專利名稱：腿式機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種腿式機(jī)器人。特別地，本發(fā)明涉及一種能夠在將機(jī)器 人的軀干的高度保持于低位置的情況下以長(zhǎng)步幅行走的腿式機(jī)器人。
背景技術(shù)：
腿式機(jī)器人是已知的。腿式機(jī)器人包括軀干和與軀干相連接的腿。典 型的腿式機(jī)器人包括一對(duì)腿。各腿包括多個(gè)連桿。相鄰的連桿由關(guān)節(jié)連接 在一起從而能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。在各關(guān)節(jié)內(nèi)設(shè)置有致動(dòng)器。腿的各連桿由致動(dòng)器驅(qū) 動(dòng)并相對(duì)于相鄰的連桿轉(zhuǎn)動(dòng)。通過控制各腿的致動(dòng)器來適當(dāng)?shù)匾苿?dòng)腿的各 連桿，腿式機(jī)器人可行走。在日本專利申請(qǐng)公報(bào)No. 2005-186650 (以下稱 為專利文獻(xiàn)l)中公開了一種這樣的腿式機(jī)器人。在專利文獻(xiàn)l中公開的 腿式機(jī)器人包括一對(duì)腿和供乘員搭乘的軀干。各腿分別與軀干相連接從而 能夠通過轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在軀干下方的關(guān)節(jié)而進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線沿軀 干的側(cè)向方向延伸。在專利文獻(xiàn)1中公開的腿式機(jī)器人在所述的一對(duì)腿分 別交替地相對(duì)于軀干前后擺動(dòng)的情況下進(jìn)行行走。所述的一對(duì)腿分別繞設(shè) 置在軀干下方的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線樞轉(zhuǎn)地?cái)[動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了快速移動(dòng)，腿式機(jī)器人優(yōu)選以長(zhǎng)步幅行走。同時(shí)，為了穩(wěn)定地行 走，優(yōu)選高度低的軀干。在專利文獻(xiàn)l中公開的腿式機(jī)器人中，所述的一
對(duì)腿通過設(shè)置在軀干下方的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接到軀千的底部。這種腿式機(jī)器人 通過在前后方向上交替地?cái)[動(dòng)所述的 一對(duì)腿來行走，其中各腿繞設(shè)置在軀 干下方的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線樞轉(zhuǎn)。因此，為了增加步幅的長(zhǎng)度，必須增 加各腿的總長(zhǎng)度。然而，因?yàn)楦魍榷纪ㄟ^轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接在軀干的下方，所 以腿的長(zhǎng)度變長(zhǎng)會(huì)致使軀干的高度變高。另一方面，如果為了使軀千的高 度降低而減小各腿的總長(zhǎng)度，則步幅的長(zhǎng)度會(huì)變短。在專利文獻(xiàn)l中公開 的技術(shù)中，難以實(shí)現(xiàn)既提供較大的步幅長(zhǎng)度又提供較低的軀干高度的腿式 機(jī)器人。需要一種實(shí)現(xiàn)在不使軀干的高度升高的情況下增大步幅的腿式機(jī) 器人的技術(shù)。
在本說明書中公開的腿式機(jī)器人使用滑動(dòng)關(guān)節(jié)來使步長(zhǎng)增大。在本說 明書中，滑動(dòng)關(guān)節(jié)將腿連接到軀干的側(cè)表面或底表面上。具體地，在本說 明書中公開的腿式機(jī)器人具有軀干、 一對(duì)腿以及一對(duì)滑動(dòng)關(guān)節(jié)。各滑動(dòng)關(guān) 節(jié)分別將各腿的一端連接到軀干，使得各腿都能夠相對(duì)于軀干在前后方向 上前后滑動(dòng)。各腿的各滑動(dòng)關(guān)節(jié)可以分別設(shè)置在軀干的兩個(gè)側(cè)表面上，或 者可以都設(shè)置在軀干的底表面上。在各滑動(dòng)關(guān)節(jié)分別設(shè)置在軀干的兩個(gè)側(cè) 表面上的前一種情況下，各滑動(dòng)關(guān)節(jié)分別在相應(yīng)的體部側(cè)表面上將各腿連 接到軀千上。在一對(duì)滑動(dòng)關(guān)節(jié)設(shè)置在軀干的底表面上的后一種情況下，各 滑動(dòng)關(guān)節(jié)在軀干的底表面上將各腿連接到軀干上。各滑動(dòng)關(guān)節(jié)相對(duì)于軀干 在前后方向上延伸。注意，設(shè)置在腿式機(jī)器人上的雙腿的數(shù)量以及相應(yīng)的 滑動(dòng)關(guān)節(jié)對(duì)的數(shù)量可以是一對(duì)或多對(duì)。
各滑動(dòng)關(guān)節(jié)可使各腿沿軀干的前后方向滑動(dòng)。這種腿式機(jī)器人在行走 時(shí)在前后方向上交替地前后滑動(dòng)所述一對(duì)腿。因此，雙腿的與滑動(dòng)關(guān)節(jié)相 連接的端部(在與軀干相連接的一側(cè)的端部)都以預(yù)定的長(zhǎng)度在前后方向 上交替地前后移動(dòng)。即使在該腿式機(jī)器人具有與其中通過轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)將各腿 連接到軀干的常規(guī)腿式機(jī)器人相同的腿長(zhǎng)的情況下，由于在步幅中各腿的 端部在前后方向上達(dá)到的距離增加，也可以使該腿式機(jī)器人的預(yù)定的步長(zhǎng) 大于常規(guī)腿式機(jī)器人的步長(zhǎng)。本說明書中公開的腿式機(jī)器人可在不增加腿 的總長(zhǎng)的情況下使腿式機(jī)器人的步幅長(zhǎng)度加大。通過采用滑動(dòng)關(guān)節(jié)，能夠
實(shí)現(xiàn)在不增加軀干高度的情況下具有長(zhǎng)步幅的腿式機(jī)器人。
在軀干的外形具有似卵狀的圓滑形狀的情況下，難以區(qū)分軀干的底表 面、后表面和側(cè)表面。在這種情況下，本說明書中的用語(yǔ)"軀干的底表面，， 是指"軀干的面向地面的表面"。
在滑動(dòng)關(guān)節(jié)設(shè)置在軀干的底表面上的情況下，各滑動(dòng)關(guān)節(jié)的至少一部 分至少在底表面內(nèi)在前后方向上延伸?；瑒?dòng)關(guān)節(jié)還可以延伸成超出底表面， 達(dá)到軀干的前表面或后表面。
另外，用語(yǔ)"滑動(dòng)關(guān)節(jié)相對(duì)于軀千在前后方向上延伸"是指將滑動(dòng)關(guān) 節(jié)的切線投影到水平面內(nèi)的投影線在前述的前后方向上延伸。該滑動(dòng)關(guān)節(jié) 可以與水平方向成角度地延伸?；蛘咴摶瑒?dòng)關(guān)節(jié)可彎曲。
優(yōu)選地，各滑動(dòng)關(guān)節(jié)彎曲成突出到軀干下方(軀干的豎直下方)。用 語(yǔ)"彎曲成突出到軀干下方"是指限定滑動(dòng)關(guān)節(jié)的曲線的曲率中心位于滑 動(dòng)關(guān)節(jié)上方。換句話說，優(yōu)選地，滑動(dòng)關(guān)節(jié)彎曲成使得曲線的最低點(diǎn)位于 滑動(dòng)關(guān)節(jié)的兩端部之間。
各彎曲的滑動(dòng)關(guān)節(jié)可形成為一系列的不同的曲線。這里"不同的曲線" 是指具有不同的曲率中心的多個(gè)曲線，或者指具有不同的曲率半徑的多個(gè)
曲線。在各彎曲的滑動(dòng)關(guān)節(jié)都形成為一系列的不同的曲線的情況下，各曲 線的曲率中心可位于滑動(dòng)關(guān)節(jié)的上方。
如果各滑動(dòng)關(guān)節(jié)彎曲成向下突出到軀干下方(軀干的豎直下方)，則
各腿的頂端部(與滑動(dòng)關(guān)節(jié)相連接的端部)在移動(dòng)的同時(shí)劃出繞曲率中心 的弧。盡管各腿通過滑動(dòng)關(guān)節(jié)連接到軀干，但是所述腿如同通過轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié) 連接在曲率中心處那樣擺動(dòng)。由于這樣的構(gòu)型，可在行走時(shí)使腿的移動(dòng)更 平順。能夠使腿式機(jī)器人在行走時(shí)的運(yùn)動(dòng)更平順。
各彎曲的滑動(dòng)關(guān)節(jié)也可形成為一個(gè)弧。如果各滑動(dòng)關(guān)節(jié)沿著一個(gè)圓弧 彎曲，則在各腿的關(guān)節(jié)之中，第一關(guān)節(jié)(最接近滑動(dòng)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié))繞所述 一個(gè)圓弧的曲率中心樞轉(zhuǎn)地?cái)[動(dòng)。軀干與各腿之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系等同于其 中通過假想的連桿將假想的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)(其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線穿過所述一個(gè)圓弧的曲 率中心)與第一關(guān)節(jié)相連接的結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系。因此，盡管實(shí)際上是通
過滑動(dòng)關(guān)節(jié)來將軀干和船目連接的，但是仍可在假定通過假想的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié) 和假想的連桿將腿和軀干相連接的情況下進(jìn)行正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的計(jì) 算。在多關(guān)節(jié)機(jī)器人中，對(duì)于僅通過轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)構(gòu)成的機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆 運(yùn)動(dòng)學(xué)的計(jì)算比通過轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和滑動(dòng)關(guān)節(jié)構(gòu)成的機(jī)器人更簡(jiǎn)單。因?yàn)榍笆?結(jié)構(gòu)，盡管設(shè)置有滑動(dòng)關(guān)節(jié)，也能夠簡(jiǎn)化對(duì)腿的正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的計(jì) 算。
優(yōu)選地，各彎曲的滑動(dòng)關(guān)節(jié)的曲率中心位于軀干質(zhì)心的上方。在腿沿 著滑動(dòng)關(guān)節(jié)滑動(dòng)的情況下，在幾何結(jié)構(gòu)上，腿和軀干繞滑動(dòng)關(guān)節(jié)的曲率中 心相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。由于作用在軀干質(zhì)心上的重力，繞曲率中心產(chǎn)生力矩。該力 矩作用使得軀干的質(zhì)心位置位于曲率中心的豎直下方。在腿沿著彎曲的滑 動(dòng)關(guān)節(jié)自由滑動(dòng)時(shí)，在軀干的質(zhì)心位于曲率中心的豎直下方的位置上的情 況下使軀干穩(wěn)定。這里，曲率中心是指軀干的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。通過使曲率中心 位于軀干質(zhì)心的上方，能夠使得軀干更不容易翻倒。即使由于某種情況而 使腿式機(jī)器人在前后方向上明顯傾斜的情況下，也能夠通過允許腿在滑動(dòng) 關(guān)節(jié)處自由運(yùn)動(dòng)而防止軀干翻倒。從而能夠改進(jìn)軀干的穩(wěn)定性。注意，用 語(yǔ)"允許腿在滑動(dòng)關(guān)節(jié)處自由運(yùn)動(dòng)"是指在滑動(dòng)關(guān)節(jié)的致動(dòng)器上既不施加 使腿滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力也不施加使腿在滑動(dòng)關(guān)節(jié)上保持就位的制動(dòng)力的條件。
優(yōu)選地，在腿式機(jī)器人中，除了滑動(dòng)關(guān)節(jié)的曲率中心位于軀干質(zhì)心的 上方外，軀干還設(shè)置有可供乘員乘坐的座椅。在這種情況下，優(yōu)選使所述 座椅的座部位于曲率中心的下方(豎直下方)。
通常，已知在乘員乘坐在座椅中的狀態(tài)下，乘員的質(zhì)心位于其髖部附 近。因此，通過4吏座椅的座部位于滑動(dòng)關(guān)節(jié)的曲率中心的豎直下方，能夠 使乘坐的乘員的質(zhì)心位于滑動(dòng)關(guān)節(jié)的曲率中心的豎直下方。與使曲率中心 位于軀干質(zhì)心位置的豎直上方相結(jié)合，也可以將包括乘坐的乘員的軀千的 質(zhì)心設(shè)定在滑動(dòng)關(guān)節(jié)的曲率中心的豎直下方。從而能夠防止供乘員乘坐的 軀干翻倒。
根據(jù)本說明書中公開的技術(shù)，能夠在不增加機(jī)器人的軀干高度的情況 下實(shí)現(xiàn)以長(zhǎng)步幅行走的腿式機(jī)器人。


圖1 (A)示出第一實(shí)施例的腿式機(jī)器人的俯視圖，圖1 (B)示出該 腿式機(jī)器人的側(cè)視圖，圖1 (C)示出該腿式機(jī)器人的后視圖。 圖2示出在行走中的腿式機(jī)器人的側(cè)視圖。 圖3示出第二實(shí)施例的腿式機(jī)器人的側(cè)視圖。
附圖標(biāo)記說明 10, 10a:腿式機(jī)器人 12, 13:軀干 14L, 14R:腿 16L， 16R:滑動(dòng)關(guān)節(jié) 20L， 20R:第一連桿 22L， 22R:第二連桿 24L， 24R:第三連桿 24La, 24Ra:第三連桿端部 26L， 26R:第一組合關(guān)節(jié) 28L， 28R:第二組合關(guān)節(jié) 30L， 30R:第一側(cè)傾關(guān)節(jié) 32L， 32R:第一俯仰關(guān)節(jié) 34L， 34R:第二側(cè)傾關(guān)節(jié) 36L， 36R:第二俯仰關(guān)節(jié) 40L， 40R:導(dǎo)軌 42L， 42R:致動(dòng)器 60:座椅 60a:座椅座部 IOO:乘員
具體實(shí)施例方式
以下將列出各實(shí)施例的優(yōu)選技術(shù)特征。 (1 )滑動(dòng)關(guān)節(jié)設(shè)置在軀干的底表面上。當(dāng)腿式機(jī)器人處于站立姿態(tài)時(shí)，
設(shè)置在腿中的各側(cè)傾(roll)關(guān)節(jié)都布置在軀干的在側(cè)向方向(橫向方向) 上的寬度之內(nèi)。注意，用語(yǔ)"站立姿態(tài)，，是指在從相對(duì)于機(jī)器人的側(cè)向方 向觀察的情況下，軀干的質(zhì)心以及腿的與人類的膝關(guān)節(jié)相對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)和與 人類的踝關(guān)節(jié)相對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)沿豎直線對(duì)齊的姿勢(shì)。"側(cè)傾關(guān)節(jié)，，表示轉(zhuǎn)動(dòng) 軸線沿軀干(機(jī)器人)的前后方向延伸的關(guān)節(jié)。
(2)—對(duì)滑動(dòng)關(guān)節(jié)的曲率中心沿相對(duì)于軀干在側(cè)向方向上延伸的直線對(duì)齊。
第一實(shí)施例
下面參照附圖來說明腿式機(jī)器人的第一實(shí)施例。圖l示出腿式機(jī)器人 IO的俯視圖、側(cè)視圖和后視圖。圖1 (A)示出腿式機(jī)器人10的俯視圖， 圖1 (B)示出腿式機(jī)器人IO的側(cè)視圖，圖1 (C)示出腿式機(jī)器人10的 后視圖。
腿式機(jī)器人10具有軀干12和一對(duì)腿14L和14R。腿14L對(duì)應(yīng)于人體 的左腿。腿14R對(duì)應(yīng)于人體的右腿。在軀干12的底表面12a上設(shè)置有滑 動(dòng)關(guān)節(jié)16L?；瑒?dòng)關(guān)節(jié)16L將腿14L的一端24La可滑動(dòng)地連接到軀干12。 相似地，在軀干12的底表面12a上設(shè)置有滑動(dòng)關(guān)節(jié)16R?；瑒?dòng)關(guān)節(jié)16R 將腿14R的一端24Ra可滑動(dòng)地連接到軀干12。
在圖l所示的坐標(biāo)系統(tǒng)中，X軸的軸線箭頭所示的正方向?qū)?yīng)于腿式 機(jī)器人10(軀干12)的前方。與Y軸平行的方向?qū)?yīng)于腿式機(jī)器人10(軀 干12)的側(cè)方向。與Y軸平行的方向也可稱為腿式機(jī)器人IO (軀干12) 的"側(cè)向方向"或"橫向方向"。Z軸方向?qū)?yīng)于相對(duì)于腿式機(jī)器人10(軀 干12)的上下方向。注意，Z軸方向也對(duì)應(yīng)于"豎直方向"。
首先說明腿14L和14R。腿14L由多個(gè)連桿20L、 22L、和24L以及 多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)30L、 32L、 34L和36L構(gòu)成。
左第一連桿20L構(gòu)成腿14L的接地側(cè)端部。左第一連桿20L對(duì)應(yīng)于人
體的腳。左第一連桿20L和左第二連桿22L通過左第一混合關(guān)節(jié)26L相連 接。左第二連桿22L對(duì)應(yīng)于人體的腿的下半部(小腿)。左第一混合關(guān)節(jié) 26L對(duì)應(yīng)于人體的踝關(guān)節(jié)。
左第一混合關(guān)節(jié)26L由左第一側(cè)傾關(guān)節(jié)30L和左第一俯仰(pitch)關(guān) 節(jié)32L構(gòu)成。左第一側(cè)傾關(guān)節(jié)30L使左第一連桿20L相對(duì)于左第二連桿 22L繞側(cè)傾軸線Sl轉(zhuǎn)動(dòng)。左第一俯仰關(guān)節(jié)32L使左第一連桿20L相對(duì)于 左第二連桿22L繞俯仰軸線S2轉(zhuǎn)動(dòng)。借助于左第一混合關(guān)節(jié)26L，左第 一連桿20L可相對(duì)于左第二連桿22L在兩個(gè)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)繞側(cè)傾軸線Sl 轉(zhuǎn)動(dòng)和繞俯仰軸線S2轉(zhuǎn)動(dòng)。
這里，術(shù)語(yǔ)"側(cè)傾軸線"表示基本在腿式機(jī)器人10的前后方向上延伸 的軸線。另外，術(shù)語(yǔ)"俯仰軸線"表示基本在腿式機(jī)器人10的側(cè)向方向上 延伸的軸線。當(dāng)腿14L的各連桿擺動(dòng)時(shí)，各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的方向也變化。 因此，在本文中，使用用語(yǔ)"基本在前后方向上"和"基本在側(cè)向方向上"。
左第二連桿22L和左第三連桿24L由左笫二混合關(guān)節(jié)28L相連接。與 人體相比較左第三連桿24L對(duì)應(yīng)于大腿。與人體相比較左第二混合關(guān)節(jié) 28L對(duì)應(yīng)于膝關(guān)節(jié)。
左第二混合關(guān)節(jié)28L由左第二側(cè)傾關(guān)節(jié)34L和左第二俯仰關(guān)節(jié)36L構(gòu) 成。左第二側(cè)傾關(guān)節(jié)34L使左第二連桿22L相對(duì)于左第三連桿24L繞側(cè)傾 軸線S3轉(zhuǎn)動(dòng)。左第二俯仰關(guān)節(jié)36L使左笫二連桿22L相對(duì)于左第三連桿 24L繞俯仰軸線S4轉(zhuǎn)動(dòng)。借助于左第二混合關(guān)節(jié)28L，左第二連桿22L可 相對(duì)于左第三連桿24L在兩個(gè)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)繞側(cè)傾軸線S3轉(zhuǎn)動(dòng)和繞俯仰 軸線S4轉(zhuǎn)動(dòng)。
在各關(guān)節(jié)30L、 32L、 34L和36L內(nèi)嵌入有電機(jī)(致動(dòng)器)和旋轉(zhuǎn)編 碼器。在圖1中未示出電機(jī)和旋轉(zhuǎn)編碼器。各電機(jī)產(chǎn)生用于使與相應(yīng)的關(guān) 節(jié)相鄰的各連桿的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。各旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)與相應(yīng)的關(guān)節(jié)相鄰 的各連桿之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
腿14R的結(jié)構(gòu)與腿14L的結(jié)構(gòu)相似。例如，腿14L的左第一連桿20L 對(duì)應(yīng)于腿14R的右第一連桿20R。相似地，在腿14L和腿14R的各部分的
各附圖標(biāo)記中，具有相同的數(shù)字的部分表示相對(duì)應(yīng)的部分。在腿14L和腿 14R的俯仰軸線和側(cè)傾軸線之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下。腿14L的側(cè)傾軸線Sl 和側(cè)傾軸線S3分別對(duì)應(yīng)于腿14R的側(cè)傾軸線S5和側(cè)傾軸線S7。腿14L 的俯仰軸線S2和俯仰軸線S4分別對(duì)應(yīng)于腿14R的俯仰軸線S6和俯仰軸 線S8。
在腿14R的各關(guān)節(jié)30R、 32R、 34R和36R內(nèi)也嵌入有電機(jī)(未示出) 和旋轉(zhuǎn)編碼器(未示出)。各電機(jī)產(chǎn)生用于使與該關(guān)節(jié)相鄰的各連桿的相 對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)與該關(guān)節(jié)相鄰的各連桿之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角 度。
下面說明滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L和16R。滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L是將腿14L連接到軀干 12以使得腿14L能夠相對(duì)于軀干12滑動(dòng)的關(guān)節(jié)。滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L包括導(dǎo)軌 40L和致動(dòng)器42L。導(dǎo)軌40L沿軀干12的底表面12a設(shè)置在外部。如圖1 所示，當(dāng)從側(cè)向方向觀察時(shí)軀千12的底表面彎曲成向下突出。因此，導(dǎo)軌 40L也相應(yīng)地彎曲成向下突出，同時(shí)在軀干12的前后方向上延伸。在圖1 (B)中，彎曲的導(dǎo)軌40L的曲率中心的位置由附圖標(biāo)記P示出。導(dǎo)軌40L 限定了相對(duì)于該位置P具有曲率半徑R的曲線。換句話說，導(dǎo)軌40L沿中 心在位置P并具有半徑R的圓彎曲。另外，如圖1 (B)所示，導(dǎo)軌40L 彎曲成佳:得曲率中心位于滑軌40L的位置的上方。
左第三連桿24L的端部24La可滑動(dòng)地連接到導(dǎo)軌40L從而能夠沿所 述導(dǎo)軌40L滑動(dòng)。左第三連桿24L的端部24La等同于腿14L的端部。由 于左第三連桿24L的端部24La可滑動(dòng)地連接到導(dǎo)軌40L,因而整個(gè)腿14L 可沿滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L的導(dǎo)軌40L滑動(dòng)。
致動(dòng)器42L輸出使腿14L沿導(dǎo)軌40L滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。在致動(dòng)器42L 工作的情況下，使腿14L位于沿導(dǎo)軌40L選定的任意位置上?；瑒?dòng)關(guān)節(jié)16L 包括位置檢測(cè)器(未示出)。該位置檢測(cè)器檢測(cè)腿14L的端部24La在導(dǎo) 軌40L內(nèi)所處的位置。
將不再進(jìn)一步說明滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L的詳細(xì)的機(jī)構(gòu)。然而，可以通過使用 例如在單軸臺(tái)架中使用的直動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)該滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L的機(jī)構(gòu)。這種直 動(dòng)機(jī)構(gòu)的軌道通常是平直的。因此，在將直動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)用到機(jī)器人IO中時(shí)，
可將平直的軌道修改成彎曲的。
滑動(dòng)關(guān)節(jié)16R是將腿14R可滑動(dòng)地連接到軀干12的關(guān)節(jié)?；瑒?dòng)關(guān)節(jié) 16R的結(jié)構(gòu)與滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L的結(jié)構(gòu)相似，因此不再對(duì)其進(jìn)行說明。注意， 滑動(dòng)關(guān)節(jié)16R的導(dǎo)軌40R也沿具有半徑R的圓弧彎曲。當(dāng)從側(cè)向方向觀 察時(shí)，由滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L的彎曲的導(dǎo)軌40L限定的圓弧的中心的位置與由滑 動(dòng)關(guān)節(jié)16R的彎曲的導(dǎo)軌40R限定的圓弧的中心位置在P點(diǎn)重合。換句話 說，彎曲的滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L的曲率中心與彎曲的滑動(dòng)關(guān)節(jié)16R的曲率中心沿 在軀干12的側(cè)向方向上延伸的直線對(duì)齊。
除了滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L和16R，在軀干12中還安裝有控制整個(gè)腿式機(jī)器 人的控制器(未示出)。
可能存在軀干12中設(shè)置有用于支撐乘員的座椅(該座椅將在下文中說 明)的情況，也可能存在軀干12中設(shè)置有用于裝載貨物的托盤的情況。另 外，還可能存在軀干12中安裝有用于執(zhí)行各種操作的操作器的情況。
在圖1中示出的其它附圖標(biāo)記之中，G表示軀干12的質(zhì)心位置，Wl 表示軀干12的寬度(軀千12的側(cè)向長(zhǎng)度)。符號(hào)SO表示穿過軀干的質(zhì)心 位置G的豎直線。符號(hào)W2表示在側(cè)向方向上，豎直線SO與各側(cè)傾關(guān)節(jié) 30L、 34L、 30R和34R的各旋轉(zhuǎn)軸線Sl、 S3、 S5和S7之間的距離。下 文中將詳細(xì)說明軀干12的質(zhì)心位置G、寬度Wl以及豎直線SO與各側(cè)傾 軸線之間的距離W2之間的關(guān)系。
注意圖1中示出的腿式機(jī)器人10的姿態(tài)將稱為"站立姿態(tài)"。如圖1 (B)所示，用語(yǔ)"站立姿態(tài)，，是指在從側(cè)向方向觀察的情況下，軀干12 的質(zhì)心位置G、與人類的膝關(guān)節(jié)相對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)28L和28R以及與人類的踝 關(guān)節(jié)相對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)26L和26R沿豎直線SO (在豎直方向上基本平直的線) 對(duì)齊的姿勢(shì)。
下面，將參照?qǐng)Dl和圖2說明本實(shí)施例的腿式機(jī)器人10在行走時(shí)的運(yùn) 動(dòng)。圖2是腿式機(jī)器人10沿X軸方向以一條腿14L向前邁步的側(cè)視圖。 在圖2中，"向前方向，，或"前方，，對(duì)應(yīng)于X軸的正方向。以下說明將專
注于在X軸方向上筆直向前前進(jìn)時(shí)腿14L和14R在XZ平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。在 以下說明中，假定在筆直向前前進(jìn)的情況下各腿14L和14R的側(cè)傾軸線關(guān) 節(jié)30L、 34L、 30R和34R不轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，圖2中省略了在腿14L中的第 一混合關(guān)節(jié)26L中的第一側(cè)傾關(guān)節(jié)30L和第二混合關(guān)節(jié)28L中的第二側(cè)傾 關(guān)節(jié)34L。相似地，圖2中也省略了在腿14R中的第一混合關(guān)節(jié)26R中的 第一側(cè)傾關(guān)節(jié)30R和第二混合關(guān)節(jié)28R中的第二側(cè)傾關(guān)節(jié)34R。
在腿14L和14R的各關(guān)節(jié)32L、 36L、 32R和36R中嵌入有用于轉(zhuǎn)動(dòng) 連桿的致動(dòng)器(未示出)。在滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L中，i殳置有用于4吏腿14L的端 部24La沿導(dǎo)軌40L滑動(dòng)(移動(dòng))到任意選定的位置的致動(dòng)器42L。相似 地，在滑動(dòng)關(guān)節(jié)16R中還設(shè)置有用于使腿14R的端部24Ra沿導(dǎo)軌40R滑 動(dòng)的致動(dòng)器42R。
腿14L在導(dǎo)軌40L上的位置由設(shè)置在滑動(dòng)關(guān)節(jié)14L中的位置檢測(cè)器 (未示出)檢測(cè)。相似地，腿14R在導(dǎo)軌40R上的位置由設(shè)置在滑動(dòng)關(guān)節(jié) 14R中的位置檢測(cè)器(未示出)檢測(cè)。在分別設(shè)置在腿14L和14R中的各 轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)中還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)編碼器(未示出)。由旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)的關(guān)節(jié)角 度以及由各位置檢測(cè)器檢測(cè)的腿14L和14R在導(dǎo)軌40L和40R內(nèi)的位置 被輸入到腿式機(jī)器人10的控制器(未示出)中。控制器向各致動(dòng)器輸出指 令，從而基于輸入值通過預(yù)定的控制邏輯來適當(dāng)?shù)乜刂聘麝P(guān)節(jié)。結(jié)果，使 腿14L和14R的各連桿協(xié)調(diào)地運(yùn)動(dòng)，因此使腿式機(jī)器人10能夠行走。
如圖2所示，當(dāng)腿式機(jī)器人10進(jìn)行使腿14L向前邁出的運(yùn)動(dòng)時(shí)，腿 14L的端部24La相對(duì)于軀干12沿導(dǎo)軌40L向前滑動(dòng)(移動(dòng))。同時(shí)，腿 14R的端部24Ra相對(duì)于軀干12沿導(dǎo)軌40R向后滑動(dòng)(移動(dòng))。結(jié)果，在 腿14L的端部24La與腿14R的端部24Ra之間相對(duì)于軀干12在前后方向 上產(chǎn)生距離L。
與腿式機(jī)器人10不同，通過如人體的髖關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)將腿連接到軀 干的常規(guī)腿式機(jī)器人不能夠使各腿與軀干的連接部在前后方向上產(chǎn)生距 離。因此，這種常規(guī)腿式機(jī)器人的步長(zhǎng)受到腿的從腿與軀干的連接部到腳 的總長(zhǎng)的限制。在對(duì)機(jī)器人的說明中，注意，忽略了以在不翻倒的情況下
能夠行走的條件來約束腿式機(jī)器人的步長(zhǎng)限制。與前述的常規(guī)腿式機(jī)器人
不同，本實(shí)施例的腿式機(jī)器人10能夠包括腿14L的端部24La與腿14R的 端部24Ra之間在軀干12的前后方向上的距離L。結(jié)果，腿式機(jī)器人10 能夠使各步幅長(zhǎng)度相比于由腿14L和14R的長(zhǎng)度限定的步幅長(zhǎng)度加長(zhǎng)。步 幅長(zhǎng)度可在由距離L可得的附加長(zhǎng)度的范圍內(nèi)加長(zhǎng)。本實(shí)施例的腿式機(jī)器 人10能夠在不增加腿的總長(zhǎng)的情況下增加步長(zhǎng)。換句話說，腿式機(jī)器人 10能夠在保持低軀干12高度的情況下以比常規(guī)機(jī)器人長(zhǎng)的步幅行走。
下面，將說明腿14L。腿14R與之相似，因此省去對(duì)其的說明。使滑 動(dòng)關(guān)節(jié)16L的導(dǎo)軌40L彎曲從而劃出具有一定的曲率半徑的弧，該曲率半 徑定心在位于導(dǎo)軌40L上方的位置P上。換句話說，滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L的導(dǎo)軌 40L彎曲成向下突出(相對(duì)于軀干12豎直向下)。腿14L的端部24La沿 導(dǎo)軌40L的曲線滑動(dòng)。通過由腿14L的端部24La沿向下突出的滑動(dòng)關(guān)節(jié) 16L前后滑動(dòng)的運(yùn)動(dòng)來平順地移動(dòng)腿14L,腿式機(jī)器人10能夠行走。注意， 在下文中術(shù)語(yǔ)"豎直向下"簡(jiǎn)稱為"向下"。
特別是在本實(shí)施例的腿式機(jī)器人10中，導(dǎo)軌40L沿定心在一個(gè)位置P 的精確的圓弧彎曲。導(dǎo)軌40L限定的圓弧在軀千12的前后方向上延伸。 因此，經(jīng)由滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L連接的腿14L與軀干12之間的連接構(gòu)型的運(yùn)動(dòng) 學(xué)關(guān)系等同于以下構(gòu)型即，假定設(shè)置有假想的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)52L，該轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān) 節(jié)52L的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線在俯仰方向(Y軸方向)上延伸并穿過軀干12中的位 置P，并且該假想的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)52L通過假想的連桿50L連接到左第二俯仰 關(guān)節(jié)36L,其中左第三連桿24L延伸至位置P。因此，本實(shí)施例的腿式機(jī) 器人10等同于通過位于位置P的假想的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)52L將具有假想的連桿 50L的腿14L連接到軀干12的構(gòu)型。因此，腿式機(jī)器人10能夠?qū)崿F(xiàn)與由
走步幅。換句話說，本實(shí)施例的腿式機(jī)器人10能夠以與具有與從左第一連 桿20L到假想的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)52L的長(zhǎng)度相一致的腿長(zhǎng)的腿式機(jī)器A^目同的步 長(zhǎng)行走。
注意，在軀干12的位置P處具有實(shí)際的關(guān)節(jié)的腿式機(jī)器人是不可行
的。如圖1 (C)所示，腿14L通過在軀干12的底表面12a下方的滑動(dòng)關(guān) 節(jié)16L而連接到軀干12。為實(shí)現(xiàn)具有在位置P處的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的關(guān)節(jié)52L， 該關(guān)節(jié)將被設(shè)置在軀干12內(nèi)部。另外，在關(guān)節(jié)下方必須確?？晒┻B桿50L 擺動(dòng)的一定的空間。因此，在軀干12的位置P下方基本沒有剩下可供其 它裝置安裝的空間。這種腿式機(jī)器人事實(shí)上與軀干的底部位于位置P的機(jī) 器人是相同的。這意味著，在常規(guī)機(jī)器人中，如果使髖關(guān)節(jié)的位置位于位 置P,則必須使軀干的高度更高。
相反，在本實(shí)施例的腿式機(jī)器人10中，通過在軀干12的底表面12a 上的滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L將實(shí)際的腿14L連接到軀干12。從而不必將腿14L設(shè) 置在軀干12內(nèi)。以前述構(gòu)型，腿式機(jī)器人10可在不使軀干12的高度出現(xiàn) 任何增高的情況下具有更大的步長(zhǎng)。
另外，如圖1 (C)所示，通過在軀干12的底表面12a上的滑動(dòng)關(guān)節(jié) 16L來連接腿式機(jī)器人10的腿14L。因此，能夠縮短穿過軀干12的質(zhì)心 位置G的豎直線SO與腿14L的側(cè)傾關(guān)節(jié)30L和34L的側(cè)傾軸線Sl和S3 之間在4黃向方向上的iE巨離W2。通過縮短if巨離W2可^f尋到以下效果。
在腿式機(jī)器人中，特別是在使用一對(duì)腿來行走的腿式機(jī)器人中，當(dāng)該 機(jī)器人僅用 一條腿站立時(shí)，必須通過與地面相接觸的僅有的一條腿來支撐 機(jī)器人的軀干。在僅有一條腿與地面相接觸的情況下，由于軀干自身的重 量而在支撐腿的側(cè)傾關(guān)節(jié)上作用有力矩。該力矩的大小與穿過軀干的質(zhì)心 位置的豎直線和側(cè)傾關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線之間的距離成比例?？紤]到這一點(diǎn)， 在軀干12的底表面12a上將腿式機(jī)器人10的腿14L連接到軀干12上。 因此，如圖1 (C)所示，當(dāng)腿式機(jī)器人10直立時(shí)，設(shè)置在腿14L中的側(cè) 傾關(guān)節(jié)30L和34L在側(cè)向方向上位于軀干12的寬度W1范圍內(nèi)。因此， 腿式機(jī)器人10成功地將在側(cè)向方向上的距離W2保持得很小。結(jié)果，在一 條腿與地面相接觸期間，腿式機(jī)器人10能夠?qū)⒆饔迷谕鹊膫?cè)傾關(guān)節(jié)30L 和34L上的力矩控制得很小。當(dāng)處于一條腿站立的狀態(tài)時(shí)，通過在軀干12 的底表面12a上設(shè)置滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L和16R，腿式機(jī)器人10可使作用在與 地面相接觸的腿的側(cè)傾關(guān)節(jié)上的力矩很小。因此，能夠在側(cè)傾關(guān)節(jié)中使用
輸出轉(zhuǎn)矩小的電機(jī)。
如上所述，盡管腿式機(jī)器人10具有通過滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L將腿14L連接
到軀干12的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)學(xué)上等同于通過位于位置P的假想的轉(zhuǎn)
動(dòng)關(guān)節(jié)52L將具有假想的連桿50L的腿14L連接到軀干12的結(jié)構(gòu)。通常
在多關(guān)節(jié)機(jī)器人中，將多關(guān)節(jié)機(jī)器人的各關(guān)節(jié)角度轉(zhuǎn)換為端部位置的坐標(biāo) 的計(jì)算轉(zhuǎn)換(這種轉(zhuǎn)換稱為正運(yùn)動(dòng)學(xué)或正向運(yùn)動(dòng)學(xué))，以及將多關(guān)節(jié)機(jī)器
人的端部位置的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為各關(guān)節(jié)角度的計(jì)算轉(zhuǎn)換(這種轉(zhuǎn)換稱為逆運(yùn)動(dòng) 學(xué)或反運(yùn)動(dòng)學(xué))，在多關(guān)節(jié)機(jī)器人僅具有轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的情況下比多關(guān)節(jié)機(jī)器 人具有滑動(dòng)關(guān)節(jié)和轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)二者的情況更簡(jiǎn)單。特別地，如在腿式機(jī)器人 IO的滑動(dòng)關(guān)節(jié)中情況(其中腿式機(jī)器人具有沿曲線滑動(dòng)的關(guān)節(jié))，對(duì)于更 復(fù)雜的正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)需要更多的計(jì)算量。為了控制本實(shí)施例的腿式 機(jī)器人10，必須參照腳端的位置和腿14L的端部24La以及參照各轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān) 節(jié)的關(guān)節(jié)角度來進(jìn)行對(duì)于正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的計(jì)算。對(duì)于腿式機(jī)器人 10,在執(zhí)行正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的轉(zhuǎn)換計(jì)算方面，可假定滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L可 被位于位置P的假想的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)52L以及假想的連桿50L替代。換句話說， 能夠在假定通過假想的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)52L將腿14L連接到軀干12的情況下進(jìn) 行正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的計(jì)算。盡管實(shí)際上應(yīng)用的是滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L，但可 使用簡(jiǎn)單的計(jì)算來進(jìn)行正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的處理。
下面，將說明軀千12的質(zhì)心位置G與彎曲的滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L的曲率中 心的位置P之間的關(guān)系。如圖1(B)所示，位置P位于軀干12的質(zhì)心位 置G上方。如上所述，腿式機(jī)器人10的腿14L與軀干12之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān) 系等同于通過位于位置P的假想的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)52L將包括假想的連桿50L的 腿14L連接到軀干12的結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L和16R處于自由狀 態(tài)時(shí)，即，處于腿14L和14R的端部24La和24Ra可分別沿導(dǎo)軌40L和 40R自由移動(dòng)的狀態(tài)時(shí)，由于重力而使軀干12處于位置G位于位置P豎 直下方的姿勢(shì)。或者，如果導(dǎo)軌40L和40R的曲率中心的位置P位于位置 G下方，并且滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L和16R蜂皮設(shè)定成自由狀態(tài)，則重力作用在軀干 12上，促<吏4區(qū)干12的質(zhì)心位置G移動(dòng)到位置P的豎直下方的位置。結(jié)果，
軀干12會(huì)翻倒。通過使彎曲的導(dǎo)軌40L和40R的曲率中心的位置P位于 軀干12的質(zhì)心位置G的上方，腿式機(jī)器人10具有以下優(yōu)點(diǎn)在由于某些 原因而使腿式機(jī)器人10在向前或向后的方向上的傾斜角度增加的情況下， 腿式機(jī)器人10可通過允許滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L和16R處于自由狀態(tài)來防止軀干 12翻倒。在以彼此相繼的不同的曲線形成導(dǎo)軌40L和40R的情況下也可 得到這種優(yōu)點(diǎn)。在這種情況下，各曲線的中心優(yōu)選位于軀千12的質(zhì)心位置 G的上方。 第二實(shí)施例
下面將說明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的腿式機(jī)器人10a。圖3所示的 腿式機(jī)器人10a具有在軀干13內(nèi)的可供乘員100乘坐的座椅60。該腿式 機(jī)器人10a是在搭載有乘員的情況下行走的搭載式的腿式機(jī)器人。腿14L 和14R以及滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L和16R構(gòu)造成與圖1中的腿式才幾器人IO相同， 因此不再對(duì)其進(jìn)行說明。除了設(shè)置有座椅60外，軀干13構(gòu)造成與圖1所 示的軀干12相同，因此不再對(duì)其進(jìn)行說明。
座椅60設(shè)置成使得座椅60的座部60a布置在彎曲的導(dǎo)軌40L和40R 的曲率中心的位置P的下方。已知，通常乘坐的乘員的質(zhì)心位于該乘坐的 乘員的髖部附近。圖3示出乘坐在座椅60中的乘員IOO的質(zhì)心位置GH。 可通過將座椅60 "^殳置成使得座椅60的座部60a位于導(dǎo)軌40L和40R的曲 率中心的位置P的下方，使乘員IOO的質(zhì)心位置GH布置在曲率中心的位 置P的下方。軀干13的質(zhì)心位置G也位于導(dǎo)軌40L和40R的曲率中心的 位置P的豎直下方。也可能使包括乘員100的軀干13的質(zhì)心位于曲率中 心的位置P的下方。因此，與前述說明相似，在由于某些原因而使腿式機(jī) 器人10a在向前或向后的方向上的傾斜角度增加的情況下，腿式機(jī)器人10a 可通過允許滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L和16R自由移動(dòng)來防止搭乘有乘員100的軀干 13翻倒。
如上所述，說明了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但這些僅是示例性的，而不 會(huì)限制權(quán)利要求的范圍。在權(quán)利要求中陳述的技術(shù)包括對(duì)上述具體實(shí)施例 的〈務(wù)改和變型。
在所述實(shí)施例中，如圖1所示，腿14L (14R)使用包括側(cè)傾關(guān)節(jié)30L (30R)和俯仰關(guān)節(jié)32L (32R)的組合關(guān)節(jié)26L (26R)。然而，側(cè)傾關(guān) 節(jié)30L (30R)和俯仰關(guān)節(jié)32L (32R)也可通過分離的連桿串聯(lián)連接。也 可對(duì)另一組合關(guān)節(jié)28L (28R)做同樣的修改。
另夕卜，在上述實(shí)施例中，具有一對(duì)腿14L和14R的腿式機(jī)器人僅是示 例，腿的數(shù)量不限于一對(duì)。本發(fā)明還可應(yīng)用于具有三條或更多條腿的腿式 機(jī)器人。
盡管本發(fā)明可應(yīng)用于具有三條或更多條腿的腿式機(jī)器人中，但將本發(fā) 明應(yīng)用于具有一對(duì)腿的腿式機(jī)器人中是特別有利的。原因是這樣能夠在從 側(cè)向方向上觀察的情況下，使腿的各側(cè)傾關(guān)節(jié)都位于軀干的寬度范圍內(nèi)。 在具有一對(duì)腿的腿式機(jī)器人中，在行走時(shí)會(huì)出現(xiàn)腿式機(jī)器人僅用 一條腿站 立的情況。因此，由于軀干自身的重量而在支撐軀干的腿的側(cè)傾關(guān)節(jié)上產(chǎn) 生力矩。支撐軀干的腿的各側(cè)傾關(guān)節(jié)必須輸出等于該力矩的轉(zhuǎn)矩。通過使
可使由機(jī)器人自身的重量產(chǎn)生的且作用在腿的側(cè)傾關(guān)節(jié)上的力矩很小。根 據(jù)本發(fā)明的腿式機(jī)器人能夠在保持低的軀干高度的情況下以長(zhǎng)步幅行走， 同時(shí)，腿式機(jī)器人能夠使作用在腿的側(cè)傾關(guān)節(jié)上且由軀干自身的重量產(chǎn)生 的力矩很小。
另外，在上述實(shí)施例的腿式機(jī)器人中，沿彎曲的軀干的底表面在前后 方向上設(shè)置滑動(dòng)關(guān)節(jié)。在軀干的底表面上延伸成從軀干向下突出的彎曲導(dǎo) 軌的布置中，不必使軀干的底表面在前后方向上彎曲。導(dǎo)軌可在幾個(gè)位置 處連接到軀干的底表面上。
另外，在本發(fā)明的腿式機(jī)器人中，將軀千與一對(duì)腿相連接以使各腿能 夠相對(duì)于軀干滑動(dòng)的滑動(dòng)關(guān)節(jié)不限于彎曲的滑動(dòng)關(guān)節(jié)。也可使用平直的滑 動(dòng)關(guān)節(jié)作為使腿在軀干的前后方向上滑動(dòng)的滑動(dòng)關(guān)節(jié)。
另外，在上述實(shí)施例中，滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L和16R設(shè)置在軀干12的底表 面上。然而，所述一對(duì)滑動(dòng)關(guān)節(jié)16L和16R可分別設(shè)置在軀干12的基體 的與所述一對(duì)腿中的各腿分別對(duì)應(yīng)的各側(cè)面上。即使在使用上述構(gòu)型的情
況下，也可實(shí)現(xiàn)能夠在保持低的軀干高度的情況下以大步行走的腿式機(jī)器 人。
在本說明書和附圖中說明的技術(shù)要素單獨(dú)地或以不同的組合展現(xiàn)出技 術(shù)實(shí)用性，并且不限于在提交時(shí)的權(quán)利要求中所列舉的組合。另外，在本 說明書和附圖中說明的技術(shù)以及特征可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)目的，另外，僅通過 獲得所述目的中的一者便使所公開的技術(shù)具有技術(shù)實(shí)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種腿式機(jī)器人，包括軀干；一對(duì)腿；以及一對(duì)滑動(dòng)關(guān)節(jié)，各所述滑動(dòng)關(guān)節(jié)分別將各所述腿的一端連接到所述軀干，使得各所述腿都能夠相對(duì)于所述軀干在前后方向上滑動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的腿式機(jī)器人，其中，各所述滑動(dòng)關(guān)節(jié)設(shè)置在所述軀干的兩個(gè)側(cè)表面的每一個(gè)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的腿式機(jī)器人，其中，所述一對(duì)滑動(dòng)關(guān)節(jié)設(shè)置在所述軀干的底表面上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的腿式機(jī)器人， 其中，各所述滑動(dòng)關(guān)節(jié)彎曲成使得曲率中心位于所迷滑動(dòng)關(guān)節(jié)的上方。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的腿式機(jī)器人， 其中，各所述滑動(dòng)關(guān)節(jié)彎曲成圓弧形。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的腿式機(jī)器人，其中，各所述滑動(dòng)關(guān)節(jié)的曲率中心位于所述軀干的質(zhì)心的上方。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的腿式機(jī)器人，還包括所述軀干中的座椅，其中，所述座椅的座部位于各所述滑動(dòng)關(guān) 節(jié)的曲率中心的下方。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種腿式機(jī)器人，該腿式機(jī)器人在確保軀干的高度低的情況下以大步幅行走。該腿式機(jī)器人具有軀干、一對(duì)腿以及一對(duì)滑動(dòng)關(guān)節(jié)。各滑動(dòng)關(guān)節(jié)分別將各腿的一端連接到軀干，使得各腿都能夠相對(duì)于軀干在前后方向上滑動(dòng)。對(duì)于每一個(gè)行走步，一條腿向前滑動(dòng)而另一條腿向后滑動(dòng)?？稍谝粭l腿的端部與另一條腿的端部之間保持預(yù)定的距離。該腿式機(jī)器人可使步幅增大相當(dāng)于與腿長(zhǎng)無關(guān)的該預(yù)定距離的量。
文檔編號(hào)B62D57/032GK101370623SQ20078000235
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2007年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月12日
發(fā)明者小川章 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社