KR20030034221A - 2족보행 로봇 - Google Patents

Abstract

2족보행 로봇의 상체(1)는, 상부 상체(5)와 하부 상체(6)로 구성되고, 이들 상부 상체(5) 및 하부 상체(6)는, 상하방향의 회전축심(C)의 둘레에 상대적으로 회전 가능하도록 회전기구(13)를 통해서 이용하고 연결되어 있다. 하부 상체(6)로부터 2개의 각체(2)가 연장 설치되고, 상부 상체(5)의 양측부의 견부(14)로부터 2개의 완체(3)가 연장 설치되어 있다. 이 로봇의 상부 상체(5)의 전후방향의 두께(D)와, 하부 상체(6)의 좌우방향의 폭(Wd)은 견부(14)에서의 좌우방향의 폭(견폭)(Wu)보다도 작다. 또, 로봇의 상부 상체(5)에는, 로봇의 동작용 전원으로서의 축전장치(8)가 탑재되고, 하부 상체(6)에는, 로봇의 작동제어를 행하는 전자회로 유닛(11)이 탑재되어 있다. 이 로봇의 구성에 의해 작업시 등의 자세의 안정성을 손상시키지 않고 로봇의 작업능력을 향상시킬 수 있다.

Description

2족보행 로봇{BIPEDAL ROBOT}

본원 출원인 등에 의해 근래 실용화가 도모되고 있는 2족보행 로봇은, 기본적으로는 인형의 로봇이고, 인간과 동일하게 상체(동체)의 하단부의 요부로부터 2개의 각체(脚體)를 연장 설치하는 동시에, 상체의 좌우 양측부의 견(肩)부로부터 2개의 완체(腕體)를 연장 설치한 것이 일반적으로 알려져 있다.

또한, 로봇의 동작용 전원으로서의 축전장치를 로봇 자신에 탑재하는 것에서는, 이 축전장치나 로봇의 작동제어를 담당하는 전자회로 유닛(컨트롤러)이 통상, 로봇의 상체에 탑재된다.

이 종류의 로봇에 의한 여러 다양한 작업을 다양한 환경하에서 행하는 점에서는, 이 로봇의 완체의 선단부가 가능한 한 원방까지 도달하게 하는 것이 바람직하다.

이 경우, 완체를 가능한 한 길게 하면 이 완체의 선단부를 원방까지 도달하게 할 수 있다. 그러나, 완체를 너무 길게 하면, 완체를 로봇의 전방으로 뻗어서 작업을 행할 때 등에 있어서의 로봇의 자세의 안정성이 손상되기 쉬운 동시에, 로봇에 가까운 개소에서 완체에 의한 작업을 행하는 경우에 오히려 작업이 행하기 어려워지게 된다.

또, 종래의 2족보행 로봇에서는, 예를 들면 로봇의 측방측에 존재하는 물체를 양 완체로 파지하고자 하는 경우에는, 기본적으로는 각체를 움직여서 로봇 전체를 이 물체에 마주 대하게 하도록 하고 있다. 그러나, 발 딛는 곳이 나쁜 좁은 환경하 등에서는, 각체를 움직여서 로봇 전체의 방향을 바꾸는 것이 곤란한 경우도 있고, 이와 같은 경우에는, 실제상, 이 물체를 파지할 수 없게 된다.

본 발명은 이러한 배경을 감안하여 이루어진 것이고, 로봇의 작업시 등의 자세의 안정성을 손상시키지 않고 로봇의 작업능력을 향상시킬 수 있는 2족보행 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러, 로봇의 메인티넌스나 보수를 행하기 쉬운 2족보행 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 2족보행 로봇에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 1실시형태인 2족보행 로봇의 직립상태에서의 측면도,

도 2는 도 1의 로봇의 상반신의 간략적인 정면도,

도 3 및 도 4는 도 1의 로봇의 작동설명도이다.

본 발명의 2족보행 로봇은 이러한 목적을 달성하기 위해, 상체의 하단부에서 2개의 각체가 연장 설치되는 동시에, 이 상체의 양측부의 견부로부터 2개의 완체가 연장 설치된 2족보행 로봇에 있어서, 상기 상체가 상측의 상부 상체와 하측의 하부 상체로 구성되는 동시에, 이 상부 상체 및 하부 상체가 상하방향의 회전축을 갖는 회전기구를 통해서 연결되어 이 회전축의 둘레에 상대적으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 2개의 완체는 상기 상부 상체로부터 연장 설치되고, 상기 2개의 각체는 상기 하부 상체로부터 연장 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

여기에서, 이러한 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 전에 본 명세서에서 사용되는 용어에 대하여 보충설명을 해 둔다. 본 명세서에서는, 상부 상체의 양측부의 2개의 견부를 연결하는 선의 방향(견부의 병렬방향)을 상부 상체의 좌우방향이라고 하고, 이 좌우방향과 상하방향(연직 방향)에 직행하는 방향을 상부 상체의 전후방향이라고 한다. 또, 로봇의 직립상태에서의 2개의 각체의 병렬방향을 하부 상체의 좌우방향 혹은 로봇의 좌우방향이라고 하고, 이 좌우방향과 상하방향에 직행하는 방향을 하부 상체의 전후방향 또는 로봇의 전후방향이라고 한다.

상술의 본 발명에 의하면, 예를 들면 상기 상부 상체의 전후방향과 상기 하부 상체의 전후방향을 일치시킨 상태(이하, 이 상태를 상체의 기본 자세상태라고 하는 경우가 있음)로부터, 상기 상부 상체를 하부 상체에 대해 상기 회전기구의 회전축의 둘레에 시계방향, 또는 반시계방향으로 회전시킴으로써, 상부 상체의 좌우 양측부의 견부의 어느 일방의 견부가 하부 상체의 전후방향에서의 전방측으로 이동하게 된다. 이 때문에, 이 전방측으로 이동한 일방의 견부로부터 연장 설치되어 있는 완체를 하부 상체의 전방측으로 뻗었을 때, 이 완체의 선단부는, 상기 상체의 기본 자세상태인 때보다도, 보다 먼 개소까지 도달하게 된다. 따라서 로봇의 완체를 비교적 짧은 것으로 하면서, 비교적 원방의 물체를 완체에 의해 파지하는 등의 작업을 행하는 것이 가능하게 된다. 더욱이 이 때, 로봇의 타방의 견부와 이 견부로부터 연장 설치된 완체는 하부 상체의 후방측으로 이동하게 되기 때문에, 전방측으로 이동한 견부로부터 연장 설치된 완체를 전방으로 뻗었을 때에, 후방측으로 이동한 견부로부터 연장 설치된 완체에 의해 로봇의 전후방향(하부 상체의 전후방향)에서의 중량의 균형을 잡기 쉽다. 이 때문에, 로봇의 자세의 안정성을 확보하기쉽다.

더욱이, 상부 상체를 하부 상체에 대해 상술한 바와 같이 회전시킴으로써, 하부 상체로부터 연장 설치된 2개의 각체를 움직이지 않고, 2개의 완체가 연장 설치된 상부 상체를 여러 방향으로 향하게 할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면 발 딛는 곳이 나쁜 환경하에서도, 로봇이 안정하게 서는 것이 가능한 개소에서 하부 상체로부터 연장 설치된 2개의 각체를 착상시킨 채, 하부 상체의 전후방향에 대해 측방에 존재하는 물체를 양완체에 의해 파지하는 등의 작업을 행하는 것이 가능하게 된다.

이와 같이 본 발명의 2족보행 로봇에 의하면, 로봇의 작업시 등의 자세의 안정성을 손상시키지 않고 로봇의 작업능력을 향상시킬 수 있다.

이러한 본 발명에서는, 더욱이, 상기 상부 상체는, 그 전후방향의 두께가 상기 견부에서의 로봇의 좌우방향의 폭보다도 작아지도록 구성되고, 상기 하부 상체는, 그 좌우방향의 폭이 상기 견부에서의 로봇의 좌우방향의 폭보다도 작아지도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이것에 의하면, 상기 상체의 기본 자세상태로부터, 상부 상체를 하부 상체에 대해 상기 회전기구의 회전축의 둘레로 예를 들면 약 90도 회전시켰을 때, 로봇의 좌우방향의 최대폭을, 상체의 기본 자세상태에서의 최대폭(이것은 로봇의 견부에서의 좌우방향의 폭임) 보다도 작게 할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면, 상체의 기본 자세상태에서는 통과할 수 없을 것 같은 좁은 통로라도, 상기와 같이 상부 상체를 하부 상체에 대해 회전시킴으로써, 로봇을 이동시키는(보행시키는) 것이 가능하게 된다.

또, 본 발명의 2족보행 로봇에 있어서, 상기 로봇의 동작용 전원으로서의 축전장치와, 이 로봇의 작동제어를 행하는 전자회로 유닛을 구비한 경우에는, 그들 축전장치와 전자회로 유닛을 상부 상체 및 하부 상체의 어느 곳에 탑재하는지가 문제가 된다. 이 경우, 이들 축전장치 및 전자회로 유닛 양자를 상부 상체 및 하부 상체의 어느 일방에만 탑재하는 것은, 그 일방의 상부 상체 또는 하부 상체의 과대한 대형화를 초래하기 때문에 바람직하지 않다. 또, 로봇에 그 동작용 전원으로서 탑재하는 축전장치는, 비교적 큰 용량의 것을 필요로 하기 때문에, 이 축전장치가 비교적 대형이고 무거운 것이 된다. 이 때문에, 로봇에서의 축전장치의 탑재개소는, 로봇의 보행시나 작업시의 자세의 안정성에 영향을 미치기 쉽다.

여기에서, 2족보행 로봇에서는, 예를 들면 본원 출원인이 일본 특개평 5-337849호 공보 또는 미국 특허 5459659에 개시하고 있는 바와 같은 도립진자형 동력학 모델에 기초하여 로봇의 자세안정화 제어를 행하는 것이 일반적으로 행해진다. 이 자세안정화 제어는, 로봇의 상체위치의 섭동분(攝動分)의 거동특성을 도립진자의 거동특성에 의해 의사 표현하여 로봇의 발목 주위의 토오크 제어를 행하는 것이다. 그리고, 이 종류의 자세안정화 제어를 행하는 로봇에서는, 로봇 전체의 중심이 보다 낮은 위치(로봇의 발바닥이 접지하는 바닥면에 보다 가까운 높이 위치)에 있는 경우보다도, 이 중심이 보다 높은 위치에 있는 쪽이 로봇의 자세의 안정성을 확보하기 쉽다.

그래서, 본 발명에서는, 로봇의 동작용 전원으로서의 축전장치와, 이 로봇의작동제어를 행하는 전자회로 유닛을 구비한 경우에 있어서, 이 축전장치를 상기 상부 상체에 탑재하고, 상기 전자회로 유닛을 상기 하부 상체에 탑재한다.

이것에 의하면, 중량물인 축전장치가 상부 상체에 탑재되기 때문에, 이 축전장치 및 전자회로 유닛을 포함한 로봇의 전체의 중심이, 로봇의 보다 높은 높이 위치에 존재하게 되고, 로봇의 보행시나 작업시의 자세의 안정성을 높일 수 있다. 또, 전자회로 유닛이 축전장치보다도 하측에 존재하게 되기 때문에, 로봇의 운전중(보행중이나 작업중)에 축전장치에서 발생하는 열이 전자회로 유닛에 전해지기 어렵게 된다. 이 결과, 전자회로 유닛에 부여되는 열은, 이 전자회로 유닛 자신이 발생하는 열만으로 끝나, 이 전자회로 유닛이 과잉하게 고온으로 되는 사태를 회피하는 것이 가능하게 된다.

또한, 이러한 본 발명은, 상기와 같이, 도립진자형 동력학 모델에 기초하는 자세안정화 제어가 행해지는 2족보행 로봇에서 최적이다.

더욱이, 상기와 같이 축전장치 및 전자회로 유닛을 탑재한 본 발명의 2족보행 로봇에서는, 상기 상부 상체에는, 상기 로봇을 매달아 올려 지지하기 위한 유지부재가 고정 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이것에 의하면, 로봇의 운전정지 상태(로봇의 전원이 OFF로 되어 로봇이 자력으로 서 있을 수 없는 상태)에서, 상기 유지부재를 유지해서 로봇을 매달아 올리는 것이 가능하게 된다. 그리고, 이 경우, 유지부재는, 중량물인 축전장치가 탑재된 상부 상체에 고정 설치되어 있기 때문에, 로봇을 매달아 올릴 때에, 로봇의 각 부분에 부담(과대한 하중 등)이 걸리기 어려운 적정한 로봇의 자세를 유지하면서이 로봇을 매달아 올려서 유지할 수 있다. 또, 중량물인 축전장치는 상기 유지부재가 고정 설치된 상부 상체에 탑재되어 있기 때문에, 로봇을 매달아 올렸을 때에, 로봇의 상기 회전기구의 하측 부분의 중량은 비교적 경량인 것이 되고, 이 회전기구에 과대한 하중(인장하중)이 작용하는 것을 방지할 수 있다. 일반적으로, 이 종류의 회전기구는, 인장하중에 대한 내성을 높이기 어려운 것이지만, 상기와 같이 회전기구에 걸리는 인장하중이 경감됨으로써, 이 회전기구의 인장하중에 대한 내성을 높일 필요성이 적어도 된다. 그 결과, 이 회전기구의 구조를 비교적 간략한 구성으로 하는 것이 가능하게 된다.

또, 이상 설명한 바와 같은 본 발명에서는, 상기 상부 상체의 하단면과 상기 하부 상체의 상단면의 적어도 어느 일방에는, 상기 회전기구를 작동시켜서 이 상부 상체 및 하부 상체의 일방에 대해 타방을 회전시켰을 때에 외방에 노출하는 전장(電裝)부품이 설치되어 있는 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 전장부품으로서는, 예를 들면 로봇의 동작용의 축전장치의 충전단자 등, 이 축전장치에 관련된 전장부품이나, 로봇의 작동제어용의 전자회로 유닛의 동작체크 등을 행하기 위한 단자 또는 회로 등, 이 전자회로 유닛에 관련된 전장부품 등을 들 수 있다.

이것에 의하면, 상기 상부 상체 및 하부 상체의 일방에 대해 타방을 회전시켜서, 상기 전장부품을 노출시킬 수 있기 때문에, 이 전장품에 관계되는 메인티넌스나 동작체크 등을 용이하게 행할 수 있게 된다.

본 발명의 1실시형태를 도 1∼도 4를 참조하여 설명한다. 또한, 도 2는 설명의 편의상, 로봇의 상반신의 일부의 구성을 생략해서 도 1의 것 보다도 간략화하여 기재하고 있다.

도 1을 참조하여, 본 실시형태의 2족보행 로봇은, 상체(1)(동체), 각체(2), 완체(3), 및 두부(4)를 구비하는 인형의 로봇이다. 이 경우, 도 1은, 로봇의 직립상태에서의 측면도이기 때문에, 각체(2) 및 완체(3)가 각각 1개씩밖에 표시되어 있지 않지만, 이 각체(2) 및 완체(3)는, 각각 인간과 동일한, 좌우 1쌍씩 구비되어 있다(완체(3)에 대해서는 도 2를 참조). 도 1에 도시되는 각체(2) 및 완체(3)는, 각각 로봇의 전방을 향하는 우측의 각체 및 완체이다.

이 로봇의 상체(1)는, 도 1에 도시하는 가상선(X)보다도 상측의 상부 상체(5)와, 이 가상선(X)보다도 하측의 하부 상체(6)로 분할되어 구성되어 있고, 상부 상체(5)는, 완체(3)가 연결되는 동시에 두부(4)를 지지하는 상부측 메인보디(7)와, 로봇의 동작용 전원으로서의 축전장치(8)를 탑재하는 상부측 서브보디(9)로 구성되어 있다. 또, 하부 상체(6)는, 각체(2)가 연결되는 하부측 메인보디(10)와, 로봇의 작동제어를 담당하는 컨트롤 유닛(11)(마이크로컴퓨터 등을 갖는 전자회로 유닛. 이하, ECU(11)라고 함)을 탑재하는 하부측 서브보디(12)로 구성되어 있다.

상부 상체(5)의 상부측 메인보디(7)와 하부 상체(6)의 하부측 메인보디(10)의 내부에는, 이들 메인보디(7,10)의 일방에 대해 타방을 상대적으로 회전 가능하게 하는 회전기구(13)가 그 회전축심(C)을 상하방향을 향하게 하여 수용되어 있다. 그리고, 이 회전기구(13)의 상단부가 상부측 메인보디(7)의 내부에 이 메인보디(7)와 일체적으로 설치된 보디 프레임(7a)에 유지되는 동시에, 그 회전기구(13)의 하단부가 하부측 메인보디(10)의 내부에 이 메인보디(10)와 일체적으로 설치된 보디 프레임(10a)에 유지되어 있다.

이 경우, 상세한 도시는 생략하지만, 회전기구(13)는, 보다 상세하게는, 상기 회전축심(C)을 공통의 축심으로 하여 베어링 등에 의해 서로 상대적으로 회전 자유롭게 설치된 1쌍의 회전체를 내장하는 것이다. 그리고, 이 회전기구(13)는, 그 일방의 회전체를 상부측 메인보디(7)의 보디 프레임(7a)에 고정적으로 연결하고, 타방의 회전체를 하부측 메인보디(10)의 보디 프레임(10a)에 고정적으로 연결한 구조로 되어 있다.

이것에 의해 상부측 메인보디(7)를 갖는 상부 상체(5)와 하부측 메인보디(10)를 갖는 하부 상체(6)는, 회전기구(13)의 회전축심(C)의 둘레에 서로 상대적으로 회전할 수 있도록 이 회전기구(13)를 통해서 연결되어 있다.

또한, 회전기구(13)에 의한 상부 상체(5) 및 하부 상체(6)의 상대적인 회전작동은, 이 회전기구(13)에 구비된 도시하지 않은 전동모터에 의해 행해진다. 또, 도 1에서의 상체(1)의 상태는, 상부 상체(5) 및 하부 상체(6)의 전후방향을 일치시킨 기본 자세상태이다.

상부 상체(5)의 상부측 메인보디(7)의 상부의 좌우의 각 측부에는 견부(14)가 형성되어 있고, 이 견부(14)에 내장된 도시하지 않은 견관절기구로부터 각 완체(3)가 연장 설치되어 있다. 각 완체(3)는, 그 손끝부(15)와 견부(14) 사이에, 견부(14) 측에서 차례로 팔꿈치 관절(16) 및 손목관절(17)을 가지고 있다. 또한, 상부측 메인보디(7)의 상단부에는, 로봇의 시각용의 촬상장치(도시하지 않음) 등을 내장한 두부(4)가 고정·지지되어 있다.

상부 상체(5)의 상부측 서브보디(9)는, 상부측 메인보디(7)의 상부의 배면부에 착탈 가능하게 장착된 박스형상의 것이다. 이 상부측 서브보디(9)의 내부에는 상기 축전장치(8)를 탑재하기 위해 상부측 메인보디(7)의 상부의 배면부에 고정 설치된 유지부재(18)가 수용되어 있고, 이 유지부재(18)에 축전장치(8)가 착탈 가능하게 장착되서 지지되어 있다. 더욱이, 유지부재(18)의 상부측 메인보디(7) 근처의 부분(18a)은, 상부측 메인보디(7)의 배면 개소로부터 두부(4)의 배면개소까지 연장되어 있고, 이 부분(18a)의 상단부에는, 로봇의 운전정지시 등에 로봇을 매달아 유지하기 위한 도시하지 않은 훅을 걸어맞춰지게 하는 걸기고리(19)(유지부재)가 두부(4)의 상방으로 돌출하여 고정 설치되어 있다.

또한, 상기 축전장치(8)는, 본 실시형태에서는, 예를 들면 리튬이온전지 등의 충전가능한 2차 전지이지만, 전기 2중층 콘덴서 등의 대용량 콘덴서라도 좋다.

하부 상체(6)의 하부측 메인보디(10)의 하단부는 요부(20)로 되어 있고, 이 요부(20)에 내장된 도시하지 않은 평행 링크기구에 연결된 좌우 1쌍의 고(股)관절(21)로부터 각 각체(2)가 하방으로 연장 설치되어 있다. 각 각체(2)는,그 발바닥부(22)와 고관절(21) 사이에, 고관절(21) 측으로부터 차례로 무릎관절(23) 및 발목관절(24)을 갖고 있다.

하부 상체(6)의 하부측 서브보디(12)는, 상부측 서브보디(9)의 바로 아래에 이 서브보디(9)와 약간의 간극을 두고 배치되어 하부측 메인보디(10)의 상부에 착탈 가능하게 장착된 박스형상의 것이다. 이 하부측 서브보디(12)의 내부에는, 상기 ECU(11)를 탑재하기 위해 하부측 메인보디(10)의 상부의 배면부에 고정 설치된 유지부재(25)가 수용되어 있고, 이 유지부재(25)에 ECU(11)가 장착되서 지지되어 있다.

또, 하부측 서브보디(12)의 상면부의 후부 근처의 둘레 가장자리부(모퉁이부)에는, ECU(11)에 관계되는 전장부품으로서, 예를 들면 ECU(11)의 동작체크를 행하기 위한 단자를 배열한 회로기판(26)이 고정 설치되어 있다. 이 회로기판(26)은, 도 1에 도시하는 바와 같이 로봇을 직립시킨 상태에서는, 하부측 서브보디(12)의 바로 위의 상부측 서브보디(9)에 의해 숨겨져 있지만, 상부 상체(5)를 하부 상체(6)에 대해 후술하는 바와 같이 회전기구(13)의 회전축심 둘레로 회전시켰을 때에, 바깥쪽으로 노출되게 되어 있다.

또, 도시는 생략하지만, 본 실시형태의 2족보행 로봇은, 상술한 구성 외에, 각 각체(2)나 완체(3)의 각 관절을 구동하기 위한 전동모터나, 그들 전동모터의 회전위치(각 관절의 회전위치)를 검출하기 위한 센서, 각체(2)의 발바닥부(22)나 완체(3)의 손끝부(15)에 작용하는 하중 및 모멘트를 검출하는 센서, 상체(1)의 경사각 및 경사각 속도를 검출하는 센서 등도 구비하고 있다.

그리고, 상기 ECU(11)는, 상기의 각종 센서(두부(4)의 촬상장치를 포함함)로부터 얻어지는 정보나 미리 정해진 프로그램 등에 기초하여 상기의 각 전동모터(회전기구(13)용의 전동모터를 포함함)를 제어하고, 로봇의 작동제어(각체(2)의 동작에 의한 로봇의 보행의 제어나, 완체(3)의 동작에 의한 작업의 제어)를 행한다. 이 경우, 본 실시형태에서는, ECU(11)는, 예를 들면 상기 일본 특개평 5-337849호 공보 또는 미국 특허 5459659에 개시되는 바와 같은 도립진자형 동력학 모델에 기초하여 각체(2)의 각 관절의 작동을 제어함으로써, 로봇의 보행시나 작업시의 자세안정화 제어를 행한다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기 상부측 메인보디(7) 및 상부측 서브보디(9)를 합친 상부 상체(5)는, 그 전후방향의 두께(D)(도 1 참조. 이하, 흉부 두께(D)라고 함)가, 로봇의 좌우의 양 견부(14)에서의 좌우방향의 폭(Wu)(도 2 참조. 이하, 견폭(Wu)이라고 함)보다도 작은 것으로 되는 사이즈로 구성되어 있다. 이 경우, 상기 견폭(Wu)은, 상부 상체(5) 및 하부 상체(6)를 합친 상체(1)(여기에서는 견부(14)를 포함함)의 전체의 좌우방향의 최대폭이고, 하부 상체(6)의 좌우방향의 폭(Wd)(하부 상체(6)의 좌우방향의 최대폭. 도 2 참조)도, 상기 견폭(Wu)보다도 작은 것으로 되어 있다.

이상과 같이 구성된 본 실시형태의 2족보행 로봇에서는, 예를 들면 도 3에 도시하는 바와 같이, 상체(1)의 기본 자세상태로부터 회전기구(13)를 작동시켜서, 상부 상체(5)를 하부 상체(6)에 대해 회전기구(13)의 회전축심(C)의 둘레에 회전시켰을 때, 좌우의 견부(14)중 일방의 견부(14)가 하부 상체(6)의 전방 방향으로 이동한다. 여기에서, 도 3은, 상방에서 본 상부 상체(5) 및 하부 상체(6)를 모식화하여 나타낸 것이고, 실선으로 나타내는 상부 상체(5) 및 견부(14)가 상체(1)의 기본 자세상태인 것이다. 그리고, 가상선으로 도시한 상부 상체(5) 및 견부(14)가 상부 상체(5)를 회전기구(13)의 회전축심(C)의 둘레에 예를 들면 반시계방향으로 회전시켰을 때의 상태를 도시한 것이다. 이 경우, 상부 상체(5)의 회전에 의해, 우측의 견부(14)가 하부 상체(6)의 전방측으로 기본 자세상태로부터 이동되어 있다.

이와 같이 상체(1)의 기본 자세상태로부터 상부 상체(5)를 하부 상체(6)에 대해 회전기구(13)의 회전축심(C)의 둘레로 회전시킴으로써 일방의 견부(14)(도 3에서는 우측의 견부(14))가 하부 상체(6)의 전방측으로 이동하기 때문에, 이 견부(14)로부터 연장 설치되어 있는 완체(3)(도 3의 경우는 우측의 완체(3))를 하부 상체(6)의 전방 방향으로 뻗음으로써, 로봇 전체를 각체(2)의 작동에 의해 전진시키지 않고도, 하부 상체(6)의 전방의 보다 먼은 개소까지, 이 완체(3)의 손끝부(15)를 도달하게 할 수 있다. 따라서, 그 완체(3)에 의해 하부 상체(6)로부터 전방측의 보다 먼 개소에서의 작업을 행할 수 있다. 또, 이 때, 타방의 견부(14)(도 3에서는 좌측의 견부(14))는, 후방측으로 이동하게 되기 때문에, 전방측의 완체(3)를 하부 상체(6)의 전방으로 뻗어도, 후방측의 완체(3)에 의해 전방측의 완체(3)와의 중량의 균형을 잡기 쉬워, 로봇의 자세의 안정성을 용이하게 확보할 수 있다.

더욱이, 상부 상체(5)를 하부 상체(6)에 대해 회전시킴으로써, 상부 상체(5)는, 이 상부 상체(5)의 전후방향을 여러 방향으로 향하게 할 수 있다. 이 때문에, 상체(1)의 기본 자세상태에서 로봇의 측방에 존재하는 물체를 양 완체(3)에 의해 파지하는 경우에, 로봇의 각체(2)를 움직여서 로봇 전체의 방향을 변경하거나 하지 않고도, 각체(2)를 동일한 장소에서 착상시킨 채, 상부 상체(5)를 하부 상체(6)에 대해 회전시켜서, 이 상부 상체(5)를 상기 물체에 대면시킬 수 있다. 그리고, 이 대면에 의해 이 물체를 양 완체(3)에 의해 용이하게 파지할 수 있다. 따라서 발 딛는 곳이 나빠, 로봇을 안정에 세울 수 있는 바닥영역이 좁은 범위에 한정되는 경우라도, 그러한 바닥영역에 각체(2)를 착상시킨 채, 하부 상체(6)의 측방에 존재하는 물체를 양 완체(3)에 의해 파지하는 등의 작업을 용이하게 행할 수 있다.

또, 본 실시형태의 로봇은 상술한 바와 같이 흉부폭(D)이 견폭(Wu)보다도 작고, 또한 하부 상체(6)의 좌우방향의 최대폭(Wd)도 견폭(Wu)보다도 작다. 이 때문에, 상술과 같이 상부 상체(5)를 하부 상체(6)에 대해 회전시켰을 때, 도 3에 도시하는 바와 같이, 그 회전상태에서의 하부 상체(6)의 좌우방향에서의 상체(1)의 전체의 최대폭(도 3에서는 Wx)이 상체(1)의 기본 자세상태에서의 좌우방향의 최대폭인 견폭(Wu)보다도 작게 할 수 있다. 이 결과, 견폭(Wu)보다도 좁은 통로에서 로봇을 이동시키려고 하는 경우라도, 상부 상체(5)를 하부 상체(6)에 대해 회전시킴으로써, 로봇의 이동을 행할 수 있다.

또, 본 실시형태의 로봇에서는, 상체(1)의 기본 자세상태로부터, 상부 상체(5)를 하부 상체(6)에 대해 회전시켰을 때, 도 4에 도시하는 바와 같이, 하부 상체(6)의 하부측 서브보디(12)의 상단면의 둘레 가장자리부에 구비된 상기 회로기판(26)이 바깥쪽에 노출된다. 또한, 도 4에서는, 상부 상체(5)의 상부측 서브보디(9)와 하부 상체(6)의 하부측 서브보디(12)만을 간략하게 기재하고 있다.

이 때문에, 이 회로기판(26)의 단자에 외부 기기를 접속하는 등 하여, ECU(11)의 동작체크를 용이하게 행할 수 있다.

또, 본 실시형태의 로봇에서는, 축전장치(8) 및 ECU(11)가 각각 상부 상체(5), 하부 상체(6)에 탑재되어 있기 때문에, 상부 상체(5) 및 하부 상체(6)의 사이즈의 균형을 잡을 수 있다.　　특히, 중량물인 축전장치(8)가 상부 상체(5)에 탑재되어 있기 때문에, 로봇 전체의 중심은, 이 로봇 전체에서의 상단 근처의 고소에 존재하게 된다. 이 때문에, 로봇의 자세의 거동특성이 도립진자의 거동특성에 의해 잘 일치하는 것이 된다. 그 결과, 자세안정화 제어를 도립진자형 모델에 기초하여 행함으로써, 로봇의 자세안정화 제어를 적정하게 행할 수 있고, 이 로봇의 자세의 안정성을 양호하게 확보할 수 있다.

더욱이, 특히 과열 상태가 되는 것을 피할 필요성이 높은 ECU(11)는, 축전장치(8)의 하측에서 하부 상체(6)에 탑재되어 있기 때문에, 로봇의 운전중에 축전장치(8)에서 발생하는 열이 ECU(11)에 부여되는 사태가 회피되고, 이것에 의해 ECU(11)가 과잉하게 고온으로 되는 사태를 확실하게 회피할 수 있다.

또, 본 실시형태의 로봇에서는, 로봇의 운전정지 상태(전원을 OFF로 한 상태)에서는, 로봇은 자력으로 서 있을 수 없기 때문에, 상기 걸기고리(19)(도 1 참조)에 도시하지 않은 훅을 걸어서 로봇을 매달아 올려 지지한다.

이 때, 이 걸기고리(19)는, 중량물인 축전장치(8)를 지지하는 상부 상체(5)의 유지부재(18)에 고정 설치되어 있기 때문에, 로봇을 매달아 올릴 때에, 로봇의 각 부분에 부담(과대한 하중 등)이 걸리기 어려운 적정한 로봇의 자세를 유지하면서 이 로봇을 매달아 올려 유지할 수 있다. 특히, 그 매달아 올린 상태에서는, 하부 상체(6)를 포함한 로봇의 하반신의 중량이 회전기구(13)에 작용하게 되지만, 이 하반신에는, 중량물인　축전장치(8)는 탑재되어 있지 않기 때문에, 이 회전기구(13)에 큰 하중(회전기구(13)의 인장방향의 하중)이 작용하는 것이 방지된다. 이 때문에, 회전기구(13)의 인장방향의 하중에 대한 내성은, 비교적 낮은 것으로 족하다. 그 결과, 회전기구(13)의 구조를 비교적 간략한 구성으로 할 수 있다.

또한, 이상 설명한 실시형태에서는, 상부 상체(5)를 하부 상체(6)에 대해 회전시켰을 때에 바깥쪽에 노출되는 전장부품(상기 실시형태에서 회로기판(26))을, 하부 상체(6)의 하부측 서브보디(12)의 상단면의 둘레 가장자리부에 설치했는데, 예를 들면 상부 상체(5)의 상부측 서브보디(9)의 하단면의 둘레 가장자리부에 설치하도록 해도 좋다. 이 경우, 상부측 서브보디(9)의 하단면에 설치하는 전장부품으로서는, 예를 들면 상부 상체(5)에 탑재하는 축전장치(8)의 충전용의 단자 등을 들 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 2족보행 로봇은, 인간과 동일하게 2개의 각체로 이동하는 동시에, 2개의 완체에 의해 여러 다양한 작업을 행하는 로봇으로서 유용하다.

Claims (5)

1. 상체의 하단부에서 2개의 각체가 연장 설치되는 동시에, 이 상체의 양측부의 견부로부터 2개의 완체가 연장 설치된 2족보행 로봇에 있어서,

   상기 상체가 상측의 상부 상체와 하측의 하부 상체로 구성되는 동시에, 이 상부 상체 및 하부 상체가 상하방향의 회전축을 갖는 회전기구를 통해서 연결되어이 회전축의 둘레에 상대적으로 회전 가능하게 설치되고,

   상기 2개의 완체는 상기 상부 상체로부터 연장 설치되고, 상기 2개의 각체는 상기 하부 상체로부터 연장 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 2족보행 로봇.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 상체는, 그 전후방향의 두께가 상기 견부에서의 로봇의 좌우방향의 폭보다도 작아지도록 구성되고, 상기 하부 상체는, 그 좌우방향의 폭이 상기 견부에서의 로봇의 좌우방향의 폭보다도 작아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 2족보행 로봇.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 로봇의 동작용 전원으로서의 축전장치와, 이 로봇의 작동제어를 행하는 전자회로 유닛을 구비하고, 이 축전장치는 상기 상부 상체에 탑재되고, 상기 전자회로 유닛은 상기 하부 상체에 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 2족보행 로봇.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 상부 상체에는, 상기 로봇을 매달아 올려 유지하기 위한 유지부재가 고정 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 2족보행 로봇.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 상체의 하단면과 상기 하부 상체의 상단면의 적어도 어느 일방에는, 상기 회전기구를 작동시켜서 이 상부 상체 및 하부 상체의 일방에 대해 타방을 회전시켰을 때에 바깥쪽에 노출되는 전장부품이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 2족보행 로봇.