WO2006025135A1

WO2006025135A1 - 脚式移動ロボット

Info

Publication number: WO2006025135A1
Application number: PCT/JP2005/008130
Authority: WO
Inventors: Toru Takenaka; Keizo Matsumoto; Hiroshi Gomi; Kazushi Hamaya
Original assignee: Honda Motor Co., Ltd.
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2006-03-09
Also published as: JP4495549B2; KR20070046690A; EP1785235A1; US20060249314A1; KR101177089B1; US7600591B2; EP1785235B1; EP1785235A4; JP2006062057A; CN1839017B; DE602005015729D1; CN1839017A

Abstract

　上体（Ｒ２）と、前記上体（Ｒ２）に第一の関節（１２，１３）を介して連結された脚部（Ｒ１）と、前記脚部（Ｒ１）の端部に第二の関節（１５，１６）を介して連結された足部（１７）と、を備えた脚式移動ロボット（Ｒ）であって、前記足部（１７）は、床面に接地する接地領域（６４、６６）を下端部に有する足平部（６１）を備え、　前記足平部（６１）は、接地時に撓みつつ自重を支持する板バネ部（６２）を備えていることを特徴とする脚式移動ロボット（Ｒ）。

Description

明細書

脚式移動ロボット

技術分野

[0001] 本発明は、脚式移動ロボットに関する。

背景技術

[0002] 脚式移動ロボット、特に脚式移動ロボットの足部構造に関する技術として、例えば特開 2003— 71776号公報に記載の技術が知られている。

この特開 2003— 71776号公報に記載の脚式歩行ロボットの足部は、上力も順に、床反力を検出する 6軸力センサ (床反力検出器)と、衝撃吸収機能を有するゴムブッシュを備えたパネ機構体と、足底フレームと、足底プレートと、ノールと、から構成される。

6軸力センサは、パネ機構体を介して足底フレームに接続されており、着地時に 6 軸力センサに加わる衝撃、特に斜め方向に働く衝撃をゴムブッシュが変形することによって低減することができる構成となって、る。

[0003] し力しながら、特開 2003— 71776号公報に記載の脚式歩行ロボットは、部品点数が多ぐ構造が複雑であるという問題を有している。

そして、前記した脚式歩行ロボットにおいては、移動のスピード (歩行、走行)を高めることが望まれている。脚式歩行ロボットが高速で移動する場合に、脚部に大きな慣性力が生じる。力かる慣性力を小さくするために、脚部の末端側、すなわち足部の軽量化が望まれている。

また、脚式歩行ロボットが高速で移動する場合には、接地時に足部に加わる床反力による衝撃力も大きくなることから、脚式歩行ロボットの足部は力かる衝撃力に耐えうる構造であることが望まし、。

[0004] そこで、簡素な構造でありながら、着地時の衝撃を吸収でき、軽量化された足部を備えた脚式移動ロボットを提供することに対し要求があった。

発明の開示

[0005] 本発明は、上体と、前記上体に第一の関節を介して連結された脚部と、前記脚部の端部に第二の関節を介して連結された足部と、を備えた脚式移動ロボットであって、前記足部は、床面に接地する接地領域を下端部に有する足平部を備え、前記足平部は、接地時に橈みつつ自重を支持する板パネ部を備える脚式移動ロボットに関するものである。

[0006] 本発明にお、て「接地領域」とは、脚式移動ロボットの移動時に床面と接地する領域のことである。

本発明において「自重」とは、脚式移動ロボットの自重のことである。また、「橈みつつ自重を支持する」とは、一以上の板パネ部が弾性変形し、一以上の板パネ部の弹性力によってロボットの自重を支持することを意味する。

本発明において「足平部」とは、脚式移動ロボットの足部の下部構造であり、床面からの反作用力を受ける部分である。本発明では、足平部が一以上の板パネ部を備えていることで、接地時に一以上の板パネ部が橈みつつ自重を支持する。

[0007] ここで、前記脚式移動ロボットの前記足平部は、複数の前記接地領域を備えて、ることが好ましい。

[0008] 本発明にお、て「複数の接地領域」とは、複数に分割された接地領域のことであり、例えば、板パネ部を複数設け、各板パネ部に一個ずつの接地領域を形成することによって得られる。また、一個の板パネ部に対して複数の接地領域を形成することも可能である。

このように、複数の接地領域を備えることによって、脚式移動ロボットが静止した状態であっても足平部が脚式移動ロボットをバランスよく支持することが可能となる。

[0009] ここで、前記複数の前記接地領域は、前記第二の関節に対して前後にわかれて配置されて!、ることが好まし!/、。

[0010] 例えば、人間を模した 2足移動ロボットでは、人間の歩行に模して、足平部の後側（踵部分)から着地して前側 (爪先部分)で蹴り上げるような制御が行われる。

前記した脚式移動ロボットでは、接地領域が前側および後側に配置されて、るので、力かる制御が好適に行われる。また、脚式移動ロボットの前進移動時には、脚式移動ロボットの前後方向に脚式移動ロボットの荷重中心が移動し、また、その荷重中心を理想的な位置に移動させる制御が行われるので、前記した脚式移動ロボットは、前後の接地領域によって踏ん張り、脚式移動ロボットの荷重中心を前後方向に移動させる制御が可能となる。

[0011] ここで、前記脚式移動ロボットの前記接地領域の少なくとも一つは、前記第二の関節から離れるにつれて上に向力つて反って、ることが好まし!/、。

[0012] このように、接地領域の底面形状を、第二の関節から離れるにつれて上に向力つて反る形状とすることで、足平部が床面に対して傾いた状態で接地する場合等でも、接地領域を好適に確保することができる。また、接地面積を大きくして床面との間の摩擦力を確保することができる。

[0013] また、前記足平部は、前記接地領域として、接地時に前記床面との間で摩擦抵抗を生じる第一足底部材を備えて、ることが好ま、。

[0014] このようにすることで、足平部が床面に対して滑りに《なり、スリップを防止できる。

また、脚式移動ロボットの脚部の力を床面に対して効率よく伝えることができる。

[0015] ここで、前記板パネ部と前記第一足底部材との間に、前記第一足底部材の接地時に前記板パネ部の振動を減衰させる第一中間部材を備えて、ることが好ま、。

[0016] このようにすることで、第一足底部材の接地時に生じる板パネ部の振動を第一中間部材によって減衰させることができ、板パネ部の振動に伴う脚式移動ロボットの姿勢の不安定ィ匕を防ぐことができる。

[0017] さらに、前記第一中間部材は、前記第一足底部材の接地時に前記第一足底部材の前記板パネ部に対する床面方向の変位を許容することが好ましい。

[0018] このようにすることで、板パネ部の橈みに伴う第一足底部材における接地位置のずれを抑えることができる。

[0019] また、前記足平部は、前記第一足底部材よりも上方に、接地時に前記床面との間で摩擦抵抗を生じる第二足底部材を備えて、ることが好ま、。

[0020] このようにすることで、階段等段差がある床面を移動する場合に、通常の接地領域に設けられた第一足底部材以外の部分が接地する場合であっても、第二足底部材が接地することによってスリップを防止できる。また、脚式移動ロボットの脚部の力を床面に対して効率よく伝えることができる。

[0021] また、前記板パネ部と前記第二足底部材との間に、前記第二足底部材の接地時に前記板パネ部の振動を減衰させる第二中間部材を備えていることが好ましい。

[0022] このようにすることで、第二足底部材の接地時に生じる板パネ部の振動を第二中間部材によって減衰させることができ、板パネ部の振動に伴う脚式移動ロボットの姿勢の不安定ィ匕を防ぐことができる。

[0023] また、前記第二中間部材は、前記第二足底部材の接地時に前記第二足底部材の前記板パネ部に対する床面方向の変位を許容することが好ましい。

[0024] このようにすることで、板パネ部の橈みに伴う第二足底部材における接地位置のずれを抑えることができる。

[0025] また、前記足平部は、基部と、前記基部から下方にのび、下端部側に接地領域が形成された複数の前記板パネ部と、を備えてヽることが好ま、。

[0026] このようにすることで、複数の板パネ部を有する足平部を、簡素な構造で得ることができる。板パネ部と基部とは、別体に構成されていてもよいが、一体成形することも可能である。特に板パネ部および基部を一体成形とすることによって、さらなる部品点数の削減、足部の構造の簡略ィ匕が可能となる。

[0027] また、前記板パネ部を 4個備え、そのうち 2個の前記板パネ部は前記基部から前方にのび、かつ残りの 2個の前記板パネ部は前記基部力後方にのびており、 4個の前記板パネ部および前記基部が略 H字状をなして、ることが好ま、。

[0028] ここでいう「略 H字状」としては、前方 '後方にそれぞれ設けられた一対の板パネ部が互いに平行であってもよぐ先端部に向力つてやや開くように設けられて、てもよ!/、ことを意味している。

[0029] 例えば、人間を模した 2足移動ロボットでは、人間の歩行に模して、足平部の後側（踵部分)から着地して前側 (爪先部分)で蹴り上げるような制御が行われる。前記脚式移動ロボットは、接地領域が前側および後側に配置されているので、かかる制御が好適に行われる。また、脚式移動ロボットの前進移動時には、脚式移動ロボットの前後方向に脚式移動ロボットの荷重中心が移動し、また、その荷重中心を理想的な位置に移動させる制御が行われるので、前記脚式移動ロボットは、前後の接地領域によつて踏ん張り、脚式移動ロボットの荷重中心を前後方向に移動させる制御が可能となる。また、一対の板パネ部が先端部に向力つてやや開くように設けられている場合には、脚式移動ロボットが左右に傾いて荷重が左右方向へずれた場合であっても踏ん張りが効く。

[0030] また、前記板パネ部は、繊維で強化された複合部材から形成されてヽることが好ましい。

[0031] 本発明における「繊維で強化された複合部材」の一例として、プラスチックを強化用繊維で強化した繊維強化プラスチック（FRP : F¾er Reinforced Plastic)が挙げられる。また、強化用繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維、金属繊維等が好適に使用可能である。このように、板パネ部を「繊維で強化された複合部材」から形成することによって、板パネ部自身の軽量ィ匕が可能となる。

[0032] また、前記板パネ部は、弾性率の異なる複数の層からなることが好ま、。

[0033] このようにすることで、脚式移動ロボットの移動時等における板パネ部の振動を減衰させることができ、脚式移動ロボットの姿勢の安定ィ匕が可能である。

[0034] また、前記板パネ部は、多層化された板パネと、前記板パネ間に介設された粘性部材と、力も構成されることが好ましい。

[0035] このようにすることで、脚式移動ロボットの移動時等における板パネ部の振動を減衰させることができ、脚式移動ロボットの姿勢の安定ィ匕が可能である。

[0036] また、前記板パネ部の振動を減衰させる減衰手段を備えて、ることが好ま U、。

[0037] このようにすることで、脚式移動ロボットの移動時等における板パネ部の振動を減衰させることができ、脚式移動ロボットの姿勢の安定ィ匕が可能である。前記した第一中間部材および第二中間部材も、減衰手段の一例である。その他、液圧を利用したダンパ装置等を減衰手段として適用可能である。ダンバ装置等によれば、足平部が床面力離れた際に生じる板パネ部の振動も減衰させることが可能となる。

[0038] また、前記板パネ部が複数あり、 2個の前記板パネ部を連結させる連結部を備えて、ることが好まし!/、。

[0039] このようにすることで、足平部のパネ特性、特に剛性を調整することが可能となる。この連結部は、板パネ部と一体成形されていてもよぐ板パネ部と別体の連結部材を各板パネ部に取付 '固定したものであってもよい。なお、この連結部の形状、設置場所、個数等は適宜変更可能である。 [0040] また、前記足部は、前記足平部を介して前記床面から作用する床反力を検出する床反力検出手段を備えて、ることが好まし、。

[0041] 本発明において「床反力検出手段」とは、足平部を介して入力される床反力、詳しくは床反力の並進力および床反力のモーメントの少なくとも一方を検出するためのものであり、少なくとも 1軸方向の並進力またはモーメント (例えば、床面に垂直な軸方向の力 Fz)を検出可能であればよい。

このように足部に床反力検出手段を設けることによって、より接地領域に近い場所での検出が可能となり、床反力をより正確に検出することができる。

[0042] また、前記床反力検出手段は、ユニットィ匕された床反力検出器であることが好ましい。

[0043] 本発明において「ユニット化」とは、ひとつの筐体内に部品をみ込んだ構成のことをいう。つまり、床反力検出手段の部品を筐体内に組み込んだものが床反力検出器である。このように、ユニット化された床反力検出器を使用することで、足部の組み立てが容易となる。

[0044] また、前記足平部は、前記床反力検出器に対して固定されていることが好ましい。

[0045] このようにすることで、脚式移動ロボットの足部のさらなる軽量化、簡略ィ匕が可能となる。

[0046] また、前記足平部は、複数の前記接地領域を備えており、前記第二の関節の中心は、平面視で複数の前記接地領域の最遠点までの距離が最小となる位置に対してオフセットしており、前記床反力検出器の中心は、前記第二の関節よりも平面視で複数の前記接地領域の最遠点までの距離が最小となる位置に近くなるように設けられていることが好ましい。

[0047] 特開 2003— 71776号公報に記載の脚式歩行ロボットにおいては、第二の関節の中心は平面視で接地領域に対してオフセットしており、かつ第二の関節の中心および床反力検出器の中心は平面視で同じ位置に設けられていた。一方、本願発明の場合、床反力検出器の中心を平面視で第二の関節の中心に対してオフセットし、複数の接地領域の最遠点までの距離が最小となる位置に近づけたので、検出される床反力の値を小さくすることができ、床反力検出器の小型化が可能となる。 [0048] また、前記足平部は、複数の前記接地領域を備えており、前記床反力検出器は、平面視で複数の前記接地領域の最遠点までの距離が最小となる位置に設けられて、ることが好まし!/、。

[0049] このように床反力検出器の位置を設定することによって、検出される床反力の値を小さくすることができ、床反力検出器の小型化が可能となる。また、入力される床反力の最大値を抑えることができるので床反力検出器が故障しにくくなる。なお、床反力検出器の筐体が前記した位置に設けられていればよぐ筐体の一部が前記した位置に位置する範囲内で筐体の位置を変更可能である。特に、床反力検出器の小型化の観点力見ると、床反力検出器の中心が平面視で複数の前記接地領域の最遠点までの距離が最小となる位置に設けられていることが望ましい。

[0050] また、前記床反力検出手段は、前記板パネ部の歪みを検出する歪み検出手段であることが好ましい。

[0051] 本発明において「歪み検出手段」とは、板パネ部の歪みを検出するためのものであり、例えば、歪みゲージ、ピエゾ素子等を利用したものが挙げられる。板パネ部は、床反力を受けて橈む (歪む)ものであり、その歪み量は床反力と相関する。そのため、板パネ部の歪みを検出することによって、床反力を検出することができる。

このように、板パネ部の歪みを検出することによって床反力を検出する構成とすることで、さらに足部の構成を簡略ィ匕することが可能となる。

また、板パネ部の歪みを検出することによって、床面の状態を検知することが可能となる。

[0052] 本発明によれば、着地時の衝撃を吸収でき、足部が軽量化かつ簡略化された脚式移動ロボットを提供することができる。

図面の簡単な説明

[0053] [図 1]本発明に係る 2足移動ロボットを示す側面図である。

[図 2]図 1の脚部の関節構造を示す模式図である。

[図 3]第一の実施形態に係る 2足歩行ロボットの足部を示す正面図である。

[図 4]第一の実施形態に係る 2足歩行ロボットの足部を示す側面図である。

[図 5]第一の実施形態に係る 2足歩行ロボットの足部を示す底面図である。 [図 6]第一の実施形態に係る 2足歩行ロボットの足部の接地状態の例を説明する模式図である。

[図 7]第一の実施形態に係る 2足歩行ロボットの前進移動 (歩行)時における足平部の接地状態の変化を説明する模式図である。

[図 8]第一の実施形態に係る 2足歩行ロボットが段差のある床面を移動する場合を説明する模式図である。

[図 9]第一の実施形態に係る 2足移動ロボットが高速移動する場合を説明する模式図である。

[図 10]第二の実施形態に係る 2足移動ロボットの足部を説明する側面図である。

[図 11]第三の実施形態に係る 2足移動ロボットの足部を説明する側面図である。

[図 12]第四の実施形態に係る 2足移動ロボットの足部を説明する底面図である。

[図 13]脚式移動ロボットの板パネ部の変形例を説明する模式図である。

[図 14]脚式移動ロボットの板パネ部の変形例を説明する模式図である。

発明を実施するための最良の形態

[0054] 以下、本発明の実施形態について、本発明の脚式移動ロボットの構成を自律移動可能な 2足移動ロボットに適用した場合を例にとり、適宜図面を参照しながら説明する。同様の部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。なお、位置、方向等に関する表現は、 2足移動ロボットの前後方向に X軸、左右方向に Y軸、上下方向に Z軸をとり、 2足移動ロボットが起立姿勢をとつた状態を基準として説明する。

[0055] < 2足移動ロボット R>

まず、本発明の 2足移動ロボットについて図 1を参照して説明する。図 1は、本発明に係る 2足移動ロボットを示す側面図である。

図 1に示すように、 2足移動ロボット（以下、単に「ロボット」ともいう） Rは、人間と同じように 2本の脚部 Rl (1本のみ図示）により起立、移動（歩行、走行等）し、上体 R2、 2 本の腕部 R3 (1本のみ図示）および頭部 R4を有し、自律して移動するロボットである。そして、ロボット Rは、これら脚部 Rl、上体 R2、腕部 R3および頭部 R4の動作を制御する制御装置搭載部 R5を背負う形で背中（上体 R2の後方）〖こ備えている。

[0056] <脚部 R1の関節構造 > 続いて、ロボット Rの脚部 Rlの関節構造について図 2を参照して説明する。図 2は、図 1の脚部の関節構造を示す模式図である。

図 2に示すように、ロボット Rは、左右それぞれの脚部 R1に 6個の関節 11R(L)〜1 6R (L)を備えている。左右 12個の関節は、股部に設けられた脚回旋用（Z軸まわり）の股関節 11R, 11L (右側を R、左側をしとする。以下同じ。）、股部のロール軸 (X軸 )まわりの股関節 12R, 12L、股部のピッチ軸 (Y軸)まわりの股関節 13R, 13L、膝部のピッチ軸 (Y軸）まわりの膝関節 14R, 14L、足首のピッチ軸 (Y軸）まわりの足首関節 15R, 15L、および、足首のロール軸 (X軸）まわりの足首関節 16R, 16L力も構成されている。そして、脚部 R1の下には足部 17R, 17Lが取り付けられている。

[0057] すなわち、脚部 R1は、股関節 11R(L) , 12R (L) , 13R(L)、膝関節 14R(L)および足首関節 15R(L) , 16R(L)を備えている。股関節 11R(L)〜13R(L)と膝関節 1 4R (L)とは大腿リンク 21R, 21Lで、膝関節 14R(L)と足首関節 15R (L) , 16R(L) とは下腿リンク 22R, 22Lで連結されている。

なお、股関節 11R(L)〜13R (L)は、「第一の関節」の一例であり、足首関節 15R( L) , 16R(L)は、「第二の関節」の一例である。

[0058] 脚部 R1は、股関節111^( 〜131^( を介して上体1^2に連結されてぃる。

図 2では、脚部 R1と上体 R2との連結部を上体リンク 23として簡略化して示す。また上体 R2には、傾斜センサ 24が設置されており、上体 R2の Z軸 (鉛直軸)方向に対する傾きおよび角速度を検出する。また、各関節を駆動する電動モータには、その回転量を検出するロータリエンコーダ（図示せず)が設けられる。

[0059] このような構成により、脚部 R1は左右の足について合計 12の自由度を与えられ、歩行中にこれらの 6 * 2= 12個の関節を適宜な角度で駆動することで、足 (脚部 R1 および足部 17)全体に所望の動きを与えることができ、任意に 3次元空間を歩行させることができる（この明細書で「 *」は乗算を示す)。

[0060] なお、図 2に示すように、足首関節 15R (L) , 16R(L)の下方には公知の 6軸カセンサ 52が設けられ、ロボット Rに作用する外力のうち、床面力もロボット Rに作用する床反力の 3方向成分 Fx, Fy, Fzとモーメントの 3方向成分 Mx, My, Mzとを検出する。これら 6軸力センサ 52、傾斜センサ 24等が検出した床反力、モーメント、傾き、角速度等に関する信号が制御装置搭載部 R5内に設けられた制御ユニット 25に伝えられ、ロボット Rの姿勢、動作等の制御に利用される。制御ユニット 25は、メモリ（図示せず）に格納されたデータおよび入力された検出信号に基づ!、て関節駆動制御値を算出し、前記した関節を駆動する。

[0061] <ロボット Rの足部 17 >

ロボット Rの足部 17R(L)は、足首関節 15R(L) , 16R (L)を介して脚部 R1の端部（床面側）に取り付けられており、 6軸力センサ 52および足平部材 61を備えている。左足 (左の脚部 R1および足部 17L)と右足 (右の脚部 R1および足部 17R)とは左右対称であるため、以下、必要のない場合には R, Lを外して説明する。

[0062] <第一の実施形態 >

まず、本発明の第一の実施形態に係るロボット Rの足部 17について図 3ないし図 5 を参照して説明する。図 3は、本発明の第一の実施形態に係る 2足移動ロボットの足部を示す正面図である。図 4は、本発明の第一の実施形態に係る 2足移動ロボットの足部を示す側面図である。図 5は、本発明の第一の実施形態に係る 2足移動ロボットの足部を示す底面図である。図 3ないし図 5の脚部 R1および足部 17は、図 1に示すロボット Rの外装部分を適宜取り除いた状態として示されている。なお、図 3ないし図 5 には、ロボット Rの左足（左の脚部 R1および足部 17L)が示されている。

[0063] 《ロボット Rの足首関節》

ここで、図 3および図 4を参照し、ロボット Rの足首関節 15, 16について簡単に説明する。ロボット Rの足首関節 15, 16は、十字軸 41を下腿リンク 22および足部 17の第一台座部 51に連結することによって構成されている。

十字軸 41は、 Y軸を回動軸線とする軸 41aと、 X軸を回動軸線とする軸 41bとを十字状に組み合わせた部材である。軸 41aの両端部は、下腿リンク 22によって回動可能に支持されている。また、軸 41bの両端部は、第一台座部 51によって回動可能に支持されている。すなわち、軸 41aが足首関節 15に相当し、軸 41bが足首関節 16に相当する。

[0064] また、下腿リンク 22の斜め後ろには、第一ロッド 31および第二ロッド 32が設けられている。第一ロッド 31は、下腿リンク 22の右斜め後方に設けられており、十字軸 36を介して第一台座部 51と連結されている。第二ロッド 32は、下腿リンク 22の左斜め後方に設けられており、十字軸 37を介して第一台座部 51と連結されている。これら第一ロッド 31および第二ロッド 32は、その上方 (例えば、下腿リンク 22、大腿リンク 21等 )に設けられた電動モータの回転によって生じた駆動力が減速機を介して伝えられることによって上下方向に進退し、足首関節 15, 16を動かし、また所定角度に維持する構成となっている。

[0065] 例えば、足部 17の爪先部分を浮力せたい場合には、第一ロッド 31および第二ロッド 32を下に進出させ、足部 17の踵部分を浮かせたい場合には、第一ロッド 31および第二ロッド 32を上に退行させる。また、足部 17の左右のいずれかを浮かせたい場合には、浮力せたい側のロッドを上に退行させ、他方のロッドを下に進出させる。かかる第一ロッド 31および第二ロッド 32の動作は、前記した制御ユニット 25によって制御される。

[0066] 《ロボット Rの足部 17》

図 3ないし図 5に示すように、ロボット Rの足部 17は、上 (足首関節側）から順に、第一台座部 51と、 6軸力センサ 52と、第二台座部 53と、足平部材 61と、を備えている。

[0067] 第一台座部 51は、足部 17の上部に設けられた部材であり、足首関節 15, 16と連結される部材である。

[0068] 6軸力センサ 52は、前記したように 3方向の床反力並進力および 3方向の床反力のモーメントを検出する装置であり、各部品が筐体内に収められている（ユニットィ匕)。本実施形態において、第一台座部 51と 6軸力センサ 52とは複数のボルト（図示せず）により固定されている。この 6軸力センサ 52の出力は、ハーネスを介して前記制御ュニット 25に入力される。

この 6軸力センサ 52は、「床反力検出手段」の一例であり、また「床反力検出器」の一例でもある。

[0069] 第二台座部 53は、 6軸力センサ 52の下方、すなわち 6軸力センサ 52と足平部材 6 1との間に設けられた部材であり、 6軸力センサ 52と足平部材 61とを互、に固定するための部材である。本実施形態において、 6軸力センサ 52と第二台座部 53とは複数のボルト（図示せず）により固定され、第二台座部 53と足平部材 61とは複数のボルト (図示せず）により固定されている。このように、 6軸力センサ 52と足平部材 61とを第二台座部 53を介して固定する構成としたので、足部 17の構造の簡略化、軽量化が達成される。なお、足部 17の各部材の組付構造は前記したものに限定されない。

[0070] 足平部材 61は、第二台座部 53の下方に取り付けられた部材であり、床面と接地する足平部の主要部分を構成している。この足平部材 61は、「足平部」の一例である。この足平部材 61は、板パネ本体 62、第一中間部材 63、第一足底部材 64、第二中間部材 65および第二足底部材 66を備えている。

板パネ本体 62は、橈みつつロボット Rの自重を支持する部分であり、主に基部 62a と、基部 62aからのびるパネ部 62bと、力も構成される。本実施形態において、板パネ本体 62は、パネ部 62bの基端部が基部 62aに連結された形状に一体成形された部材である。

基部 62aは、平板形状を有しており、第二台座部 53の底面に沿う形状を有している。後記するパネ部 62bの基端部が、この基部 62aに連結されており、パネ部 62bは、基部 62aとの連結部分を基端部とした板パネとして機能する。

パネ部 62bは、基部 62aの端部から、角度 Θ (図 4参照）で下向きにのびるパネ部分である。本実施形態では、 4個のパネ部 62bl, 62b2, 62b3, 62b4があり、パネ部 62bl, 62b2は基部 62aから前方（爪先方向）にのびており、パネ部 62b3, 62b4は基咅 62a力ら後方（鍾方向）〖このびて!/、る。これら各ノネ咅 62bl, 62b2, 62b3, 62b 4は、同一形状、同一強度、同一性能 (弾性率)とすることが望

ましい。

角度 Θは、最大床反力 Fzが作用した際に基部 62aが床面に接地しない最小の角度に設定されていることが望ましい。ここでいう最大床反力 Fzは、例えば、ロボット R が最高速度で走行し片足で接地した際に作用する反力である。力かる設定により、パネ部 62b (62bl〜62b4)の弾性力によってロボット Rの自重を支持しつつ、基部 6 2aが接地して 6軸力センサ 52に悪影響を与えることを防ぐことができる。

[0071] この板パネ本体 62は、パネ部 62bが板パネとして機能することが可能な素材であればよぐ例えば、金属部材 (鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金等)から形成されていてもよい。特に、繊維で強化された複合部材 (繊維強化プラスチック等)から形成されて!/、る場合には、所望の強度や剛性を得つつ板パネ本体 62の軽量ィ匕を図ることができる。この際、強化用繊維の繊維方向をパネ部 62bの基端部力も先端部へ向かう方向（長手方向）と一致させることによって、パネ部 62bの強度を確保することができる。

また、各パネ部 62bの繊維方向を変えることによって異方性を持たせ、各パネ部 62 bのパネ特性を変えることもできる。

強化用繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維、金属繊維等が好適であるこの板パネ本体 62は、一体成形された部材であることが望ましい。 1個の基部 62a に複数のパネ部 62b (本実施形態では 4個）が取り付けられた構成を有する板パネ本体 62を一体成形することによって、さらなる部品点数の削減、および足部の構造の簡略化が可能となる。

[0072] 第一中間部材 63は、パネ部 62bの底面の接地領域に対応する部分、すなわち下端部側 (本実施形態では先端部側と同一）に取り付けられた減衰部材であり、接地時に生じるパネ部 62bの振動を減衰させる機能を有している。この中間部材 63は、「減衰手段」の一例でもある。この第一中間部材 63は減衰機能を備えた素材カゝら形成されたものであればよぐ例えば、発泡榭脂等から形成されたものが好適である。また、第一中間部材 63の代わりの減衰手段として、液圧を利用したダンバ装置等を設置する構成であってもよい。このダンバ装置は、第一中間部材 63と併用可能である。

[0073] 第一足底部材 64は、第一中間部材 63の底面に取り付けられた部材であり、足平部材 61の下端部に位置し、移動時に実際に床面に接地する部材である。この第一足底部材 64は、床面との間に発生する摩擦抵抗により滑り止めの機能を発揮する部材である。この第一足底部材 64は滑り止め機能を備えた素材カゝら形成されたものであればよぐ例えば、ゴム力形成されたものが好適である。この第一足底部材 64の底面は、「接地領域」である。

[0074] 第二中間部材 65は、パネ部 62bの底面の中間部分に取り付けられた減衰部材であり、後記する第二足底部材 66が接地した際に生じるパネ部 62bの振動を減衰させる機能を有している。この第二中間部材 65は第一中間部材 63と同様に、減衰機能を備えた素材カゝら形成されたものであればよぐ例えば発泡榭脂等カゝら形成されたものが好適である。

[0075] 第二足底部材 66は、第二中間部材 65の底面に取り付けられた部材であり、前記した第一足底部材 64と同様に、床面との間に発生する摩擦抵抗により滑り止めの機能を発揮する部材である。この第二足底部材 66は、第一足底部材 64よりも上方に位置している。

[0076] 本実施形態において、 4個の板パネ部 SI, S2, S3, S4は、それぞれパネ部 62b カゝら構成されている。さらに詳しくは、板パネ部 S1は、パネ部 62blから構成され、板パネ部 S2は、パネ部 62b2から構成され、板パネ部 S3はパネ部 62b3から構成され、板パネ部 S4はパネ部 62b4から構成されている。そして各板パネ部 SI, S2, S3, S4 の先端に設けられた第一足底部材 64が接地した際には、これら各板パネ部 SI, S2 , S3, S4が弾性変形しつつ、弾性変形した状態の各板パネ部 SI, S2, S3, S4によつてロボット Rの自重、詳しくはロボット Rのパネ部 62bよりも上部の構造による荷重全体を支持する構成となっている。そのため、簡易な構成でありながらロボット Rの自重を支持し、さらに床反力による衝撃を吸収することができる。また、衝撃吸収能を高めることによって、ロボット Rの移動（歩行、走行)速度を高めることが可能となる。

[0077] また、ゴムブッシュ等が不要となり、足部 17の軽量ィ匕が可能となる。力かる軽量ィ匕により、脚部 R1にかかる慣性力が小さくなるので、高速移動に適した構造となる。

[0078] また、各板パネ部 SI, S2, S3, S4および基部 62aは、平面視略 H字状に配置されている。力かる構成により、接地領域が前側および後側に 2箇所ずつ配置され、かつそれぞれ前後にのびるように配置された各板パネ部 SI, S2, S3, S4のパネ特性が前後方向の荷重制御に適しているので、力かる足平構造は、 2足移動の制御や、前後の接地領域によって踏ん張り、ロボット Rの荷重中心を前後方向に移動させる制御に適している。また、板パネ部 SI, S2および板パネ部 S3, S4の各組が先端部に向かってやや開くように設けられて!/、るので、ロボット Rが左右に傾!、て荷重が左右方向へずれた場合であっても踏ん張りが効く。

[0079] また、床面形状に凹凸がある場合等には、各板パネ部 S1〜S4のうちのいずれかが浮いた (接地していない)状態となることが考えられる。このような場合には、板パネ部 S 1〜S4の曲げバネ特性 (ロール剛性、ピッチ剛性）が非線形的に変化してしまう。そのため、制御ユニット 25は、 6軸力センサ 52からの信号等に基づいて、全ての板パネ部 S1〜S4が接地して橈むように目標足平位置姿勢を修正し、ロボット Rが目標床反力を発生させるような姿勢をとるように制御している。かかる目標足平位置姿勢の修正量は、 6軸力センサ 52の検出値力推測した板パネ部の浮き具合に応じて非線形演算で算出される。

[0080] ここで、ロボット Rの足部 17を真下に下ろして接地させる場合について図 6を参照して説明する。図 6は、第一の実施形態に係る 2足移動ロボットの足部の接地状態の例を示す模式図であり、（a)は接地初期を示す図、（b)はロボット自重が加わった状態を示す図、（c)は (a)の要部拡大模式図、（d)は (b)の要部拡大模式図である。まず、図 6 (a)【こ示すよう【こ、各板ノ咅 S2, S3, S4 (うち S2, S4のみ図示）の先端に設けられた第一足底部材 64 (接地領域)が均等に接地する。さらに各板バネ部 S 1〜S4に荷重が加わると、各パネ部 62bに床反力が作用してパネ部 62bが橈む。この際、パネ部 62bの角度が 0 ' ( Θ 'く Θ )となり、接地領域の上側となるパネ部 62bの点 P2が、接地領域の点 P1に対して外側にずれる（図 6 (c)、（d)参照)。つまり、板パネ部 S2, S4の底面側の接地点 PI, P1間の距離力 L (a)から L (b)へと広がる（L (b) >L (a) )。ここで角度 Θが大きいと、このずれも大きくなるので、前記したような範囲で角度 Θを小さく設定することが望ましい。また、第一中間部材 63は、第一足底部材 64のパネ部 62bに対する床面方向の変位も許容するので、図 6 (b)に示すように、パネ部 62bの橈みに伴う接地領域の床面に対する滑りを抑えることが可能となる。したがって、力かる滑りによる反力およびモーメントが 6軸力センサ 52に入力されて、ロボット Rの姿勢の制御の障害となることを抑えることができる。また、第一中間部材 63の素材や厚さを変更することによって、滑りの許容量や減衰能を適宜設定することができる。

[0081] ここで、図 5を参照して、接地領域の最遠点までの距離が最小となる位置 Paと、 6軸力センサの中心 Pbと、足首関節の中心 Pcとの関係について説明する。

本実施形態において、 6軸力センサの中心 Pb (ここでは、 6軸力センサ 52の Z軸方向感度中心と一致する。）は、ロボット Rの起立静止状態において板パネ部 S1〜S4 の底面側に設けられた接地領域のうち、平面視（図 5では底面視)での最遠点までの距離が最小となる位置 (接地領域の中心ともいう。）Pa (以下、単に「位置 Pa」と記載する。）の上方に設けられている。本実施形態では、各板パネ部 SI, S2, S3, S4の底面の接地領域それぞれの最遠点までの距離 LI, L2, L3, L4が等しくなつている力かる構成によると、移動時に 6軸力センサ 52に作用する荷重の最大値を抑えることができ、 6軸力センサ 52の小型化が可能である。また、 6軸力センサ 52を足部 17に設け、接地領域に近づけたことにより、床反力およびモーメントのより正確な測定が可能となる。

[0082] なお、接地領域が正多角形状に配置されている場合には、各接地領域から 6軸力センサ 52までの距離が等しくなるように配置することになる。また、 6軸力センサ 52に変えて、少なくとも 1軸の床反力またはモーメント (例えば、 Z軸方向の床反力の並進力 Fz)を検出する床反力検出器を用いる構成であってもよい。

[0083] また、本実施形態において、足首関節の中心 Pcは、平面視で位置 Paに対してオフセットしている。ここでは、軸 41aおよび軸 41b (図 3参照）の交点が足首関節の中心 P cに相当する。この足首関節の中心 Pcは、位置 Paよりもロボット Rの後方に設けられている。このように足首関節 15, 16が足平部材 61の接地領域に対して後方にオフセットして!/、る理由につ、ては後記する。

なお、足首関節の中心 Pcは、さらに足平部材 61の接地領域の内側（ロボット Rの中心側）にもオフセットしている構成であってもよい。足首関節の中心 Pcを内側にオフセットすること〖こより、隣接する足部 17R, 17Lの足平部材 61同士の干渉を防ぎ、かつ接地面積を確保してロボット Rの姿勢の安定性を維持することができる。

[0084] また、本実施形態において、 6軸力センサの中心 Pbが位置 Pa上に設けられるようにしたが、 6軸力センサの中心 Pbは、少なくとも平面視で足首関節の中心 Pcよりも位置 Paに近くなるように設けられていればよい。言い換えると、 6軸力センサの中心 Pb は、平面視で位置 Paを中心とし、位置 Pa、足首関節の中心 Pc間の長さを半径とする円 Cの内部にあればよい。例えば、位置 Pa、足首関節の中心 Pcを結ぶ線分上に 6軸力センサの中心 Pbが位置する構成であってもよい。力かる構成であっても、移動時に 6軸力センサ 52に作用する荷重の最大値を抑えることができ、 6軸力センサ 52の小型化が可能である。特に、 6軸力センサの中心 Pbが位置 Pa上にある場合には、 6 軸力センサ 52の小型化という効果を最大に発揮することができる。

[0085] また、図 4に示すように、板パネ部 S1〜S4の下端部（先端部）は、足首関節 15, 16 力も離れるにつれて上に向力つて反る形状を有しており、その底面に設けられた第一足底部材 64も同様の形状を有している。これは、力かるロボット Rの歩行の制御が、踵部分力接地して爪先部分で蹴り上げるようになっているため、接地時および蹴り上げ時に接地する面積を大きくし、床面との間の摩擦力を確保することを可能とするためである。また、接地領域を面で確保できるので、ロボット Rの姿勢の安定化にもつながる。

[0086] ここで、ロボット Rの前進移動（歩行）時における板パネ部 S1〜S4の接地状態の変化について図 7を参照して説明する。図 7は、第一の実施形態に係る 2足移動ロボットの前進移動 (歩行)時における足平部の接地状態の変化を説明する模式図であるまず、宙に浮いた足平部材 61を着地させる場合には、踵部分の板パネ部 S3, S4 に設けられた第一足底部材 64 (接地領域)から接地させる（図 7 (a) )。そして全ての板パネ部 S1〜S4の接地領域の全体が接地する（図 7 (b) )。そして、踵部分の板バネ部 S3, S4の接地領域を浮かせて、爪先部分の板パネ部 SI, S2の接地領域だけで接地し、蹴り上げることによって全ての板パネ部 S1〜S4の接地領域を浮かせる（図 7 (c) )。力かる動作を左右の脚部 R1に行わせることによって、ロボット Rが前進移動する。このように、板パネ部 S1〜S4の下端部（先端部）が上に向かって反っているので、着地時（図 7 (a) )や蹴り上げ時（図 7 (c) )のように足部 17が床面に対して斜めになっても接地領域を好適に確保することが可能となる。なお、かかる反りは、ロボット Rの進行方向において足首関節 15, 16から離れるにつれて板パネ部 62bが上に向かって反るように設定されているのが好ましぐ各板パネ部の先端部の反り具合は適宜変更可能である。また、接地領域の少なくとも一つが反っていればよぐ接地領域の全てが反って!/、る構成であってもよ！/、。

[0087] 続、て、ロボット Rが段差のある床面を移動する場合にっ、て説明する。図 8は、第一の実施形態に係る 2足移動ロボットが段差のある床面を移動する場合を説明する模式図である。

図 8に示すように、床面に段差がある場所を移動する場合には、パネ部 62b (62b2 , 62b4を図示）の第一足底部材 64が設けられて、な、部分が接地するおそれがある。しかし、パネ部 62bの中間部分に第二足底部材 66を設けているので、このような場合であっても第二足底部材 66が接地し、パネ部 62b、すなわち板パネ部が直接接地することによる不具合 (滑りの発生等)を解消することができる。

[0088] 続いて、足首関節 15, 16が足平部材 61の接地領域の後方にオフセットしている理由について、ロボット Rが高速移動（走行)する場合を例にとり説明する。図 9は、第一の実施形態に係る 2足移動ロボットが高速移動する場合を説明する模式図であり、 (a )は足首関節が足平部に対して後方にオフセットしている図、 (b)は足首関節が足平部の前後方向中心に位置している図である。なお、図 9 (b)において、図 9 (a)と同様の部分には「 '」を付加した符号を用いる。

図 9 (a)に示すように、足首関節 15, 16は、足平部材 61に対して後方にオフセット（偏倚)している。この場合には、足首関節 15' , 16'から足平部材 61の接地部分の前方先端までの距離 Laが長くなる (La>La' )。ロボット Rが高速移動 (走行)する場合には、膝関節 14を深く折り曲げ、足平部材 61の爪先部分に床反力 Fが集中する状態が生じる。このとき、膝関節 14に生じるモーメントは、 F * Lbとなる。一方、図 9 (b) に示すように、足首関節 15' , 16'が、足平部材 61 'の前後方向中心に位置している場合に膝関節 14'に生じるモーメントは、 F' * Lb，となる。ここで、 Lbく Lb'であるので、 F = F 'とすると F * Lbく F' * Lb，が成立する。これは、高速移動時に膝関節 14 を駆動 (屈曲）した場合において、足首関節 15, 16を足平部材 61に対して、膝関節 14の足平部材 61に対する相対移動方向（本実施形態では前方）と反対方向（本実施形態では後方）にオフセットさせた場合に成立する。そして、足首関節 15, 16の足平部材 61に対する後方へのオフセット量を大きくすると、高速移動時における膝関節 14にかかる負担をより抑えることができることを意味している。

[0089] <第二の実施形態 >

続いて本発明の第二の実施形態に係るロボット Rの足部について、第一の実施形態との相違点を中心に説明する。

図 10は、本発明の第二の実施形態に係る 2足移動ロボットの足部を示す側面図である。図 10に示すように、第二の実施形態に係る足部 117は、 6軸力センサ 52の代わりに歪み検出手段 152を備えている。そして、第一台座部 51と板パネ手段 61とが複数のボルト（図示せず）により固定されて、る。

歪み検出手段 152は、板パネ部の歪み、詳しくはパネ部 62bの歪みを検出するものである。板パネ部の歪みは板パネ部に入力される床反力と相関するので、板パネ部の歪み量を検出することによって床反力を検出することができる。検出された歪み量は、ハーネスを介して制御ユニット 25に伝えられ、ロボット Rの姿勢、移動等の制御に使用される。力かる歪み検出手段 152としては、各パネ部 62bに取り付けられた 1 以上の歪みゲージまたはピエゾ素子が好適である。

力かる歪み検出手段 152が検出する床反力は、少なくとも 1軸 (例えば、 Z軸方向の床反力 Fz)であればよぐ前記した 6軸力センサ 52と同様に 6軸であることが望ましい

[0090] このように歪み検出手段 152を設けることにより、床反力検出器 52を省略することが可能となり、足部 17のさらなる軽量ィ匕が可能となる。また、板パネ部 S1〜S4の歪みを検出することによって、床面の形状を検知することができる。

[0091] <第三の実施形態 >

続いて、本発明の第三の実施形態に係るロボット Rの足部について、第一の実施形態との相違点を中心に説明する。

図 11は、本発明の第三の実施形態に係る 2足移動ロボットの足部を示す側面図である。図 11に示すように、第三の実施形態に係る足部 217は、足平部材 61の代わりに多層化された足平部材 261を備えている。

[0092] 足平部材 261は、多層化された複数の板パネ本体 262, 262と、これら板パネ本体 262, 262間に介設された粘性部材 265と、を備えている。つまり、足部 217は、上から順にパネ部 262b、粘性部材 265およびパネ部 262bから構成され、多層化された板パネ部 S21〜S24 (S22, S24のみ図示）を備えており、介設された粘性部材 265 によって接地時等における板パネ部 S21〜S24の振動を減衰可能な構成となっている。なお、多層ィ匕された板ノ^^本体 262, 262のうち、多層ィ匕されたノ^^咅 262b, 2 62bは、「多層化された板パネ」に相当する。

[0093] この粘性部材 265は、減衰機能を有する素材から形成されて!ヽればよぐ例えば、隣接する板パネ本体 262に貼着されたゴム等が好適である。

力かる構成においては、粘性部材 265が前記した中間部材 63の機能も備えているため、中間部材 63を省略することもできる。

ここでは、足平部材 261全体を多層化する構成としたが、少なくとも板パネ部 S21 〜S24が多層化されて!/、ればよ!/、。

[0094] <第四の実施形態 >

続いて、本発明の第四の実施形態に係るロボット Rの足部について、第一の実施形態との相違点を中心に説明する。

図 12は、本発明の第四の実施形態に係る 2足移動ロボットの足部を示す下面図である。図 12に示すように、第四の実施形態に係る足部 317は、板パネ部 SI, S2間、 S3, S4間にそれぞれ架け渡された連結部 366, 367を備えている。

連結部 366は、板パネ部 SI, S2間に架け渡されて両者の基端部側および基部 62 aを連結しており、両板パネ部 SI, S2の挙動をシンクロさせる機能を有している。また、連結部 367は、板パネ部 S3, S4間に架け渡されて両者の基端部側をおよび基部 62aを連結しており、両板パネ部 S3, S4の挙動をシンクロさせる機能を有している。力かる連結部 366, 367は、基部 62aおよびパネ部 62bと一体成形されている。力かる構成によると、板パネ部のロール方向またはピッチ方向の剛性を調整することができる。力かる連結部を用いない場合には、ロール剛性はピッチ剛性よりも小さくなる。つまり、剛性を確保したい任意の 2個の板パネ部の間に連結部を架け渡す構成であればよい。また、連結部は基部 62aから離れて形成されていてもよい。

また、一体成形された連結部ではなぐ別体の連結部材を板パネ部間に架け渡す構成であってもよい。連結部材としては、所定の剛性を有する棒状または長板状の部材が好適である。また、連結部材と各板パネ部との連結は、ピン等の留め具によるものであってもよい。

[0095] <板パネ部の変形例 > 本発明の板パネ部の形状については様々な変更例が考えられる。以下、本発明の脚式移動ロボットの板パネ部の変形例について説明する。図 13および図 14は、本発明の脚式移動ロボットの板パネ部の変形例を示す底面図である。

[0096] 図 13 (a)の板パネ部 SI, S2, S3, S4は、第一ないし第四実施形態で説明したように、略 H字状に配置されている。板パネ部 SI, S2、および板パネ S3, S4がそれぞれ X軸から開ヽてヽくように設けられてヽるので、ロボット Rが Y軸 (左右）方向に転倒しょうとする力にも対抗できる。力かる開きの角度は適宜変更可能である。これら板バネ部は、 X軸および Y軸についてそれぞれ線対称となっており、これら 4個の板パネ部 SI, S2, S3, S4は、同一パネ係数、同一長、同一形状であることが望ましい。このようにすることで、前進および後進のいずれにも同じようなパネ特性を発揮することができる。

[0097] 図 13 (b)の板パネ部 S51, S52, S53は、 Y字状に配置されている。前方に 2個の板パネ部 S51, S52が設けられているので、特に前進移動に向いている。

[0098] 図 13 (c)の板ノネ咅 S54, S55, S56, S57iま、 H字状【こ酉己置されて!ヽる。つまり、板パネ部 S54, S56、板パネ部 S55, S56の組がそれぞれ前後にのびる同一直線上に配置され、各組が平行となっている。これら板パネ部は、 X軸および Y軸についてそれぞれ線対称となっており、これら 4個の板パネ部 S54, S55, S56, S57は、同一パネ係数、同一長、同一形状であることが望ましい。このようにすることで、前進および後進のいずれにも同じようなパネ特性を発揮することができる。

[0099] 図 13 (d)の板パネ部 S58, S59は、 I字状に配置されている。板パネ本体の形状がシンプルであり、加工が容易である。

[0100] 図 14 (a)の板パネ部 SI, S2, S3, S4, S60, S61は、図 13 (a)に示したものに、さらに左右方向にそれぞれ板パネ部 S60, S61が配置されている。この板パネ部 S60 , S61によって、さらに左右方向への転倒に強い構成となっている。なお、 2足移動口ボットに適用する場合には、左右の脚部 R1に対して、外側方向にのみ板パネ部 S60 または板パネ部 S61を備える構成であってもよい。

[0101] 図 14 (b)の板パネ部 S62, S63, S64, S65, S66は、その接地領域力正五角形の頂点となるように配置されて、る。例えば一個の板パネ部が浮、た状態であっても、残りの 4個の板パネ部が接地していれば、力かる 4個の板パネ部の接地領域力もなる四角形内にロボットの荷重重心が残るため、転倒しにくい構成となっている。

[0102] 図 14 (c)の板ノネ咅 S68, S69, S70iま、十字状【こ酉己置されてヽる。図 14 (b )、（c)に示した構成は、 3足以上を有し、方向特異性を持たないロボットに好適である。

[0103] 図 14 (d)の板パネ部 S71, S72は、基部 62aの前後に配置されている。板パネ部 S 71 (S72)は、パネ部 62bからなり、パネ部 62bの先端部底面には、左右 (Y軸)方向に延びる板材 67が取り付けられている。そして、板材 67の左右両端には、第一足底部材 64が取り付けられている。このようにすることで、一つの板パネ部に対して複数の接地領域を形成することができる。

[0104] これら各形状の板パネ部は、前記した第一ないし第四の実施形態の構成と組み合わせることが可能であり、また、その他の形状の板パネ部であってもよい。

[0105] 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。例えば、ロボット Rは、図示した 2足移動ロボットに限定されず、 1本の脚部のみを備えた脚式移動ロボットまたは 3本以上の脚部を備えた脚式移動ロボットであってもよい。

また、脚式移動ロボットの移動方式も、歩行に限定されず、スキップ、走行、跳ぶ等による移動であってもよい。

また、足首関節およびその駆動構造も前記したものに限定されない。

また、上腿リンク 21、下腿リンク 22、第一台座部 51、第二台座部 53等の材料も適宜変更可能であり、これら各部材は、例えば、所定の強度を有する合金 (チタン合金、マグネシウム合金等）力もなるものであってもよ！/、。

また、第一中間部材 63および第二中間部材 65を一体ィ匕した中間部材に、第一足底部材 64および第二足底部材 66を一体ィ匕した足底部材に、それぞれ置き換えることも可能である。

また、板パネ部の底面側に各種中間部材および足底部材を備える構成としたが、板パネ部の振動や滑りの影響が小さい床面で使用する場合等には、中間部材および足底部材を省略することも可能である。また、第一台座部 51、第二台座部 53の形状も適宜変更可能であり、これらを 6軸力センサ 52の筐体と一体とすることも可能である。また、板パネ部が取り付けられる基部の形状も変更可能であり、板パネ部を第二台座部 53や 6軸力センサ 52の筐体に直接取り付ける構成であってもよい。力かる場合には、第二台座部 53や 6軸力センサ 52が基部となる。

また、板パネ部の数、形状も適宜変更可能であり、複数の板パネを組み合わせて一つの板パネ部を構成することも可能である。

また、板パネ部の上方に、板パネ部が所定量以上変形することを防ぐ板パネ部変形規制部を備える構成であってもよい。力かる板パネ部変形規制手段としては、例えば、板パネ部の上方に離隔して設けられるフランジ部と、このフランジ部の底面に設けられた突起と、を備え、板パネ部が所定量変形した場合に板パネ部が突起に当接し、それ以上の変形を規制する構成が挙げられる。このようにすることで、ある板パネ部に過大な床反力が入力される場合であっても、板パネ部の変形量を規制し、板バネ部の破損を防ぐことができる。

また、足首関節の中心 Pcの位置 Paに対するオフセットの方向、距離も適宜設計変更可能であり、足首関節の中心 Pcが位置 Pa上に位置して、てもよ、。

Claims

請求の範囲

[1] 上体と、前記上体に第一の関節を介して連結された脚部と、前記脚部の端部に第二の関節を介して連結された足部と、を備えた脚式移動ロボットであって、

前記足部は、床面に接地する接地領域を下端部に有する足平部を備え、前記足平部は、接地時に橈みつつ自重を支持する板パネ部を備えていることを特徴とする脚式移動ロボット。

[2] 前記足平部は、複数の前記接地領域を備えていることを特徴とする請求の範囲第

1項に記載の脚式移動ロボット。

[3] 複数の前記接地領域は、前記第二の関節に対して前後にわかれて配置されていることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の脚式移動ロボット。

[4] 前記接地領域の少なくとも一つは、前記第二の関節力離れるにつれて上に向かつて反っていることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の脚式移動ロボット。

[5] 前記足平部は、前記接地領域として、接地時に前記床面との間で摩擦抵抗を生じる第一足底部材を備えていることを特徴とする請求の範囲第 1項力請求の範囲第 4 項のうちのいずれか一項に記載の脚式移動ロボット。

[6] 前記板パネ部と前記第一足底部材との間に、前記第一足底部材の接地時に前記板パネ部の振動を減衰させる第一中間部材を備えて、ることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の脚式移動ロボット。

[7] 前記第一中間部材は、前記第一足底部材の接地時に前記第一足底部材の前記板パネ部に対する床面方向の変位を許容することを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の脚式移動ロボット。

[8] 前記足平部は、前記第一足底部材よりも上方に、接地時に前記床面との間で摩擦抵抗を生じる第二足底部材を備えていることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の脚式移動ロボット。

[9] 前記板パネ部と前記第二足底部材との間に、前記第二足底部材の接地時に前記板パネ部の振動を減衰させる第二中間部材を備えていることを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の脚式移動ロボット。

[10] 前記第二中間部材は、前記第二足底部材の接地時に前記第二足底部材の前記板パネ部に対する床面方向の変位を許容することを特徴とする請求の範囲第 9項に記載の脚式移動ロボット。

[11] 前記足平部は、基部と、前記基部から下方にのび、底面側に前記接地領域が形成された複数の前記板パネ部と、を備えていることを特徴とする請求の範囲第 1項から請求の範囲第 4項のうちのいずれか一項に記載の脚式移動ロボット。

[12] 前記板パネ部を 4個備え、そのうち 2個の前記板パネ部は前記基部力前方にのび、かつ残りの 2個の前記板パネ部は前記基部から後方にのびており、 4個の前記板パネ部および前記基部が略 H字状をなしていることを特徴とする請求の範囲第 11 項に記載の脚式移動ロボット。

[13] 前記板パネ部は、繊維で強化された複合部材から形成されて!ヽることを特徴とする請求の範囲第 1項力請求の範囲第 4項のうちのいずれか一項に記載の脚式移動口ホット。

[14] 前記板パネ部は、弾性率の異なる複数の層からなることを特徴とする請求の範囲第

1項力請求の範囲第 4項のうちのいずれか一項に記載の脚式移動ロボット。

[15] 前記板パネ部は、多層化された板パネと、前記板パネ間に介設された粘性部材と、力構成されることを特徴とする請求の範囲第 1項力請求の範囲第 4項のうちのいずれか一項に記載の脚式移動ロボット。

[16] 前記板パネ部の振動を減衰させる減衰手段を備えてヽることを特徴とする請求の範囲第 1項力請求の範囲第 4項のうちのいずれか一項に記載の脚式移動ロボット。

[17] 前記板パネ部が複数あり、 2個の前記板パネ部を連結させる連結部を備えていることを特徴とする請求の範囲第 1項力請求の範囲第 4項のうちのいずれか一項に記載の脚式移動ロボット。

[18] 前記足部は、前記足平部を介して前記床面から作用する床反力を検出する床反力検出手段を備えていることを特徴とする請求の範囲第 1項力請求の範囲第 4項のうちのいずれか一項に記載の脚式移動ロボット。

[19] 前記床反力検出手段は、ユニット化された床反力検出器であることを特徴とする請求の範囲第 18項に記載の脚式移動ロボット。

[20] 前記足平部は、前記床反力検出器に対して固定されていることを特徴とする請求の範囲第 19項に記載の脚式移動ロボット。

[21] 前記足平部は、複数の前記接地領域を備えており、

前記第二の関節の中心は、平面視で複数の前記接地領域の最遠点までの距離が最小となる位置に対してオフセットしており、

前記床反力検出器の中心は、前記第二の関節の中心よりも平面視で複数の前記接地領域の最遠点までの距離が最小となる位置に近くなるように設けられていることを特徴とする請求の範囲第 19項に記載の脚式移動ロボット。

[22] 前記足平部は、複数の前記接地領域を備えており、

前記床反力検出器は、平面視で複数の前記接地領域の最遠点までの距離が最小となる位置に設けられていることを特徴とする請求の範囲第 19項に記載の脚式移動ロボット。

[23] 前記床反力検出手段は、前記板パネ部の歪みを検出する歪み検出手段であることを特徴とする請求の範囲第 18項に記載の脚式移動ロボット。

[24] 前記板パネ部の振動を減衰させる減衰手段を備えてヽることを特徴とする請求の範囲第 8に記載の脚式移動ロボット。

[25] 前記足部は、前記足平部を介して前記床面から作用する床反力を検出する床反力検出手段を備えていることを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の脚式移動ロボッ卜。