[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2012091300A - Legged robot - Google Patents

Legged robot Download PDF

Info

Publication number
JP2012091300A
JP2012091300A JP2010242170A JP2010242170A JP2012091300A JP 2012091300 A JP2012091300 A JP 2012091300A JP 2010242170 A JP2010242170 A JP 2010242170A JP 2010242170 A JP2010242170 A JP 2010242170A JP 2012091300 A JP2012091300 A JP 2012091300A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
finger
walking
hand
pressure sensor
robot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010242170A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Majima
正男 真島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2010242170A priority Critical patent/JP2012091300A/en
Publication of JP2012091300A publication Critical patent/JP2012091300A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the stability of the posture of a robot body by the control using a pressure sensor during four leg walking, by avoiding the gripping surface of a hand finger from being damaged during four leg walking.SOLUTION: The four leg walking is stably performed by a knuckle walking using hands 209, 212 installed in upper limbs of a legged robot having four limbs. In the right hand 209, hand pressure sensors 107a, 112a for ground detection are arranged at finger dorsal surfaces 125a, 126a of two fingers 101a, 102a. Moreover, in the left hand 212, hand pressure sensors 107b, 112b for ground detection are arranged at finger dorsal surfaces 125b, 126b of two fingers 101b, 102b. The posture at the knuckle walking is controlled by using these hand pressure sensors 107a, 112a, 107b and 112b.

Description

本発明は、4肢を有し、2足歩行及び4足歩行を行う脚式ロボットに関する。   The present invention relates to a legged robot that has four limbs and performs bipedal walking and quadrupedal walking.

近年、2足歩行、4足歩行を行う様々な脚式の移動ロボットが開発されている。その中で、2足歩行、4足歩行、梯子登り、枝渡りと多くの移動形態をとれるロボットの研究が進められている(非特許文献1参照)。1つのロボットで多くの移動形態をとれることで、様々な環境での移動が可能となる。   In recent years, various legged mobile robots that perform bipedal walking and quadrupedal walking have been developed. Among them, research on robots that can take many forms of movement, such as bipedal walking, quadrupedal walking, ladder climbing, and branching (see Non-Patent Document 1). Since a single robot can take many forms of movement, it can move in various environments.

人間の生活を支援するロボットの1つの形態として、人の側に常にあり、物を持ってきたり、片付けたり等の軽作業を行うことが考えられる。移動手段は車輪型では階段等段差の移動が難しいため、脚式が望ましい。また、グリッパでは軽作業が限られるため、手には多指ハンドを備えることが望ましい。多指ハンドを備えることで、ドアノブを把持してドアの開閉等にも対応できる。   One form of a robot that supports human life is to always be on the side of the person and carry out light tasks such as bringing objects and tidying up. Since the moving means is difficult to move a step such as a staircase with a wheel type, a leg type is desirable. In addition, since light work is limited in the gripper, it is desirable to provide a multi-finger hand in the hand. By providing a multi-fingered hand, the door knob can be grasped and the door can be opened and closed.

脚式ロボットとしては2足歩行ロボットが開発され、既にホビーロボットとして市販されている。安定して2足歩行を行うためには、ロボット、環境(床面等)のモデル化とそれに基づく運動生成が必要である。動力学を考慮しないで済む静歩行でさえ、支持脚の足裏に重心の投影点を置く制御は、床に置いてある物、表面状態が異なる床面、階段等に対応することは簡単ではない。一方、4足歩行では重心の投影点は3脚の支持多角形内に置けば良いので制御はより2足歩行に比べて大幅に容易である。   A biped walking robot has been developed as a legged robot and is already on the market as a hobby robot. In order to perform biped walking stably, it is necessary to model the robot and the environment (floor surface, etc.) and generate motion based on it. Even for static walking that does not require consideration of dynamics, the control of placing the projected point of the center of gravity on the soles of the supporting legs is not easy to cope with objects placed on the floor, floor surfaces with different surface conditions, stairs, etc. Absent. On the other hand, in quadruped walking, the center of gravity projection should be placed within a tripod support polygon, so control is much easier compared to biped walking.

米田裕成、関山浩介、長谷川泰久、福田敏男、「マルチロコモーションロボットの角運動量考慮による垂直梯子登り動作」、第26回日本ロボット学会講演会、RSJ2008AC1D2−01、2008年Yoneda Hironari, Sekiyama Kosuke, Hasegawa Yasuhisa, Fukuda Toshio, “Vertical Ladder Climbing Motion Considering Angular Momentum Consideration of Multilocomotion Robots”, 26th Annual Conference of the Robotics Society of Japan, RSJ2008AC1D2-01, 2008

ところで、人間、類人猿の掌側にあたる指の把持面は敏感である。ロボットの把持機能の高い多指ハンドの指先も同様である。脚式ロボットが4足歩行で上肢部の手部を接地する場合は、手部における指部の把持面を保護する必要がある。   By the way, the gripping surface of a finger corresponding to the palm side of a human or an ape is sensitive. The same applies to the fingertips of a multi-fingered hand having a high robot gripping function. When a legged robot makes a four-legged walk and touches the hand of the upper limb, it is necessary to protect the gripping surface of the finger on the hand.

また、4足歩行は2足歩行に比較して制御が安定な分容易ではあるが、重心の把握が必要である。そのため、4足歩行を行う脚式ロボットでは、ジャイロ、加速度センサ等の姿勢制御センサ、4肢の力覚センサの他、足部及び手部に地面等の歩行面に接触する圧覚センサを設ける必要がある。しかしながら、これまでの多指ハンドを備えて4足歩行を行う脚式ロボットの例は無く、また、指部の接地時の圧覚センサによる接地検出も行われていなかった。   In addition, quadruped walking is easier as compared to biped walking, but it is easier to control, but it is necessary to grasp the center of gravity. For this reason, legged robots that perform four-legged walking require posture sensors such as gyros and acceleration sensors, force sensors for the four limbs, and pressure sensors that touch the walking surface such as the ground on the feet and hands. There is. However, there has been no example of a legged robot that has a multi-fingered hand and performs four-legged walking, and contact detection by a pressure sensor at the time of touching the finger has not been performed.

そこで、本発明は、手部の指部の把持面が4足歩行時に損傷するのを回避し、4足歩行時に圧覚センサを用いた制御によってロボット本体の姿勢の安定性の向上を図る脚式ロボットを提供することを目的とするものである。   Therefore, the present invention avoids the gripping surface of the finger part of the hand from being damaged when walking on four legs, and improves the stability of the posture of the robot body by control using a pressure sensor when walking on four legs. The purpose is to provide a robot.

本発明は、体幹部と、前記体幹部に連結された2つの下肢部と、前記体幹部に連結された2つの上肢部と、を有するロボット本体を備え、前記各下肢部は、歩行の際に歩行面に接する足部を有し、前記各上肢部は、腕部と、前記腕部に連結され、把持対象物を把持可能な手部とを有し、前記2つの下肢部を用いて2足歩行が可能であり、前記2つの下肢部及び前記2つの上肢部を用いて4足歩行が可能な脚式ロボットにおいて、前記各手部が歩行面に接地したか否かを検出する手部圧覚センサと、前記各足部が歩行面に接地したか否かを検出する足部圧覚センサと、前記手部圧覚センサ及び前記足部圧覚センサの検出結果により前記ロボット本体の重心を求めて前記ロボット本体の姿勢を制御する制御部と、を備え、前記各手部は、4足歩行時に指関節を屈曲させて把持面とは反対側の指背面を歩行面に接地させる指部を有し、前記手部圧覚センサは、前記各手部の指部の指背面に設置されていることを特徴とする。   The present invention includes a robot body having a trunk, two lower limbs connected to the trunk, and two upper limbs connected to the trunk, and each of the lower limbs is in walking. Each of the upper limbs has an arm part and a hand part connected to the arm part and capable of gripping a gripping object, and using the two lower limb parts. In a legged robot capable of walking on two legs and capable of walking on four legs using the two lower limbs and the two upper limbs, a hand for detecting whether or not each of the hands touches the walking surface. A body pressure sensor, a foot pressure sensor for detecting whether or not each of the feet touches the walking surface, and a center of gravity of the robot body based on detection results of the hand pressure sensor and the foot pressure sensor. A control unit that controls the posture of the robot body, and each hand unit is a quadruped walking The finger joint is bent to contact the back surface of the finger opposite to the gripping surface to the walking surface, and the hand pressure sensor is installed on the finger back surface of the finger portion of each hand portion. It is characterized by that.

また、本発明は、体幹部と、前記体幹部に連結された2つの下肢部と、前記体幹部に連結された2つの上肢部と、を有するロボット本体を備え、前記各下肢部は、歩行の際に歩行面に接する足部を有し、前記各上肢部は、腕部と、前記腕部に連結され、把持対象物を把持可能な手部とを有し、前記2つの下肢部を用いて2足歩行が可能であり、前記2つの下肢部及び前記2つの上肢部を用いて4足歩行が可能な脚式ロボットにおいて、前記各手部が歩行面に接地したか否かを検出する手部圧覚センサと、前記各足部が歩行面に接地したか否かを検出する足部圧覚センサと、前記手部圧覚センサ及び前記足部圧覚センサの検出結果により前記ロボット本体の重心を求めて前記ロボット本体の姿勢を制御する制御部と、を備え、前記各手部は、4足歩行時に指関節を屈曲させて把持面とは反対側の指背面を歩行面に接地させる指部を複数有し、前記手部圧覚センサは、前記各手部の各指部の指背面に設置されていることを特徴とする。   The present invention also includes a robot body having a trunk, two lower limbs connected to the trunk, and two upper limbs connected to the trunk, and each lower limb is a walking Each of the upper limbs has an arm part and a hand part connected to the arm part and capable of gripping the object to be gripped. In a legged robot that can be walked on two legs and can walk on four legs using the two lower limbs and the two upper limbs, it is detected whether or not each hand part touches the walking surface. A hand pressure sensor, a foot pressure sensor that detects whether or not each foot is in contact with the walking surface, and a center of gravity of the robot body based on a detection result of the hand pressure sensor and the foot pressure sensor. And a control unit for controlling the posture of the robot main body, and each of the hand units is 4 Bending the finger joints during walking and having a plurality of finger portions that contact the back surface of the finger opposite to the gripping surface with the walking surface, the hand pressure sensor is installed on the finger back surface of each finger portion of each hand portion It is characterized by being.

本発明によれば、各手部の指部の指背面を歩行面に接地させて4足歩行を行うようにしている。これにより、4足歩行時に手部の指部の把持面が損傷するのを回避することができる。そして、4足歩行時は、各圧覚センサを用いたロボット本体の姿勢制御によりロボット本体の姿勢の安定性を向上させることができる。   According to the present invention, the four-legged walking is performed by grounding the finger back surface of the finger portion of each hand portion to the walking surface. Thereby, it is possible to avoid the gripping surface of the finger part of the hand part from being damaged when walking on four legs. When walking on four legs, the posture stability of the robot body can be improved by the posture control of the robot body using each pressure sensor.

本発明の第1実施形態に係る脚式ロボットの概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of a legged robot according to a first embodiment of the present invention. 各手部の構成を示す斜視図であり、(a)は左手部の斜視図、(b)は右手部の斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of each hand part, (a) is a perspective view of a left hand part, (b) is a perspective view of a right hand part. 脚式ロボットの移動動作を示す図であり、(a)はナックル歩行、(b)は2足歩行、(c)は3足歩行、(d)はよじ登り動作を示す図である。It is a figure which shows the movement operation | movement of a legged robot, (a) is a knuckle walk, (b) is a bipedal walk, (c) is a 3 legged walk, (d) is a figure which shows a climbing action. 脚式ロボットの制御システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the control system of a legged robot. 制御システムの上肢ユニットにおける接続状態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the connection state in the upper limb unit of a control system. 静歩行での歩行安定性を説明するために脚式ロボットを上方から見た模式図である。(a)はナックル歩行での4脚支持状態である。(b)はナックル歩行あるいは物を運ぶ3足歩行での3脚支持状態である。(c)は物を運ぶ3足歩行での2脚支持状態あるいは2足歩行での2脚支持状態である。(d)は2足歩行での1脚支持状態である。It is the schematic diagram which looked at the legged robot from the top, in order to explain the walking stability in static walking. (A) is a four-leg support state in a knuckle walk. (B) is a three-leg support state in a knuckle walk or a three-leg walk for carrying an object. (C) is a two-legged support state in a three-legged walking or a two-legged support state in a two-legged walking. (D) is a one-leg support state with two legs walking. 4足歩行(ナックル歩行)での歩行制御を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the walking control in four-legged walking (knuckle walking). 3足歩行での歩行制御を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the walking control in a three-legged walking. 第1実施形態に係る脚式ロボットの手部の接地制御を行ったときの接地状態を示す図であり、(a)は手部の接地制御前の状態、(b)は手部の接地制御後の状態を示している。It is a figure which shows the earthing | grounding state when performing grounding control of the hand part of the legged robot which concerns on 1st Embodiment, (a) is the state before grounding control of a hand part, (b) is grounding control of a hand part. The later state is shown. 第1実施形態に係る脚式ロボットの制御システムによる接地制御のフローチャートである。It is a flowchart of the earthing | grounding control by the control system of the legged robot which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る脚式ロボットの手部の接地制御を行ったときの接地状態を示す図であり、(a)は手部の接地制御前の状態、(b)は手部の接地制御後の状態を示している。It is a figure which shows the grounding state when performing the grounding control of the hand part of the legged robot which concerns on 2nd Embodiment, (a) is the state before the grounding control of a hand part, (b) is the grounding control of a hand part. The later state is shown. 第2実施形態に係る脚式ロボットの制御システムによる接地制御のフローチャートである。It is a flowchart of the grounding control by the control system of the legged robot which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る脚式ロボットの概略構成を示す斜視図である。図1に示すように、脚式ロボット100のロボット本体100Aは、体幹部205と、体幹部205に連結された頭部206と、体幹部205に連結された2つの上肢部201,202と、体幹部205に連結された2つの下肢部203,204と、を備えている。脚式ロボット100は、2つの下肢部203,204を用いて2足歩行が可能であり、2つの下肢部203,204及び2つの上肢部201,202を用いて4足歩行が可能に構成されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a legged robot according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the robot body 100A of the legged robot 100 includes a trunk 205, a head 206 coupled to the trunk 205, two upper limbs 201 and 202 coupled to the trunk 205, Two lower limbs 203 and 204 connected to the trunk 205. The legged robot 100 is configured to be able to walk on two legs using two lower limbs 203 and 204, and to be able to walk on four legs using two lower limbs 203 and 204 and two upper limbs 201 and 202. ing.

体幹部205の右側には、右上肢部201及び右下肢部203が設けられ、体幹部205の左側には、左上肢部202及び左下肢部204が設けられている。つまり、右上肢部201と左上肢部202とが、X−Z面に対して互いに対称配置されている。また、右下肢部203と左下肢部204とが、X−Z面に対して互いに対称配置されている。体幹部205は、胸部219と、腹部220と、腰部221とからなり、胸部219の上部に頭部206が連結されている。   An upper right limb 201 and a right lower limb 203 are provided on the right side of the trunk 205, and a left upper limb 202 and a left lower limb 204 are provided on the left of the trunk 205. That is, the upper right limb 201 and the left upper limb 202 are arranged symmetrically with respect to the XZ plane. Further, the right lower limb portion 203 and the left lower limb portion 204 are arranged symmetrically with respect to the XZ plane. The trunk 205 includes a chest 219, an abdomen 220, and a waist 221, and a head 206 is connected to the upper part of the chest 219.

各上肢部201,202は、腕部231,232と手部209,212とを有して構成される。具体的に説明すると、右上肢部201は、体幹部205の胸部219の右側に基端部が連結された右上腕207と右上腕207の先端部に基端部が連結された右前腕208とからなる右腕部231を有している。また、右上肢部201は、右腕部231の右前腕208に、右腕部231の軸回りに回転可能に連結された右手部209を有している。また、右手部209は、右腕部231に対して揺動可能に連結されている。   Each of the upper limbs 201 and 202 includes arm parts 231 and 232 and hand parts 209 and 212. Specifically, the upper right limb 201 includes an upper right arm 207 having a proximal end connected to the right side of the chest 219 of the trunk 205 and a right forearm 208 having a proximal end connected to the distal end of the upper right arm 207. And a right arm portion 231. The right upper limb portion 201 has a right hand portion 209 that is connected to the right forearm 208 of the right arm portion 231 so as to be rotatable about the axis of the right arm portion 231. Further, the right hand portion 209 is connected to the right arm portion 231 so as to be swingable.

また、左上肢部202は、体幹部205の胸部219の左側に基端部が連結された左上腕210と左上腕210の先端部に基端部が連結された左前腕211とからなる左腕部232を有している。また、左上肢部202は、左腕部232の左前腕211に、左腕部232の軸回りに回転可能に連結された左手部212を有している。また、左手部212は、左腕部232に対して揺動可能に連結されている。各手部209、212は、把持対象物を把持可能に複数(本第1実施形態では、3つ)の指を有している多指ハンドである。   The left upper limb 202 is a left arm that includes a left upper arm 210 having a base end connected to the left side of the chest 219 of the trunk 205 and a left forearm 211 having a base end connected to the tip of the left upper arm 210. 232. The left upper limb 202 has a left hand 212 connected to the left forearm 211 of the left arm 232 so as to be rotatable about the axis of the left arm 232. Further, the left hand portion 212 is swingably connected to the left arm portion 232. Each of the hand portions 209 and 212 is a multi-fingered hand having a plurality of (three in the first embodiment) fingers so as to be able to grip a gripping object.

また、各下肢部203,204は、歩行の際に地面又は床面等の歩行面に接する各足部215,218を有している。具体的に説明すると、右下肢部203は、体幹部205の腰部221の下部に基端部が連結された右大腿部213と、右大腿部213の先端部に基端部が連結された右下腿部214と、右下腿部214の先端部に連結された右足部215とを有している。また、左下肢部204は、体幹部205の腰部221の下部に基端部が連結された左大腿部216と、左大腿部216の先端部に基端部が連結された左下腿部217と、左下腿部217の先端部に連結された左足部218とを有している。   The lower limbs 203 and 204 have feet 215 and 218 that are in contact with a walking surface such as a ground surface or a floor surface during walking. More specifically, the right lower limb 203 has a right thigh 213 whose base end is connected to the lower part of the waist 221 of the trunk 205 and a base end connected to the tip of the right thigh 213. The right leg part 214 and the right leg part 215 connected to the tip part of the right leg part 214 are provided. The left lower limb 204 includes a left thigh 216 having a base end connected to the lower portion of the waist 221 of the trunk 205 and a left lower leg having a base connected to the distal end of the left thigh 216. 217 and a left foot 218 connected to the tip of the left crus 217.

なお、図示は省略するが、各部は以下の自由度を持ち、その駆動、制御に必要なアクチュエータ及びセンサを備えている。頭部206は、自由度が3(内訳:ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸)、体幹部205は、自由度が3(内訳:ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸)である。また、各上肢部201,202は、自由度が7(内訳:肩ピッチ軸、肩ロール軸、上腕ヨー軸、肘ピッチ軸、前腕ヨー軸、手首ピッチ軸、手首ロール軸)である。また、各下肢部203,204は、自由度が6(内訳:股ヨー軸、股ピッチ軸、股ロール軸、膝ピッチ軸、足首ピッチ軸、足首ロール軸)である。また、各手部209,212は自由度が6、各足部215,218は自由度が6である。これらの自由度は一例である。なお、足部215,218はよじ登りにより適した形態にするため冗長であるが、ロール軸とピッチ軸の自由度2とすることも可能である。また、上腕部207,210と前腕部208,211のヨー軸はどちらか一方を省略することも可能である。   Although not shown, each unit has the following degrees of freedom, and includes actuators and sensors necessary for driving and controlling the units. The head 206 has a degree of freedom of 3 (breakdown: yaw axis, pitch axis, roll axis), and the trunk 205 has a degree of freedom of 3 (breakdown: yaw axis, pitch axis, roll axis). Each of the upper limbs 201 and 202 has a degree of freedom of 7 (breakdown: shoulder pitch axis, shoulder roll axis, upper arm yaw axis, elbow pitch axis, forearm yaw axis, wrist pitch axis, wrist roll axis). The lower limbs 203 and 204 have 6 degrees of freedom (breakdown: crotch yaw axis, crotch pitch axis, crotch roll axis, knee pitch axis, ankle pitch axis, ankle roll axis). Each of the hand portions 209 and 212 has 6 degrees of freedom, and each of the foot portions 215 and 218 has 6 degrees of freedom. These degrees of freedom are examples. The legs 215 and 218 are redundant in order to make them more suitable for climbing, but it is also possible to have two degrees of freedom of the roll axis and the pitch axis. In addition, either one of the yaw axes of the upper arm portions 207 and 210 and the forearm portions 208 and 211 can be omitted.

次に、各手部209,212の構成について詳細に説明する。図2は、各手部209,212の構成を示す斜視図であり、図2(a)は左手部212の斜視図、図2(b)は右手部209の斜視図である。   Next, the structure of each hand part 209,212 is demonstrated in detail. 2 is a perspective view showing the configuration of each of the hand portions 209 and 212. FIG. 2 (a) is a perspective view of the left hand portion 212, and FIG. 2 (b) is a perspective view of the right hand portion 209.

図2(a)に示すように、左手部212は、手首105bを介して左前腕211に連結されている。左手部212は、人差指101b、中指102b及び拇指103bの3本の指を有している。各指101b,102bは、把持対象物を把持する際に、掌104b側に各指関節で屈曲する。   As shown in FIG. 2A, the left hand portion 212 is connected to the left forearm 211 via the wrist 105b. The left hand unit 212 has three fingers, the index finger 101b, the middle finger 102b, and the thumb finger 103b. The fingers 101b and 102b bend at the finger joints toward the palm 104b when holding the object to be held.

各指101b,102b,103bは2関節になっており、各指関節に1自由度を備える。人差指101bは、先端に配置された第1リンク108bと、第1指関節109bで第1リンク108bに連結されるとともに、第2指関節111bで手部本体106bに連結された第2リンク110bとを有している。中指102bは、先端に配置された第1リンク113bと、第1指関節114bで第1リンク113bに連結されるとともに、第2指関節116bで手部本体106bに連結された第2リンク115bとを有している。拇指103bは、先端に配置された第1リンク117bと、第1指関節118bで第1リンク117bに連結されるとともに、第2指関節120bで手部本体106bに連結された第2リンク119bとを有している。   Each finger 101b, 102b, 103b has two joints, and each finger joint has one degree of freedom. The index finger 101b is connected to the first link 108b disposed at the tip, the first finger joint 109b to the first link 108b, and the second finger joint 111b to the second link 110b connected to the hand body 106b. have. The middle finger 102b is connected to the first link 113b disposed at the tip, the first finger joint 114b to the first link 113b, and the second finger joint 116b to the second link 115b connected to the hand body 106b. have. The thumb finger 103b is connected to the first link 117b disposed at the tip, the first finger joint 118b to the first link 117b, and the second finger joint 120b to the second link 119b connected to the hand body 106b. have.

図2(a)中に示した座標系で、人差指101bの第1指関節109b、第2指関節111b、中指102bの第1指関節114b、第2指関節116bは、ロール軸の自由度をもっている。拇指103bの第1指関節118bはピッチ軸の自由度をもっている。第2指関節120bはヨー軸の自由度をもっている。この図2(a)は左手部212を示しており、右手部209はX−Z平面で左手部212と左右対称となり、図2(b)に示している。   In the coordinate system shown in FIG. 2A, the first finger joint 109b, the second finger joint 111b of the index finger 101b, the first finger joint 114b of the middle finger 102b, and the second finger joint 116b have a degree of freedom of the roll axis. Yes. The first finger joint 118b of the thumb 103b has a degree of freedom of the pitch axis. The second finger joint 120b has a degree of freedom of the yaw axis. 2A shows the left hand portion 212, and the right hand portion 209 is symmetrical with the left hand portion 212 in the XZ plane and is shown in FIG. 2B.

図2(b)に示すように、右手部209は、手首105aを介して右前腕208に連結されている。右手部209は、人差指101a、中指102a及び拇指103aの3本の指を有している。各指101a,102aは、把持対象物を把持する際に、掌104a側に各指関節で屈曲する。   As shown in FIG. 2B, the right hand part 209 is connected to the right forearm 208 via the wrist 105a. The right hand unit 209 has three fingers, an index finger 101a, a middle finger 102a, and a thumb finger 103a. Each finger 101a, 102a bends to the palm 104a side at each finger joint when grasping the grasped object.

各指101a,102a,103aは2関節になっており、各指関節に1自由度を備える。人差指101aは、先端に配置された第1リンク108aと、第1指関節109aで第1リンク108aに連結されるとともに、第2指関節111aで手部本体106aに連結された第2リンク110aとを有している。中指102aは、先端に配置された第1リンク113aと、第1指関節114aで第1リンク113aに連結されるとともに、第2指関節116aで手部本体106aに連結された第2リンク115aとを有している。拇指103aは、先端に配置された第1リンク117aと、第1指関節118aで第1リンク117aに連結されるとともに、第2指関節120aで手部本体106aに連結された第2リンク119aとを有している。   Each finger 101a, 102a, 103a has two joints, and each finger joint has one degree of freedom. The index finger 101a is connected to the first link 108a arranged at the tip, the first finger joint 109a to the first link 108a, and the second finger joint 111a to the second link 110a connected to the hand body 106a. have. The middle finger 102a is connected to the first link 113a disposed at the tip, the second finger 115a connected to the first link 113a by the first finger joint 114a, and the second link 115a connected to the hand body 106a by the second finger joint 116a. have. The thumb 103a is connected to the first link 117a disposed at the tip, the first finger joint 118a to the first link 117a, and the second finger joint 120a to the second link 119a connected to the hand body 106a. have.

右手部209で把持対象物を把持する際には、人差指101aの第1リンク108aの把持面121aと第2リンク110aの把持面122aとを把持対象物に接触させる。また、中指102aの第1リンク113aの把持面123aと第2リンク115aの把持面124aとを把持対象物に接触させる。   When gripping the gripping object with the right hand unit 209, the gripping surface 121a of the first link 108a and the gripping surface 122a of the second link 110a of the index finger 101a are brought into contact with the gripping object. Further, the gripping surface 123a of the first link 113a and the gripping surface 124a of the second link 115a of the middle finger 102a are brought into contact with the gripping object.

左手部212で把持対象物を把持する際には、人差指101bの第1リンク108bの把持面121bと第2リンク110bの把持面122bとを把持対象物に圧接させる。また、中指102bの第1リンク113bの把持面123bと第2リンク115bの把持面124bとを把持対象物に圧接させる。   When gripping the gripping object with the left hand portion 212, the gripping surface 121b of the first link 108b and the gripping surface 122b of the second link 110b of the index finger 101b are pressed against the gripping object. Further, the gripping surface 123b of the first link 113b of the middle finger 102b and the gripping surface 124b of the second link 115b are pressed against the gripping object.

ところで、把持動作可能な指をもつ類人猿では、4足歩行時に手の指背面を地面につける。これはナックル歩行と呼ばれる。本第1実施形態では、脚式ロボット100は、状況に応じて2足歩行と4足歩行を使い分け、4足歩行時は、立ち気味の姿勢の方が姿勢の差が少なく、手の指への荷重を減らすことができるため、ナックル歩行としている。ナックル歩行は、4足歩行時の上肢部の実質的な長さに手部の一部を含められるようになるため、立ち気味の姿勢に適している。また、邪魔にならないサイズを考えた時、ロボット本体100Aの身長に対する手部209,212の長さの割合は大きくなる。これは、多指ハンドである手部209,212の指関節数が多く、機構が複雑になるためである。ナックル歩行を用いることで、手部209,212の長さを上述の立ち気味の姿勢に活かすことができる。   By the way, in an ape having fingers that can be gripped, the back of the finger of the hand is put on the ground when walking on four legs. This is called knuckle walking. In the first embodiment, the legged robot 100 uses two-legged walking and four-legged walking depending on the situation, and during the four-legged walking, the standing posture is less likely to have a difference in posture, and to the fingers of the hand. Because it can reduce the load of the knuckle walking. The knuckle walking is suitable for a standing posture because a part of the hand can be included in the substantial length of the upper limb when walking on four legs. Further, when considering a size that does not get in the way, the ratio of the length of the hand portions 209 and 212 to the height of the robot main body 100A increases. This is because the number of finger joints of the hand portions 209 and 212 which are multi-finger hands is large and the mechanism becomes complicated. By using knuckle walking, the lengths of the hand portions 209 and 212 can be utilized in the above-mentioned standing posture.

具体的に説明すると、本第1実施形態では、4足歩行時に、図2に示すように、各手部209,212の人差指101a,101bを第1指関節109a,109bで屈曲させるとともに、中指102a,102bを第1指関節114a,114bで屈曲させる。そして、右手部209の人差指101aの第1リンク108aの把持面121aとは反対側の指背面125aを歩行面に接地させるとともに、中指102aの第1リンク113aの把持面123aとは反対側の指背面126aを歩行面に接地させる。同様に、左手部212の人差指101bの第1リンク108bの把持面121bとは反対側の指背面125bを地面や床面等の歩行面に接地させるとともに、中指102bの第1リンク113bの把持面123bとは反対側の指背面126bを歩行面に接地させる。なお、本第1実施形態では、拇指103a,103bは、4足歩行時には使用しない。つまり、人差指101a,101b及び中指102a,102bが、4足歩行時に使用する指部となる。   Specifically, in the first embodiment, when walking on four legs, as shown in FIG. 2, the index fingers 101a and 101b of the respective hands 209 and 212 are bent at the first finger joints 109a and 109b, and the middle finger 102a and 102b are bent at the first finger joints 114a and 114b. Then, the finger back surface 125a of the index finger 101a of the right hand part 209 opposite to the grip surface 121a of the first link 108a is grounded to the walking surface, and the finger of the middle finger 102a opposite to the grip surface 123a of the first link 113a is grounded. The back surface 126a is grounded to the walking surface. Similarly, the finger back surface 125b opposite to the grip surface 121b of the first link 108b of the index finger 101b of the left hand portion 212 is grounded to a walking surface such as the ground or a floor surface, and the grip surface of the first link 113b of the middle finger 102b. The finger back 126b opposite to 123b is grounded to the walking surface. In the first embodiment, the thumbs 103a and 103b are not used when walking on four legs. That is, the index fingers 101a and 101b and the middle fingers 102a and 102b become finger portions used when walking on four legs.

ところで、手部209,212は、上肢部で最も細いリンクである。従って、本第1実施形態では、各手部209,212は、4足歩行時に使用する指部を複数有しており、複数の指部を接地させることで、荷重を分散し、指部を保護している。各手部209,212は、各指部101a,101b,102a,102bの第1指関節における関節角度を約90度とし、掌104a,104bを後方に向けた姿勢に設定される。   By the way, the hand parts 209 and 212 are the thinnest links in the upper limbs. Therefore, in the first embodiment, each of the hand portions 209 and 212 has a plurality of finger portions used when walking on four legs, and by grounding the plurality of finger portions, the load is distributed, Protected. The hand portions 209 and 212 are set to postures in which the joint angles of the first finger joints of the finger portions 101a, 101b, 102a, and 102b are about 90 degrees, and the palms 104a and 104b are directed backward.

本第1実施形態の脚式ロボット100は、4足歩行(ナックル歩行)の他、2足歩行、3足歩行、よじ登り等の移動動作が可能である。図3を用いて脚式ロボット100の移動動作について説明する。図3(a)はナックル歩行、図3(b)は2足歩行、図3(c)は物を運ぶ3足歩行、図3(d)はよじ登り動作を示している。図3(c)ではロボットは右手部209で物501を持っている。図3(d)では脚式ロボット100は右手部209、左手部212、右足部215及び左足部218で棒502をよじ登っている。   The legged robot 100 of the first embodiment is capable of moving operations such as bipedal walking (knuckle walking), bipedal walking, tripedal walking, and climbing. The movement operation of the legged robot 100 will be described with reference to FIG. 3 (a) shows a knuckle walk, FIG. 3 (b) shows a biped walk, FIG. 3 (c) shows a three-leg walk carrying an object, and FIG. 3 (d) shows a climbing operation. In FIG. 3C, the robot has the object 501 with the right hand part 209. In FIG. 3D, the legged robot 100 climbs the bar 502 with the right hand part 209, the left hand part 212, the right foot part 215, and the left foot part 218.

ナックル歩行又は3足歩行で支持脚となる上肢部201,202における手部209,212は、上述した通り、人差指101a,101bと中指102a,102bを第1指関節で約90度、手部209,212の内側に折り曲げる。そして、掌104a,104bをロボット本体100Aの後方に向ける。ここで、ロボット本体100Aの頭部206の顔が向いている方向を前方とし、その反対方向を後方としている。   As described above, the hand portions 209 and 212 of the upper limb portions 201 and 202 that serve as support legs in the knuckle walking or the three-legged walking include the index fingers 101a and 101b and the middle fingers 102a and 102b at about 90 degrees with the first finger joints, and the hand portion 209. , 212 is bent inside. Then, the palms 104a and 104b are directed to the rear of the robot body 100A. Here, the direction in which the face of the head 206 of the robot body 100A faces is the front, and the opposite direction is the rear.

こうすることで、右手部209の指部である人差指101a及び中指102aにおける第2リンク110a,115aと掌104aを有する手部本体106aを上肢部の長さの一部とすることができる。また、左手部212の指部である人差指101b及び中指102bにおける第2リンク110b,115bと掌104bを有する手部本体106bを上肢部の長さの一部とすることができる。したがって、上腕部及び前腕部からなる腕部231,232の長さを下肢部203,204に比較してそれ程長くしなくても、極端な前傾姿勢をとらずに済み、4足歩行から2足歩行、2足立ちの移行が容易になる。また、各指101a,102a,101b,102bへの荷重も小さくなる。   By doing so, the hand main body 106a having the second links 110a and 115a and the palm 104a in the index finger 101a and the middle finger 102a which are the fingers of the right hand 209 can be made a part of the length of the upper limb. In addition, the hand main body 106b having the second links 110b and 115b and the palm 104b in the index finger 101b and the middle finger 102b, which are the fingers of the left hand 212, can be a part of the length of the upper limb. Therefore, even if the length of the arm portions 231 and 232 composed of the upper arm portion and the forearm portion is not so long as compared with the lower limb portions 203 and 204, it is not necessary to take an extreme forward leaning posture, and 2 Transition between walking and standing on two feet is facilitated. Also, the load on each finger 101a, 102a, 101b, 102b is reduced.

さらに、把持面121a,123a,121b,123bとは反対側の指背面125a,126a,125b,126bを歩行面に接地させるようにしている。したがって、掌104a,104b及び各指101a,102a,101b,102bの把持面121a,122a,123a,124a,121b,122b,123b,124bが損傷するのを回避することができる。   Furthermore, the finger back surfaces 125a, 126a, 125b, and 126b on the opposite side to the grip surfaces 121a, 123a, 121b, and 123b are grounded to the walking surface. Therefore, it is possible to avoid the palms 104a and 104b and the gripping surfaces 121a, 122a, 123a, 124a, 121b, 122b, 123b, and 124b of the fingers 101a, 102a, 101b, and 102b from being damaged.

上記の移動動作を人間の生活環境の大きな部分である屋内に当てはめてみる。ナックル歩行は最も多用される。物が置いてある床面、カーペット、畳等の柔らかさ、表面状態の異なる床面、段差、階段においても、安定に転倒することなく、移動することができる。2足歩行は、フローリング等の歩行制御が容易な床面の移動、両手で持つ必要のある物の持ち運びに用いる。但し、安定に歩行するため、制御は複雑になり、場合によっては転倒の可能性がある。尚、ドアの開閉時も2足立ちになる。片手で物を運ぶ3足歩行は、小物の持ち運びを、上記の状況において、2足歩行に比べて安定に行うことができる。よじ登りは歩行では移動できない場合に用いられる。手足の把持により体を支え、3点支持により移動する。高い台や机の上へ(あるいはその逆)が一例である。   Let's apply the above movement to indoors, which is a large part of the human living environment. Knuckle walking is most frequently used. Even on floors, carpets, tatami mats, etc. on which objects are placed, floors, steps, and stairs with different surface conditions can be moved without falling down stably. Biped walking is used for floor movements such as flooring that can be easily controlled, and for carrying things that need to be held with both hands. However, since the walking is stable, the control is complicated, and in some cases, there is a possibility of falling. In addition, when opening and closing the door, it will stand on two feet. A three-legged walk that carries an object with one hand can carry an accessory more stably than the two-legged walk in the above situation. Climbing is used when you cannot move by walking. The body is supported by gripping the limbs and moved by three-point support. An example is on a high table or desk (or vice versa).

ところで、図3(a)に示すように、右足部215の足裏面には、歩行制御のため、右足部215が歩行面に接地したか否かを検出する足部圧覚センサ241が設置されている。同様に、左足部218の足裏面には、左足部218が歩行面に接地したか否かを検出する足部圧覚センサ242が設置されている。   As shown in FIG. 3A, a foot pressure sensor 241 for detecting whether or not the right foot 215 is in contact with the walking surface is installed on the back surface of the right foot 215 for the purpose of walking control. Yes. Similarly, a foot pressure sensor 242 that detects whether or not the left foot 218 is in contact with the walking surface is installed on the back surface of the left foot 218.

更に、本第1実施形態では、手部209,212を用いてナックル歩行を安定して行うために、図2に示すように、各指背面125a,126a,125b,126bに各手部圧覚センサ107a,112a,107b,112bが設置されている。手部圧覚センサ107a,112aは、右手部209が歩行面に接地したか否かを検出するためのものであり、手部圧覚センサ107b,112bは、左手部212が歩行面に接地したか否かを検出するためのものである。   Further, in the first embodiment, in order to stably perform knuckle walking using the hand portions 209 and 212, as shown in FIG. 2, each hand portion pressure sensor is provided on each finger back surface 125a, 126a, 125b and 126b. 107a, 112a, 107b, 112b are installed. The hand pressure sensors 107a and 112a are for detecting whether or not the right hand portion 209 is in contact with the walking surface. The hand pressure sensors 107b and 112b are used to determine whether or not the left hand portion 212 is in contact with the walking surface. It is for detecting.

これら圧覚センサ107a,112a,107b,112b,241,242は、ロボット本体100Aの重心を求めるのに用いられる。本第1実施形態では、ロボット本体100Aの重心を求めるのに必要な手部圧覚センサ107a,112a,107b,112bを各手部209,212の指部の指背面125a,126a,125b,126bに設置している。したがって、手部209,212による把持動作では、手部圧覚センサ107a,112a,107b,112bが把持対象物に接触するのを回避できるので、手部圧覚センサ107a,112a,107b,112bによる誤検出を回避することができる。   These pressure sensors 107a, 112a, 107b, 112b, 241, 242 are used to obtain the center of gravity of the robot body 100A. In the first embodiment, the hand pressure sensors 107a, 112a, 107b, and 112b necessary for obtaining the center of gravity of the robot body 100A are provided on the finger back surfaces 125a, 126a, 125b, and 126b of the finger portions of the hand portions 209 and 212, respectively. It is installed. Therefore, in the gripping operation by the hand portions 209 and 212, the hand pressure sensors 107a, 112a, 107b, and 112b can be prevented from coming into contact with the gripping object, so that erroneous detection by the hand pressure sensors 107a, 112a, 107b, and 112b. Can be avoided.

圧覚センサ107a,112a,107b,112b,241,242としては、感圧導電性ゴムの表面に電極を設け抵抗変化を検出するもの、ピエゾ抵抗を用いたもの、圧電体を用いたもの、静電容量検出型のものを用いることができる。   The pressure sensors 107a, 112a, 107b, 112b, 241, and 242 include an electrode provided on the surface of a pressure-sensitive conductive rubber to detect a resistance change, a sensor using a piezoresistor, a sensor using a piezoelectric body, an electrostatic sensor A capacitance detection type can be used.

この構成により、人差指101a,101bと中指102a,102bの関節角度を制御し、指背面の圧覚センサ107a,112a,107b,112bを接地させ、その信号をもとに安定してナックル歩行を行うことができる。   With this configuration, the joint angle between the index finger 101a, 101b and the middle finger 102a, 102b is controlled, the pressure sensors 107a, 112a, 107b, 112b on the back of the finger are grounded, and the knuckle walking is stably performed based on the signal. Can do.

また、把持動作においては、掌104a,104b、人差指101a,101b、中指102a,102b、拇指103a,103bを用いて様々な把持を行うことができる。指関節の関節角度を調整することで把持対象との接触点を多くできるため、安定な把持が可能である。   In the gripping operation, various grips can be performed using the palms 104a and 104b, the index fingers 101a and 101b, the middle fingers 102a and 102b, and the thumbs 103a and 103b. Since the number of contact points with the object to be grasped can be increased by adjusting the joint angle of the finger joint, stable grasping is possible.

なお、指の本数、関節数、自由度数は一例であり、これに限られるものではない。本数、関節数、自由度数が多くなれば、把持形態が増え、さらに操り等も可能になる。また、把持動作においては、既存の多指ハンドと同様に指、掌の把持面に圧覚センサを備えることで、把持制御の制御性を向上させることができる。   Note that the number of fingers, the number of joints, and the number of degrees of freedom are examples, and the present invention is not limited thereto. If the number, the number of joints, and the number of degrees of freedom increase, the number of grip forms increases and further manipulation and the like become possible. Further, in the gripping operation, the controllability of gripping control can be improved by providing a pressure sensor on the finger and palm gripping surfaces as in the existing multi-fingered hand.

次に、脚式ロボット100の全体の制御システムの概略について図4を用いて説明する。図4に示すように、制御部としての制御システム300は、コントローラユニット301、右上肢ユニット302、左上肢ユニット303、右下肢ユニット304、左下肢ユニット305、頭ユニット306、体幹ユニット307で構成される。各ユニットはそれぞれコントローラを備え、内部にあるアクチュエータの駆動制御、センサの駆動・検出制御、信号処理を行う。   Next, an outline of the overall control system of the legged robot 100 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the control system 300 as a control unit includes a controller unit 301, an upper right limb unit 302, a left upper limb unit 303, a right lower limb unit 304, a left lower limb unit 305, a head unit 306, and a trunk unit 307. Is done. Each unit is provided with a controller, and performs drive control of an internal actuator, drive / detection control of a sensor, and signal processing.

コントローラユニット301は各ユニットと制御信号を介して制御を行い、脚式ロボット全体の制御を行う。コントローラユニット301は内部の運動に係るプログラムと各ユニットからの制御信号に基づき各ユニットを制御し、ロボットを運動させる。運動に係るプログラムは予めコントローラユニット301に記憶されている他、外部からの通信により入力される。制御信号のインターフェース、通信プロトコルとしては、USB(Universal Serial Bus)、CAN(Controller Area Network)等を用いることができる。   The controller unit 301 controls each unit via a control signal to control the entire legged robot. The controller unit 301 controls each unit based on a program related to internal movement and a control signal from each unit, and moves the robot. The program related to exercise is stored in advance in the controller unit 301 and is input by communication from the outside. As a control signal interface and a communication protocol, USB (Universal Serial Bus), CAN (Controller Area Network), or the like can be used.

なお、この例ではコントローラユニット301に接続される各ユニットがコントローラを内蔵したが、各ユニットがコントローラを内蔵せず、コントローラユニット301から直接、各ユニットのアクチュエータの駆動、センサ信号の検出を行う構成も可能である。   In this example, each unit connected to the controller unit 301 has a built-in controller. However, each unit does not have a built-in controller, and the actuator is driven directly from the controller unit 301 and the sensor signal is detected. Is also possible.

図5を用いて上肢ユニット302,303の指背面接地制御に係る制御システムの概要を説明する。上肢ユニット302は、上肢コントローラ401aを備え、上肢コントローラ401aに、手部圧覚センサ107a,112a、人差指アクチュエータ404a、中指アクチュエータ405a、手首アクチュエータ406aが接続されて構成される。同様に、上肢ユニット303は、上肢コントローラ401bを備え、上肢コントローラ401bに、手部圧覚センサ107b,112b、人差指アクチュエータ404b、中指アクチュエータ405b、手首アクチュエータ406bが接続されて構成される。   An outline of a control system related to finger back grounding control of the upper limb units 302 and 303 will be described with reference to FIG. The upper limb unit 302 includes an upper limb controller 401a. The upper limb controller 401a is configured by connecting hand pressure sensors 107a and 112a, an index finger actuator 404a, a middle finger actuator 405a, and a wrist actuator 406a. Similarly, the upper limb unit 303 includes an upper limb controller 401b, and is configured by connecting the hand pressure sensors 107b and 112b, the index finger actuator 404b, the middle finger actuator 405b, and the wrist actuator 406b to the upper limb controller 401b.

手部圧覚センサ107a,112a(107b,112b)からは検出結果であるセンサ信号が上肢コントローラ401a(401b)に出力される。上肢コントローラ401a(401b)からは駆動信号が、人差指アクチュエータ404a(401b)、中指アクチュエータ405a(405b)、手首アクチュエータ406a(406b)に出力される。   Sensor signals as detection results are output from the hand pressure sensors 107a and 112a (107b and 112b) to the upper limb controller 401a (401b). A drive signal is output from the upper limb controller 401a (401b) to the index finger actuator 404a (401b), the middle finger actuator 405a (405b), and the wrist actuator 406a (406b).

ナックル歩行時には、上肢コントローラ401a(401b)は手部圧覚センサ107a,112a(107b,112b)の信号をもとに指アクチュエータ、手首アクチュエータを駆動する。尚、上肢ユニット302,303にはこれ以外のセンサ、アクチュエータがあるが、指背面接地制御には直接関係しないため、ここでは省略した。   During knuckle walking, the upper limb controller 401a (401b) drives the finger actuator and the wrist actuator based on signals from the hand pressure sensors 107a and 112a (107b and 112b). Although the upper limb units 302 and 303 have other sensors and actuators, they are omitted here because they are not directly related to finger back surface grounding control.

次に、図6を用いて脚式ロボット100の静歩行の安定性について説明する。図6は脚式ロボット100を上方から見た模式図であり、4肢部201,202,203,204の接地状態(4肢部での支持状態)を模式的に示している。図6(a)はナックル歩行での4脚支持状態である。図6(b)はナックル歩行あるいは物を運ぶ3足歩行での3脚支持状態である。図6(c)は物を運ぶ3足歩行での2脚支持状態あるいは2足歩行での2脚支持状態である。図6(d)は2足歩行での1脚支持状態である。   Next, the stability of the static walking of the legged robot 100 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic view of the legged robot 100 as viewed from above, and schematically shows the ground contact state (supported state of the four limbs) of the four limbs 201, 202, 203, 204. FIG. 6 (a) shows a four-legged support state during knuckle walking. FIG. 6B shows a three-leg support state in a knuckle walk or a three-leg walk for carrying an object. FIG. 6 (c) shows a two-legged support state for a three-legged walking or a two-legged supported state for a two-legged walk. FIG. 6 (d) shows a single-leg support state when walking on two legs.

接地部(支持部)となるのは、右指背面601(指背面125a,126a)、左指背面602(指背面125b,126b)、右足裏面603、左足裏面604であり、斜線で示されている。指背面601,602の接地面積は足裏面603,604の接地面積よりも小さい。支持多角形605は接地部(支持部)の外周を結ぶものであり、破線で示されている。なお、見やすくするため、接地部(支持部)と重なる部分は若干外にずらして図示している。重心投影点606は、ロボット本体100Aの重心の歩行面への投影点である。制御システム300は、重心投影点606が静歩行時に支持多角形605内に位置するように、各圧覚センサ107a,112a,107b,112b,241,242の検出結果によりロボット本体100Aの姿勢を制御する。   The grounding portion (supporting portion) is the right finger back surface 601 (finger back surfaces 125a and 126a), the left finger back surface 602 (finger back surfaces 125b and 126b), the right foot back surface 603, and the left foot back surface 604, which are indicated by hatching. Yes. The ground contact area of the finger back surfaces 601 and 602 is smaller than the ground contact area of the foot back surfaces 603 and 604. The support polygon 605 connects the outer periphery of the ground contact portion (support portion) and is indicated by a broken line. In addition, in order to make it easy to see, the part which overlaps with a grounding part (support part) is shifted and illustrated a little. The center-of-gravity projection point 606 is a projection point on the walking surface of the center of gravity of the robot main body 100A. The control system 300 controls the posture of the robot main body 100A based on the detection results of the pressure sensors 107a, 112a, 107b, 112b, 241, and 242 so that the center-of-gravity projection point 606 is positioned within the support polygon 605 when walking still. .

図6からわかるように、支持脚が少なくなる程、支持多角形605は小さくなり、ロボット本体100Aの重心を支持多角形605上に維持したままの歩行制御は難しくなる。したがって、図6(b)に示すナックル歩行は支持多角形605が図6(c)に示す2足歩行時の支持多角形605よりも大きくなるため、歩行安定性の点で優れている。   As can be seen from FIG. 6, the smaller the support legs, the smaller the support polygon 605 becomes, and it becomes difficult to control walking while maintaining the center of gravity of the robot body 100A on the support polygon 605. Therefore, the knuckle walking shown in FIG. 6 (b) is excellent in walking stability because the support polygon 605 is larger than the support polygon 605 during biped walking shown in FIG. 6 (c).

また、床面等の歩行面の状況(凸凹、傾斜等)によっては、重心投影点606をロボット本体100Aの姿勢から単純に求めることが難しくなる。その場合、全ての支持脚の接地圧力を圧覚センサ107a,112a,107b,112b,241,242で検出することにより、ナックル歩行での重心投影点606を容易に求めることができ、様々な状態な床面等の歩行面でも安定に移動することができる。   Further, depending on the situation of the walking surface such as the floor surface (irregularity, inclination, etc.), it becomes difficult to simply obtain the center-of-gravity projection point 606 from the posture of the robot body 100A. In that case, by detecting the contact pressure of all the support legs with the pressure sensors 107a, 112a, 107b, 112b, 241, 242, the center-of-gravity projection point 606 in the knuckle walking can be easily obtained, and there are various states. Even a walking surface such as a floor surface can move stably.

次に、図7を用いて制御システム300による4足歩行(ナックル歩行)で歩行制御について説明する。ここでは、下肢足裏の足部圧覚センサ241,242と、上肢の指背面の手部圧覚センサ107a,112a,107b,112bからの信号を歩行制御に用いる。   Next, walking control by quadruped walking (knuckle walking) by the control system 300 will be described with reference to FIG. Here, signals from the foot pressure sensors 241 and 242 on the soles of the lower limbs and the hand pressure sensors 107a, 112a, 107b, and 112b on the back of the upper limbs are used for walking control.

圧覚センサのセンサ信号が所定の閾値を上回ったことにより接地、そして支持脚となったことを検出する。また、圧覚センサのセンサ信号が閾値を下回ったことにより遊脚になったことを検出する。圧覚センサの信号が大きくなるよう姿勢を制御することで、重心投影点606をその脚に近づける。圧覚センサの信号が小さくなるように姿勢を制御することで、重心投影点606をその脚から遠ざける。4足の静歩行では支持脚は3あるいは4なので、支持多角形605は三角形あるいは四角形に近い形になる。   When the sensor signal of the pressure sensor exceeds a predetermined threshold, it is detected that the grounding and the support leg have been established. Moreover, it detects that it became a free leg because the sensor signal of a pressure sensor fell below the threshold value. By controlling the posture so that the signal from the pressure sensor increases, the center-of-gravity projection point 606 is brought closer to the leg. By controlling the posture so that the signal from the pressure sensor becomes small, the center-of-gravity projection point 606 is moved away from the leg. Since the support legs are 3 or 4 in a four-leg static walking, the support polygon 605 has a shape close to a triangle or a quadrangle.

右上肢部201が遊脚、他の肢部202,203,204が支持脚になっている状態を説明での制御サイクルの始めとする。以下、ロボット本体100Aが前進する場合、次の処理が順次行われる。   The state in which the upper right limb 201 is a free leg and the other limbs 202, 203, and 204 are support legs is the beginning of the control cycle in the description. Hereinafter, when the robot main body 100A moves forward, the following processing is sequentially performed.

まず、右上肢部201を進行方向前方に移動し接地する(S1)。次に、重心投影点606を左下肢部204から離れるように移動し、左下肢部204を遊脚にする(S2)。次に、左下肢部204を左上肢部202よりに移動し接地する(S3)。次に、重心投影点606を左上肢部202から離れるように移動し、左上肢部202を遊脚にする(S4)。次に、左上肢部202を進行方向に移動し接地する(S5)。次に、重心投影点606を右下肢部203から離れるように移動し、右下肢部203を遊脚にする(S6)。次に右下肢部203を右上肢部201よりに移動し接地する(S7)。次に、重心投影点606を右上肢部201から離れるように移動し、右上肢部201を遊脚にする(S8)。以降、初めに戻り、移動が完了するまで繰り返す。   First, the upper right limb 201 is moved forward in the traveling direction and grounded (S1). Next, the center-of-gravity projection point 606 is moved away from the left lower limb 204, and the left lower limb 204 is made a free leg (S2). Next, the left lower limb part 204 is moved from the left upper limb part 202 and grounded (S3). Next, the center-of-gravity projection point 606 is moved away from the left upper limb 202, and the left upper limb 202 is made a free leg (S4). Next, the left upper limb 202 is moved in the traveling direction and grounded (S5). Next, the center-of-gravity projection point 606 is moved away from the right lower limb 203, and the right lower limb 203 is made a free leg (S6). Next, the right lower limb part 203 is moved from the upper right limb part 201 and grounded (S7). Next, the center-of-gravity projection point 606 is moved away from the upper right limb 201, and the upper right limb 201 is made a free leg (S8). Thereafter, return to the beginning and repeat until the movement is completed.

各上肢部の各手部の圧覚センサ107a,112a,107b,112bの検出結果であるセンサ信号を用いることで、各肢部201,202,203,204の接地制御、重心投影点606の移動制御を行うことができ、安定して歩行することができる。   By using sensor signals that are detection results of the pressure sensors 107a, 112a, 107b, and 112b of the respective upper limbs, the ground control of the limbs 201, 202, 203, and 204 and the movement control of the center of gravity projection point 606 are performed. Can walk stably.

図8を用いて制御システム300による3足歩行(物を持って3足歩行)での歩行制御について説明する。圧覚センサの信号の扱いについては図7の説明と同様なので省略する。3足歩行の静歩行では支持脚は2あるいは3なので、支持多角形605は、幅をもった直線あるいは三角形に近い形になる。直線に近い支持多角形605では重心投影点606が支持多角形605の外に出やすくなるため、支持脚が2つになる期間はできるだけ短くする。   The walking control in the three-legged walking (three-legged walking with an object) by the control system 300 will be described with reference to FIG. The handling of the pressure sensor signal is the same as in FIG. Since the support legs are 2 or 3 in the three-legged static walking, the support polygon 605 is a straight line having a width or a shape close to a triangle. In the support polygon 605 that is close to a straight line, the center-of-gravity projection point 606 is likely to go out of the support polygon 605, so the period during which there are two support legs is made as short as possible.

右上肢部201で物を持ち、他の肢部202,203,204が支持脚になっている状態を、説明での制御サイクルの始めとする。以下の処理が順じ行われる。まず、重心投影点606を左下肢部204から離れるように移動し、左下肢部204を遊脚にする(S11)。次に、左下肢部204を進行方向に移動し接地する(S12)。重心投影点606を右下肢部203から離れるように移動し、右下肢部203を遊脚にする(S13)。右下肢部203を進行方向に移動し、接地する(S14)。重心投影点606を左上肢部202から離れるように移動し、左上肢部202を遊脚にする(S15)。左上肢部202を進行方向に移動し接地する(S16)。以降、初めに戻り、移動が完了するまで繰り返す。   A state in which an object is held in the upper right limb 201 and the other limbs 202, 203, and 204 are supporting legs is the beginning of the control cycle in the description. The following processing is performed in order. First, the center-of-gravity projection point 606 is moved away from the left lower limb 204, and the left lower limb 204 is made a free leg (S11). Next, the left lower limb 204 is moved in the traveling direction and grounded (S12). The center-of-gravity projection point 606 is moved away from the right lower limb 203, and the right lower limb 203 is made a free leg (S13). The right lower limb 203 is moved in the traveling direction and grounded (S14). The center-of-gravity projection point 606 is moved away from the left upper limb 202, and the left upper limb 202 is made a free leg (S15). The left upper limb 202 is moved in the traveling direction and grounded (S16). Thereafter, return to the beginning and repeat until the movement is completed.

左上肢部202を用いて支持多角形605が大きくなる期間を設けることで、物を持った移動を2足歩行比べて安定に行うことができる。なお、右上肢部201で物を持った例を示したが、左上肢部202で物を持った場合は、上記の説明で左上肢部202を右上肢部201に置き換えればよいので、説明は省略する。   By providing a period during which the support polygon 605 is enlarged using the left upper limb 202, movement with an object can be performed more stably than walking on two legs. In addition, although the example which has an object in the upper right limb part 201 was shown, when it has an object in the left upper limb part 202, the left upper limb part 202 may be replaced with the upper right limb part 201 in the above description. Omitted.

なお、右手部209の人差指101a及び中指102aのうちのいずれか1つの指部にのみ手部圧覚センサを設ける場合であってもよいが、本第1実施形態では、人差指101a及び中指102aのそれぞれに手部圧覚センサを設けている。また、左手部212の人差指101b及び中指102bのうちのいずれか1つの指部にのみ手部圧覚センサを設ける場合であってもよいが、本第1実施形態では、人差指101b及び中指102bのそれぞれに手部圧覚センサを設けている。   The hand pressure sensor may be provided only on any one of the index finger 101a and the middle finger 102a of the right hand unit 209. However, in the first embodiment, each of the index finger 101a and the middle finger 102a is provided. Is provided with a hand pressure sensor. In addition, the hand pressure sensor may be provided only on any one of the index finger 101b and the middle finger 102b of the left hand 212, but in the first embodiment, each of the index finger 101b and the middle finger 102b is provided. Is provided with a hand pressure sensor.

従って、本第1実施形態では、図2に示した3指ハンドである手部209(212)において、人差指101a(101b)と中指102a(102b)を共に接地させるために指関節角度を制御する。   Therefore, in the first embodiment, the finger joint angle is controlled in order to ground both the index finger 101a (101b) and the middle finger 102a (102b) in the hand part 209 (212) which is the three-finger hand shown in FIG. .

以下、図9を参照して、手部の接地制御を行ったときの接地状態について説明する。図9(a)は手部の接地制御前の状態、図9(b)は手部の接地制御後の状態を示している。なお、図9には、右手部209を示しているが、左手部212についても同様に動作する。   Hereinafter, with reference to FIG. 9, the grounding state when the hand grounding control is performed will be described. FIG. 9A shows a state before the grounding control of the hand part, and FIG. 9B shows a state after the grounding control of the hand part. Although FIG. 9 shows the right hand part 209, the left hand part 212 operates in the same manner.

ナックル歩行では3指101a,102a,103aを図9(a)のような姿勢にする。人差指101aの第2指関節111aと中指102aの第2指関節116aは伸びている。人差指101aの第1指関節109aと中指102aの第1指関節114aは約90度に手部209の内側に曲がっている。この状態で人差指101aの指背面125aと中指102aの指背面126aを床面等の歩行面901側に向ける。掌は進行方向と逆を向いている(手の甲は進行方向を向いている)。こうすることで、2本の指101a,102aの歩行面901への平均的な距離が等しくなるため、接地制御が容易になる。図9では人差指101aが先に接地している例である。人差指101a、中指102aの関節角度は、上記角度から極端に離れていなければ、動作させることは可能である。   In knuckle walking, the three fingers 101a, 102a, and 103a are placed in a posture as shown in FIG. The second finger joint 111a of the index finger 101a and the second finger joint 116a of the middle finger 102a extend. The first finger joint 109a of the index finger 101a and the first finger joint 114a of the middle finger 102a are bent inward of the hand portion 209 at about 90 degrees. In this state, the finger back surface 125a of the index finger 101a and the finger back surface 126a of the middle finger 102a are directed toward the walking surface 901 such as the floor surface. The palm is facing away from the direction of travel (the back of the hand is facing the direction of travel). By doing so, since the average distances of the two fingers 101a and 102a to the walking surface 901 are equal, the grounding control is facilitated. FIG. 9 shows an example in which the index finger 101a is grounded first. The joint angles of the index finger 101a and the middle finger 102a can be operated as long as they are not far from the above angles.

図10を用いて接地制御のフローを説明する。指背面の接地状態の検出は上述の移動制御と同様である。上肢部が接地されその後、遊脚となるまでの間、以下の制御が行われる。まず、制御システム300のコントローラユニット301は、各手部圧覚センサ107a,112aの検出結果により、人差指101a及び中指102aのうちのいずれかの指部が接地したか否かを判断する(S21)。次に、コントローラユニット301は、接地した指部が人差指101aか中指102aかを判別する(S22)。つまり、コントローラユニット301は、手部圧覚センサ107a,112aのうちいずれかの手部圧覚センサにより歩行面に接地したことが検出されたかを判別する。   The flow of ground control will be described with reference to FIG. The detection of the ground contact state on the back of the finger is the same as the movement control described above. The following control is performed until the upper limb is grounded and thereafter becomes a free leg. First, the controller unit 301 of the control system 300 determines whether one of the index finger 101a and the middle finger 102a is grounded based on the detection results of the hand pressure sensors 107a and 112a (S21). Next, the controller unit 301 determines whether the grounded finger is the index finger 101a or the middle finger 102a (S22). In other words, the controller unit 301 determines whether it is detected that one of the hand pressure sensors 107a and 112a is grounded on the walking surface.

コントローラユニット301は、人差指101aが先に接地した指部であると判別した場合、手部209の他の指部である中指102aの手部圧覚センサ112aが歩行面に接地するように先に接地した人差指101aの関節角度を調整する(S23)。   When the controller unit 301 determines that the index finger 101a is the first grounded finger part, the controller unit 301 grounds first so that the hand pressure sensor 112a of the middle finger 102a, which is the other finger part of the hand part 209, contacts the walking surface. The joint angle of the index finger 101a thus adjusted is adjusted (S23).

続いて、コントローラユニット301は、中指102aが接地したか否かを判断する(S24)。コントローラユニット301は、中指102aが接地していない場合は、ステップS23の処理に戻る。コントローラユニット301は、中指102aが接地した場合は、人差指101aの関節角度を固定する(S25)。   Subsequently, the controller unit 301 determines whether or not the middle finger 102a is grounded (S24). If the middle finger 102a is not grounded, the controller unit 301 returns to the process of step S23. When the middle finger 102a is grounded, the controller unit 301 fixes the joint angle of the index finger 101a (S25).

つまり、図9(a)に示すように、人差指101aだけが歩行面901に接地している場合には、人差指101aの関節角度を調整し、図9(b)に示すように、中指102aを歩行面901に接地させる。   That is, when only the index finger 101a is in contact with the walking surface 901 as shown in FIG. 9A, the joint angle of the index finger 101a is adjusted, and the middle finger 102a is moved as shown in FIG. 9B. The walking surface 901 is grounded.

またステップS22でコントローラユニット301は、中指102aが先に接地した指部であると判別した場合、他の指部である人差指101aの手部圧覚センサ107aが歩行面に接地するように先に接地した中指102aの関節角度を調整する(S26)。   In step S22, when the controller unit 301 determines that the middle finger 102a is the first grounded finger, the controller unit 301 first grounds the other finger so that the hand pressure sensor 107a of the index finger 101a is grounded on the walking surface. The joint angle of the middle finger 102a thus adjusted is adjusted (S26).

続いて、コントローラユニット301は、人差指101aが接地したか否かを判断する(S27)。コントローラユニット301は、人差指101aが接地していない場合は、ステップS26の処理に戻る。コントローラユニット301は、人差指101aが接地した場合は、中指102aの関節角度を固定する(S28)。ステップS25,S28に続いて、コントローラユニット301は、人差指101aと中指102aが接地していないか、つまり床面等の歩行面から離れたか否かを判断する(S29)。このステップS29の処理は、人差指101aと中指102aが歩行面から離れるまで繰り返される。コントローラユニット301は、接地しなくなった場合は、指部101a,102aの関節角度を接地制御前の角度に戻す(S30)。   Subsequently, the controller unit 301 determines whether or not the index finger 101a is grounded (S27). If the index finger 101a is not grounded, the controller unit 301 returns to the process of step S26. When the index finger 101a is grounded, the controller unit 301 fixes the joint angle of the middle finger 102a (S28). Subsequent to steps S25 and S28, the controller unit 301 determines whether the index finger 101a and the middle finger 102a are not in contact with each other, that is, whether or not they are separated from the walking surface such as the floor surface (S29). The process of step S29 is repeated until the index finger 101a and the middle finger 102a are separated from the walking surface. When the controller unit 301 stops grounding, the joint angle of the finger portions 101a and 102a is returned to the angle before the ground control (S30).

以上の接地制御を行うことにより、2本の指部101a,102aを確実に接地させ、2本の指部101a,102aで上肢部201に掛かった荷重をほぼ均等に支えることができるため、指部101a,102aへの負担が減少し、損傷等を防ぐことができる。また、個々の指部101a,102aを細くできるため、指を用いた把持、操作の機能を向上することができる。   By performing the above grounding control, the two fingers 101a and 102a can be reliably grounded and the load applied to the upper limb 201 can be supported almost evenly by the two fingers 101a and 102a. The burden on the portions 101a and 102a is reduced, and damage and the like can be prevented. In addition, since the individual finger portions 101a and 102a can be made thin, it is possible to improve the functions of gripping and operating using fingers.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る脚式ロボットについて説明する。ロボット本体の構成は、上記第1実施形態と同様であるので、同一符号を用いて説明する。本第2実施形態では、制御部である制御システムの制御動作が異なるものである。
[Second Embodiment]
Next, a legged robot according to a second embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the robot body is the same as that of the first embodiment, description will be made using the same reference numerals. In the second embodiment, the control operation of the control system that is the control unit is different.

図11は、本第2実施形態に係る脚式ロボットの手部の接地制御を行ったときの接地状態を示す図である。図11(a)は手部の接地制御前の状態、図11(b)は手部の接地制御後の状態を示している。なお、図11には、右手部209を示しているが、左手部212についても同様に動作する。   FIG. 11 is a diagram illustrating a grounding state when the grounding control of the hand portion of the legged robot according to the second embodiment is performed. FIG. 11A shows a state before the grounding control of the hand part, and FIG. 11B shows a state after the grounding control of the hand part. Although FIG. 11 shows the right hand part 209, the left hand part 212 operates in the same manner.

本第2実施形態では、手部209の人差指101aと中指102aを共に接地させるために手首105a(腕部231に対する手部209)の角度を制御する。手首105aの角度を変更することにより、人差指101aの指背面125aと中指102aの指背面126aを共に接地させている。   In the second embodiment, the angle of the wrist 105a (the hand part 209 with respect to the arm part 231) is controlled in order to ground both the index finger 101a and the middle finger 102a of the hand part 209. By changing the angle of the wrist 105a, the finger back surface 125a of the index finger 101a and the finger back surface 126a of the middle finger 102a are both grounded.

図12を用いて接地制御のフローを説明する。指背面の接地状態の検出は上述の移動制御と同様である。上肢が接地されその後、遊脚となるまでの間、以下の制御が行われる。まず、制御システム300のコントローラユニット301は、各手部圧覚センサ107a,112aの検出結果により、人差指101a及び中指102aのうちのいずれかの指部が接地したか否かを判断する(S31)。次に、コントローラユニット301は、接地した指部が人差指101aか中指102aかを判別する(S32)。つまり、コントローラユニット301は、手部圧覚センサ107a,112aのうちいずれかの手部圧覚センサにより歩行面に接地したことが検出されたかを判別する。   The flow of ground control will be described with reference to FIG. The detection of the ground contact state on the back of the finger is the same as the movement control described above. The following control is performed until the upper limb is grounded and thereafter becomes a free leg. First, the controller unit 301 of the control system 300 determines whether one of the index finger 101a and the middle finger 102a is grounded based on the detection results of the hand pressure sensors 107a and 112a (S31). Next, the controller unit 301 determines whether the grounded finger is the index finger 101a or the middle finger 102a (S32). In other words, the controller unit 301 determines whether it is detected that one of the hand pressure sensors 107a and 112a is grounded on the walking surface.

コントローラユニット301は、人差指101aが先に接地した指部であると判別した場合、手部209の他の指部である中指102aの手部圧覚センサ112aが歩行面に接地するように手首105a(腕部231に対する手部209)の角度を調整する。具体的には、手首105aを人差指101aが腕部231に近づく方向に回転させる(S33)。   When the controller unit 301 determines that the index finger 101a is the first grounded finger part, the wrist 105a (the hand pressure sensor 112a of the middle finger 102a, which is the other finger part of the hand part 209, contacts the walking surface. The angle of the hand part 209) with respect to the arm part 231 is adjusted. Specifically, the wrist 105a is rotated in the direction in which the index finger 101a approaches the arm 231 (S33).

続いて、コントローラユニット301は、中指102aが接地したか否かを判断する(S34)。コントローラユニット301は、中指102aが接地していない場合は、ステップS33の処理に戻る。コントローラユニット301は、中指102aが接地した場合は、手首105aの角度を固定する(S35)。   Subsequently, the controller unit 301 determines whether or not the middle finger 102a is grounded (S34). If the middle finger 102a is not grounded, the controller unit 301 returns to the process of step S33. When the middle finger 102a is grounded, the controller unit 301 fixes the angle of the wrist 105a (S35).

つまり、図11(a)に示すように、人差指101aだけが歩行面901に接地している場合には、手首105aの角度を調整し、図11(b)に示すように、中指102aを歩行面901に接地させる。   That is, as shown in FIG. 11A, when only the index finger 101a is in contact with the walking surface 901, the angle of the wrist 105a is adjusted, and the middle finger 102a is walked as shown in FIG. 11B. The surface 901 is grounded.

またステップS32でコントローラユニット301は、中指102aが先に接地した指部であると判別した場合、他の指部である人差指101aの手部圧覚センサ107aが歩行面に接地するように手首105a(腕部231に対する手部209)の角度を調整する。具体的には、手首105aを中指102aが腕部231に近づく方向に回転させる(S36)。   If the controller unit 301 determines in step S32 that the middle finger 102a is the finger that has been grounded first, the wrist 105a (the finger pressure sensor 107a of the index finger 101a that is the other finger is grounded to the walking surface. The angle of the hand part 209) with respect to the arm part 231 is adjusted. Specifically, the wrist 105a is rotated in a direction in which the middle finger 102a approaches the arm portion 231 (S36).

続いて、コントローラユニット301は、人差指101aが接地したか否かを判断する(S37)。コントローラユニット301は、人差指101aが接地していない場合は、ステップS36の処理に戻る。コントローラユニット301は、人差指101aが接地した場合は、中指102aの関節角度を固定する(S35)。   Subsequently, the controller unit 301 determines whether or not the index finger 101a is grounded (S37). If the index finger 101a is not grounded, the controller unit 301 returns to the process of step S36. When the index finger 101a is grounded, the controller unit 301 fixes the joint angle of the middle finger 102a (S35).

ステップS35に続いて、コントローラユニット301は、人差指101aと中指102aが接地していないか、つまり床面等の歩行面から離れたか否かを判断する(S38)。このステップS38の処理は、人差指101aと中指102aが歩行面から離れるまで繰り返される。コントローラユニット301は、接地しなくなった場合は、手首105aの角度を接地制御前の角度に戻す(S39)。   Subsequent to step S35, the controller unit 301 determines whether or not the index finger 101a and the middle finger 102a are not in contact with each other, that is, whether they are separated from the walking surface such as the floor surface (S38). The process of step S38 is repeated until the index finger 101a and the middle finger 102a are separated from the walking surface. If the controller unit 301 stops grounding, the angle of the wrist 105a is returned to the angle before the ground control (S39).

以上の接地制御を行うことにより、2本の指部101a,102aを確実に接地させ、2本の指部101a,102aで上肢部201に掛かった荷重をほぼ均等に支えることができるため、指部101a,102aへの負担が減少し、損傷等を防ぐことができる。また、個々の指部101a,102aを細くできるため、指を用いた把持、操作の機能を向上することができる。   By performing the above grounding control, the two fingers 101a and 102a can be reliably grounded and the load applied to the upper limb 201 can be supported almost evenly by the two fingers 101a and 102a. The burden on the portions 101a and 102a is reduced, and damage and the like can be prevented. In addition, since the individual finger portions 101a and 102a can be made thin, it is possible to improve the functions of gripping and operating using fingers.

なお、上記第1、第2実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記実施形態では、3指ハンドで2指を接地する場合について説明したが、他の形態のハンドに適用することも可能である。例えば、4指ハンドで3指を接地してもよい。また、接地させる指部が1本の場合でもよく、この場合は、図10及び図12に示した制御処理は行われない。   Although the present invention has been described based on the first and second embodiments, the present invention is not limited to this. In the above-described embodiment, the case where two fingers are grounded with a three-finger hand has been described. However, the present invention can be applied to other forms of hands. For example, three fingers may be grounded with a four finger hand. Further, there may be one finger to be grounded. In this case, the control processing shown in FIGS.

また、上記実施形態では、接地制御において、指部の関節角度を制御するか、手首の角度を制御する場合について説明したが、指関節と手首関節の両方を組合せての指背面の接地制御を行うことも可能である。   Further, in the above-described embodiment, the case where the joint angle of the finger part is controlled or the wrist angle is controlled in the grounding control has been described. It is also possible to do this.

100…脚式ロボット、100A…ロボット本体、101a,101b…人差指(指部)、102a,102b…中指(指部)、106a,106b…手部本体、107a,112a…手部圧覚センサ、107b,112b…手部圧覚センサ、121a,121b,123a,123b…把持面、125a,125b,126a,126b…指背面、201,202…上肢部、203,204…下肢部、205…体幹部、209,212…手部、215,218…足部、241,242…足部圧覚センサ、300…制御システム(制御部) DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Leg type robot, 100A ... Robot main body, 101a, 101b ... Index finger (finger part), 102a, 102b ... Middle finger (finger part), 106a, 106b ... Hand main part, 107a, 112a ... Hand part pressure sensor, 107b, 112b: Hand pressure sensor, 121a, 121b, 123a, 123b ... Grasping surface, 125a, 125b, 126a, 126b ... Finger back surface, 201, 202 ... Upper limb, 203, 204 ... Lower limb, 205 ... Trunk, 209, 212 ... Hand part, 215, 218 ... Foot part, 241, 242 ... Foot pressure sensor, 300 ... Control system (control part)

Claims (5)

体幹部と、前記体幹部に連結された2つの下肢部と、前記体幹部に連結された2つの上肢部と、を有するロボット本体を備え、前記各下肢部は、歩行の際に歩行面に接する足部を有し、前記各上肢部は、腕部と、前記腕部に連結され、把持対象物を把持可能な手部とを有し、前記2つの下肢部を用いて2足歩行が可能であり、前記2つの下肢部及び前記2つの上肢部を用いて4足歩行が可能な脚式ロボットにおいて、
前記各手部が歩行面に接地したか否かを検出する手部圧覚センサと、
前記各足部が歩行面に接地したか否かを検出する足部圧覚センサと、
前記手部圧覚センサ及び前記足部圧覚センサの検出結果により前記ロボット本体の重心を求めて前記ロボット本体の姿勢を制御する制御部と、を備え、
前記各手部は、4足歩行時に指関節を屈曲させて把持面とは反対側の指背面を歩行面に接地させる指部を有し、
前記手部圧覚センサは、前記各手部の指部の指背面に設置されていることを特徴とする脚式ロボット。
A robot body having a trunk, two lower limbs connected to the trunk, and two upper limbs connected to the trunk, and each lower limb is on a walking surface during walking Each of the upper limbs has an arm and a hand that is connected to the arm and is capable of gripping an object to be gripped. In a legged robot capable of walking on four legs using the two lower limbs and the two upper limbs,
A hand pressure sensor for detecting whether or not each of the hands touches the walking surface;
A foot pressure sensor that detects whether or not each of the feet touches the walking surface;
A control unit for determining the center of gravity of the robot body from the detection results of the hand pressure sensor and the foot pressure sensor, and controlling the posture of the robot body,
Each hand part has a finger part that bends the finger joint when walking on four legs and grounds the back of the finger opposite to the gripping surface to the walking surface,
The leg-type robot, wherein the hand part pressure sensor is installed on a finger back surface of a finger part of each hand part.
体幹部と、前記体幹部に連結された2つの下肢部と、前記体幹部に連結された2つの上肢部と、を有するロボット本体を備え、前記各下肢部は、歩行の際に歩行面に接する足部を有し、前記各上肢部は、腕部と、前記腕部に連結され、把持対象物を把持可能な手部とを有し、前記2つの下肢部を用いて2足歩行が可能であり、前記2つの下肢部及び前記2つの上肢部を用いて4足歩行が可能な脚式ロボットにおいて、
前記各手部が歩行面に接地したか否かを検出する手部圧覚センサと、
前記各足部が歩行面に接地したか否かを検出する足部圧覚センサと、
前記手部圧覚センサ及び前記足部圧覚センサの検出結果により前記ロボット本体の重心を求めて前記ロボット本体の姿勢を制御する制御部と、を備え、
前記各手部は、4足歩行時に指関節を屈曲させて把持面とは反対側の指背面を歩行面に接地させる指部を複数有し、
前記手部圧覚センサは、前記各手部の各指部の指背面に設置されていることを特徴とする脚式ロボット。
A robot body having a trunk, two lower limbs connected to the trunk, and two upper limbs connected to the trunk, and each lower limb is on a walking surface during walking Each of the upper limbs has an arm part and a hand part that is connected to the arm part and is capable of gripping an object to be grasped, and is capable of walking on two legs using the two lower limb parts. In a legged robot capable of walking on four legs using the two lower limbs and the two upper limbs,
A hand pressure sensor for detecting whether or not each of the hands touches the walking surface;
A foot pressure sensor that detects whether or not each of the feet touches the walking surface;
A control unit for determining the center of gravity of the robot body from the detection results of the hand pressure sensor and the foot pressure sensor, and controlling the posture of the robot body,
Each hand part has a plurality of finger parts that bend the finger joints when walking on four legs and ground the finger back opposite to the gripping surface to the walking surface,
The leg-type robot, wherein the hand part pressure sensor is installed on a finger back surface of each finger part of each hand part.
前記制御部は、前記手部の各指部の指背面に設置された手部圧覚センサのうちいずれかの手部圧覚センサにより歩行面に接地したことが検出された場合、前記手部の他の指部の指背面に設置された手部圧覚センサが歩行面に接地するように前記手部の先に接地した指部の関節角度を調整することを特徴とする請求項2に記載の脚式ロボット。   When the control unit detects that the ground is touched on the walking surface by any one of the hand pressure sensors installed on the finger back surface of each finger part of the hand part, The leg according to claim 2, wherein a joint angle of the finger part grounded at the tip of the hand part is adjusted so that a hand pressure sensor installed on a finger back surface of the finger part contacts the walking surface. Type robot. 前記制御部は、前記手部の各指部の指背面に設置された手部圧覚センサのうちいずれかの手部圧覚センサにより歩行面に接地したことが検出された場合、前記手部の他の指部の指背面に設置された手部圧覚センサが歩行面に接地するように前記腕部に対する前記手部の角度を調整することを特徴とする請求項2に記載の脚式ロボット。   When the control unit detects that the ground is touched on the walking surface by any one of the hand pressure sensors installed on the finger back surface of each finger part of the hand part, The legged robot according to claim 2, wherein an angle of the hand part with respect to the arm part is adjusted so that a hand part pressure sensor installed on a finger back surface of the finger part contacts the walking surface. 前記手部は、4足歩行時に掌が後方に向けられることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の脚式ロボット。   The legged robot according to any one of claims 1 to 4, wherein the hand portion has a palm directed backward when walking on four legs.
JP2010242170A 2010-10-28 2010-10-28 Legged robot Pending JP2012091300A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010242170A JP2012091300A (en) 2010-10-28 2010-10-28 Legged robot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010242170A JP2012091300A (en) 2010-10-28 2010-10-28 Legged robot

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012091300A true JP2012091300A (en) 2012-05-17

Family

ID=46385240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010242170A Pending JP2012091300A (en) 2010-10-28 2010-10-28 Legged robot

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012091300A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016068185A (en) * 2014-09-29 2016-05-09 本田技研工業株式会社 Moving body control device
US9833903B1 (en) * 2014-08-25 2017-12-05 X Development Llc Controlling extendable legs of a robotic device for use of a mechanical gripper

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9833903B1 (en) * 2014-08-25 2017-12-05 X Development Llc Controlling extendable legs of a robotic device for use of a mechanical gripper
JP2016068185A (en) * 2014-09-29 2016-05-09 本田技研工業株式会社 Moving body control device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100977348B1 (en) Motion control device and motion control method for legged mobile robot and robot device
US6832132B2 (en) Legged mobile robot and method and apparatus for controlling the operation thereof
US20050228540A1 (en) Robot device and method of controlling the same
JP2001150370A (en) Leg-type moving robot and operation control method for the same
WO2002040223A1 (en) Legged mobile robot and control method thereof, leg structure of legged mobile robot, and mobile leg unit for legged mobile robot
US9014854B2 (en) Robot and control method thereof
US7096983B2 (en) Biped robot
CN109857131A (en) A kind of two foot-four-footed posture changing control method of legged type robot
KR20230066011A (en) Methods for moving the exoskeleton
Jianhua Design and kinematic simulation for Six-DOF leg mechanism of hexapod robot
JP6645741B2 (en) robot
CN111687847B (en) Remote control device and control interaction mode of foot robot
KR101691940B1 (en) Robot and control method thereof
Park et al. A whole-body integrated avatar system: Implementation of telepresence with intuitive control and immersive feedback
JP2012091300A (en) Legged robot
JPH10202562A (en) Robot device and control thereof
JP2004306251A (en) Robot device and method of controlling the same
JP4660870B2 (en) Legged mobile robot and control method thereof
JP2018167381A (en) robot
JP2005088175A (en) Robot device and operation control method for the robot device
JP4770990B2 (en) Legged mobile robot and control method thereof
JP2004174644A (en) Control device for leg type mobile robot
Valayil et al. Kinematics and workspace analysis of a robotic device for performing rehabilitation therapy of upper limb in stroke-affected patients
WO2021040053A1 (en) Walking stick, and shaft for walking stick
Ikeda et al. Docking method for a wheelchair and a care robot using both teleoperation and autonomous control

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20130228