特開 2023-159535 歩行ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023159535

(43)【公開日】2023-11-01

(54)【発明の名称】歩行ロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 5/00 20060101AFI20231025BHJP

【ＦＩ】

B25J5/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022069261

(22)【出願日】2022-04-20

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り ・令和３年１２月１５日に第２２回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（オンライン開催）（ｈｔｔｐｓ：／／ｓｉｃｅ－ｓｉ．ｏｒｇ／ｃｏｎｆ／ｓｉ２０２１／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ）にて公開。 ・令和３年１２月１５日にｈｔｔｐｓ：／／ｓｉｃｅ－ｓｉ．ｏｒｇ／ｃｏｎｆ／ｓｉ２０２１／ｐｒｉｃｅｅｄｉｎｇｓ．ｈｔｍｌにて公開。 ・令和３年１２月１５日にｈｔｔｐｓ：／／ｓｉｃｅ－ｓｉ．ｏｒｇ／ｃｏｎｆ／ｓｉ２０２１／ｗｅｂｄｉｇｅｓｔ．ｈｔｍｌにて公開。

(71)【出願人】

【識別番号】504255685

【氏名又は名称】国立大学法人京都工芸繊維大学

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(72)【発明者】

【氏名】増田 新

(72)【発明者】

【氏名】西口 由里

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707CS08

3C707HS27

3C707HT11

3C707HT21

3C707HT36

3C707WA14

3C707WA19

3C707WK04

(57)【要約】

【課題】多自由度を有する脚を用いない簡単な構成として小型化を可能としつつ、４節リンク機構を用いて直進動作及び旋回動作を行う。
【解決手段】左右前脚３ａ、３ｂ及び左右後脚３ｃ、３ｄを有する歩行ロボット１００であって、左右前脚３ａ、３ｂが設けられるフロントリンク２１と、左右後脚３ｃ、３ｄが設けられるリアリンク２２と、フロントリンク２１の左右一方及びリアリンク２２の左右他方に回転可能に連結する第１交差リンク２３と、フロントリンク２３の左右他方及びリアリンク２２の左右一方に回転可能に連結する第２交差リンク２４と、フロントリンク２１又はリアリンク２２の少なくとも一方に駆動力を加えるとともに、左右前脚３ａ、３ｂ及び左右後脚３ｃ、３ｄの支持脚及び遊脚を切り替えることにより直進動作又は旋回動作を行わせる駆動機構４とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

左右前脚及び左右後脚を有する歩行ロボットであって、
前記左右前脚が設けられるフロントリンクと、
前記左右後脚が設けられるリアリンクと、
前記フロントリンクの左右一方及び前記リアリンクの左右他方に回転可能に連結する第１交差リンクと、
前記フロントリンクの左右他方及び前記リアリンクの左右一方に回転可能に連結する第２交差リンクと、
前記フロントリンク又は前記リアリンクの少なくとも一方に駆動力を加えるとともに、前記左右前脚及び前記左右後脚の支持脚及び遊脚を切り替えることにより直進動作及び旋回動作を行わせる駆動機構とを備える、歩行ロボット。

【請求項2】

前記駆動機構は、
直進動作においては、左前脚及び右後脚を支持脚とした場合に、右前脚及び左後脚を遊脚とし、右前脚及び左後脚を支持脚とした場合に、左前脚及び右後脚を遊脚とし、
旋回動作においては、左前脚及び右前脚を支持脚とした場合に、左後脚及び右後脚を遊脚とし、左後脚及び右後脚を支持脚とした場合に、左前脚及び右前脚を遊脚とする、請求項１に記載の歩行ロボット。

【請求項3】

前記駆動機構は、前記駆動力を発生させる回転モータと、前記回転モータに接続され、負性抵抗回路を有する駆動回路と、前記各交差リンクの変位を元の状態に戻す弾性力を付与する弾性体とを有し、前記直進動作又は前記旋回動作を自励振動駆動により行うものである、請求項１に記載の歩行ロボット。

【請求項4】

前記駆動機構は、前記左右前脚のそれぞれ、及び、前記左右後脚のそれぞれに設けられた吸着部と、前記吸着部の吸着及び解除を切り替えることによって、前記支持脚及び前記遊脚を切り替える切替制御部とを備える、請求項１に記載の歩行ロボット。

【請求項5】

前記駆動機構は、前記駆動力を発生させる回転モータと、前記回転モータに接続され、負性抵抗回路を有する駆動回路と、前記各交差リンクの変位を元の状態に戻す弾性力を付与する弾性体とを有し、前記直進動作又は前記旋回動作を自励振動駆動により行うものであり、
前記切替制御部は、前記回転モータの端子間電圧に基づいて、前記吸着部の吸着及び解除を切り替える、請求項４に記載の歩行ロボット。

【請求項6】

前記吸着部は、電磁石である、請求項４又は５に記載の歩行ロボット。

【請求項7】

前記駆動機構は、前記回転モータにより回転されるフライホイールをさらに有する、請求項３又は５に記載の歩行ロボット。

【請求項8】

前記回転モータの回転を減速させる減速機構をさらに備え、
前記減速機構は、前記フロントリンク又は前記リアリンクと一体形成されている、請求項３又は５に記載の歩行ロボット。

【請求項9】

前記フロントリンク及び前記リアリンクの相対移動を可能にしつつ、前記フロントリンク及び前記リアリンクに架け渡される連結部材をさらに備え、
前記回転モータは、前記連結部材に支持されている、請求項３又は５に記載の歩行ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歩行ロボットに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の歩行ロボットとしては、例えば特許文献１に示すように、各脚が多関節リンクから構成され、各脚は少なくとも１自由度以上（典型的には３自由度）の自由度を有するものが考えられている。この構成により、複雑な環境に対応可能な柔軟な歩行制御を可能としている。なお、歩行環境の変化への対応は、複数のセンサ取得情報に基づく行動計画の修正、新たな脚先軌道の生成、目標軌道への追従制御を行うことによって実施される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－７４８２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一方で、本願発明者は、例えば構造物表面に吸着して移動する小型の歩行ロボットの研究開発を進めている。ここで、小型の歩行ロボットにおいて、上述した歩行ロボットの技術を適用することが考えられる。

【0005】

ところが、小型の歩行ロボットへの適用を考えた場合には、多自由度を有する脚では小型化が困難である。また、複数のセンサ及び複数のアクチュエータが必要であり、また、これらを用いた高度な制御を行うコントローラや制御アルゴリズム等が必要となってしまい、小型の歩行ロボットの設計原理としては不適格である。

【0006】

また、本願発明者は、歩行ロボットの推進機構として４節リンク機構の一種である平行リンク機構を用い、この４節リンク機構の対向する２つのリンクに脚を接続した２脚歩行型の歩行ロボットを試作している。

【0007】

しかしながら、この２脚歩行型の歩行ロボットでは、１自由度である平行リンク機構を用いることで、多自由度を有する脚を用いない簡単な構成として小型化できるものの、その構造上、前進又は後退しかできず、２次元面上での自由な移動ができないという問題がある。なお、平行リンクの各節に脚を接続した場合には、前後方向の並進動作に加えて左右方向の並進動作が可能となるものの、旋回動作を行うことが難しい。

【0008】

そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、多自由度を有する脚を用いない簡単な構成として小型化を可能としつつ、４節リンク機構を用いて直進動作及び旋回動作を行うことをその主たる課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

すなわち本発明に係る歩行ロボットは、左右前脚及び左右後脚を有する歩行ロボットであって、前記左右前脚が設けられるフロントリンクと、前記左右後脚が設けられるリアリンクと、前記フロントリンクの左右一方及び前記リアリンクの左右他方に回転可能に連結する第１交差リンクと、前記フロントリンクの左右他方及び前記リアリンクの左右一方に回転可能に連結する第２交差リンクと、前記フロントリンク又は前記リアリンクの少なくとも一方に駆動力を加えるとともに、前記左右前脚及び前記左右後脚の支持脚及び遊脚を切り替えることにより直進動作及び旋回動作を行わせる駆動機構とを備えることを特徴とする。

【0010】

本発明の歩行ロボットは、フロントリンク、リアリンク、第１交差リンク及び第２交差リンクから構成される４節交差リンク機構において、フロントリンク又はリアリンクの少なくとも一方に駆動力を加えるとともに、左右前脚及び左右後脚の支持脚及び遊脚を切り替えることにより、直進動作及び旋回動作を行うことができる。したがって、本発明の歩行ロボットによれば、多自由度を有する脚を用いない簡単な構成として小型化を可能にすることができる。また、１自由度の４節交差リンク機構を用いた簡単な構成により直進動作及び旋回動作を行うことができ、２次元面上を自在に移動することが可能となる。

【0011】

駆動機構による直進動作の具体的な実施の態様としては、前記駆動機構は、左前脚及び右後脚を支持脚とした場合に、右前脚及び左後脚を遊脚とし、右前脚及び左後脚を支持脚とした場合に、左前脚及び右後脚を遊脚とし、これらを繰り返すことにより直進動作することが考えられる。また、駆動機構による旋回動作の具体的な実施の態様としては、左前脚及び右前脚を支持脚とした場合に、左後脚及び右後脚を遊脚とし、左後脚及び右後脚を支持脚とした場合に、左前脚及び右前脚を遊脚とし、これらを繰り返すことにより旋回動作することが考えられる。

【0012】

駆動機構の具体的な実施の態様としては、前記駆動機構は、前記駆動力を発生させる回転モータと、前記回転モータに接続され、負性抵抗回路を有する駆動回路と、前記各交差リンクの変位を元の状態に戻す弾性力を付与する弾性体とを有し、前記直進動作又は前記旋回動作を自励振動駆動により行うものであることが考えられる。
この構成であれば、自励振動駆動によるリミットサイクル歩行を実現することができ、路面状況の変化や負荷の変動にも特別な制御なく適用できるロバスト性に優れた歩行ロボットを実現できる。

【0013】

前記駆動機構は、前記左右前脚のそれぞれ、及び、前記左右後脚のそれぞれに設けられた吸着部と、前記吸着部の吸着及び解除を切り替えることによって、前記支持脚及び前記遊脚を切り替える切替制御部とを備えることが望ましい。
この構成であれば、歩行ロボットが歩行する面上に支持脚を固定することができ、安定して歩行することができる。

【0014】

駆動機構の具体的な実施の態様としては、上述したとおり、前記駆動力を発生させる回転モータと、前記回転モータに接続され、負性抵抗回路を有する駆動回路と、前記各交差リンクの変位を元の状態に戻す弾性力を付与する弾性体とを有し、前記直進動作又は前記旋回動作を自励振動駆動により行うものが考えられる。
この構成において、自励振動駆動に同期して吸着部の吸着及び解除を切り替えるためには、前記切替制御部は、前記回転モータの端子間電圧に基づいて、前記吸着部の吸着及び解除を切り替えることが考えられる。

【0015】

歩行ロボットを磁性体からなる構造物上を歩行させる場合には、前記吸着部に電磁石を用いることが望ましい。
この構成であれば、支持脚を構造物に固定することができ、当該構造物の水平面、垂直面や傾斜面等の面上を安定して歩行することができる。

【0016】

自励振動駆動によるロボット推進周期を所望の周期に調整するためには、前記駆動機構は、前記回転モータにより回転されるフライホイールをさらに有することが望ましい。

【0017】

歩行ロボットの自重に対して回転モータのトルクが不足すると安定した歩行が妨げられてしまう。特に歩行ロボットが傾斜面や垂直面等を歩行する場合に回転モータのトルクが不足してしまう。この問題を好適に解決するためには、本発明の歩行ロボットは、前記回転モータの回転を減速させる減速機構をさらに備えることが望ましい。この構成において、歩行ロボットの構成を簡単にして小型化するためには、前記減速機構は、前記フロントリンク又は前記リアリンクに一体形成されていることが望ましい。

【0018】

回転モータを設置する具体的な実施の態様としては、前記フロントリンク及び前記リアリンクの相対移動を可能にしつつ、前記フロントリンク及び前記リアリンクに架け渡される連結部材をさらに備え、前記回転モータは、前記連結部材に支持されていることが望ましい。
この構成であれば、回転モータの荷重を、左右前輪及び左右後輪の４輪に満遍なく分散させることができ、安定して歩行することができる。

【発明の効果】

【0019】

このように構成した本発明によれば、多自由度を有する脚を用いない簡単な構成として小型化を可能としつつ、４節リンク機構を用いて直進動作及び旋回動作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態に係る歩行ロボットの構成を模式的に示す斜視図である。

【図2】同実施形態の歩行ロボットの構成を模式的に示す平面図である。

【図3】同実施形態の４節交差リンク機構を示す図である。

【図4】同実施形態の回転モータの駆動回路（発振回路）を示す図である。

【図5】同実施形態の支持脚及び遊脚の切り替えパターン及び電磁石のＯＮ／ＯＦＦの切り替えパターンを示す図である。

【図6】同実施形態の電磁石のＯＮ／ＯＦＦの切り替えの制御条件を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明に係る歩行ロボットの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0022】

＜装置構成＞
本実施形態の歩行ロボット１００は、構造物の表面に吸着しながら移動する吸着型歩行ロボットであり、図１～図３に示すように、４節交差リンク機構２を用いたものであり、その４節交差リンク機構２の各節に対応して設けられた左右前脚３ａ、３ｂ及び左右後脚３ｃ、３ｄを有する４脚歩行型のものである。

【0023】

具体的に歩行ロボット１００は、４節交差リンク機構２と、当該４節交差リンク機構２に駆動力を加えるとともに、左右前脚３ａ、３ｂ及び左右後脚３ｃ、３ｄの支持脚及び遊脚を切り替えることにより直進動作及び旋回動作を行わせる駆動機構４とを備えている。

【0024】

４節交差リンク機構２は、特に図３に示すように、左右前脚３ａ、３ｂが設けられるフロントリンク２１と、左右後脚３ｃ、３ｄが設けられるリアリンク２２と、フロントリンク２１の左右一方の端部及びリアリンク２２の左右他方の端部に回転可能に連結される第１交差リンク２３と、フロントリンク２１の左右他方の端部及びリアリンク２２の左右一方の端部に回転可能に連結される第２交差リンク２４とを有している。

【0025】

ここで、フロントリンク２１と第１交差リンク２３との連結点（節）に左前脚３ａが接続され、フロントリンク２１と第２交差リンク２４との連結点（節）に右前脚３ｂが接続されている。また、リアリンク２２と第１交差リンク２３との連結点（節）に右後脚３ｄが設けられ、リアリンク２２と第２交差リンク２４との連結点（節）に左後脚３ｃが設けられている。

【0026】

駆動機構４は、フロントリンク２１又はリアリンク２２の少なくとも一方（本実施形態ではリアリンク２２）に駆動力を加えるとともに、左右前脚３ａ、３ｂ及び左右後脚３ｃ、３ｄの支持脚及び遊脚を切り替えることにより直進動作及び旋回動作を行わせるものである。

【0027】

具体的に駆動機構４は、図１及び図２に示すように、駆動力を発生させるアクチュエータである回転モータ４１と、回転モータ４１に接続され、負性抵抗回路４２１を有する駆動回路４２（図４参照）と、各交差リンク２３、２４の変位を元の状態に戻す弾性力を付与する弾性体４３ａ、４３ｂとを有し、直進動作又は旋回動作を自励振動駆動により行うものである。本実施形態の駆動機構４は、自励振動駆動によるロボット推進周期を所望の周期（例えば２Ｈｚ）に調整するために、回転モータ４１により回転されるフライホイール４４をさらに有している。

【0028】

本実施形態の回転モータ４１は、図１及び図２に示すように、フロントリンク２１及びリアリンク２２の相対移動を可能にしつつ、フロントリンク２１及びリアリンク２２に架け渡される連結部材５に支持されている。ここで、連結部材５は、リアリンク２２に対しては、ヒンジ構造により回転可能に連結されており、フロントリンク２１に対しては、フロントリンク２１に設けられたスライドピン２１ｐがスライド孔５ｈにスライド可能となるように連結されている。

【0029】

この連結部材５の後端部には、リアリンク３３から後方に延びて構造物の表面に接触する尻尾部材６が接続されている。この尻尾部材６における表面との接触部には、回転ローラ等の転動体６１が設けられている。この尻尾部材６は、垂直面等の歩行時に生じる転倒モーメントにより歩行ロボット１００が転倒しないようにするものである。

【0030】

また、本実施形態の歩行ロボット１００は、特に図３に示すように、回転モータ４１の回転を減速させて回転モータ４１のトルクを増大させる減速機構４５をさらに備えている。この減速機構４５は、回転モータ４１のバックドライブを阻害しない程度のものであり、回転モータ４１の回転軸に設けられた駆動歯車４５ａと、当該駆動歯車４５ａに噛み合うとともに、リアリンク２２に固定された被動歯車４５ｂとを有している。本実施形態では減速比を例えば１０としている。ここで、歩行ロボット１００の構成を簡単にして小型化するために、減速機構４５の被動歯車４５ｂは、リアリンク２２に一体形成されている（図３参照）。

【0031】

さらに、弾性体４３ａ、４３ｂは、歩行ロボット１００の推進（歩行）に伴う第１交差リンク２３及び第２交差リンク２４の変位を元の状態に戻す弾性力を付与するものであり、本実施形態では、コイルばねを用いている。弾性体４３ａ、４３ｂであるコイルばねは、第１交差リンク２３及び第２交差リンク２４の交差部の両側にそれぞれ設けられており、一端がフロントリンク２１に接続され、他端がリアリンク２２に接続されている。なお、弾性体４３ａ、４３ｂとしては、コイルばねの他に、板ばね、渦巻ばね等を用いても良い。

【0032】

駆動回路４２は、図４に示すように、回転モータ４１に給電するための電源（不図示）とともに、回転モータ４１に負の電気減衰定数を与える負性抵抗回路４２１を有している。この負性抵抗回路４２１には、オペアンプ及び抵抗から構成されたＮＩＣ（Negative Impedance Converter）を用いている。本実施形態では、歩行ロボット１００の回転モータ４１に負性抵抗回路４２１であるＮＩＣを接続することで、歩行ロボット１００の自励振動駆動を実現している。なお、駆動回路４２は、回転モータ４１とともに４節交差リンク機構２や連結部材５に搭載しても良いし、ケーブルを介して外部に設けても良い。

【0033】

駆動回路４２の電気減衰係数の絶対値が歩行ロボット１００の機械減衰係数を上回り、系全体の等価減衰係数が負となると、系にエネルギーが投入されて、歩行ロボット１００が発振して歩行を開始する。

【0034】

【数1】

【0035】

上式（数１）は、系全体の状態方程式であり、第２項が系全体の等価減衰係数を表している。ここで、Ｊは、慣性モーメント［ｋｇｍ^２］、Ｃ_Ｍは、機械減衰係数［Ｎｍｓ／ｒａｄ］、Ｋは、ばね定数［Ｎｍ／ｒａｄ］、φは、逆起電力定数［Ｖ／（ｒａｄ／ｓ）］（トルク定数［Ｎｍ／Ａ］）、Ｒ_ＮＩＣは、負性抵抗［Ω］、Ｒ_Ｍは、モータ内部抵抗［Ω］、θは、脚変位角［ｒａｄ］（図４参照）である。なお、モータコイルのインダクタンスは、微小で影響が小さいことにより省略している。

【0036】

また、負性抵抗回路４２１であるＮＩＣは、オペアンプの電圧値飽和特性によって、出力電圧と出力電流との関係に非線形性が存在する（図４の右上のグラフ参照）。このため、ある程度振動が増幅したら、系全体の等価減衰係数は０に収束する。したがって、振動はリミットサイクルに収束し、歩行ロボット１００は定常的な歩行（一定歩幅で安定的な歩行）を行うことになる。

【0037】

さらに、本実施形態の駆動機構４は、直進（前進、後退）動作及び旋回（左旋回、右旋回）動作において、左右前脚３ａ、３ｂ及び左右後脚３ｃ、３ｄの４脚のうち２つの脚を支持脚とし、残りの２つの脚を遊脚とする。各動作における脚の組み合わせの繰り返しパターンは、図５に示すように、以下のとおりである。

【0038】

直進（前進、後退）動作；
「左前脚３ａ及び右後脚３ｄを支持脚とし、右前脚３ｂ及び左後脚３ｃを遊脚とする組み合わせ」と、「右前脚３ｂ及び左後脚３ｃを支持脚とし、左前脚３ａ及び右後脚３ｄを遊脚とする組み合わせ」とを交互に繰り返すパターン

【0039】

旋回（左旋回、右旋回）動作；
「左前脚３ａ及び右前脚３ｂを支持脚とし、左後脚３ｃ及び右後脚３ｄを遊脚とする組み合わせ」と、「左後脚３ｃ及び右後脚３ｄを支持脚とし、左前脚３ａ及び右前脚３ｂを遊脚とする組み合わせ」とを交互に繰り返すパターン

【0040】

上記の脚３ａ～３ｄの組み合わせパターンを実現するために、駆動機構４は、図１及び図６に示すように、左右前脚３ａ、３ｂのそれぞれ、及び、左右後脚３ｃ、３ｄのそれぞれに設けられた吸着部４６と、吸着部４６の吸着及び解除を切り替えることによって、支持脚及び遊脚を切り替える切替制御部４７とを備えている。

【0041】

本実施形態の吸着部４６は電磁石であり、各脚３ａ～３ｄの足裏部に設けられている（図１参照）。この構成により、本実施形態の歩行ロボット１００は、磁性体からなる構造物の表面を吸着歩行することができる。また、支持脚を構造物に固定することによって、構造物の水平面、垂直面や傾斜面等の面上を安定して歩行することができる。

【0042】

切替制御部４７は、回転モータ４１の端子間電圧Ｖ_{ｍｏｔｏｒ}に基づいて、吸着部４６の吸着及び解除を切り替えるものである。なお、切替制御部４７は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、ＡＤ変換器等を有する専用又は汎用のコンピュータから構成されている。また、切替制御部４７は、４節交差リンク機構２や連結部材５に搭載しても良いし、ケーブルを介して外部に設けても良い。

【0043】

具体的に切替制御部４７は、図６に示すように、回転モータ４１の端子間電圧Ｖ_{ｍｏｔｏｒ}の波形に基づいて、吸着部４６の吸着（電磁石ＯＮ）及び解除（電磁石ＯＦＦ）を制御しており、具体的には、以下の２つの条件に基づいて、各電磁石のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。なお、電磁石がＯＮにされた脚は支持脚となり、電磁石がＯＦＦにされた脚は遊脚となる。

【0044】

条件１；回転モータ４１の端子間電圧Ｖ_{ｍｏｔｏｒ}が０の時に、電磁石を切り替えること。
図６に示すように、脚振動波形は端子間電圧波形から位相がπ／２遅れているため、一歩脚を踏み出し切ったタイミング（速度０）で支持脚と遊脚とを切り替えることができる。

【0045】

条件２；回転モータ４１の端子間電圧Ｖ_{ｍｏｔｏｒ}の累積値Ａが所定の閾値を超えていること。
端子間電圧Ｖ_{ｍｏｔｏｒ}の累積値Ａと脚振動振幅はある程度の相関があり、振幅が十分に増幅されていない状態で電磁石が切り替えられてしまうことを防ぐことができる。この条件は、例えば、歩行ロボット１００が垂直面や傾斜面等を歩行する際に、自重が進行方向とは逆方向に掛かる条件下において特に有効となる。

【0046】

上記のように各電磁石のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、歩行ロボット１００は、図５に示すように、前進、後退、左旋回、及び右旋回を行うことができる。なお、歩行ロボット１００による前進、後退、左旋回、及び右旋回の動作の切り替えは、ユーザがコントローラ（不図示）を用いて行うことができる。

【0047】

＜本実施形態の効果＞
このように構成された歩行ロボット１００であれば、多自由度を有する脚を用いない簡単な構成として小型化を可能にすることができる。また、１自由度の４節交差リンク機構２を用いた簡単な構成により直進動作及び旋回動作を行うことができ、２次元面上を自在に移動することが可能となる。また、回転モータ４１等の１軸のアクチュエータのみを使用した簡単な機構ながら、２次元平面上での前進、後退、左旋回及び右旋回が可能となる。

【0048】

また、本実施形態であれば、回転モータ４１に負性抵抗回路４２１であるＮＩＣを接続することで、自励振動駆動によるリミットサイクル歩行を実現することができ、路面状況の変化や負荷の変動にも特別な制御なく適用できるロバスト性に優れた歩行ロボット１００を実現できる。

【0049】

さらに、各脚３ａ～３ｄに吸着部４６を設けているので、歩行ロボット１００が歩行する面上に支持脚を固定することができ、安定して歩行することができる。ここで、吸着部４６に電磁石を用いているので、磁性体からなる構造物の水平面、垂直面や傾斜面等の面上を安定して歩行することができる。また、構造物の表面に接触する尻尾部材６を設けているので、垂直面等の歩行時に歩行ロボット１００の自重により生じる転倒モーメントに対抗して転倒しないようにできる。

【0050】

＜その他の実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

【0051】

例えば、前記実施形態の駆動機構４のアクチュエータは回転モータであったが、ボイスコイルモータ等のリニアモータを用いても良いし、エアシリンダ等の空気圧アクチュエータ等のその他のアクチュエータを用いることができる。

【0052】

また、前記実施形態の負性抵抗回路４２１は、オペアンプ及び抵抗から構成されたＮＩＣを用いているが、その他の負性抵抗回路を用いても良い。

【0053】

さらに、前記実施形態の吸着部４６は電磁石を用いたものの他に、静電チャックを用いたものや、吸着パッドを用いたものであっても良い。

【0054】

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

【符号の説明】

【0055】

１００・・・歩行ロボット
２・・・交差リンク機構
２１・・・フロントリンク
２２・・・リアリンク
２３・・・第１交差リンク
２４・・・第２交差リンク
３ａ・・・左前脚
３ｂ・・・右前脚
３ｃ・・・左後脚
３ｄ・・・右後脚
４・・・駆動機構
４１・・・回転モータ
４２・・・駆動回路
４２１・・・負性抵抗回路
４３ａ、４３ｂ・・・弾性体
４４・・・フライホイール
４５・・・減速機構
４５ａ・・・駆動歯車
４５ｂ・・・被動歯車
４６・・・吸着部
４７・・・切替制御部
５・・・連結部材
６・・・尻尾部材
Ｖ_{ｍｏｔｏｒ}・・・端子間電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】