(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット本体に前後回動自在に設けられ、所定の順序で前方に踏み出し動作を行う複数の脚部と、該脚部の下端部に設けられ、所定の着床面積を確保する足平部と、該足平部の前端部に上下回動自在に設けられる爪先部とを備え、該爪先部の底面が前記足平部の底面と同一方向となるよう前記爪先部を付勢する付勢手段を更に備えることを特徴とする脚式移動ロボット。
【請求項２】
前記爪先部の回動ロックまたは強制回動を行う駆動手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の脚式移動ロボット。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記爪先部の底面が前記足平部の底面と同一方向となる位置で前記爪先部の回動をロックするロック機構であることを特徴とする請求項２に記載の脚式移動ロボット。
【請求項４】
前記脚部に設けられる関節部の動作および前記ロック機構の動作を制御する制御部を更に備え、該制御部が、前記脚部の歩行動作にタイミングを合せて前記ロック機構のロック動作およびロック解除動作を自動的に行うことを特徴とする請求項３に記載の脚式移動ロボット。
【請求項５】
前記制御部は、離床脚が着床する以前に、該離床脚に設けられる爪先部の回動を前記爪先部の底面が前記足平部の底面と同一方向となる位置でロックすることを特徴とする請求項４に記載の脚式移動ロボット。
【請求項６】
前記制御部は、ロボット重心点が着床脚の足平部前端位置を越えたとき又はそれ以前に、該着床脚に設けられる爪先部の回動ロックを解除することを特徴とする請求項４又は５に記載の脚式移動ロボット。
【請求項７】
前記制御部は、離床脚を前方に振り出す手段と、ロボット重心点が着床脚の足平部前端位置を越えたとき又はそれ以前に、該着床脚に設けられる爪先部の回動ロックを解除する手段と、前記離床脚を、その爪先部の回動がロックされた状態で着床させる手段と、を備えることを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載の脚式移動ロボット。
【請求項８】
請求項４〜７の何れかに記載の脚式移動ロボットにおける制御方法であって、離床脚を前方に振り出す工程と、ロボット重心点が着床脚の足平部前端位置を越えたとき又はそれ以前に、該着床脚に設けられる爪先部の回動ロックを解除する工程と、前記離床脚を、その爪先部の回動がロックされた状態で着床させる工程と、を備えることを特徴とする脚式移動ロボットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の脚部を所定の順序で前方に踏み出し動作させる脚式移動ロボット及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の脚部を所定の順序で前方に踏み出し動作させる脚式移動ロボットが既に開発されている。この種の脚式移動ロボットは、全ての脚部を着床させたまま歩行を行うものに比べ、構造や制御がやや複雑になるものの、段差歩行が可能になる等の利点を有している。
【０００３】
上記脚部の下端部には、通常、所定の着床面積を確保する足平部が設けられており、特に、２足歩行を行う脚式移動ロボットにおいては、片脚支持期や、離床脚の着床時における安定性を確保するために、着床面積を広くすることが要求される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記着床面積を広くするために足平部を前後方向に長くした場合には、片脚支持期や、離床脚の着床時における安定性が向上するものの、着床脚の蹴り出し動作において、その足平部前端が床面に干渉し易くなるため、着床脚の足平部を、床面と平行に制御しつつ、高く持ち上げる必要があり、その結果、歩幅が小さくなる許りでなく、歩行速度が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、片脚支持期や、離床脚の着床時には、十分な着床面積を確保しつつ、着床脚の蹴り出し動作においては、その足平部を床面と平行に制御したり、高く持ち上げることを不要にし、その結果、広い歩幅で高速歩行ができる脚式移動ロボット及びその制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の脚式移動ロボットは、ロボット本体に前後回動自在に設けられ、所定の順序で前方に踏み出し動作される複数の脚部と、前記脚部の下端部に設けられ、所定の着床面積を確保する足平部と、前記足平部を前方に拡張する爪先部であって、前記足平部の前端部に上下回動自在に設けられるものとを備えて構成される。
【０００７】
また、前記爪先部の底面が前記足平部の底面と同一方向となるよう前記爪先部を付勢する付勢手段を更に備えることが好ましい。この場合においては、常時は爪先部の底面が足平部の底面と同一方向となる位置で保持して必要な着床面積を確保しつつ、床面との干渉時には爪先部の退避回動を許容することができる。
【０００８】
また、前記爪先部の回動ロックまたは強制回動を行う駆動手段を更に備えることが好ましい。この場合においては、爪先部の回動を任意に制御し、脚式移動ロボットの歩行性能を高めることができる。
【０００９】
また、前記駆動手段は、前記爪先部の底面が前記足平部の底面と同一方向となる位置で前記爪先部の回動をロックするロック機構であることが好ましい。この場合においては、片脚支持期や、離床脚の着床時に、前記爪先部の底面が前記足平部の底面と同一方向となる位置でその爪先部をロックすることにより、必要な着床面積を確実に確保することができる。
【００１０】
また、前記脚部に設けられる関節部の動作および前記ロック機構の動作を制御する制御部を更に備え、該制御部が、前記脚部の歩行動作にタイミングを合せて前記ロック機構のロック動作およびロック解除動作を自動的に行うことが好ましい。この場合においては、爪先部の回動を適正なタイミングでロックまたはロック解除し、脚式移動ロボットの歩行性能を高めることができる。
【００１１】
また、前記制御部は、離床脚が着床する以前に、該離床脚に設けられる爪先部の回動を前記爪先部の底面が前記足平部の底面と同一方向となる位置でロックすることが好ましい。この場合においては、離床脚の着床時に、必要な着床面積を確実に確保することができる。
【００１２】
また、前記制御部は、ロボット重心点が着床脚の足平部前端位置を越えたとき又はそれ以前に、その爪先部の回動ロックを解除することが好ましい。この場合においては、着床脚の蹴り出し動作時に爪先部を確実に退避回動させることができる。
【００１３】
また、前記制御部は、離床脚を前方に振り出す手段と、ロボット重心点が着床脚の足平部前端位置を越えたとき又はそれ以前に、該着床脚に設けられる爪先部の回動ロックを解除する手段と、前記離床脚を、その爪先部の回動がロックされた状態で着床させる手段とを備えることが好ましい。この場合においては、着床脚の蹴り出し動作時に爪先部を確実に退避回動させることができる許りでなく、離床脚の着床時に、必要な着床面積を確実に確保することができる。
【００１４】
また、上記目的を達成するため本発明の脚式移動ロボットにおける制御方法は、離床脚を前方に振り出す工程と、ロボット重心点が着床脚の足平部前端位置を越えたとき又はそれ以前に、該着床脚に設けられる爪先部の回動ロックを解除する工程と、前記離床脚を、その爪先部の回動がロックされた状態で着床させる工程とを備えて構成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に沿って説明する。図１は、脚式移動ロボットの斜視図、図２は、脚式移動ロボットの側面図、図３は、脚式移動ロボットの自由度を示す概略斜視図である。これらの図に示されるように、脚式移動ロボット１０は、ロボット本体１１に、左右一対の脚部１２Ｌ、１２Ｒを備えて構成される。各脚部１２Ｌ、１２Ｒは、ロボット本体１１に股関節部１３Ｌ、１３Ｒを介して連結される大腿部１４Ｌ、１４Ｒと、該大腿部１４Ｌ、１４Ｒの下端部に膝関節部１５Ｌ、１５Ｒを介して連結される脛部１６Ｌ、１６Ｒと、該脛部１６Ｌ、１６Ｒの下端部に足首関節部１７Ｌ、１７Ｒを介して連結される足平部１８Ｌ、１８Ｒとを備える。股関節部１３Ｌ、１３Ｒには、左右方向を向く股関節ピッチ軸１９Ｌ、１９Ｒが設けられており、該股関節ピッチ軸１９Ｌ、１９Ｒを揺動支点として、大腿部１４Ｌ、１４Ｒが、ロボット本体１１に対してピッチ方向に動作される。また、膝関節部１５Ｌ、１５Ｒには、左右方向を向く膝関節ピッチ軸２０Ｌ、２０Ｒが設けられており、該膝関節ピッチ軸２０Ｌ、２０Ｒを揺動支点として、脛部１６Ｌ、１６Ｒが、大腿部１４Ｌ、１４Ｒに対してピッチ方向に動作される。さらに、足首関節部１７Ｌ、１７Ｒには、左右方向を向く足首関節ピッチ軸２１Ｌ、２１Ｒと、前後方向を向く足首関節ロール軸２２Ｌ、２２Ｒとが設けられており、これらの足首関節ピッチ軸２１Ｌ、２１Ｒ、足首関節ロール軸２２Ｌ、２２Ｒを揺動支点として、足平部１８Ｌ、１８Ｒが、脛部１６Ｌ、１６Ｒに対してピッチ方向及びロール方向に動作される。つまり、本実施形態の脚式移動ロボット１０は、１脚あたり４つの自由度を備えており、この４つの自由度を、ロボット重心点Ｐを考慮しながら駆動制御することにより、左右の脚部１２Ｌ、１２Ｒを交互に踏み出し動作して２足歩行を実現するものである。尚、本願記載の「ロボット重心点」は、ＺＭＰ（Zero Moment Point：床反力によるモーメントがゼロとなる床面上の点）の意味を含むものとする。
【００１６】
図４は、足平ユニットの側面図、図５は、足平ユニットの正面図、図６は、足平ユニットの要部分解斜視図、図７は、爪先部の底面が足平部の底面と同一方向となる位置でロックされた状態を示す足平ユニットのＡ−Ａ断面図、図８は、爪先部のロックが解除された状態を示す足平ユニットのＡ−Ａ断面図である。これらの図に示されるように、足平ユニット２３Ｌ、２３Ｒは、前述した足首関節部１７Ｌ、１７Ｒおよび足平部１８Ｌ、１８Ｒに加え、後述する爪先部２４Ｌ、２４Ｒを含むユニットであり、脛部１６Ｌ、１６Ｒの下端部に足首関節ピッチ軸２１Ｌ、２１Ｒを介して前後揺動自在に支持される足首関節フレーム２５Ｌ、２５Ｒと、該足首関節フレーム２５Ｌ、２５Ｒに足首関節ロール軸２２Ｌ、２２Ｒを介して左右揺動自在に支持される足平フレーム２６Ｌ、２６Ｒとを備える。足首関節フレーム２５Ｌ、２５Ｒには、ピッチ動作用セクタギヤ２７Ｌ、２７Ｒ（足首関節ピッチ軸２１Ｌ、２１Ｒと同心）と、ロール動作用セクタギヤ２８Ｌ、２８Ｒ（足首関節ロール軸２２Ｌ、２２Ｒと同心）とが一体的に設けられる。ピッチ動作用セクタギヤ２７Ｌ、２７Ｒは、脛部１６Ｌ、１６Ｒ側に設けられる足首関節ピッチ駆動系２９Ｌ、２９Ｒの最終ギヤ３０Ｌ、３０Ｒに噛合しており、該最終ギヤ３０Ｌ、３０Ｒの駆動に伴って足首関節フレーム２５Ｌ、２５Ｒおよび足平フレーム２６Ｌ、２６Ｒがピッチ動作される。また、側面視凵字状に形成される足平フレーム２６Ｌ、２６Ｒ内には、足首関節ロール駆動系３１Ｌ、３１Ｒが設けられる。足首関節ロール駆動系３１Ｌ、３１Ｒは、足首関節ロール動作用モータ３２Ｌ、３２Ｒと、該モータ３２Ｌ、３２Ｒの出力軸に連結される双方向トルクリミッタ３３Ｌ、３３Ｒと、該トルクリミッタ３３Ｌ、３３Ｒの出力ギヤ３４Ｌ、３４Ｒに噛合する中間ギヤ３５Ｌ、３５Ｒと、該中間ギヤ３５Ｌ、３５Ｒと一体回転し、且つ、前記ロール動作用セクタギヤ２８Ｌ、２８Ｒに噛合する最終ギヤ３６Ｌ、３６Ｒとを備えており、前記モータ３２Ｌ、３２Ｒの駆動に伴って足平フレーム２６Ｌ、２６Ｒがロール動作される。
【００１７】
足平フレーム２６Ｌ、２６Ｒの底部には、所定の着床面積を有する足裏部材３７Ｌ、３７Ｒが一体的に設けられる。足裏部材３７Ｌ、３７Ｒの前端部には、左右方向を向く爪先支軸３８Ｌ、３８Ｒを介して爪先部２４Ｌ、２４Ｒが上下回動自在に支持される。爪先部２４Ｌ、２４Ｒは、その底面が足裏部材３７Ｌ、３７Ｒの底面と同一方向になる位置を下限とし、所定の角度範囲で上下回動が許容されると共に、図示しないバネ（付勢手段）によって下方に付勢される。つまり、爪先部２４Ｌ、２４Ｒの底面を足裏部材３７Ｌ、３７Ｒの底面と同一方向になる位置で保持することにより、足平部１８Ｌ、１８Ｒの着床面積を拡張することが可能になると共に、爪先部２４Ｌ、２４Ｒが床面に干渉した際には、爪先部２４Ｌ、２４Ｒの退避回動により、床面に対する引っ掛かりを回避することが可能になる。尚、足裏部材３７Ｌ、３７Ｒの前端部には、爪先部２４Ｌ、２４Ｒの下方への回動を制限する下限ストッパ３９Ｌ、３９Ｒが立設されている。
【００１８】
足平フレーム２６Ｌ、２６Ｒの前部には、爪先部２４Ｌ、２４Ｒの回動を爪先部の底面が足裏部材３７Ｌ、３７Ｒの底面と同一方向になる位置でロックするロック機構４０Ｌ、４０Ｒ（駆動手段）が設けられる。ロック機構４０Ｌ、４０Ｒは、足平フレーム２６Ｌ、２６Ｒの前面部に設けられる爪先ロック用カム４１Ｌ、４１Ｒと、該カム４１Ｌ、４１Ｒを回転させる爪先ロック用モータ４２Ｌ、４２Ｒとを備えて構成される。爪先ロック用カム４１Ｌ、４１Ｒは、前方に突出する凸部４１ａを有する円盤部材であり、該凸部４１ａが下側に位置する状態では、図７に示される如く、凸部４１ａが爪先部２４Ｌ、２４Ｒの後面に接当し、爪先部２４Ｌ、２４Ｒの回動がロックされる。一方、凸部４１ａが上側に位置する状態では、図８に示される如く、凸部４１ａが爪先部２４Ｌ、２４Ｒの動作領域から退避することによって、爪先部２４Ｌ、２４Ｒの上方への回動が許容される。
【００１９】
図９は、制御部の入出力を示すブロック図である。この図に示されるように、脚式移動ロボット１０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える制御部４３が設けられる。制御部４３の入力側には、股関節ピッチ軸１９Ｌ、１９Ｒの回転角を検出する股関節ピッチ角センサ４４Ｌ、４４Ｒ（例えばポテンショメータ）と、膝関節ピッチ軸２０Ｌ、２０Ｒの回転角を検出する膝関節ピッチ角センサ４５Ｌ、４５Ｒと、足首関節ピッチ軸２１Ｌ、２１Ｒの回転角を検出する足首関節ピッチ角センサ４６Ｌ、４６Ｒと、足首関節ロール軸２２Ｌ、２２Ｒの回転角を検出する足首関節ロール角センサ４７Ｌ、４７Ｒと、爪先ロック用カム４１Ｌ、４１Ｒの回転位置を検出するカム回転角センサ４８Ｌ、４８Ｒとが所定の入力回路を介して接続される。一方、制御部４３の出力側には、大腿部１４Ｌ、１４Ｒをロボット本体１１に対してピッチ動作させる股関節ピッチ動作用モータ４９Ｌ、４９Ｒ（例えばＤＣサーボモータ）と、脛部１６Ｌ、１６Ｒを大腿部１４Ｌ、１４Ｒに対してピッチ動作させる膝関節ピッチ動作用モータ５０Ｌ、５０Ｒと、足平部１８Ｌ、１８Ｒを脛部１６Ｌ、１６Ｒに対してピッチ動作させる足首関節ピッチ動作用モータ５１Ｌ、５１Ｒと、足平部１８Ｌ、１８Ｒを脛部１６Ｌ、１６Ｒに対してロール動作させる足首関節ロール動作用モータ３２Ｌ、３２Ｒと、爪先部２４Ｌ、２４Ｒの回動をロックする爪先ロック用モータ４２Ｌ、４２Ｒとが所定の出力回路を介して接続されており、これらのモータが予め記述された２足歩行プログラムに基づいて駆動制御される。以下、脚式移動ロボット１０における２足歩行の制御手順を図１０〜図１８に沿って説明する。但し、以下の説明において、ピッチ軸１９Ｌ〜２１Ｌ、１９Ｒ〜２１Ｒの回転方向ＣＷ、ＣＣＷは、左側面視を基準視点とする。また、股関節ピッチ軸１９Ｌ、１９Ｒの回転駆動方向は、ロボット本体１１に対する大腿部１４Ｌ、１４Ｒのピッチ動作方向、膝関節ピッチ軸２０Ｌ、２０Ｒの回転駆動方向は、大腿部１４Ｌ、１４Ｒに対する脛部１６Ｌ、１６Ｒのピッチ動作方向、足首関節ピッチ軸２１Ｌ、２１Ｒの回転駆動方向は、脛部１６Ｌ、１６Ｒに対する足平部１８Ｌ、１８Ｒのピッチ動作方向である。
【００２０】
図１０は、ロック機構の動作タイミングを示すタイミングチャートである。この図に示されるように、脚式移動ロボット１０は、８つの動作ステップ（工程）を基本歩行動作とし、該基本歩行動作を左右交互に行うことにより、２足歩行を実現する。以下、８つの動作ステップ（右脚部踏み出し動作）を順次説明する。
【００２１】
図１１は、両脚着床ステップを示す脚式移動ロボットの左側面図である。この図に示されるように、歩行初期状態である両脚着床ステップにおいては、爪先部２４Ｌ、２４Ｒの底面が足平部１８Ｌ、１８Ｒの底面と同一方向となる位置でロックされている。これにより、左右両脚部１２Ｌ、１２Ｒにおいて十分な着床面積が確保され、脚式移動ロボット１０が安定状態で両脚支持される。
【００２２】
図１２は、片脚離床ステップを示す脚式移動ロボットの左側面図である。この図に示されるように、片脚離床ステップにおいては、ロボット重心点Ｐを左脚部１２Ｌ（以下、着床脚という。）の足平内に位置させた状態で、右脚部１２Ｒの各ピッチ軸１９Ｒ、２０Ｒ、２１Ｒを所定方向に動作させ、右脚部１２Ｒ（以下、離床脚という。）を離床させる。このとき、着床脚１２Ｌの爪先部２４Ｌは、爪先部２４Ｌの底面が足平部１８Ｌの底面と同一方向となる位置でロックされる。これにより、着床脚１２Ｌにおいて十分な着床面積が確保され、脚式移動ロボット１０が安定状態で片脚支持される。
【００２３】
図１３は、離床脚振り出しステップを示す脚式移動ロボットの左側面図である。この図に示されるように、離床脚振り出しステップにおいては、離床脚１２Ｒの股関節ピッチ動作（ＣＷ方向）等によって離床脚１２Ｒを前方に振り出すと共に、着床脚１２Ｌの足首関節ピッチ動作（ＣＷ方向）等によってロボット重心点Ｐを前方に移動させる。ロボット重心点Ｐは、この動作ステップによって着床脚１２Ｌにおける足平部１８Ｌの前端部まで移動する。
【００２４】
図１４は、爪先支持ステップを示す脚式移動ロボットの左側面図である。この図に示されるように、爪先支持ステップにおいては、上記着床脚振り出しステップと同様の動作を継続し、離床脚１２Ｒを更に前方に振り出すと共に、ロボット重心点Ｐを更に前方に移動させる。ロボット重心点Ｐは、この動作ステップによって着床脚１２Ｌにおける足平部１８Ｌの前端から外れ、爪先部２４Ｌ内に移動する。このとき、爪先部２４Ｌの回動ロックを解除し、爪先部２４Ｌの退避回動を許容する。これにより、歩幅が大きくなっても爪先部２４Ｌが床に引っ掛かることがない。
【００２５】
図１５は、着床ステップを示す脚式移動ロボットの左側面図である。この図に示されるように、着床ステップにおいては、着床脚１２Ｌ（以下、蹴り出し脚という。）の膝関節ピッチ動作（ＣＷ方向）等によってロボット重心点Ｐを更に前方に移動させ、離床脚１２Ｒ（以下、踏み出し脚という。）を床面に着床させる。踏み出し脚１２Ｒの着床時は、急激な境界条件の変化により、脚式移動ロボット１０が最も不安定になりやすい時期であり、着床時に作用する床反力と前方への慣性力によって、脚式移動ロボット１０が上下前後に揺れる可能性があるが、このとき、踏み出し脚１２Ｒの爪先部２４Ｒはその底面が足平部１８Ｒの底面と同一方向となる位置でロックされ、着床時に十分な着床面積が確保されるため、極めて安定した着床を行うことが可能になる。
【００２６】
図１６は、重心移動ステップを示す脚式移動ロボットの左側面図である。この図に示されるように、重心ステップにおいては、踏み出し脚１２Ｒの股関節ピッチ動作（ＣＣＷ方向）や足首関節ピッチ動作（ＣＷ方向）により、ロボット重心点Ｐを踏み出し脚１２Ｒの中心部まで移動する。このとき、踏み出し脚１２Ｒの爪先部２４Ｒはその底面が足平部１８Ｒの底面と同一方向となる位置でロックされており、安定した重心移動が行われる。また、この重心移動によって蹴り出し脚１２Ｌの爪先部２４Ｌは更に回動する。
【００２７】
図１７は、次期立脚ステップを示す脚式移動ロボットの左側面図である。この図に示されるように、次期立脚ステップにおいては、蹴り出し脚１２Ｌの股関節ピッチ動作（ＣＷ方向）や膝関節ピッチ動作（ＣＣＷ方向）によって蹴り出し脚１２Ｌ（以下、離床脚という。）を離床させる。それに伴い、蹴り出し脚１２Ｌの爪先部２４Ｌは、バネ力によって自動的に爪先部２４Ｌの底面が足平部１８Ｒの底面と同一方向となる位置に復帰し、このとき爪先部２４Ｌのロック動作が行われる。
【００２８】
図１８は、離床脚の足平部底面が床面と平行になるようにするステップ（以下離床脚水平復帰ステップと言う）を示す脚式移動ロボットの左側面図である。この図に示されるように、離床脚水平復帰ステップにおいては、離床脚１２Ｌの足平部１８Ｌが床面と平行になるまで足首関節ピッチ動作（ＣＷ方向）を行う。これにより、前述した片脚離床ステップ（図１２）と同じ状態（左右反転）になり、以降は、前記動作ステップ（図１２〜図１８）を左右交互に繰り返すことにより、安定した２足歩行が実現する。
【００２９】
以上の如く本実施形態によれば、脚式移動ロボット１０は、ロボット本体１１に前後回動自在に設けられ、所定の順序で前方に踏み出し動作される２つの脚部１２Ｌ、１２Ｒと、該脚部１２Ｌ、１２Ｒの下端部に設けられ、所定の着床面積を確保する足平部１８Ｌ、１８Ｒと、該足平部１８Ｌ、１８Ｒを前方に拡張する爪先部２４Ｌ、２４Ｒとを備えると共に、該爪先部２４Ｌ、２４Ｒが、前記足平部１８Ｌ、１８Ｒの前端部に上下回動自在に設けられる。これにり、片脚支持期や、離床脚１２Ｒ（１２Ｌ）の着床時には、十分な着床面積を確保できる一方、着床脚１２Ｌ（１２Ｒ）の蹴り出し動作においては、その足平部１８Ｌを床面と平行に制御したり、高く持ち上げることなく、床面との引っ掛かりを防止できることになり、その結果、歩行動作が安定し、高速歩行が可能になる許りでなく、歩幅を広くすることができる。
【００３０】
また、前記爪先部２４Ｌ、２４Ｒの底面が前記足平部１８Ｌ、１８Ｒの底面と同一方向となる位置に向けて前記爪先部２４Ｌ、２４Ｒを付勢するため、常時は爪先部２４Ｌ、２４Ｒの底面が前記足平部１８Ｌ、１８Ｒの底面と同一方向となる位置で爪先部２４Ｌ、２４Ｒを保持して必要な着床面積を確保しつつ、床面との干渉時には爪先部２４Ｌ、２４Ｒの退避回動を許容することができる。
【００３１】
また、爪先部２４Ｌ、２４Ｒの底面が前記足平部１８Ｌ、１８Ｒの底面と同一方向となる位置で前記爪先部２４Ｌ、２４Ｒの回動をロックするロック機構４０Ｌ、４０Ｒを備えるため、片脚支持期や、離床脚１２Ｒ（１２Ｌ）の着床時に、必要な着床面積を確実に確保することができる。
【００３２】
また、前記脚部１２Ｌ、１２Ｒに設けられる関節部の動作および前記ロック機構４０Ｌ、４０Ｒの動作を制御する制御部４３を更に備え、該制御部４３は、離床脚１２Ｒを前方に振り出す離床脚振り出しステップと、ロボット重心点Ｐが着床脚１２Ｌの足平部前端位置を越えたとき、その爪先部２４Ｌの回動ロックを解除する爪先支持ステップと、前記離床脚１２Ｒを、その爪先部２４Ｒの回動がロックされた状態で着床させる着床ステップとを実行するため、着床脚１２Ｌの蹴り出し動作時に爪先部２４Ｌを確実に退避回動させることができる許りでなく、離床脚１２Ｒの着床時に、必要な着床面積を確実に確保することができる。
【００３３】
以上、本発明の一実施形態を図面に沿って説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、特許請求の範囲及び発明の詳細な説明の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用を行うことができる範囲が含まれる。例えば、本発明は、２足歩行を行うロボットに限らず、４足歩行を行うロボット等でも実施することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、片脚支持期や、離床脚の着床時には、十分な着床面積を確保しつつ、着床脚の蹴り出し動作においては、その足平部を床面と平行に制御したり、高く持ち上げることを不要にし、その結果、広い歩幅で高速歩行を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】脚式移動ロボットの斜視図である。
【図２】脚式移動ロボットの側面図である。
【図３】脚式移動ロボットの自由度を示す概略斜視図である。
【図４】足平ユニットの側面図である。
【図５】足平ユニットの正面図である。
【図６】足平ユニットの要部分解斜視図である。
【図７】  爪先部の底面が足平部の底面と同一方向となる位置でロックされた状態を示す足平ユニットのＡ−Ａ断面図である。
【図８】爪先部のロックが解除された状態を示す足平ユニットのＡ−Ａ断面図である。
【図９】制御部の入出力を示すブロック図である。
【図１０】ロック機構の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１１】両脚着床ステップを示す脚式移動ロボットの左側面図である。
【図１２】片脚離床ステップを示す脚式移動ロボットの左側面図である。
【図１３】離床脚振り出しステップを示す脚式移動ロボットの左側面図である。
【図１４】爪先支持ステップを示す脚式移動ロボットの左側面図である。
【図１５】着床ステップを示す脚式移動ロボットの左側面図である。
【図１６】重心移動ステップを示す脚式移動ロボットの左側面図である。
【図１７】次期立脚ステップを示す脚式移動ロボットの左側面図である。
【図１８】離床脚水平復帰ステップを示す脚式移動ロボットの左側面図である。
【符号の説明】
Ｐ  ロボット重心点
１０  脚式移動ロボット
１１  ロボット本体
１２Ｌ、１２Ｒ  脚部
１３Ｌ、１３Ｒ  股関節部
１４Ｌ、１４Ｒ  大腿部
１５Ｌ、１５Ｒ  膝関節部
１６Ｌ、１６Ｒ  脛部
１７Ｌ、１７Ｒ  足首関節部
１８Ｌ、１８Ｒ  足平部
１９Ｌ、１９Ｒ  股関節ピッチ軸
２０Ｌ、２０Ｒ  膝関節ピッチ軸
２１Ｌ、２１Ｒ  足首関節ピッチ軸
２２Ｌ、２２Ｒ  足首関節ロール軸
２３Ｌ、２３Ｒ  足平ユニット
２４Ｌ、２４Ｒ  爪先部
３７Ｌ、３７Ｒ  足裏部材
３８Ｌ、３８Ｒ  爪先支軸
４０Ｌ、４０Ｒ  ロック機構
４１Ｌ、４１Ｒ  爪先ロック用カム
４２Ｌ、４２Ｒ  爪先ロック用モータ
４３  制御部
【図１】
0003900959.tif 000002
【図２】
0003900959.tif 000003
【図３】
0003900959.tif 000004
【図４】
0003900959.tif 000005
【図５】
0003900959.tif 000006
【図６】
0003900959.tif 000007
【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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