JP3435666B2

JP3435666B2 - ロボット

Info

Publication number: JP3435666B2
Application number: JP2000206530A
Authority: JP
Inventors: 裕一服部; 義博黒木; 健蔵石田; 仁一山口
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2003-08-11
Anticipated expiration: 2020-07-07
Also published as: EP1083120A2; CN1276820C; US6583595B1; EP1083120A3; KR20010050355A; US6917175B2; DE60020315T2; EP1083120B1; JP2001150371A; CN1289665A; DE60020315D1; US20030173926A1; KR100687461B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体のメカニズム
や動作を模した構造を有するリアリスティックなロボッ
トに係り、特に、例えばヒトやサルなどの直立歩行型の
身体メカニズムや動作を模した構造を有する脚式移動型
のロボットに関する。

【０００２】更に詳しくは、本発明は、２足直立歩行に
よる脚式移動を行うとともに脚部の上には胴体や頭部、
腕などのいわゆる上半身が搭載されてなる直立歩行・脚
式移動型のロボットに係り、特に、人体など現実の身体
メカニズムよりもはるかに少ない自由度を用いてヒトに
近い自然な動作や表現力が豊かな動作を実現するロボッ
トに関する。

【０００３】

【従来の技術】電気的若しくは磁気的な作用を用いて人
間の動作に似せた運動を行う機械装置のことを「ロボッ
ト」という。ロボットの語源は、スラブ語の"ＲＯＢＯ
ＴＡ(奴隷機械)"に由来すると言われている。わが国に
おいてロボットが普及し始めたのは１９６０年代末から
であるが、その多くは、工場における生産作業の自動化
・無人化などを目的としたマニピュレータや搬送ロボッ
トなどの産業用ロボット（industrial robot）であっ
た。

【０００４】最近では、ヒトやサルなどの２足直立歩行
を行う動物の身体メカニズムや動作を模した脚式移動ロ
ボットに関する研究開発が進展し、実用化への期待も高
まってきている。２足直立による脚式移動は、階段の昇
降や障害物の乗り越え等、柔軟な走行動作を実現できる
点で優れている。

【０００５】脚式移動ロボットは、直立する五体全てを
装備した形態ではなく、要素技術としての下肢部分のみ
による脚式移動に関する研究からスタートしたという歴
史的経緯がある。

【０００６】例えば、特開平３−１８４７８２号公報に
は、脚式歩行ロボットのうち、胴体より下に相当する構
造体に適用される関節構造について開示している。

【０００７】また、特開平５−３０５５７９号公報に
は、脚式移動ロボットの歩行制御装置について開示して
いる。同公報に記載の歩行制御装置は、ＺＭＰ（Zero M
omentPoint）すなわち歩行するときの床反力によるモー
メントがゼロとなる床面上の点を目標値に一致させるよ
うに制御するものである。但し、同公報に記載の図１を
見ても判るように、モーメントを作用する胴体２４はブ
ラックボックス化されており、五体全てが完成した状態
ではなく、要素技術としての脚式移動の提案にとどま
る。

【０００８】しかしながら、脚式移動ロボットの究極目
的は、言うまでもなく、五体を完備した構造体の完成で
ある。すなわち、２足歩行を行う下肢と、胴体や頭部、
腕などからなる上肢と、これら下肢と上肢を連結する体
幹部とで構成された構造体で２足による直立歩行を行う
ことにある。五体が完成したロボットは、２足を用いた
直立・脚式移動作業を前提とし、人間の住空間で行う作
業の各場面において、上肢、下肢、及び体幹部を所定の
優先順位に従って協調動作するように制御する必要があ
る。

【０００９】特に、ヒトのメカニズムや動作をエミュレ
ートした脚式移動ロボットのことを「人間形」、若しく
は「人間型」のロボット（humanoid robot）と呼ぶ。人
間型ロボットは、例えば、生活支援、すなわち住環境そ
の他の日常生活上の様々な場面における人的活動の支援
などを行うことができる。

【００１０】脚式移動ロボットは、旧来同様の産業目的
のものと、エンターテイメント目的のものとに大別する
ことができよう。

【００１１】前者の産業目的のロボットは、産業活動・
生産活動等における各種の難作業をヒトに代行すること
を意図する。その一例は、原子力発電プラントや火力発
電プラント、石油化学プラントにおけるメンテナンス作
業、製造工場や高層ビルにおけるような危険作業・難作
業の代行である。この種のロボットは、産業上の特定の
用途若しくは機能を実現することが設計・製作上の至上
の主題であり、２足歩行を前提とはするものの、ヒトや
サルなど直立歩行動物が本来持つ身体メカニズムや動作
を機械装置として忠実に再現する必要は必ずしもない。
例えば、特定用途を実現するために手先など特定の部位
の自由度や動作機能を強化する一方で、用途には比較的
関係が低いとされる頭部や腰部などの自由度を制限し又
は省略される。この結果、２足歩行と謂えども、ロボッ
トの作業や動作の外観上で不自然さが残ることがある
が、設計の便宜上、このような点は妥協せざるを得な
い。

【００１２】これに対し、後者のエンターテイメント目
的の脚式移動ロボットは、難作業を代行するという生活
支援というよりも、生活そのものに密着した性質を持
す。すなわち、この種のロボットは、ヒトやサルなどの
２足の直立歩行を行う動物が本来持つメカニズムを忠実
に再現し、その自然に円滑な動作を実現することを至上
の目的とする。また、エンターティメント・ロボット
は、ヒトやサルなどの知性の高い直立動物をエミュレー
トする以上、表現力が豊かであることが望ましい。この
意味において、ヒトを模したエンターティメント・ロボ
ットは、まさに「人間型ロボット」と呼ぶに相応しい。

【００１３】要するに、ひとえに脚式移動ロボットとい
っても、エンターテイメント目的のロボットは、産業目
的ロボットとは要素技術を共有する反面、究極目標やこ
れを実現するハードウェア・メカニズム、動作の制御方
法は全く異なると言っても過言ではない。

【００１４】既に周知のように、人体は数百の関節すな
わち数百に上る自由度を備えている。限りなくヒトに近
い動作を脚式移動ロボットに付与するためには、ほぼ同
じ自由度を与えることが好ましいが、これは技術的には
極めて困難である。何故ならば、１つの自由度に対して
各１つのアクチュエータを配設する必要があるが、数百
のアクチュエータをロボットという機械装置上に実装す
ることは、製造コストの点からも、重量やサイズなど設
計の観点からも不可能に等しい。また、自由度が多い
と、その分だけ位置・動作制御やバランス制御等のため
の計算量が指数関数的に増大してしまう。

【００１５】以上を要言すれば、人間型ロボットは、制
限された自由度を用いて人体メカニズムをエミュレート
しなければならない。エンターテイメント目的のロボッ
トの場合、さらに、人体よりもはるかに少ない自由度を
用いてよりヒトに近い自然な動作や、表現力が豊かな動
作を実現しなければならないという要件が課される訳で
ある。

【００１６】また、２足直立歩行を行う脚式移動ロボッ
トは、柔軟な走行動作（例えば階段の昇降や障害物の乗
り越え等）を実現できる点で優れている反面、重心位置
が高くなるため、その分だけ姿勢制御や安定歩行制御が
難しくなる。特に、エンターティメント・タイプのロボ
ットの場合、ヒトやサルなどの知性動物における自然な
動作や感情を豊かに表現しながら姿勢や安定歩行を制御
しなければならない。

【００１７】脚式移動ロボットの安定歩行に関しては、
既に数多の提案がなされている。例えば、特開平５−３
０５５７９号公報に記載の脚式移動ロボットは、ＺＭＰ
（Zero Moment Point）、すなわち歩行するときの床反
力によるモーメントがゼロとなる床面上の点を目標値に
一致させるようにして安定歩行を行うようになってい
る。

【００１８】また、特開平５−３０５５８１号公報に記
載の脚式移動ロボットは、ＺＭＰが支持多面体（多角
形）内部、又は、着地、離床時にＺＭＰが支持多面体
（多角形）の端部から少なくとも所定の余裕を有する位
置にあるように構成した。この結果、外乱などを受けて
も所定距離だけＺＭＰの余裕があり、歩行の安定性の向
上を図ることができる。

【００１９】また、特開平５−３０５５８３号公報に
は、脚式移動ロボットの歩き速度をＺＭＰ目標位置によ
って制御する点について開示している。すなわち、同公
報に記載の脚式移動ロボットは、予め設定された歩行パ
ターン・データを用い、ＺＭＰを目標位置に一致させる
ように脚部関節を駆動するとともに、上体の傾斜を検出
してその検出値に応じて設定された歩行パターン・デー
タの吐き出し速度を変更するようにしている。この結
果、予期しない凹凸を踏んでロボットが例えば前傾する
ときは吐き出し速度を速めることで姿勢を回復できる。
またＺＭＰが目標位置に制御できるので、両脚支持機に
おいて吐き出し速度を変更しても支障がない。

【００２０】また、特開平５−３０５５８５号公報に
は、脚式移動ロボットの着地位置をＺＭＰ目標位置によ
って制御する点について開示している。すなわち、同公
報に記載の脚式移動ロボットは、ＺＭＰ目標位置と実測
位置とのずれを検出して、それを解消する様に脚部の一
方または双方を駆動するか、又は、ＺＭＰ目標位置まわ
りにモーメントを検出してそれが零になる様に脚部を駆
動することで安定歩行を行うようになっている。

【００２１】また、特開平５−３０５５８６号公報に
は、脚式移動ロボットの傾斜姿勢をＺＭＰ目標位置によ
って制御する点について開示している。すなわち、同公
報に記載の脚式移動ロボットは、ＺＭＰ目標位置まわり
のモーメントを検出し、モーメントが生じているとき
は、それが零になるように脚部を駆動することで安定歩
行を行うようになっている。

【００２２】しかしながら、上述した提案のいずれも、
ヒトやサルなどの知性動物における自然な動作や感情を
豊かに表現しながら姿勢や安定歩行を制御する点につい
ては全く言及していない。

【００２３】また、山口外著の論文「２足歩行型ヒュー
マノイド・ロボットの開発」（第３回ロボティックスシ
ンポジア（１９９８年５月７日，８日））に記載された
ロボット"ＷＡＢＩＡＮ（Waseda Bipedal humANoid）"
は、下肢だけでなく、上肢及び体幹を装備した、すなわ
ち五体が完成した「人間型ロボット」である。ＷＡＢＩ
ＡＮは、全身協調型動歩行を目的として開発されたもの
であり、図１３及び図１４には、ＷＡＢＩＡＮの模式的
な組立構成図を図解している。ＷＡＢＩＡＮは、全身強
調運動による移動作業を解決課題として設計・製作さ
れ、体幹若しくは体幹・腰協調の３軸モーメント補償動
作によってＺＭＰ及びＺＭＰ上のヨー軸モーメントを制
御することで、任意の下肢及び手先軌道や体幹軌道にお
いて動歩行の実現を図ったものである。各図で示した機
械モデルは主要構成部材として超々ジュラルミンを使用
し、総重量１０７［ｋｇ］、直立静止状態での全長は
１．６６［ｍ］である。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ヒト
の身体メカニズムや動作を模した構造を有する優れたロ
ボットを提供することにある。

【００２５】本発明の更なる目的は、２足歩行による脚
式移動を行うとともに脚部の上には胴体や頭部、腕など
のいわゆる上半身が搭載されてなる、優れたロボットを
提供することにある。

【００２６】本発明の更なる目的は、人体よりもはるか
に少ない自由度を用いてヒトに近い自然な動作や表現力
が豊かな動作を実現することができる、優れたロボット
を提供することにある。

【００２７】本発明の更なる目的は、ヒトやサルなどの
知性動物における自然な動作や感情を豊かに表現しなが
ら姿勢や安定歩行を制御することができる、優れたロボ
ットを提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面
は、少なくとも下肢と体幹部とで構成され、下肢による
脚式移動を行うタイプのロボットであって、前記下肢と
前記体幹部を連結する股関節が少なくとも股関節ヨー軸
を含む関節自由度を備えるとともに、前記股関節ヨー軸
の前記股関節位置に対するロール軸方向のオフセットを
任意に設定可能なオフセット設定機構を有する、ことを
特徴とするロボットである。

【００２９】また、本発明の第２の側面は、少なくとも
下肢と体幹部とで構成され、下肢による脚式移動を行う
タイプのロボットであって、前記下肢と前記体幹部を連
結する股関節が少なくとも股関節ヨー軸を含む関節自由
度を備えるとともに、前記股関節ヨー軸は、前記股関節
に対するロール軸方向のオフセットが設定されている、
ことを特徴とするロボットである。

【００３０】また、本発明の第３の側面は、少なくとも
下肢と体幹部とで構成され、下肢による脚式移動を行う
タイプのロボットであって、足先の方向転換を行うため
の股関節ヨー軸が足による歩行を行うための股関節の位
置に対してオフセットを有することを特徴とするロボッ
トである。

【００３１】本発明の第１乃至第３の側面に係るロボッ
トは、股関節位置に対する股関節ヨー軸のオフセット量
を調節できる結果として、使用形態などに応じた重心移
動の影響を吸収して、上肢と下肢の重量バランスを柔軟
に調整して、滑らかで自然な直立歩行を実現することが
可能となる。

【００３２】また、股関節ヨー軸にオフセットを与える
ことにより、腰に相当する部分の寸法をより小さくコン
パクトに形成することができ、各機構ユニット間の寸法
比率（均整）が整った、すなわち、ヒトやサルなどの直
立歩行動物の自然体により近い外観を持つ、均整のとれ
たロボットを形成することができる。

【００３３】また、股関節ヨー軸が股関節位置に対して
進行方向後方にオフセットを有する場合、ロボット全体
の重心位置は股関節ヨー軸よりも前方に存在する。した
がって、ピッチ方向の安定性を確保するには、股関節ヨ
ー軸は左右の各足平の中心位置よりも後方に置かれる。
このような場合、足平の方向転換のために一方の股関節
ヨー軸を回転させても、左右の足平どうしの干渉を軽減
することができる。すなわち、股幅を拡張せずに済むの
で、安定的な２足歩行を行うための姿勢制御が容易とな
る。

【００３４】また、本発明の第４の側面は、少なくとも
下肢と体幹部とで構成され、下肢による脚式移動を行う
タイプのロボットであって、前記下肢と前記体幹部を連
結する股関節が少なくとも股関節ヨー軸を含む関節自由
度を備えるとともに、前記股関節ヨー軸の前記体幹部に
対するロール軸方向のオフセットを任意に設定可能なオ
フセット設定機構を有する、ことを特徴とするロボット
である。

【００３５】また、本発明の第５の側面は、少なくとも
下肢と体幹部とで構成され、下肢による脚式移動を行う
タイプのロボットであって、前記下肢と前記体幹部を連
結する股関節が少なくとも股関節ヨー軸を含む関節自由
度を備えるとともに、前記股関節ヨー軸は、前記体幹部
に対するロール軸方向のオフセットが設定されている、
ことを特徴とするロボットである。

【００３６】また、本発明の第６の側面は、少なくとも
下肢と体幹部とで構成され、下肢による脚式移動を行う
タイプのロボットであって、足先の方向転換を行うため
の股関節ヨー軸が前記体幹部に対してオフセットを有す
ることを特徴とするロボットである。

【００３７】本発明の第４乃至第６の側面に係るロボッ
トは、体幹部に対する股関節ヨー軸のオフセット量を調
節できる結果として、このような重心移動の影響を吸収
して、上肢と下肢のとの重量バランスを柔軟に調整し
て、滑らかで自然な直立歩行を実現することが可能とな
る。

【００３８】また、２足歩行を行うヒト等の基本動作
は、前傾姿勢を基調とする。したがって、ヒトの腰に相
当する体幹部が前方にあった方が、ヒトの自然な動作を
表現し易い。上記第４乃至第６の各側面に係るロボット
によれば、体幹部に対する股関節ヨー軸のオフセットを
ロール軸方向に設けることによって、ヒトの歩行動作を
忠実にエミュレートすることができる。

【００３９】また、オフセットを設けてロボット全体の
重心位置をやや前方に移動させることにより、歩行中の
動的な重量バランスをとり易くすることができる。

【００４０】また、本発明の第７の側面は、少なくとも
下肢と体幹部とで構成され、下肢による脚式移動を行う
タイプのロボットであって、前記体幹部は前記下肢に対
してロール軸方向のオフセットを有することを特徴とす
るロボットである。

【００４１】また、本発明の第８の側面は、上肢と下肢
と体幹部とで構成され、下肢による脚式移動を行うタイ
プのロボットであって、前記上肢は前記下肢に対してロ
ール軸方向のオフセットを有することを特徴とするロボ
ットである。

【００４２】また、本発明の第９の側面は、少なくとも
下肢と体幹部とが略鉛直な体軸方向に沿って組み付けら
れ、股関節のロール軸、ピッチ軸、及び、ヨー軸の各回
転自由度によって開脚動作を実現するタイプのロボット
であって、前記股関節ヨー軸は前記体軸に対して所定の
オフセットを有することを特徴とするロボットである。

【００４３】また、本発明の第１０の側面は、少なくと
も下肢と体幹部とが略鉛直な体軸方向に沿って組み付け
られ、股関節のロール軸、ピッチ軸、及び、ヨー軸の各
回転自由度によって開脚動作を実現するタイプのロボッ
トであって、前記股関節ヨー軸は前記体軸に対してロー
ル軸負方向に所定のオフセットを有することを特徴とす
るロボットである。

【００４４】また、本発明の第１１の側面は、多関節で
構成されるロボット用の関節装置であって、少なくとも
ロール軸、ピッチ軸、及び、ヨー軸の各回転自由度を具
備するとともに、ヨー軸はロール軸及びピッチ軸に対す
る直交軸に対してロール軸方向にオフセットを有するこ
とを特徴とするロボット用の関節装置である。

【００４５】また、本発明の第１２の側面は、多関節で
構成されるロボット用の関節装置であって、少なくとも
ロール軸、ピッチ軸、及び、ヨー軸の各回転自由度を具
備するとともに、ヨー軸はロール軸及びピッチ軸の双方
に対してねじれの位置にあることを特徴とするロボット
用の関節装置である。

【００４６】本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、
後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳
細な説明によって明らかになるであろう。

【００４７】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を開示する前に、
本明細書においてロボットの自由度等を表現するために
用いる座標系について定義しておく。

【００４８】本実施例では、ロボットの進行方向をＸ軸
とし、左右方向をＹ軸（但し、右方向を正方向とする）
とし、鉛直方向をＺ軸とする。当業界においては、ＸＺ
平面を「矢状（しじょう）面」と呼び、ロボットが正面
を向くＹＸ平面を「前頭面」と呼ぶのが一般的である。

【００４９】また、図１２に示すように、進行方向すな
わちＸ軸まわりの回転を「ロール」と呼び、左右方向す
なわちＹ軸まわりの回転を「ピッチ」と呼び、鉛直方向
すなわちＺ軸まわりの回転を「ヨー」と呼ぶ。

【００５０】以下、図面を参照しながら本発明の実施例
を詳解する。

【００５１】図１及び図２には本発明の実施に供される
人間型ロボット１００を前方及び後方の各々から眺望し
た様子を示している。さらに、図３には、この人間型ロ
ボット１００が具備する自由度構成を模式的に示してい
る。

【００５２】図３に示すように、人間型ロボット１００
は、２本の腕部と頭部１を含む上肢と、移動動作を実現
する２本の脚部からなる下肢と、上肢と下肢とを連結す
る体幹部とで構成される。

【００５３】頭部１を支持する首関節は、首関節ヨー軸
２と、首関節ピッチ軸３と、首関節ロール軸４という３
自由度を有している。

【００５４】また、各腕部は、肩関節ピッチ軸８と、肩
関節ロール軸９と、上腕ヨー軸１０と、肘関節ピッチ軸
１１と、前腕ヨー軸１２と、手首関節ピッチ軸１３と、
手首関節ロール軸１４と、手部１５とで構成される。手
部１５は、実際には、複数本の指を含む多関節・多自由
度構造体である。但し、手部１５の動作はロボット１０
０の姿勢制御や歩行制御に対する寄与や影響が少ないの
で、本明細書ではゼロ自由度と仮定する。したがって、
各腕部は７自由度を有するとする。

【００５５】また、体幹部は、体幹ピッチ軸５と、体幹
ロール軸６と、体幹ヨー軸７という３自由度を有する。
本明細書中では、体幹ピッチ軸５と体幹ロール軸６の交
点は「体幹部」の位置を定義するものとする。

【００５６】また、下肢を構成する各々の脚部は、股関
節ヨー軸１６と、股関節ピッチ軸１７と、股関節ロール
軸１８と、膝関節ピッチ軸１９と、足首関節ピッチ軸２
０と、足首関節ロール軸２１と、足部２２とで構成され
る。本明細書中では、股関節ピッチ軸１７と股関節ロー
ル軸１８の交点は「股関節」位置を定義するものとす
る。人体の足部２２は実際には多関節・多自由度の足底
を含んだ構造体であるが、本実施例に係る人間型ロボッ
ト１００の足底はゼロ自由度とする。したがって、各脚
部は６自由度で構成される。

【００５７】以上を総括すれば、本実施例に係る人間型
ロボット１００全体としては、合計で３＋７×２＋３＋
６×２＝３２自由度を有することになる。但し、エンタ
ーティメント向けの人間型ロボット１００が必ずしも３
２自由度に限定される訳ではない。設計・製作上の制約
条件や要求仕様等に応じて、自由度すなわち関節数を適
宜増減することができることは言うまでもない。

【００５８】上述したような人間型ロボット１００が持
つ各自由度は、実際にはアクチュエータを用いて実装さ
れる。外観上で余分な膨らみを排してヒトの自然体形状
に近似させること、２足歩行という不安定構造体に対し
て姿勢制御を行うことなどの要請から、アクチュエータ
は小型且つ軽量であることが好ましい。本実施例では、
ギア直結型で且つサーボ制御系をワンチップ化してモー
タ・ユニットに内蔵したタイプの小型ＡＣサーボ・アク
チュエータを搭載することとした。なお、この種のＡＣ
サーボ・アクチュエータに関しては、例えば本出願人に
既に譲渡されている特願平１１−３３３８６号明細書に
開示されている。

【００５９】図４には、人間型ロボット１００の制御シ
ステム構成を模式的に示している。同図に示すように、
人間型ロボット１００は、ヒトの四肢を表現した各機構
ユニット３０，４０，５０Ｒ／Ｌ，６０Ｒ／Ｌと、各機
構ユニット間の協調動作を実現するための適応制御を行
う制御ユニット８０とで構成される（但し、Ｒ及びＬの
各々は、右及び左の各々を示す接尾辞である。以下同
様）。

【００６０】人間型ロボット１００全体の動作は、制御
ユニット８０によって統括的に制御される。制御ユニッ
ト８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモ
リ等の主要回路コンポーネント（図示しない）で構成さ
れる主制御部８１と、電源回路やロボット１００の各構
成要素とのデータやコマンドの授受を行うインターフェ
ース（いずれも図示しない）などを含んだ周辺回路８２
とで構成される。

【００６１】本発明を実現する上で、この制御ユニット
８０の配備場所は特に限定されない。図４では胴体ユニ
ット４０に搭載されているが、頭部ユニット３０に搭載
してもよい。あるいは、ロボット１００外に制御ユニッ
ト８０を配備して、ロボット１００本体とは有線若しく
は無線で交信するようにしてもよい。

【００６２】図３に示したロボット１００内の各自由度
は、それぞれに対応する関節アクチュエータによって実
現される。すなわち、頭部ユニット３０には、首関節ヨ
ー軸２、首関節ピッチ軸３、首関節ロール軸４の各々を
表現する首関節ヨー軸アクチュエータＡ₂、首関節ピッ
チ軸アクチュエータＡ₃、首関節ロール軸アクチュエー
タＡ₄が配設されている。

【００６３】また、胴体ユニット４０には、体幹ピッチ
軸５、体幹ロール軸６、体幹ヨー軸７の各々を表現する
体幹ピッチ軸アクチュエータＡ₅、体幹ロール軸アクチ
ュエータＡ₆、体幹ヨー軸アクチュエータＡ₇が配備され
ている。

【００６４】また、腕部ユニット５０Ｒ／Ｌは、上腕ユ
ニット５１Ｒ／Ｌと、肘関節ユニット５２Ｒ／Ｌと、前
腕ユニット５３Ｒ／Ｌに細分化されるが、肩関節ピッチ
軸８、肩関節ロール軸９、上腕ヨー軸１０、肘関節ピッ
チ軸１１、肘関節ロール軸１２、手首関節ピッチ軸１
３、手首関節ロール軸１４の各々を表現する肩関節ピッ
チ軸アクチュエータＡ₈、肩関節ロール軸アクチュエー
タＡ₉、上腕ヨー軸アクチュエータＡ₁₀、肘関節ピッチ
軸アクチュエータＡ₁₁、肘関節ロール軸アクチュエータ
Ａ₁₂、手首関節ピッチ軸アクチュエータＡ₁₃、手首関節
ロール軸アクチュエータＡ₁₄が配備されている。

【００６５】また、脚部ユニット６０Ｒ／Ｌは、大腿部
ユニット６１Ｒ／Ｌと、膝ユニット６２Ｒ／Ｌと、脛部
ユニット６３Ｒ／Ｌに細分化されるが、股関節ヨー軸１
６、股関節ピッチ軸１７、股関節ロール軸１８、膝関節
ピッチ軸１９、足首関節ピッチ軸２０、足首関節ロール
軸２１の各々を表現する股関節ヨー軸アクチュエータＡ
₁₆、股関節ピッチ軸アクチュエータＡ₁₇、股関節ロール
軸アクチュエータＡ₁₈、膝関節ピッチ軸アクチュエータ
Ａ₁₉、足首関節ピッチ軸アクチュエータＡ₂₀、足首関節
ロール軸アクチュエータＡ₂₁が配備されている。

【００６６】各アクチュエータＡ₂，Ａ₃…は、より好ま
しくは、ギア直結型で且つサーボ制御系をワンチップ化
してモータ・ユニット内に搭載したタイプの小型ＡＣサ
ーボ・アクチュエータ（前述）である。

【００６７】頭部ユニット３０、胴体ユニット４０、腕
部ユニット５０、各脚部ユニット６０などの各機構ユニ
ット毎に、アクチュエータ駆動制御用の副制御部３５，
４５，５５，６５が配備されている。さらに、各脚部６
０Ｒ，Ｌの足底が着床したか否かを検出する接地確認セ
ンサ９１及び９２を装着するとともに、胴体ユニット４
０内には、姿勢を計測する姿勢センサ９３を装備してい
る。

【００６８】主制御部８０は、各センサ９１〜９３の出
力に応答して副制御部３５，４５，５５，６５に対して
適応的な制御を行い、人間型ロボット１００の上肢、体
幹、及び下肢の協調した動作を実現する。主制御部８１
は、ユーザ・コマンド等に従って、足部運動、ＺＭＰ
（Zero Moment Point）軌道、体幹運動、上肢運動、腰
部の姿勢及び高さなどを設定するとともに、これらの設
定内容に従った動作を指示するコマンドを各副制御部３
５，４５，５５，６５に転送する。そして、各々の副制
御部３５，４５…では、主制御部８１からの受信コマン
ドを解釈して、各関節アクチュエータＡ₂，Ａ₃…に対し
て駆動制御信号を出力する。

【００６９】図５には、本実施例に係る人間型ロボット
１００を矢状面から眺望した様子を示している。但し、
図面の錯綜防止のため、図３で示した関節の一部の描写
を省略している。同図中で、紙面縦方向の一点鎖線は、
「体軸」すなわちロボット１００の略重心位置を通過す
る鉛直軸であるとする。

【００７０】本実施例に係る人間型ロボット１００の第
１の特徴は、股関節に対する股関節ヨー軸１６のオフセ
ット位置、すなわち、下肢に対する体幹部のオフセット
位置をロール軸方向に任意に設定できる機構にした点で
ある。

【００７１】ここで言う股関節の位置は、股関節ピッチ
軸１７と股関節ロール軸１８とが交差する点で定義され
る（前述）。図５からも判るように、股関節ヨー軸１６
のロール軸方向へのオフセット量は、上肢に対する下肢
の取り付け位置を定義するものである。股関節ヨー軸１
６の取り付け位置がオフセットを持たない場合、矢状面
において、股関節位置と股関節ヨー軸１６とが鉛直方
向、すなわちロボット１００全体のヨー軸方向に一直線
上に並ぶことを意味する。これに対し、オフセットが設
定された股関節ヨー軸１６は、図５に示すように、股関
節位置の鉛直上方に対してオフセット量だけ離れた位置
にある。

【００７２】生活支援若しくは生活密着を目的とする人
間型ロボット１００の使用態様は千差万別である。例え
ば、片腕若しくは両腕に荷物を持たせたり、両腕で重量
物を抱きかかえさせたり、あるいは背中に鞄を担がせた
りすることもあるが、各々の場合に応じて重心位置は大
きく変動する。股関節位置に対する股関節ヨー軸１６の
オフセット量を調節できる結果として、このような重心
移動の影響を吸収して、上肢と下肢のとの重量バランス
を柔軟に調整することが可能となる。

【００７３】また、股関節ヨー軸１６を股関節位置に対
してロール軸方向にオフセットを設けることの他の効果
として、股関節部分のサイズをコンパクト化することが
できる。

【００７４】ロボット１００の各自由度を構成するアク
チュエータＡ₂，Ａ₃…は、ギア直結型のＡＣサーボ・ア
クチュエータ（前述）で、他のタイプのサーボ・アクチ
ュエータよりも小型化されているものの、アクチュエー
タはアクチュエータの回転軸方向及び半径方向に実寸法
を有する。股関節ヨー軸１６に関して言えば、該ヨー軸
用のアクチュエータＡ₁₆は、構造上、股関節部分の高さ
方向の寸法を拡張する作用を有する。

【００７５】もし、股関節ヨー軸１６を股関節位置と直
交するように配置したならば、股関節ピッチ軸１７及び
股関節ロール軸１８の各々を構成するアクチュエータＡ
₁₇及びＡ₁₈の直径寸法（仮に２Ｄとする）と股関節ヨー
軸アクチュエータＡ₁₆の長手寸法（仮にＬとする）の合
計（＝２Ｄ＋Ｌ）が人間型ロボット１００の股部分の寸
法となり、各機構ユニット間の寸法比率上のバランスす
なわち均整を損なうことになる。これに対し、股関節ヨ
ー軸１６にオフセットを与えることにより、腰に相当す
る部分の丈寸法を２Ｄ＋Ｌよりも小さくコンパクトに形
成することができ、各機構ユニット間の寸法比率が整っ
た、すなわち、よりヒトの自然体に近い外観を持つ均整
のとれた人間型ロボット１００を形成することができ
る。この点は、後に図８を参照しながら後述する。

【００７６】また、股関節ヨー軸１６を股関節位置に対
してロール軸方向にオフセットを設けることの他の効果
として、歩行時（とりわけ、足平を回転させて方向転換
を行うような場合）における左右の足平どうしの干渉を
回避することができる。この点を、図６及び図７を参照
しながら以下に説明する。２足歩行式のロボットにおけ
る方向転換は、一般には、転換方向に足平すなわち足首
を回転させて該方向に足を踏み出すことによって実現さ
れる。

【００７７】股関節ヨー軸１６が股関節位置に対してオ
フセットを持たない、すなわち、股関節位置と股関節ヨ
ー軸１６とが鉛直方向すなわちヨー軸方向に一直線上に
並んだ場合、重量物が集中し、人間型ロボット１００全
体の重心位置が股関節ヨー軸１６近傍に収斂してしま
う。このため、安定歩行すなわちピッチ方向の安定性を
確保するには、図６に示すように、左右の各足首は、足
平２２Ｒ／Ｌの中心と略一致するように取り付けなけれ
ばならない。

【００７８】転換方向に足平を回転させて該方向に足を
踏み出すことによって、２足歩行式ロボットは方向転換
する。この足平の回転は、具体的には股関節ヨー軸１６
を回転させることによって行われる。そして、股関節ヨ
ー軸１６が股関節位置に対してオフセットを持たない場
合には、足平の回転中心は足首の中心とほぼ一致する。
図６に示すように足首が足平の中心と略一致する場合、
一方の足平に回転を加えるとその踵が他方の足平と干渉
してしまい、所定角度以上の極端な方向転換を行うのは
不可能である。

【００７９】股幅すなわち左右の脚部ユニット６０Ｒ／
Ｌの間隔を拡張することによっても、図６に示すような
左右の足平どうしの干渉を回避することができよう。し
かしながら、股幅の広い２足ロボットは、静的すなわち
歩行しない状態では姿勢が安定化するものの、動的すな
わち歩行時においては重心の左右移動が大きくなり、慣
性モーメントが作用する結果として姿勢制御が著しく困
難になる。

【００８０】これに対し、図５に示すように股関節ヨー
軸１６が股関節位置に対して進行方向後方にオフセット
を有する場合、重量物が分散し、人間型ロボット１００
全体の重心位置は股関節ヨー軸１６よりも前方に存在す
る。また、股関節ヨー軸１６が股関節位置に対してオフ
セットを持つので、左右の足平の回転中心は、それぞれ
の足首よりも後方に置かれる（図７を参照のこと）。

【００８１】このような場合、方向転換のために一方の
股関節ヨー軸１６を回転させても、足平２２Ｒ及び２２
Ｌ間の干渉を軽減することができる。すなわち、股幅を
拡張せずに済むので、安定的な２足歩行を行うための姿
勢制御が容易となる。

【００８２】また、本実施例に係る人間型ロボット１０
０の第２の特徴は、上体すなわち体幹部に対する股関節
ヨー軸１６のオフセット位置をロール軸方向に任意に設
定できる機構にした点である。

【００８３】本実施例で言う体幹部の位置は、体幹ピッ
チ軸５と体幹ロール軸６とが交差する点で定義される
（但し、本発明の要旨を判断する上で、体幹部の位置を
限定的に解釈すべきではなく、ヒトやサルなどの生体の
メカニズムとの対比により定義すべきである）。図５か
らも判るように、股関節ヨー軸１６のロール軸方向への
オフセット量は、下肢に対する上体の取り付け位置を定
義するものである。股関節ヨー軸１６の取り付け位置が
オフセットを持たない場合、矢状面において、体幹部の
位置と股関節ヨー軸１６とが鉛直方向、すなわちロボッ
ト１００全体のヨー軸方向に一直線上に並ぶことを意味
する。これに対し、オフセットが設定された股関節ヨー
軸１６は、図５に示すように、体幹部位置の鉛直下方に
対してオフセット量だけ離れた位置にある。

【００８４】既に述べたように、生活支援若しくは生活
密着を目的とする人間型ロボット１００の使用態様は千
差万別であり、且つ、使用態様に応じて重心位置は大き
く変動する。体幹部位置に対する股関節ヨー軸１６のオ
フセット量を調節できる結果として、このような重心移
動の影響を吸収して、上肢と下肢のとの重量バランスを
柔軟に調整することが可能となる。この結果、重心位置
が比較的高い構造体であるロボット１００の直立歩行動
作を容易に安定させることができる。

【００８５】また、２足歩行を行うヒトの基本動作は前
傾姿勢を基調とする。すなわち、ヒトの腰に相当する体
幹部が前方にあった方が、ヒトの自然な動作を表現し易
い。本実施例に係る人間型ロボット１００によれば、体
幹部位置に対する股関節ヨー軸１６のオフセットをロー
ル軸方向に設けることによって、ヒトの歩行動作を忠実
にエミュレートすることができる。

【００８６】また、オフセットを設けてロボット１００
全体の重心位置をやや前方に移動させることにより、歩
行中の動的な重量バランスをとり易くすることができ
る。

【００８７】図８及び図９には、人間型ロボット１００
の股間及び大体部分を抽出して、矢状面及び前頭面の各
々の面上で拡大して描いている。

【００８８】図８及び図９に示すように、股関節ピッチ
軸アクチュエータＡ₁₇及び股関節ロール軸アクチュエー
タＡ₁₈は大腿部ユニット６１上に取り付けられ、また、
股関節ヨー軸アクチュエータＡ₁₆はブラケット（体幹側
骨盤部）６１'上に取り付けられている。

【００８９】図５に示した概念図では、股関節ピッチ軸
１７と股関節ロール軸１８は直交している。しかしなが
ら、現実には、ボリュームのあるアクチュエータＡ₁₇及
びＡ ₁₈を互いの回転軸が直交するように配置することは
できない。そこで、本実施例では、図８及び図９に示す
ように、直交軸のうちの一方であるアクチュエータＡ ₁₇
をピッチ軸１７から離間させて配置するとともに、プー
リ伝達系によって現実のピッチ軸１７まで駆動力を伝達
するように構成することで、ピッチ軸及びロール軸の交
差を実現している。

【００９０】同図を見て判るように、本実施例の人間型
ロボット１００では、股関節位置に対する股関節ヨー軸
１６のオフセットＯ₁を設定しているとともに、股関節
ヨー軸１６に対する体幹部位置のオフセットＯ₂を設定
している。

【００９１】オフセットＯ₁及びＯ₂を設けることによ
り、重心バランスの調整や歩行時の姿勢制御を容易にす
ることができる点は既に述べた通りである。

【００９２】図８に示す位置に体幹ピッチ軸アクチュエ
ータＡ₅を配置した場合、体幹ロール軸６と股関節ロー
ル軸１８との間隔は、図示の通りＨ₁となる。これに対
して、オフセットＯ₂が設定されていない、すなわちＯ₂
＝０にした場合、体幹ピッチ軸アクチュエータＡ₅を図
８中の破線で示した位置に配設するより他ない。この結
果、体幹ロール軸６と股関節ロール軸１８との間隔は、
図示の通りＨ₂にまで拡張される。これは、人間型ロボ
ット１００の腰丈が大きくなることを意味し、全身の均
整を失うことになる。逆に言えば、本実施例のようにオ
フセットＯ₂を設定することによって、人間型ロボット
１００は全体的な均整を保つことができる訳である。

【００９３】また、図１０には、股関節周辺の取り付け
部品を拡大して図解している。

【００９４】上述したように、股関節ピッチ軸アクチュ
エータＡ₁₇及び股関節ロール軸アクチュエータＡ₁₈は大
腿部ユニット６１上に取り付けられ、また、股関節ヨー
軸アクチュエータＡ₁₆はブラケット（体幹側骨盤部）６
１'上に取り付けられている。また、図１０に示すよう
に、大腿部ユニット６１とブラケット（体幹側骨盤部）
６１'とは、股関節可変取付部６１−１の４個の螺子穴
を介して螺着される。図示の通り、螺子穴はオフセット
方向に伸びる長穴形状を有しているので、下肢に対する
股関節ヨー軸１６のオフセット位置を螺着位置に応じて
自在に設定することができる。

【００９５】図１１には、下肢に対して股関節ヨー軸１
６をロール軸方向の最大オフセット位置にて螺着した様
子を断面図で示している。

【００９６】また、胴体ユニット４０（図１１には図示
せず）とブラケット（体幹側骨盤部）６１'とは、体幹
可変取付部６１−２の４個の螺子穴を介して螺着され
る。図示の通り、螺子穴はオフセット方向に伸びる長穴
形状を有しているので、上記と同様に、上肢に対する股
関節ヨー軸１６のオフセット位置を螺着位置に応じて自
在に設定できる訳である。

【００９７】［追補］以上、特定の実施例を参照しなが
ら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や
代用を成し得ることは自明である。

【００９８】本明細書中では、説明の便宜上、体幹ピッ
チ軸５と体幹ロール軸６の交点は「体幹部」位置を定義
し、また、股関節ピッチ軸１７と股関節ロール軸１８の
交点は「股関節」位置を定義するものとしたが、体幹部
や股関節の位置は人間型ロボット１００と現実のヒトの
関節構成などの身体メカニズムとの対比により柔軟に解
釈されたい。また、身体の鉛直方向の中心軸を意味する
「体軸」という用語についても、同様に、柔軟に解釈さ
れたい。

【００９９】また、本発明の要旨は、必ずしも「ロボッ
ト」と称される製品には限定されない。すなわち、電気
的若しくは磁気的な作用を用いて人間の動作に似せた運
動を行う機械装置であるならば、例えば玩具等のような
他の産業分野に属する製品であっても、同様に本発明を
適用することができる。

【０１００】要するに、例示という形態で本発明を開示
してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。
本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許
請求の範囲の欄を参酌すべきである。

【０１０１】参考のため、人間型ロボットの関節モデル
構成を図１５に図解しておく。同図に示す例では、肩関
節５から上腕３、肘関節６、前腕４、手首関節７及び手
部８からなる部分を「上肢部」１７と呼ぶ。また、肩関
節５から体幹関節１０までの範囲を「体幹部」９と呼
び、ヒトの胴体に相当する。また、股関節１１から体幹
関節１０までの範囲を「腰部」１８と呼ぶ。体幹関節１
０は、ヒトの背骨が持つ自由度を表現する作用を有す
る。また、股関節１１より下の大腿部１２、膝関節１
４、下腿部１３、足首関節１５及び足部１６からなる部
分を「下肢部」１９と呼ぶ。一般には、体幹関節１０よ
り上方を「上体（又は上半身）」と呼び、それより下方
を「下体（又は下半身）」と呼ぶ

【０１０２】また、図１６には、人間型ロボットの他の
関節モデル構成を図解している。同図に示す例は、体幹
関節１０を有しない点で図１５に示した例とは相違す
る。各部の名称については図を参照されたい。背骨に相
当する体幹関節が省略される結果として人間型ロボット
の上体の動きは表現力を失う。但し、危険作業やなお作
業の代行など、産業目的の人間型ロボットの場合、上体
の動きを要しない場合がある。なお、図１５及び図１６
で用いた参照番号は、それ以外の図面とは一致しない点
を理解されたい。

【０１０３】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
ヒトの身体メカニズムや動作を模した構造を有する優れ
た人間型ロボットを提供することができる。

【０１０４】また、本発明によれば、２足歩行による脚
式移動を行うとともに脚部の上には胴体や頭部、腕など
のいわゆる上半身が搭載されてなる、優れた人間型ロボ
ットを提供することができる。

【０１０５】また、本発明によれば、人体よりもはるか
に少ない自由度を用いてヒトに近い自然な動作や、表現
力が豊かな動作を実現することができる、優れた人間型
ロボットを提供することができる。

【０１０６】本発明に係る人間型ロボットは、上肢と下
肢と体幹部とで構成され、下肢の２足歩行による脚式移
動を行うタイプの人間型ロボットであって、前記下肢と
前記体幹部を連結する股関節が股関節ヨー軸、股関節ロ
ール軸及び股関節ピッチ軸からなる自由度を備えている
が、ロール軸方向に対する股関節ヨー軸のオフセットを
任意に設定することができる。

【０１０７】この結果、ロボットの使用態様の変化に伴
なう重心移動の影響を吸収して、上肢と下肢の重量バラ
ンスを柔軟に調整することが可能となる。

【０１０８】また、股関節ヨー軸にオフセットを与える
ことにより、腰丈すなわち腰に相当する部分の長さ寸法
をより小さくコンパクトに形成することができ、各機構
ユニット間の寸法比率が整った、すなわち、よりヒトの
自然体に近い外観を持つ人間型ロボットを形成すること
ができる。

【０１０９】また、股関節ヨー軸が股関節位置に対して
進行方向後方にオフセットを有する場合、人間型ロボッ
ト全体の重心位置は股関節ヨー軸よりも前方に存在す
る。したがって、ピッチ方向の安定性を確保するには、
左右の各足首はそれぞれ足平の中心位置よりも後方に置
かれる。このような場合、足平の方向転換のために一方
の股関節ヨー軸を回転させても、左右の足平どうしの干
渉（図６に示すような、一方の足の踵が他方の足平と衝
突する事態）を軽減することができる。

【０１１０】また、本発明に係る人間型ロボットによれ
ば、前傾姿勢を基調とする２足歩行を行うヒトの基本動
作を忠実にエミュレートすることができる。

【０１１１】また、オフセットを設けてロボット全体の
重心位置をやや前方に移動させることにより、歩行中の
動的な重量バランスをとり易くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に供される人間型ロボット１００
を前方から眺望した様子を示た図である。

【図２】本発明の実施に供される人間型ロボット１００
を後方から眺望した様子を示た図である。

【図３】本実施例に係る人間型ロボット１００が具備す
る自由度構成モデルを模式的に示した図である。

【図４】本実施例に係る人間型ロボット１００の制御シ
ステム構成を模式的に示した図である。

【図５】本実施例に係る自由度構成モデルを矢状面から
眺望した図である。

【図６】股関節ヨー軸１６が股関節位置に対してロール
方向にオフセットを持たない場合の、左右足平２２Ｒ／
Ｌと股関節ヨー軸１６との位置関係を模式的に示した図
である。

【図７】股関節ヨー軸１６が股関節位置に対してロール
方向にオフセットを持たない場合の、左右足平２２Ｒ／
Ｌと股関節ヨー軸１６との位置関係を模式的に示した図
である。

【図８】人間型ロボット１００の股間及び大体部分を抽
出し且つ拡大して描いた矢状面図である。

【図９】人間型ロボット１００の股間及び大体部分を抽
出し且つ拡大して描いた前頭面図である。

【図１０】股関節ヨー軸１６に対してオフセットを設定
するための機構を説明するための図である。

【図１１】下肢に対して股関節ヨー軸１６をロール軸方
向の最大オフセット位置にて螺着した様子を示した断面
図である。

【図１２】人間型ロボット１００の動作方向を示す座標
系を表した図である。

【図１３】２足歩行型ヒューマノイド・ロボット"ＷＡ
ＢＩＡＮ"の模式的な構成図（前頭面図）を図解したも
のである。

【図１４】２足歩行型ヒューマノイド・ロボット"ＷＡ
ＢＩＡＮ"の模式的な構成図（矢状面図）を図解したも
のである。

【図１５】人間型ロボットの関節モデル構成を模式的に
示した図である。

【図１６】人間型ロボットの関節モデル構成を模式的に
示した図である。

【符号の説明】

１…頭部，２…首関節ヨー軸３…首関節ピッチ軸，４…首関節ロール軸５…体幹ピッチ軸，６…体幹ロール軸７…体幹ヨー軸，８…肩関節ピッチ軸９…肩関節ロール軸，１０…上腕ヨー軸１１…肘関節ピッチ軸，１２…前腕ヨー軸１３…手首関節ピッチ軸，１４…手首関節ロール軸１５…手部，１６…股関節ヨー軸１７…股関節ピッチ軸，１８…股関節ロール軸１９…膝関節ピッチ軸，２０…足首関節ピッチ軸２１…足首関節ロール軸，２２…足部３０…頭部ユニット，４０…胴体ユニット５０…腕部ユニット，５１…上腕ユニット５２…肘関節ユニット，５３…前腕ユニット６０…脚部ユニット，６１…大腿部ユニット６２…膝関節ユニット，６３…脛部ユニット８０…制御ユニット，８１…主制御部８２…周辺回路９１，９２…接地確認センサ９３…姿勢センサ１００…人間型ロボット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石田健蔵東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者山口仁一東京都日野市多摩平５−14−38 (56)参考文献特開平８−216066（ＪＰ，Ａ) 特開2000−254888（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 5/00 B25J 17/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも下肢と体幹部とで構成され、下
肢による脚式移動を行うタイプのロボットであって、前記下肢と前記体幹部を連結する股関節が股関節ロール
軸、股関節ピッチ軸、及び股関節ヨー軸を含む関節自由
度を備えるとともに、前記股関節ロール軸と前記股関節ピッチ軸との交点に対
する前記股関節ヨー軸のロール軸方向のオフセットを任
意に設定可能なオフセット設定機構を有する、ことを特
徴とするロボット。
【請求項２】少なくとも下肢と体幹部とで構成され、下
肢による脚式移動を行うタイプのロボットであって、前記下肢と前記体幹部を連結する股関節が股関節ロール
軸、股関節ピッチ軸、及び股関節ヨー軸を含む関節自由
度を備えるとともに、前記股関節ヨー軸は、前記股関節ロール軸と前記股関節
ピッチ軸との交点に対するロール軸方向のオフセットが
設定されている、ことを特徴とするロボット。
【請求項３】少なくとも下肢と体幹部とで構成され、下
肢による脚式移動を行うタイプのロボットであって、前記体幹部は体幹ロール軸、体幹ピッチ軸、及び体幹ヨ
ー軸を含む自由度を備え、さらに、前記下肢と前記体幹部を連結する股関節が少な
くとも股関節ヨー軸を含む関節自由度を備えるととも
に、前記体幹ロール軸と前記体幹ピッチ軸との交点に対する
前記股関節ヨー軸のロール軸方向のオフセットを任意に
設定可能なオフセット設定機構を有する、ことを特徴と
するロボット。
【請求項４】少なくとも下肢と体幹部とで構成され、下
肢による脚式移動を行うタイプのロボットであって、前記体幹部は体幹ロール軸、体幹ピッチ軸、及び体幹ヨ
ー軸を含む自由度を備え、さらに、前記下肢と前記体幹部を連結する股関節が少な
くとも股関節ヨー軸を含む関節自由度を備えるととも
に、前記股関節ヨー軸は、前記体幹ロール軸と前記体幹ピッ
チ軸との交点に対するロール軸方向のオフセットが設定
されている、ことを特徴とするロボット。
【請求項５】少なくとも下肢と体幹部とで構成され、下
肢による脚式移動を行うタイプのロボットであって、前記下肢と前記体幹部を連結する股関節が股関節ロール
軸及び股関節ピッチ軸を含む関節自由度を備えるととも
に、前記体幹部は体幹ロール軸及び体幹ピッチ軸を含む自由
度を備え、前記股関節ピッチ軸は、前記体幹部ピッチ軸に対し、前
記体幹部ロール軸方向又は前記股関節ロール軸方向へオ
フセットを有する、ことを特徴とするロボット。
【請求項６】少なくとも下肢と体幹部とで構成され、下
肢による脚式移動を行うロボットであって、前記下肢の端部に足首部を介して接続される足平部と、前記下肢と前記体幹部とを連結する股関節が股関節ロー
ル軸、股関節ピッチ軸、及び股関節ヨー軸を含む関節自
由度を備えるとともに、前記股関節ヨー軸が前記股関節ロール軸と前記股関節ピ
ッチ軸との交点に対してオフセットを有することによ
り、前記足平部の回転中心が前記足首部よりも後方位置
に設けられている、ことを特徴とするロボット。