JPH09272083A - Two-foot walking robot - Google Patents

Two-foot walking robot

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Publication number
JPH09272083A
JPH09272083A JP8085441A JP8544196A JPH09272083A JP H09272083 A JPH09272083 A JP H09272083A JP 8085441 A JP8085441 A JP 8085441A JP 8544196 A JP8544196 A JP 8544196A JP H09272083 A JPH09272083 A JP H09272083A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
posture
value
posture detection
unit
robot
Prior art date
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Pending
Application number
JP8085441A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Watanabe
彰 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP8085441A priority Critical patent/JPH09272083A/en
Publication of JPH09272083A publication Critical patent/JPH09272083A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically correct an attitude detection error generated in an inertia sensor used in attitude detection, by estimating an attitude detection error due to an attitude detection part to correct its attitude value from movement of a robot obtained from the attitude detection part and an articulate angle detection part. SOLUTION: In an attitude detection part 22, on the basis of a rate gyro 21, an attitude of the body is detected, in an articulate angle detection part 23, each articulate angle of a leg part is detected, in a leg angle detection part 24, a front/rear angle of the leg part is detected. In an attitude detection error estimating part 25, from movement of a robot obtained from the attitude detection part 22 and the articulate angle detection part 23, an attitude detection error by the attitude detection part 22 is estimated. Further, in a coefficient multiplying part 26, a value, multiplying the estimated attitude detection error in the attitude detection error estimating part 25 by a prescribed coefficient, is added to an attitude detection value of the attitude detection part 22, to be corrected, an output of the coefficient multiplying part 26 is supplied to the attitude detection part 22, by a sampler 27.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばレートジ
ャイロ等の慣性センサを使った2足歩行ロボットの制御
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to control of a bipedal walking robot using an inertial sensor such as a rate gyro.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は従来の2足歩行ロボットの構造の
概略図である。この図において、1はロボットの右足、
2はエンコーダ内蔵モータRR、6はエンコーダ内蔵モ
ータLR、7はロボットの左足、9はエンコーダ内蔵モ
ータP、10は右足首角度センサ、11は左足首角度セ
ンサである。
2. Description of the Related Art FIG. 8 is a schematic view of the structure of a conventional bipedal walking robot. In this figure, 1 is the right leg of the robot,
2 is a motor RR with a built-in encoder, 6 is a motor LR with a built-in encoder, 7 is a left foot of the robot, 9 is a motor P with a built-in encoder, 10 is a right ankle angle sensor, and 11 is a left ankle angle sensor.

【0003】この2足歩行ロボットは、足首のトルクを
必要とせずに完全な動歩行を実現している。但し、従来
の2足歩行ロボットでは、姿勢検出のために図8の符号
10、11で示すように、足首角度センサ(前後、左
右)が必要であり、その角度及び各モータ2、6、9の
回転角を測定してロボットの姿勢を検出をしていた(参
考文献:日本機械学会論文集(C編)48巻433号
(昭57−9)p.1445〜1455 題名:竹馬形
2足歩行ロボットの動的歩行 著者:下山 勲)。
This bipedal walking robot achieves complete dynamic walking without the need for ankle torque. However, in the conventional bipedal walking robot, as shown by reference numerals 10 and 11 in FIG. 8, an ankle angle sensor (front and rear, left and right) is required for posture detection, and the angle and each motor 2, 6, 9 are used. The posture of the robot was detected by measuring the rotation angle of the robot (Reference: Proceedings of the Japan Society of Mechanical Engineers (C), Volume 433, No. 433 (Sho 57-9), pp. 1445 to 1455. Dynamic Walking of Walking Robot Author: Isao Shimoyama).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の2
足歩行ロボットは足首角度センサを用いて姿勢を検出し
ているため、地面の角度が既知でない場合や、地面に凹
凸がある場合、姿勢の検出に誤差を生じて歩行不能とな
るという問題点があった。
As described above, the conventional 2
Since the legged walking robot detects the posture using an ankle angle sensor, there is a problem that if the angle of the ground is unknown or the ground is uneven, an error will occur in the detection of the posture and it will be impossible to walk. there were.

【0005】本発明は前記のような問題点を解消するた
めになされたもので、姿勢検出に慣性センサを用いる。
しかし、慣性センサを用いる場合、慣性センサの性質
上、着地時の衝撃や振動により誤差が発生し且つ累積す
るため、その補正を行わなければ歩行不能となるという
問題点がある。
The present invention has been made to solve the above problems and uses an inertial sensor for posture detection.
However, when the inertial sensor is used, due to the nature of the inertial sensor, an error occurs and accumulates due to impact and vibration at the time of landing, and there is a problem that walking is impossible unless the error is corrected.

【0006】そこで本発明は、姿勢検出に慣性センサを
用い、且つ、慣性センサによって生じる姿勢検出誤差を
自動的に補正することができる2足歩行ロボットを得る
ことを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to obtain a bipedal walking robot which uses an inertial sensor for posture detection and which can automatically correct a posture detection error caused by the inertial sensor.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る2
足歩行ロボットは、慣性センサを用いて2足歩行ロボッ
トの胴体の姿勢を検出する姿勢検出部と、2足歩行ロボ
ットの脚部の各関節部の関節角を検出する関節角検出部
と、前記姿勢検出部と前記関節角検出部から得られるロ
ボットの動きから前記姿勢検出部による姿勢検出誤差を
推定する姿勢検出誤差推定部とを備え、その姿勢検出誤
差推定部の推定値を用いて前記姿勢検出部の姿勢値を補
正するように構成される。
2 according to the invention of claim 1
The legged robot includes a posture detection unit that detects the posture of the body of the bipedal robot using an inertial sensor, a joint angle detection unit that detects the joint angle of each joint of the leg of the bipedal robot, and A posture detection unit and a posture detection error estimation unit that estimates a posture detection error by the posture detection unit from the movement of the robot obtained from the joint angle detection unit, and the posture is calculated using the estimated value of the posture detection error estimation unit. It is configured to correct the attitude value of the detector.

【0008】請求項2の発明に係る2足歩行ロボット
は、前記姿勢検出誤差推定部が、前記姿勢検出部により
検出された姿勢値と前記関節角検出部により検出された
各関節部の関節角とから胴体の姿勢を推定し、このよう
にして得られた推定姿勢値と前記姿勢検出部により検出
された姿勢値との差を姿勢検出誤差として求める。
In the bipedal walking robot according to a second aspect of the present invention, the posture detection error estimator estimates the posture value detected by the posture detector and the joint angle of each joint detected by the joint angle detector. The posture of the body is estimated from the above, and the difference between the estimated posture value thus obtained and the posture value detected by the posture detection unit is obtained as a posture detection error.

【0009】請求項3の発明に係る2足歩行ロボット
は、前記姿勢検出誤差推定部により推定された姿勢検出
誤差に所定の係数を乗算した値を前記姿勢検出部の姿勢
検出値に加えて補正するための係数乗算部をさらに備え
る。
In the bipedal walking robot according to a third aspect of the present invention, a value obtained by multiplying the posture detection error estimated by the posture detection error estimation unit by a predetermined coefficient is added to the posture detection value of the posture detection unit and corrected. A coefficient multiplication unit for performing the above is further provided.

【0010】請求項4の発明に係る2足歩行ロボット
は、慣性センサを用いて前記胴体の姿勢を検出する姿勢
検出部と、前記脚部の歩行速度指令値を発生する歩行速
度指令部と、前記脚部の実際の歩行速度を検出する歩行
速度演算部と、前記歩行速度指令値と前記歩行速度演算
部により検出された実際の歩行速度とを基にして前記姿
勢検出部の姿勢値を補正する補正値演算部とを備える。
A bipedal walking robot according to a fourth aspect of the present invention comprises a posture detecting section for detecting the posture of the body using an inertial sensor, and a walking speed commanding section for generating a walking speed command value for the legs. A walking speed calculation unit that detects the actual walking speed of the leg, and a posture value of the posture detection unit is corrected based on the walking speed command value and the actual walking speed detected by the walking speed calculation unit. And a correction value calculation unit for

【0011】請求項5の発明に係る2足歩行ロボット
は、前記補正値演算部が、前記歩行速度演算部の出力値
から前記歩行速度指令部の出力値を減算し、このように
して得られた値に対して所定の定数と1歩に要した時間
とを乗算して補正値を求めるように構成される。
In the bipedal walking robot according to the invention of claim 5, the correction value calculation unit subtracts the output value of the walking speed command unit from the output value of the walking speed calculation unit, and is obtained in this way. This value is multiplied by a predetermined constant and the time required for one step to obtain a correction value.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0013】実施の形態1.図1は本発明の第1の実施
の形態による2足歩行ロボットの全体構成を示す概略図
である。1はロボットの右足、2は右足1を左右に動か
すエンコーダ内蔵モータRR、3はエンコーダ内蔵モー
タRR2を前後に動かすエンコーダ内蔵モータRP、4
はロボットの胴体、5は左足7を動かすエンコーダ内蔵
モータLP、6は左足7を左右に動かすエンコーダ内蔵
モータLR、7はロボットの左足、8はロボットの胴体
に固定された慣性センサとしての3軸レートジャイロで
ある。次に各部の相互関係について述べる。ロボットの
右足1の一端(上端)は第1エンコーダ内蔵モータRR
2に固定されており、第1エンコーダ内蔵モータRR2
の回転軸は第2エンコーダ内蔵モータRP3の回転軸に
固定されている。第2モータRP3は胴体4に固定され
ている。第3エンコーダ内蔵モータLP5は胴体4に固
定されており、この第3エンコーダ内蔵モータLP5の
回転軸は第4エンコーダ内蔵モータLR6の回転軸に固
定されている。左足7の一端(上端)は第4エンコーダ
内蔵モータLR6に固定されている。
Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a bipedal walking robot according to a first embodiment of the present invention. 1 is the right foot of the robot, 2 is the encoder built-in motor RR that moves the right foot 1 left and right, 3 is the encoder built-in motor RP that moves the encoder built-in motor RR2 back and forth, 4
Is a body of the robot, 5 is a motor LP with a built-in encoder that moves the left foot 7, 6 is a motor LR with a built-in encoder that moves the left foot 7 to the left and right, 7 is the left foot of the robot, and 8 is a three-axis inertial sensor fixed to the body of the robot It is a rate gyro. Next, the mutual relation of each part will be described. One end (upper end) of the right foot 1 of the robot has a first encoder built-in motor RR
It is fixed to 2 and the first encoder built-in motor RR2
The rotation shaft of is fixed to the rotation shaft of the second encoder built-in motor RP3. The second motor RP3 is fixed to the body 4. The third encoder built-in motor LP5 is fixed to the body 4, and the rotation shaft of the third encoder built-in motor LP5 is fixed to the rotation shaft of the fourth encoder built-in motor LR6. One end (upper end) of the left foot 7 is fixed to the fourth encoder built-in motor LR6.

【0014】次に動作について説明する。このロボット
は第4エンコーダ内蔵モータLR6、第2エンコーダ内
蔵モータRR3をリズミカルに動かすことにより、左右
の運動を発生させて片足を交互に浮かす。以後、浮いた
足を遊脚、接地している足を支持脚と呼ぶ。第2エンコ
ーダ内蔵モータRP3及び第3エンコーダ内蔵モータL
P5により支持脚、胴体4、遊脚の前後の位置関係を制
御して前後の運動を行わせる。各エンコーダ内蔵モータ
2、3、5、6の各エンコーダにより各関節角を検出し
ており、また、3軸レートジャイロ8の出力から胴体の
姿勢を計算し、その値と各関節角から、各足1、7の角
度を求める。
Next, the operation will be described. The robot rhythmically moves the fourth encoder built-in motor LR6 and the second encoder built-in motor RR3 to generate left and right movements so that one foot floats alternately. Hereinafter, the floating foot is called the free leg, and the grounded foot is called the supporting leg. Second encoder built-in motor RP3 and third encoder built-in motor L
The front-rear positional relationship between the support leg, the body 4, and the free leg is controlled by P5 to perform the front-back movement. Each joint angle is detected by each encoder of each motor with built-in encoder 2, 3, 5, and 6. Also, the posture of the body is calculated from the output of the three-axis rate gyro 8, and each value is calculated from each joint angle. Find the angles of legs 1 and 7.

【0015】歩行中の前後の動きの概略は図2のように
なる。遊脚(左足)がある程度上がったら遊脚を前に振
り出す。支持脚(右足)はそれまでの速度及び重力の影
響を受けながら前に倒れて行き遊脚が着地する。ここで
支持脚が交替し、支持脚だった右足が遊脚となり上がっ
て行く。この動作を繰り返して歩行を行う。
The outline of the forward and backward movement during walking is as shown in FIG. When the swing leg (left foot) rises to some extent, swing the swing leg forward. The supporting leg (right leg) falls forward while being affected by the speed and gravity until then, and the free leg lands. Here, the supporting legs change, and the right leg, which was the supporting leg, becomes a free leg and goes up. This operation is repeated to walk.

【0016】図3の形態1の制御部の概略構成を表すブ
ロック図である。21は慣性センサとしてのレートジャ
イロ、22はレートジャイロ21の基にして2足ロボッ
トの胴体の姿勢(鉛直軸に対する傾き)を検出する姿勢
検出部、23は脚部(右足、左足)の各関節の角度を検
出する関節角検出部、24は脚部の前後角(鉛直軸に対
する角度)を検出する脚角度検出部、25は姿勢検出部
22と関節角検出部23から得られるロボットの動きか
ら姿勢検出部22による姿勢検出誤差を推定する姿勢検
出誤差推定部、26は姿勢検出誤差推定部25により推
定された姿勢検出誤差に所定の係数を乗算した値を姿勢
検出部22の姿勢検出値に加えて補正するための係数乗
算部、27は係数乗算部26の出力を姿勢検出部22に
供給するサンプラである。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a control unit of the form 1 of FIG. 3. Reference numeral 21 is a rate gyro as an inertial sensor, 22 is a posture detection unit that detects the posture (inclination with respect to the vertical axis) of the body of the biped robot based on the rate gyro 21, and 23 is each joint of the leg (right foot, left foot) The joint angle detection unit that detects the angle of the leg, 24 is the leg angle detection unit that detects the longitudinal angle of the leg (the angle with respect to the vertical axis), and 25 is the movement of the robot obtained from the posture detection unit 22 and the joint angle detection unit 23. A posture detection error estimation unit that estimates a posture detection error by the posture detection unit 22 is a posture detection value of the posture detection unit 22 that is a value obtained by multiplying the posture detection error estimated by the posture detection error estimation unit 25 by a predetermined coefficient. In addition, a coefficient multiplication unit for correction, and 27 is a sampler that supplies the output of the coefficient multiplication unit 26 to the posture detection unit 22.

【0017】次に、姿勢検出誤差推定部の誤差推定方法
について述べる。第1図のような竹馬型歩行ロボットの
片足支持時の挙動は、遊脚の影響が少ないときは、図2
から分かるように、倒立振子として近似できる。図4の
θ(t)は時刻tの支持脚の角度(鉛直を0とする)を
表しているが、倒立振子を線形近似した場合、時刻t=
0のときのθ(t)をθ(0)とおき、また、そのとき
の時間微分dθ(t)/dtをθ’(0)とおくと、θ
(t)は、
Next, the error estimation method of the attitude detection error estimation unit will be described. The behavior of the stilt-type walking robot as shown in FIG. 1 when supporting one foot is as shown in FIG.
As you can see, it can be approximated as an inverted pendulum. In FIG. 4, θ (t) represents the angle of the supporting leg at time t (the vertical is 0), but when the inverted pendulum is linearly approximated, time t =
If θ (t) at 0 is θ (0) and the time derivative dθ (t) / dt at that time is θ ′ (0), then θ
(T)

【0018】[0018]

【数1】 となる。但し、kは定数。[Equation 1] Becomes However, k is a constant.

【0019】図5のように、1歩のうち遊脚が着地する
直前の時刻をt=0、また、時刻をさかのぼって遊脚が
動きだす直前の時刻をt=-Tとし、t=-Tでのθ
(t)をθ(-T)とおくと、
As shown in FIG. 5, t = 0 is the time immediately before the landing of the free leg in one step, and t = -T is the time immediately before the start of the free leg moving backward. At θ
If (t) is θ (-T),

【0020】[0020]

【数2】 となる。(t=0をこのように定義したのは、1歩のう
ちでdθ(t)/dtのノイズが少ないからである。ま
た、t=-Tをこのように定義したのは、遊脚の動きに
よるノイズが少なく、且つ、支持脚交替による振動が減
衰しているからである。)
[Equation 2] Becomes (T = 0 is defined in this way because the noise of dθ (t) / dt is small in one step. In addition, t = -T is defined in this way because This is because there is little noise due to movement, and the vibration due to support leg replacement is attenuated.)

【0021】歩行ロボットにおいて、遊脚は歩行のため
に大きく動かされ、t=-Tからt=0までにΔφだけ
動くが、初期に大きく動くため、時刻t=-Tの直後に
瞬時にΔφだけ動いたと近似できる。このとき支持脚の
運動の式に、その反動による項を加えることにより精度
をあげることができ、
In the walking robot, the swing leg is largely moved for walking and moves by Δφ from t = -T to t = 0. However, since the initial movement is large, Δφ is instantaneously changed immediately after time t = -T. It can be approximated as moving. At this time, the accuracy can be improved by adding a term due to the reaction to the equation of the movement of the supporting leg,

【0022】[0022]

【数3】 αは定数、と近似できる。(Equation 3) α can be approximated as a constant.

【0023】ここで、各関節角及び胴体の姿勢検出値か
ら計算される支持脚の前後角の測定値をΘ(t)と表
し、時刻t=-T、t=0のΘ(t)をそれぞれ、Θ(-
T)、Θ(0)とあらわす。このとき、姿勢検出誤差が
t=-Tからt=0まで一定であったと仮定し、その測
定誤差をeとおくと、測定値Θ(-T)、Θ(0)は、
Here, the measured value of the longitudinal angle of the supporting leg calculated from each joint angle and the detected posture value of the body is represented as Θ (t), and Θ (t) at time t = -T, t = 0. Θ (-
Represented as T) and Θ (0). At this time, assuming that the attitude detection error is constant from t = -T to t = 0, and the measurement error is set as e, the measured values Θ (-T) and Θ (0) are

【0024】[0024]

【数4】 と表される。(Equation 4) It is expressed as

【0025】これを式(3)に代入することにより、By substituting this into equation (3),

【0026】[0026]

【数5】 となる。(Equation 5) Becomes

【0027】よってTherefore

【数6】 となり、t=0での支持脚の角度はΘ(0)−eと推定
される。このeが姿勢検出誤差演算部25の出力であ
る。
(Equation 6) And the angle of the supporting leg at t = 0 is estimated to be Θ (0) -e. This e is the output of the posture detection error calculation unit 25.

【0028】実施の形態2.図6は本発明の他の実施の
形態2を示す構成図である。図6において、28は脚部
の歩行速度指令値を発生する歩行速度指令部、29は1
歩の距離とそれに要した時間から実際の平均歩行速度を
計算する歩行速度演算部、30は歩行速度指令部28の
値と歩行速度演算部29の値とから姿勢検出補正値を求
める補正値演算部、27はサンプラ、21は慣性センサ
としてのレートジャイロ、22はレートジャイロ21の
出力と、サンプラ27を通った補正値演算部30の出力
とから姿勢を計算する姿勢検出部である。
Embodiment 2 FIG. 6 is a configuration diagram showing another embodiment 2 of the present invention. In FIG. 6, 28 is a walking speed command unit that generates a walking speed command value for the leg, and 29 is 1
A walking speed calculation unit that calculates an actual average walking speed from the walking distance and the time required for it, and a correction value calculation unit 30 that obtains a posture detection correction value from the values of the walking speed command unit 28 and the walking speed calculation unit 29. Reference numeral 27 is a sampler, 21 is a rate gyro as an inertial sensor, and 22 is an attitude detector that calculates an attitude from the output of the rate gyro 21 and the output of the correction value calculator 30 that has passed through the sampler 27.

【0029】次にこの実施の形態の動作について説明す
る。図1に示すような倒立振子型の2足歩行ロボットに
おいて、脚の地面に対する角度は、胴体に取り付けられ
たレートジャイロの値から計算される姿勢検出部の出力
と各関節角とから計算される。よって、実際の姿勢の前
後角(前を正とする)が、姿勢検出部により計測された
値より前に傾いている場合、後述のように、次の1歩で
の前方への加速度が大きくなり、歩行速度(前向きを正
とする)は増加する。また、逆に後に傾いている場合、
次の1歩での前方への加速度は小さくなり歩行速度は減
少する。すなわち、姿勢検出部22の前後角の誤差が正
の場合には歩行速度は減少し、負の場合には歩行速度は
増加する。そこで、遊脚が着地するたびに、補正値演算
部30において、歩行速度演算部29の値から歩行速度
指令部29の値を減算し、その値に対してある適切な定
数γと1歩に要した時間とを乗算し補正値演算部30の
出力とする。この補正値演算部22の出力をサンプラ2
7で1歩に1度遊脚姿勢検出部24の前後角に加え、そ
れを姿勢検出部22の新たな値とする。これにより姿勢
検出部22の前後角の誤差を減少させるとともに誤差の
累積を防いで、安定した歩行を実現することができる。
Next, the operation of this embodiment will be described. In an inverted pendulum type bipedal robot as shown in FIG. 1, the angle of the leg with respect to the ground is calculated from the output of the posture detection unit calculated from the value of the rate gyro attached to the body and each joint angle. . Therefore, when the front-back angle of the actual posture (the front is positive) is tilted before the value measured by the posture detection unit, the forward acceleration in the next one step is large as described later. And the walking speed (positive forward) increases. On the contrary, if it is tilted backward,
In the next one step, the forward acceleration is reduced and the walking speed is reduced. That is, when the error in the front-back angle of the posture detection unit 22 is positive, the walking speed decreases, and when it is negative, the walking speed increases. Therefore, each time the swing leg lands, the correction value calculation unit 30 subtracts the value of the walking speed command unit 29 from the value of the walking speed calculation unit 29, and a certain constant γ and one step are set for the value. It is multiplied by the required time to obtain the output of the correction value calculation unit 30. The output of this correction value calculation unit 22 is applied to the sampler 2
Once every 7 steps in addition to the front-back angle of the swing leg posture detection unit 24, it is set as a new value of the posture detection unit 22. As a result, it is possible to reduce the error in the front-rear angle of the posture detection unit 22 and prevent the error from accumulating, thereby realizing stable walking.

【0030】ここで、姿勢検出部22の誤差による次の
1歩への影響について述べる。例えば、図7のように、
胴体は姿勢検出部22の出力の前後値が零になるように
制御されているとし、実際の前後角(前を正とする)が
姿勢検出部22の値より前にηだけ傾いているとする。
すなわち、姿勢検出部22の前後角の誤差はーηであ
る。またこのとき、速度指令値を維持するための遊脚の
着地時の鉛直軸に対する角度(左回りを正)がζである
とする。遊脚の制御は姿勢検出部22の出力と各関節角
により行われているので、姿勢検出部22に前記誤差が
ある場合、遊脚の着地時の角度は図7の下の図ように、
ζーηとなる。このように、実際の姿勢が姿勢検出部2
2の値より前に傾いていると、遊脚が着地し支持脚とな
ったときの角度が前方に傾くため前方への加速度が増加
する。
Now, the influence of the error of the posture detecting unit 22 on the next one step will be described. For example, as shown in Figure 7,
It is assumed that the body is controlled so that the front-back value of the output of the posture detection unit 22 becomes zero, and that the actual front-back angle (the front is positive) is inclined by η before the value of the posture detection unit 22. To do.
That is, the error in the front-back angle of the posture detection unit 22 is −η. Further, at this time, it is assumed that the angle (positive in the counterclockwise direction) with respect to the vertical axis during landing of the free leg for maintaining the speed command value is ζ. Since the control of the free leg is performed by the output of the posture detection unit 22 and each joint angle, when the posture detection unit 22 has the above-mentioned error, the angle at the time of landing of the free leg is as shown in the lower diagram of FIG.
ζ-η. In this way, the actual posture is determined by the posture detection unit 2
When leaning forward from the value of 2, the angle when the free leg lands and becomes a support leg leans forward, and the forward acceleration increases.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、レート
ジャイロ等の慣性センサを姿勢検出に用い、且つ、その
検出誤差を姿勢検出誤差推定部により推定して、慣性セ
ンサによる検出誤差を自動的に補正することができるの
で、慣性センサによる姿勢検出誤差が累積することがな
く、2足歩行ロボットは、地面の形状が未知であって
も、歩行できるという効果がある。
As described above, according to the present invention, an inertial sensor such as a rate gyro is used for attitude detection, and the detection error is estimated by the attitude detection error estimation unit to detect the error detected by the inertial sensor. Since it can be automatically corrected, the posture detection error due to the inertial sensor does not accumulate, and the bipedal walking robot has an effect that it can walk even if the ground shape is unknown.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の2足歩行ロボットの概観図である。FIG. 1 is a schematic view of a bipedal walking robot of the present invention.

【図2】 2足歩行ロボットの歩行の様子を横から見た
模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a walking state of a bipedal walking robot as seen from the side.

【図3】 本発明の実施の形態1を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図4】 倒立振子の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an inverted pendulum.

【図5】 実施の形態1の歩中の挙動を示す説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing behavior during walking according to the first embodiment.

【図6】 本発明の実施の形態2を示すブロック図であ
る。
FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図7】 実施の形態2の姿勢検出誤差の影響を示す説
明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the influence of a posture detection error according to the second embodiment.

【図8】 従来例の2足歩行ロボットの概観図である。FIG. 8 is a schematic view of a conventional bipedal walking robot.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 レートジャイロ、22 姿勢検出部、23 関節
角検出部、25 姿勢検出誤差推定部、28 速度指令
部、29 歩行速度演算部、30 補正値演算部。
21 rate gyro, 22 posture detection unit, 23 joint angle detection unit, 25 posture detection error estimation unit, 28 speed command unit, 29 walking speed calculation unit, 30 correction value calculation unit.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 胴体とその胴体に接続された2本の脚部
を有する2足歩行ロボットにおいて、慣性センサを用い
て前記胴体の姿勢を検出する姿勢検出部と、前記脚部の
各関節部の関節角を検出する関節角検出部と、前記姿勢
検出部と前記関節角検出部から得られるロボットの動き
から前記姿勢検出部による姿勢検出誤差を推定する姿勢
検出誤差推定部とを備え、その姿勢検出誤差推定部の推
定値を用いて前記姿勢検出部の姿勢値を補正することを
特徴とする2足歩行ロボット。
1. A bipedal robot having a torso and two legs connected to the torso, and a posture detector that detects the posture of the torso using an inertial sensor, and each joint of the legs. A joint angle detection unit that detects the joint angle of the robot, and a posture detection error estimation unit that estimates a posture detection error by the posture detection unit from the movement of the robot obtained from the posture detection unit and the joint angle detection unit. A bipedal walking robot, characterized in that the posture value of the posture detection unit is corrected using the estimated value of the posture detection error estimation unit.
【請求項2】 前記姿勢検出誤差推定部は、前記姿勢検
出部により検出された姿勢値と前記関節角検出部により
検出された各関節部の関節角とから胴体の姿勢を推定
し、このようにして得られた推定姿勢値と前記姿勢検出
部により検出された姿勢値との差を姿勢検出誤差として
求めることを特徴とする請求項1記載の2足歩行ロボッ
ト。
2. The posture detection error estimation unit estimates the posture of the body from the posture value detected by the posture detection unit and the joint angle of each joint detected by the joint angle detection unit. 2. The bipedal walking robot according to claim 1, wherein a difference between the estimated posture value obtained in step S3 and the posture value detected by the posture detection unit is obtained as a posture detection error.
【請求項3】 前記姿勢検出誤差推定部により推定され
た姿勢検出誤差に所定の係数を乗算した値を前記姿勢検
出部の姿勢検出値に加えて補正するための係数乗算部を
さらに備えることを特徴とする請求項2記載の2足歩行
ロボット。
3. A coefficient multiplication unit for adding a value obtained by multiplying the posture detection error estimated by the posture detection error estimation unit by a predetermined coefficient to the posture detection value of the posture detection unit to correct the value. The bipedal walking robot according to claim 2, wherein the bipedal walking robot is provided.
【請求項4】 胴体とその胴体に接続された2本の脚部
を有する2足歩行ロボットにおいて、慣性センサを用い
て前記胴体の姿勢を検出する姿勢検出部と、前記脚部の
歩行速度指令値を発生する歩行速度指令部と、前記脚部
の実際の歩行速度を検出する歩行速度演算部とを備え、
前記歩行速度指令値と前記歩行速度演算部により検出さ
れた実際の歩行速度とを基にして前記姿勢検出部の姿勢
値を補正する補正値演算部とを備えることを特徴とする
2足歩行ロボット。
4. A bipedal walking robot having a torso and two legs connected to the torso, a posture detection unit for detecting the posture of the torso using an inertial sensor, and a walking speed command for the legs. A walking speed command unit that generates a value, and a walking speed calculation unit that detects the actual walking speed of the leg,
A bipedal walking robot, comprising: a correction value calculation unit that corrects the posture value of the posture detection unit based on the walking speed command value and the actual walking speed detected by the walking speed calculation unit. .
【請求項5】 前記補正値演算部は、前記歩行速度演算
部の出力値から前記歩行速度指令部の出力値を減算し、
このようにして得られた値に対して所定の定数と1歩に
要した時間とを乗算して補正値を求めることを特徴とす
る請求項4記載の2足歩行ロボット。
5. The correction value calculation unit subtracts the output value of the walking speed command unit from the output value of the walking speed calculation unit,
5. The bipedal walking robot according to claim 4, wherein the value obtained in this way is multiplied by a predetermined constant and the time required for one step to obtain a correction value.
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