JPH0234754B2 - - Google Patents
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- JPH0234754B2 JPH0234754B2 JP58054606A JP5460683A JPH0234754B2 JP H0234754 B2 JPH0234754 B2 JP H0234754B2 JP 58054606 A JP58054606 A JP 58054606A JP 5460683 A JP5460683 A JP 5460683A JP H0234754 B2 JPH0234754 B2 JP H0234754B2
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- JP
- Japan
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- frame
- leg
- legs
- center
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- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 9
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 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
- B62D57/02—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 with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
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- 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、 ことが必要である。
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、 ことが必要である。
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
た歩行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が（図面中ｎは自
由度を表す。以下同じ）、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
三次元座標の点の位置するための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。
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
た歩行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が（図面中ｎは自
由度を表す。以下同じ）、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
三次元座標の点の位置するための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、本体の上下動が
なく、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、かつある程度まで自由な方向を選択すること
ができる、６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、本体の上下動が
なく、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、かつある程度まで自由な方向を選択すること
ができる、６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６足歩行機械
は、少なくとも、相互に上下方向に直角な面内で
相対変位可能な２個の足ユニツトと、両端近傍の
枢着点において前記両足ユニツトに枢着していて
短縮状態と伸長状態との間に伸縮可能な伸縮フレ
ームと、前記いずれかの足ユニツト若しくは前記
伸縮フレームの定位置に若しくは変位可能に取付
けられていてかつ上下方向の回転中心のまわりに
回転可能な本体と、前記伸縮フレーム上を移動可
能なバランス重りと、及び前記伸縮フレームを少
なくともいずれかの前記足ユニツトに対して前記
枢着点の上下方向の枢着中心のまわりに回転変位
させる回転装置とを備え、前記各足ユニツトはフ
レームと前記フレームにそれぞれ取付けられ前記
フレームに対して上下方向に相対変位可能な少な
くとも３本の足を備え、かつ重心の位置が一方の
足ユニツトの３本の足の接地点を頂点とする三角
形の垂直投影面内と他方の足ユニツトの３本の足
の接地点を頂点とする三角形の垂直投影面内との
間に変位可能で、かつ、一方の足ユニツトの足が
遊び足となつた状態においては前記重心の位置が
他方の前記足ユニツトの３本の足の接地点を頂点
とする三角形の垂直投影面内を通るように前記バ
ランス重りが前記移動可能であることを特徴とし
ている。
は、少なくとも、相互に上下方向に直角な面内で
相対変位可能な２個の足ユニツトと、両端近傍の
枢着点において前記両足ユニツトに枢着していて
短縮状態と伸長状態との間に伸縮可能な伸縮フレ
ームと、前記いずれかの足ユニツト若しくは前記
伸縮フレームの定位置に若しくは変位可能に取付
けられていてかつ上下方向の回転中心のまわりに
回転可能な本体と、前記伸縮フレーム上を移動可
能なバランス重りと、及び前記伸縮フレームを少
なくともいずれかの前記足ユニツトに対して前記
枢着点の上下方向の枢着中心のまわりに回転変位
させる回転装置とを備え、前記各足ユニツトはフ
レームと前記フレームにそれぞれ取付けられ前記
フレームに対して上下方向に相対変位可能な少な
くとも３本の足を備え、かつ重心の位置が一方の
足ユニツトの３本の足の接地点を頂点とする三角
形の垂直投影面内と他方の足ユニツトの３本の足
の接地点を頂点とする三角形の垂直投影面内との
間に変位可能で、かつ、一方の足ユニツトの足が
遊び足となつた状態においては前記重心の位置が
他方の前記足ユニツトの３本の足の接地点を頂点
とする三角形の垂直投影面内を通るように前記バ
ランス重りが前記移動可能であることを特徴とし
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図において、１は６足歩行機械であり、６
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２個の足ユニツト２ａ，２ｂを備えて
いる。それぞれの足ユニツト２ａ，２ｂは剛体の
フレーム３ａ，３ｂを備えている。
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２個の足ユニツト２ａ，２ｂを備えて
いる。それぞれの足ユニツト２ａ，２ｂは剛体の
フレーム３ａ，３ｂを備えている。
２個のフレーム３ａ，３ｂは伸縮フレーム４で
連結されている。フレーム３ａ，３ｂには、それ
ぞれ３本の足５ａ，６ａ，７ａ及び５ｂ，６ｂ，
７ｂが取付けられている。足５ａ，６ａ，７ａ、
及び５ｂ，６ｂ，７ｂはそれぞれ取りつけられた
フレーム３ａ，３ｂに対して上下に相対変位可能
で、それぞれの足の上下動はそれぞれの足に対応
して取付けられた合計６個のモーター８ａ，９
ａ，１０ａ及び８ｂ，９ｂ，１０ｂで駆動され
る。
連結されている。フレーム３ａ，３ｂには、それ
ぞれ３本の足５ａ，６ａ，７ａ及び５ｂ，６ｂ，
７ｂが取付けられている。足５ａ，６ａ，７ａ、
及び５ｂ，６ｂ，７ｂはそれぞれ取りつけられた
フレーム３ａ，３ｂに対して上下に相対変位可能
で、それぞれの足の上下動はそれぞれの足に対応
して取付けられた合計６個のモーター８ａ，９
ａ，１０ａ及び８ｂ，９ｂ，１０ｂで駆動され
る。
伸縮フレーム４は両端近傍の枢着点１５，１６
でフレーム３ａ，３ｂに枢着しており、かつ枢着
点１５に関してモーター１７によつて回転駆動さ
れる。
でフレーム３ａ，３ｂに枢着しており、かつ枢着
点１５に関してモーター１７によつて回転駆動さ
れる。
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１８で連結
された第１部分２１及び第２部分２２からなつて
おり、全体として伸縮可能である。
機構及びモーターを含む伸縮駆動装置１８で連結
された第１部分２１及び第２部分２２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）２０
が設けられ、本体２０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１９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。この本体２０は伸縮フレー
ム４上の定位置に設けられるか、若しくは伸縮フ
レーム４に沿つて変位可能に設けられるか、また
はフレーム３ａ，３ｂのうちのいずれかのフレー
ム上の定位置に設けられるが、この実施例では後
述するバランス重り２３と共に伸縮フレーム４に
沿つて変位可能に設けられる。
が設けられ、本体２０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１９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。この本体２０は伸縮フレー
ム４上の定位置に設けられるか、若しくは伸縮フ
レーム４に沿つて変位可能に設けられるか、また
はフレーム３ａ，３ｂのうちのいずれかのフレー
ム上の定位置に設けられるが、この実施例では後
述するバランス重り２３と共に伸縮フレーム４に
沿つて変位可能に設けられる。
伸縮フレーム４にはバランス重り２３が係合し
ている。このバランス重り２３は直線駆動装置２
５よつて駆動されて伸縮フレーム４に沿つて移動
し、６足歩行機械全体の重心の位置が一方の足ユ
ニツト２ａの３本の足５ａ，６ａ，７ａの接地点
を頂点とする三角形abcの垂直投影面内と他方の
足ユニツト２ｂの３本の足５ｂ，６ｂ，７ｂの接
地点を頂点とする三角形a′b′c′の垂直投影面内と
の間に変位し得るように構成されていて６足歩行
機械１の重心の位置を決定する。
ている。このバランス重り２３は直線駆動装置２
５よつて駆動されて伸縮フレーム４に沿つて移動
し、６足歩行機械全体の重心の位置が一方の足ユ
ニツト２ａの３本の足５ａ，６ａ，７ａの接地点
を頂点とする三角形abcの垂直投影面内と他方の
足ユニツト２ｂの３本の足５ｂ，６ｂ，７ｂの接
地点を頂点とする三角形a′b′c′の垂直投影面内と
の間に変位し得るように構成されていて６足歩行
機械１の重心の位置を決定する。
このように構成された６足歩行機械の歩行動作
は次のようにしてなされる。
は次のようにしてなされる。
第３図に示すように、まず収縮フレーム４を収
縮させた状態で、一方の足ユニツト２ａの足５
ａ，６ａ，７ａを接地させる。この場合、各足５
ａ，６ａ，７ａはモーター８ａ，９ａ，１０ａに
よつて接地点の高さに応じて上下の位置決めがな
される。ついで直線駆動装置２５を作動させてバ
ランス重り２３を一方のフレーム３ａ上に位置さ
せ、６足歩行機械１全体の重心を三角形abcの垂
直投影面内に位置させて６足歩行機械全体を一方
の足ユニツト２ａで支える。
縮させた状態で、一方の足ユニツト２ａの足５
ａ，６ａ，７ａを接地させる。この場合、各足５
ａ，６ａ，７ａはモーター８ａ，９ａ，１０ａに
よつて接地点の高さに応じて上下の位置決めがな
される。ついで直線駆動装置２５を作動させてバ
ランス重り２３を一方のフレーム３ａ上に位置さ
せ、６足歩行機械１全体の重心を三角形abcの垂
直投影面内に位置させて６足歩行機械全体を一方
の足ユニツト２ａで支える。
次に他方の足ユニツト２ｂの足５ｂ，６ｂ，７
ｂを上昇させて浮上らせ遊び足とする。
ｂを上昇させて浮上らせ遊び足とする。
次いで伸縮駆動装置１８を作動させて伸縮フレ
ーム４を伸長させると、他方の足ユニツト２ｂは
一方の足ユニツト２ａから離隔する。
ーム４を伸長させると、他方の足ユニツト２ｂは
一方の足ユニツト２ａから離隔する。
次いで他方の足ユニツト２ｂの足５ｂ，６ｂ，
７ｂをモーター８ｂ，９ｂ，１０ｂを作動させて
接地させる。
７ｂをモーター８ｂ，９ｂ，１０ｂを作動させて
接地させる。
次いでバランス重り２３を移動させて６足歩行
機械１の全体の重心を他方の足ユニツト２ｂの三
角形a′b′c′の垂直投影面内に位置させ、６足歩行
機械１の全体を他方の足ユニツト２ｂで支持した
のち、一方の足ユニツト２ａを遊び足とし、伸縮
フレーム４を収縮させると、一方の足ユニツト２
ａは他方の足ユニツト２ｂに接近する。
機械１の全体の重心を他方の足ユニツト２ｂの三
角形a′b′c′の垂直投影面内に位置させ、６足歩行
機械１の全体を他方の足ユニツト２ｂで支持した
のち、一方の足ユニツト２ａを遊び足とし、伸縮
フレーム４を収縮させると、一方の足ユニツト２
ａは他方の足ユニツト２ｂに接近する。
次いで一方の足ユニツト２ａを接地させると初
めの状態に戻る。これによつて６足歩行機械１の
１歩の歩行動作が終了する。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。
めの状態に戻る。これによつて６足歩行機械１の
１歩の歩行動作が終了する。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。
６足歩行機械の１の舵取りをする場合には、伸
縮フレーム４をモーター１７を作動させて回転変
位させる。また本体２０の向きを調節するために
はモーター２４を駆動して本体２０を回転軸１９
に関して回転変位させる。
縮フレーム４をモーター１７を作動させて回転変
位させる。また本体２０の向きを調節するために
はモーター２４を駆動して本体２０を回転軸１９
に関して回転変位させる。
この６足歩行機械１の自由度は、６本の足５
ａ，６ａ，７ａ、及び５ｂ，６ｂ，７ｂを上下動
させるための６自由度、伸縮フレーム４を伸縮駆
動するための１自由度、伸縮フレーム４を回転変
位させるための１自由度、バランス重り２３を直
線変位させるための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10自由
度だけであるから本歩行機械と等価な機能を備え
た従来の６足歩行機械に比べてほぼ半分の自由度
を必要とするだけである。歩行動作中、本体２０
は上下動しないので、運転や貨物の積載が容易で
あるばかりでなく、省エネルギーに有効である。
ａ，６ａ，７ａ、及び５ｂ，６ｂ，７ｂを上下動
させるための６自由度、伸縮フレーム４を伸縮駆
動するための１自由度、伸縮フレーム４を回転変
位させるための１自由度、バランス重り２３を直
線変位させるための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10自由
度だけであるから本歩行機械と等価な機能を備え
た従来の６足歩行機械に比べてほぼ半分の自由度
を必要とするだけである。歩行動作中、本体２０
は上下動しないので、運転や貨物の積載が容易で
あるばかりでなく、省エネルギーに有効である。
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、かつある程度まで自由な方向を選択するこ
とができる、６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、かつある程度まで自由な方向を選択するこ
とができる、６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移動に必要な自由度
に関する斜視説明図、第２図はこの発明の一実施
例に係わる６足歩行機械を示す斜視説明図、第３
図は６足歩行機械を一方の足ユニツトで支えた状
態を示す斜視説明図、第４図は６足歩行機械を両
方の足ユニツトで支えた状態を示す斜視説明図、
第５図は６足歩行機械を他方の足ユニツトで支え
た状態を示す斜視説明図である。 １……６足歩行機械、２ａ，２ｂ……足ユニツ
ト、３ａ，３ｂ……フレーム、４……伸縮フレー
ム、５ａ，６ａ，７ａ，５ｂ，６ｂ，７ｂ……
足、８ａ，９ａ，１０ａ，８ｂ，９ｂ，１０ｂ，
１７，２４……モーター、１９……伸縮駆動装
置、２０……本体、２３……バランス重り。
に関する斜視説明図、第２図はこの発明の一実施
例に係わる６足歩行機械を示す斜視説明図、第３
図は６足歩行機械を一方の足ユニツトで支えた状
態を示す斜視説明図、第４図は６足歩行機械を両
方の足ユニツトで支えた状態を示す斜視説明図、
第５図は６足歩行機械を他方の足ユニツトで支え
た状態を示す斜視説明図である。 １……６足歩行機械、２ａ，２ｂ……足ユニツ
ト、３ａ，３ｂ……フレーム、４……伸縮フレー
ム、５ａ，６ａ，７ａ，５ｂ，６ｂ，７ｂ……
足、８ａ，９ａ，１０ａ，８ｂ，９ｂ，１０ｂ，
１７，２４……モーター、１９……伸縮駆動装
置、２０……本体、２３……バランス重り。
Claims (1)
- １ 少なくとも、相互に上下方向に直角な面内で
相対変位可能な２個の足ユニツトと、両端近傍の
枢着点において前記両足ユニツトに枢着していて
短縮状態と伸長状態との間に伸縮可能な伸縮フレ
ームと、前記いずれかの足ユニツト若しくは前記
伸縮フレームの定位置に若しくは変位可能に取付
けられていてかつ上下方向の回転中心のまわりに
回転可能な本体と、前記伸縮フレーム上を移動可
能なバランス重りと、及び前記伸縮フレームを少
なくともいずれかの前記足ユニツトに対して前記
枢着点の上下方向の枢着中心のまわりに回転変位
させる回転装置とを備え、前記各足ユニツトはフ
レームと前記フレームにそれぞれ取付けられ前記
フレームに対して上下方向に相対変位可能な少な
くとも３本の足を備え、かつ重心の位置が一方の
足ユニツトの３本の足の接地点を頂点とする三角
形の垂直投影面内と他方の足ユニツトの３本の足
の接地点を頂点とする三角形の垂直投影面内との
間に変位可能で、かつ、一方の足ユニツトの足が
遊び足となつた状態においては前記重心の位置が
他方の前記足ユニツトの３本の足の接地点を頂点
とする三角形の垂直投影面内を通るように前記バ
ランス重りが前記移動可能であることを特徴とす
る６足歩行機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58054606A JPS59179464A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | ６足歩行機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58054606A JPS59179464A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | ６足歩行機械 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59179464A JPS59179464A (ja) | 1984-10-12 |
| JPH0234754B2 true JPH0234754B2 (ja) | 1990-08-06 |
Family
ID=12975391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58054606A Granted JPS59179464A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | ６足歩行機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59179464A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008024696B3 (de) * | 2008-05-21 | 2009-09-10 | Technische Universität Dresden | Schreitwerk für ein Arbeitsgerät, insbesondere für eine Forstmaschine |
| CN102424075B (zh) * | 2011-11-22 | 2013-01-23 | 北京邮电大学 | 基于平衡杆控制的刚柔耦合走钢丝机器人 |
| CN105109573B (zh) * | 2015-06-25 | 2017-10-10 | 北京交通大学 | 一种可变形三棱柱机器人 |
| CN115257996B (zh) * | 2022-07-19 | 2023-07-25 | 长沙理工大学 | 一种可动态重构躯体的八足特种机器人 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55148666A (en) * | 1978-09-29 | 1980-11-19 | Commissariat Energie Atomique | Carrying tool which can be moved by adhering action |
-
1983
- 1983-03-30 JP JP58054606A patent/JPS59179464A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55148666A (en) * | 1978-09-29 | 1980-11-19 | Commissariat Energie Atomique | Carrying tool which can be moved by adhering action |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59179464A (ja) | 1984-10-12 |
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