[发明专利]腿式机器人的下肢结构以及腿式机器人

说明书

技术领域

本发明设计一种具有多个腿部、且一边摆动各个腿部一边行走的腿式机器人的下肢结构以及腿式机器人。

背景技术

腿式机器人具有多个腿部，并一边摆动各个腿部一边行走。如人类那样通过两只脚掌握平衡并行走的腿式机器人被称为两足行走机器人。如动物那样通过四只脚行走的腿式机器人被称为四足行走机器人。腿部的数量作为代表性为两条或四条，但只要为多条则可以为任意条。

各腿部将相当于大腿部、小腿部、脚部的连杆从机器人的躯体部经由股关节、膝关节、踝关节依次连接设置而构成。相当于大腿部、小腿部、脚部的连杆以能够绕向腿式机器人的侧方延伸的俯仰轴旋转的方式与各关节连结。在各关节上具备使连杆旋转的马达(致动器)(例如参照专利文献1)。通过马达输出适当的驱动力来控制连杆的旋转角度，腿式机器人能够使腿部相对于躯体部前后摆动。在此，股关节是指将躯体部与腿部连结的关节，四足行走机器人的连结躯体部与前腿的关节也包含于股关节。另外，马达为将电、汽油等的能量转换为机械运动的装置，代表性地具有电动马达或发动机。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-264046号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在进行膝关节的屈伸运动时，需要使膝关节的马达以股关节的马达的旋转速度的两倍的速度旋转。这样，与其他关节相比需要增大膝关节的移动范围和速度，因此需要较大的马达。

因此，本发明的目的在于提供一种能够降低驱动膝关节的致动器的负载的腿式机器人的下肢结构以及腿式机器人。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明涉及一种腿式机器人的下肢结构，具备：股关节主体；大腿部；股关节接头，其使所述大腿部以至少能够绕俯仰轴旋转的方式与所述股关节主体连结；膝关节主体，其以能够绕俯仰轴旋转的方式与所述大腿部连结；大腿部辅助连杆，其一端部以能够绕俯仰轴旋转的方式与所述股关节主体或所述股关节接头连结，并且另一端部以能够绕俯仰轴旋转的方式与所述膝关节主体连结；膝关节致动器，其使所述大腿部辅助连杆的从所述一端部到所述另一端部的长度伸缩。

发明效果

根据本发明，在大腿部绕俯仰轴旋转时，由于平行连杆的作用，膝关节主体相对于股关节主体的姿势保持恒定。而且，通过利用膝关节致动器使大腿部辅助连杆伸缩，能够使相对于股关节主体保持恒定的膝关节主体的姿势发生变化。因此，在进行膝关节的屈伸运动时，与在膝关节上设置马达的以往的腿式机器人相比，能够使膝关节主体相对于大腿部的绕俯仰轴的旋转速度减半。因此，能够降低膝关节致动器的负载。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的腿式机器人的整体结构的图(图1(a)表示主视图，图1(b)表示左视图)。

图2是本实施方式的腿式机器人的下肢结构的立体图。

图3是表示本实施方式的腿式机器人的下肢结构的图(图3(a)表示主视图，图3(b)表示左视图)。

图4是本实施方式的腿式机器人的下肢结构的膝关节的进行屈伸运动时的动作图(图4(a)表示不驱动膝关节致动器的状态，图4(b)表示驱动膝关节致动器而使膝关节弯曲的状态)。

图5是对本实施方式的腿式机器人的下肢结构的、膝关节致动器的负载的降低效果进行说明的示意图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的一实施方式中的腿式机器人进行说明。图1(a)是表示本实施方式的腿式机器人的整体结构的主视图，图1(b)是左视图。在以下的说明中，将腿式机器人的行进方向设为x轴方向，将从腿式机器人观察时的左右方向设为y轴方向，将腿式机器人的上下方向设为z轴方向，并将x轴设为摇摆轴，将y轴设为俯仰轴，将z轴设为偏转轴。另外，以下的说明中的左右为从图1至3所示的腿式机器人侧观察时的左右，前后为从腿式机器人侧观察时的前后。

腿式机器人10包括：设置于躯体部11的下方的两条腿部12、设置于躯体部11的上方左右两侧面的两个臂部13、设置于躯体部11的上方的一个头部14，且腿式机器人10能够进行近似于人类的动作。

两个臂部13经由肩关节16与躯体部11连结，且能够相对于躯体部11绕偏转轴以及摇摆轴旋转。各臂部13以肘关节17为界，具备接近肩的上臂部13b和接近手部13a的下臂部13c。下臂部13c能够相对于上臂部13b绕偏转轴以及俯仰轴旋转。