JP2000296484A - 関節機構の制御装置及び方法、関節装置、並びにロボット装置及びその制御方法 - Google Patents
関節機構の制御装置及び方法、関節装置、並びにロボット装置及びその制御方法Info
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- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】関節機構やロボット装置の構成を簡易化か難か
った。 【解決手段】関節機構の制御装置及び方法並びにロボッ
ト装置及びその制御方法において、関節機構のアクチュ
エータに供給される駆動電流の電流値を検出する電流検
出手段と、電流検出手段により検出された電流値に基づ
いて、アクチュエータの出力軸に与えられる外力による
トルクの大きさを検出する外力トルク検出手段とを設け
るようにした。また関節装置及びロボット装置におい
て、アクチュエータに回転トルクを生成するモータ部
と、モータ部を駆動制御するモータ制御手段とを設け、
モータ制御手段をモータ部内に配設するようにした。
った。 【解決手段】関節機構の制御装置及び方法並びにロボッ
ト装置及びその制御方法において、関節機構のアクチュ
エータに供給される駆動電流の電流値を検出する電流検
出手段と、電流検出手段により検出された電流値に基づ
いて、アクチュエータの出力軸に与えられる外力による
トルクの大きさを検出する外力トルク検出手段とを設け
るようにした。また関節装置及びロボット装置におい
て、アクチュエータに回転トルクを生成するモータ部
と、モータ部を駆動制御するモータ制御手段とを設け、
モータ制御手段をモータ部内に配設するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は関節機構の制御装置
及び方法、関節装置、並びにロボット装置及びその制御
方法に関し、例えば２足歩行型ロボットに適用して好適
なものである。
及び方法、関節装置、並びにロボット装置及びその制御
方法に関し、例えば２足歩行型ロボットに適用して好適
なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、２足歩行型ロボットにおいては、
胴体部ユニットに股関節機構を介して一対の脚部ユニッ
トが連結されることにより構成されている。また各脚部
ユニットは、大腿部及び下腿部を膝関節機構を介して連
結すると共に下腿部に足首関節機構を介して足部が連結
されることにより形成されている。
胴体部ユニットに股関節機構を介して一対の脚部ユニッ
トが連結されることにより構成されている。また各脚部
ユニットは、大腿部及び下腿部を膝関節機構を介して連
結すると共に下腿部に足首関節機構を介して足部が連結
されることにより形成されている。
【０００３】そしてかかる２足歩行型ロボットでは、各
関節機構に必要な自由度数分のアクチュエータ（通常は
ＡＣ（Alternating Current ）サーボモータであり、以
下においてはモータであるものとする）が組み込まれお
り、これら各関節機構の各モータをそれぞれ個別に駆動
制御して各脚部ユニットを所定パターンで駆動すること
によりロボット全体として歩行動作を行い得るようにな
されている。
関節機構に必要な自由度数分のアクチュエータ（通常は
ＡＣ（Alternating Current ）サーボモータであり、以
下においてはモータであるものとする）が組み込まれお
り、これら各関節機構の各モータをそれぞれ個別に駆動
制御して各脚部ユニットを所定パターンで駆動すること
によりロボット全体として歩行動作を行い得るようにな
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところでかかる２足歩
行型ロボットでは、足首関節機構や足部に圧力センサ、
傾斜角センサ、加速度センサ及びマイクロスイッチ等の
種々のセンサが配設されている。そしてかかる２足歩行
型ロボットでは、歩行動作時、これらセンサの出力に基
づいて足部の裏面が常に歩行路面に倣うように足部の傾
きを制御することにより、歩行路面が傾斜や凹凸を有す
る不整地面であった場合においても安定して歩行動作を
行い得るように構築されている。
行型ロボットでは、足首関節機構や足部に圧力センサ、
傾斜角センサ、加速度センサ及びマイクロスイッチ等の
種々のセンサが配設されている。そしてかかる２足歩行
型ロボットでは、歩行動作時、これらセンサの出力に基
づいて足部の裏面が常に歩行路面に倣うように足部の傾
きを制御することにより、歩行路面が傾斜や凹凸を有す
る不整地面であった場合においても安定して歩行動作を
行い得るように構築されている。
【０００５】ところが実際にこのようなセンサを足首関
節機構や足部に取り付けた場合、当該センサの重量分だ
けロボット全体の重量が増加すると共に、これらセンサ
をロボット内部の制御系と電気的に接続するための配線
も必要となってロボット全体としての構成が煩雑となる
問題があった。またセンサを取り付けた場合には、ロボ
ット内部の制御系においてセンサ情報をソフトウェア的
に処理する必要があり、その分歩行制御が煩雑となる問
題があった。
節機構や足部に取り付けた場合、当該センサの重量分だ
けロボット全体の重量が増加すると共に、これらセンサ
をロボット内部の制御系と電気的に接続するための配線
も必要となってロボット全体としての構成が煩雑となる
問題があった。またセンサを取り付けた場合には、ロボ
ット内部の制御系においてセンサ情報をソフトウェア的
に処理する必要があり、その分歩行制御が煩雑となる問
題があった。
【０００６】また従来の２足歩行型ロボットでは、例え
ば図２３に示すように、ロボット全体の動作制御を司る
メイン制御部１が多軸コントローラ２を介して各モータ
３（３−１〜３−ｎ）と接続され、メイン制御部１から
出力される制御指令に基づいて多軸コントローラ２が各
モータ３をそれぞれ個別に指定された状態に制御するよ
うに構成されている。
ば図２３に示すように、ロボット全体の動作制御を司る
メイン制御部１が多軸コントローラ２を介して各モータ
３（３−１〜３−ｎ）と接続され、メイン制御部１から
出力される制御指令に基づいて多軸コントローラ２が各
モータ３をそれぞれ個別に指定された状態に制御するよ
うに構成されている。
【０００７】ところがかかる２足歩行型ロボットでは、
多軸コントローラ２及びモータ３を接続するケーブルと
して、回転駆動用に３本（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）、回転
位置センサ用に４本（Ａ相、Ｂ相及びＺ相）、ＡＢＳ位
置シリアル信号用に１本の合計７本のケーブル４を必要
とし、このためロボット全体としての配線量が多いこと
から構成が煩雑となる問題があった。
多軸コントローラ２及びモータ３を接続するケーブルと
して、回転駆動用に３本（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）、回転
位置センサ用に４本（Ａ相、Ｂ相及びＺ相）、ＡＢＳ位
置シリアル信号用に１本の合計７本のケーブル４を必要
とし、このためロボット全体としての配線量が多いこと
から構成が煩雑となる問題があった。
【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、構成を簡易化し得る関節機構の制御装置及び方法、
関節装置、並びにロボット装置及びその制御方法を提案
しようとするものである。
で、構成を簡易化し得る関節機構の制御装置及び方法、
関節装置、並びにロボット装置及びその制御方法を提案
しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、関節機構の制御装置において、関
節機構を駆動するアクチュエータの駆動電流の電流値を
検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出され
た電流値に基づいて、アクチュエータの出力軸に与えら
れる外力によるトルクの大きさを検出する外力トルク検
出手段とを設けるようにした。この結果この制御装置で
は、センサ等を必要とすることなく第１又は第２のリン
クに与えられる外力を求めることができる。
め本発明においては、関節機構の制御装置において、関
節機構を駆動するアクチュエータの駆動電流の電流値を
検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出され
た電流値に基づいて、アクチュエータの出力軸に与えら
れる外力によるトルクの大きさを検出する外力トルク検
出手段とを設けるようにした。この結果この制御装置で
は、センサ等を必要とすることなく第１又は第２のリン
クに与えられる外力を求めることができる。
【００１０】また本発明においては、関節機構の制御方
法において、関節機構を駆動するアクチュエータの駆動
電流の電流値を検出する第１のステップと、検出した電
流値に基づいて、アクチュエータの出力軸に与えられる
外力によるトルクの大きさを検出する第２のステップと
を設けるようにした。 この結果この制御方法によれ
ば、センサ等を必要とすることなく第１又は第２のリン
クに与えられる外力を求めることができる。
法において、関節機構を駆動するアクチュエータの駆動
電流の電流値を検出する第１のステップと、検出した電
流値に基づいて、アクチュエータの出力軸に与えられる
外力によるトルクの大きさを検出する第２のステップと
を設けるようにした。 この結果この制御方法によれ
ば、センサ等を必要とすることなく第１又は第２のリン
クに与えられる外力を求めることができる。
【００１１】さらに本発明においては、ロボット装置に
おいて、関節機構のアクチュエータの駆動電流の電流値
を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出さ
れた電流値に基づいて、アクチュエータの出力軸に与え
られる外力によるトルクの大きさを検出する外力トルク
検出手段とを設けるようにした。この結果このロボット
装置では、センサ等を必要とすることなく第１又は第２
の構成部に与えられる外力を求めることができる。
おいて、関節機構のアクチュエータの駆動電流の電流値
を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出さ
れた電流値に基づいて、アクチュエータの出力軸に与え
られる外力によるトルクの大きさを検出する外力トルク
検出手段とを設けるようにした。この結果このロボット
装置では、センサ等を必要とすることなく第１又は第２
の構成部に与えられる外力を求めることができる。
【００１２】さらに本発明においては、ロボット装置の
制御方法において、アクチュエータの駆動電流の電流値
を検出する第１のステップと、検出した電流値に基づい
て、アクチュエータの出力軸に与えられる外力によるト
ルクの大きさを検出する第２のステップとを設けるよう
にした。この結果このロボット装置の制御方法によれ
ば、センサ等を必要とすることなく第１又は第２の構成
部に与えられる外力を求めることができる。
制御方法において、アクチュエータの駆動電流の電流値
を検出する第１のステップと、検出した電流値に基づい
て、アクチュエータの出力軸に与えられる外力によるト
ルクの大きさを検出する第２のステップとを設けるよう
にした。この結果このロボット装置の制御方法によれ
ば、センサ等を必要とすることなく第１又は第２の構成
部に与えられる外力を求めることができる。
【００１３】さらに本発明においては、２足歩行型のロ
ボット装置において、足首関節機構に設けられ、駆動電
流に応じた大きさの回転トルクを生成するアクチュエー
タと、アクチュエータの駆動電流の電流値を検出する電
流検出手段と、電流検出手段により検出された電流値に
基づいて、アクチュエータの出力軸に与えられる外力に
よるトルクの大きさを検出する外力トルク検出手段と、
外力トルク検出手段の検出結果に基づいて、アクチュエ
ータの出力軸に与えられる外力によるトルクがなくなる
ように、アクチュエータを制御する制御手段とを設ける
ようにした。この結果このロボット装置では、センサ等
を必要とすることなく不整地面をバランスを崩さずに歩
行することができる。
ボット装置において、足首関節機構に設けられ、駆動電
流に応じた大きさの回転トルクを生成するアクチュエー
タと、アクチュエータの駆動電流の電流値を検出する電
流検出手段と、電流検出手段により検出された電流値に
基づいて、アクチュエータの出力軸に与えられる外力に
よるトルクの大きさを検出する外力トルク検出手段と、
外力トルク検出手段の検出結果に基づいて、アクチュエ
ータの出力軸に与えられる外力によるトルクがなくなる
ように、アクチュエータを制御する制御手段とを設ける
ようにした。この結果このロボット装置では、センサ等
を必要とすることなく不整地面をバランスを崩さずに歩
行することができる。
【００１４】さらに本発明においては、２足歩行型のロ
ボット装置の制御方法において、足首関節機構に設けら
れ、駆動電流に応じた大きさの回転トルクを生成するア
クチュエータの駆動電流の電流値を検出する第１のステ
ップと、検出された電流値に基づいて、アクチュエータ
の出力軸に与えられる外力によるトルクの大きさを検出
する第２のステップと、第２のステップの検出結果に基
づいて、アクチュエータの出力軸に与えられる外力によ
るトルクがなくなるように、アクチュエータを制御する
第３のステップとを設けるようにした。この結果この制
御方法によれば、センサ等を必要とすることなく、ロボ
ット装置に不整地面をバランスを崩さずに歩行させるよ
うにすることができる。
ボット装置の制御方法において、足首関節機構に設けら
れ、駆動電流に応じた大きさの回転トルクを生成するア
クチュエータの駆動電流の電流値を検出する第１のステ
ップと、検出された電流値に基づいて、アクチュエータ
の出力軸に与えられる外力によるトルクの大きさを検出
する第２のステップと、第２のステップの検出結果に基
づいて、アクチュエータの出力軸に与えられる外力によ
るトルクがなくなるように、アクチュエータを制御する
第３のステップとを設けるようにした。この結果この制
御方法によれば、センサ等を必要とすることなく、ロボ
ット装置に不整地面をバランスを崩さずに歩行させるよ
うにすることができる。
【００１５】さらに本発明においては、関節装置におい
て、アクチュエータに回転トルクを生成するモータ部
と、モータ部を駆動制御するモータ制御手段とを設け、
モータ制御手段をモータ部内に配設するようにした。こ
の結果この関節装置では、アクチュエータと外部との配
線量を格段的に低減させることができる。
て、アクチュエータに回転トルクを生成するモータ部
と、モータ部を駆動制御するモータ制御手段とを設け、
モータ制御手段をモータ部内に配設するようにした。こ
の結果この関節装置では、アクチュエータと外部との配
線量を格段的に低減させることができる。
【００１６】さらに本発明においては、ロボット装置に
おいて、関節機構を駆動するアクチュエータに回転トル
クを生成するモータ部と、モータ部を駆動制御するモー
タ制御手段とを設け、モータ制御手段をモータ部内に配
設するようにした。この結果このロボット装置では、関
節機構の各アクチュエータに対する配線量を格段的に低
減することができる。
おいて、関節機構を駆動するアクチュエータに回転トル
クを生成するモータ部と、モータ部を駆動制御するモー
タ制御手段とを設け、モータ制御手段をモータ部内に配
設するようにした。この結果このロボット装置では、関
節機構の各アクチュエータに対する配線量を格段的に低
減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施の形態を詳述する。
施の形態を詳述する。
【００１８】（１）本実施の形態によるロボットの全体
構成 図１及び図２において、１０は全体として本実施の形態
による２足歩行型のロボットを示し、胴体部ユニット１
１の上部に頭部ユニット１２が配設されると共に、当該
胴体部ユニット１１の上部左右にそれぞれ同じ構成の腕
部ユニット１３Ａ、１３Ｂがそれぞれ配設され、胴体部
ユニット１１の下部左右にそれぞれ同じ構成の脚部ユニ
ット１４Ａ、１４Ｂがそれぞれ所定位置に取り付けられ
ることにより構成されている。
構成 図１及び図２において、１０は全体として本実施の形態
による２足歩行型のロボットを示し、胴体部ユニット１
１の上部に頭部ユニット１２が配設されると共に、当該
胴体部ユニット１１の上部左右にそれぞれ同じ構成の腕
部ユニット１３Ａ、１３Ｂがそれぞれ配設され、胴体部
ユニット１１の下部左右にそれぞれ同じ構成の脚部ユニ
ット１４Ａ、１４Ｂがそれぞれ所定位置に取り付けられ
ることにより構成されている。
【００１９】胴体部ユニット１１においては、体幹上部
を形成するフレーム２０及び体幹下部を形成する腰ベー
ス２１が腰関節機構２２を介して連結することにより構
成されており、体幹下部の腰ベース２１に固定された腰
関節機構２２の各モータＭ−１、Ｍ−２をそれぞれ駆動
することによって、体幹上部を図３に示す直交するロー
ル軸２３及びピッチ軸２４の回りにそれぞれ独立に回転
させることができるようになされている。
を形成するフレーム２０及び体幹下部を形成する腰ベー
ス２１が腰関節機構２２を介して連結することにより構
成されており、体幹下部の腰ベース２１に固定された腰
関節機構２２の各モータＭ−１、Ｍ−２をそれぞれ駆動
することによって、体幹上部を図３に示す直交するロー
ル軸２３及びピッチ軸２４の回りにそれぞれ独立に回転
させることができるようになされている。
【００２０】また頭部ユニット１２は、フレーム２０の
上端に固定された肩ベース２５の上面中央部に首関節機
構２６を介して取り付けられており、当該首関節機構２
６の各モータＭ−３、Ｍ−４をそれぞれ駆動することに
よって、図３に示す直交するピッチ軸２７及びヨー軸２
８の回りにそれぞれ独立に回転させることができるよう
になされている。
上端に固定された肩ベース２５の上面中央部に首関節機
構２６を介して取り付けられており、当該首関節機構２
６の各モータＭ−３、Ｍ−４をそれぞれ駆動することに
よって、図３に示す直交するピッチ軸２７及びヨー軸２
８の回りにそれぞれ独立に回転させることができるよう
になされている。
【００２１】さらに各腕部ユニット１３Ａ、１３Ｂは、
それぞれ肩関節機構２９を介して肩ベース２５の左右に
取り付けられており、対応する肩関節機構２９の各モー
タＭ−５、Ｍ−６をそれぞれ駆動することによって図３
に示す直交するピッチ軸３０及びロール軸３１の回りに
それぞれ独立に回転させることができるようになされて
いる。
それぞれ肩関節機構２９を介して肩ベース２５の左右に
取り付けられており、対応する肩関節機構２９の各モー
タＭ−５、Ｍ−６をそれぞれ駆動することによって図３
に示す直交するピッチ軸３０及びロール軸３１の回りに
それぞれ独立に回転させることができるようになされて
いる。
【００２２】この場合各腕部ユニット１３Ａ、１３Ｂ
は、それぞれ上腕部を形成するモータＭ−７の出力軸に
肘関節機構３２を介して前腕部を形成するモータＭ−８
が連結され、当該前腕部の先端に手部３３が取り付けら
れることにより構成されている。
は、それぞれ上腕部を形成するモータＭ−７の出力軸に
肘関節機構３２を介して前腕部を形成するモータＭ−８
が連結され、当該前腕部の先端に手部３３が取り付けら
れることにより構成されている。
【００２３】そして各腕部ユニット１３Ａ、１３Ｂで
は、モータＭ−７を駆動することによって前腕部を図３
に示すヨー軸３４の回りに回転させ、モータＭ−８を駆
動することによって前腕部を図３に示すピッチ軸３５の
回りにそれぞれ回転させることができるようになされて
いる。
は、モータＭ−７を駆動することによって前腕部を図３
に示すヨー軸３４の回りに回転させ、モータＭ−８を駆
動することによって前腕部を図３に示すピッチ軸３５の
回りにそれぞれ回転させることができるようになされて
いる。
【００２４】一方、各脚部ユニット１４Ａ、１４Ｂは、
それぞれ股関節機構３６を介して体幹下部の腰ベース２
１にそれぞれ取り付けられており、それぞれ対応する股
関節機構３６の各モータＭ−９〜Ｍ−１１をそれぞれ駆
動することによって、図３に示す互いに直交するヨー軸
３７、ロール軸３８及びピッチ軸３９の回りにそれぞれ
独立に回転させることができるようになされている。
それぞれ股関節機構３６を介して体幹下部の腰ベース２
１にそれぞれ取り付けられており、それぞれ対応する股
関節機構３６の各モータＭ−９〜Ｍ−１１をそれぞれ駆
動することによって、図３に示す互いに直交するヨー軸
３７、ロール軸３８及びピッチ軸３９の回りにそれぞれ
独立に回転させることができるようになされている。
【００２５】この場合各脚部ユニット１４Ａ、１４Ｂ
は、それぞれ大腿部を形成するフレーム４０の下端に膝
関節機構４１を介して下腿部を形成するフレーム４２が
連結されると共に、当該フレーム４２の下端に足首関節
機構４３を介して足部４４が連結されることにより構成
されている。
は、それぞれ大腿部を形成するフレーム４０の下端に膝
関節機構４１を介して下腿部を形成するフレーム４２が
連結されると共に、当該フレーム４２の下端に足首関節
機構４３を介して足部４４が連結されることにより構成
されている。
【００２６】これにより各脚部ユニット１４Ａ、１４Ｂ
においては、膝関節機構４１を形成するモータＭ−１２
を駆動することによって、下腿部を図３に示すピッチ軸
４５の回りに回転させることができ、また足首関節機構
４３のモータＭ−１３、Ｍ−１４をそれぞれ駆動するこ
とによって足部４４を図３に示す直交するピッチ軸４５
及びロール軸４６の回りにそれぞれ独立に回転させるこ
とができるようになされている。
においては、膝関節機構４１を形成するモータＭ−１２
を駆動することによって、下腿部を図３に示すピッチ軸
４５の回りに回転させることができ、また足首関節機構
４３のモータＭ−１３、Ｍ−１４をそれぞれ駆動するこ
とによって足部４４を図３に示す直交するピッチ軸４５
及びロール軸４６の回りにそれぞれ独立に回転させるこ
とができるようになされている。
【００２７】なおこのロボット１０の股関節機構３６の
構成を図４及び図５に示し、足首関節機構４３の構成を
図６に示す。
構成を図４及び図５に示し、足首関節機構４３の構成を
図６に示す。
【００２８】図４及び図５からも明らかなように、各股
関節機構３６においては、モータＭ−９が体幹下部の腰
ベース２１に固定されている。そしてこのモータＭ−９
の出力軸には、コ字状の連結部材５０を介してモータＭ
−１０の出力軸が連結され、当該モータＭ−１０の側面
にコ字状部材５１が固定されている。
関節機構３６においては、モータＭ−９が体幹下部の腰
ベース２１に固定されている。そしてこのモータＭ−９
の出力軸には、コ字状の連結部材５０を介してモータＭ
−１０の出力軸が連結され、当該モータＭ−１０の側面
にコ字状部材５１が固定されている。
【００２９】またこのコ字状部材５１には関節機構プー
リ５２が回転自在に取り付けられると共に、当該関節機
構プーリ５２にその上端の一端側が固定され、かつ上端
の他端側が部材５１に回転自在に取り付けられるように
して脚部ユニット１４Ａ、１４Ｂの大腿部を形成するフ
レーム４０が配設されている。
リ５２が回転自在に取り付けられると共に、当該関節機
構プーリ５２にその上端の一端側が固定され、かつ上端
の他端側が部材５１に回転自在に取り付けられるように
して脚部ユニット１４Ａ、１４Ｂの大腿部を形成するフ
レーム４０が配設されている。
【００３０】そして股関節機構３６のモータＭ−１１は
フレーム４０に固定されており、その出力軸に取り付け
られたプーリ５３がタイミングベルト５４を介して関節
機構プーリ５２と連結されている。
フレーム４０に固定されており、その出力軸に取り付け
られたプーリ５３がタイミングベルト５４を介して関節
機構プーリ５２と連結されている。
【００３１】これにより股関節機構３６においては、各
モータＭ−９〜Ｍ−１１を駆動することによって対応す
る脚部ユニット１４Ａ、１４Ｂをそれぞれヨー軸３７、
ロール軸３８及びピッチ軸３９の回りにそれぞれ独立に
回転駆動することができるようになされている。
モータＭ−９〜Ｍ−１１を駆動することによって対応す
る脚部ユニット１４Ａ、１４Ｂをそれぞれヨー軸３７、
ロール軸３８及びピッチ軸３９の回りにそれぞれ独立に
回転駆動することができるようになされている。
【００３２】なおこの実施の形態においては、股関節機
構３６のモータＭ−９の出力軸の中心を通るヨー軸３７
と、モータＭ−１０の出力軸の中心を通るロール軸３８
と、フレーム４０の回転中心を通るピッチ軸３９とが空
間上の一点で交差するように各部品の位置が選定されて
いる。
構３６のモータＭ−９の出力軸の中心を通るヨー軸３７
と、モータＭ−１０の出力軸の中心を通るロール軸３８
と、フレーム４０の回転中心を通るピッチ軸３９とが空
間上の一点で交差するように各部品の位置が選定されて
いる。
【００３３】また足首関節機構４３においては、図６に
おいて明らかなように、足部４４に固定されたコ字状の
連結部材６０にモータＭ−１４の出力軸が固定されてい
る。そしてモータＭ−１４の側面にはコ字状部材６１を
介して関節機構プーリ６２が固着されている。
おいて明らかなように、足部４４に固定されたコ字状の
連結部材６０にモータＭ−１４の出力軸が固定されてい
る。そしてモータＭ−１４の側面にはコ字状部材６１を
介して関節機構プーリ６２が固着されている。
【００３４】そして上述した脚部ユニット１４Ａ、１４
Ｂの下腿部を形成するフレーム４２は、その下端の一端
側が関節機構プーリ６２の中心位置に回転自在に取り付
けられ、当該下端の他端側が連結部材６１の側面に回転
自在に取り付けられるようにして配設されている。
Ｂの下腿部を形成するフレーム４２は、その下端の一端
側が関節機構プーリ６２の中心位置に回転自在に取り付
けられ、当該下端の他端側が連結部材６１の側面に回転
自在に取り付けられるようにして配設されている。
【００３５】さらにこのフレーム４２にはモータＭ−１
３が固定されると共に、当該モータＭ−１３の出力軸に
はプーリ６３が固定され、当該プーリ６３及び関節機構
プーリ６２がタイミングベルト６４を介して連結されて
いる。
３が固定されると共に、当該モータＭ−１３の出力軸に
はプーリ６３が固定され、当該プーリ６３及び関節機構
プーリ６２がタイミングベルト６４を介して連結されて
いる。
【００３６】これによりこの足首関節機構４３では、各
モータＭ−１３、Ｍ−１４を駆動することによって足部
４４をロール軸４５及びピッチ軸４６の回りにそれぞれ
独立に回転させることができるようになされている。
モータＭ−１３、Ｍ−１４を駆動することによって足部
４４をロール軸４５及びピッチ軸４６の回りにそれぞれ
独立に回転させることができるようになされている。
【００３７】一方、このロボット１０の場合、胴体部ユ
ニット１１の体幹下部を形成する腰ベース２１の背面側
には、図７に示すように、当該ロボット１０全体の動作
制御を司るメイン制御部７０と、電源回路及び通信回路
などのその周辺回路７１と図示しないバッテリとなどが
ボックスに収納されてなる制御ユニット７２が配設され
ている。
ニット１１の体幹下部を形成する腰ベース２１の背面側
には、図７に示すように、当該ロボット１０全体の動作
制御を司るメイン制御部７０と、電源回路及び通信回路
などのその周辺回路７１と図示しないバッテリとなどが
ボックスに収納されてなる制御ユニット７２が配設され
ている。
【００３８】そしてこの制御ユニット７２は、各構成ユ
ニット（胴体部ユニット１１、頭部ユニット１２、各腕
部ユニット１３Ａ、１３Ｂ及び各脚部ユニット１４Ａ、
１４Ｂ）内にそれぞれ配設された各サブ制御部７３Ａ〜
７３Ｄと接続されており、これらサブ制御部７３Ａ〜７
３Ｄに対して必要な電源電圧を供給したり、これらサブ
制御部７３Ａ〜７３Ｄと通信を行ったりすることができ
るようになされている。
ニット（胴体部ユニット１１、頭部ユニット１２、各腕
部ユニット１３Ａ、１３Ｂ及び各脚部ユニット１４Ａ、
１４Ｂ）内にそれぞれ配設された各サブ制御部７３Ａ〜
７３Ｄと接続されており、これらサブ制御部７３Ａ〜７
３Ｄに対して必要な電源電圧を供給したり、これらサブ
制御部７３Ａ〜７３Ｄと通信を行ったりすることができ
るようになされている。
【００３９】また各サブ制御部７３Ａ〜７３Ｄは、それ
ぞれ図８に示すように、対応する構成ユニット内の各モ
ータＭ−１〜Ｍ−１４と２本の駆動用電圧供給ケーブル
８０、２本の制御用電圧供給ケーブル８１及び１本の同
期クロック供給ケーブル８２を介して並列的に接続され
ると共に、２本のシリアル通信用ケーブル８３を介して
後述のようにこれら各モータＭ−１〜Ｍ−１４内にそれ
ぞれ収納された各制御基板とディジーチェーン方式で接
続されている。なおこの図８においては、各脚部ユニッ
ト１４Ａ、１４Ｂにおけるサブ制御部７４Ｄと各モータ
Ｍ−９〜Ｍ−１４の接続関係を示している。
ぞれ図８に示すように、対応する構成ユニット内の各モ
ータＭ−１〜Ｍ−１４と２本の駆動用電圧供給ケーブル
８０、２本の制御用電圧供給ケーブル８１及び１本の同
期クロック供給ケーブル８２を介して並列的に接続され
ると共に、２本のシリアル通信用ケーブル８３を介して
後述のようにこれら各モータＭ−１〜Ｍ−１４内にそれ
ぞれ収納された各制御基板とディジーチェーン方式で接
続されている。なおこの図８においては、各脚部ユニッ
ト１４Ａ、１４Ｂにおけるサブ制御部７４Ｄと各モータ
Ｍ−９〜Ｍ−１４の接続関係を示している。
【００４０】このときメイン制御部７０は、このロボッ
ト１０の『立った状態』及び『座った状態』などの各種
状態のフォームや、当該ロボット１０がある状態から他
の状態に遷移する際や、歩行動作等の所定の動作を行う
際の所定の時間間隔（例えば0.5 秒、以下、これを第１
の時間間隔と呼ぶ）ごとの時系列な一連のフォームを各
モータＭ−１〜Ｍ−１４の出力軸の回転角度として記憶
している。
ト１０の『立った状態』及び『座った状態』などの各種
状態のフォームや、当該ロボット１０がある状態から他
の状態に遷移する際や、歩行動作等の所定の動作を行う
際の所定の時間間隔（例えば0.5 秒、以下、これを第１
の時間間隔と呼ぶ）ごとの時系列な一連のフォームを各
モータＭ−１〜Ｍ−１４の出力軸の回転角度として記憶
している。
【００４１】そしてメイン制御部７０は、このロボット
１０に状態を遷移させたり動作を行わせたりする際に
は、上述のように記憶している一連の各フォームにおけ
る各モータＭ−１〜Ｍ−１４の出力軸の回転角度を、上
述の第１の時間間隔ごとに時系列順に切り換えながら、
対応するサブ制御部７４Ａ〜７４Ｄに送出するようにな
されている。
１０に状態を遷移させたり動作を行わせたりする際に
は、上述のように記憶している一連の各フォームにおけ
る各モータＭ−１〜Ｍ−１４の出力軸の回転角度を、上
述の第１の時間間隔ごとに時系列順に切り換えながら、
対応するサブ制御部７４Ａ〜７４Ｄに送出するようにな
されている。
【００４２】一方、各サブ制御部７４Ａ〜７４Ｄは、制
御ユニット７２から供給される電源電圧に基づいて対応
する各モータＭ−１〜Ｍ−１４に駆動用電圧供給ライン
８０及び制御用電圧供給ライン８１をそれぞれ介してモ
ータ駆動用の電源電圧や制御用電圧を供給する。
御ユニット７２から供給される電源電圧に基づいて対応
する各モータＭ−１〜Ｍ−１４に駆動用電圧供給ライン
８０及び制御用電圧供給ライン８１をそれぞれ介してモ
ータ駆動用の電源電圧や制御用電圧を供給する。
【００４３】また各サブ制御部７４Ａ〜７４Ｄは、上述
のようにメイン制御部７０から第１の時間間隔で与えら
れる各モータＭ−１〜Ｍ−１４の回転角度から、当該第
１の時間間隔をｎ（ｎは２以上の整数）等分した場合に
おける各タイミング（以下においては１〔ms〕間隔とす
る）ごとの対応する各モータＭ−１〜Ｍ−１４の回転角
度、回転速度又は回転トルクをそれぞれ算出し、算出結
果に基づいてこれら各モータＭ−１〜Ｍ−１４を制御す
る。
のようにメイン制御部７０から第１の時間間隔で与えら
れる各モータＭ−１〜Ｍ−１４の回転角度から、当該第
１の時間間隔をｎ（ｎは２以上の整数）等分した場合に
おける各タイミング（以下においては１〔ms〕間隔とす
る）ごとの対応する各モータＭ−１〜Ｍ−１４の回転角
度、回転速度又は回転トルクをそれぞれ算出し、算出結
果に基づいてこれら各モータＭ−１〜Ｍ−１４を制御す
る。
【００４４】このようにしてこのロボット１０において
は、動作時、当該ロボット１０のフォームをメイン制御
部７０が記憶している時系列の一連の各フォームと順次
一致させるように各モータＭ−１〜Ｍ−１４の回転を制
御するようになされ、これにより予め定められた動きで
各種動作を行ったり、各種状態に遷移することができる
ようになされている。
は、動作時、当該ロボット１０のフォームをメイン制御
部７０が記憶している時系列の一連の各フォームと順次
一致させるように各モータＭ−１〜Ｍ−１４の回転を制
御するようになされ、これにより予め定められた動きで
各種動作を行ったり、各種状態に遷移することができる
ようになされている。
【００４５】（３）モータＭ−１〜Ｍ−１４の構成 （３−１）モータＭ−１〜Ｍ−１４の全体構成 ここでこのロボット１０に用いられている各モータＭ−
１〜Ｍ−１４の構成について説明する。このロボット１
０の各モータＭ−１〜Ｍ−１４は、図９に示すように、
回転トルクを発生させるモータ部９０と、当該モータ部
９０において発生された回転トルクを増幅して出力する
トルク増幅部９１とから構成されている。
１〜Ｍ−１４の構成について説明する。このロボット１
０の各モータＭ−１〜Ｍ−１４は、図９に示すように、
回転トルクを発生させるモータ部９０と、当該モータ部
９０において発生された回転トルクを増幅して出力する
トルク増幅部９１とから構成されている。
【００４６】この場合モータ部９０は、モータケース９
２の内部に回転軸受け９３Ａ、９３Ｂにより回転自在に
枢支されたロータ軸９４が設けられ、当該ロータ軸９４
にロータ基体９５及び図１０（Ｂ）及び（Ｃ）のように
４極に着磁されたリング状のロータマグネット９６が同
軸に一体化されることによりロータ９７が形成されてい
る。
２の内部に回転軸受け９３Ａ、９３Ｂにより回転自在に
枢支されたロータ軸９４が設けられ、当該ロータ軸９４
にロータ基体９５及び図１０（Ｂ）及び（Ｃ）のように
４極に着磁されたリング状のロータマグネット９６が同
軸に一体化されることによりロータ９７が形成されてい
る。
【００４７】またモータケース９２の内側には、図８及
び図９（Ａ）に示すように、ロータ９７を取り囲むよう
に６つのステータ鉄心９８Ａ〜９８Ｆが等間隔（45
〔°〕間隔）で固着されると共に、これら各ステータ鉄
心９８Ａ〜９８Ｆにそれぞれ巻線が施されることにより
コイル９９Ａ〜９９Ｆが形成されている。
び図９（Ａ）に示すように、ロータ９７を取り囲むよう
に６つのステータ鉄心９８Ａ〜９８Ｆが等間隔（45
〔°〕間隔）で固着されると共に、これら各ステータ鉄
心９８Ａ〜９８Ｆにそれぞれ巻線が施されることにより
コイル９９Ａ〜９９Ｆが形成されている。
【００４８】これによりモータ部９０においては、180
〔°〕対向する２つのコイル９９Ａ及び９９Ｄ、９９Ｂ
及び９９Ｅ、９９Ｃ及び９９Ｆの組（合計３組ある）を
それぞれＵ相、Ｖ相及びＷ相として、これらＵ相、Ｖ相
及びＷ相の各コイル９９Ａ〜９９Ｆにそれぞれ 120
〔°〕ずつ位相がずれた駆動電流を印加することによっ
てロータ９７を回転駆動することができ、かくして回転
トルクを発生させることができるようになされている。
〔°〕対向する２つのコイル９９Ａ及び９９Ｄ、９９Ｂ
及び９９Ｅ、９９Ｃ及び９９Ｆの組（合計３組ある）を
それぞれＵ相、Ｖ相及びＷ相として、これらＵ相、Ｖ相
及びＷ相の各コイル９９Ａ〜９９Ｆにそれぞれ 120
〔°〕ずつ位相がずれた駆動電流を印加することによっ
てロータ９７を回転駆動することができ、かくして回転
トルクを発生させることができるようになされている。
【００４９】一方トルク増幅部９１においては、図９及
び図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、モータケース９
２の先端部に着脱自在に固定されたギアケース１００を
有し、当該ギアケース１００の内部に、環状の内歯車１
０１と、ロータ軸９４の先端部に固定された太陽歯車１
０２と、内歯車１０１及び太陽歯車１０２間に 120
〔°〕間隔で配置された第１〜第３の遊星歯車１０３Ａ
〜１０３Ｃとからなる遊星歯車機構１０４が設けられて
いる。
び図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、モータケース９
２の先端部に着脱自在に固定されたギアケース１００を
有し、当該ギアケース１００の内部に、環状の内歯車１
０１と、ロータ軸９４の先端部に固定された太陽歯車１
０２と、内歯車１０１及び太陽歯車１０２間に 120
〔°〕間隔で配置された第１〜第３の遊星歯車１０３Ａ
〜１０３Ｃとからなる遊星歯車機構１０４が設けられて
いる。
【００５０】このときトルク増幅部９１においては、遊
星歯車機構１０４の第１〜第３の遊星歯車１０３Ａ〜１
０３Ｃの各軸１０５Ａ〜１０５Ｃがそれぞれギアケース
１００の先端に回転自在に配置された出力軸１０６に固
定されており、かくしてモータ部９０からロータ軸９４
を介して与えられる回転トルクを遊星歯車機構１０４を
介して出力軸１０６に伝達し、当該出力軸１０６を介し
て外部に出力し得るようになされている。
星歯車機構１０４の第１〜第３の遊星歯車１０３Ａ〜１
０３Ｃの各軸１０５Ａ〜１０５Ｃがそれぞれギアケース
１００の先端に回転自在に配置された出力軸１０６に固
定されており、かくしてモータ部９０からロータ軸９４
を介して与えられる回転トルクを遊星歯車機構１０４を
介して出力軸１０６に伝達し、当該出力軸１０６を介し
て外部に出力し得るようになされている。
【００５１】またトルク増幅部９１には、出力軸１０６
に固着された環状の樹脂マグネット１０７と、当該樹脂
マグネット１０７の外周面と対向するようにギアケース
１００の外周面に固着された第１及び第２のホール素子
１０８Ａ、１０８Ｂとからなる１回転絶対角度センサ１
０９が設けられている。
に固着された環状の樹脂マグネット１０７と、当該樹脂
マグネット１０７の外周面と対向するようにギアケース
１００の外周面に固着された第１及び第２のホール素子
１０８Ａ、１０８Ｂとからなる１回転絶対角度センサ１
０９が設けられている。
【００５２】この場合樹脂マグネット１０７は、２極に
かつ一周に亘って磁束密度φ（θg）が図１４のように
変化するように着磁されており、図１３（Ａ）のように
出力軸１０６に固着されている。また第１及び第２のホ
ール素子１０８Ａ、１０８Ｂは、図１３（Ｂ）のように
90〔°〕の位相差をもってギアケース１００の外周面に
固着されている。
かつ一周に亘って磁束密度φ（θg）が図１４のように
変化するように着磁されており、図１３（Ａ）のように
出力軸１０６に固着されている。また第１及び第２のホ
ール素子１０８Ａ、１０８Ｂは、図１３（Ｂ）のように
90〔°〕の位相差をもってギアケース１００の外周面に
固着されている。
【００５３】これにより１回転絶対角度センサ１０９に
おいては、出力軸１０６の回転角度を、当該出力軸１０
６の回転に伴う第１及び第２のホール素子１０８Ａ、１
０８Ｂの配設位置における磁束密度φ（θg ）の変化と
して検出し、検出結果を第１及び第２のホール素子１０
８Ａ、１０８Ｂからそれぞれ図１５に示すようなそれぞ
れｓｉｎ（θg ）及びｃｏｓ（θg ）で与えられる波形
の第１及び第２の１回転絶対角度センサ信号Ｓ１Ａ、Ｓ
１Ｂとして出力することができるようになされている。
おいては、出力軸１０６の回転角度を、当該出力軸１０
６の回転に伴う第１及び第２のホール素子１０８Ａ、１
０８Ｂの配設位置における磁束密度φ（θg ）の変化と
して検出し、検出結果を第１及び第２のホール素子１０
８Ａ、１０８Ｂからそれぞれ図１５に示すようなそれぞ
れｓｉｎ（θg ）及びｃｏｓ（θg ）で与えられる波形
の第１及び第２の１回転絶対角度センサ信号Ｓ１Ａ、Ｓ
１Ｂとして出力することができるようになされている。
【００５４】かかる構成に加えモータの場合、モータ部
９０のモータケース９２の内部には、ロータ軸９４の磁
極角度を検出するロータ軸磁極角度センサ１００と、対
応するサブ制御部７４Ａ〜７４Ｄからの制御指令に基づ
いて出力軸９４の回転角度、回転速度及び回転トルク等
を制御する制御基板１１１と、制御基板１１１の制御の
もとにモータ部９０の各コイル９９Ａ〜９９Ｆに駆動電
流を供給するパワー基板１１２とが収納されている。
９０のモータケース９２の内部には、ロータ軸９４の磁
極角度を検出するロータ軸磁極角度センサ１００と、対
応するサブ制御部７４Ａ〜７４Ｄからの制御指令に基づ
いて出力軸９４の回転角度、回転速度及び回転トルク等
を制御する制御基板１１１と、制御基板１１１の制御の
もとにモータ部９０の各コイル９９Ａ〜９９Ｆに駆動電
流を供給するパワー基板１１２とが収納されている。
【００５５】ロータ軸磁極角度センサ１１０は、ロータ
９７のロータ基体９５の前端面に固着された樹脂マグネ
ット１１３と、制御基板１１１に搭載された第１〜第４
のホール素子１１４Ａ〜１１４Ｄとから形成されてい
る。そして樹脂マグネット１１３は、図１０（Ｂ）及び
（Ｃ）に示すように、ロータ９７のロータマグネット９
６と同じ４極に着磁され、当該ロータマグネット９６と
同位相でロータ基体９５に固着されている。
９７のロータ基体９５の前端面に固着された樹脂マグネ
ット１１３と、制御基板１１１に搭載された第１〜第４
のホール素子１１４Ａ〜１１４Ｄとから形成されてい
る。そして樹脂マグネット１１３は、図１０（Ｂ）及び
（Ｃ）に示すように、ロータ９７のロータマグネット９
６と同じ４極に着磁され、当該ロータマグネット９６と
同位相でロータ基体９５に固着されている。
【００５６】また第１〜第４のホール素子１１４Ａ〜１
１４Ｄは、図１６（Ｂ）に示すように、ロータ軸９４と
同心円上に、第１及び第２のホール素子１１４Ａ、１１
４Ｂが 180〔°〕対向し、かつ第３及び第４のホール素
子１１４Ｃ、１１４Ｄがこれら第１及び第２のホール素
子１１４Ａ、１１４Ｂと同じ方向に45〔°〕位相がずれ
た位置に位置するように制御基板１１１に搭載されてい
る。
１４Ｄは、図１６（Ｂ）に示すように、ロータ軸９４と
同心円上に、第１及び第２のホール素子１１４Ａ、１１
４Ｂが 180〔°〕対向し、かつ第３及び第４のホール素
子１１４Ｃ、１１４Ｄがこれら第１及び第２のホール素
子１１４Ａ、１１４Ｂと同じ方向に45〔°〕位相がずれ
た位置に位置するように制御基板１１１に搭載されてい
る。
【００５７】これによりこのロータ軸回転角度センサ１
１０においては、ロータ軸９４の磁極角度を、当該ロー
ラ軸９４と一体に回転する樹脂マグネット１１３の回転
に伴う第１〜第４のホール素子１１４Ａ〜１１４Ｄの配
設位置における磁束密度の変化として検出し得るように
なされている。
１０においては、ロータ軸９４の磁極角度を、当該ロー
ラ軸９４と一体に回転する樹脂マグネット１１３の回転
に伴う第１〜第４のホール素子１１４Ａ〜１１４Ｄの配
設位置における磁束密度の変化として検出し得るように
なされている。
【００５８】なおロータ軸９４の磁極角度とは、ロータ
軸９４の機械的回転角度にロータマグネット９６の磁極
数の半分の値を掛けた角度をいう。そしてこの実施の形
態においては、ロータマグネット９６が４極に着磁され
ているため、磁気角度が０から２πまでの範囲の値とな
る。
軸９４の機械的回転角度にロータマグネット９６の磁極
数の半分の値を掛けた角度をいう。そしてこの実施の形
態においては、ロータマグネット９６が４極に着磁され
ているため、磁気角度が０から２πまでの範囲の値とな
る。
【００５９】一方制御基板１１１は、図９、図１０
（Ａ）、図１６及び図１７に示すように、環状に形成さ
れたプリント配線板の一面側に１チップマイクロコンピ
ュータ１１５及びＣＰＵクロック発生用の水晶発振器１
１６が搭載されると共に、他面側に上述のロータ軸回転
角度センサ１１０の第１〜第４のホール素子１１４Ａ〜
１１４Ｄと、温度センサ１１７とが搭載されることによ
り構成されている。
（Ａ）、図１６及び図１７に示すように、環状に形成さ
れたプリント配線板の一面側に１チップマイクロコンピ
ュータ１１５及びＣＰＵクロック発生用の水晶発振器１
１６が搭載されると共に、他面側に上述のロータ軸回転
角度センサ１１０の第１〜第４のホール素子１１４Ａ〜
１１４Ｄと、温度センサ１１７とが搭載されることによ
り構成されている。
【００６０】そしてこの制御基板１１１は、図１７のよ
うにロータ軸磁極角度センサ１１０における第１及び第
２のホール素子１１４Ａ、１１４Ｂの出力と、第３及び
第４のホール素子１１４Ｃ、１１４Ｄの出力とをそれぞ
れ第１及び第２の減算回路１１８Ａ、１１８Ｂを介して
加算して第１及び第２のロータ軸磁極角度センサ信号Ｓ
２Ａ、Ｓ２Ｂとして１チップマイクロコンピュータ１１
５に取り込み、かつ１回転絶対角度センサ１０９（図
９、図１３（Ｃ））からケーブル１１９（図９）を介し
て供給される第１及び第２の１回転絶対角度センサ信号
Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂを１チップマイクロコンピュータ１１５
に取り込み得るようになされている。
うにロータ軸磁極角度センサ１１０における第１及び第
２のホール素子１１４Ａ、１１４Ｂの出力と、第３及び
第４のホール素子１１４Ｃ、１１４Ｄの出力とをそれぞ
れ第１及び第２の減算回路１１８Ａ、１１８Ｂを介して
加算して第１及び第２のロータ軸磁極角度センサ信号Ｓ
２Ａ、Ｓ２Ｂとして１チップマイクロコンピュータ１１
５に取り込み、かつ１回転絶対角度センサ１０９（図
９、図１３（Ｃ））からケーブル１１９（図９）を介し
て供給される第１及び第２の１回転絶対角度センサ信号
Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂを１チップマイクロコンピュータ１１５
に取り込み得るようになされている。
【００６１】また制御基板１１１は、第２のケーブル１
２０に含まれる２本の制御用電源ライン及び２本の駆動
用電源ラインを通じて対応するサブ制御部７４Ａ〜７４
Ｄ（図８）と接続されており、かくして１チップマイク
ロコンピュータ１１５がこの第２のケーブル１２０を介
して各種電源電圧を取り込んだり、対応するサブ制御部
７４Ａ〜７４Ｄと通信を行ったりすることができるよう
になされている。
２０に含まれる２本の制御用電源ライン及び２本の駆動
用電源ラインを通じて対応するサブ制御部７４Ａ〜７４
Ｄ（図８）と接続されており、かくして１チップマイク
ロコンピュータ１１５がこの第２のケーブル１２０を介
して各種電源電圧を取り込んだり、対応するサブ制御部
７４Ａ〜７４Ｄと通信を行ったりすることができるよう
になされている。
【００６２】そして１チップマイクロコンピュータ１１
５は、この第２のケーブル１２０を介してサブ制御部７
４Ａ〜７４Ｄから１〔ms〕ごとに与えられる出力軸１０
６（図９）の回転角度、回転速度又は回転トルクの指定
値（以下、これらをそれぞれ指定回転角度、指定回転速
度及び指定回転トルクと呼ぶ）と、第１及び第２の１回
転絶対角度センサ信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂと、第１及び第２
のロータ軸磁極角度センサ信号Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂと、後述
のようにパワー基板１１２から供給される第１〜第３の
駆動電流検出信号Ｓ３Ａ〜Ｓ３Ｃとに基づいて、Ｕ相、
Ｖ相及びＷ相の各コイル９９Ａ〜９９Ｆにそれぞれ印加
すべき駆動電流の値（以下、これらをそれぞれ第１〜第
３の電流指令値と呼ぶ）を算出し、これら算出した第１
〜第３の電流指令値を第３のケーブル１２１を介してパ
ワー基板１１２に送出する。
５は、この第２のケーブル１２０を介してサブ制御部７
４Ａ〜７４Ｄから１〔ms〕ごとに与えられる出力軸１０
６（図９）の回転角度、回転速度又は回転トルクの指定
値（以下、これらをそれぞれ指定回転角度、指定回転速
度及び指定回転トルクと呼ぶ）と、第１及び第２の１回
転絶対角度センサ信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂと、第１及び第２
のロータ軸磁極角度センサ信号Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂと、後述
のようにパワー基板１１２から供給される第１〜第３の
駆動電流検出信号Ｓ３Ａ〜Ｓ３Ｃとに基づいて、Ｕ相、
Ｖ相及びＷ相の各コイル９９Ａ〜９９Ｆにそれぞれ印加
すべき駆動電流の値（以下、これらをそれぞれ第１〜第
３の電流指令値と呼ぶ）を算出し、これら算出した第１
〜第３の電流指令値を第３のケーブル１２１を介してパ
ワー基板１１２に送出する。
【００６３】パワー基板１１２は、図９、図１２（Ｂ）
及び（Ｃ）に示すように、環状に形成されたプリント配
線板の一面側に図１８に示すコイル駆動ブロック１２２
を形成する複数のパワートランジスタチップ１２３が搭
載されることにより構成されている。
及び（Ｃ）に示すように、環状に形成されたプリント配
線板の一面側に図１８に示すコイル駆動ブロック１２２
を形成する複数のパワートランジスタチップ１２３が搭
載されることにより構成されている。
【００６４】そしてこのコイル駆動ブロック１２２は、
制御基板１１１の１チップマイクロコンピュータ１１５
から与えられる第１〜第３の電流指令値に基づいてモー
タ部９０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル９９Ａ〜９９
Ｆに対してそれぞれ対応する第１〜第３の電流指令値に
応じた大きさの駆動電流を印加することによりモータ部
９０のロータ９７を回転駆動させる。
制御基板１１１の１チップマイクロコンピュータ１１５
から与えられる第１〜第３の電流指令値に基づいてモー
タ部９０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル９９Ａ〜９９
Ｆに対してそれぞれ対応する第１〜第３の電流指令値に
応じた大きさの駆動電流を印加することによりモータ部
９０のロータ９７を回転駆動させる。
【００６５】またこの際コイル駆動ブロック１２２は、
このときＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル９９Ａ〜９９Ｆ
にそれぞれ印加されている駆動電流の大きさをそれぞれ
検出し、検出結果を第１〜第３の駆動電流検出信号Ｓ３
Ａ〜Ｓ３Ｃとして第３のケーブル１２１（図９）を介し
て制御基板１１１に送出する。
このときＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル９９Ａ〜９９Ｆ
にそれぞれ印加されている駆動電流の大きさをそれぞれ
検出し、検出結果を第１〜第３の駆動電流検出信号Ｓ３
Ａ〜Ｓ３Ｃとして第３のケーブル１２１（図９）を介し
て制御基板１１１に送出する。
【００６６】このようにしてこのモータＭ−１〜Ｍ１４
では、制御基板１１１の１チップマイクロコンピュータ
１１５及びパワー基板１１２のコイル駆動ブロック１２
２からなる制御回路によって、サブ制御部７４Ａ〜７４
Ｄから与えられた指定回転角度、指定回転速度又は指定
回転トルクに応じてモータ部９０を駆動するようになさ
れている。
では、制御基板１１１の１チップマイクロコンピュータ
１１５及びパワー基板１１２のコイル駆動ブロック１２
２からなる制御回路によって、サブ制御部７４Ａ〜７４
Ｄから与えられた指定回転角度、指定回転速度又は指定
回転トルクに応じてモータ部９０を駆動するようになさ
れている。
【００６７】（２−２）１チップマイクロコンピュータ
１１５及びコイル駆動ブロック１２２の構成 ここで１チップマイクロコンピュータ１１５は、図１９
に示すように、演算処理ブロック１２８、レジスタ１２
９、ロータ軸回転角度検出処理ブロック１３０、トルク
−３相電流信号変換処理ブロック１３１、電流制御処理
ブロック１３２及び第１〜第４のアナログ／ディジタル
変換回路１３３〜１３６から構成されている。
１１５及びコイル駆動ブロック１２２の構成 ここで１チップマイクロコンピュータ１１５は、図１９
に示すように、演算処理ブロック１２８、レジスタ１２
９、ロータ軸回転角度検出処理ブロック１３０、トルク
−３相電流信号変換処理ブロック１３１、電流制御処理
ブロック１３２及び第１〜第４のアナログ／ディジタル
変換回路１３３〜１３６から構成されている。
【００６８】そしてこの１チップマイクロコンピュータ
４５では、パワー基板１１２から与えられる第１〜第３
の駆動電流検出信号Ｓ３Ａ〜Ｓ３Ｃを第１のアナログ／
ディジタル変換回路１３３においてそれぞれディジタル
変換し、得られた第１〜第３の駆動電流検出データＤ３
Ａ、Ｄ３Ｂを電流制御処理ブロック１３２に与えると共
に、これら第１〜第３の駆動電流検出データＤ３Ａ、Ｄ
３Ｂをレジスタ１２９に格納する。
４５では、パワー基板１１２から与えられる第１〜第３
の駆動電流検出信号Ｓ３Ａ〜Ｓ３Ｃを第１のアナログ／
ディジタル変換回路１３３においてそれぞれディジタル
変換し、得られた第１〜第３の駆動電流検出データＤ３
Ａ、Ｄ３Ｂを電流制御処理ブロック１３２に与えると共
に、これら第１〜第３の駆動電流検出データＤ３Ａ、Ｄ
３Ｂをレジスタ１２９に格納する。
【００６９】また１チップマイクロコンピュータ１１５
では、１回転絶対角度センサ１０９（図９、図１３
（Ｃ））から供給される第１及び第２の１回転絶対角度
センサ信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂを第３のアナログ／ディジタ
ル変換回路１３５においてディジタル変換し、得られた
第１及び第２の１回転絶対角度センサデータＤ１Ａ、Ｄ
１Ｂをレジスタ１２９に格納する。
では、１回転絶対角度センサ１０９（図９、図１３
（Ｃ））から供給される第１及び第２の１回転絶対角度
センサ信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂを第３のアナログ／ディジタ
ル変換回路１３５においてディジタル変換し、得られた
第１及び第２の１回転絶対角度センサデータＤ１Ａ、Ｄ
１Ｂをレジスタ１２９に格納する。
【００７０】さらに１チップマイクロコンピュータ１１
５では、第１及び第２の減算回路１１８Ａ、１１８Ｂ
（図１７）から与えられるロータ軸磁極角度センサ１１
０の出力に基づく第１及び第２のロータ軸磁極角度セン
サ信号Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂを第２のアナログ／ディジタル変
換回路１３４においてディジタル変換し、得られた第１
及び第２のロータ軸磁極角度センサデータＤ２Ａ、Ｄ２
Ｂをロータ軸回転角度検出処理ブロック１３０に入力す
る。
５では、第１及び第２の減算回路１１８Ａ、１１８Ｂ
（図１７）から与えられるロータ軸磁極角度センサ１１
０の出力に基づく第１及び第２のロータ軸磁極角度セン
サ信号Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂを第２のアナログ／ディジタル変
換回路１３４においてディジタル変換し、得られた第１
及び第２のロータ軸磁極角度センサデータＤ２Ａ、Ｄ２
Ｂをロータ軸回転角度検出処理ブロック１３０に入力す
る。
【００７１】ロータ軸回転角度検出処理ブロック１３０
は、供給される第１及び第２のロータ軸磁極角度センサ
データＤ２Ａ、Ｄ２Ｂに基づいてロータ軸２４の磁極回
転角度（以下、これをロータ軸磁極回転角度と呼ぶ）Ｐ
mlと、磁極角度θp とを検出し、ロータ軸回転角度Ｐml
をレジスタ１２９に格納すると共に磁極角度θp をトル
ク−３相電流信号変換処理ブロック１３１に送出する。
は、供給される第１及び第２のロータ軸磁極角度センサ
データＤ２Ａ、Ｄ２Ｂに基づいてロータ軸２４の磁極回
転角度（以下、これをロータ軸磁極回転角度と呼ぶ）Ｐ
mlと、磁極角度θp とを検出し、ロータ軸回転角度Ｐml
をレジスタ１２９に格納すると共に磁極角度θp をトル
ク−３相電流信号変換処理ブロック１３１に送出する。
【００７２】なおロータ軸９４の磁極回転角度（ロータ
軸磁極回転角度Ｐml）とは、ロータ軸９４の回転に伴い
第１〜第４のホール素子１１４Ａ〜１１４Ｄにより検出
される樹脂マグネット１１３の隣接する一対のＮ極及び
Ｓ極による磁極変化を１周期（０〜２π）とする角度を
いう。そしてこの実施の形態においては樹脂マグネット
１１３が４極に着磁されているため、ロータ軸磁極回転
角度Ｐmlが０から４πまでの範囲の値となる。
軸磁極回転角度Ｐml）とは、ロータ軸９４の回転に伴い
第１〜第４のホール素子１１４Ａ〜１１４Ｄにより検出
される樹脂マグネット１１３の隣接する一対のＮ極及び
Ｓ極による磁極変化を１周期（０〜２π）とする角度を
いう。そしてこの実施の形態においては樹脂マグネット
１１３が４極に着磁されているため、ロータ軸磁極回転
角度Ｐmlが０から４πまでの範囲の値となる。
【００７３】そして演算処理ブロック１２８は、このよ
うにしてレジスタ１２９に格納された第１及び第２の１
回転絶対角度センサデータＤ１Ａ、Ｄ１Ｂ並びにロータ
軸磁極回転角度Ｐmlと、サブ制御部から与えられる指定
回転角度、指定回転速度又は指定回転トルクとに基づい
て、目標とする回転トルク（以下、これを目標回転トル
クと呼ぶ）Ｔ0 を演算し、演算結果をレジスタ１２９に
格納する。なおこの目標回転トルクＴ0 は、サブ制御部
から指定回転角度、指定回転速度又は指定回転トルクが
与えられる１〔ms〕ごとに算出される。
うにしてレジスタ１２９に格納された第１及び第２の１
回転絶対角度センサデータＤ１Ａ、Ｄ１Ｂ並びにロータ
軸磁極回転角度Ｐmlと、サブ制御部から与えられる指定
回転角度、指定回転速度又は指定回転トルクとに基づい
て、目標とする回転トルク（以下、これを目標回転トル
クと呼ぶ）Ｔ0 を演算し、演算結果をレジスタ１２９に
格納する。なおこの目標回転トルクＴ0 は、サブ制御部
から指定回転角度、指定回転速度又は指定回転トルクが
与えられる１〔ms〕ごとに算出される。
【００７４】そしてこの目標トルクＴ0 は、トルク−３
相電流信号変換処理ブロック１３１により順次レジスタ
１２９から読み出される。そしてトルク−３相電流信号
変換処理ブロック１３１は、この目標トルクＴ0 と、ロ
ータ軸回転角度検出処理ブロック１３０から与えられる
ロータ軸９４の磁極角度θp とに基づいて、モータ部９
０におけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイル９９Ａ〜９９Ｆ
にそれぞれ印加すべき駆動電流の値を表す上述の第〜第
３の電流指令値Ｕr 、Ｖr 、Ｗr をそれぞれ算出し、こ
れを電流制御処理ブロック１３２に送出する。
相電流信号変換処理ブロック１３１により順次レジスタ
１２９から読み出される。そしてトルク−３相電流信号
変換処理ブロック１３１は、この目標トルクＴ0 と、ロ
ータ軸回転角度検出処理ブロック１３０から与えられる
ロータ軸９４の磁極角度θp とに基づいて、モータ部９
０におけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイル９９Ａ〜９９Ｆ
にそれぞれ印加すべき駆動電流の値を表す上述の第〜第
３の電流指令値Ｕr 、Ｖr 、Ｗr をそれぞれ算出し、こ
れを電流制御処理ブロック１３２に送出する。
【００７５】電流制御処理ブロック１３２は、トルク−
３相電流信号変換処理ブロック１３１から与えられる第
１〜第３の電流指令値Ｕr 、Ｖr 、Ｗr と、第１のアナ
ログ／ディジタル変換回路１３３から与えられる第１〜
第３の駆動電流検出データＤ３Ａ〜Ｄ３Ｃとに基づい
て、第１〜第３の電流指令値Ｕr 、Ｖr 、Ｗr に対して
電圧変動に対する補償処理を含む所定の信号処理を施し
た後これをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調し、
得られた第１〜第３のＰＷＭ信号Ｓ４Ａ〜Ｓ４Ｃを第３
のケーブル１２１を介してこれをパワー基板１１２のコ
イル駆動ブロック１２１に送出する。
３相電流信号変換処理ブロック１３１から与えられる第
１〜第３の電流指令値Ｕr 、Ｖr 、Ｗr と、第１のアナ
ログ／ディジタル変換回路１３３から与えられる第１〜
第３の駆動電流検出データＤ３Ａ〜Ｄ３Ｃとに基づい
て、第１〜第３の電流指令値Ｕr 、Ｖr 、Ｗr に対して
電圧変動に対する補償処理を含む所定の信号処理を施し
た後これをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調し、
得られた第１〜第３のＰＷＭ信号Ｓ４Ａ〜Ｓ４Ｃを第３
のケーブル１２１を介してこれをパワー基板１１２のコ
イル駆動ブロック１２１に送出する。
【００７６】なお第３のケーブル１２１には、第１〜第
３のＰＷＭ信号Ｓ４Ａ〜Ｓ４Ｃ用にそれぞれ２本のライ
ンが設けられている。そして電流制御処理ブロック１３
２は、出力軸１０６（図９）を正転駆動するときには第
１〜第３のＰＷＭ信号Ｓ４Ａ〜Ｓ４Ｃをそれぞれ一方の
第１のラインを介してパワー基板１１２のコイル駆動ブ
ロック１２２に送出すると共に、第１〜第３のＰＷＭ信
号Ｓ４Ａ〜Ｓ４Ｃにおける論理「０」レベルの信号（以
下、これらを第１〜第３の基準信号と呼ぶ）Ｓ５Ａ〜Ｓ
５Ｃを他方の各第２のラインをそれぞれ介してパワー基
板１１２のコイル駆動ブロック１２２に送出する。
３のＰＷＭ信号Ｓ４Ａ〜Ｓ４Ｃ用にそれぞれ２本のライ
ンが設けられている。そして電流制御処理ブロック１３
２は、出力軸１０６（図９）を正転駆動するときには第
１〜第３のＰＷＭ信号Ｓ４Ａ〜Ｓ４Ｃをそれぞれ一方の
第１のラインを介してパワー基板１１２のコイル駆動ブ
ロック１２２に送出すると共に、第１〜第３のＰＷＭ信
号Ｓ４Ａ〜Ｓ４Ｃにおける論理「０」レベルの信号（以
下、これらを第１〜第３の基準信号と呼ぶ）Ｓ５Ａ〜Ｓ
５Ｃを他方の各第２のラインをそれぞれ介してパワー基
板１１２のコイル駆動ブロック１２２に送出する。
【００７７】また電流制御処理ブロック１３２は、出力
軸１０６を逆転駆動するときには第１〜第３のＰＷＭ信
号Ｓ４Ａ〜Ｓ４Ｃをそれぞれ第２のラインを介してパワ
ー基板１１２のコイル駆動ブロック１２２に送出すると
共に、第１〜第３の基準信号Ｓ５Ａ〜Ｓ５Ｃをそれぞれ
各第１のラインを介してパワー基板１１２のコイル駆動
ブロック１２２に送出する。
軸１０６を逆転駆動するときには第１〜第３のＰＷＭ信
号Ｓ４Ａ〜Ｓ４Ｃをそれぞれ第２のラインを介してパワ
ー基板１１２のコイル駆動ブロック１２２に送出すると
共に、第１〜第３の基準信号Ｓ５Ａ〜Ｓ５Ｃをそれぞれ
各第１のラインを介してパワー基板１１２のコイル駆動
ブロック１２２に送出する。
【００７８】一方コイル駆動ブロック１２２において
は、図１８に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイル
９９Ａ〜９９Ｆにそれぞれ対応させて、それぞれ４個の
増幅器１３８Ａ〜１３８Ｃからなる同様構成の第１〜第
３のゲートドライブ回路１３９Ａ〜１３９Ｃと、それぞ
れ２個のＰＮＰ型トランジスタＴＲ１、ＴＲ２及び２個
のＮＰＮ型トランジスタＴＲ３、ＴＲ４からなる同様構
成の第１〜第３のインバータ回路１４０Ａ〜１４０Ｃで
構成されている。
は、図１８に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイル
９９Ａ〜９９Ｆにそれぞれ対応させて、それぞれ４個の
増幅器１３８Ａ〜１３８Ｃからなる同様構成の第１〜第
３のゲートドライブ回路１３９Ａ〜１３９Ｃと、それぞ
れ２個のＰＮＰ型トランジスタＴＲ１、ＴＲ２及び２個
のＮＰＮ型トランジスタＴＲ３、ＴＲ４からなる同様構
成の第１〜第３のインバータ回路１４０Ａ〜１４０Ｃで
構成されている。
【００７９】そしてこのコイル駆動ブロック１２２で
は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各第１のラインがそれぞれ対
応する第１〜第３のゲートドライブ回路１３９Ａ〜１３
９Ｃの第１及び第３の増幅器１３８Ａ、１３８Ｃをそれ
ぞれ介して対応する第１〜第３のインバータ回路１４０
Ａ〜１４０Ｃの第２のＰＮＰ型トランジスタＴＲ２のベ
ース及び第１のＮＰＮ型トランジスタＴＲ３のベースと
接続され、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各第２のラインがそれ
ぞれ対応する第１〜第３のゲートドライブ回路１４０Ａ
〜１４０Ｃの第２及び第４の増幅器１３８Ｂ、１３８Ｄ
をそれぞれ介して対応する第１〜第３のインバータ回路
１４０Ａ〜１４０Ｃの第２のＰＮＰ型トランジスタＴＲ
２のベース及び第１のＮＰＮ型トランジスタＴＲ４のベ
ースと接続されている。
は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各第１のラインがそれぞれ対
応する第１〜第３のゲートドライブ回路１３９Ａ〜１３
９Ｃの第１及び第３の増幅器１３８Ａ、１３８Ｃをそれ
ぞれ介して対応する第１〜第３のインバータ回路１４０
Ａ〜１４０Ｃの第２のＰＮＰ型トランジスタＴＲ２のベ
ース及び第１のＮＰＮ型トランジスタＴＲ３のベースと
接続され、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各第２のラインがそれ
ぞれ対応する第１〜第３のゲートドライブ回路１４０Ａ
〜１４０Ｃの第２及び第４の増幅器１３８Ｂ、１３８Ｄ
をそれぞれ介して対応する第１〜第３のインバータ回路
１４０Ａ〜１４０Ｃの第２のＰＮＰ型トランジスタＴＲ
２のベース及び第１のＮＰＮ型トランジスタＴＲ４のベ
ースと接続されている。
【００８０】またコイル駆動ブロック１２２では、モー
タ部９０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル９９Ａ〜９９
Ｆがそれぞれ対応する第１〜第３のインバータ回路１４
０Ａ〜１４０Ｃにおける第１のＰＮＰ型トランジスタＴ
Ｒ１のコレクタ及び第１のＮＰＮ型トランジスタＴＲ３
のコレクタの接続中点と、第２のＰＮＰ型トランジスタ
ＴＲ２のコレクタ及び第２のＮＰＮ型トランジスタＴＲ
４のコレクタの接続中点との間に接続されている。
タ部９０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル９９Ａ〜９９
Ｆがそれぞれ対応する第１〜第３のインバータ回路１４
０Ａ〜１４０Ｃにおける第１のＰＮＰ型トランジスタＴ
Ｒ１のコレクタ及び第１のＮＰＮ型トランジスタＴＲ３
のコレクタの接続中点と、第２のＰＮＰ型トランジスタ
ＴＲ２のコレクタ及び第２のＮＰＮ型トランジスタＴＲ
４のコレクタの接続中点との間に接続されている。
【００８１】これによりこのコイル駆動ブロック１２２
においては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相毎に、第１又は
第２のラインを介して与えられる第１〜第３のＰＷＭ信
号Ｓ４Ａ〜Ｓ４Ｃをそれぞれ対応する第１〜第３のイン
バータ回路１４０Ａ〜１４０Ｃにおいてアナログ波形の
駆動電流Ｉu 、Ｉv 、Ｉw に変換し、これらをそれぞれ
対応するＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル９９Ａ〜９９Ｆ
に印加することができるようになされている。
においては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相毎に、第１又は
第２のラインを介して与えられる第１〜第３のＰＷＭ信
号Ｓ４Ａ〜Ｓ４Ｃをそれぞれ対応する第１〜第３のイン
バータ回路１４０Ａ〜１４０Ｃにおいてアナログ波形の
駆動電流Ｉu 、Ｉv 、Ｉw に変換し、これらをそれぞれ
対応するＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル９９Ａ〜９９Ｆ
に印加することができるようになされている。
【００８２】またコイル駆動ブロック１２２において
は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル９９Ａ〜９９Ｆに供
給する駆動電流Ｉu 、Ｉv 、Ｉw の大きさを第１〜第３
のインバータ回路１４０Ａ〜１４０Ｃにそれぞれ設けら
れたコイルからなる電流センサ１４１により検出し、検
出結果を上述のように第１〜第３の第１〜第３の駆動電
流検出信号Ｓ３Ａ〜Ｓ３Ｃとして制御基板１１１の１チ
ップマイクロコンピュータ１１５の第１のアナログ／デ
ィジタル変換回路１３３（図１９）に送出するようにな
されている。
は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル９９Ａ〜９９Ｆに供
給する駆動電流Ｉu 、Ｉv 、Ｉw の大きさを第１〜第３
のインバータ回路１４０Ａ〜１４０Ｃにそれぞれ設けら
れたコイルからなる電流センサ１４１により検出し、検
出結果を上述のように第１〜第３の第１〜第３の駆動電
流検出信号Ｓ３Ａ〜Ｓ３Ｃとして制御基板１１１の１チ
ップマイクロコンピュータ１１５の第１のアナログ／デ
ィジタル変換回路１３３（図１９）に送出するようにな
されている。
【００８３】なお演算処理ブロック１２８について、そ
の詳細構成を図１９を用いて説明する。
の詳細構成を図１９を用いて説明する。
【００８４】演算処理ブロック１２８は、ＣＰＵ（Cent
ral Processing Unit ）１４８と、各種プログラムが格
納されたＲＯＭ（Read Only Memory）１４９と、ＣＰＵ
１４８のワークメモリとしてのＲＡＭ（Random Access
Memory）１５０と、対応するサブ制御部７３Ａ〜７３Ｄ
との間の入出力インタフェース回路であるシリアル通信
用入出力回路１５２と、サーボ割込みのための１〔ms〕
周期のサーボ割込信号Ｓ１０及びＰＷＭ周期である50
〔μｍ〕周期のＰＷＭパルス信号Ｓ１１を発生するサー
ボ割込信号発生回路１５３と、サーボ割込信号発生回路
１５３からサーボ割込信号Ｓ１０が正しく発生されてい
るかをＣＰＵ１４８が検出するための１〔ms〕周期以上
の所定周期を有するウォッチドッグ信号Ｓ１２を発生す
るウォッチドッグ信号発生回路１５４とがＣＰＵバス１
５５を介して相互に接続されることにより構成されてい
る。
ral Processing Unit ）１４８と、各種プログラムが格
納されたＲＯＭ（Read Only Memory）１４９と、ＣＰＵ
１４８のワークメモリとしてのＲＡＭ（Random Access
Memory）１５０と、対応するサブ制御部７３Ａ〜７３Ｄ
との間の入出力インタフェース回路であるシリアル通信
用入出力回路１５２と、サーボ割込みのための１〔ms〕
周期のサーボ割込信号Ｓ１０及びＰＷＭ周期である50
〔μｍ〕周期のＰＷＭパルス信号Ｓ１１を発生するサー
ボ割込信号発生回路１５３と、サーボ割込信号発生回路
１５３からサーボ割込信号Ｓ１０が正しく発生されてい
るかをＣＰＵ１４８が検出するための１〔ms〕周期以上
の所定周期を有するウォッチドッグ信号Ｓ１２を発生す
るウォッチドッグ信号発生回路１５４とがＣＰＵバス１
５５を介して相互に接続されることにより構成されてい
る。
【００８５】この場合ＣＰＵ１４８は、対応するサブ制
御部７３Ａ〜７３Ｄから制御用電圧（５〔Ｖ〕）が与え
られると、まずＲＯＭ１４９に格納された初期プログラ
ムに基づいてシリアル通信用入出力回路１５２、カウン
タ・タイマ・コントロール回路１５３、ロータ軸回転角
度検出処理ブロック１３０、トルク−３相電流信号変換
処理ブロック１３１、電流制御処理ブロック１３２等に
対する各種初期値やパラメータの設定処理等の立ち上が
り処理を実行する。
御部７３Ａ〜７３Ｄから制御用電圧（５〔Ｖ〕）が与え
られると、まずＲＯＭ１４９に格納された初期プログラ
ムに基づいてシリアル通信用入出力回路１５２、カウン
タ・タイマ・コントロール回路１５３、ロータ軸回転角
度検出処理ブロック１３０、トルク−３相電流信号変換
処理ブロック１３１、電流制御処理ブロック１３２等に
対する各種初期値やパラメータの設定処理等の立ち上が
り処理を実行する。
【００８６】またＣＰＵ１４８は、この結果としてカウ
ンタ・タイマ・コントロール回路１５３から与えられる
サーボ割込信号Ｓ１０及びＲＯＭ１４９に格納された対
応するプログラムに基づいて、上述のように目標回転ト
ルクＴ0 を生成するモータ回転制御演算処理や、対応す
るサブ制御部７３Ａ〜７３Ｄとのシリアル通信制御処理
等を１〔ms〕周期で時分割的に実行する。
ンタ・タイマ・コントロール回路１５３から与えられる
サーボ割込信号Ｓ１０及びＲＯＭ１４９に格納された対
応するプログラムに基づいて、上述のように目標回転ト
ルクＴ0 を生成するモータ回転制御演算処理や、対応す
るサブ制御部７３Ａ〜７３Ｄとのシリアル通信制御処理
等を１〔ms〕周期で時分割的に実行する。
【００８７】（２−３）ソフトウェア処理 ここで演算処理ブロック１２８では、上述のようにＣＰ
Ｕ１４８がカウンタ・タイマ・コントロール回路１５３
から与えられるサーボ割込信号Ｓ１０及びＲＯＭ１４９
に格納された対応するプログラムに基づいて、１〔ms〕
周期で時分割的にモータ回転制御演算処理及びシリアル
通信制御処理等を実行する。以下、これらの処理モード
時におけるＣＰＵ１４８の処理について説明する。
Ｕ１４８がカウンタ・タイマ・コントロール回路１５３
から与えられるサーボ割込信号Ｓ１０及びＲＯＭ１４９
に格納された対応するプログラムに基づいて、１〔ms〕
周期で時分割的にモータ回転制御演算処理及びシリアル
通信制御処理等を実行する。以下、これらの処理モード
時におけるＣＰＵ１４８の処理について説明する。
【００８８】（２−３−１）モータ回転制御演算処理モ
ード時におけるＣＰＵ１４８の処理 モータ回転制御演算処理モード時におけるＣＰＵ１４８
の処理は、上述のように対応するサブ制御部７３Ａ〜７
３Ｄから１〔ms〕ごとに与えられる指定回転位置、指定
回転速度又は指定回転トルクの値の指定に応じた目標回
転トルクＴ0 を算出することである。
ード時におけるＣＰＵ１４８の処理 モータ回転制御演算処理モード時におけるＣＰＵ１４８
の処理は、上述のように対応するサブ制御部７３Ａ〜７
３Ｄから１〔ms〕ごとに与えられる指定回転位置、指定
回転速度又は指定回転トルクの値の指定に応じた目標回
転トルクＴ0 を算出することである。
【００８９】そしてＣＰＵ１４８は、この目標回転トル
クＴ0 を、対応するサブ制御部７３Ａ〜７３Ｄから指定
回転位置Ｐref が与えられる場合には、ロータ軸回転角
度検出処理ブロック１３０によりレジスタ１２９に格納
されるロータ軸磁極回転角度Ｐm1に基づいて出力軸９４
（図９）の回転位置Ｐm を算出すると共に、この回転位
置Ｐm を用いて次式
クＴ0 を、対応するサブ制御部７３Ａ〜７３Ｄから指定
回転位置Ｐref が与えられる場合には、ロータ軸回転角
度検出処理ブロック１３０によりレジスタ１２９に格納
されるロータ軸磁極回転角度Ｐm1に基づいて出力軸９４
（図９）の回転位置Ｐm を算出すると共に、この回転位
置Ｐm を用いて次式
【００９０】
【数１】
【００９１】
【数２】
【００９２】をそれぞれ演算することにより、指定回転
位置Ｐref に対する目標の回転速度Ｖmrefと、出力軸の
現在の回転速度Ｖm とを算出する。そしてこのようにし
て得られた（１）式及び（２）式から次式
位置Ｐref に対する目標の回転速度Ｖmrefと、出力軸の
現在の回転速度Ｖm とを算出する。そしてこのようにし
て得られた（１）式及び（２）式から次式
【００９３】
【数３】
【００９４】の演算を実行することにより目標回転トル
クＴ0 を算出する。
クＴ0 を算出する。
【００９５】またサブ制御部７３Ａ〜７３Ｄから指定回
転速度Ｖref が与えられる場合には、（２）式を用いて
出力軸９４の現在の回転速度Ｖm を算出し、この回転速
度Ｖm に基づいて次式
転速度Ｖref が与えられる場合には、（２）式を用いて
出力軸９４の現在の回転速度Ｖm を算出し、この回転速
度Ｖm に基づいて次式
【００９６】
【数４】
【００９７】を演算することにより目標回転トルクＴ0
を算出する。またサブ制御部７３Ａ〜７３Ｄから指定回
転トルクＴref が与えられる場合には、これをそのまま
目標回転トルクＴ0 とする。
を算出する。またサブ制御部７３Ａ〜７３Ｄから指定回
転トルクＴref が与えられる場合には、これをそのまま
目標回転トルクＴ0 とする。
【００９８】なおこれら（１）〜（４）式において、Ｓ
はラプラス演算子を示し、Ｋpp、Ｋvi及びＫvpはそれぞ
れサブ制御部により設定される制御ゲインパラメータを
表す。この制御ゲインパラメータＫpp、Ｋvi及びＫvpの
値を変化させることにより、指定回転角度Ｐref や指定
回転速度Ｖref に対するモータＭ−１〜Ｍ−１４の応答
を変化させることができる。
はラプラス演算子を示し、Ｋpp、Ｋvi及びＫvpはそれぞ
れサブ制御部により設定される制御ゲインパラメータを
表す。この制御ゲインパラメータＫpp、Ｋvi及びＫvpの
値を変化させることにより、指定回転角度Ｐref や指定
回転速度Ｖref に対するモータＭ−１〜Ｍ−１４の応答
を変化させることができる。
【００９９】因にこのようなモータ回転制御演算処理モ
ード時におけるＣＰＵ１４８の具体的な処理手順を図２
０に示す。
ード時におけるＣＰＵ１４８の具体的な処理手順を図２
０に示す。
【０１００】ＣＰＵ１４８は、サブ制御部７３Ａ〜７３
Ｄから指定回転角度Ｐref が与えられた場合、まずレジ
スタ１２９に格納された第１及び第２の絶対角度センサ
データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂに基づいてロータ軸９４の磁極回
転数（以下、ロータ軸磁極回転数と呼ぶ）Ｎm を算出す
る（ステップＳＰ１）。
Ｄから指定回転角度Ｐref が与えられた場合、まずレジ
スタ１２９に格納された第１及び第２の絶対角度センサ
データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂに基づいてロータ軸９４の磁極回
転数（以下、ロータ軸磁極回転数と呼ぶ）Ｎm を算出す
る（ステップＳＰ１）。
【０１０１】なおロータ軸磁極回転数Ｎm とは、ロータ
軸９４の回転に伴いロータ軸磁極角度センサ１１０の第
１〜第４のホール素子１１４Ａ〜１１４Ｄにより検出さ
れる樹脂マグネット１１３の隣接する一対のＮ極及びＳ
極による磁束変化を１回転とする回転数と定義する。こ
の実施の形態においては、樹脂マグネット１１３は４極
に着磁されているため、ロータ軸９４が機械的に１回転
するとロータ軸磁極回転数Ｎm は２となる。
軸９４の回転に伴いロータ軸磁極角度センサ１１０の第
１〜第４のホール素子１１４Ａ〜１１４Ｄにより検出さ
れる樹脂マグネット１１３の隣接する一対のＮ極及びＳ
極による磁束変化を１回転とする回転数と定義する。こ
の実施の形態においては、樹脂マグネット１１３は４極
に着磁されているため、ロータ軸９４が機械的に１回転
するとロータ軸磁極回転数Ｎm は２となる。
【０１０２】そしてこのロータ軸磁極回転数Ｎm は、図
２１に示すロータ軸磁極回転数検出処理手順に従って、
それぞれｓｉｎθg 、ｃｏｓθg で表される第１及び第
２の１回転絶対角度センサ信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂの位相θ
g をレジスタ４１に格納された第１及び第２の絶対角度
センサデータＤ１Ａ、Ｄ１Ｂに基づいてソフトウエア処
理により算出し（ステップＳＰ１Ａ）、この位相θg に
トルク増幅部３の遊星ギア機構部１６のギア比Ｎを乗算
し（ステップＳＰ１Ｂ）、この乗算結果を２πで割り算
してその割算結果の整数部分にロータ軸磁極角度センサ
１１０（図９）の樹脂マグネット１１３の磁極数（本実
施の形態においては４）の半分の値Ｎpを乗算する（ス
テップＳＰ１Ｃ）ことにより得ることができる。
２１に示すロータ軸磁極回転数検出処理手順に従って、
それぞれｓｉｎθg 、ｃｏｓθg で表される第１及び第
２の１回転絶対角度センサ信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂの位相θ
g をレジスタ４１に格納された第１及び第２の絶対角度
センサデータＤ１Ａ、Ｄ１Ｂに基づいてソフトウエア処
理により算出し（ステップＳＰ１Ａ）、この位相θg に
トルク増幅部３の遊星ギア機構部１６のギア比Ｎを乗算
し（ステップＳＰ１Ｂ）、この乗算結果を２πで割り算
してその割算結果の整数部分にロータ軸磁極角度センサ
１１０（図９）の樹脂マグネット１１３の磁極数（本実
施の形態においては４）の半分の値Ｎpを乗算する（ス
テップＳＰ１Ｃ）ことにより得ることができる。
【０１０３】またＣＰＵ１４８は、図２０に示すよう
に、このようにして算出したロータ軸磁極回転数Ｎm
と、レジスタ１２９に格納されたロータ軸磁極回転角度
データＰm1とに基づき、次式
に、このようにして算出したロータ軸磁極回転数Ｎm
と、レジスタ１２９に格納されたロータ軸磁極回転角度
データＰm1とに基づき、次式
【０１０４】
【数５】
【０１０５】で与えられるＰm0を初期値として、次式
【０１０６】
【数６】
【０１０７】の演算を実行することによりそのときの出
力軸１０６の回転角度Ｐm を算出する（ステップＳＰ
２）。
力軸１０６の回転角度Ｐm を算出する（ステップＳＰ
２）。
【０１０８】そしてＣＰＵ１４８は、指定回転角度Ｐre
f からこの回転角度Ｐm を減算することにより、指定回
転角度Ｐref に対する誤差（以下、これを回転角度誤差
と呼ぶ）Ｐe を検出する（ステップＳＰ３）。
f からこの回転角度Ｐm を減算することにより、指定回
転角度Ｐref に対する誤差（以下、これを回転角度誤差
と呼ぶ）Ｐe を検出する（ステップＳＰ３）。
【０１０９】続いてＣＰＵ１４８は、この回転角度誤差
Ｐe に比例ゲインＫppを乗算することにより、指定回転
角度Ｐref に対する目標回転角度Ｖmrefを算出する（ス
テップＳＰ４）。
Ｐe に比例ゲインＫppを乗算することにより、指定回転
角度Ｐref に対する目標回転角度Ｖmrefを算出する（ス
テップＳＰ４）。
【０１１０】次いでＣＰＵ１４８は、レジスタ１２９に
格納されたロータ軸磁極回転角度Ｐm1を微分することに
よりそのときの出力軸１０６の回転速度Ｖm を算出する
（ステップＳＰ５）と共に、この後ステップＳＰ４にお
いて算出した目標回転速度ＶmrefからステップＳＰ５に
おいて算出した回転速度Ｖm を減算することにより速度
誤差Ｖe を算出する（ステップＳＰ６）。
格納されたロータ軸磁極回転角度Ｐm1を微分することに
よりそのときの出力軸１０６の回転速度Ｖm を算出する
（ステップＳＰ５）と共に、この後ステップＳＰ４にお
いて算出した目標回転速度ＶmrefからステップＳＰ５に
おいて算出した回転速度Ｖm を減算することにより速度
誤差Ｖe を算出する（ステップＳＰ６）。
【０１１１】続いてＣＰＵ１４８は、この速度誤差Ｖe
に次式
に次式
【０１１２】
【数７】
【０１１３】で与えられる速度積分ゲイン及び比例ゲイ
ンＫvpを順次乗算する（ステップＳＰ７及びステップＳ
Ｐ８）。これにより目標回転トルクＴ0 を得ることがで
きる。
ンＫvpを順次乗算する（ステップＳＰ７及びステップＳ
Ｐ８）。これにより目標回転トルクＴ0 を得ることがで
きる。
【０１１４】なおＣＰＵ１４８は、モータ回転制御演算
処理モード時、サブ制御部７３Ａ〜７３Ｄから指定回転
速度Ｖref が与えられているときにはこの処理をステッ
プＳＰ６にから開始し、回転トルクＴref が与えられて
いるときにはこれをそのまま目標回転トルクＴ0 として
レジスタ１２９に格納する。
処理モード時、サブ制御部７３Ａ〜７３Ｄから指定回転
速度Ｖref が与えられているときにはこの処理をステッ
プＳＰ６にから開始し、回転トルクＴref が与えられて
いるときにはこれをそのまま目標回転トルクＴ0 として
レジスタ１２９に格納する。
【０１１５】（２−３−２）シリアル通信処理モード時
におけるＣＰＵ１４８の処理 またＣＰＵ１４８は、シリアル通信処理モード時、サブ
制御部７３Ａ〜７３Ｄと通信を行い、サブ制御部７３Ａ
〜７３Ｄからの制御コマンドや変更パラメータを入力
し、またはモニタ用に内部信号をサブ制御部７３Ａ〜７
３Ｄに送出する。
におけるＣＰＵ１４８の処理 またＣＰＵ１４８は、シリアル通信処理モード時、サブ
制御部７３Ａ〜７３Ｄと通信を行い、サブ制御部７３Ａ
〜７３Ｄからの制御コマンドや変更パラメータを入力
し、またはモニタ用に内部信号をサブ制御部７３Ａ〜７
３Ｄに送出する。
【０１１６】（２−４）コイル駆動電流と出力トルクの
関係 ここでこのように形成されたモータＭ−１〜Ｍ−１４に
おけるモータ部９０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル９
９Ａ〜９９Ｆに印加する駆動電流Ｉu 、Ｉv 、Ｉw と、
出力軸１０６を介して外部に出力される回転トルク（以
下、出力トルクと呼ぶ）との関係について説明する。
関係 ここでこのように形成されたモータＭ−１〜Ｍ−１４に
おけるモータ部９０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル９
９Ａ〜９９Ｆに印加する駆動電流Ｉu 、Ｉv 、Ｉw と、
出力軸１０６を介して外部に出力される回転トルク（以
下、出力トルクと呼ぶ）との関係について説明する。
【０１１７】まずＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル９９Ａ
〜９９Ｆに駆動電流Ｉu 、Ｉv 、Ｉw を印加したときに
おけるこれらＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル９９Ａ〜９
９Ｆの交差する磁束密度をφu 、φv 、φw とすると、
出力トルクＴ（θp ）は、モータ部９０のロータ軸９４
の磁極角度θp を用いて次式
〜９９Ｆに駆動電流Ｉu 、Ｉv 、Ｉw を印加したときに
おけるこれらＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル９９Ａ〜９
９Ｆの交差する磁束密度をφu 、φv 、φw とすると、
出力トルクＴ（θp ）は、モータ部９０のロータ軸９４
の磁極角度θp を用いて次式
【０１１８】
【数８】
【０１１９】のように与えられる。なおこの（８）式に
おいて、Ｋ0 は各コイル９９Ａ〜９９Ｆに駆動電流Ｉu
、Ｉv 、Ｉw を印加したときの一定の係数値を表す。
おいて、Ｋ0 は各コイル９９Ａ〜９９Ｆに駆動電流Ｉu
、Ｉv 、Ｉw を印加したときの一定の係数値を表す。
【０１２０】ここでＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル９９
Ａ〜９９Ｆに印加する駆動電流Ｉu、Ｉv 、Ｉw は、そ
れぞれ次式
Ａ〜９９Ｆに印加する駆動電流Ｉu、Ｉv 、Ｉw は、そ
れぞれ次式
【０１２１】
【数９】
【０１２２】
【数１０】
【０１２３】
【数１１】
【０１２４】のように制御され、このため各磁束密度は
φu 、φv 、φw はそれぞれ次式、
φu 、φv 、φw はそれぞれ次式、
【０１２５】
【数１２】
【０１２６】
【数１３】
【０１２７】
【数１４】
【０１２８】となる。
【０１２９】従って出力トルクＴ（θp ）は、これら
（９）式〜（14）式を（８）式に代入して、次式
（９）式〜（14）式を（８）式に代入して、次式
【０１３０】
【数１５】
【０１３１】と表すことができる。
【０１３２】従ってこのモータＭ−１〜Ｍ−１４では、
各コイル９９Ａ〜９９Ｆに印加する駆動電流Ｉu 、Ｉv
、Ｉw の大きさに比例した出力トルクが得られること
が分かる。
各コイル９９Ａ〜９９Ｆに印加する駆動電流Ｉu 、Ｉv
、Ｉw の大きさに比例した出力トルクが得られること
が分かる。
【０１３３】（３）不整地歩行制御処理 かかる構成に加えてこのロボット１０の場合、各脚部ユ
ニット１４Ａ、１４Ｂのサブ制御部７３Ｄは、歩行路面
が不整地面である場合においても当該ロボット１０がバ
ランスを崩すことなく正しく歩行できるように足首関節
機構４３の各モータＭ−１３、Ｍ−１４を制御する不整
地歩行制御処理を行うようになされている。
ニット１４Ａ、１４Ｂのサブ制御部７３Ｄは、歩行路面
が不整地面である場合においても当該ロボット１０がバ
ランスを崩すことなく正しく歩行できるように足首関節
機構４３の各モータＭ−１３、Ｍ−１４を制御する不整
地歩行制御処理を行うようになされている。
【０１３４】この場合このような不整地歩行制御処理
は、歩行路面に接地した足部４４の裏面を当該歩行路面
の傾斜や凹凸に倣わせる（歩行路面の傾斜や凹凸に合わ
せて傾かせる）ように、足首関節機構４３の各モータＭ
−１３、Ｍ−１４の回転を制御することにより行うこと
ができる。そしてこのような制御は、足首関節機構４３
の各モータＭ−１３、Ｍ−１４の出力軸１０６（図９）
に与えられる外力が常に「０」となるように各モータＭ
−１３、Ｍ−１４の回転を制御することにより行うこと
ができる。
は、歩行路面に接地した足部４４の裏面を当該歩行路面
の傾斜や凹凸に倣わせる（歩行路面の傾斜や凹凸に合わ
せて傾かせる）ように、足首関節機構４３の各モータＭ
−１３、Ｍ−１４の回転を制御することにより行うこと
ができる。そしてこのような制御は、足首関節機構４３
の各モータＭ−１３、Ｍ−１４の出力軸１０６（図９）
に与えられる外力が常に「０」となるように各モータＭ
−１３、Ｍ−１４の回転を制御することにより行うこと
ができる。
【０１３５】そこで各脚部ユニット１４Ａ、１４Ｂのサ
ブ制御部７３Ｄにおいては、歩行動作時、メイン制御部
７０（図７）から第１の時間間隔で各モータＭ−９〜Ｍ
−１４の目標とすべき回転角度が与えられるごとに、特
に足首関節機構４３の各モータＭ−１３、Ｍ−１４につ
いて図２２に示す不整地歩行処理手順ＲＴ１に従って上
述のような不整地歩行制御を行うようになされている。
ブ制御部７３Ｄにおいては、歩行動作時、メイン制御部
７０（図７）から第１の時間間隔で各モータＭ−９〜Ｍ
−１４の目標とすべき回転角度が与えられるごとに、特
に足首関節機構４３の各モータＭ−１３、Ｍ−１４につ
いて図２２に示す不整地歩行処理手順ＲＴ１に従って上
述のような不整地歩行制御を行うようになされている。
【０１３６】すなわち各脚部ユニット１４Ａ、１４Ｂの
サブ制御部７３Ｄは、メイン制御部７０から足首関節機
構４３の各モータＭ−１３、Ｍ−１４の目標とすべき回
転角度が与えられるとこの不整地歩行処理手順ＲＴ１を
ステップＳＰ１０において開始し、続くステップＳＰ１
１において先行してメイン制御部７０から与えられた足
首関節機構４３の各モータＭ−１３、Ｍ−１４の目標と
すべき回転角度と、今回メイン制御部７０から与えられ
たこれらモータＭ−１３、Ｍ−１４の目標とすべき回転
角度とから各モータＭ−１３、Ｍ−１４の制御周期であ
る１〔ms〕ごとの各モータＭ−１３、Ｍ−１４の指定回
転角度、指定回転速度又は指定回転トルクをそれぞれ算
出する。
サブ制御部７３Ｄは、メイン制御部７０から足首関節機
構４３の各モータＭ−１３、Ｍ−１４の目標とすべき回
転角度が与えられるとこの不整地歩行処理手順ＲＴ１を
ステップＳＰ１０において開始し、続くステップＳＰ１
１において先行してメイン制御部７０から与えられた足
首関節機構４３の各モータＭ−１３、Ｍ−１４の目標と
すべき回転角度と、今回メイン制御部７０から与えられ
たこれらモータＭ−１３、Ｍ−１４の目標とすべき回転
角度とから各モータＭ−１３、Ｍ−１４の制御周期であ
る１〔ms〕ごとの各モータＭ−１３、Ｍ−１４の指定回
転角度、指定回転速度又は指定回転トルクをそれぞれ算
出する。
【０１３７】従って例えばメイン制御部７０からサブ制
御部７３Ｄに0.5 秒ごとに各モータＭ−１３、Ｍ−１４
が目標とすべき回転角度が与えられる場合には、１〔m
s〕ごとの各モータＭ−１３、Ｍ−１４の指定回転角
度、指定回転速度又は指定回転トルクが時系列に合計50
個算出される。
御部７３Ｄに0.5 秒ごとに各モータＭ−１３、Ｍ−１４
が目標とすべき回転角度が与えられる場合には、１〔m
s〕ごとの各モータＭ−１３、Ｍ−１４の指定回転角
度、指定回転速度又は指定回転トルクが時系列に合計50
個算出される。
【０１３８】またサブ制御部７３Ｄは、このステップＳ
Ｐ１１において、内部カウンタにおいてカウントしてい
る指定回転角度、指定回転速度又は指定回転トルクの順
位（すなわちその指定回転角度、指定回転速度又は指定
回転トルクが時系列的な50個のうちの何番目かの順位）
を表すカウント値を「０」にリセットする。
Ｐ１１において、内部カウンタにおいてカウントしてい
る指定回転角度、指定回転速度又は指定回転トルクの順
位（すなわちその指定回転角度、指定回転速度又は指定
回転トルクが時系列的な50個のうちの何番目かの順位）
を表すカウント値を「０」にリセットする。
【０１３９】次いでサブ制御部７３Ｄは、続くステップ
ＳＰ１２において内部カウンタのカウント値を１増加さ
せた後、ステップＳＰ１３に進んでそのカウント値に対
応する指定回転角度、指定回転速度又は指定回転トルク
を足首関節機構４３の各モータＭ−１３、Ｍ−１４に送
出する。
ＳＰ１２において内部カウンタのカウント値を１増加さ
せた後、ステップＳＰ１３に進んでそのカウント値に対
応する指定回転角度、指定回転速度又は指定回転トルク
を足首関節機構４３の各モータＭ−１３、Ｍ−１４に送
出する。
【０１４０】このときサブ制御部７３Ｄには、足首関節
機構４３の各モータＭ−１３、Ｍ−１４との通信により
これらモータＭ−１３、Ｍ−１４から、上述のようにパ
ワー基板１１２（図１８）の各コイル駆動ブロック１４
０Ａ〜１４０Ｃ（図１８）の電流センサ７１（図１８）
からそれぞれ出力された第１〜第３の駆動電流検出信号
Ｓ３Ａ〜Ｓ３Ｃ（図１８）を１チップマイクロコンピュ
ータ１１５（図１９）の第１のアナログ／ディジタル変
換回路１３３（図１９）においてディジタル変換するこ
とにより得られた第１〜第３の駆動電流検出データＤ３
Ａ〜Ｄ３Ｃ（図１９）が与えられる。
機構４３の各モータＭ−１３、Ｍ−１４との通信により
これらモータＭ−１３、Ｍ−１４から、上述のようにパ
ワー基板１１２（図１８）の各コイル駆動ブロック１４
０Ａ〜１４０Ｃ（図１８）の電流センサ７１（図１８）
からそれぞれ出力された第１〜第３の駆動電流検出信号
Ｓ３Ａ〜Ｓ３Ｃ（図１８）を１チップマイクロコンピュ
ータ１１５（図１９）の第１のアナログ／ディジタル変
換回路１３３（図１９）においてディジタル変換するこ
とにより得られた第１〜第３の駆動電流検出データＤ３
Ａ〜Ｄ３Ｃ（図１９）が与えられる。
【０１４１】かくしてサブ制御部７３Ｄは、この第１〜
第３の駆動電流検出データＤ３Ａ〜Ｄ３ＣをステップＳ
Ｐ１４において各モータＭ−１３、Ｍ−１４から供給さ
れる第１〜第３の駆動電流検出データＤ３Ａ〜Ｄ３Ｃを
取り込み、続くステップＳＰ１５においてこの第１〜第
３の駆動電流検出データＤ３Ａ〜Ｄ３Ｃに基づいて足首
関節機構４３の各モータＭ−１３、Ｍ−１４のそのとき
の出力トルクＴm を算出する。
第３の駆動電流検出データＤ３Ａ〜Ｄ３ＣをステップＳ
Ｐ１４において各モータＭ−１３、Ｍ−１４から供給さ
れる第１〜第３の駆動電流検出データＤ３Ａ〜Ｄ３Ｃを
取り込み、続くステップＳＰ１５においてこの第１〜第
３の駆動電流検出データＤ３Ａ〜Ｄ３Ｃに基づいて足首
関節機構４３の各モータＭ−１３、Ｍ−１４のそのとき
の出力トルクＴm を算出する。
【０１４２】さらにサブ制御部７３Ｄは、ステップＳＰ
１６に進んでこの出力トルクＴm から予め記憶している
そのフォーム時に自重により各モータＭ−１３、Ｍ−１
４の出力軸１０６に発生するトルクＴg を減算すること
により、外力により各モータＭ−１３、Ｍ−１４の出力
軸１０６に生じたトルク（以下、これを外力トルクＴf
と呼ぶ）をそれぞれ算出する。
１６に進んでこの出力トルクＴm から予め記憶している
そのフォーム時に自重により各モータＭ−１３、Ｍ−１
４の出力軸１０６に発生するトルクＴg を減算すること
により、外力により各モータＭ−１３、Ｍ−１４の出力
軸１０６に生じたトルク（以下、これを外力トルクＴf
と呼ぶ）をそれぞれ算出する。
【０１４３】さらにサブ制御部７３Ｄは、この後ステッ
プＳＰ１７に進んでこの算出した外力トルクＴf の値が
「０」であるか否かを各モータＭ−１３、Ｍ−１４毎に
判断する。
プＳＰ１７に進んでこの算出した外力トルクＴf の値が
「０」であるか否かを各モータＭ−１３、Ｍ−１４毎に
判断する。
【０１４４】ここでこのステップＳＰ１７において肯定
結果を得ることは、例えば足部４４が接地していないか
又は足部４４の裏面が歩行路面の傾斜や凹凸に倣って接
地していることを意味し、このときサブ制御部７４Ｄは
ステップＳＰ１２に戻り、この後１〔ms〕ごとにステッ
プＳＰ２以降を同様に処理する。
結果を得ることは、例えば足部４４が接地していないか
又は足部４４の裏面が歩行路面の傾斜や凹凸に倣って接
地していることを意味し、このときサブ制御部７４Ｄは
ステップＳＰ１２に戻り、この後１〔ms〕ごとにステッ
プＳＰ２以降を同様に処理する。
【０１４５】これに対してステップＳＰ１７において否
定結果を得ることは、例えば足部４４の裏面が歩行路面
の傾斜や凹凸に倣っていない状態で接地していることを
意味し、このときサブ制御部７４Ｄは、ステップＳＰ１
８に進んでそのモータＭ−１３、Ｍ−１４の出力軸１０
８に与えられる外力トルクＴf の値が「０」に近づくよ
うに、そのモータＭ−１３、Ｍ−１４に与える次の指定
回転角度、指定回転速度又は指定回転トルクを修正した
後ステップＳＰ１２に戻り、この後１〔ms〕ごとにステ
ップＳＰ２以降を同様に処理する。
定結果を得ることは、例えば足部４４の裏面が歩行路面
の傾斜や凹凸に倣っていない状態で接地していることを
意味し、このときサブ制御部７４Ｄは、ステップＳＰ１
８に進んでそのモータＭ−１３、Ｍ−１４の出力軸１０
８に与えられる外力トルクＴf の値が「０」に近づくよ
うに、そのモータＭ−１３、Ｍ−１４に与える次の指定
回転角度、指定回転速度又は指定回転トルクを修正した
後ステップＳＰ１２に戻り、この後１〔ms〕ごとにステ
ップＳＰ２以降を同様に処理する。
【０１４６】このようにしてこのロボット１０では、各
脚部ユニット１４Ａ、１４Ｂのサブ制御部７３Ｄが必要
に応じて足首関節機構４３のモータＭ−１３、Ｍ−１４
に与える指定回転角度、指定回転速度又は指定回転トル
クを修正することにより、不整地においてもバランスを
崩すことなく正しく歩行することができるようになされ
ている。
脚部ユニット１４Ａ、１４Ｂのサブ制御部７３Ｄが必要
に応じて足首関節機構４３のモータＭ−１３、Ｍ−１４
に与える指定回転角度、指定回転速度又は指定回転トル
クを修正することにより、不整地においてもバランスを
崩すことなく正しく歩行することができるようになされ
ている。
【０１４７】（４）本実施の形態の動作及び効果 以上の構成において、このロボット１０では、歩行動作
時、各脚部ユニット１４Ａ、１４Ｂの足首関節機構４３
の各モータＭ−１３、Ｍ−１４の出力軸１０６に与えら
れる外力トルクＴf が常に「０」となるようにこれらモ
ータＭ−１３、Ｍ−１４の回転を制御する。
時、各脚部ユニット１４Ａ、１４Ｂの足首関節機構４３
の各モータＭ−１３、Ｍ−１４の出力軸１０６に与えら
れる外力トルクＴf が常に「０」となるようにこれらモ
ータＭ−１３、Ｍ−１４の回転を制御する。
【０１４８】従って、このロボット１０では、歩行路面
が傾斜や凹凸を有する不整地面であった場合においても
足部４４の裏面を常に歩行路面に倣わせることができ、
その分安定した歩行を行うことができる。かくするにつ
きこのロボット１０では、従来用いられていた不整地歩
行制御のための各種センサを省略することができる。
が傾斜や凹凸を有する不整地面であった場合においても
足部４４の裏面を常に歩行路面に倣わせることができ、
その分安定した歩行を行うことができる。かくするにつ
きこのロボット１０では、従来用いられていた不整地歩
行制御のための各種センサを省略することができる。
【０１４９】またこのロボット１０では、各モータＭ−
１〜Ｍ−１４の内部にモータ部９０を駆動制御するため
の制御基板１１１及びパワー基板１１２が収納されてい
るため、図８のように各サブ制御部７３Ａ〜７３Ｄに対
して合計７本のケーブルを介して全てのモータＭ−１〜
Ｍ−１４を接続することができ、その分ロボット全体と
しての配線量を低減することができる。
１〜Ｍ−１４の内部にモータ部９０を駆動制御するため
の制御基板１１１及びパワー基板１１２が収納されてい
るため、図８のように各サブ制御部７３Ａ〜７３Ｄに対
して合計７本のケーブルを介して全てのモータＭ−１〜
Ｍ−１４を接続することができ、その分ロボット全体と
しての配線量を低減することができる。
【０１５０】さらにこのロボット１０では、各モータＭ
−１〜Ｍ−１４としてモータ部９０とトルク増幅部９１
とが図９のようにコンパクトに一体化されたものを用い
ているため、モータ部９０及びトルク増幅部９１が別体
に構成されているものに比べて各関節機構（腰関節機構
２２、首関節機構２６、肩関節機構２９、肘関節機構３
２、股関節機構３６、膝関節機構４１及び足首関節機構
４３）の構成を簡易化でき、その分各関節機構（及びロ
ボット１０）を小型化することができる。
−１〜Ｍ−１４としてモータ部９０とトルク増幅部９１
とが図９のようにコンパクトに一体化されたものを用い
ているため、モータ部９０及びトルク増幅部９１が別体
に構成されているものに比べて各関節機構（腰関節機構
２２、首関節機構２６、肩関節機構２９、肘関節機構３
２、股関節機構３６、膝関節機構４１及び足首関節機構
４３）の構成を簡易化でき、その分各関節機構（及びロ
ボット１０）を小型化することができる。
【０１５１】以上の構成によれば、２足歩行型のロボッ
ト１０において、歩行動作時、各脚部ユニット１４Ａ、
１４Ｂの足首関節機構４３の各モータＭ−１３、Ｍ−１
４の出力軸１０６に与えられる外力トルクＴg が常に
「０」となるようにこれらモータＭ−１３、Ｍ−１４の
回転を制御するようにしたことにより、歩行路面が傾斜
や凹凸を有する不整地面であった場合においても常に安
定して歩行することができる。かくするにつき従来用い
られていた不整地歩行制御のための各種センサを省略す
ることができ、かくして構成を簡易化し得るロボットを
実現できる。
ト１０において、歩行動作時、各脚部ユニット１４Ａ、
１４Ｂの足首関節機構４３の各モータＭ−１３、Ｍ−１
４の出力軸１０６に与えられる外力トルクＴg が常に
「０」となるようにこれらモータＭ−１３、Ｍ−１４の
回転を制御するようにしたことにより、歩行路面が傾斜
や凹凸を有する不整地面であった場合においても常に安
定して歩行することができる。かくするにつき従来用い
られていた不整地歩行制御のための各種センサを省略す
ることができ、かくして構成を簡易化し得るロボットを
実現できる。
【０１５２】またロボット１０において、各モータＭ−
１〜Ｍ−１４の内部にモータ部９０を駆動制御するため
の制御基板１１１及びパワー基板１１２を収納するよう
にしたことにより、ロボット全体としての配線量を減ら
すことができ、その分より一層構成を簡易化させ得るロ
ボットを実現できる。
１〜Ｍ−１４の内部にモータ部９０を駆動制御するため
の制御基板１１１及びパワー基板１１２を収納するよう
にしたことにより、ロボット全体としての配線量を減ら
すことができ、その分より一層構成を簡易化させ得るロ
ボットを実現できる。
【０１５３】（５）他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、本発明を２足歩行型
のロボット１０に適用するようにした場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、この他種々のロボットに
広く適用することができる。この場合において、本願発
明のうちの関節機構の制御に関する発明については、４
足歩行型ロボットやこれ以外の脚式歩行型ロボットにも
広く適用することができる。また本願発明のうちの各関
節機構の駆動原としてモータ制御手段をモータ部内に設
ける発明については、歩行型ロボット以外のロボットに
も広く適用することができる。
のロボット１０に適用するようにした場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、この他種々のロボットに
広く適用することができる。この場合において、本願発
明のうちの関節機構の制御に関する発明については、４
足歩行型ロボットやこれ以外の脚式歩行型ロボットにも
広く適用することができる。また本願発明のうちの各関
節機構の駆動原としてモータ制御手段をモータ部内に設
ける発明については、歩行型ロボット以外のロボットに
も広く適用することができる。
【０１５４】また上述の実施の形態においては、本願発
明のうちの関節機構の制御に関する発明を、脚部ユニッ
ト１４Ａ、１４Ｂのうちの第１のリンク（第１の構成
部）としての下腿部と、第２のリンク（第２の構成部）
としての足部４４とを連結する足首関節４３に適用する
ようにした場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、足首関節４３以外の例えば手首関節などにも広く適
用することができる。
明のうちの関節機構の制御に関する発明を、脚部ユニッ
ト１４Ａ、１４Ｂのうちの第１のリンク（第１の構成
部）としての下腿部と、第２のリンク（第２の構成部）
としての足部４４とを連結する足首関節４３に適用する
ようにした場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、足首関節４３以外の例えば手首関節などにも広く適
用することができる。
【０１５５】さらに上述の実施の形態においては、モー
タＭ−１〜Ｍ−１４の駆動電流Ｉv、Ｉu 、Ｉw （図１
８）を検出する電流検出手段としての電流センサ７１を
図１８のように設けられたコイルにより構成するように
した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、適
用するアクチュエータの構成に応じてこの他種々の構成
を広く適用することができる。
タＭ−１〜Ｍ−１４の駆動電流Ｉv、Ｉu 、Ｉw （図１
８）を検出する電流検出手段としての電流センサ７１を
図１８のように設けられたコイルにより構成するように
した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、適
用するアクチュエータの構成に応じてこの他種々の構成
を広く適用することができる。
【０１５６】さらに上述の実施の形態においては、電流
センサ７１（図１８）により検出されたモータＭ−１
３、Ｍ−１４の駆動電流Ｉv 、Ｉu 、Ｉw （図１８）に
基づいて、モータＭ−１３、Ｍ−１４の出力軸１０６に
与えられる外力によるトルク（外力トルクＴf を検出す
る外力トルク検出手段としての機能を各脚部ユニット１
４Ａ、１４Ｂのサブ制御部７３Ｄに設けるようにした場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、このよう
な機能をモータＭ−１３、Ｍ−１４内の演算処理ブロッ
ク１２８（図１９）にもたせるようにしても良い。
センサ７１（図１８）により検出されたモータＭ−１
３、Ｍ−１４の駆動電流Ｉv 、Ｉu 、Ｉw （図１８）に
基づいて、モータＭ−１３、Ｍ−１４の出力軸１０６に
与えられる外力によるトルク（外力トルクＴf を検出す
る外力トルク検出手段としての機能を各脚部ユニット１
４Ａ、１４Ｂのサブ制御部７３Ｄに設けるようにした場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、このよう
な機能をモータＭ−１３、Ｍ−１４内の演算処理ブロッ
ク１２８（図１９）にもたせるようにしても良い。
【０１５７】さらに上述の実施の形態においては、図９
のように構成された各モータＭ−１〜Ｍ−１４のモータ
部９０を駆動制御するモータ制御手段としての制御基板
１１１及びパワー基板１２２を図１７〜図２１のように
構成するようにした場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、この他種々の構成を広く適用することがで
きる。
のように構成された各モータＭ−１〜Ｍ−１４のモータ
部９０を駆動制御するモータ制御手段としての制御基板
１１１及びパワー基板１２２を図１７〜図２１のように
構成するようにした場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、この他種々の構成を広く適用することがで
きる。
【０１５８】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、関節機構
の制御装置において、関節機構のアクチュエータの駆動
電流の電流値を検出する電流検出手段と、電流検出手段
により検出された電流値に基づいて、アクチュエータの
出力軸に与えられる外力によるトルクの大きさを検出す
る外力トルク検出手段とを設けるようにしたことによ
り、第１又は第２のリンクに与えられる外力を求めるこ
とができる。かくするにつきこの外力を直接測定するた
めのセンサ等の設置を省略させて、全体としての構成を
簡易化させ得る関節機構の制御装置を実現できる。
の制御装置において、関節機構のアクチュエータの駆動
電流の電流値を検出する電流検出手段と、電流検出手段
により検出された電流値に基づいて、アクチュエータの
出力軸に与えられる外力によるトルクの大きさを検出す
る外力トルク検出手段とを設けるようにしたことによ
り、第１又は第２のリンクに与えられる外力を求めるこ
とができる。かくするにつきこの外力を直接測定するた
めのセンサ等の設置を省略させて、全体としての構成を
簡易化させ得る関節機構の制御装置を実現できる。
【０１５９】また本発明によれば、関節機構の制御方法
において、関節機構を駆動するアクチュエータの駆動電
流の電流値を検出する第１のステップと、検出した電流
値に基づいて、アクチュエータの出力軸に与えられる外
力によるトルクの大きさを検出する第２のステップとを
設けるようにしたことにより、第１又は第２のリンクに
与えられる外力を求めることができる。かくするにつき
この外力を直接測定するためのセンサ等の設置を省略さ
せて、関節機構全体としての構成を簡易化させ得る関節
機構の制御装置を実現できる。
において、関節機構を駆動するアクチュエータの駆動電
流の電流値を検出する第１のステップと、検出した電流
値に基づいて、アクチュエータの出力軸に与えられる外
力によるトルクの大きさを検出する第２のステップとを
設けるようにしたことにより、第１又は第２のリンクに
与えられる外力を求めることができる。かくするにつき
この外力を直接測定するためのセンサ等の設置を省略さ
せて、関節機構全体としての構成を簡易化させ得る関節
機構の制御装置を実現できる。
【０１６０】さらに本発明によれば、ロボット装置にお
いて、関節機構のアクチュエータの駆動電流の電流値を
検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出され
た電流値に基づいて、アクチュエータの出力軸に与えら
れる外力によるトルクの大きさを検出する外力トルク検
出手段とを設けるようにしたことにより、第１又は第２
の構成部に与えられる外力を求めることができる。かく
するにつきこの外力を直接測定するためのセンサ等の設
置を省略させて、全体としての構成を簡易化させ得るロ
ボット装置を実現できる。
いて、関節機構のアクチュエータの駆動電流の電流値を
検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出され
た電流値に基づいて、アクチュエータの出力軸に与えら
れる外力によるトルクの大きさを検出する外力トルク検
出手段とを設けるようにしたことにより、第１又は第２
の構成部に与えられる外力を求めることができる。かく
するにつきこの外力を直接測定するためのセンサ等の設
置を省略させて、全体としての構成を簡易化させ得るロ
ボット装置を実現できる。
【０１６１】さらに本発明によれば、ロボット装置の制
御方法において、アクチュエータの駆動電流の電流値を
検出する第１のステップと、検出した電流値に基づい
て、アクチュエータの出力軸に与えられる外力によるト
ルクの大きさを検出する第２のステップとを設けるよう
にしたことにより、第１又は第２の構成部に与えられる
外力を求めることができる。かくするにつき外力を直接
測定するためのセンサ等の設置を省略させて、ロボット
装置全体としての構成を簡易化させ得るロボット装置の
制御方法を実現できる。
御方法において、アクチュエータの駆動電流の電流値を
検出する第１のステップと、検出した電流値に基づい
て、アクチュエータの出力軸に与えられる外力によるト
ルクの大きさを検出する第２のステップとを設けるよう
にしたことにより、第１又は第２の構成部に与えられる
外力を求めることができる。かくするにつき外力を直接
測定するためのセンサ等の設置を省略させて、ロボット
装置全体としての構成を簡易化させ得るロボット装置の
制御方法を実現できる。
【０１６２】さらに本発明によれば、２足歩行型のロボ
ット装置において、足首関節機構に設けられ、足部を所
定軸回りに回転駆動するための回転トルクを生成するア
クチュエータと、アクチュエータの駆動電流の電流値を
検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出され
た電流値に基づいて、アクチュエータの出力軸に与えら
れる外力によるトルクの大きさを検出する外力トルク検
出手段と、外力トルク検出手段の検出結果に基づいて、
アクチュエータの出力軸に与えられる外力によるトルク
がなくなるように、アクチュエータを制御する制御手段
とを設けるようにしたことにより、センサ等を必要とす
ることなく不整地面をバランスを崩さずに歩行すること
ができ、かくして全体としての構成を簡易化させ得るロ
ボット装置を実現できる。
ット装置において、足首関節機構に設けられ、足部を所
定軸回りに回転駆動するための回転トルクを生成するア
クチュエータと、アクチュエータの駆動電流の電流値を
検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出され
た電流値に基づいて、アクチュエータの出力軸に与えら
れる外力によるトルクの大きさを検出する外力トルク検
出手段と、外力トルク検出手段の検出結果に基づいて、
アクチュエータの出力軸に与えられる外力によるトルク
がなくなるように、アクチュエータを制御する制御手段
とを設けるようにしたことにより、センサ等を必要とす
ることなく不整地面をバランスを崩さずに歩行すること
ができ、かくして全体としての構成を簡易化させ得るロ
ボット装置を実現できる。
【０１６３】さらに本発明においては、２足歩行型のロ
ボット装置の制御方法において、足首関節機構に設けら
れ、足部を所定軸回りに回転駆動するための回転トルク
を生成するアクチュエータの駆動電流の電流値を検出す
る第１のステップと、検出された電流値に基づいて、ア
クチュエータの出力軸に与えられる外力によるトルクの
大きさを検出する第２のステップと、第２のステップの
検出結果に基づいて、アクチュエータの出力軸に与えら
れる外力によるトルクがなくなるように、アクチュエー
タを制御する第３のステップとを設けるようにしたこと
により、センサ等を必要とすることなくロボット装置に
不整地面をバランスを崩さずに歩行させるようにするこ
とができ、かくして全体としての構成を簡易化させ得る
ロボット装置の制御方法を実現できる。
ボット装置の制御方法において、足首関節機構に設けら
れ、足部を所定軸回りに回転駆動するための回転トルク
を生成するアクチュエータの駆動電流の電流値を検出す
る第１のステップと、検出された電流値に基づいて、ア
クチュエータの出力軸に与えられる外力によるトルクの
大きさを検出する第２のステップと、第２のステップの
検出結果に基づいて、アクチュエータの出力軸に与えら
れる外力によるトルクがなくなるように、アクチュエー
タを制御する第３のステップとを設けるようにしたこと
により、センサ等を必要とすることなくロボット装置に
不整地面をバランスを崩さずに歩行させるようにするこ
とができ、かくして全体としての構成を簡易化させ得る
ロボット装置の制御方法を実現できる。
【０１６４】さらに本発明においては、関節装置におい
て、アクチュエータに回転トルクを生成するモータ部
と、モータ部を駆動制御するモータ制御手段とを設け、
モータ制御手段をモータ部内に配設するようにしたこと
により、アクチュエータと外部との配線量を格段的に低
減させることができ、かくして構成を簡易化させ得る関
節装置を実現できる。
て、アクチュエータに回転トルクを生成するモータ部
と、モータ部を駆動制御するモータ制御手段とを設け、
モータ制御手段をモータ部内に配設するようにしたこと
により、アクチュエータと外部との配線量を格段的に低
減させることができ、かくして構成を簡易化させ得る関
節装置を実現できる。
【０１６５】さらに本発明においては、ロボット装置に
おいて、関節機構を駆動するアクチュエータに回転トル
クを生成するモータ部と、モータ部を駆動制御するモー
タ制御手段とを設け、モータ制御手段をモータ部内に配
設するようにしたことにより、関節機構の各アクチュエ
ータに対する配線量を格段的に低減することができ、か
くして構成を簡易化させ得るロボット装置を実現でき
る。
おいて、関節機構を駆動するアクチュエータに回転トル
クを生成するモータ部と、モータ部を駆動制御するモー
タ制御手段とを設け、モータ制御手段をモータ部内に配
設するようにしたことにより、関節機構の各アクチュエ
ータに対する配線量を格段的に低減することができ、か
くして構成を簡易化させ得るロボット装置を実現でき
る。
【図１】本実施の形態による２足歩行型ロボットの構成
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態による２足歩行型ロボットの構成
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図３】本実施の形態による２足歩行型ロボットの構成
を示す概念図である。
を示す概念図である。
【図４】それぞれ股関節機構の構成を示す正面図は及び
側面図である。
側面図である。
【図５】それぞれ股関節機構の構成を示す上面図及び斜
視図である。
視図である。
【図６】それぞれ足首関節機構の構成を示す側面図、正
面図及び側面図である。
面図及び側面図である。
【図７】図１に示す２足歩行型ロボットの内部構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図８】サブ制御部と各モータとの電気的接続の様子を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図９】各モータの構成を示す断面図である。
【図１０】ロータ及びロータ軸磁極角度センサの構成を
示す略線図である。
示す略線図である。
【図１１】ロータ及びステータ鉄心の位置関係の説明に
供する部分的な断面図である。
供する部分的な断面図である。
【図１２】ステータ及びパワー基板の構成を示す略線図
である。
である。
【図１３】トルク増幅部の構成を示す略線図である。
【図１４】１回転絶対角度センサにおける樹脂マグネッ
トの着磁パターンの説明に供する波形図である。
トの着磁パターンの説明に供する波形図である。
【図１５】第１及び第２の１回転絶対角度センサ信号の
説明に供する波形図である。
説明に供する波形図である。
【図１６】制御基板の構成を示す略線的な平面図であ
る。
る。
【図１７】制御基板の構成を示すブロック図である。
【図１８】パワー基板の構成を示すブロック図である。
【図１９】１チップマイクロコンピュータの構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２０】モータ回転制御処理モード時におけるＣＰＵ
の演算処理の説明に供するブロック図である。
の演算処理の説明に供するブロック図である。
【図２１】ロータ軸磁極回転数検出処理手順を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２２】不整地歩行制御手順を示すフローチャートで
ある。
ある。
【図２３】従来のロボットにおける各モータとメイン制
御部との接続関係を示すブロック図である。
御部との接続関係を示すブロック図である。
１０……ロボット、１１……胴体部ユニット、１２……
頭部ユニット、１３Ａ、１３Ｂ……腕部ユニット、１４
Ａ、１４Ｂ……脚部ユニット、４３……足首関節機構、
４４……足部、７０……メイン制御部、７３Ａ〜７３Ｄ
……サブ制御部、１０６……出力軸、１１１……制御基
板、１１２……パワー基板、１４８……ＣＰＵ、Ｍ−１
〜Ｍ１４……モータ、ＲＴ１……不整地歩行制御処理手
順。
頭部ユニット、１３Ａ、１３Ｂ……腕部ユニット、１４
Ａ、１４Ｂ……脚部ユニット、４３……足首関節機構、
４４……足部、７０……メイン制御部、７３Ａ〜７３Ｄ
……サブ制御部、１０６……出力軸、１１１……制御基
板、１１２……パワー基板、１４８……ＣＰＵ、Ｍ−１
〜Ｍ１４……モータ、ＲＴ１……不整地歩行制御処理手
順。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 健蔵 東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー 株式会社内 Ｆターム(参考） 3F059 BA02 BA05 BB06 DA09 DC04 DD08 FC03
Claims (17)
- 【請求項１】駆動電流に応じた大きさの回転トルクを生
成するアクチュエータを有し、第１のリンクを所定軸回
りに回転自在に第２のリンクに連結すると共に、上記ア
クチュエータからその出力軸を介して出力される上記回
転トルクに基づいて上記第１のリンクを上記所定軸回り
に回転させる関節機構の制御装置において、 上記アクチュエータの上記駆動電流の電流値を検出する
電流検出手段と、 上記電流検出手段により検出された上記電流値に基づい
て、上記アクチュエータの上記出力軸に与えられる外力
によるトルクの大きさを検出する外力トルク検出手段と
を具えることを特徴とする関節機構の制御装置。 - 【請求項２】上記外力トルク検出手段の検出結果に基づ
いて、上記アクチュエータの上記出力軸に与えられる上
記外力によるトルクがなくなるように、上記アクチュエ
ータを制御する制御手段を具えることを特徴とする請求
項１に記載の関節機構の制御装置。 - 【請求項３】上記アクチュエータは、 供給される上記駆動電流に応じた上記回転トルクを生成
するモータ部と、 上記モータ部において発生した上記回転トルクを増幅し
て上記出力軸に伝達するトルク増幅部と、 外部から与えられる制御情報に基づく大きさの上記駆動
電流を上記モータ部に与えるようにして上記モータ部を
制御するモータ制御手段とを具え、 上記モータ制御手段が上記モータ部内に設けられたこと
を特徴とする請求項１に記載の関節機構の制御装置。 - 【請求項４】駆動電流に応じた大きさの回転トルクを生
成するアクチュエータを有し、第１のリンクを所定軸回
りに回転自在に第２のリンクに連結すると共に、上記ア
クチュエータからその出力軸を介して出力される上記回
転トルクに基づいて上記第１のリンクを上記所定軸回り
に回転させる関節機構の制御方法において、 上記アクチュエータの上記駆動電流の電流値を検出する
第１のステップと、 検出した上記電流値に基づいて、上記アクチュエータの
上記出力軸に与えられる外力によるトルクの大きさを検
出する第２のステップとを具えることを特徴とする関節
機構の制御方法。 - 【請求項５】上記第２のステップの検出結果に基づい
て、上記アクチュエータの上記出力軸に与えられる上記
外力によるトルクがなくなるように、上記アクチュエー
タを制御する第３のステップを具えることを特徴とする
請求項４に記載の関節機構の制御方法。 - 【請求項６】駆動電流に応じた大きさの回転トルクを生
成するアクチュエータを有し、第１の構成部を所定軸回
りに回転自在に第２の構成部に連結すると共に、上記ア
クチュエータからその出力軸を介して出力される上記回
転トルクに基づいて上記第１の構成部を上記所定軸回り
に回転させる関節機構を有するロボット装置において、 上記アクチュエータの上記駆動電流の電流値を検出する
電流検出手段と、 上記電流検出手段により検出された上記電流値に基づい
て、上記アクチュエータの上記出力軸に与えられる外力
によるトルクの大きさを検出する外力トルク検出手段と
を具えることを特徴とするロボット装置。 - 【請求項７】上記外力トルク検出手段の検出結果に基づ
いて、上記アクチュエータの上記出力軸に与えられる上
記外力によるトルクがなくなるように、上記アクチュエ
ータを制御する制御手段を具えることを特徴とする請求
項６に記載のロボット装置。 - 【請求項８】上記アクチュエータは、 供給される上記駆動電流に応じた上記回転トルクを発生
するモータ部と、 上記モータ部において発生した上記回転トルクを増幅し
て上記出力軸に伝達するトルク増幅部と、 外部から与えられる制御情報に基づく大きさの上記駆動
電流を上記モータ部に与えるようにして上記モータ部を
制御するモータ制御手段とを具え、 上記モータ制御手段が上記モータ部内に設けられたこと
を特徴とする請求項６に記載のロボット装置。 - 【請求項９】駆動電流に応じた大きさの回転トルクを発
生するアクチュエータを有し、第１の構成部を所定軸回
りに回転自在に第２の構成部に連結すると共に、上記ア
クチュエータからその出力軸を介して出力される上記回
転トルクに基づいて上記第１の構成部を上記所定軸回り
に回転させる関節機構を有するロボット装置の制御方法
において、 上記アクチュエータの上記駆動電流の電流値を検出する
第１のステップと、 検出した上記電流値に基づいて、上記アクチュエータの
上記出力軸に与えられる外力によるトルクの大きさを検
出する第２のステップとを具えることを特徴とするロボ
ット装置の制御方法。 - 【請求項１０】上記第２のステップの検出結果に基づい
て、上記アクチュエータの上記出力軸に与えられる上記
外力によるトルクがなくなるように、上記アクチュエー
タを制御する第３のステップを具えることを特徴とする
請求項１０に記載のロボット装置の制御方法。 - 【請求項１１】それぞれ大腿部に膝関節機構を介して下
腿部が連結されると共に当該下腿部に足首関節機構を介
して足部が連結されてなる一対の脚部ユニットを有し、
各上記脚部ユニットの足部を順次交互に歩行路面に接地
させながら各上記脚部ユニットをそれぞれ所定パターン
で駆動するようにして歩行動作を行うようになされたロ
ボット装置において、 上記足首関節機構に設けられ、上記足部を所定軸回りに
回転駆動するための駆動電流に応じた大きさの回転トル
クを生成するアクチュエータと、 上記アクチュエータの上記駆動電流の電流値を検出する
電流検出手段と、 上記電流検出手段により検出された上記電流値に基づい
て、上記アクチュエータの上記出力軸に与えられる外力
によるトルクの大きさを検出する外力トルク検出手段
と、 上記外力トルク検出手段の検出結果に基づいて、上記ア
クチュエータの上記出力軸に与えられる上記外力による
トルクがなくなるように、上記アクチュエータを制御す
る制御手段とを具えることを特徴とするロボット装置。 - 【請求項１２】上記アクチュエータは、 供給される上記駆動電流に応じた上記回転トルクを発生
するモータ部と、 上記モータ部において発生した上記回転トルクを増幅し
て上記出力軸に伝達するトルク増幅部と、 外部から与えられる制御情報に基づく大きさの上記駆動
電流を上記モータ部に与えるようにして上記モータ部を
制御するモータ制御手段とを具え、 上記モータ制御手段が上記モータ部内に設けられたこと
を特徴とする請求項１１に記載のロボット装置。 - 【請求項１３】それぞれ大腿部に膝関節機構を介して下
腿部が連結されると共に当該下腿部に足首関節機構を介
して足部が連結されてなる一対の脚部ユニットを有し、
各上記脚部ユニットの足部を順次交互に歩行路面に接地
させながら各上記脚部ユニットをそれぞれ所定パターン
で駆動するようにして歩行動作を行うようになされたロ
ボット装置の制御方法において、 上記足首関節機構に設けられ、上記足部を所定軸回りに
回転駆動するための駆動電流に応じた大きさの回転トル
クを生成するアクチュエータに供給される上記駆動電流
の電流値を検出する第１のステップと、 検出された上記電流値に基づいて、上記アクチュエータ
の上記出力軸に与えられる外力によるトルクの大きさを
検出する第２のステップと、 上記第２のステップの検出結果に基づいて、上記アクチ
ュエータの上記出力軸に与えられる上記外力によるトル
クがなくなるように、上記アクチュエータを制御する第
３のステップとを具えることを特徴とするロボット装置
の制御方法。 - 【請求項１４】第１のリンクを所定軸回りに回転自在に
第２のリンクに連結する関節装置において、 上記第１のリンクを上記所定軸回りに回転駆動するため
の回転トルクを生成するアクチュエータを有し、 上記アクチュエータは、 上記回転トルクを生成するモータ部と、 上記モータ部を駆動制御するモータ制御手段とを具え、 上記モータ制御手段が上記モータ部内に設けられたこと
を特徴とする関節装置。 - 【請求項１５】上記モータ部から出力される上記回転ト
ルクを増幅するトルク増幅手段を具え、 上記モータ部及び上記トルク増幅手段が一体化されたこ
とを特徴とする請求項１４に記載の関節装置。 - 【請求項１６】第１の構成部を所定軸回りに回転自在に
第２の構成部に連結する関節機構を有するロボット装置
において、 上記第１の構成部を上記所定軸回りに回転駆動するため
の回転トルクを生成するアクチュエータを有し、 上記アクチュエータは、 上記回転トルクを生成するモータ部と、 上記モータ部を駆動制御するモータ制御手段とを具え、 上記モータ制御手段が上記モータ部内に設けられたこと
を特徴とするロボット装置。 - 【請求項１７】上記モータ部から出力される上記回転ト
ルクを増幅するトルク増幅手段を具え、 上記モータ部及び上記トルク増幅手段が一体化されたこ
とを特徴とする請求項１６に記載のロボット装置。
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