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JPH06102307B2 - Robot leg mechanism - Google Patents
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JPH06102307B2 - Robot leg mechanism - Google Patents

Robot leg mechanism

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Publication number
JPH06102307B2
JPH06102307B2 JP60043809A JP4380985A JPH06102307B2 JP H06102307 B2 JPH06102307 B2 JP H06102307B2 JP 60043809 A JP60043809 A JP 60043809A JP 4380985 A JP4380985 A JP 4380985A JP H06102307 B2 JPH06102307 B2 JP H06102307B2
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JP
Japan
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link
leg
parallel
bracket
leg member
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JP60043809A
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JPS61205567A (en
Inventor
謙郎 元田
Original Assignee
元田電子工業株式会社
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Publication date
Application filed by 元田電子工業株式会社 filed Critical 元田電子工業株式会社
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はいわゆる2足歩行ロボットの脚機構に関するも
のである。
The present invention relates to a leg mechanism of a so-called bipedal walking robot.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より2本の脚部で立姿勢を維持し、且つ、その脚で
移動できるようにされたロボットは知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a robot in which a standing posture is maintained by two legs and the legs can move.

〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、従来の歩行ロボットは、その脚で歩行するとい
っても、厳密な意味での歩行形態をとるものは少ない。
例えば、脚の下端のいわば足に相当する部に走行車輪等
を設け、この車輪の回転により移動できるようにしたも
のが大半である。
[Problems to be Solved by the Invention] However, there are few conventional walking robots that take a walking form in a strict sense even if they walk on their legs.
For example, in most cases, traveling wheels or the like are provided at the lower ends of the legs, so to speak, so that they can move by rotation of the wheels.

また、走行タイプといえるものであっても、人が歩行す
る場合のように人の足に相当する部分を上げて歩行する
ものは殆んどない。
Further, even if it can be said to be a traveling type, there are almost no ones who walk by raising a portion corresponding to a person's foot like when a person walks.

ロボットに於て、足に相当する部分を持上げて歩行でき
るものがあれば、段差があっても、或は階段状の部分で
も、特別な歩行構造部、例えば、キャタピラやプラネッ
ト車輪のようなものは不要となる。
In robots, if there is something that can walk while lifting the part corresponding to the foot, even if there is a step or a step, there is a special walking structure, such as a caterpillar or planet wheels. Is unnecessary.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

本発明はいわゆる歩行ロボットの上記のような現状に鑑
み、人の歩行態様ときわめて類似した態様での歩行が可
能な脚機構を提供することを目的としてなされたもの
で、その構成は、平行な第1,第3リンクと、平行な第2,
第4リンクにより縦長の向きで且つ四隅を枢着して形成
した平行四辺形リンクであって、前記第1リンクの延長
下端と第2リンクの後端近くからその延長外端の間にお
いて任意に設定した当該第2リンク延長後端部と、前記
第1,第2リンクの前記両端部を結ぶ線分が第2リンクに
平行な第4リンク又はこの第4リンクの延長部と交わる
交点が一直線上にあるように形成したパントグラフ状リ
ンク機構を、前記第2リンク延長後端部と前記交点にお
いてブラケットに形成した垂直ガイドと水平ガイドに支
持案内させて1つの脚部材に構成し、この脚部材の2体
を、夫々のブラケットを垂直面内で平行に配設すると共
に、両ブラケットを平面内で相互に角運動可能なように
垂直な軸により枢着する一方、上記脚部材における第1
リンクの下端に枢着されて前記第1リンクに平行なサブ
リンクと第2リンク又は第4リンクに平行なサブリンク
とを介して所定の向きに姿勢が保持される足部材リンク
を取付け、且つ、上記ブラケットのガイドに支持案内さ
れた部分及びブラケット同士の枢着部に、それらの運動
方向に作用する駆動力を伝達するようにしたことを特徴
とするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned current situation of so-called walking robots, and an object thereof is to provide a leg mechanism capable of walking in a manner very similar to a walking manner of a person. 1st, 3rd link and 2nd parallel,
A parallelogram link formed by a fourth link in a longitudinal direction and pivotally attached at four corners, wherein the extension is between the lower end of the first link and the rear end of the second link and the outer end thereof. The intersection point where the line segment connecting the set rear end of the second link and the both ends of the first and second links intersects with the fourth link parallel to the second link or the extension of the fourth link is straight. The pantograph-like link mechanism formed so as to be on the line is formed into one leg member by being supported and guided by the vertical guide and the horizontal guide formed on the bracket at the intersection of the second link extension rear end and the intersection. The two members are arranged parallel to each other in their vertical planes, and both brackets are pivotally attached by a vertical axis so that they can move relative to each other in a plane.
A foot member link pivotally attached to the lower end of the link and having a posture maintained in a predetermined direction via a sub-link parallel to the first link and a sub-link parallel to the second link or the fourth link, and The driving force acting in the direction of movement of the bracket is transmitted to the part supported by the guide of the bracket and the pivotally connecting part between the brackets.

〔作用〕[Action]

パントグラフ状リンク機構による脚部材に於て、ブラケ
ットの垂直,水平方向のガイドに支持された第2リンク
延長後端部、及び、第3リンクと第4リンクの交点の作
動は、いわば人の脚の胯関接に相当し、上記脚部材全体
を前後揺動的に作動させる。
In the leg member using the pantograph-like link mechanism, the operation of the rear end portion of the second link extended by the vertical and horizontal guides of the bracket and the intersection of the third and fourth links is Corresponding to the contact of the legs, the whole leg member is rocked back and forth.

同じく、第1リンクと第2リンクの枢着部はいわば人の
脚の膝に相当し、上記脚部材に折曲動作をさせる。
Similarly, the pivot joints of the first link and the second link correspond to the knees of a person's leg, so to speak, and cause the leg member to perform a bending operation.

また、サブリンクにより所定向きに姿勢が維持される足
部材は、脚の開脚度に拘らずロボット全体の起立姿勢を
所定に維持する。
Further, the foot member whose posture is maintained in a predetermined direction by the sub-link maintains the standing posture of the entire robot in a predetermined posture regardless of the degree of leg openness.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に於て、Lはパントグラフ状リンク機構を主体に
形成された脚部材で、次のように構成されている。
In FIG. 1, L is a leg member mainly formed of a pantograph-like link mechanism, which is constructed as follows.

而して、1は概ね縦向きの姿勢で配設された第1リンク
で、下端側は延長部1aに形成してある。2は第1リンク
の上端とその先端において枢着P1された第2リンク、3
は第2リンクの後端側においてその上端枢着P2した第3
リンクで、第1リンクに平行である。
Thus, reference numeral 1 is a first link arranged in a substantially vertical posture, and the lower end side is formed in the extension portion 1a. 2 is a second link pivotally attached P 1 at the upper end of the first link and its tip, 3
The third was the upper pivot P 2 at the rear side of the second link
A link, parallel to the first link.

4は第2リンク2に平行でその先端を第1リンク1にま
た、後端を第3リンク3の下端にそれぞれ枢着した第4
リンクである。上記各リンク1〜4は各枢着部P1〜P4
於て平行四辺形リンクを形成する。また、上記各リンク
に於て、第1リンク1の延長下端1bと、第3リンク3と
第4リンク4との枢着部P4と、ここでは第2リンク2の
延長後端2bとは、当該下端1bと後端2bとを結ぶ仮想線分
l上に在る。しかして、このように形成された各リンク
はパントグラフ状のリンク機構を構成する。
Reference numeral 4 denotes a fourth link which is parallel to the second link 2 and whose tip is pivotally attached to the first link 1 and rear end to the lower end of the third link 3, respectively.
It is a link. Each of the links 1 to 4 forms a parallelogram link at each of the pivot points P 1 to P 4 . Further, in each of the above-mentioned links, the extended lower end 1b of the first link 1, the pivotal connection portion P 4 of the third link 3 and the fourth link 4, and here the extended rear end 2b of the second link 2 are , On a virtual line segment 1 connecting the lower end 1b and the rear end 2b. Then, each link thus formed constitutes a pantograph-shaped link mechanism.

この実施例に於て、上記リンク機構は、枢着部P4を支点
として水平ガイド5に、また、第2リンク2の延長後端
2bを力点として垂直ガイド6に、夫々のガイドに沿って
摺動可能に支持してある。以下、支点は符号P4、力点は
符号2bを付して説明する。
In this embodiment, the link mechanism uses the pivotally connecting portion P 4 as a fulcrum for the horizontal guide 5, and the extended rear end of the second link 2.
The vertical guides 6 are slidably supported along the respective guides with the point 2b as the force point. Hereinafter, the fulcrum will be described with reference numeral P 4 and the power point with reference numeral 2b.

上記ガイド5,6は、両ガイドを含む面又はこれに平行な
面を有するブラケット7に取付けられている。
The guides 5 and 6 are attached to a bracket 7 having a surface including both guides or a surface parallel to this.

また、上記両ガイド5,6に支持された支点P4及び力点2b
は、夫々のガイド5,6において当該各点の移動,位置決
め並びにクランプ等を行うため、例えば、モータや駆動
シリンダ等による適宜駆動源PV,PHに接続してある。
In addition, the fulcrum P 4 and the force point 2b supported by the guides 5 and 6 described above.
In order to move, position, clamp, etc. the respective points in the respective guides 5, 6, they are connected to appropriate drive sources PV, PH by, for example, a motor or a drive cylinder.

各駆動源PV,PHの出力は、減速機等を含むか又は含まな
い伝動機構を介し夫々のガイド5,6上においてその案内
方向に沿った往復運動により前記力点2b,支点P4に伝達
されるようにしてある。
The output of each drive source PV, PH is transmitted to the power point 2b and the fulcrum P 4 by reciprocating motion along the guide direction on the respective guides 5, 6 via a transmission mechanism with or without a speed reducer or the like. I am doing it.

而して、8は上記リンク機構に於て、第1リンク1の下
端1bに枢着され概ね水平な姿勢に保持されるリンクで、
このリンク8は次に述べるサブリンク1A,4Aにより常に
その姿勢が水平に維持され、ロボットの足として機能す
るようにしてある。
Reference numeral 8 is a link that is pivotally attached to the lower end 1b of the first link 1 and is held in a substantially horizontal posture in the link mechanism.
The posture of the link 8 is always kept horizontal by the sublinks 1A and 4A described below so that the link 8 functions as a foot of the robot.

この実施例では、第1リンク1と同長且つ平行に配設し
た第1サブリンク1Aと、第4リンク4と同長且つ平行に
配した第4サブリンク4Aと、両サブリンクを繋ぐ連結リ
ンク8aとから成り、第1サブリンク1Aの下端はリンク8
に枢着され、また第4サブリンク4Aの後端が結合リンク
8bを介して第4リンク4の力点2bと一体に水平ガイド5
に支持されることにより、上記リンク8が水平な姿勢を
維持できるようになっている。
In this embodiment, a first sub-link 1A having the same length and parallel to the first link 1 and a fourth sub-link 4A having the same length and parallel to the fourth link 4 are connected to connect both sub-links. It consists of link 8a and the lower end of the first sub-link 1A is link 8
And the rear end of the fourth sub-link 4A is a connecting link.
The horizontal guide 5 is integrated with the force point 2b of the fourth link 4 via 8b.
The link 8 can be maintained in a horizontal posture by being supported by.

尚、リンク8の姿勢を所定に維持するための構造は、上
記例に限られるものではない。
Note that the structure for maintaining the posture of the link 8 in a predetermined manner is not limited to the above example.

また、上記足となるリンク8は、電磁石等による床面の
吸着機構(図に表われず)を設ける。
Further, the link 8 serving as the foot is provided with a floor suction mechanism (not shown in the figure) using an electromagnet or the like.

更に、必要に応じて、リンク8自体を床面に対し高さ方
向で伸縮できるリンク構造とすることもある。
Further, if necessary, the link 8 itself may have a link structure capable of expanding and contracting in the height direction with respect to the floor surface.

以上の1〜8の各部材により、本発明脚機構における脚
部材Lを構成する。
The leg members L in the leg mechanism of the present invention are configured by the above members 1 to 8.

上記脚部材Lはその2つが第2図々示ように並列させら
れ、両者のブラケット7に於て垂直な向きの軸9を介し
て連結されることにより、一方の脚部材Lが他方のそれ
に対し上記軸9を中心に所定角回転できるようにしてあ
る。
The two leg members L are arranged side by side as shown in FIG. 2 and are connected to each other via the vertically oriented shafts 9 in the brackets 7, so that one leg member L is connected to the other leg member L. On the other hand, the shaft 9 can be rotated by a predetermined angle.

尚、説明の便宜上第2図以降の図面では、他方の脚部材
については各部材の符号にダッシュを付して説明する。
For convenience of description, in the drawings starting from FIG. 2, the other leg member will be described by adding a dash to the reference numeral of each member.

第2図々示の例では、ブラケット7,7′の端側(図の下
方)を軸9により枢着しているが、枢着位置はこれに限
られない。例えば、対向する両ブラケット7,7′の側面
において枢着するようにしてもよい。尚、7aは軸9の枢
着部としてブラケット7,7′の後面に形成した枢着用ブ
ラケット部である。
In the example shown in FIGS. 2A and 2B, the end sides (downward in the figure) of the brackets 7 and 7'are pivotally attached by the shaft 9, but the pivotal attachment position is not limited to this. For example, the brackets 7 and 7'may be pivotally attached to the opposite side surfaces. Reference numeral 7a is a pivotally mounted bracket portion formed on the rear surface of the bracket 7,7 'as a pivotally attached portion of the shaft 9.

而して、ブラケット7,7の旋回は、駆動シリンダやモー
タとクランク機構等により行うが、ここでは2本のモー
タシリンダPT,PT′を、その後端を軸9側に、また夫々
の先端をブラケット7,7′の側面に連結し、各シリンダP
T,PT′を伸縮させることにより旋回をさせるようにして
ある。
The brackets 7 and 7 are swung by a drive cylinder, a motor and a crank mechanism, but here, two motor cylinders PT and PT 'are arranged with their rear ends on the shaft 9 side and their respective tips. Connect to the sides of brackets 7 and 7 ',
The T and PT's are expanded and contracted to make a turn.

以上のようにして本発明の脚機構の一例を構成するが、
この脚機構はロボットの上半身を支えるので、この点に
触れておく。
An example of the leg mechanism of the present invention is configured as described above,
This leg mechanism supports the upper body of the robot, so I will touch on this point.

第3図は本発明の脚機構を具備するロボットの一例の概
略を表わす側面図である。
FIG. 3 is a side view schematically showing an example of a robot equipped with the leg mechanism of the present invention.

第3図に於て、10は上記脚機構におけるブラケット7,
7′の上面側に於て、当該ブラケット7,7′に載架支持さ
れた上半身UBの支持基板で、前述の軸9と同軸上で枢着
10aされていると共に、軸9を中心に旋回するブラケッ
ト7,7′を案内するため、軸9を中心とした円弧状の案
内部10bを有する。
In FIG. 3, 10 is a bracket 7 in the leg mechanism,
On the upper surface side of 7 ', a supporting substrate of the upper half body UB mounted and supported by the brackets 7 and 7', and pivotally attached coaxially with the shaft 9 described above.
In addition, it has an arcuate guide portion 10b centering on the shaft 9 for guiding the brackets 7 and 7'rotating about the shaft 9.

而して、ロボットの上半身UBは、その内部に設けた連結
基板11の下面側が上記支持基盤上10上に旋回自在で、且
つ、正面から見て左右に少量摺動可能に載架される。
尚、この旋回及び左右動のための駆動源は支持しないが
別個に設けられる。
Thus, the lower body UB of the robot is mounted such that the lower surface side of the connecting substrate 11 provided therein can be swiveled on the support base 10 and can be slid to the left and right by a small amount when viewed from the front.
The drive source for the turning and the lateral movement is not supported but is provided separately.

第3図に於て、12はパントグラフリンク機構を使用した
腕機構APを装着したブラケット、13は頭部、14は上半身
カバーで、これらは連結基板11に取付け支持されてい
る。
In FIG. 3, 12 is a bracket to which an arm mechanism AP using a pantograph link mechanism is attached, 13 is a head, and 14 is an upper body cover, which are mounted and supported on the connection board 11.

次に、上述のように構成した本発明脚機構の作動の一例
について第4図により説明する。
Next, an example of the operation of the leg mechanism of the present invention configured as described above will be described with reference to FIG.

第4図は歩行状態にある本発明脚機構の骨組を示す。FIG. 4 shows the framework of the leg mechanism of the present invention in a walking state.

いま、図示の状態でロボットの上半身UB及びそれに付随
する荷重Wが2本の脚部材L,L′に支持されているとす
る。ここで、荷重Wの作用線は、脚部材L,L′における
仮想線分l,l′に挟まれた頂角を略2分する線上にある
ものとする。
It is now assumed that the upper body UB of the robot and the load W associated therewith are supported by the two leg members L, L'in the state shown in the figure. Here, the line of action of the load W is assumed to be on a line that bisects the apex angle between the imaginary line segments l and l'of the leg members L and L '.

この状態に於てロボットが歩行前進するには、後方(図
の右側)に位置する脚部材L′が歩行のための動作をす
ると同時に、脚部材L側がこの歩行動作と同期した姿勢
補正動作をする。
In order for the robot to walk forward in this state, the leg member L ′ located at the rear (right side in the figure) performs a walking motion, and at the same time, the leg member L side performs a posture correction motion in synchronization with this walking motion. To do.

まず、脚部材L′はリンク8′を床面から持上げ、これ
を前方へ進める。
First, the leg member L'lifts the link 8'from the floor surface and advances it forward.

リンク8′の持上げ動作は、重直ガイド6′に位置決め
されている第2リンクの力点後端2b′を下方へ移動させ
て行う。
The lifting operation of the link 8'is performed by moving the force point rear end 2b 'of the second link positioned on the straightness guide 6'downward.

この動作と並行し支点P4′が水平ガイド5′内を前方
(図の左方)へ移動させられることによりリンク8′が
前方へ進む。
In parallel with this operation, the fulcrum P 4 ′ is moved forward in the horizontal guide 5 ′ (leftward in the figure), so that the link 8 ′ moves forward.

一方、脚部材L′の上記動作時、脚部材Lはその足とな
るリンク8が床に固着され且つ、その力点2bを位置決め
したまま支点P4を後方(図の右方)へ移動させる。
On the other hand, when the operation of the leg member L ', the leg member L is and link 8 of its legs is secured to the floor, moving the fulcrum P 4 while positioning the emphasis 2b rearward (right in the drawing).

ここで、脚部材Lにおける支点P4の後方移動は、脚部材
L′足リンク8′の着地前においては、このリンク機構
Lにおける仮想線分lが荷重Wの作用線より後方に位置
しない範囲、例えば作用線と線分lを一致させて行う。
この支点P4の後退動作は、その足リンク8が床に固着さ
れていることにより、相対的にブラケット7の前方移動
をもたらす。
Here, the rearward movement of the fulcrum P 4 of the leg member L is such that, before the landing of the leg member L ′ foot link 8 ′, the virtual line segment 1 of the link mechanism L is not located behind the line of action of the load W. For example, the action line and the line segment 1 are matched.
This backward movement of the fulcrum P 4 causes the forward movement of the bracket 7 relatively because the foot link 8 is fixed to the floor.

他方、脚部材L′における支点P4′の前方移動により当
該支点P4′が脚部材Lの支点P4を超えたところで、力点
2b′を力点2bと同位置まで上動させ足リンク8′を着地
させ、当該力点2b′を位置決めクランプする。リンク
8′の着地により支点P4′の移動は止められる。
On the other hand, where the forward movement of the 'fulcrum P 4' in the leg member L has exceeded the fulcrum P 4 of the fulcrum P 4 'leg member L, the force point
2b 'is moved up to the same position as the force point 2b to land the foot link 8', and the force point 2b 'is positioned and clamped. Movement of the 'fulcrum P 4 by the landing of the' link 8 is stopped.

しかして、支点P4の後退移動、即ち、ブラケット7の相
対前進移動は上記リンク8′の直地完了後も続けられ、
リンク機構の線分l,l′の間に荷重Wの作用線が来るま
で、好ましくは第4図々示の状態の反対の位置関係にな
るまで続く。
Then, the backward movement of the fulcrum P 4 , that is, the relative forward movement of the bracket 7 is continued even after the straight landing of the link 8'is completed.
This continues until the line of action of the load W is reached between the line segments l, l'of the link mechanism, preferably until the positional relationship opposite to the state shown in FIGS.

上記動作によって、2本の脚部材L,L′は、その前後の
位置関係が第4図とは逆の状態となる。つまり、ロボッ
ト全体は、上記動作の間に於て、着地固定されたままの
足リンク8に関し、前方(図の左方)へ進んだこととな
るのである。
With the above operation, the positional relationship between the two leg members L and L'before and after is in a state opposite to that in FIG. In other words, the entire robot has moved forward (to the left in the figure) with respect to the foot link 8 that remains fixed during the above operation.

従って、上記動作を繰返すことにより、本発明の脚体は
歩行前進することができる。
Therefore, by repeating the above operation, the leg of the present invention can walk forward.

上記の歩行のための動作に於て、夫々の脚部材L,L′の
力点2b,2b′の昇降を交番的に行わせ、且つ、支点P4,P
4′の進,退を同期的に行わせる動作パターンは、これ
をコンピュータ等に予め記憶させておき、自動的に行わ
せることもできる。
In the above-mentioned motion for walking, the force points 2b and 2b ′ of the leg members L and L ′ are alternately moved up and down, and the fulcrums P 4 and P 4
The motion pattern for 4'advancing and retreating synchronously can be stored in a computer or the like in advance and automatically executed.

尚、上記脚部材L,L′における足のリンク8,8′の電磁石
等による吸着手段は、当該リンク8,8′の離着動作に合
せて、その電磁石等の動作を開閉制御すること勿論であ
る。
Incidentally, the adsorbing means by the electromagnet or the like of the leg links 8, 8'of the leg members L, L ', of course, controls the opening and closing of the operation of the electromagnets, etc. in accordance with the detaching and attaching operation of the links 8, 8'. Is.

また、上記歩行状態におけるロボットの方向転換は、曲
がりたい側の脚部材L又はL′を持上げ動作させた状態
において、その脚部材L又はL′のブラケット7又は
7′を、軸9を中心に必要角度回転させて足リンク8又
は8′を着地させ、しかる後、他方の脚部材L′又はL
について上記と同じ動作を行わせることにより、ロボッ
ト全体をその側に向かせる。
Further, the direction change of the robot in the walking state is such that the leg member L or L'on the side to be bent is lifted up and the bracket 7 or 7'of the leg member L or L'is centered around the shaft 9. The foot link 8 or 8'is landed by rotating the necessary angle, and then the other leg member L'or L '
The robot is turned to the side by performing the same operation as above.

ここで、ブラケット7、7′に設けられロボットの上半
身UBを支持する支持基板10の案内部10bは、その円弧周
上の内外にブラケット7,7′の旋回を規制するストッパ
(図に表われず)が設けられている。
Here, the guide portion 10b of the support substrate 10 provided on the brackets 7 and 7'for supporting the upper body UB of the robot has a stopper (shown in the figure) that restricts the swing of the brackets 7 and 7'inward and outward on the arc circumference. No) is provided.

従って、上記旋回動作に於ては、例えば旋回角を最大に
するときには、初めに旋回するブラッケットが案内部10
bの外側のストッパに当接するまで旋回し、後から旋回
するブラケットが案内部10bの内側のストッパを押すこ
とにより、後から旋回するブラケットと共に、上記支持
基板10が旋回する。この旋回と一体に上半身UBも向きを
変える。
Therefore, in the above turning operation, when the turning angle is maximized, for example, the first turning bracket is moved to the guide portion 10.
The support substrate 10 pivots until it comes into contact with the stopper on the outer side of b, and the bracket that pivots later pushes the stopper on the inner side of the guide portion 10b, so that the support substrate 10 pivots together with the bracket that pivots later. The upper body UB also turns with this turning.

次に、本発明脚機構による段部の歩行について第5図に
より説明する。
Next, the walking of the step by the leg mechanism of the present invention will be described with reference to FIG.

段部のある部分或は階段の歩行においても、脚部材L,
L′の動作態様は、基本的には平坦面の歩行と同様であ
る。
Even when walking on a stepped part or stairs, the leg member L,
The operation mode of L'is basically the same as walking on a flat surface.

しかし、持上げて進行させられた足リンク8又は8′の
着地位置に、元の位置又は他の脚部材の足リンクの位置
に比べ高低差があるときは、持上げて進行した足リンク
の脚部材の力点の位置決めを、一例として次のように調
整する。
However, when the landing position of the foot link 8 or 8 ′ that has been lifted and advanced is higher than the original position or the position of the foot link of another leg member, the leg member of the foot link that has been lifted and advanced. As an example, the positioning of the force point of is adjusted as follows.

いま、第5図の実線で示す姿勢に両脚部材L,L′がある
とき、前方に段部があるものとする。
Now, when both leg members L, L'are in the posture shown by the solid line in FIG. 5, it is assumed that there is a step in front.

まず、脚部材L′が持上げられると共に、脚部材Lにお
ける支点P4の後退動作及び脚部材L′の支点P4′の前進
動作によって連結されたブラケット7,7′が前方へ移動
する。ここで、持上げられた脚部材L′の前方へ振出さ
れた足リンク8′が高く(又は低く)なった床面に着地
するまで、その脚部材L′における力点2b′がガイド
6′内を移動し位置決めされる。ここで、ブラケット7,
7′自体の高さは元のままである。ブラケット7,7′の高
さが元のままであるのは、他方の脚部材Lの力点2b高さ
がこの時点では未だ変化していないからである。
First, 'with lifted is, the fulcrum P 4 retracts and the leg member L of the leg members L' leg members L 'bracket 7,7 connected by forward movement of the' fulcrum P 4 of moves forward. Here, the force point 2b 'of the leg member L'is guided in the guide 6'until the foot link 8'swing forward of the lifted leg member L'lands on the raised (or lowered) floor surface. Moved and positioned. Where bracket 7,
The height of 7 'itself remains the same. The heights of the brackets 7 and 7'are unchanged because the height of the power point 2b of the other leg member L has not changed at this point.

しかして、上記に於て力点2b′が位置決めされると、ブ
ラケット7,7′の高さは、もとの高さのままで脚部材
L′により維持拘束されることとなる(第5図の鎖線に
示す)。
Then, when the force point 2b 'is positioned in the above, the heights of the brackets 7 and 7'are maintained and restrained by the leg members L'with their original heights (Fig. 5). (Indicated by the chain line).

次に、低位(又は高位)に残っている足リンク8を有す
る脚部材Lを脚部材L′と同じ高さの位置まで移動させ
る。
Next, the leg member L having the foot link 8 remaining in the lower position (or higher position) is moved to a position at the same height as the leg member L '.

ここに於ける脚部材Lの移動は、歩行の場合と基本的に
同じで要領で足リンク8を持ちあげつつ、即ち、力点2b
を下動させつつ、支点P4を前方に移動させる。この間に
於ては、ロボットの荷重Wが他方の脚部材L′に支持さ
れるから、その重心移動のため、脚部材L′側の支点
P4′を後退、つまりブラケット7,7′を相対前進させ
る。これによって脚機構全体が段部側へ全部移動をすま
せることになる。
The movement of the leg member L here is basically the same as the case of walking, and while lifting the foot link 8 in the same manner, that is, the force point 2b.
While moving down, move the fulcrum P 4 forward. During this period, since the load W of the robot is supported by the other leg member L ', the fulcrum on the leg member L'side due to the movement of its center of gravity.
P 4 ′ is retracted, that is, the brackets 7 and 7 ′ are relatively advanced. As a result, the entire leg mechanism can be moved to the step side.

尚、ロボットの脚部材L,L′に対する重心移動は、その
前後方向のみならず、左右方向において必要な場合が多
い。
The movement of the center of gravity with respect to the leg members L, L'of the robot is often required not only in the front-back direction but also in the left-right direction.

本発明に於ては、ロボット上半身の左右に関する重心移
動は、例えば、上半身UB全体を取付基板11上で中心線に
関し左右に振らせたり、或は、上半身の重心の作用線
を、着地している側の脚部材における線分l又はl′に
一致させるように移動させて行う。尚、前後の重心移動
も上記例以外の手段により行ってもよいこと勿論であ
る。
In the present invention, the movement of the center of gravity of the upper body of the robot with respect to the left and right is performed by, for example, swinging the entire upper body UB to the left or right with respect to the center line on the mounting substrate 11, or by landing the action line of the center of gravity of the upper body. It is carried out by moving so as to coincide with the line segment 1 or 1'of the leg member on the side where it is located. Of course, the movement of the center of gravity in the front and rear may be performed by means other than the above example.

〔効果〕〔effect〕

本発明は以上の通りであって、パントグラフ状リンク機
構の2組を用いてロボットの脚部材とすると共に、各リ
ンク機構の支点と力点を夫々にブラケットの垂直水平ガ
イドに支持させ、且つ、このブラケット同士を連結して
脚機構に構成したので、脚機構が人間の脚と類似した歩
行動作をし、また、かかる動作が可能な多関接脚であり
乍ら、駆動源はブラケットのガイドに支持された支点,
力点用及び旋回動作用の3種類ですむという格別の効果
が得られる。
The present invention is as described above, using two sets of pantograph-like link mechanisms as a leg member of a robot, and supporting points and force points of each link mechanism are respectively supported by vertical and horizontal guides of a bracket, and Since these brackets are connected to each other to form a leg mechanism, the leg mechanism performs a walking motion similar to that of a human leg, and if it is a multi-joint leg capable of such motion, the drive source is the guide of the bracket. Fulcrum supported by
A special effect is obtained in that only three types are required, one for power point and one for turning motion.

本発明は以上の通りであっていわゆる2足走行タイプの
ロボットの脚としてきわめて有用である。
As described above, the present invention is extremely useful as a leg of a so-called bipedal robot.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明脚機構における脚部材を構成するリンク
機構の一例の側面図、第2図は本発明脚機構の要部の平
面図、第3図は本発明脚機構の一例を具備した歩行タイ
プロボットの側面図、第4図は本発明脚機構の一例の歩
行状態を示す側面図、第5図は同じく別例の側面図であ
る。 1……第1リンク、2……第2リンク、3……第3リン
ク、4……第4リンク、2b……第2リンクの延長後端
(力点)、P4……第3リンクと第4リンクの枢着部(支
点)、5……水平ガイド、6……垂直ガイド、7……ブ
ラケット、8……足リンク、9……ブラケット7,7′の
連結軸、10……支持基盤、10a……取付軸、10b……ブラ
ケットの旋回案内部、11……取付基板、13……頭部、14
……ボデー、L,L′……脚部材、PV,PH,PT……駆動源
FIG. 1 is a side view of an example of a link mechanism that constitutes a leg member in the leg mechanism of the present invention, FIG. 2 is a plan view of an essential part of the leg mechanism of the present invention, and FIG. 3 is an example of the leg mechanism of the present invention. FIG. 4 is a side view of a walking type robot, FIG. 4 is a side view showing a walking state of an example of a leg mechanism of the present invention, and FIG. 5 is a side view of another example. 1 ... 1st link, 2 ... 2nd link, 3 ... 3rd link, 4 ... 4th link, 2b ... Extension end of 2nd link (power point), P 4 ... 3rd link Pivoting part (fulcrum) of the 4th link, 5 ... Horizontal guide, 6 ... Vertical guide, 7 ... Bracket, 8 ... Foot link, 9 ... Bracket 7,7 'connecting shaft, 10 ... Support Base, 10a …… Mounting shaft, 10b …… Bracket rotation guide, 11 …… Mounting board, 13 …… Head, 14
…… Body, L, L ′ …… Leg member, PV, PH, PT …… Drive source

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】平行な第1,第3リンクと、平行な第2,第4
リンクにより縦長の向きで且つ四隅を枢着して形成した
平行四辺形リンクであって、前記第1リンクの延長下端
と第2リンクの後端近くからその延長外端の間において
任意に設定した当該第2リンク延長後端部と、前記第1,
第2リンクの前記両端部を結ぶ線分が第2リンクに平行
な第4リンク又はこの第4リンクの延長部と交わる交点
が一直線上にあるように形成したパントグラフ状リンク
機構を、前記第2リンク延長後端部と前記交点において
ブラケットに形成した垂直ガイドと水平ガイドに支持案
内させて1つの脚部材に構成し、この脚部材の2体を、
夫々のブラケットを垂直面内で平行に配設すると共に、
両ブラケットを平面内で相互に角運動可能なように垂直
な軸により枢着する一方、上記脚部材における第1リン
クの下端に枢着されて前記第1リンクに平行なサブリン
クと第2リンク又は第4リンクに平行なサブリンクとを
介して所定の向きに姿勢が保持される足部材リンクを取
付け、且つ、上記ブラケットのガイドに支持案内された
部分及びブラケット同士の枢着部に、それらの運動方向
に作用する駆動力を伝達するようにしたことを特徴とす
るロボットの脚機構。
1. Parallel first and third links and parallel second and fourth links.
A parallelogram link formed by linking in a longitudinal direction and pivotally attached at four corners, which is arbitrarily set between the extension lower end of the first link and the rear end of the second link and its extension outer end. The second link extension rear end and the first and second
The pantograph-shaped link mechanism is formed such that a line segment connecting the both ends of the second link intersects a fourth link parallel to the second link or an extension of the fourth link on a straight line. A vertical guide and a horizontal guide formed on a bracket at the intersection of the rear end portion of the two-link extension are supported and guided to form one leg member, and the two leg members are
While arranging each bracket in parallel in the vertical plane,
The two brackets are pivotally attached to each other by a vertical axis so that they can be angularly moved relative to each other in a plane, while the sublink and the second link are pivotally attached to the lower end of the first link of the leg member and parallel to the first link. Alternatively, a foot member link whose posture is maintained in a predetermined direction is attached via a sub-link parallel to the fourth link, and they are attached to a portion supported and guided by the guide of the bracket and a pivotally connecting portion between the brackets. A leg mechanism of a robot, characterized in that the driving force acting in the motion direction of the robot is transmitted.
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