JPH05318336A - Flat leg structure of leg type walking robot - Google Patents

Flat leg structure of leg type walking robot

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JPH05318336A
JPH05318336A JP15274592A JP15274592A JPH05318336A JP H05318336 A JPH05318336 A JP H05318336A JP 15274592 A JP15274592 A JP 15274592A JP 15274592 A JP15274592 A JP 15274592A JP H05318336 A JPH05318336 A JP H05318336A
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foot
robot
walking
movable
area
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Hiroshi Gomi
洋 五味
Masao Nishikawa
正雄 西川
Masato Hirose
真人 広瀬
秀明 ▲高▼橋
Hideaki Takahashi
Takashi Matsumoto
隆志 松本
Akira Takeno
晃 竹野
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To prevent effectively the production of difficulties in walking which are produced due to presence of obstacle in walking up and down stairs and flat surfaces, conditions on walking on slant surfaces and walking at high speed, and environmental factors such as earthquake, etc. CONSTITUTION:Movable flat leg pieces 102A to 102D movable in a direction that an area surrounded by an envelope 110 made by connecting the outer edges of an effective ground-contact surface is increased and decreased are provided on a flat leg main body 100. Then each movable flat leg piece is operated in that direction by an operation mechanism 72.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、脚式歩行ロボットの
足平構造に関するものであり、より詳細には、ロボット
の歩行時における安定性を増すようにした足平構造に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a foot structure for a legged walking robot, and more particularly to a foot structure for increasing the stability of the robot during walking.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から脚式歩行ロボットに関する技術
としては種々のものが提案されており、そのうち自律型
の2足歩行タイプの脚式歩行ロボットに適用可能な技術
としては、特開昭62−97005号公報や特開昭62
−97006号公報に記載された技術などがあり、また
特に2足歩行タイプの脚式歩行ロボットの足部構造とし
ては、本出願人が既に特開平3−184781号公報の
技術を提案している。
2. Description of the Related Art Conventionally, various techniques have been proposed as to legged walking robots, and as a technique applicable to an autonomous bipedal walking type legged walking robot, Japanese Patent Laid-Open No. 62- 97005 and JP-A-62.
The technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-184781 has already been proposed by the applicant of the present invention as the foot structure of a bipedal walking robot. ..

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】脚式歩行ロボットのう
ちでも、2足歩行タイプのロボットは、本来安定性が低
いのに加え、歩行すべき地面等の歩行面の状況や周囲の
状況、歩行速度等によっては歩行時の安定性を確保する
ことが困難となることが多い。すなわち、水平な平面上
を低速で歩行する場合には安定性を保つことが比較的容
易であるが、階段を昇降する場合や斜面を歩行する場
合、あるいは歩行面に障害物が存在する場合、さらには
歩行速度が速い場合などにおいては、2足での歩行が不
安定となりやすい。そのほか、地震による振動や風など
の外的な環境要因によっても2足での歩行が困難となる
ことがある。
Among the legged walking robots, the bipedal walking type robot is inherently low in stability, and in addition to that, the situation of the walking surface such as the ground to be walked, the surrounding situation, and walking. It is often difficult to secure stability during walking depending on the speed and the like. That is, it is relatively easy to maintain stability when walking at low speed on a horizontal plane, but when climbing stairs, walking on a slope, or when there are obstacles on the walking surface, Furthermore, when the walking speed is high, walking with two legs tends to be unstable. In addition, it may be difficult to walk on two legs due to external environmental factors such as vibration and wind caused by an earthquake.

【0004】2足歩行タイプの脚式歩行ロボットにおけ
る歩行時の安定性を増すための一つの方策としては、歩
行面に対する接地面積が大きくなるように足平を設計す
ることが考えられる。しかしながら単純に足平を大きく
しただけでは、歩行の状況によっては逆に安定性を損な
ってしまうことがある。例えば歩行面が階段である場
合、階段には各段の段差部分に廂状の突出部分が存在す
ることが多く、このような場合、足平が大きければ、階
段上昇時にその廂状の部分に足平の爪先側の部分が干渉
して転倒してしまうおそれが強い。また歩行面に存在す
る突起などの障害物を跨ぐような場合、足平が大きけれ
ば足平の先端もしくは後端が障害物に干渉して転倒して
しまうおれがある。さらに、歩行速度が速い場合も、足
平が大きければ干渉しやすくなって転倒が生じやすくな
る。このほか種々の状況が考えられるが、いずれにして
も、単純に足平を大きく設計しただけでは、歩行時の安
定性を増すための根本的な解決策とはならない。
As one measure for increasing the stability during walking in a bipedal walking robot, it is conceivable to design the foot so that the ground contact area with respect to the walking surface is large. However, simply increasing the foot size may adversely affect the stability depending on the walking situation. For example, if the walking surface is a staircase, there are often stair-shaped protrusions on the steps of each staircase. In such a case, if the foot is large, the staircase-like part will be formed when the stairs are raised. There is a strong risk that the toe side of the foot will interfere and fall. Further, in the case of straddling an obstacle such as a protrusion existing on the walking surface, if the foot is large, the tip or the rear end of the foot may interfere with the obstacle and fall. Further, even when the walking speed is high, if the foot is large, interference easily occurs and a fall easily occurs. In addition to these, various situations are conceivable, but in any case, simply designing a large foot is not a fundamental solution for increasing stability during walking.

【0005】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、歩行面の状況や歩行速度、あるいは周囲の状
況などが変化しても、常に歩行の安定性を保ち得るよう
にした足平構造を提供することを基本的な目的とするも
のである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a foot structure capable of always maintaining the stability of walking even when the condition of the walking surface, the walking speed, or the surrounding conditions change. The basic purpose is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前述のような課題を解決
するため、この発明においては、基本的には、請求項1
に示されるように、複数本の可動脚部を備えるととも
に、各可動脚部の先端に足平を設けて歩行自在とした脚
式歩行ロボットの足平構造において、各可動脚部に結合
された足平本体のそれぞれに、歩行面に対する有効接地
面の外縁を結ぶ包絡線で囲まれる領域を拡大−減少させ
る方向へ移動可能な少なくとも一つの可動足平片を取付
け、かつその可動足平片を前記方向へ移動させる作動機
構を、前記足平本体に設けた構成とされている。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, basically, the first aspect is
In the foot structure of a legged walking robot that includes a plurality of movable legs and has a foot at the tip of each movable leg, as shown in FIG. At least one movable foot piece, which is movable in a direction of enlarging or reducing the area surrounded by the envelope connecting the outer edge of the effective ground surface with respect to the walking surface, is attached to each of the foot bodies, and the movable foot piece is attached. An operating mechanism for moving in the direction is provided in the foot body.

【0007】[0007]

【作用】この発明の足平構造においては、作動機構によ
り可動足平片を作動させることによって、歩行面に対す
る有効接地面の外縁を結ぶ包絡線によって取囲まれる領
域を拡大−縮小させることができる。ここで、ロボット
の歩行時においてロボットが転倒しないように歩行面に
対して支点として機能するのは、各足平の接地面の最外
縁部分、特に可動脚部の取付軸線位置(足首関節の鉛直
投影位置)から最も離れた外縁部分であるから、前述の
ような有効接地面の外縁を結ぶ包絡線によって囲まれる
領域の大きさ(面積)は、歩行面に対して可動脚部を支
持するために有効な足平全体としての等価的な接地領域
の大きさに相当することになり、そこで以下この明細書
ではこの領域を、等価接地領域と称することとする。
In the foot structure of the present invention, the area surrounded by the envelope connecting the outer edges of the effective ground contact surface with respect to the walking surface can be expanded / contracted by operating the movable foot piece by the operation mechanism. .. Here, the fulcrum that functions as a fulcrum with respect to the walking surface so that the robot does not fall when walking is that the outermost edge of the ground contact surface of each foot, especially the position of the axis of attachment of the movable leg (vertical ankle joint). Since it is the outer edge portion farthest from the projection position), the size (area) of the area surrounded by the envelope connecting the outer edges of the effective ground plane as described above is for supporting the movable leg with respect to the walking surface. This is equivalent to the size of the equivalent grounding area of the entire effective foot, and hence this area is hereinafter referred to as the equivalent grounding area in this specification.

【0008】前述のようにこの発明の構造では、等価接
地領域の大きさを拡大−縮小することができることか
ら、例えば階段の上昇、下降、あるいは歩行面における
障害箇所の存在、歩行面の傾斜、歩行速度などの歩行の
状況、さらには地震等の環境要因に応じて歩行の安定性
を最も高め得るように等価接地領域の大きさを選択する
ことができる。
As described above, in the structure of the present invention, the size of the equivalent ground area can be enlarged or reduced, so that, for example, ascending or descending stairs, presence of obstacles on the walking surface, inclination of the walking surface, The size of the equivalent grounding area can be selected so as to maximize the stability of walking depending on the walking condition such as walking speed and environmental factors such as earthquake.

【0009】[0009]

【実施例】以下、脚式移動ロボットとして2足歩行のロ
ボットを例にとって、この発明の実施例を説明する。図
1はそのロボット1の全体を概略的に示す説明スケルト
ン図であり、左右それぞれのリンク状の可動脚部2は6
個の関節を備えている(理解の便宜のために各関節を、
それを駆動する電動モータで示す)。これらの6個の関
節は上から順に、腰の脚部回旋用(z軸まわり)の関節
10R,10L(右側をR、左側をLとする;以下同
じ)、腰のロール方向(x軸まわり)の関節12R,1
2L、同ピッチ方向(y軸まわり)の関節14R,14
L、膝部のピッチ方向の関節16R,16L、足首部の
ピッチ方向の関節18R,18L、同ロール方向の関節
20R,20Lとなっており、その下部には後述するよ
うな可動足平片およびその可動足平片を作動させる作動
機構を備えた足平22R,22Lが取付けられるととも
に、最上部には筐体(上体)24が設けられ、その内部
には、ロボット全体の歩行等の動作を制御するための制
御手段として、制御ユニット26が格納されている。
Embodiments of the present invention will be described below by taking a bipedal robot as an example of a legged mobile robot. FIG. 1 is an explanatory skeleton diagram schematically showing the entire robot 1, in which the left and right link-shaped movable legs 2 are 6
It is equipped with individual joints (each joint is
Shown by the electric motor that drives it). These six joints are, in order from the top, joints 10R and 10L for rotating the legs of the waist (around the z axis) (R on the right side, L on the left side; the same applies below), roll direction of the waist (around the x axis). ) Joints 12R, 1
2L, joints 14R, 14 in the same pitch direction (around the y-axis)
L, joints 16R and 16L in the pitch direction of the knees, joints 18R and 18L in the pitch direction of the ankles, and joints 20R and 20L in the same roll direction, and below the movable foot pieces and The feet 22R and 22L having an actuating mechanism for actuating the movable foot piece are attached, and a housing (upper body) 24 is provided at the uppermost part, and inside the robot, an operation such as walking of the entire robot is performed. A control unit 26 is stored as control means for controlling the.

【0010】以上のところにおいて、股関節は関節10
R(L),12R(L),14R(L)によって構成さ
れ、また足首関節は、関節18R(L),20R(L)
よって構成されている。また、腰関節と膝関節との間は
大腿リンク32R,32Lによって、膝関節と足首関節
との間は下腿リンク34R,34Lによって、それぞれ
連結されている。ここで可動脚部2は、左右の足につい
てそれぞれ6つの自由度を与えられており、歩行中にこ
れらの6×2=12個の関節(軸)をそれぞれ適宜な角
度だけ駆動することにより、足全体に所望の動きを与え
て、任意に3次元空間を歩行することができるように構
成されている。既に述べたように、前述の各関節は電動
モータからなり、さらにはその出力を倍力する減速機な
どを備えているが、その詳細は先に本出願人が提案した
出願(特願平1−324218号、特開平3−1847
82号)などに述べられており、それ自体はこの発明の
要旨とするところではないので、これ以上の説明は省略
する。
In the above, the hip joint is joint 10
R (L), 12R (L), 14R (L), and ankle joints are joints 18R (L), 20R (L)
It is composed of Further, the hip joint and the knee joint are connected by thigh links 32R and 32L, and the knee joint and the ankle joint are connected by lower leg links 34R and 34L, respectively. Here, the movable leg 2 is provided with six degrees of freedom for each of the left and right feet, and by driving these 6 × 2 = 12 joints (axes) by appropriate angles during walking, It is configured so that it can walk in a three-dimensional space arbitrarily by giving a desired movement to the entire foot. As described above, each of the above-mentioned joints is composed of an electric motor and is further provided with a speed reducer that boosts the output of the electric motor. For details, refer to the application previously proposed by the applicant (Japanese Patent Application No. -324218, JP-A-3-1847
No. 82) and the like, which are not the gist of the present invention per se, and therefore, further description will be omitted.

【0011】図1に示すロボット1において、足首部に
は公知の6軸力センサ36が設けられており、この6軸
力センサ36は、足平を介してロボットに伝達される
x,y,z方向の力成分Fx,Fy,Fzとその方向ま
わりのモーメント成分Mx,My,Mzとを測定し、足
部の着地の有無と支持脚に加わる力の大きさと方向とを
検出する。また足平22R(L)の四隅には、足平の歩
行面への接地の有無を検出するための接地検出手段とし
て例えば静電容量型の接地センサ38(図1では省略)
が設けられている。なお前記6軸力センサ36を接地検
出手段として用いる場合には、接地センサ38は省略す
ることができる。さらに、筐体24には傾斜センサ40
が設置されており、この傾斜センサ40は、x−z平面
内とy−z平面内のz軸に対する傾斜角度、すなわち重
力方向に対する傾斜角速度を検出する。また各関節の電
動モータには、その回転量を検出するロータリエンコー
ダ46(図1では省略)が設けられている。さらに、図
1では省略するが、ロボット1の適宜な位置には、傾斜
センサ40の出力を補正するための原点スイッチ42
と、フェール対策用のリミットスイッチ44が設けられ
ている。これらの出力は前記した筐体24内の制御ユニ
ット26に送られる。
In the robot 1 shown in FIG. 1, a well-known 6-axis force sensor 36 is provided at the ankle portion, and the 6-axis force sensor 36 is transmitted to the robot via the foot x, y ,. The force components Fx, Fy, Fz in the z direction and the moment components Mx, My, Mz around the directions are measured to detect the presence or absence of landing of the foot and the magnitude and direction of the force applied to the supporting leg. Further, at the four corners of the foot 22R (L), for example, a capacitance-type ground sensor 38 (not shown in FIG. 1) is used as ground detection means for detecting the presence or absence of ground contact with the walking surface of the foot.
Is provided. When the 6-axis force sensor 36 is used as the ground contact detecting means, the ground contact sensor 38 can be omitted. Further, the housing 24 has an inclination sensor 40.
The tilt sensor 40 detects the tilt angle with respect to the z axis in the xz plane and the yz plane, that is, the tilt angular velocity with respect to the gravity direction. Further, the electric motor of each joint is provided with a rotary encoder 46 (not shown in FIG. 1) that detects the amount of rotation thereof. Further, although omitted in FIG. 1, an origin switch 42 for correcting the output of the tilt sensor 40 is provided at an appropriate position of the robot 1.
And a limit switch 44 for fail protection. These outputs are sent to the control unit 26 in the housing 24 described above.

【0012】図2は制御ユニット26の詳細を示すブロ
ック図であり、この制御ユニット26は、マイクロ・コ
ンピュータによって構成されている。ここで、傾斜セン
サ40などの出力はA/D変換器50でデジタル値に変
換され、その出力はバス52を介してRAM54に伝送
される。また各関節の電動モータに隣接して配置される
エンコーダ46の出力はカウンタ56を介してRAM5
4内に入力されるとともに、接地センサ38などの出力
は波形整形回路58を経てRAM54内に入力される。
制御ユニット内にはCPUからなる第1、第2および第
3の演算装置60,62,63が設けられており、第1
の演算装置60は、ROM64に格納されている重力軌
道などの予め設定された歩行パターンを読出して目標関
節角度を算出し、これをRAM54に送出するととも
に、その読出した歩行パターンに基づく歩行の状況につ
いての情報を第3の演算装置63に与える。また第2の
演算装置62は、RAM54からその目標関節角度と検
出された実測値とを読出して、各関節の駆動に必要な制
御値を算出し、D/A変換器66とサーボアンプ48を
介して各関節を駆動する電動モータに出力する。さらに
第3の演算装置63は、RAM54から接地の有無の信
号を読出すとともに、第1の演算装置60から与えられ
る歩行の状況についての情報、その他必要に応じて歩行
の状況を実際に検出するための装置(図示せず)、例え
ば障害箇所あるいは階段等を検出するためのイメージセ
ンサ、さらにはロボット内もしくはロボット外に設けた
地震検知器(図示せず)などからの情報に基づき、足平
の可動足平片の作動に必要な制御値を前記状況に応じて
算出し、D/A変換器68およびサーボアンプ70を介
して可動足平片を作動させるための作動機構72のアク
チュエータ74に出力する。
FIG. 2 is a block diagram showing the details of the control unit 26, which is composed of a microcomputer. Here, the output of the tilt sensor 40 or the like is converted into a digital value by the A / D converter 50, and the output is transmitted to the RAM 54 via the bus 52. The output of the encoder 46 arranged adjacent to the electric motor of each joint is sent to the RAM 5 via the counter 56.
4 and the outputs of the ground sensor 38 and the like are input to the RAM 54 via the waveform shaping circuit 58.
The control unit is provided with first, second and third arithmetic units 60, 62 and 63 each composed of a CPU.
The arithmetic unit 60 reads out a preset walking pattern such as a gravity trajectory stored in the ROM 64 to calculate a target joint angle, sends the calculated target joint angle to the RAM 54, and walks on the basis of the read walking pattern. To the third arithmetic unit 63. Further, the second arithmetic unit 62 reads out the target joint angle and the detected measured value from the RAM 54, calculates the control value necessary for driving each joint, and controls the D / A converter 66 and the servo amplifier 48. It outputs to the electric motor which drives each joint via. Further, the third arithmetic unit 63 reads out a signal indicating the presence or absence of grounding from the RAM 54, and actually detects the information on the walking condition given from the first arithmetic unit 60 and other actual walking conditions as necessary. Based on information from a device (not shown), such as an image sensor for detecting an obstacle or stairs, and an earthquake detector (not shown) provided inside or outside the robot. The control value necessary for the operation of the movable foot piece is calculated in accordance with the above situation, and the actuator 74 of the operation mechanism 72 for operating the movable foot piece via the D / A converter 68 and the servo amplifier 70. Output.

【0013】次に、図3以降を参照してこの発明の脚式
歩行ロボットの足平構造を具体的に説明する。
Next, the foot structure of the legged walking robot of the present invention will be specifically described with reference to FIG.

【0014】図3および図4は、図1に示したロボット
1の足平22R(22L)の構造の一例、すなわちこの
発明の第1の実施例の足平構造を示すものである。なお
以下の各図において、足平は特に断らない限りは左右対
称であるから、L,Rの符号は省略し、単に足平22と
表わす。図3、図4において、足平22は可動脚部2の
下端に取付けられた平板状の足平本体100を備えてい
る。この足平本体100は、平面的に見て長板状に作ら
れており、可動脚部2の取付中心位置(より正確には、
足首関節の鉛直投影位置)Oからロボット進行方向の前
端までの長さ(したがって踝から爪先までの長さ)が、
前記取付中心位置Oから進行方向の後端までの長さ(し
たがって踝から踵までの長さ)よりも長くなるように、
可動脚部2に対する取付位置が定められている。そして
足平本体100の4隅の下面側には、平面的に見て楕円
形をなす平板状の可動足平片102A,102B,10
2C,102Dが配設されており、これらの可動足平片
102A〜102Dは、それぞれ垂直な支軸104によ
って水平面内(接地面と平行な面内)を回動可能に支持
されている。各支軸104は、それぞれ足平本体100
の上面側の4隅に配設した作動機構72によって軸中心
に回転せしめられるように構成されている。この作動機
構72としては、図示の例ではアクチュエータ(図2の
符号74)として電動モータを用いたギヤドモータ、あ
るいはアクチュエータとして空気圧もしくは油圧による
ロータリアクチュエータを用いたものなどを適用するこ
とができる。
FIGS. 3 and 4 show an example of the structure of the foot 22R (22L) of the robot 1 shown in FIG. 1, that is, the foot structure of the first embodiment of the present invention. In each of the following drawings, the foot is symmetrical unless otherwise specified, and therefore the reference symbols L and R are omitted and simply referred to as the foot 22. In FIGS. 3 and 4, the foot 22 includes a flat foot main body 100 attached to the lower end of the movable leg 2. The foot main body 100 is formed in a long plate shape in a plan view, and has a mounting center position of the movable leg portion 2 (more accurately,
The length from the vertical projection position of the ankle joint) O to the front end in the robot traveling direction (hence the length from the ankle to the toe) is
To be longer than the length from the attachment center position O to the rear end in the traveling direction (hence the length from the heel to the heel),
A mounting position for the movable leg 2 is defined. Then, on the lower surface side of the four corners of the foot main body 100, flat plate-like movable foot pieces 102A, 102B, 10 which are oval in plan view are formed.
2C and 102D are arranged, and these movable foot pieces 102A to 102D are rotatably supported by a vertical support shaft 104 in a horizontal plane (in a plane parallel to the ground plane). Each support shaft 104 is a foot main body 100.
It is configured so that it can be rotated about the axis by the operating mechanisms 72 arranged at the four corners on the upper surface side. As the actuating mechanism 72, in the illustrated example, a geared motor using an electric motor as an actuator (reference numeral 74 in FIG. 2), or an actuator using a pneumatic or hydraulic rotary actuator as the actuator can be applied.

【0015】ここで、各支軸104と各可動足平片10
2A〜102Dとの相対位置関係は、各可動足平片10
2A〜102Dの中心位置に対して各支軸104が偏心
するように定められている。したがって後に改めて説明
するように、各可動足平片102A〜102Dは、その
回動時に平面的に見て足平本体100からの外側への張
出し量が変化することになる。
Here, each support shaft 104 and each movable foot piece 10
The relative positional relationship with 2A to 102D is that each movable foot piece 10
It is determined that each support shaft 104 is eccentric with respect to the center position of 2A to 102D. Therefore, as will be described later, the movable foot pieces 102A to 102D change in the amount of protrusion to the outside from the foot main body 100 when viewed in plan when rotating.

【0016】なお足平本体100の下面の4隅部分に
は、前記各可動足平片102A〜102Dを収容するた
めの切欠段部106が形成されており、また各可動足平
片102A〜102Dの下面には、ゴム等の弾性材10
8が貼着されている。なおまた、実際の足平において
は、弾性材108の下面縁部、さらには可動足平片10
2A〜102Dの下面縁部は、R状に面取りを施すかま
たはR状に湾曲させておくことが多いが、ここでは図面
の簡単化のためRについては特に示していない。また図
2に示すように接地センサ38を用いて足平22の接地
状態の有無を検出する場合、その接地センサ38は各可
動足平片102A〜102Dに設けておくのが通常であ
るが、図3、図4では図面の簡略化のため、接地センサ
は示していない。
Notched step portions 106 for accommodating the movable foot pieces 102A to 102D are formed at the four corners of the lower surface of the foot body 100, and the movable foot pieces 102A to 102D are formed. On the lower surface of the
8 is attached. In addition, in the actual foot, the lower edge portion of the elastic member 108, and further, the movable foot piece 10
The lower surface edges of 2A to 102D are often chamfered in an R shape or curved in an R shape, but R is not shown here for simplification of the drawing. Further, as shown in FIG. 2, when the presence or absence of the grounding state of the foot 22 is detected by using the grounding sensor 38, the grounding sensor 38 is usually provided on each of the movable foot pieces 102A to 102D. The ground sensor is not shown in FIGS. 3 and 4 for simplification of the drawings.

【0017】以上のような図3および図4に示される実
施例の足平構造の機能について、図5〜図7とともに説
明する。この実施例では、可動足平片102A〜102
Dの下面のみ、具体的には各弾性材108の下面のみ
が、歩行時における路面等の歩行面に対する有効接地面
109となっている。これらの有効接地面109の外縁
を結ぶ包絡線を図3、図5〜図7中の二点鎖線110で
示す。この包絡線110によって囲まれる領域が前述の
等価接地領域となる。図3、図4に示す状態は、その等
価接地領域の面積が最も少ない状態であり、この状態か
らいずれかの作動機構72を作動させれば、それに対応
する可動足平片、例えば102Aが水平面内(したがっ
て有効接地面と平行な面内)を回動して足平本体100
の切欠段部106から振出され、足平本体100に対す
るその可動足平片102Aの張り出し量が増し、等価接
地領域が拡大されることになる。図5はロボットの進行
方向前端側の2つの隅部の可動足平片102A,102
Bを同時に斜め前方へ振り出させた状態を示し、図6は
ロボットの進行方向に対し後端側の2つの隅部の可動足
平片102C、102Dを同時に斜め後方へ振り出させ
た状態を示し、さらに図7は全ての可動足平片102A
〜102Dを同時に振り出させた状態を示す。
The function of the foot structure of the embodiment shown in FIGS. 3 and 4 will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the movable foot pieces 102A to 102
Only the lower surface of D, specifically, the lower surface of each elastic member 108 is an effective ground contact surface 109 for a walking surface such as a road surface during walking. An envelope connecting the outer edges of these effective ground planes 109 is shown by a chain double-dashed line 110 in FIGS. 3 and 5 to 7. The area surrounded by the envelope 110 is the above-mentioned equivalent ground area. The state shown in FIGS. 3 and 4 is a state in which the area of the equivalent ground area is the smallest, and if any of the actuation mechanisms 72 is actuated from this state, the movable foot piece corresponding thereto, for example, 102A, becomes a horizontal plane. The inside of the foot (therefore, the plane parallel to the effective ground plane) is rotated to rotate the foot main body 100.
The movable foot piece 102A is swung out from the notch step portion 106, and the amount of protrusion of the movable foot piece 102A with respect to the foot body 100 is increased, so that the equivalent ground area is expanded. FIG. 5 shows movable foot pieces 102A, 102 at two corners on the front end side in the traveling direction of the robot.
FIG. 6 shows a state in which B is swung diagonally forward at the same time, and FIG. 6 shows a state in which movable foot pieces 102C and 102D at two corners on the rear end side with respect to the traveling direction of the robot are swung diagonally backward at the same time. FIG. 7 shows all movable foot pieces 102A.
10 shows a state in which 102D is shaken out at the same time.

【0018】このようにして、可動足平片102A〜1
02Dを適宜回動させることによって、等価接地領域を
拡大−縮小させることができる。しかもこの実施例で
は、各可動足平片102A〜102Dのそれぞれに作動
機構72が設けられているから、各可動足平片102A
〜102Dを個別に回動させることができる。そのた
め、例えば図5に示すようにロボットの進行方向の前端
側の可動足平片102A,102Bのみを斜め前方へ振
り出させて、進行方向前方側へのみ等価接地領域を拡大
させた状態や、逆に図6に示すように進行方向後方側の
可動足平片102C,102Dのみを斜め後方へ振り出
させて、進行方向後方側へのみ等価接地領域を拡大させ
た状態等を作り出すことができる。
In this way, the movable foot pieces 102A-1
The equivalent ground area can be expanded / contracted by appropriately rotating 02D. Moreover, in this embodiment, since the operating mechanism 72 is provided in each of the movable foot pieces 102A to 102D, each movable foot piece 102A.
The 102D can be individually rotated. Therefore, for example, as shown in FIG. 5, a state in which only the movable foot pieces 102A and 102B on the front end side in the traveling direction of the robot are slanted forward to expand the equivalent grounding area only to the front side in the traveling direction, On the contrary, as shown in FIG. 6, only the movable foot pieces 102C and 102D on the rear side in the traveling direction can be swung out obliquely rearward to create a state in which the equivalent grounding area is expanded only on the rear side in the traveling direction. ..

【0019】図8には、上述のような足平構造の動作
を、歩行の状況に応じて制御するためのフローチャート
を示す。図8において、制御を開始して先ず最初のステ
ップ200においては、足平の等価接地領域が初期状態
のままで歩行して、その歩行が困難となるような状況が
発生すると予測されるか否かを判別する。このように歩
行が困難となる状況とは、例えば階段の上昇、階段の下
降、歩行面における障害箇所の存在、斜面、その他地震
の発生や強風等の環境要因や、歩行速度の増大等を意味
する。この判別は、図2に示した第3の演算装置63に
おいて、これから歩行しようとする歩行パターンの情報
に基いて判別しても良く、あるいは図示しないイメージ
センサによって階段の存在や障害箇所の存在を実際に検
出したりまた地震検知手段により地震の発生を検出した
りして得られた情報により判別しても良く、さらには両
者を併用して判別しても良い。このステップ200にお
いて、歩行が困難となるような状況の発生が予測された
場合(YES)には、次のステップ202に移行する。
一方予測されない場合(NO)はステップ214で示す
ように、等価接地領域の面積を変えることなく、初期状
態のまま維持されて、制御ループが終了する。すなわち
作動機構72のアクチュエータ74が駆動されず、足平
の各可動足平片102A〜102Dは作動されない。
FIG. 8 shows a flowchart for controlling the operation of the above-mentioned foot structure according to the walking condition. In FIG. 8, in the first step 200 after starting the control, whether or not it is predicted that a situation in which the equivalent ground contact area of the foot walks in the initial state and the walking becomes difficult will occur. Determine whether. Such a situation where walking becomes difficult means, for example, stairs rising, stairs descending, the presence of obstacles on the walking surface, slopes, other environmental factors such as the occurrence of earthquakes and strong winds, and an increase in walking speed. To do. This determination may be made in the third arithmetic unit 63 shown in FIG. 2 based on the information of the walking pattern to be walked, or the presence of stairs or the location of obstacles may be detected by an image sensor (not shown). The determination may be made based on the information obtained by actually detecting or by detecting the occurrence of an earthquake by the earthquake detecting means, or by using both in combination. In this step 200, if the occurrence of a situation where walking becomes difficult is predicted (YES), the process proceeds to the next step 202.
On the other hand, if not predicted (NO), as shown in step 214, the area of the equivalent ground region is not changed and the initial state is maintained, and the control loop ends. That is, the actuator 74 of the operating mechanism 72 is not driven, and the movable foot pieces 102A to 102D of the foot are not operated.

【0020】ステップ202においては、足平の接地面
が歩行面から離れているか否かを判別する。これは、足
平の作動機構72のアクチュエータ74の駆動(したが
って各可動足平片102A〜102Dの作動)を、足平
が歩行面から離れている状態(接地していない状態)で
のみ行なわせるためである。すなわち、足平が接地して
いる状態で可動足平片102A〜102Dを作動させよ
うとした場合には、著しく大きな負荷が作動機構72の
アクチュエータ74に加わり、アクチュエータ74の作
動が困難となったり、アクチュエータ74が故障したり
するからである。このステップ202においては、足平
に予め設けておいた接地センサ38からの接地検出信
号、あるいは6軸力センサ36からの信号によって判別
すれば良い。ステップ202において足平が歩行面から
離れてないと判断された場合(NO)は、ステップ20
4へ移行して足平が歩行面から離れるまで待機し、所定
時間経過後に再びステップ202に戻ることになる。一
方ステップ202において足平が歩行面から離れている
と判別された場合(YES)には次のステップ206へ
移行する。
In step 202, it is determined whether or not the ground contact surface of the foot is separated from the walking surface. This causes the actuator 74 of the foot actuating mechanism 72 to be driven (thus, the operation of the movable foot pieces 102A to 102D) only when the foot is away from the walking surface (not in contact with the ground). This is because. That is, when the movable foot pieces 102A to 102D are operated with the foot grounded, a remarkably large load is applied to the actuator 74 of the operation mechanism 72, and the operation of the actuator 74 becomes difficult. This is because the actuator 74 may break down. In this step 202, the determination may be made by the ground detection signal from the ground sensor 38 provided in advance on the foot or the signal from the 6-axis force sensor 36. If it is determined in step 202 that the foot is not separated from the walking surface (NO), step 20
The process shifts to step 4 and waits until the foot separates from the walking surface, and after a predetermined time has elapsed, the process returns to step 202 again. On the other hand, when it is determined in step 202 that the foot is away from the walking surface (YES), the process proceeds to next step 206.

【0021】ステップ206においては、前述の等価接
地領域を拡大もしくは縮小するべく、各可動足平片10
2A〜102Dのうちいずれか一つもしくは2以上に対
応する作動機構72のアクチュエータ74を駆動させ
る。なおこのステップ206においては、前記ステップ
200において予測される状況の種類に応じて、等価接
地領域を拡大させる方向へ動作させる場合と、逆に等価
接地領域を縮小させる方向へ動作させる場合とがある。
また、予測される状況の種類に応じて、等価接地領域を
拡大もしくは縮小させる方向を選択(例えば進行方向の
前方もしくは後方など)することができる。さらには、
予測される状況の困難さの程度に応じて、等価接地領域
の変化量(拡大量もしくは縮小量)を調整することもで
きる。なおこれらの等価接地領域の拡大もしくは縮小の
選択、拡大−縮小の方向性の選択、拡大−縮小量の調整
などの設定は、通常は前述のステップ200において行
なっておくのが通常である。
In step 206, each movable foot piece 10 is expanded or contracted in order to expand or contract the equivalent ground area.
The actuator 74 of the operating mechanism 72 corresponding to any one or two or more of 2A to 102D is driven. In this step 206, depending on the kind of situation predicted in step 200, there is a case where the operation is performed in the direction of expanding the equivalent ground area and a case where the operation is performed in the opposite direction of reducing the equivalent ground area. ..
In addition, a direction in which the equivalent ground area is expanded or contracted can be selected (for example, forward or backward of the traveling direction) according to the predicted type of situation. Moreover,
It is also possible to adjust the amount of change (enlargement amount or reduction amount) of the equivalent ground area according to the degree of difficulty of the predicted situation. It should be noted that settings such as expansion or contraction of the equivalent ground area, selection of expansion-reduction directionality, adjustment of expansion-reduction amount, etc. are normally made in step 200 described above.

【0022】ここで、実際の2足歩行タイプのロボット
では、2本の可動脚部2を備えているから、ステップ2
02,204,206は、左右の足平(22L,22
R)のそれぞれに関して個別に、もしくは順次実行する
ことになる。このようにしてステップ206により足平
の等価接地領域が拡大もしくは縮小された後には、その
状態を維持したまま歩行動作が進み、その間、次のステ
ップ208に移行する。ステップ208においては、歩
行が困難な状況が解消されて初期の状況に復帰したか否
かを判別する。すなわちステップ206が終了してから
の歩行の間に、歩行困難な状況が解消されたか否かを判
別する。このステップ208によって歩行が困難な状況
から復帰していないと判断された場合(NO)には、ス
テップ210に移行して、そのままの状態を維持し、所
定時間経過後に再びステップ208に戻る。一方ステッ
プ208において、歩行が困難な状況から復帰したと判
断された場合(YES)には、ステップ212に移行す
る。
Here, since an actual two-legged walking type robot has two movable leg portions 2, step 2
02,204,206 are left and right foot (22L, 22
R) will be executed individually or sequentially. After the equivalent ground area of the foot is enlarged or reduced in step 206 in this manner, the walking motion proceeds while maintaining that state, and during that time, the process proceeds to the next step 208. In step 208, it is determined whether the difficult walking condition has been resolved and the initial condition has been restored. That is, it is determined whether or not the difficult walking condition is resolved during the walking after the end of step 206. When it is determined in step 208 that the walking has not recovered from the difficult situation (NO), the process proceeds to step 210, the state is maintained as it is, and the process returns to step 208 again after a predetermined time elapses. On the other hand, if it is determined in step 208 that the walking is difficult, the process proceeds to step 212.

【0023】ステップ212においては、足平の等価接
地領域の面積を初期の面積に戻すように、その等価接地
領域を縮小もしくは拡大させる。すなわち作動機構72
のアクチュエータ74を動作させて、可動足平片102
A〜102Dを初期の位置に復帰させる。なおステップ
212を実行させるにあたっては、図8には示していな
いが、既に述べたステップ202,204と同様に歩行
面から足平が離れている状態でのみ、作動機構72のア
クチュエータ74を動作させ、足平が歩行面に接地して
いる場合には歩行面から離れるのを待ってアクチュエー
タ74を動作させる。なおこのステップ212も、実際
は左右の足平(22R,22L)のそれぞれについて、
個別に、もしくは順次実行することになる。
In step 212, the equivalent ground area is reduced or expanded so that the area of the equivalent ground area of the foot is returned to the initial area. That is, the operating mechanism 72
Of the movable foot piece 102 by operating the actuator 74 of
Return A to 102D to the initial position. Although not shown in FIG. 8 when executing step 212, the actuator 74 of the actuating mechanism 72 is operated only when the foot is away from the walking surface as in steps 202 and 204 already described. When the foot is grounded on the walking surface, the actuator 74 is operated after waiting for the foot to separate from the walking surface. Note that this step 212 is also actually performed for each of the left and right feet (22R, 22L).
It will be executed individually or sequentially.

【0024】以上のようにして歩行が困難であると予測
される状況が存在する場合に足平の等価接地領域をその
状況に応じて拡大もしく縮小させて歩行を行ない、これ
によって上述のような状況下でも歩行の安定性を確保す
ることができる。
As described above, when there is a situation in which walking is predicted to be difficult, the equivalent ground contact area of the foot is expanded or reduced according to the situation and walking is performed. It is possible to ensure the stability of walking even under various conditions.

【0025】次に歩行が困難となる状況の種類とそれに
応じた等価接地領域の拡大もしくは縮小の対応の例を図
9〜図11を参照して説明する。
Next, an example of the kind of situation in which walking is difficult and the corresponding expansion or contraction of the equivalent ground area will be described with reference to FIGS. 9 to 11.

【0026】図9には、ロボット1が階段300を上昇
するときの状況を示す。階段300には段差部分の上縁
部に廂状に突出する突起部302が存在することが多
く、この場合図の仮想線で示すように足平22が広けれ
ば、足平22の先端が突起部302に干渉して転倒する
おそれがある。そこでこのような状況が予測される場合
には足平22の等価接地領域を縮小させる。そしてこの
場合、突起部302に干渉するおそれがあるのは足平2
2の先端部分であるから、足平22の前端側において等
価接地領域を縮小させれば良い。換言すれば、可動脚部
2に対する足平22の取付位置(可動脚部2の足首関節
の鉛直投影位置)から爪先の先端までの距離を短縮させ
るべく作動機構72のアクチュエータ74を動作させれ
ば良い。
FIG. 9 shows a situation in which the robot 1 moves up the stairs 300. In many cases, the stairs 300 has a protrusion 302 projecting in the shape of a streak at the upper edge of the stepped portion. In this case, if the foot 22 is wide as shown by the phantom line in the figure, the tip of the foot 22 projects There is a risk of interfering with the portion 302 and falling. Therefore, when such a situation is predicted, the equivalent ground area of the foot 22 is reduced. In this case, the foot 2 may interfere with the protrusion 302.
Since it is the tip end portion of No. 2, the equivalent ground area may be reduced on the front end side of the foot 22. In other words, if the actuator 74 of the operating mechanism 72 is operated to shorten the distance from the attachment position of the foot 22 to the movable leg 2 (the vertical projection position of the ankle joint of the movable leg 2) to the tip of the toe. good.

【0027】図10には、ロボット1が階段300を下
降するときの状況を示す。階段300を下降する際に
は、ロボット1に進行方向前方(階段下降方向)へ倒れ
込もうとするモーメントが作用するから、足平22の等
価接地領域の面積が小さければロボット1が転倒しやす
くなる。そこでこのような状況が予測される場合には足
平22の等価接地領域を拡大させる。そしてこの場合足
平22の進行方向前端から可動脚部2の取付位置までの
距離(踝から爪先までの距離)が長いほど、前方へ倒れ
込もうとすることを防止できるから、足平22の前端側
において等価接地領域を拡大させれば良い。換言すれ
ば、可動脚部2に対する足平22の取付位置(可動脚部
2の足首関節の鉛直投影位置)から等価接地領域の前端
(爪先)までの距離を伸長させるべく作動機構72のア
クチュエータ74を動作させれば良い。
FIG. 10 shows the situation when the robot 1 descends the stairs 300. When descending the stairs 300, a moment to fall toward the forward direction of the robot 1 (downward direction of the stairs) is applied to the robot 1, so that if the area of the equivalent ground area of the foot 22 is small, the robot 1 will easily fall. Become. Therefore, when such a situation is predicted, the equivalent ground area of the foot 22 is expanded. In this case, the longer the distance from the front end of the foot 22 in the traveling direction to the mounting position of the movable leg 2 (the distance from the ankle to the toe) is, the more it is possible to prevent the foot 22 from falling forward. The equivalent ground area may be expanded on the front end side. In other words, the actuator 74 of the operating mechanism 72 is designed to extend the distance from the attachment position of the foot 22 to the movable leg 2 (the vertical projection position of the ankle joint of the movable leg 2) to the front end (toe) of the equivalent ground area. Should be operated.

【0028】図11には、歩行面306に障害箇所、例
えば突起物304が存在する状況を示す。この場合は足
平22の等価接地領域が広ければ、遊脚側の可動脚部2
の振り上げ時に足平22の先端が障害物304に干渉し
たり、同じく遊脚側の可動脚部2の振り下げ時に足平2
2の後端が障害物304に干渉したりしてロボット1が
転倒するおそれがある。そこでこの場合には、足平22
の等価接地領域を縮小させれば、前述のような転倒の危
険を免れることができる。
FIG. 11 shows a situation in which a walking surface 306 has an obstacle, for example, a protrusion 304. In this case, if the equivalent ground area of the foot 22 is wide, the movable leg 2 on the free leg side
The tip of the foot 22 interferes with the obstacle 304 at the time of swinging up, and the foot 2 is also moved at the time of swinging down the movable leg 2 on the free leg side.
There is a risk that the rear end of the robot 2 may interfere with the obstacle 304 and the robot 1 may fall. Therefore, in this case, the foot 22
If the equivalent grounding area is reduced, the risk of tipping as described above can be avoided.

【0029】さらに、特に図示しないが、歩行面が斜面
であるときには、斜面を上昇する場合、斜面を下降する
場合、あるいは斜面を横切る場合のいずれの場合におい
ても、ロボット1が傾斜下方へ転倒しやすくなるから、
この場合には足平22の等価接地領域を拡大させる。
Further, although not shown in particular, when the walking surface is a slope, the robot 1 falls down on the slope in any case of ascending the slope, descending the slope, or crossing the slope. Because it ’s easier
In this case, the equivalent ground area of the foot 22 is expanded.

【0030】またロボット1の歩行速度が速い場合に
は、足平22の面積が広ければ歩行時における遊脚側の
足平が干渉しやすくなって、ロボットが転倒しやすくな
る。したがって高速で歩行する場合には足平22の等価
接地領域を縮小させ、これによって転倒のおそれを少な
くすることができる。この場合、歩行速度が予め定めた
速度を越えることが予想される場合に足平22の等価接
地領域を縮小させるように制御すれば良い。もちろん歩
行速度に応じて段階的に等価接地領域を変化させても良
い。
When the walking speed of the robot 1 is high, if the area of the foot 22 is large, the foot on the free leg side easily interferes during walking, and the robot easily falls. Therefore, when walking at a high speed, it is possible to reduce the equivalent grounding area of the foot 22 and thereby reduce the risk of falling. In this case, if the walking speed is expected to exceed a predetermined speed, the equivalent ground contact area of the foot 22 may be controlled to be reduced. Of course, the equivalent ground area may be changed stepwise according to the walking speed.

【0031】また地震が検出された場合あるいは屋外に
おいて風速が高い場合など外的な環境要因によってロボ
ット1の歩行が不安定となることが予測される場合に
は、足平22の等価接地領域を拡大させて、歩行の安定
性を確保する。なおこのように外的環境要因によって歩
行が不安定となると予測される場合には、等価接地領域
を拡大させると同時に、歩行速度を低下させるように制
御することが望ましい。
If it is predicted that the walking of the robot 1 will be unstable due to external environmental factors, such as when an earthquake is detected or when the wind speed is high outdoors, the equivalent ground area of the foot 22 is set. Enlarge to ensure walking stability. When it is predicted that walking becomes unstable due to external environmental factors, it is desirable to control the walking speed at the same time as expanding the equivalent ground contact area.

【0032】次にこの発明の足平構造の他のいくつかの
実施例、特に機構的な部分を変形させた実施例を図12
〜図28を参照して説明する。
Next, several other embodiments of the foot structure according to the present invention, particularly an embodiment in which the mechanical portion is modified, are shown in FIG.
~ It demonstrates with reference to FIG.

【0033】図12は、作動足平片102A〜102D
を作動させるための作動機構72を図3、図4の実施例
とは異ならしめた例を示す。この場合は、各可動足平片
102A〜102Dの支軸104と、各可動足平片10
2A〜102Dに対応して設けた電動モータあるいは流
体圧ロータリーアクチュエータ等のアクチュエータ74
の回転軸404との間に、ウォームギヤ402が伝達機
構として介在している。
FIG. 12 shows the operating foot pieces 102A to 102D.
An example in which the actuating mechanism 72 for actuating the is different from the embodiment of FIGS. 3 and 4 is shown. In this case, the support shaft 104 of each movable foot piece 102A to 102D and each movable foot piece 10
An actuator 74 such as an electric motor or a fluid pressure rotary actuator provided corresponding to 2A to 102D
The worm gear 402 is interposed as a transmission mechanism between the rotary shaft 404 and the rotary shaft 404.

【0034】このような図12の例では、図3、図4の
例と同様に、アクチュエータ74を駆動させれば、ウォ
ームギヤ402を介して各可動足平片102A〜102
Dが接地面と平行な面内において個別に回動せしめら
れ、したがって等価接地領域を任意の方向へ拡大−縮小
させることができる。またこの例では、アクチュエータ
74と各可動足平片102A〜102Dとの間に伝達機
構としてウォームギヤ402が介在しており、足平の接
地時に接地面に加わる歩行面からの反力は回転軸404
の撓みによって吸収されるから、その反力が直接アクチ
ュエータ74に加わってそのアクチュエータ74の著し
い負荷の増大や故障を招くことを防止できる。
In the example of FIG. 12, as in the examples of FIGS. 3 and 4, when the actuator 74 is driven, the movable foot pieces 102A to 102 are moved through the worm gear 402.
D is individually rotated in a plane parallel to the ground plane, so that the equivalent ground region can be expanded / contracted in any direction. Further, in this example, the worm gear 402 is interposed as a transmission mechanism between the actuator 74 and each of the movable foot pieces 102A to 102D, and the reaction force from the walking surface applied to the ground surface when the foot touches the rotary shaft 404.
It is possible to prevent the reaction force from being directly applied to the actuator 74 and causing a significant increase in load or failure of the actuator 74, since the reaction force is absorbed by the bending.

【0035】図13には、図12に示される実施例をさ
らに変形して、ロボットの進行方向の前方側の2つの可
動足平片102A,102Bを同時に作動させ、またロ
ボットの進行方向後端側の2つの可動足平片102C,
102Dを同時に作動させるように作動機構72を構成
した例を示す。図13において、ロボットの進行方向前
方側の2つの可動足平片102A,102Bについてそ
れらに共通の回転駆動型のアクチュエータ74Aが、ま
たロボットの進行方向後方側の2つの可動足平片102
C,102Dについてそれらに共通の回転駆動型のアク
チュエータ74Bが設けられている。アクチュエータ7
4Aの回転駆動力は、傘歯車機構406Aを介して、駆
動側に共通な軸を有する2つのウォームギヤ402A,
402Bに与えられ、これらのウォームギヤ402A,
402Bによって回動足平片102A,102Bが同時
に反対方向へ回動せしめられるように構成されている。
またアクチュエータ74Bの回転駆動力も、同様に傘歯
車機構406Bを介して、駆動側に共通な軸を有する2
つのウォームギヤ402C,402Dに与えられ、これ
らのウォームギヤ402C,402Dによって可動足平
片102C,102Dが同時に反対方向へ回動せしめら
れるように構成されている。
In FIG. 13, the embodiment shown in FIG. 12 is further modified so that the two movable foot pieces 102A and 102B on the front side in the traveling direction of the robot are simultaneously operated, and the rear end of the robot in the traveling direction is moved. Two movable foot pieces 102C on the side,
An example in which the actuating mechanism 72 is configured to actuate 102D simultaneously is shown. In FIG. 13, a rotary drive type actuator 74A common to the two movable foot pieces 102A and 102B on the front side in the moving direction of the robot, and two movable foot pieces 102 on the rear side in the moving direction of the robot are shown.
A rotary drive type actuator 74B common to C and 102D is provided. Actuator 7
The rotational driving force of 4A is transmitted via the bevel gear mechanism 406A to the two worm gears 402A having a common shaft on the drive side.
402B, these worm gears 402A,
By 402B, the rotating foot pieces 102A and 102B are simultaneously rotated in opposite directions.
Similarly, the rotational driving force of the actuator 74B also has a common shaft on the driving side via the bevel gear mechanism 406B.
The worm gears 402C and 402D are provided so that the worm gears 402C and 402D can simultaneously rotate the movable foot pieces 102C and 102D in opposite directions.

【0036】このような図13の例では、足平22の進
行方向前方の両側において同時に進行方向前方の等価接
地領域を拡大−縮小することができ、また足平22の進
行方向後方の両側においても同時に進行方向後方へ等価
接地領域を拡大−縮小させることができる。
In such an example of FIG. 13, the equivalent grounding area in front of the foot 22 in the advancing direction can be simultaneously enlarged / reduced, and on the both sides in the advancing direction of the foot 22 on the both sides. At the same time, the equivalent ground area can be expanded / contracted rearward in the traveling direction.

【0037】図14には、すべての可動足平片102A
〜102Dを同時に作動させるように作動機構72を構
成した例を示す。この場合には全可動足平片102A〜
102Dに対して一基の回転駆動型のアクチユエータ7
4Eが設けられており、このアクチュエータ74Eの回
転駆動力が、図13に示す例と同様な2つの傘歯車機構
406A,406Bと4つのウォームギヤ402A〜4
02Dを介して各可動足平片102A〜102Dに一斉
に与えられ、これらの可動足平片102A〜102Dを
一斉に回動させるようになっている。したがってこの例
では、等価接地領域が、全方向へ一斉に拡大−縮小する
ことになる。
FIG. 14 shows all movable foot pieces 102A.
An example in which the actuation mechanism 72 is configured to actuate 102D simultaneously is shown. In this case, all movable foot pieces 102A-
One rotation drive type actuator 7 for 102D
4E is provided, and the rotational driving force of the actuator 74E is two bevel gear mechanisms 406A and 406B and four worm gears 402A to 402A-4 similar to the example shown in FIG.
The movable foot pieces 102A to 102D are simultaneously given via 02D, and the movable foot pieces 102A to 102D are simultaneously turned. Therefore, in this example, the equivalent ground area expands / contracts simultaneously in all directions.

【0038】なお図13、図14に示す例においても、
各アクチュエータ74A〜74D;74Eと各可動足平
片102A〜102Dとの間に傘歯車機構406A,4
06Bおよびウォームギヤ402A〜402Dが伝達機
構として介在しており、この場合も中間の各軸の撓みに
よって歩行面から接地面が受ける反力を吸収することが
できる。
In the examples shown in FIGS. 13 and 14, too,
Bevel gear mechanisms 406A, 4 are provided between the actuators 74A to 74D; 74E and the movable foot pieces 102A to 102D.
06B and worm gears 402A to 402D are interposed as a transmission mechanism, and in this case also, the reaction force received from the walking surface to the ground contact surface can be absorbed by the bending of each intermediate shaft.

【0039】図15には、各可動足平片102A〜10
2Dを同時一斉に作動させるための他の例を示す。図1
5において、各可動足平片102A〜102Dの支軸1
04には、それぞれプーリ410が設けられており、ま
た作動機構72のアクチュエータ74としては前記同様
に回転駆動型のものが設けられている。このアクチュエ
ータ74の回転軸にもプーリ412が設けられており、
各可動足平片102A〜102D側の4つのプーリ41
0とアクチュエータ74側のプーリ412には、共通の
無端環状ベルト414が巻掛けられている。したがって
アクチュエータ74を駆動することによってベルト41
4を回巡させて、これによって各プーリ410,412
を回動させて各可動足平片102A〜102Dを同時一
斉に回動させることができる。すなわち等価接地領域を
全方向へ一斉に拡大−縮小させることができる。なおこ
の場合、プーリ410,412の代りにスプロケットを
用い、ベルト414の代りにチェーンを用いても良い。
FIG. 15 shows each movable foot piece 102A-10.
Another example for simultaneously activating 2D is shown. Figure 1
5, the support shaft 1 of each movable foot piece 102A to 102D
Each of the actuators 04 is provided with a pulley 410, and as the actuator 74 of the actuating mechanism 72, a rotary drive type actuator is provided as described above. A pulley 412 is also provided on the rotary shaft of the actuator 74,
Four pulleys 41 on the movable foot pieces 102A to 102D side
A common endless annular belt 414 is wound around the 0 and the pulley 412 on the actuator 74 side. Therefore, by driving the actuator 74, the belt 41
4 cycles, which results in each pulley 410, 412
Can be rotated to simultaneously rotate the movable foot pieces 102A to 102D simultaneously. That is, the equivalent ground area can be enlarged / reduced in all directions at once. In this case, sprockets may be used instead of the pulleys 410 and 412, and a chain may be used instead of the belt 414.

【0040】以上の例ではいずれも可動足平片102A
〜102Dを水平面内(有効接地面に平行な面内)にお
いて回動させることによって等価接地領域を拡大−縮小
させるように構成しているが、可動足平片102A〜1
02Dの移動方向はこれに限られないことは勿論であ
る。図16〜図26には、可動足平片102A〜102
Dを有効接地面に平行な面内において直線移動させるこ
とによって等価接地領域を拡大−縮小させるように構成
した例を示す。
In each of the above examples, the movable foot piece 102A is used.
The movable foot pieces 102A to 102D are configured so that the equivalent ground area is expanded / reduced by rotating 102D within a horizontal plane (a plane parallel to the effective ground surface).
Of course, the moving direction of 02D is not limited to this. 16 to 26, movable foot pieces 102A to 102 are shown.
An example is shown in which the equivalent ground area is enlarged / reduced by linearly moving D in a plane parallel to the effective ground plane.

【0041】先ず図16〜図18に示される実施例にお
いては、足平本体100の四方の下面側に、例えば平面
的に見て長方形状をなす可動足平片102A〜102D
が配設されている。これらの可動足平片102A〜10
2Dの下面には、それぞれ弾性材108が貼着され、そ
の弾性材108の下面が有効接地面109とされてい
る。各可動足平片102A〜102Dには、それぞれ進
退軸500A〜500Dの先端が固定されており、これ
らの進退軸500A〜500Dの進退によって可動足平
片102A〜102Dが足平本体100の放射方向に進
退し、前述の等価接地領域を拡大−縮小させるようにな
っている。各進退軸500A〜500Dを進退させるた
めの作動機構72のアクチュエータ74としては、図1
8に示すように空気圧あるいは油圧等の流体圧により駆
動される流体圧シリンダが用いられている。
First, in the embodiment shown in FIGS. 16 to 18, the movable foot pieces 102A to 102D, which are rectangular in plan view, are formed on the lower surfaces of the four sides of the foot main body 100, for example.
Are arranged. These movable foot pieces 102A-10
An elastic material 108 is attached to each of the lower surfaces of the 2D, and the lower surface of the elastic material 108 serves as an effective grounding surface 109. The tips of the advancing / retreating shafts 500A to 500D are fixed to the movable foot pieces 102A to 102D, respectively. The advancing / retreating of these advancing / retreating shafts 500A to 500D causes the movable foot pieces 102A to 102D to move in the radial direction of the foot body 100. To expand / reduce the above-mentioned equivalent ground area. As the actuator 74 of the operating mechanism 72 for advancing / retreating each of the advancing / retreating shafts 500A to 500D, FIG.
As shown in FIG. 8, a fluid pressure cylinder driven by fluid pressure such as air pressure or hydraulic pressure is used.

【0042】図19には、各可動足平片102A〜10
2Dを直線的に進退移動させるための作動機構72のア
クチュエータ74として電動モータ等の回転駆動型アク
チュエータを用い、かつそのアクチュエータ74の回転
駆動力をスクリューネジ機構504によって直線駆動力
に変換して伝達するように構成した例を、図18に対応
して可動足平片102Aの部分について示す。図19に
おいて、回転駆動型のアクチュエータ74によって回転
せしめられるスクリュー軸506に、進退軸500Aに
形成された雌ネジ部508が螺合している。したがって
アクチュエータ74の回転駆動力によって進退軸500
Aが進退し、これに伴なって可動足平片102Aも進退
するようになっている。なお図19には示していない
が、他の可動足平片102B〜102Dに関する作動機
構もそれぞれ同様に構成される。
FIG. 19 shows each movable foot piece 102A-10.
A rotary drive type actuator such as an electric motor is used as the actuator 74 of the actuating mechanism 72 for linearly moving the 2D forward and backward, and the rotary drive force of the actuator 74 is converted into a linear drive force by the screw screw mechanism 504 and transmitted. An example of the structure configured to do so will be described for the portion of the movable foot piece 102A corresponding to FIG. In FIG. 19, a female screw portion 508 formed on the advancing / retreating shaft 500A is screwed onto a screw shaft 506 rotated by a rotary drive type actuator 74. Therefore, the forward / backward movement of the shaft
A moves back and forth, and along with this, the movable foot piece 102A also moves back and forth. Although not shown in FIG. 19, the operating mechanisms for the other movable foot pieces 102B to 102D have the same configuration.

【0043】図20には、各可動足平片102A〜10
2Dを直線的に進退移動させるための作動機構72のア
クチュエータ74として、図19の例と同様に電動モー
タ等の回転駆動型アクチュエータを用い、かつそのアク
チュエータ74の回転駆動力をラック−ピニオン機構5
10によって直線駆動力に変換して伝達するように構成
した例を、図18に対応して可動足平片102Aの部分
について示す。図20において、回転駆動型のアクチュ
エータ74によって回転せしめられるピニオン512
に、進退駆動軸500Aと一体なラック514が噛合っ
ており、したがってアクチュエータ74の回転駆動によ
って進退軸500Aが進退し、これに伴なって可動足平
片102Aも進退するようになっている。他の可動足平
片102B〜102Dについても同様に構成する。
FIG. 20 shows each movable foot piece 102A-10.
A rotary drive type actuator such as an electric motor is used as the actuator 74 of the actuating mechanism 72 for linearly moving the 2D forward and backward, and the rotary drive force of the actuator 74 is used as the rack-pinion mechanism 5 as in the example of FIG.
An example of a configuration in which 10 is converted to a linear driving force and transmitted will be shown for the movable foot piece 102A corresponding to FIG. In FIG. 20, a pinion 512 rotated by a rotary drive type actuator 74.
Further, the rack 514 integrated with the advancing / retreating drive shaft 500A is meshed, and therefore the advancing / retreating shaft 500A advances / retreats by the rotational driving of the actuator 74, and the movable foot piece 102A also advances / retreats with this. The other movable foot pieces 102B to 102D are similarly configured.

【0044】図21には、前記同様に可動足平片102
A〜102Dを直線的に移動させて等価接地領域を拡大
−縮小させる形式の足平構造において、特に各可動足平
片102A〜102Dを共通かつ単一のアクチュエータ
74を用いて同時に移動させるようにした例を示す。こ
の例では、アクチュエータ74としては、4本の流体圧
シリンダ516A〜516Dの駆動側(流体圧付加側)
を一体化したものが用いられている。その他の構成につ
いては図16〜図18に示した例と同様である。この場
合には、アクチュエータ74の駆動側に流体圧を注入さ
せるかまたは駆動側から排出させるだけで、各進退軸5
00A〜500Dを一斉に進退させ、各可動足平片10
2A〜102Dを一斉に進退させて、前述の等価接地領
域をその全方向に一斉に拡大もしくは縮小させることが
できる。
FIG. 21 shows the movable foot piece 102 as described above.
In a foot structure of a type in which A to 102D are linearly moved to expand and contract the equivalent ground area, in particular, the movable foot pieces 102A to 102D are simultaneously moved using a common and single actuator 74. Here is an example. In this example, as the actuator 74, the driving side (fluid pressure applying side) of the four fluid pressure cylinders 516A to 516D is used.
The one that is integrated is used. Other configurations are similar to those of the example shown in FIGS. In this case, the fluid pressure is injected into the driving side of the actuator 74 or discharged from the driving side of the actuator 74.
00A-500D are moved back and forth all at once, and each movable foot piece 10
2A to 102D can be moved back and forth all at once, and the above-mentioned equivalent ground region can be expanded or reduced all at once.

【0045】図22には、前記同様に各可動足平片10
2A〜102Dを同時一斉に直線的に進退移動させるよ
うにした他の例を示す。図22において、作動機構72
のアクチュエータ74としては電動モータ(ギヤドモー
タを含む)等の回転駆動型のものが用いられており、そ
の回転駆動型アクチュエータ74の回転駆動軸520に
円盤状の回転体522が固定されている。そしてこの回
転体522の外周付近の部分に、各可動足平片102A
〜102Dの進退軸500A〜500Dがそれぞれリン
ク522A〜522Dを介して連結されている。なお各
進退軸500A〜500Dに対しては、その軸方向の直
線挙動を案内するためのガイド524A〜524Dが設
けられている。このような実施例においても、回転駆動
型アクチュエータ74の回転駆動力が、リンク522A
〜522Dなどからなるリンク機構によって直線駆動力
に変換され、進退軸500A〜500Dを介して各可動
足平片102A〜102Dが一斉に進退することにな
る。
FIG. 22 shows each movable foot piece 10 as described above.
Another example in which 2A to 102D are moved back and forth simultaneously in a straight line will be shown. In FIG. 22, the operating mechanism 72
As the actuator 74, a rotary drive type such as an electric motor (including a geared motor) is used, and a disk-shaped rotary body 522 is fixed to a rotary drive shaft 520 of the rotary drive type actuator 74. Each movable foot piece 102A is attached to a portion near the outer circumference of the rotating body 522.
Advancing / retreating shafts 500A-500D of -102D are connected via links 522A-522D, respectively. Note that guides 524A to 524D for guiding the linear behavior in the axial direction are provided for the advancing / retreating shafts 500A to 500D. Even in such an embodiment, the rotation driving force of the rotation driving type actuator 74 is equal to the link 522A.
It is converted into a linear driving force by a link mechanism including .about.522D, and the movable foot pieces 102A-102D move forward and backward simultaneously through the forward / backward movement shafts 500A-500D.

【0046】図23には、可動足平片102A〜102
Dを直線移動させるような足平構造において、特に18
0°方向の対称側に位置する一対の可動足平片を、ラッ
ク−ピニオン機構を用いて同時に移動させるようにした
例を示す。図23において、可動足平片102A,10
2Cについての共通のアクチュエータ74として電動モ
ータ等の回転駆動型のアクチュエータが設けられてお
り、そのアクチュエータ74の回転駆動軸524にピニ
オン526が設けられており、このピニオン526に
は、可動足平片102Aの進退軸500Aに一体化され
たラック527Aと、可動足平片102Cの進退軸50
0Cに一体化されたラック527Cとが噛合っている。
そして進退軸500A,500C、ラック527A,5
27Cに対しては、その進退を案内するためのガイド5
28,530が設けられている。なお残りの2つの可動
足平片102B,102Dに対する作動機構も前記同様
に構成するが、図面の都合上省略する。このような図2
3の例では、回転駆動型のアクチュエータ74を作動さ
せることによって、対称側の可動足平片102A,10
2Cを同時に進退させることができ、また図示しない別
の回転駆動型アクチュエータを作動させることによっ
て、残りの可動足平片102B,102Dを同時に進退
させることができる。
In FIG. 23, movable foot pieces 102A to 102 are shown.
In a foot structure that moves D straight, especially 18
An example is shown in which a pair of movable foot pieces located on the symmetrical side in the 0 ° direction are simultaneously moved by using a rack-pinion mechanism. In FIG. 23, movable foot pieces 102A, 10
A rotary drive type actuator such as an electric motor is provided as a common actuator 74 for 2C, and a rotary drive shaft 524 of the actuator 74 is provided with a pinion 526. The pinion 526 has a movable foot piece. The rack 527A integrated with the advancing / retreating shaft 500A of the 102A, and the advancing / retreating shaft 50 of the movable foot piece 102C.
The rack 527C integrated with 0C meshes.
And advance / retreat shafts 500A, 500C, racks 527A, 5
For 27C, a guide 5 to guide the advance / retreat
28,530 are provided. The actuation mechanism for the remaining two movable foot pieces 102B and 102D has the same structure as above, but is omitted for convenience of the drawings. Such a figure 2
In the example of No. 3, by operating the rotary drive type actuator 74, the movable foot pieces 102A, 10A on the symmetrical side are moved.
2C can be moved back and forth at the same time, and the remaining movable foot pieces 102B and 102D can be moved back and forth at the same time by operating another rotation drive type actuator (not shown).

【0047】図24〜図26には、ロボットの進行方向
前方の両側の2つの可動足平片102A,102Bを同
時に直線的に進退させ、またロボットの進行方向後方の
両側の2つの可動足平片102C,102Dを同時に直
線的に進退させるようにした例を示す。図24〜図26
において、平面的に見て矩形状をなす足平本体100の
四辺部分のうち、ロボットの進行方向前端側の一辺の左
右両側に相当する位置の下面側には可動足平片102
A,102Bが配設されており、一方ロボットの進行方
向後端側の一辺の左右両側に相当する位置の下面側には
可動足平片102C,102Dが配設されている。各可
動足平片102A〜102Dの下面には前記同様に弾性
材108が貼着されて、その下面が有効接地面109と
されている。可動足平片102A,102Bの上部両側
には凸状もしくは凹状の被ガイド部531が形成されて
おり、これに対応して足平本体100には前記被ガイド
部531が直線的に摺動可能に係合するガイド部532
が形成されている。これらのガイド部532は、可動足
平片102A,102Bをロボットの進行方向と平行な
方向(前後方向)に案内するとともに、接地時において
可動足平片102A,102Bに加わる歩行面からの反
力を受けるためのものである。一方ロボットの進行方向
後端側の可動足平片102C,102Dも同様に足平本
体100に対してロボットの進行方向に沿って案内およ
び支持されるように構成されているが、そのガイド部分
等については図面の都合上省略する。
24 to 26, two movable foot pieces 102A and 102B on both sides in front of the robot in the advancing direction are linearly moved back and forth at the same time, and two movable foot pieces on both sides in the advancing direction of the robot are on both sides. An example is shown in which the pieces 102C and 102D are linearly moved back and forth simultaneously. 24 to 26
In the four side portions of the foot main body 100 having a rectangular shape in plan view, a movable foot piece 102 is provided on the lower surface side at a position corresponding to both left and right sides of one side on the front end side in the traveling direction of the robot.
A and 102B are arranged, while movable foot pieces 102C and 102D are arranged on the lower surface side at positions corresponding to the left and right sides of one side on the rear end side in the traveling direction of the robot. An elastic material 108 is adhered to the lower surface of each of the movable foot pieces 102A to 102D as described above, and the lower surface serves as an effective grounding surface 109. A convex or concave guided portion 531 is formed on both upper sides of the movable foot pieces 102A and 102B. Correspondingly, the guided portion 531 can linearly slide on the foot main body 100. Portion 532 that engages with
Are formed. These guide portions 532 guide the movable foot pieces 102A and 102B in a direction parallel to the traveling direction of the robot (front-rear direction), and a reaction force from the walking surface applied to the movable foot pieces 102A and 102B at the time of contact with the ground. It is for receiving. On the other hand, the movable foot pieces 102C and 102D on the rear end side in the moving direction of the robot are also configured to be guided and supported by the foot main body 100 along the moving direction of the robot. Are omitted for convenience of the drawings.

【0048】ロボットの進行方向前端側の可動足平片1
02A,102Bは単一かつ共通の回転駆動型のアクチ
ュエータ74Fたとえば電動モータを備えた作動機構7
2Fによって同時にロボットの進行方向の前後方向に直
線的に進退移動されるように構成されている。すなわ
ち、アクチュエータ74Fの回転駆動力は傘歯車機構5
34を介して中間共通回転軸536に伝達され、さらに
その中間回転軸536の回転力は傘歯車機構538A,
538Bを介してスクリュー軸540A,540Bに伝
達され、そのスクリュー軸540A,540Bの回転
が、そのスクリュー軸540A,540Bに螺合する雌
ネジブロック542A,542Bによって直線運動に変
換され、これらの雌ネジブロック542A,542Bに
固定された可動足平片102A,102Bを直線進退移
動させる。一方、ロボットの進行方向後端側の可動足平
片102C,102Dも単一かつ共通の回転駆動型のア
クチュエータ74Gたとえば電動モータを備えた作動機
構72Gによって同時にロボットの進行方向の前後方向
に直線的に進退移動されるように構成されている。すな
わち、アクチュエータ74Gの回転駆動力は傘歯車機構
534を介して中間共通回転軸536に伝達され、さら
にその中間回転軸536の回転力は傘歯車538C,5
38Dを介してスクリュー軸540C,540Dに伝達
され、そのスクリュー軸540C,540Dの回転が、
そのスクリュー軸540C,540Dに螺合する雌ネジ
ブロック542C,542Dによって直線運動に変換さ
れ、これらの雌ネジブロック542C,542Dに固定
された可動足平片102C,102Dを直線進退移動さ
せる。
Movable foot piece 1 on the front end side in the traveling direction of the robot
02A and 102B are a single and common rotary drive type actuator 74F, for example, an operating mechanism 7 including an electric motor.
The robot 2F is configured to be linearly moved forward and backward in the front-rear direction of the moving direction of the robot by the 2F. That is, the rotational driving force of the actuator 74F is the bevel gear mechanism 5
34 is transmitted to the intermediate common rotating shaft 536, and the rotating force of the intermediate rotating shaft 536 is transmitted to the bevel gear mechanism 538A,
The rotation of the screw shafts 540A, 540B transmitted to the screw shafts 540A, 540B via the 538B is converted into a linear motion by the female screw blocks 542A, 542B screwed to the screw shafts 540A, 540B, and these female screw screws are rotated. The movable foot pieces 102A and 102B fixed to the blocks 542A and 542B are linearly moved back and forth. On the other hand, the movable foot pieces 102C and 102D on the rear end side in the moving direction of the robot are also linear in the front-rear direction in the moving direction of the robot at the same time by the single and common rotary drive type actuator 74G, for example, the operating mechanism 72G equipped with an electric motor. It is configured to be moved back and forth. That is, the rotational driving force of the actuator 74G is transmitted to the intermediate common rotating shaft 536 via the bevel gear mechanism 534, and the rotating force of the intermediate rotating shaft 536 is further transmitted to the bevel gears 538C, 5C.
38D is transmitted to the screw shafts 540C and 540D, and the rotation of the screw shafts 540C and 540D is
The female foot blocks 542C and 542D screwed onto the screw shafts 540C and 540D are converted into linear motions, and the movable foot pieces 102C and 102D fixed to the female screw blocks 542C and 542D are moved rectilinearly.

【0049】このような図24〜図26の実施例におい
ては、アクチュエータ74Fを駆動させることによって
ロボットの進行方向前端側の可動足平片102A,10
2Bを同時にロボットの進行方向前方へ進退させて、等
価接地領域をロボット進行方向前方へのみ拡大−縮小さ
せることができる。また逆に、アクチュエータ74Gを
駆動させることによってロボットの進行方向後端側の可
動足平片102C,102Dを同時にロボットの進行方
向後方へ進退させて、等価接地領域をロボット進行方向
後方へのみ拡大−縮小させることができる。
In the embodiment shown in FIGS. 24 to 26, the movable foot pieces 102A, 102 on the front end side in the traveling direction of the robot are driven by driving the actuator 74F.
2B can be moved forward and backward at the same time in the moving direction of the robot, and the equivalent ground area can be enlarged / reduced only in the forward direction of the robot. Conversely, by driving the actuator 74G, the movable foot pieces 102C and 102D on the rear end side of the robot in the advancing direction are moved back and forth simultaneously in the advancing direction of the robot, and the equivalent ground area is expanded only in the rear of the advancing direction of the robot. It can be reduced.

【0050】次に図27および図28には、各可動足平
片102E〜102Hを足平本体100に対し水平な軸
線(接地面と平行な軸線)を中心として回動させること
により、それらの可動足平片102E〜102Hを足平
本体100の有効接地面109の延長面に対して起伏さ
せ、これによって、等価接地領域を拡大−縮小させるよ
うにした実施例の足平構造を示す。
27 and 28, the movable foot pieces 102E to 102H are rotated about an axis (horizontal axis parallel to the ground plane) which is horizontal with respect to the foot main body 100. 4 shows a foot structure according to an embodiment in which the movable foot pieces 102E to 102H are undulated with respect to the extension surface of the effective ground surface 109 of the foot main body 100, thereby expanding / reducing the equivalent ground area.

【0051】図27、図28において足平本体100は
平面的に見て矩形状をなす平板状に作られており、その
足平本体100の下面におけるロボット進行方向前端側
および後端側にはそれぞれ弾性材108が貼着され、そ
の下面が有効接地面109とされている。足平本体10
0の進行方向前端には、ロボットの進行方向に対し直行
しかつ水平な支軸600を中心として回動可能となるよ
うに可動足平片102Eが取付けられている。一方足平
本体100の進行方向後端には、ロボットの進行方向に
対し直行しかつ水平な支軸602を中心として回動可能
となるように可動足平片102Fが取付けられている。
さらに足平本体100の進行方向後部の左右両側には、
ロボットの進行方向と平行でかつ水平な支軸604,6
06を中心として回動可能となるように可動足平片10
2G,102Hが取付けられている。これらの可動足平
片102E〜102Hの裏面にはそれぞれ弾性材108
が貼着されている。
In FIGS. 27 and 28, the foot main body 100 is formed in a rectangular flat plate shape when seen in a plan view, and the bottom surface of the foot main body 100 has a front end side and a rear end side in the robot advancing direction. An elastic material 108 is attached to each, and the lower surface of the elastic material 108 serves as an effective ground surface 109. Foot body 10
A movable foot piece 102E is attached to the front end of the moving direction 0 of the robot so as to be rotatable about a horizontal support shaft 600 that is orthogonal to the moving direction of the robot. On the other hand, a movable foot piece 102F is attached to the rear end of the foot main body 100 in the advancing direction so as to be rotatable about a horizontal support shaft 602 which is orthogonal to the advancing direction of the robot.
Furthermore, on the left and right sides of the rear part of the foot body 100 in the traveling direction,
Spindles 604, 6 that are parallel and horizontal to the direction of movement of the robot
Movable foot piece 10 so as to be rotatable around 06
2G and 102H are attached. Elastic materials 108 are provided on the back surfaces of the movable foot pieces 102E to 102H, respectively.
Is attached.

【0052】ロボットの進行方向前端の可動足平片10
2Eは、電動モータ(ギヤドモータを含む)等の回転駆
動型のアクチュエータ74Hを備えた作動機構72Hに
よって直立状態と水平な状態との間で回動(すなわち起
伏)せしめられるように構成されている。具体的には、
足平本体100に前記回転駆動型のアクチュエータ74
Hが固定されており、そのアクチュエータ74Hによっ
て垂直な軸線を有するスクリュー軸608が回転せしめ
られるようになっている。そしてこのスクリュー軸60
8には雌ネジブロック610が螺合されており、さらに
その雌ネジブロック610と可動足平片102Eとの間
はリンク片612によって連結されている。ここで、ア
クチュエータ74Hが駆動されればスクリュー軸608
の回転に伴なって雌ネジブロック610が昇降し、リン
ク片612によって可動足平片102Eが起伏せしめら
れる。一方ロボットの進行方向後端の可動足平片102
Fおよびロボット進行方向後端部両側の可動足平片10
2G,102Hは、それらの可動足平片102F〜10
2Hに共通する電動モータ(ギヤドモータを含む)等の
回転駆動型のアクチュエータ74Iを備えた作動機構7
2Iによって、直立状態と水平な状態との間で回動(す
なわち起伏)せしめられるように構成されている。具体
的には、足平本体100に前記回転駆動型のアクチュエ
ータ74Iが固定されており、そのアクチュエータ74
Iによって垂直な軸線を有するスクリュー軸614が回
転せしめられるようになっている。そしてこのスクリュ
ー軸614には雌ネジブロック616が螺合されてお
り、さらにその雌ネジブロック616と各可動足平片1
02F〜102Hとの間はそれぞれリンク片618,6
20,622によって連結されている。ここで、アクチ
ュエータ74Iが駆動されればスクリュー軸614の回
転に伴なって雌ネジブロック616が昇降し、各リンク
片618,620,622によって可動足平片102F
〜102Hが同時に起伏せしめられる。
A movable foot piece 10 at the front end of the robot in the traveling direction.
2E is configured to be rotated (i.e., undulated) between an upright state and a horizontal state by an operating mechanism 72H including a rotary drive type actuator 74H such as an electric motor (including a geared motor). In particular,
The rotary drive type actuator 74 is attached to the foot body 100.
H is fixed, and the screw shaft 608 having a vertical axis is rotated by its actuator 74H. And this screw shaft 60
A female screw block 610 is screwed into the shaft 8, and the female screw block 610 and the movable foot piece 102E are connected by a link piece 612. Here, if the actuator 74H is driven, the screw shaft 608
The female screw block 610 ascends and descends with the rotation, and the movable foot piece 102E is undulated by the link piece 612. On the other hand, the movable foot piece 102 at the rear end of the robot in the traveling direction
F and movable foot pieces 10 on both sides of the rear end of the robot in the traveling direction
2G and 102H are those movable foot pieces 102F to 10F.
Actuator 7 including a rotary drive type actuator 74I such as an electric motor (including a geared motor) common to 2H
2I is configured to rotate (that is, undulate) between an upright state and a horizontal state. Specifically, the rotary drive type actuator 74I is fixed to the foot body 100.
The screw shaft 614 having a vertical axis is rotated by I. A female screw block 616 is screwed onto the screw shaft 614, and the female screw block 616 and each movable foot piece 1 are further attached.
Link pieces 618 and 6 between 02F and 102H, respectively.
They are connected by 20,622. When the actuator 74I is driven, the female screw block 616 moves up and down as the screw shaft 614 rotates, and the movable foot piece 102F is moved by the link pieces 618, 620, 622.
˜102H is undulated at the same time.

【0053】この実施例では、アクチュエータ74Hを
駆動させることによってロボット進行方向前端の可動足
平片102Eを足平本体100の有効設置面の延長面に
対して起伏させ、これによってロボット進行方向前方側
に等価接地領域をデジタル的に縮小−拡大させることが
できる。一方アクチュエータ74Iを駆動させることに
よってロボット進行方向後部側の各可動足平片102F
〜102Gを足平本体100の有効設置面の延長面に対
して同時に起伏させ、これによってロボット進行方向に
対して後方側および後端部両側方向へ等価接地領域をデ
ジタル的に縮小−拡大させることができる。
In this embodiment, by driving the actuator 74H, the movable foot piece 102E at the front end in the robot advancing direction is undulated with respect to the extension surface of the effective installation surface of the foot main body 100, whereby the front side in the robot advancing direction. The equivalent ground area can be digitally reduced and expanded. On the other hand, by driving the actuator 74I, each movable foot piece 102F on the rear side in the robot advancing direction.
102G simultaneously undulates with respect to the extension surface of the effective installation surface of the foot main body 100, thereby digitally reducing-enlarging the equivalent grounding area toward the rear side and the rear end side with respect to the robot traveling direction. You can

【0054】以上のように図3〜図7および図12〜図
28に示される各実施例においては、複数本の可動脚部
を備えた脚式歩行ロボットについて、1本の可動脚部の
足平のみを取出して説明した。ここで、基本的には全て
の可動脚部の足平は同一形状(同一構造)もしくは対称
形状(対称構造)に構成されていれば良いが、複数本の
全ての可動脚部の足平について同時に考慮した場合、各
足平の等価接地領域を拡大−縮小させるべき方向(各可
動足平片の移動可能方向)は、各足平の相互間の位置関
係に応じて定めることが好ましい。すなわち、請求項1
2に記載したように、全ての可動脚部が静止直立状態に
あって各足平がロボットの進行方向前後左右に揃ってい
る状態における、各足平の等価接地領域の全体の包絡線
で囲まれる領域(以下これを包括接地領域と称す)を拡
大−縮小させる方向へ、各足平の等価接地領域を拡大−
縮小させるように、前記可動足平片を設けておくことが
好ましい。以下にその具体的な例について、図29〜図
31を参照して説明する。
As described above, in each of the embodiments shown in FIG. 3 to FIG. 7 and FIG. 12 to FIG. 28, regarding the legged walking robot having a plurality of movable leg portions, one leg of the movable leg portion is used. I took out Taira and explained it. Here, basically, the feet of all the movable legs need to have the same shape (the same structure) or the symmetrical shape (the symmetrical structure). However, regarding the feet of all the plurality of movable legs, In consideration at the same time, it is preferable that the direction in which the equivalent ground area of each foot is to be expanded / contracted (movable direction of each movable foot piece) is determined according to the positional relationship between the feet. That is, claim 1
As described in 2, when all the movable legs are in a stationary upright state and each foot is aligned in the front-rear direction of the robot, left and right, surrounded by the entire envelope of the equivalent ground area of each foot. The area covered by the foot (hereinafter referred to as the comprehensive grounding area) is expanded-The equivalent grounded area of each foot is expanded in the direction of reduction-
It is preferable to provide the movable foot piece so as to reduce the size. A specific example thereof will be described below with reference to FIGS. 29 to 31.

【0055】図29は、2本の可動脚部を有している場
合すなわち左右2本の足平22L,22Rを有するロボ
ットの場合の例を示す。各足平22L,22Rはそれぞ
れ四隅に可動足平片102A〜102Dを備えており、
各可動足平片102A〜102Dの接地線の外縁を結ぶ
包絡線110L,110Rによって等価接地領域700
L,700Rが規定されている。この場合、左右の等価
接地領域700L,700Rの両者の全体の外縁を結ぶ
包絡線702で囲まれる領域が包括接地領域704に相
当する。そしてこの場合、各可動足平片102A〜10
2Dは、包括接地領域704を拡大−縮小させる方向へ
のみ移動可能に設けられていれば良い。すなわち、左右
の各足平22L,22Rの等価接地領域700L,70
0Rは、両者間の間の空間部分706に向う方向(破線
矢印708)に対しては拡大−縮小させる必要はない。
したがってその観点だけから考えれば、左右の足平22
L,22Rの並ぶ方向の内側の隅部の可動足平片102
B,102Cは設けておかなくても良いが、各足平22
L,22Rのそれぞれの安定性を考慮すれば、図30の
矢印710で示すように、内側の隅部の可動足平片10
2B,102Cは、ロボット進行方向の前後方向へ移動
するように構成しておくことが望ましい。なおこの場
合、外側の隅部の可動足平片102A,102Dは、図
30の矢印712で示すように放射方向へ移動するよう
にしても、あるいはロボットの進行方向の前後方向へ移
動するように構成しても良い。
FIG. 29 shows an example of a robot having two movable legs, that is, a robot having two left and right feet 22L and 22R. Each foot 22L, 22R has movable foot pieces 102A-102D at its four corners,
The equivalent ground area 700 is defined by the envelopes 110L and 110R that connect the outer edges of the ground lines of the movable foot pieces 102A to 102D.
L, 700R is specified. In this case, the area surrounded by the envelope 702 that connects the outer edges of both the left and right equivalent ground areas 700L and 700R corresponds to the comprehensive ground area 704. And in this case, each movable foot piece 102A-10
The 2D only needs to be provided so as to be movable only in the direction of enlarging / reducing the comprehensive ground area 704. That is, the equivalent ground areas 700L and 70L of the left and right feet 22L and 22R, respectively.
The 0R does not need to be expanded / contracted in the direction toward the space portion 706 between them (broken line arrow 708).
Therefore, from that perspective alone, the left and right foot 22
Movable foot piece 102 at the inner corner in the direction in which L and 22R are lined up
B and 102C may not be provided, but each foot 22
Considering the stability of each of L and 22R, as shown by an arrow 710 in FIG.
It is desirable that 2B and 102C be configured to move in the front-back direction of the robot traveling direction. In this case, the movable foot pieces 102A and 102D at the outer corners may be moved in the radial direction as indicated by the arrow 712 in FIG. 30, or may be moved in the front-back direction of the robot's traveling direction. It may be configured.

【0056】図31には、4本の可動脚部を有していて
4つの足平22LF,22RF,22LR,22RRを
備えている場合について、図30と同様な考え方によっ
て各可動足平片102A〜102Dの移動方向を定めた
例を示す。
FIG. 31 shows a case where each movable foot piece 102A has four movable legs and four feet 22LF, 22RF, 22LR, 22RR, in the same way as in FIG. An example in which a moving direction of 102D is determined will be shown.

【0057】[0057]

【発明の効果】請求項1の発明によれば、複数本の可動
脚部を備えるとともに、各可動脚部の先端に足平を設け
て歩行自在とした脚式歩行ロボットの足平構造におい
て、各可動脚部に結合された足平本体のそれぞれに、歩
行面に対する有効接地面の外縁を結ぶ包絡線で囲まれる
領域(等価接地領域)を拡大−縮小させる方向へ移動可
能な少なくとも一つの可動足平片を取付け、かつその可
動足平片を前記方向へ移動させる作動機構を前記足平本
体に設けているから、ロボットの歩行の状況、たとえば
階段の上昇、下降、あるいは歩行面における障害箇所の
存在、歩行面の傾斜、歩行速度などの歩行状況、さらに
は地震や強風等の環境要因に応じて、歩行の安定性を最
も高めるように等価接地領域の大きさを変えることがで
き、したがって歩行が困難となるような種々の状況下で
も歩行の安定性を飛躍的に高めることができる。
According to the invention of claim 1, in a foot structure of a legged walking robot, which is provided with a plurality of movable legs, and a foot is provided at the tip of each movable leg to allow walking. At least one movable body that can move in a direction in which each of the foot main bodies coupled to each movable leg portion expands and contracts an area (equivalent ground area) surrounded by an envelope connecting the outer edge of the effective ground surface with respect to the walking surface. Since the foot body is provided with an operating mechanism for attaching the foot piece and moving the movable foot piece in the direction, the robot walks, for example, the stairs rise and fall, or the obstacle on the walking surface. It is possible to change the size of the equivalent grounding area in order to maximize the stability of walking, depending on the existence of the pedestrian, the inclination of the walking surface, walking conditions such as walking speed, and environmental factors such as earthquakes and strong winds. walking It can dramatically increase the stability of even walking under various circumstances, such as difficult.

【0058】また請求項2の発明によれば、足平が歩行
面に接地している状態の有無を検出するための接地検出
手段を備え、足平が接地していない状態で前記作動機構
を動作させるようにしているから、足平の着地時におい
て歩行面からの反力により作動機構に著しく大きな負荷
が加わったり、作動機構が故障したりすることを有効に
防止できる。
According to the second aspect of the present invention, there is provided ground contact detection means for detecting whether or not the foot is in contact with the walking surface, and the actuating mechanism is operated when the foot is not in contact with the ground. Since it is operated, it is possible to effectively prevent a remarkably large load from being applied to the operating mechanism or a failure of the operating mechanism due to the reaction force from the walking surface when the foot is landed.

【0059】請求項3の発明によれば、ロボットの歩行
を制御する制御手段の情報に応じて、歩行速度が予め定
めた値を越える際に前記領域を縮小させる方向へ前記作
動機構を動作させるようにしているから、高速で歩行す
る際に遊脚の支持脚回りのモーメントを小さくすること
ができ、したがってそのモーメントの影響によりロボッ
トが転倒してしまうような事態の発生を有効に防止でき
る。
According to the invention of claim 3, according to the information of the control means for controlling the walking of the robot, when the walking speed exceeds a predetermined value, the operating mechanism is operated in the direction of reducing the area. Therefore, it is possible to reduce the moment around the supporting leg of the free leg when walking at a high speed, and thus it is possible to effectively prevent a situation in which the robot falls due to the influence of the moment.

【0060】請求項4の発明によれば、ロボットの歩行
を制御する制御手段の情報に応じて、階段を上昇歩行す
る際に前記領域を縮小させる方向へ前記作動機構を動作
させるようにしているから、階段の段差部分上端に廂状
の突起部が存在するような階段を上昇する場合でも、足
平がその突起部分に干渉して転倒してしまうようなおそ
れを少なくすることができ、特に請求項5の発明のよう
に、階段を上昇歩行する際に、足平における脚部の足首
関節の鉛直投影位置から有効接地面のロボット進行方向
前端までの距離を短縮させるべく前記作動機構を動作さ
せるようにしておけば、足平の爪先側の部分が前記突起
部に干渉することを確実に防止できる。
According to the invention of claim 4, according to the information of the control means for controlling the walking of the robot, the operating mechanism is operated in the direction of reducing the area when walking up the stairs. Therefore, even when climbing a staircase where there is a ridge-like protrusion on the upper end of the step of the stairs, it is possible to reduce the risk that the foot will interfere with the protrusion and fall. As in the invention of claim 5, when the user walks up the stairs, the actuating mechanism is operated to shorten the distance from the vertical projection position of the ankle joint of the leg in the foot to the front end of the effective ground plane in the robot advancing direction. By doing so, it is possible to reliably prevent the toe side portion of the foot from interfering with the protrusion.

【0061】請求項6の発明によれば、ロボットの歩行
を制御する制御手段の情報に応じて、階段を下降歩行す
る際に前記領域を拡大する方向へ前記作動機構を動作さ
せるようにしているから、階段の下降時においてロボッ
トの安定性を増して、下方へロボットが転倒してしまう
ようなおそれを少なくすることができ、特に請求項7の
発明のように、階段を下降歩行する際に、足平における
脚部の足首関節の鉛直投影位置から有効接地面のロボッ
ト進行方向前端までの距離を伸長させるべく作動機構を
動作させるようにすれば、階段下降時の転倒を確実に防
止することができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the operating mechanism is operated in the direction of enlarging the area when walking down the stairs according to the information of the control means for controlling the walking of the robot. Therefore, it is possible to increase the stability of the robot at the time of descending the stairs and reduce the possibility that the robot may fall down. Particularly, when walking down the stairs as in the invention of claim 7, , If the operating mechanism is operated to extend the distance from the vertical projection position of the ankle joint of the leg in the foot to the front end of the effective ground plane in the robot moving direction, it is possible to reliably prevent the fall when the stairs descend. You can

【0062】請求項8の発明によれば、ロボットの歩行
を制御する制御手段の情報に応じて、歩行面の障害箇所
を跨ぐ際に前記領域を縮小させる方向へ前記作動機構を
動作させるようにしているから、障害箇所を跨ぐ際に遊
脚の足平が障害箇所に干渉してロボットの転倒を招くよ
うな事態の発生を防止することができる。
According to the invention of claim 8, the actuating mechanism is operated in a direction of reducing the area when straddling an obstacle on the walking surface in accordance with the information of the control means for controlling the walking of the robot. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the foot of the idle leg interferes with the obstacle and causes the robot to fall when straddling the obstacle.

【0063】請求項9の発明によれば、ロボットの歩行
を制御する制御手段の情報に応じて、斜面を歩行する際
に前記領域を拡大させる方向へ前記作動機構を動作させ
るように構成しているから、ロボットの斜面歩行時の安
定性を増してその転倒を防止することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, the operating mechanism is configured to operate in a direction of enlarging the region when walking on a slope according to the information of the control means for controlling the walking of the robot. Therefore, it is possible to increase the stability of the robot when walking on the slope and prevent it from falling.

【0064】請求項10の発明によれば、ロボット内も
しくはロボット外に地震の検知手段が設けられており、
地震が検出された際に前記領域を拡大させる方向へ前記
作動機構を動作させるように構成しているから、地震発
生時においてロボットの歩行の安定性を増してその転倒
を防止することができる。
According to the tenth aspect of the invention, means for detecting an earthquake is provided inside or outside the robot,
When the earthquake is detected, the operating mechanism is configured to operate in the direction of expanding the area, so that the stability of the walking of the robot can be increased and the fall of the robot can be prevented when the earthquake occurs.

【0065】請求項11の発明によれば、前記作動機構
のアクチュエータと前記可動足平片との間に伝達機構が
介在されており、かつこの伝達機構は、足平の接地時に
接地面に加わる反力を前記アクチュエータに直接伝達し
ないように構成されているから、前記反力によって作動
機構のアクチュエータが故障したりすることを有効に防
止することができる。
According to the invention of claim 11, a transmission mechanism is interposed between the actuator of the actuating mechanism and the movable foot piece, and the transmission mechanism is applied to the grounding surface when the foot is grounded. Since the reaction force is configured not to be directly transmitted to the actuator, it is possible to effectively prevent the actuator of the operating mechanism from being damaged by the reaction force.

【0066】請求項12の発明によれば、全ての可動脚
部が静止状態にあって各足平がロボットの進行方向前後
左右に揃っている状態における、各足平の等価接地領域
の全体の包絡線で取囲まれる領域(包括接地領域)を拡
大−縮小させる方向へのみ、各足平についての等価接地
領域を拡大−縮小させるように可動足平片を設けている
から、各足平の等価接地領域の拡大−縮小をロボットの
安定性向上に対してより有効に作用させることができ
る。
According to the twelfth aspect of the present invention, when all the movable legs are in a stationary state and each foot is aligned in the front, rear, left and right directions of the robot, the entire equivalent ground area of each foot is Since the movable foot pieces are provided so as to expand and contract the equivalent ground area for each foot only in the direction in which the area surrounded by the envelope (inclusive ground contact area) is expanded and contracted, The expansion / reduction of the equivalent ground area can be more effectively applied to the improvement of the stability of the robot.

【0067】請求項13の発明によれば、可動足平片
が、有効接地面と平行な面内において直線的に摺動可能
に設けられているから、状況に応じて可動足平片を直線
的に摺動させて等価接地領域を拡大−縮小させることに
より、ロボットの歩行の安定性を増すことができ、また
この場合は等価接地領域の面積をアナログ的に変化させ
ることができるから、状況に応じた最適な大きさに等価
接地領域を設定することができる。
According to the thirteenth aspect of the present invention, since the movable foot piece is linearly slidable in a plane parallel to the effective ground contact surface, the movable foot piece can be linearly slid according to the situation. Since the stability of the robot's walking can be increased by sliding the slider to expand and contract the equivalent ground area, and in this case, the area of the equivalent ground area can be changed in an analog manner. The equivalent ground area can be set to an optimum size according to the above.

【0068】請求項14の発明によれば、可動足平片
が、有効接地面と平行な面内において有効接地面に直行
する方向の軸線を中心として回動可能となるように足平
本体に取付けられているから、状況に応じて可動足平片
を回動させて等価接地領域を拡大−縮小させることによ
り、ロボットの安定性を増すことができ、またこの場合
も請求項13の発明の場合と同様に、状況に応じた最適
な大きさに等価接地領域を設定することができる。
According to the fourteenth aspect of the invention, the movable foot piece is provided in the foot main body so that the movable foot piece can rotate about an axis in a direction orthogonal to the effective ground contact surface in a plane parallel to the effective ground contact surface. Since the robot is attached, the stability of the robot can be increased by rotating the movable foot piece according to the situation and enlarging / reducing the equivalent ground area. In this case also, the stability of the robot can be increased. As in the case, the equivalent ground area can be set to an optimum size according to the situation.

【0069】請求項15の発明によれば、可動足平片
が、足平本体の有効接地面の延長面に対し起伏可能とな
るよう、有効接地面と平行な軸線を中心として回動可能
に取付けられているから、状況に応じて可動足平片を起
伏させて等価接地領域を縮小−拡大させることにより、
ロボットの歩行の安定性を向上させることができる。
According to the fifteenth aspect of the invention, the movable foot piece is rotatable about an axis parallel to the effective ground surface so that the movable foot piece can rise and fall with respect to the extension surface of the effective ground surface of the foot body. Since it is attached, by raising and lowering the movable foot piece according to the situation to reduce and expand the equivalent ground area,
The walking stability of the robot can be improved.

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

【図1】この発明に係る脚式歩行ロボットの制御装置の
一例を全体的に示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram generally showing an example of a control device for a legged walking robot according to the present invention.

【図2】図1に示される制御ユニットの説明ブロック図
である。
FIG. 2 is an explanatory block diagram of a control unit shown in FIG.

【図3】この発明の一実施例の足平構造として、可動足
平片を水平面内で回動させるように構成した例を示す平
面図である。
FIG. 3 is a plan view showing an example of a foot structure according to an embodiment of the present invention in which a movable foot piece is configured to rotate in a horizontal plane.

【図4】図3に示される足平構造のIV−IV線における縦
断正面図である。
4 is a vertical sectional front view taken along line IV-IV of the foot structure shown in FIG.

【図5】図3に示される足平構造の動作状況の一例を示
す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing an example of an operating condition of the foot structure shown in FIG.

【図6】図3に示される足平構造の動作状況の他の例を
示す平面図である。
6 is a plan view showing another example of the operating condition of the foot structure shown in FIG. 3. FIG.

【図7】図3に示される足平構造の動作状況のさらに他
の例を示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing still another example of the operating condition of the foot structure shown in FIG.

【図8】この発明の足平構造の動作のための制御フロー
の一例を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing an example of a control flow for the operation of the foot structure of the present invention.

【図9】この発明の足平構造を適用した2脚タイプのロ
ボットの階段上昇時の状況を示す略解図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a situation of a two-legged robot to which the foot structure of the present invention is applied when climbing stairs.

【図10】この発明の足平構造を適用した2脚タイプの
ロボットの階段下降時の状況を示す略解図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a situation of a two-legged robot to which the foot structure of the present invention is applied when descending stairs.

【図11】この発明の足平構造を適用した2脚タイプの
ロボットについて、歩行面に障害物が存在する場合の歩
行状況を示す略解図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a walking condition in the case where an obstacle is present on a walking surface of a two-legged robot to which the foot structure of the present invention is applied.

【図12】図3に示される足平構造について、その作動
機構を変えた実施例を示す平面図である。
FIG. 12 is a plan view showing an embodiment in which the operating mechanism of the foot structure shown in FIG. 3 is changed.

【図13】図3に示される足平構造について、その作動
機構を変えた他の実施例を示す平面図である。
13 is a plan view showing another embodiment of the foot structure shown in FIG. 3 in which the operating mechanism is changed.

【図14】図3に示される足平構造について、その作動
機構を変えたさらに他の実施例を示す平面図である。
FIG. 14 is a plan view showing still another embodiment of the foot structure shown in FIG. 3 in which the operating mechanism is changed.

【図15】図3に示される足平構造について、その作動
機構を変えた別の実施例を示す平面図である。
15 is a plan view showing another embodiment of the foot structure shown in FIG. 3 in which the operating mechanism is changed.

【図16】この発明の一実施例の足平構造として、可動
足平片を水平面内で直線移動させるようにした例を示す
平面図である。
FIG. 16 is a plan view showing an example of a foot structure according to an embodiment of the present invention in which a movable foot piece is linearly moved in a horizontal plane.

【図17】図16に示され足平構造の正面図である。FIG. 17 is a front view of the foot structure shown in FIG.

【図18】図16における XVIII−XVIII 線での縦断面
図である。
18 is a vertical cross-sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG.

【図19】図16に示される足平構造について、その作
動機構を変えた例を、図18と同じ位置で示す縦断面図
である。
19 is a vertical cross-sectional view showing the foot structure shown in FIG. 16 in which the actuating mechanism is changed, at the same position as in FIG.

【図20】図16に示される足平構造について、その作
動機構を変えた他の例を、図18と同じ位置で示す縦断
面図である。
20 is a vertical cross-sectional view showing another example of the foot structure shown in FIG. 16 in which the operating mechanism is changed, at the same position as in FIG.

【図21】図16と同様に可動足平片を水平面内で直線
移動させるようにした他の例を示す部分切欠底面図であ
る。
FIG. 21 is a partially cutaway bottom view showing another example in which the movable foot piece is linearly moved in the horizontal plane as in FIG. 16.

【図22】図16と同様に可動足平片を水平面内で直線
移動させるようにしたさらに他の例を示す部分切欠底面
図である。
FIG. 22 is a partially cutaway bottom view showing still another example in which the movable foot piece is linearly moved in the horizontal plane as in FIG. 16.

【図23】図16と同様に可動足平片を水平面内で直線
移動させるようにした別の例を示す部分切欠底面図であ
る。
FIG. 23 is a partially cutaway bottom view showing another example in which the movable foot piece is linearly moved in the horizontal plane as in FIG. 16.

【図24】この発明の一実施例の足平構造として、可動
足平片をロボットの進行方向の前後方向へ直線移動させ
るようにした例を示す平面図である。
FIG. 24 is a plan view showing an example of a foot structure according to an embodiment of the present invention in which a movable foot piece is linearly moved in the front-rear direction of the traveling direction of the robot.

【図25】図24の足平構造の正面図である。FIG. 25 is a front view of the foot structure of FIG. 24.

【図26】図24におけるXXVI−XXVI線での縦断面図で
ある。
FIG. 26 is a vertical sectional view taken along the line XXVI-XXVI in FIG. 24.

【図27】この発明の一実施例の足平構造として、可動
足平片を起伏させるようにした例を示す部分切欠斜視図
である。
FIG. 27 is a partially cutaway perspective view showing an example in which a movable foot piece is undulated as a foot structure according to an embodiment of the present invention.

【図28】図27におけるXXVIII−XXVIII線での縦断面
図である。
28 is a vertical sectional view taken along line XXVIII-XXVIII in FIG. 27.

【図29】2脚タイプの歩行ロボットにこの発明の足平
構造を適用した場合の各足平についての可動足平片の移
動方向の一例を説明するための略解的な平面図である。
FIG. 29 is a schematic plan view for explaining an example of a moving direction of a movable foot piece for each foot when the foot structure of the present invention is applied to a two-leg type walking robot.

【図30】図29と同様に可動足平片の移動方向の一例
を説明するための略解的な平面図である。
FIG. 30 is a schematic plan view for explaining an example of the moving direction of the movable foot piece similarly to FIG. 29.

【図31】4脚タイプの歩行ロボットにこの発明の足平
構造を適用した場合の各足平についての可動足平片の移
動方向の一例を説明するための略解的な平面図である。
FIG. 31 is a schematic plan view for explaining an example of a moving direction of a movable foot piece for each foot when the foot structure of the present invention is applied to a four-legged walking robot.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロボット 2 可動脚部 22,22L,22R,22LF,22RF,22L
R,22RR 足平 26 制御手段としての制御ユニット 38 接地センサ 72 作動機構 74,74A,74B,74E,74F,74G,74
H,74I アクチュエータ 100 足平本体 102A,102B,102C,102D,102E,
102F,102G,102H 可動足平片 109 有効接地面 110,110R,110L 包絡線
1 Robot 2 Movable legs 22, 22L, 22R, 22LF, 22RF, 22L
R, 22RR Foot 26 Control unit 38 as control means 38 Grounding sensor 72 Actuating mechanism 74, 74A, 74B, 74E, 74F, 74G, 74
H, 74I actuator 100 foot main body 102A, 102B, 102C, 102D, 102E,
102F, 102G, 102H Movable foot piece 109 Effective ground plane 110, 110R, 110L Envelope

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼橋 秀明 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 松本 隆志 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 竹野 晃 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor ▲ Takahashi Hideaki 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama, Honda R & D Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Matsumoto 1--4, Chuo, Wako, Saitama No. 1 inside Honda R & D Co., Ltd. (72) Inventor Akira Takeno 1-4-1 Chuo, Wako, Saitama Inside Honda R & D Co., Ltd.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数本の可動脚部を備えるとともに、各
可動脚部の先端に足平を設けて歩行自在とした脚式歩行
ロボットの足平構造において、 各可動脚部に結合された足平本体のそれぞれに、歩行面
に対する有効接地面の外縁を結ぶ包絡線で囲まれる領域
を拡大−減少させる方向へ移動可能な少なくとも一つの
可動足平片を取付け、かつその可動足平片を前記方向へ
移動させる作動機構を、前記足平本体に設けたことを特
徴とする脚式歩行ロボットの足平構造。
1. A foot structure of a legged walking robot, comprising a plurality of movable legs, wherein a foot is provided at a tip of each movable leg so that the leg can walk freely. Each of the flat bodies is provided with at least one movable foot piece movable in a direction of enlarging and reducing an area surrounded by an envelope connecting the outer edge of the effective ground surface with respect to the walking surface, and the movable foot piece is described above. A foot structure of a legged walking robot, characterized in that an actuating mechanism for moving in a direction is provided on the foot body.
【請求項2】 足平が歩行面に接地している状態の有無
を検出するための接地検出手段を備え、足平が接地して
いない状態で前記作動機構を動作させるようにした請求
項1に記載の脚式歩行ロボットの足平構造。
2. The grounding detection means for detecting whether or not the foot is in contact with the walking surface is provided, and the actuating mechanism is operated when the foot is not in contact with the ground. The foot structure of the legged walking robot described in.
【請求項3】 ロボットの歩行を制御する制御手段の情
報に応じて、歩行速度が予め定めた値を越える際に前記
領域を縮小させる方向へ前記作動機構を動作させるよう
にした請求項1に記載の脚式歩行ロボットの足平構造。
3. The actuating mechanism is operated in a direction to reduce the area when the walking speed exceeds a predetermined value, according to information of a control means for controlling walking of the robot. Foot structure of the described legged walking robot.
【請求項4】 ロボットの歩行を制御する制御手段の情
報に応じて、階段を上昇歩行する際に前記領域を縮小さ
せる方向へ前記作動機構を動作させるようにした請求項
1に記載の脚式歩行ロボットの足平構造。
4. The leg type according to claim 1, wherein the actuating mechanism is operated in a direction of reducing the area when walking up a stairway in accordance with information from a control unit that controls the walking of the robot. Foot structure of walking robot.
【請求項5】 階段を上昇歩行する際に、足平における
脚部の足首関節の鉛直投影位置から有効接地面のロボッ
ト進行方向前端までの距離を短縮させるべく前記作動機
構を動作させるようにした請求項4に記載の脚式歩行ロ
ボットの足平構造。
5. When moving up the stairs, the actuating mechanism is operated to shorten the distance from the vertical projection position of the ankle joint of the leg in the foot to the front end of the effective ground plane in the robot advancing direction. The foot structure of the legged walking robot according to claim 4.
【請求項6】 ロボットの歩行を制御する制御手段の情
報に応じて、階段を下降歩行する際に前記領域を拡大す
る方向へ前記作動機構を動作させるようにした請求項1
に記載の脚式歩行ロボットの足平構造。
6. The operating mechanism is operated in a direction of enlarging the region when walking down stairs according to information from a control unit that controls the walking of the robot.
The foot structure of the legged walking robot described in.
【請求項7】 階段を下降歩行する際に、足平における
脚部の足首関節の鉛直投影位置から有効接地面のロボッ
ト進行方向前端までの距離を伸長させるべく前記作動機
構を動作させるようにした請求項6に記載の脚式歩行ロ
ボットの足平構造。
7. When the robot walks down the stairs, the actuating mechanism is operated so as to extend the distance from the vertical projection position of the ankle joint of the leg in the foot to the front end of the effective ground plane in the robot advancing direction. The foot structure of the legged walking robot according to claim 6.
【請求項8】 ロボットの歩行を制御する制御手段の情
報に応じて、歩行面の障害箇所を跨ぐ際に前記領域を縮
小させる方向へ前記作動機構を動作させるようにした請
求項1に記載の脚式歩行ロボットの足平構造。
8. The operation mechanism according to claim 1, wherein the operating mechanism is operated in a direction of reducing the area when straddling an obstacle on a walking surface according to information of a control unit that controls walking of the robot. Foot structure of a legged walking robot.
【請求項9】 ロボットの歩行を制御する制御手段の情
報に応じて、斜面を歩行する際に前記領域を拡大させる
方向へ前記作動機構を動作させるようにした請求項1に
記載の脚式歩行ロボットの足平構造。
9. The legged walking according to claim 1, wherein the operating mechanism is operated in a direction of enlarging the region when walking on a slope according to information of a control means for controlling walking of a robot. Robot foot structure.
【請求項10】 ロボット内もしくはロボット外に地震
の検知手段が設けられており、地震が検出された際に前
記領域を拡大させる方向へ前記作動機構を動作させるよ
うにした請求項1に記載の脚式歩行ロボットの足平構
造。
10. The earthquake detecting means is provided inside or outside the robot, and when the earthquake is detected, the actuating mechanism is operated in a direction of expanding the area. Foot structure of a legged walking robot.
【請求項11】 前記作動機構のアクチュエータと前記
可動足平片との間に伝達機構が介在されており、かつこ
の伝達機構は、足平の接地時に歩行面から足平の接地面
に加わる反力を前記アクチュエータに直接伝達しないよ
うに構成されている請求項1に記載の脚式歩行ロボット
の足平構造。
11. A transmission mechanism is interposed between the actuator of the actuation mechanism and the movable foot piece, and the transmission mechanism is applied from the walking surface to the grounding surface of the foot when the foot touches the ground. The foot structure of the legged walking robot according to claim 1, wherein the foot structure is configured not to directly transmit a force to the actuator.
【請求項12】 全ての可動脚部が静止直立状態にあっ
て各足平がロボットの進行方向前後左右に揃っている状
態における、各足平の前記領域の全体の包絡線で囲まれ
る領域を拡大−縮小させる方向へ、各足平についての前
記領域を拡大−縮小させるように、前記可動足平片を設
けた請求項1に記載の脚式歩行ロボットの足平構造。
12. An area surrounded by the entire envelope of the area of each foot in a state where all the movable legs are in a stationary upright state and each foot is aligned in the front-rear direction and the left-right direction of the robot. The foot structure of the legged walking robot according to claim 1, wherein the movable foot piece is provided so as to expand and contract the area for each foot in a direction of enlarging and contracting.
【請求項13】 前記可動足平片が、有効接地面と平行
な面内において足平本体に対し直線的に摺動可能に取付
けられている請求項1に記載の脚式歩行ロボットの足平
構造。
13. The foot of a legged walking robot according to claim 1, wherein the movable foot piece is linearly slidably attached to the foot body in a plane parallel to the effective ground plane. Construction.
【請求項14】 前記可動足平片が、有効接地面と平行
な面内において有効接地面に直行する方向の軸線を中心
として回動可能となるように足平本体に取付けられてい
る請求項1に記載の脚式歩行ロボットの足平構造。
14. The movable foot piece is attached to the foot body so as to be rotatable about an axis in a direction orthogonal to the effective ground plane in a plane parallel to the effective ground plane. The foot structure of the legged walking robot described in 1.
【請求項15】 前記可動足平片が、足平本体の有効接
地面の延長面に対し起伏可能となるよう、有効接地面と
平行な軸線を中心として回動可能に取付けられている請
求項1に記載の脚式歩行ロボットの足平構造。
15. The movable foot piece is rotatably attached about an axis parallel to the effective ground surface so that the movable foot piece can rise and fall with respect to an extension surface of the effective ground surface of the foot body. The foot structure of the legged walking robot described in 1.
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