TW499349B - Legged mobile robot, leg structure of legged mobile robot, and mobile leg unit for legged mobile robot - Google Patents

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499349 A7 B7 五、發明説明（1) 〔技術領域〕 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於具備有至少複數條的可動腳之腳式移動 機器人；特別是關於利用可動腳步行或進行其他的腳式作 業之腳式移動機器人。 更詳細上，本發明係關於以Ζ Μ P ( Zero Moment Point )作爲安定度判定規範進行腳式作業時其機體姿勢的安定 控制之腳式移動機器人；特別是關於以較緩慢的取樣周期 依照Ζ Μ P安定判別規範進行機體姿勢的安定控制之腳式 移動機器人。 〔先行技術〕 應用電性或磁性的作用進行近以人類動作之機械裝置 稱爲「機器人」。機器人的語源則源由於斯拉夫語的a R〇B ◦ T A (奴隸機械）〃。日本國中機器人開始普及 則始於1 9 6 0年代末期，大多是工廠中以生產作業自動 化/無人化爲目的之操縱裝置或運送機器人之工業用機器 人(industrial robot) 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 最近，有關模擬人類或猿猴等用2腳站立步行之動物 身體結構或動作之腳式移動機器人已著手開發硏究，提高 對實用化的期待。2腳站立之腳式移動比4腳或6腳式等 不安定且不容易控制姿勢或控制步行，不過在不平整地或 障礙物等的作業路徑上對呈凹凸的步行面或對有段差或階 梯的升降可以與不連續的步行面相對應等，而能實現柔性 移動作業之點則是具優越性。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4- 499349 A7 _B7 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 呈現人類身體結構或動作之腳式移動機器人特別稱爲 「人類形狀」或「人類模型」的機器人（humaniod robot) 。人類模型機器人例如可以支援生活，即是可以支援住家 環境其他日常生活上種種場面的人性活動。 人類的作業空間或居住空間幾乎是配合2腳站立步行 的持有人類的身體結構或行爲模式加以形成。換言之，人 類的居住空間對車輪等其他的驅動裝置作爲移動手段之現 有的機械的移動系統存在多種的障礙。因此爲了機械系統 ，即是機械人替代人類的種種作業，進而深入人類的居住 空間，機器人的能移動範圍與人類的移動幾乎相同較爲理 想。此點則爲腳式移動機器人期許實用化的所在。被認爲 爲了提高機器人與人類的住家環境的親和性必須以2腳站 立步行。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 有關2腳式腳式移動機器人的姿勢控制或安定步行之 技術已有多數個提案。此處言及之安定的「步行」可以定 義爲「不翻倒，用腳移動」。機器人的姿勢安定控制對避 免機器人翻倒則非常重要。其理由係因翻倒造成機器人中 斷執行中的作業且從翻倒狀態重新站起進行作業耗費相當 多的勞力或時間之故。另外即使機器人本體或與翻倒的機 器人造成衝突之對方側的物體，也會有因翻倒而造成致命 性損傷的危險。因此，腳式移動機器人的設計/開發上， 姿勢安定控制或防止步行時翻倒則爲最重要課題的1種。 有關腳式移動機器人的控制姿勢安定或防止步行時翻 倒大多是以Ζ Μ P ( Zero Moment Point )規範步行安定度的 本紙^度適用中晒家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ~ ' 499349 A7 B7 五、發明説明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 判別。Ζ Μ P的安定度判別規範係根據步行系在路面上與 重力及慣性力、以及這些力矩作爲路面對步行系的反作用 之與地面反作用力和與地面反作用力力矩平衡之「達朗貝 爾（D’Alembert )的原理」。力學推論的總結則爲在腳底接 地點與路面所形成支承多角形（即是Ζ Μ P安定領域）的 邊上或其內側，存在傾斜軸及旋轉軸力矩爲零之點，即是 存在「Ζ Μ P ( Zero Moment Point)」。 本說明書中，Ζ Μ P規範係指「在於步行的任何瞬間 ，若是ZMP存在於形成爲腳部與路面之支承多角形的內 側，且作用機器人推向路面的方向之力，則機器人不致翻 倒（機體爲迴轉運動）而能安定地步行」。 依據依照Ζ Μ P規範生成2腳步行模樣，具有可以預 先設定腳底著地點，與路面形狀相對應之足先端的運動學 上的拘限條件容易衡量之優點。另外Ζ Μ Ρ爲安定度判別 規範係指不是以力而是以軌道作爲運動控制上的目標値， 所以技術上實現的可能性提高。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然而，關於Ζ Μ Ρ的槪念以及Ζ Μ Ρ用於步行機器人 的安定度判別規範之點，在於Miomir ¥1^〇1)1^〇¥：^著 LEGGED LOCOMOTION ROBOTS"(力口藤一良P著『步行機器 人人工的腳』（日刊工業新聞社））中已記載。 過去，Ζ Μ Ρ爲安定度判別規範之機器人的姿勢安定 控制或步控制一般是施加校正控制使其再度回到ζ Μ Ρ位 置脫離Ζ Μ Ρ安定領域的安定領域。換言之，通常的動作 期間中，ΖΜΡ可以自由移動，不過其移動量超越一定的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -6 - 499349 Α7 Β7 五、發明説明（4)

領域時開始控制腳部等各關節的驅動而控制事後的Ζ Μ P 位置。 例如，日本專利特開平5 — 3 0 5 5 7 9號公報中所 載述之腳式移動機器人則是使Ζ Μ Ρ爲零之地面上的點與 目標値致而進行安定步行。 另外，日本專利特開平5 — 3 ◦ 5 5 8 1號公報中所 載述之腳式移動機器人構成爲ΖΜΡ於支承多面體（多角 形）內部，或是著地、離地時Ζ Μ Ρ在離支承多角形的端 部至少具有所一定的空隙之位置。此情況，即使承受外力 等Ζ Μ Ρ也會有一定距離的空間，而提高步行時機體的安 定性。 另外，在日本專利特開平5 — 3 0 5 5 8 3號公報中 ，載示依Ζ Μ Ρ目標位置控制腳式移動機器人的步行速度 之點。即是利用預先所設定的步行模樣/資料，驅動腳部 關節使Ζ Μ Ρ與目標位置一致，並且檢測出上體的傾斜而 依該檢測値變更所設定步行模樣/資料的讀出速度。當踏 到未知的凹凸而前傾機器人時，可以加快讀出速度而恢復 姿勢。另外因Ζ Μ Ρ控制在目標位置，所以即使在兩腳支 持期變更讀出速度也不致造成障礙。 . 另外，日本專利特開平5 — 3 0 5 5 8 5號公報中， 已載示有關依Ζ Μ Ρ目標位置控制腳式移動機器人的傾斜 姿勢之點。即是檢測出Ζ Μ Ρ目標位置周圍的力矩，當力 矩產生時，經驅動腳部使該力矩成爲零而進行安定步行。 上述過機器人的姿勢安定度控制係探索形成腳地接地 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -7- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（5) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 點與路面的支持多角形即是Ζ Μ P安定領域的邊上或其內 側傾斜及旋轉軸力矩力成爲零之點設爲基本動作。另外施 加校正控制使Ζ Μ Ρ位置若脫離之Ζ Μ Ρ安定領域仍再度 回到安定領域。 不過Ζ Μ Ρ規範不超過機器人的機體及路面不限於剛 體而能夠假定爲接近（即是作用任何之力或力矩也不變形 或作動）爲前提所能使用的規範。換言之，機器人或路面 不限於剛體而能夠假定爲接近時，例如機器人高速作動而 作用於Ζ Μ Ρ (並進）之力或站腳更換時的衝擊力變大； 機器人自身發生變形或運動時，對於所施加之力不適度管 理機器人的變形量則存在機器人之空間自身變爲不安定； 假設機器人的姿勢滿足Ζ Μ Ρ規範（Ζ Μ Ρ存在於支承多 角形的內側，且機器人作用推向路方向之力）也由於使不 安定的ΖΜΡ安定，而機器人的姿勢變爲不安定。特別是 機器人的重力越低則越對機體發生高速的迴轉運動，而對 實現安定步行造成困難。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第1圖及第2圖中分別表示機器人或路面不限制接近 剛體的理想模式的情況、及現實上不是剛體的情況其 Ζ Μ Ρ位置與機器人的變形量（或運動量）其兩者的關係 (即是機器人所持有的Ζ Μ Ρ舉動空間）。 機器人或路面不限制接近剛體的理想情況，在於該 Ζ Μ Ρ舉動空間，如第1圖所示，即使在於所算出的 Ζ Μ Ρ安定領域內的任一 Ζ Μ Ρ位置也不發生變形量（或 運動量）。換言之，即使在於任一的Ζ Μ Ρ位置也不會喪 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -8- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（6) 失機體姿勢的安定性。 不過實際系統中的ζ Μ P舉動空間，機器人或路面並 不是剛體，而是所算出之ΖΜΡ安定領域內，依ΖΜΡ位 置也對機器人產生變形量（或運動量）。第2圖所示之例 則是在於Ζ Μ Ρ安定領域內的略中心附近，因對機器人不 產生變形量（或運動量），所以原來狀態則是機器人不喪 失機體姿勢的安定性。不過隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安 定領域的中央，機器人的變形量（或運動量）逐漸往負方 向增大。 第1圖及第2圖所示的Ζ Μ Ρ舉動空間係依Ζ Μ Ρ位 置及機體承受地面之與地面反作用力而被定義。此Ζ Μ Ρ 舉動空間中機器人其變形量（或運動量）的正負，負爲產 生使Ζ Μ Ρ移動到安定領域的邊緣之空間畸變的方向，正 爲產生使Ζ Μ Ρ移動到安定領域的中心之空間畸變的方向 。因此，如第2圖所示，隨著ΖΜΡ位置偏離ΖΜΡ安定 領域的中央，機器人的變形量（或運動量）往負方向逐漸 增大係在Ζ Μ Ρ安定領域內，並且朝向Ζ Μ Ρ安定領域的 邊緣逐漸變形，不久造成機體翻倒。 因而計算上機器人的ΖΜΡ位置即使在於ΖΜΡ安定 領域內也必須隨時執行機體姿勢的控制使其回到Ζ Μ Ρ安 定領域的中心。此樣Ζ Μ Ρ不斷地回到中心之控制方式的 代表例稱爲「倒立鐘擺」。不過此情況，必須進行高速（ 即是取樣周期極短）的控制，爲了姿勢控制而增大計算機 的負荷。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -------訂-I n ϋ I I-I n 1— r— · -9- 499349 A7 ___B7 五、發明説明（7 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 也就是Ζ Μ P安定度判別規範不超過機器人或路面爲 剛體之現實上含有不易滿足的前提條件的理想環境下實現 步行爲目標之安定度判別規範。因此，爲了在人類的居住 環境自律性繼續安定的作動步行，必要硏討考慮到Ζ Μ Ρ 其存在空間的安定性之機器人系統構成方法。 另外腳式移動機器人其腳式作業時的安定性/控制性 ，不只是受到步態即是受到四肢的動作模樣的影響，步行 等進行腳式作業受到地面、路面狀況的影響。其理由係腳 接觸路面時隨時都會受到與路面的反作用力之故。另外與 路面的反作用力特別是步行等的腳式作業中行進腳著地時 形成很大的衝撃力；依狀況該衝擊力成爲外擾力而使機器 人的姿勢不安定。 換言之，爲使2腳步行等的腳式移動機器不破壞姿勢 進行步行等的腳式作業，即使著地時也保持安定的姿勢熟 悉地面；當接地時儘可能使承受與路面的反作用力減低較 爲理想。另外與路面接觸之腳板的腳底構造對於機器人與 其接地面成立良好的關係則爲極度重要。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 例如，著地時爲了緩和受到地面的衝撃，在腳.部的腳 背面裝著彈性體在於業已普遍應用。 當接地時承受與地面的反作用力時，在機器人的機體 ，例如施加旋轉軸迴轉傾斜軸迴轉等種種的外擾。以前進 步行爲前題所構成之腳式移器人時，前後方向具有多種的 移動自由度；對行進方向的外擾即是對傾斜軸迴轉的外擾 能較容易處置。他者對使機體往橫方向搖動所作用之旋轉 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -10- 499349 A7 _______ B7 五、發明説明（8 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 軸迴轉的外擾則減低全能性。不過利用腳背的彈性體緩和 路面的衝擊力只能達到吸收各軸迴轉的衝擊力，而不能恢 復路面接地時或其他的外擾所喪失機體的姿勢安定性。即 是緩和接地時的衝擊，結果仍會導致機體翻倒。此樣的情 狀，Ζ Μ P位置開始脫離Ζ Μ P安定領域而施加ζ Μ P的 校正控制之事後的控制則是有一定限度。 另外，Ζ Μ Ρ的探索也就是指針的2腳步行的機體， Ζ Μ Ρ軌道通過左右兩腳之間（即是各別的腳內側）。再 則機體進行前進運動的結果：Ζ Μ Ρ軌道往一腳的外側移 動，他腳朝向前述一腳的更外側踏出則無法維持姿勢安定 性。此前進運動係爲他腳與一腳交叉之腳部動作，也是左 右腳部彼此間相互干涉，物理上/機構學上極困難實現的 動作。 另外，2腳的腳式移動機器人，一般是根據人或猴等 的身體結構，以前進運動爲基調加以設計’所以對前後方 向的外擾具有優良的完整性，對於橫方向的外擾則爲較低 的完整性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 不過只經由機體的動作控制實現腳式作業時的姿勢安 定性，由於控制器的運算速度或控制對象的回應速速以及 其他的問題尙未解決所以仍有困難。即是ζ Μ ρ位置開始 脫離Ζ Μ Ρ安定領域而施加Ζ Μ Ρ的校正控制之事後控制 則是有一定的限度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -11 - 499349 Α7 Β7 五、發明説明（9) 〔發明所欲解決之課題〕 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明的目的係爲提供以Ζ Μ P ( Zero Moment Point ) 作爲安定度判定規範適度進行腳式作業時其機體的姿勢安 定控制之優良腳式移動機器人。 本發明的另外目的係爲提供能以較緩慢的取樣周期依 Ζ Μ P安定度判別規範適度進行機體的姿勢安定控制之優 良腳式移動機器人。 本發明的另外目的係爲提供形成人類的居住環境中自 律性繼續安定的動作步行之Ζ Μ Ρ舉動空間之優良腳式移 動機器人。 本發明的另外目的係爲提供能緩和接地時承受路面的 衝擊力，並且能恢復已喪失機體的姿勢安定性之腳式移動 機器人的可動腳單元其足部的平面足構造。 本發明的另外目的係爲提供不單是依賴機器人機體的 動作控制且能容易地維持姿勢安定性所構成之優良腳式移 動機器人。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的另外目的係爲提供經強代對橫方向的外擾之 穩健性就能容易地維持姿勢安定性所構成之優良腳式移動 機器人。 〔用以解決課題之手段及作用〕 本發明係針對上述課題，其第1重點爲具備2條以上 的可動腳之腳式移動機器人；其特徵爲： 具備控制以機體的傾斜軸力矩及旋轉軸力矩爲零之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -12- 499349 A7 B7 五、發明説明（10) Ζ Μ P的位置與機體承受地面之與地面反作用力所定義的 Ζ Μ Ρ舉動空間之Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段係預先對Ζ Μ Ρ舉動空 間施加一定的畸變或一定的特性之腳式移動機器人。 〔先行技術〕中已說明過之Ζ Μ Ρ安定度判別規範， 不超過只在機器人的機體及路面不限於剛體而能假定爲接 近時能夠使用的規範。即是因不能假定爲機器人或路面不 限於副體而爲接近剛體，所以對所施加之力不以適切且較 短的取樣周期管理機器人的變形量，則在於Ζ Μ Ρ的空間 自體變爲不安定；假設即使機器人的姿勢滿足Ζ Μ Ρ安定 度判別規範，也爲了使不安定的Ζ Μ Ρ安定，而機器人的 姿勢變爲不安定。 因此本發明第1重點之腳式移動機器採用Ζ Μ P ( Zero Moment Point)作爲姿勢的安定度判別規範，也是採用持有 考慮到機器人機體的變形量或運動量經加以安定之Ζ Μ P 的存在空間之機器人系統構成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 即是前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段係預先在ζ Μ Ρ舉 動空間施加畸變使其產生隨著Ζ Μ Ρ位置從前述可動腳的 腳底接地點與路面所形成之由支持多角形所形成之Ζ Μ Ρ 安定領域的中央偏ΖΜΡ位置而ΖΜΡ位置移到前述之 Ζ Μ Ρ安定領域的中央之機體的變形量或運動量。因此形 成爲容易維持機體的姿勢安定性之構造。或者是前述 Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段，依前述與地面反作用力施加前 述機窃1人的變形S或運動量的大小、或是變化方向之一*定 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ' — -13- 499349 A7 _；_ B7 五、發明説明（11) 的特性亦可。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明第1重點之腳式移動機器人，並不是ZMP位 置移動量超過一定的領域才開始事後的校正控制，而是預 先施加使機器人的姿勢安定之空間畸變，所以即使機體的 控制機構未持有充足的回應速度，也能對外擾等達到較高 的穩健性。 此處，前述Ζ Μ P舉動空間控制手段，使其在於前述 Ζ Μ Ρ安定領域的略中心設定機體其變形量或運動量的極 小點亦可。此種情況，因隨時姿勢安定的方向產生機體的 變形量或運動量，所以保持姿勢安定變容易。另外即使爲 較低的取樣周期也能進行充分的姿勢安定控制。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段，使其在於前述 Ζ Μ Ρ安定領域的略中心設定機體其變形量或運'動量的極 小點，並且在接近前述Ζ Μ Ρ安定領域的境界附近設定機 體變形量或運動量的極大點亦可。此種狀況，夾隔在極大 點的領域，則因產生機器人其機體的變形量或運動量使 Ζ Μ Ρ位置隨時朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心，所以保持姿 勢安定性變容易；另外即使爲較低的取樣周期也能進行充 分的姿勢安定控制。對於此點，從超過極大點的時間點’ 因產生Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的外側之變形量或 運動量，所以機器人從「姿勢安定模式」轉變爲「翻倒模 式」。 另外，前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段係爲針對單腳支 持後期的站立腳，於與行方向成正交的方向施加：當與地 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -14- 499349 A7 B7 _ 五、發明説明（12) 面反作用力較小時，產生隨者Ζ Μ P位置偏離ζ Μ P安定 領域的中心而朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的 方向之機器人的變形量或運動量，不過逐漸地面反作用力 增大，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而 Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域中心之機器人的變形量或 運動量之空間畸變亦可。另外，於行進方向施加：當地面 排斥力減少時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域 的中心而朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向 之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用力增 大，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而 Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之機器人的變形量 或運動量之空間畸變。 此種情況，當與地面反作用力較小，Ζ Μ Ρ ·位置移到 機體的內側時單腳支持後期的站立腳朝向內側向側彎曲並 且Ζ Μ Ρ位置移到機體的外側時該站立腳朝向外側彎曲， 不過逐漸與地面反作用增大，相反地，Ζ Μ Ρ位置移到機 體的內側時該站立腳朝向外側彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機 體的外側時該站立腳朝向內側彎曲。另外，當與地面反作 用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到機體的前方時該站立腳朝向 前方彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時該站立腳朝向 後方彎曲，不過逐漸與地面反作用力增大，相反地， Ζ Μ Ρ位置移到機體的前方時該站立腳朝向後彎曲並且 Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時該站立腳朝向前方彎曲。 另外，前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段係爲針對單腳支 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15 - 499349 Α7 Β7 五、發明説明（13) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 持後期的體幹部，於與行進方向成正交的方向施加：當與 地面反作用較小時產生隨著Ζ Μ P位置偏離ζ Μ P安定領 域的中心而朝向Ζ Μ Ρ位置偏離ζ Μ Ρ安定領域中心的方 向之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用力 增大，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離ζ Μ Ρ安定領域的中心而 Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域中心之機器人的變形量或 運動量之空間畸變亦可。另外，於行進方向施加：當地面 排斥力較小時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域 的中心而朝向Ζ Μ Ρ位置脫離ζ Μ Ρ安定領域中心的方向 之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用力增 大，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離ζ Μ Ρ安定領域的中心而 Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之機器人的變形量 或運動量之空間畸變亦可。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此種情況，當與地面反作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移 到機體的內側時體幹部朝向內側彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到 機體的外側時體幹部朝向外側彎曲，不過逐漸與地面反作 用力增大，相反地，Ζ Μ Ρ位置移到機體的內側時幹部朝 向外側彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的外側時體幹部朝向 內側彎曲。另外，與地面反作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移 到機體的前方時體幹部朝向前方彎曲並且由Ζ Μ Ρ位置移 到機體的後方時體幹部朝向後方彎曲，不過逐漸與地面反 作用力增大，相反地，Ζ Μ Ρ位置移到機體的前方時體幹 部朝向後方彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時體幹部 朝向前方彎曲。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -16- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（14) ----------裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 另外，前述ζ Μ P舉動空間控制手段係爲針對兩腳支 持期的站立腳，於與行進方向成正交的方向施加：當與地 面反作用力較小時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定 領域的中心而朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的 方向之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用 力增大，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心 而Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之機器人的變形 量或運動量之空間之空間畸變亦可。另外，於行進方向施 加：當與地面反作用力較小時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離 Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向Ζ Μ Ρ位置脫離Ζ Μ Ρ安定 領域中心的方向之機器人的變形量或運動量’不過逐漸與 地面反作用力增大，產生隨著ΖΜΡ位置脫離ΖΜΡ安定 領域的中心而Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的冲心之機 器人的變形量或運動量之空間畸變亦可。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此種情況，與地面反作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到 機體的內側時兩腳支持期的站立腳朝向側彎曲並且Ζ Μ Ρ 位置移到機體的外側時該站立腳朝向外側彎曲’不過逐漸 與地面反作用力增大，相反地，Ζ Μ Ρ位置移到機體的內 側時該站立腳朝向外側彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移動機體的外 側時該站立腳朝向內側彎曲。另外，與地面反作用力較小 時，ΖΜΡ位置移動機體的前方時該站立腳朝向前方彎曲 並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時該站立腳朝向後方彎曲 ，不過逐漸與地面反作用力增大，相反地，Ζ Μ Ρ位置移 到機體的前方時該站立腳朝向後方彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 499349 A7 B7 五、發明説明（15) 到機體的後方時該站立腳朝向前方彎曲。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 另外，前述Ζ Μ P舉動空間控制手段係爲針對兩腳支 持期的體幹部，於與行進方向成正交的方向施加：當與地 面反作用力較小時，產生隨著ΖΜΡ位置偏離ΖΜΡ安定 領域的中心而朝向向Ζ Μ Ρ位置偏離ζ Μ Ρ安定領域中心 的方向之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地板反作 用力增大，產生隨著Ζ Μ Ρ位置脫離Ζ Μ Ρ安定領域的中 心Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之機器人的變形 量或運動量之空間畸變亦可。另外，於行進方向施加：當 與地面反作用力較小時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ 安定領域的中心而朝向Ζ Μ Ρ位置脫離Ζ Μ Ρ安定領域中 心的方向之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反 作用力增大，產生隨著ΖΜΡ位置偏離ΖΜΡ安定領域的 中心而Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之機器人的 變形量或運動量之空間畸變亦可。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此種情況，當與地面反作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移 到機體的內側時體幹部朝向內側彎曲並且ΖΜΡ位置移到 機體的外側時體幹部朝向外側彎曲，不過逐漸與地面反作 用力增大，相反地，Ζ Μ Ρ位置移到機體的內側時體幹部 朝向外側彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的外側時體幹部朝 向內側彎曲。另外，與地面反作用力較小時’ Ζ Μ Ρ位置 移到機體的前方時體幹部朝向前方彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移 到機體的後方時體幹部朝向後方彎曲’不過逐漸與地面反 作用力增大，相反地，Ζ Μ Ρ位置移到機體的前方時體幹 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0、〆297公釐） 499349 Α7 Β7 五、發明説明（16) 部朝向後方彎曲並且Ζ Μ P位置移位機體的後方時體幹部 朝向前方彎曲。 另外，前述ζ Μ Ρ舉動空間控制手段係爲針對單腳支 持前期的站立腳，於與行進方向成正交的方向施加··當與 地面反作用力較小時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安 定領域的中心而偏向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心 的方向之變形量或運動量’不過逐漸與地面反作用力增大 ，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而 Ζ Μ Ρ位置偏向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之機器人的變形量 或運動量之空間畸變亦可。另外，於行進方向施加：與地 面反作用力較小時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ女疋 領域的中心而朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的 方向之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地面排斥力 增大，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而 Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之機器人的變形量 或運動量之空間畸變亦可。 此種狀況，當地面反作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到 機體的外側時單腳支持前期的站立腳朝向外側彎曲並且 Ζ Μ Ρ位置移到機體的內側時該站立腳朝向內側彎曲，不 過逐漸與地面反作用力增大，相反地，Ζ Μ Ρ位置移到機 體的外側時該站立腳朝向內側彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機 體的內側時該站立腳朝向外側彎曲。另外，當與地面反作 用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到機體的前方時該站立腳朝向 前方彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時該站立腳朝向 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------装-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19- 499349 A7 B7___ 五、發明説明（17) 後方彎曲，不過逐漸與地面反作用力增大，相反地， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} Ζ Μ P位置移到機體的前方時該站立腳朝向方彎曲並且 Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時該站立腳朝向前向彎曲。 另外，前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段係爲針對單腳支 持前期的體幹部，於與行進方向成正交的方向施加：當與 地面反作用力較小時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安 定領域的中心而朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心 的方向之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作 用力增大，產生隨著ΖΜΡ位置偏離ΖΜΡ安定領域的中 心而Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之機器人的變 形量或運動量之空間畸變亦可。另外，於行進方向施加： 當與地面反作用力較小時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離 Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ ρ安定 領域中心的方向之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與 地面反作用力增大，產生隨著ΖΜΡ位置作離ΖΜΡ安定 領域的中心而Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之機 器人的變形量或運動量之空間畸變亦可。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此種的狀況，當與地面反作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置 移到機體的外側時體幹部朝向外側彎曲並且ΖΜΡ位置移 到機體的內側時體幹部朝向內側彎曲，不過逐漸與地面反 作用力增大，相反地，Ζ Μ Ρ位置移到機體的外側時體幹 部朝向內側彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的內側時體幹部 朝向外側彎曲。另外，當與地面反作用力較小時’ ζ Μ ρ 位置移到機體的前方時體幹部朝向前方彎曲並且Ζ Μ Ρ位 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -20 - 499349 Α7 Β7 五、發明説明（18) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 置到機體的後方時體幹部朝向後方彎曲，不過逐漸與地面 反作用力增大，相反地，Ζ Μ P位置移到機體的前方時體 幹部朝向後彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時體幹部 朝向前方彎曲。 另外，前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段由略平板狀的平 面足框、及配置在前述平面足框的底面之由初期變形量較 大的領域和之後的變形量較小的領域所形成的持有非線形 彈性特性之足底緩衝體、及裝設在前述平面足框上面的略 中央之用來連結前述腳式移動機器的作動腳之腳腕連結部 所構成之各可動腳的足部構造亦可。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此樣經使用持有非線性變形特性之足底緩衝體，首先 與路面開始接觸則足底緩衝體開始變形，所以能期許充足 的緩衝作用。另外，進而變形行進則依非線性特性減少每 個施加負荷的變形量，所以不致因過度變形而造成足底不 安定。換言之，由於前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段由足部 構造所構成，因而可以施加持有使Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ 安定領域的內側之機器人的變形量或運動量產生的空間畸 變之Ζ Μ Ρ舉動空間。 另外，前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段由實現前述可動 腳的關結自由度之1個以上的關節致動器、及由前述腳式 移動機器人的機體內側支持前述關節致動器之持有第1剛 性之內側支持體、及由前述腳式移動機器人的機體外側支 持前述關節致動器的持有比第1剛性還大的第2剛性之外 側支持體所構成之各可動腳的腳部構亦可。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） •21 - 499349 Α7 Β7 五、發明説明（19) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由於且備由此種腳部構造所形成之Ζ Μ P舉動空間控 制手段，因而即使機器人的機體發生未預期的外擾時’也 能加以作用使Ζ Μ Ρ不易移動到機體的外側，即是不易移 動到不踏地面的相反側。此結果：腳式移動機器人全體’ 因強化對橫方向外擾之穩健性，所以機體的姿勢安定化控 制顯著變容易。換言之，由於外擾因而經誘導使Ζ Μ Ρ移 動到機體的內側，即是移動到不踏地面之側。即是能夠在 Ζ Μ Ρ舉動空間施加使Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的 內側之機器人的變形量或運動量產生之空間畸變。例如’ 腳式移動機器人，當由於未預期的外擾而朝向不踏地之側 ，即是朝向左右兩腳之間移動Ζ Μ Ρ時，使擺動腳高速地 著地就能使安定領域倍增，而能容易地防止翻倒。 另外，本發明的第2要點爲至少具備複數條可動腳之 用於腳式移動機器人的足部構造；其特徵爲： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 具備：配置在前述平面足框的底面之由初期變形量較 大的領域和之後變形量較小的領域所形成之持有非線性特 性之足底緩衝體、及裝設在前述平面足框上面的略中央之 連結前述腳式移動機器人的作動之腳腕連結部而構成之用 於腳式移動機器人的足部構造。 前述足底緩衝體例如將高度不同的2個以上的足部構 造裝設在前述平面足框底面的一定部位而構成。經組合高 度不同的緩衝構件，就能較容易地實現足底緩衝體的非線 性變形特性。 此樣經使用持有非線性變形特性之足底緩衝體，首先 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -22- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（2Q) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 與路面開始接觸則足體緩衝體開始變形，所以能期許充足 的緩衝作用。另外更加地變形行進則由於非線性特性而逐 漸減少每個施加負荷的變形量，所以不致由於過度變形而 造成足底不安定。換言之，依據本發明的第2要點之用於 腳式移動機器人的足部構造，可以施加產生使Ζ Μ P位置 朝向Ζ Μ Ρ安定領域的內側之機器人的變形量或運動量的 持有空間畸變之Ζ Μ Ρ舉動空間。 另外，前述足底緩衝體分別裝設在前述平面足框其底 面的內側以及外側亦可。此種情況，使其分別裝設在前述 平面足框其內側以及外側，且設定外側比內側還高之足底 緩衝體的彈性係數。 內側與外側其足底緩衝體之變形特性的不同，因而當 施加較高的衝擊力時，內側足底緩衝體更深陷入·。此結果 :搭載在此平面足框上之腳部單元朝向機器人的機體內側 ，-即是朝向中心側（未踏地側）傾斜；使機器人的Ζ Μ Ρ 朝向機體的內側同時使其往擺動腳著地就使安定領域倍增 的方向移動，而能達到使姿勢的安定/控制性提高的效果 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，前述平面足框，比前述腳式移動機器人的傾斜 軸迴轉還更加強化旋轉軸迴轉的剛性亦可。例如，在平面 軸框的上面及/或底面的一定部位設置凹部，就能比前述 腳式移動機器人的傾斜軸迴轉還更加強化旋轉軸迴轉的剛 性。 2腳站立式樣的腳式移動機器，一般Ζ Μ Ρ的存在範 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -23- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（21) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圍板方向（滾轉軸迴轉方向）比步行方向，即是比前後方 向（傾斜軸迴轉方向）還窄。換言之，由於對旋轉軸迴轉 的外擾之穩健性較低，因而對橫方向即是對旋轉軸迴轉要 求非常高的控制精度。依據本發明的足部構造，可以強化 旋轉軸迴轉的剛性，而可以達到使其顯著提高對橫方向的 外擾之穩健性的效果。此結果：2腳站立步行機器人的姿 勢安定控制變爲容易。 另外’本發明的第3要點爲具備至少1組之左右的可 動腳單元而進行腳式作業之式樣的腳式移動機器；其特徵 爲· 具備：實現前述可動腳的關節自由度之1個以上的關 節致動器、及由前述腳式移動機器人的機體內側支持前述 關節致動器的持有第1 ‘剛性之內側支持體、及由·前述腳式 移動機器人的機體外側支持前述關節致動器的持有比第1 剛性還大的第2剛性之外側支持體而構成之腳式移動機器 人。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依據本發明第3要點之腳式移動機器人，關於左右各 別的可動腳單元，採用其外側支持體及內側支持體兩者的 剛性互不相同之構造，即是採用比內側支持體還強化外側 支持體的剛性（特別是彎曲剛性）之構造。經採用此種的 構成，即使爲機器人的機體發生未預期的外擾時，也可以 加以作用使Ζ Μ P不易移到機器的外側，即是不易移到未 踏地的相反側。此結果：腳式移動機器人全體，因強化對 橫方向的干擾之穩健性，所以機體的姿勢安定化控制顯著 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -24- 499349 A7 _________Β7 五、發明説明（22) 變容易。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 換言之’依據本發明的第3要點，由於外擾而經誘導 使Ζ Μ Ρ移動到機體的內側，即是移到不踏地側。即是可 以在Ζ Μ Ρ舉動空間施加使Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領 域的內側之機器人的變形量或運動量產生。例如，腳式移 動機器人，當由於未預期的外擾而朝向未踏地側，即是朝 向左右兩腳之間移動Ζ Μ Ρ時，經高速使擺動腳著地就能 使安定領域倍增，而可以容易防止翻倒。 此處，第2剛性若爲第1剛性之1 . 2倍以上的彎曲 剛性較理想。換言之，第2剛性若爲第1剛性的1 . 5〜 2 . 〇倍程度則更加理想。 此第1剛性與第2剛性的不同係由於前述內側支持體 與前述外側支持體其肉厚的不同而被實現。 或者是第1剛性與第2剛性的不同係由於前述內側支 持體與前述外側支持體其形狀的不同而被實現。 或者是是第1剛性與第2剛性的不同係由於利用強度 不同的素材構成前述內側支持體及前述外側支持體也被實 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，前述可動腳的關節自由度至少包含大腿部旋轉 軸以及膝關節旋轉軸迴轉的自由度亦可。進而具備用來連 結平面足之腳腕關節的自由度亦可。 另外，本發明的第4要點爲用於對進行腳式作業的腳 式移動機器人進行左右的組合之可動腳單元，其特徵爲： 具備：實現前述可動腳的關節自由度之1個以上的關 本紙張凡度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -25- 499349 A7 _____B7 五、發明説明（23) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 節致動器、及由前述腳式移動機器的機體內側支持前述關 節致動器的持有第1剛性之內側支持體、及由前述腳式移 動機器人的機體外側支持前述關節致動器的持有比第1剛 性還較大的第2剛性之外側支持體所構成之用於腳式移動 機器人的可動腳單元。 針對左右1組搭載本發明第4要點的可動腳單元之腳 式移動機器人，形成爲左右各別的可動腳單元之外側支持 體與內側支持體其剛性不同之構造，即是形成爲比內側支 持體還強化外側支持體的剛性（特別是彎曲剛性）之構造 。因此，即使機器人的機體發生未預期的外擾時，也能加 以作用使Ζ Μ P不易移到機體的外側，即是不移到未踏地 的相反側。此結果：腳式移動機器人全體，因強化對橫方 向的外擾之穩健性，所以機體的姿勢安定化控制顯著變容 易。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 換言之，依據本發明的第4要點，由於外擾而誘導使 Ζ Μ Ρ移到機體的內側，即是移到不踏地側。即是可以在 Ζ Μ Ρ舉動空間施加Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的內 側之機器人的變形量或運動量產生之空間畸變。例如’搭 載該可動腳單元之腳式移動機器人，當由於未預期的外擾 而朝向未踏地側，即是朝向左右兩腳之間移動Ζ Μ Ρ時’ 經高速使擺動腳著地，就能使安定領域倍增，而可以容易 地防止翻倒。 此處，第2剛性若爲第1剛的1 . 2倍以上之彎曲剛 性較理想。換言之，第2剛性若爲第1剛性的1 . 5〜 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -26- 499349 A7 _____B7 五、發明説明（24) 2 . 0倍程度則更理想。 此第1剛性與第2剛性的不同係由於前述內側支持體 與前述外側支持體其肉厚的不同的被實現。 或者是第1剛性與第2剛性的不同係由於前述內側支 持體與前述外側支持體其形狀的不同而被實現。 或者是第1剛性與第2剛性的不同係由於利用強度不 同的素材構成前述內側支持體及前述外側支持體也被實現 〇 另外，前述可動腳的關節自由度至少含有大腿部旋轉 軸以及膝關節旋轉迴轉的自由度亦可。進而具備用來連結 平面足之腳腕關節的自由度亦可。 本發明另外其他的目的、優點，根據後述本發明的實 施形態或所附的圖面經更詳細的說明就能明白。 〔實施形態〕 以下，參照圖面詳細說明本發明的實施形態。 <A .機器人的構成> 第3圖及第4圖中表示從前方及後方觀看本發明實施 形態之「人類形狀」或「人類模樣」的腳式移動機器人 1 0 0站立的樣子。如同圖示，腳式移動機器人1 〇 〇由 體幹部1 0 1、及頭部1 0 2、及左右的上肢部1 〇 3、 及進行腳式移動之2腳的下肢部1 0 4、及統一控制機體 的動作之控制部1 0 5等所構成。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐)' ' "~ -27 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝·

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499349 A7 B7 五、發明説明（25) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 左右各別的下肢1 0 4以大腿部及膝關節及脛部及腳 腕及平面足等所構成，利用臀關節連結到體幹部的略最下 端。另外，左右各個的上肢以上腕、肘關節、前腕所構成 ，利用肩關節連結到體幹部上方的左右各側緣。另外’頭 部手頸關節連結到體幹部的略最上端中央。 控制部1 0 5爲搭載處理構成此腳式移動機器人 1 0 0之各關節致動器的驅動控制或各感測器（後述）等 送旳外部輸入之控制器（主控制部）、或是電源電路以及 其他周邊機器類之筐體。控制部包含遠距離操作用的通訊 介面或通訊裝置亦可。另外，第3圖及第4圖所示之例子 則是腳式移動機器人1 0 0將控制部背負在背部，不過控 制部的設置處所並沒有特別的限定。 此樣所構成之腳式移動機器人1 0 0，經由控’制部 1〇5之全身協調性的動作控制就能實現2腳步行。一般 是經反覆分割成之以下所示的各動作期間之步行周期而進 行上述2腳步行。即是 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (1 )右腳上提之左腳的單腳支持期 (2 )右腳接地之兩腳支持期 (3 )左腳上提之右腳的單腳支持期 (4 )左腳接地之兩腳支持期 腳式移動機器人1 0 0之步行控制系經預先計劃下肢 的目標軌道，在於上述的各期間進行計劃軌道的修正而加 以實現。即是兩腳支持期則是停止下肢軌道的修正後，應 本^張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） ' -28 - 499349 Α7 Β7 五、發明説明（26) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 用對計劃軌道的總修正量而以一定値修正腰的高度。另外 ，單腳支持期則是生成修正軌道使已修正過之腳的腳腕與 腰的相對位置關係回歸到計劃軌道。具體的修正係用5次 多次式的補間計算行使其對Ζ Μ P的偏差縮小之位置、速 度以及加速度成爲連續。 第5圖中以模式表示此腳式移動機器人1 〇 〇所具備 的關節自由度構成。如同圖所示，腳式移動機器人1 〇 〇 係爲由包括2支腕部和頭部1之上支、及實現移動動作之 2支腳部所形成之下肢、及連結上肢與下肢之體幹部等所 構成之複個肢體之構造體。 支持頭部1之頸關節具有稱頸關節偏離軸2及頸關節 傾斜軸3及頸關節旋轉軸4之3自由度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，各腕部由肩關節傾斜軸8及肩關節旋轉軸9及 上腕偏離軸1 0及肘關節傾斜軸1 1及前脘偏離軸1 2及 手腕關節傾斜軸1 3及手腕關節旋轉軸1 4及手部1 5等 所構成。手部1 5實際上爲含有複數根手指之多關節/多 自由度構造體。只不過手部1 5的動作，因較少幫助或影 響於機器人1 0 0的姿勢控制或步行控制，所以本說明書 則假定爲零自由度。 另外，構成下肢之各個腳部由臀關節偏離軸1 6及臀 關節傾斜軸1 7及臀關節旋轉軸1 8及膝關節傾斜軸1 9 及腳腕關節傾斜軸2 0及腳腕關節旋轉軸2 1及足部2 2 等所構成。人體的足部2 2實際上爲包含多關節/多自由 度的足底之構造體，不過本實施形態之腳式移動機器人 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公慶） -29- 499349 A7 B7 五、發明説明（27) 1 0 0的足底爲零自由度。因此各腳部以6自由度所構成 〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 綜合上述，本實施例之腳式移動機器人1 0 0全體’ 合計具有3 + 7><2 + 3 + 6父2 = 3 2自由度。只不過休 閑用的腳式移動機器人1 0 0並不一定侷限於3 2自由度 。當然可以依設計/製作上的規範條件或要求規格適度增 減自由度，即是適度增減關節數。 上述過的腳式移動機器人1 0 0所持有之各自由度實 際上用致動器加以組裝。因要求對2腳步行之不安定構造 體進行姿勢控制、外觀上排除多餘的膨脹而近似人類的自 然形狀等，所以致動器爲小型且輕量較理想。本實施例貝f] 是搭載以齒輪直結型且伺服器控制系單晶片化而內藏於馬 達/單元的式樣之小型A C伺服器/致動器。然丽，有關 此種的A C伺服器/致動器，例如在本案已讓渡之日本專 利特開2 0 0 0 - 2 9 9 9 7 0號公報（日本專利特願 1 1 — 33386號）中已載示。 第6圖中以模式表示本實施形態之腳式移動機器人 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 0 0的控制系統構成。如同圖所示，該控制系統由動態 反應使用者輸入而掌理情緒判斷或感情表現之思考模組 2 0 0、及控制關節致動器的驅動等機器人的全身協調運 動之運動控制模組3 0 0所構成。 思考控制模組2 0 0係爲進行由執行關於情緒判斷或 感情表現的運算處理之C P U ( Central Processing Unit) 211、或 RAM( R a n d o m A c c e s s M e o m e r y ) 2 1 2、 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -30- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（28) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) R〇M ( Read Only Memoery ) 2 1 3以及外部記憶裝置（ 硬碟驅動器等）2 1 4所構成之能夠執行模組內自行完結 的處理之獨立驅動型的資訊處理裝置。 思考控制模組2 0 0係爲由執行關於情緒判斷或感情 表現的運算處理之 CPU (Central Processing Unit) 2 1 1 、或R A Μ 2 1 2、R〇Μ 2 1 3以及外部記憶裝置（硬 碟驅動器等）2 1 4所構成之能夠進行模組內自行完結的 處理之獨立的資訊處理裝置。 思考控制模組2 0 0則是根據從畫像輸入裝置2 5 1 所輸入的視覺資料或從聲音輸入裝置2 5 2所輸入的聽覺 資料等從外界的刺激，決定腳式移動機器1 〇 〇現在感情 或意思。進而對運動控制模組3 0 0發出指令使其執行依 意思決定的動作或行動順序，即是執行四肢的運動。 此外運動控制模組3 0 0係爲由控制機器人1 〇 〇的 全身協調運動的CPU3 1 1、或RAM3 1 2、ROM 3 1 3以及外部記憶裝置（硬碟驅動器等）3 1 4所構成 之能夠進行模組內自行完結的處理之獨立驅動型的資訊處 秦 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 理裝置。外部記憶裝置3 1 4例如可以儲存依離線所算出 的步行圖案或Ζ Μ P目標軌道、其他的行動計劃。 運動控制模組3 0 0中，實現分散在機體人1 0 0全 身的各個關節自由度之各關節致動器（參照第5圖）、測 量體幹部的姿勢或傾斜之姿勢感測器3 5 1、偵出左右足 底的離地或著地之接地確認感測器3 5 2或3 5 3、管理 蓄電池等的電源之電源控制裝置等各種的裝置，經由匯流 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -31 - 499349 A7 B7 五、發明説明（29) 一 排/介面3 0 1加以連接。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 思考控制模組2 0 0及運動控制模組3 0 0，架構在 共通平台上’兩者間介由匯流排/介面2 0 1和3 0 1相 互連接。 運動控制模組3 0 0則控制實現思考控制模組2 0 0 所指示的行動之各關節致動器所形成之全身協調運動。即 是C Ρ ϋ 3 1 1將依思考控制模組2 0 0所指示的行動之 動作模樣從外部記憶裝置3 1 4取出，或是內部生成動作 模樣。然後C P U 3 1 1根據所指定的動作模樣設置足部 運動、ΖΜΡ軌道、體幹運動、上肢運動、腰部水平位置 及高度等，並且將指示根據這些設定內容的動作之指令値 傳送到各關節致動器。 另外，C P U 3 1 1依姿勢感測器3 5 1的'輸出訊號 偵出機器人1 0 0其體幹部位的姿勢或傾斜，並且依各接 地確認感測器3 5 2和3 5 3的輸出訊號偵出各可動腳是 否爲擺動腳或站立腳的其中1種狀態，而能適應地控制腳 式移動機器人1 0 0的全身協調運動。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，C P U 3 1 1控制機體的姿勢或動作使Ζ Μ Ρ 位置隨時都朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心。 進而，運動控制模組3 0 0，何種程度發現依思考控 制模組2 0 0所決定的意思之行動，即是將處理的狀況回 送到思考控制模組2 0 0。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） •32- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（3Q) < B ·機器人的姿勢控制> (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 大多數腳式移動機器人採用以ZMP ( Zero Moment Point )作爲步行的安定度判別規範。 Ζ Μ P之安定度判別規範係依據步行系對路面之重力 和慣性力、以及此2力的力矩作爲路面對步行系的反作用 之與地面反作用力、以及平行與地面反作用力之「達朗貝 爾的理論」；設定爲「在於步行的所有瞬間，若是ζ Μ Ρ 存在於足部與路面所形成之支持多角形的內側，且作用機 器人推向路面之力，則機器人不會翻倒（機體迴轉運動） 而能安定地步行」。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Ζ Μ Ρ用於安定度判別規範之機器人的姿勢安定度控 制係以在足底接地點與路面所形成之支持多角形的內側探 索傾斜軸和旋轉軸力矩成爲零之點爲根本。依根'據Ζ Μ Ρ 安定度判別規範之足步行模樣生成，具有能夠預先設定腳 底著地點’易於考慮到依路面形狀之足尖的運動學拘束條 件等的優點。另外Ζ Μ Ρ安定度判別規範係指採行不是力 而是軌道作爲運動控制上的目標値，所以技術上提高實現 可能性。 不過如同「先行技術」中已說明過，Ζ Μ Ρ規範不超 過只在機器人的機體及路面不限於剛體但能假定爲接近時 能適用的規範。即是機器人或路面不限於剛體但不能假定 爲接近時，例如，機器人高速地作動而作用於Ζ Μ Ρ (並 進）之力或站立腳替換時的衝撃變大；機器人自身產生變 形或運動時，不適切管理相對於所施加的力之機器人的變 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -33- 499349 A7 B7 五、發明説明（31) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 形量，存在Ζ Μ P之空間自體變爲不安定；假設即使機器 人的姿勢滿足Ζ Μ Ρ安定度判別規範，爲了找出不安定的 Ζ Μ Ρ位置，機器人的姿勢也變爲不安定。 另外，Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域而開始施加校 正控制之事後的控制，則充分的速度不能回應，對於外擾 等的穩健性並不高。 因而本實施形態，採用持有衡量機器人其機體的變形 量或運動量所安定的Ζ Μ Ρ舉動空間之機器人系統構成。 Ζ Μ Ρ舉動空間以Ζ Μ Ρ位置及機體承受地面的與地面反 作用力加以定義，不過本實施形態則是在Ζ Μ Ρ舉動空間 預先施加一定的畸樊或一·定的特性使其產生機體安定的變 形量或運動量。 因此並不是Ζ Μ Ρ位置的移動量超過一定的'領域而開 始事後的校正控制，而是預先施加安定機器人姿勢之空間 畸變，所以即使機體的控制機構未持有充足的回應速度， 也能對外擾等達到較高的穩健性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此處，機器人其變形量（或運動量）的正負，負爲使 Ζ Μ Ρ移到安定領域邊緣之空間畸變產生之方向，正爲使 Ζ Μ Ρ移到安定領域中心之空間畸變產生之方向。 第7圖中表示呈現機器人的變形量或運動量與Ζ Μ Ρ 位置的關係之Ζ Μ Ρ舉動空間的構成例。 同圖所示之例子則是Ζ Μ Ρ舉動空間以拋物線或圓弧 所呈現之非線性曲線所構成。另外包含不連續點或變曲黑占 (未圖不）亦可。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -34- 499349 A7 ___ _B7 五、發明説明（32) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 針對Ζ Μ P位置爲ζ Μ P安定領域內的略中央附近， 因對機器人較大的變形量（或運動量）未發生，所以原來 的狀態下機器人不會喪失機體的姿勢安定性。 另外，隨著ΖΜΡ位置偏離ΖΜΡ安定領域的中央， 機器人的變形量（或運動量）朝正方向逐漸增大。因此使 Ζ Μ Ρ移到安定領域中心的空間畸變產生之作用運作，所 以仍然容易維持機體的安定性。 另外，第8圖中表示呈現機器人的變形量或運動量與 Ζ Μ Ρ位置的關係之Ζ Μ Ρ舉動空間的其他構成例。 同圖所示的例子則是Ζ Μ Ρ舉動空間以Ζ Μ Ρ安定領 域的略中央附近之線性直線及其左右兩所連接之非線性曲 線所構成，直線與曲線之間包括不連續點。另外包含變曲 黑占（未圖示）亦可。 Ζ Μ Ρ位置爲Ζ Μ Ρ安定領域的略中央附近，因對平 坦即是對機器人較大的變形量（或運動量）未產生，所以 原來的狀態下機器人不會喪失機體的姿勢安定性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，Ζ Μ Ρ位置脫離平坦的領域則機器人的變形量 (或運動量）朝正方向急遽增大。因此因使ΖΜΡ移到安 定領域中心的空間畸變產生之作用運作，所以即使沒有積 極的運動控制，也容維持機體的姿勢安定性。 另外，第9圖中表示呈現機器的變形量或運動量與 Ζ Μ Ρ位置的關係之Ζ Μ Ρ舉動空間的另外構成例。 同圖所示的例子則是Ζ Μ Ρ舉動空間’連結複數條的 線性直線所構成，包含複數個不連續點。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -35- 499349 A7 B7 五、發明説明（33) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ζ Μ P位置爲Ζ Μ P安定領域的略中央附近，則是依 離Ζ Μ Ρ中央位置的距離，以逐漸朝正方向增大機器人的 變形量（或運動量）之傾斜較緩和的直線，形成Ζ Μ Ρ舉 動空間。另外，在離Ζ Μ Ρ中央位置的距離到達一定値的 時間點，依離Ζ Μ Ρ中央位置的距離，以急遽朝正方向增 大機器人的變形量（或運動量）之傾斜較激烈的直線，形 Ζ Μ Ρ舉動空間。 圖示之例，ΖΜΡ位置爲ΖΜΡ安定領域的略中央附 近，則使Ζ Μ Ρ移到安定領域中心的空間畸變產生之較弱 的作用運作’並且偏離Ζ Μ Ρ中央位置的一*定距離之時間 點’則使Ζ Μ Ρ移到安定領域中心的空間畸變產生之較強 的作用運作。因此即是沒有積極的運動控制，也同樣地容 易維持機體的姿勢安定性。 另外，第1 0圖中表示呈現機器人的變形量或運動量 與Ζ Μ Ρ位置的關係之Ζ Μ Ρ舉動空間的另外構成例。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 同圖所示的例子則是Ζ Μ Ρ舉動空間以非線性曲線所 構成，在Ζ Μ Ρ安定領域的略中央位置持有極小點，並且 在Ζ Μ Ρ安定領域的境界附近具有極大點。 針對此樣的Ζ Μ Ρ舉動空間，Ζ Μ Ρ位置爲左右極大 點的內側，則因依離Ζ Μ Ρ中央位置的距離而機器人的變 形量（或運動量）朝正方向增大，所以形成容易維持機體 的姿勢安定性之姿勢安定模式。 他者，Ζ Μ Ρ位置爲左右極大點的外側，則機器人的 變形量（或運動量）逐漸減小，使Ζ Μ Ρ移到安定領域中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -36- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（34) 心的空間畸變逐漸降低。此結果··機體容易喪失姿勢的安 定性，而形成翻倒模式。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 另外，第1 1圖中表示呈現機器人的變形量或運動量 與Ζ Μ P位置的關係之ζ Μ P舉動空間的另外構成例。 同圖所示的例子則是連結複數個線性直線所構成’包 含複數個不連續點。Ζ Μ Ρ安定領域的略中央附近’則依 離Ζ Μ Ρ中央位置的距離，以逐漸朝負方向增大機器人的 變形量（或運動量）之傾斜較緩和的直線，形成ζ Μ ρ舉 動空間。另外，在離Ζ Μ Ρ中央位置的距離達到一定値的 間點，變爲平坦。 此情況的Ζ Μ Ρ舉動空間，即使在於Ζ Μ Ρ安定領域 內的任何位置，機器人的變形量（或運動量）也只往負方 向作用，ΖΜΡ位置偏離其中央位置一定程度以上，則使 ΖΜΡ移到安定領域外之空間畸變成爲一定量。因此雖然 不安定但也能當作控制較容易的Ζ Μ Ρ舉動空間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 列舉如同第3〜5圖所示2腳的腳式移動機器人 1 0 0進行步行動作的情況，硏考Ζ Μ Ρ舉動空間。本實 施形態則是Ζ Μ Ρ舉動空間施加Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安 定領域的略中央之空間畸變，產生對應於與地面反作用力 之機體的變形量或運動量，使Ζ Μ Ρ位置自行朝安定機體 的方向移動。 第1 2圖及第1 3圖中分別表示單腳支持期後期的左 站立腳之Υ方向（與行進方向成正交的方向）以及X方向 (行進方向）之Ζ Μ Ρ舉動空間的構成例。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -37- 499349 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（35) 如第1 2圖所示，單腳支持期後期的左站立腳之γ方 向的Ζ Μ P舉動空間，施加當與地面反作用力較小時產生 隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向ζ Μ Ρ 位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器人的變形量或 運動量，不過逐漸與地面反作用力增大而Ζ Μ Ρ位置朝向 機體外側移動時不產生機器人的變形量或運動量之空間畸 變。此結果：針對左站立腳作爲支持腳，對Ζ Μ Ρ位置往 Υ方向的移動量，幾乎線性地減少彎曲量。當與地面反作 用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到機體的內側時左站立腳朝向 內側彎曲，並且Ζ Μ Ρ位置移到機體時左站立腳朝向外側 彎曲，不過逐漸與地面反作用力增大，即使Ζ Μ Ρ位置移 到機體的位置，左站立腳也不易彎曲到外側。 另外，如第1 3圖所示，單腳支持期後期的左站立腳 之X方向的ΖΜΡ舉動空間，施加產生隨著ΖΜΡ位置偏 離Ζ Μ Ρ安定領域的中心朝向負方向即是朝向Ζ Μ Ρ位置 偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器人的變形量或運動 量，不過逐漸與地面反作用力增大，產生使機體所產生之 變形量或運動量逐漸減少之空間畸變。此結果：針對左站 立腳作爲支持腳，對Ζ Μ Ρ位置往X方向的移動量，幾乎 線性地減少彎曲線。當與地面反作用力較小時，Ζ Μ Ρ位 置移到機體的前方時左站立腳朝向前方彎曲，並且Ζ Μ Ρ 位置移到機體的後方時左站立腳朝向後方彎曲，不過逐漸 與地面反作用力增大，即使Ζ Μ Ρ位置移到前方或後方的 其中一者，左站立腳也不易彎曲。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） —*------^^裝-------訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499349 A7 ______B7 ___ 五、發明説明（36) 第1 4圖及第1 5圖中分別表示單腳支持期後期的左 站立腳之Y方向（與行進方向成直角的方向）以及X方向 (行進方向）之理想Ζ Μ P舉動空間的構成例。 如第1 4圖所示，單腳支持期後期的左站立腳之Υ方 向的理想Ζ Μ Ρ舉動空間，施加當與地面反作用力較小時 產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向負 方向即是朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向 之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用力增 大，產生隨著ΖΜΡ位置脫離ΖΜΡ安定領域的中心而朝 向正方向即是Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之機 器人的變形量或運動量之空間畸變。此結果：當與地面反 作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到機體的內側時左站立腳朝 向內側彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的外側時左站立腳朝 向外側彎曲，不過逐漸與地面反作用力增大，相反地， Ζ Μ Ρ位置移到機體的內側時左站立腳朝向外側彎曲並且 Ζ Μ Ρ位置移到機體的外側時左站立腳朝向內側彎曲。 另外，如第1 5圖所示，單腳支持期後期的左站立腳 之X方向的理想Ζ Μ Ρ舉動空間，施加當與地面反作用力 較小時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心 而朝向負方向即是朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中 心的方向之機器人的變形量或運動量’不過逐漸與地面反 作用力增大，相反地，產生隨著ΖΜΡ位置偏離ΖΜΡ安 定領域的中心而朝向正方向即是Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安 定領域的中心之機器人的變形量或運動量之空間畸變。此 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -39- 499349 A7 _____B7____ 五、發明説明（37) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 結果：當與地面反作用力較小時，Ζ Μ P位置移到機體的 前方時左站立腳朝向前方彎曲並且Ζ Μ P位置移到機體的 後方時左站立腳朝向後方彎曲，不過逐漸與地面反作用力 增大，相反地，Ζ Μ Ρ位置移到機體的前方時左站立腳朝 向後方彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時左站立腳朝 向前方彎曲。 第1 6圖及第1 7圖中分別表示單腳支持期後期的體 幹部之Υ方向（與行前方向成正交的方向）以及X方向（ 行進方向）之理想Ζ Μ Ρ舉動空間的構成例。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第1 6圖所示，單腳支持期後期的體幹部之Υ方向 的理想Ζ Μ Ρ舉動空間，施加當與地面反作用力較小時產 生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝負方向 即是朝Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器 人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用力增大，產 生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向正方 向即是Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之機器人的 變形量或運動量之空間畸變。此結果：當與地面反作用力 較小時，Ζ Μ Ρ位置移到機體的內側時體幹部朝向內側彎 曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的外側時體幹部朝向外側彎曲 ，不過逐漸與地面反作用力增大，相反地，Ζ Μ Ρ位置移 到機體的內側時體幹部向外側彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機 體的外側時體幹部朝向內側彎曲。 另外，如第1 7圖所示，單腳支持期後期的體幹部之 X方向的理想Ζ Μ Ρ舉動空間，施加當與地面反作用力較 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ29?公釐） -40- 499349 A7 B7 五、發明説明（38) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 小時，產生隨著Ζ Μ P位置偏離Ζ Μ P安定領域的中心而 朝向負方向是朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的 方向之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用 力增大，相反地，產生隨著ΖΜΡ位置偏離ΖΜΡ安定領 域的中心而朝向正方向即是Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領 域的中心之機器人的變形量或運動量之空間畸變。此結果 :當與地面反作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到機體的方時 體幹部向前彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時體幹部 朝向後方彎曲，不過逐漸地地面反作用力增大，相反地， Ζ Μ Ρ位置移到機體的前方體幹部朝向後方彎曲並且在 Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時體幹部朝向前方彎曲。 第1 8圖及第1 9圖中分別表示兩腳支持期的左站立 腳之Υ方向（與行進方向成正交的方向）以及X ’方向（行 進方向）之Ζ Μ Ρ舉動空間的構成例。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第1 8圖所示，兩腳支持期的左站立腳之Υ方向的 Ζ Μ Ρ舉動空間，施加產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安 定領域的中心而朝向負方向即是朝向Ζ Μ Ρ位置偏離 Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器人的變形量或運動量， 不過逐漸與地面反作用力增大，使機體所產生的變形量或 運動量逐漸減小之空間畸變。而兩腳支持期由於以2支腳 支時，因而Ζ Μ Ρ舉動空間的剛性比1支腳支持之單腳支 持期還高，空間畸變減小。此結果：對Ζ Μ Ρ位置往Υ方 向的移動量，幾乎線性地減小左站立腳的彎曲量。當與地 面反作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到機體的內側時左站立 —本紙張ϋ適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇χ297公釐） 499349 A 7 B7 五、發明説明（39) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 腳朝向內側彎曲，並且Ζ Μ P位置移到機體的外側時左站 立腳朝向外側彎曲，不過逐漸與地面反作用力增大，即使 Ζ Μ Ρ位置移動到內側或外側的其中一側，左站立腳不易 變曲。兩腳支持期由於以2支腳支持，而相對於以1支腳 支持的單腳支持期，腳的彎曲量較小。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，如第1 9圖所示，兩腳支持期的左站立腳之X 方向的Ζ Μ Ρ舉動空間，施加產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離 Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向負方向即是朝向Ζ Μ Ρ位置 偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器人的變形量或運動 量，不過逐漸地面反作用力增大，使機體所產生的變形量 或運動量逐漸減小之空間畸變。兩腳支持期，爲了以2支 腳支持而對1支腳支持之單腳支持期提高Ζ Μ Ρ舉動空間 的剛性，而空間畸變減小。此結果：對X方向往'Ζ Μ Ρ位 置的移量，幾乎線性地減少在左站立腳的彎曲量。當離地 面反作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時左站立 腳朝向前方彎曲，並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方左站立 腳朝向後方彎曲，不過逐漸離地面反作用力增大，即使 Ζ Μ Ρ位置移到前方或後方的其中一腳，左站立腳也不易 彎曲。兩腳支持期，爲了以2腳支持，相對於1腳支持的 單腳支持期，腳的彎曲量較小。 第2 0圖及2 1圖中分別表示兩腳支持期的左站立腳 之Υ方向（與行進方向成正交的方向）以及X方向（行進 方向）之理想Ζ Μ Ρ舉動空間的構成例。 如第2 0圖所示，兩腳支持期的左站立腳之Υ方向的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -42- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（4Q) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 理想Ζ Μ P舉動空間，施加當離地面反作用力較小時’隨 著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向負方向即 是朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器 人的變形量或運動量，不過逐漸離地面反作用力增大’相 反地，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而 朝向正方向即是Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之 機器人的變形量或運動量之空間畸變。兩腳支持期’由於 以2隻腳支持，因而Ζ Μ Ρ舉動空間的剛性比1隻腳支持 的單腳支持期還高，而空間畸變較小。此結果：當離地反 作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到機體的內側時左站立腳朝 向內側彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的外側時左站立腳朝 向外側彎曲，不過逐漸與地面反作用力增大，相反地’ Ζ Μ Ρ位置移到機體的內側時左站立腳朝向外側'彎曲並且 Ζ Μ Ρ位置移到機體的外側時左站立腳朝向內側彎曲。兩 腳支持期，由於以2隻腳支持，相對於1隻腳支持之單腳 支持期，腳的彎曲量較小。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，如第2 1圖所示，兩腳支持期的左站立腳之X 方向的理想Ζ Μ Ρ舉動空間，施加當離地面反作用力較小 時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝 向負方向即是朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的 方向之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地反作用力 增大，相反地，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域 的中心而朝向正方向即是Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域 的中心之機器人的變彤量或運動量之空間畸變。兩腳支持 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -43- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（41) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 期由於以2腳支持，因而Ζ Μ P舉動空間的剛性比1腳支 持之單腳支持期還局，空間畸變較小。結果·當離地反作 用力較小時，ζ Μ Ρ位置移到機體的前方時左站立腳朝向 前方彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時左站立腳朝向 後方彎曲，不過逐漸與地面反作用力增大’相反地’ Ζ Μ Ρ位置移到機體的前方時左站立腳朝向後方彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時左站立腳朝向前方彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時左站立腳朝向前方彎曲。兩腳支 持期，由於以2腳支持，因而相對於1腳支持之單腳支持 期，腳的彎曲量較小。 第2 2圖及第2 3圖中分別表示兩腳支持期的體幹部 之Υ方向（與行進方向成正交的方向）以及X方向（行進 方向）之理想Ζ Μ Ρ舉動空間的構成例。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第2 2圖所示，兩腳支持期的體幹部之Υ方向的理 想Ζ Μ Ρ舉動空間，施加當離地面反作用力較小時 > 產生 隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心而朝向負方向即 是Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器人的 變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用力增大，相反地 ，產生隨著Ζ Μ Ρ位置脫離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向 負方向即是朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方 向之機器人的變形量或運動量之空間畸變。兩腳支持期， 由於以2腳支持，因而Ζ Μ Ρ舉動空間的剛性比1腳支持 的單腳支持期還高，空間畸變較小。此結果：當與地面反 作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到機體內側時體幹部朝向內 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 44- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（42) 側彎曲並且Ζ Μ P位置移到機體的外側時體幹部朝向外側 彎曲，不過逐漸與地面反作用力增大，相反地，Ζ Μ Ρ位 置移到機體的內側時體幹部朝向外側彎曲並且Ζ Μ Ρ位置 移到機體的外側時體幹部朝向內側彎曲。 另外，如第2 3圖所示，兩腳支持期的體幹部之X方 向的理想Ζ Μ Ρ舉動空間，施加當與地面反作用力較小時 ，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向 負方向即是朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方 向之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用力 增大，相反地，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域 的中心而朝向正方向即是Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域 的中心之機器人的變形量或運動量之空間畸變。由於兩腳 支持期由於以2腳支持，因而Ζ Μ Ρ舉動空間的性比1 腳支持的單腳支持期還高，空間畸變較小。此結果：當與 地面反作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到機體的前方時體幹 部朝向前方彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時體幹部 朝向後方彎曲，不過逐漸與地面反作用力增大，相反地， Ζ Μ Ρ位置移到機體的前方時體幹部朝向後方彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時體幹部朝向前方彎曲。 第2 4圖及第2 5圖中分別表示單腳支持期前後的左 站立腳之Υ方向（與行進方向的方向）以及X方向（行進 方向）之Ζ Μ Ρ舉動空間的構成例。 如第2 4圖所示，單腳支持期前期的左站立腳之Υ方 向的Ζ Μ Ρ舉動空間，施加當與地面反作用力較小時，產 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -I ϋ n ϋ 11 111 n ϋ 111 I f ii l· -45- 499349 A7 _____B7__ 五、發明説明（43) (請先閱讀背面之注意事項系填寫本頁) 生隨著Ζ Μ P位置偏離ζ Μ P安定領域的中心而朝向負方 向即是朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之 機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用力增大 ’ Ζ Μ Ρ位置朝向機體的外側移動時不產生機器人的變形 量或運動量之空間畸變。此結果：針對右站立腳作爲支持 腳，對Ζ Μ Ρ位置往Υ方向的移動量，幾乎線性地減小彎 曲量。當與地面反作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移動機體的 內側時右站立腳朝向內側彎曲，並且Ζ Μ Ρ位置移到機體 的外側時右站立腳朝向外側彎曲，不過逐漸與地面反作用 力增大，即使Ζ Μ Ρ位置移到機體的外側，右站立腳也不 易彎曲到外側。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，如第2 5圖所示，單腳支持期前期的右站立腳 之X方向的Ζ Μ Ρ舉動空間，施加產生隨著Ζ ΜΤ位置偏 離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向負方向即是朝向Ζ Μ Ρ位 置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器人的變形量或運 動量，不過逐漸與地面反作用力增大，機體所產生之變形 量或運動量逐漸減小之空間畸變。此結果：針對右站立腳 作爲支持腳，對Ζ Μ Ρ位置往X方向的移動量幾乎線性地 減小彎曲量。當與地面反作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到 機體的前方時右站立腳朝前方彎曲，並且Ζ Μ Ρ位置移到 機體的後方時右站立腳朝向後方彎曲，不過逐漸與地面反 作用力增大，即使Ζ Μ Ρ位置移到前方或後方的其中一方 ，右站立腳也不易彎曲。 第2 6圖及第2 7圖中分別表示單腳支持期前期的右 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -46- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（44) 站立腳之Y方向（與行進方向成正交的方向）以及X方向 (進行方向）之理想Ζ Μ P舉動空間之構成例。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如第2 6圖所示，單腳支持期前期的右站立腳之Υ方 向的理想Ζ Μ Ρ舉動空間，施加當與地面反作用力較小時 ，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝負 負方向即是朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方 向之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用力 大，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝 向正方向即是Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之機 器人的變形量或運動量之空間畸變。此結果：當與地面反 作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到機體的外側時右站立腳朝 向外側彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的內側時右站立腳朝 向內側彎曲，不過逐漸與地面反作用力增大，相反’地， Ζ Μ Ρ位置移到機體的外側時右站立腳朝向內側彎曲並且 Ζ Μ Ρ位置移到機體的內側時右站立腳朝向外側彎曲。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，如第2 7圖所示，單腳支持期前期的右站立腳 之X方向的理想Ζ Μ Ρ舉動空間，施加當與地面反作用力 較小時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心 而朝向負方向即是朝向1 Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域 中心的方向之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地面 反作用力增大，相反地，產生隨著ΖΜΡ位置偏離ΖΜΡ 安定領域的中心而朝向正方向即是Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ 安定領域的中心之機器人的變形量或運動量之空間畸變。 此結果··當與地面反作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到機體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -47- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（45) 的前方時右站立腳朝向前方彎曲，並且ζ Μ P位置移到機 體的後方時右站立腳朝向方彎曲，不過逐漸與地面反作用 力增大，相反地，Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時右站立腳 朝向前方彎曲。 第2 8圖及第2 9圖中分別表示單腳支持期前期的體 幹部之Υ方向（與行進方向成正交的方向）以及X方向（ 行進方向）之理想Ζ Μ Ρ舉動空間的構成例。 如第2 8圖所示，單腳支持期前期的體幹部之Υ方向 之理想Ζ Μ Ρ舉動空間，施加當與地面反作用力較小時， 產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向負 方向即是朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向 之機器人的變形量或運動量，不過逐漸地與地面反作用力 增大，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而 朝向正方向即是Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之 機器人的變形量或運動量之空間畸變。此結果：當與地面 反作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到機體的外側時體幹部朝 向外側彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的內側時體幹部朝向 內側彎曲，不過逐漸與地面反作用力增大，相反地， Ζ Μ Ρ位置移到機體的外側時體幹部朝向內側彎曲並且 Ζ Μ Ρ位置移到機體的內側時體幹部朝向外側彎曲。 另外，如第2 9圖所.示，單腳支持期前期的體幹部之 X方向的理想Ζ Μ Ρ舉動空間，施加與地面反作用力較小 時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝 向負方向即是朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·

Lt 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -48- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（46) 方向之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用 力增大；相反地，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離ζ Μ Ρ安定領 域的中心而朝向正方向即是Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領 域的中心之機器人的變形量或運動量之空間畸變。此結果 ’當與地面反作用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到機體的前方 時體幹部朝向前方彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時 體幹部朝向後方彎曲，不過逐漸與地面反作用力增大，相 反地，Ζ Μ Ρ位置移到機體的前方時體幹部朝向後方彎曲 並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的後方時體幹部朝前方彎曲。 < C . Ζ Μ. Ρ舉動空間之現實例> Β項則是說明不單是依賴Ζ Μ Ρ安定度判別規範，衡 量機器人或路面不限於剛體而不能假定爲接近，從以 Ζ Μ Ρ位置與地面反作用所定義之Ζ Μ Ρ舉動空間觀點， 姿勢安定性優良之機器人系統的構成方法。 本項則是說明硬體式具備施加使其能安定地導引機體 的空間畸變之Ζ Μ Ρ舉動空間之腳式移動機器人的構成例 〔C 一 1 .平面足構造形成安定的Ζ Μ P舉動空間〕 此項則是說明有關施加用腳式移動機器人1 0 0其足 部的平面足構造，使機體容易地朝向安定方向的空間畸變 之Ζ Μ P舉動空間的實施形態。 第3 0圖中表示能適用於本發明一實施形態的腳式移 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） in' ·1 ^Li^i -ϋι ϋϋ ·ϋϋ ϋϋ ϋϋ I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -49- 499349 A7 ___B7_ 五、發明説明（47) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 動機器人1 0 0之平面足表側的外觀。另外，第3 1圖中 表示同樣平面足部背面的外觀。另外，第3 2〜3 5圖中 分別表示同樣平面足部的側面圖（外側的側面）、底面圖 、正面圖、上面圖。另外，第3 6圖中表示第3 5圖所示 的A — A線之斷面圖。 只不過以下的說明，平面足的「背側」係指與底面即 是與路面接地之面；平面足的「表側」係指其反相側的上 面。另外平面足的「內側」係指成爲機體的內側的部位（ 例如，左平面足則是右側即是未踏地側）；平面足的「外 側」係指成爲機體內側的部位（例如，若爲左平面足則是 右側即是未踏地的相反側。 如第3 0圖及第3 1圖所示，平面足由平面足框 4 0 3及覆蓋其上面之蓋體4 0 2所構成。從第’3 6圖判 斷，蓋體4 0 2爲使其輕量化而以中空的構造體形成。 在平面足框4 0 3的上面略中心，裝設該可動腳單元 及以腳腕關節所連結之腳腕連結部4 0 1。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 平面足框4 0 3、或蓋體4 0 2、腳腕部連結部 4 0 1等的構造體，例如利用如同超硬鋁具輕量且高剛性 的素材加以製作。 也從第3 3圖判斷，沿著平面足框4 0 3之底面的前 後及左右的各側緣，分別裝設足底緩衝材（外）4 0 4 ' 及足底緩衝材（內）4 0 5及足底緩衝材（前）4 0 6 ' 足底緩衝材（後）4 0 7。這些緩衝材4 0 4〜4 0 7例 如使用聚氨脂橡膠持有一定的彈性係數就能夠構成° 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -50- 499349 A7 ____ _B7 五、發明説明（48) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 從第3 2圖判斷，足底緩衝材（外）4 0 4爲由兩端 的隆起部4 0 4 - a及其間的凹陷部位4 0 4 - b所構成 之略呈凹狀的構造體。另外，也從第3 1圖判斷，足底緩 衝材（內）4 0 5也同樣地，以兩端隆起之略呈凹狀的構 造體所構成；在平面足底面，於4角落設置凸部。各足底 緩衝材（外/內）4 0 4、4 0 5其凹狀的深度例如爲 〇.5 m m程度即可。 足底接觸路面而從路面施加反作用力等則初期只以隆 起的部位4 0 4 - a支持，因而彈性系數較小（即是對外 力的變形量較大）。對於此點，進行部位4 0 4 - a的收 縮而達到與凹陷部位4 0 4 - b相同的高度以後，由於成 爲以緩衝材4 0 4底面全面支持，因而彈性系數較大（即 是對外力的變形量較小）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 緩衝材4 0 4、4 0 5以此種略呈凹狀的構造體構成 的情況，相對於與地面反作用力等的負荷其緩衝材的變形 特性可以是非線性。一般的步行時，與地面反作用力較小 的狀態則是只以設置在平面足框的足底4角落之凸部加以 支持。對於此點，因著地時的衝擊而與地面反作用力超過 一定値則形成爲以裝設在足底之緩衝材4 0 4〜4 0 7全 面加以支持，所以變化接地面所容許的特性，而能適當地 衝撃力相對應。 此樣經由使用持有非線性變形特性的足底緩衝體，首 先與路面開始接觸則足底緩衝體開始變形，所以能期許充 足的緩衝作用。另外更加進行變形則由於非線性特性而逐 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -51 - 499349 Α7 Β7 五、發明説明（49) 漸減少每次施加負荷的變形量，所以不會因過度變形而造 成足底不安定。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本實施形態，進而依足底緩衝材（外）4 0 4及足底 緩衝材（內）4 0 5而使彈性特性相異。更具體上’如第 3 7圖所示，比足底緩衝材（內）4 0 5還加大設定足底 緩衝材（外）4 0 4的彈性系數。此結果：足底緩衝材（ 外）4 0 4及足底緩衝材（內）4 0 5都是通常步行時及 衝撃力施加時變形量爲非線性，不過如第3 8圖所示’非 線性領域的變形量，足底緩衝材（內）4 0 5比足底緩衝 材（外）404還大。 此樣由於足底緩衝材（內）4 0 5與足底緩衝材（外 )4 0 4的變形特性相異，當施加較高的衝撃力時，足底 緩衝材（內）4 0 5更加凹陷。此結果：搭載在此平面足 框4 0 3上之腳部單元（未圖示）朝向機體的內側傾斜， 即是朝向中心側（未踏地側）傾斜；使機器人的Ζ Μ P位 置往機體的內側即是擺動腳著地而Ζ Μ Ρ安定領域倍增的 方向移動之作用運作。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 即是經採用第3 0〜3 5圖所示的足底構造，而在於 機器人腳部的Ζ Μ Ρ舉動空間，形成與地面反作用力較小 時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝 向負方向即是朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的 方向之機器人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用 力增大，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心 而朝向正方向即是Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） " -52- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（50) 之機器人的變形量或運動量之空間畸變。因此，已參照第 1 4，2 0，2 6圖加以說明過，在於單腳支持期後期， 兩腳支持期以及單腳支持期前期的各方面，當與地面反作 用力較小時，Ζ Μ P位置移到機體的內側時站立腳朝向側 彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的外側時站立腳朝向外側彎 曲，不過與地面反作用力增大，相反地，Ζ Μ Ρ位置移到 機體的內側時站立腳朝向外側彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機 體的外側時站立腳朝向內側彎曲。此結果··可以達到使腳 式移動機器人的姿勢安定性/控制性（或什史姿勢安定控 制容易）之效果。 然而，緩衝材之非線性的變形特性，除了在緩衝材的 斷面設置上述過的凹凸形狀以外，也可以經由積層彈性系 數不同的彈性體而達到。另外，所使用之緩衝材的底面形 狀或面積、彈性係數等使材質相異，內側（未踏地側）及 外側（未踏地的相反側）能容易地使其變形特性相異。 第3 9圖中表示斜視平面足框4 0 3上面的樣子。同 樣地，第4 0圖中表示斜視平面足框4 0 3底面的樣子。 如各圖所示，平面足框4 0 3例如爲超硬IS (合金） 等且輕量且高剛性的素材所形成之平板構造體。 如第3 9圖所示，在平面足框4 0 3的上面，凹陷設 置前後各1個的凹部（a ) 4 0 3 - a以及凹部（b ) 40 3 — b。在此兩凹部40 3 — a及40 3 —b之間的 凸部（d ) 4 0 3 - d設定腳腕連結用零件的配置位置 4 0 3 — ί 〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ：------r-----------^裝-------訂-------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 —.ϋ 11 νϋϋ t— ILP «ϋ-l· —Β1_ϋ HI— ϋ 11 In ϋϋ ·ϋϋ ϋ·· 499349 A 7 B7 五、發明説明（51) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 另外如第4 0圖所示，在平面足框4 0 3的底面，略 中央凹陷設置凹部（c) 403-c;在其周緣形成凸部 (e) 403 — e。 第4 1圖中表示沿著旋轉軸方向（即是機體的前後方 向）分割上述平面足框4 0 3之斷面圖。也從同圖判斷， 各凹部403 - a、403 — b、403 - c具有經削薄 平板構造的平面足框4 0 3厚度，調整平面足全體剛性平 衡之效果。 本實施形態，平面足框4 0 3上面的略中央，由於夾 隔設在前後兩側的凹部4 0 3 - a 0 3 — b之凸部4 0 3 - b的存在，因而旋轉軸迴轉的剛性比傾斜軸迴轉還強化 (參照第4 2圖）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 從第3圖以及第4圖所示之機體的全體構成進行推測 ，2腳站立式樣的腳式移動機器人1 0 0，其橫方向（旋 轉軸迴轉方向）之Ζ Μ P的存在範圍比步行方向，即是比 前後方向（傾斜軸迴轉方向）還狹窄。換言之，由於對旋 轉軸迴轉的外擾之穩健性較低，所以對橫方向即是對旋轉 軸迴轉嚴格要求控制精度。本實施形態，經採用如第3 9 〜4 1圖所示的平面足框4 0 3之構造，就能強化旋轉軸 迴轉的剛性，而能達到使對橫方向的外擾之穩健性顯著提 高之效果。 即是經採用如第3 9〜4 1圖的足底構造，在於機器 人腳部的Ζ Μ Ρ舉動空間，形成產生使Ζ Μ Ρ位置朝向 Ζ Μ Ρ安定領域的中心之機器人的變形量或運動量之空間 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -54- 499349 A7 _____B7 五、發明説明（52) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 畸變。因此，如同已經參照第1 4，2 0，2 6圖加以說 明過，在於單腳支持期後期、兩腳支持期、以及單腳支持 期前期的各方面，當Ζ Μ P位置移到機體的外側時站立腳 朝向內側彎曲。 經利用此種的機械式構成形成Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ 安定領域的中央之Ζ Μ Ρ舉動空間的空間畸變就能達到使 姿勢的安定性/控制性提高之效果。或者是可以達到依較 緩慢的取樣周期能維持機體的姿勢安定性等，使姿勢安定 控制容易之效果。 第4 3圖中表示本發明其他實施形態之左腳部表側的 外觀。另外，第4 4圖中表示同樣在平面足背面的外觀。 另外第4 5圖以及第4 6圖中分別表示同樣平面足部的側 面圖（外側的側面）、底面圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第4 3圖及第4 4圖所示，平面足由平面足框 5 0 3及覆蓋在其上面之蓋體5 0 2所構成。蓋體5 0 2 爲了輕量化而以中空的構造體形成。在平面足框5 0 3的 上面略中央處裝置該可動腳單元及以腳腕關節所連結之腳 腕連結部5 0 1。 平面足框5 0 3，與第3 9〜4 1圖所示之前述的實 施形態同樣地，以在上面及底面的略中央部設置1個以上 的凹部之平板構造體所構成，調整傾斜軸迴轉以及旋轉軸 迴轉之剛性的平衡。即是旋轉軸迴轉的剛性比傾斜軸迴轉 還強化（參照第4 3圖），達到使對橫方向的外擾之穩健 性提高的效果。 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -55- 499349 A7 __B7_ 五、發明説明（53) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 平面足框5 0 3或蓋體5 0 2、腳腕部連結部5 0 1 等的構造體，例如使用超硬鋁具輕量且高剛性的素材製作 (同上）。 從第4 4圖以及第4 6圖判斷，在平面足框5 0 3底 面的前面及左右的四角落分別裝設足底緩衝材（內-前） 5 0 4、及足底緩衝材（外一前）5 0 5、及足底緩衝材 (內一後）5 0 6、及足底緩衝材（外一後）5 0 7。另 外沿著內側（未踏地側）的側裝設1個足底緩衝材（內-中）5 0 8，沿著足底外側的側緣裝設2個足底緩衝材（ 外一中）509-a以及509 — b。這些緩衝材504 〜5 0 9，例如可以利用聚氨酯橡膠等彈性係數設定爲一 定値之彈性體構成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 從第4 5圖判斷，裝設在足底內側中央之足底緩衝材 (內-中）5 0 8以及裝設在足底外側略中央之足底緩衝 材（外—中）509—a和509-b構成爲局度比裝設 在足底四角的其他足底緩衝材5 0 4〜5 0 7還低。此高 度差例如爲0 . 5 m m程度即可。利用此緩衝材的高度差 ，可以對足底全體所持有的彈性特性施予非線形成（參照 第3 7〜3 8圖）。 足底接觸地面而從路面施加作用力，則初期由於只以 高度較高的四角落的足底緩衝材5 0 4〜5 0 7加以支持 ，因而彈性係數較小（即是對外力的變形量較大）。對於 此點，四角落的足底緩衝材5 0 4〜5 0 7進行收縮’達 到足底緩衝材（內一中）5 0 8、足底緩衝材（外一中） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -56- 499349 A7 ____ B7 五、發明説明（54) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5 0 9 — a及5 0 9 - b同等化以後，由於以全部的緩衝 材5 0 4〜5 0 9支持，所以彈性係數較大（即是對外力 的變形量較小）。 主要是當四角落的緩衝材5 0 4〜5 0 7與裝設在內 側和外側的略中央之緩衝材5 0 8〜5 0 9之間設置高度 差時，相對於與地面反作用力等的負荷，緩衝材的變形特 性可以成爲非線性。通常步行時，與地面反作用力較小的 狀態則是只以設置在平面足框的足底4角落的凸部加以支 持。對於此點，由於著地時等的衝撃而與地面反作用力超 過一定値，則因以裝設在足底之緩衝材5 0 4〜5 0 9全 面加以支持，所以容許接地面的特性變化，而能適切地與 衝擊力相對應。. 經由將持有非線性變形特性的足底緩衝材用淤足部的 足底，首先與地面開始接觸則足底緩衝材開始變形，所以 可以期許充足的緩衝作用。另外變形行進則由於非線性特 性而逐漸所施加每個負荷的變形量，所以不致因過度變形 而造成足底不安定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本實施形態，由於內側略中央的足底緩衝材5 0 8與 外側略中央的足底緩衝材5 0 9設有個數差，因而足底的 內側與外側彈性特性相異。更具體上，如第3 7圖，經由 比足底的內側更加多外側緩衝材的個數，而加大設定彈性 係數。此結果：足底緩衝材（外）5 0 9及足底緩衝材（ 內）5 0 8都是通常步行時及衝擊力施加時變形量成爲非 線性，不過如第3 8圖所示，非線性領域之變形量，足底 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -57- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（55) 緩衝材（內）5 0 8比足底緩衝材（外）5 〇 9還大。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 此樣由於足底緩衝材（內）5 〇 8與足底緩衝材（外 )5 0 9的變形特性相異，因而當施加較高的衝擊力時， 足底緩衝材（內）5 0 8更加凹陷。此結果：搭載在此平 面腳框5 0 3上之腳部單元（未圖示）’朝向機體內側傾 斜即是朝向中心傾斜；機器人的Ζ Μ P位置經機體的內側 著地即是擺動腳著地而往安定領域倍增的方向移動之作用 運作。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 即是經採用如第4 3〜4 6圖所示的足底構造，在於 機器人腳部的Ζ Μ Ρ舉動空間，形成與地面反作用力較小 時產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向 負方向即是朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方 向之機器人的變形量或運動量，不過逐漸離地面反作用力 增大，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而 朝向正方向即是Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之 機器人的變形量或運動量之空間畸變。因此，如同參照第 1 4，2 0，2 6圖已說明過的，針對單腳支持期後期、 兩腳支持期以及單腳支持期前期的各方向，當與地面反作 用力較小時，Ζ Μ Ρ位置移到機體的內側站立腳朝向內側 彎曲並且Ζ Μ Ρ位置移到機體的外側時站立腳朝向外側彎 曲，不過逐漸與地面反作用力增大，相反地，Ζ Μ Ρ位置 移到機體的內側時站立腳朝向內側彎曲。此結果：可以達 到使腳式移動機器人其姿勢的安定性/控制性提高（或是 使姿勢安定控制容易）之效果。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公餐） -58- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（56) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 然而，緩衝材之非線性的變形特性，除了在緩衝材的 斷面設置上述的凹凸形狀以外，經由積層彈性係數不同的 彈性體也可以達到。另外所使用緩衝其底面的形狀或面積 、彈性係數等材質不同，平面足的內側（未踏地側）與外 側（未踏地的相反側）可以容易地使其變形特性相異。 依據此項所說明過之本發明的實施形態，利用本發明 所固有的平面足構造將安定的空間畸變變形在Ζ Μ P舉動 空間，因而能夠以較緩慢的取樣周期使用Ζ Μ Ρ安定度判 別規範並且進行機體的姿勢安定控制之點則可以充分理解 < C 一 2 .腳部構造形成安定的Ζ Μ Ρ舉動空間> 此項則是說明有關施加利用腳式移動機器人‘1 〇 〇其 腳部單元的框構造使機體容易朝向安定方向的空間畸變之 Ζ Μ Ρ舉動空間的實施形態。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此實施形態則是採用左右各別的腳部單元其外側與內 側剛性不同的構造，即是採用腳部其外側框的剛性（特另ij 是彎曲剛性）比內側框還強化的構造。 利用此種腳部單元的構成，Ζ Μ P位置朝向Ζ Μ P安 定領域的中央之空間畸變形成在Ζ Μ Ρ舉動空間，所以會g 夠達到使姿勢的安定性/控制性提高（或是使姿勢安定控 制容易）之效果。 另外，即使爲發生未預期的外力，使機器人的Ζ Μ P 位置不易移到機體的外側即是不易移到未踏地的相反側， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -59- 499349 A7 B7 五、發明説明（57) 就能容易地（利用機械式構造而自然地）避免翻倒。 第4 7圖中擴大表示本實施形態之腳式移動機器人 1 0 0其左右的各腳部6 0 4之構成。 如同圖所示，腳部6 0 4由大腿部單元6 1 1及脛部 單元612及平面足613所構成。 在大腿部單元6 1 1的略上端，裝設用來與其上方的 體幹部6 0 1之間施加傾斜軸以及旋轉軸之各軸迴轉的關 卽自由度之臀關節旋轉致動器6 2 1及臀關節傾斜軸致動 器6 22。另外，在大腿部單元6 11的略下端，裝設用 來與其下方的脛部單元6 1 2之間施加傾斜軸迴轉的關節 自由度之膝關節傾斜軸致動器6 2 3。 大腿部單元6 1 1的內側即是未踏地側以支腿部內側 側板6 1 3加以支持。另外，其外側即是未踏地'相反側則 是以大腿部外側側板6 3 2加以支持。另外，大腿部單元 6 1 1的正面以大腿部正面板6 5 3覆蓋。大腿部內側側 板6 3 1或大腿部外側側板6 3 2使用即使比較輕量仍能 實現剛性之超硬鋁等的素材所構成。 另外在脛部單元6 1 2的略下端，裝設用來與其下方 的平面足6 1 3之間施加傾斜軸迴轉的關節自由度之腳腕 關節傾斜軸致動器6 2 4。 脛部單元6 1 2的內側即是不踏地側以脛部內側側板 加以支持。另外其外側部即是未踏地的相反側則是以脛部 外側側板6 3 4加以支持。另外脛部單元6 1 2的正面以 大腿正面板6 3 6覆蓋。脛部內側側板6 3 3或脛部外側 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項 項再填寫* 本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -60- 499349 A7 __B7___ 五、發明説明（58) 側板6 3 4使用即是使比較輕量仍能實現剛性之超硬鋁等 的素材所構成。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第4 8〜5 0圖中分別表示腳式移動機器人1 0 〇其 腳部的3面圖，即是分別表示外（未踏地的相反側）側面 圖、正面圖、內側（未踏地側）側面圖。 從第4 9圖判圖，本實施形態則是肉厚構成爲大腿部 外側側板6 3 2比大腿部內側側板6 3 1還原（即是t 1 > t 2 )。此結果··大腿部外側側板6 3 2其剛性（特別 是彎曲剛性）較高。同樣地，肉厚被構成爲脛部外側側板 6 3 4比脛部內側側板6 3 3還原。此結果：脛部外側側 板6 3 4其剛性（特別是彎曲剛性）較高。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第4 7〜5 0圖所示利用此種構成腳部單元其內側 及外側的機械強度，在於機器人其腳部的Ζ Μ P萆動空間 ，形成產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而 朝向正方向即是Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之 機器人的變形量或運動量之空間畸變。因此，如同已參照 第1 4，2 0，2 6圖所說明過的，在於單腳支持期後期 、兩腳支持期以及單腳支持期前期的各方面，Ζ Μ Ρ位置 移到機體的外側時站立腳朝向內側彎曲。此結果：能夠達 到姿勢的安定性/控制性提高之效果。或者是能夠以較緩 慢的取樣周期維持機體的姿勢安定性等，達到使姿勢安定 控制容易之效果。 另外，腳部6 0 4全體上可以實現外側比內側還強化 剛性（特別是彎曲剛性）之構造體。因此即使爲發生未預 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -61 - 499349 A7 B7 _ 五、發明説明（59) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 期的外力的情況，腳部6 0 4可以自然地（即是無控制） 作用使機器人1 〇 〇的Z M P位置不易移到機體的外側即 是不易移到未踏地的反相側。 腳部6 0 4的外側框體比內側框體還加大設定剛性， 可以使往機體的外側即是往未踏地的相反側之未預期外擾 所造成的Ζ Μ Ρ移動量減少。另外，可以將外擾所造成的 Ζ Μ Ρ移動方向經由腳部6 0 4的動作誘導到對應容易之 機體內側即是誘導到未踏地側。此結果：可以快速地使機 器人6 0 0全體對外擾的穩健性提高。 進而經由較低設定未踏地側的腳剛性，針對只持有位 置控制功能之低成本的致動器/系統，也可以實現衝擊及 振動都較小的站立腳更換動作。此點也使動態步行中的畫 像處理容易；結果：能夠以非常低的成本構成具有自律功 能之2腳步行機器人/系統或人類形狀機器人/系統。 爲達到機器1 〇 〇的Ζ Μ Ρ位置不易移到外側即是不 易移到未踏地的反相側之作用效果，將腳部6 0 4外側的 剛性設定爲內側剛性的1 · 2倍以上較爲理想。更理想的 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 是將腳部6 0 4外側的剛性設定爲內側剛性的1 . 5〜2 倍。 第4 7〜5 0圖所示的實施形態，爲了使腳部6 0 4 的內側與外側其剛性（特別是彎曲剛性）相異，而使用所 使用側板6 3 1〜6 3 4其肉厚的相異，不過本發明重點 並不侷限於此樣。爲了達到同樣的作用，並不是利用側板 6 3 1〜6 3 4的肉厚相異，而是利用形狀（表面形狀以 ^紙張尺度適用中關家標準（CNS ) Α4規格（210'57公菱） ' 一 -62 - 499349 A7 _______B7 五、發明説明（S0) 及斷面形狀）的相異或構成素材的相異（使用彈性係數不 同的素材等）亦可。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 依據此項所說明過之本發明的實施形態，在本發明形 成經固有腳部單元的構成所經安定過的Ζ Μ P空間，而可 以依較緩慢的周期利用Ζ Μ Ρ安定度判別規範並且進行機 體的姿勢安定控制，此點則能充分理解。 <追述> 以上參照特定的實施形態已詳加說明過本發明。不過 只要不脫離本發明的要旨，本業者可以將該實施形態修正 或代用。 本發明的要旨不一定被侷限於稱爲「機器人」的製品 。即是若爲應用電性或磁性作用進行近似人類的·動作之機 械裝置，並且例如玩具等屬於其他的工業領域之製品也都 同樣地可以使用本發明。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 例示的形態已載示了本發明，並非消極地解釋本申案 書所記載的內容。爲了判斷本發明的要旨，應可以參照所 記載申請專利範圍欄。 〔發明之效果〕 如以上所詳述過，依據本發明，能夠利用所謂的 Ζ Μ P ( Zero Moment Point)作爲安定度判別規範並且腳式 作業時適切地進行機體的姿勢安定控制，且可以提供優良 的腳式移動機器人。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公菱） -63- 499349 Α7 Β7 五、發明説明（61) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 另外’依據本發明，能夠以較緩慢的取樣周期用 ζ Μ P安定度判別規範並且適切地進行機體的姿勢安定控 制’且能夠提供優良的腳式移動機器人。 另外’依據本發明，爲了自律性持續人類的住家環境 安定的動態步行而構成施加衡量Ζ Μ Ρ位置的安定性的空 間畸變之Ζ Μ Ρ舉動空間，能夠提供優良的腳式移動機器 人。 另外’依據本發明，能夠緩和接地時承受路面的衝撃 力’並且恢復所喪失機體的姿勢安定性或是使恢復容易， 能夠提供腳式移動機器人的可動腳單元其足部的平面足構 造。 另外’依據本發明，構成爲不致只依賴機器人機體的 動作控制也能容易地維持姿勢安定性，能夠提供優良的腳 式移動機器人。 另外’依據本發明，構成爲經強化對橫方向的外擾之 穩健性就能容易地維持姿勢安定性，可以提供優良的腳式 移動機器人。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〔圖面之簡單說明〕 第1圖係爲表示機器人或不受限於路面接近剛體之理 想模型時Ζ Μ Ρ位置與機器人變形量（或運動量）的關係 (即是機器所持有的Ζ Μ Ρ舉動空間）之圖。 第2圖係爲表示現實上並不是剛體時Ζ Μ Ρ位置與機 器變形量（或運動量）的關係（即是機器人所持有的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公餐） -64 - 499349 A7 B7 五、發明説明（62) Ζ Μ P舉動空間）之圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3圖係爲表示從前方眺望供作本發明的實施之「人 類形狀」或「人類模型」的腳式移動機器人1 0 0站立的 樣子之圖。 第4圖係爲表示從後方眺望供作本發明的實施之「人 類形狀」或「人類模型」的腳式移動機器人1 0 0站立的 樣子圖。 第5圖係爲以模式表示腳式移動機器人1 0 0所具備 的關節自由度構成之圖。 第6圖係爲以模式表示本發明實施形態之腳式移動機 器人1 0 0的控制系統構成之圖。 第7圖係爲表示呈現機器人的變形量或運動量與 Ζ Μ Ρ位置的關係之Ζ Μ Ρ舉動空間的構成例圖。 第8圖係爲表示呈現機器人的變形量或運動量與 Ζ Μ Ρ位置的關係之Ζ Μ Ρ舉動空間的其他構成例圖。 第9圖係爲表示呈現機器人的變形量或運動量與 Ζ Μ Ρ位置的關係之Ζ Μ Ρ舉動空間的另外構成例圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第1 0圖係爲表示呈現機器人的變形量或運動量與 Ζ Μ Ρ位置的關係之Ζ Μ Ρ舉動空間的另外構成例圖。 第1 1圖係爲表示呈現機器人的變形量或運動量與 Ζ Μ Ρ位置的關係之Ζ Μ Ρ舉動空間的另外構成例圖。 第1 2圖係爲表示單腳支持期後期的左站立腳其Υ方 向（與行進方向成正交的方向）之Ζ Μ Ρ舉動空間的構成 例圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -65 - 499349 A7 B7 五、發明説明（63) Μ Ζ 爲之 係} 圖向 3方 1進 第行 /ίν 向 期 持 支 腳 單 示 表 的 間 空 舉 方 X 其 腳 立 站 。 左圖 的例 期成 後構 方想 Υ 理 其的 腳間 立空 站動 左舉 的 Ρ 期Μ 後 Ζ 期之 持 } 支向 腳方 單的 示角 表直 爲成 係向 圖方 4 進。 1 行圖 第與例 C 成 向構 爲 係 Β向圖 5 方 6 1 進 1 第行第 /IV 向 方 向 X 方 其Υ 腳。其 立圖部 站例幹 左成體 的構的 期⑮期 後理後 期S 期 持胃持 $ Τ 胳 ,1 單 單 示 Μ 示 表 Ζ 表 構 想 彐二 理 的 間 空 舉 Ρ Μ Ζ 之 \ly 向 方 的 角 直 成 向 方 進。 行圖 與例 C 成 例 成 構 想 彐二 理 的 間 空 動 係舉 圖 P 7 Μ 1 Ζ 第之 \)y 向 表 爲 方 進 行 /1\ 向 方 X 其 期。 後圖 期 持 支 腳 單 示 C 成 向構 方想 Y 理 其的 腳間 立空 站動 ΤΪΠΓΤΤ 左舉 的 P 期 Μ 持 Ζ 支之 腳} 兩向 示方 表的 爲角 係直 圖成 8 向 1 方 第進 行 與 圖 例 期 持 支 腳 兩 示 表 爲M 係Z 圖之 9 ) 1 向 第方 進 行 的 間 空 mnn 舉 想 向 方 X 其 腳。 立圖 站例 左成 的構 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ~^裝· ▼項再填寫太

、1T i0^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 C 構 向的 方間 Y 空 其動 腳舉 立 P 站M 左 Z 的之 期想 持理 支之 腳 } 兩向 示方 表的 爲交 係正 圖成 ο 向 2 方 。 第進圖 行例 與成 C 構 向的 方間 Y 空 一 |71一( 腳舉 立 PMM 左 Z 的之 期想 持理 支之 腳 } 兩向 示方 表的 爲交 係正 圖成 IX 2 方 第進 行 與 與 Γν 向 方 Υ 其 β, 立口 幹 澧 ΗΉΠ 的 期 持 支 腳 兩 示 表 爲 係 圖 2 〇 2 圖第 例 成 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -66- 499349 A7 B7___ 五、發明説明（Φ 行進方向成正交的方向）之理想之Z M P舉動空間的構成 例圖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第2 3圖係爲表示兩腳支持期的站立腳其x方向（行 進方向）之理想之Ζ Μ P舉動空間的構成例圖。 第2 4圖係爲表示單腳支持期前期的右站立腳其Υ方 向（與行進方向成正交的方向）之理想之ζ Μ ρ舉動空間 的構成例圖。 第2 5圖係爲表示單腳支持期前期的右站立腳其X方 向（行進方向）之理想之Ζ Μ Ρ舉動空間的構成例圖。 第2 6圖係爲表示單腳支持期前期的右站立腳其Υ方 向（與行進方向成正交的方向）之理想之Ζ Μ Ρ舉動空間 的構成例圖。 第2 7圖係爲表示單腳支持期前期的右站立腳其X方 向（行進方向）之理想之Ζ Μ Ρ舉動空間的構成例圖。 第2 8圖係爲表示單腳支持期前期的體幹部其Υ方向 (與行進方向成正交的方向）之理想之Ζ Μ Ρ舉動空間的 構成例圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第2 9圖係爲表示單腳支持期前期的體幹部其X方向 (行進方向）之理想之Ζ Μ Ρ舉動空間的構成例圖。 第3 0圖係爲表示本發明實施形態之腳式移動機器人 1 0 0所能適用之左平面足部其表側的外觀之立體圖。 第3 1圖係爲表示本發明實施形態之腳式移動機器人 1 0 0所能適用之左平面足部其背側的外觀之立體圖。 第3 2圖係爲左平面足的外側之側面圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐) " "^ -67 - 499349 A7 〜一 ___ i、發明説明（麥 第3 3圖係爲左平面足之底面圖。 第3 4圖係爲左平面足之正面圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3 5圖係爲左平面足之上面圖。 第3 6圖係爲第3 5圖的A — A線之斷面圖。 第3 7圖係爲比較足底緩衝材（內）4 0 5與足底緩 衝材（外）4 0 4的彈性係數之圖。 第3 8圖係爲比較足底緩衝材（內）4 0 5與足底緩 衝材（外）4 0 4的變形量之圖。 第3 9圖係爲表示斜視平面足框4 0 3上面的樣子之 圖。 第4 0圖係爲表示斜視平面足框4 0 3底面的樣子之 圖。 第4 1圖係爲平面足框往旋轉軸方向分割之斷面圖。 第4 2圖係爲表示平面足框4 0 3其旋轉軸迴轉的剛 性比傾斜軸迴轉還強化的樣子之圖。 第4 3圖係爲表示本發明實施形態之左平面足部其表 面側的外觀之立體圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第4 4圖係爲表示本發明實施形態之左平面足部其背 面側的外觀之立體圖。 第4 5圖係爲本發明實施形態之左平面足部的側面圖 〇 第4 6圖係爲本發明實施形態之左平面足部的底面圖 0 第4 7僵係爲擴大本發明實施形態之腳式移動機器人 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210χ297公釐） -68- 499349 A7 ____ B7五、發明説明（66) 1 〇 0其左右的各腳部1 0 4之構成圖。 第4 8圖係爲第4 7圖所示腳式移動機器人1 〇 〇其 腳部單元之外側（未踏地的相反側）側面圖。 第4 9圖係爲第4 7圖所示腳式移動機器人1 〇 〇其 腳部單元之正面圖。 第5 0圖係爲第4 7圖所示腳式移動機器人1 〇 〇其 腳部單元之內側（未踏地側）側面圖。 〔圖號說明〕 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 頭部 2 頸關節偏離軸 3 頸關節傾斜軸 4 頸關節旋轉軸 5 體幹傾斜軸 6 體幹旋轉軸 7 體幹偏離軸 8 肩關節傾斜軸 9 肩關節旋轉軸 1 0 上腕偏離軸 1 1 肘關節傾斜軸 1 2 前腕偏離軸 1 3 手腕關節傾斜軸 1 4 手腕關節旋轉軸 1 5 手部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（21〇><297公釐） -裝-------訂----------*~.—一 · -69 - 499349 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（67) 16 臀關節偏離軸 17 臀關節傾斜軸 18 臀關節旋轉軸 19 膝關節傾斜軸 20 腳腕關節傾斜軸 21 腳腕關節滾動軸 2 2 足部 100 腳式移動機器人 200 思考控制模組 201 匯流排/介面

2 11 CPU

2 12 RAM

2 13 ROM 214 外部記憶體 2 5 1 畫像輸入裝置（C D D攝影機） 2 5 2 聲音輸入裝置（麥克風） 2 5 3 聲音輸出裝置（喇叭） 2 5 4 通訊介面 300 運動控制模組 301 匯流排/介面

3 11 CPU

3 12 RAM

3 13 ROM 314 外部記憶裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝 訂 ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -70- 499349 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（68) 315 姿勢感測器 3 5 2，3 5 3 接地確認感測器 354 電源控制裝置 401 腳腕部連結部 4 0 2 蓋體 403 平面足框 4 0 4 足底緩衝材（外） 4 0 5 足底緩衝材（內） 4 0 6 足底緩衝材（前） 4 0 7 足底緩衝材（後） 501 腳腕部連結部 5 0 2 蓋體 503 平面足框 5 0 4 足底緩衝材（內一前） 5 0 5 足底緩衝材（外一前） 5 0 6 足底緩衝材（內一後） 5 0 7 足底緩衝材（外一後） 5 0 8 足底緩衝材（內一中） 5 0 9 足底緩衝材（外一中） 611 大腿部單元 612 脛部單元 613 平面足 621 腎關節旋轉軸致動器 622 臀關節傾斜軸致動器 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 袭-------、訂-----0—------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -71 - 499349 A7 B7 五、發明説明（69) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 2 3 膝 關 節 傾 斜 軸 致 動 器 6 2 4 腳 腕 關 節 傾 斜 軸 致 動器 6 3 1 大 腿 部 內 側 側 板 6 3 2 大 腿 部 外 側 側 板 6 3 3 脛 部 內 側 側 板 6 3 4 脛 部 外 側 側 板 6 3 5 大 腿 部 正 面 板 6 3 6 脛 部 正 面 板 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,φ •項再填· 裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） - 72-

Claims (1)

1. 499349 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 ， 1 . 一種腳式移動機器人，係爲備有2條以上的可動 腳之腳式移動機器人；其特徵爲： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 具備控制機體的傾斜軸力矩與旋轉軸力矩成爲零之 Ζ Μ P的位置與機體承受地面的反作用力所定義的ζ Μ P 舉動空間之Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段； 前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段預先在Ζ Μ Ρ舉動空間 施加一定的畸變或一定的特性。 2 .如申請專利範圍第1項之腳式移動機器人，其中 前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段係爲預先在Ζ Μ Ρ舉動空間 施加畸變使其產生隨著Ζ Μ Ρ位置從前述可動腳的腳底接 地點與路面所形成的由支持多角形所形成之Ζ Μ Ρ安定領 域的中央偏離Ζ Μ Ρ位置而使Ζ Μ Ρ位置移到前述ζ Μ Ρ 安定領域的中央之機體的變形量或運動量。 3 ·如申請專利範圍第1項之腳式移動機器人，其中 前述一定的特性係爲依前述與地面反作用力變化前述 機器人的變形量或運動量大小或者是方向。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 ·如申請專利範圍第2項之腳式移動機器人，其中 前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段係爲在於前述ζ Μ Ρ安定領 域的略中心設定機體的變形量或運動量的極小點。 5 ·如申請專利範圍2第項之腳式移動機器人，其中 前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段係爲在於前述ζ Μ Ρ安定領 域的略中心設定機體的變形量或運動量的極小點，並且在 前述Ζ Μ Ρ安定領域的境界附近設定機體的變形量或運動 量的極大點。 本^張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 一 -73- 499349 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 6 ·如申請專利範圍第1項之腳式移動機器人，其中 前述Ζ Μ P舉動空間控制手段，係爲針對單腳支持後期的 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 站立腳， 於與行進方向成直角的方向施加：當與地面反作用力 較小時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心 而朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器 人的變形量或運動量，不過逐漸地與地反作用增大，產生 隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而Ζ Μ Ρ位置 朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之機器人的變形量或運動量之 空間畸變，並且 於行進方向施加：當與地面反作用力較小時，產生隨 著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向Ζ Μ Ρ偏 離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器人的變形量或運動量 ，不過逐漸與地反作用力增大，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離 Ζ Μ Ρ安定領域的中心而Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定領域 中心的方向之機器人的變形量或運動量之空間畸變。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 .如申請專利範圍第1項之腳式移動機器人，其中 前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段，係爲針對單腳支持後期的 體幹部， 於與行進方向成正交的方向施加：當與地面反作用較 小時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而 朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器人 的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用力增大·產生 隨著Ζ Μ Ρ位偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而Ζ Μ Ρ位置朝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公H -74- 499349 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 向Ζ Μ P安定領域的中心之機器人的變形量或運動量 間畸變，並且 於行進方向施加：當與地面反作用力較小時’產 著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向Ζ Μ 置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器人的變形量 動量，不過逐漸與地面反作用力增大，產生隨著ζΜ 偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ 領域的中心之機器人的變形量或運動量之空間畸變。 8 .如申請專利範圍第1項之腳式移動機器人’ 前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段，係爲針對兩腳支持期 立腳’ 於與行進方向成正交的方向施加：當與地面反作 較小時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的 而朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之 人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用力增大 生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ ρ安定領域的中心而z Vt 置朝向Ζ Μ P安定領域的中心之機器人的變形量或蓮 之空間畸變，並且 於行進方向施加：當地面反作用力較小時’產生 Ζ Μ Ρ位置偏離ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向Ζ μ Ρ 偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器人的變形量或 量，不過逐漸與地面反作用力增大，產生隨著Ζ Μ p 偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ ρ 領域的中心之機器人的變形量或運動量之空間畸變。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 之空 生隨 Ρ位 或運 Ρ位 安定 其中 的站 用力 中心 機器 ，產 ρ位 動最 隨著 位® 蓮動 位鼇 安定 ：________II (請先閱讀背面之注意事項存填寫本頁) 、言 75- 499349 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 4 9 .如申請專利範圍第1項之腳式移動機器人，其中 g述Ζ Μ P舉動空間控制手段，係爲針對兩腳支持期的體 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 幹部， 於與行進方向成正交的方向施加：當與地面反作用力 較小時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心 而朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器 Λ的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用力增大，產 $隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而Ζ Μ Ρ位 _朝向Ζ Μ Ρ安定領域的中心之機器人的變形量或運動量 之空間畸變’並且 於行進方向施加：當與地面反作用力較小時，產生隨 _： ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向Ζ Μ Ρ位 _偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器人的變形量或運 動纛，不過逐漸與地面反作用力增大，產生隨著Ζ Μ Ρ位 霞偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心而Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定 域的中心之機器人的變形量或運動量之空間畸變。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 0 ·如申請專利範圍第1項之腳式移動機器人，其 中前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段，係爲針對單腳支持前期 的站立腳， 於與行進方向成正交的方向施加：當與地面反作用力 較小時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心 而朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器 人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用力增大，產 生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而Ζ Μ Ρ位 I紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -76- 499349 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 5 置朝向Ζ Μ P安定領域的中心之機器人的變形量或運動量 之空間畸變，並且 於行進方向施加：當與地面反作用力較小時，隨著 Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向Ζ Μ Ρ位置 偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器人的變形量或運動 量，不過逐漸與地面反作用力增大’產生隨著ζ Μ Ρ位置 偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安定 領域的中心之機器人變形量或運動量之空間畸變。 1 1 .如申請專利範.圍第1項之腳式移動機器人，其 中前述Ζ Μ Ρ舉動空間控制手段，係爲針對單腳支持前期 的體幹部， 於與行進方向成正交的方向施加：當與地面反作用力 較小時，產生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心 而朝向Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器 人的變形量或運動量，不過逐漸與地面反作用力增大，產 生隨著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而Ζ Μ Ρ位 置朝向Ζ Μ Ρ安定領域中心之機器人的變形量或運動量之 空間畸變，並且 於行進方向施加：當與地面反作用力較小時’產生隨 著Ζ Μ Ρ位置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而朝向Ζ Μ Ρ位 置偏離Ζ Μ Ρ安定領域中心的方向之機器人的變形量或運 動量，不過逐漸與地面反作用力增大，產生隨著Ζ Μ Ρ位 置偏離Ζ Μ Ρ安定領域的中心而Ζ Μ Ρ位置朝向Ζ Μ Ρ安 定領域的中心之機器人的變形量或運動量之空間畸變。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言 -77- 499349 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 6 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ]_ 2 ·如申請專利範圍第1項之腳式移動機器人，其 中前述Ζ Μ P舉動空間控制手段，係爲由略平板狀的平面 足框、及配置在前述平面足框的底面之持有由初期的變形 量較大的領域和之後的變形量較小的領域所形成之非線性 彈性特性之足底緩衝體、及裝配在前述平面足框上面的略 中央之用來連結前述腳式移動機器人的作動腳之腳腕連結 部等所構成之各可動腳的足部構造。 i 3 .如申請專利範圍第1項之腳式移動機器人，其 中前述Ζ Μ P舉動空間控制手段，係爲由實現前述可動腳 的關節自由度之超過1個以上的關節致動器、及由前述腳 式移動機器人其機體的內側支持前述關節致動器的持有第 1剛性之內側支持體、及由前述腳式移動機器人其機體的 外側支持前述關節致動器的持有比第1剛性還較大的第2 剛性之外側支持體等所構成之各可動腳的腳部構造。 1 4 . 一種腳式移動機器人之足部構造，係爲備有至 少複數條的可動腳的腳式移動機器人之足部構造；其特徵 爲·· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 具備：略呈平板狀的平面足框、及配置在前述平面足 框的底面之由初期的變形量較大的領域和之後的變形量較 小的領域所形成之持有非線性彈特性之足底緩衝體、及裝 設在前述平面足框上面的略中央之用來連結前述腳式移動 機器入的作動腳之腳腕連結部等。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之腳式移動機器人之 足部構造，其中前述足底緩衝體係爲將高度相異之超過2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -78- 499349 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 7 個以上的緩衝構件裝設在前述平面足框其底面的一定部位 而形成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 6 .如申請專利範圍第1 4項之腳式移動機器人之 足部構造，其中前述足底緩衝體係分別裝設在前述平面足 框其底面的內側以及外側。 1 7 ·如申請專利範圍第1 4項之腳式移動機器人之 足部構造，其中前述足底緩衝材係分別裝設在前述平面足 框其底面的內側以及外側，且外側比內側還提高足底緩衝 體的彈係數。 1 8 ·如申請專利範圍第1 4項之腳式移動機器人之 足部構造，其中前述平面足框係比前述腳式移動機器人的 傾斜軸迴轉還強化旋轉軸迴轉的剛性所形成。 1 9 .如申請專利範圍第1 4項之腳式移動機器人之 足部構造，其中前述平面足框係經由在上面及/或底面的 一定位置設置凹部，而比前述腳式移動機器人的傾斜軸迴 轉還強化旋轉軸迴轉的剛性所形成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 0 . —種腳式移動機器人，係爲備有至少1組之左 右的可動腳單元進行腳式作業的式樣之腳式移動機器人； 其特徵爲： 前述可動腳單元具備：實現前述可動腳的關節自由度 之超過1個以上的關節致動器、及由前述腳式移動機器人 其機體的內側支持前述關節致動器的持有第1剛性之內側 支持體、及由前述腳式移動機器人其機體的外側支持前述 關節致動器的持有比第1剛性還較大的第2剛性之外側支 一 __ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 79- 499349 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 8 持體等。 2 1 ·如申請專利範圍第2 0項之腳式移動機器人， 其中前述第2剛性係表示前述第1剛的超過1 . 2倍以上 之彎曲剛性。 2 2 ·如申請專利範圍第2 0項之腳式移動機器人， 其中前述第1剛與前述第2剛性的相異係依前述內側支持 體與前述外側支持體具肉厚的相異而實現。 2 3 ·如申請專利範圍第2 0項之腳式移動機器人， 其中前述第1剛性與前述第2剛性的相異係依前述內側支 持體與前述外側支持體其形狀的相異而實現。 2 4 .如申請專利範圍第2 0項之腳式移動機器人， 其中前述第1剛性與前述第2剛性的相異係依使用強度不 同的素材構成前述內側支持體及前述外側支持體而實現。 2 5 .如申請專利範圍第2 0項之腳式移動機器人， 其中前述可動腳的關節自由度係至少包含大腿旋轉軸以及 膝關節旋轉軸迴轉的各自由度。 2 6 ·—種腳式移動機器人之可動腳單元，係爲對進行腳式作 業之腳式移動機器人經左右的組合使用之可動腳單元；其 特徵爲： 具備：實現前述可動腳的關節自由度之超過1個以上 的關節致動器、及由前述腳式移動機器人其機體的內側支 持前述關節致動器的持有第1剛性之內側支持體、及由前 述腳式移動機器人其機體的外側支持前述關節致動器的持 有比第1剛性還較大的第2剛性外側支持體等。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -80- 499349 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 g (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 7 ·如申請專利範圍第2 6項之腳式移動機器人之 可動腳單元，其中前述第2剛性係表示前述第1剛的超過 1 · 2倍以上的彎曲剛性。 2 8 ·如申請專利範圍第2 6項之腳式移動機器人之 可動腳單元’其中前述第1剛性與前述第2剛性的相異係 依前述內側支持體與前述外側支持體其肉厚的相異而實現 〇 2 9 .如申請專利範圍第2 6項之腳式移動機器人之 可動腳單元，其中前述第1剛性與前述第2剛性的相異係 依前述內側支持體與前述外側支持體其形狀的相異而實現 〇 3 0 .如申請專利範圍第2 6項之腳式移動機器人之 可動腳單元，其中前述第1剛性與前述第2剛性的相異係 依使用強度不同的素材構成前述內側支持體及前述外側支 持體而實現。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 1 .如申請專利範圍第2 6項之腳式移動機器人之 可動腳單元，其中前述可動腳的關節自由度係至少包含大 腿旋轉軸以及膝關節旋轉軸迴轉的各自由度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -81 -