KR101028133B1

KR101028133B1 - 각식 로봇

Info

Publication number: KR101028133B1
Application number: KR1020087023455A
Authority: KR
Inventors: 게이스케 수가; 마사아키 야마오카
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2011-04-08
Also published as: KR20080096713A; CN101394974B; JP2007229872A; EP1990137B1; EP1990137A1; JP4458049B2; CN101394974A; US20090009124A1; WO2007105463A1; EP1990137A4; US7984775B2; DE602007011216D1

Abstract

레그 하나로 서 있을 때 레그들의 롤조인트에 작용하고 트렁크에 작용하는 중력으로 인하여 생성되는 모멘트를 증대시키지 않으면서도, 바디트렁크의 높이를 낮은 위치로 유지하면서 큰 보폭을 확보할 수 있는 각식 로봇이 실현된다. 상기 각식 로봇(100)에서, 한 쌍의 레그(20R, 20L)는 트렁크(10)의 측면(12)에서 피치축(Y축)을 중심으로 회전가능하도록 연결된다. 이에 따라, 트렁크(10)의 높이를 낮게 유지하면서, 상기 높이 H1를 높게 할 수 있게 된다. 상기 트렁크(10)의 높이를 낮은 위치로 유지하면서도 큰 보폭을 확보할 수 있게 된다. 레그(20)는 롤조인트(38, 42)가 저면(14) 하방에 위치하는 구조를 가진다. 이에 따라, 이들 조인트들의 회전축(C1)과 상기 트렁크의 질량중심(G)간의 피치축방향으로의 길이(L1)가 제한된다. 따라서, 레그 하나로 서 있을 때 접지 레그의 롤조인트에 작용하는 모멘트가 증대되지 않게 된다.

Description

각식 로봇{LEGGED ROBOT}

본 출원은 2006년 3월 1일에 출원된 일본특허출원 제2006-055319호를 우선권 주장하며, 그 전문이 본 명세서에서 인용참조되고 있다.

본 발명은 각식 로봇에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 바디트렁크(body trunk)의 높이를 낮은 위치로 유지하면서 큰 보폭으로 보행가능하고, 레그 하나로만 서 있을 때 상기 레그 중 하나에 인가되는 부하를 증대시키지 않는 각식 로봇에 관한 것이다.

본 명세서에서는, 상호 직교하는 롤방향, 피치방향 및 요방향이 다음과 같이 정의된다. 로봇의 바디트렁크에 고정되는 직교좌표계에서, 바디트렁크로부터 전방으로 연장되는 방향이 롤방향으로 정의된다. 상기 바디트렁크로부터 수직상방으로 연장되는 방향이 요방향으로 정의된다. 상기 바디트렁크로부터 횡방향으로 연장되는 방향이 피치방향으로 정의된다. 또한, 롤방향을 따라 연장되는 회전축(롤축)을 갖는 조인트를 롤조인트(roll joint)라고 하고, 피치방향을 따라 연장되는 회전축(피치축)을 갖는 조인트를 피치조인트(pitch joint)라고 하며, 요방향을 따라 연장되는 회전축(요축)을 갖는 조인트를 요조인트(yaw joint)라고 한다.

회전가능하도록 바디트렁크(이하, "바디트렁크"를 간단히 "트렁크"라고도 할 수 있음) 및 상기 트렁크에 연결되는 한 쌍의 레그가 제공되는 각식 로봇이 개발되어 왔다. 각각의 레그에는 회전가능하도록 함께 인접한 링크들을 연결하는 조인트들과 복수의 링크들이 제공된다. 예컨대, 모터와 같은 액추에이터들은 회전가능하도록 트렁크와 레그들을 연결시키는 레그연결부에 그리고 상기 레그들의 조인트들에 제공되어, 각식 로봇이 액추에이터들을 적절하게 제어하여 보행한다. 일반적으로, 상기 레그연결부는 레그가 트렁크에 대하여 피치축을 중심으로 회전하는 회전축을 가진다. 전체 레그가 트렁크에 대하여 피치축을 중심으로 회전할 때, 상기 레그의 풋(foot)은 상기 트렁크에 대하여 전후로 이동한다. 상기 트렁크에 대하여 피치축을 중심으로 각각의 레그들을 번갈아 회전시킴으로써, 상기 레그의 전체 길이의 최대 장점을 취하는 큰 보폭을 실현할 수 있게 된다.

이러한 각식 로봇은 일본특허출원공보 제2005-186650호(특허문헌 1)에 개시되어 있다. 특허문헌 1에 개시된 각식 로봇에는 사람이 탑승가능한 트렁크 및 한 쌍의 레그가 제공된다. 각각의 레그는 트렁크에 대하여 회전가능하도록 상기 트렁크의 저부에 연결된다. 각각의 레그는 트렁크에 대하여 피치축을 중심으로 회전가능하도록 연결된다.

큰 보폭으로 보행가능한 각식 로봇이 바람직하다. 한편으로, 안정하게 보행하기 위해서는, 각식 로봇의 트렁크의 위치가 낮게 유지되는 것이 좋다. 보다 큰 보폭을 얻기 위하여, 레그의 전체 길이가 신장될 수도 있다. 특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 한 쌍의 레그가 트렁크의 저부에 연결된다. 이러한 구성에서는, 레그의 전체 길이가 신장되는 경우, 상기 트렁크의 높이가 높아진다.

트렁크의 높이를 낮은 위치로 유지하면서 레그의 전체 길이를 길게 만들기 위해서는, 상기 트렁크의 측면들에 레그들을 연결시키는 것이 고려될 수도 있다. 하지만, 레그가 트렁크의 측면에 연결된다면, 트렁크의 질량중심과 레그들간의 피치방향으로의 거리가 커지게 된다. 각식 로봇이 보행 시에 레그 하나로 서 있는 경우, 트렁크의 질량에 작용하는 중력으로 인하여 지면과 접촉하게 되는 하나의 레그에서 롤축을 중심으로 작용하는 모멘트는 지면과 접촉하게 되는 레그와 트렁크의 질량중심간의 피치방향으로의 거리에 비례하여 커지게 된다. 구체적으로는, 레그들이 트렁크의 측면들에 연결되는 경우, 지면과 접촉하게 되는 레그에서 롤축을 중심으로 작용하는 모멘트가 커지게 된다. 레그에서 롤축을 중심으로 작용하는 모멘트가 커지게 되는 경우, 상기 레그가 보유하는 롤조인트들의 액추에이터들은 모멘트를 상쇄하는 추가 부하가 부담이 된다. 이는 롤축을 중심으로 인접한 링크들간의 상대회전각을 유지하거나 변화하기 위해 상기 롤조인트들의 액추에이터들을 대형화시킬 수도 있게 된다.

상술된 문제점을 도 7을 참조하여 설명하기로 한다. 도 7은 종래의 각식 로봇(700)의 정면도이다. 도 7에서, 중심선 Q의 우측(QL측)은 종래 로봇의 일종의 구조를 보여주고, 중심선 Q의 좌측(QR측)은 종래 로봇의 다른 종류의 구조를 보여준다. 도 7에 도시된 중심선 Q의 좌측에 대한 QL측은, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 레그(720R)가 저면(714)에서 트렁크(710)에 연결되는 구조를 예시한다. 중심선 Q의 우측에 대한 QR측은, 레그(720L)가 측면(712L)에서 트렁크(710)에 연결되는 구조를 예시한다. 레그(720R, 720L) 상에 그려진 원(738R, 738L, 744R, 744L)은 롤조인트를 나타낸다. 직선이 그려져 레그(720R, 720L) 상에 그려진 다이아몬드는 요조인트와 피치조인트를 나타낸다.

도 7로부터 명백한 바와 같이, 측면(712L)에서 트렁크(710)에 연결되는 레그(720L)의 접촉면(900)으로부터의 높이 H1(즉, 전체 레그의 길이)는 저면(714)의 높이 H2보다 높게 이루어질 수 있다. 측면(712L)에서 트렁크에 레그를 연결시킴으로써, 트렁크의 수직방향으로의 높이를 낮은 위치로 유지하면서 레그의 전체 길이를 길게 확보할 수 있게 된다. 즉, 트렁크의 높이를 낮은 위치로 유지하면서 큰 보폭을 확보할 수 있게 된다.

나아가, 저면(714)에서 트렁크(710)에 연결되는 레그(720R)의 경우, 롤조인트(738R)의 회전축(C4)과 트렁크의 질량중심(G)간의 피치축(Y축) 방향으로의 거리는 L3이다. 다른 한편으로, 레그(720L)가 측면(712L)에서 트렁크(710)에 연결되는 경우에는, 롤조인트(738L)의 회전축(C5)과 트렁크의 질량중심(G)간의 피치축 방향으로의 거리는 L2이다. 도 7로부터 명백한 바와 같이, 레그가 측면(712L)에 연결되는 경우, 롤조인트의 회전축과 트렁크의 질량중심간의 피치축 방향으로의 거리는 더욱 길어지게 된다. 따라서, 트렁크의 질량중심(G)에 인가되는 중력(FG)으로 인하여 롤조인트(738L)에 작용하는 모멘트(T5)가 더욱 커지게 된다. 롤조인트(738L)가 보유하는 (예시되지 않은) 액추에이터 상의 부하는 상기 모멘트(T5)를 막기 위하여 증가한다. 이러한 부담의 증가는 롤조인트(738L)가 보유하는 액추에이터 및 롤조인트(738L) 자체가 커지도록 강제한다. 결과적으로, 상기 롤조인트(744L) 또한 커져야만 한다.

보행 로봇은 가능한 한 경량이어야 하는 것이 바람직하다. 트렁크의 높이를 낮은 위치로 유지하면서도 큰 보폭이 확보가능하고, 레그 하나로 서 있을 때 레그들의 롤조인트에 인가되는 부하가 증가되지 않는 각식 로봇이 바람직하다.

각식 로봇이 레그 하나로 서 있는 동안 지면과 접촉하는 레그의 롤조인트들의 롤축을 중심으로 작용하는 모멘트들을 작게 만들기 위해서는, 트렁크의 질량중심과 롤조인트들간의 피치방향으로의 거리가 짧아져야 한다. 한편, 트렁크의 높이를 낮게 유지하면서도 큰 보폭을 확보하기 위해서는, 상기 레그들이 측면에서 트렁크에 연결되어야만 한다.

상술된 조건들 모두 충족가능하다면, 트렁크의 높이를 낮은 위치로 유지하면서, 그리고 레그 하나로 서 있는 동안 지면과 접촉하게 되는 레그의 롤조인트에 인가되는 부하의 증가를 억제하면서도 큰 보폭이 확보가능한 각식 로봇이 실현될 수 있다.

본 발명에 따른 각식 로봇은 바디트렁크 및 한 쌍의 레그를 포함하여 이루어진다. 각각의 레그는 피치축을 갖는 레그연결부를 통해 바디트렁크의 측면의 각 면에 연결된다. 각각의 레그는 레그연결부에 의해 바디트렁크에 대하여 피치축을 중심으로 회전한다. 각각의 레그는 롤축방향으로부터 볼 때 다음과 같은 형상을 가진다. 구체적으로는, 각각의 레그는 바디트렁크의 측면을 따라 연장되고, 상기 바디트렁크 하방을 따라 만곡된 다음, 하방으로 만곡된다. 또한, 각각의 레그는 바디트렁크 하방에 배치되는 롤조인트를 구비하고, 롤축을 갖는다. 상기 "롤축방향으로부터 볼 때"란 표현은 다시 말해 "요축과 피치축을 포함하는 평면에 평행한 평면에서"란 표현과 등가라는 점에 유의한다.

상술된 구성에 따르면, 각각의 레그는 트렁크의 측면 각각에서 상기 트렁크에 연결된다. 이에 따라, 트렁크의 높이를 낮은 위치로 유지하면서 접촉면으로부터의 레그의 높이를 높게 만들 수 있게 된다. 구체적으로는, 각각의 레그의 전체 길이가 길어질 수 있게 된다. 상기 레그의 풋은 레그연결부의 회전축에서 피봇에 의해 트렁크에 대하여 전후로(롤축방향을 따라) 선회한다. 따라서, 상기 트렁크의 높이를 낮은 위치로 유지하면서도 큰 보폭을 확보할 수 있게 된다.

상술된 구성에 따르면, 레그들의 롤조인트는 롤방향으로부터 레그를 볼 때 상기 트렁크 하방에 배치된다. 따라서, 각각의 레그가 보유하는 롤조인트와 트렁크의 질량중심간의 피치방향으로의 길이를 짧게 만들 수 있게 된다. 레그가 트렁크의 측면에서 상기 트렁크에 연결되고, 레그 하나로 서 있을지라도, 지면과 접촉하게 되는 레그 상의 롤조인트에 작용하는 트렁크에 인가되는 중력으로 인한 모멘트가 증가하지 않는다. 상기 롤조인트의 액추에이터 상의 부하가 증가하지 않는다. 레그들이 트렁크의 측면에서 상기 트렁크의 면들에 연결되더라도, 상기 롤조인트들의 액추에이터 및 롤조인트들 자체 또한 커질 필요가 없게 된다.

본 발명의 각식 로봇에 있어서, 각각의 레그들은 롤축방향으로부터 볼 때, 레그연결부로부터 트렁크의 측면을 따라 연장되고, 상기 측면에서 저면까지 연장되는 바디트렁크의 표면을 따라 만곡되며, 상기 저면을 따라 연장된 다음, 하방으로 만곡되는 형상을 가질 수도 있다. 상기 레그들은 아크형 모양과 같이 점진적으로 또는 수직방향으로 만곡될 수도 있다. 상술된 형상을 실현하는 레그들의 조인트들과 링크들의 연결 구조를 위한 각종 구성들이 있다. 레그들의 조인트들과 링크들간의 연결 구조는 예컨대 다음과 같이 실현될 수 있다. 일 구성에 있어서, 각각의 레그는 바디트렁크의 측면을 따라 연장되는 제1링크, 상기 바디트렁크의 저면을 따라 연장되는 제2링크 및 수직 하방으로 연장되는 제3링크를 포함한다. 상기 제1링크의 일 단부는 바디트렁크에 대하여 회전가능하도록 레그연결부를 통해 상기 트렁크의 측면에 회전가능하게 연결된다. 상기 제1링크의 타 단부는 제2링크가 회전가능하도록 피치방향을 따라 연장되는 회전축을 갖는 조인트(피치조인트)를 통해 제2링크의 일 단부에 연결된다. 상기 제2링크의 타 단부는 회전가능하도록 트렁크 하방에 위치하는 롤조인트에 의해 제3링크의 일 단부에 연결된다.

레그들의 조인트들과 링크들의 연결 구조의 대안적인 구성에 있어서, 각각의 레그는 바디트렁크의 측면을 따라 연장된 다음, 상기 바디트렁크의 저면을 따르는 방향을 향해 만곡되는 만곡 링크 및 상기 바디트렁크 아래 하방으로 연장되는 하부 링크를 포함할 수도 있다. 상기 만곡 링크의 일 단부는 바디트렁크에 대하여 회전가능하도록 레그연결부를 통해 상기 트렁크의 측면에 연결된다. 상기 만곡 링크의 타 단부는 상기 하부 링크가 회전가능하도록 바디트렁크 하방에 배치되는 롤조인트를 통해 하부 링크의 일 단부에 연결된다.

이들 구성 양자 모두에 있어서, 롤축방향으로부터 볼 때, 각각의 레그는 레그연결부로부터 바디트렁크의 측면을 따라 연장되고, 상기 레그의 중간점에서 상기 바디트렁크의 저면을 따라 연장되도록 만곡된 다음, 상기 바디트렁크 아래 하방으로 만곡되는 형상을 가진다.

레그들이 회전가능한 방식으로 바디트렁크의 측면에서 바디트렁크에 연결되고, 롤축방향으로부터 볼 때 상기 롤조인트들이 바디트렁크 하방에 위치되는 각식 로봇을 실현할 수 있게 된다.

각각의 레그들은 여하한의 개수의 조인트들을 보유할 수도 있다. 링크들의 수는 조인트들의 수에 의해 결정된다. 조인트들과 링크들의 수에 따라, 레그들을 전반적으로 구성하는 링크와 조인트들간의 연결 구조를 위한 여러 구성들이 고려될 수도 있다. 레그를 전반적으로 구성하는 링크와 조인트들이 취할 수 있는 어떠한 종류의 구성일지라도, 각각의 레그들이 레그연결부로부터 트렁크의 측면을 따라 연장되고, 상기 트렁크의 저면을 따라 연장되도록 만곡된 다음, 롤축방향으로부터 볼 때 상기 바디트렁크 아래 하방으로 만곡되는 형상을 가지고, 상기 롤조인트들이 롤축방향으로부터 볼 때 상기 트렁크 하방에 배치되는 한 상술된 효과들이 성취가능하다.

본 발명에 따른 각식 로봇의 트렁크에는 만곡된 저면이 제공되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 상기 트렁크의 저면이 상기 레그연결부의 회전축에 위치될 곡선의 중심과 함께 피치방향을 교차하는 단면에서 만곡되는 것이 바람직하다. 여기서, 제2링크는 롤러를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 만곡 저면 및 롤러로 인하여, 상기 제2링크는 트렁크에 대한 레그의 회전을 수반하면서 상기 롤러가 저면과 접촉하는 동안 상기 저면을 따라 이동한다. 만곡 저면과 접촉하면서 회전하는 롤러는, 상기 저면을 따라 이동하는 제2링크에 연결되어 상기 제2링크와 함께 저면을 따라 이동하는 조인트에 배치될 수도 있다. 이는 제2링크에 연결되어 상기 제2링크와 함께 저면을 따라 이동하는 조인트가 상기 제2링크의 일부로 간주될 수 있기 때문이다. 또한, 상기 트렁크의 저면은 적어도 롤러가 이동하는 부분에서 만곡될 수도 있다. 상기 제2링크는 레그연결부의 회전축에서 피봇에 의해 회전하는 제1링크의 타 단부에 연결됨으로써 상기 트렁크의 저면을 따라 이동가능하다는 점에 유의한다.

상술된 구조에 따르면, 각각의 레그가 보유하는 롤러는 항상 트렁크의 저면과 접촉하게 된다. 상기 제2링크는 만곡 저면을 따라 이동한다. 레그가 레그연결부의 회전축을 중심으로 회전하면, 상기 제2링크는 저면을 따라 이동한다. 여기서, 상기 롤러는 저면과 접촉하는 동안 상기 저면에 대하여 회전하면서 이동한다. 이에 따라, 상기 제2링크는 만곡 저면을 따라 부드럽게 이동가능하다.

상술된 구조에 따르면, 상기 트렁크는 두 지점, 즉 저면과 접촉하게 되는 롤러들에서 그리고 레그연결부에서 상기 레그들에 의해 일정하게 지지된다. 레그 하나로 서 있는 동안, 지면과 접촉하게 되는 레그는 두 지점에서 트렁크를 지지할 수 있다. 상기 레그연결부에 작용하는 부하 및 모멘트는 트렁크의 저면과 접촉하게 되는 롤러로 인하여 감소될 수 있다.

레그 하나로 서 있을 때 지면과 접촉하게 되는 레그의 롤조인트에 작용하고 트렁크에 작용하는 중력으로 인하여 생성되는 모멘트의 증가를 방지하는 것 이외에, 지면과 접촉하게 되는 레그의 레그연결부에 작용하는 모멘트와 부하를 줄일 수 있고, 상기 트렁크의 높이를 낮은 위치로 유지하면서 큰 보폭을 확보할 수 있는 각식 로봇을 실현할 수 있게 된다.

각각의 레그가 트렁크의 측면을 따라 연장된 다음 저면을 따르는 방향으로 만곡되는 제4만곡링크를 구비한 경우, 상기 각식 로봇은 다음과 같은 특징들을 추가로 가질 수도 있다. 구체적으로는, 바디트렁크가 만곡 저면을 가질 수도 있다. 상기 트렁크의 저면은 상기 레그연결부의 회전축에서 곡선의 중심과 함께 피치방향을 교차하는 단면에서 만곡될 수도 있다. 상기 문맥에서, 상기 만곡 링크는 롤러를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 만곡 저면과 롤러로 인하여, 상기 만곡 링크는 상기 트렁크에 대하여 레그 전체의 회전을 수반하면서 상기 롤러가 저면과 접촉하게 되는 동안 상기 저면을 따라 이동한다. 상기 만곡 링크의 일 단부는 피치축을 중심으로 회전가능하도록 상기 트렁크의 측면에 연결되어, 상기 트렁크 하방에 위치하는 만곡 링크의 타 단부가 상기 만곡 저면을 따라 이동할 수 있다는 점에 유의한다.

상술된 특징들을 가짐으로써, 레그 하나로만 서 있는 동안 지면과 접촉하게 되는 레그의 롤조인트에 작용하고 트렁크에 작용하는 중력으로 인해 생성되는 모멘트의 증가를 방지하는 것 이외에, 접지 레그의 레그연결부에 작용하는 모멘트와 부하를 줄일 수 있고, 상기 트렁크의 높이를 낮은 위치로 유지하면서도 큰 보폭을 확보할 수 있는 각식 로봇을 실현가능하다.

각각의 레그는 횡방향(피치방향)으로부터 볼 때 트렁크의 질량중심 상방 수직으로 상기 트렁크에 연결되는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 인하여, 상기 레그연결부의 회전축을 중심으로 상기 트렁크의 자세를 자율안정상태로 둘 수 있게 된다. 구체적으로는, 트렁크 및 레그들이 자유롭게 회전가능한 상태에서도, 중력으로 인하여 상기 트렁크의 질량중심이 레그연결부의 회전축 하방에 수직으로 위치하게 된다. 트렁크 및 레그들이 자유롭게 회전가능한 상태에서도, 상기 트렁크가 전복되지 않는다. 따라서, 상기 레그연결부의 회전축을 중심으로 상기 트렁크의 자세를 안정화시킬 수 있게 된다.

상기 트렁크는 좌석을 구비하고, 상기 좌석의 좌부(seat base)는 횡방향(피치방향)으로부터 볼 때 연결부(레그연결부)들 하방에 수직으로 위치하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 사람이 착석할 때, 사람의 질량중심의 위치는 엉덩이 부근에 위치한다고 알고 있다. 그러므로, 좌석의 좌부를 레그연결부 하방에 위치시켜 상기 레그연결부의 회전축 하방에 착석한 탑승자의 질량중심의 위치를 유지시킬 수 있게 된다. 상기 레그연결부의 회전축이 트렁크의 질량중심의 위치 상방에 위치한다는 사실을 함께 고려하는 경우에는, 탑승자와 트렁크의 질량중심의 위치를 레그연결부의 회전축 하방이 되도록 할 수 있다. 따라서, 탑승자가 탑승하는 트렁크의 자세를 안정화시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 트렁크의 높이를 낮은 위치로 유지하면서 큰 보폭으로 보행가능하고, 하나의 접지 레그만으로 서 있는 동안 상기 접지 레그의 롤조인트에 작용하는 부하의 증가를 억제가능한 각식 로봇이 성취된다.

본 발명은 다음과 같은 도면들을 참조하여 더욱 잘 이해할 수 있다. 도면의 구조 요소들이 반드시 정확한 축척으로 도시될 필요는 없으며, 오히려 본 발명의 원리를 명확하게 하기 위하여 부분적인 강조가 이용된다. 도면에서, 참조 부호들은 상이한 도면들간에 공통인 대응하는 부분들을 나타낸다.

도 1(A)는 제1실시예의 각식 로봇의 정면도이고, 도 1(B)는 제1실시예의 각식 로봇의 측면도;

도 2(A)는 각식 로봇이 레그 하나로 서 있는 상태에서 제1실시예의 각식 로봇의 정면도이고, 도 2(B)는 각식 로봇이 레그 하나로 서 있는 상태에서 제1실시예의 각식 로봇의 측면도;

도 3(A)는 각식 로봇이 레그 하나로 서 있는 상태에서 제2실시예의 각식 로봇의 정면도이고, 도 3(B)는 각식 로봇이 레그 하나로 서 있는 상태에서 제2실시예의 각식 로봇의 측면도;

도 4는 제3실시예의 각식 로봇의 측면도;

도 5는 제4실시예의 각식 로봇의 정면도;

도 6은 제5실시예의 각식 로봇의 정면도; 및

도 7은 종래 각식 로봇의 정면도이다.

<제1실시예>

본 발명의 제1실시예에 따른 각식 로봇을 도 1(A) 내지 도 2(B)를 참조하여 설명하기로 한다. 도 1(A)는 각식 로봇(100)의 정면도이다. 도 1(B)는 각식 로봇(100)의 측면도이다. 상기 각식 로봇(100)은 트렁크(10) 및 한 쌍의 레그(20L, 2OR)를 포함한다. 도 1(B)에서, 참조 부호(38L, 42L)로 도시된 부분들을 제외하고 는 도면의 앞쪽에 위치하는 부분들로 감춰진 부분들의 예시는 생략한다.

우선, 좌표계를 설명하기로 한다. 도 1(A) 및 도 1(B)에서, XYZ 좌표계는 우수직교좌표계(right-handed orthogonal coordinate system)를 정의한다. 이 XYZ 좌표계는 각식 로봇(100)의 트렁크(10)에 고정되는 좌표계이다. X축은 각식 로봇(100)의 트렁크(10)로부터 전방으로 연장된다. X축은 롤축이라고 한다. Y축은 각식 로봇(100)의 트렁크(10)의 횡방향을 따라 연장된다. Y축은 피치축이라고 한다. Z축은 각식 로봇(100)의 트렁크(10)로부터 상방 수직으로 연장된다. Z축은 요축이라고 한다. 상기 롤축(X축), 피치축(Y축) 및 요축(Z축)은 상호 직교한다.

다음으로, 조인트들을 설명하기로 한다. 롤축방향으로의 회전축을 갖는 조인트를 롤조인트라고 한다. 피치축방향으로의 회전축을 갖는 조인트를 피치조인트라고 한다. 요축방향으로의 회전축을 갖는 조인트를 요조인트라고 한다.

도 1(A)에서, 예컨대 참조 부호 38L로 명명된 원은 지면에 직교하는 방향으로의 회전축을 갖는 조인트를 나타낸다. 상기 원의 중심에 그려진 점 C1은 회전축을 나타낸다. 도 1(A)에서, 지면에 직교하는 방향은 롤축(X축) 방향이므로, 참조 부호 38L로 명명된 조인트는 롤조인트를 나타낸다.

도 1(A)에서, 예컨대 참조 부호 36L 및 40L로 명명된 다이아몬드들은 지면에 평행한 평면 내에 회전축을 갖는 조인트를 나타낸다. 지면 내에 있으면서 다이아몬드에 그려진 직선에 직교하는 방향은 각각의 조인트의 회전축의 방향을 나타낸다. 예를 들어, 도 1(A)에 도시된 참조 부호 36L로 명명된 조인트는 피치축(Y축)의 방향으로의 회전축을 갖는 조인트를 나타낸다. 즉, 도 1(A)에 도시된 참조 부호 36L 로 명명된 조인트는 피치조인트를 나타낸다. 도 1(A)의 참조 부호 40L로 명명된 조인트는 요축(Z축)의 방향으로의 회전축을 갖는 조인트를 나타낸다. 즉, 도 1(A)의 참조 부호 40L로 명명된 조인트는 요조인트를 나타낸다.

각식 로봇(100)의 정면도인 도 1(A)에서, 롤조인트는 참조 부호 38L로 도시된 바와 같이 원으로 표현된다. 각식 로봇(100)의 측면도인 도 1(B)에서, 상기 롤조인트는 도면에서 수직방향으로 연장되는 직선을 포함하는 다이아몬드로 표현된다. 도 1(A)에서, 참조 부호 38L로 명명된 롤조인트는 원으로 표현된다. 도 1(B)에서, 참조 부호 38L로 명명된 롤조인트는 도면에서 수직방향으로 연장되는 직선을 포함하는 다이아몬드로 표현된다. 이는 도 1(A) 및 도 1(B)에서, 도면들에 대한 좌표계에서의 각각의 축방향들이 상이하기 때문이다. 이와 유사하게, 도 1(A)에서는, 피치조인트 36L이 도면에서 수직방향으로의 직선을 포함하는 다이아몬드로 표현되지만, 도 1(B)에서는 원으로 표현된다. 도면들에 도시된 조인트들의 형상의 의미는 후술하는 도면들의 것과 동일하다.

레그(20L, 20R)의 각각의 조인트들의 유형(상기 조인트의 유형은 롤조인트, 피치조인트 및 요조인트 중 하나임)은 각식 로봇(100)이 직립(stand-straight) 자세를 유지하는 동안 조인트의 회전축의 방향에 의해 결정된다. 직립 자세는 도 1(A) 및 도 1(B)에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 레그(20L, 20R)가 동일한 자세로 유지되어, 트렁크(10)에 대하여 하방 수직으로 똑바로 연장되는 상태를 나타낸다. 다시 말해, 상기 각식 로봇(100)의 직립 자세는 인간이 직립한 상태와 동일한 상태를 나타낸다. 각각의 조인트의 유형은 각식 로봇(100)이 직립 자세를 유지하는 상태에 서 결정된다. 레그들에 제공되는 각각의 조인트의 회전축이 향하는 방향은 링크들이 선회하면서 변한다. 하지만, 각식 로봇(100)이 직립 자세를 유지하는 상태에 의해 결정되는 각각의 조인트의 유형은 레그(20L, 20R)의 자세가 어떻게 변하는 지에 따라 여하한의 방식으로도 변하지 않는다. 또한, 각식 로봇(100)이 직립 자세를 유지하고 있는 동안, 조인트의 회전축과 롤축간의 각도가 회전축과 피치축간의 각도와 회전축과 요축간의 각도보다 작은 경우에 롤조인트로 조인트가 분류된다. 각식 로봇(100)이 직립 자세를 유지하고 있는 동안, 조인트의 회전축과 피치축간의 각도가 회전축과 롤축 또는 요축간의 각각의 각도보다 작은 경우에 피치조인트로 조인트가 분류된다. 이와 유사한 방식으로 조인트가 요조인트로 분류될 수도 있다.

각식 로봇(100)의 구성을 설명하기로 한다. 상기 각식 로봇(100)은 트렁크(10), 한 쌍의 레그(20L, 20R) 및 한 쌍의 레그연결부(18L, 18R)를 포함한다. 상기 트렁크(10)는 한 쌍의 측면(12L, 12R) 및 저면(14)을 구비한다.

좌측 레그(20L)는 피치축방향으로의 회전축(C0)을 갖는 좌측 레그연결부(18L)를 통해 좌측 측면(12L)에 연결된다. 우측 레그(20R)는 피치축방향으로의 회전축(C0)을 갖는 우측 레그연결부(18R)를 통해 우측 측면(12R)에 연결된다. 각각의 레그(20L, 20R)는 레그연결부(18L, 18R)에 의해 트렁크(10)에 대하여 피치축(C0)을 중심으로 회전가능하다.

좌측 레그(20L)의 구성을 설명하기로 한다. 좌측 레그(20L)는 좌측 제1링크(22L), 좌측 제2링크(24L), 좌측 제3링크(26L), 좌측 제4링크(28L), 좌측 제5링크(30L) 및 좌측 제6링크(32L)를 포함한다. 또한, 상기 좌측 레그(20L)는 좌측 제1 조인트(36L), 좌측 제2조인트(38L), 좌측 제3조인트(40L), 좌측 제4조인트(42L) 및 좌측 제5조인트(44L)를 포함한다.

상기 좌측 제1링크(22L)의 일 단부는 좌측 레그연결부(18L)에 연결되고, 그 타 단부는 좌측 제1조인트(36L)를 통해 좌측 제2링크(24L)의 일 단부에 연결된다.

상기 좌측 제2링크(24L)의 타 단부는 좌측 제2조인트(38L)를 통해 좌측 제3링크(26L)의 일 단부에 연결된다. 상기 좌측 제3링크(26L)의 타 단부는 좌측 제3조인트(40L)를 통해 좌측 제4링크(28L)의 일 단부에 연결된다. 상기 좌측 제4링크(28L)의 타 단부는 좌측 제4조인트(42L)를 통해 좌측 제5링크(30L)의 일 단부에 연결된다. 상기 좌측 제5링크(30L)의 타 단부는 좌측 제5조인트(44L)를 통해 좌측 제6링크(32L)의 일 단부에 연결된다.

상기 좌측 제6링크(32L)는 좌측 레그(20L)의 풋플레이트에 대응한다. 상기 좌측 제6링크(32L)의 저면은 지면(900)과 접촉하게 된다. 상기 좌측 제6링크(32L)는 풋플레이트링크(foot plate link)라고 할 수도 있다.

액추에이터(예시되지 않음)들은 좌측 레그연결부(18L), 좌측 제1조인트(36L), 좌측 제2조인트(38L), 좌측 제3조인트(40L), 좌측 제4조인트(42L) 및 좌측 제5조인트(44L) 내에 형성된다. 상기 액추에이터들은 모터 및 감속기어박스에 의해 구성되고, 상기 조인트의 회전축을 중심으로 조인트에 인접하는 링크들을 회전시킬 수 있다.

상기 좌측 레그연결부(18L)는 피치축을 중심으로 좌측 제1링크(22L)를 회전시킬 수 있다. 상기 좌측 제1조인트(36L) 및 좌측 제5조인트(44L)는 피치조인트이 다. 상기 좌측 제2조인트(38L) 및 좌측 제4조인트(42L)는 롤조인트이다. 상기 좌측 제3조인트(40L)는 요조인트이다.

상기 좌측 제1링크(22L)는 좌측 측면(12L)을 따라 연장된다. 상기 좌측 제2링크(24L) 및 좌측 제5링크(30L)는 저면(14)에 평행하게 연장된다. 상기 좌측 제3링크(26L) 및 좌측 제4링크(28L)는 저면(14) 아래 하향방향으로 연장된다.

도 1(A)에 도시된 바와 같이, 좌측 레그(20L)는 좌측 측면(12L)을 따라 연장되어, 레그(20L)가 바디트렁크(10) 아래로 만곡되는 그 중간점에서 저면(14)을 따라 연장된 다음, 롤축방향으로부터 볼 때(다시 말해, 요축 및 피치축을 포함하는 평면에 평행한 평면에서) 좌측 제1링크(22L), 좌측 제2링크(24L) 및 좌측 제3링크(26L)로 인하여 트렁크(10) 아래 하방으로 만곡된다.

또한, 도 1(A)에 도시된 바와 같이, 좌측 레그(20L)가 보유한 조인트들 가운데, 롤조인트(좌측 제2조인트(38L) 및 좌측 제4조인트(42L))들은 롤축방향으로부터 볼 때 상기 트렁크(10) 하방에 배치된다.

각식 로봇(100)의 좌측 레그(20L)에 있어서, 풋플레이트링크인 좌측 제6링크(32L)를 좌측 레그연결부(18L), 5개의 조인트(좌측 제1조인트(36L), 좌측 제2조인트(38L), 좌측 제3조인트(40L), 좌측 제4조인트(42L) 및 좌측 제5조인트(44L)) 및 각각의 조인트들에 형성되는 액추에이터들에 의해 그 이동 범위 내에서 여하한의 위치와 자세로 이동시킬 수 있게 된다. 좌측 제6링크(32L)의 위치 및 자세로부터 각각의 조인트들의 회전각들을 도출하는 역변환에 기인하는 특이점들이 배제된다는 점에 유의한다.

우측 레그(20R)는 우측 제1링크(22R), 우측 제2링크(24R), 우측 제3링크(26R), 우측 제4링크(28R), 우측 제5링크(30R) 및 우측 제6링크(32R)를 포함한다. 또한, 상기 우측 레그(20R)는 우측 제1조인트(36R), 우측 제2조인트(38R), 우측 제3조인트(40R), 우측 제4조인트(42R) 및 우측 제5조인트(44R)를 포함한다. 상기 우측 레그(20R)의 구성은 좌측 레그(20L)의 구성과 동일하다. 상기 우측 레그(20R)의 전체 형상은 트렁크(10)의 중심을 통과하는 직선에 대하여 좌측 레그(20L)의 전체 형상에 좌우 대칭이고, 롤축방향으로부터 볼 때 요축에 평행하다는 점에 유의한다.

동일한 번호를 갖는 참조 부호들은 좌측 레그(20L)의 각 부분들에 대응하는 우측 레그(20R)의 부분들로 할당된다. 참조 부호에 첨부되는 문자 "L"은 상기 부분이 좌측 레그(20L)의 일부인 것을 나타내고, 참조 부호에 첨부되는 문자 "R"은 상기 부분이 우측 레그(20R)의 일부인 것을 나타내고 있다.

우측 레그(20R)의 구성은 좌측 레그(20L)의 구성과 동일하므로, 상기 우측 레그(20R)의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 각식 로봇(100)은 컨트롤러(예시되지 않음) 및 파워유닛(예시되지 않음)을 구비한다. 상기 각식 로봇은 적절한 동작제어지령을 좌측 레그연결부(18L) 및 우측 레그연결부(18R)에 출력하는 그리고 각각의 조인트에 형성되는 액추에이터들에 출력하는 컨트롤러로 인해 보행가능하다. 보행을 위한 알고리즘의 설명은 생략하기로 한다.

도 1(A)에 도시된 바와 같이, 좌측 레그(20L)는 좌측 측면(12L)에 연결된다. 우측 레그(20R)는 우측 측면(12R)에 연결된다. 도 1(B)에 도시된 바와 같이, 지면(900)으로부터의 높이 H1(높이 H1은 지면(900)으로부터 한 쌍의 레그연결부(18L, 18R)의 회전축(C0)까지의 길이로 정의됨)은, 좌측 레그(20L) 및 우측 레그(20R)가 직립 자세에 있을 때, 상기 저면(14)의 높이 H2보다 높게 이루어질 수 있다. 도 7의 QR측에 도시된 바와 같이, 레그(720R)가 저면(714)에서 트렁크(710)에 연결되는 경우보다 큰 레그의 높이를 만들 수 있게 된다. 상기 좌측 레그(20L) 및 우측 레그(20R)는 각각 좌측 측면(12L) 및 우측 측면(12R) 상의 트렁크(10)에 대하여 피치축을 중심으로 회전가능하다. 상기 각식 로봇(100)은 트렁크(10)에 대하여 좌측 레그(20L) 및 우측 레그(20R)를 교대로 선회시키는 컨트롤러(예시되지 않음)에 의해 보행한다. 보폭은 레그의 높이가 높아짐에 따라 더욱 커질 수 있다. 트렁크(10)의 측면(12L, 12R)에 레그(20L, 20R)를 각각 연결시킴으로써, 상기 트렁크(10)의 높이를 수직 방향으로 낮은 위치에 유지하면서도 보폭을 크게 만들 수 있게 된다.

다음으로, 각식 로봇(100)이 레그 하나로 서 있을 때 지면과 접촉하게 되는 레그의 롤축을 중심으로 작용하는 모멘트를 설명하기로 한다. 우측 레그(20R)가 자유 레그이고, 좌측 레그(20L)가 지면과 접촉하게 되는 경우를 후술하기로 한다. 지면과 접촉하고 있는 레그를 "접지 레그"라고 한다는 점에 유의한다. 지면과 접촉하고 있지 않는 레그를 "자유 레그"라고 한다.

상술된 좌측 레그(20L)의 구성으로 인하여, 좌측 레그(20L)가 보유한 롤조인트(좌측 제2조인트(38L) 및 좌측 제4조인트(42L))는 롤축방향으로부터 볼 때 상기 트렁크(10) 하방 일부에 배치된다. 도 1(A)에 도시된 바와 같이, 트렁크의 질량중 심(G)과 좌측 제2조인트(38L)의 회전축(C1)간의 피치축방향을 따르는 거리는 L1로 표시된다. 이와는 달리, 도 7의 QL측에 도시된 바와 같이, 레그(720L)는 측면(712L)에서 트렁크(710)에 연결되고, 상기 레그(720L)가 트렁크(710)와의 연결부로부터 하방으로 연장되도록 구성될 때, 롤축조인트(738L, 744L)와 트렁크의 질량중심(G)간의 피치축방향을 따르는 거리는 L2로 표시된다. 도 7과 도 1(A)를 비교하여 알 수 있듯이, 좌측 레그(20L)가 보유한 롤조인트들(좌측 제2조인트(38L) 및 좌측 제4조인트(42L))은 롤축방향으로부터 볼 때 트렁크(10) 하방에 위치되기 때문에, 좌측 레그(20L)가 측면(12L)에서 트렁크(10)에 연결되는 경우에도, 롤조인트의 회전축(예컨대, 도 1(A)에 도시된 회전축(C1))과 트렁크의 질량중심간의 피치축방향을 따르는 거리의 증가를 억제할 수 있게 된다. 상기 레그에 속한 롤조인트의 회전축과 트렁크의 질량중심(G)간의 피치축방향을 따르는 거리의 여하한의 증가를 억제함으로써, 상기 롤축조인트에 작용하는 부하의 증가를 억제할 수 있게 된다. 상기 롤축조인트들에 형성된 액추에이터들의 크기의 증가를 억제할 수 있으므로, 상기 롤축조인트들 자체의 크기의 증가도 억제할 수 있게 된다.

이하, 도 2(A) 및 도 2(B)를 참조하여 상기 효과를 설명하기로 한다. 도 2(A)는 각식 로봇(100)이 보행 중에 우측 레그(20R)가 자유 레그이고 좌측 레그(20L)가 접지 레그인 각식 로봇(100)의 정면도이다. 도 2(B)는 도 2(A)에 대응하는 측면도이다. 우측 제1링크(22R)를 배제한 도 2(B)에서는, 전방에 위치한 부분들에 의해 감춰진 부분들의 예시들은 생략되어 있다. 우측 제1링크(22R)만이 숨은선으로 도시되고, 이는 우측 레그(20R)의 측면 형상 전체를 이해하는 데 도움이 될 것이다.

도 2(A) 및 도 2(B)에 도시된 각식 로봇(100)의 자세는 각각의 조인트들의 회전각을 적절하게 제어하는 각식 로봇(100)의 컨트롤러(예시되지 않음)로 실현된다. 우측 레그(20R)가 자유 레그인 경우, 우측 레그(20R) 및 트렁크(10)의 질량은 좌측 레그(20L)만에 의한 중력에 대항하여 지지되어야만 한다. 설명을 단순화하기 위하여, 트렁크(10)와 우측 레그(20R)의 조합인 질량중심의 위치는 상기 트렁크의 질량중심(G)의 위치를 이용하여 근사화된다. 우측 레그(20R) 및 트렁크(10)의 조합인 질량에 작용하는 중력에 의한 힘이 FG로 표시된다. 이하, 이러한 힘을 중력 FG이라고 한다. 상기 중력 FG는 트렁크의 질량중심(G)에 작용하는 힘이고, 상기 트렁크의 질량중심(G)으로부터 하방 수직으로 작용하는 힘이다. 각각의 부분들의 위치들과 트렁크의 질량중심(G)간의 피치축방향으로의 거리에 비례하는 모멘트는 중력 FG으로 인해 접지 레그인 좌측 레그(20L)의 각 부분들에 작용한다. 이러한 모멘트는 롤축을 중심으로 작용한다. 상기 롤조인트는 롤조인트 내에 형성되는 액추에이터의 출력 토크에 의해 상기 롤조인트에 연결되는 링크의 롤축을 중심으로 회전각을 유지시켜야만 한다. 그러므로, 중력 FG으로 인한 롤축 주위의 모멘트가 커지는 경우에는, 롤조인트에 설치되는 액추에이터(예시되지 않음)에 의해 출력되어야만 하는 토크 또한 증대되어야만 한다. 좌측 레그(20L)가 보유한 조인트들 가운데, 롤조인트들 중 하나인 좌측 제2조인트(38L)가 일례로 사용되는 경우, 아래와 같이 표현될 수도 있는 모멘트(T1)가 좌측 제2조인트(38L)의 회전축(C1)에 작용한다.

[중력 FG] × [모멘트 아암 L1]

상기 좌측 제2조인트(38L)에 형성된 액추에이터는 상기 모멘트(T1)를 방해하는 것에 등가인 토크를 출력하여야만 한다. 모멘트 아암(L1)이 증가하는 경우, 회전축(C1)에 작용하는 모멘트(T1) 또한 증가한다. 좌측 제2조인트(38L)에 형성되는 액추에이터에 작용하는 부하는 증가한다. 따라서, 액추에이터, 그에 따른 좌측 제2조인트(38L) 자체가 커지게 된다. 이러한 경우는 우측 레그(20R)만이 접지 레그인 경우에 등가이므로, 좌측 제2조인트(38L)와 유사하게, 우측 제2조인트(38R) 또한 커지게 된다. 그 결과, 중력 FG가 커지게 되고, 나아가 좌측 제2조인트(38L)의 회전축(C1)에 작용하는 모멘트(T1)가 증가한다. 동일한 조건이 또다른 롤조인트인 좌측 제4조인트(42L)에 적용된다.

또한, 상기 설명에서는, 트렁크(10) 및 우측 레그(20R)를 포함하는 질량중심의 위치가 상기 트렁크의 질량중심(G)에 근사화된다. 상기 설명 또한 트렁크(10) 및 우측 레그(20R)를 포함하는 질량중심의 정확한 위치에 적용된다.

본 실시예의 각식 로봇(100)에 있어서는, 롤축방향으로부터 볼 때 트렁크(10) 하방 좌측 레그(20L)의 일부에 배치되는 좌측 레그(20L)가 보유하는 롤조인트들(좌측 제2조인트(38L)와 좌측 제4조인트(42L))과 함께 측면(12L)에서 트렁크(10)에 좌측 레그(20L)가 연결되는 경우에도, 롤조인트의 회전축(예컨대, 도 1(A)에 도시된 회전축(C1))과 트렁크의 질량중심(G)간의 피치축방향을 따르는 거리의 증가를 억제할 수 있게 된다.

상기 레그는 측면에서 트렁크에 연결되어 있지만, 트렁크의 질량중심(G)과 레그가 보유한 롤조인트의 회전축간의 피치축방향을 따르는 거리의 증대가 제한되 므로, 롤조인트들이 커지게 되는 것을 방지할 수 있게 된다. 레그를 측면에서 트렁크에 링크시킴으로써, 트렁크의 높이를 상대적으로 낮은 위치로 유지하면서도 큰 보폭을 확보할 수 있고, 레그의 롤조인트들이 대형화되는 것을 방지할 수 있는 각식 로봇을 실현할 수 있게 된다.

또한, 도 1(B)에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 각식 로봇(100)에서는, 트렁크(10)와 레그(20L, 20R)간의 레그연결부(18L, 18R)가 측면(12L, 12R) 상에 배치되어, 그 회전중심(C0)이 상기 트렁크의 질량중심(G)의 위치 상방 수직으로 위치되도록 한다. 여기서, "회전축(C0)이 트렁크의 질량중심(G)의 위치 상방 수직으로 위치된다"는 표현은 트렁크의 질량중심(G) 및 회전축(C0)의 위치들이 수직선 상에 배치되는 경우로 제한되지 않는다. 상기 회전축(C0)은 트렁크의 질량중심(G)을 통과하는 수평면보다 상부측에 위치할 수도 있다. 이러한 견지에서, 본 실시예의 "회전축(C0)이 트렁크의 질량중심(G)의 위치 상방 수직으로 위치된다"는 표현은 간단히 "회전축(C0)이 트렁크의 질량중심(G)의 위치 상방에 위치된다"로 표현될 수도 있다.

상술된 레그연결부(18L, 18R)를 배치시켜 레그연결부(18L, 18R)의 회전축(C0)을 중심으로 트렁크(10)의 자세를 자율안정상태(자가안정상태)로 둘 수 있게 된다. 구체적으로, 레그연결부(18L, 18R)에 있어서는, 트렁크(10) 및 레그(20L, 20R)가 자유롭게 회전하는 상태로 설정되더라도, 중력이 작용하여 상기 트렁크의 질량중심(G)이 레그연결부(18L, 18R)의 회전축(C0) 하방에 수직으로 위치되도록 한다. 트렁크(10) 및 레그(20L, 20R)가 자유롭게 회전하는 상태로 설정되더라도, 상 기 트렁크(10)가 전복되지 않는다. 상기 레그연결부(18L, 18R)의 회전축(C0)을 중심으로 트렁크(10)의 자세의 안정성을 개선할 수 있게 된다.

<제2실시예>

다음으로, 제2실시예를 도 3(A) 및 도 3(B)를 참조하여 설명하기로 한다. 제2실시예에 따른 각식 로봇(200)은 트렁크(210) 및 한 쌍의 레그(220L, 220R)를 구비한다. 도 3(A)는 우측 레그(220R)가 자유 레그이고 좌측 레그(220L)가 접지 레그인 상태에서의 각식 로봇(200)의 정면도이다. 도 3(B)는 도 3(A)에 대응하는 측면도이다. 도 3(B)에서는, 우측 제1링크(222R)을 제외하고는, 도면의 전방에 위치하는 부분들에 의해 숨겨지는 부분들의 예시가 생략되어 있다.

도 1(A)에 도시된 각식 로봇(100)과 각식 로봇(200)간의 차이는 상기 각식 로봇(200)의 저면(214)의 형상이고, 상기 각식 로봇(200)의 레그(220L, 220R)는 각각 롤러(16L, 16R)를 구비한다. 다른 실시형태들은 도 1(A)에 도시된 각식 로봇(100)과 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략하였다. 세자리수의 번호를 제외하고는, 도 1(A)에 도시된 각식 로봇(100)의 각 부분들에 대응하는 각식 로봇(200)의 부분들에 동일한 번호들이 첨부된다는 점에 유의한다.

도 3(B)에 도시된 바와 같이, 트렁크(210) 및 레그(220L, 220R)를 연결하는 레그연결부(218L, 218R)의 회전축(C0) 상에 센터링되는 아크로 형성되는 만곡면부(215)(만곡저면)는 요축(Z축) 및 롤축(X축)을 포함하는 평면에 평행한 평면에서 상기 각식 로봇(200)의 저면(214) 상에 형성된다. 본 실시예에서는, 상기 만곡면부(215)가 저면(214) 전체에 걸쳐 형성된다는 점에 유의한다. 그러므로, 도 3(A) 및 도 3(B)에서, 상기 저면(214)과 동일한 부분은 만곡면부(215)로 도시된다. 여기서, "요축과 롤축을 포함하는 평면에 평행한 평면에서"란 표현은 "피치축방향으로부터 볼 때"란 표현과 등가이다.

좌측 레그(220L)의 좌측 제1링크(222L)는 좌측 레그연결부(218L)로 인해 회전축(C0)을 중심으로 회전가능하다. 따라서, 좌측 제1링크(222L)의 타 단부는 저면(214)을 따라 이동가능하다. 좌측 제2링크(224L)는 좌측 제1조인트(236L)를 통해 좌측 제1링크(222L)에 연결된다. 상기 좌측 제2링크(224L) 또한 피치축방향으로 저면(214)을 따라 연장된다. 상기 좌측 제1링크(222L)와 좌측 제2링크(224L)를 연결하는 좌측 제1조인트(236L)는 좌측 제2링크(224L)를 피치축을 중심으로 회전시키는 피치조인트이다. 이에 따라, 좌측 제1링크(222L) 및 좌측 제2링크(224L)가 어떻게 회전하더라도, 상기 좌측 제2링크(224L)는 피치축을 따라 연장되는 상태를 항상 유지하면서, 상기 저면(214) 상에 형성되는 만곡면부(215)를 따라 이동한다. 자유롭게 회전가능한 좌측 롤러(16L)는 좌측 제2링크(224L) 상에 제공된다. 좌측 롤러(16L)의 외주면은 만곡면부(215)와 접촉하게 된다. 상기 좌측 제2링크(224L)는 항상 피치축을 따라 연장되고, 상기 만곡면부(215)를 따라 이동하므로, 좌측 롤러(16L)와 저면(214)간의 접촉이 항상 유지되게 된다. 또한, 좌측 롤러(16L)는 좌측 제2링크(224L)에 대하여 회전가능하도록 배치된다. 좌측 제2링크(224L)가 저면(214)을 따라 이동하면, 상기 좌측 롤러(16L)는 저면(214) 상에 형성되는 만곡면부(215)에 대하여 이동한다. 상기 좌측 제2링크(224L)는 좌측 롤러(16L)와 만곡면부(215)간의 접촉을 유지하면서 상기 저면(214)을 따라 부드럽게 이동가능하다. 구 체적으로는, 좌측 레그(20L)가 좌측 레그연결부(218L)의 회전축(C0)에서의 피봇에 의해 회전하고, 이러한 회전에 수반되어, 상기 좌측 제2링크(224L) 상에 배치된 좌측 롤러(16L)가 상기 만곡면부(215)와의 접촉을 유지하면서 회전한다.

도 3(A) 및 도 3(B)에 도시된 각식 로봇(200)의 자세는 도 2(A) 및 도 2(B)에 도시된 각식 로봇(100)의 자세와 동일하다. 여기서는, 도 2(A) 및 도 2(B)에 이루어진 것과 동일한 가정들이 이루어질 수도 있다. 구체적으로, 우측 레그(220R) 및 트렁크(210)의 조합의 질량중심의 위치가 상기 트렁크의 질량중심(G)에 근사화된다. 상기 트렁크(210)와 우측 레그(220R)의 조합의 질량에 작용하는 중력은 FG로 표시된다. 이하, 상기 힘을 중력 FG라고 한다. 상기 중력 FG는 트렁크의 질량중심(G) 상에 하방 수직으로 작용하는 힘이다.

좌측 레그(220L)만이 접지 레그인 경우에는, 중력 FG가 좌측 레그(220L)에 의해서만 지지되어야만 한다. 도 2(A) 및 도 2(B)에 도시된 각식 로봇(100)에서는, 중력 FG가 트렁크(10)와 좌측 레그(20L)간의 연결부에 작용한다. 본 실시예의 각식 로봇(200)에서는, 중력 FG가 두 지점, 즉 트렁크(210)와 좌측 레그(220L)간의 연결부 및 트렁크(210)와 좌측 롤러(16L)간의 접촉점에서 지지될 수 있다. 구체적으로는, 도 3(A) 및 도 3(B)에 도시된 바와 같이, 상기 중력 FG는 트렁크(210)와 좌측 레그(220L)간의 연결부에서 좌측 레그(220L)에 의해 생성되는 저항력 F2와 트렁크(210)와 좌측 롤러(16L)간의 접촉점에서 좌측 레그(220)에 의해 생성되는 저항력 F3의 합성력과 평형이다. 중력 FG과 평형인 저항력 F2 및 F3으로 인해, 트렁크(210)와 좌측 레그(220L)간의 연결부에서 좌측 레그(220L)에 의해 생성되는 저항 력 F2를 도 2(A) 및 도 2(B)에 도시된 각식 로봇(100)의 경우보다 작게 만들 수 있게 된다. 이는 또한 중력 FG으로 인해 피치축을 중심으로 좌측 레그(220L)에 작용하는 모멘트가 트렁크(210)와 좌측 레그(220L)간의 연결부에 작용하는 모멘트 T2와 트렁크(210)와 좌측 롤러(16L)간의 접촉점에 작용하는 모멘트 T3로 나뉜다는 것을 의미한다. 그러므로, 좌측 레그(220L)만이 접지 레그로서의 역할을 하는 경우, 트렁크(210)와 좌측 레그(220L)간의 연결부에 인가되는 모멘트와 부하를 줄일 수 있게 된다. 트렁크(210)와 좌측 레그(220L)간의 연결부의 강성을 줄일 수 있게 된다. 그 강성이 감소될 수 있다면, 연결부의 중량을 줄일 수 있게 된다. 상기 설명은 우측 레그(220R)만이 접지 레그로서의 역할을 하는 경우와 유사하다. 또한, 상기 설명은 자유 레그와 트렁크를 포함하는 질량중심의 위치가 트렁크의 질량중심에 의해 근사화되지 않는 경우에도 적용된다.

상기 각식 로봇(200)의 저면(214)은 트렁크(210)와 레그(220L, 220R)를 연결하는 레그연결부(218L, 218R)의 회전축(C0)에서의 피봇에 의해 아크 형상으로 형성되는 만곡면부(215)를 포함한다. 상기 만곡면부(215)와 접촉하게 되는 롤러(16L, 16R)를 각각 구비한 레그(220L, 220R)의 구성에 의하면, 레그 하나로 서 있는 동안 로딩된 레그의 레그연결부에 작용하는 모멘트와 부하를 작게 할 수 있게 된다. 상기 레그연결부(218L, 218R)의 강성을 낮게 만들 수 있게 된다. 강성이 낮게 이루어질 수 있다면, 레그연결부(218L, 218R)를 더욱 경량화할 수 있게 된다.

레그 하나로 서 있는 동안 접지 레그의 롤조인트에 작용하고 트렁크에 작용하는 중력에 의해 생성되는 모멘트의 증대를 제한할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 접 지 레그측 상의 레그의 측면에서 트렁크와 레그간의 연결부에 작용하는 모멘트와 부하를 줄일 수 있고, 트렁크의 높이를 낮은 위치로 유지하면서도 큰 보폭을 확보할 수 있는 각식 로봇을 실현할 수도 있다.

상기 만곡면부(215)는 적어도 롤러(16L, 16R)가 이동하는 부분에서 저면(214) 상에 형성될 수도 있다는 점에 유의한다. 다시 말해, 아크형상의 만곡면부(215)는 피치축과 교차하는 그 단면이 레그연결부의 회전축(C0) 상에 센터링되어, 트렁크(210)의 하부면(214)의 적어도 일부분 상에 형성될 수도 있다.

<제3실시예>

다음으로, 도 4를 참조하여 제3실시예를 설명하기로 한다. 도 4는 제3실시예에 따른 각식 로봇(300)의 측면도이다. 상기 각식 로봇(300)은 트렁크(310), 한 쌍의 레그(320L, 320R) 및 한 쌍의 레그연결부(318L, 318R)를 구비한다. 상기 제1실시예의 각식 로봇(100) 상에 제공되는 한 쌍의 레그(20L, 20R)와 동일하기 때문에, 상기 한 쌍의 레그(320L, 320R)의 설명은 생략하기로 한다. 상기 한 쌍의 레그(320L, 320R)는 제2실시예의 각식 로봇(200) 상에 제공되는 한 쌍의 레그(220L, 220R)과 동일할 수도 있다. 상기 제1실시예의 각식 로봇(100) 상에 제공되는 한 쌍의 레그연결부(18L, 18R)와 동일하기 때문에, 상기 한 쌍의 레그연결부(318L, 318R)의 설명은 생략한다.

도 4의 측면도에서, 한 쌍의 레그(320L, 320R)에 대해서는, 도면의 전방에 위치하는 부분들로 인해 볼 수 없는 부분들의 예시는 생략되어 있다. 그러므로, 우측 레그(320R) 전체와 우측 레그연결부(318R)가 도 4에 예시되어 있지 않다.

도 4에 도시된 바와 같이, 각식 로봇(300)의 좌측 레그연결부(318L)는 그 회전축(C0)이 트렁크의 질량중심(G)의 위치 상방에 수직으로 위치되도록 좌측 측면(312L)에 배치된다. 여기서, "회전축(C0)이 트렁크의 질량중심(G)의 위치 상방에 수직으로 위치된다"는 표현은 상기 트렁크의 질량중심(G)과 회전축(C0)의 위치들이 수직선 상에 정렬되는 경우로 제한되지 않는다. 상기 회전축(C0)은 트렁크의 질량중심(G)을 통과하는 수평면 상방에 위치될 수도 있다. 이러한 견지에서, 본 실시예에서의 "상방에 수직으로"란 표현은 간단한 표현 "상방에"와 동일한 의미를 갖는다. 상기 회전축(C0)은 또한 도 4에 도시되지 않은 우측 레그연결부(318R)의 회전축이기도 하다는 점에 유의한다. 구체적으로, 상기 각식 로봇(300)의 우측 레그연결부(318R)는 그 회전축(C0)이 트렁크의 질량중심(G)의 위치 상방에 수직으로 위치되도록 우측 측면(312R) 상에 배치된다.

도 4에 도시된 각식 로봇(300)은 탑승자 J가 트렁크(310) 내부에 착석하는 좌석(301)을 구비한다. 구체적으로, 상기 각식 로봇(300)은 탑승자가 탑승한 동안 보행하는 탑승용 각식 로봇이다.

상기 좌석(301)의 좌부(301a)는 레그연결부(318L, 318R)의 회전축(C0) 하방에 배치된다. 일반적으로, 사람이 착석할 때 질량중심의 위치는 엉덩이 부근에 있다고 알고 있다. 도 4에서, 부호 GJ는 좌석(301)에 앉은 탑승자 J의 질량중심을 표시한다. 좌부(301a)가 회전축(C0) 하방에 수직으로 위치하도록 좌석(301)을 배치시켜, 탑승자 J의 질량중심 GJ의 위치를 회전축(C0) 하방에 수직으로 설정할 수 있게 된다. "하방에 수직으로"란 표현은 탑승자 J의 질량중심 GJ 및 회전축(C0)의 위치 들이 수직선 상에 정렬되는 경우만을 나타내는 것은 아니다. 이러한 표현은 또한 질량중심 GJ의 위치가 회전축(C0)이 통과하는 수평면보다 더욱 수직으로 하부측을 향하는 경우를 나타낸다. 이러한 견지에서, "하방에 수직으로"란 표현은 간단히 "하부에"란 표현과 동일한 의미를 가진다.

탑승자 J의 질량중심 GJ와 트렁크(310)의 질량중심 G의 조합인 질량중심의 위치는, 탑승자 J의 질량중심 GJ의 위치가 회전축(C0) 하방에 수직으로 설정되면서, 회전축(C0) 하방에 수직으로 위치될 수 있다. 그러므로, 제1실시예와 유사하게, 레그연결부(318L, 318R)의 회전축(C0)을 중심으로 피치축 주위의 트렁크(310)의 자세를 자율안정상태(자가안정상태)로 설정할 수 있게 된다. 구체적으로, 레그연결부(318L, 318R)에 있어서는, 트렁크(310) 및 레그(320L, 320R)가 자유롭게 회전하는 상태로 설정되더라도, 중력이 작용하여 상기 트렁크(310)와 탑승자 J를 조합하는 질량중심의 위치가 회전축(C0) 하방에 수직으로 위치되도록 한다. 트렁크(310) 및 레그(320L, 320R)가 자유롭게 회전하는 상태로 설정되더라도, 상기 트렁크(310)가 전복되지 않는다. 탑승자 J가 탑승하고 있는 트렁크(310)의 자세의 회전축(C0)을 중심으로 하는 안정성을 개선할 수 있게 된다.

<제4실시예>

다음으로, 제4실시예를 설명하기로 한다. 도 5는 제4실시예에 따른 각식 로봇(500)의 정면도이다. 도 5에 도시된 XYZ 좌표계는 도 1(A)에 도시된 XYZ 좌표계와 동일한 의미를 가진다. 상기 각식 로봇(500)은 트렁크(510) 및 한 쌍의 레그(520L, 520R)를 구비한다. 상기 좌측 레그(520L)는 좌측 레그연결부(518L)를 통 해 트렁크(510)의 좌측 측면(512L)에 연결된다. 상기 좌측 레그연결부(518L)는 피치축방향으로의 회전축을 갖고, 좌측 레그(520L)는 그 회전축을 중심으로 회전가능하다. 우측 레그(520R)는 우측 레그연결부(518R)를 통해 트렁크(510)의 우측 측면(512R)에 연결된다. 상기 우측 레그연결부(518R)는 피치축방향으로의 회전축을 갖고, 우측 레그(520R)는 그 회전축을 중심으로 회전가능하다. 또한, 상기 레그연결부(518L, 518R)는 그 회전축(C0)이 트렁크의 질량중심(G) 상방에 수직으로 위치되도록 측면(512L, 512R) 상에 배치된다.

상기 좌측 레그(520L)는 좌측 제1링크(552L)(좌측 만곡 링크(522L))를 포함한다. 좌측 제1링크(522L)의 일 단부는 좌측 레그연결부(518L)에 연결되고, 좌측 측면(512L)을 따라 연장된다. 길이방향으로의 좌측 제1링크(522L)의 중간점에서, 상기 좌측 제1링크(522L)는 측면(512L)과 저면(514)간의 코너 에지를 따라 만곡된다. 상기 좌측 제1링크(522L)의 타 단부는 저면(514) 하방에 수직으로 있으며, 좌측 제2조인트(538L)를 통해 좌측 제3링크(526L)(하부링크)에 연결된다. 상기 좌측 제3링크(526L)는 저면(514) 하방에 좌측 제2조인트(538L)로부터 하방에 수직으로 연장된다. 도 1(A)에 도시된 각식 로봇(100)과 구조가 동일하므로, 상기 좌측 제3링크(526L)로부터 레그의 단부까지의 구조의 설명은 생략하기로 한다.

상기 각식 로봇(500)의 좌측 레그(520L)는 롤축조인트들인 좌측 제2조인트(528L) 및 좌측 제4조인트(542L)를 포함한다. 상기 좌측 레그(520L)는 좌측 측면(512L)을 따라 연장되어 중간점에서 저면(514)의 방향을 향해 만곡되는 좌측 제1링크(522L)(좌측 만곡 링크)를 추가로 포함한다. 상기 각식 로봇(500)은, 중간점에 서 만곡되는 좌측 제1링크(522L)로 인해 롤축방향으로부터 볼 때, 롤축조인트들인 좌측 제2조인트(538L) 및 좌측 제4조인트(542L)가 저면(514) 하방에 수직으로 위치되도록 구성된다. 상기 우측 레그(520R)의 구조는 좌측 레그(520L)와 동일하므로, 그 설명은 생략한다.

각식 로봇(500)에서도, 도 5에 도시된 바와 같이, 롤축방향으로부터 볼 때, 상기 좌측 레그(520L)는 좌측 제1링크(522L) 및 좌측 제3링크(526L)로 인해 상기 좌측 측면(512L)을 따라 연장되도록 형성되어, 중간점에서 저면(514)을 따라 연장되도록 점진적으로 만곡된 다음, 트렁크(510) 하방에 수직으로 만곡되게 된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 좌측 레그(520L)가 보유한 조인트들 가운데, 상기 롤조인트(좌측 제2조인트(538L) 및 좌측 제4조인트(542L))들은 롤축방향으로부터 볼 때, 트렁크(510) 하방에 수직으로 위치되는 부분에 배치된다. 그러므로, 각식 로봇(500) 또한 도 1(A)에 도시된 각식 로봇(100)과 동일한 특징들을 가지며, 각식 로봇(100)과 동일한 효과들을 얻을 수 있게 된다.

도 1(A) 및 도 5를 비교하면 알 수 있듯이, 도 5에 도시된 각식 로봇(500)은 도 1에 도시된 각식 로봇(100)에 포함되는 제1조인트(36L, 36R)를 포함하지 않는다. 구체적으로, 각식 로봇(500)의 각각의 레그(520L, 520R)는 도 1(A)에 도시된 각식 로봇(100)의 각각의 레그(20L, 20R)보다 일 자유도 적은 여러 자유도를 갖는다. 각식 로봇을 보행시키는 알고리즘에 따르면, 레그들이 보유하는 자유도가 6 자유도보다 적을 수도 있는 경우들이 있다. 이러한 경우에도, 각식 로봇(500)은 도 1(A)에 도시된 각식 로봇(100)과 동일한 효과들을 얻을 수 있다.

본 실시예에서는, 중간점에서 만곡되는 형상을 갖는 좌측 제1링크(522L) 및 우측 제1링크(522R)가 청구범위의 "만곡 링크"의 일 실시예에 대응한다는 점에 유의한다.

<제5실시예>

도 6을 참조하여 제5실시예를 설명하기로 한다. 도 6은 제5실시예에 따른 각식 로봇(600)의 정면도이다. 도 5에 도시된 XYZ 좌표계는 도 1(A)에 도시된 XYZ 좌표계와 동일한 의미를 가진다. 도 1(A)에 도시된 각식 로봇(100)과 비교하면, 상기 각식 로봇(600)은 제6조인트(621L, 621R)가 제공된다는 점에서 상이하다.

상기 각식 로봇(600)의 좌측 레그(620L)를 설명하기로 한다. 좌측 레그(620L)가 보유하는 좌측 제1링크(622L)의 일 단부는 회전가능하도록 좌측 레그연결부(618L)를 통해 트렁크(610)에 연결된다. 상기 좌측 제1링크(622L)는 좌측 측면(612L)을 따라 연장된다. 상기 좌측 제1링크(622L)의 타 단부는 회전가능하도록 제6조인트(621L)를 통해 좌측 제7링크(623L)의 일 단부에 연결된다. 상기 좌측 제7링크(623L)의 타 단부는 회전가능하도록 좌측 제1조인트(636L)를 통해 좌측 제2링크(624L)의 일 단부에 연결된다. 상기 좌측 제2링크(624L)는 저면(614)을 따라 연장된다. 상기 좌측 제2링크(624L)에서 레그(620L)의 원단부까지의 형상은 도 1에 도시된 것과 동일하므로, 그 설명은 생략한다. 또한, 상기 우측 레그(620R)의 구조는 좌측 레그(620L)의 구조와 동일하므로, 그 설명은 생략한다.

각식 로봇(600)의 레그(620L, 620R)에서의 조인트들과 링크들간의 연결 구조는 도 1(A)에 도시된 각식 로봇(100)의 레그(20L, 20R)에서의 조인트들과 링크들의 연결 구조와 상이하다. 하지만, 도 6에 도시된 바와 같이, 롤축방향으로부터 볼 때, 각식 로봇(600)의 레그(620L, 620R)는 각각의 레그연결부(618L, 618R)로부터 각각의 측면(612L, 612R)을 따라 연장되고, 중간점에서 저면(614)을 따라 연장되도록 만곡된 다음, 다시 트렁크 하방에 수직으로 만곡되도록 성형된다. 또한, 레그(620L, 620R)들이 보유하는 조인트들 가운데, 상기 롤조인트(도 5에서 원으로 표현되는 조인트)들은 롤축방향으로부터 볼 때 트렁크(610) 하방에 수직으로 위치되는 부분에 배치된다.

구체적으로는, 롤축방향으로부터 볼 때, 각각의 레그들이 레그연결부로부터 측면을 따라 연장되고, 중간점에서 저면을 따라 연장되도록 만곡된 다음, 트렁크 하방으로 연장되는 형상을 얻기 위하여, 링크들과 조인트들간의 연결 구조에 대해 여러 구성들이 고려될 수 있다. 레그들의 전체 형상이 상술된 형상이고, 레그들이 보유하는 조인트들 가운데, 상기 롤조인트는 롤축측으로부터 볼 때 레그의 일부분이고, 상기 롤조인트는 트렁크 하방에 수직으로 위치되는 부분에 위치된다고 가정하면, 레그들을 구성하는 링크들과 조인트들간의 연결 구조의 종류들에 관계없이, 제1실시예의 각식 로봇(100)과 동일한 효과들을 얻을 수 있게 된다.

또한, 각식 로봇(600)의 각각의 레그(620L, 620R)는 도 1(A)에 도시된 각식 로봇(100)의 레그(20L, 20R)보다 하나 더 많은 조인트를 구비하는데, 이는 자유도가 하나 더 많다는 것을 의미한다. 각식 로봇을 보행하게 하는 알고리즘으로 인하여, 레그들이 보유하는 자유도는 6 자유도보다 클 수도 있다. 이 경우에도, 각식 로봇(600)이 상술된 특징들을 갖는다면, 도 1(A)에 도시된 각식 로봇(100)과 동일 한 효과들을 얻을 수 있다.

본 발명의 구체적인 실시예를 상술하였지만, 본 발명의 일부 실시예들을 예시한 것일 뿐, 그 청구범위를 제한하는 것은 아니다. 청구범위에 기재된 기술은 상술된 구체적인 실시예들의 각종 변형예와 수정예들을 포함한다.

예를 들어, 상기 실시예들에 예시된 모든 각식 로봇들은 단 한 쌍의 레그를 구비한다. 상기 각식 로봇은 복수 쌍의 레그를 구비할 수도 있다. 또한, 도 3(A) 및 도 3(B)에 도시된 롤러(16L, 16R)를 구비한 도 5에 도시된 각식 로봇(500)을 제공하는 것도 장점이 있다. 이 경우, 피치축과 교차하는 단면이 회전축(C0) 상에 센터링되는 아크형상의 만곡면부는 각식 로봇(500)의 저면(514) 상에 형성된다. 링크(522L, 522R)에서는, 도 3(A) 및 도 3(B)에 도시된 롤러(16L, 16R)들이 저면(514)을 따라 연장되어 만곡면부에 대응하는 부분에 각각 제공될 수도 있다. 이러한 구조에 따르면, 제2실시예에 도시된 각식 로봇(200)과 동일한 효과들을 얻을 수 있다.

본 명세서 또는 도면들에 개시된 기술적 요소들은 별도로 또는 모든 유형의 조합으로 활용될 수도 있으며, 출원 시에 청구범위에 기술된 내용으로 제한되는 것은 아니다. 나아가, 본 명세서 또는 도면들에 개시되는 기술은 복수의 목적을 동시에 실현하거나 또는 이들 목적들 가운데 한 가지를 실현하기 위하여 활용될 수도 있다.

Claims

바디트렁크(10; 210; 310; 510; 610)와 한 쌍의 레그(20R, 20L; 220R, 220L; 320R, 320L; 520R, 520L; 620R, 620L)를 포함하여 이루어지는 각식 로봇(100; 200; 300; 500; 600)에 있어서,

각각의 레그(20R, 20L; 220R, 220L; 320R, 320L; 520R, 520L; 620R, 620L)는 상기 바디트렁크(10; 210; 310; 510; 610)의 각각의 측면에 연결되어, 피치방향을 따라 연장되는 축을 중심으로 회전하고,

각각의 레그(20R, 20L; 220R, 220L; 320R, 320L; 520R, 520L; 620R, 620L)는 상기 바디트렁크(10; 210; 310; 510; 610)의 측면을 따라 연장되어, 상기 바디트렁크(10; 210; 310; 510; 610) 하측에서 연장되도록 만곡되며,

각각의 레그(20R, 20L; 220R, 220L; 320R, 320L; 520R, 520L; 620R, 620L)는 롤방향을 따라 연장되는 회전축을 갖는 롤조인트(38R, 38L; 238R, 238L; 538R, 538L)를 구비하고, 상기 롤조인트는 상기 바디트렁크(10; 210; 310; 510; 610) 하방에 배치되는 것을 특징으로 하는 각식 로봇(100; 200; 300; 500; 600).
제1항에 있어서,

각각의 레그(20R, 20L; 220R, 220L)는,

일 단부가 상기 바디트렁크(10; 210)의 측면에 연결되고, 상기 바디트렁크(10; 210)의 측면을 따라 연장되는 제1링크(22R, 22L; 222R, 222L);

일 단부가 피치조인트(36R, 36L; 236R, 236L)와 함께 상기 제1링크(22R, 22L; 222R, 222L)의 타 단부에 연결되고, 상기 바디트렁크(10; 210)의 저면을 따라 연장되는 제2링크(24R, 24L; 224R, 224L); 및

일 단부가 상기 롤조인트(38R, 38L; 238R, 238L)와 함께 상기 제2링크(24R, 24L; 224R, 224L)의 타 단부에 연결되고, 하방으로 연장되는 제3링크(26R, 26L; 226R, 226L)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 각식 로봇(100; 200).
제1항에 있어서,

각각의 레그(520R, 520L)는,

일 단부가 상기 바디트렁크(510)의 측면에 연결되고, 상기 바디트렁크(510)의 측면을 따라 연장되어 상기 바디트렁크(510) 하방에서 연장되도록 만곡되는 만곡 링크(522R, 522L); 및

일 단부가 상기 롤조인트(538R, 538L)와 함께 상기 만곡 링크(522R, 522L)의 타 단부에 연결되고, 하방으로 연장되는 하부 링크(526R, 526L)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 각식 로봇(500).
제2항에 있어서,

상기 바디트렁크(210)는 만곡 저면을 구비하고,

상기 제2링크(224R, 224L)는, 롤러(16R, 16L)를 구비하고, 상기 레그(220R, 220L)가 상기 바디트렁크(210)에 대하여 회전함에 따라 상기 롤러(16R, 16L)가 상기 저면과 접촉하면서 상기 만곡 저면을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 각식 로봇(200).
제3항에 있어서,

상기 바디트렁크(510)는 만곡 저면을 구비하고,

상기 만곡 링크(522R, 522L)는, 롤러(16R, 16L)를 구비하고, 상기 레그(520R, 520L)가 상기 바디트렁크(510)에 대하여 회전함에 따라 상기 롤러(16R, 16L)가 상기 저면과 접촉하면서 상기 만곡 저면을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 각식 로봇(500).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

각각의 레그(20R, 20L; 220R, 220L; 320R, 320L; 520R, 520L; 620R, 620L)는 상기 바디트렁크(10; 210; 310; 510; 610)의 질량중심 상방에서 상기 바디트렁크(10; 210; 310; 510; 610)에 연결되는 것을 특징으로 하는 각식 로봇(100; 200; 300; 500; 600).
바디트렁크(310) 내에 좌석(301)을 포함하여 이루어지는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 각식 로봇(300)에 있어서,

상기 좌석(301)의 좌부(301a)는 바디트렁크(310)와 레그(320R, 320L) 사이의 연결부 하방에 위치하는 것을 특징으로 하는 각식 로봇(300).