JP3870257B2

JP3870257B2 - オフセット回転関節を有するロボット

Info

Publication number: JP3870257B2
Application number: JP2002130440A
Authority: JP
Inventors: 修岡本; 輝臣中谷; 誠三鈴木; 功山口; 平八郎上村; 甲太郎松本; 幸子若林; 修一佐々
Original assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Current assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority date: 2002-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2022-05-02
Also published as: US20030208303A1; US6922610B2; JP2003326478A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットの脚機構に関し、特に独立して駆動制御可能な複数本の３次元運動可能な脚を有し、転倒時の自助起上り可能で不整地への離着陸を容易にする惑星探査ロボットや極限作業ロボットの脚機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
月や火星あるいはその他の惑星面に着陸してその表面の物質等を収集する惑星着陸船は、月面などに着陸する場合、その表面の形状状態が不明であることが多く、着陸に際して着陸船が正常姿勢を保つことができず転倒することが想定される。また、帰還時には、ロケット噴射のために、帰還船を正常な姿勢に安定支持することが必要とされる。着陸船を無人ロボットとして認識すると、このロボットの脚は、着陸時と離陸時に使用するだけでなく、重量軽減の必要から、歩行、走行、ハンドリング作業にも兼用できる多目的機能の脚（手）であることが求められる。より具体的な理想的機能として、転倒しても自力で起上れる機能を果たすこと、歩行できること、車輪走行ができること、着陸時の衝撃を軽減できること、物資の収集やその他の作業を行う手として機能すること、重量物を抱えられること、姿勢を保持できること、当該脚に取付けられたカメラやセンサを所望方向に自在に向ける得ること、故障した場合に自己修理又は補完機能を有すること等が求められる。これらの機能を有するロボットとしては、上記の惑星探査ロボットに限らず、地上においても人間が直接立ち入ることが困難である危険な地表、洞窟、砂漠、火山、極地、或いは海中や海底等で作業や回収を行う極限作業ロボット等に転用して用いることが出来る。しかしながら、従来、そのような多機能を有するロボットは未だ提案されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、惑星着陸船等や極限作業ロボット等に求められる上記の機能を有するロボットを得ようとするものであり、特に転倒時の自助起上り可能で不整地への離着陸を容易にし、且つ歩行機能、３次元作業ができる手機能等を有するロボットの脚機構を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のオフセット回転関節を有するロボットは、ロボット本体が起き上がり動作や歩行動作等の３次元運動可能とするために、ロボット本体と、該本体に取付けられる少なくとも３本以上の脚とを備え、各脚は複数のオフセット回転関節を連接した多関節アームからなると共に先端部には接地部材が取付けられてなり、各脚が独立して３次元運動駆動制御可能であるようにした。
また、本発明のオフセット回転関節を有するロボットは、ものを掴んだり持上げたり移動させたりの作業を行なうため、複数のオフセット回転関節を連接した多関節アームと該アームの先端部に把持機能を備えた指部材を取付けた少なくとも２本の手機能を有する脚を備えるようにした。
本発明のオフセット回転関節を有するロボットは、走行機能を持たせるため、各脚の先端アームに回転駆動源を設置し、該アームの先端部に軸受および回転シャフトを介して車輪を取付けた構成とし、オフセット関節により前記回転シャフトを横にした状態に保つと共に車輪を前記駆動源によって回転させる。
【０００５】
本発明のオフセット回転関節を有するロボットは、作業の利便性を高めるためロボットにビデオカメラ及び／又は距離センサを搭載し、これらから得られた情報を複数のオフセット回転関節を連接した多関節アームの制御に利用する。
本発明のオフセット回転関節を有するロボットは、ロボットを着地時の衝撃から保護するため、車輪又は脚先端接地部材が衝撃吸収構造とされている。
本発明のオフセット回転関節を有するロボットは、個々のオフセット回転関節の制御が独立して容易に実行出来るように、第１アームと、該第１アームの軸線を中心として回転駆動される回転修正アームと、該回転修正アームと斜交する軸線を中心として回転駆動される第２アームとで１組のオフセット回転関節ユニットを構成するようにし、前記第１アームと前記回転修正アームとが回転修正関節機構部を介して連結され、前記回転修正アームと前記第２アームがオフセット回転関節機構部を介して連結されるようにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、惑星着陸船等に求められる転倒時の自助起上り機構や不整地への離着陸機能、更には歩行走行機能、物を掴んだり移動させたり収納したりといった３次元作業ができる手機能等の多様な機能を実現するため、宇宙ロボットの脚機構に本発明者らが先に開発したオフセット回転関節を連接したアーム型の多関節ロボットを適用し、応用することに想到した。
この先行技術である特開２００１−１３８２７９号「多関節ロボットとその制御方法」は小型軽量で高トルクのオフセット回転関節を有し、ペイロードが高く且つ複雑で精密な動きが可能な高機能な多関節ロボットを得、且つ軌道生成が単純で複雑な動きであっても応答速度が早くスムーズな作業を可能にするものとして提示されたもので、その外形形状は図１０に示されるような多関節構造体で、オフセット回転関節の関節内の回転伝動機構に高減速比伝動・トルク増加機構を採用して、小型モータの採用を可能にし、且つ制御方法はエンドエフェクタの動作領域を複数のブロックに区割りして、所定のブロックに移動するに必要な各関節の動作条件をブロックＢ毎にデータベース化しておくと共に、所定ブロック領域内での作業ポイントの教示をデータベース化しておき、作業領域のブロックまでは、ブロック領域データを基に軌道生成し、ブロックの基準点に達したら、ブロック内作業ポイントデータを呼び出して各関節の動作を決定するというものである。
この動作制御が複雑となることに鑑み、更に特願２００１−２１１９９９号に係る「回転修正機構付きオフセット回転関節ユニット」を提示した。これは、図１１に示すように第１アーム（１）、該第１アームの軸線を中心として回転駆動される回転修正アーム（２）、該回転修正アームと斜交する軸線を中心として回転駆動される第２アーム（３）とで１組のオフセット回転関節ユニット（６）を構成し、前記第１アーム（１）と前記回転修正アーム（２）とが回転修正関節機構部（５）を介して連結され、前記回転修正アーム（２）と前記第２アーム（３）がオフセット回転関節機構部（６）を介して連結されていることを特徴とするものであり、図１２に部分断面図として示されるように前記回転修正関節機構部（５）及び前記オフセット回転関節機構部（６）が同一駆動源により、２軸反転機構部（15）を介して駆動されることにより、制御が容易になり、微小な動作遅れを解消することができ、且つ組合せ関節の小型化ができる利点がある。前記オフセット回転関節機構部（６）の回転に伴って、前記回転修正関節機構部（５）が逆回転することによって、回転機構のみで前記第２アーム（３）が前記第１アーム（１）に対して、２次元曲げ動作を可能にする。前記第１アーム（１）、前記回転修正アーム（２）、及び前記第２アーム（３）は、それぞれ中空筒体で形成して、該中空筒体の内部にモータ（12）、角度エンコーダ（49）、モータ制御回路、通信回路等の関節制御ユニットを一体に組み込むことが望ましい。前記回転修正関節機構部（５）及び前記オフセット回転関節機構部（６）には貫通孔を設けて、信号線等を貫設できるようにするようにしている。さらに、前記角度エンコーダ（49）の貫通軸に、回転体間の電力・信号を伝達するスリップリングを設けることによって、電力線や信号線のよじれを解消し、多回転に適用できる。
【０００７】
このオフセット回転関節ユニットの作動は、図１３に模式的に示すように、第１アーム（１）は、アーム先端が中心軸線に対して直角に切断された直角面（７）となり、回転修正アーム（２）はその基端側端部が第１アームの直角面（７）と対向するように直角面（８）となっているが、先端側端部は、中心軸線と傾斜（図示の形態では３０°）した傾斜面（９）となっている。また、第２アーム（３）の基端側端面は、回転修正アームの傾斜面（９）と対向するように傾斜面（10）となっている。第１アーム（１）と回転修正アーム（２）とは直角面同士（Ａ−Ａ面）が対向して回転修正関節機構部（５）を介して連結され、且つ回転修正アーム（２）と第２アーム（３）とは傾斜面同士（Ｂ−Ｂ面）が対向してオフセット回転関節機構部（６）を介して連結されている。回転修正関節機構部（５）及び前記オフセット回転関節機構部（６）が同一駆動源であるモータ（本実施形態ではサーボモータ）（12）により駆動される。モータ（12）は、第１アーム（１）内に適宜の取付ベース（13）（図１２）を介して固定され、その出力軸から２軸反転機構部（15）を介して回転修正関節機構部（５）及びオフセット回転関節機構部（６）に連結され、それらを回転駆動する。取付ベース（13）に、モータ（12）から適宜の回転伝達機構（16）により回転駆動される駆動軸（17）が回転自在に支持され、該駆動軸の先端部に２軸反転機構部の歯車（18）が固定されている。駆動軸（17）の基端部側には、電磁ブレーキ等適宜のブレーキ機構部（19）が設けられ、アームが所定角度屈曲して、その位置を保持する場合、該ブレーキ機構が作用することによって、高負荷に対してその位置を維持し続けることができる。この回転修正型オフセット関節の特徴は関節部で所望の角度の曲げ動作を実行するに際し、所望の角度を採るように回転調整すると同時に先のアームの方向を変更する動作を伴うところ、その方向変更分を回転修正関節機構によって自動的にキャンセルしその影響を無くしてしまうことにあり、ロボットの制御動作が極めて簡単になる利点がある。
【０００８】
さて、本発明のロボットに求められる機能として、転倒しても自力で起上れる機能を果たすこと、歩行できること、車輪走行ができること、着陸時の衝撃を軽減できること、物資の収集やその他の作業を行う手として機能すること、重量物を抱えられること、姿勢を保持できること、当該脚に取付けられたカメラやセンサを所望方向に自在に向ける得ること、故障した場合に自己修理又は補完機能を有すること等を想定し、本発明のロボットの基本構造は着陸・離陸のためのロケットエンジン部やロボットを制御するコントロール部と地上との交信用通信機器を装備し、採取したサンプルなどを収納出来るスペースを確保したロボット本体と、移動機能、起き上がり機能、姿勢保持機能そして手作業機能を担うアーム型の多関節ロボットを適用した３本以上の脚部とからなるものとした。自立、歩行、走行機能を果たすための脚部は、本体に接続されたアーム型の多関節ロボットの基部と反対側先端部は脚機能に適した円盤又は車輪形態とし、物資の収集やその他の作業を行う手機能を果たすロボットにはこの他に先端部を把持機能など必要とされる機能に適した形態としたアーム型の多関節ロボットを備えるものとする。
【０００９】
アーム型の多関節ロボットを適用した本発明のロボット脚部の構成を図１を参照しながら説明する。３はここに図示していないロボット本体を載置固定する基台であり、その基台３にアーム型の多関節ロボットからなる脚部の基部21が固定されている。該アーム型の多関節ロボットの固定部分である基部21とそれに連接される最初の回転アーム22間は単純な回転関節とし、その先に連接される第１のアーム23との間は単純なオフセット関節とされる。この第１のアーム23には回転修正アーム24が連接され、該回転修正アーム24と斜交する軸線を中心として回転駆動される第２アーム25が取付けられているが、この第１のアーム23と回転修正アーム24と第２アーム25とで１組の回転修正型オフセット関節ユニットを構成する。この第２アーム25の先に更に回転修正アーム26と該回転修正アーム26と斜交する軸線を中心として回転駆動される第３アーム27とによってもう１組の回転修正型オフセット関節ユニットを構成し、その先に伸縮機能を果たす直動関節28とクッション機能を持つ柔軟関節29を介して円盤状の先端接地部材20を取付けている。そして回転関節21とオフセット関節22によって本体に対する先端接地部材20の位置方向を大まかに決め、第１アーム23から第３アーム27とその間の２つの回転修正型オフセット関節ユニットと直動関節28によって本体に固定の基部に対する先端接地部材20の位置関係を調整制御する。なお、ここに図示した例では３つのオフセット関節はすべて３０°角に設定されている。これが本発明における脚機能の脚を構成するオフセット回転関節を連接したアーム型の多関節の代表例であり、手機能の腕の多関節構造もこれに準じている。
【００１０】
【実施例１】
本発明のロボットの１実施例を図２、図３に示す。ロボット本体１は六角柱の胴部、上下面は該六角柱の断面より小さな六角形そして前記胴部の面と六角形の上下面を繋ぐ六角錐形状の上下傾斜面からなる多面体とし、上面には採取したサンプルを収納するスペースのハッチ11とパラボラアンテナ12、下面にはロケットエンジンの噴射口13が取付けられている。ロボット本体を載置固定する基台３には６本のアーム型の多関節ロボットの基部が固定されており、その内４本が脚機能用脚２で２本一対が手機能用腕４となっている。脚機能用２の先端接地部材20は自立や歩行に適した円盤形態とし着地面は滑りにくいようにスパイク状になっており、手機能用４の先端部は物資の収集やその他の作業を行う際に好適なように一対の「く」の字状とし、把持機能を持たせてある。また、この基台３には４本の短い足５と３つのビデオカメラ６が取付けられ、平坦部ではこの足５によってロボットの自立が出来るようになっていると共に、ビデオカメラ６によってロボットの周辺の状態が把握できるように、特に移動の為に前方とサンプル採取のため下方が良く見えるように装備されている。
【００１１】
図２のＡにパラシュート降下の着地の様子を示している。これは惑星ロボットとしての使用ではなく、人が立ち入り難い場所での作業ロボットを想定したものであり、惑星ロボットの場合には一般に図３のＡに示すようにロケット逆噴射による軟着陸が行なわれる。もっとも、ガス層を有する惑星であればパラシュート着陸も可能である。いずれの場合も着陸時には４本の脚２と２本の腕４はすべて本体１を抱えるように畳まれている。この様にして着地を試みた結果、足場が平坦で無く４本の足５で自立ができずＢに図示するように転倒してしまった場合を想定する。カメラ６からの情報から状況を判断し、Ｃに図示されているようにまず、宙に浮いている側の脚２を操作し、先端部を地表に接地させる。続いて他の脚を操作して４本の脚２で本体１が支持されるように起き上がり動作をし、更に本体１が正常姿勢を採るように操作するが、このときの状態がＤに図示されている。カメラ６の情報から周辺の状況を把握し、作業地点への移動を実行する。この場合、ロボットの歩行動作を行なうことになるが、その際の動作は４本の脚機能の脚２で自立しているロボットの本体１の重心を進行方向に移動しつつ、各脚の先端接地部材20の位置を順次進行方向に進める。作業地点へ到達したならば与えられた作業、この場合試料の採取を例として図のＥに示してあるが、４本の脚でしっかりと自立し作業を実行する。２本の手機能の腕４を使ってサンプルを採取するが、その際中央のカメラ６からの画像情報によってサンプルを選定し掴み採る。該カメラ６は上下方向に回動自在に取り付けられており前方方向及び下方方向に向け観察することができる。サンプル採取の際は本体１の上面部のハッチ11が開けられ収納スペースにサンプルを収めることが出来る。ハッチ11の開放と収納作業にパラボラアンテナ12が邪魔となる場合にはロッドを伸ばしアンテナ位置を高くする。
【００１２】
図３に示す一連の動作はロケット逆噴射で軟着陸し、着地点が平坦部であったため４本の短い足５で自立できた場合を示している。すなわち、Ａは着陸直前の状態を、Ｂは着陸して４本の短い足５で自立できた状態を示している。この状態から、作業に入るにはＣに図示されるように４本の脚機能の脚２の先端部を地表に接地させ、脚幅を徐々に狭めながら本体１を上方に移動させ、Ｄに図示するように脚２で自立させる。この状態から先の動作は図２の場合と同様でカメラ６の情報から周辺の状況を把握し、作業地点への移動を実行する。作業地点へ到達したならば与えられた作業、この場合試料の採取を例として図のＥに示してあるが、４本の脚２でしっかりと自立し作業を実行する。２本の手機能の腕４を使ってサンプルを採取するが、その際中央のカメラ６からの画像情報によってサンプルを選定し掴み採る。
【００１３】
図４に作業を終えて離陸する時の形態例を示している。Ａに図示したものは足場が良い平坦地からの離陸である。４本の脚機能用脚２と２本の手機能用腕４をすべて地表に接地してしっかりと本体１を正常姿勢となるように支持する。この状態でロケットエンジンを噴射させ、基台３から本体１を切り離し離陸させる。Ｂに図示したものは足場が悪い凸凹傾斜地からの離陸である。４本の脚機能用脚２と２本の手機能用腕４をすべて地表に接地してしっかりと本体１を正常姿勢となるように支持する。凸凹傾斜地であっても脚先端部と基台３の基部間の距離と方向を適宜調整して採ることができるオフセット回転関節を連接したアーム型の多関節ロボットを適用した本発明の機能が如何なく発揮されるケースである。この状態でロケットエンジンを噴射させ、基台３から本体１を切り離し離陸させる。
【００１４】
次に、図５を参照しながら本発明のロボットによるサンプル採取の動作について説明する。図中Ａに示したものは比較的小さく軽量のサンプルを採取する形態で一対の手機能用腕４の「く」の字状先端部を用いた把持機能で、サンプルを掴み持上げる動作で採取し、ハッチの開いている収納スペースに運び込む。Ｂに示したものは重量のある大きなサンプルを採取する形態で一対の手機能用腕４のアーム部分でサンプルを抱え込み持上げる動作で採取し、所定場所まで運搬する。この場合、自らの収納スペースに納めることもあり得るが、他の大型宇宙船まで運んで行く場合が想定される。オフセット回転関節を連接したアーム型の多関節ロボットを適用した本発明の脚であることで、従来のヒンジ機構を用いたロボットには不可能であった、このような大きな負荷作業にも耐えられる。
【００１５】
【実施例２】
図６乃至図８を参照しながら本発明の第２の実施例を説明する。この実施例が先の実施例と異なる点はまずこの実施例が走行機能を有していることである。ロボット本体１には相違は無い。図６において３はロボット本体１を載置固定する基台であり、その基台３にアーム型の多関節ロボットからなる脚部の基部が固定されている点、該アーム型の多関節ロボットの固定部分である基部21とそれに連接される最初のアーム22との間は単純な回転関節とし、最初のアーム22とその先に連接された第１のアーム23との間が単純なオフセット関節となっている。この第１のアーム23には回転修正アーム24が連接され、該回転修正アーム24は斜交する軸線を中心として回転駆動される第２アーム25が連接されており、この第１のアーム23、回転修正アーム24そして第２アーム25とで１組の回転修正型オフセット関節ユニットを構成する点、この第２アーム25の先に更に回転修正アーム26と該回転修正アーム26と斜交する軸線を中心として回転駆動される第３アーム27とによってもう１組の回転修正型オフセット関節ユニットを構成した点は先の例と変りはない。ただ回転修正アーム26と第３アーム27間のオフセット関節部の角度が４５°に設定されている点で異なる。そして図７に詳細に示されているように第３アーム27内には車両駆動用のモータ７とレーザ距離センサ50が収納されている。その先には走行機能と着陸時にクッション機能を果たすタイヤ８が衝撃吸収バネ81と回転シャフト74、軸受72を介して第３アーム27に回転可能に取付けられている。また、第３アーム27内部にはレーザ距離センサ50が設置されており、回転シャフト74の筒内を光学路としてレーザビームを照射する。回転シャフト74内にはレンズ51が防水構造で取付けられると共に、前記第３アーム27筒内先端部で回転シャフト74はシール材73で軸封され、前記第３アーム27筒内は液密構造となっている。
【００１６】
以上のような構成をとっているこの実施例は着陸に際して、脚機能用脚２の第３アーム27を地表に向けレーザ距離センサ50によって地表までの距離を計測しつつロケットエンジンの逆噴射動作を操作し着陸動作を容易に行なうことが出来る。また、歩行動作に際してこのレーザ距離センサ50を用いると足場の位置を確認して制御することができ、特に凸凹の多い不整地を歩行する際に有効である。そしてタイヤ８を図６及び図７に示すように寝かせた状態で着地を行なうことでタイヤ自身の緩衝作用と衝撃吸収バネ81の作用によって着地衝撃を吸収することができる。着地の際転倒した時は先の例と同様に４本の脚機能用の脚２で起き上がり動作が可能であり、足場の悪い場所では先の例と同様に歩行動作で移動が可能である。４本の脚機能用脚２は、先端側のオフセット関節部の角度が４５°に設定されていて、回転修正アーム26と第３アーム27間の関節を回転させ、図８に示したように第３アーム27を横にしてタイヤ８を起こし、車輪走行が可能な状態にする。この状態で車輪駆動用モータ７をＯＮすればロボットは走行することができる。勿論タイヤの向きを操作することで曲がることもできる。ただし、この走行は第３アーム27内に設置されている小型の車輪駆動用モータ７を動力源とするため、ハーモニックギヤー等の高減速比の機構71を介してパワーを確保するようにしている。
【００１７】
【実施例３】
先の二つの実施例は主として宇宙ロボットを想定したものであるが、ここに示す実施例は地上作業を想定したロボットの実施例である。地上ではあっても人間が立ち入るには困難な領域、例えば砂漠や密林の中であるとか深い穴や谷の底といった地理的悪条件の場所での作業や、有害ガスが発生したり、放射性物質が存在する領域など危険地域での作業ロボットとして好適なものである。基台３に４本の脚機能用の脚２と一対の手機能用の腕４、ビデオカメラ６、４本の短い足５を取付けた構成は第１実施例と同様である。地上用であることから本体にロケットエンジンを備える必要が無く、代わりにヘリコプター等による吊り下ろし吊り上げを想定し本体上部にピアノ線等の丈夫なワイヤー製の設置・回収用ループ60が取付けられている。指令センターと交信する通信アンテナ12もパラボラを用いる必要は無く、単純なものでよい。また、離陸に際して本体切り離しの必要も無いため本実施例では本体１と基台３は完全固着の一体構造となっている。脚機能用の脚2fと一対の手機能用の腕４を備えたロボットということで、先の実施例と同様に足場の悪い凸凹領域でも安定した作業が実行できる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明のオフセット回転関節を有するロボットは、ロボット本体と、該本体に取付けられる少なくとも３本以上の脚とを備えるロボットであって、各脚は複数のオフセット回転関節を連接した多関節アームからなると共に先端部には接地部材が取付けられてなり、各脚が独立して３次元運動駆動制御可能であることにより、該各脚の複合運動の結果として惑星着陸船等や極限作業ロボット等に求められるロボット本体の起き上がり動作や歩行動作等適宜の３次元運動可能である。
また、複数のオフセット回転関節を連接した多関節アームと該アームの先端部に把持機能を備えた指部材を取付けた少なくとも２本の手機能を有する脚を備えたことにより、惑星着陸船等や極限作業ロボット等に求められるものを掴んだり持上げたり移動させたりの作業を行なうことができるものである。そして、このオフセット回転関節は従来のヒンジ−ピン機構による関節と異なり、動作途中に故障等の原因で停止した場合においてもそのままの状態を自己保持する機能を備えており、大きな角度で曲がった状態などの他無理な力が関節部に掛かったりすることもなく、状態保持のための特別な機構を必要としない利点を備えている。
更に、各脚の先端アームに回転駆動源を設置し、該アームの先端部に軸受および回転シャフトを介して車輪を取付けた構成を採用し、オフセット関節により前記回転シャフトを横にした状態に保つと共に車輪を前記駆動源によって回転させることができるので、惑星着陸船等や極限作業ロボット等に求められるロボットに走行機能を持たせたことができる。
【００１９】
本発明のオフセット回転関節を有するロボットは、ロボットにビデオカメラ及び／又は距離センサを搭載し、これらから得られた情報を複数のオフセット回転関節を連接した多関節アームの制御に利用するようにしたことによって、惑星着陸船等や極限作業ロボット等に求められる各種の機能を容易に実行することができる。
また、車輪又は脚先端接地部材が衝撃吸収構造とされていることによって、惑星着陸船等や極限作業ロボット等を着地させる際の衝撃から当該ロボットを保護することができる。
更に本発明のオフセット回転関節を有するロボットは、、第１アームと、該第１アームの軸線を中心として回転駆動される回転修正アームと、該回転修正アームと斜交する軸線を中心として回転駆動される第２アームとで１組のオフセット回転関節ユニットを構成し、前記第１アームと前記回転修正アームとが回転修正関節機構部を介して連結され、前記回転修正アームと前記第２アームがオフセット回転関節機構部を介して連結されている構成を採用することで、惑星着陸船等や極限作業ロボット等に求められる各種機能を実行する際、個々のオフセット回転関節の制御を独立して実行することができるため、極めて厄介である各脚の複合運動の操作を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロボットにおける脚機能の脚を構成するオフセット回転関節を連接したアーム型の多関節の代表例を示す図である。
【図２】１実施例のパラシュート着陸から作業までの形態を説明する図である。
【図３】１実施例のロケット噴射着陸から作業までの形態を説明する図である。
【図４】１実施例の足場の良い地点と悪い地点での離陸形態を説明する図である。
【図５】１実施例による軽量物作業と重量物作業の形態を説明する図である。
【図６】本発明の第２実施例の脚機構用脚の構成を説明する図である。
【図７】本発明の第２実施例の脚機構用脚の要部構成を示す一部断面図である。
【図８】本発明の第２実施例の脚機構用脚による走行形態を示す図である。
【図９】地上作業を行なう第３実施例を示す図である。
【図１０】本発明の基礎となる多関節ロボットを説明する図である。
【図１１】多関節ロボットの回転修正機能を有するオフセット回転関節ユニットの構成を説明する図である。
【図１２】回転修正機能を有するオフセット回転関節ユニットの要部を一部断面形態で示した図である。
【図１３】多関節ロボットの回転修正機能を有するオフセット回転関節ユニットの作動を説明する図である。
【符号の説明】
１ロボット本体６ビデオカメラ
２脚機構用脚７モータ
21 基部 71 減速歯車機構
22 最初の回転アーム 72 軸受
23,25,27 アーム 73 シール
24,26 回転修正アーム 74 回転シャフト
28 直動関節８タイヤ
29 柔軟関節 81 衝撃吸収バネ機構
20 脚先端接地部材 11 ハッチ
３基台 12 アンテナ
４手機能用腕 13 ロケット噴射口
５短い足 60 設置・回収用ループ

Claims

上下傾斜面からなる多面体のロボット本体と、該本体に取付けられる少なくとも３本以上の脚とを備えるロボットであって、各脚は複数のオフセット回転関節を連接した多関節アームからなると共に先端部には接地部材が取付けられてなり、各脚が独立して３次元運動駆動制御可能であることにより、各脚の複合運動により前記ロボット本体を抱えた形態での着地時の転がり動作、起き上がり動作や歩行動作を含む３次元運動可能であることを特徴とするオフセット回転関節を有するロボット。
離陸・着陸用のロケットエンジンを備えたものである請求項１に記載のオフセット回転関節を有するロボット。
各脚の先端アームに回転駆動源を設置し、該アームの先端部に軸受と回転シャフトおよび衝撃吸収バネを介して車輪が取付けられた構成とし、オフセット関節により前記回転シャフトを横にした状態に保つと共に車輪を前記駆動源によって回転させ、ロボットに走行機能を持たせたことを特徴とする請求項１又は２に記載のオフセット回転関節を有するロボット。
ロボット本体には多関節アームの脚とは別に自立用の短い足を備えたものである請求項１乃至３のいずれかに記載のオフセット回転関節を有するロボット。
ロボット本体には多関節アームの腕が備えられると共に、サンプルを収める収納スペースとハッチが設けられ、採取したサンプルを収納できる機能を持たせたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のオフセット回転関節を有するロボット。
ロケットエンジンを備えたロボット本体が基台上に載置されると共に、該基台には少なくとも３つ以上の多関節アームの基部が固定された構造からなるものであって、前記基台を多関節アームによって地表にしっかりと支持し、前記ロケットエンジンで本体を安定して離陸させる機能を備えたものである請求項１乃至５のいずれかに記載のオフセット回転関節を有するロボット。