JP2807788B1 - ２足歩行ロボット - Google Patents
２足歩行ロボットInfo
- Publication number
- JP2807788B1 JP2807788B1 JP9079726A JP7972697A JP2807788B1 JP 2807788 B1 JP2807788 B1 JP 2807788B1 JP 9079726 A JP9079726 A JP 9079726A JP 7972697 A JP7972697 A JP 7972697A JP 2807788 B1 JP2807788 B1 JP 2807788B1
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- robot
- moment
- yaw axis
- walking robot
- torso
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Abstract
【要約】
【課題】ヨー軸周りのモーメントを２足歩行ロボットの
構造的要因によって打ち消すことができ、したがって、
関節トルクを消耗することもなく、実施が容易な２足歩
行ロボットを提供すること 【解決手段】胴体２の下部に２足からなる脚体３を有す
るロボット１であって、胴体２はロボット１のヨー軸４
に垂直な方向に沿って長尺体をなす
構造的要因によって打ち消すことができ、したがって、
関節トルクを消耗することもなく、実施が容易な２足歩
行ロボットを提供すること 【解決手段】胴体２の下部に２足からなる脚体３を有す
るロボット１であって、胴体２はロボット１のヨー軸４
に垂直な方向に沿って長尺体をなす
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２足からなる脚体を持
つ歩行装置を備えたロボットに関するものである。
つ歩行装置を備えたロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】脚を使用する自立型歩行ロボットとして
は、２足、３足、４足、６足等の複数の脚でロボットの
胴体部を支える多足歩行ロボットが開発されている。こ
れらの多足歩行ロボットにおいては、支持脚を接地させ
て胴体部の重量を支持した状態で、遊脚を他の地点に移
動させた後接地させ、この様な支持脚と遊脚を交互に切
り替えることによって胴体部の重量を支持しつつ、ロボ
ットの移動、歩行を行っている。
は、２足、３足、４足、６足等の複数の脚でロボットの
胴体部を支える多足歩行ロボットが開発されている。こ
れらの多足歩行ロボットにおいては、支持脚を接地させ
て胴体部の重量を支持した状態で、遊脚を他の地点に移
動させた後接地させ、この様な支持脚と遊脚を交互に切
り替えることによって胴体部の重量を支持しつつ、ロボ
ットの移動、歩行を行っている。
【０００３】２足歩行ロボットで歩行実験を行う場合に
生じる大きな問題の一つは、ヨー（ｙａｗ）軸周りのモ
ーメントをどうやって吸収するかである。ヨー軸に平行
な平面（Ｆｒｏｎｔａｌ Ｐｌａｎｅ）上に自由度を持
たない２足歩行ロボットでは特に問題となり、最悪の場
合には転倒を引き起こす。これに対処するための一つの
解は、足首にヨー軸周りのダンパ系を挿入することによ
り、この動きを足首で止めることである。比較的歩行速
度が小さいときはこの様なダンパ系が無くても、靴底と
地面との摩擦によって自然に止まる。しかし、歩行速度
が大きくなってくると、ヨー軸モーメントはかなり大き
く効くことになり、最終的には転倒の事態も生じる。
生じる大きな問題の一つは、ヨー（ｙａｗ）軸周りのモ
ーメントをどうやって吸収するかである。ヨー軸に平行
な平面（Ｆｒｏｎｔａｌ Ｐｌａｎｅ）上に自由度を持
たない２足歩行ロボットでは特に問題となり、最悪の場
合には転倒を引き起こす。これに対処するための一つの
解は、足首にヨー軸周りのダンパ系を挿入することによ
り、この動きを足首で止めることである。比較的歩行速
度が小さいときはこの様なダンパ系が無くても、靴底と
地面との摩擦によって自然に止まる。しかし、歩行速度
が大きくなってくると、ヨー軸モーメントはかなり大き
く効くことになり、最終的には転倒の事態も生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこでヨー軸周りのモ
ーメントを打ち消す技術の開発が望まれる。その様な技
術の一つとしてヨー軸周りの慣性を振って打ち消すこと
も考えられないこともないが、この方法は制御理論の視
点から考えると魅力的であるものの、この方法はこれ単
独で行うことは大きな質量を振り回すので、それだけ関
節トルクを消耗してしまうので好ましくない。
ーメントを打ち消す技術の開発が望まれる。その様な技
術の一つとしてヨー軸周りの慣性を振って打ち消すこと
も考えられないこともないが、この方法は制御理論の視
点から考えると魅力的であるものの、この方法はこれ単
独で行うことは大きな質量を振り回すので、それだけ関
節トルクを消耗してしまうので好ましくない。
【０００５】この発明は上記のごとき事情に鑑みてなさ
れたものであって、ヨー軸周りのモーメントを２足歩行
ロボットの構造的要因によって打ち消すことができ、し
たがって、関節トルクを消耗することもなく、実施が容
易な２足歩行ロボットを提供することを目的とするもの
である。
れたものであって、ヨー軸周りのモーメントを２足歩行
ロボットの構造的要因によって打ち消すことができ、し
たがって、関節トルクを消耗することもなく、実施が容
易な２足歩行ロボットを提供することを目的とするもの
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的に対応してこの
発明の２足歩行ロボットは、胴体の下部に２足からなる
脚体を有するロボットであって、前記胴体は前記ロボッ
トのヨー軸に垂直な方向に沿って長尺体をなすことを特
徴としている。
発明の２足歩行ロボットは、胴体の下部に２足からなる
脚体を有するロボットであって、前記胴体は前記ロボッ
トのヨー軸に垂直な方向に沿って長尺体をなすことを特
徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の詳細を一実施の
形態を示す図面について説明する。
形態を示す図面について説明する。
【０００８】図１および図２において、１は２足歩行ロ
ボットである。２足歩行ロボット１は胴体２と胴体の下
部に２足からなる脚体３を有する。２足歩行ロボット１
はヨー軸（ｙａｗ ａｘｉｓ）４、ピッチ軸（ｐｉｔｃ
ｈ ａｘｉｓ）５、ロール軸（ｒｏｌｌ ａｘｉｓ）６
を有する。
ボットである。２足歩行ロボット１は胴体２と胴体の下
部に２足からなる脚体３を有する。２足歩行ロボット１
はヨー軸（ｙａｗ ａｘｉｓ）４、ピッチ軸（ｐｉｔｃ
ｈ ａｘｉｓ）５、ロール軸（ｒｏｌｌ ａｘｉｓ）６
を有する。
【０００９】胴体２はモーメント打消し部７を有する。
モーメント打消し部７はそのヨー軸周りの慣性モーメン
トによって２足歩行時のヨー軸周りモーメントを打消す
もので、２足歩行ロボット１のヨー軸に垂直な方向に沿
って棒状またはビーム状の長尺体をなしている。
モーメント打消し部７はそのヨー軸周りの慣性モーメン
トによって２足歩行時のヨー軸周りモーメントを打消す
もので、２足歩行ロボット１のヨー軸に垂直な方向に沿
って棒状またはビーム状の長尺体をなしている。
【００１０】モーメント打消し部７の配置角度はヨー軸
に垂直な面上で任意であるが、特にモーメント打消し部
７の長手軸をロボットのロール軸６に沿って配置するの
がロボットの歩行に有利である。モーメント打消し部７
は長手方向の両端部に質量の大きい大質量部８を有す
る。脚体３はこの実施例では、一個の関節ｊ（ｊ１，ｊ
２）と一個のリンクＬ（Ｌ１，Ｌ２）とからなる脚部材
Ｆ（Ｆ１，Ｆ２）を２個直接に接続して構成されてい
る。それぞれの関節ｊ（ｊ１，ｊ２）はそれぞれのモー
タ（図示せず）によって駆動される。
に垂直な面上で任意であるが、特にモーメント打消し部
７の長手軸をロボットのロール軸６に沿って配置するの
がロボットの歩行に有利である。モーメント打消し部７
は長手方向の両端部に質量の大きい大質量部８を有す
る。脚体３はこの実施例では、一個の関節ｊ（ｊ１，ｊ
２）と一個のリンクＬ（Ｌ１，Ｌ２）とからなる脚部材
Ｆ（Ｆ１，Ｆ２）を２個直接に接続して構成されてい
る。それぞれの関節ｊ（ｊ１，ｊ２）はそれぞれのモー
タ（図示せず）によって駆動される。
【００１１】このように構成された２足歩行ロボットに
おいては、２足のうち、支持脚を接地させて胴体２の重
量を支持した状態で、遊脚を他の地点に移動させた後接
地させ、この様な支持脚と遊脚を交互に切り替えること
によって胴体部の重量を支持しつつ歩行を行う。この歩
行時に接地脚の足裏を中心とする回転モーメントが発生
し、ヨー軸モーメントが発生するが、このヨー軸モーメ
ントはモーメント打消し部７のヨー軸周りの慣性モーメ
ントによって打消される。さらにヨー軸モーメントだけ
でなく、外乱によるピッチ軸モーメントも打消される。
また大質量部８はマニピュレータ、動力源などと置き換
えることもでき、胴体としての機能を果たすことができ
る。
おいては、２足のうち、支持脚を接地させて胴体２の重
量を支持した状態で、遊脚を他の地点に移動させた後接
地させ、この様な支持脚と遊脚を交互に切り替えること
によって胴体部の重量を支持しつつ歩行を行う。この歩
行時に接地脚の足裏を中心とする回転モーメントが発生
し、ヨー軸モーメントが発生するが、このヨー軸モーメ
ントはモーメント打消し部７のヨー軸周りの慣性モーメ
ントによって打消される。さらにヨー軸モーメントだけ
でなく、外乱によるピッチ軸モーメントも打消される。
また大質量部８はマニピュレータ、動力源などと置き換
えることもでき、胴体としての機能を果たすことができ
る。
【００１２】なお以上説明した２足歩行ロボットは胴体
は剛体またはヨー軸回りの慣性が可変であるとしてもよ
い。また、ヨー軸回りの慣性モーメントを質量を動的に
振って打ち消す装置を備えるようにしてもよい。さらに
ピッチ軸周りの慣性モーメントを質量を動的に振って歩
行ロボット全体の非線形な特性を打ち消すことを可能に
してもよい。
は剛体またはヨー軸回りの慣性が可変であるとしてもよ
い。また、ヨー軸回りの慣性モーメントを質量を動的に
振って打ち消す装置を備えるようにしてもよい。さらに
ピッチ軸周りの慣性モーメントを質量を動的に振って歩
行ロボット全体の非線形な特性を打ち消すことを可能に
してもよい。
【００１３】
【実験例】図３に示すように、２足歩行ロボット１の胴
体２を胴体本体１１だけで構成したもの（図３ｂ）と胴
体２を胴体本体１１とモーメント打消し部７とで構成し
た本発明のもの（図３ａ）とを比較評価した。胴体本体
１１としては、重量１５ｋｇ、慣性モーメント０．９３
ｋｇｍ2 のものとする。モーメント打消し部７として
は、縦（ｈ）６ｃｍ、幅（ｗ）２ｃｍ、長さ（ｌ）１．
５ｍのＡ５０５２材（ジュラルミン）製で重量４．９ｋ
ｇとする。この場合、モーメント打消し部７の慣性モー
メントは０．９１ｋｇｍ2 のものとする。ａはｂに比べ
て重量が（４．９／１５）ｘ１００＝３３％増え、一方
慣性モーメントは（０．９３＋０．９１）／０．９３＝
２で、ヨー軸周りの慣性モーメントによってヨー軸周り
の周り易さは約１／２に減少する。
体２を胴体本体１１だけで構成したもの（図３ｂ）と胴
体２を胴体本体１１とモーメント打消し部７とで構成し
た本発明のもの（図３ａ）とを比較評価した。胴体本体
１１としては、重量１５ｋｇ、慣性モーメント０．９３
ｋｇｍ2 のものとする。モーメント打消し部７として
は、縦（ｈ）６ｃｍ、幅（ｗ）２ｃｍ、長さ（ｌ）１．
５ｍのＡ５０５２材（ジュラルミン）製で重量４．９ｋ
ｇとする。この場合、モーメント打消し部７の慣性モー
メントは０．９１ｋｇｍ2 のものとする。ａはｂに比べ
て重量が（４．９／１５）ｘ１００＝３３％増え、一方
慣性モーメントは（０．９３＋０．９１）／０．９３＝
２で、ヨー軸周りの慣性モーメントによってヨー軸周り
の周り易さは約１／２に減少する。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、この発明
によれば、ヨー軸モーメントを２足歩行ロボットの構造
的要因によって打ち消すことができ、したがって、関節
トルクを消耗することもなく、実施が容易な２足歩行ロ
ボットを得ることができる。
によれば、ヨー軸モーメントを２足歩行ロボットの構造
的要因によって打ち消すことができ、したがって、関節
トルクを消耗することもなく、実施が容易な２足歩行ロ
ボットを得ることができる。
【図１】本発明に係わる２足歩行ロボットの平面説明図
【図２】本発明に係わる２足歩行ロボットの側面説明図
【図３】２種類の胴体の構造を示す説明図
１ ２足歩行ロボット ２ 胴体 ３ 脚体 ４ ヨー軸 ５ ピッチ軸 ６ ロール軸 ７ モーメント打消し部 ８ 大質量部 １１ 胴体本体
Claims (6)
- 【請求項１】 胴体の下部に２足からなる脚体を有する
ロボットであって、前記胴体は前記ロボットのヨー軸に
垂直な方向に沿って長尺体をなすことを特徴とする２足
歩行ロボット - 【請求項２】 前記胴体は前記ロボットのロール軸に沿
って長尺体をなすことを特徴とする請求項１記載の２足
歩行ロボット - 【請求項３】 前記胴体は長さ方向の両端部に質量の大
きい部分を有することを特徴とする請求項１記載の２足
歩行ロボット - 【請求項４】 前記胴体は剛体またはヨー軸周りの慣性
が可変であることを特徴とする請求項１記載の２足歩行
ロボット - 【請求項５】 ヨー軸周りの慣性モーメントを質量を動
的に振って打ち消す装置を備えることを特徴とする請求
項１記載の２足歩行ロボット - 【請求項６】 ヨー軸周りの慣性モーメントを質量を動
的に振って打ち消すことを特徴とし、さらにピッチ軸周
りの慣性モーメントを質量を動的に振って歩行ロボット
全体の非線形な特性を打ち消すことが可能である２足歩
行ロボット
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9079726A JP2807788B1 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | ２足歩行ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9079726A JP2807788B1 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | ２足歩行ロボット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2807788B1 true JP2807788B1 (ja) | 1998-10-08 |
| JPH10277968A JPH10277968A (ja) | 1998-10-20 |
Family
ID=13698217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9079726A Expired - Lifetime JP2807788B1 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | ２足歩行ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2807788B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6898485B2 (en) * | 2000-11-20 | 2005-05-24 | Sony Corporation | Device and method for controlling operation of legged robot, and robot device |
| JP2002307339A (ja) * | 2001-04-11 | 2002-10-23 | Sony Corp | 脚式移動ロボット及びその制御方法、並びに脚式移動ロボットのための足首構造 |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP9079726A patent/JP2807788B1/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10277968A (ja) | 1998-10-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |