JPH1110563A - 運転型４足歩行ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 運転型の４足歩行ロボットは，従来 歩行時の２本足立
脚の姿勢安定が難しく実用には程遠い現状であった。足
水平機構をいれた１脚１０軸制御等の電気制御からの挑
戦もあるが，本発明の目的は，車椅子に代わる段差歩行
のできる実用機開発であり，４脚を最小軸数の８軸で構
成し，これで十分歩ける足部を開発工夫したものでその
上で，膝，股軸の軽量化単純化で直接駆動を達成し，電
池寿命を延ばす蓄エネルギー機構を工夫したものであ
る。車椅子と同じ前乗りフレーム構造で，安全上，バラ
ンスウエイト式のスタビライザーを付加したものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】 ロボット

【従来技術】

１，運転型４足歩行ロボットは実用的でなかった。これ
は姿勢を制御する足部が電気等の動力制御が多く複雑大
型化して膝や股の負担が大きくなり，移動電源電池の許
容を大きく越えていたためである。 ２，３，膝と股構造はモーター減速機と離れた方式が多
かった。これは膝と股の必要トルクが大きく膝と股のモ
ーター減速機が大きくなり本体側にモーター減速機を設
置しベルト等の伝達駆動で動かすためで，複雑大型化し
実用上困難であった。 ４，運転型歩行ロボット構造は，運転者が直接乗り込む
より外部から有線無線で操作する方式が多かった。この
為，移動できる距離も短く，用途も限定されていた。

【発明が解決しようとする課題】足部を単純小型軽量化
し，膝や股の負担を小さくし，膝や股に無負荷時に力を
蓄え，負荷時にモーター出力を半減できる蓄エネルギー
機構を加えモーター重量を半減すると共に電流消費を平
滑化して，電池寿命を延ばす，実用的な運転型４足歩行
ロボットである。

【課題を解決するための手段】

１，足構造に動力を使用せずゴムバネ，球面軸受等の足
構造により，前後左右の地形変化に即応し，ロボット本
体の姿勢制御を自動的に行う ２，３，膝と股構造にスプリング等の蓄エネルギー機構
を加え，膝と股を曲げるときの無負荷時に力を蓄え，膝
と股を伸ばすときの負荷時のトルク負担を小さくし，モ
ーター減速機を直接膝軸股軸に取り付ける事で単純軽量
な膝構造股構造を可能としたものである。 ４，運転者が前方から直接乗り込んで，運転できる様に
したものである。

【発明の実施の形態】

１，足端（１）とバネ抑え（２）を貫通し，真中に球面
軸受（５）を貫装する主軸（３）をもち，球面軸受
（５）下端は中骨（９）に固定する。足端（１）とバネ
抑え（２）の下面は左右バネ（７）（７）’を介して中
骨（９）に保持される。バネ抑え（２）の上端は円弧状
に成型され円弧内面をもつストッパー（４）に内接され
る。バネ抑え（２）下面と舟形状の中骨（９）の間に前
二段ゴムバネ（６）（６）’を圧入する。足端（１）後
面と中骨（９）の間に後ゴムを圧入し，中骨（９）は底
ゴム（１０）に包まれる。 ２，モーター（１１）と直交減速機（１２）を連結し，
直交減速機（１２）の出力軸に膝パイプソケット（１
３）を直結し膝パイプ（１４）を挟着する。膝パイプソ
ケット（１３）の突起軸に軸受（２０）を挿入し，膝フ
ランジ（１５）にネジ固定する。膝フランジ（１５）に
直交減速機面をネジ固定する。膝フランジ（１５）のソ
ケット部に股パイプ（１６）を挟着する。股パイプ（１
６）の側面孔からモーター（１１）の配線を中通しす
る。膝パイプソケット（１３）の上面溝にストッパーゴ
ム（１７）を固定し，前面小穴から蓄エネルギースプリ
ング（１９）が突出し他端を膝フランジ（１５）に固定
する。 ３，モーター（２１）と直交減速機（２２）を連結し，
直交減速機（２２）の出力軸に股パイプソケット（２
３）を直結し股パイプ（２６）を挟着する。股パイプソ
ケット（２３）の突起軸に軸受（２４）を挿入し，フレ
ーム（３０）にネジ固定する。フレーム（３０）に直交
減速機（２２）をネジ固定する。膝からの中通し配線は
股パイプ（２６）の側面孔からフレーム（３０）を中通
しする。膝パイプソケット（２３）の前面小穴から蓄エ
ネルギースプリング（２５）が突出し他端をヒンジ（２
８）に貫着する。ヒンジ（２８）の一端はフレーム（３
０）の内側に枢着される。 ４，前後左右４本足構造で，各股，膝８軸駆動構成であ
る。フレーム（３０）の右上面にコントローラ（３３）
を搭載し，フレーム（３０）の後上面又は運転席（３
１）下にスタビライザー（３４）を固定する。スタビラ
イザー（３４）は，前後又は左右にバランスウエイトが
直進運動する構造で，傾斜センサー（３５）が固定され
ている。コの字形状のフレーム（３０）で，段差等で運
転者の水平を保てる吊下げ式運転席（３１）をもつ。運
転席（３１）の下に制御電源（３２）を固定する。

【実施例】本発明の実施例を示す

【図９】は，運転型の４足歩行椅子

【図１０】は，車椅子との併用タイプ

【図１１】は，歩行練習機。

【発明の効果】

１，前後左右のゴムバネが圧入されているので圧入力の
調整でロボットの姿勢保持力を制御できる。その上に制
御域を越えた過大荷重には，バネ抑え（２）先端がスト
ッパー（４）の円弧内面に支えられるので，制御域を前
後左右に限定でき安全である。 ２，モーター（１）の回転で膝を曲げるとき蓄エネルギ
ースプリング（９）に力を蓄え，膝を伸ばすときにその
力を活用できるので，モーター（１）の必要トルクを従
来の半分程度に軽減でき，モーター（１）直交減速機
（２）を軽量化できる。この為，膝軸の直接駆動が可能
となり，伝達駆動やフレーム，カバーの単純軽量化を可
能とした。 ３．モーター（２１）の回転で股を上げるとき蓄エネル
ギースプリング（２５）に力を蓄え，立ち上がるときや
階段を上るときの股を下げるときにその力を活用できる
ので，モーターの必要トルクを従来の半分程度に軽減で
き，モーター（２１），直交減速機（２２）を軽量化で
きる。この為，股軸の直接駆動が可能となり，伝達駆動
やフレーム，カバーの単純軽量化を可能とした。 ４，運転者は運転席（３１）に，前方より腰掛け，フレ
ーム（３０）の上面を肘掛けにして，コントローラ（３
３）を握る事ができる。重心位置が４本足の真ん中にセ
ットできるので，右前足と左後足で立ったときも，左前
足と右後足で立ったときもバランスを取りやすい。足部
の姿勢安定保持力と，スタビライザー（３４）の重心バ
ランス制４０御で，対向する２本足立脚時の歩行安定を
確保するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 足構造上面図

【図２】 足構造側面図

【図３】 足構造断面図

【図４】 膝構造正面図

【図５】 膝構造側面図

【図６】 股構造側面図

【図７】 股構造断面図

【図８】 股構造蓄エネルギー図

【図９】 実施例図１

【図１０】 実施例図２

【図１１】 実施例図３

【符号の説明】

（１）はロボット足端，（２）はバネ抑え，（３）は主
軸，（４）はストッパー，（５）は球面軸受 （６）（６）’は前２段ゴムバネ，（７）（７）’は左
右ゴムバネ，（８）は後ゴムバネ，（９）は中骨，（１
０）は底ゴム，（１１）は膝モーター，（１２）は直交
減速機，（１３）は膝パイプソケット，（１４）は膝パ
イプ，（１５）は膝フランジ，（１６）は股パイプ （１７）はストッパーゴム，（１８）は中通しモーター
配線（１９）は蓄エネルギースプリング （２１）はモーター，（２２）は直交減速機，（２３）
は股パイプソケット，（２５）は蓄エネルギースプリン
グ，（２６）は股パイプ，（２８）はヒンジ，（３０）
はフレーム（３１）は下げ式運転席（３２）は制御電
源，（３３）はコントローラ，（３４）はスタビライザ
ー，（３５）は傾斜センサー

【手続補正書】

【提出日】平成９年１０月２９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１１】

【図１０】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボット足端（１）とバネ抑え（２）を貫
   通し，真中に球面軸受（５）を貫装する主軸（３）をも
   ち，球面軸受（５）下端は中骨（９）に固定する。足端
   （１）とバネ抑え（２）の下面は左右バネ（７）
   （７）’を介して中骨（９）に保持される。バネ抑え
   （２）の上端は円弧状に成型され円弧内面をもつストッ
   パー（４）に内接される。バネ抑え（２）下面と舟形状
   の中骨（９）の間に前二段ゴムバネ（６）（６）’を圧
   入される。足端（１）後面と中骨（９）の間に後ゴムを
   圧入される。中骨（９）は底ゴム（１０）に包まれる。
2. 【請求項２】モーター（１１）と直交減速機（１２）を
   連結し，直交減速機（１２）の出力軸に膝パイプソケッ
   ト（１３）を直結し，膝パイプ（１４）を挟着する。膝
   パイプソケット（１３）の突起軸に軸受（２０）を挿入
   し膝フランジ（１５）にネジ固定する。膝フランジ（１
   ５）に直交減速機（１２）をネジ固定する。膝フランジ
   （１５）のソケット部に股パイプ（１６）を挟着する。
   股パイプ（１６）の側面孔からモーター（１１）の配線
   を中通しする。膝パイプソケット（１３）の上面溝にス
   トッパーゴム（１７）を固定し，前面小穴から蓄エネル
   ギースプリング（１９）が突出し他端を膝フランジ（１
   ５）に固定する。
3. 【請求項３】モーター（２１）と直交減速機（２２）を
   連結し，直交減速機（２２）の出力軸に股パイプソケッ
   ト（２３）を直結し股パイプ（２６）を挟着する。股パ
   イプソケット（２３）の突起軸に軸受（２４）を挿入
   し，フレーム（３０）にネジ固定する。フレーム（３
   ０）に直交減速機（２２）をネジ固定する。膝からの中
   通し配線は股パイプ（２６）の側面孔からフレーム（３
   ０）を中通しする。膝パイプソケット（２３）の前面小
   穴から蓄エネルギースプリング（２５）が突出し他端を
   ヒンジ（２８）に貫着する。ヒンジ（２８）の一端はフ
   レーム（３０）の内側に枢着される。
4. 【請求項４】コの字形状のフレーム（３０）で，段差等
   で運転者の水平を保てる吊下げ式運転席（３１）をも
   つ。運転席（３１）の下に制御電源（３２）を固定す
   る。前後左右４本足構造で，各股，膝８軸駆動構成であ
   る。フレーム（３０）の右上面にコントローラ（３３）
   を搭載し，フレーム（３０）の後上面又は運転席（３
   １）下にスタビライザー（３４）を固定する。スタビラ
   イザー（３４）は，前後又は左右にバランスウエイトが
   直進運動する構造で，傾斜センサー（３５）が固定され
   ている。