(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大腿部の下端に膝関節を介して連結される下腿部と、該下腿部の下端に足首関節を介して連結される足部と、下端が前記足部に連結され前記下腿部側に延びるロッドを進退させることにより足首関節を介して前記足部を前記下腿部に対し揺動させる揺動機構とを有する脚体を備える脚式移動ロボットであって、
前記下腿部に固定され、該下腿部を覆う下腿カバーと、
前記ロッドの外方に位置させて前記足部に連結された下部カバーと、
前記足部と共に揺動する揺動部材にアームを介して揺動自在に連結され、且つ前記下腿部に設けられた上下方向に延びるガイドに沿って、前記下腿カバーと前記下部カバーとの間を移動自在な上部カバーとを備えることを特徴とする脚式移動ロボット。
【請求項２】
前記下部カバーは前記足部に揺動自在に連結されると共に、付勢手段によって外方に付勢され、前記アームは前記揺動部材に固定され、前記上部カバーは前記アームに揺動自在に連結され、且つ、前記下部カバーの上端部は、前記上部カバーの下端部内面に沿って摺動自在に構成されることを特徴とする請求項１記載の脚式移動ロボット。
【請求項３】
前記下部カバーは前記足部に固定され、前記アームは前記揺動部材に揺動自在に連結され、前記上部カバーは前記アームに連結されることを特徴とする請求項１記載の脚式移動ロボット。
【請求項４】
前記ロッドは、前記足部の前記足首関節と連結される部分よりもピッチ方向前方側で連結されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の脚式移動ロボット。
【請求項５】
前記足部の前記ロッドが接続される側と反対側の部分に固定される半球状の第１カバーと、
前記第１カバーの外側又は内側に配置され、且つ、前記下腿部の下端部にロール方向に揺動自在に設けられる半球状の第２カバーと、
前記第１カバーと前記第２カバーとの間に配置されると共に、ピッチ方向に揺動自在となるように第１カバーに設けられる半球状の中間カバーとを備え、
該中間カバーの上端部には、前記第２カバーの下端部に係止される係止部が設けられることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の脚式移動ロボット。
【請求項６】
関節を介して第１部材の下端に第２部材が連結され、下端が前記第２部材に連結され前記第１部材側に延びるロッドを進退させることにより関節を介して前記第１部材を前記第２部材に対し揺動させる揺動機構とを有する揺動構造であって、
前記第１部材に固定され、該第１部材を覆う第１部材カバーと、
前記ロッドの外方に位置させて前記第２部材に連結された下部カバーと、
前記第２部材と共に揺動する揺動部材にアームを介して揺動自在に連結され、且つ前記第１部材に設けられた上下方向に延びるガイドに沿って、前記第１部材と前記下部カバーとの間を移動自在な上部カバーとを備えることを特徴とする揺動構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脚式移動ロボット、特に足首関節部分を覆う外装構造、及び揺動構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大腿部の下端に膝関節を介して連結される下腿部と、下腿部の下端に足首関節を介して連結される足部と、下端が足部に連結され下腿部側に延びるロッドを進退させることにより足首関節を介して足部を下腿部に対し揺動させる揺動機構とを有する脚体を備える脚式移動ロボットにおいて、脚体の足首関節の部分を覆う外装構造として部分球面状カバーを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の足首関節は、足部を下腿部に対してピッチ方向に揺動自在とする足首ピッチ関節と、ロール方向に揺動自在とする足首ロール関節とで構成される。下腿部には電動モータが設けられており、この電動モータの駆動力がベルトを介して足首関節の足首ピッチ関節部分に設けられた減速機に伝達されることにより、足部が下腿部に対してピッチ方向に揺動する。
【０００４】
下腿部は、その内部構造を覆い隠す下腿カバーを備え、電動モータ、減速機及び足首ピッチ関節の軸方向の両端部分は、下腿カバーで覆い隠されている。足首ピッチ関節の軸方向中央部分は、足部の上側に取り付けられた部分球面状カバーで覆われている。このカバー内には、足首ロール関節が配置されている。
【０００５】
このように、特許文献１のものでは、足首関節を下腿カバー及び部分球面状カバーで覆うことにより、足首関節の内部構造を露出させることなく、足首関節部分の外観を良好に保っている。
【０００６】
ここで、特許文献１の足首関節構造では、ピッチ方向揺動軸に減速機を取り付けるため、脚体を稼動させるに際し、接地側の質量が大きく、脚体に大きな慣性力が生じる。従って、脚体を駆動させる電動モータは容量の大きいものを用いる必要があり、小型化及び電力消費量削減の観点で問題がある。
【０００７】
これを解決すべく、減速機を足首関節よりも上方に配置し、減速機と足部とをロッドで連結して、減速機の回転に伴いロッドを上下に進退させ、足部を下腿部に対してピッチ方向に揺動させるように構成したものも知られている（例えば、特許文献２）。これによれば、脚体の接地側の質量を小さくすることができ、脚体を駆動させる電動モータの小型化及び電力消費量の削減を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２１０６８２号公報
【特許文献２】特許第４２５５６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、足首関節で足部を揺動させるために、上記特許文献２に示されるようにロッドの進退により足部をピッチ方向に揺動させる機構を用いた場合、足部に連結されたロッドが足部から下腿部側に延びることとなる。このため、従来の球面状カバーからなる外装構造では、ロッドと球面状の外装とが干渉してしまう。
【００１０】
本発明は、ロッドを進退させることにより足部を揺動させる揺動機構を用いても、ロッドとの干渉を防止すると共に、足首関節を、その可動範囲を制限することなく適切に覆うことができる外装構造を提供することを目的とする。
【００１１】
更に、本発明は、足首関節以外の関節において、ロッドを進退させることにより第１部材に対して第２部材を揺動させる揺動機構を用いても、ロッドとの干渉を防止すると共に、関節を、その可動範囲を制限することなく適切に覆うことができる外装構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
［１］上記目的を達成するため、本発明は、大腿部の下端に膝関節を介して連結される下腿部と、該下腿部の下端に足首関節を介して連結される足部と、下端が前記足部に連結され前記下腿部側に延びるロッドを進退させることにより足首関節を介して前記足部を前記下腿部に対し揺動させる揺動機構とを有する脚体を備える脚式移動ロボットであって、前記下腿部に固定され、該下腿部を覆う下腿カバーと、前記ロッドの外方に位置させて前記足部に連結された下部カバーと、前記足部と共に前記足首関節の揺動する揺動部材にアームを介して揺動自在に連結され、且つ前記下腿部に設けられた上下方向に延びるガイドに沿って、前記下腿カバーと前記下部カバーとの間を移動自在な上部カバーとを備えることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、上部カバーは、足部と共に揺動する揺動部材に連結されると共に、下腿部に設けられたガイドにより移動が規制されながら、下腿カバーと下部カバーとの間を移動する。そのため、下腿部に対し足部が揺動しても、下腿部に固定された下腿カバーと足部に連結された下部カバーとの間の隙間を上部カバーにより覆い隠すことが可能となる。よって、ロッドがカバーに干渉することなく、足首関節を適切に覆い隠すことができて、足首関節の部分の外観を良好に保つことができる。
【００１４】
［２］本発明において、前記下部カバーは前記足部に揺動自在に連結されると共に、付勢手段によって外方に付勢され、前記アームは前記揺動部材に固定され、前記上部カバーは前記アームに揺動自在に連結され、且つ、前記下部カバーの上端部は、前記上部カバーの下端部内面に沿って摺動自在に構成されることが好ましい。
【００１５】
この場合、本発明は、大腿部の下端に膝関節を介して連結される下腿部と、下腿部の下端に足首関節を介して連結される足部と、下端が足部に連結され下腿部側に延びるロッドを進退させることにより足首関節を介して足部を下腿部に対し揺動させる揺動機構とを有する脚体を備える脚式移動ロボットにおいて、脚体の足首関節の部分を覆う外装構造であって、ロッドの外方に位置させて足部に揺動自在に連結された下部カバーと、下部カバーを外方に付勢する付勢手段と、足首関節のピッチ方向に揺動する揺動部材に固定されたアームと、該アームに揺動自在に連結され、且つ下腿部に設けられた上下方向に延びるガイドに沿って上下方向に移動自在な上部カバーとを備え、下部カバーの上端部は、上部カバーの下端部内面に沿って摺動自在に構成されることを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、上部カバーは足部の揺動に伴いアームで押し引きされてガイドに沿って上下方向に移動する。又、下部カバーは、付勢手段により外方に付勢されて、その上端部が上部カバーの下端部内面に押し付けられているため、足部の揺動に拘らず、下腿部に対する角度の変化を抑えることができる。従って、下腿部に対し足部が揺動しても、足首関節の可動範囲を制限することなく、足首関節を適切に覆い隠すことができて、足首関節の部分の外観を良好に保つことができる。
【００１７】
［３］本発明において、前記下部カバーは前記足部に固定され、前記アームは前記揺動部材に揺動自在に連結され、前記上部カバーは前記アームに連結されることが好ましい。
【００１８】
かかる構成によれば、簡易な構成で足首関節を適切に覆い隠すことができて、足首関節の部分の外観を良好に保つことができる。
【００１９】
［４］本発明において、ロッドを、足部の足首関節と連結される部分よりもピッチ方向前方側で連結することが好ましい。ロッドを、足部の後方側で連結することも考えられるが、脚体を膝関節で屈曲させた場合に、ロッドの上端部が大腿部に接触し膝関節の可動範囲が制限される虞がある。
【００２０】
本発明のように、ロッドを足部の前方側で連結すれば、ロッドと大腿部とが接触することがなく、膝関節の可動範囲が制限されることを防止することができる。
【００２１】
［５］本発明において、前記足部の前記ロッドが接続される側と反対側の部分に固定される半球状の第１カバーと、前記第１カバーの外側又は内側に配置され、且つ、前記下腿部の下端部にロール方向に揺動自在に設けられる半球状の第２カバーと、前記第１カバーと前記第２カバーとの間に配置されると共に、ピッチ方向に揺動自在となるように第１カバーに設けられる半球状の中間カバーとを備え、該中間カバーの上端部には、前記第２カバーの下端部に係止される係止部が設けられることも好ましい。
【００２２】
かかる構成によれば、第１カバーと第２カバーと中間カバーとが蛇腹状にスライドすることにより、ロッドが配置される側と反対側の足首関節の部分を適切に覆い隠すことができる。
【００２３】
［６］更に、本発明は、関節を介して第１部材の下端に第２部材が連結され、下端が前記第２部材に連結され前記第１部材側に延びるロッドを進退させることにより関節を介して前記第１部材を前記第２部材に対し揺動させる揺動機構とを有する揺動構造であって、前記第１部材に固定され、該第１部材を覆う第１部材カバーと、前記ロッドの外方に位置させて前記第２部材に連結された下部カバーと、前記第２部材と共に揺動する揺動部材にアームを介して揺動自在に連結され、且つ前記第１部材に設けられた上下方向に延びるガイドに沿って、前記第１部材と前記下部カバーとの間を移動自在な上部カバーとを備えることを特徴とする。
【００２４】
かかる構成によれば、上部カバーは、第２部材と共に揺動する揺動部材に連結されると共に、第１部材に設けられたガイドにより移動が規制されながら、第１部材カバーと下部カバーとの間を移動する。そのため、第１部材に対し第２部材が揺動しても、第１部材に固定された第１部材カバーと第２部材に連結された下部カバーとの間の隙間を上部カバーにより覆い隠すことが可能となる。よって、ロッドがカバーに干渉することなく、関節を適切に覆い隠すことができて、関節の部分の外観を良好に保つことができる。
【００２５】
尚、本発明の揺動構造は、上述したように脚式移動ロボットの足首関節に適用したものに限定されず、手首関節などロボットの関節、更にはロボット以外のものに備わる関節にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態の足首関節の外装構造を用いた脚式移動ロボットの概略構成を示す斜視図。
【図２】実施形態の脚式移動ロボットの脚体の内部機構を模式的に示す正面図。
【図３】実施形態の脚式移動ロボットの脚体の内部構造を模式的に示す側面図。
【図４】実施形態の外装構造を示す断面図。
【図５】実施形態の足部をピッチ方向前方に揺動させた状態を示す断面図。
【図６】実施形態の足部をピッチ方向後方に揺動させた状態を示す断面図。
【図７】実施形態の足部をロール方向に揺動させた状態を示す正面図。
【図８】別実施形態の外装構造を示す断面図。
【図９】別実施形態の足部をピッチ方向前方に揺動させた状態を示す断面図。
【図１０】別実施形態の足部をピッチ方向後方に揺動させた状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１に概略構成を示す脚式移動ロボット１（以下、単にロボット１という）を用いて、本発明の実施形態を説明する。ロボット１は、上体２と、この上体２から下方に延設される左右一対の脚体３Ｒ，３Ｌとを備える。上体２は、接床する脚体３Ｒ，３Ｌによって床面の上方に支持される。
【００２８】
脚体３Ｒ，３Ｌは、上体２に股関節４１Ｒ，４１Ｌを介して上端部が連結される大腿部５１Ｒ，５１Ｌと、大腿部５１Ｒ，５１Ｌの下端部に膝関節４２Ｒ，４２Ｌを介して上端部が連結される下腿部５２Ｒ，５２Ｌと、下腿部５２Ｒ，５２Ｌの下端部に足首関節４３Ｒ，４３Ｌを介して連結される足部５３Ｒ，５３Ｌとを備える。
【００２９】
股関節４１Ｒ，４１Ｌは、ヨー関節４１ａＲ，４１ａＬと、股ロール関節４１ｂＲ，４１ｂＬと、股ピッチ関節４１ｃＲ，４１ｃＬとで構成され、３自由度を有する。ヨー関節４１ａＲ，４１ａＬは、股ロール関節４１ｂＲ，４１ｂＬを上体２に対しヨー方向（旋回方向、Ｚ軸を中心に回転する方向）に回動自在に連結している。
【００３０】
股ロール関節４１ｂＲ，４１ｂＬは、股ピッチ関節４１ｃＲ，４１ｃＬをヨー関節４１ａＲ，４１ａＬに対しロール方向（左右方向、Ｘ軸を中心に回転する方向）に揺動自在に連結している。股ピッチ関節４１ｃＲ，４１ｃＬは、大腿部５１Ｒ，５１Ｌを股ロール関節４１ｂＲ，４１ｂＬに対しピッチ方向（前後方向、Ｙ軸を中心に回転する方向）に揺動自在に連結している。
【００３１】
膝関節４２Ｒ，４２Ｌは、１自由度を有するものであり、下腿部５２Ｒ，５２Ｌを大腿部５１Ｒ，５１Ｌに対しピッチ方向に揺動自在に連結している。
【００３２】
足首関節４３Ｒ，４３Ｌは、足首ピッチ関節４３ａＲ，４３ａＬと、足首ロール関節４３ｂＲ，４３ｂＬとで構成され、２自由度を有する。足首ピッチ関節４３ａＲ，４３ａＬは、足首ロール関節４３ｂＲ，４３ｂＬを下腿部５２Ｒ，５２Ｌに対しピッチ方向に揺動自在に連結している。足首ロール関節４３ｂＲ，４３ｂＬは、足部５３Ｒ，５３Ｌを足首ピッチ関節４３ａＲ，４３ａＬに対しロール方向に揺動自在に連結している。
【００３３】
尚、本実施形態の説明では、符号Ｒ，Ｌはそれぞれ右側脚体、左側脚体に対応するものであることを意味する。又、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、支持脚座標系の３つの座標軸を意味する。この支持脚座標系のＸ軸方向、Ｙ軸方向は、水平面上で互いに直交する２軸方向であり、Ｘ軸方向はロボット１の前後方向（ロール軸方向）、Ｙ軸方向はロボット１の左右方向（ピッチ軸方向）に相当する。又、Ｚ軸方向は鉛直方向（重力方向）であり、ロボット１の上下方向（ヨー軸方向）に相当する。
【００３４】
各関節４１Ｒ〜４３Ｒ，４１Ｌ〜４３Ｌ，は、アクチュエータ（電動モータ）により回転駆動される。そして、ロボット１は、各関節４１Ｒ〜４３Ｒ，４１Ｌ〜４３Ｌを適宜駆動させて、脚体３Ｒ，３Ｌに所望の運動をさせることで、歩行動作や走行動作等、３次元空間を移動することができる。
【００３５】
上体２の内部にはロボット１の動作制御を行う制御ユニット２１が格納されている。図１では、便宜上、制御ユニット２１を上体２の外部に記載している。
【００３６】
脚体３Ｒ，３Ｌには、足首関節４３Ｒ，４３Ｌと足部５３Ｒ，５３Ｌとの間に位置させて６軸力センサ３１Ｒ，３１Ｌが介設されている。この６軸力センサ３１Ｒ，３１Ｌは、床から足部５３Ｒ，５３Ｌに伝達される床反力のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向の力成分及び３軸まわりのモーメント成分を検出し、検出信号を制御ユニット２１に出力する。
【００３７】
又、上体２には、鉛直方向（重力方向）に対する上体２の傾斜角（ロール方向及びピッチ方向の傾斜角）とその変化速度（角速度）とを計測するための傾斜センサ２２が搭載されている。この傾斜センサ２２は、より詳しくは、加速度センサとジャイロセンサ等のレートセンサ（角速度センサ）とから構成され、これらのセンサの検出信号を制御ユニット２１に出力する。
【００３８】
又、各関節４１Ｒ〜４３Ｒ，４１Ｌ〜４３Ｌを回転駆動する電動モータには、各関節の回転角を検出するためのエンコーダ（ロータリエンコーダ）が付設され、該エンコーダの検出信号が制御ユニット２１に出力される。制御ユニット２１は、入力された検出信号に基づいて各関節４１Ｒ〜４３Ｒ，４１Ｌ〜４３Ｌを駆動する電動モータを制御する。
【００３９】
図２及び図３に示すように、各大腿部５１Ｒ，５１Ｌには、足首関節４３Ｒ，４３Ｌ用の左右一対の電動モータ６１Ｒａ，６１Ｒｂ，６１Ｌａ，６１Ｌｂが夫々設けられている。電動モータ６１Ｒａ，６１Ｒｂ，６１Ｌａ，６１Ｌｂの出力軸には、駆動プーリ６２ａが設けられ、駆動プーリ６２ａの駆動力は、ベルト６２ｂを介して膝関節４２Ｒ，４２Ｌと同軸上に設けられた従動プーリ６２ｃに伝達される。
【００４０】
従動プーリ６２ｃには、前方に向って延びるクランクアーム６３が連結されている。クランクアーム６３の先端には、ロッド６４の一端がボールジョイント６４ａを介して揺動自在に連結されている。ロッド６４の他端は、足部５３Ｒ，５３Ｌの足首関節４３Ｒ，４３Ｌが連結された部分よりも前方の部分に２自由度を有するジョイント６４ｂを介してピッチ方向及びロール方向に揺動自在に連結されている。
【００４１】
これにより、電動モータ６１Ｒａ，６１Ｒｂ，６１Ｌａ，６１Ｌｂを駆動させることにより、ロッド６４を昇降させて足部５３Ｒ，５３Ｌを足首関節４３Ｒ，４３Ｌを支点に下腿部５２Ｒ，５２Ｌに対して揺動させることができる。
【００４２】
又、ロッド６４の下端部が足部５３Ｒ，５３Ｌの足首関節４３Ｒ，４３Ｌと連結された部分よりも前方側に連結され、ロッド６４の上端部が前方に向って伸びるクランクアーム６３の先端に連結されている。このため、膝関節４２Ｒ，４２Ｌで下腿部５２Ｒ，５２Ｌが大腿部５１Ｒ，５１Ｌに対してピッチ方向後方側に揺動する際に、ロッド６４と大腿部５１Ｒ，５１Ｌとが接触することがなく、膝関節４２Ｒ，４２Ｌの可動範囲が制限されることを防止できる。
【００４３】
図４に示すように、下腿部５２Ｒ，５２Ｌの前方側には、上下方向に延びるガイド７１が設けられている。ガイド７１には、ローラ８１ａを介して上部カバー８１が揺動自在に且つガイド７１に沿って上下方向に移動自在（昇降自在）に設けられている。
【００４４】
足首関節４３Ｒ，４３Ｌの足首ピッチ関節４３ａＲ，４３ａＬで、下腿部５２Ｒ，５２Ｌに対しピッチ方向に揺動する略十字状の揺動部材４３ｃＲ，４３ｃＬには、前方に向って延びる上部カバー８１用のアーム７２が設けられている。アーム７２の先端には、上部カバー８１用の固定部材８１ｂがピッチ方向に揺動自在に連結されている。
【００４５】
この固定部材８１ｂは、略Ｙ字状に形成され、上方左右両側に延びる上端部８１ｃで上部カバー８１の内側にネジ７３で固定されている。実施形態の上部カバー８１は、固定部材８１ｂを介してアーム７２に揺動自在に連結されている。上部カバー８１の下端部には、前方に向って張り出すように湾曲する湾曲部８１ｄが形成されている。又、下腿部５２Ｒ，５２Ｌには下腿カバー５２ａＲ（５２ａＬ）が固定されており、下腿カバー５２ａＲ（５２ａＬ）はロッド６４の前方側を覆っている。
【００４６】
足部５３Ｒ，５３Ｌには、ロッド６４の前方に位置させて、略半球体形状の下部カバー８２がピッチ方向に揺動自在に連結されている。下部カバー８２はねじりばね７４（付勢手段）により足部５３Ｒ，５３Ｌに対してピッチ方向外方に付勢されている。下部カバー８２の上端は、上部カバー８１の湾曲部８１ｄの内面に当接し湾曲部８１ｄの内面を摺動自在とされている。
【００４７】
これにより、ロッド６４及び足首関節４３Ｒ，４３Ｌの前方側は、下腿カバー５２ａＲ（５２ａＬ）、下部カバー８２、及び下腿カバー５２ａＲ（５２ａＬ）と下部カバー８２との間に配置される上部カバー８１によって覆われる。
【００４８】
足部５３Ｒ，５３Ｌには、ロッド６４が接続される側（前方）と反対側（後方）の部分に、半球状の第１カバー９１が形成されている。又、下腿部５２Ｒ，５２Ｌの下端部には、第１カバー９１の内側に配置される半球状の第２カバー９２がロール方向に揺動自在に設けられている。又、第１カバー９１には、第２カバー９２との間に位置させて、半球状の中間カバー９３がピッチ方向に揺動自在に設けられている。
【００４９】
中間カバー９３の上端部には、内方に突出する係止部９３ａが設けられている。この係止部９３ａは、第２カバー９２の下端部に設けられた、外方に突出する突部９２ａに係止自在となっている。
【００５０】
これにより、足首関節４３Ｒ，４３Ｌの後方側は、第１カバー９１、第２カバー９２、及び第１カバー９１と第２カバー９２との間に配置される中間カバー９３によって覆われる。
【００５１】
実施形態の脚式移動ロボット１は、電動モータ６１Ｒａ，６１Ｒｂ（６１Ｌａ，６１Ｌｂ）を駆動させて、一対のロッド６４を上方へ引張することにより、図５に示すように、足部５３Ｒ（５３Ｌ）を下腿部５２Ｒ（５２Ｌ）に対してピッチ方向前方に揺動させることができる。
【００５２】
このとき、上部カバー８１は、足部５３Ｒ（５３Ｌ）と共にピッチ方向前方に揺動するアーム７２に固定部材８１ｂを介して上方へ押圧され、ガイド７１に沿うようにして上方へ移動し、その上端部分が下腿部５２Ｒ（５２Ｌ）の下腿カバー５２ａＲ（５２ａＬ）内に収容される。
【００５３】
下部カバー８２は、足部５３Ｒ（５３Ｌ）の揺動に伴い上方に押され、上部カバー８１の湾曲部８１ｄの内面を上方に向って摺動しながら、上方に移動する。このとき、下部カバー８２は、ねじりばね７４（付勢手段）により、ピッチ方向前方側に付勢され、その上端部が上部カバー８１の湾曲部８１ｄの内面に当接した状態が維持される。
【００５４】
このため、下部カバー８２は、足部５３Ｒ（５３Ｌ）のピッチ方向の揺動に拘らず、下腿部５２Ｒ（５２Ｌ）に対するピッチ方向の角度が殆ど変化しない。
【００５５】
このとき、中間カバー９３は自重により第１カバー９１と共に下方へ揺動するが、係止部９３ａが突部９２ａに係止されたところで中間カバー９３の下方への揺動が阻止され、第１カバー９１と第２カバー９２との隙間を覆い隠す。尚、中間カバー９３が自重により下方へ適切に揺動できない場合には、中間カバー９３を下方への付勢するねじりばね等の付勢手段を用いたり、又は、中間カバー９３の下端部に第１カバー９１の上端部と係止する係止部を設ければよい。
【００５６】
逆に、一対のロッド６４を下方へ押圧すると、図６に示すように、足部５３Ｒ（５３Ｌ）は下腿部５２Ｒ（５２Ｌ）に対してピッチ方向後方に揺動させることができる。このとき、上部カバー８１は、足部５３Ｒ（５３Ｌ）と共にピッチ方向後方に揺動するアーム７２に引っ張られて、ガイド７１に沿うようにして下方へ移動する。下部カバー８２は、足部５３Ｒ（５３Ｌ）に引っ張られて、下方へ移動する。この場合にも、下部カバー８２の下腿部５２Ｒ（５２Ｌ）に対するピッチ方向の角度は殆ど変化しない。
【００５７】
このとき、中間カバー９３は、その下端が足部５３Ｒ（５３Ｌ）と接触して、足部５３Ｒ（５３Ｌ）の揺動に伴い、第２カバー９２の外面を摺動するように押し上げられる。
【００５８】
又、一対のロッド６４のうち、一方を上方へ引張し、他方を下方へ押圧すると、足部５３Ｒ，５３Ｌをロール方向に揺動させることができる。図２及び図７を参照して、右側の脚体３Ｒを例にこれを詳説すると、内側（左側）の電動モータ６１Ｒａを駆動させて内側のロッド６４を下方へ押圧し、外側（右側）の電動モータ６１Ｒｂを駆動させて外側のロッド６４を上方へ引張すると、図７（ａ）に示すように、図７（ｂ）の状態から足部５３Ｒがロール方向外側に外転する。
【００５９】
逆に、内側のロッド６４を上方へ引張し、外側のロッド６４を下方へ押圧すると、図７（ｃ）に示すように、図７（ｂ）の状態から足部５３Ｒがロール方向内側に内転する。
【００６０】
実施形態においては、電動モータ６１Ｒａ，６１Ｒｂ，６１Ｌａ，６１Ｌｂ、駆動プーリ６２ａ、ベルト６２ｂ、従動プーリ６２ｃ、クランクアーム６３及びロッド６４により、本発明の揺動機構が構成される。
【００６１】
本実施形態によれば、上部カバー８１及び下部カバー８２は、上下方向に移動するものの、足部５３Ｒ，５３Ｌのピッチ方向への揺動に拘らず、下腿部５２Ｒ，５２Ｌに対するピッチ方向の角度を殆ど変えることなく維持させることができる。
【００６２】
従って、図５及び図６に示したように、ピッチ方向前方側に約６０度、ピッチ方向後方側に約１５度の合計７５度の広い可動範囲で足部５３Ｒ，５３Ｌを揺動させることのできる脚式移動ロボット１において、上部カバー８１及び下部カバー８２とロッド６４とが干渉することによって足首関節の可動範囲が制限されることを防止することができ、上部カバー８１と下部カバー８２の２つのカバーで一対のロッド６４及び足首関節４３Ｒ，４３Ｌの前方を適切に覆い隠すことができる。
【００６３】
又、足首関節４３Ｒ，４３Ｌの部分を前方側から視認した場合、上部カバー８１と下部カバー８２の２つしか見えないため、外観をスッキリさせることができ、意匠性を向上させ、親和性を高めることができる。
【００６４】
又、下部カバー８２が略半球体形状に形成されているため、図７に示したように、足部５３Ｒ，５３Ｌがロール方向に揺動する際にも、２つのカバー８１，８２で一対のロッド６４及び足首関節４３Ｒ，４３Ｌの前方を適切に覆い隠すことができる。
【００６５】
又、ロッド６４が配置されていない側である後方側では、第１カバー９１、第２カバー９２及び中間カバー９３の３つのカバーが、蛇腹状にスライドすることで足首関節４３Ｒ，４３Ｌの後方を適切に覆い隠すことができる。
【００６６】
尚、本実施形態においては、ロッド６４を足部５３Ｒ，５３Ｌの前方に連結させているが、ロッド６４を足部５３Ｒ，５３Ｌの後方に連結したものでも、同様に本発明を適用することができる。この場合、上部カバー８１及び下部カバー８２を足首関節４３Ｒ，４３Ｌの後方側に配置し、第１カバー９１、第２カバー９２及び中間カバー９３を足首関節４３Ｒ，４３Ｌの前方側に配置すればよい。
【００６７】
次に、本発明の別実施形態を説明する。本実施形態においては、ロッド６５を足部５３Ｒ，５３Ｌの後方に連結している。
【００６８】
図８に示すように、下腿部５２Ｒ，５２Ｌの後方側には、概略上下方向に延びるガイド７５が設けられている。ガイド７５には、ローラ８５ａを介して上部カバー８５が揺動自在に且つガイド７５に沿って概略上下方向に移動自在（昇降自在）に設けられている。
【００６９】
足首関節４３Ｒ，４３Ｌの足首ピッチ関節４３ａＲ，４３ａＬで、下腿部５２Ｒ，５２Ｌに対しピッチ方向に揺動する略十字状の揺動部材４３ｃＲ，４３ｃＬの後端部には、上方に向って延びる上部カバー８５用の略Ｌ字状のアーム７６の下端がピッチ方向に揺動自在に連結されている。そして、アーム７６の先端には、上部カバー８５の上下方向略中間部の後方側に形成された連結部８５ｂがロール方向に揺動自在に連結されている。このように、上部カバー８５は、揺動部材４３ｃＲ，４３ｃＬに対して、アーム７６を介してピッチ方向及びロール方向に揺動自在に連結されている。
【００７０】
足部５３Ｒ，５３Ｌには、ロッド６５の後方に位置させて、略半球体形状の下部カバー８６が形成されている。又、下腿部５２Ｒ，５２Ｌには下腿カバー５２ａＲ（５２ａＬ）が固定されており、下腿カバー５２ａＲ（５２ａＬ）はロッド６５の後方側を覆っている。
【００７１】
これにより、ロッド６５及び足首関節４３Ｒ，４３Ｌの後方側は、下腿カバー５２ａＲ（５２ａＬ）、下部カバー８６、及び下腿カバー５２ａＲ（５２ａＬ）と下部カバー８６との間に配置される上部カバー８５によって覆われる。
【００７２】
足部５３Ｒ，５３Ｌには、ロッド６５が接続される側（後方）と反対側（前方）の部分に、半球状の第１カバー９５が形成されている。又、下腿部５２Ｒ，５２Ｌの下端部には、第１カバー９５の内側に配置される半球状の第２カバー９６がロール方向に揺動自在に設けられている。又、第１カバー９５には、第２カバー９６との間に位置させて、半球状の中間カバー９７がピッチ方向に揺動自在に設けられている。
【００７３】
中間カバー９７の上端部には、内方に突出する係止部９７ａが設けられている。この係止部９７ａは、第２カバー９６の下端部に設けられた、外方に突出する突部９６ａに係止自在となっている。
【００７４】
これにより、足首関節４３Ｒ，４３Ｌの前方側は、第１カバー９５、第２カバー９６、及び第１カバー９５と第２カバー９６との間に配置される中間カバー９７によって覆われる。
【００７５】
実施形態の脚式移動ロボット１は、電動モータ６１Ｒａ，６１Ｒｂ（６１Ｌａ，６１Ｌｂ）を駆動させて、一対のロッド６５を下方へ押圧することにより、図９に示すように、足部５３Ｒ（５３Ｌ）を下腿部５２Ｒ（５２Ｌ）に対してピッチ方向前方に揺動させることができる。
【００７６】
このとき、下部カバー８６は、足部５３Ｒ（５３Ｌ）の揺動に伴い下方へ揺動して、下腿カバー５２ａＲ（５２ａＬ）との間に隙間が生じる。しかし、上部カバー８５が、足部５３Ｒ（５３Ｌ）と共にピッチ方向下方に揺動する揺動部材４３ｃＲ，４３ｃＬにアーム７６を介して下方へ押圧され、ガイド７５に沿うようにして下方へ移動する。これにより、上部カバー８５は、下部カバー８６と下腿カバー５２ａＲ（５２ａＬ）との間に生じた隙間を覆い隠す。
【００７７】
このとき、中間カバー９７は、その下端が足部５３Ｒ（５３Ｌ）と接触して、足部５３Ｒ（５３Ｌ）の揺動に伴い、第２カバー９６の外面を摺動するように押し上げられる。
【００７８】
逆に、一対のロッド６５を上方へ引張すると、図１０に示すように、足部５３Ｒ（５３Ｌ）は下腿部５２Ｒ（５２Ｌ）に対してピッチ方向後方に揺動させることができる。
【００７９】
このとき、下部カバー８６は、足部５３Ｒ（５３Ｌ）の揺動に伴い上方へ揺動し、下腿カバー５２ａＲ（５２ａＬ）との間に隙間は生じない。そして、上部カバー８５は、足部５３Ｒ（５３Ｌ）と共にピッチ方向上方に揺動するアーム７６を介して上方へ押圧され、ガイド７５に沿うようにして上方へ移動する。これにより、上部カバー８５は、下部カバー８６と下腿カバー５２ａＲ（５２ａＬ）との間に収容される。
【００８０】
このとき、中間カバー９７は、自重により第１カバー９５と共に下方へ揺動するが、係止部９７ａが突部９６ａに係止されたところで中間カバー９７の下方への揺動が阻止され、第１カバー９５と第２カバー９６との隙間を覆い隠す。
【００８１】
本実施形態によれば、上部カバー８５は、上下方向に移動するものの、足部５３Ｒ，５３Ｌのピッチ方向への揺動に拘らず、下腿部５２Ｒ，５２Ｌに対するピッチ方向の角度を殆ど変えることなく維持させることができる。
【００８２】
従って、図９及び図１０に示したように、広い可動範囲で足部５３Ｒ，５３Ｌを揺動させることのできる脚式移動ロボット１において、上部カバー８５及び下部カバー８６とロッド６５とが干渉することによって足首関節の可動範囲が制限されることを防止することができ、上部カバー８５と下部カバー８６の２つのカバーで一対のロッド６５及び足首関節４３Ｒ，４３Ｌの後方を適切に覆い隠すことができる。
【００８３】
又、足首関節４３Ｒ，４３Ｌの部分を後方側から視認した場合、上部カバー８５と下部カバー８６の２つしか見えないため、外観をスッキリさせることができ、意匠性を向上させ、親和性を高めることができる。
【００８４】
又、下部カバー８６が略半球体形状に形成されているため、足部５３Ｒ，５３Ｌがロール方向に揺動する際にも、２つのカバー８５，８６で一対のロッド６５及び足首関節４３Ｒ，４３Ｌの後方を適切に覆い隠すことができる。
【００８５】
又、ロッド６５が配置されていない側である前方側では、第１カバー９５、第２カバー９６及び中間カバー９７の３つのカバーが、蛇腹状にスライドすることで足首関節４３Ｒ，４３Ｌの後方を適切に覆い隠すことができる。
【００８６】
尚、本実施形態においては、ロッド６５を足部５３Ｒ，５３Ｌの後方に連結させているが、ロッド６５を足部５３Ｒ，５３Ｌの前方に連結したものでも、同様に本発明を適用することができる。この場合、上部カバー８５及び下部カバー８６を足首関節４３Ｒ，４３Ｌの後方側に配置し、第１カバー９５、第２カバー９６及び中間カバー９７を足首関節４３Ｒ，４３Ｌの後方側に配置すればよい。
【００８７】
又、各関節の構成や関節の配置は、各実施形態に限定されない。例えば、足首関節４３Ｒ（４３Ｌ）は、足部５３Ｒ，５３Ｌをロール方向に揺動させないものであってもよい。
【００８８】
更に、本発明は、関節を介して第１部材の下端に第２部材が連結され、下端が第２部材に連結され第１部材側に延びるロッドを進退させることにより関節を介して第１部材を第２部材に対し揺動させる揺動機構とを有する揺動構造であって、第１部材に固定され、該第１部材を覆う第１部材カバーと、ロッドの外方に位置させて第２部材に連結された下部カバーと、第２部材と共に揺動する揺動部材にアームを介して揺動自在に連結され、且つ第１部材に設けられた上下方向に延びるガイドに沿って、第１部材と前記下部カバーとの間を移動自在な上部カバーとを備えるものであればよい。
【００８９】
尚、本発明の揺動構造は、上述したように脚式移動ロボットの足首関節に適用したものに限定されず、手首関節などロボットの関節、更にはロボット以外のものに備わる関節にも適用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１…脚式移動ロボット（揺動構造）、２…上体、２１…制御ユニット、２２…傾斜センサ、３Ｒ，３Ｌ…脚体、３１Ｒ，３１Ｌ…６軸力センサ、４１Ｒ，４１Ｌ…股関節、４２Ｒ，４２Ｌ…膝関節、４３Ｒ，４３Ｌ…足首関節（関節）、４３ａＲ，４３ａＬ…足首ピッチ関節、４３ｂＲ，４３ｂＬ…足首ロール関節、４３ｃＲ，４３ｃＬ…揺動部材、５１Ｒ，５１Ｌ…大腿部、５２Ｒ，５２Ｌ…下腿部（第１部材）、５２ａＲ，５２ａＬ…下腿カバー（第１部材カバー）、５３Ｒ，５３Ｌ…足部（第２部材）、６１Ｒａ，６１Ｒｂ，６１Ｌａ，６１Ｌｂ…電動モータ、６２ａ…駆動プーリ、６２ｂ…ベルト、６２ｃ…従動プーリ、６３…クランクアーム、６４，６５…ロッド、６４ａ，６５ａ…ボールジョイント、６４ｂ，６５ｂ…ジョイント、７１，７５…ガイド、７２，７６…アーム、７３…ネジ、７４…ねじりばね（付勢手段）、８１，８５…上部カバー、８１ａ，８５ａ…ローラ、８１ｂ…固定部材、８１ｃ…上端部、８１ｄ…湾曲部、８２，８６…下部カバー、９１，９５…第１カバー、９２，９６…第２カバー、９２ａ，９６ａ…突部、９３，９７…中間カバー、９３ａ，９７ａ…係止部。
【図１】
0005602057.tif 000002
【図２】
0005602057.tif 000003
【図３】
0005602057.tif 000004
【図４】
0005602057.tif 000005
【図５】
0005602057.tif 000006
【図６】
0005602057.tif 000007
【図７】
0005602057.tif 000008
【図８】
0005602057.tif 000009
【図９】
0005602057.tif 000010
【図１０】
0005602057.tif 000011