(57)【要約】【課題】単純な制御装置により自由度の高い動作を制御可能とする。【解決手段】第１回転軸１２１を有する第１駆動部１２０と、第２回転軸１３１を有する第２駆動部と、第１回転軸１２１に固定された第１リンク１４１と、第１リンク１４１に対して回動可能に連結された第２リンク１４２と、第１リンク１４１に対して回動可能に連結された第３リンク１４３と、第２リンク１４２に対して回動可能に連結され、かつ、第３リンク１４３に対して回動可能に連結された第４リンク１４４と、第２回転軸１３１に固定された第５リンク１４５と、第５リンク１４５に対して回動可能に連結され、かつ、第３リンク１４３に対して回動可能に連結された第６リンク１４６とを備える。第１リンク１４１、第２リンク１４２、第３リンク１４３および第４リンク１４４によって４点リンク機構１４０が構成されている。第４リンク１４４において第３リンク１４３との連結位置から見て第２リンク１４２との連結位置とは反対側が脚先部１４４ａとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正転駆動および逆転駆動の両方可能であり、第１回転軸を有する第１駆動部と、
正転駆動および逆転駆動の両方可能であり、前記第１回転軸に平行な第２回転軸を有する第２駆動部と、
前記第１回転軸に固定され、前記第１回転軸に交差する方向に延在する第１リンクと、
前記第１リンクに対して回動可能に連結された第２リンクと、
前記第１リンクにおいて前記第２リンクとの連結位置より前記第１回転軸との連結位置から離れた位置にて、前記第１リンクに対して回動可能に連結された第３リンクと、
前記第２リンクに対して回動可能に連結され、かつ、前記第３リンクに対して回動可能に連結された第４リンクと、
前記第２回転軸に固定され、前記第２回転軸に交差する方向に延在する第５リンクと、
前記第５リンクに対して回動可能に連結され、かつ、前記第３リンクにおいて前記第１リンクとの連結位置より前記第４リンクとの連結位置から離れた位置にて前記第３リンクに対して回動可能に連結された第６リンクとを備え、
前記第１リンク、前記第２リンク、前記第３リンクおよび前記第４リンクによって四辺形状の閉路をなす４点リンク機構が構成され、
前記閉路において、前記第１リンクと前記第４リンクとが互いに対向する２辺を構成し、かつ、前記第２リンクと前記第３リンクとが互いに対向する２辺を構成し、
前記第４リンクにおいて前記第３リンクとの連結位置から見て前記第２リンクとの連結位置とは反対側が脚先部となる、脚部機構。
【請求項２】
前記第１駆動部および前記第２駆動部の各々が固定された本体部をさらに備え、
前記第１回転軸は前記本体部の側方に突出し、
前記第２回転軸は前記側方に突出している、請求項１に記載の脚部機構。
【請求項３】
前記第１駆動部および前記第２駆動部の各々の動作を制御する制御部をさらに備える、請求項１または２に記載の脚部機構。
【請求項４】
前記制御部が、前記第１駆動部と前記第２駆動部とが互いに逆回転するように前記第１駆動部および前記第２駆動部を駆動させることにより、前記脚先部をスライド移動させる、請求項３に記載の脚部機構。
【請求項５】
前記制御部が、前記第２駆動部を停止させた状態で前記第１駆動部のみを動作させることにより、前記脚先部の軌跡が円弧状となるように前記脚先部を上下動させる、請求項３に記載の脚部機構。
【請求項６】
前記第２駆動部は無励磁作動形ブレーキを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の脚部機構。
【請求項７】
前記第１駆動部および前記第２駆動部の各々は減速機構を含み、
前記第２駆動部の減速機構の減速比は、前記第１駆動部の減速機構の減速比より大きい、請求項１から６のいずれか１項に記載の脚部機構。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の脚部機構を備えた、歩行ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脚部機構およびそれを備えた歩行ロボットに関し、特に、歩行、走行および跳躍などの動作が可能な、脚部機構およびそれを備えた歩行ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人間または動物の足の構造および動作を模して歩行、走行、および跳躍などを行なう走行装置、並びに、このような走行装置を搭載したロボットが提案されている。このような走行装置においては、自然かつ複雑な走行動作が可能となるように、脚部の動作を制御する必要がある。
【０００３】
脚部の動作を制御する最も一般的な方法は、脚部の複数の関節に対してそれぞれサーボモータを設置し、それぞれのサーボモータにより関節の動きを個別に制御する方法である。このような方法を採用した跳躍ロボットを開示した先行文献として、特開２００７−７７９８号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された跳躍ロボットは、関節角を関節に取り付けられたアクチュエータによって制御することで跳躍動作を実現している。
【０００４】
脚部の動作を制御する他の方法として、リンク機構を用いて脚部の動作を制御する方法がある。リンク機構を用いたロボット装置を開示した先行文献として、特開２００３−８０４７７号公報(特許文献２)がある。特許文献２に記載されたロボット装置の脚部構造体においては、連結桿と回転支軸とによって４点リンク機構が構成されている。４点リンク機構により、膝関節である連結部材が屈伸する際の脚部の先端部の描く軌跡を直線状としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−７７９８号公報
【特許文献２】特開２００３−８０４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された跳躍ロボットのように、各関節にサーボモータを設置した場合、各サーボモータを個別に制御するための複雑な制御装置が必要となる。特許文献２に記載のロボット装置においては、リンク機構を用いることにより、単純な制御装置で複雑な動作が可能となっているが、脚部の動作の自由度が１つしかない。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、単純な制御装置により自由度の高い動作を制御可能である、脚部機構およびそれを備えた歩行ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に基づく脚部機構は、正転駆動および逆転駆動の両方可能であり、第１回転軸を有する第１駆動部と、正転駆動および逆転駆動の両方可能であり、第１回転軸に平行な第２回転軸を有する第２駆動部と、第１回転軸に固定され、第１回転軸に交差する方向に延在する第１リンクと、第１リンクに対して回動可能に連結された第２リンクと、第１リンクにおいて第２リンクとの連結位置より第１回転軸との連結位置から離れた位置にて、第１リンクに対して回動可能に連結された第３リンクと、第２リンクに対して回動可能に連結され、かつ、第３リンクに対して回動可能に連結された第４リンクと、第２回転軸に固定され、第２回転軸に交差する方向に延在する第５リンクと、第５リンクに対して回動可能に連結され、かつ、第３リンクにおいて第１リンクとの連結位置より第４リンクとの連結位置から離れた位置にて第３リンクに対して回動可能に連結された第６リンクとを備える。第１リンク、第２リンク、第３リンクおよび第４リンクによって四辺形状の閉路をなす４点リンク機構が構成されている。閉路において、第１リンクと第４リンクとが互いに対向する２辺を構成し、かつ、第２リンクと第３リンクとが互いに対向する２辺を構成している。第４リンクにおいて第３リンクとの連結位置から見て第２リンクとの連結位置とは反対側が脚先部となる。
【０００９】
本発明の一形態においては、脚部機構は、第１駆動部および第２駆動部の各々が固定された本体部をさらに備える。第１回転軸は本体部の側方に突出している。第２回転軸は上記側方に突出している。
【００１０】
本発明の一形態においては、脚部機構は、第１駆動部および第２駆動部の各々の動作を制御する制御部をさらに備える。
【００１１】
本発明の一形態においては、制御部が、第１駆動部と第２駆動部とが互いに逆回転するように第１駆動部および第２駆動部を駆動させることにより、脚先部をスライド移動させる。
【００１２】
本発明の一形態においては、制御部が、第２駆動部を停止させた状態で第１駆動部のみを動作させることにより、脚先部の軌跡が円弧状となるように脚先部を上下動させる。
【００１３】
本発明の一形態においては、第２駆動部は無励磁作動形ブレーキを含む。
本発明の一形態においては、第１駆動部および第２駆動部の各々は減速機構を含む。第２駆動部の減速機構の減速比は、第１駆動部の減速機構の減速比より大きい。
【００１４】
本発明に基づく歩行ロボットは、上記のいずれかに記載の脚部機構を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、単純な制御装置により自由度の高い動作を制御可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態１に係る脚部機構を示す側面図である。
【図２】図１の脚部機構を矢印ＩＩ方向から見た平面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る脚部機構において、制御部が第２駆動部を停止させたまま第１駆動部を逆転駆動させた状態を示す側面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る脚部機構において、制御部が第１駆動部を停止させたまま第２駆動部を逆転駆動させた状態を示す側面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る脚部機構において、制御部が第１駆動部を逆転駆動させつつ第２駆動部を正転駆動させた状態を示す側面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る脚部機構において、制御部が、第２駆動部を停止させたまま第１駆動部を可動範囲の限界まで正転駆動させた後に逆転駆動させた状態を示す側面図である。
【図７】本発明の実施形態４に係る歩行ロボットの構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の各実施形態に係る脚部機構について図を参照して説明する。以下の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１８】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る脚部機構を示す側面図である。図２は、図１の脚部機構を矢印ＩＩ方向から見た平面図である。図１，２においては、１脚に相当する部分の脚部機構のみを図示している。
【００１９】
図１，２に示すように、本発明の実施形態１に係る脚部機構１００は、本体部１１０を備える。本体部１１０は、たとえば、歩行ロボットの胴体部、または、搬送装置の可動部に連結された固定部などとなる。
【００２０】
脚部機構１００は、正転駆動および逆転駆動の両方可能であり、第１回転軸１２１を有する第１駆動部１２０と、正転駆動および逆転駆動の両方可能であり、第１回転軸１２１に平行な第２回転軸１３１を有する第２駆動部１３０とをさらに備える。図１中において、右回りを正転、左回りを逆転とする。
【００２１】
本実施形態においては、第１駆動部および第２駆動部の各々は、本体部１１０に固定されている。第１駆動部１２０および第２駆動部１３０の各々は、電源に接続されたモータで構成されている。第１回転軸１２１は、本体部１１０の側方に突出している。第２回転軸１３１は、第１回転軸１２１と平行に、本体部１１０の上記側方に突出している。
【００２２】
脚部機構１００は、第１回転軸１２１に固定され、第１回転軸１２１に交差する方向に延在する第１リンク１４１と、第１リンク１４１に対して回動可能に連結された第２リンク１４２と、第１リンク１４１において第２リンク１４２との連結位置より第１回転軸１２１との連結位置から離れた位置にて、第１リンク１４１に対して回動可能に連結された第３リンク１４３と、第２リンク１４２に対して回動可能に連結され、かつ、第３リンク１４３に対して回動可能に連結された第４リンク１４４と、第２回転軸１３１に固定され、第２回転軸１３１に交差する方向に延在する第５リンク１４５と、第５リンク１４５に対して回動可能に連結され、かつ、第３リンク１４３において第１リンク１４１との連結位置より第４リンク１４４との連結位置から離れた位置にて第３リンク１４３に対して回動可能に連結された第６リンク１４６とを備える。
【００２３】
本実施形態においては、第１リンク１４１、第２リンク１４２、第３リンク１４３、第４リンク１４４、第５リンク１４５および第６リンク１４６の各々は、長円形状の板状部材から構成されている。
【００２４】
第１リンク１４１の延在方向における一端部が第１回転軸１２１に貫通されて嵌合していることにより、第１リンク１４１が第１回転軸１２１に固定されている。第１リンク１４１の延在方向における中央部と第２リンク１４２の延在方向における一端部とが第１ジョイントピン１６０に貫通されて軸支されていることにより、第１ジョイントピン１６０を回転軸として第１リンク１４１に対して回動可能に第２リンク１４２が連結されている。第１ジョイントピン１６０の両端は抜け止めされている。
【００２５】
第１リンク１４１の延在方向における他端部と第３リンク１４３の延在方向における中央部とが第２ジョイントピン１６１に貫通されて軸支されていることにより、第２ジョイントピン１６１を回転軸として第１リンク１４１に対して回動可能に第３リンク１４３が連結されている。第２ジョイントピン１６１の両端は抜け止めされている。
【００２６】
第２リンク１４２の延在方向における他端部と第４リンク１４４の延在方向における一端部とが第３ジョイントピン１６２に貫通されて軸支されていることにより、第３ジョイントピン１６２を回転軸として第２リンク１４２に対して回動可能に第４リンク１４４が連結されている。第３ジョイントピン１６２の両端は抜け止めされている。
【００２７】
第３リンク１４３の延在方向における一端部と第４リンク１４４の延在方向における中央部とが第４ジョイントピン１６３に貫通されて軸支されていることにより、第４ジョイントピン１６３を回転軸として第３リンク１４３に対して回動可能に第４リンク１４４が連結されている。第４ジョイントピン１６３の両端は抜け止めされている。
【００２８】
第５リンク１４５の延在方向における一端部が第２回転軸１３１に貫通されて嵌合していることにより、第５リンク１４５が第２回転軸１３１に固定されている。第５リンク１４５の延在方向における他端部と第６リンク１４６の延在方向における一端部とが第５ジョイントピン１６４に貫通されて軸支されていることにより、第５ジョイントピン１６４を回転軸として第５リンク１４５に対して回動可能に第６リンク１４６が連結されている。第５ジョイントピン１６４の両端は抜け止めされている。
【００２９】
第３リンク１４３の延在方向における他端部と第６リンク１４６の延在方向における他端部とが第６ジョイントピン１６５に貫通されて軸支されていることにより、第６ジョイントピン１６５を回転軸として第３リンク１４３に対して回動可能に第６リンク１４６が連結されている。第６ジョイントピン１６５の両端は抜け止めされている。
【００３０】
なお、回動可能に連結されているリンク同士を軸支しているジョイントピンと各リンクとの間に軸受が配置されていてもよい。すなわち、ジョイントピンが貫通するリンクの孔部の内周に軸受が嵌入されていてもよい。
【００３１】
第１リンク１４１、第２リンク１４２、第３リンク１４３および第４リンク１４４によって四辺形状の閉路をなす４点リンク機構１４０が構成されている。閉路において、第１リンク１４１と第４リンク１４４とが互いに対向する２辺を構成し、かつ、第２リンク１４２と第３リンク１４３とが互いに対向する２辺を構成している。第４リンク１４４において第３リンク１４３との連結位置から見て第２リンク１４２との連結位置とは反対側が脚先部１４４ａとなる。
【００３２】
脚部機構１００は、第１駆動部１２０および第２駆動部１３０の各々の動作を制御する制御部１９０をさらに備える。制御部１９０は、本体部１１０に固定され、第１駆動部１２０および第２駆動部１３０の各々に電気的に接続されている。
【００３３】
以下、脚部機構１００の動作について説明する。
図３は、本発明の実施形態１に係る脚部機構において、制御部が第２駆動部を停止させたまま第１駆動部を逆転駆動させた状態を示す側面図である。図３においては、動作前の脚部機構１００の状態を二点鎖線で、動作後の脚部機構１００の状態を実線で示している。
【００３４】
図３に示すように、脚部機構１００において、制御部１９０が第２駆動部１３０を停止させたまま第１駆動部１２０を逆転駆動させた時、第１リンク１４１が矢印１で示すように左回りに回動するのに従って、第４リンク１４４が図３中の右方向に移動しつつ左回りに回動する。その結果、矢印２で示すように円弧状の軌跡を描くように脚先部１４４ａが下降する。
【００３５】
この状態から、制御部１９０が第２駆動部１３０を停止させたまま第１駆動部１２０を正転駆動することにより、脚部機構１００は、図３中の二点鎖線で示す状態に戻る。すなわち、円弧状の軌跡を描くように脚先部１４４ａが上昇する。
【００３６】
このように、制御部１９０が、第２駆動部１３０を停止させた状態で第１駆動部１２０のみを動作させることにより、脚先部１４４ａの軌跡が円弧状となるように脚先部１４４ａを上下動させることができる。
【００３７】
図４は、本発明の実施形態１に係る脚部機構において、制御部が第１駆動部を停止させたまま第２駆動部を逆転駆動させた状態を示す側面図である。図４においては、動作前の脚部機構１００の状態を二点鎖線で、動作後の脚部機構１００の状態を実線で示している。
【００３８】
図４に示すように、脚部機構１００において、制御部１９０が第１駆動部１２０を停止させたまま第２駆動部１３０を逆転駆動させた時、第５リンク１４５が矢印３で示すように左回りに回動するのに従って、第６リンク１４６が上昇して、第３リンク１４３が第２ジョイントピン１６１を中心に右回りに回動する。その結果、脚先部１４４ａが矢印４で示すように図４中の左斜め下方向に向けて下降する。
【００３９】
この状態から、制御部１９０が第１駆動部１２０を停止させたまま第２駆動部１３０を正転駆動することにより、脚部機構１００は、図４中の二点鎖線で示す状態に戻る。すなわち、脚先部１４４ａが右斜め上方向に向けて上昇する。
【００４０】
このように、制御部が第１駆動部を停止させたまま第２駆動部のみを駆動させることにより、脚先部１４４ａの軌跡が右肩上がりの傾斜となるように脚先部１４４ａを上下動させることができる。
【００４１】
図５は、本発明の実施形態１に係る脚部機構において、制御部が第１駆動部を逆転駆動させつつ第２駆動部を正転駆動させた状態を示す側面図である。図５においては、動作前の脚部機構１００の状態を二点鎖線で、動作後の脚部機構１００の状態を実線で示している。
【００４２】
図５に示すように、脚部機構１００において、制御部１９０が第１駆動部１２０を逆転駆動させつつ第２駆動部１３０を正転駆動させた時、第１リンク１４１が矢印１で示すように左回りに回動し、かつ、第５リンク１４５が矢印５で示すように右回りに回動するのに従って、第６リンク１４６が下降して、第３リンク１４３が図５中の右方向に移動しつつ第２ジョイントピン１６１を中心に左回りに回動する。その結果、脚先部１４４ａの軌跡が矢印６で示すように直線状となるように脚先部１４４ａが右方向にスライド移動する。
【００４３】
この状態から、制御部１９０が第１駆動部１２０を正転駆動させつつ第２駆動部１３０を逆転駆動させることにより、脚部機構１００は、図５中の二点鎖線で示す状態に戻る。すなわち、脚先部１４４ａが左方向にスライド移動する。
【００４４】
このように、制御部１９０が、第１駆動部１２０と第２駆動部１３０とが互いに逆回転するように第１駆動部１２０および第２駆動部１３０を駆動させることにより、脚先部１４４ａを図５中の左右方向にスライド移動させることができる。図５中の左右方向は、脚部機構１００の進行方向の前後方向に当たる。
【００４５】
たとえば、１対の脚部機構１００を有する２足歩行ロボットにおいて、一方の脚部機構１００の脚先部１４４ａを接地した状態でその脚先部１４４ａを右方向にスライド移動させる第１動作と、他方の脚部機構１００の脚先部１４４ａを接地して一方の脚部機構１００の脚先部１４４ａを地面から浮かせて左方向にスライド移動させる第２動作とからなる一連の動作を繰り返すことにより、本体部１１０を図５中の左方向に移動させることができる。すなわち、２足歩行ロボットを前方に歩行させることができる。
【００４６】
図６は、本発明の実施形態１に係る脚部機構において、制御部が、第２駆動部を停止させたまま第１駆動部を可動範囲の限界まで正転駆動させた後に逆転駆動させた状態を示す側面図である。図６においては、第１駆動部を可動範囲の限界まで正転駆動させた後の脚部機構１００の状態を二点鎖線で、第１駆動部を逆転駆動させた後の脚部機構１００の状態を実線で示している。
【００４７】
図６に示すように、脚部機構１００において、制御部１９０が第２駆動部１３０を停止させたまま第１駆動部１２０を可動範囲の限界まで正転駆動させた時、第１リンク１４１が右回りに回動するのに従って、第４リンク１４４が図６中の左方向に移動しつつ右回りに回動する。その結果、脚先部１４４ａが円弧状の軌跡を描くように上昇し、４点リンク機構１４０が折りたたまれた状態になる。
【００４８】
次に、脚部機構１００において、制御部１９０が第２駆動部１３０を停止させたまま第１駆動部１２０を逆転駆動させた時、第１リンク１４１が矢印１で示すように左回りに回動するのに従って、第４リンク１４４が図６中の右方向に移動しつつ左回りに回動する。その結果、脚先部１４４ａの軌跡が矢印７で示すように円弧状となるように脚先部１４４ａが下降し、４点リンク機構１４０が伸びた状態になる。
【００４９】
このように、制御部１９０が、第２駆動部１３０を停止させたまま第１駆動部１２０を可動範囲の限界まで正転駆動させた後に逆転駆動させることにより、脚先部１４４ａを振り上げた後に振り下ろすことができる。この一連の動作により、跳躍、または、障害物を跨いで乗り越える動作が可能となる。制御部１９０は、第１駆動部１２０を構成するモータの回転速度を、跳躍時の方が障害物を跨いで乗り越える時より大きくなるように制御する。
【００５０】
本実施形態に係る脚部機構１００においては、第１駆動部１２０および第２駆動部１３０の各々の動作を制御する単純な制御部１９０により自由度の高い動作を制御することが可能である。具体的には、制御部１９０が、第１駆動部１２０および第２駆動部１３０の各々について正転駆動、逆転駆動および停止のいずれかを選択して動作させるのみで、脚部機構１００に通常歩行、跳躍、および、障害物を跨いで乗り越えるいずれかの動作を実行させることができる。
【００５１】
また、第１駆動部１２０および第２駆動部１３０の各々を本体部１１０に固定しているため、脚部機構１００の可動部に第１駆動部１２０および第２駆動部１３０を固定した場合に比較して、可動部の重量を低減して第１駆動部１２０および第２駆動部１３０の各々の必要出力を削減できる。すなわち、第１駆動部１２０および第２駆動部１３０の各々を低容量のモータで構成することができる。その結果、脚部機構１００の軽量化および小型化を図ることができる。
【００５２】
本実施形態に係る脚部機構１００においては、通常の歩行時には、第１駆動部１２０および第２駆動部１３０の両方を駆動し、跳躍、または、障害物を跨いで乗り越える動作をする際の高負荷時には、第２駆動部１３０を停止させたまま第１駆動部１２０のみを駆動している。よって、第１駆動部１２０を構成するモータに比較して、第２駆動部１３０を低容量のモータで構成することができる。
【００５３】
また、高負荷時に第２駆動部１３０を停止させておくことにより、第２回転軸１３１の回転角度を設定値にて保持しやすくなる。その理由は、第２駆動部１３０の駆動時に比較して、第２駆動部１３０の停止時の方が、第２駆動部１３０を構成するモータの第２回転軸１３１をホールドする力が強くなるためである。
【００５４】
以下、本発明の実施形態２に係る脚部機構について説明する。なお、本実施形態に係る脚部機構は、第２駆動部の構成のみ実施形態１に係る脚部機構１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００５５】
(実施形態２)
本発明の実施形態２に係る脚部機構においては、第２駆動部が無励磁作動形ブレーキを含む。すなわち、第２駆動部を構成するモータが、無励磁作動形ブレーキを備えている。これにより、跳躍、または、障害物を跨いで乗り越える動作をする際の高負荷時に、第２回転軸１３１の回転を無励磁作動形ブレーキにより抑制することができる。その結果、第２駆動部１３０を構成するモータの消費電力を低減することができる。ひいては、第２駆動部１３０を構成するモータに接続されている電源として、放電容量の小さいバッテリーを選定することが可能となり、脚部機構の軽量化および小型化を図ることができる。
【００５６】
以下、本発明の実施形態３に係る脚部機構について説明する。なお、本実施形態に係る脚部機構は、第１駆動部および第２駆動部の構成のみ実施形態１に係る脚部機構１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００５７】
(実施形態３)
本発明の実施形態３に係る脚部機構においては、第１駆動部１２０および第２駆動部１３０の各々は減速機構を含む。第２駆動部１３０の減速機構の減速比は、第１駆動部１２０の減速機構の減速比より大きい。
【００５８】
すなわち、第２駆動部１３０を構成するモータと第２回転軸１３１との間に、第１駆動部１２０を構成するモータと第１回転軸１２１との間に設けられた減速機より減速比の大きな減速機が設けられている。
【００５９】
第１駆動部１２０を構成するモータは、跳躍時などに高速回転する。一方、第２駆動部１３０を構成するモータは、基本的に高速回転しない。また、跳躍する際の高負荷時に第２回転軸１３１の回転角度を設定値にて保持しやすくするために、第２駆動部１３０のトルクが大きい方が好ましい。
【００６０】
よって、第２駆動部１３０を構成するモータと第２回転軸１３１との間に、第１駆動部１２０を構成するモータと第１回転軸１２１との間に設けられた減速機より減速比の大きな減速機を設けることにより、跳躍する際の高負荷時にも脚部機構を安定して動作させることが可能となる。
【００６１】
以下、本発明の実施形態４に係る歩行ロボットについて説明する。なお、本実施形態に係る歩行ロボットは、実施形態１に係る脚部機構１００を備えているため、脚部機構１００については説明を繰り返さない。
【００６２】
(実施形態４)
図７は、本発明の実施形態４に係る歩行ロボットの構成を示す側面図である。図７に示すように、本発明の実施形態４に係る歩行ロボット２００は、４足歩行ロボットである。歩行ロボット２００は、本体部２１０と、本体部２１０に接続された、後足である実施形態１〜３のいずれかに記載の脚部機構１００と、前足である他の脚部機構を備えている。
【００６３】
前足である他の脚部機構においては、各関節にサーボモータが設けられている。具体的には、他の脚部機構は、第３回転軸２２１を有して本体部２１０に固定された第３駆動部２２０を備える。第３駆動部２２０は、正転駆動および逆転駆動の両方可能である。
【００６４】
他の脚部機構は、第３回転軸２２１に固定され、第３回転軸２２１に交差する方向に延在する第７リンク２４１と、第７リンク２４１に対して回動可能に連結された第８リンク２４２とをさらに備える。第７リンク２４１および第８リンク２４２の各々は、長円形状の板状部材から構成されている。
【００６５】
他の脚部機構は、第７リンク２４１と第８リンク２４２とを連結する第４回転軸２２２を有する第４駆動部２３０をさらに備える。第４駆動部２３０は、正転駆動および逆転駆動の両方可能であり、第７リンク２４１に対して固定されている。
【００６６】
第７リンク２４１の延在方向における一端部が第３回転軸２２１に貫通されて嵌合していることにより、第７リンク２４１が第３回転軸２２１に固定されている。第８リンク２４２の延在方向における一端部が第４回転軸２２２に貫通されて嵌合していることにより、第８リンク２４２が第４回転軸２２２に固定されている。
【００６７】
第７リンク２４１の延在方向における他端部の孔部に、第４回転軸２２２が挿入されていることにより、第４回転軸２２２を回転軸として第７リンク２４１に対して回動可能に第８リンク２４２が連結されている。第７リンク２４１の延在方向における他端部の孔部の内周には、軸受が嵌入されている。第８リンク２４２において第７リンク２４１との連結位置とは反対側が脚先部となる。
【００６８】
歩行ロボット２００の動作は、後足である脚部機構１００の動作によって主に決定される。すなわち、前足である他の脚部機構の動作に、高い自由度は要求されない。そのため、制御部は、第３駆動部２２０および第４駆動部２３０の各々について正転駆動、逆転駆動および停止のいずれかを選択して動作させるのみでよい。
【００６９】
よって、本実施形態に係る歩行ロボットにおいては、制御部が、第１駆動部１２０、第２駆動部１３０、第３駆動部２２０および第４駆動部２３０の各々について正転駆動、逆転駆動および停止のいずれかを選択して動作させるのみで、歩行ロボット２００に通常歩行、跳躍、および、障害物を跨いで乗り越えるいずれかの動作を実行させることができる。その結果、第１駆動部１２０、第２駆動部１３０、第３駆動部２２０および第４駆動部２３０の各々の動作を制御する単純な制御部により自由度の高い動作を制御することが可能である。
【００７０】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７１】
１００  脚部機構、１１０，２１０  本体部、１２０  第１駆動部、１２１  第１回転軸、１３０  第２駆動部、１３１  第２回転軸、１４０  ４点リンク機構、１４１  第１リンク、１４２  第２リンク、１４３  第３リンク、１４４  第４リンク、１４４ａ  脚先部、１４５  第５リンク、１４６  第６リンク、１６０  第１ジョイントピン、１６１  第２ジョイントピン、１６２  第３ジョイントピン、１６３  第４ジョイントピン、１６４  第５ジョイントピン、１６５  第６ジョイントピン、１９０  制御部、２００  歩行ロボット、２２０  第３駆動部、２２１  第３回転軸、２２２  第４回転軸、２３０  第４駆動部、２４１  第７リンク、２４２  第８リンク。
【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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