JPH05138555A - Control method for movable robot - Google Patents

Control method for movable robot

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Publication number
JPH05138555A
JPH05138555A JP3307516A JP30751691A JPH05138555A JP H05138555 A JPH05138555 A JP H05138555A JP 3307516 A JP3307516 A JP 3307516A JP 30751691 A JP30751691 A JP 30751691A JP H05138555 A JPH05138555 A JP H05138555A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
pressure
mobile robot
leg
elastic body
Prior art date
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Pending
Application number
JP3307516A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumika Kondou
文夏 近藤
Koichi Suzumori
康一 鈴森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP3307516A priority Critical patent/JPH05138555A/en
Publication of JPH05138555A publication Critical patent/JPH05138555A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a control method for a movable robot so that the robot can surely move even if the condition of a contacting ground surface is unstable. CONSTITUTION:Using a movable robot 1 which has as a leg part 2 a cylindrical elastic body whose internal space is divided into plural pressure chambers by axially extended partition walls 5, 6 and 7, the pressure of fluid supplied to the pressure chambers is controlled so that the movable robot 1 is moved by the revolution of the tips of the leg part 2 around its center axis (x). Since the movable robot 1 keeps contact with a ground surface not with the ends of its leg part 2, but with the side area of the leg part 2 elastically deformed, the robot can be moved easily even when the condition of ground surface is not stable.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、脚を駆動することによ
って移動を行う移動ロボットに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mobile robot which moves by driving legs.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、複数本の脚を有し、これらの脚の
動きを制御することによって移動を行う移動ロボットの
研究が盛んに行われている。移動ロボットは、路面に多
少の凹凸があってもそれらに影響されずに移動を行うこ
とができるという特徴があり、車輪を用いた移動手段に
比べて格段の安定性を有しているという利点がある。そ
のため、将来は人や物を運搬する手段として期待されて
いる。
2. Description of the Related Art Recently, a mobile robot having a plurality of legs and moving by controlling the movement of the legs has been actively researched. The mobile robot is characterized by being able to move without being affected by the unevenness of the road surface, and has the advantage of being much more stable than moving means using wheels. There is. Therefore, it is expected as a means of transporting people and goods in the future.

【0003】こういった移動ロボットは、従来から脚の
本数に応じた移動制御が検討されている。特に、2本脚
や4本脚といった少ない本数での移動制御では、ロボッ
トの重心位置と駆動されている脚との関係に制限がある
ため、ロボットの重心位置を移動するといった高度な制
御も要求されている。
For such mobile robots, movement control according to the number of legs has been studied. In particular, in a movement control with a small number of legs such as two legs or four legs, there is a limit to the relationship between the position of the center of gravity of the robot and the driven legs, so advanced control such as moving the position of the center of gravity of the robot is also required. Has been done.

【0004】しかしながら、いずれの移動ロボットの場
合においても、脚の動きに関しては、Tomovic ’やMcGh
eeが提案する以下の形態を用いていることに変わりはな
い。つまり、図13(a) 〜(i) に示すように、脚には少な
くとも2個の関節が付与され、これら関節の回転角を協
調制御することによって移動動作を実現させている。
However, in any of the mobile robots, the movements of the legs are Tomovic 'and McGh.
It still uses the following form proposed by ee. That is, as shown in FIGS. 13 (a) to 13 (i), at least two joints are attached to the leg, and the movement operation is realized by cooperatively controlling the rotation angles of these joints.

【0005】同図(a) 〜(c) では、第2関節52を固定し
ながら第1関節51のみを時計方向に回転することによっ
て、「蹴り脚」動作を行っている。次に同図(d) 〜(f)
では、第1関節51を反時計方向に回転するとともに、第
2関節52を時計方向に回転することによって、「上げ
脚」動作を行っている。そして同図(g) 〜(i) では、第
1関節51を固定しながら第2関節52を反時計方向に回転
することによって、「下げ脚」動作を行っている。
In FIGS. 1A to 1C, the "kick leg" operation is performed by rotating only the first joint 51 in the clockwise direction while fixing the second joint 52. Next, the same figure (d) ~ (f)
Then, by rotating the first joint 51 in the counterclockwise direction and rotating the second joint 52 in the clockwise direction, the "raising leg" operation is performed. In FIGS. 9 (g) to 9 (i), the "lower leg" operation is performed by rotating the second joint 52 in the counterclockwise direction while fixing the first joint 51.

【0006】このように、図13の場合においては、各関
節51,52 について「固定」、「時計方向回転」、「反時
計方向回転」を繰り返すことによって脚が駆動され、ロ
ボットが移動する。
As described above, in the case of FIG. 13, the legs are driven and the robot moves by repeating "fixing", "clockwise rotation", and "counterclockwise rotation" for each joint 51, 52.

【0007】つまり、移動ロボットの脚先には図14に模
式的に示すように、脚先の上下移動と前後移動とを併せ
持った駆動ストロークと復帰ストロークとが要求される
ことになる。
In other words, the leg of the mobile robot is required to have a drive stroke and a return stroke having both vertical and longitudinal movements of the leg, as schematically shown in FIG.

【0008】これに対し、軸方向に延設された隔壁によ
って内部が複数の圧力室に分離された筒状弾性体を脚と
して利用した、図15に示す移動ロボットが提案されてい
る(特願平2-177312号参照)。このような構成の移動ロ
ボットによれば、各圧力室への圧力を調節するだけで、
移動に必要な駆動ストロークと復帰ストロークとが実現
する。したがって、2個の関節の協調制御といった複雑
な制御を要することなく容易にロボットを移動させるこ
とができる。
On the other hand, there has been proposed a mobile robot shown in FIG. 15 which uses, as a leg, a cylindrical elastic body whose inside is divided into a plurality of pressure chambers by a partition wall extending in the axial direction (Japanese Patent Application No. 2003-242242). See No. 2-177312). According to the mobile robot having such a configuration, only by adjusting the pressure to each pressure chamber,
A drive stroke and a return stroke required for movement are realized. Therefore, the robot can be easily moved without requiring complicated control such as cooperative control of two joints.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図15に示
される移動ロボットの移動制御は、剛体リンクの制御に
基づいている。そのため、図13のように脚部の先端が確
実に地面と接地しなければ移動することができない。ま
た、立脚時と遊脚時での脚部の高低差が、脚部を構成す
る筒状弾性体の軸方向の伸縮にのみ依存するため、あま
り大きな高低差を得ることができない。つまり、起伏の
激しい地面を移動する場合や、ぬかるみを移動する場合
など、接地面の状態が安定していない場合にはロボット
を移動させることが困難であった。そこで本発明は、接
地面の状態が不安定であっても確実に移動することので
きる移動ロボットの制御方法の提供を目的としている。
However, the movement control of the mobile robot shown in FIG. 15 is based on the control of a rigid link. Therefore, as shown in FIG. 13, the legs cannot move unless the tips of the legs are surely brought into contact with the ground. Further, since the height difference between the legs during standing and free leg depends only on the axial expansion and contraction of the tubular elastic body forming the legs, a very large height difference cannot be obtained. In other words, it is difficult to move the robot when the state of the ground contact surface is not stable, such as when moving on a highly undulating ground or when moving a muddy area. Therefore, an object of the present invention is to provide a control method for a mobile robot that can reliably move even if the state of the ground contact surface is unstable.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明においては、軸方向に延設された隔壁によっ
て内部が複数の圧力室に分離された筒状弾性体を移動手
段とした移動ロボットを用い、前記圧力室に供給する流
体を圧力制御することにより前記移動ロボットを移動さ
せる移動ロボットの制御方法において、前記筒状弾性体
の先端が軸まわりに公転運動するように前記圧力室に供
給する流体を圧力制御することを特徴とするものであ
る。
In order to achieve the above object, in the present invention, a moving means is a cylindrical elastic body whose inside is divided into a plurality of pressure chambers by a partition wall extending in the axial direction. In a method of controlling a mobile robot that uses a mobile robot to move the mobile robot by controlling the pressure of a fluid supplied to the pressure chamber, the pressure chamber is configured so that the distal end of the tubular elastic body revolves around an axis. It is characterized in that the pressure of the fluid supplied to is controlled.

【0011】[0011]

【作用】上記のように、筒状弾性体の先端を軸まわりに
公転させれば、移動ロボットは常に筒状弾性体の先端で
接地するのでなく、筒状弾性体が弾性変形して側面部で
接地する状態となり得る。したがって、移動に際して従
来のように筒状弾性体の先端が必ず地面と接地しなけれ
ばならないといった制限がなくなり、接地面の状態が安
定していない場合などもロボットを容易に移動させるこ
とが可能である。また、立脚時と遊脚時での脚部の高低
差は筒状弾性体の軸方向の伸縮だけでなく湾曲量にも依
存することになるので、高低差は大きくとることがで
き、凹凸面や階段などの不整地の移動にも対応させるこ
とができる。また、本発明の移動ロボットの制御方法を
利用すれば、単に地上での移動のみならず、ロボットを
水中遊泳させることなどもできる。
As described above, if the distal end of the tubular elastic body is revolved around the axis, the mobile robot does not always contact the ground at the distal end of the tubular elastic body, but the tubular elastic body is elastically deformed and the side surface portion is deformed. It may be in a state of being grounded at. Therefore, there is no restriction that the tip of the cylindrical elastic body must be in contact with the ground when moving, and the robot can be easily moved even when the condition of the contact surface is not stable. is there. In addition, since the height difference between the legs when standing and when swinging depends not only on the axial expansion and contraction of the cylindrical elastic body but also on the amount of bending, the height difference can be made large, and the uneven surface It can also be used for moving rough terrain such as stairs and stairs. Further, by using the control method of the mobile robot of the present invention, not only the movement on the ground but also the swimming of the robot in water can be performed.

【0012】[0012]

【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図1は本発明の第1の実施例を示す移動ロボットの
斜視図であり、図2は移動ロボットの側面図、図3は移
動ロボットの平面図である。本実施例に係る移動ロボッ
ト1は、4本の脚部(移動手段)2(2a 〜2d) を有して
おり、ベース3の四隅にそれぞれ配置されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a mobile robot showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view of the mobile robot, and FIG. 3 is a plan view of the mobile robot. The mobile robot 1 according to this embodiment has four legs (moving means) 2 (2a to 2d), which are arranged at the four corners of the base 3, respectively.

【0013】ベース3は図2,図3に示すように、略十
字状の部材の4つの先端部3aをその中心部3bを基準にし
て角度α(ここでは45°)だけ折り曲げたものである。
そして各先端部3aには脚部2を嵌合する孔が設けられ、
脚部2の上部に形成された封止部10(後述する)の外側
の部位をネジ止めにより挟持固定されている。結果とし
て、固定された4本の脚部2の先端部は放射状に等間隔
に拡がった状態に設定される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the base 3 is formed by bending four tips 3a of a substantially cross-shaped member at an angle α (here, 45 °) with respect to the center 3b thereof. ..
Each tip 3a is provided with a hole into which the leg 2 is fitted,
An outer portion of a sealing portion 10 (described later) formed on the upper portion of the leg portion 2 is clamped and fixed by screws. As a result, the tips of the four fixed leg portions 2 are set to be spread radially at equal intervals.

【0014】図3には、ベース3に対する脚部2a〜2dの
固定状態が示してある。脚部2a〜2dのそれぞれには同図
に破線で示したように、その内部に3つの隔壁5,6,7
(後述する)が、その軸方向に延びるように形成されて
いる。また、脚部2a〜2dは同図に示すように、ベース3
の中央部で各脚部2a〜2dの隔壁5延長面が交差するよう
に配置されている。また、移動ロボット1の重心位置
は、ベース3の中央部、つまり図心位置と一致するよう
に設計されている。続いて、上記の脚部2a〜2dについて
詳細に説明する。
FIG. 3 shows the fixed state of the legs 2a to 2d with respect to the base 3. As shown by the broken lines in the figure, each of the legs 2a to 2d has three partition walls 5, 6, 7 inside thereof.
Is formed so as to extend in the axial direction. Further, the legs 2a to 2d are, as shown in FIG.
Are arranged so that the extension surfaces of the partition walls 5 of the leg portions 2a to 2d intersect at the central portion of the. The center of gravity of the mobile robot 1 is designed to match the center of the base 3, that is, the center of gravity. Next, the leg portions 2a to 2d will be described in detail.

【0015】脚部2は、図4の分解斜視図に示すよう
に、外壁を形成する筒状弾性体8、先端封止部9、根元
封止部10,チューブ11(11a,11b,11c) および先端部材12
から構成されている。そして、同図からもわかるよう
に、筒状弾性体8は同一形状からなる3つの単位筒状弾
性体13(13a,13b,13c) をその軸方向に並列に接着するこ
とにより一体成形したものである。このため、接着され
た部位により筒状弾性体8の軸方向に弾性隔壁5が延設
され、この弾性隔壁5により3つの圧力室14,15,16が形
成される。
As shown in the exploded perspective view of FIG. 4, the leg portion 2 has a cylindrical elastic body 8 forming an outer wall, a tip sealing portion 9, a root sealing portion 10, and a tube 11 (11a, 11b, 11c). And tip member 12
It consists of As can be seen from the figure, the tubular elastic body 8 is integrally formed by bonding three unit tubular elastic bodies 13 (13a, 13b, 13c) having the same shape in parallel in the axial direction. Is. Therefore, the elastic partition wall 5 is extended in the axial direction of the cylindrical elastic body 8 by the bonded portion, and the elastic partition wall 5 forms three pressure chambers 14, 15, and 16.

【0016】前記単位筒状弾性体13a,13b,13c は図4お
よび図5に示すように、図面垂直方向を軸としてそれぞ
れ間隔を密にして螺旋状に巻装された繊維17を、弾性材
料である例えばシリコーンゴムにより被覆して形成され
ている。このため筒状弾性体8は繊維17とゴムとの複合
による異方性弾性材料によって形成されることにより縦
弾性係数の小さい方向は筒状弾性体8の軸方向18と略一
致し、この軸方向18には伸びやすくなっているものであ
る。また軸方向18と直交する方向19には繊維17により縦
弾性係数大のため伸びにくくなっている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the unit cylindrical elastic bodies 13a, 13b, 13c are made of elastic material made of fibers 17 spirally wound at intervals close to each other in the direction perpendicular to the drawings. It is formed by coating with, for example, silicone rubber. Therefore, the tubular elastic body 8 is formed of an anisotropic elastic material made of a composite of fibers 17 and rubber, so that the direction in which the longitudinal elastic modulus is small substantially coincides with the axial direction 18 of the tubular elastic body 8. It tends to stretch in direction 18. Further, in the direction 19 which is orthogonal to the axial direction 18, the fibers 17 make it difficult to stretch because of a large longitudinal elastic modulus.

【0017】前記先端封止部9は、金属などにより形成
され前記単位筒状弾性体13a,13b,13c に形成された圧力
室14,15,16を封止する扇形状の上蓋9a,9b,9cの一端を単
位筒状弾性体13a,13b,13c に挿入して接着することによ
り構成されている。
The tip sealing portion 9 is a fan-shaped upper lid 9a, 9b, for sealing the pressure chambers 14, 15, 16 formed in the unit cylindrical elastic bodies 13a, 13b, 13c made of metal or the like. One end of 9c is inserted into the unit cylindrical elastic bodies 13a, 13b, 13c and bonded.

【0018】前記根元封止部10は、先端封止部9と同様
なる扇形状の下蓋10a,10b,10c と、この下蓋10a,10b,10
c の一端を単位筒状弾性体13a,13b,13c に挿入して接着
封止することにより構成されている。
The root sealing portion 10 includes fan-shaped lower lids 10a, 10b, 10c similar to the tip sealing portion 9 and the lower lids 10a, 10b, 10c.
It is constructed by inserting one end of c into the unit cylindrical elastic bodies 13a, 13b, 13c and adhesively sealing it.

【0019】また、下蓋10a,10b,10c には、前記チュー
ブ11a,11b,11c が挿入固着される挿入穴20a,20b,20c が
それぞれ設けられている。チューブ11a,11b,11c は接着
剤により挿入穴20a,20b,20c に密封状に固着されるもの
である。チューブ11a,11b,11c の他端は、ここでは図示
しない圧力制御装置(例えば空気源や圧力制御弁、およ
びこれらを制御する計算機など)に接続しており、作動
流体の圧力を自在に調整できるようになっている。ま
た、ここでは図示していないが、接着した3つの単位筒
状弾性体13a,13b,13cの周囲をさらにシリコーンゴムで
被覆している。
Further, the lower lids 10a, 10b, 10c are provided with insertion holes 20a, 20b, 20c into which the tubes 11a, 11b, 11c are inserted and fixed, respectively. The tubes 11a, 11b, 11c are hermetically fixed to the insertion holes 20a, 20b, 20c with an adhesive. The other ends of the tubes 11a, 11b, 11c are connected to a pressure control device not shown here (for example, an air source, a pressure control valve, and a computer that controls them) so that the pressure of the working fluid can be freely adjusted. It is like this. Although not shown here, the three bonded unit cylindrical elastic bodies 13a, 13b, 13c are further covered with silicone rubber.

【0020】また、筒状弾性体8の前記先端封止部9の
さらに先端には、シリコンーゴムからなる先端部材12が
接着されている。先端部材12は略球面状の形状をなして
いる。この先端部材12の表面摩擦係数が比較的大となる
ように加工されていてもよい。
A tip member 12 made of silicone rubber is adhered to the tip of the tip sealing portion 9 of the cylindrical elastic body 8. The tip member 12 has a substantially spherical shape. The tip member 12 may be processed to have a relatively large surface friction coefficient.

【0021】以上のような構成からなる脚部2につい
て、図6を参照してその動作を説明する。例えばチュー
ブ11a から作動流体を送り込んで圧力室14の圧力を高め
たとする。このようにすると、圧力室14は軸方向に伸
び、筒状弾性体8がA方向に湾曲して鎖線で示した状態
になる。そして、この状態でさらにチューブ11c を介し
て圧力室16の圧力を高めれば、筒状弾性体8はB方向に
湾曲することになる。
The operation of the leg portion 2 having the above structure will be described with reference to FIG. For example, it is assumed that the working fluid is sent from the tube 11a to increase the pressure in the pressure chamber 14. In this way, the pressure chamber 14 extends in the axial direction, and the tubular elastic body 8 is curved in the A direction and is in the state shown by the chain line. Then, if the pressure of the pressure chamber 16 is further increased via the tube 11c in this state, the tubular elastic body 8 is curved in the B direction.

【0022】このようにして3つの圧力室14,15,16に与
える圧力の組み合わせにより、筒状弾性体8を任意の方
向へ湾曲させることができる。また、3つの圧力室14,1
5,16の圧力を等しく高めれば、筒状弾性体8を軸方向18
に真直ぐに伸ばすことができる。このように、異方性弾
性材料の特性を利用して3つの圧力室14,15,16の圧力を
制御することにより、筒状弾性体8には湾曲と伸縮の動
作が同時に実現する。
In this way, by combining the pressures applied to the three pressure chambers 14, 15 and 16, the tubular elastic body 8 can be bent in any direction. Also, the three pressure chambers 14,1
If the pressures of 5 and 16 are increased equally, the cylindrical elastic body 8 will move in the axial direction 18
It can be straightened out. In this way, by controlling the pressures of the three pressure chambers 14, 15, 16 by utilizing the characteristics of the anisotropic elastic material, the tubular elastic body 8 can be simultaneously bent and expanded.

【0023】なお、上記筒状弾性体8としては、繊維を
巻装した単位筒状弾性体13a,13b,13c を接着してシリコ
ーンゴムで被覆したものを用いているが、繊維を巻装し
ていない単位筒状弾性体を接着してから全体的に繊維を
巻装し、その後にシリコーンゴムで被覆したものを用い
てもよい。また、先端封止部9を用いずに筒状弾性体8
に対して先端部材12を直接接合してもよい。また、根元
封止部10は金属でなくシリコーンゴムにより一体成形す
ることもできる。
As the cylindrical elastic body 8, the unit cylindrical elastic bodies 13a, 13b and 13c wound with fibers are adhered and covered with silicone rubber, but the fibers are wound. It is also possible to use a unit in which a unit cylindrical elastic body which has not been bonded is wound, fibers are entirely wound, and then coated with silicone rubber. In addition, the cylindrical elastic body 8 is provided without using the tip sealing portion 9.
Alternatively, the tip member 12 may be directly joined. Further, the root sealing portion 10 can be integrally molded with silicone rubber instead of metal.

【0024】続いて、上述のように構成された本発明の
移動ロボットの移動制御方法について説明する。本発明
の移動ロボットは、脚部2を三次元的に駆動することを
特徴としている。この点において、脚部を二次元的に駆
動する図13の従来制御とは大きく異なる。
Next, the movement control method of the mobile robot of the present invention configured as described above will be explained. The mobile robot of the present invention is characterized by driving the legs 2 in three dimensions. This point is significantly different from the conventional control of FIG. 13 in which the legs are driven two-dimensionally.

【0025】図7は、移動ロボット1の脚部2の変形状
態を示す図である。同図(a) に示すように、脚部2はそ
の先端部が中心軸xまわりに公転運動するように湾曲制
御されている。そして、4本の脚部2a〜2dが例えば公転
の位相をそれぞれ90°ずらした状態をもって移動が実現
する。
FIG. 7 is a diagram showing a deformed state of the leg portion 2 of the mobile robot 1. As shown in FIG. 3A, the leg portion 2 is curved and controlled so that its tip portion revolves around the central axis x. Then, the movement is realized in a state in which the four legs 2a to 2d are, for example, 90 degrees out of phase with the revolution.

【0026】図8は、脚部2が公転運動している状態に
おける脚部先端部の位置関係を示した図であり、また図
10は脚部2の各圧力室14,15,16に与える圧力の状態を示
したグラフである。図8において(g) は全ての圧力室1
4,15,16が均等に加圧された(または加圧されていな
い)状態であり、これは脚部2が中心軸x方向に伸直し
た状態を示している。なお、(g) の状態が初期状態であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing the positional relationship of the tip ends of the legs when the legs 2 are in the orbiting motion.
Reference numeral 10 is a graph showing the state of pressure applied to the pressure chambers 14, 15, 16 of the leg portion 2. In FIG. 8, (g) is all pressure chambers 1
4, 15 and 16 are in a state where they are evenly pressed (or not pressed), which shows a state in which the leg 2 is stretched in the direction of the central axis x. The state (g) is the initial state.

【0027】まず、図10の領域Aに示すように、2つの
圧力室15,16 が均等に加圧されるように制御する。する
と、圧力室15,16 が圧力室14に比べて伸びるので、結果
的に脚部2は(a) の如く湾曲する。次に、領域Bのよう
に、圧力室15の加圧を止め、圧力室16のみの加圧を行
う。すると、湾曲方向が略60°移動し、(b) のような変
形状態となる。このようにして、図10の領域C〜Fに応
じた圧力制御を行ってゆくと、脚部2には順次(c) 〜
(f) の変形状態が実現する。
First, as shown in the area A of FIG. 10, the two pressure chambers 15 and 16 are controlled to be uniformly pressurized. Then, the pressure chambers 15 and 16 extend more than the pressure chamber 14, and as a result, the leg 2 is curved as shown in (a). Next, as in the region B, the pressure in the pressure chamber 15 is stopped and only the pressure chamber 16 is pressurized. Then, the bending direction moves by about 60 °, and the deformed state as shown in (b) is obtained. In this way, when the pressure control according to the regions C to F in FIG. 10 is performed, the legs 2 are sequentially (c) to
The deformation state of (f) is realized.

【0028】つまり、脚部2の各圧力室14,15,16に図10
のような圧力状態を実現すれば、脚部2の先端部には、
図8に示すような回転運動が実現することになる。そし
てロボット1は矢印の方向へ移動する。
That is, the pressure chambers 14, 15 and 16 of the leg 2 are shown in FIG.
If a pressure state such as
The rotary motion as shown in FIG. 8 is realized. Then, the robot 1 moves in the direction of the arrow.

【0029】ここで脚部2が(d) の状態では、脚部2が
地面と接触して支持脚となるため、ロボットの重量が負
荷として作用することになる。このような状態では、弾
性体からなる脚部2はその重みのために図7(b) のよう
に弾性変形し、地面に対して脚部側面で接触することに
なる。つまり、支持脚は地面に対してその側面を接触さ
せるような形状となる。
In the state where the leg portion 2 is in the state (d), the leg portion 2 comes into contact with the ground to serve as a supporting leg, so that the weight of the robot acts as a load. In such a state, the leg portion 2 made of an elastic body is elastically deformed as shown in FIG. 7B due to its weight, and comes into contact with the ground on the side surface of the leg portion. That is, the support leg is shaped so that its side surface contacts the ground.

【0030】したがって、移動に際して従来のように筒
状弾性体の先端が地面と接地することがないので、接地
面の状態が安定していない環境においてもロボットを容
易に移動させることが可能である。これによって脚部2
に駆動ストロークと復帰ストロークが実現し、移動のた
めの推進力を得ることができる。
Therefore, when moving, the tip of the cylindrical elastic body does not come into contact with the ground unlike the conventional case, so that the robot can be easily moved even in an environment in which the state of the contact surface is not stable. .. This makes leg 2
A drive stroke and a return stroke are realized, and propulsion force for movement can be obtained.

【0031】なお本実施例では、(a),(c),(e) は2室加
圧、(b),(d),(f) は1室加圧であるので、脚部全体の湾
曲量(および脚部全長)は(a),(c),(e) よりも(b),(d),
(f)の方が大きくなる。(図9参照。)そのため、脚部
2に実現する駆動ストロークと復帰ストロークは滑らか
に変化しているとは言えないが、例えば図10に示す圧力
状態をアナログ的に変化させるなどの方法を採用すれ
ば、駆動ストロークと復帰ストロークを滑らかに変化さ
せることも容易に対応可能である。圧力状態をアナログ
的に変化させるためには、電磁切替弁(on-off弁)の代
わりに圧力比例弁を用いればよい。
In this embodiment, (a), (c) and (e) are two chamber pressurization, and (b), (d) and (f) are one chamber pressurization. The amount of bending (and total leg length) is (b), (d), rather than (a), (c), (e)
(f) is larger. (See FIG. 9.) Therefore, it cannot be said that the drive stroke and return stroke realized in the leg 2 change smoothly, but for example, the method of changing the pressure state in an analog manner as shown in FIG. 10 is adopted. Then, it is possible to easily change the drive stroke and the return stroke smoothly. In order to change the pressure state in an analog manner, a pressure proportional valve may be used instead of the electromagnetic switching valve (on-off valve).

【0032】また、こういった一連の動作を連続的に行
わせるように各圧力室14,15,16の圧力を制御し、移動ロ
ボット1の重心が接地している脚部の内側にくるように
4本の脚部2を適当な順で適当な位相差を与えて駆動さ
せれば、安定した移動動作が実現する。
Further, the pressures of the pressure chambers 14, 15 and 16 are controlled so that such a series of operations are continuously performed so that the center of gravity of the mobile robot 1 comes inside the grounded leg. If the four legs 2 are driven in a proper order with a proper phase difference, a stable movement operation is realized.

【0033】以上のように本発明では、脚部2の先端が
その中心軸xまわりに公転運動するように圧力制御され
る。そのため、脚部2が支持脚となる際には脚部2が弾
性変形し、地面に対してその側面にて接触することにな
る。したがって、移動に際して従来のように筒状弾性体
の先端が地面と接地することがなくなることから、接地
面の状態が安定していない環境においてもロボットを容
易に移動させることが可能となる。
As described above, in the present invention, the pressure is controlled so that the tips of the leg portions 2 revolve around the central axis x. Therefore, when the leg portion 2 becomes the supporting leg, the leg portion 2 is elastically deformed and comes into contact with the ground on its side surface. Therefore, when moving, the tip of the tubular elastic body does not come into contact with the ground unlike the conventional case, so that the robot can be easily moved even in an environment in which the state of the contact surface is not stable.

【0034】また、脚部2とベース3との間に所定の角
度αを設けているので、脚部2が地面に対して接触する
脚部側面の面積が大きくなり、より安定した移動が可能
となる。続いて本発明の第2実施例について、図11を参
照して説明する。本実施例が上記の実施例と異なる部分
は、すべての圧力室を加圧するのでなく特定の圧力室の
み加圧することにある。
Further, since the predetermined angle α is provided between the leg portion 2 and the base 3, the area of the side surface of the leg portion where the leg portion 2 comes in contact with the ground is increased, and more stable movement is possible. Becomes Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The difference of this embodiment from the above embodiments is that not all the pressure chambers are pressurized but only a specific pressure chamber is pressurized.

【0035】まず、図11の領域Aに示すように、2つの
圧力室15,16 を均等に加圧するように制御する。次に、
領域Bのように、圧力室15の加圧を止め、圧力室16のみ
の加圧を行う。ここまでは上述の実施例と同じである。
ここで本実施例ではすべての圧力室15,16,17の加圧を止
めることにより、図8(g) の状態を実現している。(g)
の状態が維持される時間は、図11ではAやBの状態が維
持される時間の3倍に設定されている(これは第1実施
例で(c),(d),(e) と変形してゆく時間に等しい)が、安
定した歩行動作の得られる範囲であれば、任意に設定し
て構わない。そして最後に圧力室15のみを加圧して(f)
のように変形させる。
First, as shown in the area A of FIG. 11, the two pressure chambers 15 and 16 are controlled to be uniformly pressurized. next,
As in the region B, the pressure in the pressure chamber 15 is stopped and only the pressure chamber 16 is pressurized. The process up to this point is the same as in the above embodiment.
Here, in this embodiment, the state of FIG. 8 (g) is realized by stopping the pressurization of all the pressure chambers 15, 16 and 17. (g)
11 is set to be three times as long as the state of A or B is maintained in FIG. 11 (this is the same as (c), (d), (e) in the first embodiment). However, it may be arbitrarily set as long as it is within a range in which a stable walking motion can be obtained. Finally, pressurize only the pressure chamber 15 (f)
It transforms like.

【0036】このような制御方法を採用しても、やはり
ロボット1を移動させることができる。さらに図8の
(c),(d),(e) の状態が省略されているため、ロボット1
の移動時に脚部2の先端がロボット1の中心部に向かっ
て入り込む(図7(c) )ことがなくなる。これによって
移動ロボット1の上下動などが緩和され、ロボット1移
動時の安定性が大幅に高くなる。
Even if such a control method is adopted, the robot 1 can still be moved. Further in FIG.
Since the states of (c), (d), and (e) are omitted, the robot 1
When the robot moves, the tip of the leg 2 does not enter toward the center of the robot 1 (Fig. 7 (c)). As a result, the vertical movement of the mobile robot 1 is alleviated, and the stability when the robot 1 moves is significantly improved.

【0037】続いて、図10,11に示した脚部2の圧力制
御をアナログ的に実現するための具体例について説明す
る。圧力比例弁などによるアナログ的な制御を行う場
合、脚部2の変形が微小であるときの、脚部2の正断面
における曲げモーメントの釣り合いおよび先端の位置に
よって近似的に求まる以下の式に従うことにより、圧力
制御が容易に行える。
Next, a concrete example for realizing the pressure control of the leg portion 2 shown in FIGS. 10 and 11 in an analog manner will be described. When analog control is performed using a pressure proportional valve, etc., when the deformation of the leg portion 2 is small, follow the equation below, which is approximately determined by the balance of the bending moment and the position of the tip of the leg 2 in the positive cross section. Thus, pressure control can be easily performed.

【0038】[0038]

【数1】 つまり、脚部2の先端部(先端部材12)の動きは、脚部
2の湾曲方向θi ,軸方向長さZi ,湾曲量を表すパラ
メータKi により決定されている。例えばKi が0のと
きは、脚部2は湾曲せずに軸方向18の伸縮のみを行う。
そしてKi が大きくなるほど脚部2は大きく(深く)湾
曲する。
[Equation 1] That is, the movement of the tip portion (tip member 12) of the leg portion 2 is determined by the bending direction θi of the leg portion 2, the axial length Zi, and the parameter Ki indicating the amount of bending. For example, when Ki is 0, the leg 2 does not bend but only expands and contracts in the axial direction 18.
The larger the Ki, the larger (deeply) the leg 2 bends.

【0039】図12は、移動ロボット1に対して図8に示
した変形状態を実現させるために各圧力室14,15,16に与
える圧力Pi を得るためのKi ,θi ,Zi のパターン
の一例を示したグラフであり、横軸はそれぞれ時間を表
している。
FIG. 12 shows an example of the pattern of Ki, θi, Zi for obtaining the pressure Pi applied to each pressure chamber 14, 15, 16 in order to realize the deformed state shown in FIG. 8 for the mobile robot 1. And the horizontal axis represents time.

【0040】本発明の特徴は、脚部2の先端部の移動方
向がロボット1の進行方向から見て一定方向を向いてい
ないことである。つまり、従来の移動ロボットを制御す
る場合にはKi ,Zi のみの制御でよいが、本発明では
新たにθi も変数に加える必要がある。
A feature of the present invention is that the moving direction of the tip portion of the leg portion 2 does not face a fixed direction when viewed from the traveling direction of the robot 1. That is, when controlling a conventional mobile robot, only Ki and Zi need be controlled, but in the present invention, .theta.i must be newly added as a variable.

【0041】この制御方法によれば、脚部2の先端を完
全に円運動させることができる。しかし完全な円運動が
実現しなくてもロボット1は移動するので、このグラフ
の変化に準じた制御を行えばよい。例えば図12(a),(b),
(c) の制御を行うのに代えて(a),(b),(d) 、つまりZi
に代えてZi ’を採用してもよい。この場合には脚部2
の先端は楕円運動に近い運動になるが、これにより一回
のストロークにおける立脚相の割合が増加して、より安
定した移動動作が実現される。また、脚部2の回転方向
を逆転すれば、ロボット1を容易に後方移動させること
もできる。
According to this control method, the tips of the legs 2 can be completely moved circularly. However, since the robot 1 moves even if the complete circular movement is not realized, control may be performed according to the change in this graph. For example, Figure 12 (a), (b),
Instead of controlling (c), (a), (b), (d), that is, Zi
Alternatively, Zi 'may be adopted. In this case leg 2
Although the tip end of the movement becomes a movement close to an elliptic movement, the proportion of the stance phase in one stroke increases, and a more stable movement movement is realized. Further, by reversing the rotation direction of the legs 2, the robot 1 can be easily moved backward.

【0042】また、ロボットの進行方向からロボットを
見た場合、ベースの右側に取り付けてある脚部と左側に
取り付けてある脚部とをそれぞれ逆向きに回転させると
ロボットはその重心回りに回転する。この原理を利用し
て、ロボットを任意の方向に方向転換させることも容易
に行える。以上、本発明について説明したが、本発明は
上述の実施例に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱
しない範囲で種々の変形が可能である。
Further, when the robot is viewed from the traveling direction of the robot, if the leg portion attached to the right side of the base and the leg portion attached to the left side of the base are rotated in opposite directions, the robot rotates around its center of gravity. .. Using this principle, the robot can be easily turned in any direction. The present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0043】例えば、ベース3の先端部3aの折曲げ角度
αは45°に限らず、脚部2の長さや剛性などに応じて任
意に設定することが好ましい。同様に、4本の脚部2の
先端部は等間隔(各先端部が構成する四角形が正方形)
に限らず、長方形などの任意の四角形でもよい。また、
本発明は4脚移動ロボットに限らず、2脚,あるいは5
脚以上の移動ロボットについても適用が可能であり、同
様の作用効果を奏するものである。
For example, the bending angle α of the tip portion 3a of the base 3 is not limited to 45 °, but it is preferable to arbitrarily set it according to the length and rigidity of the leg portion 2. Similarly, the tips of the four legs 2 are equally spaced (the quadrangles formed by the tips are square).
However, the shape may be any rectangle such as a rectangle. Also,
The present invention is not limited to a four-legged mobile robot, but has two legs or five.
The present invention can be applied to a mobile robot having more than legs and has the same operational effect.

【0044】また、本発明の移動ロボットの制御方法に
よれば、移動ロボットを単に地上で移動させるのみなら
ず、ロボットを水中遊泳させることも可能である。例え
ば、図9における中心軸xを含む紙面と直行する方向に
伸びる平面が喫水線となるように構成すれば、脚部2が
ボートのオールの役目を果たして水かきの動作を行いな
がら移動をする。脚部2は金属のように錆びたりせず、
また流体圧駆動のため電気を使用しないので、水中での
移動に好適である。
Further, according to the control method of the mobile robot of the present invention, it is possible not only to simply move the mobile robot on the ground but also to make the robot swim underwater. For example, if the plane that extends in the direction perpendicular to the plane of the paper including the central axis x in FIG. 9 is the waterline, the legs 2 act as oars of the boat and move while performing the operation of webbing. The leg 2 does not rust like metal,
Since it is driven by fluid pressure and electricity is not used, it is suitable for movement in water.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、筒状弾性
体の先端が軸まわりに公転する。そのため、移動ロボッ
トは筒状弾性体の先端で接地するのでなく、筒状弾性体
が弾性変形して側面部で接地することになる。したがっ
て、移動に際して従来のように筒状弾性体の先端が地面
と接地する必要はなく、接地面の状態が安定していない
場合などもロボットを容易に移動させることが可能とな
る。
As described above, according to the present invention, the tip of the tubular elastic body revolves around the axis. Therefore, in the mobile robot, the cylindrical elastic body is not elastically grounded at the tip end thereof, but the cylindrical elastic body is elastically deformed and grounded at the side surface portion. Therefore, it is not necessary to contact the tip of the cylindrical elastic body with the ground when moving, and the robot can be easily moved even when the state of the ground contact surface is not stable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例に係る移動ロボットの斜
視図。
FIG. 1 is a perspective view of a mobile robot according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例に係る移動ロボットの側
面図。
FIG. 2 is a side view of the mobile robot according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例に係る移動ロボットの平
面図。
FIG. 3 is a plan view of the mobile robot according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例に係る移動ロボットの脚
部の分解斜視図。
FIG. 4 is an exploded perspective view of legs of the mobile robot according to the first embodiment of the present invention.

【図5】図4に示す脚部の断面図。5 is a cross-sectional view of the leg portion shown in FIG.

【図6】図4に示す脚部の全体斜視図。FIG. 6 is an overall perspective view of the leg portion shown in FIG.

【図7】脚部の変形状態を示す図。FIG. 7 is a view showing a deformed state of legs.

【図8】脚部が公転運動している状態における脚部先端
部の位置関係を示した図。
FIG. 8 is a view showing a positional relationship between the tip ends of the legs when the legs are revolving.

【図9】加圧する圧力室の数が異なる場合の脚部の変形
状態を比較した図。
FIG. 9 is a diagram comparing the deformed states of the legs when the number of pressure chambers to be pressurized is different.

【図10】脚部の各圧力室に与える圧力の状態を示した
グラフ。
FIG. 10 is a graph showing a state of pressure applied to each pressure chamber of the leg portion.

【図11】脚部の各圧力室に与える圧力の状態を示した
グラフ。
FIG. 11 is a graph showing a state of pressure applied to each pressure chamber of the leg portion.

【図12】Ki ,θi ,Zi のパターンの一例を示した
グラフ。
FIG. 12 is a graph showing an example of patterns of K i , θ i , and Z i .

【図13】一般的な移動ロボットの移動形態を示す図。FIG. 13 is a diagram showing a moving form of a general mobile robot.

【図14】移動ロボットに必要な移動サイクルを示す
図。
FIG. 14 is a diagram showing a movement cycle required for a mobile robot.

【図15】従来の移動ロボットを示す斜視図。FIG. 15 is a perspective view showing a conventional mobile robot.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…移動ロボット 2…脚部(移動手段) 3…ベース 5,6,7…隔壁 8…筒状弾性体 11…チューブ 13…単位筒状弾性体 14,15,16…圧力室 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mobile robot 2 ... Leg part (moving means) 3 ... Base 5, 6, 7 ... Partition wall 8 ... Cylindrical elastic body 11 ... Tube 13 ... Unit cylindrical elastic body 14, 15, 16 ... Pressure chamber

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】軸方向に延設された隔壁によって内部が複
数の圧力室に分離された筒状弾性体を移動手段とした移
動ロボットを用い、前記圧力室に供給する流体を圧力制
御することにより前記移動ロボットを移動させる移動ロ
ボットの制御方法において、 前記筒状弾性体の先端が軸まわりに公転運動するように
前記圧力室に供給する流体を圧力制御することを特徴と
する移動ロボットの制御方法。
1. A mobile robot having a cylindrical elastic body whose inside is divided into a plurality of pressure chambers by a partition wall extending in the axial direction as a moving means, to control the pressure of a fluid supplied to the pressure chambers. In the control method of the mobile robot for moving the mobile robot according to, the control of the mobile robot is characterized in that the pressure of the fluid supplied to the pressure chamber is controlled so that the tip of the cylindrical elastic body revolves around the axis. Method.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001017731A1 (en) * 1999-09-09 2001-03-15 Heriot-Watt University Fluid operated actuator for robots
WO2013147648A1 (en) * 2012-03-26 2013-10-03 Nezbailo Tibery Georgievich "gravity walker" vehicle
CN103465988A (en) * 2013-09-16 2013-12-25 北京交通大学 Multi-motion-mode mobile robot
CN103569231A (en) * 2013-10-17 2014-02-12 北京交通大学 Multi-movement-mode four-footed robot
CN103754282A (en) * 2013-10-17 2014-04-30 北京交通大学 Quadruped robot with multiple operating modes

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001017731A1 (en) * 1999-09-09 2001-03-15 Heriot-Watt University Fluid operated actuator for robots
WO2013147648A1 (en) * 2012-03-26 2013-10-03 Nezbailo Tibery Georgievich "gravity walker" vehicle
CN103465988A (en) * 2013-09-16 2013-12-25 北京交通大学 Multi-motion-mode mobile robot
CN103569231A (en) * 2013-10-17 2014-02-12 北京交通大学 Multi-movement-mode four-footed robot
CN103754282A (en) * 2013-10-17 2014-04-30 北京交通大学 Quadruped robot with multiple operating modes
CN103754282B (en) * 2013-10-17 2016-01-13 北京交通大学 Multiple operating mode quadruped robot
CN103569231B (en) * 2013-10-17 2017-01-18 北京交通大学 Multi-movement-mode four-footed robot

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