JPH0366575A - ロボット装置 - Google Patents
ロボット装置Info
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- JPH0366575A JPH0366575A JP2071716A JP7171690A JPH0366575A JP H0366575 A JPH0366575 A JP H0366575A JP 2071716 A JP2071716 A JP 2071716A JP 7171690 A JP7171690 A JP 7171690A JP H0366575 A JPH0366575 A JP H0366575A
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- robotic
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
- B62D57/02—Vehicles 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
- B62D57/024—Vehicles 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 specially adapted for moving on inclined or vertical surfaces
-
- Y—GENERAL 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S180/00—Motor vehicles
- Y10S180/901—Devices for traversing vertical surfaces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明はロボット装置に係わり、特に歩行ロボット装置
に応用できるものである。
に応用できるものである。
[従来技術と問題点]
大型構造物に対する検査や掃除、又は修理を必要とする
場合が多くある。これは宙吊り作業台の使用を伴ったり
足場の設営を伴う危険にして時間のかかる作業になるこ
とがある。代わりの方法として、必要な仕事を実行する
ための道具や設備を運びながら構造物によじ登ることの
できるロボットの使用があげられる。このようなロボッ
トの場合、そのff1ffiで構造物に歪を与えること
がないよう軒昂でしかも戸外環境で作業できるよう充分
強固で必要な積荷の輸送に充分強力でなければならない
。適宜ロボットの場合、従来の方法に比べかなりのコス
ト上の利益をあげる可能性がある。
場合が多くある。これは宙吊り作業台の使用を伴ったり
足場の設営を伴う危険にして時間のかかる作業になるこ
とがある。代わりの方法として、必要な仕事を実行する
ための道具や設備を運びながら構造物によじ登ることの
できるロボットの使用があげられる。このようなロボッ
トの場合、そのff1ffiで構造物に歪を与えること
がないよう軒昂でしかも戸外環境で作業できるよう充分
強固で必要な積荷の輸送に充分強力でなければならない
。適宜ロボットの場合、従来の方法に比べかなりのコス
ト上の利益をあげる可能性がある。
[発明の目的及び構成]
本発明の目的とする所は、好適形態によると比較的軽狙
にして頑丈、必要積載物の運搬に充分強力でありしかも
水平及び垂直の面の両方をよじ登り障害物を越えるよう
に構成された改良型の歩行ロボット装置の提供にある。
にして頑丈、必要積載物の運搬に充分強力でありしかも
水平及び垂直の面の両方をよじ登り障害物を越えるよう
に構成された改良型の歩行ロボット装置の提供にある。
本発明によれば、ベースと該ベース上に装着せる少なく
とも1本の関節結合の手足を有し、この少なくとも1本
の関節結合の手足にはベース上の一端に回転式かつ揺動
可能に@看され、かつ前記ベースからほぼ上方に延びる
第1手足部分と、−端が前記第1手足部分のもう1つの
端部に枢動結合されかつほぼ前記第1手足部分より延び
る第2手足部分とを含み、第1及び12のニューマチッ
ク式にコントロールされた11動作e装置のそれぞれが
前記第1手足部分と前記ベースとの間でそれぞれの端部
で回転式枢動式に接続され、前記第1及び第2の作動[
2のそれぞれは前記第1手足部分の上下の運動及び回転
運動を行わしめ、前記第1及び第2の手足部分の間のそ
れぞれの端部に枢着され前記第2手足部分を伸長後退さ
せるための第3のニューマチック式にコント0−ルされ
た複動作勤装おが設けられ、前記第1手足部分の回転位
置及び上下位置のそれぞれを検出するため前記第11j
部分の回転及び枢動装置に関連して第1及び第2位置検
出装置が設けられ、第3位置検出装置が前記第1及び第
2の手足部分間の枢si@にfl達し前記第2手足部分
の引伸ばし及び後退位置を検出し、差圧検出装置が個々
に前記ニューマチック式にコントロールされた作ill
装置のそれぞれに(II連し、OQ達する手足部分に加
わる力を検出し、前記位置検出1ii1の出力と前記差
圧検出装置の出力とに依存して前記手足の運動を実行す
るためプロセッサーコントロール装置が設けられる。
とも1本の関節結合の手足を有し、この少なくとも1本
の関節結合の手足にはベース上の一端に回転式かつ揺動
可能に@看され、かつ前記ベースからほぼ上方に延びる
第1手足部分と、−端が前記第1手足部分のもう1つの
端部に枢動結合されかつほぼ前記第1手足部分より延び
る第2手足部分とを含み、第1及び12のニューマチッ
ク式にコントロールされた11動作e装置のそれぞれが
前記第1手足部分と前記ベースとの間でそれぞれの端部
で回転式枢動式に接続され、前記第1及び第2の作動[
2のそれぞれは前記第1手足部分の上下の運動及び回転
運動を行わしめ、前記第1及び第2の手足部分の間のそ
れぞれの端部に枢着され前記第2手足部分を伸長後退さ
せるための第3のニューマチック式にコント0−ルされ
た複動作勤装おが設けられ、前記第1手足部分の回転位
置及び上下位置のそれぞれを検出するため前記第11j
部分の回転及び枢動装置に関連して第1及び第2位置検
出装置が設けられ、第3位置検出装置が前記第1及び第
2の手足部分間の枢si@にfl達し前記第2手足部分
の引伸ばし及び後退位置を検出し、差圧検出装置が個々
に前記ニューマチック式にコントロールされた作ill
装置のそれぞれに(II連し、OQ達する手足部分に加
わる力を検出し、前記位置検出1ii1の出力と前記差
圧検出装置の出力とに依存して前記手足の運動を実行す
るためプロセッサーコントロール装置が設けられる。
本発明の実施に当り、前記作動amのそれぞれに関連し
かつ前記プロセッサーコントロール装置のコントロール
の下で作動し加配手足の運動を実施するためのニューマ
チックバルブItが設けられるよう構成される。
かつ前記プロセッサーコントロール装置のコントロール
の下で作動し加配手足の運動を実施するためのニューマ
チックバルブItが設けられるよう構成される。
ニューマチックパルプ装置は好適には複数個のパルスパ
ルプ普通3個の3方パルス弁の形をとる。
ルプ普通3個の3方パルス弁の形をとる。
本発明による好適構成の場合、ロボット装置は歩行ロボ
ット装置の形態をとり上記ベースは関節結合のシャシ−
の形態をとり、歩行ロボットvii@には上記シャシ−
上に取付けた複数本の関節結合の手足が設けられこの手
足のそれぞれは上記装置の脚を構成し、それぞれのll
lはその運e*成のためそれぞれに個有なプロセッサー
コントロール装置を有している。
ット装置の形態をとり上記ベースは関節結合のシャシ−
の形態をとり、歩行ロボットvii@には上記シャシ−
上に取付けた複数本の関節結合の手足が設けられこの手
足のそれぞれは上記装置の脚を構成し、それぞれのll
lはその運e*成のためそれぞれに個有なプロセッサー
コントロール装置を有している。
好適構成を実施するに当たり、それぞれの脚のプロセッ
サーコントロールMtltを接続するコンピュータ装置
が設けられ歩行ロボット装置の歩行運動をコントロール
する。
サーコントロールMtltを接続するコンピュータ装置
が設けられ歩行ロボット装置の歩行運動をコントロール
する。
上記コンピュータはケーブルリンクを介して装置のプロ
セッサーコントロールl1iW1に遠隔接続されるのが
望ましい。
セッサーコントロールl1iW1に遠隔接続されるのが
望ましい。
空気圧供給源が上記の足のニューマチックコントロール
の作1111i!!fのため設けられ、この圧縮空気源
はニューマチックパイプを介して上記ロボット装置に遠
隔接続されるのが望ましい。
の作1111i!!fのため設けられ、この圧縮空気源
はニューマチックパイプを介して上記ロボット装置に遠
隔接続されるのが望ましい。
好適には上記ケーブルリンクとニューマチックパイプは
一緒にロボット装置へ延びる。
一緒にロボット装置へ延びる。
成る構成例の場合、第2手足部分のそれぞれが第1手足
部分のもう1つの端部からほぼ下方に延び、上記第2手
足部分のそれぞれのもう1つの端部が上記シャシ−の下
方に延びる。
部分のもう1つの端部からほぼ下方に延び、上記第2手
足部分のそれぞれのもう1つの端部が上記シャシ−の下
方に延びる。
別の構成例によると、それぞれの脚には更に別の手足部
分が設けられ、その1端はそれぞれの第2手足部分のも
う1つの端部に枢着され、上記の更に別の手足部分の他
端が上記シャシ−の下方に延びている。
分が設けられ、その1端はそれぞれの第2手足部分のも
う1つの端部に枢着され、上記の更に別の手足部分の他
端が上記シャシ−の下方に延びている。
上記第2の手足部分のそれぞれの他端又は上記の更に別
の手足部分には足部分が設けられ、この足部分は回転枢
動式例えばボールジヨイント¥A着によりそれぞれの手
足部分に好適に接続され、それぞれの足部分には、ロボ
ット装置を隣接する表面又は目的物に取付けるための1
つ又は多くのニューマチックコントロール式の吸着装置
よりなる取付装置が設けられる。
の手足部分には足部分が設けられ、この足部分は回転枢
動式例えばボールジヨイント¥A着によりそれぞれの手
足部分に好適に接続され、それぞれの足部分には、ロボ
ット装置を隣接する表面又は目的物に取付けるための1
つ又は多くのニューマチックコントロール式の吸着装置
よりなる取付装置が設けられる。
好適には、上記ロボット装置のシャシ−には1つ又は多
くのニューマチックコントロール式の吸着装置が設けら
れ上記シャシ−を上記隣接面又は目的物に取付ける。
くのニューマチックコントロール式の吸着装置が設けら
れ上記シャシ−を上記隣接面又は目的物に取付ける。
本発朗の実施例につき添付図面参照の下に下記の如く説
明する。
明する。
〔実施例コ
第1A図及び第1B図に、水平垂直の両方向に滑らかな
表面をつかみ障害物をよけ越えるよう構成された多足を
歩行ロボット1の全体構造が示されている。説明の便宜
上、歩行ロボット1は支持水平面2に関連させて述べる
。
表面をつかみ障害物をよけ越えるよう構成された多足を
歩行ロボット1の全体構造が示されている。説明の便宜
上、歩行ロボット1は支持水平面2に関連させて述べる
。
歩行ロボット1には蝶番6で一体に結合され6本の関節
結合された脚7を運ぶ1IlyIJ結合のシャシ−3が
2つの部分4,5に分けられて設けられている。前部又
は胸部域4には2本の脚が運ばれ、後部主ボデイ5には
残りの4本の脚が運ばれる。
結合された脚7を運ぶ1IlyIJ結合のシャシ−3が
2つの部分4,5に分けられて設けられている。前部又
は胸部域4には2本の脚が運ばれ、後部主ボデイ5には
残りの4本の脚が運ばれる。
シャシ−3の2つの部分4.5間のニューマチックシリ
ンダ8により前部4が蝶番6で傾けられロボット1は凸
凹の地形上をた易く動くことができる。
ンダ8により前部4が蝶番6で傾けられロボット1は凸
凹の地形上をた易く動くことができる。
後段に詳述するように、ロボット1の脚7のそれぞれに
は脚7の端部に装着せる足9が含まれ、足9にはそれぞ
れの脚7を面2に取付けるため1つ又は複数個のニュー
マチックコントロールの吸着装置などの取付装置が設け
られるのが望ましい。
は脚7の端部に装着せる足9が含まれ、足9にはそれぞ
れの脚7を面2に取付けるため1つ又は複数個のニュー
マチックコントロールの吸着装置などの取付装置が設け
られるのが望ましい。
ロボット1のシャシ−3の下側にも同様な取付装置11
0が設けられ、歩行運動中若しく唸所要の仕事の履行中
シャシー3を面2に取付ける。
0が設けられ、歩行運動中若しく唸所要の仕事の履行中
シャシー3を面2に取付ける。
ロボット1のそれぞれの第7は基本的に同一のものであ
る。黙しながら、さまざまな装着位置及びその作動範囲
の理由から関節構造及びシャシ−に対する相対内園節点
は菌部、中間又は後部の脚により異なっている。
る。黙しながら、さまざまな装着位置及びその作動範囲
の理由から関節構造及びシャシ−に対する相対内園節点
は菌部、中間又は後部の脚により異なっている。
第2A図及び第2B図において、第1A図及び第18図
のロボット1の前面左側の脚7の側面及び上面図がそれ
ぞれ示されている。図示の脚7は2つの部分即ちひざ1
2で自由[1でll11.@結合されたちも又は脚上部
10と脚下部11とよりなり、脚7の2つの部分10.
11が同じ面内で蝶番作動可能ならしめている。 !1
3限走6ユニバーサル(ボール〉ジヨイント13が脚7
の先端に!着されている。脚上部10が腰14のシャシ
−3に取付けられ、この脚は回り接手15とピボット接
手16とよりなり、脚7を旋回即ちシャシ−3の面に直
角な軸線の周りに回転かつ伸縮可能ならしめる。ひざ1
2は、l1ll17の端部の足9が通常腰14より但く
おかれるよう上に張り出している。
のロボット1の前面左側の脚7の側面及び上面図がそれ
ぞれ示されている。図示の脚7は2つの部分即ちひざ1
2で自由[1でll11.@結合されたちも又は脚上部
10と脚下部11とよりなり、脚7の2つの部分10.
11が同じ面内で蝶番作動可能ならしめている。 !1
3限走6ユニバーサル(ボール〉ジヨイント13が脚7
の先端に!着されている。脚上部10が腰14のシャシ
−3に取付けられ、この脚は回り接手15とピボット接
手16とよりなり、脚7を旋回即ちシャシ−3の面に直
角な軸線の周りに回転かつ伸縮可能ならしめる。ひざ1
2は、l1ll17の端部の足9が通常腰14より但く
おかれるよう上に張り出している。
叩7の各部分1o及び11の動きは3本の複動式ニュー
マチック作動シリンダ17.18.19により逐行され
る。シリンダ17は脚上ff110と脚下部11との間
に接続され脚下部11を伸縮させる。シリンダ18はボ
ールジヨイント20,21によりシャシ−3と脚上部1
0との間に接続され、脚上部1oを伸縮させる主要効果
を果たしている。外転筋と呼ぶことのできるシリンダ1
9がポールジヨイント22及び23によりシャシ−3と
脚上部10との間に接続され、ll114の周りに脚7
を回転又はl′iai!il+させる主効果を果たして
いる。
マチック作動シリンダ17.18.19により逐行され
る。シリンダ17は脚上ff110と脚下部11との間
に接続され脚下部11を伸縮させる。シリンダ18はボ
ールジヨイント20,21によりシャシ−3と脚上部1
0との間に接続され、脚上部1oを伸縮させる主要効果
を果たしている。外転筋と呼ぶことのできるシリンダ1
9がポールジヨイント22及び23によりシャシ−3と
脚上部10との間に接続され、ll114の周りに脚7
を回転又はl′iai!il+させる主効果を果たして
いる。
電位差計24.25.26の形態をとる位置センサーが
ひざ12におけるジヨイント及びll14のジヨイント
15.16に接続され、それによりひざ、腰の角度及び
スイング度が測定できる。差圧センサー(図示省略ンが
又作動シリンダ17゜18及び19のそれぞれに設けら
れ脚7上に働(力が測定できる。
ひざ12におけるジヨイント及びll14のジヨイント
15.16に接続され、それによりひざ、腰の角度及び
スイング度が測定できる。差圧センサー(図示省略ンが
又作動シリンダ17゜18及び19のそれぞれに設けら
れ脚7上に働(力が測定できる。
このvA構の特徴は、脚上部のシリンダ18と外転用シ
リンダ19とが両シリンダの固定部20及び22と腰部
14がどのかども腰部@線と共面になる必要のないほぼ
二等辺三角形を形成する点にある。これによりきわめて
剛性のあるリンク機構がひざ12に与えられ、シャシ−
3にかがる荷重を分配し、それにより起こりがちな高応
力集中点が阻止される。共通軸線の欠除のため脚7の動
きがシリンダ18及び19の両方を副時にコントロール
する必要がある。
リンダ19とが両シリンダの固定部20及び22と腰部
14がどのかども腰部@線と共面になる必要のないほぼ
二等辺三角形を形成する点にある。これによりきわめて
剛性のあるリンク機構がひざ12に与えられ、シャシ−
3にかがる荷重を分配し、それにより起こりがちな高応
力集中点が阻止される。共通軸線の欠除のため脚7の動
きがシリンダ18及び19の両方を副時にコントロール
する必要がある。
グリッパ−足9の下側に例えば2個のニューマチックコ
ントロールされた吸着カップ27が設けられ足9を面2
に取付ける(第1A図及び第1B図参照)。
ントロールされた吸着カップ27が設けられ足9を面2
に取付ける(第1A図及び第1B図参照)。
それぞれの脚7のコントロールは専用のマイクロプロ上
ツナ30(aがらf)(第3A図)で第1A図及び第1
B図の歩行ロボット1の87のそれぞれに対し1台が共
通の直列データリンク31上にIBMのコンパチプルバ
ーソフルコンピュータ32に接続されこのコンピュータ
によりロボット1の!P、!略及び歩行動作が決められ
、脚指令が伝達される。上述の一連のデータリンク31
は繊維ガラスリンクの形態をとることが明らかであり、
これはロボット1に刻し所要の電カケープルと共に圧縮
空気を送り込むのに用いるニューマヂック管(図示省略
〉内で実施ができるものである。aからfにいたるそれ
ぞれの脚マイクロプロセッサ30は電磁バルブ(図示省
略〉に対する動力伝達部を右するリアルタイムコントロ
ーラであり、電磁弁はパルプ駆II/1tl14113
4を介してニューマチック作動シリンダ17.18及び
19と(D置圧力の検出のためアナログ母$1136に
接続されたアナログ対ディジタルのインターフェース3
5をコントロールする。
ツナ30(aがらf)(第3A図)で第1A図及び第1
B図の歩行ロボット1の87のそれぞれに対し1台が共
通の直列データリンク31上にIBMのコンパチプルバ
ーソフルコンピュータ32に接続されこのコンピュータ
によりロボット1の!P、!略及び歩行動作が決められ
、脚指令が伝達される。上述の一連のデータリンク31
は繊維ガラスリンクの形態をとることが明らかであり、
これはロボット1に刻し所要の電カケープルと共に圧縮
空気を送り込むのに用いるニューマヂック管(図示省略
〉内で実施ができるものである。aからfにいたるそれ
ぞれの脚マイクロプロセッサ30は電磁バルブ(図示省
略〉に対する動力伝達部を右するリアルタイムコントロ
ーラであり、電磁弁はパルプ駆II/1tl14113
4を介してニューマチック作動シリンダ17.18及び
19と(D置圧力の検出のためアナログ母$1136に
接続されたアナログ対ディジタルのインターフェース3
5をコントロールする。
第3B図はそれぞれのvJJ7の複動式ニューマチック
作動シリンダ17.18及び19のための回路ブロック
縮図を示しており、シリンダ17につい°Cの回路が詳
細に示されている。
作動シリンダ17.18及び19のための回路ブロック
縮図を示しており、シリンダ17につい°Cの回路が詳
細に示されている。
動力伝達部33(第3A図)からのバルブ駆動母線34
がニューマチック作動シリンダ17に関連する3個の電
磁ニューマチックバルブ37,38及び39ならびにエ
レクトロマチックバルブ40と真空放出ポンプ41と吠
引カップ27よりなるグリッパ−足ニューマチック回路
にそれぞれ接続されている。アナログ母線36により、
作動シリンダ17を横切り接続されている差圧センサ4
2からの出力が接続され9置セン+124.25゜26
(センサ24だけが示されている)からの出力がアナロ
グ対ディジタルインターフェース35に接続される(第
3A図〉。
がニューマチック作動シリンダ17に関連する3個の電
磁ニューマチックバルブ37,38及び39ならびにエ
レクトロマチックバルブ40と真空放出ポンプ41と吠
引カップ27よりなるグリッパ−足ニューマチック回路
にそれぞれ接続されている。アナログ母線36により、
作動シリンダ17を横切り接続されている差圧センサ4
2からの出力が接続され9置セン+124.25゜26
(センサ24だけが示されている)からの出力がアナロ
グ対ディジタルインターフェース35に接続される(第
3A図〉。
第3B図に示すニューマチック作動シリンダ17は次の
如く働く。無負荷の状態では、バルブ37及び38の両
方によりニューマチックパイプ44を介し遠隔の圧縮空
気源から送られるフルのライン圧力における空気がシリ
ンダ17の両側に流入用1走ならしめられる。若しシリ
ンダ17のピストン45の対向側の面積の差を無視した
場合、ピストン45は静止したままで残る。ピストン4
5に力を加えるいかなる試みもチエツクバルブ46によ
りシリンダ17から圧縮空気[43への空気流が阻止さ
れるので変化に抵抗する過度の圧力をもたらす。ピスト
ン45に働く負荷ならびに面積差の補正のため、シリン
ダ17がバルブ39にベント接続されるように適宜バル
ブ37又は38を附勢することによりピストン45の両
側の圧力を下げることができる。バルブ39は転向器と
して接続され、パルスをかけられ一定量の空気をシリン
ダ17の両端から排気できるように構成することができ
る。差圧センサ42がこの効果を測定する。
如く働く。無負荷の状態では、バルブ37及び38の両
方によりニューマチックパイプ44を介し遠隔の圧縮空
気源から送られるフルのライン圧力における空気がシリ
ンダ17の両側に流入用1走ならしめられる。若しシリ
ンダ17のピストン45の対向側の面積の差を無視した
場合、ピストン45は静止したままで残る。ピストン4
5に力を加えるいかなる試みもチエツクバルブ46によ
りシリンダ17から圧縮空気[43への空気流が阻止さ
れるので変化に抵抗する過度の圧力をもたらす。ピスト
ン45に働く負荷ならびに面積差の補正のため、シリン
ダ17がバルブ39にベント接続されるように適宜バル
ブ37又は38を附勢することによりピストン45の両
側の圧力を下げることができる。バルブ39は転向器と
して接続され、パルスをかけられ一定量の空気をシリン
ダ17の両端から排気できるように構成することができ
る。差圧センサ42がこの効果を測定する。
大また歩行を完成する脚の運動は適宜ニューマチック作
動シリンダ17.18及び19がらの空気量の移動にも
とづく脚の各部分の一連の動きより構成されている。移
幼ざるべき空気の事は各シリンダ内における容顔、′a
度ならびに圧力の現在、過去及び「未来」の状態の知識
から予知できるものである。容量は位置センサ24.2
5.26で測定されるひざ及び腰のジヨイントの角度か
ら既知の手足形態に対して、tttiされる(第1A図
及び第18図ン。圧力データが差圧センサー42より得
られ、脚に働く力は同様に角度測定から割算される。温
度効果が、等方性膨張及び前の誤差の調整により将来の
状態予想を修正する力走アルゴリズムを仮定することに
より考慮に入れられる。
動シリンダ17.18及び19がらの空気量の移動にも
とづく脚の各部分の一連の動きより構成されている。移
幼ざるべき空気の事は各シリンダ内における容顔、′a
度ならびに圧力の現在、過去及び「未来」の状態の知識
から予知できるものである。容量は位置センサ24.2
5.26で測定されるひざ及び腰のジヨイントの角度か
ら既知の手足形態に対して、tttiされる(第1A図
及び第18図ン。圧力データが差圧センサー42より得
られ、脚に働く力は同様に角度測定から割算される。温
度効果が、等方性膨張及び前の誤差の調整により将来の
状態予想を修正する力走アルゴリズムを仮定することに
より考慮に入れられる。
将来の状態は完全な歩行またぎのプロフィールの知識か
ら得られる。脚の動きにつれ足9は、もつとも簡単な場
合足9が地面におかれ、次に足9が地面から離れ力の小
さい所で跳ね戻る動力行程よりなる通路を画かねばなら
ぬ。更にプロフィールの細分割は足9が釣合を保たねば
ならぬ持ち状態と足9が動きに対する抵抗を検出し力を
加える前にしっかりした歩行をテストする衝突である。
ら得られる。脚の動きにつれ足9は、もつとも簡単な場
合足9が地面におかれ、次に足9が地面から離れ力の小
さい所で跳ね戻る動力行程よりなる通路を画かねばなら
ぬ。更にプロフィールの細分割は足9が釣合を保たねば
ならぬ持ち状態と足9が動きに対する抵抗を検出し力を
加える前にしっかりした歩行をテストする衝突である。
完全なプロフィールは順次足9の向けられる一連の照準
点として表わされる。これら照準点のそれぞれは、足9
の特別な位置と足に働く力を三次元で表わし従って3個
の位置センサー24゜25及び26ならびに3個の差圧
センサー42に対するユニークな数植の組を表わす一組
のパラメータ及び座標により表わされる。パラメータの
組により標準化された圧力データ、速度比(ピストン容
量/角度関係)及び相次ぐ点の間の標準化された時間間
隔に対する数値が与えられる。
点として表わされる。これら照準点のそれぞれは、足9
の特別な位置と足に働く力を三次元で表わし従って3個
の位置センサー24゜25及び26ならびに3個の差圧
センサー42に対するユニークな数植の組を表わす一組
のパラメータ及び座標により表わされる。パラメータの
組により標準化された圧力データ、速度比(ピストン容
量/角度関係)及び相次ぐ点の間の標準化された時間間
隔に対する数値が与えられる。
通常の歩行の場合高精密は不要であり、どんな−またぎ
に対しても例えば4つの照準点で充分である。中間点が
必要な場合仲人により発見できロボット1が検査器具の
運搬に用いられる場合など足9の正しい位置座標を必要
な場合精密なイ装置決定に要する時これを見出すことが
できる。
に対しても例えば4つの照準点で充分である。中間点が
必要な場合仲人により発見できロボット1が検査器具の
運搬に用いられる場合など足9の正しい位置座標を必要
な場合精密なイ装置決定に要する時これを見出すことが
できる。
照準点データの引惇には装置系幾何学的形状の正確な知
識を必要とする。黙しながら、これら照準点が学習でき
るという点がコントロール装置系の特色である。ロボッ
ト1は、適宜座標及びパラメータマツプがそれぞれの脚
プロセッサー内部に構築されるまで足9の既知位dで固
定荷重をかけるテストマトリックス上で目盛り合わWを
される。
識を必要とする。黙しながら、これら照準点が学習でき
るという点がコントロール装置系の特色である。ロボッ
ト1は、適宜座標及びパラメータマツプがそれぞれの脚
プロセッサー内部に構築されるまで足9の既知位dで固
定荷重をかけるテストマトリックス上で目盛り合わWを
される。
この技術によりきわめてiφな組立てが可能となり、精
密技術の必要性がなくなる。例えば、異なった長さの脚
を一諸に使用ができる。
密技術の必要性がなくなる。例えば、異なった長さの脚
を一諸に使用ができる。
コントロールアルゴリズムにより、所定の運動方向に相
当するシリンダ17のいづれかのサイドから吐出される
空気mが計算される。即ち、ピストン45は低圧側の方
へ動く。[着実な状態の下では高圧側は絶えず圧縮空気
源43より補充される。]計算の結果は方向制御弁39
がシリンダ17を排気せねばならぬ時間間隔である。
当するシリンダ17のいづれかのサイドから吐出される
空気mが計算される。即ち、ピストン45は低圧側の方
へ動く。[着実な状態の下では高圧側は絶えず圧縮空気
源43より補充される。]計算の結果は方向制御弁39
がシリンダ17を排気せねばならぬ時間間隔である。
それぞれの脚7に対するアルゴリズムはl!Itoに次
の如く表わせる。
の如く表わせる。
現在のジヨイント角度及びシリンダ圧力を測定せよ。
これらを最後に指令せる照準点と比較せよ。
角度誤差を!11flL、角度訂正要因を引出せ。
負荷圧力訂正要因を計拝せよ。
次の照準点データを調べ、最後のベースからこれを〈現
在の誤差)プラス(記憶要因〉倍(歴史的誤差〉により
訂正せよ。
在の誤差)プラス(記憶要因〉倍(歴史的誤差〉により
訂正せよ。
全誤差を記憶させ次のベースに対する新しい歴史的誤差
を形成せよ。
を形成せよ。
新しい現在の照準点及び流量式を用いて1blllII
弁を通ずる空気速度従ってかけるべきパルス幅を計算せ
よ。
弁を通ずる空気速度従ってかけるべきパルス幅を計算せ
よ。
このアルゴリズムはロボットコントロールの2つの基本
的特徴を示している。1つは歴史的条件によりベースの
ブ【1フイールが次第に古い誤差を減らすメモリ要因に
より決められる期間にわたりの修正可能ならしめられる
も補強された誤差が累積可能となる点である。これはロ
ボットの学習する所である。もう1つは、コントロール
装置は照準点相互の間で閏ループである必要がない点で
ある。これにより、ニューマチックシリンダなど受動的
アクチュエータに伴うコントロール装置固有の不安定が
避けられる。
的特徴を示している。1つは歴史的条件によりベースの
ブ【1フイールが次第に古い誤差を減らすメモリ要因に
より決められる期間にわたりの修正可能ならしめられる
も補強された誤差が累積可能となる点である。これはロ
ボットの学習する所である。もう1つは、コントロール
装置は照準点相互の間で閏ループである必要がない点で
ある。これにより、ニューマチックシリンダなど受動的
アクチュエータに伴うコントロール装置固有の不安定が
避けられる。
パーソナルコンピュータ32(第3A図)と圧縮空気供
給源43(第3B図〉が歩行ロボット1より遠くに位置
し、連続データリンク31(第3A図〉及びニューマチ
ックパイプ44(第3B図)を有する供給ケーブルでロ
ボックに接続される。
給源43(第3B図〉が歩行ロボット1より遠くに位置
し、連続データリンク31(第3A図〉及びニューマチ
ックパイプ44(第3B図)を有する供給ケーブルでロ
ボックに接続される。
歩行ロボットに対する動力供給も遠隔υ+110され、
必要なケーブルは供給ケーブルに含まれている。
必要なケーブルは供給ケーブルに含まれている。
これとは別に、歩行ロボットにそれ自林の動力と圧縮空
気を保持せしめ、連続データリンク31を適宜ラジオそ
の他遠隔リンクに替えても良い。
気を保持せしめ、連続データリンク31を適宜ラジオそ
の他遠隔リンクに替えても良い。
又、それぞれの脚7は脚上部10と脚下部11との間若
しくは脚下部11とグリッパ−足9との間にもう1本の
脚部分を設け、脚の到達距離を伸ばすことも考えられる
。
しくは脚下部11とグリッパ−足9との間にもう1本の
脚部分を設け、脚の到達距離を伸ばすことも考えられる
。
以上述べた歩行ロボットは単に例示的にあげたものであ
り、さまざまな変更例が特殊な条件いかんにより実施で
きるものである。例えば、6本以外の脚も使用でき、シ
ャシ−は分節式でもそうでなくとも良く、電位差計以外
の位数センサが使用でき、差圧センサ42の代りに別の
圧力センサが用いられ、グリッパ−足9を省略したり若
しくは別の形態のもの例えばフラックスの換えや相土類
元素酸化物磁性足又は機械的グリッパ足の形態にしても
良い。
り、さまざまな変更例が特殊な条件いかんにより実施で
きるものである。例えば、6本以外の脚も使用でき、シ
ャシ−は分節式でもそうでなくとも良く、電位差計以外
の位数センサが使用でき、差圧センサ42の代りに別の
圧力センサが用いられ、グリッパ−足9を省略したり若
しくは別の形態のもの例えばフラックスの換えや相土類
元素酸化物磁性足又は機械的グリッパ足の形態にしても
良い。
上述の関節式手足が歩行ロボットにおける脚として使用
すべく設J1されているが、関節接合による手足ははる
かに広範な応用面を有し、操作ロボットアームを必要と
する所で一般にロボット装置に使用されるものである。
すべく設J1されているが、関節接合による手足ははる
かに広範な応用面を有し、操作ロボットアームを必要と
する所で一般にロボット装置に使用されるものである。
第1A図と第1B図は本発明による歩行ロボットv7装
置のそれぞれ概略側面図及び平面図、第2A図と第2B
図は第1A図及び第1B図の装置のための典型的構成を
それぞれ示す側面図及び平面図、 第3A図と第3B図は第1A図及び第1B図の装置のマ
イクロプロセッサコントロールを示す概略ブロック線図
である。 1・・・歩行ロボット、2・・・水平向、3・・・シャ
シ−6・・・蝶番、7・・・脚、8・・・ニューマチッ
クシリンダ、9・・・足、10・・・数句装置、14・
・・腰、15・・・目り接手、16・・・ピボット接手
、17.18.19・・・?!動ニューマチックシリン
ダ、20.21・・・ボールジヨイント、24.25.
26・・・位dセンサ、27・・・吸着カップ、30(
a−f)・・・マイクロプロセッサ−131・・・デー
タリンク、32・・・パーソナルコンピュータ、34・
・・駆動母線、35・・・インターフェース、40・・
・エレクトロマチックバルブ、41・・・真空放出ポン
プ、42・・・差「センサ、37゜38・・・バルブ、
45・・・ピストン、43・・・圧縮空気源、46・・
・チエツクバルブ。
置のそれぞれ概略側面図及び平面図、第2A図と第2B
図は第1A図及び第1B図の装置のための典型的構成を
それぞれ示す側面図及び平面図、 第3A図と第3B図は第1A図及び第1B図の装置のマ
イクロプロセッサコントロールを示す概略ブロック線図
である。 1・・・歩行ロボット、2・・・水平向、3・・・シャ
シ−6・・・蝶番、7・・・脚、8・・・ニューマチッ
クシリンダ、9・・・足、10・・・数句装置、14・
・・腰、15・・・目り接手、16・・・ピボット接手
、17.18.19・・・?!動ニューマチックシリン
ダ、20.21・・・ボールジヨイント、24.25.
26・・・位dセンサ、27・・・吸着カップ、30(
a−f)・・・マイクロプロセッサ−131・・・デー
タリンク、32・・・パーソナルコンピュータ、34・
・・駆動母線、35・・・インターフェース、40・・
・エレクトロマチックバルブ、41・・・真空放出ポン
プ、42・・・差「センサ、37゜38・・・バルブ、
45・・・ピストン、43・・・圧縮空気源、46・・
・チエツクバルブ。
Claims (18)
- (1)ロボット装置にして、ベースと該ベース上に取付
けられた少なくとも1本の関節接合による手足を有し、
前記の少なくとも1本の手足が、前記ベース上の一端に
回転枢動式に取付けられかつ前記ベースからほぼ上方に
延びる第1の手足部分と、一端が前記第1の手足部分の
他端に枢動結合されかつほぼ前記第1手足部分から延び
る第2の手足部分を有し、第1及び第2のニューマチッ
ク式コントロールの複動作動装置のそれぞれが前記第1
手足部分と前記ベースとの間のそれぞれの端部で回転枢
動式に接続され、前記第1及び第2の作動装置はそれぞ
れ前記手足部分の上下運動及び回転運動の両方を行い、
前記第2手足部分を伸縮するため第1及び第2の手足部
分間にそれぞれの端部を枢着された第3のニューマチッ
クコントロールの複動作動装置が設けられ、前記第1手
足部分の回転位置と上下位置のそれぞれを検出するため
前記第1手足部分の回転及び枢動装着に関連して第1及
び第2の位置検出装置が設けられ、前記第2手足部分の
伸縮位置を検出するため前記第1及び第2の手足部分間
の枢動装着に関連する第3位置検出装置と、前記ニュー
マチックコントロールの作動装置のそれぞれに個別に関
連し関連する手足部分に加わる力を検出するための差圧
検出装置が設けられ、プロセッサーコントロール装置が
前記位置検出装置の出力と前記差圧検出装置の出力に依
存して前記手足の運動を行うため設けられるロボット装
置。 - (2)前記作動装置のそれぞれに関連しかつ前記プロセ
ッサーコントロール装置のコントロールの下で作動し前
記手足の運動を行うためのニューマチックバルブを有す
る特許請求の範囲第1項によるロボット装置。 - (3)ニューマチックバルブ装置が複数個の脈動バルブ
の形態をとる特許請求の範囲第2項によるロボット装置
。 - (4)ニューマチックバルブ装置が3個の三方パルス弁
の形態をとる特許請求の範囲第3項によるロボット装置
。 - (5)前記ベースがシャシーの形態をとり、前記歩行ロ
ボットが前記シャシー上に取付けた複数の前記関節結合
による手足を有し、該手足のそれぞれは前記装置の脚を
構成し、それぞれの脚は個有のプロセッサーコントロー
ル装置を有し前記脚の運動を行う特許請求の範囲第1項
から第4項のいづれか一つの項によるロボット装置。 - (6)前記歩行ロボット装置の歩行運動をコントロール
するためそれぞれの脚のプロセッサーコントロール装置
が接続するコンピュータ装置を有する特許請求の範囲第
5項によるロボット装置。 - (7)前記コンピュータ装置がケーブルリンクを介して
前記装置のプロセッサーコントロール装置に遠隔接続さ
れる特許請求の範囲第6項によるロボット装置。 - (8)前記脚の前記ニューマチック式コントロールによ
る作動装置のための圧縮空気源を有する特許請求の範囲
第5項から第7項のいづれか一つの項によるロボット装
置。 - (9)前記圧縮空気源がニューマチックパイプを介し前
記ロボット装置に遠隔接続される特許請求の範囲第8項
によるロボット装置。 - (10)前記ケーブルリンク及び前記ニューマチックパ
イプが一緒に前記ロボット装置に延びる特許請求の範囲
第7項に従属する特許請求の範囲第9項に記載のロボッ
ト装置。 - (11)第2脚部分のそれぞれが前記第1脚部分の前記
他端からほぼ下方に延び、前記第2脚部分のそれぞれの
他端が前記シャシーの下方に延びる特許請求の範囲第5
項から第10項のいづれか一つの項によるロボット装置
。 - (12)それぞれの脚には更に別の脚部分が設けられ、
その一端はそれぞれの第2脚部分の他端に枢着され、前
記の更に別の脚部分の他端が前記シャシーの下方に延び
る特許請求の範囲第5項から第10項のいづれか一つの
項によるロボット装置。 - (13)前記第2脚部分又は前記の更に別の脚部分のそ
れぞれの他端には足部分が設けられる特許請求の範囲第
11項又は第12項によるロボット装置。 - (14)それぞれの足部分が回転枢動装着によりその第
2脚部分に接続される、特許請求の範囲第13項による
ロボット装置。 - (15)それぞれの足部分には、ロボット装置を隣接面
又は対象物に取付けるための取付装置が設けられている
特許請求の範囲第13項又は第14項によるロボット装
置。 - (16)取付装置が1つ又は多くのニューマチック式コ
ントロールによる吸着装置を有する特許請求の範囲15
項によるロボット装置。 - (17)前記シャシーには1つ又は多くのニューマチッ
ク式コントロールによる吸着装置が設けられ前記シャシ
ーを前記隣接面又は対象物に取付ける特許請求の範囲第
5項から第16項のいづれか一つの項によるロボット装
置。 - (18)前記シャシーが関節結合されている特許請求の
範囲第5項から第17項のいづれか一つの項によるロボ
ット装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB898906541A GB8906541D0 (en) | 1989-03-21 | 1989-03-21 | Robot devices |
| GB8906541.1 | 1989-03-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0366575A true JPH0366575A (ja) | 1991-03-22 |
Family
ID=10653776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2071716A Pending JPH0366575A (ja) | 1989-03-21 | 1990-03-20 | ロボット装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5121805A (ja) |
| EP (1) | EP0389243B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0366575A (ja) |
| DE (1) | DE69014367T2 (ja) |
| ES (1) | ES2067669T3 (ja) |
| GB (2) | GB8906541D0 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007132147A (ja) * | 2005-11-14 | 2007-05-31 | Sekisui Chem Co Ltd | 畳表 |
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