(57)【要約】【課題】特にロボットに使用可能な歩行装置であって、その歩行のためのエネルギー効率を大幅に改善し得ると共に衝突時に破損から免れ得るような歩行装置を提供する。【解決手段】  歩行装置は、少なくとも２つの足部（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄと、これら足部上に搭載されたばね／リンク機構（１２）とを具備し、このばね／リンク機構はその系全体を振動駆動させることにより足部に歩行動作を行わせるように構成される。歩行装置は、更に、ばね／リンク機構に振動駆動を行わせるべく該ばね／リンク機構に設けられたアクチュエータ（３４、４６）を具備する。ばね／リンク機構には複数の弾性ばね要素が含まれ、足部の一歩行動作中に運動エネルギー及び位置エネルギーの一部が多数の弾性ばね要素の一部によって弾性エネルギーとして保存され、その弾性エネルギーは次の一歩行動作中に運動エネルギーとして開放される【選択図】        図１
2005262368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの足部と、これら足部上に搭載されたばね／リンク機構とを具備し、このばね／リンク機構はその系全体を振動駆動させることにより前記足部に歩行動作を行わせるように構成され、更に、前記ばね／リンク機構に振動駆動を行わせるべく該ばね／リンク機構に設けられたアクチュエータを具備して成る歩行装置において、
前記ばね／リンク機構には複数の弾性ばね要素が含まれ、前記足部の一歩行動作中に運動エネルギー及び位置エネルギーの一部が前記多数の弾性ばね要素の一部によって弾性エネルギーとして保存され、その弾性エネルギーは次の一歩行動作中に運動エネルギーとして開放されることを特徴とする歩行装置。
【請求項２】
請求項１に記載の歩行装置において、前記アクチュエータによる振動駆動が該歩行装置の固有振動数にほぼ一致するように行われることを特徴とする歩行装置。
【請求項３】
請求項１に記載の歩行装置において、歩行動作中該歩行装置の固有振動数の変動に追随してその変動固有振動数に一致した振動数で前記アクチュエータを振動駆動させる駆動制御手段が設けられることを特徴とする歩行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特にロボットに使用することが可能な歩行装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットに使用される歩行装置としては、既に種々のタイプのものが知られている。歩行装置を用いるロボット即ち歩行ロボットの利点としては、車輪駆動タイプのロボットに比べて不整地での踏破性が優れていることが挙げられるが、しかし歩行ロボットの歩行に伴う運動エネルギーは非常に大きく、車輪駆動タイプのものに比べると、歩行ロボットのエネルギー効率はきわめて悪い。その原因としては、歩行ロボットの脚の上下運動及び前後運動時の運動エネルギー及び位置エネルギーの損失、また歩行ロボットの足と地面との衝突時の運動エネルギーの散逸等が挙げられる。
【０００３】
また、従来の歩行ロボットの歩行装置では、脚の上下運動及び前後運動のために多数のアクチュエータを用いることが必要であり、このため歩行装置の全体重量及び消費電力が増え、この点でも従来の歩行装置は非効率である。更には、歩行時に多数のアクチュエータを同時に制御することが必要であり、その制御のためには演算速度の速い高度なマイクロコンピュータが要求される。
【０００４】
従来の歩行ロボットの歩行装置の別の問題としては、その系全体が剛直性となっていることが挙げられ、このため歩行ロボットの歩行時に例えば脚が剛体構造物に衝突したような場合、その剛直性のために脚若しくは剛体構造物が破損され得る。このような事態を回避するためには、歩行装置の全体に柔軟性（コンプライアンス）を与えることが必要となるが、しかしロボットの胴体等の荷重を支えなければならない歩行装置の機能の点から見て、該歩行装置を柔軟構造とすることは通常は不可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、特にロボットに使用可能な歩行装置であって、その歩行のためのエネルギー効率を大幅に改善し得ると共に衝突時に破損から免れ得るような歩行装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による歩行装置は、少なくとも２つの足部と、これら足部上に搭載されたばね／リンク機構とを具備し、このばね／リンク機構はその系全体を振動駆動させることにより足部に歩行動作を行わせるように構成される。本発明による歩行装置は、更に、ばね／リンク機構に振動駆動を行わせるべく該ばね／リンク機構に設けられたアクチュエータを具備して成る。本発明によれば、ばね／リンク機構には複数の弾性ばね要素が含まれ、足部の一歩行動作中に運動エネルギー及び位置エネルギーの一部が多数の弾性ばね要素の一部によって弾性エネルギーとして保存され、その弾性エネルギーは次の一歩行動作中に運動エネルギーとして開放される。このように歩行動作時の運動エネルギーの保存及び開放により歩行エネルギー効率は大幅に高められる。
【０００７】
本発明による歩行装置においては、アクチュエータによる振動駆動については、その振動数が該歩行装置の固有振動数にほぼ一致するように行うことができる。このようにアクチュエータによる振動駆動を歩行装置と共振するように行うことにより、上述の運動エネルギーの保存及び開放が効率的に行われることになる。
【０００８】
好ましくは、本発明による歩行装置においては、歩行動作中該歩行装置の固有振動数の変動に追随してその変動固有振動数に一致した振動数でアクチュエータを振動駆動させる駆動制御手段が設けられる。このような構成によれば、上述の運動エネルギーの保存及び開放が最も効率的なものと成り、歩行エネルギー効率は最大となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、添付図面の図１ないし図９を参照して、本発明による歩行装置の第１の実施形態について説明する。
【００１０】
先ず、図１を参照すると、本発明による歩行装置の第１の実施形態が斜視図として全体的に図示され、この歩行装置自体は試作機として作成されたものである。歩行装置は４つの足部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄと、これら足部上に搭載されたばね／リンク機構１２とから構成され、各足部（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）上にはばね／リンク機構１２との接続のための接続具（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ）が固着される。図１から明らかなように、足部１０Ａ及び１０Ｃは一直線上に配置され、一方足部１０Ｂ及び１０Ｄは足部１０Ａ及び１０Ｃ間の直線をほぼ二等分する一直線上に配置される。即ち、足部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄは四辺形の４つの角部に配置される。接続具１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ及び１４Ｄは互いに同じ形状を有し、各接続具（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ）はその該当足部（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）の表面に固定された底壁部と、この底壁部の対向側辺から一体的に直立した一対の直立壁部とから成る。本実施形態では、各足部（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）については適当な弾性樹脂材料例えばウレタンゴムから形成され、また各接続具（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ）には適当な硬質樹脂材料例えばＡＢＳ樹脂が用いられる。
【００１１】
なお、各足部（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）のサイズについては50mm×50mm×10mmである。
【００１２】
ばね／リンク機構１２はリンク部材１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ及び１６Ｄと、ジョイント部材１８ＡＢ、１８ＢＣ、１８ＣＤ及び１８ＤＡとを包含する。リンク部材１６Ａの一端部は接続具１４Ａの一対の直立壁部間に適度な遊びをもって軸着され、その他端部はジョイント部材１８ＡＢに適度な遊びをもって軸着され、これによりリンク部材１６Ａは接続具１４Ａ及びジョイント部材ＡＢに対して三次元方向の自由度をもってに動き得るようになっている。また、リンク部材１６Ｂの一端部は接続具１４Ｂの一対の直立壁部間に適度な遊びをもって軸着され、その他端部はジョイント部材１８ＡＢに適度な遊びをもって軸着され、これによりリンク部材１６Ｂは接続具１４Ｂ及びジョイント部材ＡＢに対して三次元方向の自由度をもって動き得るようになっている。同様に、リンク部材１６Ｃの一端部は接続具１４Ｃの一対の直立壁部間に適度な遊びをもって軸着され、その他端部はジョイント部材１８ＢＣに適度な遊びをもって軸着され、これによりリンク部材１６Ｃは接続具１４Ｃ及びジョイント部材ＢＣに対して三次元方向の自由度をもって動き得るようになっている。更に、リンク部材１６Ｄの一端部は接続具１４Ｄの一対の直立壁部間に適度な遊びをもって軸着され、その他端部はジョイント部材１８ＤＡに適度な遊びをもって軸着され、これによりリンク部材１６Ｄは接続具１４Ｄ及びジョイント部材ＤＡに対して三次元方向の自由度をもって動き得るようになっている。
【００１３】
なお、各リンク部材（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ）にはアルミニウム製のパイプ（外径6mm及び内径5mm）が用いられ、また各ジョイント部材（１８ＡＢ、１８ＢＣ、１８ＣＤ、１８ＤＡ）には上述の接続具の場合と同様にＡＢＳ樹脂が用いられる。
【００１４】
本実施形態では、各リンク部材（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ）に対して三次元方向の自由度の動きを保証するために、その両端部は該当接続具及び該当ジョイント部材に適度な遊びもって軸着されているが、その代わりにスイベル継手或いは自在継手等が使用され得る。
【００１５】
また、ばね／リンク機構１２はロッド部材２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ及び２０Ｄと、これらロッド部材２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ及び２０Ｄのそれぞれに摺動自在に挿通させられたリニアブッシュ部材２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ及び２２Ｄとを包含する。ロッド部材２０Ａの一端部は接続具１４Ａの一対の直立壁部間に適度な遊びをもって軸着され、その他端部は自由端とされ、リニアブッシュ部材２２Ａはジョイント部材１８ＤＡに適度な遊びをもって軸着され、これによりロッド部材２０Ａはリニアブッシュ部材２２Ａと共に接続具１４Ａ及びジョイント部材１８ＤＡに対して三次元方向の自由度をもって動き得るようになっている。また、ロッド部材２０Ｂの一端部は接続具１４Ｂの一対の直立壁部間に適度な遊びをもって軸着され、その他端部は自由端とされ、リニアブッシュ部材２２Ｂは適度な遊びをもってジョイント部材１８ＢＣに軸着され、これによりロッド部材２０Ｂはリニアブッシュ部材２２Ｂと共に接続具１４Ｂ及びジョイント部材１８ＢＣに対して三次元方向の自由度をもって動き得るようになっている。同様に、ロッド部材２０Ｃの一端部は接続具１４Ｃの一対の直立壁部間に適度な遊びをもって軸着され、その他端部は自由端とされ、リニアブッシュ部材２２Ｃは適度な遊びをもってジョイント部材１８ＣＤに軸着され、これによりロッド部材２０Ｃはリニアブッシュ部材２２Ｃと共に接続具１４Ｃ及びジョイント部材１８ＣＤに対して三次元方向の自由度をもって動き得るようになっている。更に、ロッド部材２０Ｄの一端部は接続具１４Ｄの一対の直立壁部間に適度な遊びをもって軸着され、その他端部は自由端とされ、リニアブッシュ部材２２Ｄは適度な遊びをもってジョイント部材１８ＣＤに軸着され、これによりロッド部材２０Ｃはリニアブッシュ部材２２Ｄと共に接続具１４Ｄ及びジョイント部材１８ＣＤに対して三次元方向の自由度をもって動き得るようになっている。
【００１６】
なお、各ロッド部材（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）には上述のリンク部材の場合と同様にアルミニウム製のパイプ（外径6mm及び内径5mm）が用いられている。
【００１７】
本実施形態では、各ロッド部材（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）に対して三次元方向の自由度の動きを保証するために、その一端部は該当接続具に適度な遊びもって軸着されかつそのリニアブッシュ（２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ）は該当ジョイント部材に適度な遊びをもって軸着されるているが、その代わりにスイベル継手或いは自在継手等が使用され得る。
【００１８】
ばね／リンク機構１２は、更に、接続具１４Ａ及び１４Ｃ間に張り渡されたロッド部材２４と、接続具１４Ｂ及び１４Ｄ間に張り渡されたロッド部材２６とを包含する。図１に示すように、ロッド部材２４は接続具１４Ｂの内側直立壁部から接続具１４Ａ側に向かって延び、このロッド部材２４の先端部は接続具１４Ａの一対の直立壁部を摺動自在に貫通させられる。ロッド部材２６は接続具１４Ｄの内側直立壁部から接続具１４Ｂ側に向かって延びるロッド部分２６ａと、接続具１４Ｂの一対の直立壁部を摺動自在に貫通させられたロッド部分２６ｂと、両ロッド部分２６ａ及び２６ｂとを接続させるべくロッド部材２４を跨ぐように配置された略コ字形部分２６ｃとから構成される。要するに、ロッド部材２６にはロッド部材２４との干渉を避けるためにその中間部に略コ字形部分２６ｃが設けられることになる。なお、ロッド部材２４並びにロッド部分２６ａ及び２６ｂにもアルミニウム製のパイプ（外径6mm及び内径5mm）が用いられ、また略コ字形部分２６ｃには上述の接続具の場合と同様にＡＢＳ樹脂が用いられる。
【００１９】
ばね／リンク機構１２は、更に、ジョイント部材１８ＢＣ及び１８ＤＡとの間張り渡された駆動リンク部材２８と、ジョイント部材１８ＡＢ及び１８ＣＤとの間に張り渡された駆動リンク部材３０とを包含する。駆動リンク部材２８の両端部はジョイント部材１８ＢＣ及び１８ＤＡのそれぞれに固着され、駆動リンク部材３０の両端部はジョイント部材１８ＡＢ及び１８ＣＤのそれぞれに固着され、双方の駆動リンク部材２８及び３０はそれぞれの中心点で互いに交差させられる。駆動リンク部材２８の中央部にはＡＢＳ樹脂から形成された取付座３２が固着され、この取付座３２にはアクチュエータとしてサーボモータ３４が取り付けられる。サーボモータ３４の出力軸は駆動リンク部材２８の中心位置から突出して駆動リンク部材３０の中心点（即ち、交差点）で挿通させられて適宜固着される。
【００２０】
なお、駆動リンク部材２８及び３０にもアルミニウム製のパイプ（外径6mm及び内径5mm）が用いられ、サーボモータ３４にはHitec社製のHS-5945MGが用いられる。
【００２１】
ばね／リンク機構１２は、更に、ジョイント部材１８ＤＡ及び１８ＡＢ間に張り渡された引張りゴム紐３６Ａと、ジョイント部材１８ＡＢ及び１８ＢＣ間に張り渡された引張りゴム紐３６Ｂと、ジョイント部材１８ＢＣ及び１８ＣＤ間に張り渡された引張りゴム紐３６Ｃと、ジョイント部材１８ＣＤ及び１８ＤＡ間に張り渡された引張りゴム紐３６Ｄとを包含する。図１に示す歩行装置は４つの足部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄがすべて地面上に接地された静止状態に置かれ、このとき各引張りゴム紐（３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ）は適度な緊張状態即ち引張り状態にある。本歩行装置の試作機では、便宜的に引張りゴム紐が使用されているが、これら引張りゴム紐の代わりに、その他の弾性要素例えば引張りコイルばね等が使用されてもよい。
【００２２】
ばね／リンク機構１２は、更に、接続具１４Ａとリニアブッシュ２２Ａとの間に張り渡された引張りゴム紐３８Ａと、リニアブッシュ２２Ａとロッド部材２０Ａの自由端との間に張り渡された引張りゴム紐４０Ａと、接続具１４Ｂとリニアブッシュ２２Ｂとの間に張り渡された引張りゴム紐３８Ｂと、リニアブッシュ２２Ｂとロッド部材２０Ｂの自由端との間に張り渡された引張りゴム紐４０Ｂと、接続具１４Ｃとリニアブッシュ２２Ｃとの間に張り渡された引張りゴム紐３８Ｃと、リニアブッシュ２２Ｃとロッド部材２０Ｃの自由端との間に張り渡された引張りゴム紐４０Ｃと、接続具１４Ｄとリニアブッシュ２２Ｄとの間に張り渡された引張りゴム紐３８Ｄと、リニアブッシュ２２Ｄとロッド部材２０Ｄの自由端との間に張り渡された引張りゴム紐４０Ｄとを包含する。歩行装置が図１に示すような静止状態に置かれているとき、各引張りゴム紐（３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ及び３６Ｄ）は適度な緊張状態即ち引張り状態にある。上述の場合と同様に、各引張りゴム紐（３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄ、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ）については、その他の弾性要素例えば引張りコイルばねによって代替できる。
【００２３】
ところで、本歩行装置の設計では、歩行動作時に各リニアブッシュ（２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ）がその該当ロッド部材（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）に沿って相対的に移動させられ、このとき該リニアブッシュにはいずれの移動方向に移動した場合でも弾性力が加わるようにすることが前提とされているために、各リニアブッシュの両側には２本の引張りゴム紐（３８Ａ；４０Ａ、３８Ｂ；４０Ｂ、３８Ｃ；４０Ｃ、３８Ｄ；４０Ｄ）を設けることにより該リニアブッシュがいずれの方向に移動しても弾性力がリニアブッシュに及ぼされるようにされている。というのは、ゴム紐については引張り力に対してのみ弾性力が働くからである。例えば、もし接続具１４Ａとリニアブッシュ２２Ａとの間に弾性要素として圧縮コイルばねを作用させるような設計とするならば、一本の圧縮コイルによって２本の引張りゴム紐（或いは引張りコイルばね）を代用させることができる。
【００２４】
一般的に、ゴム紐の弾性特性は全体的には非線形であるが、しかし局所的な範囲内では線形と看倣すことができるので、そのような局所的な線形弾性特性範囲が本歩行装置では利用されることになる。具体的には、本実施形態で使用されるゴム紐にあっては、その局所的な線形弾性特性範囲内でのばね定数については39.4[N・m]となる。
【００２５】
図２を参照すると、図１に示す歩行装置の等価物理モデルが図示され、この等価モデルに基づいて図１の歩行装置は試作されたものである。なお、図２では、図１に示す構成要素に対応するものについては同じ参照符号が用いられ、また弾性要素は破線で示されている。
【００２６】
図２の等価物理モデルには９つの質点が設けられ、第１の質点［１］はジョイント部材１８ＡＢに対応し、第２の質点［２］はジョイント部材１８ＤＡとリニアブッシュ２２Ａとに対応し、第３の質点［３］はジョイント部材１８ＣＤとリニアブッシュ２２Ｃ及び２２Ｄとに対応し、第４の質点［４］はジョイント部材１８ＢＣとリニアブッシュ２２Ｂとに対応し、第５の質点［５］は足部１０Ｂと接続具１４Ｂとに対応し、第６の質点［６］は足部１０Ａと接続具１４Ａとに対応し、第７の質点［７］は足部１０Ｄと接続具１４Ｄとに対応し、第８の質点［８］は足部１０Ｃと接続具１４Ｃとに対応し、第９の質点［９］はアクチュエータ３４に対応する。
【００２７】
図２の等価物理モデルでは、引張りゴム紐３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ及び３６Ｄについてはそれぞれ引張りばね要素ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ及びＴＤとされる。また、図１の歩行装置の試作機では、リニアブッシュ２２Ａには２本のゴム紐３８Ａ及び４０でもって弾性力が及ぼされるようになっているが、図１の等価モデルでは、ゴム紐３８Ａ及び４０Ａの代わりに、第２の質点［２］と第６の質点［６］との間には圧縮ばね要素ＣＡが設けられるものとされる。同様に、第４の質点［４］と第５の質点［５］との間にはゴム紐３８Ｂ及び４０Ｂの代わりに圧縮ばね要素ＣＢが設けられるものとされ、第３の質点［３］と第８の質点［８］との間にはゴム紐３８Ｃ及び４０Ｃの代わりに圧縮ばね要素ＣＣが設けられるものとされ、第３の質点［３］と第７の質点［７］との間にはゴム紐３８Ｄ及び４０Ｄの代わりに圧縮ばね要素ＣＤが設けられるものとされる。
【００２８】
また、図２の等価モデルでは、第６の質点［６］と第８の質点［８］との間には引張りばね要素ＴＡＣが設けられるが、これは本歩行装置の歩行動作時に足部１０Ａが足部１０Ｃに対して弾性的に変位することに対応する。同様に、第５の質点［５］と第７の質点［７］との間には引張りばね要素ＴＢＤが設けられるが、これも本歩行装置の歩行動作時に足部１０Ｂが足部１０Ｄに対して弾性的に変位することに対応する。
【００２９】
以上のような構成の歩行装置において、駆動リンク２８及び３０がサーボモータ３４により正弦波駆動させられると、歩行装置は矢印４２（図１及び図２）で示す方向に歩行動作を行うことになる。
【００３０】
詳述すると、図１及び図２に示す静止状態下で、例えば、駆動リンク部材２８及び３０がそれぞれ反時計方向及び時計方向に回動するようにサーボモータ３４により駆動させられると、リニアブッシュ２２Ａ及び２２Ｃがそれぞれロッド部材２０Ａ及び２０Ｃに沿って足部１０Ａ及び１０Ｃ側に向かって摺動させられ、このとき足部１０Ａ及び１０Ｃは地面から上方に持ち上げられると共に矢印４２で示す方向に変位させられる。次いで、駆動リンク部材２８及び３０がそれぞれ時計方向及び反時計方向に回動するようにサーボモータ３４により駆動させられると、リニアブッシュ２２Ａ及び２２Ｃはそれぞれロッド部材２０Ａ及び２０Ｃに沿って足部１０Ａ及び１０Ｃから遠のくように摺動させられて足部１０Ａ及び１０Ｃが矢印４２で示す方向に前進した位置で接地させられる。
【００３１】
足部１０Ａ及び１０Ｃの接地後、駆動リンク部材２８及び３０がそれぞれ時計方向及び反時計方向に回動するように更に駆動させられると、リニアブッシュ２２Ｂ及び２２Ｄがそれぞれロッド部材２０Ｂ及び２０Ｄに沿って足部１０Ｂ及び１０Ｄ側に向かって摺動させられ、このとき足部１０Ｂ及び１０Ｄは地面から上方に持ち上げられると共に矢印４２で示す方向に変位させられる。次いで、駆動リンク部材２８及び３０がそれぞれ反時計方向及び時計方向に回動するようにサーボモータ３４により駆動させられると、リニアブッシュ２２Ｂ及び２２Ｄはそれぞれロッド部材２０Ｂ及び２０Ｄに沿って足部１０Ｂ及び１０Ｄから遠のくように摺動させられて足部１０Ｂ及び１０Ｄが矢印４２で示す方向に前進した位置で接地させられる。
【００３２】
足部１０Ｂ及び１０Ｄの接地後、駆動リンク部材２８及び３０がそれぞれ時計方向及び反時計方向に回動するように駆動させられると、足部１０Ａ及び１０Ｃは再び地面から上方に持ち上げられると共に矢印４２で示す方向に変位させられる。かくして、駆動リンク２８及び３０をサーボモータ３４により正弦波駆動することにより、歩行装置は矢印４２（図１及び図２）で示す方向にトロット歩行動作を行うこととなる。
【００３３】
図２に示す等価物理モデルの歩行動作は以下に示す運動方程式を数値的に解くことによりシミュレートすることができる。
【００３４】
【数１】
2005262368.tif 000003
【００３５】
上記運動方程式（１）は８つの項を含み、第１項から第５項まではロボットについての一般的な運動方程式に含まれるものであり、第６項から第８項までが歩行ロボット（歩行装置）に特有な項となる。第６項から第８項までは歩行装置の歩行動作中に足部（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）が地面に接地しているときだけ現れ、各足部は地面に対して仮想的なジョイントで接続されていると仮定され、このとき地面は粘弾性要素として歩行動作に係わり、最後の２項（第８項及び第９項）は該地面を粘弾性要素として仮定した時のものである。
【００３６】
図２に示す等価物理モデルについて、上記運動方程式（１）に基づく歩行シミュレーションが物理シミュレータソフト（Critical Mass Labs.社製のVortex 2.0）を用いてパーソナルコンピュータ上で行った。なお、等価物理モデルの仕様については以下の通りである。
大きさ[m]                      0.3×0.3×0.15（縦、横及び高さ）
ばね定数[N/m]                  40.0（10本のばね）
質点の質量[kg]                 0.075（第１ないし第８の質点）
モータの質量[kg]               0.15（第９の質点）
リンクの質量[kg/m]             0.10
モータの最大トルク[N・m]        1.86
動摩擦係数                     1.5
静止摩擦係数                   3.0
剛体反発係数                   0.3
サンプリングタイム[sec]        0.01
【００３７】
以上に述べた仕様で図２の等価物理モデルの歩行動作についてのシミュレーションが行われた。先ず、歩行速度が最も大きくなる駆動リンク２８及び３０の正弦波駆動時の周波数を求めるためには、サーボモータ３４の駆動角速度fが1.0[rad/s]から50.0[rad/s]まで0.1[rad/s]刻みで変化させられ、駆動リンク２８及び３０を各角速度で10.0[s]間だけ駆動させた際の歩行距離を計測するシミュレーションが行われた。そのシミュレーション結果が図３のグラフに示される。同グラフから明らかなように、歩行速度が最も大きくなる駆動リンク２８及び３０の正弦波駆動時の角速度fxmについてはほぼ12.2[rad/s]であることが分かった。
【００３８】
次に、駆動リンク２８及び３０を角速度fxm＝12.2[rad/s]で30.0[s]間に渡って正弦波駆動させた際の歩行軌跡（等価物理モデルの中心点の軌跡）についてシミュレーションが行われた。そのシミュレーション結果が図４のグラフに示される。なお、本シミュレーションでは、等価物理モデルの歩行開始位置は図４のグラフのＸ−Ｙ座標の座標原点であり、等価物理モデルは座標原点から座標軸Ｘ及びＹに対して45度の角度を成して延びる矢印の方向に沿って前進するように該座標原点に置かれたものとされる。
【００３９】
図４のグラフに示すように、等価物理モデルは座標軸Ｘに沿って約0.9m程歩行し、座標軸Ｙに沿って約2.3m程歩行したことが分かる。このように歩行軌跡が座標軸Ｙ軸側に大きく逸れる理由については、駆動リンク２８及び３０の正弦波駆動の振動数が等価物理モデルの固有振動数に完全に一致していないためであると考えられる。即ち、本実施形態では、駆動リンク２８及び３０の正弦波駆動は一定の角速度fxm＝12.2[rad/s]で強制的に行われるが、しかし等価物理モデルの固有振動数については歩行動作中に所定の範囲内で絶えず変動しているために、駆動リンク２８及び３０の正弦波駆動の振動数と等価物理モデルの固有振動数との間に完全な一致が得られず、このため歩行軌跡が座標軸Ｙ軸側に大きく逸れると考えられる。
【００４０】
先にも述べたように、図２の等価物理モデルの歩行動作についてのシミュレーションが行われた後に、その等価物理モデルに基づいて図１に示すような歩行装置が試作された。なお、この試作機の仕様については以下の通りである。
大きさ[m]                      0.45×0.45×0.33（縦、横及び高さ）
ばね定数[N/m]                  39.4
関節数                         17
総重量[kg]                     0.897
第１の質点の質量[kg]           0.082（１８ＡＢ）
第２の質点の質量[kg]           0.071（１８ＤＡ、２２Ａ）
第３の質点の質量[kg]           0.024（１８ＣＤ、２２Ｃ、２２Ｄ）
第４の質点の質量[kg]           0.052（１８ＢＣ、２２Ｂ）
第５の質点の質量[kg]           0.068（１０Ｂ、１４Ｂ）
第６の質点の質量[kg]           0.072（１０Ａ、１４Ａ）
第７の質点の質量[kg]           0.097（１０Ｄ、１４Ｄ）
第８の質点の質量[kg]           0.068（１０Ｃ、１４Ｃ）
モータの質量[kg]               0.15（第９の質点）
リンクの質量[kg/m]             0.04
モータの最大トルク[N・m]        1.86
モータの応答速度[rad/s]        1.86
なお、実際には、８つの質点（第１から第８までの質点）のうちの必要な個所に鉛製の板錘を適宜付加することにより、歩行装置の全体の重量バランスが図られている。
【００４１】
以上に述べた仕様で図１の試作機の歩行動作についてのシミュレーションが行われた。図２の等価物理モデルについてのシミュレーションと同様、先ず、歩行速度が最も大きくなる駆動リンク２８及び３０の正弦波駆動時の周波数を求めるために、サーボモータ３４の駆動角速度fが1.0[rad/s]から50.0[rad/s]まで0.1[rad/s]刻みで変化させられ、サーボモータ３４を各角速度で10.0[s]間だけ駆動させた際の歩行距離を計測するシミュレーションが行われた。そのシミュレーション結果が図５のグラフに示される。同グラフから明らかなように、歩行速度が最も大きくなるサーボモータ３４の正弦波駆動時の角速度frealについてはほぼ8.4[rad/s]であることが分かった。
【００４２】
次に、駆動リンク２８及び３０を角速度freal＝8.4[rad/s]で30.0[s]間に渡って正弦波駆動させた際の歩行軌跡（試作機の中心点の軌跡）についてシミュレーションが行われた。そのシミュレーション結果が図６のグラフに示される。なお、物理等価モデルでのシミュレーションの場合と同様に、本シミュレーションでも、試作機の移動開始位置は図６のグラフのＸ−Ｙ座標の座標原点であり、試作機は座標原点から座標軸Ｘ及びＹに対して45度の角度を成して延びる矢印の方向に沿って前進するように該座標原点に置かれたものとされる。図６のグラフから明らかなように、試作機は座標軸Ｘに沿って約1.8m程歩行し、座標軸Ｙに沿って約0.3m程歩行した後に約-0.1mまで戻ったことが分かる。このように移動軌跡が座標軸Ｘ軸側に大きく逸れる理由については、上述の場合と同様に、駆動リンク２８及び３０の正弦波駆動の振動数が試作機の固有振動数に完全に一致していないためであると考えられる。
【００４３】
また、図７のグラフには、試作機を30.0[s]間に渡って歩行動作させた際の時間毎の歩行距離が示される。同グラフに示すように、歩行軌跡には乱れはあるものの（図６）、時間毎の歩行距離についてはほぼ一定であることが分かる。
【００４４】
次に、図１に示す試作機についての歩行実験が行われた。先ず、歩行実験に先だって、試作機の歩行場所として、全幅1.8m及び全長（奥行）0.9mの机の上にカーペットを敷いたものが用意された。次いで、試作機をそのカーペット上に置いて駆動リンク２８及び３０を角速度freal＝8.4[rad/s]で30.0[s]間に渡って正弦波駆動させることにより歩行動作を行わせた。
【００４５】
実験結果は図８及び図９のそれぞれのグラフに示す。図８のグラフには試作機の中心の歩行軌跡が示され、図９のグラフには時間毎の歩行距離が示される。両グラフから明らかなように、試作機の歩行実験結果については試作機のシミュレーション結果とほぼ一致する。
【００４６】
本発明による歩行装置はばね／リンク機構１２から構成され、その一歩行動作中の運動エネルギー及び位置エネルギーの一部は多数のゴム紐（３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄ、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ）の一部によって弾性エネルギーとして保存され、その弾性エネルギーは次の一歩行動作中に運動エネルギーとして開放される。このような運動エネルギーの保存及び開放はサーボモータ３４による正弦波駆動が歩行装置の固有振動数と共振したとき最も効率的なものとなり、かくして本発明による歩行装置においては、その歩行エネルギー効率については大幅に改善され得ることとなる。
【００４７】
また、本発明による歩行装置はそのばね／リンク機構１２のために全体的に柔軟構造となり、歩行時に障害物と衝突したとしても、その衝突エネルギーは該ばね／リンク機構１２の全体的な弾性的な変形により吸収されるので、歩行装置は衝突時の破損から免れ得ることとなる。
【００４８】
図１０を参照すると、本発明による歩行装置の第２の実施形態が示され、この第２の実施形態の構成は上述した第１の実施形態の構成と基本的に同じであり、図１０では、図１の構成要素と同様な構成要素については同じ参照符号が用いられている。
【００４９】
上述した第１の実施形態では、駆動リンク２８及び３０を歩行装置の固有振動数にほぼ一致するような周波数で強制的に正弦波駆動することにより歩行装置に歩行動作を行わせているが、歩行エネルギー効率を更に高めるためには、歩行動作時の歩行装置の固有振動数の変動に合わせて駆動周波数をその変動固有振動数に共振させるように制御することが必要である。第２の実施形態では、歩行装置の変動固有振動数と駆動リンク２８及び３０の駆動周波数とを常に共振させるような自励的共振駆動制御が行われることになる。
【００５０】
第２の実施形態では、自励的共振駆動制御のために、図１０に示すように、歩行装置の歩行動作時にロッド部材２０Ｃ及び２０Ｄのそれぞれに沿うリニアブッシュ２２Ｃ及び２２Ｄの相対的移動距離を検出すべく該ロッド部材２０Ｃ及び２０Ｄのそれぞれにはポテンションメータ４４Ｃ及び４４Ｄが適用される。なお、図１０では図示の複雑化を避けるために図示されていないが、ポテンションメータ４４Ｃ及び４４Ｄは適当な支持部材を用いてジョイント部材１８ＣＤによって適当に支持される。
【００５１】
各ポテンションメータ（４４Ｃ、４４Ｄ）はゴム製の回転ホィールを備え、ポテンションメータ４４Ｃの回転ホィールはロッド部材２０Ｃに対して適度な押圧力で接触させられ、一方ポテンションメータ４４Ｄの回転ホィールはロッド部材２０Ｄに対して適度な押圧力でに押圧させられる。各リニアブッシュ（２２Ｃ、２２Ｄ）が該当ロッド部材（２０Ｃ、２０Ｄ）に対して相対的に移動距離したとき、その移動距離に応じて各ポテンションメータ（４４Ｃ、４４Ｄ）の回転ホィールが回転させられると、各ポテンションメータ（４４Ｃ、４４Ｄ）はロッド部材２０Ｃ及び２０Ｄのそれぞれに沿うリニアブッシュ２２Ｃ及び２２Ｄの相対的移動距離を検出する。
【００５２】
図１に示す第１の実施形態では、駆動リンク部材２０及び３０を正弦波駆動させるためのアクチュエータとしてサーボモータ３４が用いられたが、図１０に示す第２の実施形態では、自励的共振駆動制御のために、サーボモータ３４の代わりに直流モータ４６が用いられる。直流モータ４６には変速歯車機構が組み込まれ、その変速歯車機構の出力軸の出力トルクτoutとその電機子電流IAとの間には以下の式に示すような比例関係がある。
τout＝4.8IA        （２）
かくして、直流モータ４６の電機子電流IAを適宜調節することによりその出力トルクτoutを制御することが可能である。
【００５３】
また、直流モータ４６にはポテンションメータが組み込まれ、このポテンションメータは直流モータ４６の変速歯車機構の出力軸の回転角度を検出するようになっている。
【００５４】
図１１を参照すると、第２の実施形態の等価物理モデルが示され、この等価物理モデル自体は図２に示すものと実質的に同じである。第２の実施形態では、自励的共振駆動制御のために、例えば、引張りばね要素ＴＤ（３６Ｄ）、圧縮コイルばね要素ＣＡ（３８Ａ、４０Ａ）、圧縮コイルばね要素ＣＢ（３８Ｂ、４０Ｂ）及びＴＡＣのそれぞれの伸縮長（x1、x2、x3、x4）とそれらの伸縮速度との合計８つの変数が選択され、これら変数を用いて以下の式（３）が周知の自励駆動法に基づいて用意される。
【００５５】
【数２】
2005262368.tif 000004
【００５６】
なお、上述の自励駆動法については、以下の非特許文献１、２及び３に開示されたものを参考にした。
【００５７】
【非特許文献１】小野京右氏等による自励振動アクチュエータに関する研究（第１報、２自由度自励振動系の特性解析）、日本機械学会論文集（Ｃ編）No.60-577、pp2984-2991(1994-9)
【非特許文献２】小野京右氏等による自励振動アクチュエータに関する研究（第２報、昆虫のはねのモデルの自励駆動）、日本機械学会論文集（Ｃ編）No.60-579、pp3703-3718(1994-11)
【非特許文献３】小野京右氏等による自励振動アクチュエータに関する研究（第３報、自励駆動による２足歩行機構）、日本機械学会論文集（Ｃ編）No.60-579、pp3711-3718(1994-11)
【００５８】
次いで、上記式（３）を適当な最適化アルゴリズムにより最適化するように係数（振幅）r1ないしr17が決められる。本実施形態では、最適化アルゴリズムとして、遺伝的アルゴリズムソフト（UNDX-m/MGG[7]）が用いられ、また最適化には以下の評価関数E（４）が用いられた。
【００５９】
【数３】
2005262368.tif 000005
【００６０】
上記評価関数E（４）は歩行装置の一歩行動作当りの歩行速度をアクチュエータ（直流モータ４６）の仕事で除算したものであり、評価関数E（４）の値が大きければ大きい程、より少ない仕事で大きな歩行速度が得られることになる。
【００６１】
上記遺伝的アルゴリズムに対する設定項目については以下の通りである。
交叉方法            UNDX-m
世代交代モデル      MGG
親固体の数          100
選択する個体数      m＝4
生成する子固体数    20
世代数              1000
【００６２】
また、上記遺伝的アルゴリズムに対する制約条件として、入力トルクτについては0.01以上で1.87以下とされ、また収束判定については、係数riの絶対値が0.1以下のとき、ri＝0とされた。
【００６３】
図１２のグラフには上記遺伝的アルゴリズムを用いる最適化の結果が示される。同グラフから明らかなように、評価関数Eの値は672世代目で最も大きなものとなり、このとき以下に示すような係数群が得られた。
r5 ＝3.25
r6 ＝3.25
r11＝3.25
r12＝3.25
その他の係数riについては0.00
従って、上記式（４）は以下のようになる。
【００６４】
【数４】
2005262368.tif 000006
【００６５】
この式（５）を用いて直流モータ４６の出力トルクを制御することにより、直流モータ４６による自励的共振駆動制御が可能となる。
【００６６】
図１３を参照すると、自励的共振駆動制御のためのブロック図が示される。同図において、参照符号４８はコントローラを示し、このコントローラは、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）と、種々のプログラムや定数等を格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、ＣＰＵの動作時に一時的なデータを格納する書込み読出し自在なメモリ（ＲＡＭ）と、入出力インタフェース回路（Ｉ／Ｏ）等から成るマイクロコンピュータとして構成される。
【００６７】
また、参照符号５０は直流モータ４６を駆動するための電源回路を示し、参照符号５２は直流モータ４６に組み込まれたポテンションメータ（ＰＭ）を示す。直流モータ４６が電源回路５０によって駆動されると、ポテンションメータ５２は上述したように直流モータ４６の変速歯車機構の出力軸の回転角度を検出し、その検出された回転角度を例えば8ビットデータとしてコントローラ４８に出力する。一方、直流モータ４６の駆動により、歩行装置は歩行動作を行うこととなり、このときポテンションメータ（ＰＭ）４４Ｃ及び４４Ｄは上述したようにロッド部材２０Ｃ及び２０Ｄのそれぞれに沿うリニアブッシュ２２Ｃ及び２２Ｄの相対的移動距離を検出し、その検出された相対的移動距離を例えば8ビットデータとしてコントローラ４８に出力する。
【００６８】
図１４を参照すると、図１３に示すコントローラで実行される自励的共振駆動制御ルーチンのフローチャートが示される。なお、自励的共振駆動制御ルーチンの実行は直流モータ４６の電源がオンされると同時に開始される。
適当な時間間隔
【００６９】
ステップ１４０１では、引張りばね要素ＴＤ（３６Ｄ）、圧縮コイルばね要素ＣＡ（３８Ａ、４０Ａ）、圧縮コイルばね要素ＣＢ（３８Ｂ、４０Ｂ）及びＴＡＣのそれぞれの伸縮長x1、x2、x3及びx4に対して適当な初期値x1(0)、x2(0)、x3(0)及びx4(0)が設定される。次いで、ステップ１４０２では、カウンタiが“１”に初期化される。
【００７０】
ステップ１４０３では、直流モータ４６の変速歯車機構の出力軸の回転角度データがポテンションメータ５２から取り込まれ、次いでステップ１４０５に進み、そこで該回転角度データに基づいて引張りばね要素ＴＤ（３６Ｄ）の伸縮長x1(i)が算出される。
【００７１】
ステップ１４０６では、ロッド部材２０Ｃ及び２０Ｄのそれぞれに沿うリニアブッシュ２２Ｃ及び２２Ｄの相対的移動距離データがポテンションメータ４４Ｃ及び４４Ｄから取り込まれ、次いでステップ１４０６に進み、そこで伸縮長x1(i)及び該相対的移動距離データに基づいて圧縮コイルばね要素ＣＡ（３８Ａ、４０Ａ）、圧縮コイルばね要素ＣＢ（３８Ｂ、４０Ｂ）及びＴＡＣのそれぞれの伸縮長x2(i)、x3(i)及びx4(i)が算出される。
【００７２】
ステップ１４０７では、引張りばね要素ＴＤ（３６Ｄ）、圧縮コイルばね要素ＣＡ（３８Ａ、４０Ａ）、圧縮コイルばね要素ＣＢ（３８Ｂ、４０Ｂ）及びＴＡＣのそれぞれの伸縮速度Δx1(i)、Δx2(i)、Δx3(i)及びΔx4(i)が以下の演算によって算出される。
Δx1(i) ← x1(i) - x1(i-1)
Δx2(i) ← x2(i) - x2(i-1)
Δx3(i) ← x3(i) - x3(i-1)
Δx4(i) ← x4(i) - x4(i-1)
【００７３】
ステップ１４０８では、上記式（５）を用いて、伸縮長x1(i)、x2(i)、x3(i)及びx4(i)と伸縮速度Δx1(i)、Δx2(i)、Δx3(i)及びΔx4(i)とから出力トルクτが算出される。次いで、ステップ１４０９に進み、そこでその算出された出力トルクτで直流モータ４６が駆動されるように電機子電流IAがコントローラ４８の制御下で電源回路５０から直流モータ４６に出力される。
【００７４】
ステップ１４１０では、カウンタiのカウント値が“１”だけカウントアップされ、次いでステップ１４０３に戻り、ステップ１４０３ないし１４１０から成るルーチンが所定の時間間隔例えば10msで繰り返される。かくして、第２の実施形態では、駆動リンク２８及び３０の駆動周波数を歩行装置の変動固有振動数に常に共振させるように直流モータ４６を駆動させ得るので、第１の実施形態の場合に比べて歩行エネルギー効率を更に高めることができる。
【００７５】
図１１に示す第２の実施形態の等価物理モデルの歩行シミュレーションが行われた。なお、図１１の等価物理モデルの仕様条件については、図２の等価物理モデルの歩行シミュレーションの場合と実質的に同じである。駆動リンク２８及び３０を30.0[s]間に渡って自励的共振駆動させた際の歩行軌跡が図１５のグラフに示される。同グラフから明らかなように、歩行装置はＸ方向に沿ってほぼ傾き45度で歩行することが分かる。これは、駆動リンク２８及び３０の駆動が歩行装置の歩行動作時に変動するその固有振動数に追随するように共振されてるためであると考えられる。
【００７６】
また、第２の実施形態の等価物理モデルでも駆動リンク部材２８及び３０を強制的に正弦波駆動させた際のシミュレーションも行われ、このとき歩行速度が最も大きくなる駆動リンク２８及び３０の正弦波駆動時の角速度についてはほぼ7.5[rad/s]であった。一方、自励的共振駆動では、駆動リンク部材２８及び３０は7.5±0.15[rad/s]で駆動されていた。図１６のグラフを参照すると、強制的正弦波駆動時の入力トルクが参照符号ＦＳで示され、自励的共振駆動時の入力トルクが参照符号ＳＲで示されている。また、図１７のグラフを参照すると、強制的正弦波駆動時での総歩行距離に対するアクチュエータの仕事量がｆｓで示され、自励的共振駆動時での総歩行距離に対するアクチュエータの仕事量がｓｒで示される。同グラフから明らかなように、強制的正弦波駆動時に比べて自励的共振駆動時では少ない仕事量で大きな歩行距離が得られることが分かる。
【００７７】
以上で述べた実施形態では、歩行装置は４つの足部を持つものとして構成されているが、少なくとも２つの足部を備えればよい。勿論、その場合にも、ばね／リンク機構はその系全体を振動駆動させることにより足部に歩行動作を行わせるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明による歩行装置の第１の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す第１の実施形態の等価物理モデルを示す概念図である。
【図３】図２の等価物理モデルについて歩行シミュレーションを行った際の駆動リンクの角速度と歩行距離との関係を示すグラフである。
【図４】図２の等価物理モデルについて駆動リンクを角速度12.2[rad/s]で30.0[s]間に渡って正弦波駆動させて歩行シミュレーションを行った際の歩行軌跡を示すグラフである。
【図５】図１に示す歩行装置について歩行シミュレーションを行った際の駆動リンクの角速度と歩行距離との関係を示すグラフである。
【図６】図１に示す歩行装置について駆動リンクを角速度8.4[rad/s]で30.0[s]間に渡って正弦波駆動させて歩行シミュレーションを行った際の歩行軌跡を示すグラフである。
【図７】図１に示す歩行装置について駆動リンクを角速度8.4[rad/s]で30.0[s]間に渡って正弦波駆動させて歩行シミュレーションを行った際の時間毎の歩行距離を示すグラフである。
【図８】図１に示す歩行装置について駆動リンクを角速度8.4[rad/s]で30.0[s]間に渡って正弦波駆動させて歩行実験を行った際の歩行軌跡を示すグラフである。
【図９】図１に示す歩行装置について駆動リンクを角速度8.4[rad/s]で30.0[s]間に渡って正弦波駆動させて歩行実験を行った際の時間毎の歩行距離を示すグラフである。
【図１０】本発明による歩行装置の第２の実施形態を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示す第２の実施形態の等価物理モデルを示す概念図である。
【図１２】第２の実施形態で自励的共振駆動制御を行うための数式について遺伝的アルゴリズムを用いて最適化する際の評価関数の値を示すグラフである。
【図１３】第２の実施形態で自励的共振駆動制御を行うためのブロック図である。
【図１４】図１３に示すコントローラで実行される自励的共振駆動制御ルーチンのフローチャートである。
【図１５】図１１の等価物理モデルについて駆動リンクを自励的共振駆動させて歩行シミュレーションを行った際の歩行軌跡を示すグラフである。
【図１６】図１１の等価物理モデルでの強制的正弦波駆動時の入力トルクと自励的共振駆動時の入力トルクとの比較を示すグラフである。
【図１７】図１１の等価物理モデルでの強制的正弦波駆動時及び自励的共振駆動時での総歩行距離に対するアクチュエータの仕事量の比較を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７９】
１０Ａ・１０Ｂ・１０Ｃ・１０Ｄ：足部
１２：ばね／リンク機構
１４Ａ・１４Ｂ・１４Ｃ・１４Ｄ：接続具
１６Ａ・１６Ｂ・１６Ｃ・１６Ｄ：リンク部材
１８ＡＢ・１８ＢＣ・１８ＣＤ・１８ＤＡ：ジョイント部材
２０Ａ・２０Ｂ・２０Ｃ・２０Ｄ：ロッド部材
２２Ａ・２２Ｂ・２２Ｃ・２２Ｄ：リニアブッシュ部材
２４・２６：ロッド部材
２８・３０：駆動リンク部材
３４：サーボモータ
３６Ａ・３６Ｂ・３６Ｃ・３６Ｄ：引張りゴム紐
３８Ａ・３８Ｂ・３８Ｃ・３８Ｄ：引張りゴム紐
４０Ａ・４０Ｂ・４０Ｃ・４０Ｄ：引張りゴム紐
４４Ｃ・４４Ｄ：ポテンションメータ
４６：直流モータ
４８：コントローラ
５０：電源回路
５２：ポテンションメータ
【図１】
2005262368.tif 000007
【図２】
2005262368.tif 000008
【図３】
2005262368.tif 000009
【図４】
2005262368.tif 000010
【図５】
2005262368.tif 000011
【図６】
2005262368.tif 000012
【図７】
2005262368.tif 000013
【図８】
2005262368.tif 000014
【図９】
2005262368.tif 000015
【図１０】
2005262368.tif 000016
【図１１】
2005262368.tif 000017
【図１２】
2005262368.tif 000018
【図１３】
2005262368.tif 000019
【図１４】
2005262368.tif 000020
【図１５】
2005262368.tif 000021
【図１６】
2005262368.tif 000022
【図１７】
2005262368.tif 000023