(57)【要約】【課題】上体の屈曲量および脚部の可動域を増大させ、姿勢や歩容の自由度を向上させると共に、上体への機器の収容性を低下させることのないようにした脚式移動ロボットを提供する。【解決手段】股関節１８Ｒ，１８Ｌに、ヨー軸回りの自由度を生成する股関節ヨー軸１８ＲＺ，１８ＬＺと、ロール軸回りの自由度を生成する股関節ロール軸１８ＲＸ，１８ＬＸと、ピッチ軸回りの自由度を生成する股関節ピッチ軸１８ＲＹ，１８ＬＹとを設けると共に、さらに、ピッチ軸回りの冗長自由度を生成する股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲを設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上体と大腿リンクを連結する股関節と、前記大腿リンクと下腿リンクを連結する膝関節と、前記下腿リンクと足平を連結する足首関節を有する脚部を備え、前記脚部を駆動して移動する脚式移動ロボットにおいて、前記股関節は、ヨー軸回りの自由度を生成する第１の回転軸と、ロール軸回りの自由度を生成する第２の回転軸と、ピッチ軸回りの自由度を生成する第３の回転軸とを備えると共に、さらに、冗長自由度を生成する第４の回転軸を備えるように構成したことを特徴とする脚式移動ロボット。
【請求項２】
前記股関節は、前記第１から第３の回転軸のいずれかの回転軸を介して前記上体に連結される第１の部材と、前記第１から第３の回転軸のうちの残余の回転軸を介して前記大腿リンクに連結される第２の部材を備えると共に、前記第１の部材と第２の部材を、前記第４の回転軸を介して連結したことを特徴とする請求項１項記載の脚式移動ロボット。
【請求項３】
前記第４の回転軸は、前記ヨー軸と非平行な回転軸であることを特徴とする請求項１項または２項記載の脚式移動ロボット。
【請求項４】
前記第４の回転軸を、前記第１の回転軸より前記ロール軸方向において前方に配置するように構成したことを特徴とする請求項１項から３項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の回転軸を駆動する第１回転軸用モータと、前記第１回転軸用モータの出力を減速する第１回転軸用減速機とを備えると共に、前記第１回転軸用モータと第１回転軸用減速機を、それらの出力軸が前記第１の回転軸と同軸になるように配置したことを特徴とする請求項１項から４項のいずれかに記載の脚式移動ロボット。
【請求項６】
前記第２の回転軸を駆動する第２回転軸用モータと、前記第２回転軸用モータの出力を減速する第２回転軸用減速機とを備えると共に、前記第２回転軸用モータと第２回転軸用減速機を、それらの出力軸が前記第２の回転軸と同軸になるように配置したことを特徴とする請求項１項から５項のいずれかに記載の脚式移動ロボット。
【請求項７】
前記第３の回転軸を駆動する第３回転軸用モータと、前記第３回転軸用モータの出力を減速する第３回転軸用減速機とを備えると共に、前記第３回転軸用減速機を、その出力軸が前記第３の回転軸と同軸になるように配置したことを特徴とする請求項１項から６項のいずれかに記載の脚式移動ロボット。
【請求項８】
前記第４の回転軸を駆動する第４回転軸用モータを備えると共に、前記第４回転軸用モータを、前記第４の回転軸と同位置あるいはそれより上体側に配置したことを特徴とする請求項１項から７項のいずれかに記載の脚式移動ロボット。
【請求項９】
前記第４回転軸用モータの出力を減速する第４回転軸用減速機を備えると共に、前記第４回転軸用減速機を、その出力軸が前記第４の回転軸と同軸になるように配置したことを特徴とする請求項８項記載の脚式移動ロボット。
【請求項１０】
前記第２の部材と上腿リンクは、少なくとも前記第２の回転軸を介して連結されると共に、前記第４回転軸用モータを、前記第２回転軸用モータより上体側に配置したことを特徴とする請求項８項または９項記載の脚式移動ロボット。
【請求項１１】
前記第２の部材と上腿リンクは、少なくとも前記第３の回転軸を介して連結されると共に、前記第４回転軸用モータを、前記第３回転軸用モータより上体側に配置したことを特徴とする請求項８項から１０項のいずれかに記載の脚式移動ロボット。
【請求項１２】
前記第４回転軸用モータを、前記ロール軸方向において、前記脚部の中心軸を挟んで前記第４の回転軸と対向する位置に配置したことを特徴とする請求項８項から１１項のいずれかに記載の脚式移動ロボット。
【請求項１３】
前記第１の回転軸を、前記脚部の中心軸に対し、前記ロール軸方向にオフセットさせたことを特徴とする請求項１項から１２項のいずれかに記載の脚式移動ロボット。
【請求項１４】
前記第２の回転軸と第３の回転軸を直交させたことを特徴とする請求項１項から１３項のいずれかに記載の脚式移動ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は脚式移動ロボットに関し、より詳しくは、脚式移動ロボットの股関節構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脚式移動ロボットの股関節構造に関する技術としては、例えば特許文献１から特許文献３に記載される技術が知られている。特許文献１に係る従来技術にあっては、股関節を駆動する各モータを上体側に配置することで、脚部末端側の重量を軽量化し、脚部に発生する慣性モーメントを減少させるように構成している。
【０００３】
また、特許文献２に係る従来技術にあっては、股関節に平行リンク機構を設けて左右の脚部を連結し、遊脚の着地時に前記平行リンク機構を動作させて着地する脚部を上方に駆動することで、着地衝撃力を緩和させるように構成している。
【０００４】
また、特許文献３に係る従来技術にあっては、股関節の各自由度のうち、ヨー軸回りの自由度を生成する回転軸をロール軸方向に対してオフセットさせることで、ロボットの方向転換時における足平同士の干渉を回避するように構成している。
【０００５】
ところで、脚式移動ロボットの上体を屈曲させる場合（前屈あるいは後屈させる場合）、股関節に設けられたピッチ軸あるいはロール軸回りの各回転軸の可動域のみでは、所望の屈曲量を得ることができない場合があった。
【０００６】
そこで、上体の屈曲量を増大させる技術として、上体を上部と下部に分割すると共に、それらをピッチ軸回りの自由度を有する関節を介して連結し、前記上体の上部と下部をピッチ軸回りに相対回転させることで、上体の屈曲量を股関節の可動域以上に大きく得るようにした技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２５９２３４０号公報（第４頁から第５頁、図２など）
【特許文献２】
特開２００１−６２７６１号公報（段落００５３から００５５、図１２など）
【特許文献３】
特開２００１−１５０３７１号公報（段落００７０から００５６、図５、図７など）
【非特許文献１】
川田工業株式会社、“働く人間型ロボットによる”起き上がる・寝転ぶ”動作に成功”、［ｏｎｌｉｎｅ］、２００２年９月１９日、川田工業株式会社ホームページ、ｔｏｐｉｃｓ、［２００３年５月２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋａｗａｄａ．ｃｏ．ｊｐ／ｇｅｎｅｒａｌ／ｔｏｐｉｃｓ／０２０９１９＃ｈｒｐ−２ｐ．ｈｔｍｌ＞
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記した非特許文献１に係る技術にあっては、上体を上部と下部に分割するように構成していることから、上体内部への機器の収容性が低下するという不具合があった。
【０００９】
また、股関節の可動域が不足するということは、上体の屈曲量が不足するのと同時に、脚部の可動域を大きく確保できないことを意味する。上記した非特許文献１に係る技術にあっては、上体に関節を設けることによって上体の屈曲量を増大させているため、脚部の可動域についてはなんら増大されず、下半身を含めたロボットの姿勢や歩容の自由度を向上させるには至っていなかった。
【００１０】
従って、この発明の目的は、上体の屈曲量および脚部の可動域を増大させ、姿勢や歩容の自由度を向上させると共に、上体への機器の収容性を低下させることのないようにした脚式移動ロボットを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１項にあっては、上体と大腿リンクを連結する股関節と、前記大腿リンクと下腿リンクを連結する膝関節と、前記下腿リンクと足平を連結する足首関節を有する脚部を備え、前記脚部を駆動して移動する脚式移動ロボットにおいて、前記股関節は、ヨー軸回りの自由度を生成する第１の回転軸と、ロール軸回りの自由度を生成する第２の回転軸と、ピッチ軸回りの自由度を生成する第３の回転軸とを備えると共に、さらに、冗長自由度を生成する第４の回転軸を備えるように構成した。
【００１２】
このように、請求項１項にあっては、上体と大腿リンクを連結する股関節が、ヨー軸回りの自由度を生成する第１の回転軸と、ロール軸回りの自由度を生成する第２の回転軸と、ピッチ軸回りの自由度を生成する第３の回転軸とを備えると共に、さらに、冗長自由度を生成する第４の回転軸を備えるように構成したので、上体の屈曲量と脚部の可動域を増大させることができるため、姿勢や歩容の自由度を向上させることができる。また、上体が分割されないことから、上体への機器の収容性が低下することもない。
【００１３】
また、請求項２項にあっては、前記股関節は、前記第１から第３の回転軸のいずれかの回転軸を介して前記上体に連結される第１の部材と、前記第１から第３の回転軸のうちの残余の回転軸を介して前記大腿リンクに連結される第２の部材を備えると共に、前記第１の部材と第２の部材を、前記第４の回転軸を介して連結するように構成した。
【００１４】
このように、請求項２項にあっては、第１から第３の回転軸のいずれかの回転軸を介して上体に連結される第１の部材と、前記第１から第３の回転軸のうちの残余の回転軸を介して大腿リンクに連結される第２の部材を備えると共に、前記第１の部材と第２の部材を、第４の回転軸を介して連結するように構成したので、請求項１項と同様に、上体の屈曲量と脚部の可動域を増大させることができ、姿勢や歩容の自由度を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項３項にあっては、前記第４の回転軸は、前記ヨー軸と非平行な回転軸であるように構成した。
【００１６】
このように、請求項３項にあっては、第４の回転軸が、ロボットのヨー軸と非平行な回転軸であるように構成したので、請求項１項と同様に、上体の屈曲量と脚部の可動域を増大させることができ、姿勢や歩容の自由度を向上させることができる。
【００１７】
また、請求項４項にあっては、前記第４の回転軸を、前記第１の回転軸より前記ロール軸方向において前方に配置するように構成した。
【００１８】
このように、請求項４項にあっては、第４の回転軸を、第１の回転軸よりロール軸方向において前方（換言すれば、ロボットの進行方向において前方）に配置するように構成したので、従前の請求項で述べた効果に加え、上体の前屈動作が容易となる。
【００１９】
また、請求項５項にあっては、前記第１の回転軸を駆動する第１回転軸用モータと、前記第１回転軸用モータの出力を減速する第１回転軸用減速機とを備えると共に、前記第１回転軸用モータと第１回転軸用減速機を、それらの出力軸が前記第１の回転軸と同軸になるように配置するように構成した。
【００２０】
このように、請求項５項にあっては、第１の回転軸を駆動する第１回転軸用モータと、前記第１回転軸用モータの出力を減速する第１回転軸用減速機とを備えると共に、前記第１回転軸用モータと第１回転軸用減速機を、それらの出力軸が前記第１の回転軸と同軸になるように配置するように構成したので、従前の請求項で述べた効果に加え、第１の回転軸に関する出力伝達系の構造をコンパクト化できる。
【００２１】
また、請求項６項にあっては、前記第２の回転軸を駆動する第２回転軸用モータと、前記第２回転軸用モータの出力を減速する第２回転軸用減速機とを備えると共に、前記第２回転軸用モータと第２回転軸用減速機を、それらの出力軸が前記第２の回転軸と同軸になるように配置するように構成した。
【００２２】
このように、請求項６項にあっては、第２の回転軸を駆動する第２回転軸用モータと、前記第２回転軸用モータの出力を減速する第２回転軸用減速機とを備えると共に、前記第２回転軸用モータと第２回転軸用減速機を、それらの出力軸が第２の回転軸と同軸になるように配置するように構成したので、従前の請求項で述べた効果に加え、第２の回転軸に関する出力伝達系の構造をコンパクト化できる。
【００２３】
また、請求項７項にあっては、前記第３の回転軸を駆動する第３回転軸用モータと、前記第３回転軸用モータの出力を減速する第３回転軸用減速機とを備えると共に、前記第３回転軸用減速機を、その出力軸が前記第３の回転軸と同軸になるように配置するように構成した。
【００２４】
このように、請求項７項にあっては、第３の回転軸を駆動する第３回転軸用モータと、前記第３回転軸用モータの出力を減速する第３回転軸用減速機とを備えると共に、前記第３回転軸用減速機を、その出力軸が第３の回転軸と同軸になるように配置するように構成したので、従前の請求項で述べた効果に加え、第３の回転軸に関する出力伝達系の構造をコンパクト化できる。また、第３回転軸用減速機の出力軸と第３の回転軸を同軸にすることで、第３の回転軸を駆動するのに必要とされる他の伝達要素は第３回転軸用モータと第３回転軸用減速機の間に配置されるもののみとなる。かかる伝達要素は、減速される前の小さな駆動力（即ち、第３回転軸用モータの出力）を第３回転軸用減速機に伝達すればよいため、伝達容量を小さく設定することができる。そのため、比較的軽量な伝達要素を使用することができることから、電動モータと減速機の離間距離が増加して伝達要素が延長されても大きな重量の増加を招くことがなく、よって第３回転軸用電動モータの配置位置の自由度を向上させることができる。
【００２５】
また、請求項８項にあっては、前記第４の回転軸を駆動する第４回転軸用モータを備えると共に、前記第４回転軸用モータを、前記第４の回転軸と同位置あるいはそれより上体側に配置するように構成した。
【００２６】
このように、請求項８項にあっては、第４の回転軸を駆動する第４回転軸用モータを備えると共に、前記第４回転軸用モータを、前記第４の回転軸と同位置あるいはそれより上体側に配置するように構成したので、第４回転軸用モータは第４の回転軸の回転対象とならないため、第４の回転軸の駆動時に脚部に発生する慣性モーメントを低減することができる。
【００２７】
また、請求項９項にあっては、前記第４回転軸用モータの出力を減速する第４回転軸用減速機を備えると共に、前記第４回転軸用減速機を、その出力軸が前記第４の回転軸と同軸になるように配置するように構成した。
【００２８】
このように、請求項９項にあっては、第４回転軸用モータの出力を減速する第４回転軸用減速機を備えると共に、前記第４回転軸用減速機を、その出力軸が第４の回転軸と同軸になるように配置するように構成したので、従前の請求項で述べた効果に加え、第４の回転軸に関する出力伝達系の構造をコンパクト化できる。また、第４回転軸用減速機の出力軸と第４の回転軸を同軸にすることで、第４の回転軸を駆動するのに必要とされる他の伝達要素は第４回転軸用モータと第４回転軸用減速機の間に配置されるもののみとなる。かかる伝達要素は、減速される前の小さな駆動力（即ち、第４回転軸用モータの出力）を第４回転軸用減速機に伝達すればよいため、伝達容量を小さく設定することができる。そのため、比較的軽量な伝達要素を使用することができることから、電動モータと減速機の離間距離が増加して伝達要素が延長されても大きな重量の増加を招くことがなく、よって第４回転軸用電動モータの配置位置の自由度を向上させることができる。
【００２９】
また、請求項１０項にあっては、前記第２の部材と上腿リンクは、少なくとも前記第２の回転軸を介して連結されると共に、前記第４回転軸用モータを、前記第２回転軸用モータより上体側に配置するように構成した。
【００３０】
このように、請求項１０項にあっては、第２の部材と上腿リンクは、少なくとも第２の回転軸を介して連結される、換言すれば、第４の回転軸は第２の回転軸より上体側に配置されると共に、第４回転軸用モータを第２回転軸用モータより上体側に配置するように構成したので、脚部の末端側の重量を軽量化する（脚部の重心位置を末端側から遠くする）ことができ、ロボットの移動時に脚部に発生する慣性モーメントを低減できる。即ち、第４の回転軸を第２の回転軸より上体側に配置することで、第４の回転軸によって回転させられる部材は第２の回転軸によって回転させられる部材に比して多くなる。このため、第４回転軸用モータは、第２回転軸用モータより大きな駆動力が要求されることから、より大型で重量の重いものが使用される。従って、第４回転軸用モータを第２回転軸用モータより上体側に配置することで、脚部の末端側の重量を軽量化し、脚部に発生する慣性モーメントを低減することができる。
【００３１】
また、請求項１１項にあっては、前記第２の部材と上腿リンクは、少なくとも前記第２の回転軸を介して連結されると共に、前記第４回転軸用モータを、前記第３回転軸用モータより上体側に配置するように構成した。
【００３２】
このように、請求項１１項にあっては、第２の部材と上腿リンクは、少なくとも第３の回転軸を介して連結される、換言すれば、第４の回転軸は第３の回転軸より上体側に配置されると共に、第４回転軸用モータを第３回転軸用モータより上体側に配置するように構成したので、脚部の末端側の重量を軽量化する（脚部の重心位置を末端側から遠くする）ことができ、ロボットの移動時に脚部に発生する慣性モーメントを低減できる。即ち、第４の回転軸を第３の回転軸より上体側に配置することで、第４の回転軸によって回転させられる部材は第３の回転軸によって回転させられる部材に比して多くなる。このため、第４回転軸用モータは、第３回転軸用モータより大きな駆動力が要求されることから、より大型で重量の重いものが使用される。従って、第４回転軸用モータを第３回転軸用モータより上体側に配置することで、脚部の末端側の重量を軽量化し、脚部に発生する慣性モーメントを低減することができる。
【００３３】
また、請求項１２項にあっては、前記第４回転軸用モータを、前記ロール軸方向において、前記脚部の中心軸を挟んで前記第４の回転軸と対向する位置に配置するように構成した。
【００３４】
このように、請求項１２項にあっては、第４回転軸用モータを、ロール軸方向において、脚部の中心軸を挟んで第４の回転軸と対向する位置に配置するように構成したので、従前の請求項で述べた効果に加え、脚部の重心バランスを向上させることができる。また、上体を大きく前屈させた場合であっても、上体と第４回転軸用モータが干渉することがないため、大きな前屈量を得ることができる。
【００３５】
また、請求項１３項にあっては、前記第１の回転軸を、前記脚部の中心軸に対し、前記ロール軸方向にオフセットさせるように構成した。
【００３６】
このように、請求項１３項にあっては、第１の回転軸を、脚部の中心軸に対し、ロール軸方向にオフセットさせるように構成したので、脚部を回旋させたときの足平同士の干渉を抑制することができると共に、脚部の回旋角度を増大させることができる。
【００３７】
また、請求項１４項にあっては、前記第２の回転軸と第３の回転軸を直交させるように構成した。
【００３８】
このように、請求項１４項にあっては、第２の回転軸と第３の回転軸を直交させるように構成したので、従前の請求項で述べた効果に加え、股関節に冗長自由度を生成する第４の回転軸を設けた場合であっても、股関節をコンパクトにすることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照してこの発明の一つの実施の形態に係る脚式移動ロボットについて説明する。
【００４０】
図１はこの実施の形態に係る脚式移動ロボット、より詳しくは、２足歩行ロボットの模式図である。
【００４１】
図示の如く、２足歩行ロボット（以下「ロボット」という）１０は、左右それぞれの脚部１２Ｒ，１２Ｌ（右側をＲ、左側をＬとする。以下同じ）を備える。左右の脚部１２Ｒ，１２Ｌは、それぞれ、上体１４と大腿リンク１６Ｒ，１６Ｌを連結する股関節１８Ｒ，１８Ｌと、大腿リンク１６Ｒ，１６Ｌと下腿リンク２０Ｒ，２０Ｌを連結する膝関節２２Ｒ，２２Ｌと、下腿リンク２０Ｒ，２０Ｌと足平２４Ｒ，２４Ｌを連結する足首関節２６Ｒ，２６Ｌとを有する。
【００４２】
股関節１８Ｒ，１８Ｌは、ヨー軸（Ｚ軸。鉛直方向）回りの自由度を生成する股関節ヨー軸１８ＲＺ，１８ＬＺ（前記した第１の回転軸）と、ロール軸（Ｘ軸。ロボット１０の進行方向）回りの自由度を生成する股関節ロール軸１８ＲＸ，１８ＬＸ（前記した第２の回転軸）と、ピッチ軸（Ｙ軸。ロボット１０の進行方向および鉛直方向に直行する左右方向）回りの自由度を生成する股関節ピッチ軸１８ＲＹ，１８ＬＹ（前記した第３の回転軸）と、ピッチ軸回りの冗長自由度を生成する股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲ（前記した第４の回転軸）を備える。股関節ロール軸１８ＲＸ，１８ＬＸと股関節ピッチ軸１８ＲＹ，１８ＬＹは、図示の如く直交させられる。
【００４３】
また、股関節１８Ｒ，１８Ｌは、股関節ヨー軸１８ＲＺ，１８ＬＺを介して上体１４に連結される第１の股関節リンク３０Ｒ，３０Ｌ（前記した第１の部材）と、股関節ロール軸１８ＲＸ，１８ＬＸと股関節ピッチ軸１８ＲＹ，１８ＬＹを介して大腿リンク１６Ｒ，１６Ｌに連結される第２の股関節リンク３２Ｒ，３２Ｌ（前記した第２の部材）を備える。第１の股関節リンク３０Ｒ，３０Ｌと第２の股関節リンク３２Ｒ，３２Ｌは、股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲを介して連結される。尚、第１の股関節リンク３０Ｒ，３０Ｌおよび第２の股関節リンク３２Ｒ，３２Ｌは、股関節１８Ｒ，１８Ｌの一部をなしても違和感のないよう、大腿リンク１６Ｒ，１６Ｌや下腿リンク２０Ｒ，２０Ｌに比して短く形成される。
【００４４】
膝関節２２Ｒ，２２Ｌは、ピッチ軸回りの自由度を生成する膝関節ピッチ軸２２ＲＹ，２２ＬＹを備える。また、足首関節２６Ｒ，２６Ｌは、ロール軸回りの自由度を生成する足首関節ロール軸２６ＲＸ，２６ＬＸと、ピッチ軸回りの自由度を生成する足首関節ピッチ軸２６ＲＹ，２６ＬＹを備える。上記した各回転軸は、後述する各電動モータによって駆動される。
【００４５】
足首関節２６Ｒ，２６Ｌと足平２４Ｒ，２４Ｌの間には、公知の６軸力センサが取り付けられ、力の３方向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚとモーメントの３方向成分Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚとを測定し、脚部１２Ｒ，１２Ｌの着地の有無と、床面から脚部１２Ｒ，１２Ｌに作用する床反力などを検出する。また、上体１４には傾斜センサが設置され、ロボット１０のＺ軸に対する傾きとその角速度を検出する。また、各回転軸を駆動する電動モータには、その回転量を検出するロータリエンコーダが設けられる。
【００４６】
これら各センサの出力は、上体１４に収容された制御ユニットに入力される。制御ユニットは、メモリに格納されているデータおよび入力された検出値に基づき、各回転軸を駆動するモータの制御値を算出する。尚、制御値の算出手法についてはこの発明の主旨とするところではないので、詳しい説明を省略すると共に、それに用いられる上記した各センサや制御ユニットの図示も省略する。
【００４７】
このように、この実施の形態に係るロボット１０は、左右の脚部１２Ｒ，１２Ｌのそれぞれについて７つの回転軸（自由度）を与えられ、これら７×２＝１４個の回転軸を電動モータで駆動することにより、脚部全体に所望の動きを与えて任意に３次元空間を移動することができる。尚、上体１４には、例えば国際公開第ＷＯ  ０２／４０２２６  Ａ１パンフレットに記載されるような腕部や頭部が接続されるが、それらの構造はこの発明の要旨に直接の関係を有しないため、図示および説明を省略する。
【００４８】
続いて、図２以降を参照し、ロボット１０の脚部１２Ｒ，１２Ｌについて詳説する。尚、以下、右側の脚部１２Ｒを例に挙げて説明するが、左右の脚部１２Ｒ，１２Ｌは左右対称のため、以下の説明は左側の脚部１２Ｌにも妥当する。
【００４９】
図２は、図１で模式的に示した脚部１２Ｒを詳しく示す右側面図である。また、図３は、脚部１２Ｒを詳しく示す正面図である。
【００５０】
両図に示すように、上体１４には、股関節ヨー軸１８ＲＺを駆動する電動モータ５０（以下「股関節ヨー軸用モータ」という）が配置される。尚、股関節ヨー軸１８ＲＺは、脚部１２Ｒの中心軸１２ＲＣと一致させられる。
【００５１】
股関節ヨー用軸モータ５０の出力軸は、上体１４の下端に取り付けられた減速機５２（以下「股関節ヨー軸用減速機」という）に直接接続され、よって股関節ヨー用軸モータ５０の出力は、股関節ヨー軸用減速機５２に直接伝達される。また、股関節ヨー軸用減速機５２は、その出力軸が股関節ヨー軸１８ＲＺと同軸となるように配置され、よって股関節ヨー軸用減速機５２によって減速された出力は、股関節ヨー軸１８ＲＺに直接伝達されて第１の股関節リンク３０Ｒを上体１４に対して回旋させる。尚、股関節ヨー軸用減速機５２は、入力軸（即ち、股関節ヨー用軸モータ５０の出力軸）と出力軸が同軸上に位置するように構成される。即ち、股関節ヨー用軸モータ５０と股関節ヨー軸用減速機５２の各出力軸は、股関節ヨー軸１８ＲＺと同軸とされる。
【００５２】
第１の股関節リンク３０Ｒには、股関節冗長軸１８ＲＲを駆動する電動モータ５４（以下「股関節冗長軸用モータ」という）が配置される。股関節冗長軸用モータ５４の出力は、ベルト５６を介して減速機５８（以下「股関節冗長軸用減速機」という）に伝達される。股関節冗長軸用減速機５８は、その出力軸が股関節冗長軸１８ＲＲと同軸になるように配置され、よって股関節冗長軸用減速機５８によって減速された出力は、股関節冗長軸１８ＲＲに直接伝達されて第１の股関節リンク３０Ｒと第２の股関節リンク３２Ｒをピッチ軸回りに相対回転させる。
【００５３】
ここで、股関節冗長軸用モータ５４は、股関節冗長軸１８ＲＲより上体１４側に配置される。このため、股関節冗長軸用モータ５４は、股関節冗長軸１８ＲＲの回転対象とならない。さらに言及すれば、股関節冗長軸用モータ５４より上体側にはヨー軸回り以外の自由度が存在しないため、股関節冗長軸用モータ５４はヨー軸回りの回転を除いて回転対象とはならない。従って、股関節冗長軸１８ＲＲの駆動時、ひいてはロボット１０の移動時に脚部１２Ｒに発生する慣性モーメントを低減することができる。
【００５４】
上腿リンク１６Ｒには、股関節ロール軸１８ＲＸを駆動する電動モータ６０（以下「股関節ロール軸用モータ」という）が配置される。股関節ロール用軸モータ６０の出力軸は、上腿リンク１６Ｒに取り付けられた減速機６２（以下「股関節ロール軸用減速機」という）に直接接続され、よって股関節ロール用軸モータ６０の出力は、股関節ロール軸用減速機６２に直接伝達される。
【００５５】
また、股関節ロール軸用減速機６２は、その出力軸が股関節ロール軸１８ＲＸと同軸となるように配置され、よって股関節ロール軸用減速機６２によって減速された出力は、股関節ロール軸１８ＲＸに直接伝達されて第２の股関節リンク３２Ｒと上腿リンク１６Ｒをロール軸回りに相対回転させる。尚、股関節ロール軸用減速機６２は、入力軸（即ち、股関節ロール用軸モータ６０の出力軸）と出力軸が同軸上に位置するように構成される。即ち、股関節ロール用軸モータ６０と股関節ロール軸用減速機６２の各出力軸は、股関節ロール軸１８ＲＸと同軸とされる。
【００５６】
また、上腿リンク１６Ｒには、股関節ピッチ軸１８ＲＹを駆動する電動モータ６６（以下「股関節ピッチ軸用モータ」という）が配置される。股関節ピッチ軸用モータ６６の出力は、ベルト６８を介して減速機７０（以下「股関節ピッチ軸用減速機」という）に伝達される。股関節ピッチ軸用減速機７０は、その出力軸が股関節ピッチ軸１８ＲＹと同軸になるように配置され、よって股関節ピッチ軸用減速機７０によって減速された出力は、股関節ピッチ軸１８ＲＹに直接伝達されて第２の股関節リンク３２Ｒと上腿リンク１６Ｒをピッチ軸回りに相対回転させる。
【００５７】
このように、この実施の形態にあっては、股関節冗長軸１８ＲＲを股関節ロール軸１８ＲＸおよび股関節ピッチ軸１８ＲＹより上体１４側に配置すると共に、股関節冗長軸用モータ５４を股関節ロール軸用モータ６０および股関節ピッチ軸用モータ６６より上体１４側に配置するように構成したので、脚部１２Ｒの末端側の重量を軽量化（脚部１２Ｒの重心位置を末端側から遠くする）することができ、ロボット１０の移動時に脚部に発生する慣性モーメントを低減できる。
【００５８】
これについて具体的に説明すると、股関節冗長軸１８ＲＲを股関節ロール軸１８ＲＸおよび股関節ピッチ軸１８ＲＹより上体１４側に配置することで、股関節冗長軸１８ＲＲによって回転させられる部材（第２の股関節リンク３２Ｒから足平２４Ｒまで）は、股関節ロール軸１８ＲＸや股関節ピッチ軸１８ＲＹによって回転させられる部材（上腿リンク１６Ｒから足平２４Ｒまで）に比して多くなる。このため、股関節冗長軸用モータ５４は、股関節ロール軸用モータ６０および股関節ピッチ軸用モータ６６より大きな駆動力が要求されることから、より大型で重量の重いものが使用される。従って、より重量の重い股関節冗長軸用モータ５４を股関節ロール軸用モータ６０および股関節ピッチ軸用モータ６６より上体１４側に配置することで、脚部１２Ｒの末端側の重量を軽量化し、ロボット１０の移動時に脚部１２Ｒに発生する慣性モーメントを低減することができる。
【００５９】
図２および図３の説明を続けると、上腿リンク１６Ｒには、さらに膝関節ピッチ軸２２ＲＹを駆動する電動モータ７４（以下「膝関節ピッチ軸用モータ」という）が配置される。膝関節ピッチ軸用モータ７４の出力は、ベルト７６を介して減速機７８（以下「膝関節ピッチ軸用減速機」という）に伝達される。膝関節ピッチ軸用減速機７８は、その出力軸が膝関節ピッチ軸２２ＲＹと同軸になるように配置され、よって膝関節ピッチ軸用減速機７８によって減速された出力は、膝関節ピッチ軸２２ＲＹに直接伝達されて上腿リンク１６Ｒと下腿リンク２０Ｒをピッチ軸回りに相対回転させる。
【００６０】
また、下腿リンク２０Ｒには、足首関節ロール軸２６ＲＸを駆動する電動モータ８０（以下「足首関節ロール軸用モータ」という）が配置される。足首関節ロール用軸モータ８０の出力軸は、下腿リンク２０Ｒに取り付けられた減速機８２（以下「足首関節ロール軸用減速機」という）に直接接続され、よって足首関節ロール用軸モータ８０の出力は足首関節ロール軸用減速機８２に直接伝達される。
【００６１】
足首関節ロール軸用減速機８２は、その出力軸が足首関節ロール軸２６ＲＸと同軸となるように配置され、よって足首関節ロール軸用減速機８２によって減速された出力は、足首関節ロール軸２６ＲＸに直接伝達されて下腿リンク２０Ｒと足平２４Ｒをロール軸回りに相対回転させる。尚、足首関節ロール軸用減速機８２は、入力軸（即ち、足首関節ロール用軸モータ８０の出力軸）と出力軸が同軸上に位置するように構成される。即ち、足首関節ロール用軸モータ８０と足首関節ロール軸用減速機８２の各出力軸は、足首関節ロール軸２６ＲＸと同軸とされる。
【００６２】
さらに、下腿リンク２０Ｒには、足首関節ピッチ軸２６ＲＹを駆動する電動モータ８４（以下「足首関節ピッチ軸用モータ」という）が配置される。足首関節ピッチ軸用モータ８４の出力は、ベルト８６を介して減速機８８（以下「足首関節ピッチ軸用減速機」という）に伝達される。足首関節ピッチ軸用減速機８８は、その出力軸が足首関節ピッチ軸２６ＲＹと同軸になるように配置され、よって足首関節ピッチ軸用減速機８８によって減速された出力は、足首関節ピッチ軸２６ＲＹに直接伝達されて下腿リンク２０Ｒと足平２４Ｒをピッチ軸回りに相対回転させる。
【００６３】
このように、この実施の形態に係るロボット１０にあっては、股関節１８Ｒ，１８Ｌが、ヨー軸回りの自由度を生成する股関節ヨー軸１８ＲＺ，１８ＬＺと、ロール軸回りの自由度を生成する股関節ロール軸１８ＲＸ，１８ＬＸと、ピッチ軸回りの自由度を生成する股関節ピッチ軸１８ＲＹ，１８ＬＹとを備えると共に、さらに、ピッチ軸回りの冗長自由度を生成する股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲを備えるように構成したので、股関節１８Ｒの可動域が増大し、上体１４の屈曲量（前屈量および後屈量）を増大させることができる。
【００６４】
また、脚部１２Ｒ，１２Ｌの可動域を増大させることができるため、例えば図４に示すような内股旋回や図５に示すような蟹股旋回、しゃがみ込みなどが可能となるなど、ロボット１０の姿勢や歩容の自由度を向上させることができる。
【００６５】
さらに、股関節ロール軸１８ＲＸ，１８ＬＸと股関節ピッチ軸１８ＲＹ，１８ＬＹを直交させたため、股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲを設けた場合であっても、股関節１８Ｒ，１８Ｌをコンパクトにすることができる。
【００６６】
尚、従来技術のように上体１４が分割されないことから、上体１４への機器の収容性が低下することもない。また、股関節１８Ｒ，１８Ｌに冗長自由度を設けることで、上体１４に関節（自由度）を設けた場合に比して上体１４の到達可能範囲、ひいては上体１４に取り付けられた腕部の到達可能範囲をより拡大することができる。これは、股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲと股関節の他の回転軸とが近接して配置されることにより、人間で言えば、体の柔軟性がより高くなったのと同様の効果を得ることができるためである。
【００６７】
また、脚部１２Ｒ，１２Ｌの着地時に、股関節ピッチ軸１８ＲＹ，１８ＬＹ、股関節ロール軸１８ＲＸ，１８ＬＸおよび股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲを適宜に駆動する、例えば、図６に示すように、股関節ピッチ軸１８ＲＹ（１８ＬＹ）と股関節冗長軸１８ＲＲ（１８ＬＲ）を逆回転させるように駆動する（股関節１８Ｒ（１８Ｌ）を収縮させる方向に駆動する）ことで、脚部１２Ｒ（１２Ｌ）にコンプライアンス機能を与えることができる。
【００６８】
図７は、股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲを設け、脚部１２Ｒ，１２Ｌの着地時に股関節ピッチ軸１８ＲＹ，１８ＬＹと股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲを逆方向に駆動した場合の着地衝撃力（実線で示す）と、然らざる場合の着地衝撃力（破線で示す）を対比して示すグラフである。同図に示すように、股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲを設けてコンプライアンス機能を与えることにより、着地衝撃力（具体的には、Ｚ軸方向に作用する力。即ち、前記したＦｚ）を速やかに収束させることができ、より安定した歩行や走行が可能となる。
【００６９】
また、従来技術で例示したように、左右の脚部を平行リンク機構で連結した場合、上方に駆動できるのは一方の脚部のみであるから、例えば両脚を同時に着地させる場合などにあっては、着地衝撃力を緩和できないという不具合があった。これに対し、この実施の形態にあっては、左右の股関節１８Ｒ，１８Ｌの双方に股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲを設けることで、両脚に独立したコンプライアンス機能を与えることができるため、かかる不具合が生じない。
【００７０】
また、図２に良く示すように、股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲは、脚部の中心軸１２ＲＣ，１２ＬＣよりロボット１０の進行方向（Ｘ軸（ロール軸）方向）において前方に配置されるため、上体１４の前屈動作が容易となる。
【００７１】
さらに、重量物である股関節冗長軸用モータ５４を、ロール軸方向において脚部の中心軸１２ＲＣ，１２ＬＣを挟んで股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲと対向する位置（ロボット１０の進行方向において後方）に配置したので、股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲを脚部の中心軸１２ＲＣ，１２ＬＣより前方に配置した場合であっても、脚部１２Ｒ，１２Ｌの重心バランスを向上させることができる。また、重量物である股関節冗長軸用モータ５４がロボット１０の進行方向において後方に配置されることで、ロボット１０が立位のまま前屈した際の安定性が向上する。さらに、上体１４を大きく前屈させた場合であっても、上体１４と股関節冗長軸用モータ５４が干渉することがないため、大きな前屈量を得ることができる。
【００７２】
尚、この実施の形態に係るロボット１０のように、歩行形態を人間と同様な２足歩行とした場合、後屈量に比して前屈量が大きい方が自然であるので、股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲを前方に配置し、股関節冗長軸用モータ５４を後方に配置するようにしたが、前屈量に比して後屈量を大きく得たい場合は、股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲを後方に配置し、股関節冗長軸用モータ５４を前方に配置すれば良い。
【００７３】
また、上記した各回転軸と、それらに電動モータの出力を伝達する減速機の出力軸を同軸としたので、出力伝達系の構造をコンパクト化することができる。特に、股関節ヨー軸１８ＲＺ，１８ＬＺ、股関節ロール軸１８ＲＸ，１８ＬＸおよび足首関節ロール軸２６ＲＸ，２６ＬＸに関しては、各回転軸と電動モータと減速機が全て同軸上に配置され、他の伝達要素を介在させることなくそれらが直接接続されることから、出力伝達系の構造をより一層コンパクト化することができる。
【００７４】
他方、股関節ピッチ軸１８ＲＹ，１８ＬＹ、股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲ、膝関節ピッチ軸２２ＲＹ，２２ＬＹおよび足首関節ピッチ軸２６ＲＹ，２６ＬＹに関しては、ヨー軸やロール軸に比して大きな駆動力が必要とされることから、各電動モータと減速機を、ベルト（および直径の異なるプーリ）を介して接続し、減速機の入力を増幅させるようにしている。ここで、電動モータと減速機の間に介在させられるベルトは、減速機によって減速される前の比較的小さな駆動力、即ち、電動モータの出力そのものを伝達すればよいため、伝達容量を小さく設定することができる。そのため、比較的幅や厚みの少ない軽量なベルトを使用することができることから、電動モータと減速機の離間距離を増加させてベルトを延長させても大きな重量の増加を招くことがない。従って、各電動モータの配置位置の自由度を向上させることができる。
【００７５】
尚、上記において、股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲはピッチ軸回りの自由度を生成するようにしたが、ヨー軸（Ｚ軸。鉛直方向）と非平行な回転軸、即ち、上体１４の屈曲量を変化させるような回転軸であれば、上述したのと同様の効果を得ることができる。股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲをどのように配置するかは、ロボット１０にとらせるべき姿勢や歩容に応じて適宜決定すれば良い。股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲによってピッチ軸回り以外の自由度が生成される例（具体的にはＸＹ平面上に生成される例）を図８に示す。
【００７６】
また、股関節ヨー軸１８ＲＺ，１８ＬＺを、脚部の中心軸１２ＲＣ，１２ＲＣと一致させるようにしたが、股関節ヨー軸１８ＲＺ，１８ＬＺを脚部の中心軸１２ＲＣ，１２ＬＣに対してロール軸方向にオフセットさせても良い。そうすることで、脚部１２Ｒ，１２Ｌを回旋させたときの足平同士の干渉を抑制することができると共に、脚部１２Ｒ，１２Ｌの回旋角度を増大させることができる。
【００７７】
また、股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲ、股関節ピッチ軸１８ＲＹ，１８ＬＹ、膝関節ピッチ軸２２ＲＹ，２２ＬＹおよび足首関節ピッチ軸２６ＲＹ，２６ＬＹに関し、各電動モータと減速機の間にベルトを介在させるようにしたが、各電動モータを回転軸と同位置に配置し、電動モータと減速機と回転軸とを同軸として直接接続するようにしても良い。
【００７８】
また、股関節１８Ｒ，１８Ｌにおいて、各回転軸を上体１４側から順に股関節ヨー軸１８ＲＺ，１８ＬＺ、股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲ、股関節ロール軸１８ＲＸ，１８ＬＸおよび股関節ピッチ軸１８ＲＹ，１８ＬＹと配置したが、必ずしもそれに限られるものではない。
【００７９】
以上のように、この発明の一つの実施の形態に係る脚式移動ロボットにおいては、上体（１４）と大腿リンク（１６Ｒ，１６Ｌ）を連結する股関節（１８Ｒ，１８Ｌ）と、前記大腿リンク（１６Ｒ，１６Ｌ）と下腿リンク（２０Ｒ，２０Ｌ）を連結する膝関節（２２Ｒ，２２Ｌ）と、前記下腿リンク（２０Ｒ，２０Ｌ）と足平（２４Ｒ，２４Ｌ）を連結する足首関節（２６Ｒ，２６Ｌ）を有する脚部（１２Ｒ，１２Ｌ）を備え、前記脚部（１２Ｒ，１２Ｌ）を駆動して移動する脚式移動ロボット（１０）において、前記股関節（１８Ｒ，１８Ｌ）は、ヨー軸（Ｚ軸）回りの自由度を生成する第１の回転軸（股関節ヨー軸１８ＲＺ，１８ＬＺ）と、ロール軸（Ｘ軸）回りの自由度を生成する第２の回転軸（股関節ロール軸１８ＲＸ、１８ＬＸ）と、ピッチ軸（Ｙ軸）回りの自由度を生成する第３の回転軸（股関節ピッチ軸１８ＲＹ，１８ＬＹ）とを備えると共に、さらに、冗長自由度を生成する第４の回転軸（股関節冗長軸１８ＲＲ，１８ＬＲ）を備えるように構成した。
【００８０】
また、前記股関節（１８Ｒ，１８Ｌ）は、前記第１から第３の回転軸のいずれかの回転軸（股関節ヨー軸１８ＲＺ，１８ＬＺ）を介して前記上体（１４）に連結される第１の部材（第１の股関節リンク３０Ｒ、３０Ｌ）と、前記第１から第３の回転軸うちの残余の回転軸（股関節ロール軸１８ＲＸ、１８ＬＸおよび股関節ピッチ軸１８ＲＹ，１８ＬＹ）を介して前記大腿リンク（１６Ｒ、１６Ｌ）に連結される第２の部材（第２の股関節リンク３２Ｒ、３２Ｌ）を備えると共に、前記第１の部材（３０Ｒ、３０Ｌ）と第２の部材（３２Ｒ、３２Ｌ）を、前記第４の回転軸（１８ＲＲ，１８ＬＲ）を介して連結するように構成した。
【００８１】
また、前記第４の回転軸（１８ＲＲ，１８ＬＲ）は、前記ヨー軸（Ｚ軸）と非平行な回転軸であるように構成した。
【００８２】
また、前記第４の回転軸（１８ＲＲ，１８ＬＲ）を、前記第１の回転軸（１８ＲＺ，１８ＬＺ）より前記ロール軸方向において前方に配置するように構成した。
【００８３】
また、前記第１の回転軸（１８ＲＺ，１８ＬＺ）を駆動する第１回転軸用モータ（股関節ヨー軸用モータ５０）と、前記第１回転軸用モータ（５０）の出力を減速する第１回転軸用減速機（股関節ヨー軸用減速機５２）とを備えると共に、前記第１回転軸用モータ（５０）と第１回転軸用減速機（５２）を、それらの出力軸が前記第１の回転軸（１８ＲＺ，１８ＬＺ）と同軸になるように配置するように構成した。
【００８４】
また、前記第２の回転軸（１８ＲＸ，１８ＬＸ）を駆動する第２回転軸用モータ（股関節ロール軸用モータ６０）と、前記第２回転軸用モータ（６０）の出力を減速する第２回転軸用減速機（股関節ロール軸用減速機６２）とを備えると共に、前記第２回転軸用モータ（６０）と第２回転軸用減速機（６２）を、それらの出力軸が前記第２の回転軸（１８ＲＸ，１８ＬＸ）と同軸になるように配置するように構成した。
【００８５】
また、前記第３の回転軸（１８ＲＹ，１８ＬＹ）を駆動する第３回転軸用モータ（股関節ピッチ軸用モータ６６）と、前記第３回転軸用モータ（６６）の出力を減速する第３回転軸用減速機（股関節ピッチ軸用減速機７０）とを備えると共に、前記第３回転軸用減速機（７０）を、その出力軸が前記第３の回転軸（１８ＲＹ、１８ＬＹ）と同軸になるように配置するように構成した。
【００８６】
また、前記第４の回転軸（１８ＲＲ，１８ＬＲ）を駆動する第４回転軸用モータ（股関節冗長軸用モータ５４）を備えると共に、前記第４回転軸用モータ（５４）を、前記第４の回転軸（１８ＲＲ，１８ＬＲ）と同位置あるいはそれより上体（１４）側に配置するように構成した。
【００８７】
また、前記第４回転軸用モータ（５４）の出力を減速する第４回転軸用減速機（股関節冗長軸用減速機５８）を備えると共に、前記第４回転軸用減速機（５８）を、その出力軸が前記第４の回転軸（１８ＲＲ，１８ＬＲ）と同軸になるように配置するように構成した。
【００８８】
また、前記第２の部材（３２Ｒ，３２Ｌ）と上腿リンク（１６Ｒ，１６Ｌ）は、少なくとも前記第２の回転軸（１８ＲＸ，１８ＬＸ）を介して連結されると共に、前記第４回転軸用モータ（５４）を、前記第２回転軸用モータ（６０）より上体（１４）側に配置するように構成した。
【００８９】
また、前記第２の部材（３２Ｒ，３２Ｌ）と上腿リンク（１６Ｒ，１６Ｌ）は、少なくとも前記第３の回転軸（１８ＲＹ，１８ＬＹ）を介して連結されると共に、前記第４回転軸用モータ（５４）を、前記第３回転軸用モータ（６６）より上体（１４）側に配置するように構成した。
【００９０】
また、前記第４回転軸用モータ（５４）を、前記ロール軸方向において、前記脚部の中心軸（１２ＲＣ，１２ＬＣ）を挟んで前記第４の回転軸（１８ＲＲ，１８ＬＲ）と対向する位置に配置するように構成した。
【００９１】
また、前記第１の回転軸（１８ＲＺ，１８ＬＺ）を、前記脚部の中心軸（１２ＲＣ，１２ＬＣ）に対し、前記ロール軸方向においてオフセットさせるように構成した。
【００９２】
また、前記第２の回転軸（１８ＲＸ、１８ＬＸ）と第３の回転軸（１８ＲＹ、１８ＬＹ）が直交するように構成した。
【００９３】
尚、上記において、脚式移動ロボットとして２足歩行ロボットを例に挙げて説明したが、この発明は脚部によって移動するロボットであればいかなる形態のロボットに対しても妥当するものである。
【００９４】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、上体と大腿リンクを連結する股関節が、ヨー軸回りの自由度を生成する第１の回転軸と、ロール軸回りの自由度を生成する第２の回転軸と、ピッチ軸回りの自由度を生成する第３の回転軸とを備えると共に、さらに、冗長自由度を生成する第４の回転軸を備えるように構成したので、上体の屈曲量と脚部の可動域を増大させることができるため、姿勢や歩容の自由度を向上させることができる。また、上体が分割されないことから、上体への機器の収容性が低下することもない。
【００９５】
請求項２項にあっては、第１から第３の回転軸のいずれかの回転軸を介して上体に連結される第１の部材と、前記第１から第３の回転軸のうちの残余の回転軸を介して大腿リンクに連結される第２の部材を備えると共に、前記第１の部材と第２の部材を、第４の回転軸を介して連結するように構成したので、請求項１項と同様に、上体の屈曲量と脚部の可動域を増大させることができ、姿勢や歩容の自由度を向上させることができる。
【００９６】
請求項３項にあっては、第４の回転軸が、ロボットのヨーと非平行な回転軸であるように構成したので、請求項１項と同様に、上体の屈曲量と脚部の可動域を増大させることができ、姿勢や歩容の自由度を向上させることができる。
【００９７】
請求項４項にあっては、第４の回転軸を、第１の回転軸よりロール軸方向において前方に配置するように構成したので、従前の請求項で述べた効果に加え、上体の前屈動作が容易となる。
【００９８】
請求項５項にあっては、第１の回転軸を駆動する第１回転軸用モータと、前記第１回転軸用モータの出力を減速する第１回転軸用減速機とを備えると共に、前記第１回転軸用モータと第１回転軸用減速機を、それらの出力軸が前記第１の回転軸と同軸になるように配置するように構成したので、従前の請求項で述べた効果に加え、第１の回転軸に関する出力伝達系の構造をコンパクト化できる。
【００９９】
請求項６項にあっては、第２の回転軸を駆動する第２回転用モータと、前記第２回転軸用モータの出力を減速する第２回転軸用減速機とを備えると共に、前記第２回転用モータと第２回転軸用減速機を、それらの出力軸が第２の回転軸と同軸になるように配置するように構成したので、従前の請求項で述べた効果に加え、第２の回転軸に関する出力伝達系の構造をコンパクト化できる。
【０１００】
請求項７項にあっては、第３の回転軸を駆動する第３回転用モータと、前記第３回転軸用モータの出力を減速する第３回転軸用減速機とを備えると共に、前記第３回転軸用減速機を、その出力軸が第３の回転軸と同軸になるように配置するように構成したので、従前の請求項で述べた効果に加え、第３の回転軸に関する出力伝達系の構造をコンパクト化できる。また、電動モータと減速機の離間距離が増加して伝達要素が延長されても大きな重量の増加を招くことがなく、よって第３回転軸用電動モータの配置位置の自由度を向上させることができる。
【０１０１】
請求項８項にあっては、第４の回転軸を駆動する第４回転軸用モータを備えると共に、前記第４回転軸用モータを、前記第４の回転軸と同位置あるいはそれより上体側に配置するように構成したので、第４回転軸用モータは第４の回転軸の回転対象とならないため、第４の回転軸の駆動時に脚部に発生する慣性モーメントを低減することができる。
【０１０２】
請求項９項にあっては、第４回転軸用モータの出力を減速する第４回転軸用減速機を備えると共に、前記第４回転軸用減速機を、その出力軸が第４の回転軸と同軸になるように配置するように構成したので、従前の請求項で述べた効果に加え、第４の回転軸に関する出力伝達系の構造をコンパクト化できる。また、電動モータと減速機の離間距離が増加して伝達要素が延長されても大きな重量の増加を招くことがなく、よって第４回転軸用電動モータの配置位置の自由度を向上させることができる。
【０１０３】
請求項１０項にあっては、第２の部材と上腿リンクは、少なくとも第２の回転軸を介して連結されると共に、第４回転軸用モータを第２回転軸用モータより上体側に配置するように構成したので、脚部の末端側の重量を軽量化することができ、ロボットの移動時に脚部に発生する慣性モーメントを低減できる。
【０１０４】
請求項１１項にあっては、第２の部材と上腿リンクは、少なくとも第３の回転軸を介して連結されると共に、第４回転軸用モータを第３回転軸用モータより上体側に配置するように構成したので、脚部の末端側の重量を軽量化することができ、ロボットの移動時に脚部に発生する慣性モーメントを低減できる。
【０１０５】
請求項１２項にあっては、第４回転軸用モータを、ロール軸方向において、脚部の中心軸を挟んで第４の回転軸と対向する位置に配置するように構成したので、従前の請求項で述べた効果に加え、脚部の重心バランスを向上させることができる。また、上体を大きく前屈させた場合であっても、上体と第４回転軸用モータが干渉することがないため、大きな前屈量を得ることができる。
【０１０６】
請求項１３項にあっては、第１の回転軸を、脚部の中心軸に対し、ロール軸方向にオフセットさせるように構成したので、脚部を回旋させたときの足平同士の干渉を抑制することができると共に、脚部の回旋角度を増大させることができる。
【０１０７】
請求項１４項にあっては、第２の回転軸と第３の回転軸を直交させるように構成したので、従前の請求項で述べた効果に加え、股関節に冗長自由度を生成する第４の回転軸を設けた場合であっても、股関節をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一つの実施の形態に係る脚式移動ロボットの模式図である。
【図２】図１で模式的に示したロボットの右脚部を詳しく示す右側面図である。
【図３】図１で模式的に示したロボットの右脚部を詳しく示す正面図である。
【図４】図１に示すロボットの歩容の一例（内股旋回）を示す説明図である。
【図５】図１に示すロボットの歩容の一例（蟹股旋回）を示す説明図である。
【図６】図１に示すロボットにおいて、脚部にコンプライアンス機能を与えるときの股関節ピッチ軸と股関節冗長軸の駆動方向の一例を示す模式図である。
【図７】図１に示すロボットにおいて、脚部の着地時に股関節ピッチ軸と股関節冗長軸を逆方向に駆動した場合の着地衝撃力と、然らざる場合の着地衝撃力を対比して示すグラフである。
【図８】股関節冗長軸によってピッチ軸回り以外の自由度が生成される例を示す、図１と同様な模式図である。
【符号の説明】
１０    ロボット（脚式移動ロボット）
１２Ｒ，１２Ｌ    脚部
１２ＲＣ、１２ＬＣ    脚部の中心軸
１４    上体
１６Ｒ，１６Ｌ    大腿リンク
１８Ｒ，１８Ｌ    股関節
１８ＲＺ，１８ＬＺ    股関節ヨー軸（第１の回転軸）
１８ＲＸ，１８ＬＸ    股関節ロール軸（第２の回転軸）
１８ＲＹ，１８ＬＹ    股関節ピッチ軸（第３の回転軸）
１８ＲＲ，１８ＬＲ    股関節冗長軸（第４の回転軸）
２０Ｒ，２０Ｌ    下腿リンク
２２Ｒ，２２Ｌ    膝関節
２４Ｒ，２４Ｌ    足平
２６Ｒ，２６Ｌ    足首関節
３０Ｒ，３０Ｌ    第１の股関節リンク（第１の部材）
３２Ｒ，３２Ｌ    第２の股関節リンク（第２の部材）
５０    股関節ヨー軸用モータ（第１回転軸用モータ）
５２    股関節ヨー軸用減速機（第１回転軸用減速機）
５４    股関節冗長軸用モータ（第４回転軸用モータ）
５８    股関節冗長軸用減速機（第４回転軸用減速機）
６０    股関節ロール軸用モータ（第２回転軸用モータ）
６２    股関節ロール軸用減速機（第２回転軸用減速機）
６６    股関節ピッチ軸用モータ（第３回転軸用モータ）
７０    股関節ピッチ軸用減速機（第３回転軸用減速機）
【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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【図７】
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【図８】
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