Hirose Fukushima Lab


作業移動型省自由度２足歩行ロボット YANBO III	BACK TO WALKING ROBOTS

Movie.1 歩行

Movie.2 マニピュレータ姿勢

Movie.3 車輪型移動

Movie.4 脚-車輪ハイブリッド移動

YANBO III

(2000～) 作業・移動型ロボットのひとつとして、対地適応性に優れた脚歩行型が有効であると考えられる。しかし一般に歩行機械は多くの自由度（多くのアクチュエータ）を必要とし、重量増加や機構の複雑化といった問題を生じやすい。この問題を解決するため、本研究では必要とする機能を出来る限り省自由度で実現し、同時にFig.1に示すように歩行のための機構を作業時にはハンドリング作業にも使用できる作業移動型省自由度２足歩行ロボットの開発を行っている。その実験モデルYANBO IIIの全体図と仕様をPhoto.1に示す。

Height	780[mm]
Depth	200[mm]
Width	456[mm]
Weight	13[kg]
Motors: Ankle Waist	DC 20[W] x 3 x 2 DC 75[W] x 2

Fig. 1 Concept of the Walking Manipulator

Photo.1 Overall view of YANBO III

不整地歩行は7自由度、作業は8自由度で行うことが可能であり(Fig.2)、この両方を行うために、本ロボットでは両足首を３自由度とし、それらを２自由度で連結する合計８自由度構成としている。

足首関節としては、Fig.3(a) に示すような可動範囲の広い片持ち構造の3自由度足首機構を導入した。これはロールおよびピッチ角が±90度回転、ヨー軸は無限回転を可能とするものである(Fig.3(b))。すでに通常の階段の昇降や、斜面での2足歩行を実現している（Photo2, 3）。

Fig. 2 The number of DOF for this robot

(a)

(b)

Fig.3 3-DOF Ankle joint mechanism

Photo.2 Stair climbing

Photo.3 Walking Locomotion on slopes

YAMBO IIIは歩行移動だけでなく車輪型移動も可能である。平地での高い移動性能を発揮するため車輪を装備すると結果的に重量が増加し歩行時や作業時の運動性能の低下を招きやすいが、本ロボットではFig.4に示すように足裏を僅かに傾けることで静的安定性を保ちながら、足裏円盤の無限回転運動を使って脚車輪走行を行う新しい移動法を導入している。そしてこの車輪回転運動を利用し直進・後進・旋回・側行などの全方向移動やFig.5に示す脚車輪走行と通常歩行を融合した脚車輪歩行も実現している。

Fig. 4 Wheeled Locomotion

Fig.5 Leg-Wheel Hybrid Locomotion

References:

米田完、太田祐介、村松雄介、玉木達也、広瀬茂男：作業移動型２足歩行ロボットの開発、第19回日本ロボット学会学術講演会 p841-842(2001)
Yusuke OTA, Kan YONEDA, Yusuke MURAMATSU and Shigeo HIROSE; "Development of Walking and Task Performing Robot with Bipedal Configuration", Proc. of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2001), pp.247-252(2001)
玉木達也, 太田祐介, 米田完, 広瀬茂男; 省自由度二足歩行ロボットの円盤型足裏によるハイブリッド移動, ロボティクス・メカトロニクス講演会'02 講演論文集, 1P1-L05, (2002)
Yusuke OTA, Kan YONEDA, Tatsuya TAMAKI and Shigeo HIROSE; "A Walking and Wheeled Hybrid Locomotion with Twin-Frame Structure Robot", Proc. of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2002), pp.2645-2651(2002)
Yusuke OTA, Tatsuya TAMAKI, Kan YONEDA and Shigeo HIROSE; "Versatile Hybrid Locomotion on Bipedal Configuration Robot", Proc. of SICE Annual conference 2002, pp.2639-2644 (2002)
Tatsuya TAMAKI, Yusuke OTA, Kan YONEDA and Shigeo HIROSE; "YANBO III: The Walking Manipulator with various locomotion styles", Video Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation, (2003)
Yusuke OTA, Tatsuya TAMAKI, Kan YONEDA and Shigeo HIROSE; "Development of Walking Manipulator with Versatile Locomotion", IEEE International Conference on Robotics and Automation, (2003)
米田完, 玉木達也, 太田祐介, 倉爪亮; ２足ロボットの省自由度構成, 日本ロボット学会誌 Vol.21 No.5, pp.546～553 (2003)
玉木達也, 米田完, 太田祐介, 広瀬茂男; 動的安定２足歩容の実時間簡易生成手法, 第21回日本ロボット学会学術講演会, 1G2a (2003)
"KeepWalking !!", http://www.age.jp/~t-tama/keepwalking/, (YANBO III 製作記サイト）