JP5525751B2 - 歩行ロボット - Google Patents

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Description

本発明は、歩行ロボットに関するもので、具体的に、ピッチ方向股関節及び膝関節の駆動構造を改善した歩行ロボットに関するものである。
家庭用、軍事用及び産業用の目的で、2足歩行及び4足歩行などが可能な多様な形態の歩行ロボットが開発されている。
特許文献1は、2足歩行ロボットに該当する人間型ロボット(humanoid)を開示している。
特許文献1に開示された人間型ロボットは、胴体と、胴体の上端部に設けられる頭と、胴体の上部両側に設けられる一対の腕と、胴体の下部両側に設けられる一対の脚とを含む。
各脚は、3自由度の股関節を通して胴体と連結される大腿リンクと、1自由度の膝関節を通して大腿リンクと連結される下腿リンクと、2自由度の足首関節を通して下腿リンクと連結される足とを含み、総6自由度の運動が可能になるように設けられる。これによって、走り及び歩きなどの歩行動作だけでなく、多様な下体動作が具現される。
特に、走り及び歩きなどの歩行動作は、主にピッチ方向股関節及び膝関節の反復的な回動によって行われ、足の地面との接触時に地面から相当な大きさの衝撃がロボットに加えられる。このとき、ピッチ方向股関節及び膝関節などを制御することで、ある程度の衝撃緩和が可能である。
しかしながら、従来の歩行ロボットは、各関節、特に、ピッチ方向股関節及び膝関節が異なる性能を有する別個のアクチュエーターによって独立的に駆動されるので、効果的に衝撃を緩和させるためには制御メカニズムが複雑になるという問題点がある。
また、従来の歩行ロボットでは、膝関節を駆動させるためのアクチュエーターが膝関節に隣接して配置されるので、歩行時に脚に大きな慣性力が発生し、股関節駆動用アクチュエーターに大きな負荷を加えるという問題点がある。
大韓民国公開特許第2001−50273号
本発明は、上記のような問題点を解決するためのもので、その目的は、歩行ロボットのピッチ方向股関節及び膝関節の駆動構造を改善することで、制御メカニズムが簡単であり、歩行時に脚から発生する慣性力を減少させ、より小さい出力でより自然な歩行が可能な歩行ロボットを提供することにある。
上記のような目的を達成するための本発明に係る歩行ロボットは、胴体及び前記胴体に連結される複数個の脚を含み、前記各脚のうち少なくとも一つの脚は、大腿リンクと、前記大腿リンクの下部に設けられる下腿リンクと、前記胴体と前記大腿リンクとを連結し、前記胴体に対して前記大腿リンクをピッチ方向に回動させるピッチ方向股関節と、前記大腿リンクと前記下腿リンクとを連結し、前記大腿リンクに対して前記下腿リンクをピッチ方向に回動させる膝関節とを含み、前記ピッチ方向股関節と前記膝関節は、互いに連動されて一つの連動アクチュエーターによって駆動される。
このとき、本発明の歩行ロボットは、前記ピッチ方向股関節を独立的に駆動する独立アクチュエーターをさらに含むことができる。
また、太陽ギアと、前記太陽ギアの外側に設けられるリングギアと、前記太陽ギア及び前記リングギアと噛み合わされて自転及び公転する複数個の遊星ギアと、前記複数個の遊星ギアに連結されるキャリアと、を備える遊星ギア装置をさらに含み、前記連動アクチュエーターの駆動力は、前記リングギア及び前記太陽ギアのうち一つを通して前記遊星ギア装置に入力されると同時に、前記膝関節に伝達され、前記独立アクチュエーターの駆動力は、前記リングギア及び前記太陽ギアのうち残りの一つを通して前記遊星ギア装置に入力され、前記リングギアまたは前記太陽ギアを通して入力された駆動力は、前記キャリアを通して出力され、前記ピッチ方向股関節を駆動させることができる。
また、前記遊星ギアは、太陽ギアと噛み合わされる第1遊星ギアと、リングギアと噛み合わされる第2遊星ギアとを備えており、前記第1遊星ギア及び前記第2遊星ギアは互いに軸結合される。
また、入力軸が前記遊星ギアの出力軸と連結され、出力軸が前記ピッチ方向股関節の回転軸と連結される減速器をさらに含むことができる。
また、入力軸が前記連動アクチュエーターの回転軸と連結され、出力軸が前記膝関節の回転軸と連結される減速器をさらに含むことができる。
また、一側に前記胴体と連結され、他側に前記大腿リンクと回動可能に連結されるフレームをさらに含み、前記遊星ギア装置は、前記フレームによって支持される。
また、前記独立アクチュエーターは、前記ピッチ方向股関節の回転軸に隣接した位置に設けられるか、前記ピッチ方向股関節の回転軸より前記胴体に近い位置に設けられる。
また、前記連動アクチュエーターは、前記ピッチ方向股関節の回転軸に隣接した位置に設けられるか、前記ピッチ方向股関節の回転軸より前記胴体に近い位置に設けられる。
また、前記ピッチ方向股関節と前記膝関節は、それぞれ異なる回動方向を有して連動される。
また、前記胴体と前記ピッチ方向股関節との間に介在される一つ以上の関節をさらに含むことができる。
また、本発明に係る歩行ロボットは、互いに連動される第1ピッチ関節及び第2ピッチ関節を備える脚と、前記第1ピッチ関節及び前記第2ピッチ関節を同時に駆動させる連動アクチュエーターとを含むことができる。
このとき、前記第1ピッチ関節を独立的に駆動する独立アクチュエーターをさらに含むことができる。
また、太陽ギアと、前記太陽ギアの外側に設けられるリングギアと、前記太陽ギア及び前記リングギアと噛み合わされて自転及び公転する複数個の遊星ギアと、前記複数個の遊星ギアに連結されるキャリアと、を備える遊星ギア装置をさらに含み、前記連動アクチュエーターの駆動力は、前記リングギア及び前記太陽ギアのうち一つを通して前記遊星ギア装置に入力されると同時に、前記第2ピッチ関節に伝達され、前記独立アクチュエーターの駆動力は、前記リングギア及び前記太陽ギアのうち残りの一つを通して前記遊星ギア装置に入力され、前記リングギアまたは前記太陽ギアを通して入力された駆動力は、前記キャリアを通して出力され、前記第1ピッチ関節を駆動させることができる。
また、前記独立アクチュエーターは、前記第1ピッチ関節の回転軸に隣接した位置に設けられるか、前記第1ピッチ関節の回転軸より前記胴体に近い位置に設けられる。また、前記連動アクチュエーターは、前記第1ピッチ関節の回転軸に隣接した位置に設けられるか、前記第1ピッチ関節の回転軸より前記胴体に近い位置に設けられる。
また、前記第1ピッチ関節はピッチ方向股関節で、前記第2ピッチ関節は膝関節である。
また、胴体と、大腿リンクと、下腿リンクと、前記胴体と前記大腿リンクとを連結する股関節と、前記大腿リンクと前記下腿リンクとを連結する膝関節と、を含み、前記股関節は、ヨー方向股関節、ロール方向股関節及びピッチ方向股関節を含み、前記ピッチ方向股関節と前記膝関節は互いに連動される。
また、第1入力軸、第2入力軸及び出力軸を含む動力切替装置をさらに含み、前記第1入力軸または前記第2入力軸に入力された出力は、前記出力軸に伝達されて前記ピッチ方向股関節を駆動させることができる。
本発明に係る歩行ロボットによると、ピッチ方向股関節及び膝関節の制御が簡単になる。また、歩行ロボットの歩行時に脚から発生する慣性力が大いに減少し、脚の駆動に必要な出力が減少するようになる。
また、大腿リンク及び下腿リンクのピッチ方向回動のための二つのアクチュエーターのうち一つのアクチュエーターを、低い出力を有するアクチュエーターに取り替えることができる。
本発明の実施例に係る歩行ロボットの脚関節構造を概略的に示した斜視図である。 本発明の実施例に係る歩行ロボットの右側脚の股関節及び膝関節を示した斜視図である。 図2に示した右側脚の主要部を分解して示した斜視図である。 図2のA−A線断面図である。 本発明に係る歩行ロボットのピッチ方向股関節及び膝関節の動作を示した図である。 本発明に係る歩行ロボットのピッチ方向股関節及び膝関節の動作を示した図である。
以下、本発明の好適な実施例を添付された図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施例に係る歩行ロボットの脚関節構造を概略的に示した斜視図である。図1に示すように、本発明のロボットは、胴体1の下部両側に連結される脚2L,2Rを含む。図中、参照符号"L"と"R"は、それぞれ左側と右側を示している。
胴体には、腕及び頭などのリンクが付着されるか、入力装置及びディスプレイ装置などの別途の装置が設けられる。
各脚2L,2Rは、大腿リンク10L,10Rと、大腿リンク10L,10Rの下部に設けられる下腿リンク20L,20Rと、下腿リンク20L,20Rの下部に設けられる足30L,30Rと、胴体1と大腿リンク10L,10Rとを連結する股関節40L,40Rと、大腿リンク10L,10Rと下腿リンク20L,20Rとを連結する膝関節200L,200Rと、下腿リンク20L,20Rと足30L,30Rとを連結する足首関節70L,70Rとを含む。
股関節40L,40Rは、胴体1に対して大腿リンク10L,10RをZ軸周囲に回転させるヨー方向股関節50L,50Rと、胴体1に対して大腿リンク10L,10RをX軸周囲に回動させるロール方向股関節60L,60Rと、胴体1に対して大腿リンク10L,10RをY軸周囲に回動させるピッチ方向股関節100L,100Rとを備えている。以下、ヨー方向回転(回動)はZ軸周囲の回転(回動)を意味し、ロール方向回転(回動)はX軸周囲の回転(回動)を意味し、ピッチ方向回転(回動)はY軸周囲の回転(回動)を意味する。
膝関節200L,200Rは、大腿リンク10L,10Rに対して下腿リンク20L,20RをY軸周囲に回動させるピッチ方向関節である。
足首関節70L,70Rは、下腿リンク20L,20Rに対して足30L,30RをX軸周囲に回動させるロール方向足首関節71L,71Rと、下腿リンク20L,20Rに対して足30L,30RをY軸周囲に回動させるピッチ方向足首関節72L,72Rとを備えている。
図中、未説明符号80L及び80Rは、足首関節70L,70Rと足30L,30Rとの間に設けられる6軸力センサーを示している。6軸力センサー80L,80Rは、3方向の力成分(F、F、F)及び3方向のモーメント成分(M、M、M)を測定し、脚2L,2Rの着地有無及び脚2L,2Rに加えられる床反力などを検出する。図中、未説明符号90は、胴体1に設置され、Z軸に対する傾斜及び角速度を検出する傾斜センサーを示している。また、各関節を駆動させる各モーターに付着されたロータリーエンコーダー(図示せず)によって、各モーターの回転量が検出される。
このような6軸力センサー80L,80R、傾斜センサー90及びロータリーエンコーダーで生成されたデータは制御部(図示せず)に入力され、制御部は、前記データに基づいて各モーターを制御し、これによって、ロボットの各種動作が具現される。
以下、本発明の歩行ロボットによって具現される各種動作のうち歩行動作と関連して、股関節及び膝関節の駆動構造を右側脚2Rを例に挙げて説明する。もちろん、上述する右側脚2Rの構造は、左側脚2Lにも適用可能である。
図2は、本発明の実施例に係る歩行ロボットの右側脚の股関節及び膝関節を示した斜視図で、図3は、図2に示した右側脚の主要部を分解して示した斜視図で、図4は、図2のA−A線断面図である。
上述したように、本発明の脚2Rは、大腿リンク10Rと、大腿リンク10Rの下部に設けられる下腿リンク20Rと、下腿リンク20Rの下部に設けられる足30Rと、胴体1と大腿リンク10Rとを連結する股関節40Rと、大腿リンク10Rと下腿リンク20Rとを連結する膝関節200Rとを含む。このとき、股関節40Rは、胴体1に対する大腿リンク10Rの3自由度運動が可能になるように、ヨー方向股関節50R、ロール方向股関節60R及びピッチ方向股関節100Rを備えており、膝関節200Rは、大腿リンク10Rに対する下腿リンク20Rのピッチ方向回動が可能になるように設けられる。
ヨー方向股関節50Rは、胴体1に対して大腿リンク10RをZ軸周囲に回転させる関節で、胴体1によって支持されて駆動力を発生させるアクチュエーター52と、胴体1によって支持され、入力軸53iがアクチュエーター52と連結され、出力軸53eが後述するロール方向股関節用フレーム61に連結される減速器53とを含む。このとき、アクチュエーター52は、回転力を発生させる電動モーターで、減速器53は、公知のハーモニック減速器である。本発明の実施例に係る歩行ロボットに備わるアクチュエーター及び減速器は、特別な言及がない限り、上述した通りである。
ヨー方向股関節用アクチュエーター52が作動すると、アクチュエーター52から発生した回転力が減速器53に伝達され、ロール方向股関節用フレーム61以下の構造体がヨー方向に回転するようになる。
ロール方向股関節60Rは、大腿リンク10RをX軸周囲に回動させる関節で、ロール方向股関節用フレーム61と、ロール方向股関節用フレーム61によって支持されて駆動力を発生させるアクチュエーター62と、ロール方向股関節用フレーム61によって支持され、入力軸63iが前記アクチュエーター62と連結され、出力軸63eが後述するピッチ方向股関節用フレーム110に結合される減速器63とを備えている。
これによって、ロール方向股関節用アクチュエーター62が作動すると、アクチュエーター62から発生した駆動力がロール方向股関節60Rの減速器63に伝達され、ピッチ方向股関節フレーム110以下の構造体がロール方向に回動するようになる。
ピッチ方向股関節100Rは、ピッチ方向股関節用フレーム110と、ピッチ方向股関節用フレーム110によって支持されて駆動力を発生させる連動アクチュエーター120及び独立アクチュエーター130と、連動アクチュエーター120または独立アクチュエーター130から発生した駆動力が入力される第1及び第2入力軸141,142及び入力された駆動力が出力される出力軸143を備える遊星ギア装置140と、ピッチ方向股関節用フレーム110によって支持され、入力軸150iが遊星ギア装置140の出力軸143とギア結合され、出力軸150eがピッチ方向股関節100Rの回転軸100cにベルトによって結合される減速器150とを含む。図中、未説明符号143g及び150gは、遊星ギア装置140の出力軸143及び減速器150の入力軸150iにそれぞれ固定結合され、互いに噛み合わされる各ギアを示している。
本発明の実施例に係る遊星ギア装置140は、第1入力軸141が軸結合される太陽ギア144と、太陽ギア144の外側に設けられて第2入力軸142が軸結合されるリングギア145と、太陽ギア144及びリングギア145と噛み合わされて自転及び公転する複数個の遊星ギア146と、一側には前記複数個の遊星ギア146が自転可能に連結され、他側には出力軸143が軸結合されるキャリア147とを備えている。各遊星ギア146は、太陽ギア144と噛み合わされる第1遊星ギア146aと、リングギア145と噛み合わされる第2遊星ギア146bとを備えており、第1遊星ギア146a及び第2遊星ギア146bは、互いに軸結合されて同一の角速度で自転する。
遊星ギア装置140の第1入力軸141は、独立アクチュエーター130の回転軸とベルトによって結合され、遊星ギア装置140の第2入力軸142は、連動アクチュエーター120の回転軸とベルトによって結合され、上述したように、遊星ギア装置140の出力軸143は、ピッチ方向股関節100Rの回転軸100aと連結される減速器150の入力軸150iとギア結合される。これによって、本実施例に係る遊星ギア装置140は、第1入力軸141に入力される駆動力と第2入力軸142に入力される駆動力を出力軸143に選択的に伝達する動力切替装置の機能をする。
また、本実施例の遊星ギア装置140では、次のような関係が成立する。
Figure 0005525751
ωsun:太陽ギアの角速度
ωring:リングギアの角速度
ωcarrier:キャリアの角速度
sun:太陽ギアの歯数
ring:リングギアの歯数
planet−sun:第1遊星ギアの歯数
planet−ring:第2遊星ギアの歯数
膝関節200Rは、大腿リンク10Rによって支持され、その出力軸210eが膝関節200Rの回転軸200aと連結される減速器210を備えている。図示したように、連動アクチュエーター120によって駆動される第2入力軸142は、ピッチ方向股関節用フレーム110の中心軸111に回転可能に連結されたプーリー160hを通して減速器210の入力軸210iとベルトによって結合される。結果的に、減速器210の入力軸210iが連動アクチュエーター120の回転軸と連結され、その出力軸210eが膝関節200Rの回転軸200aと連結されるので、膝関節200Rは連動アクチュエーター120によって駆動される。このとき、ピッチ方向股関節用フレーム110の中心軸111と減速器210の入力軸210iを連結するベルトの張力が一定に維持されるように、ピッチ方向股関節用フレーム110の中心軸111は、ピッチ方向股関節100Rの回転軸100aと同一の回転中心100cを有するように設けられることが好ましい。
図中、未説明符号160a乃至160gは、独立アクチュエーター130の回転軸、連動アクチュエーター120の回転軸、第1入力軸141、第2入力軸142、ピッチ方向股関節100Rの回転軸100a及び減速器210の入力軸210iと一緒に回転するように前記各回転軸と固定結合されるプーリーを示している。このとき、プーリー160hと一緒に、プーリー160gは、動力伝達を媒介するように二つのプーリーが軸結合された構造を有する。
図5及び図6は、本発明の実施例に係る歩行ロボットのピッチ方向股関節及び膝関節の動作を示した図である。
以下、本発明の実施例に係る歩行ロボットのピッチ方向股関節100R及び膝関節200Rの連動構造を、図5及び図6と一緒に前記(式1)を用いて説明する。理解を助けるために、太陽ギア144は、独立アクチュエーター130の角速度と同一の角速度で回転するように独立アクチュエーター130の回転軸と連結され、リングギア145は、連動アクチュエーター120の角速度と同一の角速度で回転するように連動アクチュエーター120の回転軸と連結され、胴体に対する大腿リンク10Rの回動角a1はキャリア147の角速度に比例し、大腿リンク10Rに対する下腿リンク20Rの回動角a2はリングギア145の角速度に比例するようにプーリー及びギアなどが連結されると仮定する。
独立アクチュエーター130が停止し、連動アクチュエーター120のみが作動する場合、ピッチ方向股関節100R及び膝関節200Rが同時に駆動される。
具体的に、図5に示すように、連動アクチュエーター120が時計方向に駆動される場合、リングギア145及び遊星ギア146がそれぞれ時計方向に回転及び公転し、遊星ギア装置140の出力軸143とギア結合される減速器150の入力軸150i及び出力軸150eが反時計方向に回動するようになり、大腿リンク10Rは反時計方向に回動するようになる。これと同時に、リングギア145の第2入力軸142、プーリー160h及び減速器210を通して連結される下腿リンク20Rは、時計方向に回動するようになる。これによって、図5に示すように、脚の運動が具現される。
例えば、下腿リンク20Rの回動角a2の大きさが大腿リンク10Rの回動角a1の大きさの2倍になると仮定(すなわち、大腿リンクの回動角及び下腿リンクの回動角がそれぞれキャリアの角速度及びリングギアの角速度に比例すると仮定したので、ωring=2×ωcarrierの関係が成立する。)する場合、(式1)から次のような関係が得られる。このとき、独立アクチュエーター130は停止状態であるので、ωsun=0である。
Figure 0005525751
すなわち、(式2)のような関係が成立するように太陽ギア144、リングギア145、第1及び第2遊星ギア146a,146bの歯数を調整する場合、独立アクチュエーター130の停止状態で連動アクチュエーター120が作動すると、下腿リンク20Rは、大腿リンク10Rの回動角a1の大きさの2倍になる大きさで大腿リンク10Rの回動方向と反対方向に回動する。このように、左側及び右側脚の関節が作動すると、ロボットの座り動作が具現される。
図6に示すように、連動アクチュエーター120が停止し、独立アクチュエーター130が動作する場合、独立アクチュエーター130の回転方向と反対方向に大腿リンク10Rが回動するようになり、大腿リンク10Rを基準にしたとき、下腿リンク20Rは回動しなくなる。
(式2)の条件下で、独立アクチュエーター130及び連動アクチュエーター120を同時に駆動させる場合、(式1)から次のような関係が成立する。
Figure 0005525751
したがって、独立アクチュエーター130及び連動アクチュエーター120を同時に駆動させ、ピッチ方向股関節100R及び膝関節200Rも一緒に回動させることが可能になり、複雑な動作の具現及び精密な制御が可能になる。
上述したように、連動アクチュエーター120から発生した駆動力は、遊星ギア装置140を通してピッチ方向股関節100Rに伝達されると同時に、プーリー160hを通して膝関節200Rに伝達される。すなわち、ピッチ方向股関節100Rと膝関節200Rは、互いに連動されて一つの連動アクチュエーター120によって駆動される。
その結果、本実施例に係る歩行ロボットでは、ピッチ方向股関節100R及び膝関節200Rの制御が簡単になる。具体的に、走り、歩き及び座りなどのようにピッチ方向股関節100R及び膝関節200Rが同時に駆動される動作で一つのアクチュエーターのみを制御することで、動作の具現が可能になるので、制御メカニズムが簡単になる。特に、走り及び歩きなどの歩行動作時、一つのアクチュエーターのみを制御することで、地面から伝達される衝撃を効果的に緩和させることができる。
また、本実施例に係る歩行ロボットでは、ピッチ方向股関節100Rを独立的に駆動させる独立アクチュエーター130のみならず、互いに連動されたピッチ方向股関節100R及び膝関節200Rを駆動させる連動アクチュエーター120がピッチ方向股関節100Rに隣接して配置されるので、歩行ロボットの歩行時に脚から発生する慣性力が大いに減少し、脚の駆動に必要な出力が減少するようになる。
また、大腿リンク10R及び下腿リンク20Rのピッチ方向回動のための二つのアクチュエーターのうち一つのアクチュエーターを、低い出力を有するアクチュエーターに取り替えることができる。具体的に、本実施例に係る歩行ロボットでは、大きい垂直荷重及びトルクがピッチ方向股関節100Rと膝関節200Rに加えられる走り及び座りなどの動作では、大きい出力を有する連動アクチュエーター120を駆動し、単純にピッチ方向股関節100Rのみの駆動によって大腿リンク10Rを回動させる場合には、相対的に小さい出力を有する独立アクチュエーター130を駆動することで、動作の具現が可能である。したがって、独立アクチュエーター130は、小さい出力を有するモーターに取り替えることができる。
本実施例では、2足歩行ロボットを例に挙げて本発明による2個の互いにリンク連結されたピッチ関節の間の連動構造を説明したが、これは、例示的なものであり、本発明の連動構造は、4足歩行ロボットなどの多様な種類の歩行ロボットにも適用される。
さらに、本発明のピッチ方向股関節と膝関節との間の連動構造は、多様な形態に変形実施される。
例えば、本実施例において、ピッチ方向股関節100Rは、ヨー方向股関節50R及びロール方向股関節60Rを通して胴体1と連結されるが、胴体1に直接連結されることも可能である。そして、胴体1とピッチ方向股関節100Rの間に介在される関節の数には制限がない。
また、本実施例において、独立アクチュエーター130及び連動アクチュエーター120は、ピッチ方向股関節100Rの回転軸100aより胴体1に近い位置に配置されるが、ピッチ方向股関節100Rの回転軸100aより胴体1に遠い位置に配置されることも可能である。ただし、歩行時に脚から発生する慣性力を考慮した上で、ピッチ方向股関節100Rの回転軸100aに隣接した位置に配置されるか、ピッチ方向股関節100Rの回転軸100aより胴体1に近い位置に配置されることが好ましい。
また、本実施例において、独立アクチュエーター130は太陽ギア144と連結され、連動アクチュエーター120はリングギア145と連結されるが、連動アクチュエーター120が太陽ギア144と連結され、独立アクチュエーター130がリングギア145と連結されることも可能である。この場合、膝関節200Rは、太陽ギア144に結合された第1入力軸141に連結される。
また、本実施例の歩行ロボットは、遊星ギア装置140の出力軸143とピッチ方向股関節100Rの回転軸100aを連結する減速器150を備えているが、別途の減速器を備えず、遊星ギア装置140を減速器として使用することもできる。ただし、この場合、ピッチ方向股関節100Rと膝関節200Rの回動方向が反対になるように、別途の動力伝達構造が追加されるべきである。
また、回転軸を支持するベアリングなどの構成要素が追加されることも可能である。
1 胴体
2L,2R 脚
10L,10R 大腿リンク
20L,20R 下腿リンク
30L,30R 足
40L,40R 股関節
50L,50R ヨー方向股関節
52、62 アクチュエータ
53、63 減速器
60L,60R ロール方向股関節
61 ロール方向股関節用フレーム
70L、70R 足首関節
71L、71R ロール方向足首関節
72L、72R ピッチ方向足首関節
80L、80R 6軸力センサー
90 傾斜センサー
100L,100R ピッチ方向股関節
110 ピッチ方向股関節用フレーム
111 中心軸
200L,200R 膝関節
120 連動アクチュエーター
130 独立アクチュエーター
140 遊星ギア装置
144 太陽ギア
145 リングギア
146 遊星ギア
160h プーリー

Claims (11)

  1. 胴体及び前記胴体に連結される複数個の脚を含む歩行ロボットにおいて、
    前記各脚のうち少なくとも一つの脚は、大腿リンクと、前記大腿リンクの下部に設けられる下腿リンクと、前記胴体と前記大腿リンクとを連結し、前記胴体に対して前記大腿リンクをピッチ方向に回動させるピッチ方向股関節と、前記大腿リンクと前記下腿リンクとを連結し、前記大腿リンクに対して前記下腿リンクをピッチ方向に回動させる膝関節と、を含み、
    前記ピッチ方向股関節と前記膝関節は、互いに連動されて一つの連動アクチュエーターによって駆動され、かつ
    前記ピッチ方向股関節のみを独立的に駆動する独立アクチュエーターを含み、
    前記連動アクチュエーターと前記独立アクチュエーターは、背中合わせに配置され、ともに前記ピッチ方向股関節の回転軸に隣接した位置に設けられるか、前記ピッチ方向股関節の回転軸より前記胴体に近い位置に設けられる、
    ことを特徴とする歩行ロボット。
  2. 太陽ギアと、前記太陽ギアの外側に設けられるリングギアと、前記太陽ギア及び前記リングギアと噛み合わされて自転及び公転する複数個の遊星ギアと、前記複数個の遊星ギアに連結されるキャリアと、を備える遊星ギア装置をさらに含み、
    前記連動アクチュエーターの駆動力は、前記リングギア及び前記太陽ギアのうち一つを通して前記遊星ギア装置に入力されると同時に、前記膝関節に伝達され、前記独立アクチュエーターの駆動力は、前記リングギア及び前記太陽ギアのうち残りの一つを通して前記遊星ギア装置に入力され、前記リングギアまたは前記太陽ギアを通して入力された駆動力は、前記キャリアを通して出力され、前記ピッチ方向股関節を駆動させることを特徴とする請求項1に記載の歩行ロボット。
  3. 前記遊星ギアは、太陽ギアと噛み合わされる第1遊星ギアと、リングギアと噛み合わされる第2遊星ギアとを備えており、前記第1遊星ギア及び前記第2遊星ギアは互いに軸結合されることを特徴とする請求項2に記載の歩行ロボット。
  4. 入力軸が前記遊星ギア装置の出力軸と連結され、出力軸が前記ピッチ方向股関節の回転軸と連結される減速器をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の歩行ロボット。
  5. 入力軸が前記連動アクチュエーターの回転軸と連結され、出力軸が前記膝関節の回転軸と連結される減速器をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の歩行ロボット。
  6. 一側に前記胴体と連結され、他側に前記大腿リンクと回動可能に連結されるフレームをさらに含み、
    前記遊星ギア装置は、前記フレームによって支持されることを特徴とする請求項2に記載の歩行ロボット。
  7. 前記ピッチ方向股関節と前記膝関節は、それぞれ異なる回動方向を有して連動されることを特徴とする請求項1に記載の歩行ロボット。
  8. 前記胴体と前記ピッチ方向股関節との間に介在される一つ以上の関節をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の歩行ロボット。
  9. 互いに連動される第1ピッチ関節及び第2ピッチ関節を備える脚と、
    前記第1ピッチ関節及び前記第2ピッチ関節を同時に駆動させる連動アクチュエーターと、
    前記第1ピッチ関節のみを独立的に駆動する独立アクチュエーターと、を含み、
    前記連動アクチュエーターと前記独立アクチュエーターは、背中合わせに配置され、ともに前記第1ピッチ関節の回転軸に隣接した位置に設けられるか、前記第1ピッチ関節の回転軸より胴体に近い位置に設けられる、
    ことを特徴とする歩行ロボット。
  10. 太陽ギアと、前記太陽ギアの外側に設けられるリングギアと、前記太陽ギア及び前記リングギアと噛み合わされて自転及び公転する複数個の遊星ギアと、前記複数個の遊星ギアに連結されるキャリアと、を備える遊星ギア装置をさらに含み、
    前記連動アクチュエーターの駆動力は、前記リングギア及び前記太陽ギアのうち一つを通して前記遊星ギア装置に入力されると同時に、前記第2ピッチ関節に伝達され、前記独立アクチュエーターの駆動力は、前記リングギア及び前記太陽ギアのうち残りの一つを通して前記遊星ギア装置に入力され、前記リングギアまたは前記太陽ギアを通して入力された駆動力は、前記キャリアを通して出力され、前記第1ピッチ関節を駆動させることを特徴とする請求項9に記載の歩行ロボット。
  11. 前記第1ピッチ関節はピッチ方向股関節で、前記第2ピッチ関節は膝関節であることを特徴とする請求項9に記載の歩行ロボット。
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