JPH0234753B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0234753B2 JPH0234753B2 JP58054605A JP5460583A JPH0234753B2 JP H0234753 B2 JPH0234753 B2 JP H0234753B2 JP 58054605 A JP58054605 A JP 58054605A JP 5460583 A JP5460583 A JP 5460583A JP H0234753 B2 JPH0234753 B2 JP H0234753B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frames
- legs
- freedom
- walking
- walking machine
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 10
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はロボツト、乗用機械等の歩行機械、
特に不整地面や月面を移動する場合に有利な移動
機械に関するものである。
特に不整地面や月面を移動する場合に有利な移動
機械に関するものである。
不整地面を移動させるための移動機械として最
低限満足しなければならない条件としては (イ)本体を重力方向に対して、常に水平に保つこ
とができ、(ロ)平面上の任意の位置に行くことがで
き、本体を任意の方向に向け得る、 ことである。
低限満足しなければならない条件としては (イ)本体を重力方向に対して、常に水平に保つこ
とができ、(ロ)平面上の任意の位置に行くことがで
き、本体を任意の方向に向け得る、 ことである。
従来にも、動物の足と似た４本またはそれ以上
の足を持つ機構に歩行動作を行なわせるようにし
たロボツト用歩行装置等の多足歩行機械がある
が、それらは一般的に安定性が悪いという欠点が
あり、特に、不整地上の歩行における足の歩行動
作にともなつて、その足に支持されている基台が
上下、前後またはは左右に傾き若しくは振れ、基
台上に物品を積載して運搬しようとする場合には
歩行面の地形に関係なく、常に一定の垂直方向位
置を保つたまま移動させることが困難であるとい
う問題があつて、それらの解決が望まれている。
また移動機械の自由度については、基本的には第
１図に示すように、最も単純な３輪式移動機械を
例にとつて説明すると、必要条件として、舵取り
のための１自由度、舵取り輪の回転駆動のための
１自由度、本体の上下動のための１自由度、本体
の三次元軸に関する回転のための３自由度の合計
６自由度、または舵取りのための１自由度、舵取
り輪の回転駆動のための１自由度、各車輪の上下
動のための３自由度及び本体の回転のための１自
由度の合計６自由度が必要である（図面中、ｎは
自由度を表す。以下同じ）。
の足を持つ機構に歩行動作を行なわせるようにし
たロボツト用歩行装置等の多足歩行機械がある
が、それらは一般的に安定性が悪いという欠点が
あり、特に、不整地上の歩行における足の歩行動
作にともなつて、その足に支持されている基台が
上下、前後またはは左右に傾き若しくは振れ、基
台上に物品を積載して運搬しようとする場合には
歩行面の地形に関係なく、常に一定の垂直方向位
置を保つたまま移動させることが困難であるとい
う問題があつて、それらの解決が望まれている。
また移動機械の自由度については、基本的には第
１図に示すように、最も単純な３輪式移動機械を
例にとつて説明すると、必要条件として、舵取り
のための１自由度、舵取り輪の回転駆動のための
１自由度、本体の上下動のための１自由度、本体
の三次元軸に関する回転のための３自由度の合計
６自由度、または舵取りのための１自由度、舵取
り輪の回転駆動のための１自由度、各車輪の上下
動のための３自由度及び本体の回転のための１自
由度の合計６自由度が必要である（図面中、ｎは
自由度を表す。以下同じ）。
しかるに、従来の多足歩行機械は十分条件を満
たすために、一般に、各足が空間の三次元座標の
点に位置するための３自由度をもち、ｎ個の足に
ついて合計3n自由度の協調制御を行なつている。
しかし、この従来の方法は、微視的なレベルでの
足場の選択は可能であるが、歩行速度は極めて遅
く、かつ合計3n個の駆動装置（例えばモーター）
が必要であり構造が複雑で、制御は極めて煩雑で
ある。さらにまた、ステアリング時の各足の協調
制御が必要となつており、これらの点の改良技術
の開発が望まれている。
たすために、一般に、各足が空間の三次元座標の
点に位置するための３自由度をもち、ｎ個の足に
ついて合計3n自由度の協調制御を行なつている。
しかし、この従来の方法は、微視的なレベルでの
足場の選択は可能であるが、歩行速度は極めて遅
く、かつ合計3n個の駆動装置（例えばモーター）
が必要であり構造が複雑で、制御は極めて煩雑で
ある。さらにまた、ステアリング時の各足の協調
制御が必要となつており、これらの点の改良技術
の開発が望まれている。
この発明は上記のごとき事情に鑑みてなされた
ものであつて、歩行機械としての最低条件を容易
に満足させ、車輪式移動機械では行けないような
場所でも自由に行くことができ、自由度が少なく
構造が簡単で各足の協調制御を極めて簡単にする
ことができ、歩行速度が高く、かつ任意の位置に
進むことができる、４足歩行機械を提供すること
を目的とするものである。
ものであつて、歩行機械としての最低条件を容易
に満足させ、車輪式移動機械では行けないような
場所でも自由に行くことができ、自由度が少なく
構造が簡単で各足の協調制御を極めて簡単にする
ことができ、歩行速度が高く、かつ任意の位置に
進むことができる、４足歩行機械を提供すること
を目的とするものである。
この目的に対応して、この発明の４足歩行機械
は、少なくとも、相互に相対変位可能な２個のフ
レームと、両端近傍の枢着点において前記両フレ
ームに枢着している伸縮可能な伸縮フレームと、
及び前記両フレームに前記枢着点と一致しない位
置において取付けられそれぞれ取付けられたフレ
ームに対して上下相対変位可能な合計４本の足
と、変位可能に取付けられたバランス重りとを備
え、かつ前記バランス重りは４足歩行機械の全体
の重心が前記４本の足のうちの任意の３本の足の
接地点を頂点とする三角形の垂直投影面内に位置
するように前記変位可能に構成されていることを
特徴としている。
は、少なくとも、相互に相対変位可能な２個のフ
レームと、両端近傍の枢着点において前記両フレ
ームに枢着している伸縮可能な伸縮フレームと、
及び前記両フレームに前記枢着点と一致しない位
置において取付けられそれぞれ取付けられたフレ
ームに対して上下相対変位可能な合計４本の足
と、変位可能に取付けられたバランス重りとを備
え、かつ前記バランス重りは４足歩行機械の全体
の重心が前記４本の足のうちの任意の３本の足の
接地点を頂点とする三角形の垂直投影面内に位置
するように前記変位可能に構成されていることを
特徴としている。
以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面に
ついて説明する。
ついて説明する。
第２図、第３図及び第４図において、１は４足
歩行機械であり、４足歩行機械１は別個に構成さ
れ、かつ相互に相対変位可能な剛体の２個のフレ
ーム２，３を備えている。２個のフレーム２，３
は伸縮フレーム４で連結されている。
歩行機械であり、４足歩行機械１は別個に構成さ
れ、かつ相互に相対変位可能な剛体の２個のフレ
ーム２，３を備えている。２個のフレーム２，３
は伸縮フレーム４で連結されている。
フレーム２，３には、それぞれ両端近傍に足
５，６，７，８が取付けられている。足５，６，
７，８はそれぞれ取りつけられたフレーム２，３
に対して上下に相対変位可能で、それぞれの上下
動はフレーム２，３に固定されたモーター１１，
１２，１３、及び１４で駆動される。
５，６，７，８が取付けられている。足５，６，
７，８はそれぞれ取りつけられたフレーム２，３
に対して上下に相対変位可能で、それぞれの上下
動はフレーム２，３に固定されたモーター１１，
１２，１３、及び１４で駆動される。
足５，６，７，８のフレーム２，３への取付け
位置は任意であるが、但し、その取付け位置は後
述する伸縮フレームの枢着点１５，１６とは一致
しない。
位置は任意であるが、但し、その取付け位置は後
述する伸縮フレームの枢着点１５，１６とは一致
しない。
伸縮フレーム４は両端近傍の枢着点１５，１６
でフレーム２，３の中央部に枢着している。伸縮
フレーム４は例えばピストン・シリンダー機構及
びモーターを含む伸縮駆動装置１９で連結された
第１部分１７及び第２部分１８からなつており、
全体として伸縮可能である。
でフレーム２，３の中央部に枢着している。伸縮
フレーム４は例えばピストン・シリンダー機構及
びモーターを含む伸縮駆動装置１９で連結された
第１部分１７及び第２部分１８からなつており、
全体として伸縮可能である。
伸縮フレーム４には本体（例えば運転席）２１
が設けられ、本体２１はモーター２４によつて駆
動されて伸縮フレーム４に対して回転軸２２に関
して回転可能である。ただしこの機能は歩行に直
接的には関係しない。
が設けられ、本体２１はモーター２４によつて駆
動されて伸縮フレーム４に対して回転軸２２に関
して回転可能である。ただしこの機能は歩行に直
接的には関係しない。
また、回転軸２２に関して回転可能でかつ本体
２１に対して相対回転変位可能なバランス重り２
３が設けられている。このバランス重り２３は４
足歩行機械の重心の位置を規制するためのもの
で、重り２３の回転位置によつて４足歩行機械の
重心位置が決定される。
２１に対して相対回転変位可能なバランス重り２
３が設けられている。このバランス重り２３は４
足歩行機械の重心の位置を規制するためのもの
で、重り２３の回転位置によつて４足歩行機械の
重心位置が決定される。
このように構成された４足歩行機械１の歩行動
作は次のようにしてなされる。
作は次のようにしてなされる。
第５図に示すように、まずモーター１１，１
２，１３，１４を駆動させ、接地点の高低に応じ
て足６，７及び８を本体２１が水平になるように
接地させて本体２１を支える立足とした後、足
６，７，８の接地点を頂点とする三角形の垂直投
影面に平行な平面内でバランス重り２３を足５の
反対側に回転変位させて、前記の三角形の垂直投
影面内に４足歩行機械１の重心を位置させる（第
５図ａ）。
２，１３，１４を駆動させ、接地点の高低に応じ
て足６，７及び８を本体２１が水平になるように
接地させて本体２１を支える立足とした後、足
６，７，８の接地点を頂点とする三角形の垂直投
影面に平行な平面内でバランス重り２３を足５の
反対側に回転変位させて、前記の三角形の垂直投
影面内に４足歩行機械１の重心を位置させる（第
５図ａ）。
次に足５を上昇させて遊び足とする。この状態
で伸縮フレーム４を伸長させるとフレーム３が足
６の接地点を中心として回転変位し、したがつて
足５も変位する（第５図ｂ）。
で伸縮フレーム４を伸長させるとフレーム３が足
６の接地点を中心として回転変位し、したがつて
足５も変位する（第５図ｂ）。
次に足５，６及び８を接地させて本体２１を支
える立足とした後、バランス重り２３を足７の反
対側に回転変位させて、足５，６，８の接地点を
頂点とする三角形の垂直投影面内に４足歩行機械
１の重心を位置させ、次に足７を上昇させて遊び
足とする。この状態で伸縮フレーム４を収縮させ
るとフレーム２が足８の接地点を中心として回転
変位し、したがつて足７も変位する（第５図ｃ）。
える立足とした後、バランス重り２３を足７の反
対側に回転変位させて、足５，６，８の接地点を
頂点とする三角形の垂直投影面内に４足歩行機械
１の重心を位置させ、次に足７を上昇させて遊び
足とする。この状態で伸縮フレーム４を収縮させ
るとフレーム２が足８の接地点を中心として回転
変位し、したがつて足７も変位する（第５図ｃ）。
次に足５，６及び７を接地させて本体２１を支
える立足とした後、バランス重り２３を足８の反
対側に回転変位させて、足５，６，７の接地点を
頂点とする三角形の垂直投影面内に４足歩行機械
１の重心を位置させ、次に足８を上昇させて遊び
足とする（第５図ｃ）。この状態で伸縮フレーム
４を収縮させるとフレーム２が足７の接地点を中
心として回転変位し、したがつて足８も変位する
（第５図ｄ）。
える立足とした後、バランス重り２３を足８の反
対側に回転変位させて、足５，６，７の接地点を
頂点とする三角形の垂直投影面内に４足歩行機械
１の重心を位置させ、次に足８を上昇させて遊び
足とする（第５図ｃ）。この状態で伸縮フレーム
４を収縮させるとフレーム２が足７の接地点を中
心として回転変位し、したがつて足８も変位する
（第５図ｄ）。
次に足５，７及び８を接地させて本体２１を支
える立足とした後、バランス重り２３を足６の反
対側に回転変位させて、足５，７，８の接地点を
頂点とする三角形の垂直投影面内に４足歩行機械
１の重心を位置させ、次に足６を上昇させて遊び
足とする（第５図ｄ）。この状態で伸縮フレーム
４を伸長させるとフレーム３が足５の接地点を中
心として回転変位し、したがつて足６も変位し、
１ステツプ移動した位置において第５図ａに示し
た状態に戻り、結局４足歩行機械１が１歩だけ歩
行動作をしたことになる。
える立足とした後、バランス重り２３を足６の反
対側に回転変位させて、足５，７，８の接地点を
頂点とする三角形の垂直投影面内に４足歩行機械
１の重心を位置させ、次に足６を上昇させて遊び
足とする（第５図ｄ）。この状態で伸縮フレーム
４を伸長させるとフレーム３が足５の接地点を中
心として回転変位し、したがつて足６も変位し、
１ステツプ移動した位置において第５図ａに示し
た状態に戻り、結局４足歩行機械１が１歩だけ歩
行動作をしたことになる。
そして次の歩行動作のためには以上のステツプ
を繰返すことになる。
を繰返すことになる。
ただし以上のシーケンスを繰返すと少しずつ左
側によつていくため、例えば、５，７，８，６の
次は６，８，７，５とし、これを１セツトとして
考えるようにする。
側によつていくため、例えば、５，７，８，６の
次は６，８，７，５とし、これを１セツトとして
考えるようにする。
本体２１の向きの調節は必要に応じて駆動装置
１９、及びモーター１１，１２，１３，１４、を
駆動して行なう。
１９、及びモーター１１，１２，１３，１４、を
駆動して行なう。
この４足歩行機械１の自由度は、４本の足５，
６，７、及び８を上下動させるための４自由度、
伸縮フレーム４を伸縮駆動させるための１自由
度、並びに本体２１を任意の方向に向けるための
１自由度、の合計６自由度を必要とする。立足の
足先で形成される図形の中に重心を位置させるた
めのバランス重り２３の回転は、例えばリンク機
構を用いて各足の動きを取れば良いので、余分な
１自由度は必ずしも必要ない。また、４足歩行機
械１の歩行動作中、本体２１は上下動しないの
で、運転や貨物の積載が容易であるとともに、省
エネルギーに有利である。
６，７、及び８を上下動させるための４自由度、
伸縮フレーム４を伸縮駆動させるための１自由
度、並びに本体２１を任意の方向に向けるための
１自由度、の合計６自由度を必要とする。立足の
足先で形成される図形の中に重心を位置させるた
めのバランス重り２３の回転は、例えばリンク機
構を用いて各足の動きを取れば良いので、余分な
１自由度は必ずしも必要ない。また、４足歩行機
械１の歩行動作中、本体２１は上下動しないの
で、運転や貨物の積載が容易であるとともに、省
エネルギーに有利である。
以上の説明から明らかな通り、この発明によれ
ば、歩行機械としての最低条件を容易に満足さ
せ、車輪式移動機械では、行けないような場所で
も自由に行くことができ、自由度が少なく構造が
簡単で各足の協調制御を極めて単純にすることが
でき、歩行速度が高く、かつ任意の位置に進むこ
とができる、４足歩行機械を得ることができる。
ば、歩行機械としての最低条件を容易に満足さ
せ、車輪式移動機械では、行けないような場所で
も自由に行くことができ、自由度が少なく構造が
簡単で各足の協調制御を極めて単純にすることが
でき、歩行速度が高く、かつ任意の位置に進むこ
とができる、４足歩行機械を得ることができる。
第１図は車輪式移動機械の自由度について示し
た斜視説明図、第２図はこの発明の一実施例に係
わる４足歩行機械を示す平面説明図、第３図は４
足歩行機械を示す側面説明図、第４図は４足歩行
機械を示す斜視構成説明図、第５図は歩行動作の
シーケンスを示す説明図である。 １……４足歩行機械、２，３……フレーム、４
……伸縮フレーム、５，６，７，８……足、１
１，１２，１３，１４，２４……モーター、１９
……伸縮駆動装置、２１……本体、２３……バラ
ンス重り。
た斜視説明図、第２図はこの発明の一実施例に係
わる４足歩行機械を示す平面説明図、第３図は４
足歩行機械を示す側面説明図、第４図は４足歩行
機械を示す斜視構成説明図、第５図は歩行動作の
シーケンスを示す説明図である。 １……４足歩行機械、２，３……フレーム、４
……伸縮フレーム、５，６，７，８……足、１
１，１２，１３，１４，２４……モーター、１９
……伸縮駆動装置、２１……本体、２３……バラ
ンス重り。
Claims (1)
- １ 少なくとも、相互に相対変位可能な２個のフ
レームと、両端近傍の枢着点において前記両フレ
ームに枢着している伸縮可能な伸縮フレームと、
及び前記両フレームに前記枢着点と一致しない位
置において取付けられそれぞれ取付けられたフレ
ームに対して上下相対変位可能な合計４本の足
と、変位可能に取付けられたバランス重りとを備
え、かつ前記バランス重りは４足歩行機械の全体
の重心が前記４本の足のうちの任意の３本の足の
接地点を頂点とする三角形の垂直投影面内に位置
するように前記変位可能に構成されていることを
特徴とする４足歩行機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58054605A JPS59179463A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | ４足歩行機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58054605A JPS59179463A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | ４足歩行機械 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59179463A JPS59179463A (ja) | 1984-10-12 |
| JPH0234753B2 true JPH0234753B2 (ja) | 1990-08-06 |
Family
ID=12975364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58054605A Granted JPS59179463A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | ４足歩行機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59179463A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2595287A1 (fr) * | 1986-03-10 | 1987-09-11 | Vaussot Pierre | Systeme de deplacement d'appareil automoteur pour traitement de surface |
| CN101830252B (zh) * | 2010-04-21 | 2011-08-17 | 北京交通大学 | 一种可变形两足步行机 |
| CN107416064B (zh) * | 2017-05-12 | 2019-07-02 | 山东大学 | 一种四足机器人坡面运动质心调整方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS545979A (en) * | 1977-06-15 | 1979-01-17 | Sawai Seiyaku Kk | Production of tocopherol * nico inic acid ester |
| JPS5618426A (en) * | 1979-07-24 | 1981-02-21 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1983
- 1983-03-30 JP JP58054605A patent/JPS59179463A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS545979A (en) * | 1977-06-15 | 1979-01-17 | Sawai Seiyaku Kk | Production of tocopherol * nico inic acid ester |
| JPS5618426A (en) * | 1979-07-24 | 1981-02-21 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59179463A (ja) | 1984-10-12 |
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