JP2003236782A - 二脚歩行式移動装置及びその歩行制御装置 - Google Patents
二脚歩行式移動装置及びその歩行制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複雑な凹凸がある不安定な路面状況において
も、歩行安定性を実現できるようにした二脚歩行式移動
装置と、その歩行制御装置を提供する。 【解決手段】 歩容データに基づいて二脚歩行式移動装
置の各脚部の各関節部の駆動手段を駆動制御する二脚歩
行式移動装置の歩行制御装置３０において、各足部１４
Ｌ，１４Ｒにおける足裏に加わる力を検出する力検出部
２３Ｌ，２３Ｒと、力検出部で検出された力に基づい
て、歩容生成部からの歩容データを修正する補償部３２
とを含み、各力検出部２３Ｌ，２３Ｒが、各足部１４
Ｌ，１４Ｒの足裏に配置された少なくとも三個の三軸力
センサ３６ａ，３６ｂ，３６ｃから成り、補償部３２
が、有効な力を検出している三個の三軸力センサ３６
ａ，３６ｂ，３６ｃの検出信号に基づいて歩容データの
修正を行なうように、二脚歩行式移動装置の歩行制御装
置３０を構成する。
も、歩行安定性を実現できるようにした二脚歩行式移動
装置と、その歩行制御装置を提供する。 【解決手段】 歩容データに基づいて二脚歩行式移動装
置の各脚部の各関節部の駆動手段を駆動制御する二脚歩
行式移動装置の歩行制御装置３０において、各足部１４
Ｌ，１４Ｒにおける足裏に加わる力を検出する力検出部
２３Ｌ，２３Ｒと、力検出部で検出された力に基づい
て、歩容生成部からの歩容データを修正する補償部３２
とを含み、各力検出部２３Ｌ，２３Ｒが、各足部１４
Ｌ，１４Ｒの足裏に配置された少なくとも三個の三軸力
センサ３６ａ，３６ｂ，３６ｃから成り、補償部３２
が、有効な力を検出している三個の三軸力センサ３６
ａ，３６ｂ，３６ｃの検出信号に基づいて歩容データの
修正を行なうように、二脚歩行式移動装置の歩行制御装
置３０を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は二脚歩行式移動装置
に関し、特に歩行安定化を実現するようにした歩行制御
に関するものである。
に関し、特に歩行安定化を実現するようにした歩行制御
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、所謂二脚歩行式ロボットは、前も
って設定された歩行パターン（以下、歩容という）デー
タを生成して、この歩容データに従って歩行制御を行な
って、所定の歩行パターンで脚部を動作させることによ
り二脚歩行を実現するようにしている。ところで、この
ような二脚歩行式ロボットは、例えば路面状況，ロボッ
ト自体の物理パラメータの誤差等によって、歩行の際の
姿勢が不安定になりやすく、場合によっては転倒してし
まう。
って設定された歩行パターン（以下、歩容という）デー
タを生成して、この歩容データに従って歩行制御を行な
って、所定の歩行パターンで脚部を動作させることによ
り二脚歩行を実現するようにしている。ところで、この
ような二脚歩行式ロボットは、例えば路面状況，ロボッ
ト自体の物理パラメータの誤差等によって、歩行の際の
姿勢が不安定になりやすく、場合によっては転倒してし
まう。
【０００３】これに対して、歩容データを前もって設定
せずに、リアルタイムにロボットの歩行状態を認識しな
がら歩行制御を行なうようにすれば、歩行の際の姿勢を
安定させて歩行を行なわせることも可能であるが、この
ような場合でも、予期しない路面状況等が発生した場合
には、歩行姿勢が崩れてロボットが転倒してしまうこと
になる。
せずに、リアルタイムにロボットの歩行状態を認識しな
がら歩行制御を行なうようにすれば、歩行の際の姿勢を
安定させて歩行を行なわせることも可能であるが、この
ような場合でも、予期しない路面状況等が発生した場合
には、歩行姿勢が崩れてロボットが転倒してしまうこと
になる。
【０００４】このため、歩行制御によってロボットの足
裏における床反力と重力の合成モーメントがゼロとなる
点（以下、ＺＭＰ（Ｚｅｒｏ Ｍｏｍｅｎｔ Ｐｏｉｎ
ｔ）という）を目標値に収束させる、所謂ＺＭＰ補償を
行なう必要がある。このようなＺＭＰ補償のための制御
方法としては、例えば特開平５−３０５５８３号公報に
示すように、コンプライアンス制御を利用して、ＺＭＰ
を目標値に収束させ、ロボットの上体を加速させて修正
する方法や、ロボットの足の接地場所を修正する制御方
法が知られている。
裏における床反力と重力の合成モーメントがゼロとなる
点（以下、ＺＭＰ（Ｚｅｒｏ Ｍｏｍｅｎｔ Ｐｏｉｎ
ｔ）という）を目標値に収束させる、所謂ＺＭＰ補償を
行なう必要がある。このようなＺＭＰ補償のための制御
方法としては、例えば特開平５−３０５５８３号公報に
示すように、コンプライアンス制御を利用して、ＺＭＰ
を目標値に収束させ、ロボットの上体を加速させて修正
する方法や、ロボットの足の接地場所を修正する制御方
法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
制御方法においては、ＺＭＰ規範により、ロボットの安
定化を図るようにしている。そして、このＺＭＰ規範に
おいては、足裏における床反力を正確に検出することが
前提条件となっている。
制御方法においては、ＺＭＰ規範により、ロボットの安
定化を図るようにしている。そして、このＺＭＰ規範に
おいては、足裏における床反力を正確に検出することが
前提条件となっている。
【０００６】しかしながら、このような構成の二脚歩行
式ロボットにおいては、複雑な凹凸がある不安定な路面
状況においては、足裏全体が路面に着地しなくなること
があり、足裏における床反力を正確に検出することがで
きず、従ってＺＭＰの補償を正確に行なうことができな
くなることがある。このため、ロボットの安定性を確保
することができず、ロボットの二脚歩行が困難になって
しまう。
式ロボットにおいては、複雑な凹凸がある不安定な路面
状況においては、足裏全体が路面に着地しなくなること
があり、足裏における床反力を正確に検出することがで
きず、従ってＺＭＰの補償を正確に行なうことができな
くなることがある。このため、ロボットの安定性を確保
することができず、ロボットの二脚歩行が困難になって
しまう。
【０００７】本発明は、以上の点にかんがみて、複雑な
凹凸がある不安定な路面状況においても、足裏における
床反力を正確に検出して、歩行安定性を実現できるよう
にした二脚歩行式移動装置と、その歩行制御装置を提供
することを目的としている。
凹凸がある不安定な路面状況においても、足裏における
床反力を正確に検出して、歩行安定性を実現できるよう
にした二脚歩行式移動装置と、その歩行制御装置を提供
することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、この発明の
第一の構成によれば、本体と、本体の下部両側にて二軸
方向に揺動可能に取り付けられた中間に膝部を有する二
本の脚部と、各脚部の下端に二軸方向に揺動可能に取り
付けられた足部と、各脚部，膝部及び足部を揺動させる
駆動手段と、要求動作に対応して目標角度軌道，目標角
速度，目標角加速度を含む歩容データを生成する歩容生
成部と、この歩容データに基づいて上記駆動手段を駆動
制御する歩行制御装置とを備えた二脚歩行式移動装置に
おいて、上記歩行制御装置が、各足部における足裏に加
わる力を検出する力検出部と、上記力検出部で検出され
た力に基づいて歩容生成部からの歩容データを修正する
補償部と、を含んでおり、上記力検出部が、各足部の足
裏に配置された少なくとも三個の三軸力センサから構成
されており、上記補償部が、力検出部の各三軸力センサ
のうち、有効な力を検出している三個の三軸力センサの
検出信号に基づいて歩容データの修正を行なう二脚歩行
式移動装置により、達成される。
第一の構成によれば、本体と、本体の下部両側にて二軸
方向に揺動可能に取り付けられた中間に膝部を有する二
本の脚部と、各脚部の下端に二軸方向に揺動可能に取り
付けられた足部と、各脚部，膝部及び足部を揺動させる
駆動手段と、要求動作に対応して目標角度軌道，目標角
速度，目標角加速度を含む歩容データを生成する歩容生
成部と、この歩容データに基づいて上記駆動手段を駆動
制御する歩行制御装置とを備えた二脚歩行式移動装置に
おいて、上記歩行制御装置が、各足部における足裏に加
わる力を検出する力検出部と、上記力検出部で検出され
た力に基づいて歩容生成部からの歩容データを修正する
補償部と、を含んでおり、上記力検出部が、各足部の足
裏に配置された少なくとも三個の三軸力センサから構成
されており、上記補償部が、力検出部の各三軸力センサ
のうち、有効な力を検出している三個の三軸力センサの
検出信号に基づいて歩容データの修正を行なう二脚歩行
式移動装置により、達成される。
【０００９】本発明による二脚歩行式移動装置は、好ま
しくは、上記本体が人型ロボットの上体であって、頭部
及び両手部を備えている。
しくは、上記本体が人型ロボットの上体であって、頭部
及び両手部を備えている。
【００１０】本発明による二脚歩行式移動装置は、好ま
しくは、各三軸力センサが足裏から下方へ突出してい
る。
しくは、各三軸力センサが足裏から下方へ突出してい
る。
【００１１】本発明による二脚歩行式移動装置は、好ま
しくは、三個の三軸力センサが、各足部の足裏にて二等
辺三角形の各頂点位置に配置されている。
しくは、三個の三軸力センサが、各足部の足裏にて二等
辺三角形の各頂点位置に配置されている。
【００１２】本発明による二脚歩行式移動装置は、好ま
しくは、各三軸力センサが、各足部の足裏にて足部の垂
直駆動軸を中心とする同一円周上に配置されている。
しくは、各三軸力センサが、各足部の足裏にて足部の垂
直駆動軸を中心とする同一円周上に配置されている。
【００１３】本発明による二脚歩行式移動装置は、好ま
しくは、各足部が、脚部の下端に直接に取り付けられた
足元部と、足元部の先端に上下に揺動可能に取り付けら
れた爪先としての足先部と、から構成されており、力検
出部の各三軸力センサが足元部及び足先部に分散配置さ
れている。
しくは、各足部が、脚部の下端に直接に取り付けられた
足元部と、足元部の先端に上下に揺動可能に取り付けら
れた爪先としての足先部と、から構成されており、力検
出部の各三軸力センサが足元部及び足先部に分散配置さ
れている。
【００１４】本発明による二脚歩行式移動装置は、好ま
しくは、一つの三軸力センサが足元部の踵付近に配置さ
れ、また他の一つの三軸力センサが足先部の先端付近に
配置され、さらに二つの三軸力センサが、足元部及び足
先部の境界付近の領域にて左右に配置されている。
しくは、一つの三軸力センサが足元部の踵付近に配置さ
れ、また他の一つの三軸力センサが足先部の先端付近に
配置され、さらに二つの三軸力センサが、足元部及び足
先部の境界付近の領域にて左右に配置されている。
【００１５】本発明による二脚歩行式移動装置は、好ま
しくは、前記補償部が、自動キャリブレーションにより
各三軸力センサからの検出信号を自動的に較正する。
しくは、前記補償部が、自動キャリブレーションにより
各三軸力センサからの検出信号を自動的に較正する。
【００１６】また、上記目的は、この発明の第二の構成
によれば、本体と、本体の下部両側にて二軸方向に揺動
可能に取り付けられた中間に膝部分を有する二本の脚部
と、各脚部の下端に二軸方向に揺動可能に取り付けられ
た足部と、各脚部，膝部及び足部を揺動させる駆動手段
とから成る二脚歩行式移動装置に関して、要求動作に対
応して歩容生成部により生成される目標角度軌道，目標
角速度，目標角加速度を含む歩容データに基づいて上記
駆動手段を駆動制御する二脚歩行式移動装置の歩行制御
装置において、各足部における足裏に加わる力を検出す
る力検出部と、上記力検出部で検出された力に基づいて
歩容生成部からの歩容データを修正する補償部と、を含
んでおり、上記力検出部が、各足部の足裏に配置された
少なくとも三個の三軸力センサから構成されており、上
記補償部が、力検出部の各三軸力センサのうち、有効な
力を検出している三個の三軸力センサの検出信号に基づ
いて歩容データの修正を行なう二脚歩行式移動装置の歩
行制御装置により、達成される。
によれば、本体と、本体の下部両側にて二軸方向に揺動
可能に取り付けられた中間に膝部分を有する二本の脚部
と、各脚部の下端に二軸方向に揺動可能に取り付けられ
た足部と、各脚部，膝部及び足部を揺動させる駆動手段
とから成る二脚歩行式移動装置に関して、要求動作に対
応して歩容生成部により生成される目標角度軌道，目標
角速度，目標角加速度を含む歩容データに基づいて上記
駆動手段を駆動制御する二脚歩行式移動装置の歩行制御
装置において、各足部における足裏に加わる力を検出す
る力検出部と、上記力検出部で検出された力に基づいて
歩容生成部からの歩容データを修正する補償部と、を含
んでおり、上記力検出部が、各足部の足裏に配置された
少なくとも三個の三軸力センサから構成されており、上
記補償部が、力検出部の各三軸力センサのうち、有効な
力を検出している三個の三軸力センサの検出信号に基づ
いて歩容データの修正を行なう二脚歩行式移動装置の歩
行制御装置により、達成される。
【００１７】本発明による二脚歩行式移動装置の歩行制
御装置は、好ましくは、各三軸力センサが足裏から下方
へ突出している。
御装置は、好ましくは、各三軸力センサが足裏から下方
へ突出している。
【００１８】本発明による二脚歩行式移動装置の歩行制
御装置は、好ましくは、三個の三軸力センサが、各足部
の足裏にて二等辺三角形の各頂点位置に配置されてい
る。
御装置は、好ましくは、三個の三軸力センサが、各足部
の足裏にて二等辺三角形の各頂点位置に配置されてい
る。
【００１９】本発明による二脚歩行式移動装置の歩行制
御装置は、好ましくは、各三軸力センサが、各足部の足
裏にて足部の垂直駆動軸を中心とする同一円周上に配置
されている。
御装置は、好ましくは、各三軸力センサが、各足部の足
裏にて足部の垂直駆動軸を中心とする同一円周上に配置
されている。
【００２０】本発明による二脚歩行式移動装置の歩行制
御装置は、好ましくは、上記補償部が、自動キャリブレ
ーションにより各三軸力センサからの検出信号を自動的
に較正する。
御装置は、好ましくは、上記補償部が、自動キャリブレ
ーションにより各三軸力センサからの検出信号を自動的
に較正する。
【００２１】上記構成によれば、各足部の足裏に設けら
れた少なくとも三個の三軸力センサから成る力検出部に
より検出した力に基づいて、補償部により歩容生成部か
らの歩容データを修正して駆動手段を駆動制御する。そ
の際、複雑な凹凸を備えた路面に足部が着地していると
きでも、好ましくは足裏から下方に突出している三個の
三軸力センサが確実に路面に接している。従って、不安
定な路面であっても有効な力を検出している三個の三軸
力センサの検出信号に基づいて、歩容データを確実に修
正することにより、本体、好ましくは人型ロボットの上
体の安定化を図るようになっている。これにより、ロボ
ットの各足部の足裏が、複雑な凹凸を備えた不安定な路
面状況であっても、ロボットの安定性を確保することが
でき、確実に歩行制御を行なうことが可能である。
れた少なくとも三個の三軸力センサから成る力検出部に
より検出した力に基づいて、補償部により歩容生成部か
らの歩容データを修正して駆動手段を駆動制御する。そ
の際、複雑な凹凸を備えた路面に足部が着地していると
きでも、好ましくは足裏から下方に突出している三個の
三軸力センサが確実に路面に接している。従って、不安
定な路面であっても有効な力を検出している三個の三軸
力センサの検出信号に基づいて、歩容データを確実に修
正することにより、本体、好ましくは人型ロボットの上
体の安定化を図るようになっている。これにより、ロボ
ットの各足部の足裏が、複雑な凹凸を備えた不安定な路
面状況であっても、ロボットの安定性を確保することが
でき、確実に歩行制御を行なうことが可能である。
【００２２】三個の三軸力センサが、各足部の足裏に
て、二等辺三角形の各頂点位置に配置されている場合に
は、二等辺三角形の底辺の両端の頂点に位置する三軸力
センサが左右対称の条件となるので、各三軸力センサに
かかる負荷荷重を左右均等に分散することができると共
に、各三軸力センサのキャリブレーションを容易に行な
うことができる。
て、二等辺三角形の各頂点位置に配置されている場合に
は、二等辺三角形の底辺の両端の頂点に位置する三軸力
センサが左右対称の条件となるので、各三軸力センサに
かかる負荷荷重を左右均等に分散することができると共
に、各三軸力センサのキャリブレーションを容易に行な
うことができる。
【００２３】各三軸力センサが、各足部の足裏にて、足
部の垂直駆動軸を中心とする同一円周上に配置されてい
る場合には、当該垂直駆動軸周りのトルクが同一条件と
なるので、このトルクに関する負荷を各三軸力センサに
均等に分散することができると共に、各三軸力センサの
トルクに関するキャリブレーションを容易に行なうこと
ができる。
部の垂直駆動軸を中心とする同一円周上に配置されてい
る場合には、当該垂直駆動軸周りのトルクが同一条件と
なるので、このトルクに関する負荷を各三軸力センサに
均等に分散することができると共に、各三軸力センサの
トルクに関するキャリブレーションを容易に行なうこと
ができる。
【００２４】各足部が、脚部の下端に直接に取り付けら
れた足元部と、足元部の先端に上下に揺動可能に取り付
けられた爪先としての足先部と、から構成されており、
力検出部の各三軸力センサが、足元部及び足先部に分散
配置されている場合には、足元部のみまたは足先部のみ
が着地しているときでも、力検出部の各三軸力センサが
足裏における床反力を検出することができる。
れた足元部と、足元部の先端に上下に揺動可能に取り付
けられた爪先としての足先部と、から構成されており、
力検出部の各三軸力センサが、足元部及び足先部に分散
配置されている場合には、足元部のみまたは足先部のみ
が着地しているときでも、力検出部の各三軸力センサが
足裏における床反力を検出することができる。
【００２５】一つの三軸力センサが足元部の踵付近に配
置され、また他の一つの三軸力センサが足先部の先端付
近に配置され、さらに二つの三軸力センサが、足元部及
び足先部の境界付近の領域にて左右に配置されている場
合には、足元部のみまたは足先部のみが着地していると
きでも、力検出部の三個の三軸力センサが着地すること
になり、足裏における床反力を確実に検出することがで
きる。
置され、また他の一つの三軸力センサが足先部の先端付
近に配置され、さらに二つの三軸力センサが、足元部及
び足先部の境界付近の領域にて左右に配置されている場
合には、足元部のみまたは足先部のみが着地していると
きでも、力検出部の三個の三軸力センサが着地すること
になり、足裏における床反力を確実に検出することがで
きる。
【００２６】上記補償部が、自動キャリブレーションに
より、各三軸力センサからの検出信号を自動的に較正す
る場合には、力検出部の個々の三軸力センサが周囲の温
度や経年変化によって検出精度が変化したとしても、自
動キャリブレーションによって自動較正されることによ
り、力検出部の各三軸力センサからの検出信号により正
確に床反力を検出することができる。
より、各三軸力センサからの検出信号を自動的に較正す
る場合には、力検出部の個々の三軸力センサが周囲の温
度や経年変化によって検出精度が変化したとしても、自
動キャリブレーションによって自動較正されることによ
り、力検出部の各三軸力センサからの検出信号により正
確に床反力を検出することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施形態に基
づいて、この発明を詳細に説明する。図１乃至図２は、
この発明による二脚歩行式移動装置を適用した二脚歩行
式ロボットの一実施形態の構成を示している。図１にお
いて、二脚歩行式ロボット１０は、本体である上体１１
と、上体１１の下部両側に取り付けられた中間に膝部１
２Ｌ，１２Ｒを備えた二本の脚部１３Ｌ，１３Ｒと、各
脚部１３Ｌ，１３Ｒの下端に取り付けられた足部１４
Ｌ，１４Ｒと、を含んでいる。
づいて、この発明を詳細に説明する。図１乃至図２は、
この発明による二脚歩行式移動装置を適用した二脚歩行
式ロボットの一実施形態の構成を示している。図１にお
いて、二脚歩行式ロボット１０は、本体である上体１１
と、上体１１の下部両側に取り付けられた中間に膝部１
２Ｌ，１２Ｒを備えた二本の脚部１３Ｌ，１３Ｒと、各
脚部１３Ｌ，１３Ｒの下端に取り付けられた足部１４
Ｌ，１４Ｒと、を含んでいる。
【００２８】ここで、上記脚部１３Ｌ，１３Ｒは、それ
ぞれ六個の関節部、即ち上方から順に、上体１１に対す
る腰の脚部回旋用（ｚ軸周り）の関節部１５Ｌ，１５
Ｒ、腰のロール方向（ｘ軸周り）の関節部１６Ｌ，１６
Ｒ、腰のピッチ方向（ｙ軸周り）の関節部１７Ｌ，１７
Ｒ、膝部１２Ｌ，１２Ｒのピッチ方向の関節部１８Ｌ，
１８Ｒ、足部１４Ｌ，１４Ｒに対する足首部のピッチ方
向の関節部１９Ｌ，１９Ｒ、足首部のロール方向の関節
部２０Ｌ，２０Ｒを備えている。なお、各関節部１５
Ｌ，１５Ｒ乃至２０Ｌ，２０Ｒは、それぞれ関節駆動用
モータにより構成されている。
ぞれ六個の関節部、即ち上方から順に、上体１１に対す
る腰の脚部回旋用（ｚ軸周り）の関節部１５Ｌ，１５
Ｒ、腰のロール方向（ｘ軸周り）の関節部１６Ｌ，１６
Ｒ、腰のピッチ方向（ｙ軸周り）の関節部１７Ｌ，１７
Ｒ、膝部１２Ｌ，１２Ｒのピッチ方向の関節部１８Ｌ，
１８Ｒ、足部１４Ｌ，１４Ｒに対する足首部のピッチ方
向の関節部１９Ｌ，１９Ｒ、足首部のロール方向の関節
部２０Ｌ，２０Ｒを備えている。なお、各関節部１５
Ｌ，１５Ｒ乃至２０Ｌ，２０Ｒは、それぞれ関節駆動用
モータにより構成されている。
【００２９】このようにして、腰関節は、上記関節部１
５Ｌ，１５Ｒ，１６Ｌ，１６Ｒ，１７Ｌ，１７Ｒから構
成され、また足関節は、関節部１９Ｌ，１９Ｒ，２０
Ｌ，２０Ｒから構成されることになる。さらに、腰関節
と膝関節との間は、大腿リンク２１Ｌ，２１Ｒにより連
結されており、また膝関節と足関節との間は、下腿リン
ク２２Ｌ，２２Ｒにより連結されている。これにより、
二脚歩行式ロボット１０の左右両側の脚部１３Ｌ，１３
Ｒ及び足部１４Ｌ，１４Ｒは、それぞれ６自由度を与え
られることになり、歩行中にこれらの１２個の関節部を
それぞれ駆動モータにより適宜の角度に駆動制御するこ
とにより、脚部１３Ｌ，１３Ｒ，足部１４Ｌ，１４Ｒ全
体に所望の動作を与えて、任意に三次元空間を歩行する
ことができるように構成されている。
５Ｌ，１５Ｒ，１６Ｌ，１６Ｒ，１７Ｌ，１７Ｒから構
成され、また足関節は、関節部１９Ｌ，１９Ｒ，２０
Ｌ，２０Ｒから構成されることになる。さらに、腰関節
と膝関節との間は、大腿リンク２１Ｌ，２１Ｒにより連
結されており、また膝関節と足関節との間は、下腿リン
ク２２Ｌ，２２Ｒにより連結されている。これにより、
二脚歩行式ロボット１０の左右両側の脚部１３Ｌ，１３
Ｒ及び足部１４Ｌ，１４Ｒは、それぞれ６自由度を与え
られることになり、歩行中にこれらの１２個の関節部を
それぞれ駆動モータにより適宜の角度に駆動制御するこ
とにより、脚部１３Ｌ，１３Ｒ，足部１４Ｌ，１４Ｒ全
体に所望の動作を与えて、任意に三次元空間を歩行する
ことができるように構成されている。
【００３０】さらに、上記足部１４Ｌ，１４Ｒは、足裏
（下面）に、力検出部２３Ｌ，２３Ｒを備えている。こ
の力検出部２３Ｌ，２３Ｒは、後述するようにそれぞれ
各足部１４Ｌ，１４Ｒにおける力、特に水平床反力Ｆを
検出するようになっている。
（下面）に、力検出部２３Ｌ，２３Ｒを備えている。こ
の力検出部２３Ｌ，２３Ｒは、後述するようにそれぞれ
各足部１４Ｌ，１４Ｒにおける力、特に水平床反力Ｆを
検出するようになっている。
【００３１】なお、上記上体１１は、図示の場合、単に
箱状に示されているが、実際には頭部や両手を備えてい
てもよい。
箱状に示されているが、実際には頭部や両手を備えてい
てもよい。
【００３２】図２は、図１に示した二脚歩行式ロボット
１０の電気的構成を示している。図２において、二脚歩
行式ロボット１０は、要求動作に対応して歩容データを
生成する歩容生成部２４と、この歩容データに基づいて
駆動手段、即ち上述した各関節部即ち関節駆動用モータ
１５Ｌ，１５Ｒ乃至２０Ｌ，２０Ｒを駆動制御する歩行
制御装置３０と、を備えている。なお、二脚歩行式ロボ
ット１０の座標系として、前後方向をｘ方向（前方
＋），横方向をｙ方向（内方＋）そして上下方向をｚ方
向（上方＋）とするｘｙｚ座標系を使用する。
１０の電気的構成を示している。図２において、二脚歩
行式ロボット１０は、要求動作に対応して歩容データを
生成する歩容生成部２４と、この歩容データに基づいて
駆動手段、即ち上述した各関節部即ち関節駆動用モータ
１５Ｌ，１５Ｒ乃至２０Ｌ，２０Ｒを駆動制御する歩行
制御装置３０と、を備えている。なお、二脚歩行式ロボ
ット１０の座標系として、前後方向をｘ方向（前方
＋），横方向をｙ方向（内方＋）そして上下方向をｚ方
向（上方＋）とするｘｙｚ座標系を使用する。
【００３３】上記歩容生成部２４は、外部から入力され
る要求動作に対応して、二脚歩行式ロボット１０の歩行
に必要な各関節部１５Ｌ，１５Ｒ乃至２０Ｌ，２０Ｒの
目標角度軌道，目標角速度，目標角加速度を含む歩容デ
ータを生成する。
る要求動作に対応して、二脚歩行式ロボット１０の歩行
に必要な各関節部１５Ｌ，１５Ｒ乃至２０Ｌ，２０Ｒの
目標角度軌道，目標角速度，目標角加速度を含む歩容デ
ータを生成する。
【００３４】上記歩行制御装置３０は、角度計測ユニッ
ト３１と、補償部３２と、制御部３３と、モータ制御ユ
ニット３４と、から構成されている。上記角度計測ユニ
ット３１は、各関節部１５Ｌ，１５Ｒ乃至２０Ｌ，２０
Ｒの関節駆動用モータに備えられた例えばロータリエン
コーダ等により各関節駆動用モータの角度情報が入力さ
れることにより、各関節駆動用モータの角度位置、即ち
角度及び角速度に関する状態ベクトルφを計測して、補
償部３２に出力するようになっている。
ト３１と、補償部３２と、制御部３３と、モータ制御ユ
ニット３４と、から構成されている。上記角度計測ユニ
ット３１は、各関節部１５Ｌ，１５Ｒ乃至２０Ｌ，２０
Ｒの関節駆動用モータに備えられた例えばロータリエン
コーダ等により各関節駆動用モータの角度情報が入力さ
れることにより、各関節駆動用モータの角度位置、即ち
角度及び角速度に関する状態ベクトルφを計測して、補
償部３２に出力するようになっている。
【００３５】上記補償部３２は、力検出部２３Ｌ，２３
Ｒからの検出出力に基づいて、水平床反力Ｆを演算し
て、この水平床反力Ｆ及び角度計測ユニット３１からの
状態ベクトルφに基づいて、歩容生成部２４からの歩容
データを修正し、ベクトルθｉ（ｉ＝１からｎ、ただ
し、ｎはロボット１０の歩行に関する自由度）を制御部
３３に出力するようになっている。
Ｒからの検出出力に基づいて、水平床反力Ｆを演算し
て、この水平床反力Ｆ及び角度計測ユニット３１からの
状態ベクトルφに基づいて、歩容生成部２４からの歩容
データを修正し、ベクトルθｉ（ｉ＝１からｎ、ただ
し、ｎはロボット１０の歩行に関する自由度）を制御部
３３に出力するようになっている。
【００３６】上記制御部３３は、補償部３２で修正され
た歩容データであるベクトルθｉから、ロボットの各関
節部における角度ベクトルθ０を減算して、ベクトル
（θｉ−θ０）に基づいて、各関節駆動用モータの制御
信号、即ちトルクベクトルτを生成するようになってい
る。上記モータ制御ユニット３４は、制御部３３からの
制御信号（トルクベクトルτ）に従って各関節駆動用モ
ータを駆動制御するようになっている。
た歩容データであるベクトルθｉから、ロボットの各関
節部における角度ベクトルθ０を減算して、ベクトル
（θｉ−θ０）に基づいて、各関節駆動用モータの制御
信号、即ちトルクベクトルτを生成するようになってい
る。上記モータ制御ユニット３４は、制御部３３からの
制御信号（トルクベクトルτ）に従って各関節駆動用モ
ータを駆動制御するようになっている。
【００３７】ここで、上記力検出部２３Ｌ，２３Ｒは左
右対称の構成であるから、力検出部２３Ｌについて、図
３を参照して説明する。図３において、力検出部２３Ｌ
は、足部１４Ｌの下面である足裏板３５の下側にて、前
縁両側及び後縁中央に配置された三個の三軸力センサ３
６ａ，３６ｂ，３６ｃから構成されている。
右対称の構成であるから、力検出部２３Ｌについて、図
３を参照して説明する。図３において、力検出部２３Ｌ
は、足部１４Ｌの下面である足裏板３５の下側にて、前
縁両側及び後縁中央に配置された三個の三軸力センサ３
６ａ，３６ｂ，３６ｃから構成されている。
【００３８】各三軸力センサ３６ａ，３６ｂ，３６ｃは
互いに同じ構成であり、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すよ
うに、足裏から下方に突出するように構成されている。
さらに、各三軸力センサ３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、図
４に示すように、足部の足裏にて、後縁が尖った二等辺
三角形の各頂点に配置されるようになっている。
互いに同じ構成であり、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すよ
うに、足裏から下方に突出するように構成されている。
さらに、各三軸力センサ３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、図
４に示すように、足部の足裏にて、後縁が尖った二等辺
三角形の各頂点に配置されるようになっている。
【００３９】各三軸力センサ３６ａ乃至３６ｃは、個々
の検出出力のバラツキがあると共に、周囲の温度，経年
変化等によって検出出力が変動する。従って、各三軸力
センサ３６ａ乃至３６ｃの検出出力は、以下のような自
動キャリブレーションにより、補償部３２内にて自動的
に較正されるようになっている。
の検出出力のバラツキがあると共に、周囲の温度，経年
変化等によって検出出力が変動する。従って、各三軸力
センサ３６ａ乃至３６ｃの検出出力は、以下のような自
動キャリブレーションにより、補償部３２内にて自動的
に較正されるようになっている。
【００４０】先ず、Ｚ軸方向のキャリブレーションにつ
いて説明する。図５（Ａ）において、足裏にて、力計測
の原点Ｏ（Ｏｘ，Ｏｙ）に対して、ｎ個の三軸力センサ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，・・・，Ｓｎが配置されている。
尚、力計測の原点Ｏは、例えば足部の関節の駆動座標系
に一致させることが好ましい。ここで、各三軸力センサ
Ｓｉの位置を、Ｓｉ＝（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｉ））として、
上述したように分散配置された三軸力センサＳ１乃至Ｓ
ｎのうち、任意の三個の三軸力センサ、例えばＳ１，Ｓ
２，Ｓ３を選択し、これらの座標位置を、それぞれ、Ｓ
１＝Ｘ（１），Ｙ（１），Ｚ（１），Ｓ２＝Ｘ（２），
Ｙ（２），Ｚ（２），Ｓ３＝Ｘ（３），Ｙ（３），Ｚ
（３）とする。
いて説明する。図５（Ａ）において、足裏にて、力計測
の原点Ｏ（Ｏｘ，Ｏｙ）に対して、ｎ個の三軸力センサ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，・・・，Ｓｎが配置されている。
尚、力計測の原点Ｏは、例えば足部の関節の駆動座標系
に一致させることが好ましい。ここで、各三軸力センサ
Ｓｉの位置を、Ｓｉ＝（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｉ））として、
上述したように分散配置された三軸力センサＳ１乃至Ｓ
ｎのうち、任意の三個の三軸力センサ、例えばＳ１，Ｓ
２，Ｓ３を選択し、これらの座標位置を、それぞれ、Ｓ
１＝Ｘ（１），Ｙ（１），Ｚ（１），Ｓ２＝Ｘ（２），
Ｙ（２），Ｚ（２），Ｓ３＝Ｘ（３），Ｙ（３），Ｚ
（３）とする。
【００４１】そして、これらの三軸力センサＳ１乃至Ｓ
３のみに負荷がかかるように、三点支持の状態にして、
図５（Ｂ）に示すように、これらのうち、適宜の二つの
三軸力センサ、例えばＳ１及びＳ２を直線で結び、この
直線に対する残りの一個の三軸力センサＳ３からの垂線
の足をＣとする。ここで、上記垂線上にて駆動対象の重
心位置をＳ３からＣへ静的に移動させて、そのときのＳ
１乃至Ｓ３から出力される電圧値を計測する。その際、
移動中の計測ポイントが多いほど、正確な較正を行なう
ことができる。
３のみに負荷がかかるように、三点支持の状態にして、
図５（Ｂ）に示すように、これらのうち、適宜の二つの
三軸力センサ、例えばＳ１及びＳ２を直線で結び、この
直線に対する残りの一個の三軸力センサＳ３からの垂線
の足をＣとする。ここで、上記垂線上にて駆動対象の重
心位置をＳ３からＣへ静的に移動させて、そのときのＳ
１乃至Ｓ３から出力される電圧値を計測する。その際、
移動中の計測ポイントが多いほど、正確な較正を行なう
ことができる。
【００４２】ｆを計測した力，Ａ，Ｂをキャリブレーシ
ョンパラメータ、Ｖをそのときの電圧値とし、Ｍを駆動
対象の全質量，ｇを重力の加速度とし、ｋを計測ポイン
トとすると、以下の関係式
ョンパラメータ、Ｖをそのときの電圧値とし、Ｍを駆動
対象の全質量，ｇを重力の加速度とし、ｋを計測ポイン
トとすると、以下の関係式
【数１】
【数２】
【数３】
【数４】
が成立する。
【００４３】そして、Ｖ，Ｍ，Ｙを既知として、これら
の式をｆの連立方程式として解いて、その結果を、以下
の式
の式をｆの連立方程式として解いて、その結果を、以下
の式
【数５】
に代入することにより、求めるＦ／Ｖ直線の傾きＡ及び
切片Ｂを同時に求めることができる。さらに、ｎ回の計
測を行なうことにより、較正のための補正パラメータを
算出することができる。
切片Ｂを同時に求めることができる。さらに、ｎ回の計
測を行なうことにより、較正のための補正パラメータを
算出することができる。
【００４４】このようにして、上記三つの三軸力センサ
Ｓ１乃至Ｓ３に関するＺ軸方向のキャリブレーションが
終了する。そして、他の異なる三つの三軸力センサを選
択して、同様にして補正パラメータの算出を繰り返し、
すべての三軸力センサについて補正パラメータの算出を
行なうことにより、すべての三軸力センサのＺ軸方向の
較正を行なうことができる。
Ｓ１乃至Ｓ３に関するＺ軸方向のキャリブレーションが
終了する。そして、他の異なる三つの三軸力センサを選
択して、同様にして補正パラメータの算出を繰り返し、
すべての三軸力センサについて補正パラメータの算出を
行なうことにより、すべての三軸力センサのＺ軸方向の
較正を行なうことができる。
【００４５】さらに、ＸＹ軸に関するキャリブレーショ
ンの方法について説明する。先ず、図５（Ｃ）に示すよ
うに、分散配置された三軸力センサＳ１乃至Ｓｎのう
ち、任意の二個の三軸力センサ、例えばＳ１，Ｓ２を選
択し、ロボットの上体１１または反対側の脚部１３Ｌま
たは１３Ｒを利用して、Ｚ軸周りのモーメントｍを発生
させる。このとき、モーメントｍと三軸力センサＳ１，
Ｓ２にかかる力Ｆ１，Ｆ２は、Ｆ１＝Ｆ２となり、以下
の式
ンの方法について説明する。先ず、図５（Ｃ）に示すよ
うに、分散配置された三軸力センサＳ１乃至Ｓｎのう
ち、任意の二個の三軸力センサ、例えばＳ１，Ｓ２を選
択し、ロボットの上体１１または反対側の脚部１３Ｌま
たは１３Ｒを利用して、Ｚ軸周りのモーメントｍを発生
させる。このとき、モーメントｍと三軸力センサＳ１，
Ｓ２にかかる力Ｆ１，Ｆ２は、Ｆ１＝Ｆ２となり、以下
の式
【数６】
により表わされる。従って、個々の三軸力センサＳ１，
Ｓ２にかかる力Ｆ１，Ｆ２が計算され、それぞれのＸ成
分，Ｙ成分は、以下の式
Ｓ２にかかる力Ｆ１，Ｆ２が計算され、それぞれのＸ成
分，Ｙ成分は、以下の式
【数７】
により表わされる。
【００４６】これに対して、各三軸力センサＳ１，Ｓ２
から出力される電圧Ｖと力ｆｘ，ｆｙの関係は、計測回
数をｋとすると、以下の式
から出力される電圧Ｖと力ｆｘ，ｆｙの関係は、計測回
数をｋとすると、以下の式
【数８】
により表わされる。これらの式を連立させて、ｎ回の計
測を行なうと、以下の行列式
測を行なうと、以下の行列式
【数９】
【数１０】
が得られ、補正パラメータＡ，Ｂを算出することができ
る。このようにして、Ｘ軸方向及びＹ方向の補正パラメ
ータＡ，Ｂを同時に算出して、ＸＹ軸方向のキャリブレ
ーションを行なうことが可能である。
る。このようにして、Ｘ軸方向及びＹ方向の補正パラメ
ータＡ，Ｂを同時に算出して、ＸＹ軸方向のキャリブレ
ーションを行なうことが可能である。
【００４７】ところで、上述したキャリブレーション
は、各三軸力センサ３６ａ乃至３６ｃがそれぞれ図４に
示すような二等辺三角形の頂点に配置されている場合、
三角形の前側の底辺の両端に位置する三軸力センサ３６
ａ，３６ｂは、左右対称の配置となることから、キャリ
ブレーションによる補正パラメータが同一値となる。従
って、キャリブレーションを容易に行なうことができ
る。
は、各三軸力センサ３６ａ乃至３６ｃがそれぞれ図４に
示すような二等辺三角形の頂点に配置されている場合、
三角形の前側の底辺の両端に位置する三軸力センサ３６
ａ，３６ｂは、左右対称の配置となることから、キャリ
ブレーションによる補正パラメータが同一値となる。従
って、キャリブレーションを容易に行なうことができ
る。
【００４８】本発明実施形態による二脚歩行式ロボット
１０は以上のように構成されており、歩行動作は、図６
に示すフローチャートにより以下のように行なわれる。
図６において、先ずステップＳＴ１にて、歩容生成部２
４が、入力された要求動作（Ｊ＝Ｊ）に基づいて歩容デ
ータを生成し、歩行制御装置３０の補償部３２へ出力す
る。そして、ステップＳＴ２にて、双方の足部１４Ｌ，
１４Ｒに備えられた力検出部２３Ｌ，２３Ｒがそれぞれ
力を検出して、補償部３２へ出力する。また、ステップ
ＳＴ３にて、角度計測ユニット３１が各関節部１６Ｌ，
１６Ｒ乃至２０Ｌ，２０Ｒの状態ベクトルφを計測し
て、補償部３２へ出力する。
１０は以上のように構成されており、歩行動作は、図６
に示すフローチャートにより以下のように行なわれる。
図６において、先ずステップＳＴ１にて、歩容生成部２
４が、入力された要求動作（Ｊ＝Ｊ）に基づいて歩容デ
ータを生成し、歩行制御装置３０の補償部３２へ出力す
る。そして、ステップＳＴ２にて、双方の足部１４Ｌ，
１４Ｒに備えられた力検出部２３Ｌ，２３Ｒがそれぞれ
力を検出して、補償部３２へ出力する。また、ステップ
ＳＴ３にて、角度計測ユニット３１が各関節部１６Ｌ，
１６Ｒ乃至２０Ｌ，２０Ｒの状態ベクトルφを計測し
て、補償部３２へ出力する。
【００４９】これにより、ステップＳＴ４にて、補償部
３２が力検出部２３Ｌ，２３Ｒからの検出出力に基づい
て水平床反力Ｆを演算する。そして、ステップＳＴ５に
て、補償部３２がこの水平床反力Ｆ及び角度計測ユニッ
ト３１からの各関節部１６Ｌ，１６Ｒ乃至２０Ｌ，２０
Ｒの状態ベクトルφに基づいて歩容データを修正し、ベ
クトルθｉを制御部３３へ出力する。
３２が力検出部２３Ｌ，２３Ｒからの検出出力に基づい
て水平床反力Ｆを演算する。そして、ステップＳＴ５に
て、補償部３２がこの水平床反力Ｆ及び角度計測ユニッ
ト３１からの各関節部１６Ｌ，１６Ｒ乃至２０Ｌ，２０
Ｒの状態ベクトルφに基づいて歩容データを修正し、ベ
クトルθｉを制御部３３へ出力する。
【００５０】次に、ステップＳＴ６にて、制御部３３は
ベクトルθｉからロボットの各関節部における角度ベク
トルθ０を減算して、ベクトル（θｉ−θ０）に基づい
て、各関節駆動用モータの制御信号、即ちトルクベクト
ルτを生成し、モータ制御ユニット３４へ出力する。そ
して、ステップＳＴ７にて、モータ制御ユニット３４
が、このトルクベクトルτに基づいて各関節部の関節駆
動用モータを駆動制御する。これにより、二脚歩行式ロ
ボット１０は、要求動作に対応して歩行動作を行なうこ
とになる。
ベクトルθｉからロボットの各関節部における角度ベク
トルθ０を減算して、ベクトル（θｉ−θ０）に基づい
て、各関節駆動用モータの制御信号、即ちトルクベクト
ルτを生成し、モータ制御ユニット３４へ出力する。そ
して、ステップＳＴ７にて、モータ制御ユニット３４
が、このトルクベクトルτに基づいて各関節部の関節駆
動用モータを駆動制御する。これにより、二脚歩行式ロ
ボット１０は、要求動作に対応して歩行動作を行なうこ
とになる。
【００５１】その後、ステップＳＴ８にて、制御部３３
が動作カウンタインクリメントにより、Ｊ＝Ｊ＋１とし
て、所定のサンプリング時間になるまで待機した後、ス
テップＳＴ９にて、上記Ｊが前以て決められた動作終了
カウント以下の場合には、再びステップ２に戻って、上
記動作を繰り返す。そして、ステップＳＴ９にて、上記
Ｊが動作終了カウントを超えた場合には、動作を終了す
る。
が動作カウンタインクリメントにより、Ｊ＝Ｊ＋１とし
て、所定のサンプリング時間になるまで待機した後、ス
テップＳＴ９にて、上記Ｊが前以て決められた動作終了
カウント以下の場合には、再びステップ２に戻って、上
記動作を繰り返す。そして、ステップＳＴ９にて、上記
Ｊが動作終了カウントを超えた場合には、動作を終了す
る。
【００５２】この場合、二脚歩行式ロボット１０におい
て、各関節駆動用モータの駆動制御の際に、歩容データ
が、補償部３２にて、各足部１４Ｌ，１４Ｒの足裏に設
けられた力検出部２３Ｌ，２３Ｒの各三軸力センサ３６
ａ，３６ｂ，３６ｃからの検出信号による水平床反力Ｆ
に基づいて修正され、ベクトルθｉが生成されることに
より、この水平床反力Ｆを規範として、ロボット１０の
安定性を得るようになっている。これにより、ロボット
１０の各足部１４Ｌ，１４Ｒが、例えば足裏が複雑な凹
凸を備えた不安定な路面に着地したとしても、足裏に設
けられた力検出部２３Ｌ，２３Ｒの各三軸力センサ３６
ａ，３６ｂ，３６ｃが確実に着地して水平床反力Ｆを検
出することができるので、要求動作に対する歩行動作を
確実に行なうことが可能となる。
て、各関節駆動用モータの駆動制御の際に、歩容データ
が、補償部３２にて、各足部１４Ｌ，１４Ｒの足裏に設
けられた力検出部２３Ｌ，２３Ｒの各三軸力センサ３６
ａ，３６ｂ，３６ｃからの検出信号による水平床反力Ｆ
に基づいて修正され、ベクトルθｉが生成されることに
より、この水平床反力Ｆを規範として、ロボット１０の
安定性を得るようになっている。これにより、ロボット
１０の各足部１４Ｌ，１４Ｒが、例えば足裏が複雑な凹
凸を備えた不安定な路面に着地したとしても、足裏に設
けられた力検出部２３Ｌ，２３Ｒの各三軸力センサ３６
ａ，３６ｂ，３６ｃが確実に着地して水平床反力Ｆを検
出することができるので、要求動作に対する歩行動作を
確実に行なうことが可能となる。
【００５３】図７乃至図８は、それぞれ上述した力検出
部２３Ｌ，２３Ｒの各三軸力センサの他の構成例を示し
ている。先ず、図７においては、各三軸力センサ３６
ａ，３６ｂ，３６ｃは、正三角形の頂点に配置されてい
る。このような三軸力センサ３６ａ，３６ｂ，３６ｃの
配置によれば、図４による三軸力センサ３６ａ乃至３６
ｃと同様に作用すると共に、各三軸力センサ３６ａ，３
６ｂ，３６ｃに対する負荷荷重が均等に分散されるの
で、各三軸力センサ３６ａ，３６ｂ，３６ｃの負荷が軽
減される。
部２３Ｌ，２３Ｒの各三軸力センサの他の構成例を示し
ている。先ず、図７においては、各三軸力センサ３６
ａ，３６ｂ，３６ｃは、正三角形の頂点に配置されてい
る。このような三軸力センサ３６ａ，３６ｂ，３６ｃの
配置によれば、図４による三軸力センサ３６ａ乃至３６
ｃと同様に作用すると共に、各三軸力センサ３６ａ，３
６ｂ，３６ｃに対する負荷荷重が均等に分散されるの
で、各三軸力センサ３６ａ，３６ｂ，３６ｃの負荷が軽
減される。
【００５４】図８においては、各三軸力センサ３６ａ，
３６ｂ，３６ｃは、図４の場合と同様に二等辺三角形の
頂点に配置されていると共に、足部１４Ｌ，１４Ｒの脚
部１３Ｌ，１３Ｒに対する垂直駆動軸Ｏを中心とする同
一円周上に配置されている。このような三軸力センサ３
６ａ，３６ｂ，３６ｃの配置によれば、図４による三軸
力センサ３６ａ乃至３６ｃと同様に作用すると共に、上
記垂直駆動軸Ｏ周りのトルク較正を容易に行なうことが
できる。
３６ｂ，３６ｃは、図４の場合と同様に二等辺三角形の
頂点に配置されていると共に、足部１４Ｌ，１４Ｒの脚
部１３Ｌ，１３Ｒに対する垂直駆動軸Ｏを中心とする同
一円周上に配置されている。このような三軸力センサ３
６ａ，３６ｂ，３６ｃの配置によれば、図４による三軸
力センサ３６ａ乃至３６ｃと同様に作用すると共に、上
記垂直駆動軸Ｏ周りのトルク較正を容易に行なうことが
できる。
【００５５】図９乃至図１１は、それぞれ上述した力検
出部２３Ｌ，２３Ｒの各三軸力センサのさらに他の構成
例を示しており、これらの構成例においては、各足部１
４Ｌ，１４Ｒが、それぞれ脚部１３Ｌ，１３Ｒに直接に
取り付けられる足元部１４Ｌａ，１４Ｒａと、各足元部
１４Ｌａ，１４Ｒａに対して上下方向に揺動可能に取り
付けられた爪先としての足先部１４Ｌｂ，１４Ｒｂと、
から構成されている。なお、足先部１４Ｌｂ，１４Ｒｂ
は、他の関節部と同様にして駆動手段により足元部１４
Ｌａ，１４Ｒａに対して能動的に揺動されてもよく、ま
た受動的に揺動されるようにしてもよい。
出部２３Ｌ，２３Ｒの各三軸力センサのさらに他の構成
例を示しており、これらの構成例においては、各足部１
４Ｌ，１４Ｒが、それぞれ脚部１３Ｌ，１３Ｒに直接に
取り付けられる足元部１４Ｌａ，１４Ｒａと、各足元部
１４Ｌａ，１４Ｒａに対して上下方向に揺動可能に取り
付けられた爪先としての足先部１４Ｌｂ，１４Ｒｂと、
から構成されている。なお、足先部１４Ｌｂ，１４Ｒｂ
は、他の関節部と同様にして駆動手段により足元部１４
Ｌａ，１４Ｒａに対して能動的に揺動されてもよく、ま
た受動的に揺動されるようにしてもよい。
【００５６】そして、図９においては、足先部１４Ｌ
ｂ，１４Ｒｂが、その先端の内側に偏った位置に、一つ
の三軸力センサ３６ｄを、また後端の両端付近の位置
に、それぞれ三軸力センサ３６ｅ，３６ｆを、それぞれ
備えていると共に、足元部１４Ｌａ，１４Ｒａが、その
後端の踵部に一つの三軸力センサ３６ｇを備えている。
これに対して、補償部３２は、力検出部２３Ｌ，２３Ｒ
の各三軸力センサ３６ｄ乃至３６ｇの検出信号に基づい
て、例えばより大きな力を検出している三軸力センサを
選択して、有効な力を検出している三個の三軸力センサ
３６ｄ乃至３６ｇによる水平床反力に基づいて、歩容デ
ータの修正を行なうようになっている。
ｂ，１４Ｒｂが、その先端の内側に偏った位置に、一つ
の三軸力センサ３６ｄを、また後端の両端付近の位置
に、それぞれ三軸力センサ３６ｅ，３６ｆを、それぞれ
備えていると共に、足元部１４Ｌａ，１４Ｒａが、その
後端の踵部に一つの三軸力センサ３６ｇを備えている。
これに対して、補償部３２は、力検出部２３Ｌ，２３Ｒ
の各三軸力センサ３６ｄ乃至３６ｇの検出信号に基づい
て、例えばより大きな力を検出している三軸力センサを
選択して、有効な力を検出している三個の三軸力センサ
３６ｄ乃至３６ｇによる水平床反力に基づいて、歩容デ
ータの修正を行なうようになっている。
【００５７】このような三軸力センサ３６ｄ，３６ｅ，
３６ｆ，３６ｇの配置によれば、足部１４Ｌ，１４Ｒの
足元部１４Ｌａ，１４Ｒａが路面に着地している場合に
は、図９（Ａ）に示すように、足先部１４Ｌｂ，１４Ｒ
ｂの後端に備えられた二つの三軸力センサ３６ｅ，３６
ｆと足元部１４Ｌａ，１４Ｒａの後端に備えられた一つ
の三軸力センサ３６ｇの三つの三軸力センサ３６ｅ，３
６ｆ，３６ｇが床面に接地して、図９（Ｂ）にて斜線で
示すように負荷荷重を受け、床面から水平床反力が加え
られることになる。従って、補償部３２は、上述した三
つの三軸力センサ３６ｅ，３６ｆ，３６ｇの検出信号に
基づいて水平床反力を演算して、歩容データの修正を行
なう。
３６ｆ，３６ｇの配置によれば、足部１４Ｌ，１４Ｒの
足元部１４Ｌａ，１４Ｒａが路面に着地している場合に
は、図９（Ａ）に示すように、足先部１４Ｌｂ，１４Ｒ
ｂの後端に備えられた二つの三軸力センサ３６ｅ，３６
ｆと足元部１４Ｌａ，１４Ｒａの後端に備えられた一つ
の三軸力センサ３６ｇの三つの三軸力センサ３６ｅ，３
６ｆ，３６ｇが床面に接地して、図９（Ｂ）にて斜線で
示すように負荷荷重を受け、床面から水平床反力が加え
られることになる。従って、補償部３２は、上述した三
つの三軸力センサ３６ｅ，３６ｆ，３６ｇの検出信号に
基づいて水平床反力を演算して、歩容データの修正を行
なう。
【００５８】これに対して、歩行姿勢の変化により、足
部１４Ｌ，１４Ｒの足先部１４Ｌｂ，１４Ｒｂのみが路
面に着地している場合には、図１０（Ａ）に示すよう
に、足先部１４Ｌｂ，１４Ｒｂの先端及び後端に備えら
れた三つの三軸力センサ３６ｄ，３６ｅ，３６ｆが床面
に接地して、図１０（Ｂ）にて斜線で示すように負荷荷
重を受け、床面から水平床反力が加えられることにな
る。
部１４Ｌ，１４Ｒの足先部１４Ｌｂ，１４Ｒｂのみが路
面に着地している場合には、図１０（Ａ）に示すよう
に、足先部１４Ｌｂ，１４Ｒｂの先端及び後端に備えら
れた三つの三軸力センサ３６ｄ，３６ｅ，３６ｆが床面
に接地して、図１０（Ｂ）にて斜線で示すように負荷荷
重を受け、床面から水平床反力が加えられることにな
る。
【００５９】従って、補償部３２は、上述した三つの三
軸力センサ３６ｄ，３６ｅ，３６ｆの検出信号に基づい
て水平床反力を演算して、歩容データの修正を行なう。
このようにして、歩行姿勢の変化により、足部１４Ｌ，
１４Ｒの床面への接地状態が変化しても、三つの三軸力
センサ３６ｅ，３６ｆ，３６ｇまたは３６ｄ，３６ｅ，
３６ｆが床面から水平床反力を受けて有効な力を検出す
るので、補償部３２が正確に歩容データの修正を行なう
ことができる。
軸力センサ３６ｄ，３６ｅ，３６ｆの検出信号に基づい
て水平床反力を演算して、歩容データの修正を行なう。
このようにして、歩行姿勢の変化により、足部１４Ｌ，
１４Ｒの床面への接地状態が変化しても、三つの三軸力
センサ３６ｅ，３６ｆ，３６ｇまたは３６ｄ，３６ｅ，
３６ｆが床面から水平床反力を受けて有効な力を検出す
るので、補償部３２が正確に歩容データの修正を行なう
ことができる。
【００６０】図１１においては、各三軸力センサ３６ｄ
乃至３６ｇは、図９の場合と比較して、足先部１４Ｌ
ｂ，１４Ｒｂの後端の両側に備えられた三軸力センサ３
６ｅ，３６ｆの代わりに、足元部１４Ｌａ，１４Ｒａの
先端の両側にそれぞれ三軸力センサ３６ｈ，３６ｉが備
えられていると共に、足先部１４Ｌｂ，１４Ｒｂの先端
の三軸力センサ３６ｄが左右方向に関してほぼ中央に配
置されている。これにより、三軸力センサ３６ｈ，３６
ｉは、三軸力センサ３６ｄまたは３６ｇに対して、それ
ぞれ二等辺三角形の頂点に配置されることになる。
乃至３６ｇは、図９の場合と比較して、足先部１４Ｌ
ｂ，１４Ｒｂの後端の両側に備えられた三軸力センサ３
６ｅ，３６ｆの代わりに、足元部１４Ｌａ，１４Ｒａの
先端の両側にそれぞれ三軸力センサ３６ｈ，３６ｉが備
えられていると共に、足先部１４Ｌｂ，１４Ｒｂの先端
の三軸力センサ３６ｄが左右方向に関してほぼ中央に配
置されている。これにより、三軸力センサ３６ｈ，３６
ｉは、三軸力センサ３６ｄまたは３６ｇに対して、それ
ぞれ二等辺三角形の頂点に配置されることになる。
【００６１】このような三軸力センサ３６ｄ，３６ｈ，
３６ｉ，３６ｇの配置によれば、図９による三軸力セン
サ３６ｄ乃至３６ｇと同様に作用すると共に、中間の三
軸力センサ３６ｈ，３６ｉのキャリブレーションを容易
に行なうことができ、さらに中間の三軸力センサ３６
ｈ，３６ｉが足先部１４Ｌｂ，１４Ｒｂより大きい足元
部１４Ｌａ，１４Ｒａに取り付けられることにより、よ
り強固に足部１４Ｌ，１４Ｒに取り付けられることにな
る。
３６ｉ，３６ｇの配置によれば、図９による三軸力セン
サ３６ｄ乃至３６ｇと同様に作用すると共に、中間の三
軸力センサ３６ｈ，３６ｉのキャリブレーションを容易
に行なうことができ、さらに中間の三軸力センサ３６
ｈ，３６ｉが足先部１４Ｌｂ，１４Ｒｂより大きい足元
部１４Ｌａ，１４Ｒａに取り付けられることにより、よ
り強固に足部１４Ｌ，１４Ｒに取り付けられることにな
る。
【００６２】なお、図１１においては、中間の三軸力セ
ンサ３６ｈ，３６ｉはそれぞれ足元部１４Ｌａ，１４Ｒ
ａの先端の両側に備えられているが、これに限らず、図
１１に示すように、足元部１４Ｌａ，１４Ｒａと足先部
１４Ｌｂ，１４Ｒｂの連結領域に備えられていてもよ
い。
ンサ３６ｈ，３６ｉはそれぞれ足元部１４Ｌａ，１４Ｒ
ａの先端の両側に備えられているが、これに限らず、図
１１に示すように、足元部１４Ｌａ，１４Ｒａと足先部
１４Ｌｂ，１４Ｒｂの連結領域に備えられていてもよ
い。
【００６３】このようにして、本発明実施形態による二
脚歩行式ロボット１０によれば、各足部１４Ｌ，１４Ｒ
の足裏に設けられた力検出部２３Ｌ，２３Ｒの各三軸力
センサ３６ａ乃至３６ｃまたは３６ｄ乃至３６ｇあるい
は３６ｄ，３６ｈ，３６ｉ，及び３６ｇが複雑な凹凸を
備えた路面に対しても確実に着地することになる。従っ
て、各三軸力センサからの検出信号から演算される水平
床反力Ｆに基づいて、歩容データを修正することによ
り、足裏の床面との摩擦力により生ずる水平床反力Ｆを
規範として歩行制御を行ない、複雑な凹凸を備えた不安
定な路面状況においても、ロボット１０の歩行安定化を
実現することができる。
脚歩行式ロボット１０によれば、各足部１４Ｌ，１４Ｒ
の足裏に設けられた力検出部２３Ｌ，２３Ｒの各三軸力
センサ３６ａ乃至３６ｃまたは３６ｄ乃至３６ｇあるい
は３６ｄ，３６ｈ，３６ｉ，及び３６ｇが複雑な凹凸を
備えた路面に対しても確実に着地することになる。従っ
て、各三軸力センサからの検出信号から演算される水平
床反力Ｆに基づいて、歩容データを修正することによ
り、足裏の床面との摩擦力により生ずる水平床反力Ｆを
規範として歩行制御を行ない、複雑な凹凸を備えた不安
定な路面状況においても、ロボット１０の歩行安定化を
実現することができる。
【００６４】上述した実施形態においては、例えば図
４，図７，図８，図９及び図１１にて、三軸力センサは
左右対称に配置されているが、これに限らず、不等辺三
角形の頂点に配置されていてもよいことは明らかであ
る。また、上述した実施形態においては、三軸力センサ
は、それぞれ足裏を構成する一枚板の下面に取り付けら
れているが、これに限らず、三軸力センサの下方にも板
材が取り付けられることにより、二枚板の間に三軸力セ
ンサが介挿されるように構成されてもよい。この場合、
三軸力センサが圧縮力だけでなく引張り力も検出するこ
とができることになる。なお、このようなセンサ構造の
場合、例えば各三軸力センサが、足裏にて前後方向及び
左右方向に関してそれぞれ等分位置に配置されている
と、力増幅、キャリブレーションを容易に行なうことが
できると共に、最も効率よくセンサを活用することがで
きる。
４，図７，図８，図９及び図１１にて、三軸力センサは
左右対称に配置されているが、これに限らず、不等辺三
角形の頂点に配置されていてもよいことは明らかであ
る。また、上述した実施形態においては、三軸力センサ
は、それぞれ足裏を構成する一枚板の下面に取り付けら
れているが、これに限らず、三軸力センサの下方にも板
材が取り付けられることにより、二枚板の間に三軸力セ
ンサが介挿されるように構成されてもよい。この場合、
三軸力センサが圧縮力だけでなく引張り力も検出するこ
とができることになる。なお、このようなセンサ構造の
場合、例えば各三軸力センサが、足裏にて前後方向及び
左右方向に関してそれぞれ等分位置に配置されている
と、力増幅、キャリブレーションを容易に行なうことが
できると共に、最も効率よくセンサを活用することがで
きる。
【００６５】また、上述した実施形態においては、例え
ば図４，図７，図８にて、力検出部２３Ｌ，２３Ｒは、
それぞれ三個の三軸力センサ３６ａ，３６ｂ及び３６ｃ
を備えており、また図９及び図１１においては、力検出
部２３Ｌ，２３Ｒは、歩行姿勢の変化に伴って、常に三
個の三軸力センサ３６ｄ，３６ｅ（３６ｈ），３６ｆ
（３６ｉ）または３６ｅ（３６ｈ），３６ｆ（３６
ｉ），３６ｇが床面に着地するようになっているが、こ
れに限らず、それぞれ三個以上の三軸力センサが設けら
れていてもよい。例えば図４にて鎖線で示すように、中
間領域に二個の三軸力センサ３６ｊ，３６ｋを備えてい
てもよい。この場合、補償部３２は各三軸力センサ３６
ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｊ，３６ｋの検出信号を比較
して、より大きな力を検出している三個の三軸力センサ
を選択して、選択した三個の三軸力センサの検出信号か
ら水平床反力を演算するようにすればよい。
ば図４，図７，図８にて、力検出部２３Ｌ，２３Ｒは、
それぞれ三個の三軸力センサ３６ａ，３６ｂ及び３６ｃ
を備えており、また図９及び図１１においては、力検出
部２３Ｌ，２３Ｒは、歩行姿勢の変化に伴って、常に三
個の三軸力センサ３６ｄ，３６ｅ（３６ｈ），３６ｆ
（３６ｉ）または３６ｅ（３６ｈ），３６ｆ（３６
ｉ），３６ｇが床面に着地するようになっているが、こ
れに限らず、それぞれ三個以上の三軸力センサが設けら
れていてもよい。例えば図４にて鎖線で示すように、中
間領域に二個の三軸力センサ３６ｊ，３６ｋを備えてい
てもよい。この場合、補償部３２は各三軸力センサ３６
ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｊ，３６ｋの検出信号を比較
して、より大きな力を検出している三個の三軸力センサ
を選択して、選択した三個の三軸力センサの検出信号か
ら水平床反力を演算するようにすればよい。
【００６６】さらに、上述した実施形態においては、補
償部３２は、力検出部２３Ｌ，２３Ｒの各三軸力センサ
からの検出信号に基づいて、水平床反力を規範として歩
容データの修正を行なうようになっているが、これに限
らず、従来と同様に力検出部２３Ｌ，２３Ｒの各三軸力
センサからの検出信号に基づいてＺＭＰ規範で歩容デー
タの修正を行なうようにしてもよいことは明らかであ
る。
償部３２は、力検出部２３Ｌ，２３Ｒの各三軸力センサ
からの検出信号に基づいて、水平床反力を規範として歩
容データの修正を行なうようになっているが、これに限
らず、従来と同様に力検出部２３Ｌ，２３Ｒの各三軸力
センサからの検出信号に基づいてＺＭＰ規範で歩容デー
タの修正を行なうようにしてもよいことは明らかであ
る。
【００６７】さらに、上述した実施形態においては、本
発明を二脚歩行式ロボットに適用した場合について説明
したが、これに限らず、他の各種機器を二本足で支持す
ると共に、この二本足で歩行するようにした、二脚歩行
式移動装置に対して本発明を適用し得ることは明らかで
ある。
発明を二脚歩行式ロボットに適用した場合について説明
したが、これに限らず、他の各種機器を二本足で支持す
ると共に、この二本足で歩行するようにした、二脚歩行
式移動装置に対して本発明を適用し得ることは明らかで
ある。
【００６８】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
各足部の足裏に設けられた少なくとも三個の三軸力セン
サから成る力検出部による検出信号に基づいて、補償部
により歩容生成部からの歩容データを修正して駆動手段
を駆動制御する。その際、複雑な凹凸を備えた路面に足
部が着地しているときでも、好ましくは足裏から下方に
突出している各三軸力センサが確実に路面に接してお
り、有効な力を検出している三個の三軸力センサの検出
信号により水平床反力を検出することができる。従っ
て、不安定な路面であっても有効な力を検出している三
個の三軸力センサによる水平床反力に基づいて、歩容デ
ータを確実に修正することにより、本体、好ましくは人
型ロボットの上体の安定化を図るようになっている。こ
れにより、ロボットの各足部の足裏が、複雑な凹凸を備
えた不安定な路面状況であっても、ロボットの安定性を
確保することができ、確実に歩行制御を行なうことが可
能である。このようにして、本発明によれば、複雑な凹
凸がある不安定な路面状況においても、足裏における床
反力を正確に検出して、歩行安定性を実現できるように
した、極めて優れた二脚歩行式移動装置及びその歩行制
御装置が提供される。
各足部の足裏に設けられた少なくとも三個の三軸力セン
サから成る力検出部による検出信号に基づいて、補償部
により歩容生成部からの歩容データを修正して駆動手段
を駆動制御する。その際、複雑な凹凸を備えた路面に足
部が着地しているときでも、好ましくは足裏から下方に
突出している各三軸力センサが確実に路面に接してお
り、有効な力を検出している三個の三軸力センサの検出
信号により水平床反力を検出することができる。従っ
て、不安定な路面であっても有効な力を検出している三
個の三軸力センサによる水平床反力に基づいて、歩容デ
ータを確実に修正することにより、本体、好ましくは人
型ロボットの上体の安定化を図るようになっている。こ
れにより、ロボットの各足部の足裏が、複雑な凹凸を備
えた不安定な路面状況であっても、ロボットの安定性を
確保することができ、確実に歩行制御を行なうことが可
能である。このようにして、本発明によれば、複雑な凹
凸がある不安定な路面状況においても、足裏における床
反力を正確に検出して、歩行安定性を実現できるように
した、極めて優れた二脚歩行式移動装置及びその歩行制
御装置が提供される。
【図１】この発明による二脚歩行式ロボットの一実施形
態の機械的構成を示す概略図である。
態の機械的構成を示す概略図である。
【図２】図１の二脚歩行式ロボットの電気的構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】図１の二脚歩行式ロボットの各足部の足裏に設
けられた三軸力センサの構成を示し、（Ａ）は斜め上方
から見た概略斜視図、（Ｂ）は斜め下方から見た概略斜
視図である。
けられた三軸力センサの構成を示し、（Ａ）は斜め上方
から見た概略斜視図、（Ｂ）は斜め下方から見た概略斜
視図である。
【図４】図３の三軸力センサの配置を示す足裏の平面図
である。
である。
【図５】図５の各三軸力センサと力計測の基点の配置を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図６】図１の二脚歩行式ロボットの歩行制御動作を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図７】図３（Ｃ）の三軸力センサの配置の第一の変形
例を示す足裏の平面図である。
例を示す足裏の平面図である。
【図８】図３（Ｃ）の三軸力センサの配置の第二の変形
例を示す足裏の平面図である。
例を示す足裏の平面図である。
【図９】図３（Ｃ）の三軸力センサの配置の第三の変形
例を示し、（Ａ）は足部の側面図、（Ｂ）は足裏の平面
図である。
例を示し、（Ａ）は足部の側面図、（Ｂ）は足裏の平面
図である。
【図１０】図９の変形例における足先部で着地した場合
の、（Ａ）は足部の側面図、（Ｂ）は足裏の平面図であ
る。
の、（Ａ）は足部の側面図、（Ｂ）は足裏の平面図であ
る。
【図１１】図３（Ｃ）の三軸力センサの配置の第四の変
形例を示す足裏の平面図である。
形例を示す足裏の平面図である。
１０ 二脚歩行式ロボット
１１ 本体
１２Ｌ，１２Ｒ 膝部
１３Ｌ，１３Ｒ 脚部
１４Ｌ，１４Ｒ 足部
１４Ｌａ，１４Ｒａ 足元部
１４Ｌｂ，１４Ｒｂ 足先部
１５Ｌ，１５Ｒ乃至２０Ｌ，２０Ｒ 関節部（関節駆
動用モータ） ２１Ｌ，２１Ｒ 大腿部 ２２Ｌ，２２Ｒ 下腿部 ２３Ｌ，２３Ｒ 力検出部 ２４ 歩容生成部 ３０ 歩行制御装置 ３１ 角度計測ユニット ３２ 補償部 ３３ 制御部 ３４ モータ制御ユニット ３５ 足裏板 ３６ａ乃至３６ｉ 三軸力センサ
動用モータ） ２１Ｌ，２１Ｒ 大腿部 ２２Ｌ，２２Ｒ 下腿部 ２３Ｌ，２３Ｒ 力検出部 ２４ 歩容生成部 ３０ 歩行制御装置 ３１ 角度計測ユニット ３２ 補償部 ３３ 制御部 ３４ モータ制御ユニット ３５ 足裏板 ３６ａ乃至３６ｉ 三軸力センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 北野 宏明
埼玉県川越市西小仙波町２−18−３
Ｆターム(参考） 3C007 AS36 CS08 KS34 KX12 LV20
WA03 WA13 WA24 WB07 WC23
Claims (14)
- 【請求項１】 本体と、本体の下部両側にて二軸方向に
揺動可能に取り付けられた中間に膝部を有する二本の脚
部と、各脚部の下端に二軸方向に揺動可能に取り付けら
れた足部と、各脚部，膝部及び足部を揺動させる駆動手
段と、要求動作に対応して、目標角度軌道，目標角速
度，目標角加速度を含む歩容データを生成する歩容生成
部と、この歩容データに基づいて上記駆動手段を駆動制
御する歩行制御装置と、を備えた二脚歩行式移動装置に
おいて、 上記歩行制御装置が、 各足部における足裏に加わる力を検出する力検出部と、 上記力検出部で検出された力に基づいて、歩容生成部か
らの歩容データを修正する補償部と、を含んでおり、 上記力検出部が、各足部の足裏に配置された少なくとも
三個の三軸力センサから構成されており、 上記補償部が、力検出部の各三軸力センサのうち、有効
な力を検出している三個の三軸力センサの検出信号に基
づいて、歩容データの修正を行なうことを特徴とする、
二脚歩行式移動装置。 - 【請求項２】 前記本体が人型ロボットの上体であっ
て、頭部及び両手部を備えていることを特徴とする、請
求項１に記載の二脚歩行式移動装置。 - 【請求項３】 各三軸力センサが、足裏から下方に突出
していることを特徴とする、請求項１または２に記載の
二脚歩行式移動装置。 - 【請求項４】 三個の三軸力センサが、各足部の足裏に
て、二等辺三角形の各頂点位置に配置されていることを
特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の二脚歩行
式移動装置。 - 【請求項５】 各三軸力センサが、各足部の足裏にて足
部の垂直駆動軸を中心とする同一円周上に配置されてい
ることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の
二脚歩行式移動装置。 - 【請求項６】 各足部が、脚部の下端に直接に取り付け
られた足元部と、足元部の先端に上下に揺動可能に取り
付けられた爪先としての足先部と、から構成されてお
り、 力検出部の各三軸力センサが、足元部及び足先部に分散
配置されていることを特徴とする、請求項１から５の何
れかに記載の二脚歩行式移動装置。 - 【請求項７】 一つの三軸力センサが足元部の踵付近に
配置され、また他の一つの三軸力センサが足先部の先端
付近に配置され、さらに二つの三軸力センサが、足元部
及び足先部の境界付近の領域にて左右に配置されている
ことを特徴とする、請求項６に記載の二脚歩行式移動装
置。 - 【請求項８】 前記補償部が、自動キャリブレーション
により、各三軸力センサからの検出信号を自動的に較正
することを特徴とする、請求項１から７の何れかに記載
の二脚歩行式移動装置。 - 【請求項９】 本体と、本体の下部両側にて二軸方向に
揺動可能に取り付けられた中間に膝部分を有する二本の
脚部と、各脚部の下端に二軸方向に揺動可能に取り付け
られた足部と、各脚部，膝部及び足部を揺動させる駆動
手段と、から成る二脚歩行式移動装置に関して、要求動
作に対応して歩容生成部により生成される、目標角度軌
道，目標角速度，目標角加速度を含む歩容データに基づ
いて上記駆動手段を駆動制御する、二脚歩行式移動装置
の歩行制御装置において、 各足部における足裏に加わる力を検出する力検出部と、 上記力検出部で検出された力に基づいて、歩容生成部か
らの歩容データを修正する補償部と、を含んでおり、 上記力検出部が、各足部の足裏に配置された少なくとも
三個の三軸力センサから構成されており、 上記補償部が、力検出部の各三軸力センサのうち、有効
な力を検出している三個の三軸力センサの検出信号に基
づいて歩容データの修正を行なうことを特徴とする、二
脚歩行式移動装置の歩行制御装置。 - 【請求項１０】 各三軸力センサが足裏から下方に突出
していることを特徴とする、請求項９に記載の二脚歩行
式移動装置の歩行制御装置。 - 【請求項１１】 三個の三軸力センサが、各足部の足裏
にて二等辺三角形の各頂点位置に配置されていることを
特徴とする、請求項９または１０に記載の二脚歩行式移
動装置歩行制御装置。 - 【請求項１２】 各三軸力センサが、各足部の足裏にて
足部の垂直駆動軸を中心とする同一円周上に配置されて
いることを特徴とする、請求項９から１１の何れかに記
載の二脚歩行式移動装置の歩行制御装置。 - 【請求項１３】 各三軸力センサが、各足部の足裏に
て、前後方向及び横方向に関して等分配置されているこ
とを特徴とする、請求項９から１２の何れかに記載の二
脚歩行式移動装置の歩行制御装置。 - 【請求項１４】 前記補償部が、自動キャリブレーショ
ンにより、各三軸力センサからの検出信号を自動的に較
正することを特徴とする、請求項９から１３の何れかに
記載の二脚歩行式移動装置の歩行制御装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002040837A JP3574952B2 (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 二脚歩行式移動装置及びその歩行制御装置 |
| KR1020047012584A KR100581372B1 (ko) | 2002-02-18 | 2003-02-07 | 2각 보행식 이동 장치 및 그 보행 제어 장치 |
| PCT/JP2003/001324 WO2003068462A1 (fr) | 2002-02-18 | 2003-02-07 | Dispositif locomoteur marchant sur deux jambes et organe de commande associe |
| CNB038040840A CN100336633C (zh) | 2002-02-18 | 2003-02-07 | 双腿步行式移动装置及其步行控制装置 |
| US10/504,691 US6992457B2 (en) | 2002-02-18 | 2003-02-07 | Two-legged walding locomotion apparatus and its walking controller |
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