JPH07100774A - 腕に転用可能な脚を備えた作業用多足ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 多足歩行ロボットにおける脚の一部を腕とし
ても使用可能に構成し、個別的にマニピュレータを搭載
する必要をなくし、また、腕に保持させた物体を脚の踏
み替えなしに、任意の位置に容易、迅速に移動できるよ
うにする。 【構成】 歩行ロボット本体１０を、脚用台座１１とそ
の中央の旋回軸１３の周りに回転駆動可能に設置した回
転台座１２とを備えたものする。上記脚用台座１１に
は、歩行動作のために駆動される３本以上の脚１５を備
え、上記回転台座１２には、腕としても使用できる機能
を備えた２本以上の補助脚１６を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、腕に転用可能な脚を備
え、その腕（マニピュレータ）により物体の把持、移
動、搬送ばかりでなく、各種作業をも実行できるように
した作業用多足ロボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】移動ロボットに搭載したマニピュレータ
に作業を行わせる場合、より大きな作業範囲や物体を把
持したまま移動することがしばしば要求される。このよ
うな場合に、マニピュレータは移動台車や歩行ロボット
に搭載されることにより、台車や歩行ロボットの脚の高
さだけ地面から高い位置にあるため、地面上に置いた物
体を把持しようとしても、台車等がその物体に十分近づ
かなければマニピュレータの把持部が届かなかったり、
あるいは自分の脚などが障害となって物体に届かなかっ
たりすることがある。しかしながら、この問題を解消す
るためにマニピュレータをあまり長くすることは、移動
ロボットの姿勢の安定化、マニピュレータ操作の容易化
等のために得策とは言えない。

【０００３】一方、マニピュレータにより地面上に置い
た物体を拾って持ち上げ、それを移動ロボットの後ろ側
や近接した他の位置に置くといった移動操作を行わせる
ことが多いが、移動台車の方向転換や、脚の踏み替えな
どによる歩行ロボットの方向転換を行うと、作業が非常
に遅くなるという問題があり、そのため、単純に移動ロ
ボットにマニピュレータを搭載したのでは、それらの移
動操作に有効に利用できるものとはならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、多足歩行ロボットにおける脚の一部を腕（マニピュ
レータ）としても使用可能に構成し、歩行ロボットの姿
勢の安定化等を損なわない範囲内でそれを腕として使用
することにより、個別的にマニピュレータを搭載する必
要をなくすと同時に、他の脚との干渉を容易に抑制可能
とし、また、腕として使用する脚に保持させた物体を、
脚の踏み替えなどによる方向転換を行うことなく、その
歩行ロボット本体の周囲において任意の位置に容易、迅
速に移動できるようにした作業用多足ロボットを得るこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の作業用多足ロボットは、歩行ロボット本体
を、脚用台座とその中央の旋回軸の周りに回転駆動可能
に設置した回転台座とを備えたものとし、上記脚用台座
には、歩行動作のために駆動される少なくとも３本の脚
を備え、上記回転台座には、腕としても使用できる機能
を備えた少なくとも２本以上の補助脚を備え、それらの
補助脚に、腕として使用するための物体把持機能を持た
せることにより構成される。

【０００６】

【作用】上記構成を有する作業用多足ロボットは、腕に
転用可能な補助脚も歩行のために利用するが、それを腕
として物体を把持する場合には、腕で地面上の物体を掴
み、持ち上げ、その状態で回転台座を回転させ、必要な
位置で物体を地面におろすことにより、脚の踏み替えな
しに高速で、ロボット本体の周囲の任意位置に物体を移
動させることが可能である。

【０００７】この場合に、本来、脚として設置されてい
る補助脚を用いて地面上の物体を掴むので、個別的にマ
ニピュレータを搭載してそれを制御する必要がなく、そ
れと同時に、補助脚を腕とするためにそれを物体に届か
せるのが容易であるばかりでなく、当然に、腕に転用す
る補助脚と他の脚との相互接触がないようにそれらの脚
の駆動が制御されるため、脚相互の干渉を容易に抑制で
きる。また、物体の把持に際し、その把持に使用しない
補助脚は、本来の脚と共にロボット本体の姿勢の安定化
のために機能させることができるので、補助脚がある程
度長くなっても歩行ロボットの姿勢の安定化を図ること
ができる。

【０００８】

【実施例】図１ないし図３は、本発明の作業用多足ロボ
ットの異なる動作状態を示すもので、この多足ロボット
は、歩行ロボット本体１０を、下方の脚用台座１１と、
その中央の旋回軸１３の周りに回転駆動可能に設置した
回転台座１２とにより構成し、図示していないが、脚用
台座１１に対して回転台座１２を回転させるための駆動
装置を備えている。脚用台座１１は、歩行動作のために
駆動される３本の脚１５を備えたものであり、また上記
回転台座１２には腕としても使用できる機能を備えた３
本の補助脚１６を備えている。上記脚１５は、少なくと
も３本以上であることが安定的な歩行のために必要であ
り、また上記補助脚１６は少なくとも２本以上であるこ
とが物体１の把持のために必要である。

【０００９】上記脚１５は、既存の各種脚機構を有する
ものとすることができ、また、補助脚１６は、図４及び
図５によって後述するような機構とするのが望ましい
が、腕としても使用可能にした他の適宜機構を採用する
ことができる。そのため、図示を省略しているが、必然
的に、脚１５及び補助脚１６を駆動するための駆動装置
と、それらの駆動装置の駆動を多足ロボットの歩行動作
のために制御する制御装置とを備えることになる。この
制御装置による制御は、脚１５及び補助脚１６のそれぞ
れが他の脚と相互接触しないようにして歩行のための駆
動を制御するものであり、これによって脚相互の干渉が
抑制される。

【００１０】上記補助脚１６には、腕として使用するた
めの物体把持機能を持たせる必要がある。そのため、補
助脚１６の先端には、脚として用いる場合に支障のない
範囲内において、物体１を把持する適宜把持機構が取り
付けられる。また、図２及び図３に示すように、２本の
補助脚１６の間で物体１を挟持するためには、それらの
補助脚１６を回転台座１２への取り付け部において水平
面内で回転させ、または補助脚１６の先端部分を物体挟
持のために接近させるための駆動装置を設けることが必
要である。これらの具体的構成は、極めて容易に設計で
きる範囲内にあるため、ここでは詳述しない。

【００１１】上記構成を有する作業用多足ロボットは、
図１に示すような歩行状態では、腕に転用可能な補助脚
１６も歩行のために利用するが、それを腕として物体１
を把持する場合には、図２に示すように、腕で地面上の
物体１を掴み、持ち上げ、その状態で図３に示すように
回転台座１２を回転させ、必要な位置で物体１を地面に
おろすことにより、脚の踏み替えなしに高速で、ロボッ
ト本体１０の周囲の任意位置に物体１を移動させること
が可能である。

【００１２】この場合に、本来、脚として設置されてい
る補助脚１６を用いて地面上の物体１を掴むので、個別
的にマニピュレータを搭載してそれを制御する必要がな
く、それと同時に、本来脚として用いる補助脚１６を腕
とするために、それを物体に届かせるのが容易であるば
かりでなく、当然に、腕に転用する補助脚１６と他の脚
１５との相互接触がないように、それらの脚１５，１６
の駆動が制御されるため、脚相互の干渉を容易に抑制で
きる。また、物体１の把持に際して、その把持に使用し
ない補助脚１６は、本来の脚１５と共にロボット本体１
０の姿勢の安定化のために機能させることができるの
で、補助脚１６がある程度長くなっても歩行ロボットの
姿勢の安定化を図ることができる。

【００１３】次に、図４及び図５によって補助脚１６の
一例について説明する。同図に示す脚機構は、多足歩行
ロボットの歩行動作のためにも用いることができるが、
腕にも転用可能なもので、図４に実線で示すように、ロ
ボット本体２０に回転駆動可能に取付ける第１及び第２
の入力リンク２１，２２と、それらの入力リンクのうち
の上方に伸びる第２の入力リンク２２の先端に連結した
連結リンク２３と、一端を上記連結リンク２３の先端に
連結し、中間部を第１の入力リンク２１に連結した出力
リンク２４とを備えている。そして、上記第２の入力リ
ンク２２には、その長さを調節する調節機構２６を設け
ている。

【００１４】上記調節機構２６は、回転駆動されるねじ
軸２７と、その回転に伴ってねじ軸２７上を移動するめ
ねじ部材２８を両端のリンクに設けることにより構成す
ることもできるが、このような機構に限ることなく、任
意のリンク伸縮機構を採用することができる。この第２
の入力リンク２２の調節機構２６は、本来、低速高トル
クが必要な脚機構に、高速低トルクを必要とする腕作業
にも適した特性を持たせるためのもので、脚先に低速高
トルクを出力する脚機構として使用する場合には、図中
に鎖線で示すように、第２入力リンク２２を短縮させて
各リンク２１〜２４を平行四辺形状に連結した状態と
し、高速低トルクで使用する腕作業の場合には、実線で
示しているように第２入力リンク２２を伸長させる。

【００１５】このような補助脚１６を用いる場合、ロボ
ット本体２０には、図示を省略しているが、第１及び第
２の入力リンク２１，２２を回転駆動するための駆動装
置を備える必要がある。この駆動装置は、前記各リンク
２１〜２４を含む平面内において、第１及び第２の入力
リンク２１，２２をそれぞれ個別的に駆動するものであ
る。従って、制御装置による上記駆動装置の駆動制御に
より出力リンク２４の先端（脚先）を上記平面内の所望
の位置に移動させることができ、脚に必要な歩行動作、
腕作業を行わせることができる。

【００１６】上記脚は、それを腕に転用するため、図５
に示すように、連結リンク２３と出力リンク２４とが一
直線になる幾何学的特異点を越えて、その連結リンク２
３と出力リンク２４のなす角が１８０°を境に反転する
状態に移行可能に構成している。この場合には、腕とし
て高速低トルクで使用するため、前述したように第２の
入力リンク２２が伸長した状態に保持される。

【００１７】このような構成を有する脚機構は、脚とし
て利用する場合には、通常の平行閉リンクとして、第１
及び第２の入力リンク２１，２２の一方または双方を駆
動することにより、出力リンク２４の先端に所期の運動
を行わせ、歩行ロボットに必要な歩行運動を行わせる。
この場合には、第２の入力リンク２２の長さが短縮した
状態に保持され、そのため、出力リンク２４が低速高ト
ルクで駆動され、脚は自重を支持して大きな力で駆動さ
れる。

【００１８】

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明の作業用
多足ロボットによれば、その脚の一部を腕（マニピュレ
ータ）としても使用可能に構成したので、歩行ロボット
の姿勢の安定化等を損なわない範囲内でそれを腕として
使用することにより、個別的にマニピュレータを搭載す
る必要をなくすと同時に、他の脚との干渉を容易に抑制
可能とし、また、腕として使用する脚に保持させた物体
を、脚の踏み替えなどによる方向転換を行うことなく、
その歩行ロボット本体の周囲や他の任意の位置に容易、
迅速に移動することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多足ロボットの実施例における歩行状
態の模式的斜視図である。

【図２】同実施例における物体把持状態を示す模式的斜
視図である。

【図３】同実施例における物体の移動状態を示す模式的
斜視図である。

【図４】上記実施例において用いるのに適した脚機構の
歩行状態を説明するための構成図である。

【図５】同脚機構の腕としての使用態様を説明するため
の構成図である。

【符号の説明】

１０ 歩行ロボット本体 １１ 脚用台座 １２ 回転台座 １３ 旋回軸 １５ 脚 １６ 補助脚

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 57/032

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】歩行ロボット本体を、脚用台座とその中央
   の旋回軸の周りに回転駆動可能に設置した回転台座とを
   備えたものとし、 上記脚用台座には、歩行動作のために駆動される少なく
   とも３本の脚を備え、 上記回転台座には、腕としても使用できる機能を備えた
   少なくとも２本以上の補助脚を備え、それらの補助脚
   に、腕として使用するための物体把持機能を持たせた、
   ことを特徴とする腕に転用可能な脚を備えた作業用多足
   ロボット。