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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-22
(45)【発行日】2024-12-02
(54)【発明の名称】ロボット用の脚部アセンブリ及びデバイス
(51)【国際特許分類】
B25J 5/00 20060101AFI20241125BHJP
B62D 57/032 20060101ALI20241125BHJP
【ＦＩ】
B25J5/00 C
B62D57/032 Z
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2022552629
(86)(22)【出願日】2021-03-31
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-21
(86)【国際出願番号】 CN2021084746
(87)【国際公開番号】W WO2022033044
(87)【国際公開日】2022-02-17
【審査請求日】2022-09-01
(31)【優先権主張番号】202010802986.X
(32)【優先日】2020-08-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】517392436
【氏名又は名称】▲騰▼▲訊▼科技（深▲セン▼）有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＴＥＮＣＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ （ＳＨＥＮＺＨＥＮ） ＣＯＭＰＡＮＹ ＬＩＭＩＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３５／Ｆ，Ｔｅｎｃｅｎｔ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ，Ｋｅｊｉｚｈｏｎｇｙｉ Ｒｏａｄ，Ｍｉｄｗｅｓｔ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｏｆ Ｈｉ－ｔｅｃｈ Ｐａｒｋ，Ｎａｎｓｈａｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８０５７，ＣＨＩＮＡ
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100150197
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 直樹
(72)【発明者】
【氏名】▲遲▼ 万超
(72)【発明者】
【氏名】▲鄭▼ 宇
(72)【発明者】
【氏名】戴 媛
(72)【発明者】
【氏名】熊 坤
(72)【発明者】
【氏名】▲陳▼ 相羽
(72)【発明者】
【氏名】周 ▲欽▼▲欽▼
(72)【発明者】
【氏名】▲張▼ 正友
【審査官】稲垣 浩司
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－１４２０９５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２
Ｂ６２Ｄ ５７／０３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロボット用の脚部アセンブリであって、前記脚部アセンブリ（１００）は、ロボット本体（１４０）と接続される接続アセンブリ（１１０）と、足裏アセンブリ（１２０）と、を含み、
前記足裏アセンブリ（１２０）は、足裏板（１２０１）と、第１の力センサ（１２０２）と、距離センサ（１２０３）と、ジェスチャセンサ（１２０４）と、を含み、
前記接続アセンブリ（１１０）は、第２の力センサ（１１０１）と、下腿接続部材（１１０２）と、を含み、
前記第１の力センサ（１２０２）、前記距離センサ（１２０３）、前記ジェスチャセンサ（１２０４）、及び前記第２の力センサ（１１０１）は、それぞれ制御ユニット（１３０）に電気的に接続され、
前記第１の力センサ（１２０２）は、前記足裏板（１２０１）が障害物に接触した際に受ける反力のうち前記足裏板（１２０１）の法線方向成分を検出し、
前記距離センサ（１２０３）は、前記足裏板（１２０１）の前記障害物からのリアルタイム距離を検出し、
前記ジェスチャセンサ（１２０４）は、前記足裏板（１２０１）の空間的な向きを検出し、
前記第２の力センサ（１１０１）は、前記足裏板（１２０１）が前記障害物に接触した際に受ける前記反力を検出することを特徴とするアセンブリ。
【請求項2】
前記足裏アセンブリ（１２０）はジョイントアセンブリ（１５０）を介して前記接続アセンブリ（１１０）に接続され、前記ジョイントアセンブリ（１５０）は、ジョイントボールソケット（１５０１）と、ボールジョイント（１５０２）と、弾性アセンブリ（１５０３）と、を含み、
前記足裏板（１２０１）は、接触面からの反力を受けることに応答して、前記足裏板（１２０１）が前記接触面に適応して密着するように、前記ジョイントボールソケット（１５０１）を駆動して前記ボールジョイント（１５０２）に対して３自由度で回転させることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項3】
前記弾性アセンブリ（１５０３）は円錐リターンスプリングを含み、前記円錐リターンスプリングは、前記足裏板（１２０１）が前記障害物に接触することに応答して、受動圧縮状態にあり、
前記円錐リターンスプリングはさらに、前記足裏板（１２０１）が前記障害物から離脱したことに応答して、蓄積されたエネルギーを解放し、前記足裏板（１２０１）を駆動して初期状態に復帰させることを特徴とする請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項4】
前記ジョイントボールソケット（１５０１）は、制限構造付きのジョイントボールソケットであり、前記制限構造付きのジョイントボールソケットの前後縁は、低縁位置に設置され、前記制限構造付きのジョイントボールソケットの左右縁は、高縁位置に設置されることを特徴とする請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項5】
前記足裏板（１２０１）は、空洞又は凹溝を有する金属構造部材であり、前記第１の力センサ（１２０２）、前記距離センサ（１２０３）及び前記ジェスチャセンサ（１２０４）と前記制御ユニット（１３０）との間の接続ワイヤは、前記金属構造部材における前記空洞又は凹溝を介して前記制御ユニット（１３０）に接続されることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項6】
前記金属構造部材の底部及び外側は、足裏ゴム（１２０６）で覆われることを特徴とする請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項7】
前記第１の力センサ（１２０２）は、イオン型薄膜力センサであり、前記イオン型薄膜力センサは、前記足裏ゴム（１２０６）と前記金属構造部材の底部との間に位置し、前記イオン型薄膜力センサは、リング状に配置されることを特徴とする請求項６に記載のアセンブリ。
【請求項8】
前記距離センサ（１２０３）は、薄膜距離センサであり、前記薄膜距離センサは、前記足裏ゴム（１２０６）と前記金属構造部材の底部との間の中間領域に位置し、前記薄膜距離センサの下方に対応する前記足裏ゴム（１２０６）の厚さは、他の位置の前記足裏ゴム（１２０６）の厚さより小さいことを特徴とする請求項６に記載のアセンブリ。
【請求項9】
前記金属構造部材の凹溝に前記ジェスチャセンサ（１２０４）を設置することを特徴とする請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項10】
前記弾性アセンブリ（１５０３）は円錐リターンスプリングを含み、前記円錐リターンスプリングは前記ボールジョイント（１５０２）の外周に嵌着され、前記円錐リターンスプリングは、下端が前記足裏板（１２０１）に接続され、上端が前記下腿接続部材（１１０２）に接続されることを特徴とする請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項11】
前記下腿接続部材（１１０２）は、中空の三角柱接続部材であり、前記下腿接続部材（１１０２）の下端は、フランジによって前記第２の力センサ（１１０１）に接続されることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項12】
前記ジェスチャセンサ（１２０４）は、慣性計測ユニットＩＭＵであることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項13】
前記第２の力センサ（１１０１）は、六軸力センサであることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項14】
前記制御ユニット（１３０）は、前記ロボット本体（１４０）に設置されることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項15】
ロボット本体（１４０）と、請求項１から１４のいずれか１項に記載の脚部アセンブリ（１００）と、を含むことを特徴とするロボット用の脚部デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０２０年０８月１１日に提出した、出願番号が２０２０１０８０２９８６．Ｘであって、発明の名称が「ロボット用の脚部アセンブリ及びデバイス」である中国特許出願に基づく優先権を主張し、その全内容を援用により本願に組み込む。
【背景技術】
【0002】
現在、ますます多くの足式ロボットが日常生活に適用されるように設計され、足式ロボットの設計過程において、異なる環境で正常な歩行移動を実現するように足式ロボットをどのように制御するかを考慮する必要があり、環境に存在する未知性による足式ロボットの歩行移動が不安定であるという問題を解決する。
【0003】
関連技術では、足式ロボットの足部に圧力センサを取り付けることにより、足式ロボットの足部が接触する圧力の大きさ及び圧力方向を感知し、検出された圧力情報に基づいて足式ロボットの歩幅や歩行方向などの歩行方式を調整し、一部の未知環境での足式ロボットの正常歩行を実現する。
【0004】
しかしながら、関連技術における解決策は、実際に適用される過程において、足部ロボットの環境に対する感知情報が少ないため、足式ロボットが足部ジェスチャを調整することによって一部の未知環境で正常に移動するように制御できないという問題が存在するため、足式ロボットの適用シーンが制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本出願は、ロボット用の脚部アセンブリ及びデバイスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
一態様では、ロボット用の脚部アセンブリを提供し、当該脚部アセンブリ１００は、接続アセンブリ１１０と、足裏アセンブリ１２０と、を含み、
当該接続アセンブリ１１０は、当該脚部アセンブリ１００とロボット本体１４０とを接続し、
当該足裏アセンブリ１２０は、足裏板１２０１と、第１の力センサ１２０２と、距離センサ１２０３と、ジェスチャセンサ１２０４と、を含み、
当該接続アセンブリ１１０は、第２の力センサ１１０１と、下腿接続部材１１０２と、を含み、
当該第１の力センサ１２０２、当該距離センサ１２０３、当該ジェスチャセンサ１２０４、及び当該第２の力センサ１１０１は、それぞれ制御ユニット１３０に電気的に接続され、
当該第１の力センサ１２０２は、当該足裏板１２０１が障害物に接触した後に受ける法線反力を検出し、
当該距離センサ１２０３は、当該足裏板１２０１の当該障害物からのリアルタイム距離を検出し、
当該ジェスチャセンサ１２０４は、当該足裏板１２０１の空間的な向きを検出し、
当該第２の力センサ１１０１は、当該足裏板１２０１が当該障害物に接触した後に受ける反力の合力を検出する。
当該接続アセンブリ１１０は、当該脚部アセンブリ１００とロボット本体１４０とを接続し、
当該足裏アセンブリ１２０は、足裏板１２０１と、第１の力センサ１２０２と、距離センサ１２０３と、ジェスチャセンサ１２０４と、を含み、
当該接続アセンブリ１１０は、第２の力センサ１１０１と、下腿接続部材１１０２と、を含み、
当該第１の力センサ１２０２、当該距離センサ１２０３、当該ジェスチャセンサ１２０４、及び当該第２の力センサ１１０１は、それぞれ制御ユニット１３０に電気的に接続され、
当該第１の力センサ１２０２は、当該足裏板１２０１が障害物に接触した後に受ける法線反力を検出し、
当該距離センサ１２０３は、当該足裏板１２０１の当該障害物からのリアルタイム距離を検出し、
当該ジェスチャセンサ１２０４は、当該足裏板１２０１の空間的な向きを検出し、
当該第２の力センサ１１０１は、当該足裏板１２０１が当該障害物に接触した後に受ける反力の合力を検出する。
【0007】
可能な実現方式では、当該足裏アセンブリ１２０は、ジョイントアセンブリ１５０を介して当該接続アセンブリ１１０に接続され、
当該ジョイントアセンブリ１５０は、ジョイントボールソケット１５０１と、ボールジョイント１５０２と、弾性アセンブリ１５０３と、を含み、
当該足裏板１２０１は、当該接触面からの反力を受けることに応答して、接触面に適応して密着するように、当該ジョイントボールソケット１５０１を駆動して当該ボールジョイント１５０２に対して３自由度で回転させる。
当該ジョイントアセンブリ１５０は、ジョイントボールソケット１５０１と、ボールジョイント１５０２と、弾性アセンブリ１５０３と、を含み、
当該足裏板１２０１は、当該接触面からの反力を受けることに応答して、接触面に適応して密着するように、当該ジョイントボールソケット１５０１を駆動して当該ボールジョイント１５０２に対して３自由度で回転させる。
【0008】
可能な実現方式では、当該弾性アセンブリ１５０３は、円錐リターンスプリングを含み、
当該円錐リターンスプリングは、当該足裏板１２０１が当該障害物に接触することに応答して、受動圧縮状態にあり、
当該円錐リターンスプリングは、さらに、当該足裏板１２０１が当該障害物から離脱したことに応答して、蓄積されたエネルギーを解放し、当該足裏板１２０１を駆動して初期状態に復帰させる。
当該円錐リターンスプリングは、当該足裏板１２０１が当該障害物に接触することに応答して、受動圧縮状態にあり、
当該円錐リターンスプリングは、さらに、当該足裏板１２０１が当該障害物から離脱したことに応答して、蓄積されたエネルギーを解放し、当該足裏板１２０１を駆動して初期状態に復帰させる。
【0009】
可能な実現方式では、当該ジョイントボールソケット１５０１は、制限構造付きのジョイントボールソケットであり、
当該制限構造付きのジョイントボールソケットの前後縁は、低縁位置に設置され、当該制限構造付きのジョイントボールソケットの左右縁は、高縁位置に設置される。
当該制限構造付きのジョイントボールソケットの前後縁は、低縁位置に設置され、当該制限構造付きのジョイントボールソケットの左右縁は、高縁位置に設置される。
【0010】
可能な実現方式では、当該足裏板１２０１は、空洞又は凹溝を有する金属構造部材であり、当該第１の力センサ１２０２、当該距離センサ１２０３及び当該ジェスチャセンサ１２０４と当該制御ユニット１３０との間の接続ワイヤは、当該金属構造部材における当該空洞又は凹溝を介して当該制御ユニット１３０に接続される。
【0011】
可能な実現方式では、金属構造部材の底部及び外側は、足裏ゴム１２０６で覆われる。
【0012】
可能な実現方式では、当該第１の力センサ１２０２は、イオン型薄膜力センサであり、当該イオン型薄膜力センサは、当該足裏ゴム１２０６と当該金属構造部材の底部との間に位置し、当該イオン型薄膜力センサは、リング状に配置される。
【0013】
可能な実現方式では、当該距離センサ１２０３は、薄膜距離センサであり、当該薄膜距離センサは、当該足裏ゴム１２０６と当該金属構造部材の底部との間の中間領域に位置し、当該薄膜距離センサの下方に対応する当該足裏ゴム１２０６の厚さは、他の位置の当該足裏ゴム１２０６の厚さより小さい。
【0014】
可能な実現方式では、当該金属構造部材の凹溝に当該ジェスチャセンサ１２０４を設置する。
【0015】
可能な実現方式では、当該弾性アセンブリ１５０３は、円錐リターンスプリングを含み、当該円錐リターンスプリングは当該ボールジョイント１５０２の外周に嵌着され、当該円錐リターンスプリングは、下端が当該足裏板１２０１に接続され、上端が当該下腿接続部材１１０２に接続される。
【0016】
可能な実現方式では、当該下腿接続部材１１０２は、中空の三角柱接続部材であり、当該下腿接続部材１１０２の下端は、フランジによって当該第２の力センサ１１０１に接続される。
【0017】
可能な実現方式では、当該ジェスチャセンサ１２０４は、慣性計測ユニットＩＭＵである。
【0018】
可能な実現方式では、当該第２の力センサ１１０１は、六軸力センサである。
【0019】
可能な実現方式では、当該制御ユニット１３０は、ロボット本体１４０に設置される。
【0020】
一態様では、ロボット用の脚部デバイスを提供し、当該デバイスは、ロボット本体１４０と当該脚部アセンブリ１００とを含む。
【発明の効果】
【0021】
本出願で提供される技術案は、以下の有益な効果を含むことができる。
本出願の実施例に示す解決策において、ロボット用の脚部アセンブリに第１の力センサ、距離センサ、ジェスチャセンサ、及び第２の力センサを取り付けることにより、脚部アセンブリによる接触環境の全面的な検出を実現し、各センサの検出結果を制御ユニットにアップロードすることで、制御ユニットは、各センサの検出結果に基づいてロボットを包括的に制御し、本出願に示す解決策は、単一の圧力センサ検出によって単一態様の測定結果を取得するだけでなく、ロボットが取得した環境における感知情報のタイプと品質を増加することで、制御ユニットは、より全面的な検出結果を解析することができ、当該検出結果によって、ロボットが脚部アセンブリを介して移動することを制御し、ロボットの脚部アセンブリに対する制御効果を大幅に向上させ、ひいては足式ロボットの適用シーンを拡大する。
本出願の実施例に示す解決策において、ロボット用の脚部アセンブリに第１の力センサ、距離センサ、ジェスチャセンサ、及び第２の力センサを取り付けることにより、脚部アセンブリによる接触環境の全面的な検出を実現し、各センサの検出結果を制御ユニットにアップロードすることで、制御ユニットは、各センサの検出結果に基づいてロボットを包括的に制御し、本出願に示す解決策は、単一の圧力センサ検出によって単一態様の測定結果を取得するだけでなく、ロボットが取得した環境における感知情報のタイプと品質を増加することで、制御ユニットは、より全面的な検出結果を解析することができ、当該検出結果によって、ロボットが脚部アセンブリを介して移動することを制御し、ロボットの脚部アセンブリに対する制御効果を大幅に向上させ、ひいては足式ロボットの適用シーンを拡大する。
【0022】
ここでの図面は、明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成し、本開示に適合する実施例を示し、明細書とともに本開示の原理を解釈するために用いられる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】例示的な実施例によるロボット用の脚部アセンブリの構造図である。
【図2】例示的な実施例による脚部アセンブリの概略構造図である。
【図6】例示的な実施例による脚部アセンブリのロボットデバイスへの適用の概略図である。
【図7】例示的な実施例によるロボット用の脚部アセンブリがセンシングする方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本明細書では、例示的な実施例を詳細に説明し、その例を図面に示す。以下の説明が図面に関連する場合、特に明記しない限り、異なる図面における同一の数字は同一又は類似の要素を示す。以下の例示的な実施例に記載される実施形態は、本出願と一致する全ての実施方式を表すものではない。逆に、それらは、添付の特許請求の範囲に詳述されるように、本出願のいくつかの態様と一致する装置及び方法の例に過ぎない。
【0025】
本明細書に言及される「いくつか」とは、１つ又は複数を指し、「複数」とは２つ以上を指すことを理解すべきである。「及び／又は」とは、関連対象の関連関係を説明し、３つのタイプの関係が存在する可能性があることを表し、例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａが単独で存在する場合と、ＡとＢが同時に存在する場合と、Ｂが単独で存在する場合と、という３つの場合があることを表す。文字「／」は、一般的に、前後に関連する対象が「又は」の関係であることを示す。
【0026】
理解を容易にするために、以下に本出願に係るいくつかの用語を解釈する。
１）人工知能
人工知能（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ、ＡＩ）とは、デジタルコンピュータ又はデジタルコンピュータによって制御される機械を利用して人間の知能をシミュレート、延伸及び拡張し、環境を感知し、知識を取得し、知識を使用して最適な結果を得る理論、方法、技術及びアプリケーションシステムである。言い換えれば、人工知能は、知能の本質を了解し、人間の知能と類似する方式で応答できる新しい知能機械を生産しようとするコンピュータ科学の総合技術である。人工知能は、各種の知能機械の設計原理と実現方法を研究し、機械に感知、推理及び決定の機能を持たせる。
人工知能技術は総合学科であり、関連分野が広く、ハードウェアレベルの技術もソフトウェアレベルの技術もある。人工知能の基本技術は、一般的に、センサ、専用人工知能チップ、クラウドコンピューティング、分散ストレージ、ビッグデータ処理技術、操作／インタラクションシステム、メカトロニクスなどの技術を含む。人工知能ソフトウェア技術は、主に、コンピュータ視覚技術、音声処理技術、自然言語処理技術、及び機械学習／深層学習などのいくつかの主要な方向を含む。
人工知能技術の研究と進歩とに伴い、人工知能技術は、一般的なスマートホーム、スマートウェアラブルデバイス、仮想アシスタント、スマートスピーカー、スマートマーケティング、無人運転、自律運転、ドローン、ロボット、スマートヘルスケア、インテリジェントカスタマーサービスなどの、複数の分野で研究及び適用され、技術の発展に伴い、人工知能技術は、より多くの分野に適用され、ますます重要な価値を発揮する。
１）人工知能
人工知能（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ、ＡＩ）とは、デジタルコンピュータ又はデジタルコンピュータによって制御される機械を利用して人間の知能をシミュレート、延伸及び拡張し、環境を感知し、知識を取得し、知識を使用して最適な結果を得る理論、方法、技術及びアプリケーションシステムである。言い換えれば、人工知能は、知能の本質を了解し、人間の知能と類似する方式で応答できる新しい知能機械を生産しようとするコンピュータ科学の総合技術である。人工知能は、各種の知能機械の設計原理と実現方法を研究し、機械に感知、推理及び決定の機能を持たせる。
人工知能技術は総合学科であり、関連分野が広く、ハードウェアレベルの技術もソフトウェアレベルの技術もある。人工知能の基本技術は、一般的に、センサ、専用人工知能チップ、クラウドコンピューティング、分散ストレージ、ビッグデータ処理技術、操作／インタラクションシステム、メカトロニクスなどの技術を含む。人工知能ソフトウェア技術は、主に、コンピュータ視覚技術、音声処理技術、自然言語処理技術、及び機械学習／深層学習などのいくつかの主要な方向を含む。
人工知能技術の研究と進歩とに伴い、人工知能技術は、一般的なスマートホーム、スマートウェアラブルデバイス、仮想アシスタント、スマートスピーカー、スマートマーケティング、無人運転、自律運転、ドローン、ロボット、スマートヘルスケア、インテリジェントカスタマーサービスなどの、複数の分野で研究及び適用され、技術の発展に伴い、人工知能技術は、より多くの分野に適用され、ますます重要な価値を発揮する。
【0027】
図１を参照して、本出願の例示的な実施例によるロボット用の脚部アセンブリの構造図を示す。図１に示すように、当該脚部アセンブリ１００は、接続アセンブリ１１０と、足裏アセンブリ１２０と、を含み、
接続アセンブリ１１０は、脚部アセンブリ１００とロボット本体１４０とを接続し、
足裏アセンブリ１２０は、足裏板１２０１と、第１の力センサ１２０２と、距離センサ１２０３と、ジェスチャセンサ１２０４と、を含み、
接続アセンブリ１１０は、第２の力センサ１１０１と、下腿接続部材１１０２と、を含み、
第１の力センサ１２０２、距離センサ１２０３、ジェスチャセンサ１２０４、及び第２の力センサ１１０１は、それぞれ制御ユニット１３０に電気的に接続され、
第１の力センサ１２０２は、足裏板１２０１が障害物に接触した後に受ける法線反力を検出し、
距離センサ１２０３は、足裏板１２０１の障害物からのリアルタイム距離を検出し、
ジェスチャセンサ１２０４は、足裏板１２０１の空間的な向きを検出し、
第２の力センサ１１０１は、足裏板１２０１が障害物に接触した後に受ける反力の合力を検出する。
接続アセンブリ１１０は、脚部アセンブリ１００とロボット本体１４０とを接続し、
足裏アセンブリ１２０は、足裏板１２０１と、第１の力センサ１２０２と、距離センサ１２０３と、ジェスチャセンサ１２０４と、を含み、
接続アセンブリ１１０は、第２の力センサ１１０１と、下腿接続部材１１０２と、を含み、
第１の力センサ１２０２、距離センサ１２０３、ジェスチャセンサ１２０４、及び第２の力センサ１１０１は、それぞれ制御ユニット１３０に電気的に接続され、
第１の力センサ１２０２は、足裏板１２０１が障害物に接触した後に受ける法線反力を検出し、
距離センサ１２０３は、足裏板１２０１の障害物からのリアルタイム距離を検出し、
ジェスチャセンサ１２０４は、足裏板１２０１の空間的な向きを検出し、
第２の力センサ１１０１は、足裏板１２０１が障害物に接触した後に受ける反力の合力を検出する。
【0028】
以上のように、ロボット用の脚部アセンブリに第１の力センサ、距離センサ、ジェスチャセンサ及び第２の力センサを取り付けることによって、脚部アセンブリによる接触環境の全面的な検出を実現し、各センサの検出結果を制御ユニットにアップロードすることで、制御ユニットは、各センサの検出結果に基づいてロボットを包括的に制御し、本出願に示す解決策は、単一の圧力センサ検出によって単一態様の測定結果を取得するだけでなく、ロボットが取得した環境における感知情報のタイプと品質とを増加することで、制御ユニットは、より全面的な検出結果を解析することができ、当該検出結果によって、ロボットが脚部アセンブリを介して移動することを制御し、ロボットの脚部アセンブリに対する制御効果を大幅に向上させ、ひいては足式ロボットの適用シーンを拡大する。
【0029】
図２を参照して、本出願の例示的な実施例による脚部アセンブリの概略構造図を示す。図２に示すように、当該脚部アセンブリ１００は、接続アセンブリ１１０と、足裏アセンブリ１２０と、を含み、
接続アセンブリ１１０は、脚部アセンブリ１００とロボット本体１４０とを接続し、
足裏アセンブリ１２０は、足裏板１２０１と、第１の力センサ１２０２と、距離センサ１２０３と、ジェスチャセンサ１２０４と、を含み、
接続アセンブリ１１０は、第２の力センサ１１０１と、下腿接続部材１１０２と、を含み、
第１の力センサ１２０２、距離センサ１２０３、ジェスチャセンサ１２０４及び第２の力センサ１１０１は、それぞれ制御ユニット１３０に電気的に接続され、
第１の力センサ１２０２は、足裏板１２０１が障害物に接触した後に受ける法線反力を検出し、
距離センサ１２０３は、足裏板１２０１の障害物からのリアルタイム距離を検出し、
ジェスチャセンサ１２０４は、足裏板１２０１の空間的な向きを検出し、
第２の力センサ１１０１は、足裏板１２０１が障害物に接触した後に受ける反力の合力を検出する。
接続アセンブリ１１０は、脚部アセンブリ１００とロボット本体１４０とを接続し、
足裏アセンブリ１２０は、足裏板１２０１と、第１の力センサ１２０２と、距離センサ１２０３と、ジェスチャセンサ１２０４と、を含み、
接続アセンブリ１１０は、第２の力センサ１１０１と、下腿接続部材１１０２と、を含み、
第１の力センサ１２０２、距離センサ１２０３、ジェスチャセンサ１２０４及び第２の力センサ１１０１は、それぞれ制御ユニット１３０に電気的に接続され、
第１の力センサ１２０２は、足裏板１２０１が障害物に接触した後に受ける法線反力を検出し、
距離センサ１２０３は、足裏板１２０１の障害物からのリアルタイム距離を検出し、
ジェスチャセンサ１２０４は、足裏板１２０１の空間的な向きを検出し、
第２の力センサ１１０１は、足裏板１２０１が障害物に接触した後に受ける反力の合力を検出する。
【0030】
可能な実現方式では、足裏アセンブリ１２０は、ジョイントアセンブリ１５０を介して接続アセンブリ１１０に接続される。
当該制御ユニット１３０は、脚部アセンブリ１００に設置され、又は当該制御ユニット１３０は、ロボット本体１４０に設置される。
例えば、図３を参照して、本出願の実施例に係る足裏アセンブリ１２０の概略断面構造図を示す。図３に示すように、当該足裏アセンブリ１２０は、ロボットが環境と直接接触するアセンブリであり、環境と足裏アセンブリ１２０との異なる接触程度は、環境が足裏アセンブリ１２０に対して異なる大きさ及び異なる方向の反力を発生させることを反映することができ、環境が足裏アセンブリ１２０に対して発生する影響を正確に測定するために、当該足裏アセンブリ１２０に、ロボットにより環境との接触に基づいて生成された情報を測定するためのセンサを内蔵する必要がある。足裏アセンブリ１２０は、足裏板１２０１、第１の力センサ１２０２、距離センサ１２０３、ジェスチャセンサ１２０４、シールリング１２０５、及び足裏ゴム１２０６を含んでもよい。
当該制御ユニット１３０は、脚部アセンブリ１００に設置され、又は当該制御ユニット１３０は、ロボット本体１４０に設置される。
例えば、図３を参照して、本出願の実施例に係る足裏アセンブリ１２０の概略断面構造図を示す。図３に示すように、当該足裏アセンブリ１２０は、ロボットが環境と直接接触するアセンブリであり、環境と足裏アセンブリ１２０との異なる接触程度は、環境が足裏アセンブリ１２０に対して異なる大きさ及び異なる方向の反力を発生させることを反映することができ、環境が足裏アセンブリ１２０に対して発生する影響を正確に測定するために、当該足裏アセンブリ１２０に、ロボットにより環境との接触に基づいて生成された情報を測定するためのセンサを内蔵する必要がある。足裏アセンブリ１２０は、足裏板１２０１、第１の力センサ１２０２、距離センサ１２０３、ジェスチャセンサ１２０４、シールリング１２０５、及び足裏ゴム１２０６を含んでもよい。
【0031】
可能な実現方式では、足裏板１２０１と環境との接触面は、円形平面であり、円形平面は、等方性の接触条件を提供し、古典的なクーロン摩擦円錐モデル０≦Ｆｆ≦μＦｎに基づく足裏接触力の機械的モデリングを容易にすることができる。
ここで、Ｆｆは静摩擦力であり、μは静摩擦係数であり、Ｆｎは法線方向接触力である。
ここで、Ｆｆは静摩擦力であり、μは静摩擦係数であり、Ｆｎは法線方向接触力である。
【0032】
可能な実現方式では、足裏板の摩擦力係数を向上させ、また、足部が着地する場合、ロボットが発生する衝撃に対してある程度の緩衝を提供するとともに、足裏板１２０１を保護するために、足裏板１２０１の底部と外側とに足裏ゴム１２０６としてのゴムパッドを被覆する。
【0033】
可能な実現方式では、足裏板１２０１の下方と底部の足裏ゴム１２０６との間に第１の力センサ１２０２が設置される。
第１の力センサ１２０２は、イオン型薄膜力センサであり、足裏板１２０１の下方と底部の足裏ゴム１２０６との間に環状に分布する。
当該イオン型薄膜力センサは、足裏板１２０１に接触する障害物と足裏板１２０１との間の法線接触力を測定することができる。
イオン型薄膜力センサを利用すると、法線接触力の測定精度を向上させ、足裏アセンブリ１２０の空間に対する占用が低減され、足裏アセンブリ１２０の重量も低減される。
第１の力センサ１２０２は、イオン型薄膜力センサであり、足裏板１２０１の下方と底部の足裏ゴム１２０６との間に環状に分布する。
当該イオン型薄膜力センサは、足裏板１２０１に接触する障害物と足裏板１２０１との間の法線接触力を測定することができる。
イオン型薄膜力センサを利用すると、法線接触力の測定精度を向上させ、足裏アセンブリ１２０の空間に対する占用が低減され、足裏アセンブリ１２０の重量も低減される。
【0034】
可能な実現方式では、足裏板１２０１の下方と底部の足裏ゴム１２０６との間に距離センサ１２０３を設置している。
距離センサ１２０３は、環形に分布された第１の力センサ１２０２の中心領域に位置し、距離センサ１２０３は、薄膜距離センサであってもよく、当該薄膜距離センサは、足裏板１２０１が環境における障害物に接近するか、又は障害物から離れる場合、足裏ゴム１２０６の障害物からの距離を測定する。
距離センサ１２０３は、環形に分布された第１の力センサ１２０２の中心領域に位置し、距離センサ１２０３は、薄膜距離センサであってもよく、当該薄膜距離センサは、足裏板１２０１が環境における障害物に接近するか、又は障害物から離れる場合、足裏ゴム１２０６の障害物からの距離を測定する。
【0035】
可能な実現方式では、薄膜距離センサの下方に対応する部分の足裏ゴム１２０６の厚さは、足裏アセンブリ１２０の他の位置の足裏ゴム１２０６の厚さより小さい。
薄膜距離センサの下方の部分の足裏ゴム１２０６の厚さを薄くすることによって、薄膜距離センサは、より良い測定効果を得ることができ、より遠い測定距離を有することができる。
薄膜距離センサ及びイオン型薄膜力センサによって検出された足裏ゴム１２０６と外部環境との間の距離及び法線接触力の測定値を、制御ユニット１３０にアップロードすることで、脚部アセンブリ１００に対する制御ユニット１３０の制御効果を向上させる。
薄膜距離センサの下方の部分の足裏ゴム１２０６の厚さを薄くすることによって、薄膜距離センサは、より良い測定効果を得ることができ、より遠い測定距離を有することができる。
薄膜距離センサ及びイオン型薄膜力センサによって検出された足裏ゴム１２０６と外部環境との間の距離及び法線接触力の測定値を、制御ユニット１３０にアップロードすることで、脚部アセンブリ１００に対する制御ユニット１３０の制御効果を向上させる。
【0036】
可能な実現方式では、ジェスチャセンサ１２０４は、慣性計測ユニット（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ、ＩＭＵ）である。
ＩＭＵは、物体の３軸ジェスチャ角及び加速度を測定する装置である。
ＩＭＵは、物体の３軸ジェスチャ角及び加速度を測定する装置である。
【0037】
可能な実現方式では、ＩＭＵの座標系と足裏板１２０１の座標系との相対ジェスチャは任意に配置することができ、配置されたＩＭＵと足裏板とを校正した後、足裏板１２０１の３軸ジェスチャ角をジェスチャ測定値として測定し、ジェスチャ測定値によって足裏板１２０１の空間的な向きを決定することができる。
【0038】
可能な実現方式では、ＩＭＵの座標系と足裏板１２０１の座標系とを位置合わせして配置し、配置方式が位置合わせ配置である場合、配置されたＩＭＵと足裏板とを校正する必要がなく、ＩＭＵ測定によってジェスチャ測定値を直接取得することができる。
ＩＭＵは、地理的絶対座標系で、足裏板１２０１のオイラー角を測定し、オイラー角は、一連の３次元基本回転角、つまり１つの座標系の各座標軸を中心とした一連回転角を代表する。例えば、まずｚ軸を中心に角度αだけ回転させ、そしてｘ軸を中心に角度βだけ回転させ、最後にｚ軸を中心に角度γだけ回転させる。測定されたオイラー角に従って、足裏板１２０１の空間的な向きを取得する。
ＩＭＵは、地理的絶対座標系で、足裏板１２０１のオイラー角を測定し、オイラー角は、一連の３次元基本回転角、つまり１つの座標系の各座標軸を中心とした一連回転角を代表する。例えば、まずｚ軸を中心に角度αだけ回転させ、そしてｘ軸を中心に角度βだけ回転させ、最後にｚ軸を中心に角度γだけ回転させる。測定されたオイラー角に従って、足裏板１２０１の空間的な向きを取得する。
【0039】
可能な実現方式では、ジェスチャセンサ１２０４と金属構造部材（足裏板１２０１）との間に、足裏板１２０１が着地する衝撃によって引き起こされるジェスチャセンサ１２０４に対する測定干渉又はジェスチャセンサ１２０４に対する物理的損傷を低減するための衝撃吸収スペーサーが取り付けられる。
【0040】
可能な実現方式では、シールリング１２０５は、足裏板の上部カバーとの接続効果を強化する。
【0041】
可能な実現方式では、足裏板１２０１は、空洞又は凹溝を有する金属構造部材であり、第１の力センサ１２０２、距離センサ１２０３、及びジェスチャセンサ１２０４と下腿接続部材１１０２との間の接続ワイヤは、金属構造部材における空洞又は凹溝を介して下腿接続部材１１０２に接続される。
足裏板１２０１と地面との接触面は、円形平面であってもよい。
当該制御ユニット１３０がロボット本体１４０に配置されている場合、接続ワイヤは、下腿接続部材１１０２を介してロボット本体１４０における制御ユニット１３０に接続することができる。
足裏板１２０１と地面との接触面は、円形平面であってもよい。
当該制御ユニット１３０がロボット本体１４０に配置されている場合、接続ワイヤは、下腿接続部材１１０２を介してロボット本体１４０における制御ユニット１３０に接続することができる。
【0042】
可能な実現方式では、金属構造部材の底部及び外側は、足裏ゴム１２０６で覆われ、つまり、足裏板１２０１が金属構造部材として実現される場合、当該足裏板１２０１の底部及び外側は、足裏ゴム１２０６で覆われる。
【0043】
可能な実現方式では、第１の力センサ１２０２は、イオン型薄膜力センサであり、当該イオン型薄膜力センサは、足裏ゴム１２０６と金属構造部材の底部との間に位置し、イオン型薄膜力センサは、リング状に配置される。
【0044】
可能な実現方式では、距離センサ１２０３は、薄膜距離センサであり、薄膜距離センサは、足裏ゴム１２０６と金属構造部材の底部との間の中間領域に位置し、薄膜距離センサの下方に対応する足裏ゴム１２０６の厚さは、他の位置の足裏ゴム１２０６の厚さより小さい。
【0045】
可能な実現方式では、金属構造部材の凹溝に、ジェスチャセンサ１２０４を設置する。
【0046】
可能な実現方式では、ジェスチャセンサ１２０４と金属構造部材（足裏板１２０１）との間に衝撃吸収スペーサーを取り付ける。
ジョイントアセンブリ１５０は、ジョイントボールソケット１５０１、ボールジョイント１５０２、弾性アセンブリ１５０３、下部スナップリング１５０６、可撓性保護カバー１５０５、及び上部スナップリング１５０４を含み、
足裏板１２０１が反力を受けることに応答して、足裏板１２０１が接触面に適応して密着するように、当該足裏板１２０１は、ジョイントボールソケット１５０１を駆動してボールジョイント１５０２に対して３自由度で回転させる。
ジョイントアセンブリ１５０は、ジョイントボールソケット１５０１、ボールジョイント１５０２、弾性アセンブリ１５０３、下部スナップリング１５０６、可撓性保護カバー１５０５、及び上部スナップリング１５０４を含み、
足裏板１２０１が反力を受けることに応答して、足裏板１２０１が接触面に適応して密着するように、当該足裏板１２０１は、ジョイントボールソケット１５０１を駆動してボールジョイント１５０２に対して３自由度で回転させる。
【0047】
可能な実現方式では、弾性アセンブリ１５０３は、円錐リターンスプリングを含み、円錐リターンスプリングは、足裏板１２０１が障害物に接触することに応答して受動圧縮状態にあり、障害物から離脱したことに応答して蓄積されたエネルギー（弾性ポテンシャルエネルギー）を解放し、足裏板１２０１を駆動して初期状態に復帰させる。
【0048】
可能な実現方式では、ジョイントボールソケット１５０１は、制限構造付きのジョイントボールソケットであり、
制限構造付きのジョイントボールソケットの前後縁は、低縁位置に設置され、制限構造付きのジョイントボールソケットの左右縁は、高縁位置に設置される。
ジョイントアセンブリ１５０は、足裏アセンブリ１２０にある程度の自由度を持たせて、足裏アセンブリ１２０をある程度回転させることができる。例えば、図４を参照して、本出願の実施例に係るジョイントアセンブリ１５０の概略断面構造図を示す。図４に示すように、ジョイントアセンブリ１５０は、ジョイントボールソケット１５０１、ボールジョイント１５０２、弾性アセンブリ１５０３、上部スナップリング１５０４、可撓性保護カバー１５０５、下部スナップリング１５０６、足裏板上部カバー１５０７、ボールソケットインボリュート溝１５０８、及びシールリング溝１５０９を含んでもよい。
制限構造付きのジョイントボールソケットの前後縁は、低縁位置に設置され、制限構造付きのジョイントボールソケットの左右縁は、高縁位置に設置される。
ジョイントアセンブリ１５０は、足裏アセンブリ１２０にある程度の自由度を持たせて、足裏アセンブリ１２０をある程度回転させることができる。例えば、図４を参照して、本出願の実施例に係るジョイントアセンブリ１５０の概略断面構造図を示す。図４に示すように、ジョイントアセンブリ１５０は、ジョイントボールソケット１５０１、ボールジョイント１５０２、弾性アセンブリ１５０３、上部スナップリング１５０４、可撓性保護カバー１５０５、下部スナップリング１５０６、足裏板上部カバー１５０７、ボールソケットインボリュート溝１５０８、及びシールリング溝１５０９を含んでもよい。
【0049】
可能な実現方式では、足裏板上部カバー１５０７におけるシールリング溝１５０９と図３に示す足裏アセンブリ１２０におけるシールリング１２０５とを密着させることにより、足裏アセンブリ１２０とジョイントアセンブリ１５０とを接続する。
【0050】
可能な実現方式では、ジョイントボールソケット１５０１は、ボールジョイント１５０２に対して３自由度の回転運動を実行することができる。
【0051】
可能な実現方式では、ジョイントボールソケット１５０１は、制限構造付きのジョイントボールソケットであり、
制限構造付きのジョイントボールソケットの前後縁は、低縁位置に設置され、制限構造付きのジョイントボールソケットの左右縁は、高縁位置に設置される。
また、ピッチ自由度について、ジョイントアセンブリ１５０は、ジョイントボールソケットの前後の低縁位置によって運動範囲を拡大し、ロール自由度について、ジョイントアセンブリ１５０はジョイントボールソケットの左右の高縁位置によって相対的に小さい運動範囲を維持する。
なお、低縁位置のジョイントボールソケット１５０１の部分は、ボールソケットインボリュート溝１５０８を形成することができる。ボールソケットインボリュート溝１５０８が増大する場合、ボールジョイント１５０２のピッチ自由度を向上させることができる。
ボールジョイント１５０２のボールヘッドは、ジョイントボールソケット１５０１のサイズに適合することで、ジョイントボールソケット１５０１とボールジョイント１５０２のボールヘッドとの間の接続強度を保証し、接続が断たれたことを回避することができる。
制限構造付きのジョイントボールソケットの前後縁は、低縁位置に設置され、制限構造付きのジョイントボールソケットの左右縁は、高縁位置に設置される。
また、ピッチ自由度について、ジョイントアセンブリ１５０は、ジョイントボールソケットの前後の低縁位置によって運動範囲を拡大し、ロール自由度について、ジョイントアセンブリ１５０はジョイントボールソケットの左右の高縁位置によって相対的に小さい運動範囲を維持する。
なお、低縁位置のジョイントボールソケット１５０１の部分は、ボールソケットインボリュート溝１５０８を形成することができる。ボールソケットインボリュート溝１５０８が増大する場合、ボールジョイント１５０２のピッチ自由度を向上させることができる。
ボールジョイント１５０２のボールヘッドは、ジョイントボールソケット１５０１のサイズに適合することで、ジョイントボールソケット１５０１とボールジョイント１５０２のボールヘッドとの間の接続強度を保証し、接続が断たれたことを回避することができる。
【0052】
可能な実現方式では、足裏板１２０１は、接触面からの反力を受けることに応答して、足裏板１２０１が接触面に適応して密着するように、ジョイントボールソケット１５０１を駆動してボールジョイント１５０２に対して３自由度で回転させる。
例えば、足裏板１２０１が障害物に接触する場合、障害物によって足裏板１２０１に作用する反力がジョイントボールソケット１５０１を駆動して３つの自由度方向の角度を適応的に調整することで、接続された足裏板１２０１の３つの自由度方向におけるジェスチャ角の角度を調整して、足裏板１２０１の空間的な向きを適応的に調整する。
足裏板１２０１が障害物に接触する場合、足裏板１２０１が異なる接触角度での障害物への適応密着能力を適応的に実現するために、ボールジョイント１５０２に対するジョイントボールソケット１５０１の３つの自由度の角度を調整することにより実現できる。
例えば、足裏板１２０１が障害物に接触する場合、障害物によって足裏板１２０１に作用する反力がジョイントボールソケット１５０１を駆動して３つの自由度方向の角度を適応的に調整することで、接続された足裏板１２０１の３つの自由度方向におけるジェスチャ角の角度を調整して、足裏板１２０１の空間的な向きを適応的に調整する。
足裏板１２０１が障害物に接触する場合、足裏板１２０１が異なる接触角度での障害物への適応密着能力を適応的に実現するために、ボールジョイント１５０２に対するジョイントボールソケット１５０１の３つの自由度の角度を調整することにより実現できる。
【0053】
可能な実現方式では、ボールジョイント１５０２にエンコーダが設置されており、エンコーダによってボールジョイント１５０２の回転角を直接測定することで、接続された足裏板１２０１の各ジェスチャ角の角度を得ることができる。
可能な実現方式では、足裏板１２０１が障害物から離脱した場合、足裏板１２０１を初期の空間的な向き状態に復帰させるために、ジョイントアセンブリ１５０に弾性アセンブリ１５０３を設置する。
なお、弾性アセンブリ１５０３は、円錐リターンスプリングであってもよく、円錐リターンスプリングは、一端が足裏板１２０１に接続され、他端が下腿接続部材１１０２に接続される。
可能な実現方式では、足裏板１２０１が障害物から離脱した場合、足裏板１２０１を初期の空間的な向き状態に復帰させるために、ジョイントアセンブリ１５０に弾性アセンブリ１５０３を設置する。
なお、弾性アセンブリ１５０３は、円錐リターンスプリングであってもよく、円錐リターンスプリングは、一端が足裏板１２０１に接続され、他端が下腿接続部材１１０２に接続される。
【0054】
可能な実現方式では、弾性アセンブリ１５０３は円錐リターンスプリングを含み、円錐リターンスプリングは、足裏板１２０１が障害物に接触することに応答して、受動圧縮状態にあり、足裏板１２０１が障害物から離脱したことに応答して、蓄積されたエネルギーを解放し、足裏板１２０１を駆動して初期状態に復帰させる。
円錐リターンスプリングは、足裏板１２０１が障害物に接触することに応答して、受動圧縮状態にあり、円錐リターンスプリングは、また、足裏板１２０１が障害物から離脱したことに応答して、蓄積されたエネルギー（弾性ポテンシャルエネルギー）を解放し、足裏板１２０１を駆動して初期状態に復帰させる。
ボールジョイント１５０２が３つの自由度で任意に回転する場合、円錐リターンスプリングは受動圧縮状態にあり、障害物から離脱した後、円錐リターンスプリングは蓄積されたエネルギーを解放し、足裏板１２０１を駆動して初期状態に復帰させる。
例えば、足裏板１２０１が障害物から離脱した場合、ボールジョイント１５０２は円錐リターンスプリングによって３つの自由度方向の角度を初期角度に復帰し、接続された足裏板１２０１の３つの自由度方向のジェスチャ角を初期角度に調整し、これにより、足裏板１２０１の空間的な向きを調整して初期空間的な向きに復帰する。
円錐リターンスプリングは、足裏板１２０１が障害物に接触することに応答して、受動圧縮状態にあり、円錐リターンスプリングは、また、足裏板１２０１が障害物から離脱したことに応答して、蓄積されたエネルギー（弾性ポテンシャルエネルギー）を解放し、足裏板１２０１を駆動して初期状態に復帰させる。
ボールジョイント１５０２が３つの自由度で任意に回転する場合、円錐リターンスプリングは受動圧縮状態にあり、障害物から離脱した後、円錐リターンスプリングは蓄積されたエネルギーを解放し、足裏板１２０１を駆動して初期状態に復帰させる。
例えば、足裏板１２０１が障害物から離脱した場合、ボールジョイント１５０２は円錐リターンスプリングによって３つの自由度方向の角度を初期角度に復帰し、接続された足裏板１２０１の３つの自由度方向のジェスチャ角を初期角度に調整し、これにより、足裏板１２０１の空間的な向きを調整して初期空間的な向きに復帰する。
【0055】
可能な実現方式では、弾性アセンブリ１５０３は、弾性包覆材料である。
円錐リターンスプリングは、弾性包覆材料に比べて、より安定で一貫した弾性性能を有し、足裏板１２０１のリセット効果に対してより高い信頼性を有する。
円錐リターンスプリングは、弾性包覆材料に比べて、より安定で一貫した弾性性能を有し、足裏板１２０１のリセット効果に対してより高い信頼性を有する。
【0056】
可能な実現方式では、弾性アセンブリ１５０３の外側に、可撓性保護カバー１５０５で覆われる。
可撓性保護カバー１５０５の一端は、足裏板上部カバー１５０７に嵌合し、反対側は下腿接続部材１１０２に嵌合することができる。
可撓性保護カバー１５０５の一端は、足裏板上部カバー１５０７に嵌合し、反対側は下腿接続部材１１０２に嵌合することができる。
【0057】
可能な実現方式では、ジョイントアセンブリ１５０における上部スナップリング１５０４と下部スナップリング１５０６とは、可撓性保護カバー１５０５の両端をそれぞれ足裏板上部カバー１５０７及び下腿接続部材１１０２に固定することができ、さらに、ジョイントアセンブリ１５０を密閉包覆し、これにより、防塵防水の目的を達成する。
【0058】
可能な実現方式では、弾性アセンブリ１５０３は、円錐リターンスプリングを含み、円錐リターンスプリングは、ボールジョイント１５０２の外周に嵌着され、円錐リターンスプリングは、下端が足裏板１２０１に接続され、上端が下腿接続部材１１０２に接続される。
例えば、図５を参照して、本出願の実施例に係る接続アセンブリ１１０の概略断面構造図を示す。図５に示すように、接続アセンブリ１１０は、ロボット本体１４０の下腿部とジョイントアセンブリ１５０とを接続することができる。接続アセンブリ１１０は、第２の力センサ１１０１、下腿接続部材１１０２、下部フランジ１１０３、配線穴１１０４、及び上部フランジ１１０５を含んでもよい。
例えば、図５を参照して、本出願の実施例に係る接続アセンブリ１１０の概略断面構造図を示す。図５に示すように、接続アセンブリ１１０は、ロボット本体１４０の下腿部とジョイントアセンブリ１５０とを接続することができる。接続アセンブリ１１０は、第２の力センサ１１０１、下腿接続部材１１０２、下部フランジ１１０３、配線穴１１０４、及び上部フランジ１１０５を含んでもよい。
【0059】
可能な実現方式では、第２の力センサ１１０１は、六軸力センサである。
六軸力センサは、足裏板１２０１が受けた反力の合力ベクトルを測定することができる。
六軸力センサの前端は、ボールジョイント１５０２のボールフランジに接続されることができ、六軸力センサの後端は、下部フランジ１１０３に接続されることができ、それにより、力又はモーメントの伝達が実現される。
六軸力センサは、足裏板１２０１が受けた反力の合力ベクトルを測定することができる。
六軸力センサの前端は、ボールジョイント１５０２のボールフランジに接続されることができ、六軸力センサの後端は、下部フランジ１１０３に接続されることができ、それにより、力又はモーメントの伝達が実現される。
【0060】
可能な実現方式では、下腿接続部材１１０２は、三角柱接続部材である。
下腿接続部材を三角柱の形状に設置することにより、上部フランジ１１０５と下部フランジ１１０３とのアセンブリ間の接続を容易にすることができる。
下腿接続部材を三角柱の形状に設置することにより、上部フランジ１１０５と下部フランジ１１０３とのアセンブリ間の接続を容易にすることができる。
【0061】
可能な実現方式では、配線穴１１０４は、下腿接続部材に位置する。
配線穴１１０４は、接続ワイヤの配置チャネルとして使用することができ、当該接続ワイヤは、第１の力センサ１２０２、距離センサ１２０３、ジェスチャセンサ１２０４、エンコーダ、及び第２の力センサ１１０１がそれぞれ測定データを制御ユニット１３０にアップロードするために使用される。
配線穴１１０４は、接続ワイヤの配置チャネルとして使用することができ、当該接続ワイヤは、第１の力センサ１２０２、距離センサ１２０３、ジェスチャセンサ１２０４、エンコーダ、及び第２の力センサ１１０１がそれぞれ測定データを制御ユニット１３０にアップロードするために使用される。
【0062】
可能な実現方式では、可撓性保護カバー１５０５は、ロボットの足全体の防水及び防塵保護を実現するために、上部スナップリングを介して接続部材の下部フランジの位置に接続される。
【0063】
可能な実現方式では、下腿接続部材１１０２は、中空の三角柱接続部材であり、下腿接続部材１１０２の下端は、フランジによって第２の力センサ１１０１に接続される。
【0064】
可能な実現方式では、制御ユニット１３０はロボット本体１４０に設置される。
【0065】
以上のように、ロボット用の脚部アセンブリに第１の力センサ、距離センサ、ジェスチャセンサ及び第２の力センサを取り付けることによって、脚部アセンブリによる接触環境の全面的な検出を実現し、各センサの検出結果を制御ユニットにアップロードすることで、制御ユニットは、各センサの検出結果に基づいてロボットを包括的に制御し、本出願に示す解決策は、単一の圧力センサ検出によって単一態様の測定結果を取得するだけでなく、ロボットが取得した環境における感知情報のタイプと品質とを増加することで、制御ユニットは、より全面的な検出結果を解析することができ、当該検出結果によって、ロボットが脚部アセンブリを介して移動することを制御し、ロボットの脚部アセンブリに対する制御効果を大幅に向上させ、ひいては足式ロボットの適用シーンを拡大する。
【0066】
本出願で提供されるロボット用の脚部アセンブリは、二足人間型ロボット、多足ロボットなどの異なる足式ロボットに適用することができ、又は、様々な直列又は並列多関節型ロボットの末端に適用することができ、環境とインタラクションする。足裏として足式ロボットプラットフォームに適用する場合、複雑な地形に適応することができ、制御アルゴリズムに接触状態のリアルタイムな効果的なフィードバックを提供し、ロボットのバランス制御効果及び通過能力を向上させる。エンドエフェクタとしてロボットアームのようなロボットプラットフォームに適用する場合、ロボットに豊富な環境感知情報を提供することができ、ロボットと環境との適応的で安全な接触インタラクションを実現する。図６を参照して、本出願の例示的な実施例による脚部アセンブリのロボットデバイスへの適用の概略図を示す。図６に示すように、当該足部ロボットは二足人型ロボットであり、当該ロボットはロボット本体１４０、制御ユニット１３０、及び脚部アセンブリ１００を含む。
【0067】
脚部アセンブリ１００は、ロボットが移動指令に従って移動するように、移動指令を実行する。
【0068】
移動指令は、制御ユニット１３０から脚部アセンブリ１００に送信されることができ、当該移動指令は、歩行指令とランニング指令とを含んでもよい。
【0069】
脚部アセンブリ１００に、現時点での環境情報を検出収集するための様々なタイプのセンサを取り付け、脚部アセンブリ１００は、制御ユニット１３０と電気的に接続され、検出収集された現時点での環境情報を制御ユニット１３０にアップロードし、制御ユニット１３０により環境情報を解析し、脚部アセンブリ１００へ移動指令を送信して、ロボットの次の時点の移動を制御する。
【0070】
以上のように、ロボット用の脚部アセンブリに第１の力センサ、距離センサ、ジェスチャセンサ及び第２の力センサを取り付けることによって、脚部アセンブリによる接触環境の全面的な検出を実現し、各センサの検出結果を制御ユニットにアップロードすることで、制御ユニットは、各センサの検出結果に基づいてロボットを包括的に制御し、本出願に示す解決策は、単一の圧力センサ検出によって単一態様の測定結果を取得するだけでなく、ロボットが取得した環境における感知情報のタイプと品質とを増加することで、制御ユニットは、より全面的な検出結果を解析することができ、当該検出結果によって、ロボットが脚部アセンブリを介して移動することを制御し、ロボットの脚部アセンブリに対する制御効果を大幅に向上させ、ひいては足式ロボットの適用シーンを拡大する。
【0071】
図７を参照して、本出願の例示的な実施例により提供されるロボット用の脚部アセンブリがセンシングする方法のフローチャートを示す。当該センシングする方法は、脚部アセンブリによって実行される。図７に示すように、当該センシングする方法は、次のステップを含む。
ステップ７０１では、第１の力センサによって足裏板が障害物に接触した後に受ける法線反力を検出し、法線反力のデータを取得する。
ステップ７０２では、距離センサによって足裏板の障害物からのリアルタイム距離を検出し、リアルタイム距離のデータを取得する。
ステップ７０３では、ジェスチャセンサによって足裏板の空間的な向きを検出し、足裏板の空間的な向き情報を取得する。
ステップ７０４では、第２の力センサによって足裏板が障害物に接触した後に受ける反力の合力を検出し、合力のベクトルデータを取得する。
ステップ７０５では、法線反力のデータ、リアルタイム距離のデータ、足裏板の空間的な向き情報、及び受けた反力の合力のベクトルデータをそれぞれ制御ユニットにアップロードする。
ステップ７０１では、第１の力センサによって足裏板が障害物に接触した後に受ける法線反力を検出し、法線反力のデータを取得する。
ステップ７０２では、距離センサによって足裏板の障害物からのリアルタイム距離を検出し、リアルタイム距離のデータを取得する。
ステップ７０３では、ジェスチャセンサによって足裏板の空間的な向きを検出し、足裏板の空間的な向き情報を取得する。
ステップ７０４では、第２の力センサによって足裏板が障害物に接触した後に受ける反力の合力を検出し、合力のベクトルデータを取得する。
ステップ７０５では、法線反力のデータ、リアルタイム距離のデータ、足裏板の空間的な向き情報、及び受けた反力の合力のベクトルデータをそれぞれ制御ユニットにアップロードする。
【0072】
可能な実現方式では、法線反力のデータ、リアルタイム距離のデータ、足裏板の空間的な向き情報、及び受けた反力の合力のベクトルデータは、対応するセンサによってリアルタイムで検出して得られたものである。
【0073】
可能な実現方式では、上記のステップ７０１、ステップ７０２、ステップ７０３及びステップ７０４は、同時に実行することができるか、又は同時に実行しないこともできる。同時に、制御ユニットは、法線反力のデータ、リアルタイム距離のデータ、足裏板の空間的な向き情報、及び受けた反力の合力のベクトルデータにおける少なくとも２つに基づいて解析し、現在環境を感知することができる。
【0074】
以上のように、ロボット用の脚部アセンブリに第１の力センサ、距離センサ、ジェスチャセンサ及び第２の力センサを取り付けることによって、脚部アセンブリによる接触環境の全面的な検出を実現し、各センサの検出結果を制御ユニットにアップロードすることで、制御ユニットは、各センサの検出結果に基づいてロボットを包括的に制御し、本出願に示す解決策は、単一の圧力センサ検出によって単一態様の測定結果を取得するだけでなく、ロボットが取得した環境における感知情報のタイプと品質とを増加することで、制御ユニットは、より全面的な検出結果を解析することができ、当該検出結果によって、ロボットが脚部アセンブリを介して移動することを制御し、ロボットの脚部アセンブリに対する制御効果を大幅に向上させ、ひいては足式ロボットの適用シーンを拡大する。
【0075】
本出願の他の実施形態は、本明細書及び本明細書に開示される本発明の実施から、当業者にとって容易に想到し得る。本出願は、本出願のいかなる変形、用途又は適応変化をカバーすることを意図し、これらの変形、用途又は適応変化は、本出願の一般的な原理に従い、本出願に開示されない本技術分野における公知常識又は慣用技術手段を含む。本明細書及び実施例は、単なる例示と見なされるべきであり、本出願の真の範囲及び精神は、添付の特許請求の範囲によって示される。
【0076】
本出願は、上記に説明され図面に示されている正確な構造に限定されず、その範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更を行うことができることを理解すべきである。本出願の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】