(57)【要約】  並直列接続歩行ロボット及びその構築方法である。並直列接続歩行ロボットは、主にＡとＢとの２つのレッグ機構を含み、一方のレッグ機構が並直列接続レッグ機構であり、他方のレッグ機構が並直列接続レッグ機構又は足並列機構である。並直列接続レッグ機構は上腿機構と足並列機構とが直列接続されてなる。２つのレッグ機構は特定の自由度の組合せを有し、２つのレッグ機構の上部は固定接続され、２つのレッグ機構の各部材は互いに含まれ、互いに交差し、且つそれぞれの独立した活動空間が保持されている。２つのレッグ機構の足指三角形の水平面への投影は、重なりがある。該ロボットの進行中は、重心の左右調整を必要とせずに、任意方向の安定な歩行を行える。該ロボットモーションペアは少なく、機体の高さが低い。積載能力が強く、方向転換がスムーズであり、障害乗り越え能力及び登降坂能力が強いなどの利点を有する。サービス、工業、農業、軍事、宇宙飛行などの分野に適用できる。
2020528832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並直列接続歩行ロボットの構築方法であって、
（1）足並列機構と上腿機構を構築するステップであって、
足並列機構を構築し、
各足並列機構が１つの足フットアーチプラットフォームと、３つの趾骨分岐チェーンと、３つの足指とを含み、３つの趾骨分岐チェーンが足フットアーチプラットフォームに固定され接続されており、接続点が１つの三角形の３つの頂点にあり、３つの趾骨分岐チェーンの下端に足指が接続されており、３つの足指が１つの足指三角形を形成し、足並列機構が１つの昇降式立脚であり、趾骨分岐チェーンが、Ｔｚ、ＴｚＴｘ、ＴｚＴｙ、ＴｚＴｘＴｙ、ＲｘＴｚ、ＲｙＴｚ、ＲｘＴｚＴｘ、ＲｙＴｚＴｙ又はＲｘＲｙＴｚという自由度で組み合わせられた機構であり、
上腿機構を構築し、
上腿機構が上プラットフォーム、下プラットフォーム、及び上プラットフォームと下プラットフォームとを接続する１つ以上の上腿分岐チェーンを含み、上腿分岐チェーンが１つのモーションペア、１つ又は複数の直列機構、又は１つの並直列接続機構であり、上腿機構が１つから５つの自由度を有する機構であり、１つから５つの自由度がＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｒｚ、Ｒｘ又はＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｒｚ、Ｒｘ、Ｒｙにおける自由度の任意の組合せであり、１自由度、２自由度、３自由度、４自由度、５自由度を含む、
ステップと、
（２）並直列接続レッグ機構を構築するステップであって、
並直列接続レッグ機構が１つの上腿機構と１つの足並列機構とを含み、足並列機構が上腿機構の下方にあり、両者が直列に接続されて１つの並直列接続レッグ機構となり、足並列機構の足フットアーチプラットフォーム又は上腿機構の下プラットフォームを選択して共通の１つのフットアーチプラットフォームとする、
ステップと、
（３）２つの適切なレッグ機構Ａ、Ｂを選択するステップであって、
上述の並直列接続レッグ機構において、１つの並直列接続レッグ機構を選択してレッグ機構Ａとし、
上述の並直列接続レッグ機構及び足並列機構において、１つの並直列接続レッグ機構又は足並列機構を選択してレッグ機構Ｂとし、
２つのレッグ機構の自由度の組合せ要求として、
２つのレッグ機構に少なくとも１つのＲｚ自由度、１つのＴｘ或いはＴｙの自由度を有し、又は少なくとも１つの並直列接続レッグ機構の上腿機構がＲｚ自由度と、Ｔｘ或いはＴｙ自由度とを同時に有し、又は２つの上腿機構が何れもＲｚ自由度とＴｘ、Ｔｙ自由度を有する、
ステップと、
（４）ＡとＢとの２つのレッグ機構を接続し、並直列接続歩行ロボットを構築するステップであって、
ＡとＢとの２つのレッグ機構が２つの並直列接続レッグ機構である場合、ＡとＢとの２つのレッグ機構の上腿機構の上プラットフォームが固定接続され、接続されている２つの上プラットフォームが１つの骨盤となり、接続されている２つのレッグ機構が１つの並直列接続歩行ロボットとなり、
２つのレッグ機構の一方が並直列接続レッグ機構であり、他方が足並列機構である場合、並直列接続レッグ機構の上腿機構の上プラットフォームが足並列機構の足フットアーチプラットフォームに固定接続され、接続されている２つのプラットフォームが１つの骨盤となり、接続されている２つのレッグ機構が１つの並直列接続歩行ロボットとなり、接続時に、上腿分岐チェーン、フットアーチプラットフォーム、中足骨分岐チェーン、足指及び足指三角形の配置要求として、
２つのレッグ機構の各上腿分岐チェーンは何れもその独立した活動空間があり、互いに干渉せず、
２つのフットアーチプラットフォームは一方が高く他方が低いか、或いは一方が内側にあり他方が外側にあるか、或いは一方が前にあり他方が後ろにあり、互いに干渉せず、
２つのレッグ機構の中足骨分岐チェーンは何れもその独立した活動空間があり、互いに干渉せず、
２つのレッグ機構の足指の水平面への投影が重ならず、
接続されている２つのレッグ機構の足指三角形の重心の間の距離が２つの足指三角形の外接円の半径の和より小さく、且つ２つの足指三角形の水平面への投影が重なる部分がある、
ステップと、
を含む、並直列接続歩行ロボットの構築方法。
【請求項２】
請求項１に記載の並直列接続歩行ロボットの構築方法で構築される並直列接続歩行ロボットであって、
ＡとＢとの２つのレッグ機構を含み、一方のレッグ機構Ａが並直列接続レッグ機構であり、他方のレッグ機構Ｂが並直列接続レッグ機構又は足並列機構であり、２つのレッグ機構の上部が接続されており、並直列接続レッグ機構が足並列機構と上腿機構とを含み、
足並列機構について、
１つの足フットアーチプラットフォームと、３つの趾骨分岐チェーンと、３つの足指とを含み、３つの趾骨分岐チェーンが足フットアーチプラットフォームに固定され接続されており、接続点が１つの三角形の３つの頂点にあり、３つの趾骨分岐チェーンの下端に足指が接続されており、３つの足指が１つの足指三角形を形成し、足並列機構が１つの昇降式立脚であり、中足骨分岐チェーンが１つ又は複数の自由度を有する分岐チェーンであり、趾骨分岐チェーンの自由度の組合せが、Ｔｚ、ＴｚＴｘ、ＴｚＴｙ、ＴｚＴｘＴｙ、ＲｘＴｚ、ＲｙＴｚ、ＲｘＴｚＴｘ、ＲｙＴｚＴｙ、及びＲｘＲｙＴｚの自由度の組合せのうちの１種以上であり、３つの中足骨分岐チェーンが同一の分岐チェーンであるか、或いは異なる分岐チェーンであり、
上腿機構について、
上プラットフォーム、下プラットフォーム、及び上プラットフォームと下プラットフォームとを接続する１つ以上の上腿分岐チェーンを含み、下プラットフォームがフットアーチプラットフォーム型のプラットフォームであり、上腿分岐チェーンが１つのモーションペア、１つ又は複数の直列機構、又は１つの並直列接続機構である上腿機構であって、１つから５つの自由度を有する機構であり、１つから５つの自由度がＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｒｚ、Ｒｘ又はＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｒｚ、Ｒｙにおける各自由度の任意の組合せであり、
並直列接続レッグ機構について、
１つの上腿機構と１つの足並列機構とを含み、足並列機構が上腿機構の下方にあり、両者が直列に接続されて１つの並直列接続レッグ機構となり、足並列機構と上腿機構とが１つのプラットフォームを共用し、両者が１つのフットアーチプラットフォームを介して接続され、
ＡとＢとの２つのレッグ機構について、
一方のレッグ機構Ａが並直列接続レッグ機構であり、他方のレッグ機構Ｂが並直列接続レッグ機構又は足並列機構であり、
２つのレッグ機構の自由度の組合せ要求として、
２つのレッグ機構の上腿機構には少なくとも１つのＲｚ自由度、１つのＴｘ或いはＴｙの自由度を有し、又は少なくとも１つの並直列接続レッグ機構の上腿機構はＲｚ自由度と、Ｔｘ或いはＴｙ自由度とを同時に有し、又は２つの上腿機構は何れもＲｚ自由度とＴｘ、Ｔｙ自由度を有し、
２つのレッグ機構が何れも並直列接続レッグ機構である場合、ＡとＢとの２つのレッグ機構の上腿機構の上プラットフォームが固定接続され、接続されている２つの上プラットフォームは１つの骨盤となり、接続されている２つのレッグ機構は１つの並直列接続歩行ロボットとなり、一方のレッグ機構が並直列接続レッグ機構であり、他方のレッグ機構が足並列機構である場合、並直列接続レッグ機構の上腿機構の上プラットフォームが足並列機構の足フットアーチプラットフォームに固定接続され、接続されている２つの上プラットフォームは１つの骨盤となり、接続されている２つのレッグ機構は１つの並直列接続歩行ロボットとなり、
２つのレッグ機構の各上腿分岐チェーンは何れもその独立した活動空間があり、互いに干渉せず、
２つのフットアーチプラットフォームは一方が高く他方が低いか、或いは一方が内側にあり他方が外側にあるか、或いは一方が前にあり他方が後ろにあり、互いに干渉せず、
２つのレッグ機構の中足骨分岐チェーンは何れもその独立した活動空間があり、互いに干渉せず、
２つのレッグ機構の足指の水平面への投影は重ならず、
接続されている２つのレッグ機構の足指三角形の重心の間の距離は２つの足指三角形の外接円の半径の和より小さく、且つ２つの足指三角形の水平面への投影は重なる部分がある、並直列接続歩行ロボット。
【請求項３】
前記趾骨分岐チェーンが少なくとも１つの中足骨分岐チェーンを有し、Ｚ軸方向の移動自由度以外に、水平方向の１つ又は２つの移動自由度も有する、請求項２に記載の並直列接続歩行ロボット。
【請求項４】
その上腿機構が空間並列機構又は並直列接続機構であり、その自由度の組合せが３ＴＲｚ、（３Ｔ０Ｒ）Ｒｚ、（３ＴＲｚ）Ｒｚ、及び（ＴｘＴｙ）Ｒｚのうちの１種である、請求項２に記載の並直列接続歩行ロボット。
【請求項５】
前記上腿機構が平面並列機構であり、その自由度の組合せがＴｘＴｙＲｚ、ＴｘＴｙ、ＴｘＲｚ、及びＴｙＲｚのうちの１種である、請求項２に記載の並直列接続歩行ロボット。
【請求項６】
前記ＡとＢとの２つのレッグ機構の足指三角形の重心の間の距離は、
a.２つのレッグ機構の足指三角形の中心の間の距離が０又は０．２０（Ｒａ＋Ｒｂ）未満であるという場合、及び
b.２つのレッグ機構の足指三角形の中心の間の距離が０．３０（Ｒａ＋Ｒｂ）以上、０．７０（Ｒａ＋Ｒｂ）以下であるという場合、
のうちの１種であり、
ＲａがＡレッグ機構の足指三角形の外接円の半径であり、
ＲｂがＢレッグ機構の足指三角形の外接円の半径である、請求項２に記載の並直列接続歩行ロボット。
【請求項７】
Ａレッグ機構と、Ｂレッグ機構と、骨盤とを含み、前記レッグ機構の中足骨分岐チェーンの１番目のモーションペアは、
A、中足骨分岐チェーンの１番目のモーションペアが複動式移動ペアであり、移動ペアの軸線がフットアーチプラットフォームの平面に対して垂直であることと、
B、中足骨分岐チェーンの１番目のモーションペアが回転ペアであり、中足骨分岐チェーンがＰＨＲＨＰであり、回転ペアの軸線がフットアーチプラットフォームの平面に対して垂直であることと、
C、中足骨分岐チェーンの１番目のモーションペアが回転ペアであり、回転ペアの軸線とフットアーチプラットフォームの平面とが平行であることと、の３種のモーションペアのうちの１種である、請求項２に記載の並直列接続歩行ロボット。
【請求項８】
前記骨盤に１つの大円環が接続されており、前記大円環と骨盤平面とが同一の平面にあり、大円環の中心と骨盤の中心とが同一の位置にあり、大円環の直径が足指三角形の外接円の直径より大きい、請求項７に記載の並直列接続歩行ロボット。
【請求項９】
前記大円環がテレスコピックリングである、請求項８に記載の並直列接続歩行ロボット。
【請求項１０】
その前記レッグ機構について、少なくとも１つのレッグ機構における足指が全て輪式回転ペアからなる足指であり、輪式回転ペアの軸線がファンデーションプラットフォームの平面に対して平行であり、少なくとも１つの輪式回転ペアが操舵輪であり、車輪にロック装置又は制動装置を有する、請求項２、７、８、９の何れか１項に記載の並直列接続歩行ロボット。
【請求項１１】
前記足並列機構について、そのフットアーチプラットフォームに１つの伝動ケースが取り付けられており、その伝動ケースに１つの入力端と、２つ又は３つの出力端とを有し、１つの出力端に１つの中足骨分岐チェーンが接続されており、２つ又は３つの出力端が対向する又は相反する移動方向又は回転方向を有し、伝動ケースの形状がフットアーチの全体又は一部の形状に一致している、請求項２乃至６の何れか１項に記載の並直列接続歩行ロボット。
【請求項１２】
前記２つの並直列接続レッグ機構における６つの足指が２つの平行な直線に位置し、直線毎に３つの足指がある、請求項２に記載の並直列接続歩行ロボット。
【請求項１３】
前記２つの上腿機構の股関節プラットフォームのうち、少なくとも１つの上腿機構の股関節プラットフォームが最下方にある、請求項２に記載の並直列接続歩行ロボット。
【請求項１４】
前記一方の上腿機構の股関節プラットフォームが最下方に位置し、他方の上腿機構の股関節が最上方に位置し、最上方と最下方との２つのプラットフォームのフレームが周辺又は中心において接続されており、最上方と最下方との２つのプラットフォームのフレームがそれぞれディスク型であり、上方のプラットフォームが凸なディスク型であり、下方のプラットフォームが凹なディスク型であり、２つのディスク型プラットフォームが係合されて１つの円盤型骨盤となり、上腿のフットアーチ型プラットフォーム、分岐チェーン及び機器が最上方と最下方との２つの股関節プラットフォームの間に位置し、円盤型骨盤の周囲に孔を有し、孔内に中足骨分岐チェーンを有し、２つの並直列接続レッグ機構のいずれにも複動式中足骨分岐チェーンが配置されており、複動式中足骨分岐チェーンが１つ又は１セットの駆動を共用し、伝動装置により一緒に駆動されるか、或いはクラッチにより変換されて駆動されることにより、１つの双面並直列接続歩行ロボット又はクローラロボットを構成する、請求項２に記載の並直列接続歩行ロボット。
【請求項１５】
前記円盤型骨盤の外周が弾性材料から製造され、円盤型骨盤の外側円環と、隣接する２つの孔の接続部分とを含む、請求項１４に記載の並直列接続歩行ロボット。
【請求項１６】
前記円盤型骨盤周囲の孔縁とその足骨分岐チェーンとの間は、テレスコピック性能を有する材料又は構造で接続され、１つの密閉構造となる、請求項１４、１５の何れか１項に記載の並直列接続歩行ロボット。
【請求項１７】
（１）一方のレッグが立脚相であり、ホイルが自由に回転し、滑走レッグであり、他方のレッグが遊脚相であり、駆動レッグである、準備状態と、
（２）遊脚相レッグにおける３つのホイルの少なくとも１つを完全に制動し、１つ又は複数の片方向制動された、或いは完全に制動された車輪が速やかに着地し、高速に蹴り出し、１番目のレッグを駆動して運動させ、そして持ち上げて前に移動させ、立脚相レッグの操舵輪によって方向を変更する、１回目の蹴り出し付勢（２．１）と、遊脚相レッグにおける３つのホイルの少なくとも１つを完全に制動し、１つ又は複数の完全に制動された車輪が再び速やかに着地し、高速に蹴り出し、１番目のレッグを駆動して引き続き運動させ、そして持ち上げて前に移動させ、立脚相レッグの操舵輪によって方向を制御すると共に、腰を前に移動させるという方法一、及び遊脚相レッグが速やかに着地し、立脚相滑走レッグに変換し、また立脚相レッグにおける３つのホイルの少なくとも１つを完全に制動し、１つ又は複数の完全に制動された車輪が駆動レッグに変換し、高速に蹴り出し、他方のレッグを駆動して運動させ、そして持ち上げて前に移動させ、立脚相レッグの操舵輪によって方向を制御するという方法二から何れか１つを選択する、２回目の蹴り出し付勢（２．２）とを備える、運動過程と、
（３）上述の運動過程を繰り返し、遠距離運動、又は立脚相レッグを制動する操作ａと、遊脚相レッグを着地させ、制動する操作ｂと、立脚相レッグを制動すると共に、遊脚相レッグを着地させ、制動する操作ｃとの３つの操作の少なくとも１つを実現し、ロボットを停止させるステップとを含む、移動方法で移動する、請求項１０に記載の並直列接続歩行ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は並直列接続歩行ロボットの構築方法及びその並直列接続歩行ロボットを開示しており、従来の二足歩行ロボット構造の改良に関するものであり、歩行ロボットの技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来の二足歩行ロボットは主に、バイオニック歩行ロボットとノンバイオニック歩行ロボットとの２種類がある。ノンバイオニック歩行ロボットとしては、主に中国特許２０１０１０２９２４２４．１（以下では、「文献１」と略称）に開示されている技術案がある。この種の歩行ロボット技術案において、一部は並列機構の下方に広義移動ペアが直列接続される構造を有し（文献１における請求項１０に開示されている技術案）、その共通の特徴として、２つのレッグ機構において、各レッグ機構は何れも１つの並列機構と３つの広義移動ペア（「下腿」と称する）とからなる。前記並列機構自体はＲｘ自由度とＲｙ自由度とを含み、また３つの広義移動ペアもＲｘ自由度とＲｙ自由度を形成できるため、上腿機構におけるＲｘ自由度とＲｙ自由度は冗長自由度である。また、前記並列機構自体はＴｚ自由度を含み、３つの広義移動ペアもＺ向自由度を有するため、腿機構におけるＺ方向自由度は冗長自由度である。この幾つかの冗長自由度の存在により、文献１に開示されている歩行ロボットは、１、モーションペアが多く、機体の高さが大きく、走破性が悪く、２、機体にＲｘ、Ｒｙ方向の傾斜が発生した場合、下腿が地面に垂直にならないことが発生し、下腿の受力状況が悪くなり、登坂能力が制限される。これによる問題として、同様な歩行機能を図るために、より多くのモーションペアが必要となり、且つ性能は十分に発揮できない。
【０００３】
また、上述の文献１に開示されている歩行ロボットの下腿は１つのＺ方向自由度しかなく（Ｐペア）、足指の間隔は変化（調節）できず、３つの着地点は独立で調節できないため、足場の選択は制限される。従って、路面追従性が悪い。障害乗り越え能力は十分に発揮できない。
【０００４】
上述のノンバイオニック歩行ロボットは、更に１つの共通の欠点があり、即ち歩行だけで移動し、構造化路面において移動速度が低く、効率が高くない。
【０００５】
このようなノンバイオニック歩行ロボットについて、中国特許２０１５１０２７５１６１．６（以下では、「文献２」と略称）に開示されている両面対称ロボットの技術案（文献２の請求項１３〜１７）もある。そのレッグ機構は文献１に開示されている技術案であるため、上述の問題は同様に文献２に開示されている両面対称ロボットの技術案に存在する。
【０００６】
従って、この種の歩行ロボットは、共通の欠点は以下のとおりである。
１、並列機構におけるＲｘ自由度とＲｙ自由度は冗長自由度であるため、並列機構のモーションペアが多く、構造が複雑である。
２、並列機構は空間並列機構であり、またＺ方向自由度は冗長自由度であるため、体積が大きく、機体の高さが大きく、走破性が悪い。
３、足並列機構の分岐チェーンは１つの自由度しかなく、足指の間隔は変化できないため、足場の選択は制限され、路面追従性が悪く、障害乗り越え能力が悪く、場合によっては走破性にも影響する。
４、移動方式が単一であり、構造路面における移動速度が低く、効率が低い。
５、両面運動の歩行ロボット技術案も、多くのモーションペアが必要であり、且つ機体の高さが大きく、構造も複雑であり、走破性が悪い。
【発明の開示】
【０００７】
従来技術に存在する課題を解決するために、本発明は、以下の特徴を有するロボットを提供することにより、従来技術に存在する課題を解決した。本発明は以下の目的を達成できる。
【０００８】
１、本発明は並直列接続歩行ロボットを構築する新しい方法を提供しており、Ｒｘ、Ｒｙ冗長自由度及びＺ方向自由度の冗長自由度による問題を解決したため、少ない自由度で同様な歩行運動を図ると共に、より優れた性能を達成できる。
【０００９】
２、本発明は上述の方法を実現した並直列接続歩行ロボットをさらに提供しており、このような歩行ロボットは少ないモーションペアで同様な歩行運動を図れると共に、より優れた性能を達成できる。
【００１０】
本発明が技術課題を解決するために用いる技術案は以下のとおりである。
【００１１】
並直列接続歩行ロボットの構築方法であって、
（１）足並列機構と上腿機構を構築するステップであって、
足並列機構を構築し、
各足並列機構が１つの足フットアーチプラットフォームと、３つの趾骨分岐チェーンと、３つの足指とを含み、３つの趾骨分岐チェーンが足フットアーチプラットフォームに固定され接続されており、接続点が１つの三角形の３つの頂点にあり、３つの趾骨分岐チェーンの下端に足指が接続されており、３つの足指が１つの足指三角形を形成し、足並列機構が１つの昇降式立脚であり、趾骨分岐チェーンが、Ｔｚ、ＴｚＴｘ、ＴｚＴｙ、ＴｚＴｘＴｙ、ＲｘＴｚ、ＲｙＴｚ、ＲｘＴｚＴｘ、ＲｙＴｚＴｙ又はＲｘＲｙＴｚという自由度で組み合わせられた機構であり、
上腿機構を構築し、
上腿機構が上プラットフォーム、下プラットフォーム、及び上プラットフォームと下プラットフォームとを接続する１つ以上の上腿分岐チェーンを含み、上腿分岐チェーンが１つのモーションペア、１つ又は複数の直列機構、又は１つの並直列接続機構であり、上腿機構が１つから５つの自由度を有する機構であり、１つから５つの自由度がＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｒｚ、Ｒｘ又はＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｒｚ、Ｒｘ、Ｒｙにおける自由度の任意の組合せであり、１自由度、２自由度、３自由度、４自由度、５自由度を含む、
ステップと、
（２）並直列接続レッグ機構を構築するステップであって、
並直列接続レッグ機構が１つの上腿機構と１つの足並列機構とを含み、足並列機構が上腿機構の下方にあり、両者が直列に接続されて１つの並直列接続レッグ機構となり、足並列機構の足フットアーチプラットフォーム又は上腿機構の下プラットフォームを選択して共通の１つのフットアーチプラットフォームとする、
ステップと、
（３）２つの適切なレッグ機構Ａ、Ｂを選択するステップであって、
上述の並直列接続レッグ機構において、１つの並直列接続レッグ機構を選択してレッグ機構Ａとし、
上述の並直列接続レッグ機構及び足並列機構において、１つの並直列接続レッグ機構又は足並列機構を選択してレッグ機構Ｂとし、
２つのレッグ機構の自由度の組合せ要求として、
２つのレッグ機構に少なくとも１つのＲｚ自由度、１つのＴｘ（或いはＴｙ）の自由度を有し、又は少なくとも１つの並直列接続レッグ機構の上腿機構がＲｚ自由度と、Ｔｘ（或いはＴｙ）自由度とを同時に有し、又は２つの上腿機構が何れもＲｚ自由度とＴｘ、Ｔｙ自由度を有する、
ステップと、
（４）ＡとＢとの２つのレッグ機構を接続し、並直列接続歩行ロボットを構築するステップであって、
ＡとＢとの２つのレッグ機構が２つの並直列接続レッグ機構である場合、ＡとＢとの２つのレッグ機構の上腿機構の上プラットフォームが固定接続され、接続されている２つの上プラットフォームが１つの骨盤となり、接続されている２つのレッグ機構が１つの並直列接続歩行ロボットとなり、
２つのレッグ機構の一方が並直列接続レッグ機構であり、他方が足並列機構である場合、並直列接続レッグ機構の上腿機構の上プラットフォームが足並列機構の足フットアーチプラットフォームに固定接続され、接続されている２つのプラットフォームが１つの骨盤となり、接続されている２つのレッグ機構が１つの並直列接続歩行ロボットとなり、接続時に、上腿分岐チェーン、フットアーチプラットフォーム、中足骨分岐チェーン、足指及び足指三角形の配置要求として、
２つのレッグ機構の各上腿分岐チェーンは何れもその独立した活動空間があり、互いに干渉せず、
２つのフットアーチプラットフォームは一方が高く他方が低いか、或いは一方が内側にあり他方が外側にあるか、或いは一方が前にあり他方が後ろにあり、互いに干渉せず、
２つのレッグ機構の中足骨分岐チェーンは何れもその独立した活動空間があり、互いに干渉せず、
２つのレッグ機構の足指の水平面への投影が重ならず、
接続されている２つのレッグ機構の足指三角形の重心の間の距離が２つの足指三角形の外接円の半径の和より小さく、且つ２つの足指三角形の水平面への投影が重なる部分がある、
ステップと、
を含む、並直列接続歩行ロボットの構築方法。
【００１２】
並直列接続歩行ロボットの構築方法で構築される並直列接続歩行ロボットであって、
ＡとＢとの２つのレッグ機構を含み、一方のレッグ機構Ａが並直列接続レッグ機構であり、他方のレッグ機構Ｂが並直列接続レッグ機構又は足並列機構であり、２つのレッグ機構の上部が接続されており、並直列接続レッグ機構が足並列機構と上腿機構とを含み、
足並列機構について、
１つの足フットアーチプラットフォームと、３つの趾骨分岐チェーンと、３つの足指とを含み、３つの趾骨分岐チェーンが足フットアーチプラットフォームに固定され接続されており、接続点が１つの三角形の３つの頂点にあり、３つの趾骨分岐チェーンの下端に足指が接続されており、３つの足指が１つの足指三角形を形成し、足並列機構が１つの昇降式立脚であり、中足骨分岐チェーンが１つ又は複数の自由度を有する分岐チェーンであり、趾骨分岐チェーンの自由度の組合せが、Ｔｚ、ＴｚＴｘ、ＴｚＴｙ、ＴｚＴｘＴｙ、ＲｘＴｚ、ＲｙＴｚ、ＲｘＴｚＴｘ、ＲｙＴｚＴｙ、及びＲｘＲｙＴｚの自由度の組合せのうちの１種以上であり、３つの中足骨分岐チェーンが同一の分岐チェーン或いは異なる分岐チェーンであってもよく、
上腿機構について、
上プラットフォーム、下プラットフォーム、及び上プラットフォームと下プラットフォームとを接続する１つ以上の上腿分岐チェーンを含み、下プラットフォームがフットアーチプラットフォーム型のプラットフォームであり、上腿分岐チェーンが１つのモーションペア、１つ又は複数の直列機構、又は１つの並直列接続機構である上腿機構であってもよく、１つから５つの自由度を有する機構であり、１つから５つの自由度がＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｒｚ、Ｒｘ又はＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｒｚ、Ｒｙにおける各自由度の任意の組合せであり、
並直列接続レッグ機構について、
１つの上腿機構と１つの足並列機構とを含み、足並列機構が上腿機構の下方にあり、両者が直列に接続されて１つの並直列接続レッグ機構となり、足並列機構と上腿機構とが１つのプラットフォームを共用し、両者が１つのフットアーチプラットフォームを介して接続され、
ＡとＢとの２つのレッグ機構について、
一方のレッグ機構Ａが並直列接続レッグ機構であり、他方のレッグ機構Ｂが並直列接続レッグ機構又は足並列機構であり、
２つのレッグ機構の自由度の組合せ要求として、
２つのレッグ機構の上腿機構には少なくとも１つのＲｚ自由度、１つのＴｘ（或いはＴｙ）の自由度を有し、又は少なくとも１つの並直列接続レッグ機構の上腿機構はＲｚ自由度と、Ｔｘ（或いはＴｙ）自由度とを同時に有し、又は２つの上腿機構は何れもＲｚ自由度とＴｘ、Ｔｙ自由度を有し、
２つのレッグ機構が何れも並直列接続レッグ機構である場合、ＡとＢとの２つのレッグ機構の上腿機構の上プラットフォームが固定接続され、接続されている２つの上プラットフォームは１つの骨盤となり、接続されている２つのレッグ機構は１つの並直列接続歩行ロボットとなり、
一方のレッグ機構が並直列接続レッグ機構であり、他方のレッグ機構が足並列機構である場合、並直列接続レッグ機構の上腿機構の上プラットフォームが足並列機構の足フットアーチプラットフォームに固定接続され、接続されている２つの上プラットフォームは１つの骨盤となり、接続されている２つのレッグ機構は１つの並直列接続歩行ロボットとなり、
２つのレッグ機構の各上腿分岐チェーンは何れもその独立した活動空間があり、互いに干渉せず、
２つのフットアーチプラットフォームは一方が高く他方が低いか、或いは一方が内側にあり他方が外側にあるか、或いは一方が前にあり他方が後ろにあり、互いに干渉せず、
２つのレッグ機構の中足骨分岐チェーンは何れもその独立した活動空間があり、互いに干渉せず、
２つのレッグ機構の足指の水平面への投影は重ならず、
接続されている２つのレッグ機構の足指三角形の重心の間の距離は２つの足指三角形の外接円の半径の和より小さく、且つ２つの足指三角形の水平面への投影は重なる部分がある、並直列接続歩行ロボット。
【００１３】
本発明の有益な効果は以下のとおりである。
【００１４】
１、本発明はレッグ機構として新規の並直列接続機構を提供しており、並列機構の主な利点を大体保留したため、構造の剛性が大きく、構造がコンパクトで、安定である。動力性能がよく、積載能力が強い。誤差累積が少なく、制御精度が高い。方向転換がスムーズであり、登坂能力が強く、エネルギー消費特性が優れる。制御及び軌道計画を行いやすい。
【００１５】
２、同様な歩行運動を完成するには、文献におけるロボットの自由度よりも６つほど少ない。例えば、厳しい坂を登れる歩行ロボットについて、本発明は１２個の自由度が必要であるのに対し、文献１は１８個の自由度であり、また従来のバイオニックロボットはより多くの自由度が必要である。本発明はより少ないモーションペア、より低い機体の高さで、同様な歩行運動を図り、走破性がよりよく、登坂能力がより強く、受力状態がより優れる。
【００１６】
３、中足骨分岐チェーンが２つ以上の移動自由度を有する並直列接続歩行ロボットについて、足指の間隔は変化でき、各足場を個々に選択でき、路面追従性が向上し、走破性も向上する。
【００１７】
４、中足骨分岐チェーンの末端に車輪（輪式回転ペア）が設計されたため、並直列接続歩行ロボットは２種の移動方式があり、構造路面において車輪で移動し、移動速度及び効率は大幅に向上する。
【００１８】
５、本発明は、両面歩行機能、輪行機能及び回転移動機能を同時に有する移動ロボットをさらに提供している。両面運動の並直列接続歩行ロボットの技術案は少ないモーションペアを有し、構造も簡単である。且つ機体の高さが小さく、走破性が良い。片面で移動する場合、余計な運動部材がない。
【００１９】
６、運動が安定であり、精確な画像が得られる。本発明は運動過程において、各種の状態（坂にある状態を含む）で機体が略水平状態を保つことができるため、ビデオ画像撮影の場合の大きなブレを回避しており、精確な画像が得られる。自立制御にも良好な根拠を提供した。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は４種のうちの１種の足並列機構の斜視概要図である。
【図２】図２は４種のうちの１種の足並列機構の斜視概要図である。
【図３】図３は４種のうちの１種の足並列機構の斜視概要図である。
【図４】図４は４種のうちの１種の足並列機構の斜視概要図である。
【図５】図５は冗長自由度を有する中足骨分岐チェーンの略図である。
【図６】図６は２つの互いに関連する中足骨分岐チェーンの伝動の略図である。
【図７】図７は１０種のうちの1種の上腿機構の平面図である。
【図８】図８は１０種のうちの1種の上腿機構の平面図である。
【図９】図９は１０種のうちの1種の上腿機構の平面図である。
【図１０】図１０は１０種のうちの1種の上腿機構の平面図である。
【図１１】図１１は１０種のうちの1種の上腿機構の平面図である。
【図１２】図１２は１０種のうちの1種の上腿機構の平面図である。
【図１３】図１３は１０種のうちの1種の上腿機構の平面図である。
【図１４】図１４は１０種のうちの1種の上腿機構の平面図である。
【図１５】図１５は１０種のうちの1種の上腿機構の平面図である。
【図１６】図１６は１０種のうちの1種の上腿機構の平面図である。
【図１７】図１７は図１６の上腿機構の１つの分岐チェーンの断面図である。
【図１８】図１８は自由度が少ない３種のうちの１種の並直列接続レッグ機構の斜視略図である。
【図１９】図１９は自由度が少ない３種のうちの１種の並直列接続レッグ機構の斜視略図である。
【図２０】図２０は自由度が少ない３種のうちの１種の並直列接続レッグ機構の斜視略図である。
【図２１】図２１は全自由度の並直列接続レッグ機構の斜視略図である。
【図２２】図２２は、ホイルを有し、足指の間隔が調節できる２種のうちの1種の並直列接続レッグ機構の斜視略図である。
【図２３】図２３は、ホイルを有し、足指の間隔が調節できる２種のうちの1種の並直列接続レッグ機構の斜視略図である。
【図２４】図２４は、ホイルを有し、両面歩行できる２種のうちの1種の並直列接続レッグ機構の斜視略図である。
【図２５】図２５は、ホイルを有し、両面歩行できる２種のうちの1種の並直列接続レッグ機構の斜視略図である。
【図２６】図２６は全自由度の内外式の並直列接続歩行ロボットの斜視略図である。
【図２７】図２７はもう１種の全自由度の内外式の並直列接続歩行ロボットの平面図である。
【図２８】図２８は、図２７の２つのレッグ機構の分岐チェーンの断面図である。
【図２９】図２９は、図２７の２つのレッグ機構の分岐チェーンの断面図である。
【図３０】図３０は、ホイルを有する全自由度の両面並直列接続歩行ロボットの斜視略図である。
【図３１】図３１は２種のうちの1種の交差式全自由度の並直列接続歩行ロボットの斜視略図である。
【図３２】図３２は２種のうちの1種の交差式全自由度の並直列接続歩行ロボットの斜視略図である。
【図３３】図３３は、図３１、３２の２種の全自由度の並直列接続歩行ロボットのレッグ機構の分岐チェーンの断面図である。
【図３４】図３４は２種のうちの1種のバリエーションによるフットアーチ１．１である。
【図３５】図３５は２種のうちの1種のバリエーションによるフットアーチ１．１である。
【図３６】図３６は４種のうちの１種のフットアーチの組合せ案である。
【図３７】図３７は４種のうちの１種のフットアーチの組合せ案である。
【図３８】図３８は４種のうちの１種のフットアーチの組合せ案である。
【図３９】図３９は４種のうちの１種のフットアーチの組合せ案である。
【図４０】図４０は実施例１０（両面爬行歩行並直列接続ロボット）の正面図である。
【図４１】図４１は実施例１０の平面図である。
【図４２】図４２は１自由度複動式中足骨分岐チェーン図である。
【図４３】図４３は２自由度複動式中足骨分岐チェーン図である。
【符号の説明】
【００２１】
図において、足並列機構の符号は、足並列機構１、足並列機構上プラットフォーム（足フットアーチプラットフォーム）１．１、中足骨分岐チェーン１．２、足指１．３、輪式回転ペア（車輪）１．４、伝動ケース１．５、入力端１．６、及び出力端１．７である。上腿機構の符号は、上腿機構２、上腿上プラットフォーム２．１、上腿分岐チェーン２．２、及び上腿下プラットフォーム（上腿フットアーチプラットフォーム）２．３である。並直列接続レッグ機構の符号は、並直列接続レッグ機構３、足並列機構３．１、上腿機構３．２、及びフットアーチプラットフォーム３．３である。並直列接続歩行ロボットの符号は、並直列接続歩行ロボット４、Ａレッグ４．１、Ｂレッグ４．２，及び骨盤４．３である。そして、大円環５．１がある。
【００２２】
図３４〜４３において、１．１ａはＡレッグフットアーチ、１．１ｂはＢレッグフットアーチである。１．２ａはＡレッグ中足骨分岐チェーン、１．２ｂはＢレッグ中足骨分岐チェーンである。３．１ａはＡレッグ股関節（寛骨）、３．１ｂはＢレッグ股関節である。１．８は複動式中足骨分岐チェーン伝動ケース、４．４は外側円環、４．５は孔密閉装置である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では、図面及び実施例を組み合わせて本発明を更に詳細に説明する。
【００２４】
並直列接続歩行ロボットの構築方法であって、特にＡとＢとの２つのレッグ機構を含んでなる歩行ロボットの構築方法であり、その構築方法は以下の通りである。
【００２５】
（１）足並列機構（昇降式立脚機構）及び上腿機構を構築する。
【００２６】
足並列機構（昇降式立脚機構）を構築する。
【００２７】
各足並列機構が１つの足フットアーチプラットフォームと、３つの中足骨分岐チェーンと、３つの足指とを含み、３つの中足骨分岐チェーンが足フットアーチプラットフォームに固定され接続されており、接続点が１つの三角形の３つの頂点にある。３つの中足骨分岐チェーンの下端に足指が接続されており、３つの足指が１つの足指三角形を形成する。中足骨分岐チェーンが、Ｔｚ、ＴｚＴｘ、ＴｚＴｙ、ＴｚＴｘＴｙ、ＴｚＲｘ、ＴｚＲｙ、ＴｚＴｘＲｘ、ＴｚＴｙＲｙ、ＴｚＲｘＲｙという自由度で組み合わせられた機構であり、
３つの中足骨分岐チェーンはそれぞれ独立した活動空間を占め、互いに干渉せず、３つの中足骨分岐チェーンは同一の分岐チェーン或いは異なる分岐チェーンであってもよい。
【００２８】
Ｙ形、Ｏ形、Ｃ（Ｕ、Ｖ）形、Ｔ形、三角形、蝶形などの足フットアーチプラットフォームは何れも足フットアーチプラットフォーム配置時に選択可能な形状である。この数種の構造は１つの近似した表現である。また、この数種の形状にも限られない。
【００２９】
座標系及び符号の意味について
直角座標系は以下のように立てられる。座標系のＸＹ平面は水平面であり、Ｚ軸は水平面に対して垂直であり、Ｘ方向は歩行ロボットの進行方向であり、Ｙ方向は横方向運動方向である。
【００３０】
符号ついて（下も同じ）、
Ｔは移動自由度を示し、
Ｔｘ、Ｔｙ、ＴｚはそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の移動自由度を示し、
Ｒは回転自由度、又は回転ペアを示し、
Ｒｘ、Ｒｙ、ＲｚはそれぞれＸ軸周り、Ｙ軸周り、Ｚ軸周りの回転自由度を示す。
【００３１】
足並列機構は１つのセミクローズド並列機構であり、主に昇降と立ち上がりとの基本的な機能を有するため、足並列機構は昇降式立脚とも称され、足並列機構は１つの昇降式立脚として単独で適用できる。セミクローズド並列機構とは、立脚相の場合が閉ループ機構、遊脚相の場合が開ループ機構であるという特殊な並列機構である。
【００３２】
中足骨分岐チェーン及び足指に関する詳細な説明は、後文の「足並列機構について」、「中足骨分岐チェーンについて」、及び「足指について」を参照すること。
【００３３】
上腿機構を構築する。
【００３４】
上腿機構が上プラットフォーム、下プラットフォーム、及び上プラットフォームと下プラットフォームとを接続する１つ以上の上腿分岐チェーンを含み（１つのモーションペアからなる分岐チェーン）、上腿機構の下プラットフォームは上腿フットアーチプラットフォームとも称される。上腿機構の上プラットフォームは寛骨とも称される。上腿分岐チェーンが１つのモーションペア、１つ又は複数の直列機構、又は１つの並直列接続機構であってもよい。上腿機構が１つから５つの自由度を有する機構である。１つから５つの自由度がＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｒｚ、Ｒｘ又はＲｙにおける自由度の任意の組合せであり、１自由度、２自由度、３自由度、４自由度、５自由度を含む。上腿機構としては、空間機構、平面機構、並直列接続機構、又は単一モーションペアの数種の類型がある。
【００３５】
Ｙ形、Ｏ形、Ｃ（Ｕ、Ｖ）形、Ｔ形、三角形、蝶形などの上腿フットアーチプラットフォームは何れも上腿フットアーチプラットフォーム配置時に選択可能な形状である。また、この数種の形状にも限られない。
【００３６】
上腿機構は、その主な機能が水平方向の運動及びＺ軸線周りの回転を提供することである。Ｚ方向の移動自由度はあってもなくてもよい。２つのレッグ機構は何れもＲｘ自由度又はＲｙ自由度を含まないことが好ましい。
【００３７】
複数の分岐チェーンの上腿機構としては、同一の分岐チェーンも、異なる分岐チェーンも適用できる。Ｒｘ自由度又はＲｙ自由度を含まない上腿機構は、最少で１つの自由度、最多で４つの自由度である。Ｒｘ自由度又はＲｙ自由度を含む上腿機構は、最多で５つの自由度である。
【００３８】
足並列機構（昇降式立脚機構）と上腿機構の構築には前後がない。
【００３９】
上腿機構に関する詳細な説明は、後文の「上腿機構について」という部分を参照すること。
【００４０】
（２）並直列接続レッグ機構を構築する。
【００４１】
並直列接続レッグ機構が１つの上腿機構と１つの足並列機構とを含み、足並列機構が上腿機構の下方にあり、両者が直列に接続されて１つの並直列接続レッグ機構となる。足並列機構の足フットアーチプラットフォームと上腿機構の上腿フットアーチプラットフォームとは１つのプラットフォームを共用する。共通のプラットフォームはフットアーチプラットフォームと称される。
【００４２】
（３）２つの適切なレッグ機構Ａ、Ｂを選択する。
【００４３】
上述の並直列接続レッグ機構において、１つの並直列接続レッグ機構を選択してレッグ機構Ａとし、
上述の並直列接続レッグ機構及び足並列機構において、１つの並直列接続レッグ機構又は足並列機構を選択してレッグ機構Ｂとする。
【００４４】
２つのレッグ機構の自由度の組合せ要求として、
２つのレッグ機構に少なくとも１つのＲｚ自由度、１つのＴｘ（或いはＴｙ）の自由度を有し、又は少なくとも１つの並直列接続レッグ機構の上腿機構がＲｚ自由度と、Ｔｘ（或いはＴｙ）自由度とを同時に有する。２つの上腿機構が何れもＲｚ自由度とＴｘ、Ｔｙ自由度を有することが最も好ましい。Ｔｚ自由度はあってもなくてもよい。
【００４５】
各レッグ機構の足並列機構は何れもＲｘ、Ｒｙ、Ｔｚ自由度を有するため、２つのレッグ機構が互いに協力することで、正常な足運びと方向転換を完成できる。
【００４６】
並直列接続レッグ機構＋並直列接続レッグ機構と、並直列接続レッグ機構＋足並列機構と、の２種の組合せがある。
【００４７】
（４）ＡとＢとの２つのレッグ機構を接続し、並直列接続歩行ロボットを構築する。
【００４８】
ＡとＢとの２つのレッグ機構の接続は以下のとおりである。
【００４９】
ＡとＢとの２つのレッグ機構が２つの並直列接続レッグ機構である場合、ＡとＢとの２つのレッグ機構の上腿機構の上プラットフォームが固定接続され、接続されている２つの上プラットフォームが１つの骨盤となり、接続されている２つのレッグ機構が１つの並直列接続歩行ロボットとなり、
ＡとＢとの２つのレッグ機構の一方のレッグ機構が並直列接続レッグ機構であり、他方のレッグ機構が足並列機構である場合、並直列接続レッグ機構の上腿機構の上プラットフォームが足並列機構の足フットアーチプラットフォームに固定接続され、接続されている２つのプラットフォームが１つの骨盤となり、接続されている２つのレッグ機構が１つの並直列接続歩行ロボットとなる。
【００５０】
接続時に、上腿分岐チェーン、フットアーチプラットフォーム、中足骨分岐チェーン、足指及び足指三角形の配置要求として、
２つのレッグ機構の各上腿分岐チェーンは何れもその独立した活動空間があり、互いに干渉せず、
２つのフットアーチプラットフォームは一方が高く他方が低いか、或いは一方が内側にあり他方が外側にあるか、或いは一方が前にあり他方が後ろにあり、互いに干渉せず、
２つのレッグ機構の中足骨分岐チェーンは何れもその独立した活動空間があり、互いに干渉せず、
２つのレッグ機構の足指の水平面への投影が重ならず、
接続されている２つのレッグ機構の足指三角形の重心の間の距離が２つの足指三角形の外接円の半径の和より小さく、且つ２つの足指三角形の水平面への投影が重なる部分がある。
【００５１】
フットアーチプラットフォームの選択及び配置について、主な目的は、２つのフットアーチプラットフォームがそれぞれ独立した活動空間を有することを保証することにより、その上に取り付けられている中足骨分岐チェーンも独立した活動空間を有することを保証することにある。
【００５２】
２つのレッグ機構を接続する目的は、２つの構造が複雑なレッグ機構を、互いに含まれ、互いに入り込むように接続し、各運動部材が何れも自分の活動空間を有することを保証することにより、２つのレッグ機構の運動を合理的に設定し、各種の歩行移動を図ることにある。
【００５３】
ロボットの重心は通常、２つのレッグにおける上プラットフォームの中心を結んだ線分の中点に位置する。また、この重心は通常、２つの足指三角形の重心を結んだ線分の中点の真上に配置されている。
【００５４】
２つのレッグ機構の接続に関する詳細な説明は、後文の「２つのレッグ機構の接続と骨盤について」という部分を参照すること。
【００５５】
上述の構築方法を実現する並直列接続歩行ロボットは、ＡとＢとの２つのレッグ機構を含み、一方のレッグ機構Ａが並直列接続レッグ機構であり、他方のレッグ機構Ｂが並直列接続レッグ機構又は足並列機構であり、ＡとＢとの２つのレッグ機構の上部が接続されている。
【００５６】
並直列接続レッグ機構は足並列機構と上腿機構とを含む。
【００５７】
足並列機構（昇降式立脚機構）について
足並列機構が１つの足フットアーチプラットフォームと、３つの中足骨分岐チェーンと、３つの足指とを含み、３つの中足骨分岐チェーンが足フットアーチプラットフォームに固定され接続されており、接続点が１つの三角形の３つの頂点にある。３つの中足骨分岐チェーンの下端に足指が接続されており、３つの足指が１つの足指三角形を形成する。足並列機構は１つのセミクローズド並列機構であり、セミクローズド並列機構は特殊な並列機構である。足並列機構は１つの昇降式立脚である。従って、足並列機構は昇降式立脚とも称される。
【００５８】
中足骨分岐チェーンが１つ又は複数の自由度を有する分岐チェーンである。趾骨分岐チェーンの自由度の組合せが、Ｔｚ、ＴｚＴｘ、ＴｚＴｙ、ＴｚＴｘＴｙ、ＲｘＴｚ、ＲｙＴｚ、ＲｘＴｚＴｘ、ＲｙＴｚＴｙ、及びＲｘＲｙＴｚの自由度の組合せのうちの１種以上である。
【００５９】
典型的な中足骨分岐チェーンは、上述の自由度の組合せに対応して、それぞれＰ、ＰＰ、ＰＰ、ＲＰ、ＲＰ、ＰＰＰ、ＲＰＰ、ＲＰＰ、ＵＰである。
【００６０】
Ｙ形、Ｏ形、Ｃ（Ｕ、Ｖ）形、Ｔ形、三角形、蝶形などのフットアーチプラットフォームは何れもフットアーチプラットフォーム配置時に選択可能な形状である。また、この数種の形状にも限られない。フットアーチ形状及び配置については、文献１を参照することができる。
【００６１】
３つの中足骨分岐チェーンはそれぞれ独立した作動空間を占め、互いに干渉しない。３つの分岐チェーンは同一の分岐チェーン或いは異なる分岐チェーンであってもよい。
【００６２】
Ｒｘ、Ｒｙ自由度のみを有するレッグ機構は１つの立脚であり、他の機能がない。
【００６３】
昇降立ち上がり機能を有するレッグ機構を提供するために、前記各中足骨分岐チェーンは何れも１つのＺ方向の移動自由度を有する。回転ペアからなる１自由度の中足骨分岐チェーンは、足指の間隔を変更可能である。軸線がフットアーチプラットフォーム平面にある回転ペアは、垂直方向の移動成分もあるが、水平方向の移動成分もある。水平方向の移動成分は、足指の間隔を変更させるために用いられる。
【００６４】
足指の間隔をよりうまく個々に変更できるレッグ機構を提供するために、前記並直列接続歩行ロボットの足並列機構の中足骨分岐チェーンは少なくとも１つの中足骨分岐チェーンを有し、１つのＺ軸方向の移動自由度以外に、水平方向の１つ又は２つの移動自由度をさらに有する。即ち、Ｔｚ自由度と１つ又は２つの水平方向の移動自由度を有する。
【００６５】
実際に、足並列機構の主な機能は１つの昇降式立脚である。従って、足並列機構は１つの昇降式立脚として単独で適用できる。有水平方向の自由度を有する中足骨分岐チェーンは、足指の間隔を調節できるだけではなく、水平方向の移動自由度も提供できる。
【００６６】
足指の間隔を変更できない足並列機構（例えば、文献１に開示されている歩行ロボット）は、決められた幅を有する２つの平行な木板でしか歩行できない。足指の間隔を変更すると、様々な幅の平行な木板で歩行できる。ひいては、丸木橋を小さい歩幅で歩行できる。路面に対する適応能力を向上させた。
【００６７】
足並列機構に関する詳細な説明は、後文の「足並列機構について」、「中足骨分岐チェーンについて」及び「足指について」の３つの部分を参照すること。
【００６８】
上腿機構について
上腿機構が上プラットフォーム、下プラットフォーム、及び上プラットフォームと下プラットフォームとを接続する１つ又は１つ以上の上腿分岐チェーンを含み（１つのモーションペアからなる分岐チェーン）、上腿機構の下プラットフォームは上腿フットアーチプラットフォームとも称される。上腿分岐チェーンが１つのモーションペア、１つ又は複数の直列機構、又は１つの並直列接続機構であってもよい。
【００６９】
上腿機構が１つから５つの自由度を有する機構である。上腿機構の１つから５つの自由度がＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｒｚ、Ｒｘ又はＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｒｚ、Ｒｙにおける各自由度の任意の組合せであり、１自由度、２自由度、３自由度、４自由度、５自由度を含み、計３６種である。そのうち、１４種の機構はＲｘ又はＲｙ自由度を有さず、４種の構造は平面機構である。
【００７０】
Ｙ形、Ｏ形、Ｃ（Ｕ、Ｖ）形、Ｔ形、三角形、蝶形などの上腿フットアーチプラットフォームは何れも上腿フットアーチプラットフォーム配置時に選択可能な形状である。また、この数種の形状にも限られない。
【００７１】
Ｒｘ又はＲｙ自由度を含む上述の機構は、最適な上腿機構ではない。２つのレッグ機構は何れもＲｘ自由度又はＲｙ自由度を含まない技術案が好ましい。
【００７２】
上腿機構が空間並列機構又は並直列接続機構である場合、その空間機構と並直列接続機構の自由度の組合せは３ＴＲｚ、３Ｔ０Ｒ、（３Ｔ０Ｒ）Ｒｚ、（３ＴＲｚ）Ｒｚ、（ＴｘＴｙ）Ｒｚである。空間機構における最も好ましい自由度の組合せは３ＴＲｚ，並直列接続機構における最も好ましい技術案は（３Ｔ０Ｒ）Ｒｚ、と（ＴｘＴｙ）Ｒｚ、（ＲｚＴｘＴｙ）Ｒｚである。並直列接続機構におけるＲｚは連続的に方向転換できる。
【００７３】
従って、その上腿機構が空間並列機構又は並直列接続機構である場合、好ましい技術案は、その自由度の組合せが３ＴＲｚと（３Ｔ０Ｒ）Ｒｚ、（ＴｘＴｙ）Ｒｚ、（ＴｘＴｙＲｚ）Ｒｚにおける１種であるものである。
【００７４】
一方、２つのレッグ機構の上腿機構が何れも平面機構である場合、構造は最も簡単であり、冗長自由度は一切ない。従って、平面機構は上腿機構における最も好ましい技術案である。その自由度の組合せはＴｘＴｙＲｚ、ＴｘＴｙ、ＴｘＲｚ、ＴｙＲｚにおける１種である。３自由度の平面機構はそのうちの最も好ましい技術案である。
【００７５】
上腿機構について、その主な機能は水平方向の運動とＺ軸線周りの回転を提供することである。水平方向の運動とＺ軸線周りの回転は２つのレッグに分布されてもよく、１つのレッグに集められてもよく、或いは２つのレッグのいずれにもあってもよい。上腿機構はＴｚ、Ｒｘ、Ｒｙの冗長自由度を有することが許される。ただし、Ｒｘ、Ｒｙ自由度は１つのレッグ機構に同時に現れてはいけない。
【００７６】
上腿機構の上プラットフォームは寛骨とも称される。
【００７７】
上腿機構に関する詳細な説明は、後文の「上腿機構について」という部分を参照すること。
【００７８】
並直列接続レッグ機構について
並直列接続レッグ機構は１つの上腿機構と１つの足並列機構とを含み、足並列機構が上腿機構の下方にあり、両者が直列に接続されて１つの並直列接続レッグ機構となる。足並列機構と上腿機構とが１つのフットアーチプラットフォームを共用し、両者がこの共通のプラットフォームを介して接続されている。共通のプラットフォームはフットアーチプラットフォームと称される。
【００７９】
構築並直列接続レッグ機構の主な目的は、足並列機構に足運びと方向転換などの機能を有させることにある。並直列接続レッグ機構は冗長自由度を有することが許される。
【００８０】
２つのレッグ機構の要求は以下の通りである。
【００８１】
構造の要求として、一方のレッグ機構が並直列接続レッグ機構であり、他方のレッグ機構が並直列接続レッグ機構又は足並列機構である。
【００８２】
自由度の組合せ要求として、
２つのレッグ機構の上腿機構には少なくとも１つのＲｚ自由度、１つのＴｘ（或いはＴｙ）の自由度を有し、又は少なくとも１つの並直列接続レッグ機構の上腿機構はＲｚ自由度と、Ｔｘ（或いはＴｙ）自由度とを同時に有する。最も好ましい技術案は、２つの上腿機構が何れもＲｚ自由度とＴｘ、Ｔｙ自由度を有するものである。上腿機構のＴｚ自由度はあってもなくてもよい。各レッグ機構の足並列機構は何れもＲｘ、Ｒｙ、Ｔｚ自由度を有するため、２つのレッグ機構は正常な足運びと方向転換を完成できる。
【００８３】
組合せは２種類ある。組合せ一として、Ａレッグ機構は並直列接続レッグ機構であり、Ｂレッグ機構は並直列接続レッグ機構である。組合せ二として、Ａレッグ機構は並直列接続レッグ機構であり、Ｂレッグ機構は足並列機構である。
【００８４】
２つの全自由度の並直列接続レッグ機構は、組み合わせられて１つの並直列接続歩行ロボットを構成できる。１つの全自由度の並直列接続レッグ機構と１つの少自由度のレッグ機構又は足並列機構も、組み合わせられて１つの並直列接続歩行ロボットを構成できる。２つの少自由度のレッグ機構は、一定の自由度条件を満たした場合こそ、組み合わせられて並直列接続歩行ロボットを構成できる。
【００８５】
ＡとＢとの２つのレッグ機構の接続
２つのレッグ機構が何れも並直列接続レッグ機構である場合、ＡとＢとの２つのレッグ機構の上腿機構の上プラットフォームが固定接続され、接続されている２つの上プラットフォームは１つの骨盤となり、接続されている２つのレッグ機構は１つの並直列接続歩行ロボットとなる。
【００８６】
一方のレッグ機構が並直列接続レッグ機構であり、他方のレッグ機構が足並列機構である場合、並直列接続レッグ機構の上腿機構の上プラットフォームが足並列機構の足フットアーチプラットフォームに固定接続され、接続されている２つのプラットフォームは１つの骨盤となり、接続されている２つのレッグ機構は１つの並直列接続歩行ロボットとなる。
【００８７】
接続時、上腿分岐チェーン、フットアーチプラットフォーム、中足骨分岐チェーン、足指及び足指三角形の配置要求として、
２つのレッグ機構の各上腿分岐チェーンは何れもその独立した活動空間があり、互いに干渉せず、
２つのフットアーチプラットフォームは一方が高く他方が低いか、或いは一方が内側にあり他方が外側にあるか、或いは一方が前にあり他方が後ろにあり、互いに干渉せず、
２つのレッグ機構の中足骨分岐チェーンは何れもその独立した活動空間があり、互いに干渉せず、
２つのレッグ機構の足指の水平面への投影は重ならない。
【００８８】
接続されている２つのレッグ機構の足指三角形の重心の間の距離は２つの足指三角形の外接円の半径の和より小さく、且つ２つの足指三角形の水平面への投影は重なる部分がある。
【００８９】
Ｙ形、Ｏ形、Ｃ（Ｕ、Ｖ）形、Ｔ形、三角形、蝶形などのフットアーチプラットフォームは何れもフットアーチプラットフォーム配置時に選択可能な形状である。この数種の構造は１つの近似した表現である。また、この数種の形状にも限られない。２つのフットアーチプラットフォームの配置は、互いに干渉しないことが最高準則である。
【００９０】
実際に、上腿分岐チェーン、フットアーチプラットフォーム、足指及び足指三角形の総的な要求として、各部材は何れも自分の独立した活動範囲を有し、互いに干渉しない。一部の特殊な空間において（例えば、２つの活動空間の境において）、作動空間に一部の重なりがあることが許され、制御することにより、この場合も、人間の２つのレッグと同様に、互いに干渉しない目的を達成できる。このような配置は、制御することにより、より優れた性能を得られる。
【００９１】
ロボットの重心は通常、２つのレッグにおける上プラットフォームの中心を結んだ線分の中点に位置する。また、この中点は通常、２つの足指三角形の重心を結んだ線分の中点の真上に配置されている。
【００９２】
接続する目的は、２つの構造が複雑なレッグ機構を、互いに含まれ、互いに入り込むように接続し、各運動部材が何れも自分の活動空間を有することを保証することにより、２つのレッグ機構の運動を合理的に設定し、各種の歩行移動を図ることにある。接続された後、２つのレッグ機構の上腿分岐チェーンはそれぞれの活動空間を有する必要がある。接続された後、２つの中足骨分岐チェーンもそれぞれの活動空間を有する必要がある。
【００９３】
２つの足指三角形の重心の間の距離について、以下の通り２つの好ましい構造案が存在する。
【００９４】
ＡとＢとの２つのレッグ機構の上プラットフォームが固定接続され、２つのレッグ機構の足指三角形の重心の間の距離は、
ａ、２つのレッグ機構の足指三角形の中心の間の距離が０又は０．２０（Ｒａ＋Ｒｂ）未満であるという場合（実施例１参照）、及び
ｂ、２つのレッグ機構の足指三角形の中心の間の距離が０．３０（Ｒａ＋Ｒｂ）以上、０．７０（Ｒａ＋Ｒｂ）以下であるという場合（実施例３参照）、
のうちの１種であり、
ＲａがＡレッグ機構の足指三角形の外接円の半径であり、
ＲｂがＢレッグ機構の足指三角形の外接円の半径である。
【００９５】
１種目は１つの等方的な接続方案であり、内外式構造案と称される（実施例１、２参照）。２種目は１つの異方的な技術案であり、交差式構造案と称される（実施例３、４参照）。
【００９６】
内外式構造案について、２つの同一のレッグ機構であれば、２つの上プラットフォームを接続する場合は、約６０度の位相差がある。
【００９７】
交差式構造案について、通常は一方のレッグ機構の足指が他方の足指三角形の中心にある必要がある。
【００９８】
機体が反転した場合に依然として歩行できる並直列接続歩行ロボットを提供するために、Ａレッグ機構と、Ｂレッグ機構と、骨盤とを含み、並直列接続歩行ロボットの２つのレッグ機構の中足骨分岐チェーンは、
Ａ、中足骨分岐チェーンの１番目のモーションペアが複動式移動ペアであり、移動ペアの軸線がフットアーチプラットフォームの平面に対して垂直である中足骨分岐チェーンと、
Ｂ、中足骨分岐チェーンの１番目のモーションペアが回転ペアであり、中足骨分岐チェーンがＰＨＲＨＰであり、回転ペアの軸線がフットアーチプラットフォームの平面に対して垂直である中足骨分岐チェーンと、
Ｃ、中足骨分岐チェーンの１番目のモーションペアが回転ペアであり、回転ペアの軸線とフットアーチプラットフォームの平面とが平行である中足骨分岐チェーンと、のうちの１種又は２種の組合せである。
【００９９】
このように、両面歩行できるロボットが形成される。複動式移動ペア又はＰＨＲＨＰ分岐チェーンは何れも２つの出力端を有し、一方が上にあり、他方が下にあり、両面とも作動できる。回転ペアは回転することにより、中足骨分岐チェーンの出力端を他方の面に移転し、両面とも歩行移動できる。
【０１００】
中足骨分岐チェーンモーションペアの順序番号について、フットアーチに接続されるモーションペアの番号は第１号であり、第１号に接続されるモーションペアの番号は第２号であり、その他はこれによって類推する。
【０１０１】
並直列接続歩行ロボットが側立状態で移動できない、或いは歩行状態に変換できないことを防止するために、並直列接続両面歩行ロボットの骨盤に１つの大円環を接続し、この大円環は骨盤と同一の平面にあり、この大円環の中心と骨盤の中心とは同一の位置にある。大円環の直径が足指三角形の外接円の直径より大きい。
【０１０２】
これにより、機体が反転した場合に側立できず、歩行状態に変換できるロボットを提供した。
【０１０３】
大円環は円環と、楕円環と、凸多角形と、一部の途切れがある環とを含む。側立が発生した場合、環と２つの足指とは３つの支持点を形成する。この３つの支持点（１つの環足三角形又は多角形を形成する）で水平地面に接触する場合、ロボット機体の重心の水平面への投影は、この環足三角形又は多角形の外にある。機体は倒れる。３つ又は６つの足指が改めて着地し、歩行機能を回復させる。円ではない環について、半径とは環の縁から骨盤の中心までの距離である。
【０１０４】
多角形又は途切れがある円環は、側立できないという目的しか実現できない。円環は側立防止機能と回転移動機能とを有する。円環の技術案は多角形の技術案より優れており、途切れがある技術案よりも優れている。
【０１０５】
円環の作用として、ロボット機体は側立できず、２つの方向へ倒れて、歩行機能を回復できる。極端な場合、ロボット機体は側立しかできなければ（例えば、１つの６０〜７０度、或いはより急な斜面に立ち、倒れることができない）、このロボットは回転移動できる。回転移動では、急な斜面から離れて、歩行機能を回復できる。これにより、両面歩行でき、回転移動できるロボットを提供した。
【０１０６】
大円環付きの両面歩行ロボットの走破性を向上させ、正常に歩行する場合の横方向のサイズを低減するために、前記大円環をテレスコピックリングとする。大円環を大きくしたり小さくしたりする如何なる展開可能機構も、テレスコピックリングに適用できる。参考文献１には、参考になる技術案がある。
【０１０７】
歩行もでき輪行もできるレッグ機構を提供するために、少なくとも１つのレッグ機構の足指は全て輪式回転ペアからなる足指であり、輪式回転ペアの軸線はファンデーションプラットフォームの平面に対して平行である。車輪にはロック装置又は制動装置を有する。輪式回転ペアは操舵輪と定方向輪であってもよく、定方向輪の軸線は進行方向に対して垂直である。
【０１０８】
３つの中足骨分岐チェーンの自由度が異なる場合、又は足指の間隔を変更するための分岐チェーンが１つ又は２つしかない場合、足指三角形の重心の位置は（元の足指三角形に比べて）大きく変化する。これにより、制御はより困難になる。３つの中足骨分岐チェーンにおける足指が何れも独立で移動できれば、自由度（主動ペア）は多くなる。
【０１０９】
この課題を解決するために、フットアーチプラットフォームに１つの伝動ケースを取り付けるように設計し、この伝動ケースに１つの入力端と、２つ又は３つの出力端とを有し、１つの出力端に１つの中足骨分岐チェーンが接続されている。
【０１１０】
２つ又は３つの出力端は、対向する又は相反する移動方向又は回転方向を有する。伝動ケースの形状は、フットアーチの全体又は一部の形状に一致している。中足骨分岐チェーンの上方は出力端に接続されている。伝動ケースが取り付けられているフットアーチプラットフォームは他方のフットアーチプラットフォームの独立した運動に影響しない。
【０１１１】
対向する又は相反する移動又は回転とは、入力端に１つの決められた入力があった場合、２つ又は３つの出力端に接続されている中足骨分岐チェーンにおける足指の間の距離は小さくなる（対向する移動と称される）が、入力端にもう１つの決められた入力があった場合、足指の間の距離は大きくなる（相反する移動と称される）。例えば、求心的な移動は対向する移動である。
【０１１２】
伝動ケースは、フットアーチプラットフォームの一部又は全体と同一又は近い形状を有する。２つの出力端の場合、伝動ケースの形状はフットアーチの一部の形状に一致している。３つの出力端の場合、伝動ケースの形状はフットアーチの全体の形状に一致している。
【０１１３】
２つの出力端の伝動ケースの伝動例として、ＰＨＲＨＰ伝動チェンで中足骨分岐チェーンを駆動する。ＰＨＲＨＰ伝動チェンのＲペアは主動ペアであり、２つのＨペアは螺旋方向が相反し、回転ペア１つの方向が主動である場合、２つの移動ペアの出力端は、互いに近づくか、或いは互いに離れる。１つの回転ペアが２つの足指を調節する目的を実現した。
【０１１４】
３つの出力端の伝動ケースの伝動例について説明する。Ｙ型のフットアーチプラットフォームを例とする。伝動ケースはＹ形状である。１つの入力端は中間にあり、入力端はそれぞれ２つの歯車と噛み合わせられ、入力端は主動歯車であり、他の２つの歯車は従動歯車である。さらに３つの端部歯車はＹ型伝動ケースの最外端に取り付けられており、中間にある主動歯車は１つの端部歯車を駆動し、中間にある他の２つの従動歯車はそれぞれ他の２つの端部歯車を駆動する。６つの歯車の軸線は水平面にある。３つの端部歯車はそれぞれ１つの中足骨分岐チェーンに接続されている。主動端が１つの入力を有する場合、３つの足指は、互いに近づくか、或いは互いに離れる。１つの回転ペアが３つの足指を調節する目的を実現した。
【０１１５】
伝動ケースの作用は、２つ又は３つの足指が同期して運動し、足指の相対的な位置を変更し、三角形をある対称的な変化をもたらし、重心の位置の変化が小さく、制御しやすいということである。伝動ケースの設計は周知の技術に属し、様々な設計案がある。ここでは繰り返し述べない。
【０１１６】
以下、関連名詞及び関連構造を詳細に説明する。
【０１１７】
足並列機構について
足並列機構は独立したレッグ機構であり、並直列接続レッグ機構の１つの重要な構成部分でもある。
【０１１８】
足並列機構の主な機能は、Ｘ軸線周りの回転自由度を提供し、Ｙ軸線周りの回転自由度及びＺ方向の移動自由度を提供することである。多自由度の分岐チェーンはさらに、足指の間隔を変更し、水平方向の移動自由度を提供することもできる。ホイル付きの分岐チェーンは、輪行と歩行との２つの機能を有する。従って、足並列機構の主な作用としては、１、各種の不平坦な表面で、機体の水平、或いはある決められた姿勢を保持して走行でき、２、足上げ運動を実現する。
【０１１９】
足並列機構はその自由度によって分類すると、２自由度、３自由度があり、１自由度から９自由度までの足並列機構がある。冗長自由度を加えた場合、種類はより多くなる。
【０１２０】
中足骨分岐チェーンについて
中足骨分岐チェーンはフットアーチプラットフォームに接続されている分岐チェーンであり、フットアーチプラットフォームと地面との間の支持である。特定の自由度の組合せを有する分岐チェーンである。動物の足指と足首との間の中足骨に相当するが、中足骨とは異なり、中足骨分岐チェーンは長さ、角度などを変更できる。
【０１２１】
中足骨分岐チェーンは、０自由度の中足骨分岐チェーン（足並列機構毎に最多でも１つしかない）と、１自由度の中足骨分岐チェーン（Ｔｚ自由度）と、２自由度の中足骨分岐チェーン（ＴｚＴｘ、ＴｚＴｙ、ＴｚＲｘ、ＴｚＲｙ自由度の組合せ）と、３自由度の中足骨分岐チェーン（ＴｚＴｘＴｙ、ＴｚＴｘＲｘ、ＴｚＴｙＲｙ、ＴｚＲｘＲｙ自由度の組合せ）と、ホイル付きの中足骨分岐チェーン（操舵輪と、定方向輪とを含み、ホイル付きの中足骨分岐チェーンは最多で５个自由度がある）と、の５つの状況がある。
【０１２２】
３つの中足骨分岐チェーンが同一の分岐チェーン或いは異なる分岐チェーンであってもよい。３つの中足骨分岐チェーンはそれぞれ独立した作動空間を占め、互いに干渉しない。
【０１２３】
１つの０自由度の中足骨分岐チェーンは、１つのレバーである。１つの０自由度の中足骨分岐チェーンと２つの１自由度の中足骨分岐チェーンとはマッチングされ、１つの足並列機構を形成し、１つの立脚機構を形成することができる。このレッグ機構は、Ｚ方向の移動自由度を有さず、昇降機能がない。このようなレッグ機構の歩行ロボットでは、上下波動式の間欠運転しかできない。
【０１２４】
１自由度の中足骨分岐チェーンは、１つのＺ方向の移動自由度しかない。３つの１自由度の中足骨分岐チェーンは、１つの足並列機構を形成し、各中足骨分岐チェーンは何れもＺ方向の移動自由度（Ｚ方向の自由度成分を有する自由度を含む）を有する。例えば、１つの移動ペアＰからなる中足骨分岐チェーンについて、その移動ペアの軸線は水平面に対して垂直である。また、１つの回転ペアＲ又は平行四辺形のモーションペアＰａからなる中足骨分岐チェーンについて、その回転ペアの軸線は水平面に対して平行であり、Ｒ、Ｐａモーションペアが回転する際に、Ｚ方向の運動成分を有する。Ｒ又はＰａを適用する時に、Ｒ又はＰａの回転角度が９０度に近い場合、Ｚ方向の成分は略ゼロであり、且つ足上げの時に動揺空間が大きい。しかし、この場合は、水平方向の成分が大きく、足指の間隔を変更するために用いられるという利点もある。
【０１２５】
２つのモーションペアからなる１自由度の中足骨分岐チェーンであるＰＰ（Ｐペアの軸線は重なっている）もあり、２番目のＰペアは消極ペアであり、減衰用のものである。３つのモーションペアからなる分岐チェーンであるＲＨＰ（３つのモーションペアの軸線は重なっている）もあり、上下移動の自由度を形成し、動力入力は回転ペアである。
【０１２６】
移動ペアからなる１自由度の中足骨分岐チェーンで形成される足並列機構は足指の間隔を調節できない昇降式立脚である。回転ペアからなる１自由度の中足骨分岐チェーンで形成される足並列機構は足指の間隔を調節できる昇降式立脚である。
【０１２７】
２つの移動自由度の中足骨分岐チェーン
１つのモーションペアからなる２自由度の中足骨分岐チェーンは、例えば、２つの並進の平行四辺形類の複雑なモーションペア（２−ＲＰＲ平行四辺形類の複雑なモーションペアと、３−ＵＵ平行四辺形類の複雑なモーションペアとを含み、２次元の純粋並進のユニバーサルヒンジとも称される）である。２つのモーションペアからなる２自由度の中足骨分岐チェーンは、例えば、ＰＰ（２つのＰペアの軸線が互いに垂直である）、ＲＰ、ＲＲ、ＰａＰ、ＰＣ、ＰａＰＰ、ＰａＲ、ＲＣである。３つのモーションペアからなる２自由度の中足骨分岐チェーンは、例えば、ＰＰＰ（前の２つのＰペアの軸線が互いに垂直であり、後ろの２つのＰペアの軸線は重なっている）、ＰＣＣ、ＰａＰＰである。最後の１つのモーションペアは消極ペアであり、減衰用のものである。
【０１２８】
２自由度の中足骨分岐チェーンで形成される足並列機構は足指の間隔を変更できる昇降式立脚である。２移動自由度の中足骨分岐チェーンは、足指の着地点の選択範囲を大きくする以外に、歩幅を大きくして、足並列機構の１つのＴｘ自由度を追加することもできる。進行方向の歩行速度を加速し、溝を飛び越える能力を向上させることができる。Ｔｘ自由度を有する上腿機構について、Ｔｘ自由度は１つの冗長自由度である。
【０１２９】
３つの移動自由度の中足骨分岐チェーンについて、移動自由度の組合せはＴｘＴｙＴｚ、ＲｘＴｚＴｘ、ＲｙＴｚＴｙ、ＲｘＲｙＴｚである。
【０１３０】
１つのモーションペアからなる３自由度の中足骨分岐チェーンとしては、３つの並進のユニバーサルＭが挙げられる。２つのモーションペアからなる３自由度の中足骨分岐チェーンとしては、ＵＰ分岐チェーン、ＰＩ分岐チェーン、ＣＰ分岐チェーン又はＵ＊Ｐ分岐チェーンが挙げられる。３つの並進の並列機構としては、３−ＵＰＵが挙げられる。直列機構としては、ＲＲＲ、ＰＰａＰが挙げられる。３自由度の中足骨分岐チェーンで形成される足並列機構は足指の間隔を変換できる昇降式立脚である。
【０１３１】
３つの移動自由度の中足骨分岐チェーンは、より大きな範囲内（２次元）で足指の着地点を選択でき、歩幅を大きくすることができる。３つの自由度の中足骨分岐チェーンは、より大きな足指の着地点の選択範囲以外に、進行方向及び横方向の歩行速度を加速し、溝を飛び越える能力を向上させることができる。
【０１３２】
中足骨分岐チェーンとしては主に直列機構が適用される。場合によって並列機構も適用できるが、構造が複雑であり、作動プロセスの動揺空間が大きい。３つの平移自由度の中足骨分岐チェーンは、並列機構を用いると、複雑となり、レッグの重量が増加してしまう。しかし、より高い積載能力を有する。
【０１３３】
２つ又は３つの自由度的中足骨分岐チェーンは、機体が水平状態であるか傾斜状態であるかにかかわらず、その軸線が制御によって地面に対して垂直となり、受力状態が最適化されている。また、どううような構造サイズでは、登坂能力は向上する（５〜１０度だけ向上する）。
【０１３４】
中足骨分岐チェーンとしては、独立した自由度を有する上述の分岐チェーン以外に、互いに関連している中足骨分岐チェーンも挙げられる。互いに関連している中足骨分岐チェーンは、少ない自由度で、足指のある対称的な移動を図ることができ、足指の間隔も変更しているが、重心の位置に大きな変化をもたらすこともない。
【０１３５】
構造路面における移動速度を向上させるために、足指部に１つの車輪を取り付け、即ち輪式回転ペアＲｗを取り付け、車輪軸線はファンデーションプラットフォームの平面に対して平行であり、定方向輪の軸線は進行方向に対して垂直である。ホイルは、方向転換自由度を有するものと、方向転換自由度を有さないものとの２種を含む。ホイル付きの中足骨分岐チェーンの例としては、ＰＲｗ、ＰＰＲｗ、ＰＰＰＲｗ、ＲＰＲｗ、ＲＰＰＲｗ、ＲＲｗ、ＲＲＲｗ、ＲＲＰＲｗ、ＲＰＲｗ、ＰａＲｗ、ＰａＲＲｗ、ＰａＰＲｗ、ＰａＰＰＲｗ、ＰＰＲｗが挙げられる。操舵輪を有する中足骨分岐チェーンは最多で５つの自由度である。
【０１３６】
フットアーチプラットフォームは３つの中足骨分岐チェーンに接続されており、１つの完全なフットアーチとなる。フットアーチの高さは変化可能である。一部の中足骨分岐チェーンは、足指の間隔も変化可能である。
【０１３７】
中足骨分岐チェーンにおいて、２つのＰペアの軸線が重なると、減衰用の１つの消極ペアを有する。２つのＰペアの軸線が垂直であると、２つの主動ペアであり、２つの自由度の分岐チェーンとなる。
【０１３８】
以上の符号の意味について、Ｕはタイガーヒンジを表し、Ｐは広義移動ペアを表し、Ｒは回転ペアを表し、Ｒｗは輪式回転ペア、即ち車輪を表し、Ｃは円柱ペアを表し、Ｈは螺旋ペアを表し、Ｐａは平行四辺形のモーションペアを表し、Ｕ＊とＩは２つの並進の平行四辺形の複雑なモーションペアを表し、２つの純粋並進のユニバーサルヒンジとも称され、Ｍは３つの並進の平行四辺形類の複雑なモーションペアを表す。
【０１３９】
いずれの中足骨分岐チェーンを用いても、大きな安定範囲を得るように、足指三角形をできる限り大きくする必要がある。
【０１４０】
中足骨分岐チェーンの長さ変化量が大きいほど、登坂能力は強くなる。登坂能力を提供するために、中足骨分岐チェーンは移動変化量を増加すべきである。例えば、複数の移動ペアを用いて、移動量を増加することができる。
【０１４１】
中足骨分岐チェーンとフットアーチプラットフォームとの接続については、１番目のモーションペアの軸線とフットアーチプラットフォーム平面との関係に注意すべきである。例えば、Ｐペア又はＲＨＰは中足骨分岐チェーンとして、１番目のモーションペアの軸線がファンデーションプラットフォームの平面に対して垂直である。ＰＰ（ＰがＰに対して垂直である）又はＰＲは中足骨分岐チェーンとして、１番目のモーションペアの軸線はファンデーションプラットフォームの平面に対して平行である。ＲＲ、ＲＰ又はＲＰＰは中足骨分岐チェーンとして、１番目のモーションペアの軸線はファンデーションプラットフォームの平面に対して平行である。
【０１４２】
足指について
３つの足指は同一直線上に存在せず、通常は１つの正三角形又は二等辺三角形の３つの頂点にある。無論、３つの中足骨分岐チェーンとフットアーチプラットフォームとの接続点も同一直線上に存在しない。
【０１４３】
足指は多種の構造形式を有する。天井、壁面などの特殊な表面で作動するために、足指部に、パッド、電磁石などを取り付けることができる。着地時の衝撃を低減し、歩行ロボットの安定性を向上させるために、足指の下部に弾性減衰装置を取り付ける。例えば、足指に弾性スペーサを取り付けるか、或いは中足骨分岐チェーンの末端に消極移動ペアを取り付け、１つのモーションペア類型の緩衝器を取り付ける。足指部の下端形状は半球状又は楕球状であることが好ましい。これは各種の路面に適応できる。ホイルも特殊な足指である。足指の下部には、測距センサ及び圧力センサなどが取り付けられてもよい。
【０１４４】
上腿機構について
上腿機構は、特定の自由度と自由度との組合せを有する機構である。１自由度の上腿機構は６種あり、そのうちの４種の上腿機構にはＲｘ又はＲｙ自由度がない。２自由度の組合せの上腿機構は１４種あり、そのうちの６種の上腿機構にはＲｘ又はＲｙ自由度がない。３自由度の組合せの上腿機構は９種あり、そのうちの３種の上腿機構にはＲｘ又はＲｙ自由度がない。四自由度の組合せの上腿機構は５種あり、そのうちの１種の上腿機構にはＲｘ又はＲｙ自由度がない。五自由度の組合せの上腿機構は２種あり、そのうちの０種の上腿機構にはＲｘ又はＲｙ自由度がない。
【０１４５】
各種の自由度の組合せ（包括１自由度を含む）の上腿機構のうち、１４種の上腿機構はＲｘ又はＲｙ自由度がなく、２２種の上腿機構はＲｘ又はＲｙ自由度を有する。１４種のＲｘ自由度もＲｙ自由度もない上腿機構のうち、１自由度の上腿機構を除くと、１０種の上腿機構がある。この１０種の上腿機構は並列機構又は直列機構であってもよい。３自由度と４自由度の上腿機構は４種あり、この４種は並直列接続機構であってもよい。１０種のＲｘ自由度もＲｙ自由度もない上腿機構のうち、Ｔｚ自由度を有する上腿機構を除くと、４種の機構は何れも平面上腿機構である。
【０１４６】
Ｒｘ又はＲｙ自由度を含む上腿機構は、特殊な場面に適用されると利点がある。例えば、多数の作動場面は、傾斜した路面において機体の水平姿勢が要求される場面である。
【０１４７】
上腿機構は、直列機構、並列機構、並直列接続機構、或いは単一モーションペアであってもよい。複数の分岐チェーンの上腿機構について、同一の分岐チェーン又は異なる分岐チェーンは何れも適用できる。１つのレッグ機構は水平軸線周りに回転する自由度を有しなくてもよいが、或いは水平軸線周りに回転する自由度が１つしかない。Ｒｘ自由度とＲｙ自由度とは１つの上腿機構に同時に現れてはいけない。
【０１４８】
上腿機構が２つ又は複数の分岐チェーンを有する場合、各分岐チェーンを互いに干渉しなくすべきである。これは、機構が満たさなければならない条件でもある。
【０１４９】
上腿機構としては、空間機構、並直列接続機構、平面機構、或いは単一モーションペアが挙げられる。以下、それぞれ説明する。
【０１５０】
空間機構について、その自由度の組合せは、３ＴＲｚと、３Ｔ０Ｒと、３ＴＲｚＲｘと、３ＴＲｚＲｙと、３ＴＲｘと、３ＴＲｙとを含む。
【０１５１】
空間機構は多種の構造形式がある。空間並列機構は、（３−ＵＰＵ）、（３−ＰＵＵ）、（３−ＣＰＰ）機構などの３Ｔ０Ｒ機構、及び４−ＵＰＵ並列機構などの３ＴＲｚ機構である。
【０１５２】
並直列接続機構は、例えば、自由度の組合せが（３Ｔ０Ｒ）Ｒｚ、（３ＴＲｚ）Ｒｚ、Ｒｚ（３ＴＲｚ）、（３ＴＲｚ）Ｒｘ、（３ＴＲｚ）Ｒｙ、（３Ｔ）Ｒｘ、（３Ｔ）Ｒｙ、（ＴｘＴｙ）Ｒｚ、（ＴｘＴｙＲｚ）Ｒｚなどである。上述の空間機構又は後述の平面機構は１つの回転ペアＲｚを直列接続すればよい。Ｚ軸周りに回転する自由度は、冗長自由度を有することが許される。
【０１５３】
平面機構の自由度の組合せは、ＴｘＴｙＲｚ、ＴｘＴｚＲｚ、ＴｙＴｚＲｚ、ＴｘＴｙ、ＴｘＴｚ、ＴｙＴｚ、ＴｘＲｚ、ＴｙＲｚ、ＴｚＲｚの多種がある。構成される機構は並列機構と直列機構とを含む。例えば並列機構は、３−ＲＲＲ、３−ＲＰＳ、３−ＲＰＲ、３−ＲＰＲ、３−ＰＲＰ、３−ＰａＰａＲｚ機構などである。例えば直列機構は、ＲＲＲ、ＲＰＲ、ＰａＰａＲｚ機構であり、さらに、ＰＲｚ、ＲｚＵ＊、（ＣＣ）Ｒｚ機構などがある。これらの平面並列機構は何れも本発明に適用できる。
【０１５４】
単一モーションペアで形成される機構は簡単である。例えばＴｘはＰペアで形成され、ＴｙはＰペアで形成され、ＲｚはＲペアで形成され、ＴｚＲｚはＣペアで形成される。単一モーションペアＩ、Ｍ、Ｕ＊も利用可能なものである。
【０１５５】
Ｔｘと、Ｔｙと、Ｒｚとの３つの自由度を同時に有する上腿機構は全自由度の上腿機構と称される。Ｔｘ、Ｔｙ、Ｒｚ自由度以外に、他の自由度も有する上腿機構は、冗長自由度の上腿機構と称される。Ｔｘ、Ｔｙ、Ｒｚ自由度のうちの何れかの自由度が欠けている上腿機構は少自由度の上腿機構と称され、例えば、Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚ自由度を有する上腿機構は少自由度の上腿機構と称される。
【０１５６】
上腿機構は機能によって、方向転換の上腿機構と、単方向足移動の上腿機構と、両方向足移動の上腿機構と、単方向足移動方向転換の上腿機構と、両方向足移動方向転換の上腿機構と、冗長自由度の上腿機構と、に分類される。
【０１５７】
数多くの上腿機構のうち、上腿機構を選択する原則として、並列機構は直列機構より優れており、Ｒｘ、Ｒｙを含まない機構は１つのＲｘ又はＲｙを含む機構より優れており、一部の場合、Ｔｚを含まない機構はＴｚを含む機構より優れており、一部の場合、並直列接続機構は並列機構より優れており、一部の場合、平面並列機構は空間並列機構より優れており、一部の場合、冗長分岐チェーン並列機構は全（丁度）分岐チェーン並列機構（自由度数が分岐チェーン数に等しい並列機構）より優れている。
【０１５８】
並直列接続レッグ機構について
並直列接続レッグ機構の構築は、１つの足並列機構と１つの上腿機構とを接続することである。任意の足並列機構と任意の上腿機構は、１つのフットアーチプラットフォームを共用する限り、何れも並直列接続レッグ機構を構成できる。
【０１５９】
並直列接続レッグ機構を構築する目的は、足並列機構に、足運び、方向転換機能を有させることにある。上腿機構と足並列機構との接続部材はフットアーチプラットフォームであり、両者は１つのフットアーチプラットフォームを共用する。簡単に言うと、接続されていて１つのフットアーチプラットフォームを共用する上腿機構と足並列機構は１つの並直列接続レッグ機構である。
【０１６０】
並直列接続レッグ機構は足並列機構のＲｘ、Ｒｙ、Ｔｚ自由度以外に、上腿機構がまた、少なくとも、１、進行方向の運動自由度Ｔｘと、２、横方向の運動自由度Ｔｙと、３、Ｚ軸線周りに回転する自由度Ｒｚと、の３つの自由度のうちの１つの自由度をさらに有する。
【０１６１】
足並列機構の立ち上がり、足上げ機能は、上腿機構の進行方向の運動自由度と協力して進行方向の足運び機能を完成する。足並列機構の立ち上がり、足上げ機能は、上腿機構の横方向の運動自由度と協力して横方向の足運び機能を完成する。足並列機構の立ち上がり、足上げ機能は、上腿機構の方向転換の運動自由度と協力して方向転換機能を完成する。
【０１６２】
最も好ましい並直列接続レッグ機構は６つ以上の自由度がある。並直列接続レッグ機構の主な機能は、立ち上がり、足運び、及び方向転換機能。並直列接続レッグ機構としては、単方向足運びレッグ、両方向足運びレッグ、方向転換レッグ、単方向足運び方向転換レッグ、全能レッグ、足指の間隔を調節できるレッグなどが挙げられる。
【０１６３】
並直列接続レッグ機構は他の冗長自由度を許す。本発明はＲｘ、Ｒｙ自由度が同時に冗長であるものを解消している。単一のＲｘ、Ｒｙ自由度の冗長は許される。他の自由度の冗長も許される。
【０１６４】
冗長自由度の並直列接続歩行ロボットは２種ある。
【０１６５】
上腿機構に冗長自由度が現れることは、以下の２種に分けられる。１、上腿機構にＴｚ、Ｒｘ又はＲｙ自由度を有すると、足並列機構の自由度と重なり合い、冗長自由度が形成される。例えば、上腿機構には３ＴＲｚ又はＴｘＲｘが適用されると、３ＴＲｚにＴｚ自由度の冗長が現れ、ＴｘＲｘにＲｘ自由度の冗長が現れる。２、上腿機構自身に自由度の冗長が現れる。例えば、上腿機構として３自由度の平面機構を用い、さらに１つのＲｚを直列接続すると、Ｒｚに冗長自由度が現れる。冗長自由度の上腿機構を有する並直列接続レッグ機構は必然的に冗長自由度の並直列接続レッグ機構である。
【０１６６】
足並列機構に自由度が現れることは、以下の２種に分けられる。１、足並列機構において、中足骨分岐チェーンが何れも２つの自由度又は３つの自由度であれば、足並列機構はＴｙ又はＴｘ自由度を有する。それとマッチングする上腿機構もＴｙ又はＴｘ自由度を有するものであれば、Ｔｙ又はＴｘ自由度の冗長が現れる。２、中足骨分岐チェーン自身に自由度の冗長を有する。例えば、中足骨分岐チェーンに２つの軸線が重なる移動ペア（又は円柱ペア）を有すると、そのうちの１つは緩衝器（消極ペア）であり、緩衝器は冗長自由度である。また例えば、３つの軸線が平行である回転ペアの場合、中足骨分岐チェーンとして、最下方の回転ペアは消極ペアであり、緩衝器として用いるため、この場合も１つの冗長自由度を有する（図５参照）。冗長自由度の足並列機構を有する並直列接続レッグ機構は必然的に冗長自由度の並直列接続レッグ機構である。
【０１６７】
冗長自由度の並直列接続レッグ機構は、レッグ機構の適用に影響しない。場合によっては、いいことである可能性がある。
【０１６８】
２つのレッグ機構の接続と骨盤について
任意の２つの並直列接続レッグ機構で、或いは任意の１つの並直列接続レッグ機構と任意の１つの足並列機構接続でも、並直列接続歩行ロボットを形成できるわけではない。例えば、２つの図１８におけるレッグ機構は歩行並直列接続ロボットを形成できない。そのロボットに方向転換能力がないためである。２つのレッグ機構は、自由度の要求を満たす以外に、構造的にも一定の要求を満たさなければならない。
【０１６９】
２つの全自由度の並直列接続レッグ機構は、組み合わせられて１つの並直列接続歩行ロボットを構成できる。１つの全自由度の並直列接続レッグ機構と１つの少自由度のレッグ機構又は足並列機構も、組み合わせられて１つの並直列接続歩行ロボットを構成できる。２つの少自由度のレッグ機構は、一定の自由度条件を満たした場合こそ、組み合わせられて並直列接続歩行ロボットを構成できる。足並列機構の水平方向の自由度は上腿機構と協力して歩行移動を実現できることもあるが、このは最適な選択ではない。例えば、１つの方向転換上腿機構に１つの足指の間隔が調節できる単方向の足並列機構をマッチングすることで、１つの並直列接続レッグ機構が構成される。２つのこのような並直列接続レッグ機構は１つの並直列接続歩行ロボットを構成できる。明らかに、これは好ましいものではない。しかし、このような冗長自由度を有すると、上腿機構の足移動自由度に故障が現れた場合、歩行ロボットはまたこの冗長自由度によって歩行できることは、潜在的なメリットである。
【０１７０】
２つのレッグ機構を接続した骨盤は、さらに機体（ボディ）及び操作ハンドなどの取り付けに用いられる。
【０１７１】
無論、２つの並直列接続レッグ機構を接続する場合、２つのレッグ機構の足指は何れも下方にあるべきであり、２つのレッグ機構のサイズを略同一にすべきである。
【０１７２】
接続後の２つの上腿機構は、１層、２層又は多層の機構を形成する。主に以下の数種に分けられる。
【０１７３】
１層構造について、骨盤、Ａレッグの上腿分岐チェーン及びＢレッグの上腿分岐チェーン、Ａレッグのフットアーチプラットフォーム及びＢレッグのフットアーチプラットフォームは何れも同じ層にある。
【０１７４】
２層構造について、骨盤は一層にあり、Ａレッグの上腿分岐チェーン及びＢレッグの上腿分岐チェーンは骨盤と同じ層にあり、ＡレッグのフットアーチプラットフォームとＢレッグのフットアーチプラットフォームとは同じ層にある。例えばＲＰＲ分岐チェーンについて、ＲＲＲ分岐チェーンは腿機構に用いられる（実施例２、３、４参照）。２層構造は、１つの並直列接続レッグ機構と１つの足並列機構とが組み合わせられて形成される並直列接続歩行ロボットをさらに含む。一方のレッグ機構には上腿分岐チェーンがない。足並列機構のフットアーチプラットフォームと並直列接続レッグ機構の上プラットフォームとは１層を構成し、並直列接続レッグ機構のフットアーチプラットフォームは１層を構成し、計２層である。
【０１７５】
３層構造について、骨盤は一層にあり、Ａレッグの上腿分岐チェーン及びＢレッグの上腿分岐チェーンは骨盤と同じ層にあり、Ａレッグのフットアーチプラットフォームは第２層にあり、Ｂレッグのフットアーチプラットフォームは第３層にある（例えば、実施例１参照）。
【０１７６】
４層構造について、活動空間を大きくするために、Ａレッグの上腿分岐チェーン（骨盤を含む）は単独で１層を占め、Ｂレッグの上腿分岐チェーン（骨盤を含む）は単独で１層を占める。２つのレッグ機構の上腿分岐チェーンは大きな動揺空間を有することが許され、Ａレッグのフットアーチプラットフォームは第３層にあり、Ｂレッグのフットアーチプラットフォームは第４層にある。このような構造は、２つの骨盤が上下となって一体になるように接続されている。
【０１７７】
１つの上腿機構の上プラットフォームとその分岐チェーンとはそれぞれが１層を占めると、１つの並直列接続歩行ロボットは６層を有する可能性がある。
【０１７８】
２つのフットアーチプラットフォームが一方が高く他方が低いか、或いは一方が内側にあり他方が外側にあるか、或いは一方が前にあり他方が後ろにあり、互いに干渉しないという要求について、１つを満たせばよい。フットアーチプラットフォームの構造は、凸であっても平面であっても凹であってもよい。フットアーチプラットフォームの形状は、Ｙ、Ｔ、Ｏ、Ｃ、Ｖ、Ｕ、三角形、蝶形などの多種の構造形式があり、この数種の構造は１つの近似した表現に過ぎない。また、この数種の構造形式にも限られない。２つのフットアーチプラットフォームを配置する目標は、２つのフットアーチプラットフォームの干渉を防止し、２つのフットアーチプラットフォームにそれぞれの活動空間を提供し、２つの中足骨分岐チェーンにそれぞれの活動空間を提供することにある。フットアーチプラットフォームの設計目的を満たす各種の形状は何れもフットアーチプラットフォームを構成することができる。フットアーチの構造及び配置に関しては文献１を参照すること。
【０１７９】
本発明の並直列接続レッグ機構の特徴は、レッグの足上げ機能と足移動機能とが分離しており、両者はカップリングせず、制御しやすい。
【０１８０】
以下、幾つかの説明を行う。  
中足骨分岐チェーンの移動自由度とは、足指という点の移動自由度である。従って、回転ペアに取り付けられている足指は、移動自由度を有するものである。記号列で示す自由度の組合せにおいて、字母の順序は自由度の順序を意味しない。例えば、Ｒｚ（３Ｔ０Ｒ）とＲｚ（３ＴＲｚ）とは一緒であり、順序とは無関係である。本発明の並直列接続歩行ロボットの外部は、密閉式構造を用いてることができ、防火、防水又は輻射防止の場面に用いられる。本発明の駆動については、運動部材の慣性を低減するように、遠隔駆動を適用する（例えば、固定の電機は歯ベルトで遠隔伝動を図る）ことを提案する。本発明における各種の機構は、特異位相を避けるべきである。本発明の並直列接続レッグ機構に一般的なレッグ機構を配置することも、可能な技術案である。文献１に開示されているレッグ機構を含めて、何れも一般的なバイオニックレッグ機構を配置し、歩行ロボットを構成することができる。本発明は１つのノンバイオニック歩行ロボットである。以下の３つの面に体現されている。第一に、並直列接続レッグ機構の足移動機能と足上げ機能はデカップリングされており、方向転換機能と足上げ機能もデカップリングされている。これは動物界で見られないものである。第二に、２つのレッグは互いに含まれ、互いに入り込む。一方、動物のレッグは何れも１つのソリッド体であり、互いに入り込むことができず、互いに含まれることもできない。第三に、動物は何れも前後のレッグ又は左右のレッグを有するか、或いは前後左右のレッグを全て有する。本発明で提供する歩行ロボットは前後左右のレッグがなく、内外のレッグしかない。従って、本発明はノンバイオニック歩行ロボットである。
【０１８１】
本発明で提供する並直列接続歩行ロボットの作動過程と文献１の歩行ロボットの作動過程とは略同一である。ここで、幾つかの典型的な並直列接続歩行ロボットの作動過程について簡単に説明する。
【０１８２】
並直列接続歩行ロボットの自由度が少ないほど、その移動の機能が悪くなる。７個の自由度の場合は、波動式間欠移動と間欠的な方向転換しかできず（角度が大きい場合）、横方向の移動ができない。８個の自由度の場合は自由度の組合せによって、１、水平式間欠移動と間欠的な方向転換しかできず、横方向の移動ができないか、或いは２、波動式間欠移動と連続的な方向転換しかできず、横方向の移動ができないか、或いは３、波動式間欠移動、間欠的な方向転換及び横方向の移動しかできない。１つの自由度を増加すると、ロボットの歩行機能を改善できる。１２個の自由度の場合は、各種の移動を行える。足指の間隔が調節できれば、１２個以上の自由度が必要であり、この場合は、各種の路面に適合できる。
【０１８３】
以下、３種類の並直列接続歩行ロボットの歩行作動過程を紹介する。
【０１８４】
実施例１を例として、内外式全自由度の並直列接続歩行ロボットの作動過程を説明する。
【０１８５】
１、静安定性を持って直線歩行する。１つの歩容周期内で、停止時、Ａレッグが立脚相にあり、Ｂレッグが遊脚相にあり、歩行中に、骨盤が水平に保持されていると仮定する。
【０１８６】
Ａレッグ上腿機構の上プラットフォームは水平運動して、Ｂレッグを連れて移動させ、Ｂレッグの足指三角形も水平運動し、足移動を実現し、所定の位置に到達した場合、或いは最大歩幅に到達した場合、Ｂレッグにおける各中足骨分岐チェーンを下げ、３つの足指は地面の高さに基づいて、地面に接触し、Ｂレッグは負荷に耐える。Ｂレッグを立脚相に変更する。次いで、Ａレッグの各中足骨分岐チェーンを上げて（縮める）、Ａレッグが遊脚相に変化する。Ｂレッグ上腿機構の上プラットフォームは水平運動して、Ａレッグを連れて移動させると同時に、Ａレッグの足指三角形も同方向に水平運動し、足移動を実現し、所定の位置に到達した場合、或いは最大歩幅に到達した場合、Ａレッグにおける中足骨分岐チェーンを下げ（伸ばす）、３つの足指は地面の高さに基づいて、地面に接触し、Ａレッグは負荷に耐え、Ａレッグが改めて立脚相に変化する。１つのサイクルを完成する。上述の過程を繰り返し、直線水平歩行移動を実現する。
【０１８７】
実際の作動過程から明らかなように、本発明の不平坦な路面への適応は完全に足並列機構によって完成される。足上げの任務は主に足並列機構によって完成され、上腿機構にＴｚ自由度が存在する場合のみ、足上げの任務は足並列機構と上腿機構により共同で完成されるが、上腿機構は副次的な作用しか起こさない。足移動と方向転換機能は主に上腿機構によって完成される。足並列機構の分岐チェーンに２つ又は３つの自由度が存在する場合のみ、足移動と方向転換の任務は足並列機構と上腿機構により共同で完成されるが、足並列機構の足移動機能は副次的な作用に過ぎない。
【０１８８】
２、静安定性を持って方向転換する。停止時、Ａレッグが立脚相にあり、Ｂレッグが遊脚相にあると仮定する。
【０１８９】
遊脚相にあるＢレッグの足指三角形は上プラットフォームに対して回転し、要求を満たさなければ、上プラットフォームは立脚相Ａレッグに連れて同方向に回転する。要求される方向転換角度又は最大方向転換角度に到達した場合、遊脚相のＢレッグ足指を下げ、各足指は地面の高さに基づいて、地面に接触し、Ｂレッグが立脚相に変化し、Ａレッグが遊脚相に変化する。立脚相のＢレッグがさらに１つの角度だけ回転し、遊脚相Ａレッグも１つの角度だけ回転し、要求される方向転換角度に到達する。角度が不足する場合、上述の過程を繰り返し、連続的に方向転換することができる。方向転換中に、ロボットの重心は変化せず、終始立脚相のレッグ機構の３つの足指で形成される安定な三角形内にある。
【０１９０】
３、静安定性を持って直線歩行すると同時に方向転換する。方向転換中、ロボットの重心は変化しないため、歩行ロボットが直線歩行すると同時に、方向転換することで、歩行中の方向転換を完成できる。
【０１９１】
このような足取りでは、１つの足取りの最大方向転換角及び最大歩幅は何れも適度に低下する。
【０１９２】
４、動歩行する。
【０１９３】
前方へ運動する場合、ロボットの重心が瞬間的に立脚相レッグの安定な三角形の範囲を超えたとしても、ロボットは依然として重心の位置を左右調整する必要がない。例えば、Ａレッグが遊脚相にあり、Ｂレッグが立脚相にある場合、Ｂレッグが付勢して蹴り出し、上プラットフォームに大きな前向きで稍上向きの速度を与え、重心が速やかに前へ移転し、Ａレッグが高速に着地し、重力が完全にＡレッグに落ち、Ａレッグを立脚相に変更し、Ｂレッグを上げ、Ｂレッグを遊脚相に変更することさえすれば、動歩行を実現できる。
【０１９４】
従って、安定な歩行であれ、動歩行であれ、ロボットは横方向でその重心を調整する必要がない。
【０１９５】
内外式歩行ロボットは等方性を有する。方向転換しない場合、各方向への歩行はその運動方式が上述の過程と略同一であり、繰り返し述べない。
【０１９６】
実施例３を例として、交差式歩行ロボットの作動過程を説明する。
【０１９７】
１、静安定性を持って直線歩行する。
【０１９８】
停止時、内Ａレッグが立脚相にあり、外Ｂレッグが遊脚相にあると仮定する。２つの足指三角形の中心を結んだ線分を進行方向とする。
【０１９９】
進行方向へ歩行し、Ｂレッグ足指が前へ伸びると共に、Ａレッグは上腿上プラットフォームを駆動して同一方向へ移動させるため、上プラットフォームは前へ移動し、重心はそれに伴って前へ移動し、Ｂレッグの足指はそれに伴って前へ移動し、最終的に所要の歩幅或いは最大歩幅に到達した場合、Ｂレッグ足指が着地して力に耐え、重心はＡレッグからＢレッグに変化し、Ｂレッグが立脚相にあり、Ａレッグを上げて縮め、Ａレッグが遊脚相にある。上プラットフォームは引き続き前へ移動し、重心は引き続きそれに伴って前へ移動し、重心はＢレッグの中心に移動する。Ｂレッグが立脚相にあり、次の足運び運動を開始し、次のサイクルを開始する。
【０２００】
２、静安定性を持って方向転換する。遊脚相にあるＢレッグは上プラットフォームに対して回転し、要求を満たさなければ、上プラットフォームは立脚相Ａレッグに連れて同方向に回転する。要求される方向転換角度又は最大方向転換角度に到達した場合、遊脚相のＢレッグを下げ、立脚相に変化し、立脚相のＡレッグが遊脚相に変化し、立脚相のレッグがさらに１つの角度だけ回転し、要求される方向転換に到達する。角度が不足する場合、上述の過程を繰り返し、連続的に方向転換することができる。方向転換中に、ロボットの重心は変化せず、終始立脚相のレッグ機構の３つの足指で形成される安定な三角形内にある。
【０２０１】
実施例７を例として、内外式８自由度の並直列接続歩行ロボットの作動過程を説明する。
【０２０２】
これは、自由度が最も少ない並直列接続歩行ロボットの一つである。この並直列接続歩行ロボットは間欠式歩行運動しかできない。Ｂレッグは単方向足運びと方向転換に用いられ、Ａレッグは立ち上がりと昇降機能を完成できる。Ｂレッグは足移動と同時に方向転換でき、方向転換と同時に足運びもできる。歩行過程を説明すると、以下の通りである。Ａレッグが立脚相にあり、機体の重心は略変化せず、Ｂレッグを上げて足移動し、下げる。Ｂレッグは機体の負荷に耐え、上プラットフォームを支持し、Ｂレッグは立脚相に変化し、Ａレッグを上げ、機体はＢレッグの駆動下で前へ移動し、新たな位置に到達した後、Ａレッグが伸び、着地し、負荷に耐え、Ａレッグはまた立脚相にあり、Ｂレッグを縮め、Ｂレッグは遊脚相に変化し、次のサイクルを開始し、連続的な歩行を実現する。
【０２０３】
この少自由度の歩行ロボットの方向転換過程も間欠的である。過程については、内外式全自由度の並直列接続歩行ロボットの方向転換作動過程を参照し、繰り返し述べない
本発明は多種の素晴らしい実施案がある。各実施案を明瞭で全面的に紹介するために、まず足並列機構の多種の構造案を説明し、次に並直列接続レッグ機構の多種の構造案を説明し、最後に幾つかの典型的な並直列接続歩行ロボットの実施例を紹介する。
【０２０４】
足並列機構（昇降式立脚）
足並列機構は並直列接続レッグ機構の不可欠な機構であり、並直列接続歩行ロボットのレッグ機構の選択可能なレッグ機構の１つである。従って、非常に重要な機構である。足並列機構は中足骨分岐チェーンの自由度によって、立脚、昇降式立脚、足指の間隔が調節できる単方向の昇降式立脚、足指の間隔が調節できる両方向の昇降式立脚機構、輪行レッグ、回転レッグなどに分けられる。足指三角形の１つの高さは足長と定義され、その底辺は足幅と定義される。
【０２０５】
以下は、足並列機構の数種の典型的な構造案である。
【０２０６】
図１〜４は異なる４種の足並列機構の斜視図である。足並列機構はレッグ機構として独立で適用され、多数の場合、足運びと方向転換機能とを同時に有する並直列接続レッグ機構とマッチングする時のみ、並直列接続歩行ロボットを構成できる。
【０２０７】
図１は１種目の足並列機構１の斜視図であり、そのフットアーチ１．１は環形のフットアーチであり、そのうち足骨分岐チェーン１．２は移動ペアであり、移動ペアの軸線はフットアーチプラットフォーム平面に対して垂直であり、中足骨分岐チェーンの下端は足指１．３であり、足指１．３の間隔は調節できない。これは１つの昇降式立脚であり、３つの自由度を有する。右下の中足骨分岐チェーンを回転ペアに変換し、回転ペアの軸線が進行方向に対して垂直である場合、足指の間隔は変化できる。
【０２０８】
図２は２種目の足並列機構１の斜視図であり、そのフットアーチ１．１はＴ形のフットアーチであり、３つの中足骨分岐チェーン１．２は何れも２つの直列的な回転ペアであり、２つの自由度である。３つの中足骨分岐チェーンは６つの自由度を有する。１番目の回転ペアの軸線は互いに平行である。中足骨分岐チェーンの下端は足指１．３であり、足指１．３の間隔は調節できる。中足骨足並列機構は１つの進行方向の自由度を有する。
【０２０９】
図３は３種目の足並列機構１の斜視図であり、そのフットアーチ１．１はＣ形のフットアーチであり、そのうち足骨分岐チェーン１．２は２つの直列的な回転ペアであり、各中足骨分岐チェーンは何れも２つの自由度を有し、足指１．３の間隔は独立で調節できる。足指には輪式回転ペア（車輪）１．４が取り付けられており、車輪の軸線は互いに平行であり、３つの車輪は少なくとも１つの操舵輪を有する。これは、足指の間隔が独立で調節でき且つ輪行できる昇降式立脚である。この足並列機構の中足骨分岐チェーンはフットアーチプラットフォームの上方まで反転することもでき、ロボットが１８０度だけ反転した場合、依然として歩行と輪行能力を有する。
【０２１０】
図４は４種目の足並列機構１の斜視図であり、そのフットアーチ１．１はＴ形フットアーチであり、そのうち足骨分岐チェーン１．２はＲＰ分岐チェーンであり、２つのモーションペアの軸線は互いに垂直であり、中足骨分岐チェーンは２つの自由度を有し、足指の間隔は独立で調節できる。足指には車輪１．４が取り付けられており、定方向輪の軸線は互いに平行であり、３つの車輪は少なくとも１つの操舵輪を有する。これは、足指の間隔が独立で調節でき且つ輪行できる昇降式立脚である。この中足骨分岐チェーンもフットアーチプラットフォームの上方まで反転することもできる。このように、１８０度だけ反転した場合、ロボットは依然として歩行と輪行に変換できる。
【０２１１】
図５は消極回転ペアを有する中足骨分岐チェーンであり、それは３つの回転ペアからなり、３つの回転ペアの軸線は互いに平行である。２つの自由度と１つの冗長自由度を有する。最下方の回転ペアは消極ペアであり、減衰用のものである。符号は図１と同じである。
【０２１２】
図６は２つの出力端を有する伝動ケースの伝動例である。Ｔ型フットアーチプラットフォーム１、１を取付プラットフォームとする。伝動ケース１．５はストリップ形状であり、Ｔフットアーチプラットフォームの「横」に取り付けられている。中間の２つの歯車について、一方は主動歯車であり、入力端１．６であり、それと噛み合わせられている歯車は従動歯車であり、２つの歯車の回転方向は逆である。伝動ケースの両端にはさらに２つの歯車が取り付けられ、２つの出力端１．７であり、中間の主動歯車は一方の端部歯車を駆動し、中間の従動歯車は他方の端部歯車を駆動する。４つの歯車の軸線は水平面にあり、且つ互いに平行である。２つの端部歯車の回転方向は逆である。２つの端部歯車には、それぞれ１つの中足骨分岐チェーン１．２（ＲＲ）が接続されている。両端の歯車軸は２つの中足骨分岐チェーンの１番目の回転ペアであり、この２つの回転ペアは関連している。一方の回転ペアは駆動する方である。主動端に１つの入力がある場合、２つの足指１．３は、互いに近づくか、或いは互いに離れる。１つの回転ペアで２つの足指１．３を調節する目的を実現した。この伝動ケースを有すると、４つ又は５つの自由度さえ有すれば、足指の間隔及び足の大きさを変更する目的を実現できる。
【０２１３】
この伝動ケースの伝動チェンはＰＨＲＨＰに変換してもよく、中間の回転ペアは主動ペアであり、２つの移動ペアは出力端である。２つの螺旋ペアのネジ方向は逆である。３つの足指１．３の間隔は独立で調節できる。
【０２１４】
並直列接続レッグ機構
並直列接続レッグ機構は上腿機構と足並列機構からなるため、ここでは上腿機構を先に説明する。
【０２１５】
上腿機構の自由度によって、上腿機構は、１自由度の上腿機構、２自由度の上腿機構、３自由度の上腿機構、冗長自由度の上腿機構（Ｒｘ、Ｒｙ、Ｔｚ自由度を有する上腿機構は冗長自由度の上腿機構と称される）に分けられる。
【０２１６】
図７〜図１７は数種の異なる上腿機構の概要図である。
【０２１７】
図７は２自由度（１ＴｘＲｚ）の上腿機構２の略図であり、その上腿フットアーチプラットフォーム２．３（下プラットフォーム）は環形のフットアーチプラットフォームであり、上プラットフォーム２．１は三角形プラットフォームである。３つの上腿分岐チェーン２．２は２つの自由度（１Ｔｘ１Ｒｚ）であり、１つの分岐チェーンは冗長分岐チェーンであり、３つの上腿分岐チェーン２．２はそれぞれ１つのＰＲ分岐チェーンと２つのＲＲＲ分岐チェーンである。
【０２１８】
図８はもう１種の２自由度（ＴｘＴｙ０Ｒ）の上腿機構２の略図であり、その上腿フットアーチプラットフォーム２．３（下プラットフォーム）は蝶形フットアーチプラットフォームであり、上プラットフォーム２．１は三角形プラットフォームである。３つの上腿分岐チェーン２．２は２つの自由度（ＴｘＴｙ０Ｒ）であり、１つの分岐チェーンは消極分岐チェーンであり、３つの上腿分岐チェーン２．２はそれぞれ１つのＰａＰａ分岐チェーンと２つのＲＰＲ（或ＲＰＳ）分岐チェーンである。
【０２１９】
図９、図１０、図１１、図１２は３種の上腿機構２の略図であり、３つの上腿機構２は何れも全自由度の平面並列機構であり、３つの自由度（ＴｘＴｙＲｚ）を有し、図１０の上腿分岐チェーン２．２はＲＰＲ分岐チェーンであり、残りの幾つかの上腿分岐チェーン２．２はＲＲＲ分岐チェーンである。その上プラットフォーム２．１はそれぞれ六角形プラットフォームと三角形であり、上腿フットアーチプラットフォーム２．３（下プラットフォーム）はそれぞれ環形のフットアーチプラットフォーム、Ｔ型のフットアーチプラットフォーム、三角形のフットアーチプラットフォーム及びＣ形のフットアーチプラットフォームである。
【０２２０】
図１３、図１４はもう２種の上腿機構の略図であり、何れも全自由度の平面並列機構であり、３つの自由度（ＴｘＴｙＲｚ）を有し、３種の上腿分岐チェーン２．２はそれぞれＲＲＲ又はＲＰＲ分岐チェーンである。上腿フットアーチプラットフォーム２．３はそれぞれ環形と凸多角形であり、その上プラットフォーム２．１の類型は図に示される通りであり、繰り返し述べない
図１５はもう１種の上腿機構２の略図であり、それも全自由度の平面並列機構であり、３つの上腿分岐チェーン２．２は何れもＰＲＰ分岐チェーンである。その上プラットフォーム２．１と上腿フットアーチプラットフォーム２．３（下プラットフォーム）は何れも円形のプラットフォームである。
【０２２１】
図１６は並直列接続機構の上腿機構２の略図であり、並直列接続機構は１つの平面並列機構と１つの回転ペア２．４が直列接続されてなるものであり、３つの自由度（ＴｘＴｙＲｚ）を有する。３つの上腿分岐チェーン２．２は何れもＲＲＲ分岐チェーンであり、そのうち１つの分岐チェーンは冗長分岐チェーンであり、１つの２自由度並列機構となる。その上プラットフォーム２．１はＹ型であり、上腿フットアーチプラットフォーム２．３（下プラットフォーム）は環形である。図１７は図１０の並直列接続機構の上腿機構の１つの分岐チェーンの断面図であり、消極分岐チェーンを有する平面２自由度の並列機構には１つの回転ペア２．４が直列されている。中心の回転ペアの軸線は水平面に対して垂直であり、方向転換自由度を提供する。残りの符号は図１６と同じである。
【０２２２】
並直列接続レッグ機構
並直列接続レッグ機構は、多種の類型がある。例えば、立脚、昇降式立脚、方向転換レッグ、方向転換足運びレッグ、単方向足運びレッグ、両方向足運びレッグ、全能レッグ、足指の間隔が調節できる単方向の昇降式立脚、足指の間隔が調節できる両方向の昇降式立脚機構、輪行レッグ、回転レッグなどが挙げられる。以下は、並直列接続レッグ機構の数種の典型的な構造案である。
【０２２３】
図１８〜図２５は異なる数種の並直列接続レッグ機構であり、そのフットアーチプラットフォーム３．３は何れもＹ型のフットアーチプラットフォームである。
【０２２４】
図１８〜２０は自由度が少ない３種の並直列接続レッグ機構である。その足並列機構３．２の中足骨分岐チェーンは何れも移動ペアである。
【０２２５】
図１８は方向転換並直列接続レッグ機構３の略図であり、上腿機構３．１は１つの回転ペアからなり、回転ペアの軸線は水平面に対して垂直であり、上プラットフォーム３．１は三角形であり、フットアーチプラットフォーム３．３はＹ型である。上腿機構は１自由度機構である。足並列機構３．２はＹフットアーチプラットフォームを有する昇降式立脚である。方向転換並直列接続レッグ機構は４つの自由度があり、方向転換及び昇降立ち上がり機能を有する。この方向転換レッグ機構は、足運び又はより多くの機能を有する並直列接続レッグ機構とマッチングする場合のみ、歩行ロボットを構成できる。
【０２２６】
図１９は単方向足運び並直列接続レッグ機構３の略図であり、上腿機構３．１は１つの角柱ペアからなり、角柱ペアの軸線は水平であり、足並列機構３．２はＹフットアーチプラットフォーム３．３を有する昇降式立脚であり、この単方向足運び並直列接続レッグ機構は４つの自由度があり、足運びと立ち上がりとの２つの機能を有する。角柱ペアはＣペアに交換されてもよく、この場合は１つの冗長自由度Ｒｘほど多い。この単方向足運びレッグ機構は、方向転換又はより多くの機能を有する並直列接続レッグ機構とマッチングする場合のみ、歩行ロボットを構成できる。
【０２２７】
図２０は単方向足運び方向転換並直列接続レッグ機構３の略図であり、上腿機構３．１の上腿分岐チェーンは２つの平行する円柱ペアと１つの回転ペアとが直列接続されてなる。円柱ペアの軸線は水平であり、さらに１つの回転ペアが直列接続されており、回転ペアの軸線は水平面に対して垂直であり、上腿機構は２つの自由度（ＴｘＲｚ）を有し、足並列機構３．２はＹフットアーチプラットフォーム３．３を有する昇降式立脚であり、単方向足運び方向転換並直列接続レッグ機構は５つの自由度を有し、足運びと、方向転換と、立ち上がりとの３つの機能を有する。この単方向足運び方向転換レッグ機構は各種のレッグ機構とマッチングすることで、歩行ロボットを構成できる。
【０２２８】
図２１は全自由度の並直列接続レッグ機構３である。それらの上腿機構３．１は全自由度の平面並列機構であり、上腿分岐チェーンはＲＲＲ分岐チェーンであり、足並列機構３．２は、中足骨分岐チェーンが移動ペアの昇降式立脚である。フットアーチプラットフォーム３．３はＹ型フットアーチプラットフォームである。図２１の機体の高さについて、移動ペアが縮んだ場合、機体の腹部（最下方のフットアーチプラットフォーム）は地面に接触できる。ロボットは爬行できる。このレッグ機構は、任意のレッグ機構とマッチングして歩行ロボットを構成できる。任意の全自由度のレッグ機構は何れも、任意のレッグ機構とマッチングして歩行ロボットを構成できる。
【０２２９】
図２２は１種の並直列接続レッグ機構３の斜視図である。上腿機構３．１は図２１の上腿機構と同一である。フットアーチプラットフォーム３．３はＹ型のプラットフォームであり、足並列機構３．２の中足骨分岐チェーンは２つの自由度を有し、分岐チェーンはＲＲ分岐チェーンであり、２つの回転ペアの軸線は平行であり、足指の間隔は調節でき、中足骨分岐チェーンの出力端にはホイルがあり、少なくとも１つのホイルは操舵輪である。中足骨分岐チェーンは骨盤平面の上方まで反転できる。機体が１８０度だけ反転した場合、依然として歩行又は輪行できる。
【０２３０】
図２３は図２２と僅かに異なるもう１種の並直列接続レッグ機構３の斜視図である。上腿機構３．１はフットアーチプラットフォーム３．３を介して足並列機構３．２に接続されている。図２２との相違は、中足骨分岐チェーンの２つの自由度がＰＰ分岐チェーンによって完成され、２つの移動ペアの軸線が互いに垂直であり、足指の間隔が調節でき、中足骨分岐チェーンの出力端にホイルがあるということにある。中足骨中足骨分岐チェーンは骨盤平面の上方まで反転できない。符号は図２２と同じである。
【０２３１】
図２４は両面歩行の並直列接続レッグ機構３である。上腿機構３．１はフットアーチプラットフォーム３．３を介して足並列機構３．２に接続されている。基本的な機構は図２１と同じである。主な差異は、図２１の単出力の移動ペアの代わりに図２４の両出力の移動ペアが用いられたことにある。明らかであるように、機体が１８０度だけ反転した場合、依然として歩行できる。この技術案と図２５との相違は、両面歩行に変換が必要ではないことにある。２つのこのようなレッグ機構を組み合わせると、両面歩行ロボットを構成できる。骨盤平面内に１つの大円環を取り付けると、側立時は、倒れて歩行状態を回復し、両面歩行を実現できるか、或いはロボットの側立を保持して回転移動できる。
【０２３２】
図２５は大円環を有するレッグ機構である。腿機構３は６つの自由度を有し、両方向足運び機能と方向転換、立ち上がり機能を有する。上腿機構３．１は平面並列機構であり、３つの自由度を有し、上腿分岐チェーンはＲＲＲ分岐チェーンであり、足並列機構３．２は３自由度セミクローズド並列機構であり、中足骨分岐チェーンはＲＰ分岐チェーンであり、足指は輪式回転ペアである。足並列機構はＹフットアーチ３．３を有する昇降式立脚である。両方向足運びと方向転換と立ち上がりとの３つの機能を有する以外に、歩行の代わりに輪行を用いることもできる。その作動状態について、この並直列接続歩行ロボットは骨盤平面に関して対称である。大円環５．１と骨盤とは１つの平面内にある。大円環の直径は足指三角形の外接円の直径より大きく、側立を保証する場合、機体は倒れて歩行状態を回復できる。
【０２３３】
２つのこのようなレッグ機構を組み合わせると、両面歩行ロボットを構成でき、歩行と、輪行と、回転との３種の運動方式を有する。１つのレッグ機構に大円環を有すればよく、２つの大円環を設ける必要がない。大円環付きのロボットは、側立時に倒れることもできず歩行することもできない場合、重心の位置を変更することで回転移動を実現することができる。
【０２３４】
以下、本発明の１０個の代表的な実施例について説明する。
【０２３５】
図２６〜３３は多種の異なる並直列接続歩行ロボットの略図である。後述の実施例において、多数の上腿機構の上腿分岐チェーンは何れもＲＲＲ分岐チェーンを適用している。これは表現の便宜のために過ぎない。実際に、実施例における上腿機構の分岐チェーンの代わりに、他の分岐チェーンを用いることも完全に可能である。例えば、ＲＰＲ分岐チェーン、ＰＲＰ分岐チェーンに変換することは、何れも可能である。１つの上腿機構には、異なる類型の分岐チェーンを適用することも可能である。
【０２３６】
後述の実施例において、多数の足並列機構の中足骨分岐チェーンは何れも１つの自由度又は２つの自由度の分岐チェーンを適用している。これも表現の便宜のために過ぎない。実際に、実施例における中足骨機構の分岐チェーンの代わりに、他の多自由度の、或いはより多くのモーションペアの分岐チェーン（冗長自由度を有する中足骨分岐チェーンを含む）を用いることも完全に可能である。例えば、ＲＲＲ分岐チェーン、ＲＰＰ分岐チェーンを適用することは、何れも可能である。１つの中足骨分岐チェーンには、異なる類型の中足骨分岐チェーンを適用することも可能である。例えば、５つの自由度の足並列機構は、足上げ、立ち上がりの要求を満たすことができる以外に、足指の間隔も変更できる。
【０２３７】
後述の各実施例において、接続されている２つのレッグ機構は、その２つの上腿分岐チェーン、２つのフットアーチプラットフォーム、２つの中足骨分岐チェーンは何れもそれぞれの独立した作動空間を有し、互いに干渉しない。２つの隣接する足指の作動空間に一部の重なりがあることも許され、制御する方法で互いの干渉を防止することができる。
【０２３８】
実施例１（図２６）は２つの並直列接続レッグ機構（図２１）からなる並直列接続歩行ロボット４であり、Ａレッグ機構４．１とＢレッグ機構４．２の上プラットフォーム（寛骨の平面は互いに６０度ずれている）は接続されており、１つの骨盤４．３を形成する。２つの上腿機構の分岐チェーンは同一の層にある（異なる層にあってもよい）。２つのレッグ機構の上腿分岐チェーンはそれぞれ約６０度の扇形空間を占め、互いに干渉しない。２つのＹ型のフットアーチプラットフォームは異なる高さに位置し、互いに干渉しない。各中足骨分岐チェーンはそれぞれ約６０度の扇形空間を占め、互いに干渉しない。その２つのレッグ機構における足指はそれぞれ約６０度の扇形空間を占める。各足指は何れも独立した自由な作動空間を有する。これは内外式の並直列接続歩行ロボットである。２つの足指三角形の重心の間隔は略０に等しい。２つの足指三角形の水平面への投影は大部分が重なっており、２つの上プラットフォームの中心は略重なっている。これは等方性を有する並直列接続歩行ロボットである。
【０２３９】
このロボットの中足骨分岐チェーンの移動ペアがＲＨＰ分岐チェーンにより完成されると、ロボットの駆動電機は全て骨盤に取り付けることができる。中足骨分岐チェーンの駆動は、電機を骨盤に取り付け、上腿分岐チェーンの２つの平行する回転ペアの軸線によって、２つの歯ベルトで間接的に伝動して中足骨分岐チェーンを駆動することができる。
【０２４０】
実施例２（図２７）は大小２つの並直列接続レッグ機構からなる並直列接続歩行ロボット４であり、大きい並直列接続レッグ機構４．１については図１３を参照し、小さいレッグ機構４．２については図１１を参照すること。２つのレッグ機構の上プラットフォームを接続して、１つの骨盤４．３を形成し、２つの上腿機構の分岐チェーンは同一の層にあり、骨盤は他方の層にある（同一の層にあってもよい）。上腿分岐チェーン２．２は何れも自分の活動空間を有し、互いに干渉しない。２つのフットアーチプラットフォームは同一の高さに位置し、一方は凸多角形であり、大きいが、他方はＹ型であり、小さく、両者は互いに干渉しない。各中足骨分岐チェーン１．２は何れも自分の活動空間を有する。大きいレッグ機構の足指三角形が大きいと、足指の作動空間を大きくすることができる。２つの足指三角形の重心の間の距離は０であり、フットアーチプラットフォーム構造は両面ロボットにも適用できる。図２８は大きいレッグ機構の１つの分岐チェーン（上腿分岐チェーンと中足骨分岐チェーンを含む）の断面図である。図２９は小さいレッグ機構の１つの分岐チェーン（上腿分岐チェーンと中足骨分岐チェーンを含む）の断面図である。符号は図２７と同じである。
【０２４１】
実施例３（図３０）は両面で歩行し輪行する並直列接続歩行ロボット４である。並直列接続レッグ機構は図２５のレッグ機構と同じである（大円環がない）。Ａレッグ機構４．１とＢレッグ機構４．２とは何れも６つの自由度を有し、両方向足運び機能と方向転換、立ち上がり機能を有する。上腿機構は１つの平面並列機構であり、３つの自由度を有し、上腿分岐チェーンはＲＲＲ分岐チェーンであり、足並列機構は３自由度のセミクローズド並列機構である。中足骨分岐チェーンはＲＰＲｗ分岐チェーンである。足並列機構はＹフットアーチプラットフォームの足指の間隔が調節できる単方向の昇降式立脚である。
【０２４２】
２つのレッグ機構の上プラットフォーム（寛骨）の平面は互いに６０度ずれていて接続されており、１つの骨盤４．３を形成する。２つの足指三角形重心の間の距離は０である。２つの上腿機構の分岐チェーンは同一の層にある（異なる層にあってもよい）。２つのレッグ機構の分岐チェーンはそれぞれ約６０度の扇形空間を占め、互いに干渉しない。２つのＹ型のフットアーチプラットフォームは異なる高さに位置し、互いに干渉しない。各中足骨分岐チェーンはそれぞれ約６０度の扇形空間を占め、互いに干渉しない。中足骨分岐チェーンの端部ホイルを有し、中足骨分岐チェーンは骨盤の上方まで反転し、両面歩行ロボットを形成することができる。
【０２４３】
骨盤平面内に１つの大円環を取り付けると（図２５参照）、側立時に回転できるロボットに変化できる。正常な歩行時の横向サイズを低減するために、大円環を伸縮可能な大円環と設計することができ、大円環は文献２に開示されている展開可能機構に限られない。従って、このロボットは、歩行と輪行と回転との３種の運動方式を有する。これは１つの輪・レッグ結合式の歩行ロボットである。
【０２４４】
実施例４（図３１）は左右２つの並直列接続レッグ機構からなる並直列接続歩行ロボット４であり、２つのレッグ機構の上プラットフォームは左右にして接続されており、１つの骨盤４．３を形成し、２つの上腿機構の分岐チェーンは同一の層にあり、骨盤４．３は他方の異なる層にあり、左側のレッグ機構４．１のフットアーチプラットフォームはＣ型のフットアーチプラットフォームであり、右側のレッグ機構４．２のフットアーチプラットフォームはＴ型のフットアーチプラットフォームであり、２つのフットアーチプラットフォームは同一の高度に位置し、互いに干渉しない。２つの足指三角形は位相が同一であり、右側の足並列機構の１つの足指は左側のレッグ機構の足指三角形の中心に位置する。２つの足指三角形の重心の間の距離は０．５（Ｒａ＋Ｒｂ）である。これは１つの対称軸線を１つのみ有する並直列接続歩行ロボットであり、異方的な並直列接続歩行ロボットである。進行方向の運動速度は速く、横方向の運動は遅い。図３３は１つの分岐チェーン（上腿分岐チェーンと中足骨分岐チェーンを含む）の断面図である。
【０２４５】
実施例５（図３２）はもう１種の左右２つの並直列接続レッグ機構からなる並直列接続歩行ロボット４であり、２つのレッグ機構の上プラットフォームは接続されており、２つの上プラットフォームは１つの長方形の骨盤４．３を形成し、２つの上腿機構の分岐チェーンは同一の層にあり、上腿分岐チェーンは何れもそれぞれの独立した活動空間を有し、骨盤は他方の異なる層にあり（同一の層にあってもよい）、左側のレッグ機構４．１のフットアーチプラットフォームは曲線凸多角形型のフットアーチプラットフォームであり、右側のレッグ機構４．２のフットアーチプラットフォームも曲線凸多角形型のフットアーチプラットフォームであり、２つのフットアーチプラットフォームは異なる高さに位置し、互いに干渉しない。右側の足並列機構の１つの足指は左側のレッグ機構の足指三角形の中心に位置する。左側足並列機構の１つの足指は右側のレッグ機構の足指三角形の中心に位置する。２つの足指三角形の重心の間の距離は０．５（Ｒａ＋Ｒｂ）である。これは２つの対称軸線を有する並直列接続歩行ロボットであり、異方的な並直列接続歩行ロボットでもある。進行方向の運動速度は速く、横方向の運動は遅い。図３３は１つの分岐チェーン（上腿分岐チェーンと中足骨分岐チェーンを含む）の断面図である。
【０２４６】
実施例６は図１８と図１９とを組み合わせてなる１つの少自由度の並直列接続歩行歩行ロボット（８個の自由度）である。図１８は方向転換昇降式立脚であり、図１９は単方向足運びレッグ機構である。組み立てる時、２つのレッグ機構の中足骨分岐チェーンはそれぞれ６０度の扇形空間を占める。１つのレッグ機構で方向転換昇降立ち上がり機能を完成し、１つのレッグ機構で足運び機能を完成する。このロボットは間欠式の直行と間欠的な方向転換（小さな角度で方向転換する場合、連続的に方向転換できる）の運動しかできない。
【０２４７】
実施例７は図２０と図１とを組み合わせてなる８自由度の歩行ロボットである。これは１つの並直列接続レッグ機構と１つの足並列機構とを組み合わせてなる並直列接続歩行ロボットである。図１は昇降式立脚であり、図２０は１つの単方向足運び方向転換レッグ機構である。組み立てる時、２つのレッグ機構の中足骨分岐チェーンはそれぞれ６０度の扇形空間を占める。一方のレッグ機構で昇降立ち上がり機能を完成し、他方のレッグ機構で方向転換と足運び機能を完成する。このロボットは間欠式の直行と間欠的な方向転換（小さな角度で方向転換する場合、連続的に方向転換できる）の運動しかできない。
【０２４８】
前文では、多種の構造形式の並直列接続歩行ロボットの技術案を提供した。安定な歩行の安定空間を大きくし、足指の間隔を調整しやすくするために、以下、２行の足指を有する並直列接続歩行ロボットの技術案を設計する。爬行及び両面歩行又は爬行を実現するために、以下、爬行機能と歩行機能とを兼有する並直列接続歩行ロボットの技術案を幾つか提供する。ローラースケートの新しい方法も提供する。後述の実施例８は２行の足指を有する並直列接続歩行ロボットである。実施例９は片面が爬行できる並直列接続歩行ロボットである。実施例１０は両面が爬行でき、回転できる並直列接続歩行ロボットである。これは、外側円環が弾性構造を有し、又は密閉構造を有する両面並直列接続歩行ロボットである。
【０２４９】
上述の多種の技術案において、並直列接続レッグ機構を構築する際に、上腿機構における中足骨分岐チェーンに接続されているプラットフォームはフットアーチプラットフォームとも称され、上腿機構の他方のプラットフォームは股関節プラットフォーム（寛骨）とも称される。並直列接続レッグ機構を構築する際に、上腿機構の上、下プラットフォームの上下順序は随意に配置できる。股関節プラットフォームが最下方に位置する場合、依然として上プラットフォームと称されるか、或いは混乱を避けるために、統一的に股関節プラットフォームと称される。上腿機構の上、下プラットフォームの上下順序、上腿分岐チェーンの上下順序、フットアーチプラットフォームの上下順序は、何れも随意に配置できる。
【０２５０】
実施例８
２行の足指を有する並直列接続歩行ロボットは、その前記２つの並直列接続レッグ機構における６つの足指は２つの平行な直線に位置し、一本の直線に３つの足指を有する。これはロボットの中立位置時の状態、或いは中立位置から僅かに離れている状態である。実際に作動する場合、３つの足指は何時でも同じ直線にあるわけではない。
【０２５１】
図２６と図３２の２つの実施例の足指は何れも２行の足指である。足指を２つの平行する直線に配置するために、フットアーチの形状を変更する必要、或いは関連する取付方式を調整する必要、或いはフットアーチ形状と上腿分岐チェーンの相対的な取付位置とを同時に変更する必要がある。
【０２５２】
フットアーチ形状の変化について、例えばＹフットアーチの３つの分岐の長さは同一ではなく、Ｙフットアーチの３つの分岐は全て直線であるわけではなく（図参照）、Ｙフットアーチの中心は１つの円環である（図３４参照）。また例えば、中空フットアーチの変形について、１つの楕円には３つの内向きのブームが接続されており（図３５参照）、ブームの端点には足首関節などが取り付けられている。中足骨分岐チェーンはメインレッグの下プラットフォーム関節の外側又は内側に取り付けられている。バリエーションによるフットアーチの形状は多種の形状であってもよい。
【０２５３】
他方の方法は中足骨分岐チェーンの取付位置を変更することにより、足指の位置を変更することであり、例えば移動ペアを中足骨分岐チェーンとする場合、中足骨分岐チェーンは膝関節の外側に取り付けられている。
【０２５４】
３種目の方法は、中足骨分岐チェーンの取付位置を変更せず、足指の位置のみを変更することであり、例えば、ＲＲ中足骨分岐チェーンを適用し、足指は足首関節の外側にある。中足骨分岐チェーンの偏りによって、足指の位置を変更する。中足骨分岐チェーンとしてＲＲ分岐チェーンを選択する場合、一般的なバイオニック歩行ロボットの直列腿機構と同様に、各自の作動空間を特定できる。１番目の回転ペアの作動空間としては水平面の上下約６０度を選択し、２番目の回転ペアの作動空間として垂線の両側の約５０度を選択することもできる。このような中足骨分岐チェーンを両面ロボットに適用することも可能である。無論、中足骨分岐チェーンの取付位置も変更し、足指の位置も変更することも、可能な方法の１つである。
【０２５５】
もう１つの方法は、２つの足指が２つの平行する直線に配列されているように、２つのフットアーチ三角形の相対的な位置を調整する。
【０２５６】
この複数の方法又は複数の方法の組合せは、３つの足指が共線である目的を達成できる。
【０２５７】
足場の地形によりうまく適応させるために、足指の末端には、移動ボールペア又は自在継手が直列接続されている。この直列接続されているボールペア又は自在継手の構造は全ての並直列接続歩行ロボットに適用される。
【０２５８】
２行（３列）の足指のレイアウトについて、好ましい配置案は図３６、３７、３８、３９に示す通りである。
【０２５９】
図３４〜３９において、小さい円は足指の位置又はフットアーチ分岐チェーンの取付位置（足首関節の位置）を示し、大きい円は膝関節の位置又は上腿分岐チェーンの取付位置を示す。大きい楕円形は１つのレッグの膝関節を示し、大きい楕円形は足指又は中足骨の取付点を示す。２行の足指並直列接続歩行ロボットに用いられる。
【０２６０】
図３６は完全包含式構造の並直列接続歩行ロボットのフットアーチの組合せである。上腿分岐チェーンとフットアーチ型プラットフォームとの接続点は膝関節と称され、３つ又は複数の膝関節は通常１つの三角形又は多角形を形成し、通常は統一的に膝関節三角形と称される。上腿分岐チェーンと他方のプラットフォームとの接続点は股関節と称され、３つ又は複数の股関節は通常１つの三角形又は多角形を形成し、通常は統一的に股関節三角形と称され、接続されている２つの股関節は骨盤と称される。中足骨分岐チェーンとフットアーチ型プラットフォームとの接続点は足首関節と称され、３つの足首関節で１つの足首関節三角形を形成する。３つの足指で１つの足指三角形を形成する。中足骨分岐チェーンがＲＲ分岐チェーンであれば、２番目の回転ペアは中足骨関節と称される。３つの中足骨関節は１つの三角形を形成し、中足骨関節三角形と称される。３つの足指は１つの足指三角形を形成し、この三角形はこのレッグの安定な三角形である。２つのレッグの２つの三角形の共通領域は並直列接続歩行ロボットの共通の領域である。
【０２６１】
完全包含式構造の並直列接続歩行ロボットは大小２つのレッグ機構であり、一方は外レッグであり、その膝関節三角形が大きく、対応するのはＹフットアーチ１．１ａである。外レッグの３つの中足骨分岐チェーンは足首（膝）関節の付近に取り付けられており、膝関節三角形（多角形であれば、三角形に簡略化する）は足指三角形と略重なっている。他方は内レッグであり、その膝関節三角形が小さい。それに対応するフットアーチはバリエーションによるＹ型のフットアーチ１．１ｂであり、Ｙ型のフットアーチの２つの分岐が長くなり、長くなった端点には中足骨分岐チェーンが取り付けられ、足指三角形（図において、３つの小さい円）は大きくなる。図３６において、上方の３つの足指は１つの直線にあり、他の３つの足指はもう１つの直線にあり、２つの直線は平行である。
【０２６２】
図３７は相互包含式構造のフットアーチ配置であり、２つの膝関節三角形は大きさが相当し、その２つの三角形の中心は１つの垂線にある。２つの膝関節三角形に対するＹ型フットアーチに対して適切なバリエーションを行い、バリエーションフットアーチ１．１ａ、１．１ｂを形成する。各レッグの左右２つのフットアーチ分岐は何れも上向き又は下向きに延長する。長くなった端点には中足骨分岐チェーンが取り付けられている。図における上方の３つの足指は１つの直線にあり、図における下方の他の３つの足指はもう１つの直線にあり、２つの直線は平行である。２行の足指を有する並直列接続歩行ロボットを構成する。
【０２６３】
図３８はもう１種の相互包含式構造の並直列接続歩行ロボットであり、２つの膝関節三角形は大きさが相当し、足指は膝関節の下方にあり、２つの三角形の中心は１つの垂線にあるものではない。２つの足指が丁度２つの平行な直線にあるように、２つの中心の間には一定の距離がある。図におけるＡレッグフットアーチは１．１ａであり、Ｂレッグフットアーチは１．１ｂである。
【０２６４】
図３９は一部包含式構造のフットアーチ配置であり、２つの膝関節三角形は逆位相である。１つの膝関節三角形の中心部位は他方レッグの１つの足指である。フットアーチ端点には中足骨分岐チェーンＲＲが取り付けられている。
【０２６５】
ＲＲ分岐チェーンを用いることにより、足指は膝関節の前下又は後下にある。図３８の中上部の３つの足指は１つの直線にあり、他の３つの足指はもう１つの直線にあり、２つの直線は平行である。このフットアーチ配置は図３２の実施例に適用され、図３２のフットアーチの代わりに、２行の足指を有する並直列接続歩行ロボットを構成する。傾斜した中足骨分岐チェーンについては図４３を参照すること。図３９において、Ａレッグフットアーチは１．１ａであり、Ｂレッグフットアーチは１．１ｂである。
【０２６６】
２行の足指の利点について
２行の足指は一部の特殊な路面での歩行運動（例えば、階段の登り降り）に有利である。踏み面の幅に適合するように、２行の足指は２行の足指の間の距離を便利に調整できる。足指の間の距離は踏み面の幅の整数倍である。２行の足指の他方の利点は２つの足指三角形の重なり量が大きく、安定範囲が広い。特に進行方向において、２つの三角形の安定空間は１００％重なっている（図３６、図３７における破線で形成された菱形は共通の安定領域である）。共通の安定領域は等方的ではない。一方向の共通の安定範囲は大きい。これは安定条件での高速歩行に有利な条件を作った。２行の足指の技術案は、横方向に歩行する場合、足跡は２行しかない。後述の片面、両面爬行歩行ロボットの技術案も、２行の足指方案として設計されることができる。
【０２６７】
膝関節三角形は足指三角形と異なる。このように、小さい膝関節三角形に大きい足指三角形を配置することができ、大きい安定性を得る。
【０２６８】
実施例９  片面爬行・歩行ロボット
前記並直列接続歩行ロボットは、２つの上腿機構の股関節プラットフォームにおいて、少なくとも１つの股関節平面は最下方に位置する。他方の股関節プラットフォームは中間或いは最上方に位置するか、又は最下方の股関節と１つのフレーム平面を共用する。股関節プラットフォームはロボットの腹部を形成する。３つの中足骨分岐チェーンが縮んだ後、３つの足指は腹部と同一の平面に位置するか、或いは腹部平面より高い。腹部は地面することができる。１つの片面歩行ロボットを構成する。このロボットは爬行の方式で移動できる。
【０２６９】
図２６を参照すると、図２６における２つの上腿部分が１８０度だけ反転し、中足骨分岐チェーンを変更しないことで、１つの上腿機構の股関節プラットフォームが機体の最下方に位置する並直列接続歩行ロボットが得られる。
【０２７０】
実施例１０
このような両面爬行（歩行）の並直列接続歩行ロボットについて、一方の股関節プラットフォームは最下方に位置し、他方の股関節プラットフォームは最上方に位置し、２つの股関節プラットフォームのフレームは周辺又は中心において接続されている。２つの股関節プラットフォームのフレームはディスク型であり、上のディスク型は凸であり、下のディスク型は凹であり、２つのディスク型は係合されて１つの円盤型骨盤となる。円盤の周囲には孔（３〜６個）があり、孔内には中足骨分岐チェーンを有する。６つの孔がある場合、１つの孔内に１つの中足骨分岐チェーンを有する。上腿機構と機器は２つの股関節平面の間に取り付けられている。２つのレッグ機構のいずれにも複動式中足骨分岐チェーンが配置されており、複動式中足骨分岐チェーンは１つ（１セット）の駆動を共用し、伝動装置により一緒に駆動されるか、或いはクラッチにより変換されて駆動される。両面歩行（又は爬行）並直列接続歩行ロボットを構成する。
【０２７１】
複動式距骨分岐チェーンは２種ある。一方は単中足骨分岐チェーン型であり、他方は両中足骨分岐チェーン型である。
【０２７２】
単中足骨分岐チェーン型について
１自由度の中足骨分岐チェーンは、１自由度の中足骨分岐チェーンは２つの出力端を有し、２つの出力端は２つの側面において作動できる。例えばＲ分岐チェーンとＰ分岐チェーンが挙げられる。Ｒ分岐チェーンとＰ分岐チェーンは作動空間が大きく、２つの側面において作動できる。回転ペアのＲ分岐チェーンの作動空間として水平面の上下約９０度を選択する。正常な作動及び反転後の作動に適応している。図４０の右側の中足骨分岐チェーンを参照すること。
【０２７３】
２自由度の中足骨分岐チェーンは、例えばＲＰ分岐チェーン、ＲＣ分岐チェーン、ＲＲ分岐チェーンである。Ｐペア、Ｃペアは１つのモーションペアであるが、２つの出力端を有し、上方に１つの出力端があり、下方に１つの出力端がある（図２４における３．２参照）。２つの側面における作動を実現する。また例えば、ＲＲ分岐チェーンは、１番目の回転ペアの作動空間として水平面の上下約６０度を選択する。２番目の回転ペアの作動空間として、垂線の両側の約４５度である。作動状態で変換する場合、２番目の回転ペアは大きな角度を回転し、足指を他方側に移動する必要がある。
１つの距骨分岐チェーンの複動式距骨分岐チェーンについて、また別の構造解決案がある。例えば、曲棒（図４２参照）からなる距骨分岐チェーンが挙げられる。正常な作動の場合は、凸である。この時、足指は下にある。足指を他方の面に移転すると、曲棒の凸凹特性を以下の通り変更する必要がある。即ち、曲棒の棒端部の軸線周りに１８０度だけ回転する。足指を他方の面に反転する。このためには、１つの動力を追加することが要求される。
【０２７４】
両中足骨分岐チェーン型について
２つの中足骨分岐チェーンは、下の方が正常な作動を担当し、上の方が１８０度反転後の歩行を担当する。２つの中足骨分岐チェーン用１つの駆動装置によりされるか、或いは単独で駆動されるか、或いはクラッチにより変換されて駆動される。
【０２７５】
図４２は両分岐チェーン中足骨分岐チェーンである。１つの回転ペアと２つの曲棒出力端とを有し、一方が上にあり（１．２ｂ）、他方が（１．２ａ）下にある。一方は駆動して２つの曲棒を連れて回転させる。２つの曲棒の回転方向は同一である。図４３は２種目の複動式中足骨分岐チェーンである。中足骨分岐チェーン（１．２ａ、１．２ｂ）はＲＲ分岐チェーンである。２つの出力端は、一方が上にあり、他方が下にある。一方が伝動ケースを有し、他方が駆動する。伝動ケース１．８はフットアーチ１．１に取り付けられており、伝動ケース１．８内にはクラッチ又は伝動装置があり、異なる状態で異なる曲棒を駆動する。２つの曲棒は円盤内まで縮むことができる。中足骨分岐チェーンの２つの出力端の距離が大きく、厚くされたロボット機体に適合する。この中足骨分岐チェーンのもう１つの特徴として、足指は足首関節の真下にあるものではない。２行の足指を有する並直列接続ロボットに用いられることも可能である。
【０２７６】
多自由度の複動式中足骨分岐チェーンをさらに有し、構造は上述の中足骨分岐チェーンに類似し、繰り返し述べない。
【０２７７】
以上で説明した両面並直列接続歩行ロボットにおいて、前記円盤型骨盤の外周が弾性材料で製造される。高空から落ちた場合、機体は弾性変形し、衝撃力を低減し、機体内の機器を保護する。上下股関節プラットフォームの中心は弾性緩衝材料で接続されている。よりよい耐衝撃能力を有する。円盤外には各種のセンサが取り付けられている。
【０２７８】
以上で説明した両面並直列接続歩行ロボットにおいて、前記中足骨分岐チェーンと孔縁とは、テレスコピック性能を有する材料（防火、防水、防弾、防食などの材料を含む）又は構造で接続され、１つの密閉構造となる。例えば、伸縮性の生地、蛇腹式カバーなどが挙げられる。密閉的な構造は、防塵、防水、輻射防止、防弾、防食などの作用を有する。
【０２７９】
図４０、図４１は両面環形の歩行ロボットの正面図と平面図であり、図において上腿分岐チェーン（２．２ａ、２．２ｂ）はＲＲＲ分岐チェーンであり、円盤型骨盤４．３と複動式中足骨分岐チェーン（１．２ａ、１．２ｂ）とを有する。左側は両分岐チェーン複動式１自由度の中足骨分岐チェーンであり、２つの中足骨分岐チェーンは伝動ケース１．８により接続され、伝動される。右側は単分岐チェーン複動式１自由度の中足骨分岐チェーン１．２である。股関節３．１ａ、３．１ｂは円盤型骨盤４．３となり、４．４は外側円環であり、外側円環と２つの孔とお間のロッドは弾性材料で製造される。４．５は密閉装置である。
【０２８０】
両面並直列接続歩行ロボットの作動方式は、歩行と、爬行と、回転とを含む。
【０２８１】
ロボット機体が扁平であり、例えば円盤型ハウジングである場合、ロボットは不倒翁の特性を有する。これにより、ロボットは正常運動の場合も、１８０度反転時の運動の場合も、正常な歩行で移動できる（前文で既に説明した）。
【０２８２】
以下、爬行と回転の作動方式を提供する。
【０２８３】
爬行について、中足骨分岐チェーンの作動空間を適切に配置することで、ロボットは爬行できる。例えば、中足骨分岐チェーンが最短まで縮んだ場合、骨盤の外面が着地し、この場合の骨盤の外面はロボット腹部であり、中足骨分岐チェーンが長く伸びた場合、ロボット腹部は地面から離れ、レッグはロボットを駆動して移動させる。停止時に、ロボット腹部が着地する。このような構造は２つのレッグ機構の中間部分を各種の機器（例えば、電池、電動機、制御機器発電機など）の取付空間としてレイアウトする。
【０２８４】
回転について、ある特殊な場合に、ロボットは側立し（倒れることができない）、１つの起立した円環に相当し、地面と１つの交点があり、この場合、駆動レッグ機構によって、ロボットの重心の位置を変更し、円環を回転させる。第１に移動機体を移動でき、第２に側立状態から抜け出し、歩行能力を回復できる。
【０２８５】
両面並直列接続歩行ロボットの利点は以下の通りである。
【０２８６】
１、略如何なる状態でも移動能力を有する。両面は歩行や爬行ができ、側立時に回転や歩行方式への変換ができる。
【０２８７】
２、爬行の場合は、ロボットの全ての重量負荷を積載する必要がなく、且つ機体の高さが低下し、隠蔽性がよい。腹部が着地し、エネルギー消費を除けば、さらに、電池などが腹部の下方に取り付けられ、重心を低下させることができるという利点がある。
【０２８８】
３、密閉式構造となりやすい。骨盤は腹部として、密閉式構造となる。戦場環境での応用が好適である。表面に適度に装甲し、各種のセンサや情報伝達機器を配備すると、戦場の偵察などの任務に適用できる。
【０２８９】
上下対称の並直列接続歩行ロボットは、以下の通りさらに１種の構造形式がある。即ち、２つの並直列接続レッグ機構共用１つの股関節プラットフォームを共用し、１つの骨盤となる。股関節プラットフォームの上方に１つのレッグ機構があり、下方に１つのレッグ機構がある。これは、上下対称の並直列接続歩行ロボットである。両面並直列接続歩行ロボットを構成することもできる。
【０２９０】
以下、輪・レッグ結合の並直列接続歩行ロボットのローラースケート運動方法を説明する。
【０２９１】
構造路面におけるロボットの速度を向上させるために、輪行の方法以外に、ローラースケートの構造と方法も設計されている。
【０２９２】
ローラースケート構造は輪行案と略同一である。
【０２９３】
ローラースケート方法及び作動過程について、並直列接続歩行ロボットは、輪・レッグ結合方式を用いた後、一般的なローラースケートの方式を用いることにより、ローラースケート運動を実現できる。しかし、一般的なローラースケートの軌跡はＳ型曲線であり、効率が低い。輪行案は制動装置を有するため、簡単で高効率の新しいローラースケート方法をさらに有する。
【０２９４】
１、準備状態であって、一方のレッグが立脚相であり、ホイルが自由に回転し、滑走レッグであり、他方のレッグが遊脚相であり（又は虚歩であり、，即ち足指を稍持ち上げるか、或いはレッグの各分岐チェーンが消極ペアであり、力に耐えることがない）、駆動レッグである。
【０２９５】
２、運動過程において
２．１、１回目の蹴り出し付勢であって、遊脚相レッグにおける３つのホイルの少なくとも１つを完全に制動し、１つ又は複数の制動された車輪が速やかに着地し、高速に蹴り出し、１番目のレッグを駆動して運動させ、そして持ち上げて前に移動させる。立脚相レッグの操舵輪によって方向を変更する。
【０２９６】
駆動レッグの駆動方式は一足指駆動、又は二足指駆動、又は三足指での同時駆動である。運動する過程において、腰部（骨盤）は立脚相レッグの駆動下で、その安定な範囲内で適切な運動（６つの自由度）を行うことができる。
【０２９７】
２．２、２回目の蹴り出し付勢であって、２つの方法（方法一、方法二）があり、いずれを選択してもよい。
【０２９８】
方法一として、遊脚相レッグにおける３つのホイルの少なくとも１つを完全に制動し、１つ又は複数の完全に制動された車輪が再び速やかに着地し、高速に蹴り出し、１番目のレッグを駆動して引き続き運動させ、そして持ち上げる（制動を取り消すことがない）、或いは持ち上げないが制動を取り消す（少なくとも進行方向の制動を取り消し、持ち上げない場合には立脚相レッグと同じ方向の運動を保持する）。また、前に移動させる。立脚相レッグの操舵輪によって方向を制御する。
【０２９９】
方法二として、遊脚相レッグが速やかに着地し、力に耐え、立脚相レッグに変換し、また原立脚相レッグが駆動レッグに変換し、レッグにおける３つのホイルの少なくとも１つを完全に制動し（制動）、１つ又は複数の完全に制動された車輪が高速に蹴り出し、他方のレッグを駆動して運動させ、そして持ち上げて前に移動させる。立脚相レッグの操舵輪によって方向を制御する。
【０３００】
方向転換は操舵輪により完成される以外に、２つのレッグの更迭の間も、運動方向を変換することができる。
【０３０１】
３、上述の運動過程を繰り返し、遠距離運動、又は
立脚相レッグを制動する操作ａと、
遊脚相レッグを着地させ、制動する操作ｂと、
立脚相レッグを制動すると共に、遊脚相レッグを着地させ、制動する操作ｃとの３つの操作の少なくとも１つを実現し、ロボットを停止させる。
【０３０２】
実際に、付勢腿（駆動レッグ）としては、単方向制動機能を有すればよい（後退ができない）。付勢腿として、一足指駆動が簡単であり、他の２つの足指は宙吊りである。路面が滑らかである場合、２つ又は３つの足指で駆動する。
【０３０３】
新しいローラースケート方法の利点は以下の通りである。
【０３０４】
駆動（付勢）方向は運動方向と同一であり、直接に後方へ付勢し、駆動効率が高い。重心の位置を変更する必要もなく、制御しやすい。ローラースケートの場合、操舵輪で旋回し、旋回がよりスムーズになる。このローラースケート案は輪行案に比べて、その利点は、運動時にホイルに電動機を配備する必要がないということである。構造の複雑性を低減し、総的な駆動電力を低下させている。輪・レッグ結合式の歩行ロボットは、歩行と、爬行と、輪行と、滑行と、回転と、の５種の移動方式を有する。略如何なる状態でも移動能力を有する。
【０３０５】
ローラースケートの技術案と２行のレッグの技術案とは各種の構造案の並直列接続歩行ロボットに適用でき、文献１の構造にも適用できる。
【０３０６】
並直列接続歩行ロボットの利点は、歩幅、足上げ高さがデカップリングされ、制御しやすく、且つ最大の歩幅と大きな障害乗り越え能力とを有する。
【０３０７】
各種の複雑な路面に適応させるために、足指端部は弾性スペーサを有するか、或いは１つのユニバーサル（ボールペアも可能である）を直列接続し、ユニバーサル又はボールペアの下には弾性スペーサがある。実施例の中足骨分岐チェーンに消極ペア、例えばＵ、Ｓモーションペアが設計されてもよい。本発明で提供するレッグ機構はバイオニック的に配置され、前後左右のレッグを有するバイオニック歩行ロボット（二足、四足、六足、八足などを含む）となってもよい。
【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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【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【国際調査報告】
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