(57)【要約】【課題】アクチュエータのパワーを高めることなく、前進方向への移動性能を向上させた脚式移動ロボットを提供すること。【解決手段】本発明にかかる脚式移動ロボット１０は、脚部における複数の関節のそれぞれに設けられたアクチュエータを駆動して揺動軸回りに動作させることによって歩行動作を行うものである。複数の関節のうち、例えば、腰ロール関節４２の揺動軸を脚式移動ロボット１０の前方向から４５度に配置し、腰ピッチ関節４３の揺動軸を脚式移動ロボット１０の前方向から４５度に配置する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体部に接続され、複数の関節部からなる関節群により揺動可能に接続された複数のリンク部材から構成された脚部を備えており、該リンク部材を前記関節の揺動軸回りに回動させることで歩行動作を行う脚式移動ロボットであって、
前記複数の関節群に含まれる第１の関節部が備える第１の揺動軸と、前記複数の関節群に含まれる第２の関節部が備える第２の揺動軸が、互いに交差する方向に伸びており、
前記第１の揺動軸と、第２の揺動軸とが該ロボットの前方方向から所定角度傾斜した斜め方向に位置するように、前記第１の関節部と第２の関節部が配置されていることを特徴とする脚式移動ロボット。
【請求項２】
前記第１の揺動軸と、第２の揺動軸とが略直交するように、前記第１の関節部と第２の関節部が配置されてい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】
前記第１の揺動軸と、第２の揺動軸とが、ロボットの前方方向に対して左右対称に位置するように、前記第１の関節部と第２の関節部が配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の脚式移動ロボット。
【請求項４】
前記第１の揺動軸および第２の揺動軸が、ロボットの前方方向から約４５度傾斜した方向に位置するように、前記第１の関節部と第２の関節部が配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の脚式移動ロボット。
【請求項５】
前記第１の揺動軸を備える第１の関節部と、第２の揺動軸を備える第２の関節部とが、ともに前記脚部の一端側に取り付けられ、第１の関節部および第２の関節部を介して、該脚部が前記胴体部に対して接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の脚式移動ロボット。
【請求項６】
前記脚部が、前記胴体部に接続される側と反対側の他端側において、移動時に地面と接触する足平部を備えており、前記第１の関節部と第２の関節部とが、前記足平部を脚部に接続するように、前記脚部の他端側に取り付けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の脚式移動ロボット。
【請求項７】
前記脚式移動ロボットは、２足歩行により移動を行うものであることを特徴とする請求項１から６いずれかに記載の脚式移動ロボット。
【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に関し、特に脚式移動ロボットにおける関節構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ロボットの研究が進むにつれて、人間の形状を模したヒューマノイド型のロボットや、人間の脚部の形状を模擬して作成された脚体を有する脚式移動ロボットが開発されつつある（例えば、特許文献１や特許文献２参照）。
【０００３】
図１（ａ）に、従来の脚式移動ロボットの関節構造を示す。ロボット１０において、頭部１、右腕部３１、左腕部３１を備えたロボット本体２には、脚部が設けられており、その脚部には、６つの関節が配置されている。脚部に設けられた関節には、腰ヨー関節４１、腰ロール関節４２、腰ピッチ関節４３、膝ピッチ関節５１、足首ピッチ関節６１、足首ロール関節６２が含まれる。
【０００４】
従来のロボット１０では、腰ヨー関節４１は上下方向に、腰ロール関節４２は前後方向に、腰ピッチ関節４３は左右方向に、膝ピッチ関節５１は左右方向に、足首ピッチ関節６１は左右方向に、足首ロール関節６２は前後方向に、それぞれの揺動軸を備えている。各関節には、揺動駆動するモータ等のアクチュエータが設けられている。
【特許文献１】特開２００１−９７７２号公報
【特許文献２】特開２００６−５１５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、脚式移動ロボットは、前後進、左右進、円弧、その場旋回等、任意の方向に移動できなければならないが、最も多い移動は前進である。前進動作を行うためには、主として、腰ピッチ関節４３に設けられたモータ、膝ピッチ関節５１に設けられたモータや足首ピッチ関節６１に設けられたモータが用いられる。
【０００６】
通常、前進方向には、速く移動することが求められるが、速く移動するためには、前進方向への移動に寄与するモータ等のアクチュエータのパワー（即ち、定格トルクや定格回転数）を大きくする必要がある。しかしながら、パワーの大きいアクチュエータは、サイズ・重量ともに大きくなるため、ロボットの移動性能を低下させ、搭載スペースを占領するという問題を生じさせる。また、アクチュエータのパワーを大きくすると、アクチュエータを制御する、いわゆるアンプのサイズも大きくなるため、この点でもさらにロボットの移動性能の低下や搭載スペースの占領を招く。
【０００７】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、モーターなどのアクチュエータのパワーを高めることなく、前進方向への移動性能を向上させた脚式移動ロボット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】
【０００８】
本発明にかかる脚式移動ロボットは、胴体部に接続され、複数の関節部からなる関節群により揺動可能に接続された複数のリンク部材から構成された脚部を備えており、該リンク部材を前記関節の揺動軸回りに回動させることで歩行動作を行う脚式移動ロボットであって、前記複数の関節群に含まれる第１の関節部が備える第１の揺動軸と、前記複数の関節群に含まれる第２の関節部が備える第２の揺動軸が、互いに交差する方向に伸びており、前記第１の揺動軸と、第２の揺動軸とが該ロボットの前方方向から所定角度傾斜した斜め方向に位置するように、前記第１の関節部と第２の関節部が配置されていることを特徴とするものである。このような構成を有することによって、アクチュエータのパワーを高めることなく、前進方向への移動性能を向上させることができる。
【０００９】
ここで、前記第１の揺動軸と、第２の揺動軸とが略直交するように、前記第１の関節部と第２の関節部が配置されているが望ましい。これにより、任意の方向への移動性能を高めることができる。
【００１０】
特に、前記第１の揺動軸と、第２の揺動軸とが、ロボットの前方方向に対して左右対称に位置するように、前記第１の関節部と第２の関節部が配置されていることが望ましい。これにより、均一性の高い移動性能を実現できる。
【００１１】
また、前記第１の揺動軸および第２の揺動軸が、ロボットの前方方向から約４５度傾斜した方向に位置するように、前記第１の関節部と第２の関節部が配置されていることが望ましい。これにより、前進方向のみならず、横進方向への移動性能もアクチュエータのパワーを高めることなく高めることが可能となる。
【００１２】
好適な実施の形態においては、前記第１の揺動軸を備える第１の関節部と、第２の揺動軸を備える第２の関節部とが、ともに前記脚部の一端側に取り付けられ、第１の関節部および第２の関節部を介して、該脚部が前記胴体部に対して接続されている。また、前記脚部が、前記胴体部に接続される側と反対側の他端側において、移動時に地面と接触する足平部を備えており、前記第１の関節部と第２の関節部とが、前記足平部を脚部に接続するように、前記脚部の他端側に取り付けられている。さらに、前記脚式移動ロボットは、２足歩行により移動を行うものである。
ここで、前記第１の揺動軸と前記第２の揺動軸は、前記脚式移動ロボットの前方向から４０度以上５０度以下の範囲に配置することがさらに望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、アクチュエータのパワーを高めることなく、前進方向への移動性能を向上させた脚式移動ロボットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
発明の実施の形態１．
まず、図１（ｂ）を用いて、本発明の実施の形態１にかかる脚式移動ロボット１０の構造について説明する。図１（ｃ）〜（ｆ）は、それぞれ図１（ｂ）における断面ＤＤ，ＣＣ，ＢＢ，ＡＡにおける揺動軸の配置関係を示している。
【００１５】
本発明の実施の形態１にかかる脚式移動ロボット１０は、左右の脚部を交互に持ち上げながら２足歩行を実現する。この方式により２足歩行を行なう場合には、片足が持ち上げられた状態での安定性を確保するために、踏み出し脚の持ち上げ動作に先立って、ロボット１０の重心を支持脚側に移動させるなどの、ロボット重心を左右方向に移動させるための動作を行う。
【００１６】
図１（ｂ）に示されるように、ロボット１０において、頭部１、右腕部３１、左腕部３１を備えたロボット本体２には、胴体部に接続された脚部が設けられている。当該脚部は、複数の関節部からなる関節群により揺動可能に接続された複数のリンク部材から構成されている。かかるリンク部材を関節の揺動軸回りに回動させることで歩行動作を行う。この例では、脚部には、６つの関節が配置されている。そして、脚部に設けられた関節には、腰ヨー関節４１、腰ロール関節４２、腰ピッチ関節４３、膝ピッチ関節５１、足首ピッチ関節６１、足首ロール関節６２が含まれる。各関節には、揺動駆動するモータ等のアクチュエータ（例えば、ＤＣサーボモータ）が設けられている。さらに、各関節には角度を検出するセンサ（例えば、ポテンショメータ）が設けられている。
【００１７】
本発明の実施の形態１にかかるロボット１０において、腰ヨー関節４１、膝ピッチ関節５１は従来と同様の構成を有している。腰ヨー関節４１では、上下方向を向くｙ軸を揺動支点として、大腿部がヨー方向に可動状態で保持される。膝ピッチ関節５１では、左右方向を向くｘ軸を揺動支点として、脛部が大腿部に対してピッチ方向に可動状態で保持される。
【００１８】
その一方で、本発明の実施の形態１にかかる腰ロール関節４２、腰ピッチ関節４３、足首ピッチ関節６１、足首ロール関節６２は、その揺動軸の方向が図１（ａ）に示す従来の関節構造と異なる。具体的には、腰ロール関節４２の揺動軸と、腰ピッチ関節４３の揺動軸が互いに交差する方向に伸びており、腰ロール関節４２の揺動軸と、腰ピッチ関節４３の揺動軸とがロボット１０の前方方向から所定角度傾斜した斜め方向に位置するように、腰ロール関節４２と腰ピッチ関節４３が配置されている。また、足首ピッチ関節６１の揺動軸と、足首ピッチ関節６２の揺動軸が互いに交差する方向に伸びており、足首ピッチ関節６１の揺動軸と、足首ロール関節６２の揺動軸とがロボット１０の前方方向から所定角度傾斜した斜め方向に位置するように、足首ピッチ関節６１と足首ロール関節６２が配置されている。このとき、各揺動軸は、ロボット１０の前方方向に対して左右対称に位置されている。
【００１９】
即ち、腰ロール関節４２の揺動軸は、図１（ｃ）においても示されるように、ロボット１０の前方向に対して４５度傾斜している。この例では、右脚の腰ロール関節４２の揺動軸は、前方向に対して左側（中央側）に４５度の方向に配置し、左脚の腰ロール関節の揺動軸（図示せず）は、前方向に対して右側（中央側）に４５度の方向に配置している。
【００２０】
また、腰ピッチ関節４３の揺動軸は、図１（ｄ）においても示されるように、ロボット１０の前方向に対して４５度傾斜している。この例では、右脚の腰ピッチ関節４３の揺動軸は、前方向に対して右側（外側）に４５度の方向に配置し、左脚の腰ロール関節の揺動軸（図示せず）は、前方向に対して左側（外側）に４５度の方向に配置している。腰ロール関節４２の揺動軸と腰ピッチ関節４３の揺動軸とは互いに直交している（即ち９０度の角度に配置されている）。
【００２１】
足首ピッチ関節６１の揺動軸は、図１（ｅ）においても示されるように、ロボット１０の前方向に対して４５度傾斜している。この例では、右脚の足首ピッチ関節６１の揺動軸は、前方向に対して右側（外側）に４５度の方向に配置し、左脚の腰ロール関節の揺動軸（図示せず）は、前方向に対して左側（外側）に４５度の方向に配置している。
【００２２】
また、足首ロール関節６２の揺動軸は、図１（ｆ）においても示されるように、ロボット１０の前方向に対して４５度傾斜している。この例では、右脚の足首ロール関節６２の揺動軸は、前方向に対して左側（中央側）に４５度の方向に配置し、左脚の腰ロール関節の揺動軸（図示せず）は、前方向に対して右側（中央側）に４５度の方向に配置している。足首ピッチ関節６１の揺動軸と足首ロール関節６２の揺動軸とは互いに直交している（即ち９０度の角度に配置されている）。なお、脚部は、胴体部に接続される側と反対側の他端側において、移動時に地面と接触する足平部を備えており、足首ピッチ関節６１と足首ロール関節６２とが、足平部を脚部に接続するように、脚部の他端側に取り付けられている。
【００２３】
続いて、図２のブロック図を用いて、本発明の実施の形態１にかかるロボットの制御機構について説明する。図２に示されるように、ロボット１０は、右脚制御用センサ７１Ｒ、左脚制御用センサ７１Ｌ、制御部７２、右脚動作用アクチュエータ７３Ｒ、左脚動作用アクチュエータ７３Ｌを備えている。
【００２４】
右脚制御用センサ７１Ｒには、腰ヨー角センサ７１１、腰ロール角センサ７１２、腰ピッチ角センサ７１３、膝ピッチ角センサ７１４、足首ピッチ角センサ７１５、足首ロール角センサ７１６が含まれる。
【００２５】
腰ヨー角センサ７１１は、腰ヨー関節４１に設けられ、その揺動軸回りの回転角を検出する。腰ロール角センサ７１２は、腰ロール関節４２に設けられ、その揺動軸回りの回転角を検出する。腰ピッチ角センサ７１３は、腰ピッチ関節４３に設けられ、その揺動軸回りの回転角を検出する。膝ピッチ角センサ７１４は、膝ピッチ関節５１に設けられ、その揺動軸回りの回転角を検出する。足首ピッチ角センサ７１５は、足首ピッチ関節６１に設けられ、その揺動軸回りの回転角を検出する。足首ロール角センサ７１６は、足首ロール関節６２に設けられ、その揺動軸回りの回転角を検出する。
【００２６】
左脚制御用センサ７１Ｌにも右脚制御用センサ７１Ｒと同様のセンサが設けられている。右脚制御用センサ７１Ｒ及び左脚制御用センサ７１Ｌにおいて検出された各関節における回転角信号は、制御部７２に入力される。
【００２７】
制御部７２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のコンピュータによって構成され、右脚制御用センサ７１Ｒ及び左脚制御用センサ７１Ｌから入力された回転角信号に応じて右脚動作用アクチュエータ７３Ｒ、左脚動作用アクチュエータ７３Ｌを制御する。
【００２８】
右脚動作用アクチュエータ７３Ｒには、腰ヨー角動作用アクチュエータ７３１、腰ロール角動作用アクチュエータ７３２、腰ピッチ角動作用アクチュエータ７３３、膝ピッチ角動作用アクチュエータ７３４、足首ピッチ角動作用アクチュエータ７３５、足首ロール角動作用アクチュエータ７３６が含まれる。
【００２９】
腰ヨー角動作用アクチュエータ７３１は、腰ヨー関節４１に設けられ、制御部７２からの制御信号に応じて大腿部をロボット本体２に対してヨー動作させる。腰ロール角動作用アクチュエータ７３２は、腰ロール関節４２に設けられ、制御部７２からの制御信号に応じて大腿部をロボット本体２に対してロール動作させる。腰ピッチ角動作用アクチュエータ７３３は、腰ピッチ関節４３に設けられ、制御部７２からの制御信号に応じて大腿部をロボット本体２に対してピッチ動作させる。膝ピッチ角動作用アクチュエータ７３４は、膝ピッチ関節５１に設けられ、制御部７２からの制御信号に応じて脛部を大腿部に対してピッチ動作させる。足首ピッチ角動作用アクチュエータ７３５は、足首ピッチ関節６１に設けられ、制御部７２からの制御信号に応じて足平部を脛部に対してピッチ動作させる。足首ロール角動作用アクチュエータ７３６は、足首ロール関節６２に設けられ、制御部７２からの制御信号に応じて足平部を脛部に対してロール動作させる。
【００３０】
左脚動作用アクチュエータ７３Ｌにも右脚動作用アクチュエータ７３Ｒと同様のアクチュエータが設けられている。
【００３１】
続いて、図１（ｂ）に示す本発明の実施の形態１のロボットと、図１（ａ）に示す従来のロボットのそれぞれにおいて、前進動作させた場合のトルクと回転数の変化について説明する。図３は腰ヨー関節４１におけるトルク及び回転数の変化を、図４は腰ロール関節４２におけるトルク及び回転数の変化を、図５は腰ピッチ関節４３におけるトルク及び回転数の変化を、図６は膝ピッチ関節５１におけるトルク及び回転数の変化を、図７は足首ピッチ関節６１におけるトルク及び回転数の変化を、図８は足首ロール関節６２におけるトルク及び回転数の変化をそれぞれ示すＴＮ線図である。また、図９に消費電力の２乗平均値の比較結果を示す。
【００３２】
図３〜図８において、点線は本発明の実施の形態１にかかる関節構造、太線は従来例の関節構造におけるモータのトルク及び回転数の変化を示す。これらのデータは、LMS International社製の動力学シミュレータ（ＤＡＤＳ：Dynamic Analysis and Design System）を用いて算出し、片足分のみを示す。なお、本発明と従来のシミュレーションにおける条件のうち、一歩の歩幅及び１歩の時間は両者とも同じとした。図３〜図８に示すＴＮ線図においてデータが大きく変化し、線図上の面積が大きい場合は、消費電力が大きいことを示す。
【００３３】
図５、図７及び図９を参照すると、腰ピッチ関節４３及び足首ピッチ関節６１においては従来例よりも本発明の実施の形態１にかかるロボットの方がデータの示す面積が約半分になっているので、腰ピッチ関節４３及び足首ピッチ関節６１のそれぞれにおける消費電力が約半分に減少しているのがわかる。
【００３４】
その一方で、図４及び図８を参照すると、腰ロール関節４２及び足首ロール関節６２においては従来例に比べて本発明の実施の形態１にかかるロボットの方が増加していることがわかる。しかしながら、図９に示されるように、本発明の実施の形態１にかかるロボットにおける腰ロール関節４２及び足首ロール関節６２の消費電力は、腰ピッチ関節４３及び足首ピッチ関節６１と同程度の大きさである。
【００３５】
ここで、ロール関節とピッチ関節における電力の総和について、本発明の実施の形態１にかかる関節構造と、従来例にかかる関節構造を理論的に比較する。図１０に示されるように、従来例の関節構造におけるロール軸をθ１、同ピッチ軸をθ２とし、本発明の実施の形態１の関節構造におけるロール軸をφ１、同ピッチ軸をφ２とし、従来例の関節構造におけるロール軸θ１と本発明の実施の形態１の関節構造におけるロール軸φ１の間の角度をαとする。さらに、ω１，ω２をそれぞれ従来例のロール関節及びピッチ関節における回転数としたとき、本発明の実施の形態１のロール関節の回転数ω＊１及び同ピッチ関節の回転数ω＊２は、次式のように表わすことができる。
【数１】
2008126384.tif 000003
【００３６】
また、τ１，τ２をそれぞれ従来例のロール関節及びピッチ関節におけるトルクとしたとき、本発明の実施の形態１のロール関節のトルクτ＊１及び同ピッチ関節のトルクτ＊２は、次式のように表わすことができる。
【数２】
2008126384.tif 000004
【００３７】
そうすると、回転数とトルクの積で表わすことができる電力は、次式に示されるように、本発明の実施の形態１の関節構造と従来例の関節構造とで等しくなる。
【数３】
2008126384.tif 000005
【００３８】
さらに、この理論を検証するために、上記（１）式及び（２）式に基づき算出した値と、上述のシミュレーションにおける値とを比較した。図１１は、従来例のロール関節における回転数ω１を上記（１）式を用いて変換することにより求めた本発明の実施の形態１のロール関節の回転数ω＊１と、上述したシミュレーションにおける本発明の実施の形態１のロール関節の回転数を比較したグラフである。図１２は、従来例のピッチ関節における回転数ω２を上記（１）式を用いて変換することにより求めた本発明の実施の形態１のピッチ関節の回転数ω＊２と、上述したシミュレーションにおける本発明の実施の形態１のピッチ関節の回転数を比較したグラフである。図１３は、従来例のロール関節のトルクτ１を上記（１）式を用いて変換することにより求めた本発明の実施の形態１のロール関節のトルクτ＊１と、上述したシミュレーションにおける本発明の実施の形態１のロール関節のトルクを比較したグラフである。図１４は、従来例のピッチ関節におけるトルク２を上記（１）式を用いて変換することにより求めた本発明の実施の形態１のピッチ関節のトルクτ＊２と、上述したシミュレーションにおける本発明の実施の形態１のピッチ関節のトルクを比較したグラフである。図１１〜図１４において、実線が（１）式を用いた結果、点線がシミュレーションによる結果をそれぞれ示す。
【００３９】
図１１及び図１２を参照すると、回転数については、（１）式を用いた結果とシミュレーション結果が正確に一致していることがわかる。また、図１３及び図１４を参照すると、トルクについては両者が完全に一致しているとは判断しがたいが、上記式（２）を否定する程ではなく、シミュレータの誤差範囲内であると判断される。
【００４０】
以上の結果からすると、本発明の実施の形態１における関節配置は、従来のピッチ関節における仕事をロール関節における仕事に振り分けたものといえる。
【００４１】
従って、ロボットの前進速度に必要なピッチ関節に設けたモータ（アクチュエータ）の出力が３００Ｗであるならば、約半分の１５０Ｗのモータをピッチ関節とロール関節に配置すればよい。
【００４２】
さらに、ロボットは、前後進のみならず横に進む、即ち横進必要がある。従来例の関節構造において横進する場合には、ロール関節に設けたモータの出力を大きくする必要がある。従って、前後進と横進の双方に対する動作を同じように実行するためには、従来例の関節構造ではロール関節及びピッチ関節の双方において３００Ｗのモータを搭載する必要があるが、本発明の実施の形態１にかかる関節構造ではそれぞれに１５０Ｗのモータを搭載すればよい。これにより、本発明の実施の形態１にかかる関節構造を有するロボットでは、モータを比較的小さいものとすることができるから、省電力化及び軽量化を図ることができ、さらには省スペース化を図ることができる。
【００４３】
その他の実施の形態．
発明の実施の形態１では、ロール関節とピッチ関節に関し、腰部と足首部の双方においてロボット１０の前方向に対して揺動軸を４５度傾斜するようにしたが、これに限らず、腰部のみであってもよく、足首部のみであってもよい。
【００４４】
また、ロール関節とピッチ関節は、ロボット１０の前方向に対して４５度である必要はなく、４５度±１０度（即ち３５度以上５５度以下）であればよく、さらに、４５度±５度（即ち４０度以上５０度以下）であればなおよい。特に、歩行によって生じるＺＭＰ（Zero Moment Point）のずれを解消するためには両関節をロボットの前方向に対して４５度よりもずらすことが好ましい。
【００４５】
角度の設定に関して図１５を用いてさらに説明する。図１５に示されるように、２軸の消費電力の分布の方向が消費電力Ｗ２の軸に対して３０度傾いているように設定したい場合には、この３０度傾いた軸に対して４５度傾いた位置にそれぞれの関節における揺動軸を配置するとよい。
【００４６】
発明の実施の形態１では、ロール関節における揺動軸とピッチ関節における揺動軸とは、互いに直交していたが、必ずしも直交していなくてもよい。ここで、図１６に示されるように、角速度ωｘ、ωｙが互いに直交していてω１、ω２は互いに任意の角度で交わっているとする。ω１のωｘからの角度をα、ω２のωｘからの角度をβとする。この場合に、ωｘ及びωｙは次のように表わすことができる。
【数４】
2008126384.tif 000006
これを行列の形で書くと次のようになる。
【数５】
2008126384.tif 000007
これを２×２行列の部分をＡと置き換えると次のように表わすことができる。
【数６】
2008126384.tif 000008
【００４７】
Ａが逆行列を持てば、次式のように変形でき、任意のωｘ、ωｙに対してこれを満たすω１、ω２が存在する。
【数７】
2008126384.tif 000009
逆にＡが逆行列を持たないときは、ω１、ω２は存在しないことになる。Ａが逆行列を持たない条件は、Ａの行列式ｄｅｔＡが０のときである。
ｄｅｔＡ＝ｃｏｓαｓｉｎβ−ｃｏｓβｓｉｎα＝ｓｉｎ（α−β）＝０
【００４８】
従って、α−β＝０またはα−β＝πのときに、即ち、ω１とω２が同じ方向を向いているか、１８０度反対を向いているときに、ω１、ω２は存在しない。このことから、ロール関節における揺動軸とピッチ関節における揺動軸とは必ずしも直交している必要はなく、両軸が一致しなければよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明及び従来例にかかるロボットの関節構造を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるロボットの制御機構を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかるロボットの腰ヨー関節におけるトルク及び回転数の変化を示すＴＮ線図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかるロボットの腰ロール関節におけるトルク及び回転数の変化を示すＴＮ線図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかるロボットの腰ピッチ関節におけるトルク及び回転数の変化を示すＴＮ線図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかるロボットの膝ピッチ関節におけるトルク及び回転数の変化を示すＴＮ線図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかるロボットの足首ピッチ関節におけるトルク及び回転数の変化を示すＴＮ線図である。
【図８】本発明の実施の形態にかかるロボットの足首ロール関節におけるトルク及び回転数の変化を示すＴＮ線図である。
【図９】各関節における消費電力の２乗平均値の比較結果を示すグラフである。
【図１０】ロール関節とピッチ関節における電力の総和について説明するための説明図である。
【図１１】理論式を検証するためのグラフである。
【図１２】理論式を検証するためのグラフである。
【図１３】理論式を検証するためのグラフである。
【図１４】理論式を検証するためのグラフである。
【図１５】関節における揺動軸の角度設定を説明するための図である。
【図１６】関節における揺動軸の角度設定を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  ロボット
４１  腰ヨー関節
４２  腰ロール関節
４３  腰ピッチ関節
５１  膝ピッチ関節
６１  足首ピッチ関節
６２  足首ロール関節
【図１】
2008126384.tif 000010
【図２】
2008126384.tif 000011
【図３】
2008126384.tif 000012
【図４】
2008126384.tif 000013
【図５】
2008126384.tif 000014
【図６】
2008126384.tif 000015
【図７】
2008126384.tif 000016
【図８】
2008126384.tif 000017
【図９】
2008126384.tif 000018
【図１０】
2008126384.tif 000019
【図１１】
2008126384.tif 000020
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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