６脚歩行ロボットＬＡＮＤＭＡＳＴＥＲ

Tompeiが学生の頃に考案した、２群３脚式６脚歩行ロボット。２つのアルミハニカムフレームに垂直に取り付けられた３脚を交互に接地（自重支持）・引き上げ（遊脚）する間に、フレーム間をスライド・旋回することで移動する（構造下掲図参照）。構造が簡単で、わずか８自由度で急傾斜面や階段を移動できる。35度の階段や土斜面を自動で登降坂できる。重力方向の自重支持動作と水平移動動作が直交に分離・独立されている上、脚の自重支持時は負作動型電磁ブレーキでロックするので自重支持エネルギは殆ど不要。水平移動エネルギも加減速ロスのみであり、水平移動エネルギ効率が非常に高い。脚先にスライド式接地検知機構（特許）を備え、脚接地を高速かつ軟着地でき、歩容制御は自動化できて、オペレータは移動方向と登り降りのみを指示すればよい。本ロボットの特徴が評価され、全重４tonの大型急傾斜ロボットが開発試作された。尚、このロボットは社内コンテストで初代機が具現化され、その改良型であるが、全ての機械設計およびパワー系含む制御系電子回路、そして制御ソフトウェアの殆どをTompei自らが設計した愛機である。職務時間外に有志と作ったアングラ研究開発ロボット。2003年9月の日本ロボット学会デモや、その他行事でのデモも多数行った。

高さ約3mの小山を降坂するLAND MASTER-3。人工構造物上よりも、このような屋外の土の自然地形を歩行するほうが安定していた（脚先が土に食い込み安定するため）。
色々な歩行ロボットが発表されているが、このような、厳しめの屋外自然地形での歩行を実証した事例は、ほかで殆ど見かけない。

竣工年月		1990 / 9
総重量（＊１		82kg
全長		1403±310mm
全幅		1260mm
全高		958～1918mm
最大歩幅		620mm
最大登坂角（＊２		最大歩幅時	30°
		歩幅半分時	36°
最大歩行可能横傾斜		40°
最大歩行速度		平坦床上（＊３	6.2m/min
		30°登坂時	3.2m/min
最大超堤高		910mm
ペイロード		約30kg
駆動機構	脚伸縮	最大発生力	440N
		最大伸縮速度	450mm/s
		モータ	110W/24V
	フレーム間スライド	ストローク	±310mm
		モータ	40W/24V
	フレーム間旋回	ストローク	±48°
		モータ	40W/24V
電源		シールド鉛	24V/12Ah
制御装置		PC9801-UV11改造	V33 CPUボード搭載
操縦		無線ジョイスティック操作

階段（１段蹴上がり18cm、角度約30°）を登坂するLAND MASTER-3。操縦は無線操縦で行う。２本のジョイスティックのみで簡単に行えるのは大きな特長である。脚は３段伸縮式で、ストロークは約1m。最低姿勢約1mのロボットが自分とほぼ同じ高さを乗り越えられるという事例は、他ではあまり公開されていない。

人工芝が張られた30度の坂を降りるLAND MASTER-3。設計上36°まで登降坂できる。３脚づつの交互の接地歩容は全て半自動化されており、進行方向ジョイスティックを操作しながら踏み変えボタンを押すだけの簡単なものであった。傾斜センサを搭載しており、適宜、水平が保たれる。このような登坂・降坂を10回程度含め、連続20分以上歩行できるバッテリ（鉛電池）容量である。そのため、本機用に高効率FETサーボドライバをTompeiが設計し、後に機能拡張され「Titech Driver-1」として市販された。

頂部高さ80cmの台を乗り越えるところ。本機の最高乗り越え可能高さは約90cmであり、その時、最大高は190cmに達する。立って自重を支えている３つの脚は、負作動電磁ブレーキ（電源OFFでロックする）で保持されており、エネルギ消費は非常に少ない。もちろん、その間に地面や台が陥没などして傾けば、即座にブレーキを解除して脚モータが駆動されて転倒を防ぐ。

最低高姿勢状態。上掲の図面の高さ958mmの状態。アンテナの基部周辺の機器がメインコンピュータ、電源分配盤など。最頂部の黄色のパトライトを載せた箱は入出力インタフェースボードの入ったバスラック。また下段のフレーム下に吊り下げられている黒っぽい箱状のものは着脱式バッテリパック。

無線遠隔操縦で小山を登降坂するLAND MASTER-3。移動方向は指示するが、歩容制御、各脚の接地確認等は全て自動化されている。この試験では、最大35度程度の土斜面の昇降や等高線方向移動等を行い、写真の山頂付近で方向転換を行い、自然地形不整地における自在な移動能力を実証した。

トラックの荷台に乗り上がるLAND MASTER-3。荷台の高さは約70cmで、LAND MASTER-3は自重で重量で荷台が傾くと自動で傾斜補正を行い水平を保った。このように自分で乗り降りできるロボットであると、試験などの際の段取りが随分と楽である。

LAND MASTER-3の優れた特長である脚着地時２段減速機構。脚先接地部が脚先端部に対しスライド式になっていて、脚が完全に浮上している際（①）は脚は高速で下降する。やがて脚先接地部が接地（着地）し、脚先接地部が脚先端部に対してスリップする状態（②）になると、脚伸長を減速する。やがてスリップ端に達し、脚がロボット自重を支えるに十分な荷重を受けると（③）、脚伸長を停止して脚伸縮ををロックしてシーケンスが完了する。この方式により、脚を高速で下ろしても、最終的に各脚が荷重支持できることを確認しつつ軟着地でき、その自動化もし易かった。特に、下写真のような柔らかい不整地での歩行の際に、その安定感、安心感を実証した。

LAND MASTER-3の外観図。最大伸長状態を描いており、全高は1918mmとなっており、最低時は958mm。その差の960mmが脚ストロークである。メカストロークは1000mmであるが、両端部ストロークリミットに各20mmの余裕を取っている。上面図にあるsliding stroke 620mmが直進時の最大歩幅、rotational stroke 96°が歩幅中心時の最大旋回ストローク角度となる。