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ロボット開発のプロセス
TECHNOLOGY1

人間をモデルにして考えました。
2足歩行の原理を究明するに当たって、Hondaは人間を含むあらゆる歩行の観察研究と実験を行い、多くのデータを蓄積してきました。この研究と実験の成果を元に、人間と同じような「動歩行」の技術を確立しました。

脚の関節の位置
関節の配置については、人間の骨格を参考としました。
足の指と歩行機能について、指の付け根やかかとの関節部が体重を支える上で重要であることが判明しました。
足関節は、路面との接触感をもたらす役割を持っています。足関節が前後と左右に曲がるおかげで、通常の歩行時には前後方向が安定し、坂を横切る場合には左右方向の路面との接触感が高まります。膝関節と股関節は階段の昇降やまたぐ動作のために必要な関節です。以上からロボットシステムは、股関節・膝関節・足関節に相当する関節機能を持たせることにしました。
脚の関節の配置

脚の関節の可動範囲
歩行時の関節の可動範囲については、人間の階段昇降・平地歩行実験を行い、関節の動きを計測して、各関節の可動範囲としました。

脚の寸法、重量、重心位置
各脚部の重心位置については、「人間の身体の重心」を参考としました。

歩行時の脚の関節にかかるトルク
関節にかかるトルクについては、人間が歩行中の関節の動きと、その時々の床反力からの
ベクトルを測定することにより、最適トルクを求めることにしました。

歩行に関わるセンサー
人間は平衡感覚として次の三つの感覚を持っています。

●耳石による加速度の検知
●三半規管による角速度の検知
●筋肉や皮膚などにある深部知覚による関節動作角度・角速度・筋力・足裏の圧覚・皮膚触覚の検知

ロボットシステムには、歩行時の足の運動状態を知るものとして関節角度センサー、6軸力センサー、
姿勢を知るものとしてジャイロ・加速度センサーを用いるものとしました。

歩行における着地衝撃力
人間は柔らかな皮膚やかかと、また指関節の付け根で形成するアーチ構造など構造的な部分と、着地時に関節を屈曲し衝撃吸収力を働かせる動作的な部分の組み合わせで、衝撃力の緩和をはかっています。
人間の歩行実験・解析によると、歩行速度を速めると人間の衝撃緩和機能を働かせても床反力は大きくなり、2〜4km/hの歩行速度では体重の約1.2〜1.4倍、8km/hでは約1.8倍以上の荷重がかかることが解析されています。
ロボットにおいては、足部緩衝材とコンプライアンス制御により衝撃力の緩和を図る機構としています。

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