と、前記基体に連結された複数のマニピュレータとを備え、前記複数のマニピュレータを駆動して移動するロボットであって、前記複数のマニピュレータのうちの少なくとも1つに設けられ、外部と接触したことを検知するセンサユニットを備え、前記センサユニットは、第1方向に押圧された場合に押圧力を検出するセンサと、外部と接触する接触面が凸曲面形状で形成された接触部と、前記接触部に取り付けられ、前記センサを押圧する押圧部と、前記押圧部を前記第1方向にスライド可能に支持する支持部と、前記押圧部を前記センサから離れる方向に付勢する付勢部とを有することを特徴とする。   The robot of the present invention includes a base body and a plurality of manipulators coupled to the base body, and is a robot that moves by driving the plurality of manipulators, and is provided in at least one of the plurality of manipulators. A sensor unit for detecting contact with the outside, wherein the sensor unit has a sensor for detecting a pressing force when pressed in the first direction, and a contact surface in contact with the outside is formed in a convex curve shape. A contact portion, a pressing portion attached to the contact portion and pressing the sensor, a support portion supporting the pressing portion so as to be slidable in the first direction, and urging the pressing portion in a direction away from the sensor And an urging portion that performs.

本発明のロボットによれば、接触部の接触面は、凸曲面状で形成されているので、接触部に任意の方向の外力が加わった場合、外力の第1方向への成分が生じる。これにより、接触部に加わった外力を容易に検出することができる。したがって、1個のセンサにより、第1方向だけでなく、第1方向とは異なる方向の外力も第1方向への成分として抽出することができる。   According to the robot of the present invention, since the contact surface of the contact portion is formed in a convex curved surface shape, when an external force in an arbitrary direction is applied to the contact portion, a component of the external force in the first direction is generated. Thereby, the external force applied to the contact portion can be easily detected. Therefore, one sensor can extract not only the first direction but also an external force in a direction different from the first direction as a component in the first direction.

また、6軸力センサに比べて小型な1軸力センサを用いることができるので、ロボットで梯子昇降、狭隘通過等の動作を行う場合にも、センサが邪魔になることがない。   In addition, since a uniaxial force sensor that is smaller than the six-axis force sensor can be used, the sensor does not get in the way even when the robot performs operations such as raising and lowering the ladder and passing through a narrow path.

また、前記複数のマニピュレータは、腕部と脚部とを構成し、前記センサユニットは、前記脚部の膝部を構成する前記マニピュレータに設けられ、前記センサユニットは、前記膝部を接地させた場合に、前記脚部の前記基体に連結される基端部から前記膝部に延びる軸線の内側で、且つ、前記第1方向が前記軸線に対して傾斜するように設けられていることが好ましい。なお、前記第1方向は、膝を接地する接地面に垂直な方向であることが好ましく、この場合、前記軸線の方向は、前記基端部から前記膝部に向けて外側に傾斜した方向となる。   The plurality of manipulators constitute an arm part and a leg part, the sensor unit is provided in the manipulator constituting the knee part of the leg part, and the sensor unit grounds the knee part. In this case, it is preferable that the leg portion is provided on the inner side of an axis extending from the base end portion connected to the base body to the knee portion and so that the first direction is inclined with respect to the axis. . The first direction is preferably a direction perpendicular to a ground contact surface that contacts the knee, and in this case, the direction of the axis is a direction inclined outward from the base end toward the knee. Become.

この構成によれば、簡単な構成の1軸力センサを用いながら、ロボットの膝突き姿勢における外力を精度よく検出することができる。さらに、腕部及び脚部の末端のみにセンサを設ける場合に比べ、ロボットの姿勢の自由度を増やすことができる。例えば、膝突き姿勢での低所作業や、膝突き歩行、膝をついたスリープ姿勢などの姿勢をとることができる。   According to this configuration, it is possible to accurately detect the external force in the kneeling posture of the robot while using a simple uniaxial force sensor. Furthermore, the degree of freedom of the posture of the robot can be increased as compared with the case where sensors are provided only at the ends of the arms and legs. For example, it is possible to take postures such as low-level work in a kneeling posture, kneeling walking, and a sleeping posture with a knee.

さらに、前記複数のマニピュレータのうちの前記センサユニットが設けられた1つは、回転可能に設けられ、前記接触面は、前記複数のマニピュレータのうちの前記センサユニットが設けられた1つの回転中心を曲率中心とした曲面形状で形成されていることが好ましい。   Further, one of the plurality of manipulators provided with the sensor unit is rotatably provided, and the contact surface has one rotation center provided with the sensor unit of the plurality of manipulators. It is preferably formed in a curved shape with a center of curvature.

この構成によれば、接触面がセンサユニットの中心を曲率中心とした曲面形状で形成されているものに比べて、第1方向から傾斜した方向の外力が加わった場合に、外力を接触面に対して垂直に得やすくなるため、接触面の摩擦力成分によらず、押圧部を容易に第1方向にスライドさせることができる。   According to this configuration, when an external force in a direction inclined from the first direction is applied, the external force is applied to the contact surface as compared with the case where the contact surface is formed in a curved shape with the center of the sensor unit as the center of curvature. On the other hand, since it becomes easy to obtain perpendicularly, the pressing portion can be easily slid in the first direction regardless of the frictional force component of the contact surface.

また、前記センサによる検出結果に基づいて、前記複数のマニピュレータの駆動を制御する制御部を備えることが好ましい。   Moreover, it is preferable to provide the control part which controls the drive of these manipulators based on the detection result by the said sensor.

この構成によれば、簡単な構成で、センサにより検出された外部との接触状態に応じて、ロボットの駆動を制御することができる。   According to this configuration, it is possible to control the driving of the robot with a simple configuration in accordance with the contact state with the outside detected by the sensor.

本発明の実施形態に係るロボットの構成を模式的に示す正面図。The front view which shows typically the structure of the robot which concerns on embodiment of this invention. ロボットの関節機構の自由度を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the freedom degree of the joint mechanism of a robot. Aは、インナーガイドが退避位置に位置する状態のセンサユニット及び膝関節機構のフレームを示す断面図、Bは、第1方向D1に押圧されてインナーガイドが押圧位置にスライドした状態のセンサユニット及び膝関節機構のフレームを示す断面図。A is a cross-sectional view showing the frame of the sensor unit and the knee joint mechanism in a state where the inner guide is in the retracted position, and B is a sensor unit in a state where the inner guide is slid to the pressed position by being pressed in the first direction D1. Sectional drawing which shows the flame | frame of a knee joint mechanism. 第2方向D2に押圧されてインナーガイドが押圧位置にスライドした状態のセンサユニット及び膝関節機構のフレームを示す断面図。Sectional drawing which shows the frame of the sensor unit and knee joint mechanism of the state which was pressed by the 2nd direction D2 and the inner guide was slid to the press position. インナーガイドが押圧位置にスライドした状態のセンサユニット及び膝関節機構を示す側面図。The side view which shows the sensor unit and knee joint mechanism of the state which the inner guide slid to the press position. ロボットの二足歩行モードで移動している状態を示す側面図。The side view which shows the state which is moving in the bipedal walking mode of a robot. ロボットの四足歩行モードで移動している状態を示す側面図。The side view which shows the state which is moving in the quadruped walking mode of the robot. 膝突き姿勢のロボットを示す側面図。The side view which shows the robot of a kneeling posture. 膝突き姿勢のロボットの股関節機構、脚リンク、足首関節機構、及び足平部を示す斜視図。The perspective view which shows the hip joint mechanism of the robot of a kneeling posture, a leg link, an ankle joint mechanism, and a foot part. 膝突き姿勢のロボットを示す正面図。The front view which shows the robot of a kneeling posture.

以下、図面を参照して、本発明に係るロボットの実施形態を説明する。本実施形態のロボットは、人型のロボットであり、二足歩行モードと四足歩行モードとを切り替えて移動可能に構成されたものである。   Hereinafter, an embodiment of a robot according to the present invention will be described with reference to the drawings. The robot of this embodiment is a humanoid robot, and is configured to be movable by switching between a biped walking mode and a quadruped walking mode.

まず、図1を参照して、ロボット1の構成を説明する。   First, the configuration of the robot 1 will be described with reference to FIG.

ロボット1の胴体は、上部基体10と、上部基体10の下方に配置された下部基体11と、上部基体10と下部基体11との間に設けられた腰関節機構12とで構成されている。上部基体10と下部基体11とは、人間の腰関節に対応する腰関節機構12を介して、相対的に回動可能に連結されている。上部基体10の内部には、ロボット1を統括的に制御する制御部13が設けられている。   The body of the robot 1 includes an upper base body 10, a lower base body 11 disposed below the upper base body 10, and a hip joint mechanism 12 provided between the upper base body 10 and the lower base body 11. The upper base body 10 and the lower base body 11 are coupled to each other so as to be relatively rotatable via a hip joint mechanism 12 corresponding to a human hip joint. A control unit 13 that controls the robot 1 in an integrated manner is provided inside the upper base body 10.

ロボット1の頭部は、周囲(主に前方)の環境を認識するための環境認識装置20の環境認識ユニット20aである。環境認識ユニット20aに搭載されている外部環境を撮像するためのカメラ及び外部環境までの距離を認識するためのセンサは、上部基体10の内部に配置された環境認識ユニット用制御回路20bによって制御されている。環境認識ユニット用制御回路20bは、制御部13により制御される。   The head of the robot 1 is an environment recognition unit 20a of the environment recognition device 20 for recognizing the surrounding (mainly forward) environment. A camera for imaging the external environment mounted on the environment recognition unit 20a and a sensor for recognizing the distance to the external environment are controlled by the environment recognition unit control circuit 20b disposed inside the upper base 10. ing. The environment recognition unit control circuit 20 b is controlled by the control unit 13.

なお、環境認識ユニット20aの詳細構造に関しては、例えば、特開2016−150413号公報に詳しく記載されている。また、環境認識ユニット20aに搭載されるセンサは、例えば、赤外線センサ等を用いてもよい。   The detailed structure of the environment recognition unit 20a is described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-150413. Moreover, an infrared sensor etc. may be used for the sensor mounted in the environment recognition unit 20a, for example.

環境認識ユニット20aのカメラにより、ロボット1の前方の外部環境を撮像し、且つ、環境認識ユニット20aのLRFにより対象物までの距離を認識することができるので、その結果に基づいて制御部13がロボット1の動作を制御することにより、ロボット1が前方にあるもの(壁や障害物等)に接触することがない。   Since the external environment in front of the robot 1 can be imaged by the camera of the environment recognition unit 20a and the distance to the object can be recognized by the LRF of the environment recognition unit 20a, the control unit 13 can determine the distance based on the result. By controlling the operation of the robot 1, the robot 1 does not come into contact with anything in front (such as a wall or an obstacle).

環境認識ユニット20aは、人間の首関節に対応する首関節機構21を介して、上部基体10に対して回動可能に連結されている。なお、環境認識ユニット20aを上部基体10に回動不能に固定してもよい。   The environment recognition unit 20a is rotatably connected to the upper base 10 via a neck joint mechanism 21 corresponding to a human neck joint. The environment recognition unit 20a may be fixed to the upper base 10 so as not to rotate.

ロボット1が人型のロボットであるので、人間の頭部に対応する環境認識ユニット20aを上部基体10の上方に設けている。しかし、本発明のロボットの基体側認識装置は、このような構成に限定されるものではなく、ロボットの使用環境等に応じて、上部基体の上部以外の位置(例えば、上部基体の前方、下部基体等)に設けてもよい。   Since the robot 1 is a humanoid robot, an environment recognition unit 20a corresponding to a human head is provided above the upper base 10. However, the base body side recognition apparatus for a robot according to the present invention is not limited to such a configuration, and a position other than the upper part of the upper base body (for example, the front and lower sides of the upper base body) according to the use environment of the robot and the like. It may be provided on a substrate or the like.

ロボット1の左右の腕体は、上部基体10の上部左右両側から延設された一対の腕リンク30である。各々の腕リンク30は、人間の肩関節に対応する肩関節機構31を介して、上部基体10に対して回動可能に連結されている。   The left and right arm bodies of the robot 1 are a pair of arm links 30 extending from the upper left and right sides of the upper base 10. Each arm link 30 is rotatably connected to the upper base body 10 via a shoulder joint mechanism 31 corresponding to a human shoulder joint.

腕リンク30は、人間の上腕に対応する第1腕リンク部30aと、人間の前腕に対応する第2腕リンク部30bと、人間の肘関節に対応する肘関節機構30cとで構成されている。   The arm link 30 includes a first arm link portion 30a corresponding to a human upper arm, a second arm link portion 30b corresponding to a human forearm, and an elbow joint mechanism 30c corresponding to a human elbow joint. .

第1腕リンク部30aは、肩関節機構31を介して、上部基体10に対して回動可能に連結されている。第2腕リンク部30bは、肘関節機構30cを介して、第1腕リンク部30aに対して回動可能に連結されている。第2腕リンク部30bの先端には、人間の手に対応するハンド部40が連結されている。   The first arm link portion 30 a is connected to the upper base body 10 via the shoulder joint mechanism 31 so as to be rotatable. The second arm link portion 30b is rotatably connected to the first arm link portion 30a via the elbow joint mechanism 30c. A hand part 40 corresponding to a human hand is connected to the tip of the second arm link part 30b.

なお、ロボット1では、腕体である腕リンク30を、第1腕リンク部30aと、第2腕リンク部30bと、肘関節機構30cとで構成している。しかし、本発明のロボットの腕体は、このような構成に限定されるものではなく、単一のリンク部を有するものであってもよいし、3つ以上のリンク部及び各リンク部を連結する複数の関節部を有するものであってもよい。   In the robot 1, an arm link 30 that is an arm body is constituted by a first arm link portion 30a, a second arm link portion 30b, and an elbow joint mechanism 30c. However, the arm body of the robot of the present invention is not limited to such a configuration, and may have a single link part, or may connect three or more link parts and each link part. It may have a plurality of joint parts.

ハンド部40は、エンドエフェクタの一例である。このハンド部40は、人間の手首関節に対応する手首関節機構41を介して、腕リンク30の第2腕リンク部30bに対して回動可能に連結されている。ロボット1では、ハンド部40と腕リンク30とで、マニピュレータとしてのロボットアームを構成している。   The hand unit 40 is an example of an end effector. The hand portion 40 is rotatably connected to the second arm link portion 30b of the arm link 30 via a wrist joint mechanism 41 corresponding to a human wrist joint. In the robot 1, the hand unit 40 and the arm link 30 constitute a robot arm as a manipulator.

ハンド部40は、人間の手の平及び手の甲に対応するハンド基部40aと、人間の人差し指、中指、薬指及び小指に対応する単一の部材である第1指部40bと、人間の親指に対応する第2指部40cと、第1指部40bに取り付けられた緩衝部材40dとを備えている(図7参照)。   The hand 40 includes a hand base 40a corresponding to the palm and back of the human hand, a first finger 40b that is a single member corresponding to the human index finger, middle finger, ring finger, and little finger, and a first finger corresponding to the human thumb. Two finger portions 40c and a buffer member 40d attached to the first finger portion 40b are provided (see FIG. 7).

第1指部40bは、ハンド基部40aと一体的に構成され、ハンド基部40aに固定されている。第2指部40cは、第1指部40bの先端部のハンド基部40a側の面と対向するように、ハンド基部40aに取り付けられている。第2指部40cは、ハンド基部40aの内部に設けられた駆動機構によって、第2指部40cの先端部が第1指部40bに接近又は離間するように回動される。   The first finger 40b is configured integrally with the hand base 40a, and is fixed to the hand base 40a. The second finger portion 40c is attached to the hand base portion 40a so as to face the surface of the tip portion of the first finger portion 40b on the hand base portion 40a side. The second finger 40c is rotated by a driving mechanism provided inside the hand base 40a so that the tip of the second finger 40c approaches or separates from the first finger 40b.

このように第2指部40cが構成されているので、ハンド部40は、第1指部40bが固定されていても、第1指部40bと第2指部40cとによって対象物を摘まむ動作等を容易に行うことができる。   Thus, since the 2nd finger part 40c is comprised, even if the 1st finger part 40b is fixed, the hand part 40 picks up a target object with the 1st finger part 40b and the 2nd finger part 40c. Operation etc. can be performed easily.

ロボット1の左右の脚体は、下部基体11の下部から下方に延設された左右一対の脚リンク50である。   The left and right legs of the robot 1 are a pair of left and right leg links 50 extending downward from the lower portion of the lower base 11.

各々の脚リンク50は、人間の股関節に対応する股関節機構51を介して、下部基体11に対して回動可能に連結されている。   Each leg link 50 is rotatably connected to the lower base body 11 via a hip joint mechanism 51 corresponding to a human hip joint.

脚リンク50は、人間の大腿に対応する第1脚リンク部50aと、人間の下腿に対応する第2脚リンク部50bと、人間の膝関節に対応する膝関節機構50cとで構成されている。   The leg link 50 includes a first leg link portion 50a corresponding to the human thigh, a second leg link portion 50b corresponding to the human lower leg, and a knee joint mechanism 50c corresponding to the human knee joint. .

第1脚リンク部50aは、股関節機構51を介して、下部基体11に対して回動可能に連結されている。第2脚リンク部50bは、膝関節機構50cを介して、第1脚リンク部50aに対して回動可能に連結されている。第2脚リンク部50bの先端には、人間の足に対応する足平部60が連結されている。   The first leg link portion 50 a is rotatably connected to the lower base body 11 via the hip joint mechanism 51. The 2nd leg link part 50b is connected with the 1st leg link part 50a via the knee joint mechanism 50c so that rotation is possible. A foot portion 60 corresponding to a human foot is connected to the tip of the second leg link portion 50b.

なお、ロボット1では、脚体である脚リンク50を、第1脚リンク部50aと、第2脚リンク部50bと、膝関節機構50cとで構成している。しかし、本発明のロボットの脚体は、このような構成に限定されるものではなく、単一のリンク部を有するものであってもよいし、3つ以上のリンク部及び各リンク部を連結する複数の関節部を有するものであってもよい。   In the robot 1, the leg link 50, which is a leg, is composed of a first leg link portion 50a, a second leg link portion 50b, and a knee joint mechanism 50c. However, the leg of the robot of the present invention is not limited to such a configuration, and may have a single link part, or may connect three or more link parts and each link part. It may have a plurality of joint parts.

足平部60は、人間の足首関節に対応する足首関節機構61を介して、脚リンク50の第2脚リンク部50bに対して、回動可能に連結されている。ロボット1では、脚リンク50と足平部60とで、マニピュレータを構成している。   The foot portion 60 is rotatably connected to the second leg link portion 50b of the leg link 50 via an ankle joint mechanism 61 corresponding to a human ankle joint. In the robot 1, the leg link 50 and the foot part 60 constitute a manipulator.

膝関節機構50cには、膝関節機構50cが接触対象の外界物から受ける外力(並進力及びモーメント)を検出するための詳しくは後述するセンサユニット70が設けられている。   The knee joint mechanism 50c is provided with a sensor unit 70 which will be described later in detail for detecting an external force (translational force and moment) received by the knee joint mechanism 50c from an external object to be contacted.

次に、図2を参照して、ロボット1の関節機構の自由度について説明する。   Next, the degree of freedom of the joint mechanism of the robot 1 will be described with reference to FIG.

なお、本実施形態では、各関節機構が各部材を回動させる方向は、特にことわらない限り、いずれの関節機構も連結された部材を回動させていない姿勢(以下、「基準姿勢」という。)を基準として説明する。ロボット1の場合、基準姿勢は、ロボット1が起立した状態(上部基体10、下部基体11、各腕リンク30及び各脚リンク50をほぼ鉛直方向に伸ばした状態)となる。   In this embodiment, the direction in which each joint mechanism rotates each member is a posture in which any joint mechanism does not rotate the connected member (hereinafter referred to as “reference posture”) unless otherwise specified. )) As a standard. In the case of the robot 1, the reference posture is a state in which the robot 1 stands (a state in which the upper base body 10, the lower base body 11, the arm links 30, and the leg links 50 are extended in a substantially vertical direction).

また、本実施形態では、ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸は、それぞれ図2に示すように、ロボット1が基準姿勢のときにおけるロボット1の鉛直方向の軸(Z軸)、左右方向の軸(Y軸)、前後方向の軸(X軸)を意味する。この場合、ヨー軸は、上部基体10及び下部基体11の体幹軸である。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the yaw axis, pitch axis, and roll axis are respectively the vertical axis (Z axis) and the horizontal axis (when the robot 1 is in the reference posture). Y axis) and the axis in the front-rear direction (X axis). In this case, the yaw axis is the trunk axis of the upper base body 10 and the lower base body 11.

腰関節機構12は、上部基体10の下方に配置された第1腰関節機構12aと、第1腰関節機構12aと下部基体11との間に配置された第2腰関節機構12bとで構成されている。   The lumbar joint mechanism 12 includes a first lumbar joint mechanism 12 a disposed below the upper base body 10 and a second lumbar joint mechanism 12 b disposed between the first waist joint mechanism 12 a and the lower base body 11. ing.

第1腰関節機構12aは、上部基体10を、下部基体11及び第2腰関節機構12bに対してピッチ軸周りに回動可能に連結している。第2腰関節機構12bは、上部基体10及び第1腰関節機構12aを、下部基体11に対してヨー軸周りに回動可能に連結している。   The first waist joint mechanism 12a connects the upper base body 10 to the lower base body 11 and the second waist joint mechanism 12b so as to be rotatable around the pitch axis. The second waist joint mechanism 12b connects the upper base body 10 and the first waist joint mechanism 12a to the lower base body 11 so as to be rotatable around the yaw axis.

首関節機構21は、環境認識ユニット20aを、上部基体10に対してピッチ軸周りに回動可能に連結している。   The neck joint mechanism 21 connects the environment recognition unit 20a to the upper base 10 so as to be rotatable around the pitch axis.

腕リンク30の肘関節機構30cは、人間の前腕に対応する第2腕リンク部30bを、人間の上腕に対応する第1腕リンク部30aに対してピッチ軸周りに回動可能に連結している。   The elbow joint mechanism 30c of the arm link 30 connects the second arm link part 30b corresponding to the human forearm to the first arm link part 30a corresponding to the human upper arm so as to be rotatable around the pitch axis. Yes.

肩関節機構31は、上部基体10の鉛直方向の幅及び水平方向の幅の範囲内に位置するように配置された第1肩関節機構31aと、第1肩関節機構31aの側方であって上部基体10の外側に配置された第2肩関節機構31bと、第2肩関節機構31b及び腕リンク30の第1腕リンク部30aの間に配置された第3肩関節機構31cとで構成されている。   The shoulder joint mechanism 31 is located on the side of the first shoulder joint mechanism 31a and the first shoulder joint mechanism 31a disposed so as to be positioned within the range of the vertical width and the horizontal width of the upper base body 10. The second shoulder joint mechanism 31b disposed outside the upper base 10 and the third shoulder joint mechanism 31c disposed between the second shoulder joint mechanism 31b and the first arm link portion 30a of the arm link 30 are configured. ing.

第1肩関節機構31aは、第2肩関節機構31bを、上部基体10に対してヨー軸周りに回動可能に連結している。第2肩関節機構31bは、第3肩関節機構31cを、第1肩関節機構31aに対してピッチ軸周り及びロール軸周りに回動可能に連結している。第3肩関節機構31cは、腕リンク30を、第2肩関節機構31bに対してヨー軸周りに回動可能に連結している。   The first shoulder joint mechanism 31a connects the second shoulder joint mechanism 31b to the upper base 10 so as to be rotatable around the yaw axis. The second shoulder joint mechanism 31b connects the third shoulder joint mechanism 31c to the first shoulder joint mechanism 31a so as to be rotatable about the pitch axis and the roll axis. The third shoulder joint mechanism 31c connects the arm link 30 to the second shoulder joint mechanism 31b so as to be rotatable about the yaw axis.

手首関節機構41は、腕リンク30の第2腕リンク部30bのハンド部40側に配置された第1手首関節機構41aと、第1手首関節機構41aのハンド部40の間に配置された第2手首関節機構41bとで構成されている。   The wrist joint mechanism 41 includes a first wrist joint mechanism 41a disposed on the hand part 40 side of the second arm link part 30b of the arm link 30 and a first joint part disposed between the hand part 40 of the first wrist joint mechanism 41a. It consists of a two wrist joint mechanism 41b.

第1手首関節機構41aは、第2手首関節機構41bを、第2腕リンク部30bに対してヨー軸周りに回動可能に連結している。第2手首関節機構41bは、ハンド部40を、第1手首関節機構41aに対してロール軸周り及びピッチ軸周りに回動可能に連結している。   The first wrist joint mechanism 41a connects the second wrist joint mechanism 41b to the second arm link portion 30b so as to be rotatable around the yaw axis. The second wrist joint mechanism 41b connects the hand portion 40 to the first wrist joint mechanism 41a so as to be rotatable about the roll axis and the pitch axis.

脚リンク50の膝関節機構50cは、人間の下肢に対応する第2脚リンク部50bを、人間の大腿に対応する第1脚リンク部50aに対してピッチ軸周りに回動可能に連結している。   The knee joint mechanism 50c of the leg link 50 is configured such that the second leg link portion 50b corresponding to the human lower limb is connected to the first leg link portion 50a corresponding to the human thigh so as to be rotatable around the pitch axis. Yes.

股関節機構51は、下部基体11の下方に配置された第1股関節機構51aと、第1股関節機構51aの脚リンク50側に配置された第2股関節機構51bとで構成されている。   The hip joint mechanism 51 includes a first hip joint mechanism 51a disposed below the lower base 11, and a second hip joint mechanism 51b disposed on the leg link 50 side of the first hip joint mechanism 51a.

第1股関節機構51aは、第2股関節機構51bを、下部基体11に対してヨー軸周りに回動可能に連結している。第2股関節機構51bは、脚リンク50を、第1股関節機構51aに対してピッチ軸周り及びロール軸周りに回動可能に連結している。   The first hip joint mechanism 51a connects the second hip joint mechanism 51b to the lower base 11 so as to be rotatable around the yaw axis. The second hip joint mechanism 51b connects the leg link 50 to the first hip joint mechanism 51a so as to be rotatable about the pitch axis and the roll axis.

足首関節機構61は、足平部60を、第2脚リンク部50bに対してピッチ軸周り及びロール軸周りに回動可能に連結している。   The ankle joint mechanism 61 connects the foot portion 60 to the second leg link portion 50b so as to be rotatable about the pitch axis and the roll axis.

以上のように説明した第1腰関節機構12a、第2腰関節機構12b、首関節機構21、肘関節機構30c、第1肩関節機構31a、第2肩関節機構31b、第3肩関節機構31c、第1手首関節機構41a、第2手首関節機構41b、膝関節機構50c、第1股関節機構51a、第2股関節機構51b、及び、足首関節機構61は、制御部13(図1参照)により駆動が制御される。   The first waist joint mechanism 12a, the second waist joint mechanism 12b, the neck joint mechanism 21, the elbow joint mechanism 30c, the first shoulder joint mechanism 31a, the second shoulder joint mechanism 31b, and the third shoulder joint mechanism 31c described above. The first wrist joint mechanism 41a, the second wrist joint mechanism 41b, the knee joint mechanism 50c, the first hip joint mechanism 51a, the second hip joint mechanism 51b, and the ankle joint mechanism 61 are driven by the control unit 13 (see FIG. 1). Is controlled.

なお、本発明のロボットにおける腰関節機構、首関節機構、肩関節機構、肘関節機構、膝関節機構、股関節機構、足首関節機構の構成は、上記の構成に限定されるものではなく、ロボットの用途、ロボット内の関節の配置スペース等に応じて、適宜変更してよい。例えば、いずれかの関節機構を省略してもよいし、上記以外の関節機構を追加してもよい。   Note that the configurations of the hip joint mechanism, neck joint mechanism, shoulder joint mechanism, elbow joint mechanism, knee joint mechanism, hip joint mechanism, and ankle joint mechanism in the robot of the present invention are not limited to the above-described configurations. You may change suitably according to a use, the arrangement space of the joint in a robot, etc. For example, one of the joint mechanisms may be omitted, or a joint mechanism other than the above may be added.

図3に示すように、膝関節機構50cに設けられたセンサユニット70は、例えば地面A等の外界物から受ける外力を検出するための周知の1軸力センサ71と、外界物に接触する接触パッド72(接触部)と、接触パッド72が取り付けられた円板状のインナーガイド73(押圧部)とを備える。1軸力センサ71は、制御部13に接続されている。なお、1軸力センサは、6軸力センサに比べて軽量である。   As shown in FIG. 3, the sensor unit 70 provided in the knee joint mechanism 50 c includes a well-known uniaxial force sensor 71 for detecting an external force received from an external object such as the ground A and a contact that contacts the external object. A pad 72 (contact part) and a disk-shaped inner guide 73 (pressing part) to which the contact pad 72 is attached are provided. The uniaxial force sensor 71 is connected to the control unit 13. The uniaxial force sensor is lighter than the six-axis force sensor.

1軸力センサ71は、ロボット1の全体重が一点集中で加わった場合にも壊れないような容量で構成されている。1軸力センサ71は、凸状の入力検知部71aが設けられたベース71bを備える。ベース71bは、ビス(図示せず)により、膝関節機構50cの外形を構成するフレーム50dに取り付けられている。   The uniaxial force sensor 71 is configured with a capacity that does not break even when the entire weight of the robot 1 is added in a concentrated manner. The uniaxial force sensor 71 includes a base 71b provided with a convex input detection unit 71a. The base 71b is attached to a frame 50d constituting the outer shape of the knee joint mechanism 50c by screws (not shown).

ベース71bは、フレーム50dの取付孔50eに挿入される取付凸部71cを備える。   The base 71b includes a mounting protrusion 71c that is inserted into the mounting hole 50e of the frame 50d.

また、センサユニット70は、インナーガイド73をスライド可能に支持する円筒状のアウターガイド75(支持部)と、アウターガイド75に取り付けられ、インナーガイド73を付勢する円盤状の板バネ76(付勢部)とを備える。アウターガイド75は、ビス(図示せず)によりフレーム50dに取り付けられている。板バネ76の外周面は、アウターガイド75の内周面に取り付けられている。   The sensor unit 70 includes a cylindrical outer guide 75 (supporting portion) that slidably supports the inner guide 73 and a disk-shaped leaf spring 76 (attached to the outer guide 75 that biases the inner guide 73. ). The outer guide 75 is attached to the frame 50d by screws (not shown). The outer peripheral surface of the leaf spring 76 is attached to the inner peripheral surface of the outer guide 75.

インナーガイド73は、1軸力センサ71の入力検知部71aを押圧する押圧部73aが形成されている。インナーガイド73は、アウターガイド75により、押圧部73aが入力検知部71aを押圧する押圧位置と(図3B参照)、退避した退避位置(図3A参照)との間で、1軸力センサ71に対して垂直な第1方向D1にスライド可能に支持されている。なお、アウターガイド75によりインナーガイド73をスライド可能に支持することができればよく、インナーガイド73及びアウターガイド75の形状は、適宜変更可能である。   The inner guide 73 is formed with a pressing portion 73 a that presses the input detection portion 71 a of the uniaxial force sensor 71. The inner guide 73 is connected to the uniaxial force sensor 71 between a pressing position where the pressing portion 73a presses the input detection portion 71a by the outer guide 75 (see FIG. 3B) and a retracted position (see FIG. 3A). It is supported so as to be slidable in a first direction D1 perpendicular thereto. The inner guide 73 may be slidably supported by the outer guide 75, and the shapes of the inner guide 73 and the outer guide 75 can be changed as appropriate.

板バネ76は、インナーガイド73を退避位置に向けて付勢している。インナーガイド73は、力が加わっていない通常時には、板バネ76により付勢され、退避位置に位置する。なお、板バネ76に代えて、コイルバネやゴム等を用いてもよい。   The leaf spring 76 biases the inner guide 73 toward the retracted position. The inner guide 73 is urged by the leaf spring 76 and is located at the retracted position during normal time when no force is applied. In place of the leaf spring 76, a coil spring, rubber, or the like may be used.

図3〜図5に示すように、接触パッド72の外部に接触する外周面(接触面)は、膝関節機構50cをロール軸周りに回転させる際の第2股関節機構51bの回転中心を曲率中心とした曲面形状で、任意の方向(例えば、第1方向D1とは異なる第2方向D2)の外力が加わった場合、外力の第1方向D1への成分が生じるような曲面形状で形成されている。これにより、接触パッド72の外周面が直線状である者に比べて、外周面における外力が作用する点で横方向に滑るように作用する力が少なくなるので、第1方向D1に作用する力を大きくすることができる。なお、図3〜図5では、接触パッド72の曲面形状を、誇張して描いている。また、図1、図6〜図10では、膝関節機構50cの形状を簡略化して図示している。   As shown in FIGS. 3 to 5, the outer peripheral surface (contact surface) that contacts the outside of the contact pad 72 is centered on the rotation center of the second hip joint mechanism 51 b when the knee joint mechanism 50 c is rotated around the roll axis. When an external force in an arbitrary direction (for example, a second direction D2 different from the first direction D1) is applied, the curved shape is formed so that a component of the external force in the first direction D1 is generated. Yes. Accordingly, the force acting in the first direction D <b> 1 is reduced because the force acting to slide in the lateral direction is reduced in terms of the external force acting on the outer circumferential surface as compared with a person whose outer circumferential surface of the contact pad 72 is linear. Can be increased. 3 to 5, the curved shape of the contact pad 72 is exaggerated. In FIGS. 1 and 6 to 10, the shape of the knee joint mechanism 50 c is simplified.

次に、図6及び図7を参照して、ロボット1の2つの歩行モードについて説明する。なお、図6では、理解を容易にするために、腕リンク30の図示を省略している。   Next, two walking modes of the robot 1 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. In FIG. 6, illustration of the arm link 30 is omitted for easy understanding.

なお、本実施形態において、ハンド部40又は足平部60を「接地させる」とは、ハンド部40又は足平部60がロボット1に作用する力に抗する接触反力を受けるように、ハンド部40又は足平部60を外部環境に接触させることを意味する。   In the present embodiment, “grounding” the hand part 40 or the foot part 60 means that the hand part 40 or the foot part 60 receives a contact reaction force that resists the force acting on the robot 1. It means that the part 40 or the foot part 60 is brought into contact with the external environment.

図6に示すように、二足歩行モードでは、一対の脚リンク50の一方の先端の足平部60を地面Aに接地させた状態(その一方の脚リンク50を支持脚とした状態)で、他方の脚リンク50の先端の足平部60を空中移動させ、さらに接地させること(その他方の脚リンク50を遊脚として動作させること)が繰り返される。この場合、脚リンク50のそれぞれの遊脚としての動作は、交互に行われる。また、図示省略した腕リンク30は、非接地状態となっている。   As shown in FIG. 6, in the biped walking mode, the foot 60 at one end of the pair of leg links 50 is in contact with the ground A (the one leg link 50 is used as a supporting leg). The foot portion 60 at the tip of the other leg link 50 is moved in the air and further grounded (the other leg link 50 is operated as a free leg) is repeated. In this case, the operation of each leg link 50 as a free leg is performed alternately. The arm link 30 (not shown) is not grounded.

図7に示すように、四足歩行モードでは、腕リンク30の先端のハンド部40及び脚リンク50の先端の足平部60のうちの2つ又は3つを地面Aに接地させた状態(その2つ又は3つの腕リンク30及び脚リンク50を支持脚とした状態)で、残りの2つ又は1つのハンド部40又は足平部60を空中移動させ、さらに接地させること(その残りの2つ又は1つの腕リンク30又は脚リンク50を遊脚として動作させること)が繰り返される。この場合、遊脚として動作させる腕リンク30又は脚リンク50は、所定の規則で周期的に切り替えられる。なお、図7では、センサユニット70の図示を省略している。   As shown in FIG. 7, in the quadruped walking mode, two or three of the hand part 40 at the tip of the arm link 30 and the foot part 60 at the tip of the leg link 50 are grounded to the ground A ( With the two or three arm links 30 and leg links 50 as supporting legs), the remaining two or one hand part 40 or foot part 60 is moved in the air and further grounded (the remaining parts) The operation of operating two or one arm link 30 or leg link 50 as a free leg) is repeated. In this case, the arm link 30 or the leg link 50 operated as a free leg is periodically switched according to a predetermined rule. In FIG. 7, illustration of the sensor unit 70 is omitted.

ただし、四足歩行モードの動作は、上記の動作に限定されるものではない。例えば、腕リンク30の先端のハンド部40及び脚リンク50の先端の足平部60のうちの1つを地面Aに接地させた状態(その1つのハンド部40又は足平部60を支持脚とした状態)で、残りの3つのハンド部40及び足平部60を空中移動させ、さらに接地させること(その残りの3つのハンド部40又は足平部60を遊脚として動作させること)を繰り返すようにすることも可能である。   However, the operation in the quadruped walking mode is not limited to the above operation. For example, one of the hand part 40 at the tip of the arm link 30 and the foot part 60 at the tip of the leg link 50 is grounded to the ground A (the one hand part 40 or the foot part 60 is supported by the leg). The remaining three hand portions 40 and the foot portions 60 are moved in the air and further grounded (the remaining three hand portions 40 or the foot portions 60 are operated as swing legs). It is also possible to repeat.

また、腕リンク30の先端のハンド部40及び脚リンク50の先端の足平部60を一斉に空中に移動させて(すなわち、ロボット1をジャンプさせて)、さらに接地させることを繰り返すようにすることも可能である。   Further, the hand portion 40 at the tip of the arm link 30 and the foot portion 60 at the tip of the leg link 50 are simultaneously moved into the air (that is, the robot 1 is jumped) and further grounded. It is also possible.

図8〜図10に示すように、低い場所で作業を行う場合、制御部13は、ロボット1の姿勢を、ロボット1の膝である2個の膝関節機構50cと、ロボット1のつま先である2個の足平部60の前先端部との4点で姿勢を維持する膝突き姿勢にする。   As shown in FIGS. 8 to 10, when working in a low place, the control unit 13 determines the posture of the robot 1 from the two knee joint mechanisms 50 c that are the knees of the robot 1 and the toes of the robot 1. A kneeling posture is maintained in which the posture is maintained at four points with the front tip portion of the two foot portions 60.

制御部13は、ロボット1を膝突き姿勢にする場合、先ず、2個の膝関節機構50cを地面Aに接地させる。この場合、制御部13は、2個の脚リンク50が外側を向くように2個の股関節機構51を駆動する。これにより、2個の脚リンク50が外側を向いていない場合に比べて、2個の膝関節機構50cの距離が長くなり、ロボット1の姿勢が安定する。   The control unit 13 first grounds the two knee joint mechanisms 50c to the ground A when placing the robot 1 in the kneeling posture. In this case, the control unit 13 drives the two hip joint mechanisms 51 so that the two leg links 50 face outward. Thereby, compared with the case where the two leg links 50 do not face outward, the distance between the two knee joint mechanisms 50c becomes longer, and the posture of the robot 1 is stabilized.

図3Bに示すように、ロボット1を膝突き姿勢にすると、最初にセンサユニット70の接触パッド72が地面に接触する。接触パッド72が地面Aに接触すると、接触パッド72に外力が加わる。接触パッド72に外力が加わると、インナーガイド73は、板バネ76の付勢に抗して退避位置から押圧位置に向けてスライドする。   As shown in FIG. 3B, when the robot 1 is in the kneeling posture, the contact pad 72 of the sensor unit 70 first contacts the ground. When the contact pad 72 contacts the ground A, an external force is applied to the contact pad 72. When an external force is applied to the contact pad 72, the inner guide 73 slides from the retracted position toward the pressed position against the bias of the leaf spring 76.

接触パッド72が取り付けられたインナーガイド73は、アウターガイド75により、1軸力センサ71に対して垂直な第1方向D1にのみスライド可能に支持されている。さらに、接触パッド72の外部に接触する外周面は、第2股関節機構51bのロール軸周りの回転中心を曲率中心とした曲面形状で形成されている。これにより、図4に示すように、接触パッド72に、第1方向D1とは異なる第2方向D2の外力が加わった場合にも、インナーガイド73は、退避位置から押圧位置に向けて第1方向D1に移動する。したがって、第1方向D1に加わった外力のみ検出するものに比べて、接触パッド72に加わった外力を正しく検出することができる。   The inner guide 73 to which the contact pad 72 is attached is supported by the outer guide 75 so as to be slidable only in the first direction D1 perpendicular to the uniaxial force sensor 71. Furthermore, the outer peripheral surface which contacts the exterior of the contact pad 72 is formed in the curved surface shape which makes the rotation center around the roll axis of the 2nd hip joint mechanism 51b the center of curvature. As a result, as shown in FIG. 4, even when an external force in the second direction D2 different from the first direction D1 is applied to the contact pad 72, the inner guide 73 moves from the retracted position toward the pressed position. Move in direction D1. Therefore, it is possible to correctly detect the external force applied to the contact pad 72 as compared to detecting only the external force applied in the first direction D1.

図3Bに示すように、インナーガイド73は、押圧位置まで移動すると、押圧部73aが1軸力センサ71の入力検知部71aを押圧する。1軸力センサ71は、押圧部73aによる入力検知部71aへの押圧力を検出して、検出押圧力を制御部13に出力する。   As shown in FIG. 3B, when the inner guide 73 moves to the pressing position, the pressing portion 73 a presses the input detection portion 71 a of the uniaxial force sensor 71. The uniaxial force sensor 71 detects the pressing force applied to the input detection unit 71 a by the pressing unit 73 a and outputs the detected pressing force to the control unit 13.

制御部13は、1軸力センサ71からの検出押圧力に基づいて、ロボット1の姿勢を制御する。この場合、制御部13は、ロボット1の重心が、2個の膝関節機構50cと2個の足平部60の前先端部との4点を結ぶ四角形(図9参照)の中にあるように姿勢を制御する。これにより、安定して作業を行うことができる。   The control unit 13 controls the posture of the robot 1 based on the detected pressing force from the uniaxial force sensor 71. In this case, the control unit 13 is such that the center of gravity of the robot 1 is in a quadrilateral (see FIG. 9) that connects the four points of the two knee joint mechanisms 50c and the front tip portions of the two foot portions 60. To control the posture. Thereby, work can be performed stably.

低い場所での作業が終了すると、制御部13は、ロボット1を膝突き姿勢から図1に示す二足起立姿勢に変える。これにより、接触パッド72が地面Aから離れ、インナーガイド73は、板バネ76の付勢により、退避位置まで移動する。   When the work in the low place is completed, the control unit 13 changes the robot 1 from the kneeling posture to the biped standing posture shown in FIG. As a result, the contact pad 72 is separated from the ground A, and the inner guide 73 is moved to the retracted position by the urging of the leaf spring 76.

このように、6軸力センサに比べて小型な1軸力センサ71を用いて、外部との接触を検知するので、ロボット1で梯子昇降、狭隘通過等の動作を行う場合にも、センサが邪魔になることがない。   As described above, since the contact with the outside is detected using the uniaxial force sensor 71 which is smaller than the 6-axis force sensor, the sensor is also used when the robot 1 performs operations such as raising and lowering the ladder and passing through the narrow space. It will not get in the way.

また、図10に示すように、ロボット1を膝突き姿勢にした場合、センサユニット70は、第2股関節機構51bの中心と、膝関節機構50cの中心とを結ぶ膝中心線L1よりも内側に位置する。センサユニット70は、ロボット1を膝突き姿勢にした場合に、第1方向D1であるセンサ軸線L2が上下方向(地面Aからの反力方向)に平行となる。これにより、簡単な構成の1軸力センサ71を用いながら、ロボット1の膝突き姿勢における外力を精度よく検出することができる。   As shown in FIG. 10, when the robot 1 is in the kneeling posture, the sensor unit 70 is located on the inner side of the knee center line L1 connecting the center of the second hip joint mechanism 51b and the center of the knee joint mechanism 50c. To position. In the sensor unit 70, when the robot 1 is in the kneeling posture, the sensor axis L2 that is the first direction D1 is parallel to the vertical direction (the reaction force direction from the ground A). Accordingly, it is possible to accurately detect the external force in the kneeling posture of the robot 1 while using the single-axis force sensor 71 having a simple configuration.

膝中心線L1とセンサ軸線L2とにより形成される角度θは、0°〜90°の範囲で変更可能であり、θが変わった場合にも、センサ軸線L2が上下方向(地面Aからの反力方向)に平行となるようにセンサユニット70は設けられる。   The angle θ formed by the knee center line L1 and the sensor axis L2 can be changed in the range of 0 ° to 90 °. Even when θ changes, the sensor axis L2 moves in the vertical direction (reverse from the ground A). The sensor unit 70 is provided so as to be parallel to the force direction.

なお、上記実施形態では、センサユニット70を、膝部に相当する膝関節機構50cに設けているが、腕リンク30、肩関節機構31、ハンド部40等に設けてもよい。   In the above embodiment, the sensor unit 70 is provided in the knee joint mechanism 50c corresponding to the knee, but may be provided in the arm link 30, the shoulder joint mechanism 31, the hand unit 40, and the like.

1…ロボット、10…上部基体、11…下部基体、12…腰関節機構、12a…第1腰関節機構、12b…第2腰関節機構、13…制御部、20…環境認識装置、20a…環境認識ユニット、20b…環境認識ユニット用制御回路、21…首関節機構、30…腕リンク、30a…第1腕リンク部、30b…第2腕リンク部、30c…肘関節機構、31…肩関節機構、31a…第1肩関節機構、31b…第2肩関節機構、31c…第3肩関節機構、40…ハンド部、40a…ハンド基部、40b…第1指部、40c…第2指部、40d…緩衝部材、41…手首関節機構、41a…第1手首関節機構、41b…第2手首関節機構、41c…駆動部、50…脚リンク、50a…第1脚リンク部、50b…第2脚リンク部、50c…膝関節機構、51…股関節機構、51a…第1股関節機構、51b…第2股関節機構、60…足平部、61…足首関節機構、70…センサユニット、71…1軸力センサ、72…接触パッド(接触部)、73…インナーガイド(押圧部)、75…アウターガイド(支持部)、76…板バネ(付勢部)、A…地面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Robot, 10 ... Upper base | substrate, 11 ... Lower base | substrate, 12 ... Waist joint mechanism, 12a ... 1st waist joint mechanism, 12b ... 2nd waist joint mechanism, 13 ... Control part, 20 ... Environment recognition apparatus, 20a ... Environment Recognition unit, 20b ... control circuit for environment recognition unit, 21 ... neck joint mechanism, 30 ... arm link, 30a ... first arm link portion, 30b ... second arm link portion, 30c ... elbow joint mechanism, 31 ... shoulder joint mechanism 31a ... first shoulder joint mechanism, 31b ... second shoulder joint mechanism, 31c ... third shoulder joint mechanism, 40 ... hand part, 40a ... hand base part, 40b ... first finger part, 40c ... second finger part, 40d Reference member 41 ... Wrist joint mechanism 41a First wrist joint mechanism 41b Second wrist joint mechanism 41c Drive unit 50 ... Leg link 50a First leg link 50b Second leg link Part, 50c ... knee joint mechanism, 51 Hip joint mechanism, 51a ... first hip joint mechanism, 51b ... second hip joint mechanism, 60 ... foot part, 61 ... ankle joint mechanism, 70 ... sensor unit, 71 ... single-axis force sensor, 72 ... contact pad (contact part), 73 ... Inner guide (pressing part), 75 ... Outer guide (supporting part), 76 ... Leaf spring (biasing part), A ... Ground

Claims (4)

基体と、前記基体に連結された複数のマニピュレータとを備え、前記複数のマニピュレータを駆動して移動するロボットであって、
前記複数のマニピュレータのうちの少なくとも1つに設けられ、外部と接触したことを検知するセンサユニットを備え、
前記センサユニットは、
第1方向に押圧された場合に押圧力を検出するセンサと、
外部と接触する接触面が凸曲面形状で形成された接触部と、
前記接触部に取り付けられ、前記センサを押圧する押圧部と、
前記押圧部を前記第1方向にスライド可能に支持する支持部と、
前記押圧部を前記センサから離れる方向に付勢する付勢部とを有することを特徴とするロボット。
A robot comprising a base body and a plurality of manipulators coupled to the base body, wherein the robot moves by driving the plurality of manipulators;
A sensor unit that is provided in at least one of the plurality of manipulators and detects contact with the outside;
The sensor unit is
A sensor for detecting a pressing force when pressed in the first direction;
A contact portion in which a contact surface that contacts the outside is formed in a convex curved surface shape;
A pressing portion attached to the contact portion and pressing the sensor;
A support portion that supports the pressing portion so as to be slidable in the first direction;
And a biasing portion that biases the pressing portion in a direction away from the sensor.
請求項1に記載のロボットにおいて、
前記複数のマニピュレータは、腕部と脚部とを構成し、
前記センサユニットは、前記脚部の膝部を構成する前記マニピュレータに設けられ、
前記センサユニットは、前記膝部を接地させた場合に、前記脚部の前記基体に連結される基端部から前記膝部に延びる軸線の内側で、且つ、前記第1方向が前記軸線に対して傾斜するように設けられていることを特徴とするロボット。
The robot according to claim 1, wherein
The plurality of manipulators constitute an arm part and a leg part,
The sensor unit is provided in the manipulator constituting the knee of the leg,
When the knee unit is grounded, the sensor unit is located on the inner side of an axis extending from the base end part connected to the base body of the leg part to the knee part, and the first direction is relative to the axis line. A robot characterized in that it is provided so as to be inclined.
請求項1又は2に記載のロボットにおいて、
前記複数のマニピュレータのうちの前記センサユニットが設けられた1つは、回転可能に設けられ、
前記接触面は、前記複数のマニピュレータのうちの前記センサユニットが設けられた1つの回転中心を曲率中心とした曲面形状で形成されていることを特徴とするロボット。
The robot according to claim 1 or 2,
One of the plurality of manipulators provided with the sensor unit is rotatably provided,
The robot is characterized in that the contact surface is formed in a curved surface shape having a center of curvature at one rotation center provided with the sensor unit among the plurality of manipulators.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のロボットにおいて、
前記センサによる検出結果に基づいて、前記複数のマニピュレータの駆動を制御する制御部を備えることを特徴とするロボット。
The robot according to any one of claims 1 to 3,
A robot comprising: a control unit that controls driving of the plurality of manipulators based on a detection result by the sensor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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