(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットの動作用電源としての蓄電装置と、二本の脚体とを備えると共に、両脚体のそれぞれの中間部の膝関節を、該ロボットの各脚体を鉛直方向に伸ばした直立姿勢状態よりも該ロボットの前方側に屈曲させた起立姿勢状態で床上に起立する二足歩行ロボットにおいて、
前記蓄電装置の重心点が、前記ロボットを直立姿勢状態として該ロボットから前記蓄電装置を除去した場合における該ロボットの重心点よりも前方側の位置に存するように前記蓄電装置を該ロボットの上体に設けた蓄電装置搭載部に搭載し、その搭載状態でのロボットの全体の重心点が、前記起立姿勢状態でのロボットの側面視において該ロボットの各脚体の膝関節の略直上に存するようにしたことを特徴とする二足歩行ロボット。
【請求項２】
前記蓄電装置搭載部は、前記ロボットの上体の前面部及び背面部のいずれか一方に設けられた開口を介して前記蓄電装置を脱着可能に該蓄電装置を搭載していることを特徴とする請求項１記載の二足歩行ロボット。
【請求項３】
前記開口は、前記ロボットの上体の前面部に設けられると共に、前記蓄電装置搭載部は、前記ロボットの上体から延設された腕体の作動により前記蓄電装置を前記開口を介して脱着可能な位置に設けられ、該腕体の作動により前記蓄電装置の脱着を行うとき、該蓄電装置以外に前記ロボットの動作用電力を供給する予備給電手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の二足歩行ロボット。
【請求項４】
前記蓄電装置搭載部に前記蓄電装置を搭載した状態で、該蓄電装置を該蓄電装置搭載部に係脱可能に係止する係止手段を備えたことを特徴とする請求項２又は３記載の二足歩行ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二足歩行ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願出願人等により近年実用化が図られている二足歩行ロボットは、基本的には人型のロボットであり、人間と同様に上体（胴体）の下端部の腰部から二本の脚体を延設し、また、上体の左右両側部の肩部から二本の腕体が延設したものが一般的に知られている。
【０００３】
この種のロボットでは、脚体や腕体等の動作を行うための動作用電力は、外部からケーブルを介してロボットに供給するようにすることも可能であるが、このようなものでは、ロボットの可動範囲等が制限を受け易いと共に、ケーブルの取り回しが煩雑なものとなる。このため、ロボット自身にその動作用電源としてのバッテリ等の蓄電装置を搭載することが望ましい。
【０００４】
ところが、このようにロボットの動作用電源としての蓄電装置をロボット自身に搭載する場合、ロボットの継続的な可動時間を十分に確保するために、比較的大きな容量の蓄電装置を必要とし、該蓄電装置は比較的大型で重量の重いものとなる。そして、二足歩行ロボットでは、その構造上、前記蓄電装置は、一般にはロボットの上体に搭載することとなる。
【０００５】
しかるに、このように蓄電装置を上体に搭載した二足歩行ロボットでは、該蓄電装置を含めたロボットの上体が重いものとなり、ロボットを床上に概ね直立姿勢状態で起立させたときに、その上体を支える脚体の関節に負担がかかり易い。特に、二足歩行ロボットでは、床上に起立しているときのロボットの姿勢の安定性を確保する上で、両脚体の膝関節を若干前方側に屈曲させておくことが好ましく、この場合には、ロボットの上体における蓄電装置の搭載箇所が不適切であると、脚体の膝関節に大きな負担がかかり易い（膝関節にロボットの上体側から大きなモーメントが作用する）。そして、この場合、膝関節のアクチュエータ（電動モータ）の容量を大きくする必要があるが、該膝関節のアクチュエータは、構造上やサイズ上の制約を受け易いため、その容量をあまり大きくすることは困難である。
【０００６】
また、二足歩行ロボットは、多数の脚体を有するロボット等に比して、本来的に外乱等の影響を受けたときに姿勢の安定性が損なわれ易い。
【０００７】
このようなことから、重量物である蓄電装置をロボットの上体のどのような箇所にどのようなレイアウトで搭載するかは、脚体の関節（特に膝関節）に掛かる負担を軽減し、また、ロボットの姿勢の安定性を確保する上で重要な課題となっていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、ロボットの脚体の関節（特に膝関節）にかかる負担を軽減し、また、ロボットの姿勢の安定性を容易に確保することが可能な蓄電装置の配置構造を有する二足歩行ロボットを提供することを目的とする。
【０００９】
併せて、蓄電装置のロボットに対する脱着作業を容易に行うことを可能とした二足歩行ロボットを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の二足歩行ロボットは、かかる目的を達成するために、ロボットの動作用電源としての蓄電装置と、二本の脚体とを備えると共に、両脚体のそれぞれの中間部の膝関節を該ロボットの直立姿勢状態よりも該ロボットの前方側に屈曲させた起立姿勢状態で床上に起立する二足歩行ロボットにおいて、前記蓄電装置の重心点が、前記ロボットを直立姿勢状態として該ロボットから前記蓄電装置を除去した場合における該ロボットの重心点よりも前方側の位置に存するように前記蓄電装置を該ロボットの上体に設けた蓄電装置搭載部に搭載し、その搭載状態でのロボットの全体の重心点が、前記起立姿勢状態でのロボットの側面視において該ロボットの各脚体の膝関節の略直上に存するようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
尚、本明細書において、ロボットの直立姿勢状態は、ロボットの二本の脚体を鉛直方向に伸ばし、ロボットの全体を鉛直方向に延在させた姿勢状態を意味する。そして、前記起立姿勢状態は、二本の脚体以外のロボットの各部（上体、腕体等）の姿勢状態は直立姿勢状態と同一である。また、本明細書において、ロボットの前後方向は、ロボットの直立姿勢状態においてロボットの二本の脚体が並列する方向（ロボットの左右方向）と鉛直方向とに直行する方向を意味する。
【００１２】
かかる本発明によれば、前記蓄電装置を前記蓄電装置搭載部に搭載した状態での前記蓄電装置の重心点が、前記ロボットの直立姿勢状態で該蓄電装置を除去した場合における該ロボットの重心点よりも前方側の位置に存するようにすることによって、ロボットの二本の脚体の膝関節を直立姿勢状態よりも前方側に多少屈曲させたロボットの前記起立姿勢状態において該ロボットを側面視で見たとき（ロボットを左右方向で見たとき）、前記蓄電装置を含めたロボットの全体の重心をロボットの両脚体の膝関節のほぼ直上位置を存在させることができる。このため、ロボットを通常的に床上に起立させる場合の基本的な姿勢状態としての前記起立姿勢状態において、各脚体の膝関節にロボットの上体側から作用するモーメントが比較的小さなものとなり、該膝関節にかかる負担を軽減することが可能となる。
【００１３】
また、二足歩行ロボットでは、例えば本願出願人が特開平５−３３７８４９号公報に開示しているような倒立振子型動力学モデルに基づきロボットの姿勢安定化制御を行うことが一般に行われる。この姿勢安定化制御は、ロボットの上体位置の摂動分の挙動特性を倒立振子の挙動特性により擬似表現してロボットの脚体の足首回りのトルク制御を行うものである。そして、この種の姿勢安定化制御を行うロボットでは、前記起立姿勢状態において、ロボットが多少前のめりになるようなモーメントをロボットの両脚体の足首回りに上体側から作用させておくことがロボットの安定した起立姿勢を確保する上で好ましい場合もある。この場合、本発明の二足歩行ロボットでは、該ロボットの側面視で、ロボットの全体の重心が、前方側に屈曲した脚体の膝関節の略直上に位置するため、上記のようなモーメントを足首回りに上体側から作用させることができる。この結果、ロボットの起立姿勢状態における姿勢の安定性を容易に確保することが可能となる。
【００１４】
このように、本発明の二足歩行ロボットによれば、ロボットを床上に起立させた状態におけるロボットの脚体の膝関節にかかる負担を軽減することが可能となると共に、ロボットの姿勢の安定性を容易に確保することが可能となる。
【００１５】
尚、かかる本発明は、上記の如く、倒立振子型動力学モデルに基づく姿勢安定化制御が行われる二足歩行ロボットにおいて最適である。
【００１６】
かかる本発明では、好ましくは、前記蓄電装置搭載部は、前記ロボットの上体の前面部及び背面部のいずれか一方に設けられた開口を介して前記蓄電装置を脱着可能に該蓄電装置を搭載する。
【００１７】
これによれば、ロボットをあお向けに寝かせた状態、あるいはうつ伏せに寝かせた状態で蓄電装置を蓄電装置搭載部から取り外したり、該蓄電装置搭載部に取り付けることが可能となるため、ロボットが転倒したりすることない状態で、蓄電装置の脱着を容易に行うことができる。
【００１８】
本発明ではさらに、前記開口は、前記ロボットの上体の前面部に設けられると共に、前記蓄電装置搭載部は、前記ロボットの肩部から延設された腕体の作動により前記蓄電装置を前記開口を介して脱着可能な位置に設けられ、該腕体の作動により前記蓄電装置の脱着を行うとき、該蓄電装置以外に前記ロボットの動作用電力を供給する予備給電手段を備える。
【００１９】
これによれば、前記予備給電手段から供給される電力により前記ロボットの腕体を作動させながら、該ロボット自身の腕体の作動によって、前記蓄電装置を蓄電装置搭載部から取り外したり、該蓄電装置搭載部に取り付けたりすることができる。従って、該蓄電装置の脱着作業をロボット自身によって容易に行うことができる。
【００２０】
尚、前記予備給電手段としては、例えば前記蓄電装置以外にロボットに搭載した予備の蓄電装置（これはさほど大きな容量のものでなくてもよい）が挙げられるが、この他、ロボットの外部に備えた商用電源等の外部電源に着脱自在に接続して、該外部電源からロボットの動作用の電力を受けるようなもの（具体的には上記外部電源に接続するケーブルや、整流回路、電圧調整回路等を備えるもの）であってもよい。
【００２１】
また、上述のように前記開口を介して蓄電装置を着脱自在とした本発明にあっては、前記蓄電装置搭載部に前記蓄電装置を搭載した状態で、該蓄電装置を該蓄電装置搭載部に係脱可能に係止する係止手段を備える。
【００２２】
これによれば、ロボットの動作中に該ロボットに作用した衝撃等によって、前記蓄電装置が前記開口を介して不用意に脱離してしまうような事態を前記係止手段によって防止することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の二足歩行ロボットの一実施形態を図１〜図３を参照して説明する。図１は本実施形態の二足歩行ロボットの全体構成を示す斜視図、図２は該ロボットの側面図、図３は該ロボットに備えた蓄電装置の係止機構の構成を示す斜視図である。
【００２４】
まず、図１を参照して、本実施形態の二足歩行ロボットの全体構成の概要を説明すると、該ロボットは、上体（胴体）１、一対の脚体２，２、一対の腕体３，３、及び頭部４を具備する人型のロボットである。
【００２５】
このロボットの上体１は、脚体２，２や腕体３，３が延設されると共に頭部４を支持するメインボディ５と、該メインボディ５の背面部に設けられたサブボディ６とから構成されている。
【００２６】
メインボディ５の上部の左右の各側部には肩部７，７が形成されており、この各肩部７に内蔵された図示しない肩関節機構から各腕体３が延設されている。各腕体３は、そのハンド部８と肩部７との間に、肩部７側から順番に肘関節９及び手首関節１０を有している。
【００２７】
また、メインボディ５の下端部には腰部１１が形成されており、この腰部１１に設けられた左右一対の股関節１２，１２からそれぞれ各脚体２が下方に延設されている。各脚体２は、その足平部１３と股関節１２との間に、股関節１２側から順番に膝関節１４及び足首関節１５を有している。
【００２８】
尚、前記各脚体２及び各腕体３の各関節は、図示を省略する電動モータにより駆動されるようになっている。また、前記頭部４は、メインボディ５の上端部に支持され、その内部には、ロボットの視覚用の撮像装置（図示省略）が内蔵されている。
【００２９】
前記上体１の構造を図２を参照してさらに説明する。上体１のメインボディ５は、前記腰部１１の上側でメインボディ５の腹部に相当する部分に腹部ボディ機枠１６を内蔵すると共に、この腹部ボディ機枠１６上に固設された上部ボディ機枠１７をメインボディ５の上部（胸部に相当する部分）に内蔵し、これらのボディ機枠１６，１７の前面部及び側面部を覆う複数の外装パネル部材１８を該ボディ機枠１６，１７に装着した構成とされている。尚、腹部ボディ機枠１６は、メインボディ５の下端部の腰部１１に内蔵された図示しないリンク機構等を介して各脚体２の股関節１２に連結されている。
【００３０】
この場合、外装パネル部材１８のうち、腹部ボディ機枠１６の前面部を覆う腹部外装前面パネル１８ａは、詳細な図示は省略するが、例えばその裏面部に突設された突起部材を腹部ボディ機枠１６に設けた係合穴に嵌入することにより該腹部ボディ機枠１６に着脱自在に装着されており、該腹部外装前面パネル１８ａを前方に移動させることで、図２に仮想線で示すように腹部ボディ機枠１６から取り外し可能とされている。
【００３１】
尚、詳細は後述するが、腹部ボディ機枠１６には、ロボットの主たる動作用電源としての蓄電装置１９が着脱可能に搭載されている。
【００３２】
上体１の前記サブボディ６は、前記腹部ボディ機枠１６及び上部ボディ機枠１７の背面部に固設されたサブボディ機枠２０を内蔵しており、このサブボディ機枠２０に前記腕体３の各関節を駆動する電動モータ（図示しない）のドライバ回路ユニット２１や、ロボットの動作制御を担うコントロールユニット２２（以下、ECU２２という）、前記蓄電装置１９の電圧のレベルを電動モータ等を動作させるための所要のレベルに変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２３、ロボットの一時的な動作用電力を供給する予備給電手段としての予備蓄電装置２４が取付けられている。そして、これらのドライバ回路ユニット２１、ECU２２、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３、及び予備蓄電装置２４を覆う筐体状のボディカバー２５が前記上部ボディ機枠１７から延設されたブラケット２５ａに取り付けられ、これによりサブボディ６が構成されている。
【００３３】
メインボディ５の前記腹部ボディ機枠１６は、前記蓄電装置１９を搭載する蓄電装置搭載部としての機能を持つものであり、側面視でコの字形状に形成されている。そして、該腹部ボディ機枠１６は、その上側水平姿勢機枠１６ｂと下側水平姿勢機枠１６ａとの間の空間（以下、この空間を腹部ボディ機枠１６の内部空間という）に蓄電装置１９を収容し、該下側水平姿勢機枠１６ａ上に該蓄電装置１９を前後方向に摺動可能に支持している。この場合、腹部ボディ機枠１６の前端部の開口部１６ｃは、前記腹部外装前面パネル１８ａを前述のより取り外した状態で、ロボットの前方に開口するようになっている。そして、前記蓄電装置１９は、上記開口部１６ｃから、腹部ボディ機枠１６の後端の垂直姿勢機枠１６ｄに向かって、腹部ボディ機枠１６の内部空間に挿脱可能に挿入され、腹部ボディ機枠１６に搭載されている。
【００３４】
また、腹部ボディ機枠１６の後端の垂直姿勢機枠１６ｄには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ２３に接続された受電コネクタ２６が前方に向かって突設されている。そして、蓄電装置１９の後面部には、該受電コネクタ２６と着脱自在に嵌合する給電コネクタ２７（蓄電装置１９の電圧を出力するコネクタ）が設けられており、該給電コネクタ２７は、蓄電装置１９を、上述のように腹部ボディ機枠１６の内部空間に挿入したときに受電コネクタ２６に嵌合するようになっている。
【００３５】
尚、腹部ボディ機枠１６の左右の両側面部には、板部材１６ｅが装着されており、この板部材１６ｅにより蓄電装置１９の左右方向（幅方向）の位置が規制されている。
【００３６】
ここで、本実施形態では、上述のように蓄電装置１９を腹部ボディ機枠１６に搭載した状態における該蓄電装置１９の重心点は、例えば図２のＡ点に存する（以下、Ａ点を蓄電装置重心点Ａという）。また、ロボットの両脚体２，２を図２に仮想線で示すように鉛直方向に伸ばすと共に、両腕体３，３を鉛直方向下方にのばし、ロボットの全体を上下方向に延在させたときのロボットの姿勢状態である直立姿勢状態において、蓄電装置１９を腹部ボディ機枠１６から取り外した状態でのロボットの全体の重心点は、例えば図２のＢ点に存する。従って、腹部ボディ機枠１６は、蓄電装置重心点Ａが、蓄電装置１９を除いたロボットの直立姿勢状態における重心点Ｂ（以下、直立姿勢基本重心点Ｂという）よりも多少前方側に存するような位置で該蓄電装置１９を搭載するように設けられている。そして、詳細は後述するが、本実施形態では、蓄電装置１９を腹部ボディ機枠１６に搭載した状態で、後述するようにロボットを床Ｆ上に起立させたときには、ロボットの全体の重心点は、前記蓄電装置重心点Ａと直立姿勢基本重心点Ｂとの間で、図２のＣ点に存する。
【００３７】
前述のように蓄電装置１９を搭載する腹部ボディ機枠１６は、さらにその下側水平姿勢機枠１６ａの前端部に蓄電装置１９を腹部ボディ機枠１６に係止する係止機構２８（係止手段）が設けられている。
【００３８】
この係止機構２８は、例えば図３に示すように構成されている。すなわち、該係止機構２８は、腹部ボディ機枠１６の下側水平姿勢機枠１６ａの前端部に形成された切込み部２９を左右方向に横断するようにして設けられたロッド３０を具備し、このロッド３０は、その両端部が下側水平姿勢機枠１６ａに穿設された挿入穴３１，３１に挿入されて、左右方向に摺動自在に支持されている。また、該ロッド３０は、その左端部が左側の挿入穴３１に収容されたスプリング３２により右方向に付勢されている。そして、ロッド３０の前記切込み部２９で露出した部分には、係止ピン３３が上方に向かって突設されている。この係止ピン３３は、腹部ボディ機枠１６に蓄電装置１９を搭載した状態での通常時は、スプリング３２の付勢力により、ロッド３０と共に図３の実線示の位置に移動している。そして、この位置では、係止ピン３３は、蓄電装置１９の前面部に当接し、これにより、蓄電装置１９を腹部ボディ機枠１６の内部空間から抜脱不能に係止する（以下、図３の実線示の係止ピン３３の位置を係止位置という）。
【００３９】
一方、本実施形態では、蓄電装置１９の下面部には、その前端から後端にかけて前後方向に延在する溝１９ａが形成されている。そして、前記係止機構２８の係止ピン３３は、前記スプリング３２の付勢力に抗して図３の仮想線で示す位置に左方向に移動させた状態において、該係止ピン３３の上端部が腹部ボディ機枠１６に搭載した蓄電装置１９の溝１９ａ内に進入可能に該溝１９ａに対向するようになっており、この状態では、蓄電装置１９を前後方向に移動させることで、該蓄電装置１９を腹部ボディ機枠１６の内部空間に対して挿脱することが可能となる（以下、図３の仮想線示の係止ピン３３の位置を係止解除位置という）。さらに、係止機構２８は、前記切込み部２９に臨んで下側水平姿勢機枠１６ａに軸部３４ａの軸心回りに回転可能に取付られたロックピン３４を具備している。このロックピン３４は、前記係止ピン３３を前記係止解除位置に移動させた状態で、図３の実線示の状態から、軸部３４ａの軸心回りに１８０度回転させると、図３の仮想線で示すように係止ピン３３の右側面部の下部に当接し、これにより、スプリング３２の付勢力に抗して、係止ピン３３をロッド３０と共に係止解除位置にロックする。
【００４０】
このように構成された係止機構２８では、係止ピン３３をスプリング３２の付勢力に抗して係止解除位置に移動させて、ロックピン３４により該係止ピン３３を係止解除位置にロックすることで、蓄電装置１９を腹部ボディ機枠１６の内部空間に対して前後方向に出し入れすることが可能となる。このとき、蓄電装置１９の前後方向の移動時には、係止ピン３３の上端部が蓄電装置１９の溝１９ａ内をこれに沿って移動する。そして、蓄電装置１９を腹部ボディ機枠１６の内部空間に前記開口部１６ｃから挿入して、該蓄電装置１９の前記給電コネクタ２７を前記受電コネクタ２６に嵌合させたとき、係止ピン３３が蓄電装置１９の溝１９ａ内から離脱し、この状態で、ロックピン３４による係止ピン３３のロックを解除すると、スプリング３２の付勢力により、係止ピン３３が係止解除位置から係止位置に移動する。そして、該係止位置に移動した係止ピン３３は、蓄電装置１９の前面部に当接し、これにより、蓄電装置１９が腹部ボディ機枠１６の内部空間から抜脱不能に係止される。
【００４１】
尚、図２では図示を省略しているが、係止機構２８の係止ピン３３やロックピン３４は、腹部外装前面パネル１８ａを取り外した状態で前記ロボットの各腕体３のハンド部８が届く位置に存している。
【００４２】
また、図示は省略するが、本実施形態の二足歩行ロボットは、上述した構成の他、各脚体２や各腕体３の各関節の作動位置（各関節を駆動する電動モータの回転位置）を検出するためのセンサ、各脚体２の足平部１３や各腕体３のハンド部８に作用する荷重及びモーメントを検出するセンサ、上体１の傾斜角及び傾斜角速度を検出するセンサ等も具備している。
【００４３】
そして、前記ECU２２は、上記の各種センサから得られる情報やあらかじめ定められたプログラム、あるいは外部から無線通信によって与えられる指令情報等に基づいて脚体２や腕体３の各関節を駆動する電動モータを制御して、ロボットの作動制御を行う。この場合、ECU２２は、例えば前記特開平５−３３７８４９号公報に見られるような倒立振子型動力学モデルに基づいて脚体２の各関節の作動を制御することで、ロボットの姿勢安定化制御を行う。
【００４４】
また、本実施形態では、前記蓄電装置１９や、予備蓄電装置２４は、例えばリチウムイオン電池等の受電可能な二次電池であるが、電気二重層コンデンサ等の大容量コンデンサであってもよい。
【００４５】
以上説明した本実施形態の二足歩行ロボットでは、床Ｆ上に通常的に起立させる場合、前記ECU２２による姿勢安定化制御を行いつつ、図２の実線で表すような起立姿勢状態（以下、基本起立姿勢状態という）でロボットを二本の脚体２を介して床Ｆ上に起立させる。この場合、この基本起立姿勢状態では、脚体２以外の姿勢は、前記直立姿勢状態と同じで、上体１は上下方向に延在し、また、両腕体３，３も鉛直下方に伸ばされている。
【００４６】
一方、基本起立姿勢状態では、各脚体２は、図２の仮想線で表す直立姿勢状態の場合よりも、若干、膝関節１４が前方側に屈曲され、この状態で、床Ｆ上に起立している。尚、両脚体２は、ロボットの左右方向（二つの脚体３，３の股関節１２，１２が並列する方向）に並列している。
【００４７】
この場合、基本起立姿勢状態におけるロボットの全体（蓄電装置１９を含む）の重心点（以下、起立姿勢全体重心点という）は、図２のＣ点に存し、この起立姿勢全体重心点Ｃは、同図示のように、ロボットの側面視で、基本起立姿勢状態における各脚体２の膝関節１４のほぼ直上に位置している。別の言い方をすれば、本実施形態では、起立姿勢全体重心点Ｃが、ロボットの基本起立姿勢状態において、各脚体２の膝関節１４の直上に存する（但しロボットの側面視において。以下、同様）ように、前記直立姿勢基本重心点Ｂに対する前記蓄電装置重心点Ａの位置が設定され、蓄電装置１９を腹部ボディ機枠１６に搭載したときに、該蓄電装置１９の実際の重心点が、該蓄電装置重心点Ａに位置するように、腹部ボディ機枠１６に対する蓄電装置１９の搭載位置が設定されている。
【００４８】
尚、起立姿勢全体重心点Ｃの、ロボットの左右方向（図２の紙面に直行する方向）における位置は、該左右方向におけるほぼ中央位置である。
【００４９】
このように、起立姿勢全体重心点Ｃが、各脚体２の膝関節１４のほぼ直上に存するため、該膝関節１４にロボットの上体１側から重力による大きなモーメントが作用することがない。この結果、前記基本起立姿勢状態で膝関節１４にかかる負担が小さくて済み、該膝関節１４を駆動する電動モータ（図示しない）の容量やサイズが比較的小さくても、支障なくロボットを前記基本起立姿勢状態で床Ｆ上に起立させることができる。
【００５０】
また、前記基本起立姿勢状態において、起立姿勢全体重心点Ｃが各脚体２の膝関節１４の直上に位置するため、各脚体２の足首関節１５には、上体１側から、ロボットを多少前のめりにするような方向のモーメントが作用する。このため、倒立振子型動力学モデルに基づくロボットの姿勢安定化制御を好適に行うことができ、基本起立姿勢状態におけるロボットの姿勢の安定性を円滑に確保することができる。
【００５１】
また、本実施形態の二足歩行ロボットでは、次のようにして、ロボット自身が蓄電装置１９の交換作業を行う。
【００５２】
すなわち、例えば外部からロボットに蓄電装置１９の交換を行うべき旨の指令を与えると、ロボットは、ECU２２の制御によって、まず、所定の交換ステーションに移動する（歩行する）。次いで、ECU２２は、図示しないスイッチ回路の制御によって、ロボットの各部の電装品（電動モータ等）への電力供給経路を蓄電装置１９側から、前記予備蓄電装置２４側に切換えた後、両腕体３，３を作動させ、前記腹部外装前面パネル１８ａを両腕体３，３のハンド部８により取り外す。これにより、前記係止機構２８等を露出させる。さらに、ECU２２による腕体３，３の制御によって、取り外した腹部外装前面パネル１８ａを所要の場所に置いた後、一方の腕体３のハンド部８により、前記係止機構２８の係止ピン３３を前記係止位置から係止解除位置に移動させ、さらに、他方の腕体３のハンド部８により、前記ロックピン３４を操作して、該係止ピン３３を係止解除位置にロックする。
【００５３】
次いで、ロボットの両腕体３，３のハンド部８，８により、蓄電装置１９の両側部を把持し、該蓄電装置１９を腹部ボディ機枠１６の内部空間から前方に引き出して脱離させる。そして、その引き出した蓄電装置１９を所要の場所に置いた後、ロボットの両ハンド部８，８により別の新たな蓄電装置１９を把持し、その把持した新たな蓄電装置１９を、上記のように蓄電装置１９を取り外した場合と逆の手順によって、腹部ボディ機枠１６に搭載する。このようにして、新たな蓄電装置１９を腹部ボディ機枠１６に搭載した後には、ECU２２による図示しないスイッチ回路の制御によって、ロボットの各部の電装品（電動モータ等）への電力供給経路を予備蓄電装置２４側から、前記蓄電装置１９側に切換えられる。
【００５４】
このようにして、本実施形態では、予備蓄電装置２４の電力を使うことによって、ロボット自身が蓄電装置１９の脱着作業を行うことができる。この場合、予備蓄電装置２４は、蓄電装置１９の脱着作業だけを行い得る程度の電力を有する容量で良いので、蓄電装置１９に比して十分に小型で軽量なものを使用することができる。
【００５５】
また、上記の説明では、ロボット自身が蓄電装置１９を脱着する場合について説明したが、本実施形態のロボットでは、蓄電装置１９を搭載する腹部ボディ機枠１６の開口部１６ｃがロボットの前部側にあるため、例えばロボットをあおむけに寝かせた状態で、作業者が手作業により容易に蓄電装置１９の脱着を行うことができる。この場合、ロボットをあおむけに寝かせた状態、すなわち、ロボットの転倒等を生じる虞れのない状態で、蓄電装置１９の脱着作業を行うことできる。
【００５６】
尚、以上説明した実施形態では、ロボット自身が蓄電装置１９の脱着作業を行うために、蓄電装置１９を搭載する腹部ボディ機枠１６の開口部１６ｃをロボットの前面部側に設けているが、蓄電装置の脱着作業を作業者が手作業で行うような場合には、蓄電装置搭載部の開口部をロボットの背面側に設けるようにすることも可能であり、この場合には、ロボットをうつ伏せに寝かせた状態で、蓄電装置の脱着作業を行うことができる。
【００５７】
また、前記実施形態では、ロボット自身による蓄電装置１９の脱着作業を行うために、その脱着作業時におけるロボットの動作用の電力を供給する予備給電手段をロボットに搭載した予備蓄電装置２４により構成したが、該予備給電手段は、例えばロボットの外部の商用電源等から、ロボットの動作用電力をロボットに供給するようなものであってもよい。この場合には、例えば、ロボットに引き出し自在なコンセントを備えておき、このコンセントをロボット自身により引き出して外部電源に接続した後、前記実施形態の場合と同様に、ロボット自身による蓄電装置の脱着作業を行うようにすればよい。
【００５８】
また、前記実施形態では、前記係止機構２８は、手動操作により蓄電装置１９の係止やその解除が行われるものを示したが、ロボットに搭載した電動モータ等のアクチュエータにより蓄電装置の係止やその解除が行われような係止手段をロボットに備えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の二足歩行ロボットの一実施形態の全体構成を示す斜視図。
【図２】図１のロボットの側面図。
【図３】図１のロボットに備えた蓄電装置の係止機構の構成を示す斜視図。
【符号の説明】
１…上体、２…脚体、３…腕体、７…肩部、１４…膝関節、１６…腹部ボディ機枠（蓄電装置搭載部）、１９…蓄電装置、２４…予備蓄電装置（予備給電手段）、２８…係止機構（係止手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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