(57)【要約】　　　（修正有）【課題】構造が簡単でなおかつ安価でありながら、連続歩行をしながらでも直進歩行だけでなく左右への旋回歩行を可能とする二足歩行の方向変換装置を提供する。【解決手段】本発明は、直進歩行する二足歩行装置を旋回歩行のできるようにする二足歩行旋回装置である。即ち、その構成は、脚部下方には接地面に対して水平揺動ができる接地足部８Ａ，８ｂを備え、なおかつ揺動中立を保持する機構を備えている。前記接地足部８Ａ，８ｂの一部に、または接地足部８Ａ，８ｂと関連するようにつけた、アーム等による揺動制御部を、本体に対して任意に左右それぞれの脚部側に揺動または移動できる旋回レバー１３の揺動ガイド部と噛み合わせることにより、脚部の歩行動作の前後移動によって接地足部８Ａ，８ｂが揺動し、直進歩行だけでなく左右への旋回歩行ができる。【選択図】　　　　　　図１
2004098263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直進歩行する二足歩行装置において、脚部の下方に、接地面に対し水平に揺動でき、かつ揺動中立を保つ装置を持つ接地足部と、その接地足部の一部に、または接地足部と関連するようにアーム等の揺動制御部を備え、前記脚部が本体に対し歩行のために前後に移動する動作で、前記揺動制御部が、本体側の切り欠きや突起等の揺動ガイド部と噛み合って接地足部が揺動することにより、本体が直進歩行と、左右への旋回歩行をできるようにしたことを特徴とする二足歩行の方向変換装置。
【請求項２】
請求項１において、本体中央部に、左右に揺動可能な旋回レバー、もしくは左右に平行移動可能なスライドレバー等を設け、そのレバー上の左右には前記揺動ガイド部を形成してあり、レバーが中立の位置では揺動ガイド部は左右のいずれの揺動制御部とも噛み合わず、左右いずれの接地足部も揺動させないため、本体は直進歩行をし、またレバーが左右いずれかの位置に揺動または移動すると、その側で揺動ガイド部は揺動制御部と噛み合い接地足部を揺動させることにより、左もしくは右への旋回歩行ができるようにしたことを特徴とする二足歩行の方向変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人間のように片足を交互に接地して歩行する二足歩行の装置について、その進行方向を変える方向変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、二足歩行ロボットの脚構造は、ホビー用の単純構造を有するものから、産業機械用の複雑な構造を有するものまで、多様な技術が提案されている。更に、歩行中の方向変換装置については脚部の一部を進行方向に対してモータ等を用いて回転させるものなどがあり、歩行用のモータなどを含め統合的に制御する構造になっている。
【０００３】
更に、特開２００２−０５２４８３公報のように両足を接地した状態でのみ、姿勢を左右に傾けることにより旋回する構造が開示されている。
【０００４】
この従来例はあくまでも停止中の旋回構造であり、歩行中の旋回は不可能である。また歩行中に足首部分を進行方向に対して回転させる構造は、多数のモータ等を必要とし、また制御系も複雑なため、高価なものにならざるを得ない。特に、ホビー用の玩具としては、組み立ての困難性やコスト面から採用が難しいという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明では、従来技術の問題点に鑑みなされたもので、構造が簡単でなおかつ安価でありながら、連続歩行をしながらでも直進歩行だけでなく左右への旋回歩行を可能とする二足歩行の方向変換装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、二足歩行の方向変換装置であって、脚部の下方に、地面に対し水平に揺動でき、かつ揺動中立を保つ装置を持つ接地足部と、その接地足部の一部に、または接地足部と関連するようにアーム等の揺動制御部を備え、前記脚部が本体に対し歩行のために前後に移動する動作で、前記揺動制御部が、本体側の切り欠きや突起等の揺動ガイド部と噛み合って接地足部が揺動することにより、本体が直進歩行と、左右への旋回歩行をできるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、前後進する動作力により接地足部を接地面に対して水平に揺動できるので、新規に方向変換用の駆動モータ等を追加することなく、単純な構造で旋回歩行することができ、また歩行しながら方向変換することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の二足歩行の方向変換装置において、本体中央部に、左右に揺動可能な旋回レバー、もしくは左右に平行移動可能なスライドレバー等を設け、そのレバー上の左右には前記揺動ガイド部を形成してあり、レバーが中立の位置では揺動ガイド部は左右のいずれの揺動制御部とも噛み合わず、左右いずれの接地足部も揺動させないため、本体は直進歩行をし、またレバーが左右いずれかの位置に揺動または移動すると、その側で揺動ガイド部は揺動制御部と噛み合い接地足部を揺動させることにより、左もしくは右への旋回歩行ができるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、旋回レバーあるいはスライドレバー等をマイコンやラジコン、赤外線などで制御することにより自由に前後左右に方向変換することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、直進歩行する二足歩行装置を旋回歩行のできるようにする二足歩行旋回装置である。即ち、その構成は、脚部下方には接地面に対して水平に揺動ができる接地足部を備え、なおかつ揺動中立を保持する機構を備えている。前記接地足部の一部に、または接地足部と関連するようにつけた、アーム等による揺動制御部を、本体に対して任意に左右それぞれの脚部側に揺動または移動できる旋回レバー、スライドレバー等の揺動ガイド部と噛み合わせることにより、脚部の歩行動作の前後移動によって接地足部が揺動し、直進歩行だけでなく左右への旋回歩行ができる。
【００１１】
【実施例】
以下、図面に基いて本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は本発明の二足歩行の方向変換装置の全体斜視図である。本図において、本装置は箱形状の本体１の左右両側面に左脚部２ａ及び右脚部２ｂを有しており、本体１の内部には左右両脚部２ａ、２ｂを同期して駆動するためのモータなどの駆動機構を備える。
【００１２】
次に図２は図１の分解斜視図である。左右の脚部２ａ、２ｂの本体１への取付け機構は同一であるので、便宜上、ここでは左脚部２ａのみについて説明する。本図において、左脚部２ａの一部を構成するリンク１８ａには、長孔５ａと孔２０ａとが形成されている一方、本体１の側面には案内ピン６ａとピン４ａを有する円板３ａとが形成されている。この長孔５ａには案内ピン６ａが、また孔２０ａにはピン４ａがそれぞれ枢支されており、リンク１８ａの動きを規制している。更にリンク１８ａの下端部には、左脚部２ａの一部を構成する接地足部８ａが進行方向に対して揺動自在に枢支されている。
【００１３】
本体１の左右側面部に配設されている円板３ａ、３ｂは、本体内部のモータ駆動力が伝達され回転する。左右両脚部２ａ、２ｂは円板３ａ、３ｂ上のピン４ａ、４ｂを介して本体１に当接される。左右の円板３ａ、３ｂのピン４ａ、４ｂは互いの位相が１８０度の位置に取り付けられている。モータが回転又は逆回転することにより、左右の円板３ａ、３ｂは回転し、この回転力で左右両脚部２ａ、２ｂを円運動させ、本体の前後進を可能とする。
【００１４】
本体１内部のモータの回転駆動力によりリンク１８ａ、１８ｂの下端の枢支部２１ａ、２１ｂは円状に回転運動する。しかしながら、リンク１８ａ、１８ｂの動作は案内ピン６ａ、６ｂと長孔５ａ、５ｂとの遊嵌によって規制されているため、左右両脚部２ａ、２ｂはその下部の接地足部８ａ、８ｂの底面が歩行面と略平行維持された状態で長円状に回転運動する。また左右脚部２ａ、２ｂのリンク１８ａ、１８ｂは互いに反転位相で動作するから、左脚部２ａと右脚部２ｂの楕円運動はちょうど位相が反転したものとなる。
【００１５】
次に図３は本発明の二足歩行の方向変換装置の右脚部の分解斜視図である。左右両脚部２ａ、２ｂは原理的に同一の構造を有しているので、便宜上、ここでは右脚部２ｂのみについて説明する。
本図では、リンク１８ｂと接地脚部８ｂはカモメスプリング７ｂにネジ９ｂを通し揺動軸１９ｂを形成する。カモメスプリング７ｂはリンク１８ｂ下端面に突設されたピン１１ｂ及び接地足部上端面に突設されたピン１０ｂにより固定され、揺動中立を保つ揺動中立部１７ｂを形成する。また、接地足部８ｂの上端面には揺動制御用のレバー１２ｂが突設されている。
【００１６】
次に図４は本発明の二足歩行の方向変換装置の旋回レバー１３の動き示す図である。図４の（Ａ）は初期位置、即ち直進時の位置を示す。（Ｂ）は電磁石１６ｂを励磁した場合で、右旋回時の位置を示す。（Ｃ）は電磁石１６ａを励磁した場合で、左旋回時の位置を示す。
本図では、本体１には旋回レバー１３が左右に振れるように接地されており、その動作を示している。旋回レバー１３の後方上端部には磁性体１４が設置されており、本体１後面に設置された電磁石１６ａと１６ｂの励磁により発生した磁力で磁性体１４が引き寄せられ、旋回レバー１３が左右に振れるように配設されている。
【００１７】
次に図５は本発明の二足歩行の方向変換装置が右に旋回する場合を示す図である。図５（Ａ）〜（Ｄ）までで右方向への旋回時の１サイクルを示す。
本図は右に旋回する時の本実施例の装置の機構を示している。まず電磁石１６ｂが励起され、旋回レバー１３が図５（Ａ）のように左に振れ、左脚部２ａの揺動制御用のレバー１２ａが前記旋回レバー１３の左の揺動ガイド部１５ａに噛み合う。またこの位置において右接地足部８ｂは接地面にあり、左接地足部８ａは接地面から最大離れた位置にある。次に左脚部２ａの接地足部８ａは歩行動作で右脚部２ｂの接地足部８ｂに対して前方へ移動しつつ接地面へ近づき、同時に左の揺動制御レバー１２ａは旋回レバー１３の左の揺動ガイド部１５ａに対して前方へ移動するので、その移動力によって左脚部２ａの接地足部８ａは右に旋回した状態で接地面へ着く。それと同時にピン１０ａがカモメスプリング７ａを開く。図５（Ｂ）は接地足部２ａ、２ｂ両方が接地面にある状態を示す。続いて右脚部２ｂの接地足部８ｂが接地面から離れつつ左脚部２ａの接地足部８ａの方向へ移動すると同時にカモメスプリング７ａは左接地足部８ａを脚部２ａに対し揺動中立に保つよう反発して閉じようとしているので、左接地足部８ａに対して装置全体が右に旋回する。図５（Ｃ）では左接地足部８ａは揺動中立を保ち右接地足部８ｂが接地面から最大離れた位置にあり、かつ装置全体が右に旋回した状態を示す。さらに右脚部２ｂの接地足部８ｂは左脚部２ａの接地足部８ａに対して前方に移動しつつ接地面へ近づく。ここで同時に左揺動制御レバー１２ａは旋回レバー１３の左の揺動ガイド部１５ａの前記図５（Ｂ）の時と反対側で噛み合っているのでカモメスプリング７ａの前記図５（Ｂ）とは反対側を開きながら装置全体が右に旋回する。図５（Ｄ）では前記動作を行い、接地足部２ａ、２ｂ両方が接地面にある状態を示す。最後に左脚部２ａの接地足部８ａが接地面から離れつつ前方へ移動し、揺動中立に戻りながら図５（Ａ）の位置関係になり右旋回の１サイクルを終了する。
【００１８】
一般的に知られている直進歩行する二足歩行装置のうち、歩行時に片足を交互に接地し、なおかつ片足状態の時に安定して立てる方式であれば、種類は問わず、本発明の方向変換装置を設置することができる。本実施例では揺動中立保持装置をカモメスプリング７ａ、７ｂで使用しているが、ほかにもモータ制御などが考えられ、本実施例に限定されるものではない。
なお、揺動制御用のレバー１２ａ、１２ｂは足運び（移動ストローク）の量や脚部全体の外形デザイン等によって変化するため、接地足部との一体型に限定しない。
【００１９】
旋回レバー１３の移動力（揺動制御部への接触圧力）は脚部２ａ、２ｂの移動力を超えないようにする必要がある。
【００２０】
旋回レバー１３の制御についてはラジコン制御に限らずマイコン制御、カム等による機械的制御、赤外線やその他の信号等による制御が可能である。
【００２１】
旋回レバー１３の駆動力は電磁石コイルに限らずモータとギアの組合わせや油圧などの流体圧により得ることができる。
【００２２】
旋回レバー１３の動きは本実施例による円弧運動に限らず、水平移動を取ることも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は以上説明したような形態で実施され、次のような効果を有する。
【００２４】
本発明を既存の直進歩行する二足歩行装置に組み込むことにより、歩行中の旋回運動、即ち方向変換を簡単に行うことができる。このため、接地足部にモータ等の駆動装置を配置した従来の二足歩行の方向変換装置に比べて、単純な構成ながらも人間の歩行を模した歩行中の旋回運動を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の二足歩行の方向変換装置の全体斜視図である。
【図２】本発明の二足歩行の方向変換装置の分解斜視図である。
【図３】本発明の二足歩行の方向変換装置の右脚部の分解斜視図である。
【図４】本発明の二足歩行の方向変換装置の旋回レバーの動きを示す図である。（Ａ）が直進、（Ｂ）が右旋回、（Ｃ）が左旋回時のそれぞれの旋回レバーの位置を示す図である。
【図５（Ａ）】本発明の二足歩行の方向変換装置が右に旋回する時の脚部揺動部と旋回レバーの噛合せを示す図である。
【図５（Ｂ）】図５（Ａ）の次の旋回の動作を示す図である。
【図５（Ｃ）】図５（Ｂ）の次の旋回の動作を示す図である。
【図５（Ｄ）】図５（Ｃ）の次の旋回の動作を示す図である。
【符号の説明】
１　本体
２ａ　左脚部
２ｂ　右脚部
３ａ　円板（左）
３ｂ　円板（右）
４ａ　ピン（左）
４ｂ　ピン（右）
５ａ　長孔（左）
５ｂ　長孔（右）
６ａ　案内ピン（左）
６ｂ　案内ピン（右）
７ａ　カモメスプリング（左）
７ｂ　カモメスプリング（右）
８ａ　接地足部（左）
８ｂ　接地足部（右）
９ａ　ネジ（左）
９ｂ　ネジ（右）
１０ａ　ピン（左）
１０ｂ　ピン（右）
１１ａ　ピン（左）
１１ｂ　ピン（右）
１２ａ　揺動制御レバー（左）
１２ｂ　揺動制御レバー（右）
１３　旋回レバー
１４　磁性体
１５ａ　ガイド部（左）
１５ｂ　ガイド部（右）
１６ａ　電磁石（左）
１６ｂ　電磁石（右）
１７ａ　揺動中立部（左）
１７ｂ　揺動中立部（右）
１８ａ　リンク（左）
１８ｂ　リンク（右）
１９ａ　揺動軸（左）
１９ｂ　揺動軸（右）
２０ａ　孔（左）
２０ｂ　孔（右）
２１ａ　下端の枢支部（左）
２１ｂ　下端の枢支部（右）
２２ａ　上端の枢支部（左）
２２ｂ　上端の枢支部（右）
【図１】
2004098263.tif 000003
【図２】
2004098263.tif 000004
【図３】
2004098263.tif 000005
【図４】
2004098263.tif 000006
【図５（Ａ）】
2004098263.tif 000007
【図５（Ｂ）】
2004098263.tif 000008
【図５（Ｃ）】
2004098263.tif 000009
【図５（Ｄ）】
2004098263.tif 000010