KR20030051842A - 2족 보행 로봇 - Google Patents

Abstract

운동해석이 용이해짐과 동시에, 복합좌표계의 초기화에 의해 전체 운동계의 제어가 보다 양호하게 실현된다. 기체(6)는 제 1 관절부(7), 제 1 링크(3), 제 2 관절부(8), 제 2 링크(4), 및 제 3 관절부(9)를 통해 발부(5)에 결합되어 있다. 제 1 링크(3)의 강성은 기체(6)의 강성보다 낮고, 제 2 링크(4)의 강성은 제 1 링크(3)의 강성보다 낮다. 이와 같은 강성의 고저관계에 의해 기체에 설정되는 기계적 원점에 대한 제 2 링크(4)와 발부(5)의 위치를 고정밀도로 결정할 수 있게 된다. 손잡이(13)가 기체(6)에 2점에서 결합되어 있다. 기계적 원점을 기준으로 하여 전체 자세가 초기화될 때, 전체 로봇의 중심(G)은 그 2점을 포함하는 두 수직면 사이에 존재한다. 초기화시에는 제 1 관절부(7), 제 2 관절부(8), 및 제 3 관절부(9)가 그 두 수직면 사이에 있다. 따라서, 전체적인 균형이 잡히므로 원점맞춤이 용이하다.

Description

2족 보행 로봇{BIPED ROBOT}

인간에 가까운 로봇(humanoid robot), 특히 2족 보행 로봇은 인간용으로 만들어진 환경공간에서 활약하는 자율운동기계로서, 가정내의 간호, 화재현장에서의 구조활동과 같은 곤란한 활동을 인간 대신 실행하기 위해 개발되고 있다. 이와 같은 로봇은 도 1에 나타난 바와 같이, 다관절에 의해 서로 종속적인 제어관계에 있는 복수요소계와, 그 복수요소계(머리(101), 몸통(102), 다리(103))를 연결하는 관계요소계(1축, 2축, 3축 회전계인 관절(104, 105, 106, 107, 108, 109))로 구성되어 있다. 복수요소계와 관계요소계로 구성되는 전체 시스템의 제어는 각 시스템에 속하는 다변수와 많은 파라미터로 기술되어 있는데, 다변수간의 독립성과 종속성을 고정밀도로 분리하는 것은 개발단계에서는 현실적으로 곤란하며, 또 보행시의 발의 상승운동과 착지운동을 정확하게 기술하는 것도 곤란하다.

이론적인 보행운동과 실제의 보행운동이 일치하지 않는 경우, 그 불일치의 원인이 어느 변수에 기인하는 것인지가 해석되게 된다. 그러나, 각 요소계 중 기계요소는 다양한 물리적 파라미터를 가지며, 특히 각 기계요소의 강성, 질량이 미묘한 보행운동에 중대한 영향을 미친다. 따라서, 제어의 불안정성이 머리부의 질량에 기인하는 것인지, 몸통, 다리의 강성에 기인하는 것인지를 이론적으로 해석하는 것은 곤란하다. 하물며, 각 기계요소가 이론대로 제작되어 있지 않은 경우에는 해석이 특히 곤란하다.

그래서, 요소간의 물리적 특성을 미리 인위적으로 규정하여 전체 요소의 파라미터의 변동범위를 억제하도록 설계하는 것, 특히 복합회전계간의 감쇠를 효과적으로 하는 것은 나중의 해석을 용이하게 할 뿐만 아니라, 설계의 좋고 나쁨을 확인하기 위해서도 중요하다. 운동의 초기조건을 규정하는 기계적 원점의 조정과 초기화의 합리적인 규정은 설계의 좋고 나쁨을 실증하기 위해 더욱 중요하다.

본 발명은 2족 보행 로봇에 관한 것이다.

도 1은 종래의 2족 보행 로봇을 도시하는 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2족 보행 로봇의 일부를 도시하는 사시도이다.

도 3은 도 2의 다리부를 기하학적으로 도시하는 측면도이다.

도 4는 상체골격을 도시하는 사시도이다.

도 5는 커버가 부착된 상체골격을 도시하는 사시도이다.

도 6은 도 2에 도시된 2족 보행 로봇의 측면도이다.

도 7은 도 2에 도시된 2족 보행 로봇 일부의 정면도이다.

도 8은 팔, 몸통부,머리부를 도시하는 사시도이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 2족 보행 로봇에 있어서, 원점맞춤방법(a method of adjusting a mechanical origin)을 도시하는 정면도이다.

도 10은 손잡이를 기하학적으로 도시하는 사시도이다.

도 11A는 본 발명의 실시예에 따른 2족 보행 로봇에 있어서, 원점맞춤방법을 도시하는 사시도이고, 도 11B는 원점맞춤방법을 기하학적으로 도시하는 도면이다.

도 12는 전원부가 장착된 몸통부 커버가 부착된 상태를 도시하는 사시도이다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 2족 보행 로봇의 몸통부를 도시하는 사시도이다.

도 14는 기체를 도시하는 사시도이다.

도 15는 다리부를 나타내는 측면확대도이다.

도 16은 도 14의 평면도이다.

본 발명의 목적은 소형화된 자립형 2족 보행 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 운동해석이 용이한 2족 보행 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 복합좌표계의 초기화가 용이한 2족 보행 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전체 운동계의 제어를 더욱 양호하게 실현할 수 있는 2족 보행 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 관점에서는, 2족 보행 로봇은 기체(基體), 상기 기체에 강고하게 결합된 상체골격, 상기 기체에 가동적으로 결합된 2개의 다리부, 상기 2개의 다리부 각각에 가동적으로 결합된 발부, 상기 상체골격에 가동적으로 결합된 머리부, 및 상기 상체골격에 가동적으로 결합된 2개의 팔부를 포함한다. 상기 기체는기계적 원점으로서 기능하는 것이 바람직하다.

2족 보행 로봇은 상기 기체의 대향하는 부위에 장착된 2개의 손잡이를 더 포함해도 된다. 이에 의해 작업성, 보관성이 향상된다.

또, 상기 2족 보행 로봇의 무게중심은, 상기 2족 보행 로봇이 초기상태에 있을 때, 상기 기체에 대한 상기 2개의 손잡이의 장착부의 대응하는 단부를 통과하는 수직면 사이에 존재하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 2개의 다리부 각각은 제 1 관절부를 통해 상기 기체를 지지하는 제 1 링크, 제 2 관절부를 통해 상기 제 1 링크를 지지하는 제 2 링크를 포함해도 된다. 이 경우, 상기 제 1 관절부의 수평방향으로 연장되는 회전축선과 상기 제 2 관절부의 수평방향으로 연장되는 회전축선은, 상기 2족 보행 로봇이 초기상태에 있을 때, 상기 기체에 대한 상기 2개의 손잡이의 장착부의 대응하는 단부를 통과하는 수직면 사이에 존재하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 발부는 제 3 관절부를 통해 대응하는 상기 제 2 링크를 지지해도 되고, 상기 제 3 관절부의 수평방향으로 연장되는 회전축선은, 상기 2족 보행 로봇이 초기상태에 있을 때, 상기 기체에 대한 상기 2개의 손잡이의 장착부의 대응하는 단부를 통과하는 수직면 사이에 존재하는 것이 바람직하다.

또, 상기 2개의 다리부 각각은 제 1 관절부를 통해 상기 기체를 지지하는 제 1 링크, 제 2 관절부를 통해 상기 제 1 링크를 지지하는 제 2 링크를 포함할 때, 상기 제 1 링크의 강성은 상기 기체의 강성보다 더 낮고, 또한 상기 제 2 링크의 강성은 상기 제 1 링크의 강성보다 더 낮은 것이 바람직하다. 상기 제 1 관절부는 수직의 회전축선을 구비하는 것이 바람직하다.

또, 상기 상체골격은 상기 상체골격과 상기 기체 사이에 틈을 갖도록 상기 기체에 결합되어 있으며, 상기 틈에 에너지원이 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또, 2족 보행 로봇은 상기 상체골격의 등부에 형성된 제어부를 더 포함해도 된다.

또, 본 발명의 다른 관점에서는, 2족 보행 로봇은 기체와, 제 1 관절부를 통해 상기 기체를 지지하는 제 1 링크, 및 제 2 관절부를 통해 상기 제 1 링크를 지지하는 제 2 링크로 구성되어 있다. 상기 제 1 링크의 강성은 상기 기체의 강성보다 낮고, 또한 상기 제 2 링크의 강성은 상기 제 1 링크의 강성보다 낮다. 또, 제 3 관절부를 통해 상기 제 2 링크를 지지하는 발부가 추가로 형성되어 있다. 상기 기체와 상기 발부 사이에 있는 2중 진자계(3, 4, 7, 8)를 통해 순간적으로 전파하는 기계적 응력의 완화 또는 감쇠에 의해, 기체에 있는 제어계의 기계원점의 제어가 용이해지고, 결과적으로 상기 제 2 링크의 위치결정이 용이해진다. 또한, 최소 강성 링크에 장착되는 상기 발부의 위치결정이 용이해진다.

본 발명의 또 다른 관점에서는, 2족 보행 로봇은 기계적 원점이 설정되는 기체와, 상기 기체를 제 1 관절부를 통해 지지하는 제 1 링크, 상기 제 1 링크를 제 2 관절부를 통해 지지하는 제 2 링크, 및 상기 제 2 링크를 제 3 관절부를 통해 지지하는 발부를 구비한다. 상기 기체는 손잡이를 구비하고, 상기 손잡이는 상기 기체에 2점에서 결합된다. 로봇의 무게중심(G)은 기계적 원점을 기준으로 하는 전체 자세의 초기화시에 그 2점을 포함하는 두 수직면 사이에 존재하는 것이 바람직하다. 그 결과, 전체를 운반할 때의 회전 모멘트가 작고, 안정성이 높아 그 운반이 용이하다. 초기화시에 상기 제 1 관절부의 수평방향으로 연장되는 회전축선, 상기 제 2 관절부의 수평방향으로 연장되는 회전축선 및 상기 제 3 관절부의 수평방향으로 연장되는 회전축선이 두 수직면 사이에 존재하는 것이 바람직하다. 그 2점은 특히 초기화시의 전진방향으로 이격된 2점으로서 규정된다. 상기 손잡이는 초기화시에 기계적 원점에 대한 기준면을 형성하는 것이 바람직하고, 상기 손잡이의 기준면에 기초하여 상기 발부의 하면을 조정할 수 있다. 특히 상기 손잡이의 기준면이 상기 발부의 하면과 평행해지도록 조정함으로써, 원점에 대한 발부의 조정이 용이해진다. 상기 손잡이는 몸통부 커버 등의 외장체의 외측으로 노출되어 있어 정기적으로 행해지는 초기화 작업이 용이해진다.

본 발명의 또 다른 관점에서는, 2족 보행 로봇은 기체, 상기 기체에 지지되는 상체골격, 상기 기체를 제 1 관절부를 통해 지지하는 제 1 링크, 상기 제 1 링크를 제 2 관절부를 통해 지지하는 제 2 링크, 상기 제 2 링크를 제 3 관절부를 통해 지지하는 발부, 및 상기 상체골격에 의해 제 4 관절부를 통해 지지되는 상측부를 구비한다. 고강성의 상기 기체에 상기 상체골격이 장착되며, 팔부와 머리부가 관절부를 통해 상기 상체골격에 의해 지지되어 있다. 이렇게 하여 상기 머리부와 상기 팔부를 지지하는 지지구조체의 강성을 높게 유지할 수 있다. 상기 상체골격은 상기 기체에 틈을 통해 측판부에 의해 지지되어 있고, 그 틈에 에너지원(전지 등)이 배치될 수 있기 때문에, 공간의 이용효율이 높다.

상기 기체에는 그보다 상측에 있는 상측부와 그보다 하측에 있는 하측부에대한 장착ㆍ연결관계를 위해, 많은 다양한 구멍이나 장착구조가 복잡하게 형성되어 있다. 따라서, 상기 기체는 전체에 두꺼운 경합금으로 형성되어 있다. 상기 기체에는 적정한 보강구조가 채택될 수 있다.

이하에, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 2족 보행 로봇을 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2족 보행 로봇의 사시도이다. 도 2를 참조하여, 본 발명의 2족 보행 로봇은 기체(6)를 중심으로 하여 몸통부(1)와 2개의 다리부(2)가 형성되며, 몸통부(2)의 배후에는 제어부(26)가 형성되어 있다. 도 2에서는, 다리부는 1개만 나타나 있다.

도 3을 참조하여, 기체(6)는 고강성체이다. 기체(6)는 2축 회전이 자유롭게 각 다리부(2)에 의해 지지되어 있다. 각 다리부(2)는 2축 회전이 자유롭게 발부(5)에 의해 지지되어 있다. 또, 기체(6)는 도 4에 나타난 바와 같이, 기체(6)의 좌우 양단부에서 수직으로 형성되는 2개의 틈형성용 측판부(12)(도 3에서는 생략되어 있음)를 갖고 있다.

각 다리부(2)는 제 1 다리부(3) 또는 제 1 링크(3)와, 제 2 다리부(4) 또는 제 2 링크(4)를 갖는다. 제 1 다리부(3) 또는 제 1 링크(3)는 제 1 관절부(7)를 통해 2축 회전이 자유롭게 기체(6)에 결합되어 있다. 제 2 다리부(4) 또는제 2 링크(4)는 제 2 관절부(8)를 통해 제 1 다리부(3)에 1축 회전이 자유롭게 결합되어 있다. 발부(5)는 제 3 관절부(9)를 통해 제 2 다리부(4)에 2축 회전이 자유롭게 결합되어 있다. 발부(5)는 평평한 지면 또는 평평한 바닥과 접촉하는 평평한 발 하면을 부분적으로 갖고 있다. 또, 이 예에서는 다리부(2) 및 발부(5)는 2축 회전이 자유롭게 결합되어 있지만, 1축 회전이 자유롭게 결합되어 있어도 된다.

이렇게 하여 제 2 다리부(4)는 제 3 관절부(9)를 통해 발부(5)에 의해 지지되고, 제 1 다리부(3)는 제 2 관절부(8)를 통해 제 2 다리부(4) 에 의해 지지되어 있다. 또한, 기체(6)는 제 1 관절부(7)를 통해 제 1 다리부(3)에 의해 지지되어 있다.

몸통부(1)는 도 4에 나타난 바와 같이, 상체골격(11)을 구비하고 있다. 상체골격(11)은 경합금에 의해 일체물로 주조되어 있다. 상체골격(11)은 적정한 두께를 가지며, 고강성으로 제작되어 있다. 상체골격(11)은 틈형성용 측판부(12)에 의해 기체(6)에 강고하게 결합되며, 기체(6)에 의해 지지되어 있다. 상체골격(11)은 틈형성용 측판부(12)에 의해 기체(6)의 상면부위로부터 연직방향의 상측으로 이격되어 지지되어 있다. 기체(6)의 상면부위와 상체골격(11)의 저면부위 사이에 형성되는 틈에 전지 케이스(17)가 탈착가능하게 장착되어 있다.

상체골격(11)은 도 4에 나타난 바와 같이, 그 상면부위(18)에 머리부 장착구멍(19)을 갖고 있다. 또, 상체골격(11)은 좌우 측면부위(11)에 팔 창착 구멍(23, 24)을 갖고 있다.

2개의 손잡이(13)가 기체(6)의 양측 틈형성용 측판부(12)에 대응하는 부위에 형성되어 있다. 상세하게는 2개의 손잡이(13)는 기체(6)의 좌우 양단 가장자리 각각의 측면부위(14)에 대향하도록 강고하게 고착되어 있다. 2개의 손잡이(13)는 각각 2점(P, Q)으로 위치결정되는 2군데에서 좌우 측면부위(14)에 장착되어 있다. 좌우 손잡이의 2점(P, P)과 좌우 2점(Q, Q)은 동일 평면에 존재하는 것이 바람직하다. 또, 그 평면은 수평면에 평행인 것, 즉 그 평면이 수직축선과 직교하는 것이 바람직하다. 특히 2점(P, Q)은 후술되는 기계적 원점(mechanical origin)을 통과하는 기준면에 존재하는 것이 바람직하다. 도 3에 나타난 바와 같이, 2점(P, P)의 중점과 2점(Q, Q)의 중점을 포함하는 수직면(15) 또는 그 근방에, 2족 보행 로봇이 완성되었을 때의 전체 질량의 중심(G)이 위치하는 것이 바람직하다.

도 5에 나타난 바와 같이, 기체(6)와 상체골격(11)은 몸통부 커버(16)에 의해 덮여 있다. 도 6과 도 7은 이와 같이 몸통부 커버(16)가 기체(6)에 장착되었을 때의 2족 보행 로봇의 전체를 나타내고 있다. 단, 도 7에서는, 다리부(2)는 1개만 나타나 있다. 손잡이(13)는 몸통부 커버(16)의 외측으로 노출되어 있다. 몸통부 커버(16)는 상체골격(11)의 머리부 장착구멍(19)과 팔 장착 구멍(23, 24)에 대응하는 개구부를 갖고 있다.

도 8에 나타난 바와 같이, 머리부(22)는 몸통부 커버(16) 내에서 상체골격(11)의 머리부 장착구멍(19)에 축선이 맞춰지고, 수직방향으로 지지되도록 상체골격(11)에 장착된다. 머리부(22)와 마찬가지로, 팔부(25)는 몸통부커버(16) 내에서 상체골격(11)의 팔 장착 구멍(23, 24)에 축선이 맞춰지고, 2축 회전이 자유롭게 상체골격(11)에 장착된다. 즉, 도 8에 나타난 바와 같이, 팔부(25)는 다축 자유도를 가지며 자유롭게 흔들고 회전가능하게 상체골격(11)에 장착되어 있다. 배낭식 제어부(26)는 도 2에 나타난 바와 같이, 몸통부 커버(16)의 배면측에 배치되며, 기체(6)에 대하여 장착되어 있다.

도 9는 기계원점의 맞춤방법을 나타내고 있다. 요소계는 몸통부계(S1)와, 제 1 링크계(S2)와, 제 2 링크계(S3)와, 발계(S4)로 구성된다. 도시한 상태는 팔계가 생략되고 보행시험이 행해지는 경우이다. 제 1 링크계(S2)와, 제 2 링크계(S3)와, 발계(S4)는 좌우로 분할되어 있지만, 각각 동체계(single system)로 취급된다.

손잡이(13)는 도 10에 나타난 바와 같이, 가로방향 부분(13A)과 전후방향 부분(13B)을 갖는 일체물이다. 전후방향 부분(13B)의 면, 특히 그 하면이 기계원점의 기준면(SS1)으로서 형성되어 있다. 좌우 기계원점의 기준면(SS1)에 대응하는 기준면(SS2)은 기준 수평 바닥면(SS3)으로부터 수직으로 세워진 강체 기둥(31)의 상면으로서 형성되어 있다. 기계원점의 기준면(SS1)과 기준면(SS2)의 일치는 강체 기둥(31)과 손잡이(13)의 접촉을 검지하는 터치센서(도시 생략)에 의해 검지될 수 있다.

사람의 체중 정도의 질량을 갖는 2족 보행 로봇은 양측의 손잡이(13)에 의해 운반되어 기계원점의 기준면(SS1)이 2개의 강성 기둥(31)의 양 기준면(SS2)에 합치된다. 또는, 원격무선조종에 의해 그 2족 보행 로봇이 조종되어 기계원점의 기준면(SS1)이 2개의 강성 기둥의 양 기준면(SS2)에 합치된다. 그 후, 좌표계(S1)를 기준으로 하여 다른 3개의 좌표계(S2, S3, S4)가 초기화된다. 즉, 초기상태에서는, 요소계는 모든 좌표계(S1, S2, S3, S4)의 원점에 리셋된다.

도 11A와 11B는 기계원점의 허용범위를 나타내고 있다. 양측 손잡이(13)의 양점(P, P)을 포함하는 수직면(32)과 양측 손잡이(13)의 양점(Q, Q)을 포함하는 수직면(33) 사이의 공간이 허용범위로 정의된다. 제어목표는 제 1 관절부(7)의 수평방향으로 연장되는 수평회전축(10), 제 2 관절부(8)의 수평방향으로 연장되는 수평회전축(8H), 제 3 관절부의 수평방향으로 연장되는 수평회전축(9H)이 두 연직면(32, 33) 사이에 위치하는 것이다. 수평회전축(7H, 8H, 9H)이 단일 수직면에 있을 필요는 없다. 반대로, 수평회전축(7H, 8H, 9H)이 단일 수직면에 없는 것이 안정성이 우수하다. 수평회전축(7H, 8H, 9H)이 이와 같은 허용범위에 있을 때, 2족 보행 로봇의 전체 중심(G)도 그 허용범위에 있도록 전체 질량분포가 처음부터 설계되어 있다. 발부(5) 하면의 접지면은 이 허용범위에 포함되어 있다. 이와 같은 중심위치조정이 종료된 시점에서 각 관절부에 대응하는 서보모터 또는 회전구동부의 회전위치가 리셋되어 초기화된다.

또, 이 예에서는 손잡이(13)가 기체(6)의 측면부위(14)에 장착되어 있지만, 손잡이(13) 대신 돌기부(도시 생략)로 형성되어도 된다. 또, 좌우 손잡이(13)는 동일한 수평면상에 있을 필요는 없다. 양 손잡이(13)를 포함하는 경사면에 중심이 위치하면, 자세를 용이하게 안정화시킬 수 있다. 로봇 스스로의 원점맞춤은 손잡이와 기준평면을 사용함으로써 가능하다.

보행 제어에는 다양한 파라미터가 포함되어 있다. 충격완화와 적정한 강성과 운동체 질량의 적정화는 보행 제어를 위해 중요한 물리적 요소인 것이 판명되어 있다. 본 발명에 따른 2족 보행 로봇에서는 하기 관계가 설정되어 있다.

(1) 기체(6), 또는 기체(6)와 기체(6)에 강고하게 결합되어 있는 물체의 강성 > 제 1 다리부(3)의 강성 > 제 2 다리부(4)의 강성

(2) 기체(6)에 상측으로부터 중력을 미치는 전체 물체의 합계질량 > 제 1 다리부(3)의 질량 > 제 2 다리부(4)의 질량

(3) 조건(1) + 조건(2)

이들 물체의 강성은, 각각의 물체의 양단 부위를 지지하여 일정위치 또는 일정영역에 하중 또는 압력을 작용시켰을 때의 굽힘 강성, 비틀림 강성 등에 의해 정의될 수 있다. 기체(6)에 결합되어 있고, 기체(6)로부터 하측으로 멀리 있는 물체의 강성이 보다 낮으며, 또한 질량이 적은 것이 중요하다. 조건 (1), (2) 및/또는 (3)은 방향제어의 변수 의존성, 파라미터 의존성의 해석을 용이하게 한다. 예컨대, 발부(5)의 질량이 보다 큰 경우, 발부(5)의 운동이 전체 시스템의 제어에 큰 영향을 미친다. 따라서, 전체 시스템의 운동이 서보모터의 추종성에 크게 의존하고 있는 것인지, 아니면 큰 관성(관성질량)을 갖는 발부(5)의 원심운동에 크게 의존하고 있는 것인지를 판단하기 어렵다. 그러나, 발부(5)의 질량이 작게 설정되면, 전체 시스템의 운동이 서보모터의 추종성에 크게 의존한다는 것을 판단할 수 있다. 이것은 특히 각 시스템의 강성에 크게 의존한다. 적정하게 높은 강성이 부여되는 제 1 링크의 강성, 제 2 링크의 강성은 기체의 강성과 비교해서 기체의 강성보다 더 낮게 설계된다.

손잡이(13)를 포함하는 수평영역 근방에 중심위치가 오도록 손잡이 위치가 결정되면, 손잡이(13)에 의해 로봇 전체를 운반할 때 그 안정성이 높다. 특히 손잡이(13)에 의해 로봇이 강성 기둥에 설치되었을 때, 손잡이(13)의 기준면과 발부(5)의 하면이 평행해지도록 조정함으로써, 손잡이(13)에 대한 발부의 위치조정이 용이하다.

로봇 내에서 강성도가 가장 높은 기체(6) 또는 이것에 일체로 결합된 고강성의 상체골격(11)에 팔부(25)와 머리부(22)를 요동이 자유롭게 장착하는 경우에도 전체의 경량화를 실현할 수 있다. 그와 같은 기체(6)와 상체골격(11) 사이에 배터리가 삽입되어 높은 강성을 유지하면서 공간의 이용효율을 높일 수 있다.

도 12는 몸통부 커버(16)와 배낭식 제어부(26) 전체를 나타내고 있다. 도 13은 배낭식 제어부(26)의 상층부위(26A)가 분리되고, 몸통부 커버(16)가 절개되어 기체(6)의 일부가 나타나 있다. 도 14는 기체(6)의 전체 사시도이다. 도 14에서 화살표 F는 프런트 방향을 나타내고 있다. 기체(6)는 경합금 주조에 의해 고강성으로 일체물로 제작되며, 수직방향으로 적정한 두께가 전체적으로 부여되어 있다. 기체(6)에는 2족에 대응하는 2개의 위치결정구멍(41)이 형성되어 있다. 각 다리의 위치결정을 위해 위치결정핀 구멍(45)이 형성되어 있다. 2족은 기체(6)에 형성되어 있는 볼트구멍(44)을 통과하는 볼트로 강고하게 기체(6)에 결합된다. 2개의 위치결정구멍(41)에는 십자형의 강화 리브(49)가 형성되어 있다.

도 15와 도 16은 제 1 관절부(7)의 골격부(52)를 나타내고 있다. 제 1 관절부(7)의 골격부(52)는 고정부(52A)와 회전부(52B)를 갖는다. 골격부(52)의 고정부(52A)의 정상부 외주면은 원통면(54)에 형성되어 있다. 원통면(54)은 도 14의 위치결정구멍(41)에 동축으로 장착된다. 그 장착시에는 고정부(52A)의 정상면으로부터 수직방향으로 수직으로 형성되는 위치결정핀(55)이 도 14의 위치결정핀 구멍(45)에 삽입되어 골격부(52)와 기체(6)의 위치관계가 고정된다. 골격부(52)와 기체(6)는 골격부(52)측의 볼트구멍(56)과 기체(6)측의 볼트구멍(44)을 관통하는 볼트(도시 생략)에 의해 강고하게 고강성으로 결합된다.

중심(G)으로부터 먼 발부(5)는 제 1 다리부(3)와 제 2 다리부(4)를 통해 다축 자유도를 갖도록 제어되어 있다. 따라서, 발의 상승운동과 발의 착지운동시의 발부(5)의 운동제어는, 제 1 다리부(3)와 제 2 다리부(4)가 기체(6)보다 고강성인 경우와 비교하여, 기체(6)에 고정되어 있는 기준좌표계에 대해 보다 충실하게 실행된다. 이렇게 하여 제 1 관절부(7)는 기체(6)에 대해 2축 또는 1축으로 회전이 가능하다.

본 발명에 따른 2족 보행 로봇은 고정밀도로 용이하게 원점을 맞출 수 있다. 특히 기계원점으로부터 더 먼 부분일수록 강성이 낮아, 기계원점으로부터 더 먼 부분에서의 착지충격이 용이하게 감쇠될 수 있다. 더 작은 강성 및, 기계원점으로부터 더 먼 부분일수록 더 작은 질량을 갖는다는 사실때문에, 발부의 부유상태에서의 회전 모멘트의 제어가 용이해진다. 결과적으로 착지시에 있어서의 제어의 초기화가 용이해진다. 손잡이가 중심위치에 가까이 설정되어 안정성이 높다.손잡이를 이용하여 기계원점을 고정함으로써 2족 보행 로봇이 정지상태에 있는 경우, 로봇 시스템의 초기화가 행해진다. 따라서, 초기화 작업이 간단하다.

Claims (13)

1. 기체,

   상기 기체에 강고하게 결합된 상체골격,

   상기 기체에 가동적으로 결합된 2개의 다리부,

   상기 2개의 다리부 각각에 가동적으로 결합된 발부,

   상기 상체골격에 가동적으로 결합된 머리부, 및

   상기 상체골격에 가동적으로 결합된 2개의 팔부를 포함하는 2족 보행 로봇.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 기체는 기계적 원점으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 2족 보행 로봇.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 기체는 상기 기체의 대향하는 부위에 장착된 2개의 손잡이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2족 보행 로봇.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 2족 보행 로봇의 중심은, 상기 2족 보행 로봇이 초기상태에 있을 때, 상기 기체에 대한 상기 2개의 손잡이의 장착부의 대응하는 단부를 통과하는 수직면 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 2족 보행 로봇.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 2개의 다리부 각각은,

   제 1 관절부를 통해 상기 기체를 지지하는 제 1 링크, 및

   제 2 관절부를 통해 상기 제 1 링크를 지지하는 제 2 링크를 구비하는 것을 특징으로 하는 2족 보행 로봇.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 관절부의 수평회전축선과 상기 제 2 관절부의 수평회전축선은, 상기 2족 보행 로봇이 초기상태에 있을 때, 상기 기체에 대한 상기 2개의 손잡이의 장착부의 대응하는 단부를 통과하는 수직면 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 2족 보행 로봇.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 발부는 제 3 관절부를 통해 대응하는 상기 제 2 링크를 지지하는 것을 특징으로 하는 2족 보행 로봇.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 3 관절부의 수평회전축선은, 상기 2족 보행 로봇이 초기상태에 있을 때, 상기 기체에 대한 상기 2개의 손잡이의 장착부의 대응하는 단부를 통과하는 수직면 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 2족 보행 로봇.
9. 제 1 항 ~ 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2개의 다리부 각각은,

   제 1 관절부를 통해 상기 기체를 지지하는 제 1 링크, 및

   제 2 관절부를 통해 상기 제 1 링크를 지지하는 제 2 링크를 포함하며,

   상기 제 1 링크의 강성은 상기 기체의 강성보다 더 낮고, 또한 상기 제 2 링크의 강성은 상기 제 1 링크의 강성보다 더 낮은 것을 특징으로 하는 2족 보행 로봇.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 관절부는 수직의 회전축선을 구비하는 것을 특징으로 하는 2족 보행 로봇.
11. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상체골격은 상기 상체골격과 상기 기체 사이에 틈을 갖도록 상기 기체에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 2족 보행 로봇.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 틈에 에너지원이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 2족 보행 로봇.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 상체골격의 등부에 형성된 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2족 보행 로봇.