ヒューマノイドロボットの機構開発

1. 二重球面股関節

人間の脚部，特に，股関節は下左図のように，左右2つに分かれた球対偶で構成されており，脚部の対偶をカップリングさせて動かすことで，上半身に3自由度の回転を発生させます．
これに対し，右図のように2つの股関節の回転中心を1点で一致させると，脚部のカップリングなしで，上半身の3自由度の回転を生み出すことができます．これを二重球面股関節と呼んでいます．

2. ヒューマノイドロボットの設計・試作

二重球面股関節を導入したヒューマノイドロボットを設計試作しました．．
このロボットは二重球面股関節を持つだけでなく，以下の機構も搭載しています．
(a) 上半身重心位置補正機構
　二重球面股関節は，上半身の左右への動きをしにくくします．そこで下図のように，左右の股関節回転の差によって上半身をスライドさせる，差動型のスライド機構を搭載しています．
(b) 受動つま先関節
　歩行時における床との接触を確実なものにするために，つま先受動対偶を持っています．
(c) 分散型制御系
　モータを駆動するためのモータドライバが各モータの近く分散配置されています．モータドライバにはSH-2が搭載されており，各軸PD制御を行うと同時に，上半身に搭載されたホストPCとRS232Cによってデータ通信します．

3. 軽量型ヒューマノイドロボットの設計と試作

上記のヒューマノイドロボットの問題点を明確化し，新たなヒューマノイドロボットの設計・試作を行いました．このロボットは以下の特徴を持っています．
(a) 軽量化のための低自由度化
　軽量化することを目的として，足首ロール軸のアクチュエータを取り除き，受動対偶としました．また，これに伴いピッチ軸周りのアクチュエータを膝関節に搭載することが可能となり，脚部の感性モーメントを小さくすることが可能となりました．
(b) 受動つま先関節
　前回のもの同様，受動つま先関節を持っています．
(c) 高速分散型制御系
　モータドライバとホストPC間の通信にCuNetを導入しました．これは，メモリ共有型の通信方法で，モータドライバとPCがそれぞれメモリを持ち，これらのデータが等しくなるよう，高速の通信が行われています．これにより，PC，モータドライバは各自のメモリにアクセスするだけでデータの読み書きができます．


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