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

KR101211228B1 - 로봇 - Google Patents

로봇 Download PDF

Info

Publication number
KR101211228B1
KR101211228B1 KR1020100082230A KR20100082230A KR101211228B1 KR 101211228 B1 KR101211228 B1 KR 101211228B1 KR 1020100082230 A KR1020100082230 A KR 1020100082230A KR 20100082230 A KR20100082230 A KR 20100082230A KR 101211228 B1 KR101211228 B1 KR 101211228B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
actuator
robot
spring
wheel
arm
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.)
Active
Application number
KR1020100082230A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110023779A (ko
Inventor
아즈사 아미노
사꾸 에가와
료오스께 나까무라
Original Assignee
가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 filed Critical 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Publication of KR20110023779A publication Critical patent/KR20110023779A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101211228B1 publication Critical patent/KR101211228B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/007Manipulators mounted on wheels or on carriages mounted on wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/028Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members having wheels and mechanical legs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00Manipulators not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085Force or torque sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0025Means for supplying energy to the end effector
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0091Shock absorbers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/032Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65DCONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D65/00Wrappers or flexible covers; Packaging materials of special type or form
    • B65D65/02Wrappers or flexible covers
    • B65D65/10Wrappers or flexible covers rectangular
    • B65D65/12Wrappers or flexible covers rectangular formed with crease lines to facilitate folding
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S901/00Robots
    • Y10S901/01Mobile robot

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

본 발명의 과제는 보디의 하부에 좌우 2개의 다리부를 구비하고, 그 다리부의 선단에 구비한 차륜을 적절하게 제어하여 요철 노면을 안정적으로 차륜으로 주행하는 것이 가능한 로봇의 다리부 서스펜션을 제공하는 데 있다.
2족형의 도립 2륜 주행으로 이동하는 로봇에 있어서, 요철 노면을 안정적으로 주행하기 위해, 각 다리 끝과 차륜 사이에 스프링과 댐퍼를 구비하고, 스프링을 현가하는 위치를 액추에이터에 의해 가변으로 함으로써 각 다리 끝 위치를 조정 가능하고, 스프링과 댐퍼에 의해 노면의 요철을 흡수하여, 상반신에 탑재된 자이로에 의해 로봇의 상태를 추정하여, 액추에이터를 신축시켜 상반신의 진동을 수렴하는 것을 특징으로 하는 다리부 서스펜션이다.

Description

로봇 {ROBOT}
본 발명은 로봇에 관한 것으로, 특히 다리부 서스펜션에 관한 것이다.
주행 노면의 요철을 흡수하여, 안정적으로 주행하는 기술로서는, 예를 들어 하기의 특허 문헌 1이나 특허 문헌 2에 기재된 기술이 알려져 있다.
특허 문헌 1에 개시되어 있는 방법에 따르면, 노면으로부터의 입력의 반력이 발생하도록 액추에이터로 서스펜션 부재를 구동하여, 예를 들어 노면의 요철과 같은 주파수가 높은 입력이 차체에 입력되는 것을 저감시키고 있다.
또한, 특허 문헌 2에서는 코너링 중의 원심력에 대해 무게 중심 위치를 제어하기 위해, 구동 기구를 구비하는 대차 상에 자기 부상 슬라이더를 구비하는 도립 2륜 이동 기구가 개시되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 평7-276955호 공보 [특허 문헌 2] 일본 특허 출원 공개 제2005-75070호 공보
로봇 보디 하부의 좌우 2개 구비된 다리부의 선단에 설치된 차륜을 적절하게 제어하여 도립 2륜 이동을 행하는 로봇은 노면 요철로부터의 외란을 흡수하여, 안정적으로 주행하는 것이 중요하다.
이를 위해서는, 다리부에 서스펜션을 탑재한다고 하는 수단이 생각되지만, 도립 2륜 이동을 행하기 위해서는 무게 중심을 높게 설정할 필요가 있고, 또한 노면의 요철을 흡수하기 위해 서스펜션의 스프링 상수를 작게 설정할 필요가 있다.
또한, 풋프린트를 작게 하기 위해서는 좌우 차륜의 이격 폭을 작게 설정할 필요가 있다. 이로 인해, 코너링 중의 원심력이나, 노면의 요철, 노면의 기울기 등의 외란으로, 서스펜션의 침하량이 좌우에서 불균등해짐으로써 롤 방향의 진동이 발생하여(도 10), 전도의 가능성이 높아 안정성이 손상된다고 하는 문제가 있었다.
특허 문헌 1에 개시되어 있는 방법에 따르면, 노면으로부터의 입력의 반력이 발생하도록 액추에이터로 서스펜션 부재를 구동하고 있으므로, 예를 들어 노면의 요철과 같은 주파수가 높은 입력에는 대응할 수 있지만, 노면의 기울기와 같은 주파수가 낮은 입력에는 충분히 대응할 수 없었다.
또한, 특허 문헌 2에는 코너링 중의 원심력에 대해 무게 중심 위치를 제어하기 위해, 구동 기구를 구비하는 대차 상에 자기 부상 슬라이더를 구비하는 도립 2륜 이동 기구가 도시되어 있지만, 노면의 요철과 같은 주파수가 높은 입력에 대해서는 충분하지 않았다.
본 발명의 목적은, 보디의 하부에 좌우 2개의 다리부를 구비하고, 그 다리부의 선단에 구비한 차륜을 적절하게 제어하여 요철 노면을 안정적으로 차륜으로 주행하는 것이 가능한 로봇의 다리부 서스펜션을 제공하는 데 있다.
상기 목적은 보디의 하부에 좌우 다리부를 구비하는 로봇에 있어서, 상기 다리부의 선단에 구동 가능하게 설치된 차륜과, 이 차륜과 상기 보디 사이에서 병렬로 설치된 스프링 및 댐퍼를 구비하는 서스펜션과, 이 서스펜션과 보디 사이에 설치된 액추에이터를 구비하고, 상기 서스펜션과 상기 액추에이터는 직렬로 접속되어 있고, 상기 보디에 탑재된 경사 검출 수단이 상기 로봇의 중력 방향에 대한 경사 각도와 각속도를 검출하여, 제어 지령치 출력 수단이 그 정보에 기초하여 상기 로봇의 목표 각도와 목표 각속도에 따르도록 상기 액추에이터를 제어함으로써 달성된다.
또한, 상기 목적은 보디의 하부에 좌우 다리부를 구비하는 로봇에 있어서, 상기 다리부의 선단에 구동 가능하게 설치된 차륜과, 이 차륜과 상기 보디 사이에서 병렬로 설치된 스프링 및 댐퍼를 구비하는 서스펜션과, 이 서스펜션과 보디 사이에 설치된 액추에이터를 구비하고, 상기 스프링과 상하로 신축하는 액추에이터를 직렬로 접속하고, 상기 스프링 및 상기 액추에이터와, 병렬로 상기 댐퍼를 구비한 것에 의해 달성된다.
또한, 상기 목적은 차륜용 액추에이터와, 이 액추에이터와 연결된 하부 프레임과, 이 하부 프레임과 연결된 슬라이드 레일과, 이 슬라이드 레일에 접속된 상부 프레임과, 이 상부 프레임에 액추에이터를 접속하여 이루어지고, 상기 로봇의 진행 방향을 X축으로 하고, 상기 하부 프레임의 상단부에 상기 X축 주위로만 회전 가능하게 설치되고, 길이 방향 반대단부에는 제2 아암과 상기 X축 주위로 회전 가능하게 접속되어 있는 제1 아암과 일단부가 상기 제1 아암과 상기 X축 주위로 회전 가능하게 접속되고, 길이 방향 반대단부가 상기 상부 프레임에 상기 X축 주위로 회전 가능하게 접속되고, 소정의 각도를 갖고 연장된 단부에 스프링과 연결되는 상기 제2 아암과, 일단부가 상기 제2 아암과 연결되고, 길이 방향 반대단부가 액추에이터 레버에 연결되는 상기 스프링과, 일단부가 상기 스프링과 연결되고, 길이 방향 반대단부는 상기 액추에이터의 출력축에 접속되는 상기 액추에이터 레버로 구성됨으로써 달성된다.
본 발명에 따르면, 코너링 중의 원심력이나, 노면의 요철, 노면의 기울기 등의 외란에 의해, 서스펜션의 침하량이 좌우에서 불균등해짐으로써 발생하는 상체의 좌우 롤 진동을 억제할 수 있으므로, 안정된 주행이 가능한 로봇의 다리부 서스펜션을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 로봇의 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예의 로봇의 다리부의 구성을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 로봇 제어 블록도.
도 4는 본 발명의 제어 흐름도를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 로봇의 다리부의 장착을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시예의 로봇의 다리부의 구성을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 제3 실시예의 로봇의 다리부의 장착을 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 제3 실시예의 로봇의 다리부의 장착에 있어서 액추에이터의 동작을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 제3 실시예의 로봇의 치수의 관계를 나타내는 도면.
도 10은 종래의 로봇에 있어서의 롤 진동을 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면에 따라서 설명한다.
(제1 실시예)
도 1은 본 발명의 일 실시예를 구비한 로봇의 전체 구성도이다.
도 1에 있어서, 본 발명의 로봇(1)은 2개의 다리부, 좌측 무릎 상부(6) 및 좌측 무릎 하부(8)와, 우측 무릎 상부(7)와 우측 무릎 하부(9)를 구비하고, 그 상방에는 보디(3)를 구비하고 있다. 보디(3)의 좌우 양측에는 2개의 아암부, 좌측 아암(4)과 우측 아암(5)을 구비하고 있다. 또한, 보디(3)의 상부에는 헤드부(2)를 구비하고 있다.
예를 들어, 2개의 다리부, 좌측 무릎 상부(6) 및 좌측 무릎 하부(8)와, 우측 무릎 상부(7)와 우측 무릎 하부(9)는 로봇(1)의 이동에 사용되고, 좌측 아암(4)과 우측 아암(5)은 물체의 파지 등의 작업에 사용된다. 보디(3)는 각 부의 동작을 제어하는 제어 장치와 보디의 중력 방향에 대한 경사 각도, 각속도를 검출하는 센서를 구비한다.
도 2는 로봇(1)의 좌측 무릎 하부(8), 우측 무릎 하부(9)의 모식도이다.
도 2에 있어서, 로봇(1)은 도 2에 도시한 바와 같이, 좌우 각각의 다리부에 다리부 서스펜션(101L, 101R)을 구비하고 있다. 다리부 서스펜션(101L과 101R)은 구성 요소가 동등하고, 구조가 로봇의 무게 중심(100)을 통과하는 X-Z 평면에 대해 대칭이다. 따라서, 이하에서는 다리부 서스펜션(101L)에 대해 설명한다.
다리부 서스펜션(101L)은, 도면에 도시한 바와 같이 차륜(204L)을 구비하고, 그 상방에 스프링(203L)과 댐퍼(202L)를 병렬로 접속하고, 또한 그 상방에 액추에이터(201L)를 구비하고 있다. 여기서, 액추에이터(201L)는 Z축 방향으로 힘을 출력하는 방향에 설치되어 있다.
도 3은 본 실시예의 제어 블록도이다.
도 2에 도시한 로봇(1)이 요철이 있는 노면이나 경사진 노면을 주행하거나, 코너링 중의 원심력을 받으면, 스프링(203L, 203R) 및 댐퍼(202L, 202R)에 의해 로봇의 상하 방향의 진동은 흡수된다. 그러나, 좌우 스프링(203L과 203R)의 침하량이 다른 경우, 로봇(1)의 상체는 침하가 큰 측으로 기울고, 그 복귀력에 의해 좌우 롤 진동이 발생한다.
따라서, 본 실시예에서는, 도 3에 도시한 바와 같이 경사 센서(205)를 보디(3)에 탑재하여, 이 경사 센서(205)로 보디(3)의 중력 방향에 대한 경사 각도와 각속도를 검출하고, 제어 지령치 출력 수단(206)은 경사 센서(205)가 검출한 정보에 기초하여, 보디(3)의 기울기와 각속도를 목표치에 일치시키도록 액추에이터(201L, 201R)를 적절하게 제어하도록 한 것이다.
액추에이터(201L, 201R)는 동력원(예를 들어, 모터)과 감속기와 각도 검출기(로터리 인코더 혹은 포텐시오미터) 혹은 위치 검출기(리니어 인코더)를 내장하여, 접속된 부품을 구동한다.
도 4는 본 발명의 로봇의 제어 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 4에 있어서, 이 연산 처리는 소정 샘플링 시간(ΔT)마다 실행된다. 스타트 후, 우선 스텝 S210에서 경사 센서(301)로부터의 보디 좌우 각도(θ) 및 보디 좌우 각속도(ω)를 판독한다. 다음에, 스텝 S211에 있어서, 미리 부여된 보디 좌우 목표 각도(θref_c)와 보디 좌우 각도(θ)의 차분에 소정의 제어 게인(KP)을 곱한 것과, 미리 부여된 보디 좌우 목표 각속도(ωref_c)와 보디 좌우 각속도(ω)의 차분에 소정의 제어 게인(KD)을 곱한 것을 더하여, 제어력(F)을 산출한다. 다음에, 스텝 S212로 이행하여, 로봇의 체중을 지지하기 위한 보유 지지력(Fn)과 제어력(F)을 가산, 감산함으로써, 왼발 제어력(Fl)과 오른발 제어력(Fr)을 산출하여, 스텝 S213에서 도 3에 도시한 액추에이터(201L, 201R)에 각각 왼발 제어력(Fl)과 오른발 제어력(Fr)을 출력한다.
도 5는 제1 실시예를 구비한 로봇(1)의 좌측 무릎 하부(8)의 장착 상태를 도시하는 도면이다.
도 5에 있어서, 도 1에 도시한 좌측 무릎 하부(8)는 상부 프레임(10)의 길이 방향과 힘의 발생 방향의 축이 대략 평행이 되도록 접속되는 액추에이터(11)와, 액추에이터(11)의 출력축과 일치하는 배치에 접속되는, 스프링ㆍ댐퍼(12)와, 상부 프레임(10)의 길이 방향으로만 슬라이드하는 자유도를 갖고 설치된 하부 프레임(13)과, 이 하부 프레임(13)의 길이 방향 하단부에 도면 중 피치축 방향으로 회전하는 차륜 액추에이터(15)와, 이 차륜 액추에이터(15)의 출력축에 설치된 차륜(14)으로 이루어진다. 여기서, 스프링ㆍ 댐퍼(12)의 하단부에는 하부 프레임(13)에 연결되어 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 상반신에 탑재된 경사 검출 수단이 중력 방향에 대한 경사 각도와 각속도를 검출하여, 상체가 침하된 측의 액추에이터에는 소정의 중립을 유지하는 힘과, 상체의 기울기와 각속도로부터 구해진 소정의 제어량을 가산한 것을 입력하고, 상체가 연신되는 측의 액추에이터에는 중립을 유지하는 힘과 전술한 제어량을 감산한 것을 입력함으로써, 상체의 롤 진동을 경감시킬 수 있어, 안정된 주행이 가능해진다. 또한, 액추에이터의 응답 성능을 초과하는 고주파의 진동에 대해서는, 스프링과 댐퍼로 흡수함으로써 안정시킨다.
(제2 실시예)
다음에, 제2 실시예의 로봇의 다리부 서스펜션에 대해 설명한다.
제1 실시예에서는, 액추에이터(201L)와 댐퍼(202L)는 직렬로 접속되어 있었지만, 제2 실시예는, 액추에이터(201L)와 댐퍼(202L)는 병렬로 접속한다. 액추에이터(201L)와 댐퍼(202L)를 병렬로 접속함으로써, 액추에이터(201L)의 서보계의 발진을 억제할 수 있어, 보다 안정된 제어를 제공 가능하다.
또한, 제어는 도 4에 도시한 흐름도에 따라서 제1 실시예와 마찬가지로 행한다.
도 6은 제1 실시예에서 도시한 로봇의 구성과는 다른 구성의 로봇(1)의 좌측 무릎 하부(8), 우측 무릎 하부(9)의 모식도이다. 또한, 로봇(1)은 도 5에 도시한 바와 같이, 좌우 각각의 다리부에 다리부 서스펜션(101L, 101R)을 구비한 것으로 한다.
도 6에 있어서, 다리부 서스펜션(101L과 101R)은 구성 요소가 동등하고, 구조가 로봇의 무게 중심(100)을 통과하는 X-Z 평면에 대해 대칭이므로, 이하에서는 다리부 서스펜션(101L)에 대해 설명한다.
다리부 서스펜션(101L)은, 도면에 도시한 바와 같이 차륜(204L)을 구비하고, 그 상방에 스프링(203L)과 액추에이터(201L)를 직렬로 접속하고, 스프링(203L)과 액추에이터(201L)에 평렬로 댐퍼(202L)를 접속하고 있다. 여기서, 액추에이터(201L)는 Z축 방향으로 힘을 출력하는 방향에 설치되어 있고, 제1 실시예에 기재한 것과 마찬가지로 동작한다.
(제3 실시예)
다음에, 제3 실시예의 로봇의 다리부 서스펜션에 대해 설명한다.
도 7은 제2 실시예의 로봇(1)의 다리부 서스펜션(101L)의 장착 상태를 도시하는 도면이다.
노면 요철의 흡수 능력을 향상시키기 위해서는 서스펜션의 스트로크의 장대화가 필요하지만, 일반적으로 스프링이 커져 버려, 로봇의 다리부와 같은 좁은 공간에 있어서는 장착이 불가능한 경우가 많다. 그러나, 이하에 나타내는 바와 같은 구성으로 각 요소를 탑재함으로써, 로봇의 다리부와 같은 좁은 공간에 있어서도 콤팩트하게 장착할 수 있다.
도 2에 도시한 다리부 서스펜션(101L)은 차륜(20)과, 이 차륜을 구동하는 차륜용 액추에이터(21)와, 차륜용 액추에이터(21)와 연결되어 있는 하부 프레임(22)과, 하부 프레임(22)과의 사이에 Z축 방향으로만 자유도를 허용하기 위해, 슬라이드 레일(24)을 통해 접속되는 상부 프레임(26)과, 액추에이터 레버(28)를 X축 주위로 소정의 각도만큼 요동 가능하고, 상부 프레임(26)에 접속되는 액추에이터(29)와, 하부 프레임(22)의 상단부에 X축 주위로만 회전 가능하게 설치되어 있다. 또한, 길이 방향 반대단부에는 제2 아암(25)과 X축 주위로 회전 가능하게 접속되어 있는 제1 아암(23)과, 일단부가 제1 아암(23)과 X축 주위로 회전 가능하게 접속되고, 길이 방향 반대단부가 상부 프레임(26)에 X축 주위로 회전 가능하게 접속되고, 소정의 각도를 갖고 연장된 단부에 스프링(27)과 연결되는 제2 아암(25)과, 일단부가 제2 아암(25)과 연결되고, 길이 방향 반대단부가 액추에이터 레버(28)에 연결되는 스프링(27)과, 일단부가 스프링(27)과 연결되고, 길이 방향 반대단부는 액추에이터(29)의 출력축에 접속되는 액추에이터 레버(28)와, 여기에는 도시하지 않지만 하부 프레임(22)과 상부 프레임(26)을 접속하는 댐퍼로 구성된다.
여기서, 도 7의 (a)는 노면을 통상적으로 주행하고 있을 때의 상태를 도시하고, 도 7의 (b)는 노면의 볼록부에 의해 차륜이 노면으로부터 힘을 받았을 때의 상태를 도시하는 도면이다.
차륜(20)이 노면으로부터 Z축 방향으로부터의 힘을 받으면, 차륜(20)과 차륜용 액추에이터(21)와 하부 프레임(22)이 일체로 되어 슬라이드 레일(24)을 따라서 Z축 정방향으로 변위된다. 그것에 따라 제1 아암(23)이 점(22P)을 중심으로 회전하고, 또한 점(23P)에서 제1 아암(23)과 연결되어 있는 제2 아암(25)이 점(25P)을 중심으로 우측 방향으로 회전하고, 제2 아암(25)에 점(25S)에서 접속되어 있는 스프링(27)을 끌어당기도록 동작한다.
여기서, 스프링(27)은 도 5에 있어서의 스프링(203L)에 상당하고, 도 5의 구성에서는 스프링(203L)은 압축 스프링이지만, 도 6에서는 제2 아암(25)에 의해, 노면으로부터의 힘을 압축으로부터 끌어당김으로 변환하여 스프링(27)으로 전달하고 있다.
도 8은 액추에이터(29)의 동작을 설명하는 도면으로, 도 8의 (a)는 액추에이터 레버 각도와 Y축이 이루는 각이 θa인 상태를 도시한다. 도 8의 (b)는 액추에이터 레버(28)를 시계 방향으로 회전시켜, 액추에이터 레버와 Y축이 이루는 각이 θb인 상태를 도시한다. 따라서, 스프링(27)이 Y축 부방향으로 끌어 당겨져, 그것에 수반하여 제1 아암(23)과 제2 아암(25)이 회전하여, 차륜(20)을 노면으로 압박하는 힘이 발생한다.
여기서, 액추에이터 레버(28) 및 액추에이터(29)는 도 5에 있어서의 액추에이터(201L)에 상당하고, 도 5의 구성에서는, 액추에이터(201L)는 상하로 신축하는 출력을 구비하고 있다. 그러나, 도 6에서는 액추에이터(29)에 의해 액추에이터 레버(28)를 회전시킴으로써 점(25S)과 점(28S)의 거리를 제어하여, 스프링(27)에 조작력을 입력한다.
도 9는 본 발명의 치수의 관계를 설명한 도면이다.
도 9에 있어서, 차륜(20)이 중립 위치로부터 거리(d)만큼 변위되었을 때, 하부 프레임(22)은 슬라이드 레일(24)(본 도면에는 도시하고 있지 않음)을 따라서 초기 지점 B로부터 B'까지 이동하고, 그것에 수반하여 제1 아암(23)과 제2 아암(25)이 점선으로 나타내는 위치까지 회전하여, 제2 아암(25)의 스프링(27)이 설치되는 점(25S)은 e만큼 이동한다. 여기서, e는 이하의 수학식 1에 나타내는 식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112010054724344-pat00001
따라서, 스프링의 연신/차륜의 변위의 비(h)는 이하의 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112010054724344-pat00002
차륜(20)의 스트로크는 스프링(27)의 자연 길이로부터의 최대 연신에 의해 결정되어 버리지만, 일반적으로 스프링의 연신을 크게 취하려고 하면, 자연 길이가 긴 스프링이 필요해진다. 따라서, 예를 들어 h를 4 정도로 설정하면, 차륜(20)이 T㎜ 스트로크한 경우, 스프링(27)의 연신도 T/4㎜로 되므로, 스프링(27)의 길이가 짧아도 되어, 콤팩트한 장착이 가능해진다.
이상과 같은 계산을 기초로, 탑재 여유가 좁은 다리부의 스페이스에 장착할 수 있는 스프링과 각 치수값을 결정하여, 콤팩트한 서스펜션을 실현할 수 있다.
1 : 로봇
2 : 헤드부
3 : 보디
4 : 좌측 아암
5 : 우측 아암
6 : 좌측 무릎 상부
7 : 우측 무릎 상부
8 : 좌측 무릎 하부
9 : 우측 무릎 하부
10 : 상부 프레임
11 : 액추에이터
12 : 스프링ㆍ댐퍼
13 : 하부 프레임
14 : 차륜
15 : 차륜 액추에이터
21 : 차륜용 액추에이터
22 : 하부 프레임
23 : 제1 아암
24 : 슬라이드 레일
25 : 제2 아암
26 : 상부 프레임
27 : 스프링
28 : 액추에이터 레버
29, 201L, 201R : 액추에이터
100 : 로봇의 무게 중심
101L, 101R : 다리부 서스펜션
202L, 202R : 댐퍼
203L, 203R : 스프링
204L, 204R : 차륜
205 : 경사 센서(경사 검출 수단)
206 : 제어 지령치 출력 수단

Claims (3)

  1. 보디(3)의 하부에 좌우 다리부를 구비하는 로봇(1)에 있어서,
    상기 다리부의 선단에 구동 가능하게 설치된 차륜(14)과,
    이 차륜(14)과 상기 보디(3) 사이에서 병렬로 설치된 스프링(203L, 203R) 및 댐퍼(202L, 202R)를 구비하는 서스펜션과,
    이 서스펜션과 보디(3) 사이에 설치된 액추에이터(11; 201L, 201R)를 구비하고,
    상기 서스펜션과 상기 액추에이터(11; 201L, 201R)는 직렬로 접속되어 있고,
    상기 보디(3)에 탑재된 경사 검출 수단(205)이 상기 로봇(1)의 중력 방향에 대한 경사 각도와 각속도를 검출하여, 제어 지령치 출력 수단(206)이 그 정보에 기초하여 상기 로봇(1)의 목표 각도와 목표 각속도에 따르도록, 상기 액추에이터(11; 201L, 201R)를 제어하는 것을 특징으로 한, 로봇.
  2. 보디(3)의 하부에 좌우 다리부를 구비하는 로봇(1)에 있어서,
    상기 다리부의 선단에 구동 가능하게 설치된 차륜(14)과,
    이 차륜(14)과 상기 보디(3) 사이에 병렬로 설치된 스프링(203L, 203R) 및 댐퍼(202L, 202R)을 구비하는 서스펜션과,
    이 서스펜션과 보디(3) 사이에 설치된 액추에이터(11; 201L, 201R)를 구비하고,
    상기 스프링(203L, 203R)과 상하로 신축하는 액추에이터(11; 201L, 201R)를 직렬로 접속하고,
    상기 스프링(203L, 203R) 및 상기 액추에이터(11; 201L, 201R)와, 병렬로 상기 댐퍼(202L, 202R)를 구비한 것을 특징으로 한, 로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    차륜용 액추에이터(21)와,
    이 차륜용 액추에이터(21)와 연결된 하부 프레임(22)과,
    이 하부 프레임(22)과 연결된 슬라이드 레일(24)과,
    이 슬라이드 레일(24)에 접속된 상부 프레임(26)과,
    이 상부 프레임(26)에 액추에이터(29)를 접속하여 이루어지고,
    상기 로봇(1)의 진행 방향을 X축으로 하고,
    상기 하부 프레임(22)의 상단부에 상기 X축 주위로만 회전 가능하게 설치되어, 길이 방향 반대단부에는 제2 아암(25)과 상기 X축 주위로 회전 가능하게 접속되어 있는 제1 아암(23)과,
    일단부가 상기 제1 아암(23)과 상기 X축 주위로 회전 가능하게 접속되고, 길이 방향 반대단부가 상기 상부 프레임(26)에 상기 X축 주위로 회전 가능하게 접속되고, 소정의 각도를 갖고 연장된 단부에 스프링(27)과 연결되는 상기 제2 아암(25)과,
    일단부가 상기 제2 아암과 연결되고, 길이 방향 반대단부가 액추에이터 레버(28)에 연결되는 상기 스프링(27)과,
    일단부가 상기 스프링(27)과 연결되고, 길이 방향 반대단부는 상기 액추에이터(29)의 출력축에 접속되는 상기 액추에이터 레버(28)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 로봇.
KR1020100082230A 2009-08-28 2010-08-25 로봇 Active KR101211228B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2009-197570 2009-08-28
JP2009197570A JP2011045973A (ja) 2009-08-28 2009-08-28 ロボット

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110023779A KR20110023779A (ko) 2011-03-08
KR101211228B1 true KR101211228B1 (ko) 2012-12-11

Family

ID=43626046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100082230A Active KR101211228B1 (ko) 2009-08-28 2010-08-25 로봇

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20110054681A1 (ko)
JP (1) JP2011045973A (ko)
KR (1) KR101211228B1 (ko)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009113135A (ja) * 2007-11-05 2009-05-28 Hitachi Ltd 2足型移動機構
JP5728081B2 (ja) * 2011-05-25 2015-06-03 株式会社日立製作所 ロボットの頭部構造及びその頭部駆動方法
CN102390456A (zh) * 2011-10-09 2012-03-28 上海理工大学 双足机器人
US9108665B2 (en) 2012-03-05 2015-08-18 Hitachi, Ltd. Moving mechanism
JPWO2014141356A1 (ja) * 2013-03-11 2017-02-16 株式会社日立製作所 移動体
US20150168953A1 (en) * 2013-12-13 2015-06-18 Itrack Llc Autonomous self-leveling vehicle
WO2015145710A1 (ja) * 2014-03-28 2015-10-01 株式会社日立製作所 移動体及びその制御装置
ITUB20153452A1 (it) * 2015-09-07 2017-03-07 Carmine Tommaso Recchiuto Apparato robotizzato semovente bipede
CN105365514B (zh) * 2015-11-12 2017-07-04 安徽工业大学 一种用于两轮腿移动机器人的悬架机构
EP3441197A4 (en) 2016-04-05 2019-12-04 Hitachi, Ltd. HUMANOID ROBOT
CN105997447A (zh) * 2016-04-27 2016-10-12 绍兴文理学院 一种轮腿结构的导盲机器人及其使用方法
CN107933732B (zh) * 2017-12-12 2024-07-09 燕山大学 基于并联机构的滚动机器人
CN108216412B (zh) * 2017-12-26 2023-11-28 国网浙江省电力有限公司台州供电公司 一种轮腿式机器人
CN109572853A (zh) * 2019-01-28 2019-04-05 厦门大学嘉庚学院 一种足轮结构的全地形搬运车
US20200306998A1 (en) * 2019-03-25 2020-10-01 Boston Dynamics, Inc. Multi-Body Controller
CN113784824A (zh) * 2019-05-13 2021-12-10 索尼集团公司 移动体以及移动体的控制方法
CN111531584B (zh) * 2020-05-13 2025-04-18 北京六个六科技有限公司 一种消毒机器人用能攀越台阶的自平衡底盘
CN112123364B (zh) * 2020-08-28 2022-03-18 广西壮族自治区特种设备检验研究院 一种弧面自调节磁吸附机器人
CN112623059B (zh) * 2020-11-16 2022-04-01 北京理工大学前沿技术研究院 机动车的轮腿式机构、轮腿式机动车及轮腿式机动车组
KR102733427B1 (ko) * 2022-03-11 2024-11-25 엘지전자 주식회사 로봇 및 로봇의 제어 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003266337A (ja) 2002-03-11 2003-09-24 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 2足歩行ロボット
JP2005288561A (ja) 2004-03-31 2005-10-20 Advanced Telecommunication Research Institute International ヒューマノイドロボット
JP2007290054A (ja) 2006-04-24 2007-11-08 Hitachi Ltd 2足型移動機構

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61178212A (ja) * 1985-02-04 1986-08-09 Nippon Denso Co Ltd 車高制御装置
US6302230B1 (en) * 1999-06-04 2001-10-16 Deka Products Limited Partnership Personal mobility vehicles and methods
WO2003011535A1 (fr) * 2001-08-01 2003-02-13 Sony Corporation Robot mobile dote de jambes et procede de commande de fonctionnement de ce robot
JP3665013B2 (ja) * 2001-11-09 2005-06-29 本田技研工業株式会社 脚式移動ロボットの脚体関節アシスト装置
US20050017462A1 (en) * 2003-07-23 2005-01-27 Kroppe William J. Suspension system
WO2005067613A2 (en) * 2004-01-06 2005-07-28 Deo Hrishikesh V Suspension system with independent control of ride-height, stiffness and damping
US7810818B2 (en) * 2005-11-29 2010-10-12 Dariusz Antoni Bushko Active vehicle suspension system
US7719222B2 (en) * 2006-03-30 2010-05-18 Vecna Technologies, Inc. Mobile extraction-assist robot
JP4930003B2 (ja) * 2006-11-20 2012-05-09 株式会社日立製作所 移動ロボット
JP4512200B2 (ja) * 2007-03-15 2010-07-28 株式会社日立製作所 ロボット
JP2009113135A (ja) * 2007-11-05 2009-05-28 Hitachi Ltd 2足型移動機構
JP4857242B2 (ja) * 2007-11-05 2012-01-18 株式会社日立製作所 ロボット
JP4988522B2 (ja) * 2007-11-16 2012-08-01 株式会社Ihi 移動ロボット及びその移動方法
JP5110583B2 (ja) * 2008-03-25 2012-12-26 株式会社Ihiエアロスペース 走行ロボット
US20110313568A1 (en) * 2009-01-07 2011-12-22 Trevor Blackwell Robot Including Electrically Activated Joints
JP2012051385A (ja) * 2010-08-31 2012-03-15 Hitachi Ltd 移動機構

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003266337A (ja) 2002-03-11 2003-09-24 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 2足歩行ロボット
JP2005288561A (ja) 2004-03-31 2005-10-20 Advanced Telecommunication Research Institute International ヒューマノイドロボット
JP2007290054A (ja) 2006-04-24 2007-11-08 Hitachi Ltd 2足型移動機構

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110023779A (ko) 2011-03-08
US20110054681A1 (en) 2011-03-03
JP2011045973A (ja) 2011-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101211228B1 (ko) 로봇
US9193243B2 (en) Vehicle suspension system
KR100685339B1 (ko) 이동 로봇
JP4798181B2 (ja) 移動体、走行装置、移動体の制御方法
US9108665B2 (en) Moving mechanism
US20120053788A1 (en) Moving mechanism
TWI449643B (zh) Braking component acceleration estimator of railway vehicle and method for estimating acceleration of vibration component
JP5946844B2 (ja) 移動体
JP2014161991A (ja) ロボットの移動機構及びそれを備えるロボット
JPH07257387A (ja) 台車の制御装置
US10723195B2 (en) Moving body
CN111278724A (zh) 车辆
JP2010000989A (ja) 二輪自動車
JP4973303B2 (ja) 倒立型移動体および倒立型移動体の移動停止方法
KR20130105700A (ko) 도립 진자형 이동체
JP3952002B2 (ja) 段差走行機構
JP2016159752A (ja) 車両
JP4844369B2 (ja) 車両
CN111746579B (zh) 转向架、单轨车辆和单轨交通系统
JPH03154790A (ja) 起伏地面に対処できる相対的配置可変な作業用車両
JP2010202110A (ja) 台車懸架装置
JP7115816B2 (ja) 自律走行車および自律走行システム
JPH06270806A (ja) 鉄道車両の車体傾斜制御装置
JP5105069B2 (ja) 走行車両
JP4798382B2 (ja) 走行車両

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20100825

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20120326

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20121019

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20121205

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20121205

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
LAPS Lapse due to unpaid annual fee