JP6705658B2 - Legged mobile robot - Google Patents
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Description
本発明は、胴部と、胴部にピッチ軸、ロール軸及びヨー軸の回りを回転可能に連結される脚部と、を備える脚式移動ロボットに関する。 The present invention relates to a legged mobile robot including a body and a leg rotatably connected to the body around a pitch axis, a roll axis and a yaw axis.
胴部と、胴部にピッチ軸、ロール軸及びヨー軸の回りを回転可能に連結される脚部と、を備える脚式移動ロボットが知られている。人間の股関節のように、ピッチ軸は、脚部を前後に振り出すときの軸であり、ロール軸は脚部を左右に開くときの軸であり、ヨー軸は脚部をひねるときの軸である。脚部を駆動させるために、股関節を構成するピッチ軸、ロール軸及びヨー軸の各軸には、回転モータと減速機とが組み込まれる。一般的に股関節には負荷がかかり、各軸には高い剛性が要求される。従来の脚式移動ロボットには、必要な剛性を確保しようとすると、各軸が大型化し易いという課題がある。 A legged mobile robot is known that includes a body and a leg that is rotatably connected to the body around a pitch axis, a roll axis, and a yaw axis. Like human hip joints, the pitch axis is the axis when swinging the leg back and forth, the roll axis is the axis when opening the leg left and right, and the yaw axis is the axis when twisting the leg. is there. In order to drive the legs, a rotary motor and a speed reducer are incorporated in each of the pitch axis, the roll axis, and the yaw axis that make up the hip joint. Generally, a load is applied to the hip joint, and high rigidity is required for each axis. The conventional legged mobile robot has a problem that each axis tends to increase in size in order to secure necessary rigidity.
この課題を解決する脚式移動ロボットとして、特許文献1には、人間の筋肉のような働きをする2つの直動アクチュエータを用いて、胴部に対して脚部をピッチ軸及びロール軸の回りに回転駆動させるものが開示されている。この脚式移動ロボットは、胴体部と、胴体部に対してヨー軸の回りに回転可能に連結される旋回枠と、旋回枠にピッチ軸及びロール軸の回りを回転可能に連結される脚部と、を備える。胴体部と旋回枠との間には1つの直動アクチュエータが連結され、1つの直動アクチュエータを伸縮させることで、旋回枠がヨー軸の回りを回転するように構成される。旋回枠と脚部との間には2つの直動アクチュエータが連結され、2つの直動アクチュエータを同時に伸縮させることで、脚部がピッチ軸とロール軸の回りを回転するように構成される。この脚式移動ロボットによれば、ピッチ軸、ロール軸及びヨー軸の各軸に回転モータ及び減速機を組み込んでおらず、脚式移動ロボットの股関節構造を小型化することができる。 As a legged mobile robot that solves this problem, in Patent Document 1, two linear motion actuators that act like human muscles are used, and the legs are rotated around a pitch axis and a roll axis with respect to the body. What is driven to rotate is disclosed. This legged mobile robot includes a body portion, a swing frame rotatably connected to the body portion around a yaw axis, and a leg portion rotatably connected to the swing frame around a pitch axis and a roll axis. And One linear motion actuator is connected between the body portion and the swivel frame, and the swivel frame is configured to rotate around the yaw axis by expanding and contracting one linear motion actuator. Two linear motion actuators are connected between the swivel frame and the leg portions, and the leg portions are configured to rotate around the pitch axis and the roll axis by simultaneously expanding and contracting the two linear motion actuators. According to this legged mobile robot, a rotary motor and a speed reducer are not incorporated in each of the pitch axis, the roll axis, and the yaw axis, and the hip joint structure of the legged mobile robot can be miniaturized.
しかし、特許文献1に記載の脚式移動ロボットにあっては、股関節の剛性を高くすることが困難で、脚部がふらふらするという課題がある。揺動する角度範囲が大きいピッチ軸回りの回転と、揺動する角度範囲が小さいロール軸の回りの回転とを、2つの直動アクチュエータを用いて行っていることが一因であると推測される。 However, in the legged mobile robot described in Patent Document 1, it is difficult to increase the rigidity of the hip joint, and there is a problem that the legs sway. It is presumed that one of the causes is that the rotation about the pitch axis with a large swinging angle range and the rotation around the roll axis with a small swinging angle range are performed using two linear motion actuators. It
また、脚式移動ロボットがしゃがんだとき、すなわち脚部の大腿部のピッチ軸回りの前方への振り出し角度が大きくなったとき、脚部の大腿部のロール軸の回りの回転を制御できない場合があるという課題もある。 Also, when the legged mobile robot crouches, that is, when the forward swing angle around the pitch axis of the thigh of the leg becomes large, the rotation around the roll axis of the thigh of the leg cannot be controlled. There is also the issue that there are cases.
そこで、本発明は、小型で高剛性の股関節構造を構築できる脚式移動ロボットを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a legged mobile robot capable of constructing a compact hip joint structure having high rigidity.
上記課題を解決するために、本発明は、胴体部と、前記胴体部の骨盤フレームに自在継手を介してヨー軸及びロール軸の回りを回転可能に連結され、前記骨盤フレームの上下に突出する股関節部と、前記股関節部にピッチ軸の回りを回転可能に連結される脚部と、前記骨盤フレームの上側に配置され、前記胴体部と前記骨盤フレームの上側の前記股関節部とに連結され、前記胴体部との連結箇所から前記股関節部との連結箇所までの距離を変化させる第1アクチュエータと、前記骨盤フレームの下側に配置され、前記胴体部と前記骨盤フレームの下側の前記股関節部とに連結され、前記胴体部との連結箇所から前記股関節部との連結箇所までの距離を変化させる第2アクチュエータと、を備え、前記第1及び前記第2アクチュエータは、同時に作動することによって、前記胴体部に対して前記股関節部を前記ヨー軸及び前記ロール軸の回りに回転させるように構成される脚式移動ロボットである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is rotatably connected to a torso portion and a pelvis frame of the torso portion via a universal joint so as to be rotatable around a yaw axis and a roll axis, and protrudes above and below the pelvis frame. A hip joint portion, a leg portion that is rotatably connected to the hip joint portion around a pitch axis, is arranged on the upper side of the pelvic frame, and is connected to the body portion and the hip joint portion on the upper side of the pelvic frame , A first actuator that changes a distance from a connection portion with the body portion to a connection portion with the hip joint portion; and a hip joint portion that is disposed below the pelvis frame and that is below the body portion and the pelvis frame. And a second actuator that changes a distance from a connection portion with the body portion to a connection portion with the hip joint portion, wherein the first and second actuators operate at the same time, A legged mobile robot configured to rotate the hip joint section around the yaw axis and the roll axis with respect to the body section.
本発明によれば、第1及び第2アクチュエータを用いて、ピッチ軸に比べて揺動する角度範囲が小さいヨー軸及びロール軸の回りに股関節部を回転させる。このため、小型で高剛性の股関節構造を構築できる。 According to the present invention, the first and second actuators are used to rotate the hip joint section around the yaw axis and the roll axis, which have a smaller angular range of swing than the pitch axis. Therefore, a compact and highly rigid hip joint structure can be constructed.
以下に、添付図面に基づいて本発明の実施形態における脚式移動ロボットを詳細に説明する。ただし、本発明は種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。なお、添付の図面において、同一の構成要素には同一の符号を附す。
(脚式移動ロボットの全体構造)
Hereinafter, a legged mobile robot according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be embodied in various forms and is not limited to the embodiments described herein. This embodiment is provided with the intention of making it possible for those skilled in the art to fully understand the scope of the invention by sufficiently disclosing the specification. In addition, in the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.
(Overall structure of legged mobile robot)
図1は、本発明の一実施形態の脚式移動ロボットの斜視図を示す。脚式移動ロボットは、胴体部1と、胴体部1の下方に配置された2本の脚部2と、胴体部1の左右両側面に設置された2本の腕部3と、胴体部1の上方に設置された1つの頭部4(実際には符号4の部材にCCDカメラを搭載した頭部が固定される)と、を備える。なお、以下の説明において、前後、上下、左右は、脚式移動ロボットから見たときの前後、上下、左右である。前後方向がx軸方向であり、左右方向がy軸方向であり、上下方向がz軸方向である。x軸がロール軸、y軸がピッチ軸、z軸がヨー軸である。また、脚式移動ロボットを前方から見たときが正面視であり、脚式移動ロボットを上方から見たときが平面視である。
FIG. 1 shows a perspective view of a legged mobile robot according to an embodiment of the present invention. The legged mobile robot includes a body portion 1, two
脚式移動ロボットは、2足歩行ロボットとも呼ばれ、人間のように2本の脚部2でバランスをとりながら歩く。脚部2は、大腿部6と、大腿部6の下に膝関節7を介してピッチ軸(y軸)の回りを回転可能に連結される脛部8と、脛部8の下に自在継手9を介してピッチ軸(y軸)及びロール軸(x軸)の回りを回転可能に連結される足平部10と、を備える。
The legged mobile robot is also called a bipedal walking robot, and walks while balancing with two
2本の腕部3は、胴体部1の周囲を自在に移動できるように構成される。腕部3は、肩に近い方の上腕部11と、図示しない手部に近い方の下腕部12と、下腕部12の先端に設けられる手首関節13と、を備える。手首関節13には、図示しない手部が連結される。
The two
胴体部1の上方には、首関節14を介して頭部4がヨー軸(z軸)及びピッチ軸(y軸)の回りに揺動可能に連結される。
(脚式移動ロボットの股関節構造)
A head 4 is connected above the body 1 via a
(Hip joint structure of legged mobile robot)
図2及び図3は、本実施形態の脚式移動ロボットの股関節構造の詳細図を示す。図2は股関節構造の斜視図を示し、図3は股関節構造の平面図を示す。図2、図3において、股関節構造の内部を示すために、図1に示すカバーがとり外されている。 2 and 3 are detailed views of the hip joint structure of the legged mobile robot of this embodiment. 2 shows a perspective view of the hip joint structure, and FIG. 3 shows a plan view of the hip joint structure. 2 and 3, the cover shown in FIG. 1 is removed to show the inside of the hip joint structure.
胴体部1は、その下部に略四角形の板状の骨盤フレーム16を備える。骨盤フレーム16には、股関節部21を介して2本の脚部2がヨー軸(z軸)、ロール軸(x軸)、ピッチ軸(y軸)の回りを回転可能に構成される。2本の脚部2は左右対称である。
The body part 1 is provided with a substantially quadrangular plate-like
股関節部21は、骨盤フレーム16の上下に突出する。股関節部21は、骨盤フレーム16に自在継手17を介してヨー軸(z軸)及びロール軸(x軸)の回りを回転可能に連結される。股関節部21の下部には、脚部2の大腿部6がピッチ軸(y軸、軸22参照)の回りを回転可能に連結される。
The
2つの股関節部21は、2組の第1及び第2アクチュエータ23,24によって駆動される。2組の第1及び第2アクチュエータ23,24は、骨盤フレーム16に左右対称に配置される。第1アクチュエータ23は、駆動源としての直動アクチュエータ31と、リンク32と、アーム33と、を備える。第2アクチュエータ24は、駆動源としての直動アクチュエータ34と、リンク35と、アーム36と、を備える。第1アクチュエータ23は、骨盤フレーム16の上側に配置される。第2アクチュエータ24は、骨盤フレーム16の下側に配置される。
The two
第1アクチュエータ23の直動アクチュエータ31は、回転モータ27と、回転モータ27によって回転駆動されるボールねじナット28と、ボールねじナット28に螺合するねじ軸29と、を備える。直動アクチュエータ31は、回転モータ27がボールねじナット28を回転駆動させると、ねじ軸29が軸方向に移動するように構成される。回転モータ27は、骨盤フレーム16にヨー軸(z軸)の回りを回転可能に連結される。ねじ軸29の先端部は、リンク32にヨー軸(z軸)の回りを回転可能に連結される。
The
第1アクチュエータ23のリンク32はコ字形である。リンク32の2股の先端部にねじ軸29がヨー軸(z軸)の回りを回転可能に連結される。リンク32の他端部には、ボールジョイントを介してアーム33が回転可能に連結される。リンク32の一端部と他端部との間に中間軸38が設けられる。リンク32は、中間軸38にて骨盤フレーム16にヨー軸(z軸)の回りを回転可能に連結される。リンク32の中間軸38から一端部までの長さが中間軸38から他端部までの長さよりも長くなるように、リンク32のてこ比が設定される。リンク32の中間軸38が、第1アクチュエータ23と胴体部1との連結箇所P1である。
The
アーム33は棒状である。アーム33の一端部はリンク32にボールジョイントを介して回転可能に連結される。アーム33の他端部は股関節部21にボールジョイントを介して回転可能に連結される。アーム33の他端部が、第1アクチュエータ23と股関節部21との連結箇所P2である。
The
第2アクチュエータ24も、駆動源としての直動アクチュエータ34と、リンク35と、アーム36と、を備える。第1アクチュエータ23と第2アクチュエータ24とは、骨盤フレーム16に関して上下対称である。第2アクチュエータ24の直動アクチュエータ34、リンク35、アーム36の構成は、第1アクチュエータ23の直動アクチュエータ31、リンク32、アーム33と同一なので、詳しい説明を省略する。なお、第1アクチュエータ23の直動アクチュエータ31の回転中心と、第2アクチュエータ24の直動アクチュエータ34の回転中心とは一致する。また、リンク32の中間軸38の中心と、リンク35の中間軸39の中心とは一致する。
The
第1アクチュエータ23の直動アクチュエータ31が伸縮すると、リンク32が中間軸38の回りを回転する。リンク32の回転に伴って、第1アクチュエータ23と胴体部1との連結箇所P1から第1アクチュエータ23と股関節部21との連結箇所P2までの距離が変化する。
When the
第2アクチュエータ24の直動アクチュエータ34が伸縮しても、リンク35が中間軸39の回りを回転する。リンク35の回転に伴って、第2アクチュエータ24と胴体部1との連結箇所P3から第2アクチュエータ24と股関節部21との連結箇所P4までの距離が変化する。
Even if the
第1及び第2アクチュエータ23,24の直動アクチュエータ31、34が同時に伸び又は縮むと、リンク32,35が中間軸38,39の回りを同時に時計方向又は反時計方向に回転し、股関節部21がヨー軸(z軸)の回りを回転する。第1及び第2アクチュエータ23、24の一方が伸び、他方が縮むと、リンク32とリンク35とが中間軸38,39の回りを互いに逆方向に回転する。そして、股関節部21がロール軸(x軸)の回りを回転する。第1及び第2アクチュエータ23,24の直動アクチュエータ31,34の伸縮量を異ならせると、股関節部21がヨー軸(z軸)及びロール軸(x軸)の両方の回りに回転する。
When the
図3に示すように、平面視において、第1アクチュエータ23の直動アクチュエータ31、リンク32、アーム33は、骨盤フレーム16の左右方向の中央から折り返すように配置される。すなわち、直動アクチュエータ31、リンク32、アーム33は、コ字状に配置される。なお、直動アクチュエータ31、リンク32、アーム33を、骨盤フレーム16の左右方向の中央ではなく、左右方向の端部から折り返すように配置することもできる。第2アクチュエータ24の直動アクチュエータ34、リンク35、アーム36の配置も同様である。
As shown in FIG. 3, in a plan view, the
また、正面視において、2本の脚部2が鉛直方向にあるとき、上側の第1アクチュエータ23のアーム33と股関節部21との連結箇所P2と、下側の第2アクチュエータ24と股関節部21との連結箇所P4とが、2本の脚部2の開き角度を大きくとれるように、鉛直線L1に対して左右にずれている。この実施形態では、連結箇所P2が鉛直線L1の外側に配置され、連結箇所P4が鉛直線L1の内側に配置される(股関節部21を正面視した図4も参照)。2本の脚部2がロール軸(x軸)の回りに開き方向に回転する角度は、ロール軸(x軸)の回りに閉じ方向に回転する角度よりも大きい。2本の脚部2がロール軸(x軸)の回りに閉じ方向に回転すると、2本の脚部2が当たるからである。連結箇所P2と連結箇所P4とを鉛直線L1に対して左右にずらして配置することで、2本の脚部2の開き角度を大きくすることができる。
(自在継手の構造)
In addition, when the two
(Structure of universal joint)
図5は、骨盤フレーム16と脚部2とをロール軸(x軸)及びヨー軸(z軸)の回りに回転可能に連結する自在継手17の斜視図を示す。図6は、自在継手17の分解斜視図を示す。
FIG. 5 shows a perspective view of a universal joint 17 that rotatably connects the
自在継手17は、骨盤フレーム16に固定される外輪41と、外輪41に対してヨー軸(z軸、符号44参照)の回りを回転可能な内輪42と、内輪42に固定され、股関節部21を回転可能に支持する軸43と、を備える。外輪41と内輪42との間には、転がり運動可能に多数の転動体が介在する。外輪41と内輪42とは、例えばクロスローラ軸受40を構成する。
The
内輪42の内側には、締結部材48によってブロック45が固定される。ブロック45は、ヨー軸(z軸、符号44参照)の方向に貫通する断面四角形の開口部45aを有する。ブロック45には、軸43が固定される。軸43はロール軸(x軸、符号49参照)の方向を向く。軸43には、軸受47a,47bを介して股関節部21がロール軸(x軸、符号49参照)の回りを回転可能に支持される。
(脚式移動ロボットの大腿部構造)
The
(Thigh structure of legged mobile robot)
図7は、股関節部21に対して大腿部6をピッチ軸(y軸)の回りに回転駆動させる第3及び第4直動アクチュエータ61,62を示す。第3及び第4直動アクチュエータ61,62それぞれは、回転モータ63と、回転モータ63によって回転駆動されるボールねじナット64と、ボールねじナット64に螺合するねじ軸65と、を備え、回転モータ63がボールねじナット64を回転駆動すると、ねじ軸65が軸方向に移動するように構成される。第3及び第4直動アクチュエータ61,62の回転モータ63が大腿部6にピッチ軸P5(y軸)の回りを回転可能に連結され、ねじ軸65が股関節部21にピッチ軸P6(y軸)の回りを回転可能に連結される。第3直動アクチュエータ61と第4直動アクチュエータ62を同時に伸縮させることで、股関節部21に対して大腿部6をピッチ軸(y軸)の回りに回転駆動させることができる。
(脚式移動ロボットの膝関節構造)
FIG. 7 shows the third and fourth
(Knee joint structure of legged mobile robot)
図1に示す膝関節7には、大腿部6に対して脛部8をピッチ軸(y軸)の回りに回転駆動させる駆動装置が設けられる。駆動装置は、回転モータ及び減速機から構成されてもよいし、直動アクチュエータから構成されてもよい。
(脚式移動ロボットの足首関節構造)
The knee joint 7 shown in FIG. 1 is provided with a drive device that rotationally drives the
(Ankle joint structure of legged mobile robot)
図8は、足首関節構造の斜視図を示し、図9は足首関節構造の側面図を示す。脛部8には、自在継手9を介して足平部10がピッチ軸(y軸)及びロール軸(x軸)の回りを回転可能に連結される。自在継手9の構成は、図5,6に示す自在継手17と同一である。
8 shows a perspective view of the ankle joint structure, and FIG. 9 shows a side view of the ankle joint structure. A
足平部10は、第5及び第6アクチュエータ51,52によって、脛部8に対してピッチ軸(y軸)及びロール軸(x軸)の回りを回転駆動される。第5アクチュエータ51と第6アクチュエータ52とは、左右対称である。第5アクチュエータ51は、駆動源としての図示しない直動アクチュエータ(図9の直動アクチュエータ56参照)と、リンク54と、アーム55と、を備える。
The
第5アクチュエータ51の直動アクチュエータの構成は、第1アクチュエータ23の直動アクチュエータ31と略同一である。直動アクチュエータの回転モータは、脛部8にピッチ軸(y軸)の回りを回転可能に連結される。直動アクチュエータのねじ軸は、リンク54の一端部に回転可能に連結される。
The structure of the linear motion actuator of the
リンク54の他端部には、ボールジョイントを介してアーム55の一端部が回転可能に連結される。リンク54の一端部と他端部との間には、中間軸(図9の中間軸59参照)が設けられる。リンク54は、中間軸59にて脛部8にピッチ軸(y軸)の回りを回転可能に連結される。アーム55の他端部は、足平部10にボールジョイントを介して回転可能に連結される。
One end of an
第6アクチュエータ52も第5アクチュエータ51と同様に、駆動源としての直動アクチュエータ56と、リンク57と、アーム58と、を備える。第6アクチュエータ52の直動アクチュエータ56、リンク57、アーム58の構成は、第5アクチュエータ51の直動アクチュエータ、リンク54、アーム55と同一であるので、詳しい説明を省略する。
Like the
第5及び第6アクチュエータ51,52を同時に伸縮することで、脛部8に対して足平部10をピッチ軸(y軸)及びロール軸(x軸)の回りに回転駆動させることができる。
By simultaneously expanding and contracting the fifth and
以上に本実施形態の脚式移動ロボットの構造を説明した。本実施形態の脚式移動ロボットによれば、以下の効果を奏する。 The structure of the legged mobile robot of this embodiment has been described above. The legged mobile robot of this embodiment has the following effects.
第1及び第2アクチュエータ23,24を用いて、ピッチ軸(y軸)に比べて揺動する角度範囲が小さいヨー軸(z軸)及びロール軸(x軸)の回りに股関節部21を回転させる。このため、小型で高剛性の股関節構造を構築できる。
Using the first and
第1及び第2アクチュエータ23,24が、直動アクチュエータ31,34、リンク32,35、アーム33,36を備えるので、脚部2に働く反作用の力を一旦リンク32,35で受けることができる。脚部2に働く反作用の力が直接的に直動アクチュエータ31,34に働くのを防止できるので、ねじれ、モーメント等が直動アクチュエータ31,34に働くのを防止できる。
Since the first and
平面視において、第1及び第2アクチュエータ23,24の直動アクチュエータ31,34、リンク32,35及びアーム33,36が折り返すように配置されるので、胴体部1の左右に2組の第1及び第2アクチュエータ23,24を配置することができる。
In a plan view, the
第1及び第2アクチュエータ23,24が上下に配置されるので、股関節部21をヨー軸(z軸)及びロール軸(x軸)の回りに回転させる小型の股関節構造を構築することができる。
Since the first and
正面視において、上側の第1アクチュエータ23と股関節部21との連結箇所P2と、下側の第2アクチュエータ24と股関節部21との連結箇所P4とが、鉛直線L1に対して左右にずれているので、2本の脚部2の開き角度を大きくすることができる。
In a front view, the connection point P2 between the upper
第3及び第4直動アクチュエータ61,62を用いて、股関節部21に対して脚部2をピッチ軸(y軸)の回りに回転駆動させるので、脚部2のピッチ軸(y軸)回りのトルクを大きくすることができ、股関節部21と脚部2との間のがたつきも無くすことができる。
Since the
胴体部1と股関節部21とを連結する自在継手17が、外輪41と、内輪42と、内輪42に固定される軸43と、を備えるので、小型で高剛性の自在継手を構築できる。
Since the universal joint 17 that connects the body portion 1 and the hip
なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に変更可能である。 The present invention is not limited to being embodied in the above-described embodiment, and can be changed to other embodiments without changing the gist of the present invention.
第1及び第2アクチュエータの構成、配置は一例であり、他の構成、配置を採用し得る。 The configurations and arrangements of the first and second actuators are examples, and other configurations and arrangements can be adopted.
例えば、上記実施形態では、第1及び第2アクチュエータのリンクを回転駆動させるのに、直動アクチュエータを用いているが、回転モータを用いることもできる。 For example, in the above embodiment, the linear actuator is used to rotationally drive the links of the first and second actuators, but a rotary motor can also be used.
上記実施形態では、第1及び第2アクチュエータを直動アクチュエータ、リンク、アームから構成しているが、第1及び第2アクチュエータを直動アクチュエータのみから構成することもできる。この場合、直動アクチュエータの両端部が自在継手を介して骨盤フレームと大腿部とに連結される。 In the above embodiment, the first and second actuators are composed of the linear motion actuator, the link, and the arm, but the first and second actuators may be composed of only the linear motion actuator. In this case, both ends of the linear motion actuator are connected to the pelvis frame and the thigh via the universal joint.
上記実施形態では、脚式移動ロボットが2本の脚部を備える例を説明したが、4足歩行ロボットのように4本の脚部を備えることもできる。 In the above embodiment, an example in which the legged mobile robot has two legs has been described, but it is also possible to have four legs like a quadruped robot.
1…胴体部、2…脚部、6…大腿部、16…骨盤フレーム(胴体部)、17…自在継手、21…股関節部、23…第1アクチュエータ、24…第2アクチュエータ、31…直動アクチュエータ、32…リンク、33…アーム、34…直動アクチュエータ、35…リンク、36…アーム、40…クロスローラ軸受、41…外輪、42…内輪、43…軸、61…第3直動アクチュエータ、62…第4直動アクチュエータ、L1…鉛直線、P1…第1アクチュエータと胴体部との連結箇所、P2…第1アクチュエータと股関節部との連結箇所、P3…第2アクチュエータと胴体部との連結箇所、P4…第2アクチュエータと股関節部との連結箇所 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Body part, 2... Leg part, 6... Thigh part, 16... Pelvic frame (body part), 17... Universal joint, 21... Hip joint part, 23... 1st actuator, 24... 2nd actuator, 31... Straight Dynamic actuator, 32... Link, 33... Arm, 34... Linear actuator, 35... Link, 36... Arm, 40... Cross roller bearing, 41... Outer ring, 42... Inner ring, 43... Shaft, 61... Third linear motion actuator , 62... Fourth linear motion actuator, L1... Vertical line, P1... Connection portion between first actuator and body portion, P2... Connection portion between first actuator and hip joint portion, P3... Connection between second actuator and body portion Connection point, P4... Connection point between second actuator and hip joint
Claims (6)
前記胴体部の骨盤フレームに自在継手を介してヨー軸及びロール軸の回りを回転可能に連結され、前記骨盤フレームの上下に突出する股関節部と、
前記股関節部にピッチ軸の回りを回転可能に連結される脚部と、
前記骨盤フレームの上側に配置され、前記胴体部と前記骨盤フレームの上側の前記股関節部とに連結され、前記胴体部との連結箇所から前記股関節部との連結箇所までの距離を変化させる第1アクチュエータと、
前記骨盤フレームの下側に配置され、前記胴体部と前記骨盤フレームの下側の前記股関節部とに連結され、前記胴体部との連結箇所から前記股関節部との連結箇所までの距離を変化させる第2アクチュエータと、を備え、
前記第1及び前記第2アクチュエータは、同時に作動することによって、前記胴体部に対して前記股関節部を前記ヨー軸及び前記ロール軸の回りに回転させるように構成される脚式移動ロボット。 Body part,
A hip joint portion that is rotatably connected to the pelvic frame of the body portion via a universal joint around a yaw axis and a roll axis , and that projects vertically from the pelvic frame .
A leg portion rotatably connected to the hip joint portion about a pitch axis;
First arranged on the upper side of the pelvis frame , connected to the body and the hip joint on the upper side of the pelvis frame, and changing a distance from a connection point with the body section to a connection point with the hip joint An actuator,
It is arranged on the lower side of the pelvic frame and is connected to the body and the hip joint on the lower side of the pelvis frame, and changes the distance from the connection point with the body section to the connection point with the hip joint section. A second actuator,
The legged mobile robot configured to rotate the hip joint section around the yaw axis and the roll axis with respect to the body section by simultaneously operating the first and second actuators.
前記胴体部に回転可能に連結されるリンクと、
前記胴体部に回転可能に連結され、前記リンクに回転可能に連結される直動アクチュエータと、
前記股関節部に回転可能に連結され、前記リンクに回転可能に連結されるアームと、を備えることを特徴とする請求項1に記載の脚式移動ロボット。 Each of the first and second actuators is
A link rotatably connected to the body,
A linear motion actuator rotatably connected to the body portion and rotatably connected to the link;
The legged mobile robot according to claim 1, further comprising an arm rotatably connected to the hip joint and rotatably connected to the link.
前記胴体部の左右に2本の前記脚部を駆動させる2組の前記第1及び前記第2アクチュエータを配置できるように、平面視において、前記直動アクチュエータ、前記リンク、前記アームは、折り返すように配置されることを特徴とする請求項2に記載の脚式移動ロボット。 The legged mobile robot includes two legs,
In a plan view, the linear actuator, the link, and the arm are folded back so that two sets of the first and second actuators that drive the two leg portions can be arranged on the left and right of the body portion. The legged mobile robot according to claim 2, wherein the legged mobile robot is arranged in the.
正面視において、2本の前記脚部が鉛直方向にあるとき、上側の前記第1アクチュエータと前記股関節部との連結箇所と、下側の前記第2アクチュエータと前記股関節部との連結箇所とが、2本の前記脚部の開き角度を大きくとれるように、鉛直線に対して左右にずれていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の脚式移動ロボット。 The legged mobile robot includes two legs,
In a front view, when the two legs are in the vertical direction, an upper connection point between the first actuator and the hip joint section and a lower connection point between the second actuator and the hip joint section are The legged mobile robot according to any one of claims 1 to 3, wherein the legged mobile robot is shifted to the left and right with respect to the vertical line so that the opening angle of the two legs can be increased.
前記股関節部と前記脚部とに連結される第3及び第4直動アクチュエータを備え、
前記第3及び前記第4直動アクチュエータは、同時に作動することによって、前記股関節部に対して前記脚部を前記ピッチ軸の回りに回転駆動させるように構成されることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の脚式移動ロボット。 The legged mobile robot,
A third and a fourth linear motion actuator connected to the hip joint and the leg,
2. The third and fourth linear motion actuators are configured to rotate the leg portions around the pitch axis with respect to the hip joint portion by operating at the same time. The legged mobile robot according to any one of items 1 to 4 .
前記胴体部及び前記股関節部のいずれか一方に固定される外輪と、
前記外輪に対して回転可能な内輪と、
前記内輪に固定され、前記胴体部及び前記股関節部の他方を回転可能に支持する軸と、を有する自在継手を備えることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の脚式移動ロボット。 The joint structure of the legged mobile robot is
An outer ring fixed to one of the body portion and the hip joint portion,
An inner ring rotatable with respect to the outer ring,
It is fixed to the inner ring, the body portion and the leg type according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises a universal joint having a shaft for rotatably supporting the other of said hip portion Mobile robot.
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