KR100532685B1 - 레그식 보행 로봇 - Google Patents

Abstract

상체와 레그부(2R)를 연결하는 관절(10R)를 구동하는 전동 모터(88)가 레그부측에 배치됨과 동시에, 관절의 회전축선으로부터 오프세트되어 배치된다. 또한, 전동 모터(88)를 수용하는 모터 수용 케이스(86)의 상체와 대면하는 위치에 개구부가 뚫어 설치된다. 이것에 의해, 로봇의 레그부 착탈이 용이해져, 그 유지 보수성이 향상된다. 또한, 상체와 레그부를 연결하는 관절에 구동원에서 구동력을 전달하는 동력전달수단으로 용이하게 액세스할 수 있게 된다. 게다가, 레그부를 임의의 각도로 회전시켜 선회 동작 등이 용이해진다.

Description

레그식 보행 로봇{LEGGED ROBOT}

본 발명은 레그식 보행 로봇에 관하여, 보다 구체적으로는 상체와 레그부를 용이하게 착탈할 수 있도록 한 2족 보행의 레그식 보행 로봇에 관한 것이다.

종래부터 레그식 보행 로봇에 관한 기술로서는 여러 가지의 것이 제안되고 있고, 예컨대 일본국 특개평 3-184782호 공보에 기재된 기술이 알려져 있다.

일본국 특개평 3-184782호 공보에 있어서는, 레그부(링크)의 관성질량을 감소시키기 위해서, 상체와 레그부를 연결하는 관절을 구동하기 위한 구동원(모터)을 로봇의 상체의 일부인 요판(腰板)에 배치하고 있다. 레그식 보행 로봇에 있어서 구동원의 출력(회전)을 감속시켜 관절에 전달하기 위해서는, 높은 감속비와 공간 효율을 높이기 위해서, 통례적으로, 하모닉 드라이브(하모닉 감속기. 상품명) 등의 입력과 출력이 같은 축상에 있는 고감속비의 감속기가 이용되고 있다.

상기한 기술에 있어서는, 레그부를 분리하기 위해서, 요판에 있어서의 감속기의 구성 요소(하모닉 감속기에 있어서는 플렉스 스플라인(flexspline)과 서큘러 스플라인(circular spline))를 분해할 필요가 있고, 또한 조립할 때에는, 반대의 순서로 행할 필요가 있어 번거로웠다.

특히, 플렉스 스플라인은 서큘러 스플라인에 기어가 맞물려 끼워지고, 분해는 비교적 용이하지만, 조립은 기어를 맞물리게 할 필요가 있어, 유지 보수성에서 반드시 만족할 수 있었던 것은 아니었다. 더욱이, 구동원에서 감속기에 구동력을 전달하는 벨트의 장력을 조정할 때에도 로봇의 상체에서 요판을 분리할 필요가 있어서 번거로웠다.

도 1은 본 발명의 일 실시의 형태에 관한 레그식 보행 로봇의 정면도이다.

도 2는 도 1에 도시하는 레그식 보행 로봇의 우측면도이다.

도 3은 도 1에 도시하는 레그식 보행 로봇의 내부 구조를 관절을 중심으로 전체적으로 도시하는 개략도이다.

도 4는 도 3에 도시하는 제어 유닛을 상세하게 도시하는 블록도이다.

도 5는 도 1의 V-V선으로 절단한 부분 단면도이다.

도 6은 상체로부터 분리된 우측의 레그부를 상방에서 본 상면도이다.

도 7은 도 6의 VII-VII선 단면도이다.

도 8은 도 1 등에 도시하는 레그식 보행 로봇의 상체를 비스듬하게 아래 쪽에서 본 저면 사시도이다.

도 9는 도 6에 도시하는 로봇의 오른쪽의 레그부를 비스듬하게 윗쪽에서 본 상면 사시도이다.

도 10은 도 1 및 도 2의 X-X선 단면도이다.

도 11은 도 6에 부호 ⅩⅠ에서 도시한 부분의 부분 확대도이다.

도 12는 벨트(동력전달수단)의 장력을 조정할 때의 로봇의 상체와 레그부 사이의 위치 관계를 설명하는 사시도이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 부적당함을 해소하고, 레그식 보행 로봇에 있어서 레그부의 착탈을 용이하게 하여 유지 보수성을 향상하도록 한 레그식 보행 로봇을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제2 목적은, 상체와 레그부를 연결하는 관절을 구동하는 구동원에서 구동력을 전달하는 동력전달수단으로 용이하게 액세스할 수가 있고, 필요에 따라 그 조정을 가능하게 한 레그식 보행 로봇을 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 제3 목적은, 레그부를 상대 변위시킬 때의 간섭을 방지하여 선회 동작 등을 용이하게 하여, 따라서 보용(步容) 설계의 자유도를 높이도록 한 레그식 보행 로봇을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위해서, 청구의 범위의 1항에 있어서는, 적어도 상체와, 상기 상체에 각각 관절을 통해 회전 자유롭게 연결시키는 복수 개의 레그부를 구비한 레그식 보행 로봇에 있어서, 상기 관절을 구동하는 구동원을 상기 레그부측에 배치하도록 구성하였다.

상체와 레그부를 연결하는 관절을 구동하는 구동원을 레그부측에 배치하기 때문에, 로봇의 상체로부터 레그부를 착탈하는 것이 용이해져, 레그식 보행 로봇의 레그부의 유지 보수성을 향상시킬 수 있다.

또, 청구의 범위의 1항에 있어서는, 상기 구동원을 상기 관절의 회전 축선으로부터 오프세트시켜 배치하고, 동력전달수단을 통해 상기 관절에 접속하도록 구성하였다.

상체와 레그부를 연결하는 관절을 구동하는 구동원을 관절의 회전축선으로부터 오프세트하고, 보다 상세하게는 구동원(전동 모터)의 출력축으로부터 감속기의 입력축(즉, 관절의 회전축)을 이간(離間)한 평행축으로 함과 동시에, 구동원을 로봇의 진행 방향에 대하여 레그부의 외측의 후방에 배치하였다. 또한, 구동원과 관절을 동력전달수단, 보다 상세하게는 벨트를 통해 접속하였다.

이와 같은 구성을 하였기 때문에, 상기한 작용 효과를 발휘하는 동시에, 레그부를 임의의 각도로 회전시킬 수 있어, 선회 동작 등이 용이해져 보용 설계의 자유도를 확대할 수 있다.

청구의 범위의 3항에 있어서는, 상기 구동원을 케이스로 피복함과 동시에, 상기 케이스의 상기 상체와 대면하는 위치에 개구부를 뚫어 설치하도록 구성하였다.

구동원을 케이스로 피복함과 동시에, 케이스의 상체와 대면하는 위치, 보다 구체적으로는 레그부의 상단 부근에 개구부, 보다 구체적으로는 드라이버 등의 조정 기구 삽입 구멍을 뚫어 설치하였기 때문에, 상체와 레그부를 연결하는 관절을 구동하는 벨트 등의 전달 수단에 용이하게 액세스할 수가 있어, 마찬가지로 유지 보수성을 향상시킬 수 있다.

청구의 범위의 4항에 있어서는, 적어도 상체와, 상기 상체에 각각 관절을 통해 회전 자유롭게 연결시키는 2개의 레그부를 구비한 2족 보행의 레그식 보행 로봇에 있어서, 상기 관절을 구동하는 구동원을 상기 관절의 회전 축선으로부터 오프세트시켜 상기 레그부의 외측에 배치하고, 이에 따라 상기 2개의 레그부를 상대 변위시킬 때의 간섭을 방지하도록 구성하였다.

2족 보행의 레그식 보행 로봇에 있어서, 관절을 구동하는 구동원을 상기 관절의 회전 축선으로부터 오프세트시켜 상기 레그부의 외측에 배치하여, 즉, 2개의 레그부에 구비된 구동원을 로봇의 진행 방향에 대하여, 오른쪽 레그부에 있어서는 우측방, 왼쪽 레그부에 있어서는 좌측방, 보다 상세하게는 좌우 측방의 후방측에 배치하여, 이에 따라 상기 2개의 레그부를 상대 변위시킬 때의 간섭을 방지하도록 구성하였기 때문에, 레그부를 임의의 각도로 회전시킬 수 있어, 선회 동작 등이 용이해져 보용 설계의 자유도를 높일 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시의 형태에 관한 레그식 보행 로봇을 설명한다.

도 1는 본 발명의 일 실시의 형태에 관한 레그식 보행 로봇(이하「로봇」이라고 한다)(1)의 정면도, 도 2는 그 측면도이다. 또한, 레그식 보행 로봇에서, 2족 보행의 로봇을 예로 든다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 로봇(1)은, 2개의 레그부(레그부 링크)(2)를 구비함과 동시에, 그 위쪽에는 상체(몸체)(3)가 설치된다. 상체(3)의 상부에는 헤드부(4)가 설치되어짐과 동시에, 상체(3)의 양측에는 2개의 팔 링크(5)가 연결된다. 또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상체(3)의 등부에는 격납부(6)가 설치되고, 그 내부에는 제어 유닛(후술) 및 로봇(1)의 관절을 구동하는 전동 모터(구동원. 후술)의 배터리 전원(도시하지 않음) 등이 수용된다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시하는 로봇(1)은, 내부 구조를 보호하기 위한 커버가 부착된 것을 도시한다.

도 3을 참조하여 상기한 로봇(1)의 내부 구조를, 관절을 중심으로 설명한다. 도시한 바와 같이, 로봇(1)은, 좌우 각각의 레그부(2)에 6개의 관절을 구비한다.

12개의 관절은, 허리부의 레그 회선용의 연직축(Z축 혹은 중력축) 주위의 관절(10R),(10L)(우측을 R, 좌측을 L로 한다. 이하 같음), 다리 가랑이(허리부)의 롤 방향(X축 주위)의 관절(12R),(12L), 다리 가랑이(허리부)의 피치 방향(Y축 주위)의 관절(14R),(14L), 무릎 부분의 피치 방향(Y축 주위)의 관절(16R),(16L), 발목의 피치 방향(Y축 주위)의 관절(18R),(18L), 및 같은 롤 방향(X축 주위)의 관절(20R),(20L)로 구성된다. 레그부 링크(2R)(L)의 하부에는 발바닥(발부분)(22R),(22L)이 부착된다.

즉, 레그부(2)는, 다리 가랑이 관절(허리 관절)(10R)(L),(12R)(L),(14R)(L), 무릎 관절(16R)(L), 및 발 관절(18R)(L),(20R)(L)로 구성된다. 다리 가랑이 관절과 무릎 관절은 대퇴 링크(24R)(L)로, 무릎 관절과 발 관절은 하퇴 링크(26R)(L)로 연결된다.

레그부(레그부 링크)(2)는 다리 가랑이 관절을 통해 상체(3)에 연결되지만, 도 3에서는 상체(3)를 상체 링크(28)로서 간략하게 도시한다. 상기한 바와 같이, 상체(3)에는 팔 링크(5)가 연결된다.

팔 링크(5)는, 어깨부의 피치 방향의 관절(30R),(30L), 같은 롤 방향의 관절(32R),(32L), 팔의 회선용의 연직축 주위의 관절(34R),(34L), 팔꿈치부의 피치축 주위의 관절(36R),(36L), 손목 회선용의 연직축 주위의 관절(38R),(38L)로 구성된다. 손목의 앞에는 핸드(엔드 에펙터)(end effector)(40R),(40L)이 부착된다.

즉, 팔 링크(5)는, 어깨 관절(30R)(L),(32R)(L),(34R)(L), 팔꿈치 관절(36R)(L), 손목 관절(38R)(L)로 구성된다. 또한 어깨 관절과 팔꿈치 관절은 상부 팔 링크(42R)(L)에서, 팔꿈치 관절과 핸드는 아래 팔 링크(44R)(L)로 연결된다.

헤드부(4)는, 연직축 주위의 목 관절(46) 및 그것과 직교하는 축에서 헤드부(4)를 회전시키는 헤드부 요동 기구(48)로 구성된다. 헤드부(4)의 내부에는, CCD 등으로 이루어지는 시각 센서(도시하지 않음)가 외계 센서로 수용된다.

상기의 구성에 의해, 레그부(2)는 좌우의 발에 관해서 합계 12의 자유도를 부여받아, 보행 중에 이것들의 12개의 관절을 적당한 각도로 구동하는 것으로, 발 전체에 소망의 움직임을 부여할 수 있어, 임의로 3차원 공간을 보행시킬 수 있다. 또한, 팔 링크(5)도 좌우의 팔에 관해서 각각 5개의 자유도를 부여받아, 이것들의 관절을 적당한 각도로 구동하는 것으로 소망의 작업을 행할 수 있다.

또한, 발 관절의 아래쪽의 발 부분(22R)(L)에는 공지의 6축력 센서(50)가 부착되어, 로봇에 작용하는 외력의 내부, 접지면에서 로봇에 작용하는 바닥 반력의 3방향 성분(Fx, Fy, Fz)과 모멘트의 3방향 성분(Mx, My, Mz)을 검출한다.

또, 상체(3)에는 경사 센서(54)가 설치되어, 연직축에 대한 경사와 그 각속도를 검출한다. 또한, 각 관절의 전동 모터는 그 출력을 감속·증력하는 감속기(후술)를 통해 상기한 링크(24),(26R)(L) 등을 상대 변위시킴과 동시에, 그 회전량을 검출하는 로터리 인코더(도 3에서 도시생략)가 설치된다.

상기한 바와 같이, 격납부(6)의 내부에는 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 제어 유닛(60) 등이 수납되어, 6축력 센서(50) 등의 출력(도시의 편의를 위해 로봇(1)의 우측에 대해서만 도시한다)은, 제어 유닛(60)에 이송된다.

도 4는 제어 유닛(60)의 구성을 상세히 도시하는 블록도이다.

도시한 바와 같이, 제어 유닛(60)은 마이크로 컴퓨터로 구성된다. 그리하여 경사 센서(54) 등의 출력은 A/D변환기(도면에서「A/D」라고 도시한다)(62)에서 디지털 값으로 변환되어, 그 출력은 버스(64)를 통해 RAM(66)으로 이송된다. 또한 각 관절에 있어서 전동 모터에 인접하여 배치되는 인코더의 출력은, 카운터(68)를 통해 RAM(66) 내에 입력된다.

제어 유닛(60) 내에는 CPU로 이루어지는 연산 장치(70)가 설치되고, 연산 장치(70)는, ROM(72)에 격납되어 있는 데이터 및 센서 출력에 따라서 각 관절의 구동에 필요한 제어치(조작량)를 산출하여 D/A변환기(도면에서「D/A」라고 도시한다.)(74)와 각 관절에 형성된 액츄에이터 구동장치(증폭장치)(76)를 통해 각 관절을 구동하는 전동 모터에 출력한다.

본 실시의 형태에 관한 로봇(1)에 있어서 특징적인 것은, 상체(3)에, 다리 가랑이 관절에 있어서의 각각의 레그부 회선용의 연직축 주위의 관절(10R)(L)을 통해 회전 자유롭게 연결할 수 있는 복수 개, 보다 구체적으로는 2개의 레그부(2R)(L)를 구비한 것에 있어서, 관절(10R)(L)을 구동하는 구동원(전동모터. 후술)을 레그부(2R)(L)측에 배치하는 것에 의해, 상체(3)로부터 레그부(2R)(L)를 용이하게 착탈 가능하도록 구성한 것에 있다.

이하, 오른쪽의 레그부(2R)를 도시하는 도 5에서 도 7을 참조하여, 관절(10R)의 구성을 설명한다.

도 5는, 도 1에 도시하는 로봇(1)의 레그부(2R)의 부분 단면도인 V-V선 단면도, 도 6는 상체(3)에서 분리된 레그부(2R)를 윗쪽에서 본 상면도, 도 7은 도 6의 VII-VII선으로 절단한 설명 단면도이다. 또한, 도 6 및 도 7에 있어서는 설명의 간략화를 위해, 관절(10R)의 주변만 도시하였다.

도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 레그부(2R)의 상단 부근에는, 허리부의 레그 회선용의 연직축 주위의 관절(10R)이 배치된다. 관절(10R)은, 상체(3)에 고정되어야 하는 볼트 구멍(후술)이 뚫어 설치된 상체 고정부(80)와, 관절(10R)과 관절(12R) 사이를 연결하는 프레임 부재(82)를 구비한다.

상체 고정부(80) 및 프레임 부재(82)는, 베어링(83)을 통해 상대 회전 가능하게 연결됨과 동시에, 그 상대 회전의 구동력은, 감속기, 구체적으로는 하모닉 드라이브(84)로부터 부여된다. 프레임 부재(82)에는 모터 장착 부재(케이스)(86)가 일체적으로 설치되고, 그 내부에 구동원, 구체적으로는 전동 모터(88)(도 6에 상상선으로 도시한다)가 수용된다. 전동 모터(88)의 회전량은 로터리 인코더(rotary encoder)(89)에 의해 검출됨과 동시에, 그 구동력은 벨트(동력전달수단)(90)를 통해 하모닉 드라이브(84)에 전달된다.

이어서 도 7을 참조하여, 관절(10R)의 구성을 보다 자세히 설명한다.

모터 장착 부재(86)내의 적절 위치에 수용된 전동 모터(88)의 출력축(94)에는, 풀리(pulley)(동력전달수단)(96)가 고정됨과 동시에, 풀리(96)에는 벨트(90)가 적당한 장력으로 걸린다. 벨트(90)의 다른 단은, 하모닉 드라이브(84)의 입력축측의 풀리(동력전달수단)(98)에 걸린다. 풀리(98)는 웨이브 제너레이터(wave generator)(100)에 그것과 같은 축으로 회전하도록 고정시킨다. 이에 따라, 전동 모터(88)의 구동력은 벨트(90)를 통해 하모닉 드라이브(84)에 전달된다.

웨이브 제너레이터(100)는 플렉스 스플라인(102)에 끼워 넣어, 플렉스 스플라인(102)의 출력부(102a)는 상체 고정부(80)측에 고정되고, 다른 쪽인, 서큘러 스플라인(104)의 출력부(104a)는, 프레임 부재(82)측에 고정된다. 플렉스 스플라인(102)은, 서큘러 스플라인(104)에, 각각의 기어가 맞물려 끼워진다.

관절(10R)에 있어서, 전동 모터(88)로부터 출력된 구동력이, 벨트(90)를 통해 하모닉 드라이브에 입력되면, 주지한 것과 같이 플렉스 스플라인(102)(즉, 상체 고정부(80))과 서큘러 스플라인(104)(즉, 프레임 부재(82))과의 사이에 상대 운동이 생긴다.

도 6과 같이 위에서 본 경우를 예로, 보다 구체적으로 설명하면, 전동 모터(88)가 시계 방향으로 구동되면, 그 구동력은, 풀리(96), 벨트(90) 및 풀리(98)를 통해 전달되어, 웨이브 제너레이터(100)를 시계 방향으로 구동한다. 플렉스 스플라인(102)이 반시계 방향으로, 서큘러 스플라인이 각각 시계 방향으로 구동되면, 그것들의 출력부(102a),(104a)가 고정된 상체 고정부(80)가 반시계 방향으로, 프레임 부재(82)가 시계 방향으로 구동되어 상대 회전운동이 생겨, 이에 따라, 레그부(2R)는 상체(3)에 대하여 시계 방향으로 회전된다.

또한, 레그부(2R)의 관절(10R) 이외의 관절(12),(14) 등의 구성은, 일본국 특개평 3-184782호 공보에 기재한 것과 대략 같기 때문에, 설명을 생략함과 동시에, 도 5 등에 있어서도 도시를 생략한다. 또한, 레그부(2R)(L)는 좌우 대칭으로 형성되기 때문에, 좌측의 레그부(2L)의 설명도 생략한다.

이어서, 도 8 및 도 9를 참조하여 레그부(2R)(L)의 상체(3)로의 착탈에 관해서 설명한다.

도 8은 상체(3)를 비스듬히 아래쪽에서 본 저면 사시도, 도 9는 레그부(2R)를 비스듬히 윗쪽에서 본 상면 사시도이다. 또, 도 8 이후에서 상체(3)를 도시하는 경우, 설명의 간략화를 위해서, 헤드부(4) 및 팔 링크(5R)(L)의 도시를 생략한다.

도 8에 도시한 바와 같이, 상체(3) 저면측의 요판(110)의 레그부 설치면(112)에는, 레그부(2R)(L)를 볼트 멈추게 하기 위한 볼트 구멍(114R)(L)이 뚫어 설치됨과 동시에, 스터드(stud) 볼트(116R)(L)가 돌출되도록 형성된다. 레그부 장착면(112)의 적절 위치에는, 위치 결정 구멍(118)이 뚫어 설치된다.

도 9에 도시하는 바와 같이, 레그부(2R)의 상체 고정부(80)에 있어서, 볼트구멍(114R)(L), 스터드 볼트(116R)(L)에 대응하는 위치에는, 레그부(2R)를 상체에 고정하기 위한 볼트 구멍(120)이 뚫어 설치된다. 또한, 상체 고정부(80)의 상면(레그부 설치면(112)과 마주보는 면)에 있어서, 위치 결정 구멍(118)에 대응하는 위치에는, 돌기부(121)가 설치된다.

레그부(2R)를 상체(3)에 장착하는 순서를 설명하면, 우선 상체(3)측의 스터드 볼트(116R)를 도 8 및 도 9에 도시하는 파선(8a) 및 (8b)을 따라 볼트구멍(120)에 삽입하여, 돌기부(121)를 위치 결정 구멍(118)에 삽입하여 위치 결정이 완료되면, 이어서 스터드 볼트(116)에 상체 고정부(80)의 아래쪽에서 너트(도시하지 않음)를 체결하여 장착한다. 이어서, 볼트(122)를 상체 고정부(80)의 아래쪽에서 파선(8c) 및 (8d)을 따라 볼트 구멍(120)을 삽입 관통하여, 이어서 볼트 구멍(114)에 삽입하여 체결 장착한다. 이렇게 하여, 레그부(2)의 상체(3)로의 장착이 완료한다.

상기한 대로 종래 기술에 있어서는, 구동원이 요판에 배치되어 있기 때문에, 레그부를 요판에 장착할 때는 플렉스 스플라인과 서큘러 스플라인의 각각의 기어를 맞물리게 하면서 조립해야 했기 때문에, 작업이 번거로웠지만, 본 발명에 관한 로봇(1)에 있어서는, 전동 모터(88)가 레그부(2R)(L)측에 배치되기 때문에, 로봇(1)의 상체(3)로부터 레그부(R)(L)를 착탈할 때, 하모닉 드라이브(84)의 구성 요소를 분해할 필요가 없고, 이에 따라 레그부(2R)(L)의 장착은 볼트 멈춤을 행하는 것만으로도 되기 때문에, 유지 보수성을 향상시킬 수가 있다.

또한, 상체(3)로부터의 레그부(2R)를 분리할 경우에는, 위치 결정 등을 고려할 필요가 없기 때문에, 스터드 볼트(116)에 체결 장착된 너트, 및 볼트(122)를 분리만 해도 된다.

도 6의 설명으로 되돌아가면, 전동 모터(88)는, 관절(10R)의 회전축선(92)에서 오프세트하여 배치된다. 보다 자세하게는 전동 모터(88)의 출력축(선)과 하모닉 드라이브(84)의 입력축선(즉, 관절의 회전축선(92))을 이간한 평행 축으로 하는 동시에, 전동 모터(88)를 로봇(1)의 진행 방향에 대하여 레그부의 외측의 후방에 배치하였다. 또한, 전동 모터(88)는, 로봇(1)의 진행 방향(X축 방향)에 대하여 레그부(2R)의 오른쪽 외측 후방에 배치되어, 벨트(90)를 통해 관절(10R)에 접속된다.

이어서, 도 6 및 도 10(a), 도 10(b)를 참조하여 로봇(1)의 선회 동작에 관해서 설명한다.

도 10(a), 도 10(b)는, 양쪽의 레그부(2R)(L)를 도 1 및 도 2의 X-X선으로 절단한 단면도이다. 또한, 도시한 관절(10R)(L)을 초점으로 하여, 그 주변만 도시함과 함께, 발바닥(22R)(L) 등의 도시는 생략하였다.

로봇(1)의 선회 동작을 쉽게 하여 보용 설계의 자유도를 확대하기 위해서, 관절(10R)(L)은, 레그부(2R)(L) 및 도시하지 않은 발바닥(22R)(L)을 도 10(a)에 도시한 상태로부터 도 10(b)에 도시한 것 같은 임의의 각도로 회전할 수 있도록 구성될 필요가 있다.

따라서, 이 실시의 형태에 있어서는 상기한 바와 같이, 전동 모터(88)를 관절(10R)(L)의 회전축선(92)으로부터 오프세트하여 배치하도록 하였다. 보다 구체적으로는, 전동 모터(88)는, 레그부(2R)(L)의 외측에서 진행 방향(X축 방향)에 대하여 후방으로 배치되어, 벨트(90) 동력전달수단을 통해 관절(10R)에 접속하도록 하였다.

이것에 의해서, 도 10(b)에 도시한 것과 같이, 좌우의 레그부(2R)(L)가 서로 간섭하지 않도록, 레그부(2R)(L)를 임의의 각도로 회전시킬 수 있어, 상기한 목적을 실현할 수 있다.

다시, 도 6의 설명으로 되돌아감과 동시에, 도 11 및 도 12를 참조하여, 전동 모터(88)로부터 하모닉 드라이브(84)에 구동력을 전달하는 벨트(90)의 장력의 조정에 대해서 설명한다.

벨트(90)는, 시간 경과 변화 등에 의해서 그 장력이 감소하는 경우가 있어, 그 경우에는 풀리(96)와 웨이브 제너레이터(100)의 사이에 미끄러짐이 생긴다. 전동 모터(88)측에 인코더(89)가 설치되어 있기 때문에, 그와 같은 미끄러짐이 생기면, 전달력의 저하에 부가하여, 전동 모터(88)로의 지령치와 웨이브 제너레이터(100)에 실제로 입력되는 회전수에 오차가 생겨, 제어성이 저하되는 우려가 생긴다.

전동 모터(88)를 피복하는 모터 장착 부재(86)의 상체(3)와 대면하는 위치에 개구(개구부)(124)가 형성된다. 보다 구체적으로는, 도 6에 부호 ⅩⅠ에서 도시한 주변의 부분 확대도인 도 11에 도시하는 바와 같이, 모터 장착 부재(86)의 상체(3)와 대면하는 위치에 개구(124)가 형성되어, 또한 전동 모터(88)의 위치 조절용의 조절 기구 삽입 구멍(개구부)(125)이 뚫어 설치된다.

전동 모터(88)는, 볼트(126a),(126b)에 의해서 모터 장착 부재(86)의 상면측에 걸어 고정시킨다. 또한, 실제로는 개구부(124)상에는 뚜껑(도시하지 않음)이 장착되어, 벨트(90)의 조절을 행할 때에 개폐가 가능하게 된다.

여기서, 볼트(126a)는 도시하지 않은 걸어 고정시킨 구멍(계지공(係止孔)에 삽입되는 동시에, 볼트(126b)는 상상선으로 도시하는 홈부(128)를 따라 가동 가능하게 구성된다. 즉, 벨트(90)의 장력을 조정할 때는, 우선 볼트(126a),(126b)를 느슨하게 하여, 이어서 조절 기구 삽입 구멍(125)에 예컨대 드라이버(130) 등의 조정 기구를 삽입하여, 전동 모터(88)의 위치를 이동한다. 전동 모터(88)는, 볼트(124a)를 걸어 고정시키는 축을 피봇(중심축)으로서 회전시키고, 예컨대 (88)로 도시하는 위치까지 이동되어, 이에 따라 벨트(90)의 장력이 조정된다.

개구(124)는, 상체(3)와 대면하는 위치에 형성되기 때문에, 레그부(2)(R만 도시)를 도 12에 도시하는 것 같은 위치에 회전하는 것에 의해, 상체(3)로부터 레그부(2R)(L)를 착탈하지 않고 벨트(90)에 액세스하여, 그 장력을 조정할 수가 있다.

이 실시의 형태에 관한 로봇(1)에 있어서는, 상기한 바와 같이, 전동 모터(88)를 레그부(2R)(L)측에 배치하였기 때문에, 상체(3)에서 레그부(2R)(L)를 착탈하는 것이 용이해진다. 즉, 예컨대 레그부를 조정하는 경우 등에 있어서 로봇(1)의 레그부(2R)(L)의 유지 보수성을 향상시킬 수 있다.

또한, 전동 모터(88)를 관절(10R)(L)의 회전축선(92)에서 오프세트하여, 보다 자세하게는 로봇의 진행 방향(X축 방향)에 대하여 레그부의 외측의 후방에 배치함과 동시에, 벨트(90)를 통해 관절(10R)(L)에 접속하였기 때문에, 레그부(2R)(L)를 임의의 각도로 회전시킬 수 있어, 선회 동작 등이 용이해져 보용 설계의 자유도를 높일 수 있다.

또한, 전동 모터(88)를 피복하는 모터 장착 부재(86)의 상체(3)와 대면하는 위치에 개구부(124)를 뚫어 설치하였기 때문에, 상체(3)에서 요판(78)을 분리하지 않고, 즉 로봇(1)을 직립시킨 상태, 혹은 스탠드(도시하지 않음) 등의 세운 상태로 벨트(90)의 장력을 조정할 수가 있다.

이 실시의 형태에서는 상기와 같이, 적어도 상체(3)와, 상기 상체에 각각 관절(10R)(L)을 통해 회전 자유롭게 연결시키는 복수 개의 레그부(2R)(L)를 구비한 레그식 보행 로봇(1)에 있어서, 상기 관절을 구동하는 구동원(전동 모터(88))을 상기 레그부측에 배치하도록 구성하였다.

또한, 상기 구동원을 상기 관절의 회전축선(92)에서 오프세트시켜 배치하여, 동력전달수단(벨트(90))을 통해 상기 관절에 접속하도록 구성하였다.

또한, 상기 구동원을 케이스(모터 장착 부재(86))로 피복함과 동시에, 상기 케이스의 상기 상체와 대면하는 위치에 개구부(개구(124), 조절 기구 삽입 구멍(125))를 뚫어 설치하도록 구성하였다.

또한, 적어도 상체(3)와, 상기 상체에 각각 관절을 통해 회전 자유롭게 연결시키는 2개의 레그부(2)를 구비한 2족 보행의 레그식 보행 로봇(1)에 있어서, 상기 관절을 구동하는 구동원(전동 모터(88))을 상기 관절의 회전축선(92)으로부터 오프세트시켜, 상기 레그부의 외측에 배치하여, 이에 따라 상기 2개의 레그부를 상대 변위시킬 때의 간섭을 방지하도록(도 10(b)) 구성하였다.

더욱이, 허리부의 레그 회선용의 관절을 연직축(Z축 혹은 중력축) 주위의 관절로 하였지만, 그것에 한정되지 않고, 요점적으로는 상체와 레그부를 연결하는 관절에 있어서, 구동원을 레그부측에 배치한 구성이면, 예컨대 연직축에 대하여 회전 중심축이 비스듬한 관절이어도 좋다.

또한, 본 발명에 있어서 동력전달수단으로서 벨트 및 풀리를 이용하였지만, 기어기구 등, 다른 전달 수단을 이용하더라도 좋다.

또한, 본 발명을 2족의 레그식 보행 로봇에 관해서 설명하였지만, 2족 보행이외의 멀티레그 로봇에도 타당하다.

본 발명에 의하면, 로봇의 상체로부터 레그부를 착탈하는 것이 용이해져, 레그식 보행 로봇의 레그부의 유지 보수성을 향상할 수 있다. 또한, 레그부를 임의의 각도로 회전시킬 수 있어, 선회 동작 등이 용이해져 보용 설계의 자유도를 높일 수 있다. 또한, 상체와 레그부를 연결하는 관절을 구동하는 벨트 등의 전달 수단에 용이하게 액세스할 수가 있고, 마찬가지로 유지 보수성을 향상시킬 수 있다. 또한, 레그부를 임의의 각도로 회전시킬 수 있어, 선회 동작 등이 용이해져 보용 설계의 자유도를 높일 수 있다.

Claims (4)

1. 적어도 상체와, 상기 상체에 각각 관절을 통해 회전 자유롭게 연결시키는 복수 개의 레그부를 구비한 레그식 보행 로봇에 있어서, 상기 관절을 구동하는 구동원을 상기 레그부측에 배치하고,

   상기 구동원을 상기 관절의 회전 축선으로부터 오프세트시켜 배치하고, 동력전달수단을 통해 상기 관절에 접속한 것을 특징으로 하는 레그식 보행 로봇.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 구동원을 케이스로 피복함과 동시에, 상기 케이스의 상기 상체와 대면하는 위치에 개구부를 뚫어 설치한 것을 특징으로 하는 레그식 보행 로봇.
4. 적어도 상체와, 상기 상체에 각각 관절을 통해 회전 자유롭게 연결시키는 2개의 레그부를 구비한 2족 보행의 레그식 보행 로봇에 있어서, 상기 관절을 구동하는 구동원을 상기 관절의 회전 축선으로부터 오프세트시켜 상기 레그부의 외측에 배치하고, 이에 따라 상기 2개의 레그부를 상대 변위시킬 때의 간섭을 방지하도록 한 것을 특징으로 하는 레그식 보행 로봇.