(57)【要約】本発明に係る歩行ロボットは、ロボット本体（１）に放射状に突設された６本の腕脚統合肢（２）を具え、天井歩行においては、１２０度の位相差を有する３本の腕脚統合肢（２）を支持脚として、これらの支持脚の肢先片（３）を天井の格子（６）に引っ掛けると共に、残りの３本の腕脚統合肢（２）を遊脚として、これらの遊脚の肢先片（３）を天井の格子（６）から抜き出した状態で、３本の遊脚を進行方向へ移動させると同時に、３本の支持脚の駆動によってロボット本体（１）の重心を進行方向へ移動させた後、３本の遊脚の肢先片（３）を天井の格子（６）に引っ掛ける動作を、３本の支持脚と３本の遊脚とを交互に入れ替えながら、天井に沿って歩行させる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット本体（１）に４本以上の腕脚統合肢（２）が突設され、各腕脚統合肢（２）の先端部には軸体（５）が突設されると共に、該軸体（５）の先端部には、軸体（５）の軸心を中心として半径方向へ軸体（５）よりも外側に拡大した外形の肢先片（３）が設けられ、少なくとも３本の腕脚統合肢（２）を用いて床面上を歩行することが可能であると共に、少なくとも３本の腕脚統合肢（２）の肢先片（３）を天井に設置された格子（６）に引っ掛けて天井に沿って歩行することが可能である歩行ロボット。
【請求項２】
ロボット本体（１）に４本以上の腕脚統合肢（２）が突設され、各腕脚統合肢（２）の先端部には肢先片（３）が設けられ、前記４本以上の腕脚統合肢（２）は、ロボット本体（１）の中心軸を中心として、互いに等しい角度差をもって、前記中心軸に直交する方向へ向けて放射状に突設され、各腕脚統合肢（２）は複数の関節を有して、前記中心軸と直交する平面を中心として該平面の両側へ屈曲可能であり、少なくとも３本の腕脚統合肢（２）を前記平面の下側へ屈曲させて床面上を歩行することが可能であると共に、少なくとも３本の腕脚統合肢（２）を前記平面の上側へ屈曲させて、肢先片（３）を天井に設置された格子（６）に引っ掛けることにより、天井に沿って歩行することが可能である歩行ロボット。
【請求項３】
肢先片（３）は、軸体（５）の外径よりも大きな直径を有して先端側に膨らんだ半球状を呈している請求の範囲第１項又は第２項に記載の歩行ロボット。
【請求項４】
天井歩行の過程で、少なくとも３本の腕脚統合肢（２）の肢先片（３）を天井の格子（６）に引っ掛けた状態で、これら３本の腕脚統合肢（２）に互いに接近させる方向の力を発生させる請求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載の歩行ロボット。
【請求項５】
天井歩行の過程で、少なくとも３本の腕脚統合肢（２）の肢先片（３）を天井の格子（６）に引っ掛けた状態で、これら３本の腕脚統合肢（２）に互いに離間させる方向の力を発生させる請求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載の歩行ロボット。
【請求項６】
ロボット本体（１）には６本の腕脚統合肢（２）が６０度の位相差で放射状に突設され、天井歩行の過程で、互いに１２０度の位相差を有する３本の腕脚統合肢（２）を支持脚（２ａ）として、これらの支持脚（２ａ）の肢先片（３）を天井の格子（６）に引っ掛けると共に、残りの３本の腕脚統合肢（２）を遊脚（２ｂ）として、これらの遊脚（２ｂ）の肢先片（３）を天井の格子（６）から抜き出した状態で、３本の遊脚（２ｂ）を進行方向へ移動させると同時に、ロボット本体（１）の重心を進行方向へ移動させた後、３本の遊脚（２ｂ）の肢先片（３）を天井の格子（６）に引っ掛ける動作を、３本の支持脚（２ａ）と３本の遊脚（２ｂ）とを交互に入れ替えながら、天井に沿って歩行する請求の範囲第１項乃至第５項の何れかに記載の歩行ロボット。
【請求項７】
ロボット本体（１）に６本の腕脚統合肢（２）が６０度の位相差で放射状に突設され、各腕脚統合肢（２）の先端部には軸体（５）が突設されると共に、該軸体（５）の先端部には、軸体（５）の軸心を中心として半径方向へ軸体（５）よりも外側に拡大した外形の肢先片（３）が設けられ、少なくとも３本の腕脚統合肢（２）を用いて床面上を歩行することが可能であると共に、少なくとも３本の腕脚統合肢（２）の肢先片（３）を天井に設置された格子（６）に引っ掛けて天井に沿って歩行することが可能な歩行ロボットにおいて、
１２０度の位相差を有する３本の腕脚統合肢（２）を支持脚（２ａ）として、これらの支持脚の肢先片（３）を天井の格子（６）に引っ掛けると共に、残りの３本の腕脚統合肢（２）を遊脚（２ｂ）として、これらの遊脚（２ｂ）の肢先片（３）を天井の格子（６）から抜き出した状態で、３本の遊脚（２ｂ）を進行方向へ移動させると同時に、３本の支持脚（２ａ）の駆動によってロボット本体（１）の重心を進行方向へ移動させた後、３本の遊脚（２ｂ）の肢先片（３）を天井の格子（６）に引っ掛ける動作を、３本の支持脚（２ａ）と３本の遊脚（２ｂ）とを交互に入れ替えながら、天井に沿って歩行させることを特徴とする歩行ロボットの制御方法。
【請求項８】
３本の支持脚（２ａ）の肢先片（３）の格子（６）に対する係止点を頂点とする三角形の内側にロボット本体（１）の重心位置を保持しつつ、３本の遊脚（２ｂ）の格子（６）に対する係脱動作を行なう請求の範囲第７項に記載の歩行ロボットの制御方法。
【請求項９】
ロボット本体（１）に複数本の腕脚統合肢（２）が突設され、これら複数本の腕脚統合肢（２）によって歩行するロボットであって、各腕脚統合肢（２）は先端部に肢先機構（２０）を具え、該肢先機構（２０）は、腕脚統合肢（２）の先端部に固定されたフレーム（５０）と、該フレーム（５０）に軸方向の往復移動が可能に取り付けられた軸体（５）と、該軸体（５）の先端部に設けられた肢先片（３）と、該軸体（５）の基端側の端面に対向して前記フレーム（５０）上に設置された圧力センサー（９）と、前記フレー厶（５０）と軸体（５）の間に介在して軸体（５）を圧力センサー（９）へ向けて付勢するスプリング（７）と、前記フレーム（５０）に対する軸体（５）の往復移動を所定範囲内に規制するストッパー装置とを具えている歩行ロボット。
【請求項１０】
ストッパー装置は、軸体（５）に固定された第１ストッパー（５２）及び第２ストッパー（５３）と、両ストッパー（５２）（５３）に対向してフレーム（５０）に設けられた第１ストッパー受け部及び第２ストッパー受け部とから構成され、軸体（５）は、第１ストッパー（５２）が第１ストッパー受け部に当接した収縮位置と、第２ストッパー（５３）が第２ストッパー受け部に当接した伸張位置の間で往復移動可能であり、肢先片（３）に外力が作用しない中立位置にて、第１ストッパー（５２）及び第２ストッパー（５３）はそれぞれ第１ストッパー受け部及び第２ストッパー受け部から離間している請求の範囲第９項に記載の歩行ロボット。
【請求項１１】
第１ストッパー（５２）は、軸体（５）の圧力センサー（９）に対する押圧力が所定の限界値に達する直前に第１ストッパー受け部に当接する請求の範囲第１０項に記載の歩行ロボット。
【請求項１２】
第２ストッパー（５３）は、軸体（５）の端面が圧力センサー（９）から離間すると同時に若しくはその前後に、第２ストッパー受け部に当接する請求の範囲第１０項に記載の歩行ロボット。
【請求項１３】
軸体（５）は、前記中立位置にて所定長さだけ前記フレーム（５０）の先端面から突出し、肢先片（３）は、フレー厶（５０）の先端面から突出する軸体（５）の先端から径方向へ拡大する形状を有している請求の範囲第９項乃至第１２項の何れかに記載の歩行ロボット。
【請求項１４】
前記複数本の腕脚統合肢（２）はロボット本体（１）の外周面から放射状に突出し、各腕脚統合肢（２）は複数の関節を有して、少なくとも１本の腕脚統合肢（２）を腕として利用しつつ、残りの少なくとも３本の腕脚統合肢（２）を脚として歩行する請求の範囲第９項乃至第１３項の何れかに記載の歩行ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット本体に突設された複数本の腕脚統合肢によって歩行するロボットに関し、特に、これらの腕脚統合肢を用いて床面上を歩行することが可能であると共に、天井に沿って歩行することが可能な歩行ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、床面上を歩行するロボットとして、２足歩行ロボットや４足歩行ロボット等、種々の歩行ロボットが提案されている（日本国公開特許公報２００３−７１７５２号、２００３−２６６３３７号、２００４−２０２６７６号、２００４−２９８９８３号、２００４−３１４２１６号、２００５−７４９１号、２００５−３４９８４号、２００５−５２８９６号参照）。又、ロボット本体に対し、腕と脚の両方の機能を有する腕脚統合肢を突設してなる歩行ロボットが開発されている（日本国ロボット学会誌２２巻３号第４１１頁〜４２１頁参照）。
また、２足直立歩行を行なうロボットにおいて、足底に図１６に示す荷重センサーを具えたロボットが提案されている（日本国公開特許公報２００４−２９９０４５号参照）。該ロボットにおいて、荷重センサーは、図１６の如く、歪みゲージ（１０７）が貼り付けられたダイヤフラム（１０９）と、該ダイヤフラム（１０９）を押圧する駆動体（１０４）と、地面からの圧力を受けて駆動体（１０４）を押圧する操作体（１０５）と、駆動体（１０４）と操作体（１０５）の間に介在するバネ（１０６）と、これらの部材を収容する筒部（１０１）及び蓋部（１０２）からなるケース体（１００）とを具えており、操作体（１０５）に突設された鍔部（１０８）がケース体（１００）とダイヤフラム（１０９）の間に挟まれて、操作体（１０５）の往復移動が一定範囲内に規制されている。
上記荷重センサーにおいては、ロボットの歩行時に足底が受ける力によって操作体（１０５）が図１６の上方へ変位し、これに伴ってバネ（１０６）が収縮し、該バネ（１０６）の弾性反発力によって駆動体（１０４）が駆動され、該駆動体（１０４）がダイヤフラ厶（１０９）を押圧して変形させる。これによって歪みゲージ（１０７）に歪みが生じ、該歪みゲージ（１０７）に接続されているブリッジ回路（図示省略）によって、ロボットの足底が受ける力が検出される。
ところで、歩行ロボットを種々の作業に利用する場合、ロボットを天井に沿って歩行させることが出来れば、その有用性は極めて高いものとなる。しかしながら、これまでに天井に沿って歩行するロボットは知られていない。
また、図１６の荷重センサーにおいては、駆動体（１０４）と操作体（１０５）の間にバネ（１０６）が直列に介在しており、該バネ（１０６）が弾性変形する範囲内で力の検出を行なう必要があるため、操作体（１０５）が受ける外力の大きさに応じてバネ（１０６）の弾性定数を選ぶ必要があった。例えば操作体（１０５）が受ける外力が大きい場合に弾性定数の小さなバネ（１０６）を採用すると、該外力の作用によってバネ（１０６）が完全に収縮してしまって、最早バネ（１０６）の弾性反発力を利用した外力検出の機能が損なわれてしまう。そこで、逆に弾性定数の大きなバネ（１０６）を採用すると、外力の大きさに応じたバネ（１０６）の変形量が小さくなり、これによって歪みゲージ（１０７）の感度が低下することになる。
この様に従来の荷重センサーを具えたロボットにおいては、歩行時に足底が受ける力の大きさに応じたバネ仕様を採らざるを得ず、加重センサーの検出値を単なる歩行制御に利用する場合は大きな問題とはならないが、例えば複数本の足の内、何本かを腕として種々の作業に利用するロボットにおいては、検出すべき外力の大きさの範囲が極めて広くなるため、この様なロボットの制御に好適な荷重センサーを構成することが、極めて困難である問題があった。
そこで本発明の第１の目的は、天井に沿って歩行させることが可能なロボットとその制御方法を提供することである。
また、本発明の第２の目的は、ロボット本体に複数本の腕脚統合肢を突設してなるロボットであって、これら複数本の腕脚統合肢の内、少なくとも１本の腕脚統合肢を腕として利用しつつ残りの少なくとも３本の腕脚統合肢を脚として歩行するロボットにおいて、特に腕脚統合肢を腕として利用する場合に該腕脚統合肢に作用する広い範囲の力を簡易な構成によって検出することが出来る歩行ロボットを提供することである。
【発明の開示】
【０００３】
上記本発明の第１の目的を達成するべく、本発明に係る歩行ロボットは、ロボット本体（１）に４本以上の腕脚統合肢（２）を突設して構成されている。各腕脚統合肢（２）の先端部には軸体（５）が突設されると共に、該軸体（５）の先端部には、軸体（５）の軸心を中心として半径方向へ軸体（５）よりも外側に拡大した外形の肢先片（３）が設けられており、少なくとも３本の腕脚統合肢（２）を用いて床面上を歩行することが可能であると共に、少なくとも３本の腕脚統合肢（２）の肢先片（３）を天井に設置された格子（６）に引っ掛けて天井に沿って歩行することが可能である。
具体的構成において、肢先片（３）は、軸体（５）の外径よりも大きな直径を有して先端側に膨らんだ半球状を呈している。従って、天井の格子（６）に腕脚統合肢（２）の肢先片（３）を引っ掛ける動作の容易性と、肢先片（３）を格子（６）から離脱させる動作の容易性とを両立させることが可能である。
本発明に係る歩行ロボットは、天井歩行の過程で、少なくとも３本の腕脚統合肢（２）の肢先片（３）を天井の格子（６）に引っ掛けた状態で、これら３本の腕脚統合肢（２）に、互いに接近させる方向の力、或いは互いに離間させる方向の力を発生させる。これによって、前記３本の腕脚統合肢（２）が格子（６）に確実に引っ掛かって、ロボット本体（１）が格子（６）から脱落する虞はない。
より具体的には、本発明に係る歩行ロボットは、ロボット本体（１）に放射状に突設された６本の腕脚統合肢（２）を具え、天井に沿って歩行するための制御においては、１２０度の位相差を有する３本の腕脚統合肢（２）を支持脚（２ａ）として、これらの支持脚（２ａ）の肢先片（３）を天井の格子（６）に引っ掛けると共に、残りの３本の腕脚統合肢（２）を遊脚（２ｂ）として、これらの遊脚（２ｂ）の肢先片（３）を天井の格子（６）から抜き出した状態で、３本の遊脚（２ｂ）を進行方向へ移動させると同時に、３本の支持脚（２ａ）の駆動によってロボット本体（１）の重心を進行方向へ移動させた後、３本の遊脚（２ｂ）の肢先片（３）を天井の格子（６）に引っ掛ける動作を、３本の支持脚（２ａ）と３本の遊脚（２ｂ）とを交互に入れ替えながら、天井に沿って歩行させる。
上記本発明の歩行ロボットの制御方法によれば、３本の支持脚（２ａ）と３本の遊脚（２ｂ）とを交互に入れ替えながら天井に沿って歩行する過程で、３本の支持脚（２ａ）の肢先片（３）が格子（６）に引っ掛かった状態で、ロボット本体（１）の重心移動を行ない、３本の支持脚（２ａ）の肢先片（３）によって形成される３角形の内側に重心位置を維持することが出来るので、安定した姿勢での天井歩行が実現される。
上記本発明の第２の目的を達成するべく、本発明に係る歩行ロボットは、ロボット本体（１）に複数本の腕脚統合肢（２）を突設し、これら複数本の腕脚統合肢（２）によって歩行するものであって、各腕脚統合肢（２）は先端部に肢先機構（２０）を具えている。
ここで、前記肢先機構（２０）は、腕脚統合肢（２）の先端部に固定されたフレーム（５０）と、該フレーム（５０）に軸方向の往復移動が可能に取り付けられた軸体（５）と、該軸体（５）の先端部に設けられた肢先片（３）と、該軸体（５）の基端側の端面に対向して前記フレーム（５０）上に設置された圧力センサー（９）と、前記フレーム（５０）と軸体（５）の間に介在して軸体（５）を圧力センサー（９）へ向けて付勢するスプリング（７）と、前記フレーム（５０）に対する軸体（５）の往復移動を所定範囲内に規制するストッパー装置とを具えている。
具体的には、上記ストッパー装置は、軸体（５）に固定された第１ストッパー（５２）及び第２ストッパー（５３）と、両ストッパー（５２）（５３）に対向してフレーム（５０）に設けられた第１ストッパー受け部及び第２ストッパー受け部とから構成され、軸体（５）は、第１ストッパー（５２）が第１ストッパー受け部に当接した収縮位置と、第２ストッパー（５３）が第２ストッパー受け部に当接した伸張位置の間で往復移動可能であり、肢先片（３）に外力が作用しない中立位置にて、第１ストッパー（５２）及び第２ストッパー（５３）はそれぞれ第１ストッパー受け部及び第２ストッパー受け部から離間している。
上記本発明のロボットにおいては、フレーム（５０）と軸体（５）の間にスプリング（７）が介在して軸体（５）を圧力センサー（９）へ向けて付勢しており、これによって圧力センサー（９）に対して一定の予圧を負荷している。
この状態で、肢先片（３）に押圧方向の外力（押圧力）が作用すると、該押圧力は、軸体（５）を介して直接に圧力センサー（９）に伝わる。ここで、スプリング（７）の弾性反発力と肢先片（３）に作用する押圧力とは、互いに並列の関係で圧力センサー（９）に作用し、その合力が圧力センサー（９）によって検出されることになる。従って、圧力センサー（９）の検出値からスプリング（７）の弾性反発力を減算することによって、肢先片（３）に作用する押圧力を得ることが出来る。
一方、肢先片（３）に引張り方向の外力（引張り力）が作用すると、該引張り力は、スプリング（７）の弾性反発力によって圧力センサー（９）が受ける押圧力と相殺されて、圧力センサー（９）には、弾性反発力から引張り力を差し引いた力が作用し、その力が圧力センサー（９）によって検出されることになる。従って、スプリング（７）の弾性反発力から圧力センサー（９）の検出値を減算することによって、肢先片（３）に作用する引張り力を得ることが出来る。
肢先片（３）に作用する押圧力が増大する過程で、軸体（５）は圧力センサー（９）側へ変位し、この結果、第１ストッパー（５２）は、軸体（５）の圧力センサー（９）に対する押圧力が限界値に達する直前に第１ストッパー受け部に当接する。この結果、圧力センサー（９）に作用する押圧力が限界値を超えて過大となることが阻止され、これによって圧力センサー（９）の保護が図られる。
又、肢先片（３）に作用する引張り力が増大する過程で、軸体（５）は圧力センサー（９）から離間する方向に変位し、この結果、第２ストッパー（５３）は第２ストッパー受け部に当接する。この結果、軸体（５）に抜け止めが施され、これによって肢先機構（２０）の保護が図られる。
又、具体的構成において、軸体（５）は、前記中立位置にて所定長さだけフレーム（５０）の先端面から突出し、肢先片（３）は、フレーム（５０）の先端面から突出する軸体（５）の先端から径方向へ拡大する形状を有している。該具体的構成によれば、肢先片（３）を対象物に引っ掛けることにより種々の作業が可能となる。この際、肢先片（３）に作用する引張り力が圧力センサー（９）により検出され、検出された引張り力に基づいて、腕脚統合肢（２）の動作が制御される。
上記本発明の歩行ロボットによれば、複数本の腕脚統合肢の内、少なくとも１本の腕脚統合肢を腕として利用しつつ残りの少なくとも３本の腕脚統合肢を脚として歩行する場合に、腕となる腕脚統合肢に作用する広い範囲の力を簡易な構成によって検出することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、６本の腕脚統合肢を具えた本発明に係る歩行ロボットの斜視図である。
図２は、該歩行ロボットの作業状態を示す斜視図である。
図３は、該歩行ロボットの天井歩行状態を下から見上げた斜視図である。
図４は、該歩行ロボットの天井歩行状態を上から見下ろした斜視図である。
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、腕脚統合肢の肢先片の形状を２つの異なる方向から見た斜視図である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）はそれぞれ、肢先片を格子に引っ掛けた状態を示す一部破断正面図である。
図７は、天井歩行のための制御における第１ステップを説明する図である。
図８は、天井歩行のための制御における第２ステップを説明する図である。
図９は、天井歩行のための制御における第３ステップを説明する図である。
図１０は、天井歩行のための制御における第４ステップを説明する図である。
図１１は、天井歩行のための制御における第５ステップを説明する図である。
図１２は、天井歩行のための制御における第６ステップを説明する図である。
図１３は、本発明の歩行ロボットに配備される肢先機構の斜視図である。
図１４は、該肢先機構を別の角度から見た斜視図である。
図１５（ａ）、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）は、該肢先機構の動作を説明する一連の一部破断側面図である。
図１６は、従来のロボットの荷重センサーを示す断面図である。
図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、６本の腕脚統合肢を具えた歩行ロボットが腕脚統合肢を伸ばした状態の裏面図と、これらの腕脚統合肢を上側に屈曲させた状態の斜視図である。
図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、５本の腕脚統合肢を具えた歩行ロボットが腕脚統合肢を伸ばした状態の平面図と、これらの腕脚統合肢を下側に屈曲させた状態の斜視図である。
図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、４本の腕脚統合肢を具えた歩行ロボットが腕脚統合肢を伸ばした状態の平面図と、これらの腕脚統合肢を下側に屈曲させた状態の斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。本発明に係る歩行ロボットは、図１に示す如く、平面形状が六角形の６つの周壁を有するロボット本体（１）と、該ロボット本体（１）の外周面に互いに６０度の位相差で放射状に突設された６本の腕脚統合肢（２）とから構成され、これら６本の腕脚統合肢（２）を用いて、歩行や作業が可能となっている。
腕脚統合肢（２）は、図示の如く、第１肢部（２１）、第２肢部（２２）、第３肢部（２３）、及び第４肢部（２４）から構成され、第１肢部（２１）は、水平姿勢のロボット本体（１）から水平方向に伸びる軸Ａ１を中心として回転可能であり、第２肢部（２２）は、鉛直方向に伸びる軸Ａ２を中心として回転可能であり、第３肢部（２３）は、軸Ａ１及びＡ２と直交する軸Ａ３を中心として回転可能であり、第４肢部（２４）は、軸Ａ３と平行な軸Ａ４を中心として回転可能である。
そして、腕脚統合肢（２）の各関節には、４つの肢部（２１）〜（２４）を回転駆動するための第１モータ（４１）、第２モータ（４２）、第３モータ（４３）及び第４モータ（４４）が連結されている。又、ロボット本体（１）には、これらのモータ（４１）〜（４４）を制御するための制御装置（図示省略）が内蔵されている。
各腕脚統合肢（２）の先端部にはフレー厶（５０）が固定されており、該フレーム（５０）を軸体（５）が貫通し、該軸体（５）の先端部に肢先片（３）を具えている。肢先片（３）は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す如く、軸体（５）の外径よりも大きな外径を有して軸体（５）の軸心に対して垂直の姿勢に固定された金属製の円板（３１）と、該円板（３１）の表面に固定された合成樹脂製の半球体（３２）とから構成されている。
上記歩行ロボットにおいては、例えば図２に示す如く、４本の腕脚統合肢（２）を脚として利用して歩行しつつ、２本の腕脚統合肢（２）を用いて物体の把持や運搬など、種々の作業を行なうことが出来る。又、図３及び図４に示す如く、天井に設置された格子（６）に対し少なくとも３本の腕脚統合肢（２）の肢先片（３）を引っ掛けて、天井に沿って歩行することも可能である。
天井歩行においては、例えば図７〜図１２に示す如く、互いに１２０度の位相差を有する３本の腕脚統合肢（２）を支持脚（２ａ）として、これらの支持脚（２ａ）の肢先片（３）を天井の格子（６）に引っ掛けると共に、残りの３本の腕脚統合肢（２）を遊脚（２ｂ）として、これらの遊脚（２ｂ）の肢先片（３）を天井の格子（６）から抜き出した状態で、３本の遊脚（２ｂ）を進行方向へ移動させると同時に、ロボット本体（１）の重心を進行方向へ移動させた後、３本の遊脚（２ｂ）の肢先片（３）を天井の格子（６）に引っ掛ける動作を、３本の支持脚（２ａ）と３本の遊脚（２ｂ）とを交互に入れ替えながら、天井に沿って歩行する。
又、３本の支持脚（２ａ）を格子（６）に引っ掛けた状態では、これら３本の支持脚（２ａ）に対し、図６（ａ）の如く互いに接近させる方向の力Ｆ１を発生させ、或いは図６（ｂ）の如く互いに離間させる方向の力Ｆ２を発生させる。これによって、３本の支持脚（２ａ）が格子（６）の棒材（６１）に確実に引っ掛かって、歩行ロボットが格子（６）から脱落することはない。
本発明に係る歩行ロボットを天井に沿って歩行させる場合には、次の制御が実行される。先ず図７（ａ）（ｂ）に示す如く、３本の支持脚（２ａ）を格子（６）に引っ掛けた状態で、３本の遊脚（２ｂ）を格子（６）から抜き出す。ここで、ロボットの重心Ｇは、３本の支持脚（２ａ）の格子（６）に対する係止点を頂点とする三角形の内側、望ましくは略中央に設定されている。尚、３本の遊脚（２ｂ）を格子（６）から抜き出す際、ロボット本体を一旦格子（６）に近付けた後、ロボット本体を基準の高さ位置に戻しつつ、遊脚（２ｂ）を格子（６）から抜き出すことによって、遊脚（２ｂ）の広い作業範囲での抜き出し動作を実現している。ロボット本体を基準の高さ位置に戻す動作に伴って、重心Ｇは僅かに降下する。
次に、図８（ａ）（ｂ）に示す如く、３本の遊脚（２ｂ）を進行方向へ移動させると同時に、３本の支持脚（２ａ）を進行方向とは逆方向へ駆動することによってロボットの重心Ｇを進行方向へ移動させる。
次に、図９（ａ）（ｂ）に示す如く、３本の遊脚（２ｂ）を格子（６）の開口部へ挿入し、各肢先片を格子（６）よりも高い位置まで上昇させる。尚、３本の遊脚（２ｂ）を格子（６）の開口部へ挿入する際、ロボット本体を一旦格子（６）に近付けることによって、遊脚（２ｂ）の広い作業範囲での挿入動作を実現し、その後、ロボット本体を基準の高さ位置に戻す。ロボット本体を格子（６）に近付ける動作に伴って、重心Ｇは僅かに上昇する。
続いて、図１０（ａ）（ｂ）に示す如く、３本の遊脚（２ｂ）を互いに接近する方向に駆動し、各肢先片を格子（６）の棒材に引っ掛ける。これによって少なくとも１本の遊脚（２ｂ）の肢先片は２本の棒材の交差部に引っ掛かることになる。
そして、図１１（ａ）（ｂ）に示す如く、それまでは遊脚（２ｂ）であった３本の腕脚統合肢（２）を支持脚（２ａ）とし、それまでは支持脚（２ａ）であった２本の腕脚統合肢（２）を遊脚（２ｂ）として、支持脚（２ａ）と遊脚（２ｂ）の入れ替えを行なう。この結果、新たな３本の支持脚（２ａ）によってロボット本体が格子（６）に支持され、これら３本の支持脚（２ａ）の格子（６）に対する係合点を頂点とする三角形の内側、望ましくは略中央にロボットの重心Ｇが設定されることになる。
その後、図１２（ａ）（ｂ）に示す如く、新たな３本の遊脚（２ｂ）を互いに離間する方向へ移動させて、肢先片を格子（６）から離脱させ、遊脚（２ｂ）の格子（６）からの抜き出し動作を可能とする。以後は上記のステップと同様にして、３本の支持脚（２ａ）と３本の遊脚（２ｂ）とを交互に入れ替えながら、ロボットの重心を進行方向へ徐々に移動させつつ、天井に懸垂した状態での歩行を進めるのである。
尚、天井歩行における６本の腕脚統合肢（２）の上記動作は、図１に示す各腕脚統合肢（２）に装備された４個のモータ（４１）〜（４４）の内、少なくとも３つのモータを駆動制御して、少なくとも３つの関節を動作させることによって容易に実現することが出来る。
上述の如く、本発明によれば、安定した姿勢で歩行ロボットを天井に沿って歩行させることが出来るので、屋内や屋外での作業における歩行ロボットの活躍の場が飛躍的に拡大し、その有用性は極めて高いものとなる。
また、本発明に係る歩行ロボットにおいては、図１３及び図１４に示す如く、腕脚統合肢（２）の先端部に、第４肢部（２４）と一体のフレー厶（５０）を具えた肢先機構（２０）を配備することが可能である。該フレー厶（５０）は、第４肢部（２４）の先端部と、該先端部に突設された一対のアーム部（２４ａ）（２４ａ）と、該アー厶部（２４ａ）（２４ａ）に固定された枠体（８）と、該枠体（８）の前板部（８１）と後板部（８２）にそれぞれ取り付けられた円筒部材（８４）（８３）とから構成されている。枠体（８）には軸体（５）が貫通し、該軸体（５）は、前記円筒部材（８４）（８３）によって軸方向へ往復移動可能に支持されている。
枠体（８）から突出する軸体（５）の先端部には、軸体（５）の外径よりも大きな外径を有する金属製の円板（３１）と合成樹脂製の半球体（３２）からなる肢先片（３）が固定されている。又、第４肢部（２４）の先端部には、軸体（５）の基端側の端面と対向して、圧力センサー（９）が設置され、１軸のロードセルが構成されている。
軸体（５）には、枠体（８）の内側であって後板部（８２）から離れた位置に、円板状のスプリング受け部材（５１）が固定されており、枠体（８）の前板部（８１）とスプリング受け部材（５１）との間には、コイル状のスプリング（７）が介在し、軸体（５）を圧力センサー（９）に向けて付勢している。又、軸体（５）には、スプリング受け部材（５１）と枠体（８）の後板部（８２）との間に、後板部（８２）の円筒部材（８３）から所定距離だけ離して、円板状の第１ストッパー（５２）が固定されると共に、前板部（８１）の内面に対向させて、円板状の第２ストッパー（５３）が固定されている。
上記肢先機構（２０）においては、図１５（ａ）に示す如く肢先片（３）に外力が作用しない無負荷状態で、第１ストッパー（５２）及び第２ストッパー（５３）は枠体（８）及び円筒部材（８３）（８４）から離間しており、軸体（５）は、一定の範囲内で軸方向の往復移動が可能な中立位置にある。この状態で、軸体（５）はスプリング（７）によって圧力センサー（９）側へ一定の力で付勢されており、これによって圧力センサー（９）には一定の予圧が負荷されている。従って、圧力センサー（９）は、この状態を平衡点として正方向及び負方向の力検出を行なうことになる。
図１５（ｂ）の如く肢先片（３）に押圧力Ｆ１が作用すると、該押圧力Ｆ１は軸体（５）を介して直接に圧力センサー（９）へ伝わる。ここで、スプリング（７）の弾性反発力と肢先片（３）に作用する押圧力とは、互いに並列の関係で圧力センサー（９）に作用し、その合力が圧力センサー（９）によって検出されることになる。従って、圧力センサー（９）の検出値からスプリング（７）の弾性反発力を減算することによって、肢先片（３）に作用する押圧力Ｆ１を得ることが出来る。
肢先片（３）に作用する押圧力Ｆ１が増大する過程で、軸体（５）は圧力センサー（９）側へ変位し、その押圧力Ｆ１が過大となると、図１５（ｂ）の如く第１ストッパー（５２）は枠体（８）の後板部（８２）の円筒部材（８３）に当接する。この結果、圧力センサー（９）に作用する押圧力が限界値（最大歪み許容値）を超えて過大となることが阻止され、これによって圧力センサー（９）の保護が図られる。
図１５（ｃ）の如く肢先片（３）に引張りＦ２が作用すると、該引張り力Ｆ２は、スプリング（７）の弾性反発力によって圧力センサー（９）が受ける押圧力と相殺されて、圧力センサー（９）には、弾性反発力から引張り力を差し引いた力が作用し、その力が圧力センサー（９）によって検出されることになる。従って、スプリング（７）の弾性反発力から圧力センサー（９）の検出値を減算することによって、肢先片（３）に作用する引張り力Ｆ２を得ることが出来る。
肢先片（３）に作用する引張り力Ｆ２が増大する過程で、軸体（５）は圧力センサー（９）から離間する方向に変位し、その引張り力Ｆ２が過大になると、図１５（ｃ）の如く第２ストッパー（５３）は枠体（８）の前板部（８１）の内面に当接する。この結果、軸体（５）に抜け止めが施され、これによって肢先機構（２０）の分解が阻止される。
尚、軸体（５）の端面が圧力センサー（９）から完全に離間する前に第２ストッパー（５３）を枠体（８）の前板部（８１）に当接させる構成に限らず、軸体（５）の端面が圧力センサー（９）から離間した後に第２ストッパー（５３）を枠体（８）の前板部（８１）に当接させる構成も採用可能であって、該構成によれば、圧力センサー（９）によって計測し得る引張り力の最大値に拘わらず、該肢先片（３）を用いた作業を継続することが出来る。
上記肢先機構（２０）を具えた歩行ロボットにおいては、肢先片（３）に作用する力はスプリング（７）を経由することなく、軸体（５）を介して直接に圧力センサー（９）に伝わるので、スプリング（７）の弾性定数は、肢先片（３）に作用する力の大小に拘わらず、圧力センサー（９）に対する予圧を適切な大きさとすることの出来る値に設計することが出来る。
従って、６本の腕脚統合肢（２）の内、少なくとも３本の腕脚統合肢（２）を脚として歩行しつつ、任意の１本以上の腕脚統合肢（２）を腕として利用して作業を行なう場合、脚となる腕脚統合肢（２）と腕となる腕脚統合肢（２）が歩行の過程で入れ替わったとしても、脚となった腕脚統合肢（２）の肢先機構（２０）による力検出に基づいて歩行の制御を適切に行なうと同時に、腕となった腕脚統合肢（２）の肢先機構（２０）による力検出に基づいて物体把持等の作業の制御を適切に行なうことが可能である。
特に、１或いは複数本の腕脚統合肢（２）の肢先片（３）を対象物に引っ掛けて種々の作業を行なう場合には、該肢先片（３）に作用する引張り力が圧力センサー（９）により検出され、検出された引張り力に基づいて、腕脚統合肢（２）の動作を制御することが出来る。
又、上記肢先機構（２０）においては、圧力センサー（９）と、肢先片（３）に作用する力を圧力センサー（９）に伝えるための機構（エンドエフェクター）とが、互いに一体化されることなく、別構成となっているので、肢先片（３）に作用する力の範囲が異なることとなる新たな環境で本発明の歩行ロボットを動作させる場合にも、圧力センサー（９）のみを交換し、或いはスプリング（７）を交換することによって容易に対応することが出来る。然も、肢先機構（２０）の設計変更やメンテナンスを行なうことも容易である。
更に、本発明に係る歩行ロボットにおいては、図１７（ａ）に示す様にロボット本体（１）の中心軸を中心として放射状に突設された６本の腕脚統合肢（２）を、図１７（ｂ）に示す様に前記中心軸と直交する平面の上側へ屈曲させることが可能であり、この内、少なくとも３本の腕脚統合肢（２）を用いて天井に沿って歩行させることが可能である。
尚、本発明に係る歩行ロボットにおいて、腕脚統合肢（２）の本数は、６本に限らず、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示す如く５本であっても、図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示す如く４本であってもよいが、何れの構成においても、複数本の腕脚統合肢（２）は、ロボット本体（１）の中心軸を中心として、互いに等しい角度差をもって、前記中心軸に直交する方向へ向けて放射状に突設されている。この様な構成によって、ロボットの作業範囲が全方向へ均等に確保されることになる。
又、複数本の腕脚統合肢（２）が前記中心軸と直交する平面を中心として該平面の両側へ屈曲可能な構成によれば、少なくとも３本の腕脚統合肢（２）を前記平面の下側へ屈曲させて床面上を歩行することが可能であると共に、ロボット本体（１）を反転させることなく少なくとも３本の腕脚統合肢（２）を前記平面の上側へ屈曲させることにより、天井に沿って歩行することが可能となる。
【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（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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【図１５（ｃ）】
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【図１６】
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【図１７（ａ）】
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【図１７（ｂ）】
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【図１８（ａ）】
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【図１８（ｂ）】
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【図１９（ａ）】
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【図１９（ｂ）】
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【国際調査報告】
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