(57)【要約】【課題】  静的バランスのくずれを、チューニング等の煩雑な分解作業を行うことなく、外部からの簡単な操作で調整して修正することのできる脚式歩行ロボット、並びに脚式歩行ロボットの静的バランス制御方法をを提供する。【解決手段】  ロボット外表面を覆う柔軟なウェア４に、流体を充填することが可能な多数の密室空洞部５を設けて、選択した密室空洞部に充填する流体の量を加減することによりロボットの静的バランスを制御するようにした脚式歩行ロボット並びにその静的バランス制御方法の構成。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット外表面を覆う柔軟なウェアに、流体を充填することが可能な多数の密室空洞部を設けて、選択した密室空洞部に充填する流体の量を加減することによりロボットの静的バランスを制御するようにした脚式歩行ロボットの静的バランス制御方法。
【請求項２】
ロボット外表面を覆う柔軟なウェアが取り付けられ、ウェアには流体を充填することが可能な複数の密室空洞部が設けられることを特徴とする脚式歩行ロボット。
【請求項３】
ウェアがロボットに対して着脱自在であり、ウェアの外表面にウェアとしての意匠や色彩が施されている請求項２に記載の脚式歩行ロボット。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脚式歩行ロボット並びにその静的バランス制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、犬や猫等の愛玩動物を模した４足歩行型ロボットや、人間型の２足直立歩行型ロボットの研究開発が盛んに行われ、実用化が始まっている。このような脚式歩行ロボットでは転倒することなく安定歩行させるための歩行技術が不可欠であり、その為に、歩行時の姿勢制御するための姿勢制御手段が必要となる。例えば、ロボットの姿勢が傾いたときに、これを復元させるためのモーメントを全床反力モーメントとして積極的に発生させるように脚部を動かして踏み止めさせることにより動バランスを維持するようにしたり（特許文献１参照）、或いは全床反力モーメントを発生させる代わりにロボット上体の軌道を修正することによって動バランスを維持するようにした技術（特許文献２参照）が知られている。また、姿勢を制御しながらロボットを歩行させるための姿勢制御手段として特許文献３に示すものがある。
【特許文献１】特開平１０−２７７９６９号公報
【特許文献２】特許第３２６９８５２号公報
【特許文献３】特開平２００２ー９６２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した手段は、何れもコンピューター制御による歩行メカニズムによって歩行時の動バランスを制御するものであって、ロボットが静止したときのロボット全体の静的な重量バランス（以下これを静的バランスという）が正確に確保されていることが前提となる。即ち、ロボットが基本姿勢で静止しているときに、例えば２足歩行型ロボットでは直立した基本姿勢の時に右脚と左脚にかかる荷重が同一となるように、また４足歩行型ロボットにあっては４脚の夫々にかかる荷重が予め設定された値になっていて静的バランスがとられていることが重要な条件となる。この基本となる静的バランスがくずれていると、いかに優れた動的バランス制御手段を組み込んでも好ましい結果が得られない。
【０００４】
ロボットの静的バランスは、ロボット組み立て時にバランスがとれるように設計されているが、多品種にわたる各種部品のわずかな寸法上の狂いや組み立て時におけるコード配線の位置ズレ等によって静的バランスがくずれることがある。このような静的バランスに崩れが生じた場合、一体ごとにチューニングを行うことが必要となるが、その作業は大変面倒である。また、個体差によるバランスズレが加われば、その作業の複雑さも大きくなる。更に、完成時に静的バランスが正確であっても、経年使用によって運動部分の劣化により静的バランスがくずれて、歩行が困難となるといったことも考えられる。
【０００５】
そこで本発明は、静的バランスのくずれを、チューニング等の煩雑な分解作業を行うことなく、外部からの簡単な操作で調整して修正することのできる脚式歩行ロボット、並びに脚式歩行ロボットの静的バランス制御方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明では次のような技術的手段を講じた。即ち、本発明にかかる脚式歩行ロボットの静的バランス制御方法にあっては、ロボット外表面を覆う柔軟なウェアに、流体を充填することが可能な多数の密室空洞部を設けて、選択した密室空洞部に充填する流体の量を加減することによりロボットの静的バランスを制御するようにした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の脚式歩行ロボットの静的バランス制御方法は上記の如く構成されているので、ロボットの静的バランスに狂いがある場合は、ロボット外表面を覆うウェアの所望の位置にある密室空洞部に流体を注入したり、或いは充填されている流体を抜き取ることにより、チューニング等の煩雑な分解作業を行うことなく、外部からの簡単な操作で容易に静的バランスを調整補正することができるといった効果がある。
また、経時的にロボットの静的バランスが変化した場合でも、ロボットを分解することなく、短時間で簡単に再調整を行うことができる。
尚、ロボットの静的バランスの計測は、例えば２脚歩行型ロボットでは直立した基本姿勢で左右の脚を同一水平線上においた個別の秤に載せて夫々の秤の目盛りを読み取ることにより左右のバランスがとれているかどうかを検出することができる。同様に、４脚歩行型ロボットでも静止した基本姿勢で夫々の脚を同一水平線上においた個別の秤に載せて夫々の秤の目盛りを読み取ることにより静的バランスを計測することができる。
【０００８】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また別の観点からなされた本発明の脚式歩行ロボットは、ロボット外表面を覆う柔軟なウェアが取り付けられ、ウェアには流体を充填することが可能な複数の密室空洞部が設けられるようにしている。
このように構成されたロボットでは、ロボットの静的バランスに狂いがある場合は、ロボット外表面を覆うウェアの所望の位置にある密室空洞部に流体を注入したり、或いは充填されている流体を抜き取ることにより、チューニング等の煩雑な分解作業を行うことなく、外部から容易に静的バランスを調整補正することができる。またウェア内面部に形成した密室空洞部の存在により、流体が充填されていなくても密室空洞部を形成する柔軟な素材によってクッション性が保持され、これによりロボットを外傷から保護する効果もある。また、予め密室空洞部に少量の空気を充填しておけば、より高度のクッション性を確保することができる。
【０００９】
また本発明では、ウェアがロボットに対して着脱自在であり、ウェアの外表面にウェアとしての意匠や色彩が施されるようにしてもよい。
これにより、ロボットの外的美観を保持することができると共に、異なった意匠や色彩を表面に施した数種の着せ替え用ウェアを別途用意することにより、ロボットの外観やデザインを、ウェアを着せ替えるだけで変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下において、本発明の詳細を図１〜図６に示した実施例に基づき説明する。
図１は本発明にかかる脚式歩行ロボットを示す概略的な斜視図であり、図２はロボットに着せられたウェアの一部の断面図であり、図３は更にその一部を拡大した断面図であり、図４は流体を密室空洞部に注入している状態を示す図３同様の断面図であり、図５はウェアの別の実施例を示す図３同様の断面図であり、図６はウェアの更に別の実施例を示す図３同様の断面図である。
【００１１】
以下本発明を４足歩行型のロボットを例に挙げて説明する。図１に示す４足歩行型ロボットＡは胴部１と、頭部２と、４本の脚３から構成され、内部に組み込まれた歩行メカニズム並びにこれをコントロールするコンピューター制御部によって自律走行するように構成されている。
【００１２】
前記ロボットＡの胴部１には合成樹脂シート等の柔軟で気密性の高い素材から作られたウェア４が着脱自在に着せられている。このウェア４は、例えばファスナー９を開くことによりロボットから脱がすことができるように形成されている。勿論ファスナー９に代えて、ボタンにすることも可能である。
【００１３】
ウェア４は外層４ａと内層４ｂとからなり、外層４ａと内層４ｂとの間でウェアのほぼ全域にわたって、水やオイル、ゼリー状物質等の流体を充填することが可能な多数の密室空洞部５が格子状に区分けされて設けられている。密室空洞部５の大きさは、ロボットＡのサイズによって異なるが、例えば大人の人間サイズや中型犬サイズであれば１０〜１００cm２が好ましい。密室空洞部内の形態は本実施例ではその平面視において方形状としたが、その他の多角形又は円形であってもよい。また、ウェア４の外層４ａの外表面にはロボットＡの外観を損なわないような意匠や色彩が施されている。尚、このような意匠や色彩は、例えば図５に示すように、ウェア４の表面に外装用の薄い布材４ｃを積層させてこれに意匠や色彩を施すようにしてもよい。これによりウェアとして高級感を出すことができる。
【００１４】
密室空洞部５に流体を注入するために、本実施例では密室空洞部５にウェア外表面に向かって開口する注入口６が設けられ、注入口底部に逆止弁７が設けられている。この逆止弁６は図３に示すように充填用の注入針８を押し込んだときに針先端に押されて下方に向かって開口され、注入針８を抜き取ると自身の弾性復元力と充填された流体圧によって自動的に閉じる構造となっている。尚、ウェア外表面に開口した注入口６はロボット全体から見て非常に小さいので、ロボットの外観を損なうものではないが、上記したように、ウェア４の表面に薄い外装用の布材４ｃを積層させることによって注入口６を隠すことができる。尚、この場合、注入口６の位置は指先の感触によって容易に知ることができる。
【００１５】
上記の如く構成されたロボットＡにおいて、ロボットの上半身前左が１００ｇ重いというデーターを適宜計測手段により取得した場合、流体を上半身前左とは重心を挟んで反対側にある上半身後右に相当する位置にある密室空洞部５に１００ｇの流体を注入することによってロボットの静的バランスの制御を行うことができる。あるいは、はじめにバランス調整用のウェイトを搭載している場合は、上半身前左にあるウェイトから１００ｇ分を除去することにより、静的バランスの制御を行うことができる。ロボットの静的バランスの計測は、例えば実施例で示した４脚歩行型ロボットでは、静止した基本姿勢で夫々の脚を同一水平線上においた個別の秤に載せて夫々の秤の目盛りを読み取ることにより検出することができる。
【００１６】
本発明では、上記した実施例に限らず、その構成要旨を逸脱しない範囲内で適宜改変して実施することが可能である。例えば、図６に示すように、密室空洞部５に流体を注入するための注入口６に代えて、細い注入針の挿入は許すが注入針を抜いた後は素材の持つ復元力によって挿入された穴をなくするような伸縮性の高いゴム質のシール材４ｄを密室空洞部５の外層４ａに面した側に接合させて構成することも可能である。また密室空洞部５に充填される流体は、水、油、ゼリー状の物質等、密室空洞部５に容易に注入できる流体物質であればどのようなものであってもよい。
【００１７】
また、図２、図３に示した実施例では、注入口６はウェアを着せた状態のまま流体を注入しやすくするために、ウェア外表面に設けているが、ウェアの内側表面（裏側）に設けるようにしてもよい。この場合は、バランス調整の際の作業では、場合によってはウェアを取り外して注入しなければならないので煩雑となるが、バランス調整が終われば、注入口は見えないので、外装用の薄いウェアをさらに設けなくても見栄えがよい。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明の脚式歩行ロボットは、上記実施例で示したような４足歩行型ロボットに限らず、２足歩行型やその他脚で歩行するタイプのロボット全般に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にかかる脚式歩行ロボットを示す概略的な斜視図。
【図２】上記ロボットに着せられたウェアの一部の断面図。
【図３】図２の一部を拡大した断面図。
【図４】流体を密室空洞部に注入している状態を示す図３同様の断面図。
【図５】本発明にかかるウェアの別の実施例を示す図３同様の断面図。
【図６】本発明にかかるウェアの更に別の実施例を示す図３同様の断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
Ａ  ロボット
４  ウェア
５  密室空洞部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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