TW562723B - Two-legged walking-type human-shaped robot - Google Patents

Description

562723 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於兩腳步行式人型機器人，譬如可做跌倒 時的防護動作、從跌倒狀態站起來的動作、或者翻身、跳 躍動作等全身運動的兩腳步行式人型機器人。 【先前技術】 習知所謂的「兩腳步行式人型機器人」係產生預先設 定的步行模式（以下稱「步態」）資料，並依照步態資料進 行步行控制，藉由依特定的步行模式使腳部動作，而實現 雙腳步行。 但是，此類兩腳步行式人型機器人，將隨如路面狀 況、機器人本身的物理參數誤差等，而容易使步行時的姿 勢變為不穩定，翻倒的危險性極高。因此，控制譬如 ZMP (腳底地面反作用力與重力之合成力矩為零之點）等之 機器人的狀態量，俾確保步行穩定性。 但是，習知兩腳步行式人型機器人的前提乃設定為以 站立姿勢進行步行，雖已儘可能的設定為不跌倒，但是身 體部乃支援步行控制者，身體部一般並不與手臂部或腳部 協同動作。 因此，習知兩腳步行式人型機器人並未設計成能夠做 以身體部、腳部、手臂部為整體而動作的全身運動，譬 如：跌倒時的防護動作、從跌倒狀態站起來的動作、或者 翻身、跳躍動作等。因而，就使機器人做此種全身運動而 言，會因身體部的腰部之自由度或旋轉角度範圍的限制而 無法做到。

314025.ptd 第9頁 562723 五、發明說明（2) 此外，若兩腳步行式人型機器人重複跌倒的話，各部 位（譬如：身體部、手臂部或腳部末端）將受損傷，而將產 生晃盪不穩的現象。但是，以往為了使各部位具有較大的 自由度，設置有為數頗多之供驅動機構或感測器用的配 線，因此要進行例如手臂部或腳部的簡單交換也會有困 難。 【發明内容】 本發明係鑒於上述各點而完成者，其目的在於提供一 種可輕易做譬如跌倒時的防護動作、站起來的動作、或翻 身動作等全身運動的兩腳步行式人型機器人。 因此，為達上述目的，本發明係具有：身體部、安裝 於身體部的下部兩側的腳部、安裝於身體部的上部兩側的 手臂部、以及安裝於身體部的上端的頭部，且上述腳部係 包含：以可在三軸方向搖擺的方式安裝於身體部之二個大 腿部、分別以可在一軸方向搖擺的方式安裝於各大腿部的 下端之小腿部、以及以可在二軸方向搖擺的方式安裝於各 小腿部的下端之腳掌部，上述臂部係包含：一端以可在二 軸方向搖擺的方式安裝於身體部之二個上臂部、分別以可 在一軸方向搖擺的方式安裝於各上臂部的另一端之下臂 部、以及以可在一軸方向搖擺的方式安裝於各下臂部之手 部，此外，還具有：分別使上述腳部的腳掌部、小腿部、 大腿部、上述手臂部的手部、下臂部、上臂部、以及胸部 搖擺的驅動機構，以及分別驅動控制各驅動機構的步行控 制裝置之兩腳步行式人型機器人，其中，上述身體部係

314025.ptd 第10頁 562723 562723 五 下方的腰部，以可在二轴方向搖擺的方 方的胸部，以及使胸部在二軸方向搖攘亥腰 所構成，上述步 ι的驅動機構 义少仃控制表置係驅動控制各驅動 ^ ^ ’而使機器人做全身運動。 、構使之協 本發明之兩腳步行式人型機器人，最好，上、，、 手臂部與胸部並利用該手臂述步仃控 ^ — T #部及腩 -----^ 發明說明（3) 制裝ΐ ί Γ之兩腳步行式人型機器人’最好，上、十，丰 :係驅動上述手臂部與胸述步行控 重里；慣性矩，而使機器人做全身運動。”部及胸部的 部的希ί明之兩腳步行式人型機器人，最好，士 二方；f 2轉軸，係、可旋轉地支持於以可在前J:上述胸 ί支持於腰部之搖擺構件上。 〜後方向搖擺 部的垂Π兩腳步行式人型機器人，最好，支拷， 成。上述旋轉構件#二2 =體形成的扁平旋轉構件所^ 的兩腳步二，向方向與推進方向的支持。：f間隔的複 破於：在搖擺構件上士述旋轉構件係可裝卸。 本發明之兩腳 機構的輸出軸。 方向搖擺的方式仃式人型機器人，最好，以 向前方而配置。寺上述胸部之水平旋轉軸，伟後 本發明之 饰处中心偏 方向摇擺的方行式人型機器人，最好，以 心偏：前方而配置寺上述播掘構件之水平旋轉輪可t前J 本發係枚中 式人型機器人，最好，上述胸部可 562723 五、發明說明（4) 在左右方向-4 5度至+4 5度以上之角度範圍内旋轉。 本發明的兩腳步行式人型機器人，最好，上述胸部可 在前後方向-10度至+6 0度以上之角度範圍内前彎，上述大 腿部可相對於上述腰部在前後方向-4 5度至+ 6 0度以上之角 度範圍内搖擺，上述小腿部可相對於大腿部在前後方向 -1 2 0度至0度以上角度範圍内搖擺。 本發明之兩腳步行式人型機器人，最好，用以檢測上 述機器人的狀態量之感測器，係配置在上述身體部的腰 部。 本發明之兩腳步行式人型機器人，最好，上述感測器 係由迴轉感測器及/或三軸加速度感測器所構成。 本發明之兩腳步行式人型機器人，最好，上述感測器 係與該感測器之測量及信號處理用的微處理器等的電路部 一齊形成一個模組而構成，並收容於上述腰部内。 本發明之兩腳步行式人型機器人，最好，用以對上述 各驅動機構及步行控制裝置等進行供電的電源電池，係配 置於上述胸部前側。 依照上述結構的話，當兩腳步行式人型機器人做全身 運動之際，步行控制裝置係驅動控制各驅動機構使之協同 動作，而可使胸部相對於腰部做二軸方向（即，在前後方 向搖擺、或在左右方向旋轉）之所謂的前彎及扭腰之類， 由胸部與手臂部所構成的上半身相對於由腰部與腳部所構 成的下半身的統籌動作。所以，可確實的做譬如跌倒時的 防護動作、站起來的動作、或翻身動作等全身運動。

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562723 五、發明說明⑹ ___ 31偏向前方而配置，或者以可在前後方向搖和的 j二述胸部將可繞偏向前方而 ：：：配 則後方向搖擺，因此，LL ^ <褥軸而在 彎，闾眭1佔敫骑姓此胸部便可朝前方以較大角产 弓冋時可使整體構成小型化。 月度别 上述胸部可在左右士 & ^ , 内旋轉時，從例如仰臥的二離，至，以上的角度範圍 範圍内相對於腰部旋轉^ t 11精使胸部在上述角度 輕易且確實地做翻身二作配合腳部相對於腰部的旋轉，而 當上述胸部可在前你+人 η 圍内前彎，且上述大腿上:f:0度至+60度以上的角度範 ^ +60^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ '45^ 於大腿部在前後方向” :時上述小腿部可相對 時，當兩腳步行式人型以上士的角度範圍内搖擺 倒狀態站起的動作時，2 倒犄的防護動作及從跌 起來的動作。 g由述動作範圍便可確實的做站 因各= =狀態量的感測ϋ，配置在 時，機器人的狀態量，链 罕乂万、胸。Μ父少的腰部 ί:"到機器人步行運：等°:景3向加速*，便 ?動的干涉的情況下正確的“可在不受上半身 進行利用上半身的動 k測。猎此，便可確實地 動作的步行運動的補償j例如步行時手臂交互前後擺動等 上述感測器係由迴轉 4 一釉加速度感測器、

第14頁 562723 五、發明說明（7) 或者由迴轉感測器與 利用迴轉感測器而檢 位，以及將利用三軸 部的三轴方向的加速 當上述感測器與 器等的電路部一齊形 部内時，因為來自感 理，並被放大至例如 該模組至步行控制裝 當將對上述各驅 的電源電池配置於胸 於較高狀態，而且電 運動。此外，當機器 前方伸出，便可降低 倒的情況時，亦不致 作。 【實施方式】 以下，依據圖示 第1圖及第2圖所 一實施形態的構成。 10係設有：身體部1 1、 12L、12R、安裝於身 以及安裝於身體部的 上述身體部11被 構成時， 的三軸方 出的機器 量。 號處理用 並收容於 該模組内 ，因此便 單化。 置等進行 器人的重 到機器人 時，藉由 同時當朝 妨礙站起 便可將 向的方 人身體 微處理 上述腰 進行處 可將從 供電用 心保持 的全身 手臂朝 後方跌 來的動 三軸 測出 加速 度當 該感 成一 測器 適合 置的 動機 部前 源電 人朝 對電 因電 加速度感測器所 的機器人身體部 度感測器而檢測 作機器人的狀態 測器的測量及信 個模組的結構， 的檢測信號將在 傳輸的信號位準 配線拉線予以簡 構及步行控制裝 側時，便可使機 池亦將不致妨礙 前方跌倒之情況 源電池的衝擊， 源電池的重量而 的較佳實施形態，詳細說明本發明。 示係本發明兩腳步行式人型機器人之 在第1圖中，兩腳步行式人型機器人 安裝於身體部11的下部兩側的腳部 體部的上部兩側的手臂部1 3 L、1 3 R、 上端的頭部1 4。 分割為上方的胸部1 1 a與下方的腰部

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第16頁 562723 五、發明說明（9) 空間中任意步行的構造。 上述手臂部13L、13 R係分別由：上臂部2 5 L、2 5 R、下 臂部26L、26R、及手掌部27L、27R所構成。

上述手臂部13L、13R的上臂部25L、25R、下臂部 26L、26R、及手掌部27L、27 R係如同上述腳部12L、12R 般，如第2圖所示般分別具備有五個關節部。即，由上方 起依序為：在肩膀部相對於身體部11的上臂部25L、25 R俯 仰方向之關節部2 8 L、2 8 R ;轉動方向的關節部2 9 L、2 9 R、 左右方向的的關節部30L、30R;在作為上臂部25L、25 R與 下臂部2 6 L、2 6 R間之連接部分的肘部3 1 L、3 1 R之俯仰方向 的關即部3 2 L、3 2 R，以及在手腕部之相對於下臂部2 6 l、 2 6 R的手草部27L、27 R俯仰方向的關節部3 3 L、3 3 R。另 外，各關節部28L、28R至33L、33R分別由關節驅動用馬達 所構成。 如此一來，兩腳步行式人型機器人丨〇左右兩側之手臂 部l^L、13R，便分別被賦予五自由度，在各種動作中，藉 由分別利用驅動馬達將該等丨〇個關節部驅動控制於適當角 度，便可對手臂部13L、131?整體賦予所需之動作。 其中’上述肩膀部之俯仰方向的關節部2 8 L、2 8 R的旋 =，相對於轉動方向之關節部29L、29R及左右方向之關 二:0 L、3 0 R向前方偏移而配設，以將手臂部丨3 L、丨3 R向 刖方的擺動角度設定得較大。 ^述頭部14係安裝於身體部u的上頭lu的上端，且 心載有例如作為視覺之攝影機或作為聽覺之麥克風。

第17頁 562723 五、發明說明（ίο) 其中，上述碩部丨4係如第 方向的關節部35及左右向 _所不，具有顇部之俯仰 35、36係分別由關節驅動用$外’各關節部 依此的話，兩腳牛并—Λ ^所構成。 予2自由度，各種動作\利> 用驅型機器人10^之碩部14便被賦 部3 5, 3 6驅動控制為遶舍自声’、、、馬達，分別將該2個關節 或前後方向移•。此處田，上又过便可使頭部1 4朝左右方向 軸俜相對於左右方Α 卜'府仰方向的關節部3 5的旋轉 軸係相對於左右方向的關節冑36向前 = 頭部14向前方的擺動角度設定得較大。 配&以將 再者，在上述兩腳步行式人型機器人丨〇中， 之前彎部11 c的關節部丨丨d、腳部丨2L、丨⑼之前後方^ 節部（即，胯間節的關節部20L、2〇R)'膝蓋部的關節部 2 2L、2 2R、腳踩處的關節部23L、23R，係被支持成可在 3圖與第4圖所示的角度範圍内搖擺。換句話說，腳踝部 關節部23L、23R係可在擺動角度0 1為—2〇度至+2〇度以上 的角度範圍内搖擺。膝蓋部的關節部22L、22R係可在擺動 角度Θ 2為-1 2 0度至〇度以上的角度範圍内搖擺。腰關節的 關節部2 0 L、2 0 R係可在擺動角度0 3為-4 5度至+ 6 0度以上 的角度範圍内搖擺。身體部1 1之前彎部1 i c係可在擺動角 度Θ 4為-1 0度至+ 6 0度以上的角度範圍内搖擺。 相對於此，身體部1 1之前彎部1丨c的關節部u e係被支 持成可在第5圖所示的角度範圍内搖擺。換句話說，前彎 部1 1 c之關節部1 1 e的擺動角度0 5係如第5圖（A )所示，左 方在5度以上，且如第5圖（B)所示，右方在+45度以上的

314C25.ptd 第18頁 562723 五、發明說明（11) —- 角度範圍内旋轉。 為達成上述前彎部11 C之關節部11 d，11 e的搖擺與旋轉 的角度範圍，因此腰部丨丨b與胸部n a的連結機構便如第6 圖所示的構成。即，在第6圖中，該連結機構4 〇係由安裝 於身體部11之胸部11 3上的胸框4卜安裝於腰部丨丨b上的腰 框4 2、及將該胸框4 1與腰框4 2相互連結的搖擺構件4 3所構 成0

『々上述胸框41係具備有在下端處當作垂直旋轉軸（參 照第續）作用的旋轉構件44。此旋轉構件“係由較大徑的 扁平圓^板所構成’且係構成為從内側支持將複數個球體 4 7a依等角度間隔保持著的環組件4 7的内徑部。 之7 t，腰框42係如第7圖所示，具備有從中心偏向前方 $平旋轉軸42a，以將搖擺構件43支持成可相對於水 方疋轉軸4 2 a搖擺。 述搖‘b構件4 3係由腰框4 2内所安裝的驅動機構4 5 加以^ ^第6圖所★不位置朝如箭頭A所示之前方搖擺的方ί 移 ^、。此時藉由將水平旋轉轴4 2 a配置成向前方偏 行梦7增#大向前方的搖擺範圍，使搖擺構件43可朝前方幻 車又大（言如+6 0度以上）的搖擺。

肘邻ΐ Ϊ偏離旋轉軸而增大搖擺範圍的機構，亦可採用方 乃丁口卜或頸部。 再者，上述腰框42具有 46i由環組件47依等角度間 此環組件4 7係藉由在其内徑 沿著上面形成圓環狀的導件 隔保持著的複數個球體4 7 a。 部處收容著安裝於上述胸框 41

562723 五、發明說明（12) 向與;件44,使旋轉構件44及胸框41支撐於推進方 同構^滾珠-ΐ。所以，因為上述環組件47將與導件46共 充分的剛性支：於，=有胸框41的胸部lla’便能以 在前後方向或：：;::：;:2:腰部Ub使之可圓滑的 態下再=用！!框41係在旋轉構件44收容於環組件47中的狀 達…的輪出轴 便可所以，藉由拆除此固定螺絲48,胸框 工易的k搖擺構件4 3、腰框4 2上拆除。 檢測在上述腰框42中，如第8圖所示，安裝著：用以 人？即，三軸方向的方位及加速度)用 、亲&咸 '目ί σ圖不^況的二軸迴轉感測器49a及三軸加 ί ί 該等感測器49a，49b係與測量及信號 42rg 、彳Λ处理器等共同構成一個模組，且收容於腰框 咸制/腰部1 lb)内。藉此，因為在該模組内進行著來自 ’I 之檢測信號的處理，因此便可簡化配線。 人1 η沾!^圖^•所示係第1圖至第8圖所示兩腳步行式人型機器 将1借二氣構成。在第9圖中，兩腳步行式人型機器人10 二J驅動機構’ ~，驅動控制著上述各關節部（即， 用馬達lld，lle，18L、贿33L、3_步行控 上述步行控制裝置5〇係設置於上述身體部丨丨之胸部 a ’並由控制部5 1與馬達控制單元5 2所構成。 制部5H系根據之前所決定的動作模式，產生各關二

562723 五、發明說明（13) 馬達的控制信號。上述馬達控制單元5 2係根據來自控制部 5 1的控制信號，而驅動控制各關節驅動用馬達。此外，上 述控制部5 1係根據上述腰框4 2内所設置的感測器4 9 (即， 來自三軸迴轉感測器4 9 a及三軸加速度感測器4 9 b的機器人 的狀態量）之檢測信號，而判斷機器人現在的狀態（姿 勢）並對應於此狀悲，驅動控制各關節驅動用馬達使之 協同動作。 上述步行控制裝置50及各關節驅動用馬達，乃由作為 ^ $的電源電池5 3進行供電而產生動作。此電源電池5 3係 σ第1圖所示，配置於兩腳步行式人型機器人丨〇之身體部 |的_胸部11a前側。譬如，電源電池53係譬如配置於胸部 aw面中所設置可開閉的面板内側，並與内部所設置的 r n 連接器相連接。藉此便從電源電池5 3對步行控制裝置 5 〇及各關節驅動用馬達進行供雷 、隹一 ^ Φ ^ 7咬迟仃仏冤，在進仃電池更換之際， 僅要打開上述面板，便可輕易的進行電池更換。 士發明實施形態的兩腳步行式人型機器人1〇係如上所 =:$構成。在通常的步行動作時，步行控制裝置5〇之控 二1:'根據預設的步行動作模式而產生控制信號，並輸 達控制單元52。#此，馬達控制單元52便驅動控制 =lie、及各關節部18L、18R至33L、33R的關節驅動 作’、:。如此的話，兩腳步行式人型機器人1 0便做步行動 =此，譬如兩腳步行式人型機器A10撿拾落於前方物 、月況時，控制部5丨係藉由驅動控制腳部丨2L、丨2R、手

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第21頁 562723 五、發明說明（14) m、—i3R、及前彎部uc之各關節部的關節驅動用馬 如m 作-’以從第1 〇圖（A)所示的直立狀態，轉為 第ιπ 所=上半身向前彎曲以撿拾物品，然後再如 弟ίο圖（c)所不的再度站立狀態。 的情ϊ ΐ於=檨Ϊ兩腳步行式人型機器人10進行翻身動作 1 ?Ρ / ^ Μ* η 7 、，控制部5 1係藉由驅動控制腳部1 2L、 動用馬、查蚀HL、13R、及前彎部1 1 c之各關節部的關節驅 能，棘作’以從第11圖（A)所示的仰队狀 :如第uH° icw圖（B)所示抬起右腳i2R的膝蓋21R之後， « (D),, i^ ； π!" 12RI' ^ ° ^ ^ 1 扭動二Λ :與腳部12L、12R-起旋轉，而-邊 U 胸部lla旋轉，便如第"圖（E)所示整體變 成俯臥而完成翻身動作。 瓶炎 時，ί 2當：腳步行式人型機器Λ 10進行站起來的情況 后立。7的，控制部5 1係藉由驅動控制腳部1 2 L、1 2 R、手 ^ Ϊ 13ί、- 13R、&前彎部UC之各關節部的關節驅動用馬 12H 同-動作^以從第12圖U)所示的仰臥狀態，如第 =圖（B)所不一邊將雙膝2R、21R#攏曲起，一邊立起胸 口M la與腰部lib。然後，如第12圖（c)所示，使雙腳掌部 1 7L、1 7R成為靠攏並往前彎曲的狀態，最後利用手臂部 13L、13R及胸部113取得平衡，同時伸直二腳部12卜 而完成站立動作。 再者，當兩腳步行式人型機器人丨〇執行跳躍動作的情 況時，同樣的，控制部5丨係藉由驅動控制腳部i 2L、丨2R、

562723 五、發明說明（15) 手臂部13L、13R、及前彎部llc之各關節部的關節驅動用 馬達使之協同動作，以從第13圖（A)所示的站立狀能，變 為如第13圖（B)所示的雙腳部12L、12R的膝蓋部217、21R 彎曲，同時二手臂部13L、13R朝後揮，然後第13圖（c) 所不，一邊伸直二膝蓋部21L、21R及二腳掌部17[、i7R， —邊將二手臂部13L、13R朝前方擺’藉由膝蓋部2u、2iR $伸直，腳掌部17L、17R的墊腳（起跳），以及藉由二手臂 ΐ 卿往上擺動而施加於身體部1 1的慣性矩，便如 第^3圖（D)所示，使腳部12L、12R離開地面，亦即兩腳步 仃式人型機器人10整體騰空而完成跳躍動作。 1〇的’為更容易進行跳躍動作’因此人型機器人 :各。“立重量分配便屬重要事項。為跳躍 言如對機器人1 〇整體重蕃，由身， 敢 14所構成的上丰^ /里由身體部11之胸部lla、頭部 以下重量，-丰臂部 上重篁，二腳部12L、12跗1/3 式。葬!，L、13脇1/10以上重量的分配方 ! 7τ 9 1上述膝蓋部21L、21R的伸直、腳掌部 而施加於Κ :":及t由二手臂部13L、UR的往上擺動 達作為夂Μ ^ " 的慣性矩，則即使使用轉矩較小的馬 如 即部之關節驅動用馬達亦可進行跳躍動作。 "的‘此身ΐ ϊ ϋ明實施形態之兩腳步行式人型機器人 行"lb進行二軸方向的搖擺及旋轉，而藉由步 動作，二H ?控制各關節部的關節驅動用馬達使之協同 確實地做例如跌倒時的防護動作、站起來的動

314025.ptd 第23頁 562723 作 五、發明說明（16) 翻身動作等全身運動。 量及慣料A 外’利用手臂部及胸邻的舌 里叹『貝性矩而做全身運動 — 丨叹啊#的重 衡一；^ ^ 更可進行跳躍、或一邊伴JJ1 瓊進仃運動。此外，因A W Λ 運侏符十 旋轉輪6 1 馬猎由將支持胸部1 1 a的水平 评孕由向刖方偏移而配置 呵艰十 前方進行較大的搖擺，因此= "la可相對於腰部lib往 支撐胸部1U的垂直軸，係由二輕易的進行前彎。另外， 能以充分的剛性支持胸部1UJ、，、°機構40加以支持，所以 方向搖擺。 a使之可相對於腰部1 lb在二軸 再者’藉由將上述感測器49設置於相較 !la、腳部12L、12R及手臂部lqT〗…私^ 胸 1 1 Κφ θιϊ . , . . 4 1 3 L、1 3 R動作幸乂少的腰部 中V上步行運動或其他全身運動在内的運動 人的狀態量。 ，而可正確的檢測出機器 再者，藉由將電源電池5 3設置於胸部1丨a前側，便 =高並保持著機器人的重心，且電源電池53不致妨 ^人的全身運動，當機器人朝前方跌倒時，藉由手臂朝前 =伸出，便可較低對電源電池的衝擊，同時當朝後方跌倒 、’亦不會因電源電池的重量而妨礙站起來的運動。 在如上述實施形態中，雖腳部i 2L、i 2R具有六自由 度，而手臂部1 3 L、1 3 R具有于自由度，但是並不限於此， 亦可設計成具更小自由度、或更大自由度。 【產業上之可利用性】 如上述，依照本發明的話，兩腳步行式人型機器人在 做全身運動之際’藉由步行控制裝置驅動控制各驅動機構

562723 五、發明說明（17) 使之協同動作 前後方向的搖 腰之類，由胸 腳部所構成下 甸時的防護動 作。 上 與胸 &制裝 胸部相 部相對 的全身 再 便可進 衡之運 部 身運動 述步行 部的重 置不僅 對於腰 於腰部 運動。 者’藉 行利用 動。 此的話 的極佳 ，便可使胸部 擺、或左右方 部與手臂部所 半身的統籌動 作、站起來的 控制裝置驅動 量及慣性矩， 使各驅動機構 做搖擺或旋 的重量及慣性 由此類利用手 上半身之運動 ’依照本發明 的兩腳步行式 相對於腰部做二軸方1 2二旋轉）之所謂的前 ^的上半身相對於, 2 :故，可確實地#U ^ 或翻身動作等> ^述臂部與胸部並利； 2器人做全身動“I 驅動各部&，而且使: :動：，並利用該手, 而可做例如跳躍： 臂部與胸部的重量及. 的三維補償，而可進」 的話，便可提供能輕 人型機器人。 ，（即， 彎及扭 f腰部與 丨如：跌 -身動 該手臂 ^步行 -臂部與 ^部與胸 •大幅度 t性矩， ί*保持平 &地做全

562723 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 本發明根據以下的詳細說明及顯示本發明的數個實施 形態的圖式，應可充分的理解。另外，圖式所示實施形態 並非意圖特定或限定本發明，僅為使本發明的說明及理解 變為較容易而記載者。 圖中， 第1圖係顯示本發明之兩腳步行式人型機器人之一實 施形態的外觀，（A)係概略正視圖，（B )係概略側視圖。 第2圖係顯示第1圖之兩腳步行式人型機器人的機械構 成的概略圖。 第3圖係顯示第1圖之兩腳步行式人型機器人的前彎部 與腳部之各關節部朝前方的搖擺極限的概略圖。 第4圖係顯示第1圖之兩腳步行式人型機器人的前彎部 與腳部之各關節部朝後方的搖擺極限的概略圖。 第5圖係第1圖之兩腳步行式人型機器人的前彎部的各 關節部的概略圖，（A )係顯示朝左向的旋轉極限，（B )係顯 示朝右向的旋轉極限。 第6圖係顯示第1圖之兩腳步行式人型機器人的身體部 中，胸部與腰部之連結機構的構成，（A )係正視圖，（B )係 右視圖，（C )係重要部位剖視圖。 第7圖係顯示第6圖之連結機構中，垂直迴轉軸與水平 迴轉軸之位置關係的概略立體圖。 第8圖係顯示第6圖之連結機構中，感測器配置於腰框 中的概略立體圖。

314025.pid 第26頁 562723 圖式簡單說明 第9圖係顯不第1圖所示兩腳步行式人型機器人之電氣 構成的方塊圖。 第10圖（A)至（〇係依序顯示第丨圖之兩腳步行式人型 機器人拾物時之動作的左視圖。 α第11圖（八）至（E)係依序顯示第1圖之兩腳步行式人型 機為人的翻身動作的俯視圖。 第12圖（Α )至（D)係依序顯示第1圖之兩腳步行式人型 機器人的站起來的動作的左視圖。 第1 3圖（A)至（D)係依序顯示第1圖之兩腳步行式人型 機器人的跳躍動作的圖。 10 兩腳步行式人型機 11 身體部 1 1 b腰部 1 Id、1le、 18L、 18R、 23L、 23R、 24L、 24R、 32L、 32R、 33L、 33R、 12L、 12R 腳部 14 頭部 16L、 16R 小腿部 21L、 21R 膝蓋部 26L、 26R 下臂部 31L、 31R 肘部 41 胸框 人 I 1 a胸部 II C前彎部 19L、 19R、 20L、 20R、 28L、 28R、 29L、 29R、 3 5、3 6關節部 13L、13R 手臂部 15L、15R 大腿部 17L、17R 腳掌部 25L、25R 上臂部 27L、27R 手掌部 4 0 連結機構 4 1 a驅動馬達 22L、 30L、 22R、 30R、

314025.pid 第27頁 562723 圖式簡單說明 41b輸出軸 4 2 a水平旋轉軸 44 旋轉構件 4 5 驅動機構 4 7 環單元 48 固定螺絲 4 9 a三軸迴轉感測器 5 0 步行控制裝置 52 馬達控制單元 42 腰框 4 3 搖擺構件 4 4a垂直旋轉軸 46 導件 4 7 a球體 4 9 感測器 49b三軸加速度感測器 51 控制部 53 電源電池

314025.ptd 第28頁

Claims (1)

1. 562723 1121304 修正 六、申請專利範圍 1. 身 的 身 式 方 種兩腳 體部的 手臂部 該腳 體部之 安裝於 向搖擺 該手 裝於身 安 擺的方式 可在一轴 大 部 步 向 部 動 2.如 中 手 動 此外 腿部、 搖擺的 行控制 其中 搖擺的 在二軸 該步 作，而 申請專 ，該步 臂部及 步行式人 下部兩側 、以及安 部係包含 二個大腿 各大腿部 的方式安 臂部係包 體部之二 安裝於各 方向搖擺 ，還具有 該手臂部 驅動機構 裝置， ’該身體 方式安裝 方向搖擺 行控制裝 使機器人 利範圍第 行控制裝 胸部的重 型機器人，係具有身體部、安裝於 的腳部、安裝於身體部的上部兩側 裝於身體部的上端的頭部， :以可在三軸方向搖擺的方式安裝於 部、分別以可在一軸方向搖擺的方 的下端之小腿部、以及以可在二軸 裝於各小腿部的下端之腳掌部， 含：一端以可在二軸方向搖擺的方式 個上臂部、分別以可在一軸方向搖 上臂部的另一端之下臂部、以及以 的方式安裝於各下臂部之手部， :分別使該腳部的腳掌部、小腿部、 的手部、下臂部、上臂部、以及胸 ，以及分別驅動控制各驅動機構的 部係由：下方的腰部，以可在二軸方 於該腰部之上方的胸部，以及使胸 之驅動機構所構成’ 置係驅動控制各驅動機構使之協同 做全身運動。 1項之兩腳步行式人型機器人，其 置係驅動該手臂部及胸部並利用該 量與慣性矩，而使機器人做全身運

   314025修正本.ptc 第1頁 2003.09.17.029 562723 修正 U ‘ 案號,91121304 六、申請專利範圍 3. 如申請專利範圍第 中，支持該胸部的 可在前後方向搖擺 4. 如申請專利範圍第 中，該支持胸部的 扁平旋轉構件所構 該旋轉構件係 環狀導件而受到導 的複數個球體給予 5. 如申請專利範圍第 中，該旋轉構件係 驅動機構的輸出軸 6. 如申請專利範圍第 中，以可在前後方 轉軸，係從中心偏 7. 如申請專利範圍第 中，以可在前後方 平旋轉軸，係從中 8. 如申請專利範圍第 中，該胸部係可在 範圍内旋轉。 9. 如申請專利範圍第 中，該胸部係可在 範圍内前彎； 1項之兩腳步行式人型機器人，其 垂直旋轉軸，係可旋轉地支持於以 的方式支持於腰部之搖擺構件上。 3項之兩腳步行式人型機器人，其 垂直旋轉軸係由與胸部一體形成的 成， 由利用沿著設在該搖擺構件上的圓 引之環組件加以保持成等角度間隔 徑向方向與推進方向的支持。 4項之兩腳步行式人型機器人，其 可裝卸地安裝於設在搖擺構件上的 〇 1項之兩腳步行式人型機器人，其 向搖擺的方式支持該胸部之水平旋 向前方而配置。 4項之兩腳步行式人型機器人，其 向搖擺的方式支持該搖擺構件之水 心偏向前方而配置。 1項之兩腳步行式人型機器人，其 左右方向-4 5度至+4 5度以上之角度 1項之兩腳步行式人型機器人，其 前後方向-1 0度至+ 6 0度以上之角度

   314025修正本.ptc 第2頁 2003.09. 17.030 56户@5 〃 3 ^--91121304_>年罗月 / 7 日 修正_ 六、申請專利範圍 該大腿部係可相對於該腰部在前後方向-4 5度至 + 6 0度以上之角度範圍内搖擺； 該小腿部係可相對於大腿部在前後方向-1 2 0度至0 度以上角度範圍内搖擺。 1 0 .如申請專利範圍第1至9項中任一項之兩腳步行式人型 機器人，其中，用以檢測該機器人的狀態量的感測 器，係配置於該身體部的腰部。 1 1.如申請專利範圍第1 0項之兩腳步行式人型機器人，其 中，該感測器係由迴轉感測器所構成。 1 2 .如申請專利範圍第1 0項之兩腳步行式人型機器人，其 中，該感測器係由三軸加速度感測器所構成。 1 3 .如申請專利範圍第1 0項之兩腳步行式人型機器人，其 中，該感測器係由迴轉感測器及三軸加速度感測器所 構成。 1 4.如申請專利範圍第1 0項之兩腳步行式人型機器人，其 中，該感測器係與該感測器之測量及信號處理用的微 處理器等的電路部一齊形成一個模組而構成，並收容 於該腰部内。 1 5 .如申請專利範圍第1項之兩腳步行式人型機器人，其 中，用以對各驅動機構及步行控制裝置等進行供電的 電源電池，係配置於該胸部前側。

   314025修正本.ptc 第3頁 2003.09. 17. 031