JP2002144261A

JP2002144261A - 脚式移動ロボット及びその制御方法

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Publication number: JP2002144261A
Application number: JP2000344593A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Saijo; 弘樹西條
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2000-11-13
Publication date: 2002-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動用バッテリの残存容量などの電源状態に
応じて再生すべきモーションを選択しながら計画的に動
作する。【解決手段】自律型ロボットの動作に用いるモーショ
ン・データには、モーション再生時において、エネルギ
消費量の目安となる情報、モーション再生の所要時間の
目安となる情報、ロボットの移動量の目安となる情報な
どが含まれている。ユーザの指示を実行する際、その指
示内容を解釈して、エネルギ消費の少ない動作を選択し
て指示を実現する。指示された時間に余裕がある場合に
は、積極的にエネルギ消費量の少ない姿勢をとる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業空間を自在
（無経路）に移動することができるインテリジェントな
移動ロボット及びその制御方法に係り、特に、充電式バ
ッテリを用いて外部電源ケーブルによる拘束なしに作業
空間を無経路で移動自在な移動ロボット及びその制御方
法に関する。

【０００２】更に詳しくは、本発明は、バッテリ駆動に
基づいて可動脚を用いて任意の作業空間を自在（無経
路）に移動することができる脚式移動ロボット及びその
制御方法に係り、特に、駆動用バッテリの残存容量など
の電源状態に応じて再生すべきモーションを選択しなが
ら計画的に動作する脚式移動ロボット及びその制御方法
に関する。

【０００３】

【従来の技術】電気的若しくは磁気的な作用を用いて人
間の動作に似せた運動を行う機械装置のことを「ロボッ
ト」という。ロボットの語源は、スラブ語のＲＯＢＯＴ
Ａ(奴隷機械)に由来すると言われている。わが国では、
ロボットが普及し始めたのは１９６０年代末からである
が、その多くは、工場における生産作業の自動化・無人
化などを目的としたマニピュレータや搬送ロボットなど
の産業用ロボット（industrial robot）であった。

【０００４】アーム式ロボットのように、ある特定の場
所に植設して用いるような据置きタイプのロボットは、
部品の組立・選別作業など固定的・局所的な作業空間で
のみ活動する。これに対し、移動式のロボットは、作業
空間は非限定的であり、所定の経路上または無経路上を
自在に移動して、所定の若しくは任意の人的作業を代行
したり、ヒトやイヌあるいはその他の生命体に置き換わ
る種々の幅広いサービスを提供することができる。なか
でも脚式の移動ロボットは、クローラ式やタイヤ式のロ
ボットに比し不安定で姿勢制御や歩行制御が難しくなる
が、階段や梯子の昇降や障害物の乗り越えや、整地・不
整地の区別を問わない柔軟な歩行・走行動作を実現でき
るという点で優れている。

【０００５】最近では、イヌやネコのように４足歩行の
動物の身体メカニズムやその動作を模したペット型ロボ
ット、あるいは、ヒトのような２足直立歩行を行う動物
の身体メカニズムや動作をモデルにしてデザインされた
「人間形」若しくは「人間型」のロボット（humanoid r
obot）など、脚式移動ロボットに関する研究開発が進展
し、実用化への期待も高まってきている。

【０００６】人間の作業空間や居住空間のほとんどは、
２足による直立歩行という人間が持つ身体メカニズムや
行動様式に合わせて形成されている。言い換えれば、人
間の住空間は、車輪その他の駆動装置を移動手段とした
現状の機械システムが移動するのにはあまりに多くの障
壁が存在する。機械システムすなわちロボットが様々な
人的作業を支援又は代行し、さらに人間の住空間に深く
浸透していくためには、ロボットの移動可能範囲が人間
のそれとほぼ同じであることが好ましい。これが、脚式
移動ロボットの実用化が大いに期待されている所以でも
ある。人間型の形態を有していることは、ロボットが人
間の住環境との親和性を高める上で必須であると言え
る。

【０００７】人間型ロボットを、産業活動・生産活動等
における各種作業の代行に適用することができる。例え
ば、原子力発電プラントや火力発電プラント、石油化学
プラントにおけるメンテナンス作業、製造工場における
部品の搬送・組立作業、高層ビルにおける清掃、火災現
場その他における救助といったような、人間が容易に踏
み込むことができない現場での危険作業・難作業の代行
である。

【０００８】また、人間型ロボットの他の用途として、
人間と居住空間を同一にする「共生」若しく「エンター
ティンメント」と呼ばれるものが挙げられる。この種の
用途では、ロボットは、作業代行などの生活支援という
よりも、生活密着という性格が濃厚である。

【０００９】ところで、ロボットは、一般には、電気電
動式の機械装置であり、装置への給電作業は当然欠かす
ことができない。

【００１０】アーム型ロボットのように特定の場所に固
定的に設置するタイプのロボットや、行動半径や動作パ
ターンが限定された移動ロボットの場合、商用ＡＣ電源
から電源ケーブルを介して常時給電することができる。

【００１１】これに対し、自律的且つ自在に動き回るタ
イプの移動ロボットの場合、電源ケーブルによって行動
半径や脚部の動作が制限されてしまうため、商用ＡＣ電
源による給電は不可能である。この当然の帰結として、
移動ロボットには充電式バッテリによる自律駆動が導入
される。バッテリ駆動によれば移動ロボットは、電源コ
ンセントの場所や電源ケーブル長、ケーブルと脚部の干
渉などの物理的な制約を意識せず、人間の住空間や各種
の作業空間を自走することができる。

【００１２】例えば、人間型ロボットのように多自由度
すなわち多数の関節アクチュエータを含む機械装置の場
合、機体の総電力消費量が大きく、且つ、アクチュエー
タ始動時のインラッシュ電流を供給するためには、大容
量・高出力の充電池を必要とする（特に、脚部には強力
なアクチュエータを必要とし、多大の電力を消耗す
る）。この結果、充電バッテリの重量は増大し、ロボッ
ト本体の総重量の１０〜２０％程度を占めることにな
り、また、重量増大によりさらに消費電力が増えてしま
う。しかしながら、電源ケーブルと四肢との干渉や電源
ケーブル長による行動半径などの制約を排し、ロボット
の行動自由度を確保するためには、バッテリ駆動式であ
ることが好ましいという結論に到達する。

【００１３】バッテリ駆動式の機械装置を使用する場
合、例えばロー・バッテリ状態に近づいた以降における
電力消費量のコントロールが１つの重要な技術的課題と
なる。

【００１４】例えば、車輪で移動するようなタイプの移
動ロボットの場合には、移動の形態に伴うエネルギ消費
の変動幅は小さいので、ローバッテリ状態において消費
電力をコントロールできる余地は少ない。

【００１５】これに対し、脚式移動ロボット、とりわけ
２足の直立歩行型の脚式移動ロボットなどにおいては、
同じ距離を移動する場合であっても、歩行と走行、ある
いは歩行中に跳躍運動を含むか否か、上体の駆動のいか
んによって、エネルギ消費量は大きく変動する。したが
って、ローバッテリ状態であるにも拘わらず、エネルギ
ー消費が高くなる激しい動作（跳躍など）を継続してい
ると、ロボットが充電ステーションまで復帰する途上で
電源が遮断してシステムがダウンして、作業の継続性・
連続性が失われてしまうことになる。

【００１６】例えば、本出願人に既に譲渡されている特
開平１１−１２２９２号明細書には、主として４足歩行
の脚式のロボット装置において、１以上の入力情報に基
づいて感情本能モデルを変化させて動作を決定すること
により、自然な動作を自律的に行う点について開示され
ている。

【００１７】同明細書では、さらに、ロボットの動作経
路を決定する指標として、「エネルギ消費量」、「移動
量」、「実行時間」などを導入する点についても開示さ
れている。しかしながら、同明細書では、これらの指標
を優先する項目として挙げているに過ぎず、指示に余っ
た時間がある場合について、必ずしも有効な解決手段と
はなり得ない。

【００１８】また、同明細書に記載の「状態遷移機構」
には、同じ姿勢をつなぐという概念が存在するが、この
ような静的なつなぎ方では、２足歩行の脚式ロボットの
モーションを１歩単位で扱うことはできない。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、充電
式バッテリを用いて外部電源ケーブルによる拘束なしに
作業空間を無経路で移動自在な、優れた移動ロボット及
びその制御方法を提供することにある。

【００２０】本発明の更なる目的は、バッテリ駆動に基
づいて可動脚を用いて任意の作業空間を自在（無経路）
に移動することができる、優れた脚式移動ロボット及び
その制御方法を提供することにある。

【００２１】本発明の更なる目的は、駆動用バッテリの
残存容量などの電源状態に応じて再生すべきモーション
を選択しながら計画的に動作することができる、優れた
脚式移動ロボット及びその制御方法を提供することにあ
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面
は、所定のエネルギ保存装置からの供給エネルギによっ
て駆動するタイプの脚式移動ロボット又はその制御方法
であって、前記エネルギ保存装置の残存エネルギ量を監
視する残存エネルギ量監視手段又はステップと、行動シ
ーケンスを計画する行動計画手段又はステップと、前記
行動計画手段によって立案された行動シーケンスを実行
時のエネルギ消費量を推定するエネルギ消費量推定手段
又はステップと、推定されたエネルギ消費量と残存エネ
ルギ量の比較結果に応じて計画された行動シーケンスを
補正する行動補正手段又はステップと、を具備すること
を特徴とする脚式移動ロボット又はその制御方法であ
る。

【００２３】本発明の第１の側面に係る脚式移動ロボッ
ト又はその制御方法によれば、推定されたエネルギ消費
量と残存エネルギ量の比較結果に応じて、計画された行
動シーケンスを補正することができるので、有限なエネ
ルギの使用を効率化することができる。また、脚式移動
ロボットがエネルギ保存装置によって動作可能な持続時
間を延長することができる。

【００２４】また、推定されたエネルギ消費量と残存エ
ネルギ量の比較結果に基づいて、エネルギ切れをモーシ
ョン再生の前に察知して、行動シーケンスを修正するこ
とができる。この結果、「モーション再生中にエネルギ
が切れて転倒する」といった事故を未然に防止すること
ができる。

【００２５】また、動的な安定性を保つように各モーシ
ョンを接続していくことで、機体を用いて一定の目的を
実現する行動シーケンスを構築することができ、無理な
モーションの接続による転倒を防止することもできる。

【００２６】また、本発明の第２の側面は、所定のエネ
ルギ保存装置からの供給エネルギによって駆動するタイ
プの脚式移動ロボット又はその制御方法であって、前記
エネルギ保存装置の残存エネルギ量を監視する残存エネ
ルギ量監視手段又はステップと、前記脚式移動ロボット
のモーション・データを管理するモーション・データ管
理手段又はステップと、モーション・データの組み合わ
せにより所望の行動シーケンスを計画する行動計画手段
又はステップと、前記行動計画手段又はステップによっ
て立案された行動シーケンスを実行するときのエネルギ
消費量を推定するエネルギ消費量推定手段又はステップ
と、推定されたエネルギ消費量に応じて計画された行動
シーケンスを補正する行動補正手段又はステップと、を
具備することを特徴とする脚式移動ロボット又はその制
御方法である。

【００２７】本発明の第２の側面に係る脚式移動ロボッ
ト又はその制御方法によれば、推定されたエネルギ消費
量と残存エネルギ量の比較結果に応じて、計画された行
動シーケンスを補正することができるので、有限なエネ
ルギの使用を効率化することができる。また、脚式移動
ロボットがエネルギ保存装置によって動作可能な持続時
間を延長することができる。

【００２８】また、推定されたエネルギ消費量と残存エ
ネルギ量の比較結果に基づいて、エネルギ切れをモーシ
ョン再生の前に察知して、行動シーケンスを修正するこ
とができるので、「モーション再生中にエネルギが切れ
て転倒する」といった事故を未然に防止することができ
る。

【００２９】また、動的な安定性を保つように各モーシ
ョンを接続していくことで、機体を用いて一定の目的を
実現する行動シーケンスを構築することができ、無理な
モーションの接続による転倒を防止することもできる。

【００３０】各モーション・データには、モーション再
生時における、エネルギ消費量の目安になる情報、モー
ション再生に要する時間の目安になる情報、又は、前記
脚式移動ロボットの移動量の目安になる情報のうち少な
くとも１つが含まれるようにしてもよい。このような場
合、前記エネルギ消費量推定手段又はステップは、行動
シーケンスにおいて使用するモーション・データ中のこ
れら目安になる情報を基にエネルギ消費量を推定するこ
とができる。また、前記脚式移動ロボットが設置されて
いる作業環境に応じて、これら目安になる情報を補正
し、又は、補正値を学習する目安情報補正手段又はステ
ップをさらに備えるようにしてもよい。

【００３１】前記行動計画手段又はステップは、ユーザ
からの指示に基づいて行動シーケンスを立案するように
してもよいし、あるいは、前記脚式移動ロボットの各部
位に搭載されたセンサからの入力によって検出される外
部要因に基づいて、感情モデル、本能モデル、行動モデ
ル、学習モデルのうち少なくとも１つを用いて行動シー
ケンスを立案するようにしてもよい。

【００３２】また、前記行動補正手段又はステップは、
エネルギ消費量と残存エネルギ量の比較結果に応じて、
エネルギ消費量が少ないモーションを選択することで行
動シーケンスを補正するようにしてもよい。

【００３３】また、前記行動補正手段又はステップは、
行動シーケンスの実行に与えられた時間的余裕に応じ
て、エネルギ消費の少ない姿勢を選択して休息をとるよ
うなモーションを脚式移動ロボットに与えるようにして
もよい。

【００３４】また、前記行動補正手段又はステップは、
エネルギ消費量と残存エネルギ量を比較した結果、選択
すべきモーション・データがない場合には、ユーザに対
してその旨を警告するようにしてもよい。警告の形態
は、音声ベースでもよいし、通信機能を利用して外部の
計算機システムにメッセージ送信するようにしてもよい
し、機体の駆動によるジェスチャを利用してもよい。

【００３５】また、モーション再生により前記エネルギ
保存装置に対するエネルギ補給が行われた場合、前記エ
ネルギ消費量推定手段又はステップは、モーションを負
のエネルギ消費として扱うようにしてもよい。このよう
にすれば、エネルギ保存装置における残存エネルギ量を
正確に見積もることができる。

【００３６】また、前記モーション・データ管理手段又
はステップは、モーション・データの追加登録を受容す
るようにしてもよい。

【００３７】また、前記モーション・データ管理手段又
はステップは、モーション・データの追加登録時に、前
記脚式移動ロボットの静的な姿勢に加え、質点の位置と
速度を基にＺＭＰを算出して、ＺＭＰ安定領域を保つこ
とを条件に登録を許可するようにしてもよい。

【００３８】また、モーション・データの追加登録時に
おいて、そのモーション・データに関するエネルギ消費
量又はその他の情報が不足する場合には、既登録のモー
ション・データ中から類似するものの情報を参考にし
て、データを補間するようにしてもよい。

【００３９】また、前記脚式移動ロボットが設置されて
いる作業環境に応じて、類似するモーション・データが
持つ情報を参考にした補間された情報を、さらに補正す
るようにしてもよい。

【００４０】本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、
後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳
細な説明によって明らかになるであろう。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施例を詳解する。

【００４２】図１及び図２には、本発明の実施に供され
る「人間形」又は「人間型」の脚式移動ロボット１００
が直立している様子を前方及び後方の各々から眺望した
様子を示している。図示の通り、脚式移動ロボット１０
０は、脚式移動を行う左右２足の下肢と、体幹部と、左
右の上肢と、頭部とで構成される。

【００４３】左右各々の下肢は、大腿部と、膝関節と、
脛部と、足首と、足平とで構成され、股関節によって体
幹部の略最下端にて連結されている。また、左右各々の
上肢は、上腕と、肘関節と、前腕とで構成され、肩関節
によって体幹部上方の左右各側縁にて連結されている。
また、頭部は、首関節によって体幹部の略最上端中央に
連結されている。

【００４４】体幹部ユニット内には、図１及び図２上で
は見えていない制御部が配備されている。この制御部
は、脚式移動ロボット１００を構成する各関節アクチュ
エータの駆動制御や各センサ（後述）などからの外部入
力を処理するコントローラ（主制御部）や、電源回路そ
の他の周辺機器類を搭載した筐体である。制御部は、そ
の他、遠隔操作用の通信インターフェースや通信装置を
含んでいてもよい。

【００４５】図３には、本実施例に係る脚式移動ロボッ
ト１００が具備する関節自由度構成を模式的に示してい
る。図示の通り、脚式移動ロボット１００は、２本の腕
部と頭部１を含む上体と、移動動作を実現する２本の脚
部からなる下肢と、上肢と下肢とを連結する体幹部とで
構成される。

【００４６】頭部１を支持する首関節は、首関節ヨー軸
２と、首関節ピッチ軸３と、首関節ロール軸４という３
自由度を有している。

【００４７】また、各腕部は、肩関節ピッチ軸８と、肩
関節ロール軸９と、上腕ヨー軸１０と、肘関節ピッチ軸
１１と、前腕ヨー軸１２と、手首関節ピッチ軸１３と、
手首関節ロール軸１４と、手部１５とで構成される。手
部１５は、実際には、複数本の指を含む多関節・多自由
度構造体である。但し、手部１５の動作自体は、ロボッ
ト１００の姿勢安定制御や歩行動作制御に対する寄与や
影響が少ないので、本明細書ではゼロ自由度と仮定す
る。したがって、左右の各腕部は７自由度を有するとす
る。

【００４８】また、体幹部は、体幹ピッチ軸５と、体幹
ロール軸６と、体幹ヨー軸７という３自由度を有する。

【００４９】また、下肢を構成する左右各々の脚部は、
股関節ヨー軸１６と、股関節ピッチ軸１７と、股関節ロ
ール軸１８と、膝関節ピッチ軸１９と、足首関節ピッチ
軸２０と、関節ロール軸２１と、足部（足底又は足平）
２２とで構成される。人体の足部（足底）２２は、実際
には多関節・多自由度の足底を含んだ構造体であるが、
本実施例に係る脚式移動ロボット１００の足底はゼロ自
由度とする。したがって、左右の各脚部は６自由度で構
成される。

【００５０】以上を総括すれば、本実施例に係る脚式移
動ロボット１００全体としては、合計で３＋７×２＋３
＋６×２＝３２自由度を有することになる。但し、脚式
移動ロボット１００が必ずしも３２自由度に限定される
訳ではない。設計・製作上の制約条件や要求仕様等に応
じて、自由度すなわち関節数を適宜増減することができ
ることは言うまでもない。

【００５１】脚式移動ロボット１００が持つ上述の各関
節自由度は、実際にはアクチュエータによる能動的な動
作として実現される。装置の外観上で余分な膨らみを排
してヒトの自然体形状に近似させることや、２足歩行と
いう不安定構造体に対して姿勢制御を行うことなどの種
々の要請から、関節アクチュエータは小型且つ軽量であ
ることが好ましい。本実施例では、ギア直結型で且つサ
ーボ制御系をワンチップ化してモータ・ユニットに内蔵
したタイプの小型ＡＣサーボ・アクチュエータを搭載す
ることとした。なお、脚式ロボットに適用可能な小型Ａ
Ｃサーボ・アクチュエータに関しては、例えば本出願人
に既に譲渡されている特願平１１−３３３８６号明細書
に開示されている。

【００５２】図４には、本実施例に係る脚式移動ロボッ
ト１００の制御システム構成を模式的に示している。同
図に示すように、該システムは、ユーザ入力などに動的
に反応して情緒判断や感情表現を司る思考制御モジュー
ル２００と、関節アクチュエータの駆動などロボットの
全身協調運動を制御する運動制御モジュール３００とで
構成される。

【００５３】思考制御モジュール２００は、情緒判断や
感情表現に関する演算処理を実行するＣＰＵ（Central
Processing Unit）２１１や、ＲＡＭ（Random Access M
emory）２１２、ＲＯＭ（Read Only Memory）２１３、
及び、外部記憶装置（ハード・ディスク・ドライブなど）
２１４で構成される、自己完結処理を行うことができる
独立した情報処理装置である。

【００５４】思考制御モジュール２００には、ＣＣＤ
（Charge Coupled Device）カメラなどの画像入力装置
２５１や、マイクなどの音声入力装置２５２、スピーカ
などの音声出力装置２５３、ＬＡＮ（Local Area Netwo
rk：図示しない）などを経由してロボット１００外のシ
ステムとデータ交換を行う通信インターフェース２５４
など各種の装置が、バス・インターフェース２０１経由
で接続されている。

【００５５】思考制御モジュール２００では、画像入力
装置２５１から入力される視覚データや音声入力装置２
５２から入力される聴覚データなど、外界からの刺激な
どに従って、脚式移動ロボット１００の現在の感情や意
思を決定する。さらに、意思決定に基づいた行動（アク
ション）又は振る舞い（ビヘイビア）、すなわち四肢の
運動を機体上で体現するように、運動制御モジュール３
００に対して指令を発行する。

【００５６】より具体的には、ＣＰＵ２１１は、感情モ
デルや本能モデル、行動モデル、学習モデルなどを司る
アプリケーションを実行する。感情モデルと本能モデル
は、画像入力や音声入力を始めとする各種センサ入力か
らなる外的要因の認識結果と行動履歴を入力に持ち、感
情値と本能値を管理している。行動モデルは、これら感
情値や本能値を参照することができる。また、学習モジ
ュールは、学習教示信号に基づいて行動選択確率を更新
して、更新内容を行動モデルに供給する。行動モデル
は、あらかじめ登録されたモーション・ライブラリ（後
述）から適当なモーションを幾つか取り出して、これら
を組み合わせることにより一連の行動シーケンスを生成
する。そして、運動制御モジュール３００に対して機体
上での行動シーケンスの体現を命令する。

【００５７】一方の運動制御モジュール３００は、ロボ
ット１００の全身協調運動を制御するＣＰＵ（Central
Processing Unit）３１１や、ＲＡＭ（Random Access M
emory）３１２、ＲＯＭ（Read Only Memory）３１３、
及び、外部記憶装置（ハード・ディスク・ドライブなど）
３１４で構成される、自己完結処理を行うことができる
独立した情報処理装置である。外部記憶装置３１４に
は、例えば、四肢を用いた各種の動作パターン又は歩容
を蓄積することができる（「歩容」とは、当業界におい
て「関節角度の時系列変化」を意味する技術用語であ
る）。

【００５８】運動制御モジュール３００には、ロボット
１００の全身に分散するそれぞれの関節自由度を実現す
る関節アクチュエータ（図３を参照のこと）、体幹部の
姿勢や傾斜を計測する姿勢センサ３５１、左右の足底の
離床又は着床を検出する接地確認センサ３５２及び３５
３、バッテリなどの電源を管理する電源制御装置３５４
などの各種の装置が、バス・インターフェース３０１経
由で接続されている。

【００５９】運動制御モジュール３００では、思考制御
モジュール２００から指示された行動を体現すべく、各
関節アクチュエータによる全身協調運動を制御する。す
なわち、ＣＰＵ３１１は、思考制御モジュール２００か
ら指示された行動に応じた動作パターンを外部記憶装置
３１４から取り出し、又は、内部的に動作パターンを生
成する。そして、ＣＰＵ３１１は、指定された動作パタ
ーンに従って、足部運動、ＺＭＰ（Zero Moment Poin
t）軌道、体幹運動、上肢運動、腰部水平位置及び高さ
などを設定するとともに、これらの設定内容に従った動
作を指示する指令値を各関節アクチュエータに転送する
（「ＺＭＰ」とは、歩行中の床反力によるモーメントが
ゼロとなる床面上の点のことであり、また、「ＺＭＰ軌
道」とは、例えばロボット１００の歩行動作期間中など
にＺＭＰが動く軌跡を意味する）。

【００６０】また、ＣＰＵ３１１は、姿勢センサ３５１
の出力信号によりロボット１００の体幹部分の姿勢や傾
きを検出するとともに、各接地確認センサ３５２及び３
５３の出力信号により各可動脚が遊脚又は立脚のいずれ
の状態であるかを検出することによって、脚式移動ロボ
ット１００の全身協調運動を適応的に制御することがで
きる。

【００６１】さらに、運動制御モジュール３００は、思
考制御モジュール２００において決定された意思通りの
行動がどの程度体現されたか、すなわち機体上でのコマ
ンド処理の状況を、思考制御モジュール２００に返すよ
うになっている。

【００６２】思考制御モジュール２００と運動制御モジ
ュール３００は、共通のプラットフォーム上で構築さ
れ、両者間はバス・インターフェース２０１及び３０１
を介して相互接続されている。

【００６３】図５には、本実施例に係るモーション再生
を実現するためのロボット１００の機能構成を図解して
いる。

【００６４】ロボット１００の機体制御は、同図の中心
機能として位置付けられるロボット・システムによって
実行される。このロボット・システムは、物理的には、
図４に示した思考制御モジュール２００及び運動制御モ
ジュール３００における協働的動作により実現される。

【００６５】ロボット・システムは、感情モデルや本能
モデル、行動モデル、学習モデルなどのアプリケーショ
ン・ソフトウェアを実装して、外的要因などに応じた行
動シーケンスを生成して、これをロボット１００の機体
上で体現するよう、動作機構に対して制御指示を発行す
る。

【００６６】動作機構は、より具体的には、図４に示す
運動制御モジュール３００並びに該モジュール３００の
制御下に置かれる各関節アクチュエータや、全身の各部
位に配置されたセンサなどが含まれる。

【００６７】姿勢センサ３５１など各センサからの入力
信号は、ロボット・システム並びにＺＭＰ安定判別機能
モジュールに供給される。ＺＭＰ安定判別機能モジュー
ルは、機体の各部位のハードウェア仕様などからなる機
体モデル構成データを参照しながら、各時刻における姿
勢センサ３５１からの入力値に基づき、ＺＭＰ安定度判
別規範を利用して機体の姿勢安定度を判定する。ロボッ
ト・システムは、ＺＭＰ安定判別結果に基づいて、ＺＭ
Ｐ軌道や行動シーケンスの修正や変更を時々刻々行う。

【００６８】また、ロボット・システムは、行動シーケ
ンスの編成に利用可能なモーション・データ（後述）を
ライブラリ化（又はデータベース化）した「モーション
・ライブラリ」を備えている。モーション・ライブラリ
は、例えば外部記憶装置２１４／３１４に蓄積されてい
る。ネットワークやメディアなど、所定のデータ交換用
インターフェースを介して、外部からモーション・デー
タを供給してモーション・ライブラリに追加登録するこ
とができる。

【００６９】本実施形態では、モーションをロボット１
００の機体上で実現する際のエネルギ消費量という観点
から、各モーション間の結合関係を規定するようになっ
ている。モーションどうしの結合関係のことを、以下で
は「モーション・ネットワーク」と呼ぶことにする。モ
ーションとそのエネルギ消費量に基づくモーション・ネ
ットワーク情報は、例えば外部記憶装置２１４／３１４
に蓄積されている。

【００７０】ロボット・システムは、モーション・ネッ
トワーク情報を参照することによって、計画された行動
シーケンスを実行するためのエネルギ消費量の推定処理
を行うことができる。

【００７１】ロボット・システムは、バッテリ（あるい
は外部商用電源）などのエネルギ保存装置からの供給電
力によって駆動する。エネルギ保存装置のエネルギ保存
量は、エネルギ補給装置によって補充することができ
る。

【００７２】エネルギ補給装置は、例えば、バッテリ駆
動式ロボットに対する充電ステーションである。あるい
は、スペア・バッテリをエネルギ補給装置として位置付
けることもできる。

【００７３】残量監視装置は、エネルギ保存装置におけ
るエネルギ残量を監視する機能モジュールである。例え
ば、エネルギ保存装置がバッテリである場合には、その
出力端子電圧、積算出力電流量、バッテリ周囲温度など
の計測結果に基づいて残量を監視することができる。図
４中の電源制御装置３５４が残量監視装置として作用す
ることができる。

【００７４】図６には、ロボット・システムにおいて利
用されるモーション・ライブラリの構成を模式的に図解
している。

【００７５】モーション・ライブラリは、複数のモーシ
ョン・データで構成される。モーション・データは、移
動ロボット１００の各関節アクチュエータの動作を規定
する多関節構造体の各関節の時系列的な動作を記述した
ファイルで構成される。

【００７６】同図に示す例では、１つのモーション・デ
ータは、モーション名やモーションによる機体の移動
量、エネルギ消費量、再生時間などのモーションの属性
を記述する制御情報フィールドと、各関節アクチュエー
タの動作を規定するモーション・データ本体フィールド
とで構成される。

【００７７】モーション・データは、関節アクチュエー
タなどの各駆動部位の各時刻毎の変位量や変位速度で規
定することができる。あるいは、移動ロボット１００に
とらせた所望のポーズを時系列的に配置することによっ
ても、モーション・データを記述することができる。

【００７８】移動ロボット１００に許容される動作状態
は、例えば、「立ち姿勢」、「寝る」、「座る」、「歩
く」、「走る」などである。各動作状態間をつなげたも
のがモーションに相当する。動作状態毎に、次に遷移が
許容された動作状態と許容されない動作状態がある。接
続が許容された動作状態間を有向グラフで連結すること
によって、ロボット・システムが実現可能な動作範囲を
表現することができる。本実施例に係るロボット・シス
テムは、これを「動作マップ」として管理する。

【００７９】図７には、動作マップの一例を図解してい
る。同図において、各動作状態間をつなぐ矢印がモーシ
ョンに相当する。ロボット・システムにおいて利用可能
なモーション・データは、モーション・ライブラリ（前
述）にあらかじめ用意され、あるいは外部から供給され
る。

【００８０】同図において、モーションを表す各矢印の
近傍には、”Ｅ：＊＊，Ｍ：＊＊，Ｔ：＊＊”なる表記
がある。Ｅはエネルギ消費量を、Ｍは移動量を、Ｔはモ
ーション再生時間をそれぞれ意味する。これらの情報
は、該当するモーション・データの制御情報フィールド
から取り出すことができ、ロボット・システムが利用可
能である。

【００８１】さらに、ロボット・システムは、このよう
な動作マップを基にして、各動作状態毎の許容されるエ
ネルギ残量を算出することができる。ここで言う許容さ
れるエネルギ残量とは、同じ動作状態を継続したとき
に、転倒などロボット１００の機体が危険な状態に陥る
ことなく安全な状態（例えば「寝る」など）に移行する
までに必要なエネルギ残量を意味する。図８には、各動
作状態毎の許容されるエネルギ残量を図解している。但
し、同図において、各動作状態で示されるエネルギ残量
の指示値の単位は任意である。

【００８２】同図に示す例では、移動ロボット１００が
最も安定する姿勢である「寝る」状態では、許容される
エネルギ残量は０でよい。次いで、安定する「座る」状
態ではエネルギ残量は３でよい。

【００８３】これに対して、上体を起こすとともに可動
脚を駆動させなければならない「立ち姿勢」、「歩
く」、「走る」などの各動作状態では、許容されるエネ
ルギ残量はそれぞれ９、１５、１９と比較的高い指示値
を持つ。

【００８４】ロボット・システムに対して、外部から動
作指示が入力される、あるいは感情モデルや本能モデ
ル、行動モデルに基づいて実行すべき行動シーケンスを
内部生成すると、この動作マップの情報をシステム内部
並びに外部の環境に基づいて調整し、指示された条件を
満たしたエネルギ消費の少ない行動を計画して、実行す
るようになっている。

【００８５】動作マップの情報の調整は、エネルギ消費
量予測値を環境に適応して補正することによって実現さ
れる。図９には、ロボットのエネルギ消費量予測値の環
境適応補正メカニズムについて図解している。

【００８６】まず、動作マップを参照して、指示された
動作に関する基準エネルギ消費量を求める。次いで、基
準エネルギ消費量とエネルギ消費量補正値との差分をと
る。

【００８７】さらに、エネルギ消費量補正値より求ま
る、前の動作による変化分、歩行路面の傾斜による変化
分、機内温度による変化分などを加算することによっ
て、エネルギ消費量予想値を算出する。

【００８８】このエネルギ消費量予測値とエネルギ消費
量実装値との差分をとり、この結果を次回のエネルギ消
費量補正値とする。

【００８９】図１０には、エネルギ消費の少ない行動を
計画するために行われる動作選択の処理手順をフローチ
ャートの形式で示している。以下、このフローチャート
に従って動作選択処理について説明する。

【００９０】まず、移動指示があるか否かをチェックす
る（ステップＳ１）。

【００９１】移動指示がなければ、エネルギ残量を残量
監視装置経由で取得して（ステップＳ２）、これを最低
残量と大小比較する（ステップＳ３）。

【００９２】エネルギ残量が最低残量以上であれば、ス
テップＳ１に復帰して、次の動作指示まで待機する。他
方、エネルギ残量が最低残量を下回る場合には、エネル
ギがなくても対応し得る姿勢（例えば「寝る」など）に
移行するための行動計画を立案し（ステップＳ４）、こ
の選択動作を直前の動作と接続して再生する（ステップ
Ｓ５）。

【００９３】また、動作指示が移動指示であった場合に
は（ステップＳ１）、指示された移動量を基準にして、
移動可能動作の候補を、モーション・ライブラリ中から
選択する（ステップＳ６）。

【００９４】ここで、動作の再生時間に指定がある場合
には（ステップＳ７）、指定時間以上の候補をリストか
ら削除する（ステップＳ８）。または、指定時間までの
時間以内で、「寝る」などの休息をとる計画を立てる
（エネルギ消費の少ない動作を選択する）（ステップＳ
９）。

【００９５】そして、候補リストの中から、エネルギ消
費量の少ないものを選択する（ステップＳ１０）。

【００９６】ここで、エネルギ残量を残量監視装置経由
で取得して（ステップＳ１１）、エネルギ残量とエネル
ギ消費量の合計が最低残量以上か否かをチェックする
（ステップＳ１２）。エネルギ消費量は、モーション・
ライブラリあるいは動作マップ（図７を参照のこと）を
参照することによって求まる。

【００９７】エネルギ残量とエネルギ消費量の和が最低
残量以上であれば、ステップＳ５に進み、選択動作を直
前の動作と接続して再生する。

【００９８】他方、エネルギ残量とエネルギ消費量の和
が最低残量を下回る場合には、ユーザにエラーを通知す
る。そして、ステップＳ１に復帰して、次の動作指示ま
で待機する。

【００９９】ここで、具体的な例を用いて、エネルギ消
費の少ない行動を計画する手順について説明する。

【０１００】例１）移動の指示を受けた場合：１：「立ち姿勢」で、「１００移動」指示を受信２：（１）走って１００移動する（２）歩いて１００移動するの２案を、計画する。３：（１）の場合、

【０１０１】

【表１】

【０１０２】（２）の場合、

【０１０３】

【表２】

【０１０４】となる。４：この場合、移動量以外の指示がないので、「消費エ
ネルギーを抑える」事を優先し、（２）の「歩いて１０
０移動する」を選択する。

【０１０５】例２）短い時間指定の移動の指示受けた
場合：１：「１００移動」「時間２００以内」の指示を受信２：上記の例と同様の計算を行う。３：この場合、「時間２００以内」の条件を満たす必
要があるので、（１）の走って１００移動するを選択
する

【０１０６】例３）長い時間指定の移動の指示を受け
た場合：１：「１００移動」「時間５００以内」の指示を受信２：（１）走って１００移動する＝＞寝る＝＞起きる（２）歩いて１００移動する＝＞寝る＝＞起きる（３）走って１００移動する＝＞立ち姿勢（４）歩いて１００移動する＝＞立ち姿勢の４案を、計画する。３：（１）の場合、

【０１０７】

【表３】

【０１０８】（２）の場合、

【０１０９】

【表４】

【０１１０】（３）の場合、

【０１１１】

【表５】

【０１１２】（４）の場合、

【０１１３】

【表６】

【０１１４】となる。４：この場合、どれも所要時間は満たすので、「消費
エネルギーを抑える」ことを優先して、選択肢（２）
の、「歩いて１００移動する＝＞寝る＝＞起きる」を選
択する。

【０１１５】図１１には、動作マップを基に２以上の動
作を動的に接続する様子を図解している。同図に示す例
では、「立ち姿勢」と「寝る」と「座る」は、質点の位
置が等しく且つ静止している状態である。他方、「歩
く」と「走る」は、質点の位置は等しいものの、移動速
度は必ずしも一致していない。

【０１１６】動作を接続する際には、同じ姿勢だからと
いって、静止しているモーションどうしの接続がうまく
いくとは限らない点に留意すべきである。例えば、「歩
く」姿勢のままで、「走る」姿勢と静止しているモーシ
ョンを接続しても、歩いている途中で突然静止すると、
その時点における機体の歩行速度によっては確実に転倒
する。

【０１１７】図１２には、「歩く」状態と「走る」状態
を動的に接続する様子を図解している。

【０１１８】動作マップを動的な安定性を保つ形で構築
するためには、理想的には、「走る」に接続されるＡ，
Ｃ１，Ｄの各モーション再生終了時と、「走る」から接
続されるＢ，Ｃ２，Ｅの各モーション再生開始時の間
で、質点位置が等しく、絶対空間上の速度が等しいこと
が好ましい。（但し、再生開始時の質点位置はモーショ
ンとして再生されない。）

【０１１９】しかし、実用上は、「Ａ→Ｂ」、「Ａ→Ｃ
２」、「Ａ→Ｅ」と、接続したそれぞれの場合でＺＭＰ
を演算した結果、接地している足底のＺＭＰ安定領域に
収まることを条件とする。

【０１２０】図１３並びに図１４には、動的な接続によ
り動作マップにモーションを追加するための処理手順を
フローチャートの形式で示している。以下、これらのフ
ローチャートに従って、動的な接続により動作マップに
モーションを追加する処理について説明する。

【０１２１】まず、動作開始姿勢と動作マップ上の姿勢
とを比較して（ステップＳ２１）、既に登録済みの姿勢
か否かをチェックする（ステップＳ２２）。未登録の姿
勢であれば、ステップＳ２５に進んで、動作マップ上に
新規の開始姿勢として当該動作開始姿勢を登録する。

【０１２２】他方、動作開始姿勢が既登録である場合に
は、登録済みの姿勢と接続した場合におけるＺＭＰを演
算して（ステップＳ２３）、ＺＭＰ安定度判別規範に基
づき安定領域内にあるか否かをチェックする（ステップ
Ｓ２４）。安定領域内にない姿勢の場合には、ステップ
Ｓ２５に進んで、動作マップ上に新規の開始姿勢として
当該動作開始姿勢を登録する。

【０１２３】次いで、動作終了姿勢と動作マップ上の姿
勢とを比較して（ステップＳ２６）、既に登録済みの姿
勢か否かをチェックする（ステップＳ２７）。未登録の
姿勢であれば、ステップＳ３０に進んで、動作マップ上
に新規の終了姿勢として当該動作終了姿勢を登録する。

【０１２４】他方、動作終了姿勢が既登録である場合に
は、登録済み姿勢と接続した場合のＺＭＰを演算して
（ステップＳ２８）、ＺＭＰ安定度判別規範に基づき安
定領域内にあるか否かをチェックする（ステップＳ２
９）。安定領域内にない姿勢の場合には、ステップＳ３
０に進んで、動作マップ上に新規の開始姿勢として当該
動作開始姿勢を登録する。

【０１２５】次いで、使用するモーション・データのエ
ネルギ消費量又はこれの目安となる情報があるか否かを
チェックする（ステップＳ３１，Ｓ３２）。

【０１２６】エネルギ消費量に関する情報がない場合に
は、当該登録済みの姿勢と類似した姿勢をモーション・
ライブラリ中で検索する（ステップＳ３３）。類似した
姿勢が発見された場合には（ステップＳ３４）、発見さ
れた登録済み姿勢のエネルギ消費量を選び（ステップＳ
３７）、発見されなかった場合には、登録済み姿勢のう
ち移動量が近いものの中からエネルギ消費量を選ぶ（ス
テップＳ３５）。そして、ステップＳ３５又はＳ３７に
より選択されたエネルギ消費量を動作マップ上に登録す
る（ステップＳ３６）。

【０１２７】次いで、該当するモーション・データを参
照して、その移動量を算出し（ステップＳ３８）、これ
を動作マップ上に登録する（ステップＳ３９）。

【０１２８】また、該当するモーション・データを参照
して、その再生時間を算出し（ステップＳ４０）、これ
を動作マップ上に登録する（ステップＳ４１）。

【０１２９】［追補］以上、特定の実施例を参照しなが
ら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や
代用を成し得ることは自明である。

【０１３０】本発明の要旨は、必ずしも「ロボット」と
称される製品には限定されない。すなわち、電気的若し
くは磁気的な作用を用いて人間の動作に似せた運動を行
う機械装置であるならば、例えば玩具等のような他の産
業分野に属する製品であっても、同様に本発明を適用す
ることができる。

【０１３１】要するに、例示という形態で本発明を開示
してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。
本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許
請求の範囲の欄を参酌すべきである。

【０１３２】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
充電式バッテリを用いて外部電源ケーブルによる拘束な
しに作業空間を無経路で移動自在な、優れた移動ロボッ
ト及びその制御方法を提供することができる。

【０１３３】また、本発明によれば、バッテリ駆動に基
づいて可動脚を用いて任意の作業空間を自在（無経路）
に移動することができる、優れた脚式移動ロボット及び
その制御方法を提供することができる。

【０１３４】また、本発明によれば、駆動用バッテリの
残存容量などの電源状態に応じて再生すべきモーション
を選択しながら計画的に動作することができる、優れた
脚式移動ロボット及びその制御方法を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に供される脚式移動ロボット１０
０を前方から眺望した様子を示た図である。

【図２】本発明の実施に供される脚式移動ロボット１０
０を後方から眺望した様子を示た図である。

【図３】本実施例に係る脚式移動ロボット１００が具備
する自由度構成モデルを模式的に示した図である。

【図４】本実施例に係る脚式移動ロボット１００の制御
システム構成を模式的に示した図である。

【図５】本実施例に係るモーション再生を実現するため
のロボット１００の機能構成を示したブロック図であ
る。

【図６】ロボット・システムにおいて利用されるモーシ
ョン・ライブラリの構成を模式的に示した図である。

【図７】ロボット・システムが実現可能な動作範囲を表
現した動作マップの一例を示した図である。

【図８】各動作状態毎の許容されるエネルギ残量を示し
た図である。

【図９】ロボットのエネルギ消費量予測値の環境適応補
正メカニズムについて示した図である。

【図１０】エネルギ消費の少ない行動を計画するために
行われる動作選択の処理手順を示したフローチャートで
ある。

【図１１】動作マップを基に２以上の動作を動的に接続
する様子を示した図である。

【図１２】「歩く」状態と「走る」状態を動的に接続す
る様子を示した図である。

【図１３】動的な接続により動作マップにモーションを
追加するための処理手順を示したフローチャート（前
半）である。

【図１４】動的な接続により動作マップにモーションを
追加するための処理手順を示したフローチャート（後
半）である。

【符号の説明】

１…頭部，２…首関節ヨー軸３…首関節ピッチ軸，４…首関節ロール軸５…体幹ピッチ軸，６…体幹ロール軸７…体幹ヨー軸，８…肩関節ピッチ軸９…肩関節ロール軸，１０…上腕ヨー軸１１…肘関節ピッチ軸，１２…前腕ヨー軸１３…手首関節ピッチ軸，１４…手首関節ロール軸１５…手部，１６…股関節ヨー軸１７…股関節ピッチ軸，１８…股関節ロール軸１９…膝関節ピッチ軸，２０…足首関節ピッチ軸２１…足首関節ロール軸，２２…足部（足底）３０…頭部ユニット，４０…体幹部ユニット５０…腕部ユニット，５１…上腕ユニット５２…肘関節ユニット，５３…前腕ユニット６０…脚部ユニット，６１…大腿部ユニット６２…膝関節ユニット，６３…脛部ユニット８０…制御ユニット，８１…主制御部８２…周辺回路９１，９２…接地確認センサ９３…姿勢センサ１００…脚式移動ロボット２００…思考制御モジュール２０１…バス・インターフェース２１１…ＣＰＵ，２１２…ＲＡＭ，２１３…ＲＯＭ２１４…外部記憶装置２３１…コマンド解釈部２３２…対話管理部２３３…動作言語データベース２３４…動作出力制御部２３５…動作教示部２５１…画像入力装置（ＣＣＤカメラ）２５２…音声入力装置（マイク）２５３…音声出力装置（スピーカ）２５４…通信インターフェース３００…運動制御モジュール３０１…バス・インターフェース３１１…ＣＰＵ，３１２…ＲＡＭ，３１３…ＲＯＭ３１４…外部記憶装置３５１…姿勢センサ３５２，３５３…接地確認センサ３５４…電源制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のエネルギ保存装置からの供給エネル
ギによって駆動するタイプの脚式移動ロボットであっ
て、前記エネルギ保存装置の残存エネルギ量を監視する残存
エネルギ量監視手段と、行動シーケンスを計画する行動計画手段と、前記行動計画手段によって立案された行動シーケンスを
実行するときのエネルギ消費量を推定するエネルギ消費
量推定手段と、推定されたエネルギ消費量と残存エネルギ量の比較結果
に応じて計画された行動シーケンスを補正する行動補正
手段と、を具備することを特徴とする脚式移動ロボッ
ト。
【請求項２】所定のエネルギ保存装置からの供給エネル
ギによって駆動するタイプの脚式移動ロボットであっ
て、前記エネルギ保存装置の残存エネルギ量を監視する残存
エネルギ量監視手段と、前記脚式移動ロボットのモーション・データを管理する
モーション・データ管理手段と、モーション・データの組み合わせにより所望の行動シー
ケンスを計画する行動計画手段と、前記行動計画手段によって立案された行動シーケンスを
実行するときのエネルギ消費量を推定するエネルギ消費
量推定手段と、推定されたエネルギ消費量に応じて計画された行動シー
ケンスを補正する行動補正手段と、を具備することを特
徴とする脚式移動ロボット。
【請求項３】各モーション・データには、モーション再
生時における、エネルギ消費量の目安になる情報、モー
ション再生に要する時間の目安になる情報、又は、前記
脚式移動ロボットの移動量の目安になる情報のうち少な
くとも１つが含まれており、前記エネルギ消費量推定手段は、行動シーケンスにおい
て使用するモーション・データ中のこれら目安になる情
報を参照してエネルギ消費量を推定する、ことを特徴と
する請求項２に記載の脚式移動ロボット。
【請求項４】前記行動計画手段は、ユーザからの指示に
基づいて行動シーケンスを立案することを特徴とする請
求項２に記載の脚式移動ロボット。
【請求項５】前記行動計画手段は、前記脚式移動ロボッ
トの各部位に搭載されたセンサからの入力によって検出
される外部要因に基づいて、感情モデル、本能モデル、
行動モデル、学習モデルのうち少なくとも１つを用いて
行動シーケンスを立案することを特徴とする請求項２に
記載の脚式移動ロボット。
【請求項６】前記行動補正手段は、推定されたエネルギ
消費量と残存エネルギ量の比較結果に応じて、エネルギ
消費量が少ないモーションを選択することで行動シーケ
ンスを補正することを特徴とする請求項２に記載の脚式
移動ロボット。
【請求項７】前記行動補正手段は、行動シーケンスの実
行に与えられた時間的余裕に応じて、エネルギ消費量の
少ない姿勢を選択して休息をとることを特徴とする請求
項２に記載の脚式移動ロボット。
【請求項８】前記行動補正手段は、推定されたエネルギ
消費量と残存エネルギ量を比較した結果、選択すべきモ
ーション・データがない場合には、ユーザに対してその
旨を警告することを特徴とする請求項２に記載の脚式移
動ロボット。
【請求項９】モーション再生により前記エネルギ保存装
置に対するエネルギ補給が行われた場合、前記エネルギ
消費量推定手段は該モーションを負のエネルギ消費とし
て扱うことを特徴とする請求項２に記載の脚式移動ロボ
ット。
【請求項１０】各モーション・データには、モーション
再生時における、エネルギ消費量の目安になる情報、モ
ーション再生に要する時間の目安になる情報、又は、前
記脚式移動ロボットの移動量の目安になる情報のうち少
なくとも１つが含まれており、前記脚式移動ロボットが設置されている作業環境に応じ
て、これら目安になる情報を補正し、又は、補正値を学
習する目安情報補正手段をさらに含むことを特徴とする
請求項２に記載の脚式移動ロボット。
【請求項１１】前記モーション・データ管理手段は、モ
ーション・データの追加登録を受容することを特徴とす
る請求項２に記載の脚式移動ロボット。
【請求項１２】前記モーション・データ管理手段は、モ
ーション・データの追加登録時に、前記脚式移動ロボッ
トの静的な姿勢に加え、質点の位置と速度を基にＺＭＰ
を算出して、ＺＭＰ安定領域を保つことを条件に登録を
許可することを特徴とする請求項１１に記載の脚式移動
ロボット。
【請求項１３】モーション・データの追加登録時にエネ
ルギ消費量又はその他の情報が不足する場合には、既登
録のモーション・データの中から類似するものの該当情
報を参考にしてデータを補間することを特徴とする請求
項１１に記載の脚式移動ロボット。
【請求項１４】前記脚式移動ロボットが設置されている
作業環境に応じて、類似するモーション・データが持つ
情報を参考にして補間された情報を補正することを特徴
とする請求項１３に記載の脚式移動ロボット。
【請求項１５】所定のエネルギ保存装置からの供給エネ
ルギによって駆動するタイプの脚式移動ロボットの制御
方法であって、前記エネルギ保存装置の残存エネルギ量を監視する残存
エネルギ量監視ステップと、行動シーケンスを計画する行動計画ステップと、前記行動計画ステップによって立案された行動シーケン
スを実行するときのエネルギ消費量を推定するエネルギ
消費量推定ステップと、推定されたエネルギ消費量と残存エネルギ量の比較結果
に応じて計画された行動シーケンスを補正する行動補正
ステップと、を具備することを特徴とする脚式移動ロボ
ットの制御方法。
【請求項１６】所定のエネルギ保存装置からの供給エネ
ルギによって駆動するタイプの脚式移動ロボットの制御
方法であって、前記エネルギ保存装置の残存エネルギ量を監視する残存
エネルギ量監視ステップと、前記脚式移動ロボットのモーション・データを管理する
モーション・データ管理ステップと、モーション・データの組み合わせにより所望の行動シー
ケンスを計画する行動計画ステップと、前記行動計画ステップによって立案された行動シーケン
スを実行するときのエネルギ消費量を推定するエネルギ
消費量推定ステップと、推定されたエネルギ消費量に応じて計画された行動シー
ケンスを補正する行動補正ステップと、を具備すること
を特徴とする脚式移動ロボットの制御方法。
【請求項１７】各モーション・データには、モーション
再生時における、エネルギ消費量の目安になる情報、モ
ーション再生に要する時間の目安になる情報、又は、前
記脚式移動ロボットの移動量の目安になる情報のうち少
なくとも１つが含まれており、前記エネルギ消費量推定ステップでは、行動シーケンス
において使用するモーション・データ中のこれら目安に
なる情報を基にエネルギ消費量を推定する、ことを特徴
とする請求項１６に記載の脚式移動ロボットの制御方
法。
【請求項１８】前記行動計画ステップでは、ユーザから
の指示に基づいて行動シーケンスを立案することを特徴
とする請求項１６に記載の脚式移動ロボットの制御方
法。
【請求項１９】前記行動計画ステップでは、前記脚式移
動ロボットの各部位に搭載されたセンサからの入力によ
って検出される外部要因に基づいて、感情モデル、本能
モデル、行動モデル、学習モデルのうち少なくとも１つ
を用いて行動シーケンスを立案することを特徴とする請
求項１６に記載の脚式移動ロボットの制御方法。
【請求項２０】前記行動補正ステップでは、エネルギ消
費量と残存エネルギ量の比較結果に応じて、エネルギ消
費量が少ないモーションを選択することで行動シーケン
スを補正することを特徴とする請求項１６に記載の脚式
移動ロボットの制御方法。
【請求項２１】前記行動補正手段は、行動シーケンスの
実行に与えられた時間的余裕に応じて、エネルギ消費の
少ない姿勢を選択して休息をとることを特徴とする請求
項１６に記載の脚式移動ロボットの制御方法。
【請求項２２】前記行動補正ステップでは、エネルギ消
費量と残存エネルギ量を比較した結果、選択すべきモー
ション・データがない場合には、ユーザに対してその旨
を警告することを特徴とする請求項１６に記載の脚式移
動ロボットの制御方法。
【請求項２３】モーション再生により前記エネルギ保存
装置に対するエネルギ補給が行われた場合、前記エネル
ギ消費量推定ステップではモーションを負のエネルギ消
費として扱うことを特徴とする請求項１６に記載の脚式
移動ロボットの制御方法。
【請求項２４】各モーション・データには、モーション
再生時における、エネルギ消費量の目安になる情報、モ
ーション再生に要する時間の目安になる情報、又は、前
記脚式移動ロボットの移動量の目安になる情報のうち少
なくとも１つが含まれており、前記脚式移動ロボットが設置されている作業環境に応じ
て、これら目安になる情報を補正し、又は補正値を学習
する目安情報補正ステップをさらに含むことを特徴とす
る請求項１６に記載の脚式移動ロボットの制御方法。
【請求項２５】前記モーション・データ管理ステップで
は、モーション・データの追加登録を受容することを特
徴とする請求項１６に記載の脚式移動ロボットの制御方
法。
【請求項２６】前記モーション・データ管理ステップで
は、モーション・データの追加登録時に、前記脚式移動
ロボットの静的な姿勢に加え、質点の位置と速度を基に
ＺＭＰを算出して、ＺＭＰ安定領域を保つことを条件に
登録を許可することを特徴とする請求項２５に記載の脚
式移動ロボットの制御方法。
【請求項２７】モーション・データの追加登録時にエネ
ルギ消費量又はその他の情報が不足する場合には、既登
録のモーション・データの中から類似するものの該当情
報を参考にして補間することを特徴とする請求項２５に
記載の脚式移動ロボットの制御方法。
【請求項２８】前記脚式移動ロボットが設置されている
作業環境に応じて、類似するモーション・データが持つ
情報を参考にした補間された情報を補正することを特徴
とする請求項２７に記載の脚式移動ロボットの制御方
法。