JP2023517001A - 輪足バイモーダル機械脚及びロボット - Google Patents

Abstract

輪足バイモーダル機械脚（１４）及びロボット（１０）であって、該ロボット（１０）は、胴部（１２）と、胴部（１２）に連結されるｎ本の機械脚（１４）と、を備え、機械脚（１４）は、大腿ユニット（２）と、下腿ユニット（３）と、を備え、大腿ユニット（２）の関節端（２０２）と下腿ユニット（３）の関節端（３０１）とは、回転軸（４）を介してヒンジ連結され、回転軸（４）に走行輪（５）が固定され、足式モーダルにある場合、ｎ本の機械脚（１４）における下腿ユニット（３）は、回転軸（４）に固定連結され、輪式モーダルにある場合、少なくとも二本の機械脚（１４）における下腿ユニット（３）は、回転軸（４）に回動連結される。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、
２０２０年０７月１０日に提出された、出願番号が２０２０１０６６３７５１．７であり、発明名称が「輪足バイモーダル機械脚及びロボット」である中国特許出願に基づく優先権を主張し、
２０２０年０７月１０日に提出された、出願番号が２０２０１０６６２６９８．９であり、発明名称が「ロボット」である中国特許出願に基づく優先権を主張し、
２０２０年０８月０３日に提出された、出願番号が２０２０１０７６９３７１．１であり、発明名称が「機械脚及びロボット犬」である中国特許出願に基づく優先権を主張し、
それらの全内容が参照として本願に組み込まれる。

本願は、ロボット分野に関し、特に輪足バイモーダル機械脚及びロボットに関する。

ロボットは、足式運動及び輪式運動という二つの形態を同時に有するロボットである。一般的なロボットとして、両足、三足、四足及び六足機械脚を有するロボットを用いる。

関連技術において、四足ロボットを提供し、該四足ロボットに四本の機械脚が取り付けられている。四本の機械脚の下腿の末端に走行輪が取り付けられており、該四足ロボットに輪式及び足式という二つの運動モーダルを有させる。

上記機械脚の下腿の末端が輪式構造であるため、下腿の末端のグリップ力及び平衡性が悪い。

本願の実施例は、輪足バイモーダル機械脚及びロボットを提供する。前記技術的解決手段は以下の通りである。

本願の一様態によれば、輪足バイモーダル機械脚を提供する。前記輪足バイモーダル機械脚は、駆動装置と、大腿ユニットと、下腿ユニットと、を備え、
前記大腿ユニットの根元端は、駆動装置に連結され、前記大腿ユニットの関節端と前記下腿ユニットの関節端とは、回転軸を介してヒンジ連結され、前記回転軸と走行輪とは、伝動連結され、前記駆動装置は、伝動装置を介して前記回転軸に連結され、
前記下腿ユニットは、ロック部材を有し、
前記ロック部材がロック状態にある場合、前記下腿ユニットは、前記回転軸に固定連結され、
前記ロック部材がアンロック状態にある場合、前記下腿ユニットは、前記回転軸に回動連結される。

本願の一様態によれば、ロボットを提供する。前記ロボットは、胴部と、前記胴部に連結されるｎ本の前記輪足バイモーダル機械脚と、を備え、ｎは、２以上の正の整数である。

本願の実施例の提供する技術的解決手段による有益な効果は、少なくとも以下を含む。

大腿ユニットと下腿ユニットとの関節に走行輪を設けることで、足式モーダルにある場合、ロック部材を介して、下腿ユニットと回転軸とを固定連結し、回転軸によって下腿ユニットを動かして足式走行を実現し、走行輪が、地面と接触することなく、大下腿の関節に位置するため、下腿ユニットが良好なグリップ力及び平衡性を保持することができる。輪式モーダルにある場合、全て又は一部の下腿ユニットと回転軸とが回動連結され、回転軸における走行輪が輪式走行を実現し、大腿ユニットの長さが胴部と地面との隙間を確保できるため、輪式モーダルでのロボットの通過性 及び通過速度を向上させる。全体から見れば、上記ロボットは、構造がコンパクトであり、器用さが高く、軽量であるという特徴を有し、輪式モーダルと足式モーダルとの柔軟な切り替えによって、ロボットの環境適応能力を大幅に向上させることができる。

本願の一例示的な実施例に提供されるロボットの正面図である。 本願の一例示的な実施例に提供される足式モーダルにあるロボットの概略図である。 本願の一例示的な実施例に提供される機械脚の斜視図である。 本願の一例示的な実施例に提供される足式モーダルにあるロボットの上面図である。 本願の一例示的な実施例に提供される足式モーダルにあるロボットの側面図である。 本願の一例示的な実施例に提供される第１輪式モーダルにあるロボットの斜視図である。 本願の一例示的な実施例に提供される第１輪式モーダルにあるロボットの正面図である。 本願の一例示的な実施例に提供される第２輪式モーダルにあるロボットの斜視図である。 本願の一例示的な実施例に提供される輪足バイモーダル機械脚の斜視図である。 本願の一例示的な実施例に提供されるロック部材の概略図である。 本願の一例示的な実施例に提供されるロック状態にあるロック部材の概略図である。 本願の一例示的な実施例に提供される輪足バイモーダル機械脚の分解斜視図である。 本願の一例示的な実施例に提供される輪足バイモーダル機械脚の分解上面図である。 本願の一例示的な実施例に提供される機械脚の斜視図である。 本願の一例示的な実施例に提供される機械脚の斜視図である。 本願の一例示的な実施例に提供される止めピン部材の概略図である。 本願の一例示的な実施例に提供されるピン軸の正面図である。 本願の一例示的な実施例によるピン軸の側面図である。 本願の一例示的な実施例に提供される回転軸の断面図である。 本願の一例示的な実施例に提供される回転軸の正面図である。 本願の一例示的な実施例に提供される機械脚の分解斜視図である。 本願の一例示的な実施例に提供される機械脚の分解上面図である。 本願の一例示的な実施例に提供される足底部とリニアモーターとの連結の概略図である。 本願の一例示的な実施例に提供される磁気エンコーダの概略図である。 本願の一例示的な実施例に提供される磁気部材の概略図である。

本願の実施例における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下、実施例の説明に必要な図面を簡単に説明する。勿論、上記の図面は本願の一部の実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を払わなくても、これらの図面に基づいて他の図面を得ることもできる。

本願の実施例は、ロボットを提供する。該ロボットは、輪式モーダル又は足式モーダルで走行することができる。

図１は、本願の一例示的な実施例に提供されるロボット１０の概略図を示す。該ロボット１０は、胴部１２と、胴部１２に連結されるｎ本の輪足バイモーダル機械脚１４と、を備え、ｎは、２以上の正の整数である。

輪足バイモーダル機械脚１４は、駆動装置１と、大腿ユニット２と、下腿ユニット３と、を備え、大腿ユニット２の関節端と下腿ユニット３との関節端は、回転軸４を介してヒンジ連結され、回転軸４と走行輪５とは、伝動連結される。

下腿ユニット３は、ロック部材を有し、該ロック部材は、下腿ユニット３と回転軸４との相対的位置をロック又はアンロックするためのものである。該ロック部材が下腿ユニット３と回転軸４との相対的位置をロックする場合、下腿ユニット３と回転軸４とは、固定連結され、下腿ユニット３の運動は、回転軸４の回転によって制御され、輪式モーダルから足式モーダルに切り替えられる。該ロック部材が下腿ユニット３と回転軸４との相対的位置をアンロックする場合、下腿ユニット３の運動は、回転軸４の回転によって制御されることなく、足式モーダルから輪式モーダルに切り替えられる。

足式モーダルにある場合、ｎ本の輪足バイモーダル機械脚１４における下腿ユニット３と回転軸４とは、固定連結される。ロボット１０は、回転軸４によって下腿ユニット３を動かして足式運動方式で走行する。回転軸４が走行輪５を動かして前へ回動させる時、下腿ユニット３も動かされて前へ回動する。回転軸４が走行輪５を動かして後ろへ回動させる時、下腿ユニット３も動かされて後ろへ回動する。上記プロセスを繰り返して実行すると、足式運動を実現することができる。

輪式モーダルにある場合、少なくとも二本の輪足バイモーダル機械脚１４における下腿ユニット３と回転軸４とは、回動連結される。回転軸４と走行輪５とは、下腿ユニット３に対して自由に回動できるため、回転軸４は、走行輪５を駆動して前へ回動させることによって、輪式運動を実現する。

一例において、足式モーダルから輪式モーダルに切り替えるプロセスにおいて、ロボット１０が、足式モーダルで、下腿ユニット３の末端を用いて着地するため、回転軸４は、まず、下腿ユニット３を動かして大腿ユニット２に近接する第１方向へ回動させる。走行輪５が着地した後、回転軸４は、引き続き、大腿ユニット２へ揃えて収めるように下腿ユニット３を動かす。下腿ユニット３と大腿ユニット２とが揃えて収められた後、下腿ユニット３の末端は、離地状態にあり、ロック部材は、下腿ユニット３と回転軸４との相対的位置をアンロックし、この時、足式モーダルから輪式モーダルへの切り替えを完了する。後続で、輪式モーダルでは、回転軸４は、走行輪５を動かして輪式運動で前進又は後退させる。

一例において、輪式モーダルから足式モーダルへ切り替えるプロセスにおいて、ロボット１０が輪式モーダルで走行輪５を用いて着地するため、回転軸４は、まず、大腿ユニット２から離れる第２方向へ回動させるように下腿ユニット３を動かす。下腿ユニット３の末端が着地した実施例に提供される、回転軸４は、引き続き、下腿ユニット３を動かして第２方向へ回動させることによって、ロボット１０の胴部１２を上に持ち上げるように支持し、走行輪５は、これに伴って離地状態にあり、ロック部材は、下腿ユニット３と回転軸４との相対的位置をロックし、この時、輪式モーダルから足式モーダルへの切り替えを完了する。後続で、足式モーダルでは、回転軸４は、下腿ユニット３を動かして足式運動で前進又は後退させる。

以上に記載されたように、本実施例に提供されるロボットは、大腿ユニットと下腿ユニットとの間の関節に走行輪を設けることで、足式モーダルにある場合、下腿ユニットと回転軸とが固定連結され、回転軸によって下腿ユニットを動かして足式走行を実現し、走行輪が、地面と接触することなく、大、下腿の関節に位置するため、下腿ユニットが良好なグリップ力と平衡性を保持することができる。輪式モーダルにある場合、全て又は一部の下腿ユニットと回転軸とが回動連結され、回転軸における走行輪が輪式走行を実現し、大腿ユニットの長さが胴部と地面との隙間を確保できるため、輪式モーダルでのロボットの通過性を向上させる。

上記ロボット１０の輪足バイモーダル機械脚１４の数は、二本、三本、四本、六本などであってもよく、本願は、輪足バイモーダル機械脚１４の数を限定しない。以下は、輪足バイモーダル機械脚１４の数が４本であることを例として説明する。図２は、本願の別の例示的な実施例に提供されるロボット１０の斜視図を示す。該ロボット１０は、胴部１２と、胴部１２に連結される４本の輪足バイモーダル機械脚１４と、を備える。

図３を参照すると、各輪足バイモーダル機械脚１４について、該輪足バイモーダル機械脚１４は、駆動装置１と、大腿ユニット２と、下腿ユニット３と、を備える。

駆動装置１は、第１大腿駆動装置１５１と、第２大腿駆動装置１５２と、下腿駆動装置１５３と、のうちの少なくとも一つを含む。例示的に、第１大腿駆動装置１５１、第２大腿駆動装置１５２及び下腿駆動装置１５３は、組み合わせた駆動装置を構成する。下腿駆動装置１５３は更に、大腿ユニット２の根元端２０１に連結され、大腿ユニット２の関節端２０２は、下腿ユニット３の関節端３０１に連結され、下腿ユニット３における地面に近接する側面（近地側と略称される）に、補助輪９が設けられ、下腿ユニット３の末端２２に足底部８が設けられる。

例示的に、第１大腿駆動装置１５１、第２大腿駆動装置１５２及び下腿駆動装置１５３は、いずれも、モーターである。各モーターは、ステータ部と、ロータ部と、を含み、ロータ部は、ステータ部に対して回転できる。

図４と図５とを参照すると、図４は、ロボット１０の上面図であり、図５は、ロボット１０の側面図である。

第１大腿駆動装置１５１は、大腿ユニット２を、胴部１２の両側に沿って回動するように駆動するためのものである。第１大腿駆動装置１５１の第１ステータ部は、胴部１２に連結され、第１大腿駆動装置１５１の第１ロータ部は、第２大腿駆動装置１５２の第２ステータ部の側面に連結される。選択的に、第１ロータ部の中軸線は、胴部１２の中軸線に平行である。

第２大腿駆動装置１５２は、大腿ユニット２を、胴部１２の前／後方に沿って揺動するように駆動するためのものである。第２大腿駆動装置１５２の第２ロータ部は、下腿駆動装置１５３の第３ステータ部に連結される。選択的に、第２ロータ部は、胴部１２の外側に向かい、第２ステータ部は、胴部１２の内側に向かい、第２ロータ部の中軸線は、胴部１２の中軸線に垂直である。

下腿駆動装置１５３の第３ステータ部は、大腿ユニット２の根元端２０１に連結され、下腿駆動装置１５３の第３ロータ部は、伝動装置を介して回転軸４に連結される。選択的に、第３ロータ部の中軸線は、第２ロータ部の中軸線と重なり合うか又は平行である。

該ロボット１０は、足式モーダル、第１輪式モーダル及び第２輪式モーダルの少なくとも三つの運動モーダルを有する。

足式モーダル：
図２に示される足式モーダルでは、各輪足バイモーダル機械脚１４における下腿ユニット３と回転軸４とは、固定連結される。第２大腿駆動装置１５２の第２ロータ部は、大腿ユニット２を、胴部１２の前／後方に沿って揺動するように駆動する。下腿駆動装置１５３の第３ロータ部は回転し、回転軸４によって走行輪５と下腿ユニット３とを動かして足式運動方式で走行させる。下腿駆動装置１５３が回転軸４によって走行輪５を動かして前へ回動させる時、下腿ユニット３も動かされて前へ回動する。下腿駆動装置１５３が回転軸４によって走行輪５を動かして後ろへ回動させる時、下腿ユニット３も動かされて後ろへ回動する。上記プロセスを繰り返して実行すると、足式運動を実現することができる。

第１輪式モーダル
図６に示される第１輪式モーダルでは、各輪足バイモーダル機械脚１４中における下腿ユニット３と回転軸４とは、回動連結される。下腿駆動装置１５３は、回転軸４によって、下腿ユニット３を動かして回転させることなく、走行輪５を動かして回転させる。

選択的な設計において、図７に示すように、下腿ユニット３は、第１磁気部材９１を有してもよく、大腿ユニット２は、第２磁気部材９２を有してもよい。ここで、第１磁気部材９１と第２磁気部材９２とのうちの一方は、磁石であり、第１磁気部材９１と第２磁気部材９２とのうちの他方は、磁石又は鉄塊である。

第１輪式モーダルでは、第１磁気部材９１は、第２磁気部材９２と吸着可能である。例示的に、下腿ユニット３と大腿ユニット２とが収縮収束状態にある場合、下腿ユニット３と大腿ユニット２とは、磁気部材間の磁気によって固定され、下腿ユニット３による第１輪式モーダルへの邪魔を減少させる。下腿ユニット３と大腿ユニット２とが収縮収束状態にある場合、下腿ユニット３の末端は、上向きであるため、胴部１２は、適切な地面との隙間を有し、風抵抗が小さく、且つ良好な通過性及び通過速度を有する。ここで、収縮収束状態は、下腿ユニット３が大腿ユニット２方向へ収縮した後、下腿ユニット３と大腿ユニット２とが接近して揃えるという状態である。

第２輪式モーダル
下腿ユニット３の近地側に補助輪９が更に設けられる。第２輪式モーダルでは、胴部１２の同一端（前端又は後端）０２に位置するｍ本の輪足バイモーダル機械脚１４における下腿ユニット３と回転軸４とは、回動連結され、胴部１２の他端０４に位置する残りのｎ－ｍ本の輪足バイモーダル機械脚１４における下腿ユニット３と回転軸４とは、固定連結される。

例示的に、図８に示すように、胴部１２の後端０２に位置する二本の輪足バイモーダル機械脚１４における下腿ユニット３と回転軸４とは、回動連結され、胴部１２の前端０４に位置する二本の輪足バイモーダル機械脚１４における下腿ユニット３と回転軸４とは、固定連結される。

第２輪式モーダルでは、ロボット１０は、２本の機械脚による支持のみによって輪式前進又は後退を行ってもよい。補助輪９は、輪式前進又は後退プロセスにおいて、支持及び転動補助の能力を提供する。例えば、胴部１２の後端０２に位置する二本の輪足バイモーダル機械脚１４における下腿ユニット３における補助輪９と走行輪５とは、計４つの輪が着地する。ここで、二つの走行輪５は、駆動力による駆動で移動し、二つの補助輪９は、走行輪５の移動に追従して移動する。二つの走行輪５と二つの補助輪９とは、四つの着地点を提供してロボット１０の走行プロセスにおける安定性を確保する。

第２輪式モーダルでは、胴部１２の後端０２に位置する二本の輪足バイモーダル機械脚１４における下腿ユニット３と大腿ユニット２とは、磁気部材によって吸着可能である。

ロボット１０は、胴部１２の後端０２に位置する二本の輪足バイモーダル機械脚１４によって輪式前進又は後退を行う。輪式前進又は後退プロセスにおいて、ロボット１０は更に、胴部１２の前端０４に位置する二本の輪足バイモーダル機械脚１４によって、他の動作、例えば、ドア開け、物品運搬、撮影などを行うこともできる。

上記実施例から分かるように、上記輪足バイモーダル機械脚は、下腿ユニット３と回転軸４とは、固定連結と回動連結との間で切り替えることができ、又は、換言すれば、固定状態と回動状態との間で切り替えることができ、又は、換言すれば、足式状態と輪式状態との間で切り替えることができる。いくつかの実施例において、下腿ユニット３内に、ロック部材７（又は、止めピン部材７とも呼ばれる）を有し、該ロック部材７は、固定連結と回動連結との切り替えを実現するためのものである。

図９は、本願の一例示的な実施例に提供される輪足バイモーダル機械脚１４の概略図を示す。該機械脚は、駆動装置１と、大腿ユニット２と、下腿ユニット３と、を備え、
大腿ユニット２の根元端２０１は、駆動装置１に連結され、大腿ユニット２の関節端２０２と下腿ユニット３の関節端３０１とは、回転軸４を介してヒンジ連結され、回転軸４と走行輪５とは、伝動連結され、駆動装置１は、伝動装置６を介して走行輪５に連結される。例示的に、回転軸４の両端と中間位置とのうちの少なくとも一つの位置に走行輪５が固定されており、走行輪５は、一つ又は複数であってもよい。

下腿ユニット３は、ロック部材（図９に示されておらず、図１０又は図１５を参照する）を有し、
ロック部材がロック状態にある場合、下腿ユニット３と走行輪５とがロックされ、下腿ユニット３は、走行輪５を介して回転軸４に固定連結され、駆動装置１が回転軸４によって走行輪５と下腿ユニット３とを動かして足式運動方式で走行させる。

ロック部材がアンロック状態にある場合、下腿ユニット３と走行輪５とがアンロックされ、下腿ユニット３と回転軸４とは、回動連結され、それによって、駆動装置１が回転軸４を介して、下腿ユニット３を動かして運動させることなく、走行輪５を動かして輪式運動方式で走行させる。

上記輪足バイモーダル機械脚１４の作動原理は以下を含む。

ロック部材がロック状態にある場合、下腿ユニット３は、走行輪５を介して回転軸４に固定連結される。駆動装置１が回転軸４によって走行輪５を動かして前へ回動させる時、下腿ユニット３も動かされて前へ回動する。駆動装置１が回転軸４によって走行輪５を動かして後ろへ回動させる時、下腿ユニット３も動かされて後ろへ回動する。上記プロセスを繰り返して実行すると、足式運動を実現することができる。

ロック部材がアンロック状態にある場合、下腿ユニット３と回転軸４とは、回動連結され、即ち、回転軸４と走行輪５とは、下腿ユニット３に対して自由に回動可能である。駆動装置１は、回転軸４によって走行輪５を駆動して前へ回動させることによって、輪式運動を実現する。

以上に記載されたように、本実施例に提供される輪足バイモーダル機械脚において、下腿ユニットにロック部材を設け、該ロック部材がロック状態にある場合、下腿ユニットと走行輪とがロックされ、下腿ユニットが走行輪を介して回転軸に固定連結され、駆動装置が回転軸によって走行輪を駆動して、下腿ユニットを動かして足式モーダルで走行させる。該ロック部材がアンロック状態にある場合、下腿ユニットと走行輪とがアンロックされ、下腿ユニットと回転軸とは、回動連結され、駆動装置が回転軸によって走行輪を駆動して輪式モーダルで走行させる。本願は、１セットの駆動装置のみによって、輪足バイモーダル機械脚を実現することができ、機械脚の構造を簡略化し、機械脚の小型化及び軽量化に有利である。

ロック部材７の設計について、少なくとも二つの実現形態がある。

第１形態：ロック部材７は、平行ピンを含み、止めピン穴は、走行輪５に設けられ、図１０に示す通りである。

第２形態：ロック部材７は、ダブルテーパーピンを含み、止めピン穴は、回転軸４に設計され、図１５に示す通りである。

ロック部材７の第１実現形態：止めピン穴が走行輪５に設計される。

図１０は、本願の一例示的な実施例に提供されるロック部材７の構造図を示す。ロック部材７は、下腿ユニット３と走行輪５とをロック又はアンロックするためのものである。該ロック部材７は、リニアモーター７１と、平行ピン７２と、を含む。

リニアモーター７１は、電気エネルギーを直線運動の機械的エネルギーに変換するための伝動装置である。選択的に、下腿ユニット３内にモーター固定ベース３３を有し、モーター固定ベース３３は、リニアモーター７１と下腿ユニット３の内壁とを固定する。

平行ピン７２は、リニアモーター７１の出力端に固定される。走行輪５は、少なくとも一つの止めピン溝７４を有する。リニアモーター７１は、平行ピン７２を駆動して止めピン溝７４に挿入するか又は止めピン溝７４から抜き出す。

平行ピン７２が止めピン溝７４に挿入される時、ロック部材７は、ロック状態にある。下腿ユニット３と走行輪５とはロックされ、下腿ユニット３は、走行輪５を介して回転軸４に固定連結され、図１１に示す通りである。回転軸４が走行輪５を動かして回動させる時、下腿ユニット３も走行輪５に追従して回動する。

平行ピン７２が止めピン溝７４から抜き出される時、ロック部材７は、アンロック状態にある。下腿ユニット３と走行輪５とはアンロックされ、下腿ユニット３と回転軸４とは、回動連結される。回転軸４が走行輪５を動かして回動させる時、下腿ユニット３は、走行輪５に追従して回転することがない。

いくつかの実施例において、止めピン溝７４は、少なくとも二つであり、各止めピン溝７４は、いずれも、走行輪５の径方向に沿って分布する。即ち、該走行輪５において、径方向に沿って少なくとも二つの止めピン溝７４が分布しており、少なくとも二つの止めピン溝７４は、均一に分布してもよいか又は不均一に分布してもよい。

いくつかの実施例において、走行輪５は、少なくとも一つの走行輪を含む。本実施例は、走行輪が第１走行輪５１と第２走行輪５２とを含むことを例とする。第１走行輪５１と第２走行輪５２とは、相対的に固定される。第１走行輪５１の第２走行輪５２に向かう第１輪面に止めピン溝７４が形成されており、第２走行輪５２の第１走行輪５１に向かう第２輪面に止めピン溝７４が形成されている。第１輪面と第２輪面とにおける止めピン溝７４の数と溝開設位置とはいずれも同じである。

以上に記載されたように、本実施例に提供されるロック部材は、リニアモーター７１によって平行ピン７２を駆動して走行輪５の止めピン溝７４に挿入することによってロックを行い、リニアモーター７１によって平行ピン７２を駆動して走行輪５の止めピン溝７４から抜き出すことによってアンロックを行う。リニアモーター７１が下腿ユニット３の内部に隠されるため、構造が比較的に簡潔であり、下腿ユニット３の小型化及び軽量化を良好に確保することができる。

図１２と図１３とは、それぞれ、本願の別の例示的な実施例に提供される輪足バイモーダル機械脚１４の二つの視野角での分解図を示す。該輪足バイモーダル機械脚１４は少なくとも、駆動装置１と、大腿ユニット２と、下腿ユニット３と、回転軸４と、走行輪５と、伝動装置６と、ロック部材７と、を備える。

駆動装置１は、第３ステータ部５３１と、第３ロータ部５３２と、を含む。該第３ステータ部５３１は、回転の駆動力を提供するためのものである。第３ロータ部５３２の出力端に伝動輪５３３が固定されている。伝動輪５３３は、伝動装置６に連結される。伝動装置６は、ベルト又はチェーンであり、本実施例は、伝動装置６がベルトであることを例として説明する。選択的に、伝動輪５３３の表面に更に、伝動輪５３３とベルトとの伝動力を増加させるための歯が形成されている。

大腿ユニット２の根元端２０１は、第３ステータ部５３１に固定される。大腿ユニット２の関節端２０２と下腿ユニット３の関節端３０１とは、回転軸４を介してヒンジ連結される。選択的に、大腿ユニット２は、取り外し可能に連結される第１大腿部２２０と第２大腿部２４０とを含む。第１大腿部２２０と第２大腿部２４０とは、挿接されるか又はネジを介して連結されるか又はナットを介して連結される。第１大腿部２２０と第２大腿部２４０とは、大腿ユニット２のハウジング部分を取り囲んで形成し、大腿ユニット２の内部収容チャンバを形成する。選択的に、第１大腿部２２０は、伝動装置６の第１側に位置し、第２大腿部２４０は、伝動装置６の第２側に位置する。例えば、第１大腿部２２０は、伝動装置６の外側に位置し、第２大腿部２４０は、伝動装置６の内側に位置する。選択的に、大腿ユニット２内に、ベルト圧着装置２３を更に有し、ベルト圧着装置２３とベルトの外表面とは、圧着接触する。

下腿ユニット３は、取り外し可能に連結される第１下腿部３２０と第２下腿部３４０とを含む。第１下腿部３２０と第２下腿部３４０とは、挿接されるか又はネジを介して連結されるか又はナットを介して連結される。第１下腿部３２０と第２下腿部３４０とは、下腿ユニット３のハウジング部分を取り囲んで形成し、下腿ユニット３の内部収容チャンバを形成する。選択的に、第１下腿部３２０は、伝動装置６の第１側に位置し、第２下腿部３４０は、伝動装置６の第２側に位置する。図３を参照すると、第１下腿部３２０は、伝動装置６の外側に位置し、第２下腿部３４０は、伝動装置６の内側に位置する。図３から分かるように、下腿ユニット３の末端２２は、足底部８に連結されるためのものであり、該足底部８の材質は、ゴム、木材などの耐摩耗性材料であってもよい。いくつかの実施例において、足底部８は、半円形の蹄状となり、別のいくつかの実施例において、足底部８は、真球状となる。

例示的に、第１大腿部２２０、第２大腿部２４０、第１下腿部３２０及び第２下腿部３４０は、軸受けを介して回転軸４に嵌設される。第１大腿部２２０と第１下腿部３２０との間に、第１スペーサー３１が更に嵌設され、第１スペーサー３１は、第１大腿部２２０に対応する軸受けと第１下腿部３２０に対応する軸受けとの軸受け内輪を隔て、両者間の直接的な摩擦を避けるためのものである。第２大腿部２４０と第２下腿部３４０との間に、第２スペーサー３２が更に嵌設され、第２スペーサー３２は、第２大腿部２４０に対応する軸受けと第２下腿部３４０に対応する軸受けとの軸受け内輪を隔て、両者間の直接的な摩擦を避けるためのものである。これに加えて、第１スペーサー３１と第２スペーサー３２とは更に、軸方向の位置決めの役割を果たす。

例示的に、下腿ユニット３の関節端３０１は、第１大腿部２２０と第２大腿部２４０との間に挟持され、回転軸４は、第１下腿部３２０と第２下腿部３４０との間に挟持される。走行輪（５）は、第１下腿部３２０と第２下腿部３４０との間に挟持される。

走行輪５は、第１走行輪５１と、第２走行輪５２と、を含む。第１走行輪５１、第２走行輪５２及び駆動輪３４は、固定連結される。例示的に、走行輪は、第１走行輪５１と、第２走行輪５２と、を含む。第１走行輪５１の第２走行輪５２に向かう第１輪面に止めピン溝７４が形成されており、第２走行輪５２の第１走行輪５１に向かう第２輪面に止めピン溝７４が形成されている。第１輪面と第２輪面とにおける止めピン溝７４の数と溝開設位置とはいずれも同じである。いくつかの実施例において、止めピン溝７４は、少なくとも二つであり、各止めピン溝７４は、いずれも、走行輪５の径方向に沿って分布する。即ち、該走行輪５において、径方向に沿って少なくとも二つの止めピン溝７４が分布しており、少なくとも二つの止めピン溝７４は、均一に分布してもよいか又は不均一に分布してもよい。別のいくつかの実施例において、走行輪５は、１つ又は３つ以上であってもよく、本願は、これを限定しない。

別のいくつかの実施例において、走行輪５は、ロボット１０に対する関節端３０１の関節外側に設けられてもよく、又は、ロボット１０に対する関節端３０１の関節内側に設けられてもよい。図１４に示すように、走行輪５は、第１走行輪５１と第２走行輪５２とに加えて、関節外側に位置する第３走行輪５３を更に含む。第３走行輪５３の輪径は、第１走行輪５１（及び／又は第２走行輪５２）の輪径と同じであるか又は異なる。

回転軸４に駆動輪３４が更に固定される。例示的に、駆動輪３４は、第１走行輪５１と第２走行輪５２との間に位置し、駆動輪３４は、伝動装置６を介して伝動輪５３３に連結される。伝動装置６がベルトであることを例として、駆動輪３４は、ベルトを介して伝動輪５３３に連結される。下腿駆動装置１５３の第３ロータ部５３２が回転する時、伝動輪５３３もこれに伴って回転する。伝動輪５３３は、ベルトによって駆動輪３４を動かして回転させ、駆動輪３４は、回転軸４と走行輪５とを動かして同時に回転させることによって、駆動力の伝達を実現する。

下腿ユニット３の内部収容チャンバ内にロック部材７を更に有し、該ロック部材７は、下腿ユニット３と走行輪５とをロック又はアンロックするためのものであり、それにより輪式モーダルと足式モーダルとの切り替えを実現する。いくつかの実施例において、ロック部材７は、リニアモーター７１と、平行ピン７２と、を含む。

リニアモーター７１は、電気エネルギーを直線運動の機械的エネルギーに変換するための伝動装置である。選択的に、下腿ユニット３内にモーター固定ベース３３を有し、モーター固定ベース３３は、リニアモーター７１と下腿ユニット３の内壁とを固定する。

平行ピン７２は、リニアモーター７１の出力端に固定される。走行輪５は、少なくとも一つの止めピン溝７４を有する。リニアモーター７１は、平行ピン７２を駆動して止めピン溝７４に挿入するか又は止めピン溝７４から抜き出す。

平行ピン７２が止めピン溝７４に挿入される時、ロック部材７は、ロック状態にある。下腿ユニット３と走行輪５とはロックされ、下腿ユニット３は、走行輪５を介して回転軸４に固定連結され、図４に示す通りである。回転軸４が走行輪５を動かして回動させる時、下腿ユニット３も走行輪５に追従して回動する。

平行ピン７２が止めピン溝７４から抜き出される時、ロック部材７は、アンロック状態にある。下腿ユニット３と走行輪５とはアンロックされ、下腿ユニット３と回転軸４とは、回動連結される。回転軸４が走行輪５を動かして回動させる時、下腿ユニット３は、走行輪５に追従して回転することがない。

ロック部材７がロック状態にあるかそれともアンロック状態にあるかに関わらず、大腿ユニット２と回転軸４とは、いずれも、回動連結され、走行輪５は、大腿ユニット２に対して前へ回動するか又は後ろへ回動することができる。

例示的に、下腿ユニット３は、第１磁気部材９１を有し、大腿ユニット２は、第２磁気部材９２を有する。ロック部材７がロック状態にあり、且つ大腿ユニット２と下腿ユニット３とが収縮収束状態にある場合、第１磁気部材９１は、第２磁気部材９２と吸着し、大腿ユニット２と下腿ユニット３とに輪式運動プロセスにおいて収縮収束状態を保持させ、下腿ユニット３が上下に揺れる時の揺動を生じてロボット１０の運動姿勢に影響を及ぼすことを避ける。収縮収束状態は、下腿ユニット３が大腿ユニット２方向へ収縮した後、下腿ユニット３と大腿ユニット２とが接近して揃えるという状態である。ここで、第１磁気部材９１と第２磁気部材９２とのうちの一方は、磁石であり、第１磁気部材９１と第２磁気部材９２とのうちの他方は、磁石又は鉄塊である。本実施例において、第１磁気部材９１が磁石であり、第２磁気部材９２が鉄塊であることを例として説明する。選択的に、第１磁気部材９１と第２磁気部材９２との間の磁気吸引力は、下腿駆動装置１５３の提供する最大駆動力よりも小さい。

以上に記載されたように、本実施例に提供される輪足バイモーダル機械脚において、下腿ユニットにロック部材を設け、該ロック部材がロック状態にある場合、下腿ユニットと走行輪とがロックされ、下腿ユニットが走行輪を介して回転軸に固定連結され、駆動装置が回転軸によって走行輪を駆動して、下腿ユニットを動かして足式モーダルで走行させる。該ロック部材がアンロック状態にある場合、下腿ユニットと走行輪とがアンロックされ、下腿ユニットと回転軸とは、回動連結され、駆動装置が回転軸によって走行輪を駆動して輪式モーダルで走行させる。本願は、１セットの駆動装置のみによって、輪足バイモーダル機械脚のバイモーダル駆動を実現することができ、輪足バイモーダル機械脚の構造を簡略化し、輪足バイモーダル機械脚の小型化及び軽量化に有利である。

本実施例に提供されるロック部材は、リニアモーターによって平行ピンを駆動して走行輪の止めピン溝に挿入することによってロックを行い、リニアモーターによって平行ピンを駆動して走行輪の止めピン溝から抜き出すことによってアンロックを行う。リニアモーターが下腿ユニットの内部に隠されるため、構造が比較的に簡潔であり、下腿ユニットの小型化及び軽量化を良好に確保することができる。

本実施例に提供されるベルト圧着装置は、伝動装置におけるベルトが圧着状態を保持することを確保することができ、それによって駆動装置による走行輪に対する伝動力を確保する。

本実施例に提供される第１磁気部材と第２磁気部材とは、輪足バイモーダル機械脚が輪式形態にある場合、大腿ユニットと下腿ユニットとを固定することができ、下腿ユニットが走行輪の正常な走行に影響を及ぼさない。

第２実現形態：止めピン穴が回転軸４に設けられる。

図１５は、本願の一例示的な実施例に提供される輪足バイモーダル機械脚１４の概略図を示す。該輪足バイモーダル機械脚は、駆動装置１と、大腿ユニット２と、下腿ユニット３と、を含み、
大腿ユニット２の根元端２０１は、駆動装置１に連結され、大腿ユニット２の関節端２０２と下腿ユニット３の関節端３０１とは、回転軸４を介してヒンジ連結され、回転軸４は、走行輪５に伝動連結され、回転軸４に止めピン穴が形成され、駆動装置１は、伝動装置６を介して走行輪５に連結される。例示的に、回転軸４の両端と中間位置とのうちの少なくとも一つの位置に走行輪５が固定されており、走行輪５は、一つ又は複数であってもよい。

下腿ユニット３は、ロック部材を有する。例示的に、下腿ユニット３の内部に、ロック部材（図１４に示されておらず、図１５を参照する）が設けられる。

ロック部材が回転軸４における止めピン穴に挿入されるという第１モーダル（又はロック状態）では、下腿ユニット３と回転軸４とがロックされ、下腿ユニット３と回転軸４とは固定連結され、下腿駆動装置１５３が回転軸４によって下腿ユニット３を動かして足式運動方式で走行させる。

ロック部材が回転軸４における止めピン穴から抜き出されるという第２モーダル（又はアンロック状態）では、下腿ユニット３と回転軸４とがアンロックされ、下腿ユニット３と回転軸４とは、回動連結され、下腿駆動装置１５３が回転軸４によって、下腿ユニット３を動かして運動させることなく、走行輪５を動かして輪式運動方式で走行させる。

上記輪足バイモーダル機械脚１４の作動原理は以下を含む。

ロック部材が回転軸４における止めピン穴に挿入されるという第１モーダルでは、下腿ユニット３と回転軸とは、固定連結される。駆動装置１が回転軸４によって走行輪５を動かして前へ回動させる時、下腿ユニット３も動かされて前へ回動する。駆動装置１が回転軸４によって走行輪５を動かして後ろへ回動させる時、下腿ユニット３も動かされて後ろへ回動する。上記プロセスを繰り返して実行すると、足式運動を実現することができる。

ロック部材が回転軸における止めピン穴から抜き出されるという第２モーダルでは、下腿ユニット３と回転軸４とは、回動連結され、即ち、回転軸４と走行輪５とは、下腿ユニット３に対して自由に回動可能である。駆動装置１は、回転軸４によって走行輪５を駆動して前へ回動させることによって、輪式運動を実現する。

以上に記載されたように、本実施例に提供される輪足バイモーダル機械脚において、下腿ユニットにロック部材を設け、該ロック部材が回転軸における止めピン穴に挿入される場合、下腿ユニットと回転軸とがロックされ、下腿ユニットと回転軸とが固定連結され、駆動装置が回転軸による駆動によって下腿ユニットを動かして足式モーダルで走行させる。該ロック部材が回転軸における止めピン穴から抜き出される場合、下腿ユニットと回転軸とがアンロックされ、下腿ユニットと回転軸とは、回動連結され、駆動装置が回転軸によって走行輪を駆動して輪式モーダルで走行させる。本願は、１セットの駆動装置のみによって、輪足バイモーダル機械脚を実現することができ、輪足バイモーダル機械脚の構造を簡略化し、輪足バイモーダル機械脚の小型化及び軽量化に有利である。

図１６は、本願の一例示的な実施例に提供されるロック部材７の構造図を示す。ロック部材７は、下腿ユニット３と回転軸４とをロック又はアンロックするためのものである。該ロック部材７は、リニアモーター７１と、平行ピン７２と、を含む。

リニアモーター７１は、電気エネルギーを直線運動の機械的エネルギーに変換するための伝動装置である。選択的に、下腿ユニット３内にモーター固定ベース３３を有し、モーター固定ベース３３は、リニアモーター７１と下腿ユニット３の内壁とを固定する。

平行ピン７２は、リニアモーター７１の出力端に固定される。平行ピン７２が回転軸４における止めピン穴４３に挿入される時、下腿ユニット３と回転軸４とは、固定連結される。平行ピン７２が回転軸４における止めピン穴４３から抜き出される時、下腿ユニット３と回転軸４とは、回動連結される。

平行ピン７２が止めピン穴４３に挿入されるという第１モーダルでは、下腿ユニット３と回転軸４とはロックされ、下腿ユニット３は、回転軸４に固定連結される。回転軸４が走行輪５を動かして回動させる時、下腿ユニット３も追従して回動する。

平行ピン７２が止めピン穴４３から抜き出されるという第２モーダルでは、下腿ユニット３と回転軸４はアンロックされ、下腿ユニット３と回転軸４とは、回動連結される。回転軸４が走行輪５を動かして回動させる時、下腿ユニット３は、追従して回転することがない。

いくつかの実施例において、回転軸４において、径方向に沿って少なくとも二組の止めピン穴４３が分布しており、各組の止めピン穴４３は、二つの並列した止めピン穴を含む。図１５において、止めピン穴が四組であることを例として、各組の止めピン穴４３の間のなす角は、９０度である。

いくつかの実施例において、平行ピン７２は、二つの並列したピン軸７３を含み、ピン軸７３は、止めピン穴に対応する。即ち、二つの並列したピン軸７３の間隔は、二つの並列した止めピン穴４３の間の間隔に等しく、ピン軸７３の末端形状は、止めピン穴４３の孔形状に適応する。少なくとも二組の止めピン穴４３は、回転軸の径方向に沿って均一に分布するか又は不均一に分布してもよい。

いくつかの実施例において、走行輪５は、少なくとも一つの走行輪を含む。図１５は、走行輪５が第１走行輪５１と第２走行輪５２とを含むことを例とする。

以上に記載されたように、本実施例に提供されるロック部材は、リニアモーター７１によって平行ピン７２を駆動して走行輪５の止めピン穴４３に挿入することによってロックを行い、リニアモーター７１によって平行ピン７２を駆動して走行輪５の止めピン穴４３から抜き出すことによってアンロックを行う。リニアモーター７１が下腿ユニット３の内部に隠されるため、構造が比較的に簡潔であり、下腿ユニット３の小型化及び軽量化を良好に確保することができる。

図１７と図１８とは、それぞれ、本願の一例示的な実施例に提供されるピン軸７３の正面図と上面図とを示す。該ピン軸７３は、末端７３１と、固定端７３２と、を含む。

末端７３１の末端形状は、第１楔形状であり、止めピン穴４３に挿入されるためのものである。固定端７３２に固定穴が形成されており、固定端７３２は、リニアモーター７１の平行ピン７２の基台に固定されるためのものである。図１６を参照すると、平行ピン７２の基台は、並列した２本の固定ビームを含んでもよい。２本の固定ビームは、上下両側に２つのピン軸７３の固定端７３２を挟持し、リベット又はネジによって固定する。２本の固定ビームの中部は、リニアモーター７１の出力端に固定される。

図１９と図２０とは、それぞれ、本願の一例示的な実施例に提供される回転軸４の断面図と正面図とを示す。該回転軸４の中部に駆動輪３４が固定又は形成されており、駆動輪３４の両側に位置する軸体に、四組の止めピン穴４３が形成されており、各組の止めピン穴４３は、二つの止めピン穴４３を含み、止めピン穴４３の止めピン穴形状は、第２楔形状である。第１楔形状と第２楔形状とは、互いに適応する。

止めピン穴４３の止めピン穴形状は、ピン軸７３の末端形状に適応する。即ち、止めピン穴４３の止めピン穴形状とピン軸７３の末端形状とは、密に嵌合する。

以上に記載されたように、本実施例に提供されるピン軸７３と止めピン穴４３とは、適応する楔形外部構造（１５，１６）を用いることによって、ピン軸と回転軸との間で、隙間が生じることなく、密な嵌合を確保することができ、このように、ロボット犬が輪式又は足式運動を行う場合に緩み又は隙間が生じることがない。

図２１と図２２とは、それぞれ、本願の別の例示的な実施例に提供される輪足バイモーダル機械脚１４の二つの視野角での分解図を示す。該輪足バイモーダル機械脚は、駆動装置１と、大腿ユニット２と、下腿ユニット３と、回転軸４と、走行輪５と、伝動装置６と、ロック部材７と、足底部８と、を含む。

駆動装置１は、回転モーター１１と、伝動輪５３３と、を含む。回転モーター１１と伝動輪５３３とは、固定連結される。該回転モーター１１は、回転の駆動力を提供するためのものである。伝動輪５３３は、伝動装置６に連結される。伝動装置６は、ベルト又はチェーンであり、本実施例は、ベルトを例として説明する。

大腿ユニット２の一端２０１は、下腿駆動装置１５３に固定される。大腿ユニット２の他端２０２と下腿ユニット３の関節端３０１とは、回転軸を介してヒンジ連結される。選択的に、大腿ユニット２は、取り外し可能に連結される第１大腿部２２０と第２大腿部２４０とを含む。第１大腿部２２０と第２大腿部２４０とは、挿接されるか又はネジを介して連結されるか又はナットを介して連結される。第１大腿部２２０と第２大腿部２４０とは、大腿ユニット２のハウジング部分を取り囲んで形成し、且つ大腿ユニット２の内部収容チャンバを形成する。選択的に、第１大腿部２２０は、伝動装置６の第１側に位置し、第２大腿部２４０は、伝動装置６の第２側に位置する。選択的に、大腿ユニット２内に、ベルト圧着装置２３を更に含み、ベルト圧着装置２３とベルトの外表面とは、圧着接触する。

下腿ユニット３は、取り外し可能に連結される第１下腿部３２０と第２下腿部３４０とを含む。第１下腿部３２０と第２下腿部３４０とは、挿接されるか又はネジを介して連結されるか又はナットを介して連結される。第１下腿部３２０と第２下腿部３４０とは、下腿ユニット３のハウジング部分を取り囲んで形成し、且つ下腿ユニット３の内部収容チャンバを形成する。選択的に、第１下腿部３２０は、伝動装置６の第１側に位置し、第２下腿部３４０は、伝動装置６の第２側に位置する。下腿ユニット３の他端に足底部が連結されており、該足底部８の材質は、ゴム、木材などの耐摩耗性材料であってもよい。

例示的に、第１大腿部２２０、第２大腿部２４０、第１下腿部３２０及び第２下腿部３４０のうちの少なくとも一つは、同一側に属する二つの板状構造で接合されて形成され、二つの板状構造は、リベット継ぎ、又は係合、又は挿接、又はネジで連結される。例えば、図面における第１大腿部２２０は、二つの板状構造を含み、それにより保守及び交換が容易である。

例示的に、第１大腿部２２０、第２大腿部２４０、第１下腿部３２０及び第２下腿部３４０は、軸受けを介して回転軸４に嵌設される。第１大腿部２２０と第１下腿部３２０との間に、第１スリーブ４１が更に嵌設され、第１スリーブ４１は、第１大腿部２２０に対応する軸受けと第１下腿部３２０に対応する軸受けとの軸受け内輪を隔て、両者間の直接的な摩擦を避けるためのものである。第２大腿部２４０と第２下腿部３４０との間に、第２スリーブ４２が更に嵌設され、第２スリーブ４２は、第２大腿部２４０に対応する軸受けと第２下腿部３４０に対応する軸受けとの軸受け内輪を隔て、両者間の直接的な摩擦を避けるためのものである。これに加えて、第１スリーブ４１と第２スリーブ４２とは更に、軸方向の位置決めの役割を果たす。

例示的に、下腿ユニット３の関節端３０１は、第１大腿部２２０と第２大腿部２４０との間に挟持され、回転軸４は、第１下腿部３２０と第２下腿部３４０との間に挟持される。走行輪５は、第１下腿部３２０と第２下腿部３４０との間に挟持される。

回転軸４の中部に駆動輪３４が固定又は形成されており、駆動輪３４は、伝動装置６を介して下腿駆動装置１５３に連結される。伝動装置６がベルトであることを例として、駆動輪３４は、ベルトを介して伝動輪５３３に連結される。駆動輪３４の両側に位置する軸体に、四組の止めピン穴４３が形成されており、各組の止めピン穴４３は、二つの止めピン穴４３を含む。

走行輪５は、第１走行輪５１と、第２走行輪５２と、を含む。第１走行輪５１、第２走行輪５２及び駆動輪３４は、固定連結される。別のいくつかの実施例において、走行輪５は、ロボット１０に対する関節端３０１の関節外側に設けられてもよく、又は、ロボット１０に対する関節端３０１の関節内側に設けられてもよい。図１４に示すように、走行輪５は、第１走行輪５１と第２走行輪５２とに加えて、関節外側に位置する第３走行輪５３を更に含む。第３走行輪５３の輪径は、第１走行輪５１（及び／又は第２走行輪５２）の輪径と同じであるか又は異なる。

下腿ユニット３は、ロック部材７を更に有する。ロック部材７は、リニアモーター７１と、平行ピン７２と、を含む。

リニアモーター７１は、電気エネルギーを直線運動の機械的エネルギーに変換するための伝動装置である。選択的に、下腿ユニット３内にモーター固定ベース３３を有し、モーター固定ベース３３は、リニアモーター７１と下腿ユニット３の内壁とを固定する。一例において、図２３に示すように、足底部８の末端は、リニアモーター７１の末端に挿接され、第１下腿部３２０と第２下腿部３４０とによる挟持によって固定される。

平行ピン７２は、リニアモーター７１の出力端に固定される。平行ピン７２の基台は、並列した２本の固定ビームを含んでもよい。２本の固定ビームは、上下両側に２つのピン軸７３の固定端７３２を挟持し、リベット又はネジによって固定する。２本の固定ビームの中部は、リニアモーター７１の出力端に固定される。

リニアモーター７１は、平行ピン７２における二つのピン軸７３を駆動して止めピン穴４３に挿入するか又は止めピン穴４３から抜き出す。いくつかの実施例において、回転軸４に更に、磁気エンコーダ４４が設けられ、図２４に示すように、該磁気エンコーダ４４は、回転軸の回動位置をリアルタイムに記録するためのものであり、それにより磁気エンコーダ４４に電気的に連結されるコントローラは、二つのピン軸７３を止めピン穴４３に正確に挿入するように制御することができる。

止めピン穴４３の止めピン穴形状は、ピン軸７３の末端形状に適応する。即ち、止めピン穴４３の止めピン穴形状とピン軸７３の末端形状とは、密に嵌合する。

平行ピン７２が止めピン穴４３に挿入される時、ロック部材７は、回転軸における止めピン穴に挿入される。下腿ユニット３と走行輪５とはロックされ、下腿ユニット３と回転軸４とは、固定連結される。回転軸４が走行輪５を動かして回動させる時、下腿ユニット３も走行輪５に追従して回動する。

平行ピン７２が止めピン穴４３から抜き出される時、ロック部材７は、回転軸における止めピン穴から抜き出される。下腿ユニット３と走行輪５とはアンロックされ、下腿ユニット３と回転軸４とは、回動連結される。回転軸４が走行輪５を動かして回動させる時、下腿ユニット３は、走行輪５に追従して回転することがない。

ロック部材７が回転軸における止めピン穴に挿入されるかそれとも止めピン穴から抜き出されるかに関わらず、大腿ユニット２と回転軸４とは、いずれも、回動連結され、走行輪５は、大腿ユニット２に対して前へ回動するか又は後ろへ回動することができる。

選択的な設計において、図２５を参照すると、下腿ユニット３は、第１磁気部材９１を有し、大腿ユニット２は、第２磁気部材９２を有する。ロック部材７が回転軸における止めピン穴に挿入され、且つ大腿ユニット２と下腿ユニット３とが収縮収束状態にある場合、第１磁気部材９１と第２磁気部材９２とは、吸着可能である。ここで、第１磁気部材９１と第２磁気部材９２とのうちの一方は、磁石であり、第１磁気部材９１と第２磁気部材９２とのうちの他方は、磁石又は鉄塊である。

以上に記載されたように、本実施例に提供される輪足バイモーダル機械脚において、下腿ユニットにロック部材を設け、該ロック部材がロック状態にある場合、下腿ユニットと回転軸とがロックされ、下腿ユニットと回転軸とが固定連結され、駆動装置が回転軸による駆動によって下腿ユニットを動かして足式モーダルで走行させる。該ロック部材が回転軸における止めピン穴から抜き出される場合、下腿ユニットと回転軸とがアンロックされ、下腿ユニットと回転軸とは、回動連結され、駆動装置が回転軸によって走行輪を駆動して輪式モーダルで走行させる。本願は、１セットの駆動装置のみによって、輪足バイモーダル機械脚を実現することができ、輪足バイモーダル機械脚の構造を簡略化し、輪足バイモーダル機械脚の小型化及び軽量化に有利である。

本実施例に提供されるロック部材は、リニアモーターによって平行ピンを駆動して走行輪の止めピン穴に挿入することによってロックを行い、リニアモーターによって平行ピンを駆動して走行輪の止めピン穴から抜き出すことによってアンロックを行う。リニアモーターが下腿ユニットの内部に隠されるため、構造が比較的に簡潔であり、下腿ユニットの小型化及び軽量化を良好に確保することができる。

本実施例に提供されるベルト圧着装置は、伝動装置におけるベルトが圧着状態を保持することを確保することができ、それによって駆動装置による走行輪に対する伝動力を確保する。

本実施例に提供される第１磁気部材と第２磁気部材とは、輪足バイモーダル機械脚が輪式形態にある場合、大腿ユニットと下腿ユニットとを固定することができ、下腿ユニットが走行輪の正常な走行に影響を及ぼさない。

上記本願の実施例の番号は、ただ説明するためのものであり、実施例の優劣を示すものではない。

上記実施例の全て又は一部のステップはハードウェアにより実行されてもよいし、プログラム命令に係るハードウェアにより実行されてもよく、前記プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよく、上記言及した記憶媒体は、読み出し専用メモリ、磁気ディスク又は光ディスクなどであってもよいことは当業者であれば理解されるべきである。

以上は、本願の選択的な実施例に過ぎず、本願を限定するものではない。本願の精神や原則を逸脱することなく行われるあらゆる修正、同等置換、改良などはすべて本願の保護範囲内に含まれるものとする。

Claims (22)

1. 輪足バイモーダル機械脚であって、前記輪足バイモーダル機械脚は、駆動装置（１）と、大腿ユニット（２）と、下腿ユニット（３）と、を備え、
   前記大腿ユニット（２）の関節端（２０２）と前記下腿ユニット（３）の関節端（３０１）とは、回転軸（４）を介してヒンジ連結され、前記回転軸（４）と走行輪（５）とは、伝動連結され、前記駆動装置（１）は、伝動装置（６）を介して前記回転軸（４）に連結され、
   前記下腿ユニット（３）は、ロック部材（７）を有し、
   前記ロック部材（７）がロック状態にある場合、前記下腿ユニット（３）と前記回転軸（４）とは固定連結され、
   前記ロック部材（７）がアンロック状態にある場合、前記下腿ユニット（３）と前記回転軸（４）とは回動連結されることを特徴とする、
   輪足バイモーダル機械脚。
2. 前記ロック部材（７）がロック状態にある場合、前記下腿ユニット（３）は、前記走行輪（５）を介して前記回転軸（４）に固定連結されることを特徴とする
   請求項１に記載の輪足バイモーダル機械脚。
3. 前記走行輪（５）は、止めピン溝（７４）を有し、前記ロック部材（７）は、リニアモーター（７１）と、平行ピン（７２）と、を含み、前記平行ピン（７２）は、前記リニアモーター（７１）の出力端に固定され、
   前記平行ピン（７２）が前記止めピン溝（７４）に挿入される時、前記ロック部材（７）は、前記ロック状態にあり、
   前記平行ピン（７２）が前記止めピン溝（７４）から離れる時、前記ロック部材（７）は、前記アンロック状態にあることを特徴とする
   請求項２に記載の輪足バイモーダル機械脚。
4. 前記走行輪（５）において、径方向に沿って少なくとも二つの前記止めピン溝（７４）が分布していることを特徴とする
   請求項３に記載の輪足バイモーダル機械脚。
5. 前記走行輪（５）は、第１走行輪（５１）と、第２走行輪（５２）と、を含み、
   前記第１走行輪（５１）の前記第２走行輪（５２）に向かう第１輪面に前記止めピン溝（７４）が形成されており、前記第２走行輪（５２）の第１走行輪（５１）に向かう第２輪面に前記止めピン溝（７４）が形成されており、
   前記第１輪面と前記第２輪面とにおける前記止めピン溝（７４）の数と溝開設位置とはいずれも同じであることを特徴とする
   請求項４に記載の輪足バイモーダル機械脚。
6. 前記回転軸（４）に止めピン穴（４３）が形成されており、
   前記ロック部材（７）が前記止めピン穴（４３）に挿入されるというロック状態では、前記下腿ユニット（３）と前記回転軸（４）とは、固定連結され、
   前記ロック部材（７）が前記止めピン穴（４３）から抜き出されるというアンロック状態では、前記下腿ユニット（３）と前記回転軸（４）とは、回動連結されることを特徴とする
   請求項１に記載の輪足バイモーダル機械脚。
7. 前記ロック部材（７）は、リニアモーター（７１）と、平行ピン（７２）と、を含み、前記平行ピン（７２）は、前記リニアモーター（７１）の出力端に固定され、
   前記平行ピン（７２）が前記止めピン穴（４３）に挿入されるという前記ロック状態では、前記下腿ユニット（３）と前記回転軸（４）とは、固定連結され、
   前記平行ピン（７２）が前記止めピン穴（４３）から抜き出されるという前記アンロック状態では、前記下腿ユニット（３）と前記回転軸（４）とは、回動連結されることを特徴とする
   請求項６に記載の輪足バイモーダル機械脚。
8. 前記回転軸（４）において、径方向に沿って少なくとも二組の前記止めピン穴（４３）が分布しており、各組の前記止めピン穴（４３）は、二つの並列した止めピン穴（４３）を含み、
   前記平行ピン（７２）は、二つの並列したピン軸（７３）を含み、前記ピン軸（７３）は、前記止めピン穴に対応することを特徴とする
   請求項７に記載の輪足バイモーダル機械脚。
9. 前記ピン軸（７３）の末端形状は、第１楔形状であり、前記止めピン穴（４３）の止めピン穴形状は、第２楔形状であり、前記第１楔形状と前記第２楔形状とは適応することを特徴とする
   請求項８に記載の輪足バイモーダル機械脚。
10. 前記下腿ユニット（３）内にモーター固定ベース（３３）を有し、前記モーター固定ベース（３３）は、前記リニアモーター（７１）と前記下腿ユニット（３）の内壁とを固定することを特徴とする
    請求項３又は４又は５又は７又は８又は９に記載の輪足バイモーダル機械脚。
11. 前記回転軸（４）に駆動輪（３４）が更に固定連結され、
    前記駆動輪（３４）は、前記伝動装置（６）を介して前記駆動装置（１）に連結されることを特徴とする
    請求項１～１０のうちいずれか一項に記載の輪足バイモーダル機械脚。
12. 前記伝動装置（６）は、ベルトを含み、前記大腿ユニット（２）内に、ベルト圧着装置（２３）を有し、
    前記駆動輪は、前記ベルトを介して前記駆動装置（１）に連結され、前記ベルト圧着装置（２３）と前記ベルトの外表面とは、圧着接触することを特徴とする
    請求項１１に記載の輪足バイモーダル機械脚。
13. 前記下腿ユニット（３）は、第１磁気部材（９１）を有し、前記大腿ユニット（２）は、第２磁気部材（９２）を有し、前記ロック部材（７）が前記ロック状態にあり、且つ前記大腿ユニット（２）と前記下腿ユニット（３）とが収縮収束状態にある場合、前記第１磁気部材（９１）は、前記第２磁気部材（９２）と吸着し、
    前記第１磁気部材（９１）と前記第２磁気部材（９２）とのうちの一方は、磁石であり、前記第１磁気部材（９１）と前記第２磁気部材（９２）とのうちの他方は、磁石又は鉄塊であることを特徴とする
    請求項１～１０のうちいずれか一項に記載の輪足バイモーダル機械脚。
14. 前記大腿ユニット（２）は、取り外し可能に連結される第１大腿部（２２０）と第２大腿部（２４０）とを含み、前記下腿ユニット（３）は、取り外し可能に連結される第１下腿部（３２０）と第２下腿部（３４０）とを含み、
    前記第１大腿部（２２０）と前記第１下腿部（３２０）とは、前記伝動装置（６）の第１側に位置し、前記第２大腿部（２４０）と前記第２下腿部（３４０）とは、前記伝動装置（６）の第２側に位置することを特徴とする
    請求項１～１０のうちいずれか一項に記載の輪足バイモーダル機械脚。
15. 前記下腿ユニット（３）の関節端（３０１）は、前記第１大腿部（２２０）と第２大腿部（２４０）との間に挟持され、前記回転軸（４）は、前記第１下腿部（３２０）と第２下腿部（３４０）との間に挟持されることを特徴とする
    請求項１４に記載の輪足バイモーダル機械脚。
16. 前記走行輪（５）は、前記第１下腿部（３２０）と第２下腿部（３４０）との間に挟持されることを特徴とする
    請求項１４に記載の輪足バイモーダル機械脚。
17. 前記回転軸（４）に第１スリーブ（４１）と第２スリーブ（４２）とが更に取り付けられ、
    前記第１スリーブ（４１）は、前記第１大腿部（２２０）と前記第１下腿部（３２０）との間に取り付けられ、
    前記第２スリーブ（４２）は、前記第２大腿部（２４０）と前記第２下腿部（３４０）との間に取り付けられることを特徴とする
    請求項１０に記載の輪足バイモーダル機械脚。
18. 前記下腿ユニット（３）の他端に足底部（８）が連結されていることを特徴とする
    請求項１～１０のうちいずれか一項に記載の輪足バイモーダル機械脚。
19. 前記下腿ユニット（３）の近地側に補助輪（９）が設けられることを特徴とする
    請求項１～１０のうちいずれか一項に記載の輪足バイモーダル機械脚。
20. 請求項１～１７のうちいずれか一項に記載の輪足バイモーダル機械脚（１４）を備えることを特徴とする、ロボット。
21. 前記ロボットは、胴部（１２）と、前記胴部（１２）に連結されるｎ本の前記輪足バイモーダル機械脚と、を備え、ｎは、２以上の正の整数であることを特徴とする
    請求項２０に記載のロボット。
22. 前記下腿ユニット（３）の近地側に補助輪（９）が更に設けられ、
    第１輪式モーダルにある場合、前記ｎ本の機械脚（１４）における前記下腿ユニット（３）と前記回転軸（４）とは回動連結され、
    第２輪式モーダルにある場合、前記胴部（１２）の同一端に位置するｍ本の機械脚（１４）における前記下腿ユニット（３）と前記回転軸（４）とは回動連結され、残りのｎ－ｍ本の機械脚（１４）における前記下腿ユニット（３）と前記回転軸（４）とは固定連結され、ｍは、ｎ未満の正の整数であることを特徴とする
    請求項２１に記載のロボット。

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