KR20070070825A - 사족보행 로봇의 다리 메커니즘 - Google Patents

사족보행 로봇의 다리 메커니즘 Download PDF

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KR20070070825A
KR20070070825A KR1020050133749A KR20050133749A KR20070070825A KR 20070070825 A KR20070070825 A KR 20070070825A KR 1020050133749 A KR1020050133749 A KR 1020050133749A KR 20050133749 A KR20050133749 A KR 20050133749A KR 20070070825 A KR20070070825 A KR 20070070825A
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Abstract

본 발명은 사족보행 로봇의 다리 메커니즘에 관한 것으로서,
앞다리는 지지하는 힘을 내고 뒷다리는 추진하는 힘을 낼 수 있도록, 측면에서 바라볼 때 앞다리(100)와 뒷다리(200)는 각각 허벅지(140)(240)와 장딴지(170)(290)가 결합된 구성으로 되어 있되, 몸체부의 안쪽으로 꺾이는 구성을 갖도록 몸체부와 허벅지 사이 및 허벅지와 장딴지 사이에는 힌지운동용 관절이 설치되어 있고, 상기 앞다리(100)의 상부에는 발(150) 사이의 폭을 조절하기 위한 쇄골관절(130)이 설치되어 있으며, 상기 뒷다리(200)의 하단에는 발목 힌지(280)를 경유하여 발(250)이 설치되어 있고, 상기 발목 힌지(280) 부분에는 클러치(600)와 스프링(700b)이 장착되어 있어 보행시 발이 땅에 닿아 충격을 받을 때는 스프링이 충격을 흡수하고 땅을 박찰 때만 클러치로 동력을 전달하여 움직이도록 구성된 것을 특징으로 하므로, 생체모방학에 근거하여 포유동물에 보다 근접된 거동이 가능하도록 다리 메카니즘이 결정될 수 있고, 그 기동성과 환경적응 능력 및 효율의 향상을 극대화할 수 있다는 이점이 있다.
로봇, 생체모방, 사족보행, 관절, 포유동물

Description

사족보행 로봇의 다리 메커니즘{LEG MECHANISM OF FOUR-LIMBED ROBOT HAVING KINETIC WALKING FUNCTION}
도 1은 종래의 레그식 보행 로봇의 구조예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 사족포유동물의 발모양을 나타내는 도면으로, (a)는 척행류(사람, 곰, 쥐), (b)는 지행류(고양이, 개, 사자), (c)는 유재류(말, 사슴)의 발모양을 각각 나타낸다.
도 3은 사족포유동물의 골격구조를 나타내는 도면으로, (a)는 측면에서 바라본 애완용 개의 골격구조, (b)는 보행중 앞다리와 뒷다리의 역할을 나타내는 도면이다.
도 4는 사족포유동물의 앞다리의 기구학적 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 사족포유동물의 발자국을 나타내는 도면으로, (a)는 척행류 포유동물의 발자국, (b)는 지행류 포유동물의 발자국, (c)는 유재류 포유동물의 발자국을 각각 나타낸다.
도 6은 사족포유동물의 보행중 지면과 닿는 발(A, B) 사이의 폭과 지면 반력과의 관계를 모델링한 역진자의 개략도이다.
도 7은 도 6을 기초로 지면과 닿는 발폭과 지면 반발력 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 사족보행 로봇의 모델을 나타내는 도면으로, (a)는 전체 구조의 사시도이고, (b)는 측면도이다.
도 9는 도 8에서 앞다리의 구조를 나타내는 도면으로, (a)는 사시도이고, (b)는 측면도이다.
도 10은 도 8에서 뒷다리의 구조를 나타내는 도면으로, (a)는 사시도이고, (b)는 측면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 사족보행 로봇의 다양한 응용예를 나타내는 도면이다.
※ 주요 도면부호의 설명
100... 앞다리
110... 앞다리의 어깨관절
120... 앞다리의 앞무릎관절
130... 앞다리의 쇄골관절
140... 앞다리의 허벅지
150... 앞다리의 발
170... 앞다리의 장딴지
180... 앞다리의 발목 힌지
200... 뒷다리
210... 뒷다리의 엉덩이관절
220... 뒷다리의 무릎관절
240... 뒷다리의 허벅지
250... 뒷다리의 발
270... 뒷다리의 장딴지
280... 뒷다리의 발목 힌지
300a, 300b, 300c, 300d... 모터
500... 몸체부
600... 클러치
700a, 700b... 스프링
800a, 800b... 무단벨트
1000... 사족보행 로봇
본 발명은 사족보행 로봇의 다리 메커니즘에 관한 것으로서, 특히 생체모방학에 근거하여 거동을 결정하는 사족보행 로봇의 다리 메커니즘에 관한 것이다.
사족보행 로봇은 뛰어난 기동성과 우수한 환경적응능력을 가지고 있기 때문에 다양한 용도에 사용될 수 있다. 그리고, 이러한 기동성과 환경적응능력과 효율성을 결정하는 가장 중요한 요소는 바로 로봇의 다리 메커니즘이라 할 수 있다.
특히, 살아있는 생명체를 모방하는 생체모방학을 로봇의 기구학적 설계에 응용하여 이동능력과 기동능력을 향상시키는 예가 근래 들어 로봇연구자들에게 각광 을 받고 있다.
또한, 최근까지 몇몇 연구자들에 의해, 생체모방학에 근거하여 사족보행 로봇의 다리구조와 보행자세결정에 대한 연구가 이루어지고 있으며, 그들이 연구한 보행동물의 기구학적 구조와 보행자세를 로봇에 적용하려는 시도가 있어 왔다.
그 하나의 예가 한국특허공개공보 제2003-0029554호에 레그식 보행로봇의 구조가 개시되어 있다. 여기에는, 곤충의 보행동작을 모방하여 관절과 다리 등을 구성하고 위치제어와 속도제어를 수행하는 내용이 포함되어 있으며, 그 대표적 구조가 도 1에 도시되어 있다.
그러나, 이러한 종래의 로봇은 각종 모터와 기어 및 연결부재를 이용하여 다리의 거동을 제어하게 되어 있지만, 다리의 관절구조에 대한 고려가 전혀 없었으므로 변위와 각도에 대한 현실성이 부족하다는 단점이 있었다.
이에 따라, 이러한 종래의 로봇은 다양한 환경에서의 충분한 환경적응능력을 가지고 있지 못하였다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은 생체모방학에 근거하여 사족 로봇의 기동성과 환경적응능력 그리고 효율성 향상을 도모할 수 있는 사족보행 로봇의 다리 메커니즘을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 사족보행 로봇의 다리 메커니즘은,
앞다리는 지지하는 힘을 내고 뒷다리는 추진하는 힘을 낼 수 있도록, 측면에서 바라볼 때 앞다리와 뒷다리는 각각 허벅지와 장딴지가 결합된 구성으로 되어 있되, 몸체부의 안쪽으로 꺾이는 구성을 갖도록 몸체부와 허벅지 사이 및 허벅지와 장딴지 사이에는 힌지운동용 관절이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 앞다리의 상부에는 발 사이의 폭을 조절하기 위한 쇄골관절이 설치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 뒷다리의 하단에는 발목 힌지를 경유하여 발이 설치되어 있고, 상기 발목 힌지 부분에는 클러치와 스프링이 장착되어 있어, 보행시 발이 땅에 닿아 충격을 받을 때는 스프링이 충격을 흡수하고 땅을 박찰 때만 클러치로 동력을 전달하여 움직이도록 구성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 앞다리의 하단에는 발목 힌지를 경유하여 발이 설치되고, 상기 장딴지와 발 사이에는 스프링이 설치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 원활한 움직임을 위하여, 뒷다리에는 각종 모터가 허벅지의 회전축에 장착된 것이 바람직하다.
본 발명은 생체모방학에 근거한 사족보행 로봇의 다리 메커니즘에 관한 것이 므로 사족보행 동물의 기구학적 구조를 면밀히 관찰하는 것이 필요하다.
특히, 사족보행 동물의 앞발(fore limb)과 뒷발(hind limb)이 보행 중에 갖는 독특한 기능 및 보행자세를 분석함으로써 에너지 효율과 보행자세에 대한 상관관계를 얻을 수 있게 된다.
사족동물의 보행에 관한 분석
동물 분류는 여러 가지 방법으로 가능하지만, 한가지 방법은 그들의 골격구조의 이해를 통해 동물이 어느 종(class)으로 분류되는지 대략적으로 구분지을 수 있다.
특히, 수적으로 지구상에서 우위를 차지하고 있는 사족 포유류의 경우, 다양한 포유류들이 매우 흡사한 골격구조를 갖는다는 것으로 알려져 있다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 사족 포유동물의 다리구조는 척행류(plantigrade), 지행류(digitigrade) 및 유재류(unguligrade)의 3가지 형태로 대별된다. 이 중, 지행류 포유동물의 다리는 다양한 환경에서의 뛰어난 적응력뿐만 아니라 다양한 보행이 가능한 구조로 되어 있다.
따라서, 본 발명에서는 사족보행 로봇의 보행자세를 효과적으로 개발하기 위해 개나 고양이와 같은 지행류 포유동물에 초점을 맞추었다.
1. 보행중 앞/뒷다리의 역할
일반적으로, 이족 또는 사족보행에 대한 수학적 모델로 역진자 모델이 많이 사용된다.
이 역진자 모델은 중력에 의한 위치에너지와 운동에너지의 주기적인 교환 과정을 잘 설명한다고 알려져 있다. 즉, 무게중심은 보행시 그 속도가 느려지면서 보다 높은 위치로 이동함으로써 위치에너지를 갖게 되고, 남은 보행주기 동안에는 무게중심의 위치가 낮아짐으로써 위치에너지가 운동에너지로 변환되는 순환과정이 동물의 보행 중 나타나게 된다는 것이다. 이러한 에너지가 주기적으로 변화하는 동안, 앞다리와 뒷다리는 몸을 지탱하는 역할과 몸을 앞으로 나아가게 하는 추진력을 발생시키는 각각의 역할을 하게 된다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 지행류 포유동물의 측면 모습을 관찰했을 때, 그들 대부분은 질량중심이 몸의 앞부분에 위치하는 구조를 가지고 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 특징은 거의 모든 지행류 포유동물에서 나타나는 독특한 특성이다.
또한, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 지행류 포유동물의 뒷다리는 몸무게의 단지 4/10만큼만 지지하기 때문에 앞다리보다 자유롭게 움직일 수 있으며, 대부분의 추진력은 뒷다리에서 발생하게 된다. 이와는 반대로, 앞다리는 대부분의 몸의 질량을 지지하는 역할과 몸체부가 앞으로 도약하는 것을 돕게 된다.
본 발명에서는, 앞다리와 뒷다리가 각각 지지하는 힘(supporting force)과 추진하는 힘(propulsive force)을 생성해 내는 이러한 특징들을 명확하게 증명하기 위하여 Manipulating-force ellipsoid 이론을 사용하였다.
예컨대, 지행류 포유동물의 앞다리 또는 뒷다리는, 도 4에 도시된 바와 같 이, 각각 2자유도 시스템으로 모델링될 수 있다.
이 경우, 순기구학과 자코비안(jacobian)은 일반적인 방법으로부터 쉽게 얻을 수 있으며, 각각의 링크 길이가 L1=L2=L인 경우 Manipulability Ellipsoid 의 두 주축(principle axis)은 JJ T 의 SVD(singular value decomposition)를 이용하여 쉽게 얻을 수 있다. 이러한 결과들로부터, 고유값(λi)과 단위 고유벡터(ui)에 관한 식을 다음과 같이 얻을 수 있다.
Figure 112005077932939-PAT00001
Figure 112005077932939-PAT00002
Figure 112005077932939-PAT00003
전술한 [수학식 1]과 [수학식 2]로부터, Manipulability Ellipsoid의 두 주축들은 ui/λi 1 /2와 같이 결정된다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 지행류 포유동물의 앞다리가 몸통 쪽으로 휘어져 있는 이유는, 보행 중 몸통이 앞으로 넘어지는 것을 지지하기 위함임을 알 수 있다. 즉, Manipulability Ellipsoid의 방향으로 가장 큰 힘을 생성할 수 있는데, 지행류 포유동물들은 이러한 힘의 방향을 자신의 무게중심으로 향하게 하는 것이다.
이와 같이, 지행류 포류동물의 앞다리와 뒷다리의 형태가 서로 마주보면서 안쪽으로 휘어져 있는 이유가 Manipulability Ellipsoid 를 해석함으로써 명확히 설명될 수 있다. 사족보행 로봇을 개발에 있어서, 이러한 앞다리와 뒷다리가 갖는 각각의 역할에 대한 고려는 본 발명에서 중요한 설계요소로 활용될 수 있다.
2. 보행중 다리의 자세
상식적으로, 보행시 지지하는 발 사이의 폭이 넓은 경우가 폭이 좁은 것 보다 안정적으로 보행할 수 있을 것이라 생각된다. 그러나, 이러한 가정은 정적인 보행(static walking)을 할 경우에 적용 가능하며 동적인 보행(dynamic walking)인 경우에는 적용이 불가능하다.
이것은 이족 또는 사족보행 동물들의 보행을 자세히 관찰함으로써 쉽게 이해할 수 있다. 예컨대, 눈 위에 찍힌 보행 동물의 발자국을 유심히 관찰 한다면, 도 5의 (a)~(c)와 같이 그들 자신의 몸 크기에 비해 발자국의 폭이 상대적으로 매우 좁음을 알 수 있다.
또한, 동물이 보행할 때 좌우방향으로 몸의 움직임이 거의 나타나지 않는다는 것을 알 수 있다. 이러한 독특한 현상은 지금까지 보고되었던 사족보행 로봇의 연구 결과와는 매우 상이한 것이다. 즉, 동물들이 보행중 에너지 소비를 최소화하고 최소의 힘 또는 토크로 자신의 몸을 제어하기 위하여 이러한 독특한 보행자세를 유지하는 것이다.
위와 같은 관찰로부터, 본 발명자는 동물이 보행중에 매우 작은 다리 폭을 갖는 반면, 매우 작은 몸의 흔들림만으로도 안정적인 보행이 가능한 이유를 연구하였다.
먼저, 보행 동물의 독특한 보행자세를 이해하기 위해 다음과 같이 역진자 모델을 이용한 시뮬레이션을 수행하였다.
도 6에 도시된 바와 같이, 지행류 포유동물은 좁은 발자국을 가지고 있으며, 이러한 특징은 다음과 같은 간단한 시뮬레이션으로 증명될 수 있다. 구체적으로, 본 발명자는 이러한 특징을 이해하기 위해, 하나의 점 질량(point mass)에 질량이 없는 두 개의 가상 링크(massless two link)를 가지고 있는 모델을 상정하였다.
여기서, 질량(m)은 지면과의 접촉점 A 또는 B가 지면에 닿는 순간 길이(r)를 갖는 링크로 연결된다.
이 경우, 각 질량(m)의 각 가속도(angular acceleration)(α)는 다음과 같이 표현된다.
Figure 112005077932939-PAT00004
그리고, 질량(m)의 가속도(linear acceleration)는 기초적인 동역학 이론에 의하여 아래 [수학식 4]와 [수학식 5]와 같이 계산된다.
Figure 112005077932939-PAT00005
Figure 112005077932939-PAT00006
여기서, ω는 접촉점 A에서의 질량(m)에 대한 각속도이다. 그리고 g는 중력 가속도이고, θ는 수평에서부터 접촉점 A와 연결된 링크까지의 사잇각을 측정한 것이며, r은 링크의 길이이다.
[수학식 3]을 [수학식 4]와 [수학식 5]에 대입하면, 접촉점 A에서의 지면 반발력(ground reaction force) Fx와 Fy는 아래 [수학식 6]과 [수학식 7]와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112005077932939-PAT00007
Figure 112005077932939-PAT00008
지면 반발력과 지면과 닿는 발폭 사이의 관계를 설명하기 위해, θ와 ω의 수치 해석적 적분시 각각의 초기값을 다음과 같이 결정하였다.
Figure 112005077932939-PAT00009
도 7은 지면과 닿는 발폭과 보행중 사족 동물이 넘어지는 시간과의 관계를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 지면 반발력의 관점에서 살펴보면, 발폭이 좁은 경우(폭 0.05m)가 발폭이 넓은 경우(폭 0.4m)에 비해 지면 반발력이 작게 가해지는 것을 알 수 있다. 아울러, 동일한 지면 반발력이 작용할 경우, 발폭이 좁을수록 몸통이 한쪽 방향으로 넘어지는 것을 쉽게 또는 작은 힘으로 막을 수 있다는 결론을 얻을 수 있다. 이러한 결과는 지행류 포유동물이 보행중에 그들 자신의 몸을 최대한 작은 에너지를 가지고 제어하려고 발폭을 좁게 사용한다는 것을 의미한다.
결론적으로, 도 7에 나타낸 바와 같이, 발폭이 작음에도 불구하고 다리를 움직이기에 충분한 시간을 갖고 있기 때문에 안정되게 보행할 수 있다.
본 발명에서 분석되고 제안된 것들을 기초로 만들어진 사족보행 로봇의 구성에 관한 실시예가 도 8 내지 도 10에 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 다리구조는 지행류 포유동물의 그것을 모방하였으며, 다리의 길이는 앞에서 언급한 Manipulability 이론으로부터 결정되었다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사족보행 로봇(1000)은 몸체부(500)와, 상기 몸체부(500)에 회전이 가능하게 설치된 앞다리(100) 및 뒷다리(200)로 이루어져 있으며, 앞다리(100)와 뒷다리(200)는 전체적으로 몸의 안쪽으로 꺾인 관절을 가지고 있다.
보다 세부적으로, 상기 앞다리(100)는 허벅지(140), 장딴지(170) 및 발(150)로 구성되어 있다. 그리고, 상기 몸체부(500)와 허벅지(140) 사이에는 어깨관절 (110)이 설치되어 있고, 상기 허벅지(140)와 장딴지(170) 사이에는 앞무릎관절(120)이 설치되어 있으며, 상기 장딴지(170)와 발(150) 사이에는 발목힌지(180)가 설치되어 있다.
특히, 앞다리(100)는, 어깨관절(110)과 무릎관절(120) 외에 쇄골관절(130)을 포함한 3자유도를 가지고 있다. 앞다리(100)는 보행시 효율을 높이기 위해 폭이 좁게 조절될 수 있는 특징을 가지고 있으며, 쇄골관절(130)에 있는 조인트에 의해 보행중 발 사이의 폭이 조정된다. 상기 쇄골관절(130)은 다른 관절과는 교차되는 방향으로 있어 앞다리(100)의 횡방향 회전 이동이 가능하다.
상기 앞다리(100)의 구성과 유사하게, 상기 뒷다리(200)는 허벅지(240), 장딴지(270) 및 발(250)로 구성되어 있다. 그리고, 상기 몸체부(500)와 허벅지(240) 사이에는 엉덩이관절(210)이 설치되어 있고, 상기 허벅지(240)와 장딴지(270) 사이에는 뒷무릎관절(220)이 설치되어 있으며, 상기 장딴지(270)와 발(250) 사이에는 발목힌지(280)가 설치되어 있다.
한편, 뒷다리(200)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 원활한 움직임을 위해 무게가 많이 나가는 모터(300c)(300d)를 모두 허벅지(240)의 회전축에 장착하였다.
또한, 뒷다리(200)의 발(250) 부분에는 클러치(600)와 스프링(700)이 장착되어 있다. 이에 따라, 보행시 발(280)이 땅에 닿아 충격을 받을 때는 스프링(700b)이 충격을 흡수하고 땅을 박찰 때만 클러치(600)로 동력을 전달하여 발목힌지(280)를 중심으로 움직이는 구성으로 되어 있다. 상기 클러치(600)는 모터(300d)로부터 동력을 전달받는다.
보다 구체적으로 구동부분을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 앞다리(100)에서는, 모터(300a)의 구동으로 몸체부(500)에 대하여 허벅지(140)가 어깨관절(110)을 중심으로 회전구동된다.
그리고, 모터(300b)의 구동으로 허벅지(140)에 대하여 장딴지(170)가 힌지 운동한다.
상기 장딴지(170)와 발(150) 사이에는 스프링(700a)이 설치되어 있어 이동중 발(150)이 탄력적으로 힌지운동할 수 있게 되어 있다.
다음, 뒷다리(200)에서는, 모터(300c)의 구동으로 몸체부(500)에 대하여 허벅지(240)가 엉덩이관절(210)을 중심으로 회전구동된다.
또한, 모터(300d)의 구동으로 허벅지(240)에 대하여 장딴지(270)가 힌지 운동한다. 이 경우, 상기 모터(300d)가 허벅지(240)에 설치되어 있으므로, 장딴지(270)와 허벅지(240) 사이는 무단벨트(800a)에 의해 동력이 전달된다.
또한, 상기 장딴지(270)와 발(250) 사이에도 무단벨트(800b)가 연결되어 있어 발(250)의 힌지운동이 자연스럽게 이루어진다.
물론, 상기 무단벨트(800a)(800b)는 여러 풀리에 의해 결합된다.
또한, 클러치(600)의 구동과 스프링(700b)의 작용에 의해, 충격없이 보다 원활한 거동이 가능해진다.
다양한 환경에서 인간과 함께 생활하기 위한 사족 보행 로봇은 다양한 보행이 가능하도록 간단하면서도 효율적인 다리 메커니즘을 갖고 있어야 한다. 본 발 명에 의해 개발된 사족 보행 로봇 플랫폼은 도 11에 도시된 바와 같이,
1) 지능형 로봇 및 엔터테인먼트 로봇 개발을 위한 플랫폼
2) 감성공학을 접목시킨 심리치료 로봇 개발을 위한 플랫폼
3) 시각 장애자를 위한 안내 로봇 개발을 위한 플랫폼
등의 다양한 분야에서 응용될 수 있다.
전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 생체모방학에 근거하여 다리 메카니즘이 결정되기 때문에 사족 로봇의 기동성과 환경적응 능력 그리고 효율의 향상을 극대화할 수 있다는 이점이 있다.
특히, 앞다리에는 쇄골관절이 설치되어 있어 앞다리의 발 사이의 폭을 조절할 수 있으므로 보다 안정된 거동이 가능하게 된다.
또한, 뒷다리의 하단에는 발목 힌지를 경유하여 발이 설치되어 있고, 상기 발목 힌지 부분에는 클러치와 스프링이 장착되어 있어, 보행시 발이 땅에 닿아 충격을 받을 때는 스프링이 충격을 흡수하고 땅을 박찰 때만 클러치로 동력을 전달하게 되어 실제 포유동물의 거동에 보다 근접되게 할 수 있다.
또한, 무거운 모터가 뒷다리의 허벅지에 부착되어 있어 보다 원활한 거동이 가능하게 된다.

Claims (5)

  1. 앞다리는 지지하는 힘을 내고 뒷다리는 추진하는 힘을 낼 수 있도록, 측면에서 바라볼 때 앞다리(100)와 뒷다리(200)는 각각 허벅지(140)(240)와 장딴지(170)(290)가 결합된 구성으로 되어 있되, 몸체부의 안쪽으로 꺾이는 구성을 갖도록 몸체부와 허벅지 사이 및 허벅지와 장딴지 사이에는 힌지운동용 관절이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 사족보행 로봇의 다리 메커니즘.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 앞다리(100)의 상부에는 발(150) 사이의 폭을 조절하기 위한 쇄골관절(130)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 사족보행 로봇의 다리 메커니즘.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 뒷다리(200)의 하단에는 발목 힌지(280)를 경유하여 발(250)이 설치되어 있고, 상기 발목 힌지(280) 부분에는 클러치(600)와 스프링(700b)이 장착되어 있어, 보행시 발이 땅에 닿아 충격을 받을 때는 스프링이 충격을 흡수하고 땅을 박찰 때만 클러치로 동력을 전달하여 움직이도록 구성된 것을 특징으로 하는 사족보행 로봇의 다리 메커니즘.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 앞다리(100)의 하단에는 발목 힌지(180)를 경유하여 발(150)이 설치되고, 상기 장딴지(170)와 발(150) 사이에는 스프링(700a)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 사족보행 로봇의 다리 메커니즘.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    원활한 움직임을 위하여, 뒷다리(200)에는 모터(300c)(300d)가 허벅지(140)(240)에 장착된 것을 특징으로 하는 사족보행 로봇의 다리 메커니즘.
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